WO2005052671A1 - 光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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WO2005052671A1
WO2005052671A1 PCT/JP2004/017379 JP2004017379W WO2005052671A1 WO 2005052671 A1 WO2005052671 A1 WO 2005052671A1 JP 2004017379 W JP2004017379 W JP 2004017379W WO 2005052671 A1 WO2005052671 A1 WO 2005052671A1
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mirror
optical scanner
scanning
unit
light
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Application number
PCT/JP2004/017379
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nobuaki Asai
Mitsuyoshi Watanabe
Original Assignee
Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
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Priority to US11/441,236 priority patent/US7325736B2/en

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    • G02B27/017Head mounted
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    • GPHYSICS
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    • G02B2027/0156Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with optionally usable elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical scanner that two-dimensionally scans incident light by swinging a reflection surface on which the light enters, and an image forming apparatus including the same. It relates to the improvement of the structure.
  • an optical scanner that scans light an optical scanner that scans two-dimensionally the incident light by swinging a reflecting surface on which the light enters is already known (for example, Japanese Patent Application Publication 2000-111829, see FIGS. 7 and 8.;).
  • This type of optical scanner is used, for example, in the field of image formation and in the field of image reading.
  • it is used for applications such as retinal scanning display devices, projectors, laser printers, and laser lithography that directly display an image by scanning a light beam on the retina, while in the field of image reading, Used for facsimile, copier, image scanner, barcode reader, etc.
  • a horizontal scanning unit and a vertical scanning unit are arranged in series in this order along the light traveling direction.
  • the horizontal scanning unit and the vertical scanning unit respectively oscillate each mirror unit on which each reflecting surface is formed around the corresponding oscillating axis, and thereby, the light obliquely incident on each reflecting surface. It is configured to scan.
  • the mirror section of the horizontal scanning section and the mirror section of the vertical scanning section are formed on the same substrate, and as a result, the reflection surface forces of the mirror sections are arranged on the same plane. Disclosure of the invention
  • the spot formed on the reflecting surface by the incidence has an elliptical shape. It will be.
  • the major axis of the spot is parallel to the direction of light incidence, while the minor axis of the same spot is perpendicular to the direction of light incidence.
  • the swing axis of the mirror section of the horizontal scanning section is perpendicular to the light incident direction. Therefore, a spot is formed on the mirror portion so as to extend in a direction perpendicular to the oscillation axis (hereinafter, also referred to as “rotational radius direction”).
  • the shape of the mirror section is designed so as to receive light coming to the mirror section without leakage. Further, the longer the dimension of the mirror section in the direction of the radius of rotation, the larger the moment of inertia of the mirror section. As a result, it becomes more difficult to increase the scanning frequency of the mirror section.
  • horizontal scanning for scanning light in a horizontal direction and vertical scanning for scanning light in a direction intersecting a horizontal scanning line are generally performed on a scanning surface on which light is scanned. Is performed. On the scanning surface, horizontal scanning is repeated a plurality of times in one scanning, while vertical scanning is performed by a smaller number. Therefore, in general, the horizontal scanning unit swings the mirror unit at a higher speed than the vertical scanning unit, that is, the light is higher.
  • the swing axis of the mirror unit of the horizontal scanning unit is arranged at right angles to the light incident direction,
  • the mirror tends to become larger in the direction of its radius of rotation in order to receive the light coming to some parts without leakage.
  • the present invention provides an optical scanner that two-dimensionally scans incident light by swinging a reflecting surface on which the light enters, and an image forming apparatus including the same. It is an object of the present invention to provide a structure of an optical scanner that can easily realize a higher light scanning speed and a smaller optical scanner.
  • An optical scanner that two-dimensionally scans incident light by swinging a reflecting surface on which the light enters
  • a first mirror portion having a first reflection surface formed thereon, and light obliquely incident on the first reflection surface is scanned in a first direction by swinging the first mirror portion around a first swing axis.
  • the optical scanner In a non-operation state of the optical scanner, the optical scanner includes a second mirror portion having a second reflection surface formed so as to be substantially parallel to the first reflection surface. Light obliquely incident on the emitting surface is scanned in a second direction intersecting with the first direction by swinging of the second mirror section around a second swing axis intersecting with the first swing axis. Second scanning unit and
  • the first swing axis is formed in the direction in which light is incident on the first reflection surface.
  • the two scanning units are arranged in series with each other along the traveling direction of light, and the two reflection surfaces of the two scanning units are in a non-operation state of the optical scanner. In general, they are arranged so as to be parallel to each other.
  • miniaturization in the direction perpendicular to the two reflection surfaces or miniaturization in the direction in which the two reflection surfaces are aligned with each other can be achieved. Becomes easier.
  • the swing axis of the mirror unit is the optical scanning unit.
  • the first scanning unit is substantially parallel to the direction in which light enters the reflection surface!
  • the optical scanner of this aspect it is easy to reduce the moment of inertia of the mirror unit, and it is easy to increase the scanning frequency of the mirror unit. Therefore, according to this optical scanner, it is easy to achieve both an increase in the scanning frequency and a reduction in the size of the optical scanner.
  • the first reflecting surface and the second reflecting surface are generally parallel to each other.
  • a specific layout of the two reflecting surfaces is, for example, as follows. The layout is such that the two reflecting surfaces are arranged side by side on the substantially same plane, and the two reflecting surfaces are not completely opposed to each other on two planes substantially parallel to each other with a gap therebetween. And the like.
  • the first swing axis and “the second swing axis” are, for example, both set as axes parallel to the corresponding mirror section, or the corresponding mirror section is set in parallel. It can be set as the axis passing through.
  • the first scanning section further includes a first drive source for swinging the first mirror section by a piezoelectric element
  • the second scanning section further includes a second drive section by a piezoelectric element.
  • the optical scanner according to (1) including a second drive source for driving the unit.
  • both of the two mirror sections are swung by a driving source using a piezoelectric element. Therefore, according to this optical scanner, as compared with the case where the mirror section is swung by electromagnetic force or electrostatic force as in the above-described conventional example, the optical scanner is smaller. As a result, it is easy to swing the mirror portion at high speed.
  • incident light light incident on the first reflecting surface
  • non-parallel light that is, diffused light or convergent light.
  • the cross-sectional area of the light in the optical scanner tends to increase as compared with the case where the incident light is parallel light. Therefore, when the incident light is non-parallel light, the area of the mirror portion, which is ideal to receive light without leakage in the optical scanner, tends to increase as compared with the case of parallel light. This tendency leads to an increase in the size, weight, and moment of inertia of the mirror section.
  • the incident light is a parallel light or a parallel light flux. Therefore, according to this optical scanner, unlike the case where the incident light is non-parallel light, it is easy to reduce the size of the mirror, reduce the weight and reduce the moment of inertia, and easily increase the light scanning speed. It becomes.
  • the scanning frequency of the first scanning unit is reduced by the second scanning unit.
  • the scanning frequency is increased.
  • the first scanning unit performs horizontal scanning for scanning the light in a horizontal direction
  • the optical scanner according to (4) wherein the second scanning unit performs vertical scanning for scanning the light in a direction intersecting a horizontal scanning line.
  • the first scanning unit and the second scanning unit scan the light by using respective resonance phenomena of the first mirror unit and the second mirror unit (4) or An optical scanner according to (5).
  • the “first scanning section” and the “second scanning section” in the optical scanner according to the above (4) or (5) are both the first mirror section and the second mirror section. It is easier to increase the scanning frequency of each scanning section and to stabilize the actual scanning frequency than when scanning light without using the resonance phenomenon of the corresponding section.
  • the optical scanner according to the above (4) or (5) only one of the “first scanning unit” and the “second scanning unit” utilizes the resonance phenomenon of the corresponding mirror unit. It can be implemented in a mode of scanning light.
  • the first scanning section scans the light using the resonance phenomenon of the first mirror section, while the second scanning section does not use the resonance phenomenon of the second mirror section.
  • the “first scanning section” in the optical scanner according to the above (4) or (5) scans light without using the resonance phenomenon of the first mirror section, It becomes easy to increase the scanning frequency of the first scanning unit and to stabilize the actual scanning frequency.
  • the dimension of the second reflection surface in the direction of the second swing axis is ⁇ , where the deflection angle of light scanned by the first reflection surface is ⁇ , and the optical scanner is connected to the first reflection surface. And when the distance between the center of the first reflecting surface and the center of the second reflecting surface is d when viewed in a direction perpendicular to the second reflecting surface, 2'd'tan Z2) The optical scanner described in (1) or (7), which is larger than the dimension represented by.
  • the dimension of the second reflecting surface in the direction of the second swing axis is scanned by the first reflecting surface according to the layout of the first scanning unit and the second scanning unit.
  • the light deflection angle ⁇ and the angle at which the optical scanner is perpendicular to the first and second reflecting surfaces When viewed in the opposite direction, the distance can be set in consideration of the distance d between the center of the first reflecting surface and the center of the second reflecting surface.
  • a housing common to the first scanning unit and the second scanning unit that accommodates the first scanning unit and the second scanning unit is included, and the housing includes a housing for allowing external light to enter the first reflection surface.
  • An entrance-side transmission section, and an exit-side transmission section for emitting light from the second reflection surface to the outside.
  • the first scanning unit and the second scanning unit are housed in a housing common to them, and further, an entrance side transmission unit is provided for light incident on the first reflection surface. On the other hand, an exit-side transmission section is provided for emitted light having the second reflection surface power.
  • this optical scanner light enters the first scanning unit and the second scanning unit from the outside unexpectedly by the shielding function of the housing unless the light passes through the entrance-side transmission unit or the exit-side transmission unit. As a result, as a result, it becomes easy to suppress misalignment of the scanning light by the optical scanner due to disturbance light of the SZN ratio.
  • the "entrance-side transmission section" and “outlet-side transmission section” in this section are formed, for example, as a hole opened in the housing, or by filling the opening hole with a light transmitting body such as glass. It is possible to do.
  • the entrance-side transmission part is smaller than the exit-side transmission part.
  • the first reflection surface and the second reflection surface are arranged in this order in series with each other along the traveling direction of the light in the optical scanner and on the same plane.
  • the optical scanner further includes a third reflecting surface that reflects the light emitted from the first reflecting surface toward the second reflecting surface. Light scanner.
  • an aspect of the layout of the first scanning unit and the second scanning unit according to the optical scanner according to any one of the above (1) to (10) is provided.
  • the first reflecting surface And the second reflection surface are positioned on two planes facing each other with a gap so that light emitted from the first reflection surface is incident on the second reflection surface without passing through another reflection surface.
  • the second mirror section includes a portion that overlaps with the first scanning section when the optical scanner is viewed in the direction of the second oscillation axis (11) or (12).
  • the first scanning unit and the second scanning unit are packed in the direction of the first swing axis, compared to the case where the second mirror unit does not include a part overlapping the first scanning unit. It is easy to arrange them. As a result, it is possible to reduce the size of the optical scanner in the direction of the first swing axis, that is, in the direction in which the first mirror section and the second mirror section are arranged. It is easier than not including overlapping parts.
  • the second scanning unit further includes a fixed frame portion, and a connecting portion that connects the second mirror portion to the fixed frame portion so as to be swingable around the second swing axis.
  • the second mirror section includes a portion that overlaps with the connection section when the optical scanner is viewed in the direction of the first swing axis, according to any one of (1) to (13).
  • Optical scanner is any one of (1) to (13).
  • the second mirror portion and the connecting portion are packed in the direction of the swing axis of the second mirror portion, compared to the case where the second mirror portion does not include a portion overlapping with the connecting portion. It becomes easy to arrange. As a result, reducing the size of the optical scanner in the direction of the swing axis of the second mirror does not include a portion where the second mirror overlaps the connecting portion. It is easier than if not.
  • a mirror supporting portion for supporting the first mirror portion and the second mirror portion is included, and the mirror supporting portion is attached to a receiving portion to which the mirror supporting portion is to be detachably attached.
  • the first mirror unit and the second mirror unit need to be exchanged, the first mirror unit and the second mirror unit are supported while leaving the receiving unit intact.
  • the mirror support to be replaced can be replaced. Therefore, it is possible to reduce the number of optical components that do not need to be replaced when the first mirror portion and the second mirror portion are replaced but must be replaced together with the first mirror portion and the second mirror portion. .
  • the first scanning section further includes a first drive source for swinging the first mirror section by a piezoelectric element
  • the second scanning section further includes a second mirror by a piezoelectric element.
  • the first drive source and the second drive source and the power supply unit that supplies power to them can be separated from each other by the power terminal provided in the optical scanner. Therefore, the first mirror section and the second mirror section can be configured separately from the power supply section, and when it is necessary to replace the first mirror section and the second mirror section, the mirror section is required. Only the support section is replaced, and the power supply section does not need to be replaced. Therefore, according to this optical scanner, the power supply unit that does not need to be replaced does not needlessly be replaced.
  • the mirror support portion is inserted and attached to the receiving portion, and the power terminal is provided at a front end portion of the mirror support portion in the insertion direction with respect to the receiving portion (16).
  • the power terminal provided on the optical scanner is connected to the terminal on the power supply section side, and the power of the power supply section is reduced.
  • the power can be supplied to the first drive source and the second drive source in the optical scanner.
  • the first mirror section and the second mirror section are provided by the light-transmitting cover section. Parts are kept clean.
  • the mirror supporting portion including the first mirror portion and the second mirror portion is detachably supported by the receiving portion, the first mirror portion and the second mirror portion are exchanged.
  • the receiving portion has an insertion groove into which the mirror supporting portion is inserted into the receiving portion, and the mirror supporting portion is inserted into the inserting groove and supported by the receiving portion.
  • the mirror support portion can be easily and detachably attached to the receiving portion by inserting the mirror supporting portion into the insertion groove of the receiving portion.
  • the first scanning section further includes a first drive source for swinging the first mirror section by a piezoelectric element
  • the second scanning section further includes a second mirror by a piezoelectric element.
  • a second drive source for oscillating the unit the receiving unit has a first power terminal for supplying power to the first drive source and the second drive source
  • the mirror support unit includes 1) a second power terminal for supplying power to the drive source and the second drive source, and the first power terminal and the second power terminal are in a state in which the mirror support portion is supported by the receiving portion;
  • the optical scanner according to the above (19) or (20), wherein the optical scanner is in electrical contact with each other at the point.
  • the first power terminal of the receiving part and the second power terminal of the mirror supporting part are in electrical contact with each other when the mirror supporting part is supported by the receiving part. Therefore, in that state, it is possible to supply electric power for driving the first mirror unit and the second mirror unit to the first drive source and the second drive source of the mirror support unit with an external force.
  • the insertion groove is a pair of side portions of the mirror support portion that face each other in a direction orthogonal to the insertion direction in which the mirror support portion is inserted into the receiving portion.
  • the pair of side portions of the mirror support portion engages with the insertion groove of the receiving portion, so that the mirror support portion is supported by the insertion groove on the pair of side portions.
  • the receiving portion has a positioning portion for positioning the mirror supporting portion in a state where the mirror supporting portion is supported by the receiving portion (19). The optical scanner described in Crab.
  • the mirror supporter is positioned at an appropriate position by the positioning part of the receiving part.
  • a mirror unit including a scanning mirror that scans light, and a mirror supporting unit that supports the scanning mirror in a state where the scanning mirror can scan the light,
  • a mirror unit including a mounting portion that is detachably attached to a mirror unit receiving portion to which the mirror unit is to be detachably received.
  • a conventional example of a device for scanning light is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-139387.
  • This conventional device is a device that optically reads a bar code by scanning light.
  • This conventional apparatus mainly includes a scanning unit that scans light on a barcode and optically reads the barcode, and a decoding unit that decodes the barcode read by the scanning unit. You.
  • the scanning unit and the decoding unit are separate from each other, and are configured to be detachably attached to each other. Therefore, if only one of the scanning unit and the decoding unit is damaged, only the damaged one of the scanning unit and the decoding unit needs to be replaced, and the entire device must be replaced. There is no.
  • the mirror unit according to this section is required to replace the scanning mirror with the scanning mirror when the scanning mirror needs to be replaced. It is provided for the purpose of reducing the number of items.
  • the mirror unit according to this aspect is a mirror unit including a scanning mirror that scans light, and a mirror supporting portion that supports the scanning mirror in a state where the scanning mirror can scan light.
  • a mounting portion detachably mounted to a mirror unit receiving portion to which the mirror unit is to be removably received.
  • the drive unit and the power supply unit that supplies power to the drive unit can be separated from each other by the power supply terminal provided in the mirror unit. Therefore
  • the scanning mirror can be configured separately from the power supply unit, when the scanning mirror needs to be replaced, only the mirror unit is replaced, and the power supply unit does not need to be replaced. Therefore, according to this mirror unit, the power supply unit that does not need to be replaced does not needlessly be replaced.
  • the power-supplied terminal is provided at the tip of the mirror unit in the insertion direction in which the mirror unit is to be inserted into the mirror unit receiving portion (2
  • the power supplied terminal provided in the mirror unit is connected to the terminal on the power supply portion side, and the power supply portion power is also reduced. Electric power can be supplied to the drive unit in the mirror unit.
  • a light-transmitting cover portion facing the scanning mirror is included (24) to (2).
  • the scanning mirror is kept clean by the light-transmitting cover.
  • An optical scanner including the mirror unit according to any one of (24) to (27) together with the mirror unit receiving portion.
  • the mirror unit can be easily and detachably attached to the mirror unit receiving portion by inserting the mirror unit into the insertion groove of the mirror unit receiving portion.
  • the insertion groove is related to a pair of side portions of the mirror unit that face each other in a direction perpendicular to the insertion direction in which the mirror unit is inserted into the insertion groove.
  • a pair of side portions of the mirror unit is engaged with the insertion groove of the mirror unit receiving portion, so that the mirror unit is supported by the insertion groove on the pair of side portions.
  • the mirror unit includes a driving unit that drives the scanning mirror for scanning, and a power supply terminal that supplies power to the driving unit, and the mirror unit receiving unit includes: A power supply terminal for supplying power to the drive unit, and the power supply terminal electrically contacts the power supply terminal when the mirror unit is supported by the mirror unit receiving unit.
  • the mirror unit receiving portion includes a positioning portion for positioning the mirror unit in a state where the mirror unit is supported by the mirror unit receiving portion (28).
  • the optical scanner according to any one of the above items 1).
  • the mirror unit is positioned at an appropriate position by the positioning unit of the mirror unit receiving unit.
  • the positioning portion is supported by the mirror unit receiving portion by pressing the mirror unit in a direction orthogonal to the insertion direction in which the mirror unit is to be inserted into the mirror unit receiving portion.
  • the mirror unit is positioned by the first pressing member in a direction perpendicular to the insertion direction of the mirror unit.
  • the positioning unit presses the mirror unit in the insertion direction in which the mirror unit is to be inserted into the mirror unit receiving portion, thereby causing the mirror unit supported by the mirror unit receiving portion to move.
  • the mirror unit is positioned by the second pressing member in the insertion direction of the mirror unit.
  • the positioning portion includes a third pressing member for positioning the mirror unit by pressing the mirror unit in a direction in which the reflection surface of the scanning mirror faces (32).
  • the mirror unit is positioned by the third pressing member in the direction in which the reflection surface of the scanning mirror is facing (for example, the normal direction to the reflection surface).
  • the positioning portion includes a pressing member for positioning the mirror unit by pressing, and the pressing member has an elasticity for absorbing vibration of the mirror unit in a state supported by the mirror unit receiving portion.
  • the pressing member positions the mirror unit by pressing. Since the vibration of the mirror unit is absorbed by the elastic member, the mirror unit is more stably supported.
  • a fixing member for fixing the mirror unit to the mirror unit receiving portion in a state supported by the mirror unit receiving portion is included (28).
  • the mirror unit is fixed to the mirror unit receiving portion by the fixing member.
  • the fixing member presses the mirror unit in an insertion direction in which the mirror unit is to be inserted into the mirror unit receiving portion, whereby the mirror unit supported by the mirror unit receiving portion is pressed.
  • the optical scanner according to mode (37), wherein the optical scanner also functions as a second pressing member for positioning the second pressing member in the insertion direction.
  • the mirror unit is fixed in a state where the mirror unit is positioned in the insertion direction of the mirror unit by the fixing member also serving as the second pressing member.
  • An image display including a modulated light output unit that modulates light based on image information and outputs the modulated light, and an optical scanning unit that scans the modulated light and displays an image.
  • An image display device comprising the optical scanner according to any one of (28) to (38), wherein the optical scanning unit is (28).
  • An image forming apparatus including:
  • this image forming apparatus it is possible to form an image by using an optical scanner that can easily increase the scanning frequency of a light beam emitted from a light source and at the same time reduce the size.
  • (41) The image forming apparatus according to (40), wherein the light beam emitted from the optical scanner enters an image forming surface on which the image is formed without passing through a relay optical system.
  • the number of parts of the image forming apparatus can be reduced or the assembly work can be reduced as compared with the case where the light beam emitted from the optical scanner enters the image forming surface via the relay optical system. It becomes easy to perform the simple dani.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a retinal scanning display device 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the retinal scanning display device 10 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a system diagram showing the retinal scanning display device 10 shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the optical scanner 100 in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing a vibrating body 124 in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a horizontal scanning unit 120 in FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the driving source 160 in FIG. 6 and its periphery.
  • FIG. 8 is a plan view showing a cover 126 in FIG. 4.
  • FIG. 9 is a plan view showing the optical scanner 100 shown in FIG. 4 and an optical path diagram showing a laser beam deflected in the optical scanner 100.
  • FIG. 9 is a plan view showing the optical scanner 100 shown in FIG. 4 and an optical path diagram showing a laser beam deflected in the optical scanner 100.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing an optical scanner 230 according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a vibrating body 234 in FIG.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing an optical scanner 292 in a retinal scanning display device 290 according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a sectional view taken along line XX in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a mirror unit 400 in an optical scanning device 410 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 shows a mirror unit 400 and a mirror unit constituting the optical scanning device 410 shown in FIG. 5 is an exploded perspective view showing a knit receiving portion 408.
  • FIG. 15 shows a mirror unit 400 and a mirror unit constituting the optical scanning device 410 shown in FIG. 5 is an exploded perspective view showing a knit receiving portion 408.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a mirror unit 400 and a mirror unit receiving portion 408 constituting the optical scanning device 410 shown in FIG. 14 in an assembled state.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a manner in which a scanning mirror 402, a drive unit 404, and a plurality of terminals 494, such as 508, are arranged on a substrate 422 in the mirror unit 400 in FIG.
  • FIG. 18 is a longitudinal sectional view for explaining the principle that the elastic bending of the connecting portion 484 in FIG. 17 is repeatedly generated by the piezo element 492.
  • FIG. 19 is a sectional view taken along line AA in FIG. 15.
  • FIG. 20 is a sectional view taken along line BB in FIG. 19.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a convex portion 550 and a concave portion 552 provided in the mirror unit 400 and the mirror unit receiving portion 408 shown in FIG. 19, respectively.
  • FIG. 22 is a sectional view taken along line CC in FIG. 15.
  • FIG. 23 is a perspective view showing the inside of an image display device 570 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a head-mounted retinal scanning display device (hereinafter, referred to as “RSD”) 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the RSD 10 projects a light beam on the retina through the pupil of the observer's eye, and scans the light beam on the retina, thereby directly projecting an image on the retina.
  • the reference numeral 12 indicates the eye
  • the reference numeral 14 indicates the pupil
  • the reference numeral 15 indicates the retina.
  • the retina 15 is an example of the “image forming surface” in the above item (16).
  • the RSD 10 has a mounting portion 16 used by being mounted on the observer's head and a light source unit 18 carried by the observer physically independent of each other. I have it.
  • the mounting section 16 and the light source unit 18 are optically connected to each other by a flexible optical fiber 20 as an optical transmission medium.
  • the wearing unit 16 is of a spectacle type, and is held on the head using the nose and both ears of the observer in the same manner as ordinary glasses.
  • the mounting section 16 includes a frame 30 supported by the nose in front of the observer's both eyes 12, 12, and left and right arms 32, 32 supported by both ears on both sides of the head, respectively. I have.
  • the frame 30 and each arm 32 are foldably connected to each other.
  • the RSD 10 is a format for projecting an image on the retina 15 of each of the eyes 12, 12. Therefore, the mounting section 16 includes optical systems independent of each other for both eyes 12, 12. Specifically, each eye 12 includes a scanning unit 40 that scans a light beam, and a projector 42 that causes the scanned light beam to enter the corresponding eye 12 and project onto the retina 15. .
  • the mounting section 16 is connected to the optical fiber 20 in the scanning unit 40. That is, in the present embodiment, the scanning unit 40 and the light source unit 18 are optically connected to each other by the optical fiber 20.
  • the projection tool 42 is of a reflection type that reflects a light beam scanned by the scanning unit 40 and makes it incident on the retina 15.
  • the projector 42 is configured using a half mirror having a shape similar to each lens in ordinary glasses.
  • the surface facing the observer is a reflecting surface 44, and as shown in FIG. 3, the light beam incident on the reflecting surface 44 from the scanning unit 40 is reflected by the reflecting surface 44. It enters the eye 12.
  • the reflection surface 44 is formed as a spheroidal surface drawn by rotating a part of an ellipse around a horizontal axis.
  • the reflecting surface 44 has two focal points. As shown in FIG. 2, one of the focal points has an exit port 46 from which a light beam is to be emitted from the scanning unit 40, and the other focal point has The eye 12 is used so that the eye 12 is positioned while the mounting part 16 is mounted on the head.
  • the projection tool 42 has, in addition to the above-described reflection function, a transmission function of transmitting light incident from the front of the projection tool 42 and causing the light to enter the eye 12. Therefore, the observer can view the image transmitted from the RSD 10 by superimposing the image on the real scene in front of the user through the projector 42. it can.
  • the scanning unit 40 and the projection tool 42 are provided for each of the eyes 12 and 12, and therefore, both the light source unit 18 and the optical fiber 20 are provided. Eyes 12 and 12 are provided respectively.
  • the light source unit 18 can be physically configured as a single light source unit common to both eyes 12, 12.
  • a light source unit 18, an optical fiber 20, and a scanning unit 40 are typically shown in an optical path diagram for one of the eyes 12, 12.
  • the light source unit 18 is configured to include a light source unit 50, a focusing unit 52, and a main control circuit 54.
  • the light source unit 50 includes a laser device 60 that generates a red laser beam, a laser device 62 that generates a green laser beam, and a laser device that generates a blue laser beam in order to reproduce an arbitrary color by the RGB method.
  • Device 64 The intensity of the laser beam generated from the laser devices 60, 62, 64 is controlled by the main control circuit 54 for each pixel based on an image signal representing an image to be projected on the retina 15.
  • the focusing section 52 is provided to focus the three laser beams generated from the three laser devices 60, 62, and 64.
  • each of the laser devices 60, 62, 64 Each is configured to include collimating lenses 70, 72, 74 for collimating the generated laser beam, and dichroic mirrors 80, 82, 84.
  • the laser beam focused by the focusing section 52 is converged by the converging lens 90, and the converged laser beam passes through the optical fiber 20 and enters the scanning unit 40.
  • the scanning unit 40 includes a collimating lens 98 for collimating a laser beam emitted from the optical fiber 20, and a laser beam emitted from the collimating lens 98.
  • An optical scanner 100 that performs two-dimensional scanning in the scanning direction is provided.
  • the collimating lens 98 causes the laser beam to enter the optical scanner 100 as parallel light.
  • the laser beam emitted from the optical scanner 100 enters the reflection surface 44 of the projector 42 without passing through a relay lens, and is reflected there to Reach on membrane 15.
  • the relay lens is an example of the “relay optical system” in the above item (16).
  • a drive circuit 110 is electrically connected to the optical scanner 100.
  • the drive circuit 110 drives the optical scanner 100 based on a drive signal supplied from the main control circuit 54 via the optical fiber 20 or an electric wire which is another path.
  • the optical scanner 100 includes a horizontal scanning unit 120 and a vertical scanning unit 122. The horizontal scanning unit 120 and the vertical scanning unit 122 are driven by the driving circuit 100, respectively.
  • FIG. 4 shows the optical scanner 100 in a longitudinal sectional view.
  • the optical scanner 100 is configured by covering the surface of the vibrating body 124 with a cover 126.
  • FIG. 5 shows the vibration body 124 in a plan view.
  • the vibrating body 124 is formed using a silicon wafer having a thickness of about 100 m as a base material. By etching the base material, the first swinging part 130 and the second swinging part 132 are integrally formed on the vibrating body 124.
  • the first oscillating portion 130 and the second oscillating portion 132 are formed on the vibrating body 124 in a posture in which they are arranged in a plane. That is, in the present embodiment, the first swing unit 130 and the second swing unit 132 are integrated with each other in a planar structure (a structure in which a plurality of structures are arranged in a plane). / That's it.
  • the first swing unit 130 is vibrated in a resonant state so as to swing around the first swing axis 134 in order to scan the laser beam incident on the optical scanner 100 in the horizontal direction.
  • the second oscillating unit 132 oscillates the laser beam emitted from the first oscillating unit 130 in a resonance state so as to oscillate around the second oscillating axis 136 in order to run in the vertical direction.
  • the first swinging unit 130 and the second swinging unit 132 have a first reflecting surface 140 and a second reflecting surface 142, respectively, when the optical scanner 100 is in a non-operating state.
  • the first reflecting surface 140 is located on the upstream side in the traveling direction of the laser beam in the optical scanner 100, while the second reflecting surface 142 is located on the downstream side.
  • the center of the second reflecting surface 142 is separated from the center of the first reflecting surface 140 by a distance d in a direction perpendicular to the second swing axis 136, that is, in a direction parallel to the first swing axis 134. standing.
  • the center of the second reflecting surface 142 is provided on the first swing axis 134.
  • the first swing axis 134 is set with respect to the first swing unit 130 so as to be parallel to the direction of the laser beam incident on the optical scanner 100.
  • the second swing axis 136 is set to the second swing unit 132 so as to be perpendicular to the direction of the laser beam incident on the optical scanner 100.
  • the first swing axis 134 and the second swing axis 136 have a relative positional relationship at right angles to each other.
  • vibrating body 124 includes a vibrating part and a non-vibrating part.
  • the portions that vibrate are the first swing portion 130 and the second swing portion 132, and the portions that do not vibrate are the fixed frames disposed so as to surround the first swing portion 130 and the second swing portion 132. Part 1 of 46.
  • the vibrating body 124 is attached to the cover 126 at the fixed frame 146 thereof.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of the first swinging portion 130, and further partially shows the fixed frame portion 146 in relation to the first swinging portion 130.
  • the first swing unit 130 includes a first mirror unit 150 on which a first reflection surface 140 is formed.
  • a pair of beam portions 152 extend from opposite sides of the first mirror portion 150 in opposite directions.
  • the first swing unit 130 is configured by connecting the first mirror unit 150 to the fixed frame unit 146 via the pair of beam units 152, 152.
  • the pair of beam portions 152, 152 are both located on the first swing axis 134, and are opposed to each other across the first mirror portion 150.
  • each beam portion 152 one first leaf spring portion 154 extends from the first mirror portion 150.
  • two first leaf spring portions 154 extend from the first leaf spring portion 154 toward the fixed frame portion 146.
  • the second leaf spring portions 156, 156 are branched from each other and extend.
  • two driving sources 160, 160 are mounted on one surface of the two second leaf spring sections 156, 156, respectively.
  • each drive source 160 extends along the corresponding second leaf spring portion 156.
  • Each drive source 160 is configured in a sandwich shape with a piezoelectric element 166 sandwiched between an upper electrode 162 and a lower electrode 164 extending in parallel to the drive source 160.
  • Lead wires 170 extend from the upper electrode 162 and the lower electrode 164, respectively, and are connected to the respective terminals 172 on the fixed frame 146. However, in FIG. 7, the lead wire 170 and the terminal 172 are representatively shown only for the upper electrode 162.
  • each of the driving sources 160 thus configured, if a voltage force is applied to the piezoelectric element 166 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the piezoelectric element 166, Displacement (elongation or contraction) occurs in the direction, and the displacement causes the corresponding second leaf spring portion 156 to warp (bend).
  • the pair of piezoelectric elements 166, 166 mounted on the two second leaf spring portions 156, 156 located on the same side with respect to the first mirror portion 150 have opposite phases to each other. Voltages are applied in opposite phases to each other so as to be displaced. Therefore, the pair of piezoelectric elements 166 generate a moment in the first leaf spring 154 to rotate the first leaf spring 154 in the same direction about the first swing axis 134.
  • four driving sources 160 are used as a whole in the first swinging unit 130, and among the driving sources 160, the first mirror unit 150 is separated from each other.
  • the two drive sources 160 facing each other are driven in phase with each other.
  • all of the four drive sources 160 rotate the first mirror section 150 in the same direction about the first swing axis 134.
  • the configuration of the second swing unit 132 is basically the same as that of the first swing unit 130. That is, in the second oscillating portion 132, the second mirror portion 180 on which the second reflecting surface 142 is formed has a pair of two-sided forces that extend in opposite directions to each other and both extend along the second oscillating axis 136. It is connected to the fixed frame part 146 via the beam parts 182, 182. In each beam portion 182, one first leaf spring portion 184 extends from the second mirror portion 180 toward the fixed frame portion 146, and two second leaf spring portions extend from the first leaf spring portion 184. 186, 186 branch off from each other and extend to the fixed frame portion 146.
  • each drive source 190 is mounted on one surface of the two second leaf spring parts 186, 186, respectively.
  • FIG. 5 is a plan view showing the second swing unit 132 in a state where four drive sources 190 are mounted.
  • each drive source 190 is formed in a sandwich shape, similar to the drive source 160, with a piezoelectric element sandwiched between an upper electrode and a lower electrode extending along the corresponding second leaf spring portion 186.
  • Each drive source 190 swings the second mirror section 180 of the second swing section 132 according to the same principle as that of swinging the first mirror section 150 of the first swing section 130.
  • the direction force of the second mirror unit 180 of the second swing unit 132 for vertical scanning is the same as that of the first swing unit 130 for horizontal scanning.
  • the mirror unit 150 is designed so that the dimension in the direction perpendicular to the oscillation axes 134 and 136 (in the direction of the radius of rotation) becomes larger.
  • the dimension in the direction of the swing axes 134 and 136 is also more horizontal in the second mirror section 180 of the second swing section 132 for vertical scanning. It is designed to be larger than the first mirror unit 150 of the first swing unit 130 for scanning.
  • the setting of the dimension L of the second swing portion 132 in the direction of the second swing axis 136 will be described later in detail.
  • FIG. 4 shows the cover 126 in a side sectional view.
  • the canopy 126 is configured such that the vertical wall 202 extends from the periphery of the plate 200.
  • FIG. 8 shows the cover 126 in a plan view.
  • the cover 126 is provided with an entrance-side transmission portion 204 to allow the laser beam to be incident also with an external force, while an exit-side transmission portion to allow the laser beam to exit to the outside. It has a 206.
  • each of the entrance-side transmission section 204 and the exit-side transmission section 206 is formed as a hollow hole whose interior is not filled.
  • the entrance side transmission part 204 is provided on the plate part 200 on one end side of the cover 126, while the exit side transmission part 206 is provided on the plate part 200 and the vertical wall part 202 on the other end side of the cover 126.
  • the laser beam is obliquely and acutely incident on the first oscillating portion 130 via the entrance side transmitting portion 204, while being transmitted from the second oscillating portion 132 at the exit side.
  • the laser beam is emitted obliquely and at an acute angle through the part 206.
  • the first swing portion 130 and the second swing portion 130 A fixed mirror 210 is mounted on the back surface facing the part 132.
  • the fixed mirror 210 is fixedly mounted at a fixed position.
  • fixed mirror 210 is arranged at a substantially intermediate position of a path extending from first mirror section 150 to second mirror section 180.
  • the fixed mirror 210 reflects the laser beam emitted from the first mirror section 150 at an acute angle toward the second mirror section 180 at the third reflection surface 212 at an acute angle.
  • FIG. 9 is a plan view showing an optical path extending from the time when the laser beam enters the optical scanner 100 until the laser beam exits.
  • the laser beam incident as parallel light is scanned by the first mirror unit 150 in the horizontal direction (vertical direction in FIG. 9).
  • the laser beam thus scanned is reflected by the fixed mirror 210 and then enters the second mirror section 180.
  • the incident laser beam is scanned by the second mirror unit 180 in the vertical direction (in a plane perpendicular to the plane of FIG. 9).
  • the deflection angle of the laser beam by the first mirror unit 150 is reduced, and the distance between the center of the first reflection surface 140 of the first mirror unit 150 and the center of the second reflection surface 142 of the second mirror unit 180 is d. Then, the dimension L of the second reflecting surface 142 in the direction of the second swing axis 136 is
  • the optical path of the laser beam to be transmitted through the entrance-side transmission section 204 does not change in position during scanning by the optical scanner 100, whereas the path on the exit side
  • the optical path of the laser beam to be transmitted through the transmission section 206 changes in position so as to draw a fan-shaped figure during scanning by the optical scanner 100.
  • the entrance-side transmission section 204 is made smaller than the exit-side transmission section 206.
  • the entrance side transmission section 204 and the exit side transmission section 206 take into account manufacturing variations, temperature changes, etc., and allow for margins that are practically necessary, but do not allow for other margins. Designed to have. As a result, disturbance light and dust are restricted from entering the optical scanner 100 via the entrance-side transmission section 204 and the exit-side transmission section 206.
  • the first swing unit 130 and the cover A part 126 related to the first swing part 130, four drive sources 160 related to the first swing part 130, and a part of the drive circuit 110 for driving the drive sources 160 And form a horizontal scanning unit 120 in cooperation with each other.
  • a second swinging part 132, a portion of the cover 126 related to the second swinging part 132, four drive sources 190 related to the second swinging part 132, and a drive circuit 110 The part for driving the driving source 190 and the part for driving together constitute the vertical scanning unit 122 together.
  • the horizontal scanning section 120 located on the upstream side with respect to the traveling direction of the laser beam, and the first swing axis thereof
  • the optical scanner 100 looks at the optical scanner 100 in a direction perpendicular to the first reflection surface 140 of the horizontal scanning unit 120, it is parallel to the direction in which the laser beam is incident on the first reflection surface 140.
  • the first swing axis 134 be completely parallel to the incident direction, but it is sufficient if it is substantially parallel.
  • the spot formed on the first reflecting surface 140 is elongated and deformed due to the oblique incidence of the laser beam on the first reflecting surface 140, the spot is not deformed.
  • the long axis force of the first reflecting surface 140 does not have to be perpendicular to the first swing axis 134 of the first reflecting surface 140.
  • the shape of the first mirror section 150 is determined according to such a spot, the dimensional force of the first mirror section 150 in the rotational radius direction does not need to be as long as that of the above-described conventional example.
  • the present embodiment it is easy to reduce the moment of inertia of the first mirror unit 150, and it is easy to increase the scanning frequency of the first mirror unit 150. Therefore, according to the present embodiment, it is easy to achieve both an increase in the scanning frequency and a reduction in size.
  • the horizontal scanning section 120 constitutes an example of the “first scanning section” in the above item (1)
  • the vertical scanning section 122 constitutes the “first scanning section” in the same section.
  • the laser beam forms an example of the “second scanning section”
  • the laser beam forms an example of the “light” in the same section.
  • each of the four drive sources 160 for driving the first swing unit 130 constitutes an example of the “first drive source” in the above item (2)
  • Each of the four drive sources 190 for driving the swing unit 132 constitutes an example of the “second drive source” in 126 constitutes an example of “nosing” in the above item (9).
  • first reflecting surface 140 and the second reflecting surface 142 constitute an example of the “first reflecting surface and the second reflecting surface” in the above (11), and
  • the three reflecting surfaces 212 constitute an example of the “third reflecting surface” in the same section.
  • the light source unit 18 constitutes an example of the “light source” in the item (15)
  • the scanning unit 40 constitutes an example of the “optical scanner” in the item
  • the laser beam This constitutes an example of the “light flux” in the same paragraph.
  • both the first mirror unit 150 and the second mirror unit 180 are designed to scan the laser beam using the resonance phenomenon.
  • the present invention can be implemented in such a manner that each laser beam is scanned while the second mirror unit 180 does not use the resonance phenomenon, while the first mirror 150 uses the resonance phenomenon.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in that there are many elements that are common to the first embodiment. Only elements relating to the optical scanner are described. Therefore, only different elements will be described in detail, and common elements will be denoted by the same reference numerals or names. The detailed description is omitted by quoting using the name.
  • FIG. 10 shows an optical scanner 230 according to the present embodiment in an exploded perspective view.
  • the optical scanner 230 includes a cover 232 and a vibrating body 234.
  • the cover 232 has the same configuration as the cover 126 in the first embodiment, is constituted by a plate portion 200 and a vertical wall portion 202, and further includes an entrance-side transmission portion 204 and an exit-side transmission portion 2 06 is formed.
  • the vibrating body 234 includes a horizontal scanning unit 236 and a vertical scanning unit 238.
  • the horizontal scanning section 236 has the same configuration as the horizontal scanning section 120 in the first embodiment, and as shown in FIG. A moving part 130 is provided.
  • the first swing unit 130 includes a first mirror unit 150 on which a first reflection surface 140 is formed.
  • the first swing axis 134 is set parallel to the laser beam incident on the optical scanner 230.
  • the first mirror portion 150 is a pair of beam portions 152, 152, each of which includes one first plate spring portion 154 and two second plate spring portions 156, 156 arranged in parallel with each other. What is composed It is swingably connected to the fixed frame portion 240 through the base.
  • Four drive sources 160 are mounted on the four second leaf springs 156 of the horizontal scanning unit 236, respectively.
  • the horizontal scanning unit 236 scans the laser beam in the horizontal direction at a high speed according to the same principle as the horizontal scanning unit 120 in the first embodiment.
  • the horizontal scanning unit 236 includes a first swing unit 130, a portion of the fixed frame unit 240 that surrounds the first swing unit 130, and four drive sources 160. It is composed of
  • the vertical scanning unit 238 differs from the vertical scanning unit 122 in the first embodiment in terms of the basic configuration and the common force, particularly the shape of the mirror unit.
  • the vertical scanning unit 238 includes a second swing unit 250 that swings around a second swing axis 136 perpendicular to the first swing axis 134.
  • the second swing unit 250 includes a second mirror unit 254 on which a second reflection surface 252 is formed.
  • the second mirror section 254 has an asymmetric shape with respect to the second swing axis 136, unlike the second mirror section 180 in the first embodiment.
  • a cutout portion 258 is formed in the second mirror portion 254 on the side closer to the horizontal running portion 236 among the two sides with respect to the second swing axis 136.
  • the end near the vertical scanning section 238 partially enters the notch 258.
  • the second mirror section 254 faces the overlap section 260 that overlaps the horizontal scanning section 236 when viewed in the direction of the second swing axis 136 with the horizontal scanning section 236 therebetween. It is provided in each of two positions.
  • both the horizontal scanning unit 236 and the vertical scanning unit 238 are designed to scan a laser beam in a resonance state, and the scanning frequency of the vertical scanning unit 238 is set lower than the scanning frequency of the horizontal scanning unit 236.
  • the moment of inertia of the second mirror unit 254 it is generally necessary to increase the moment of inertia of the second mirror unit 254 more than the moment of inertia of the first mirror unit 150.
  • the moment of inertia of the second mirror portion 254 increases as the dimension of the second mirror portion 254 in the radius direction of rotation, that is, the width dimension increases.
  • the second mirror unit 254 is connected to the second swing axis 1
  • the horizontal scanning unit 236 overlaps the horizontal scanning unit 236 in the direction of 36, so that it is easy to arrange the horizontal scanning unit 236 and the vertical scanning unit 238 together in the direction in which they are arranged. That is, the longitudinal dimension of the optical scanner 230 (the dimension in the longitudinal direction parallel to the first swing axis 134) is determined by simplifying the maximum length of the horizontal scanning unit 236 and the maximum length of the vertical scanning unit 238. Is shorter than the value added to.
  • the present embodiment it is easy to shorten the longitudinal dimension of the optical scanner 230 for the scanning frequency of the vertical scanning section 238 and the width dimension of the second mirror section 254. This makes it easier to reduce the size of the optical scanner 230 in the longitudinal direction.
  • a pair of beam portions 264, 264 extend in opposite directions from both edges of the second mirror portion 254 in the direction of the second swing axis 136.
  • the pair of beam portions 264, 264 connect the second mirror portion 254 to the fixed frame portion 240 so as to be swingable about the second swing axis 136.
  • Each beam portion 264 includes a first leaf spring portion 270 extending along the second swing axis 136, and a second leaf spring portion extending parallel to the first leaf spring portion 270 at a position offset with respect to the first leaf spring portion 270. 272.
  • the first leaf spring portion 270 connects the second mirror portion 254 and the fixed frame portion 240 to each other.
  • the second leaf spring portion 272 connects the first leaf spring portion 270 to the fixed frame portion 240 at an extension portion 274 that extends radially outward from the middle thereof.
  • a driving source 280 is mounted on the second leaf spring portion 272.
  • the driving source 280 has the same configuration as the driving source 160 in the horizontal scanning unit 236.
  • a pair of drive sources 280, 280 mounted on a pair of second leaf spring portions 272, 272 offset with respect to the second swing axis 136, respectively, are driven in phase with each other.
  • the second leaf spring portion 272 is displaced in a direction perpendicular to the plane of the second leaf spring portion 272 at the connection position with the extension portion 274.
  • the displacement is converted by the extension portion 274 into a rotational moment about the second swing axis 136, whereby the second mirror portion 254 swings around the second swing axis 136.
  • the second mirror portion 254 overlaps each beam portion 264 in a direction perpendicular to the second swing axis 136. It has a part 284. That is, the width dimension force of the optical scanner 230 can be shorter than the sum of the maximum vertical dimension of the second mirror section 254 and the total vertical dimension of the pair of beam sections 264.
  • the horizontal dimension of the optical scanner 230 may be shorter than the vertical dimension of the second mirror section 254, and the optical scanner 230 can be easily downsized in the horizontal direction. It becomes.
  • the overlapping section 260 constitutes an example of the “part overlapping with the first scanning section” in the section (13), and the beam section 26 4 is an example of the “connecting portion” in the above item (14), and the overlap portion 284 is an example of the “portion overlapping the connecting portion” in the same item.
  • the present embodiment differs from the second embodiment in that only the elements that are common in the second embodiment are related to the optical scanner. Therefore, only the different elements will be described in detail, and the common elements will be denoted by the same reference numerals or names. The detailed description is omitted by quoting using the name.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing an optical scanner 292 in a head-mounted retinal scanning display device (hereinafter abbreviated as “RSD”) 290 according to the present embodiment.
  • the configuration of the RSD 290 except for the optical scanner 292 is common to the RSD 10 according to the second embodiment.
  • the optical scanner 292 includes a cover 232 and a vibrating body 234 as in the second embodiment.
  • This optical scanner 292 is different from the second embodiment, and further includes a receiving section 294.
  • the receiving portion 294 has a flat box shape and extends in the length direction.
  • the receiving portion 294 includes: (a) an opening 302 and a bottom portion 304 facing each other in the longitudinal direction of the receiving portion 294; and (b) a receiving portion between the opening 302 and the bottom portion 304. Including a pair of Tsukuda J ⁇ 306, 306 extending in the length direction of part 294!
  • the pair of side portions 306, 306 face each other with a gap in the width direction of the receiving portion 294.
  • Each of the side portions 306 has an insertion groove 308 extending along the side portion 306 on the surface facing each other.
  • the corresponding upper rule 306, 306 of the receiving plate 294 has the thickness direction of the receiving plate 294 which is opposite to that of the upper plate portion 310, 310 and the lower plate portion. 312, 312 and end plate portions 314, 314 extending in the length direction of the receiving portion 294.
  • the end plate portions 314, 314 are connected to the receiving portions 294 so that the upper plate portions 310, 310 and the lower plate portions 312, 312 are connected to each other at the ends of the receiving portion 294 which are also far from each other in the width direction central portion. Extends in the length direction. In other words, a pair of insertion grooves 308, 308 force S are formed in the pair of tsukuda J 306, 306 in the receiving portion 294, and are formed so as to face each other in the width direction of the receiving 294!
  • an opening 320 is formed in the upper surface of receiving portion 294.
  • the entrance side transmitting part 204, the exit side transmitting part 206 and the opening 320 of the force receiving part 294 provided in the cover 232 are provided. It is exposed.
  • the combined body 300 is inserted into the receiving portion 294 from the opening 302 thereof.
  • the combination 300 is engaged with the pair of insertion grooves 308 of the receiving portion 294 and approaches the bottom portion 304 of the receiving portion 294 while being guided by the pair of insertion grooves 308.
  • the combination body 300 is inserted into the receiving portion 294 to a depth where the tips 324 and 326 in the insertion direction thereof contact the bottom portion 304 of the receiving portion 294.
  • the vibrating body 234 has a flat box shape and extends in the length direction. Of the two ends, the tip 324 in the insertion direction of the combination body 300 is And a plurality of second power terminals TA01-TA12.
  • the second power terminals TA01—TA12 are The same number as the total number of electrodes 162, 164 of the driving source 160 for driving the first mirror unit 150 provided on the vibrating body 234 and the electrodes 162, 164 of the driving source 280 for driving the second mirror unit 254 are provided.
  • the bottom portion 304 of the receiving portion 294 is provided with the same number of first power terminals TB01-TB12 as the second power terminals TA01-TA12.
  • a plurality of second power terminals TAO 1 of vibrating body 234 are provided.
  • One TA12 and a plurality of first power terminals TB01-TB12 of the receiving section 294 are in electrical contact with each other on a one-to-one basis.
  • the electric power output from the external power supply unit passes through the first power terminal TB01-TB12 and the second power terminal TA01-TA12 for each of the electrodes 162 and 164 in that order, and passes through each of the vibrating bodies 234. It can be supplied to the electrodes 162, 164.
  • the combined body 300 of the cover 232 and the vibrating body 234 is inserted into the receiving part 294 and is mounted! Then, a positioning structure for positioning the combination 300 is provided.
  • This positioning structure includes a first positioning portion that positions the combination 300 in the width direction of the receiving portion 294, and a second positioning portion that positions the combination 300 in the thickness direction of the receiving portion 294. And a third positioning portion for positioning the combined body 300 in the length direction of the receiving portion 294.
  • FIG. 13 is a sectional view taken along line XX in FIG.
  • the first positioning portion is located between the combination body 300 and the receiving portion 294, and one of a pair of insertion grooves 308, 308 facing each other in the width direction of the receiving portion 294.
  • a first pressing member 330 is provided along the direction in which one of the insertion grooves 308 extends, that is, along the length direction of the receiving portion 294.
  • the first pressing member 330 is formed of a material having elasticity.
  • the first pressing member 330 moves the combined body 300 to the receiving portion 294 and in the direction of the force from one insertion groove 308 to the other insertion groove 308, that is, the receiving portion 294. Press directionally in the width direction (the direction indicated by the arrow with “F1” in FIG. 13). By this pressing, the combination body 300 is positioned in the width direction of the receiving portion 294.
  • the second positioning section symmetrically presses the combined body 300 onto the receiving section 294 in the insertion direction of the combined body 300, that is, in the length direction of the receiving section 294, thereby forming the yarn.
  • the body 300 is positioned in the length direction of the receiving portion 294.
  • the second positioning portion includes an uneven fitting portion (not shown) having the same structure as the structure in which the convex portion 550 and the concave portion 552 shown in FIG. 21 are fitted to each other.
  • the concave-convex fitting portion includes a convex portion 550 provided on one of the combination body 300 and the receiving portion 294 and a concave portion 552 provided on the other, as described with reference to FIG. 21 for convenience. I have. In this concave / convex fitting portion, the convex portion 550 is elastically fitted into the concave portion 552.
  • Each of the convex portion 550 and the concave portion 552 has an inclined surface (including a surface inclined at 90 degrees) inclined with respect to the length direction of the receiving portion 294.
  • the respective inclined surfaces are elastically pressed in the length direction of the receiving portion 294, so that the combined body 300 is received by the receiving portion 294.
  • a pressing force is generated in the length direction of the portion 294.
  • the third positioning portion is provided between the combination body 300 and the receiving portion 294 by a pair of insertion grooves 308, 308 facing each other in the width direction of the receiving portion 294.
  • second pressing members 340, 340 provided along the direction in which the pair of insertion grooves 308, 308 extend, that is, along the length direction of the receiving portion 294.
  • the second pressing members 340, 340 are formed of a material having elasticity, and the combined body 300 is attached to the receiving portion 294, at each side 306, 306, in the thickness direction of the receiving portion 294, and mutually.
  • FIG. 14 to FIG. 22 show a mirror unit 400 according to the present embodiment.
  • a scanning mirror 402 and a driving unit 404 for driving the scanning mirror 402 so as to swing in directions indicated by arrows with ⁇ and j8 in FIG. are provided on the mirror support portion 406.
  • the mirror unit 400 oscillates the scanning mirror 402 as described above, and converts the incident light N incident on the scanning mirror 402 into scanning light H in a direction corresponding to the oscillating position. It is an optical device that reflects light. As shown in FIG. 15, the mirror unit 400 is configured to be detachably attached to the mirror guide receiving portion 408.
  • FIG. 16 shows the mirror unit 400 in a mounted state (used state) mounted on the mirror unit receiving portion 408.
  • the optical scanning device 410 is configured by attaching the mirror unit 400 to the mirror unit receiving portion 408.
  • the optical scanning device 410 scans a screen as an example of an image forming surface with the scanning light H from the scanning mirror 402 by controlling the swing of the scanning mirror 402. As a result, an image is displayed on the screen.
  • the mirror support 406 includes a housing 420 and a substrate 422 provided on the housing 420. On the substrate 422, the above-described scanning mirror 402 and the driving unit 404 are provided.
  • the housing 420 is, for example, generally formed in a rectangular parallelepiped, and is formed so as to have the substrate mounting portion 424 in a concave portion formed on one surface thereof.
  • a substrate 422 is installed in the substrate installation section 424.
  • a plurality of relay terminals 430 to 444 are provided on the bottom surface of the board installation section 424.
  • a transparent transparent cover By covering the upper opening of the substrate mounting section 424 with a transparent transparent cover (not shown), the space inside the substrate mounting section 424 is kept tightly closed to prevent foreign substances such as dust and dust from entering from outside. It is possible to do.
  • the mirror unit 400 has a mode in which the mirror unit 400 is detachably attached to the mirror unit receiving portion 408, There is a mode in which the mirror unit 400 is detachably attached to the mirror unit receiving portion 408.
  • the mirror unit 400 will be described using this embodiment as an example.
  • the rear end (also referred to as a trailing end, which is the upper end in FIG. 15) of the two ends of the housing 420 of the mirror unit 400 in the insertion direction.
  • a knob 450 is provided on the rear end of the upper surface on the same side as the scanning mirror 402 among the two surfaces in the thickness direction. This knob 450 is a mirror unit This is provided to make it easier to grip the mirror unit 400 when inserting and removing the 400 and to improve workability.
  • a pair of side portions 306 and 306 of housing 420 separated from each other in the width direction thereof are mounting portions 452 and 454 that can be inserted into mirror unit receiving portion 408.
  • a plurality of power-supplied terminals 456 to 470 are provided on the front end face of the housing 420 in the insertion direction, which face the mirror unit receiving section 408.
  • these power supplied terminals 456-470 are electrically connected to a plurality of relay terminals 430-444 (see FIG. 14) by wiring or the like.
  • FIG. 17 is a perspective view showing the appearance of a scanning mirror 402 provided on a substrate 422 and a driving unit 404 for driving the scanning mirror 402.
  • the scanning mirror 402 has a plate shape, and a reflection surface is formed on the upper surface of the scanning mirror 402 in FIG.
  • Each connecting portion 484, 486, 488, and 490 includes an element that converts an electric field or voltage into displacement or distortion on the upper surface in the drawing, as shown in Fig. 18 representatively showing the connecting portion 484.
  • a piezo element 492 as an example is provided.
  • each drive section 404 mounted on each connection section 484, 486, 488, 490 includes a piezo element 492 and a piezo element 492 sandwiching the piezo element 492 from above and below.
  • Lower electrode 493L lower electrodes 493aL, 493bL, 493cL, 493dL corresponding to connecting 486, 488, 490 respectively
  • upper electrode 493U corresponding to connecting parts 484, 486, 488, 490 respectively
  • the piezo element 492 is a u-morph type, and is attached to one surface of the connecting portion 484, which is an elastic body, via the lower electrode 493aL.
  • each drive unit 404 will be described by taking a piezo element 492 sandwiched between a lower electrode 493aL and an upper electrode 493aU corresponding to the connection unit 484 as an example.
  • the piezo element 492 and the connecting portion 484 change from the neutral state shown in FIG.
  • the transition to the upward warp state shown in FIG. 18A and the transition from the neutral state shown in FIG. 18A to the downward warp state shown in FIG. 18C are alternately repeated.
  • the radial direction of the connecting portion 484 repeatedly changes up and down.
  • the element 492 is bent so as to be convex upward, while the piezo element 492 is sandwiched between the lower electrode 493bL and the upper electrode 493bU at the connecting portion 486.
  • the piezo element 492 sandwiched between the lower electrode 493dL and the upper electrode 493 dU is bent so as to project downward as shown in Fig. 18 (3).
  • the rotating shaft portions 480 and 482 rotate in the direction shown by the arrow in FIG. 17, and the scanning mirror 402 also swings in the same direction.
  • the swing of the scanning mirror 402 is controlled.
  • the function of scanning light can be achieved by reflecting and deflecting the incident light N as the scanning light H.
  • a lower electrode terminal 494 and an upper electrode terminal 502 are electrically connected to a lower electrode 493aL and an upper electrode 493aU corresponding to the connecting portion 484, respectively.
  • a lower electrode terminal 496 and an upper electrode terminal 504 are electrically connected to a lower electrode 493bL and an upper electrode 493bU corresponding to the connecting portion 486, respectively.
  • a lower electrode terminal 498 and an upper electrode terminal 506 are electrically connected to a lower electrode 493cL and an upper electrode 493cU corresponding to the connecting portion 488, respectively.
  • a lower electrode 493dL and an upper electrode 493dU corresponding to the connection portion 490 are respectively provided for the lower electrode.
  • Terminal 500 and upper electrode terminal 508 are electrically connected.
  • each of the lower electrode terminal 494, the upper electrode terminal 502, the upper electrode terminal 504, and the lower electrode terminal 496 is provided on the housing 420 by a bonding wire W.
  • a bonding wire W Are electrically connected to the relay terminals 430, 432, 434, and 436.
  • the lower electrode terminal 498, the upper electrode terminal 506, the upper electrode terminal 508, and the lower electrode terminal 500 are respectively connected to a plurality of relay terminals 438, 440, It is electrically connected to 442, 444.
  • the mirror unit receiving portion 408 supports the mirror unit 400 in a detachable manner.
  • the mirror unit receiving portion 408 has a configuration for receiving the mirror unit 400 in a detachable manner. It comes out.
  • the mirror unit receiving portion 408 has a distal end receiving portion 520 for receiving the distal end of the mirror unit 400, and is provided upright on the distal end receiving portion 520 to constitute the mirror unit 400. And a pair of side receiving portions 522, 524 for receiving a pair of mounting portions 452, 454.
  • the pair of side receiving portions 522, 524 are provided with a pair of insertion grooves 526, 528 into which a pair of mounting portions 452, 454 provided in the housing 420 of the mirror unit 400 are removably inserted. Is formed.
  • the front end side in the insertion direction is closed by the front end receiving portion 520, while the rear end side is an insertion port into which the pair of mounting portions 452, 454 is to be inserted. Opened as 530, 532.
  • the knob 450 of the mirror unit 400 is exposed so as to be exposed from the mirror unit receiving portion 408.
  • the dimension of the side receiving portions 522, 524 of the unit receiving portion 408 in the insertion direction, that is, the length dimension is designed to be shorter than the length dimension of the mirror unit 400.
  • a plurality of power supply terminals P1 to P8 are provided on the distal end receiving portion 520 of the mirror unit receiving portion 408.
  • the mirror unit 400 is inserted into the mirror unit receiving portion 408, as shown in FIG. Contact the plurality of power-supplied terminals 456-470 of the mirror unit 400, respectively.
  • the power to which the power of the external power supply unit (not shown) is also supplied includes a plurality of power supply terminals P1 to P8, a plurality of power supply terminals 456 to 470, a plurality of relay terminals 430 to 444,
  • the electrode terminals 494-500 and the upper electrode terminals 502-508 are supplied to the lower electrodes 493aL, 493bL, 493cL, 493dL and the upper electrodes 493aU, 493bU, 493cU, 493dU in that order.
  • a positioning structure for positioning mirror unit 400 in a state where mirror unit 400 is attached to mirror unit receiving portion 408 is provided.
  • the positioning structure will be described with reference to Figs.
  • the positioning structure includes a first positioning section, a second positioning section, and a third positioning section.
  • First, the first positioning section will be described with reference to FIG.
  • FIG. 19 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the first positioning portion includes a first pressing member 540 provided between the insertion groove 526, which is one of the insertion grooves 526, 528 in the mirror cut receiving portion 408, and the mirror cut 400.
  • the first pressing member 540 is formed of a material having elasticity.
  • the first pressing member 540 is provided over the entire length of the groove bottom 542 of the insertion groove 526 in the longitudinal direction.
  • the first pressing member 540 naturally presses the mirror unit 400 inserted into the insertion grooves 526, 528 toward the other insertion groove 528. Due to the elasticity of the first pressing member 540, the mirror unit 400 has a side surface (hereinafter, referred to as an "opposite side surface") on both sides of the housing 420 opposite to the side to which the first pressing member 540 is engaged. ), It is pressed against the groove bottom 544 of the other insertion groove 528. Due to the pressing, the mirror unit 400 is moved in the width direction of the mirror unit 400, that is, in the direction orthogonal to the insertion direction of the mirror unit 400 and parallel to the reflection surface of the scanning mirror 402 (“F1” in FIG. 19). ”In the direction of the arrow marked“) ”.
  • the opposite side surface of the housing 420 of the mirror unit 400 and the groove bottom 544 of the insertion groove 528 against which the opposite side surface is pressed are each formed in a flat surface so as to make surface contact with each other. ing. Thereby, the positioning of the mirror unit 400 is achieved with higher accuracy.
  • FIG. 20 which is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 19, the groove bottom 544 of the insertion groove 528 and the front end receiving portion 520 form a predetermined angle (eg, 90 degrees). Is formed. Thereby, the positioning of the mirror unit 400 is achieved with higher accuracy.
  • the direction of the arrow indicated by “INS” indicates the insertion direction of the mirror unit 400.
  • the above-described first positioning portion is composed of the first pressing member 540 shown in FIG. 19, the opposite flat side surface of the housing 420 of the mirror guide 400, and the flat surface of the insertion groove 528. And a groove-shaped bottom 544.
  • the second positioning unit presses the mirror unit 400 in the insertion direction to position the mirror unit 400.
  • the direction of the arrow indicated by “INS” indicates the direction in which the mirror unit 400 is inserted.
  • a convex portion 550 is formed in the mirror unit 400, and the convex portion 550 is fitted in the mirror unit receiving portion 408.
  • a recess 552 having the shape to be obtained is formed.
  • the portion of the mirror unit receiving portion 408 where the concave portion 552 is formed has lower bending rigidity than the portion where the convex portion 550 is formed of the mirror unit 400, and local elastic deformation is likely to occur.
  • Each of the convex portion 550 and the concave portion 552 has an inclined surface (including a surface inclined at 90 degrees) inclined with respect to the length direction of the mirror unit receiving portion 408.
  • the respective inclined surfaces are pressed naturally in the longitudinal direction of the mirror unit receiving portion 408, so that the mirror unit 400 is moved to the mirror unit receiving portion 408.
  • a pressing force is generated in the lengthwise direction of the mirror unit receiving portion 408.
  • the convex portion 550 is elastically fitted into the concave portion 552 as the second pressing member.
  • the convex portion 550 and the concave portion 552 are inserted into the mirror unit 400 force insertion grooves 526, 528, and the distal end surface of the mirror unit 400 is connected to the distal end receiving portion 408 of the mirror unit receiving portion 408 as shown in FIG.
  • the protrusion 550 starts to fit into the recess 552, and in this state, the protrusion 550 is pressed against the recess 552 under pressure. The positional relationship has been set.
  • the convex portion 550 becomes the concave portion.
  • the elastic force generated between the convex portion 550 and the concave portion 552 is transmitted to the mirror unit 400.
  • the mirror unit 400 is pressed in the insertion direction by the transmitted elastic force.
  • the position of the mirror unit 400 in the insertion direction is fixed in a state where the distal end surface of the mirror unit 400 is in surface contact with the distal end receiving portion 520 of the mirror unit receiving portion 408.
  • the configuration of the concave-convex fitting second positioning portion for elastically pressing the mirror unit 400 in the insertion direction and positioning the mirror unit 400 is as follows.
  • the convex portion 550 is the mirror unit 400
  • the concave portion 552 is the mirror cut receiving portion.
  • the present invention can be implemented by adopting a configuration in which the force convex portion 550 is provided in the mirror unit receiving portion 408 and the concave portion 552 is provided in the mirror unit 400, respectively.
  • the third positioning section includes a third pressing member 560 provided in the insertion grooves 526, 528.
  • the third pressing member 560 is disposed between the mirror unit 400 and the mirror unit receiving portion 408.
  • the third pressing member 560 is located behind the mirror unit 400 in the reflection direction of the scanning mirror 402 of the mirror unit 400, and the mirror unit 400 is placed on the mirror unit receiving portion 408, and the reflection surface of the scanning mirror 402 is reflected.
  • Directionally in the direction of the arrow indicated by “F3” in FIG. 19).
  • the upper surface of the housing 420 of the mirror unit 400 is pressed against the groove walls 562, 564 of the insertion grooves 526, 528, and is orthogonal to the insertion direction of the mirror unit 400. It is positioned in a direction perpendicular to the one reflective surface.
  • the mounting of the housing 420 of the mirror unit 400, the front surface of the slot 454, the groove walls 562, 564 of the insertion grooves 526, 528, and the force ⁇ are each formed into a flat surface so as to make surface contact with each other. Positioning is achieved with high layer accuracy.
  • Fig. 22 which is a cross-sectional view taken along the line C-C in Fig. 19, the mirror unit receiving portion 408 is attached to each of the insertion grooves 526, 528, and a pair of groove walls 562, 562, 56 If the end receiving end is formed at a predetermined angle (for example, 90 degrees), the position of the mirror unit 400 can be determined. Is achieved with higher accuracy.
  • the direction of the arrow with “INS” indicates the insertion direction of the mirror unit 400!
  • the third pressing member 560 shown in FIG. 19 the front surfaces of the mounting portions 452, 454 of the housing 420, and the groove walls 562, 564 of the insertion grooves 526, 528 constitute the third positioning portion. It has been done.
  • the operator first brings the mirror unit 400 close to the mirror unit receiving portion 408, and attaches the mounting portions 452, 454 of the mirror unit 400 to the insertion grooves 526 of the mirror unit receiving portion 408. Insert 530, 532 power into 528.
  • the mirror unit 400 is inserted into the mirror unit receiving portion 408 until the mirror unit 400 comes into contact with the distal end receiving portion 520 of the mirror surface receiving mirror unit receiving portion 408. Insert. In the contact state, the mirror unit 400 is positioned.
  • the mirror unit 400 is positioned in the insertion direction by the protrusion 550 being fitted into the recess 552.
  • the first pressing member 540 shown in FIG. 19 presses the mirror unit 400 against the groove bottom 544 of the insertion groove 528, so that the mirror guide 400 is moved in the width direction (in both the horizontal and vertical directions). And the direction indicated by “F1”!).
  • the third pressing member 560 shown in FIG. 19 presses the mirror unit 400 upward (in both the thickness direction and the direction indicated by “F3” in FIG. 19), and the mirror unit 400 The upper surface is pressed against the groove walls 562, 564 of the insertion grooves 526, 528, whereby the mirror unit 400 is positioned in the thickness direction.
  • the plurality of power-supplied terminals 456 to 470 of the mirror unit 400 are respectively connected to the plurality of power-supply terminals P1 to P8 of the mirror unit receiving portion 408.
  • electric power can be supplied to the driving unit 404 of the scanning mirror 402 from an external power supply unit (not shown).
  • scanning mirror 402 reflects incident light N from a light source (not shown) and emits the reflected light as scanning light H.
  • the driving unit 404 drives and swings the scanning mirror 402 with electric power supplied from an external power supply unit, the scanning light from the scanning mirror 402 H deflection, that is, scanning is performed.
  • the screen is scanned with the scanning light H, an image is displayed on the screen.
  • the operator first tries to pull out the mirror unit 400 from the mirror unit receiving portion 408 by holding the knob 450 of the mirror unit 400.
  • the concave portion 552 shown in FIG. 21 is elastically deformed away from the convex portion 550, the concave portion 552 rides over the convex portion 550, and the convex portion 550 becomes the concave portion 552. Get out of As a result, the mirror unit 400 is pulled out of the mirror cut receiving 408 force, and is thereby separated from the mirror unit 400 force S mirror unit receiving 408.
  • the mirror unit 400 is configured to be detachable from the mirror unit receiving portion 408, for example, When the scanning mirror 402 and the drive unit 404 of the scanning mirror 402 are damaged and need to be replaced, only the mirror unit 400 can be replaced.
  • the receiving section 408 does not have to be replaced.
  • the optical scanning device 410 When the optical scanning device 410 is used, for example, as a component of an image display device, it is essential to appropriately maintain the installation position of the mirror unit 400 on the optical path for proper image display. .
  • the installation position on the optical path of the new mirror unit 400 may deviate from the normal position force. Therefore, when the mirror unit 400 is replaced, it is necessary to adjust the installation position of the new mirror unit 400 again.
  • the mirror unit receiving portion 408 when it is necessary to replace the mirror unit 400, the mirror unit receiving portion 408 is fixed to the image display device, and Since the installation position does not change, simply inserting a new mirror unit 400 into such a mirror unit receiving portion 408 ensures that the installation position of the new mirror unit 400 on the optical path is correct.
  • the present embodiment it is possible to completely omit the operation of adjusting the installation position of the mirror unit 400 in accordance with the replacement of the mirror unit 400, or not to completely omit it.
  • FIG. 23 is a perspective view showing an image display device 570 according to the present embodiment, which performs light scanning using the light scanning device 410 according to the fourth embodiment.
  • the image display device 570 includes a modulated light output unit 572 that outputs the modulated light S, a horizontal scanning unit (an example of a main scanning unit) 574 that horizontally scans the output modulated light S, and It is configured to include a vertical scanning unit (an example of a sub-scanning unit) 576 that vertically scans the modulated light S, a collimator lens 578, a reflection mirror 580, and relay optical systems 582 and 584.
  • Each of the horizontal scanning unit 574 and the vertical scanning unit 576 is configured using the optical scanning device 410 according to the fourth embodiment. Specifically, in the horizontal scanning section 574, the scanning mirror 402 of the optical scanning device 410 is swung so as to scan the modulated light S horizontally. In the vertical scanning section 576, the scanning mirror 402 of the optical scanning device 410 is swung so as to vertically scan the modulated light S.
  • modulated light output section 572 outputs modulated light S by modulating the laser light based on an external signal.
  • the modulated light S output from the modulated light output unit 572 is converged by the collimator lens 578, reflected by the reflection mirror 580, and enters the horizontal scanning unit 574.
  • the modulated light S that has entered the horizontal scanning unit 574 undergoes horizontal scanning in the horizontal scanning unit 574, and exits from the horizontal scanning unit 574.
  • the modulated light S horizontally scanned by the horizontal scanning unit 574 enters the vertical scanning unit 576 via the relay optical systems 582 and 584.
  • the modulated light S incident on the vertical scanning unit 576 undergoes vertical scanning in the vertical scanning unit 576 and exits from the vertical scanning unit 576.
  • the aforementioned modulated light S The clean 590 is scanned, thereby displaying an image on its screen 590.
  • a new mirror unit 400 needs to be exchanged as long as mirror unit receiving portion 408 is installed at the correct position on the optical path.
  • the installation position of the new mirror unit 400 on the optical path is automatically normalized.
  • the image display device 570 is a projector type that projects and displays an image on a screen 590 installed in a space, and projects the modulated light S directly on the retina of the observer. It is possible to adopt a retinal scanning method in which scanning is performed on the retina and an image is displayed on the retina. In this case, the image display device 570 functions as a retinal scanning display device as in the first to third embodiments.
  • an image display device 570 shown in FIG. 23 uses the optical scanning device 410 according to the fourth embodiment to form a force invisible image which is used to form a visible image, or to use a visible image. Can be used to read
  • One example of an image display device 570 that uses the optical scanning device 410 to form an invisible image is a laser printer that uses the optical scanning device 410 to form an electrostatic latent image on a photoconductor.

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Abstract

 光が入射する反射面の揺動により、その入射した光を2次元的に走査する光スキャナにおいて、光の走査速度の高速化と光スキャナの小型化とを実現する。そのために、光スキャナ100を、第1走査部120と第2走査部122とを含むものとする。第1走査部は、第1反射面140が形成された第1ミラー部150を有し、第1反射面に斜めに入射した光を第1ミラー部の第1揺動軸線まわりの揺動によって水平方向に走査するものとする。第2走査部は、光スキャナの非作動状態においては第1反射面に対して概して平行となるように第2反射面142が形成された第2ミラー部180を有し、第1反射面から第2反射面に斜めに入射した光を、第2ミラー部の、第1揺動軸線と交差する第2揺動軸線まわりの揺動により、垂直方向に走査するものとする。

Description

明 細 書
光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置
技術分野
[0001] 本発明は、光が入射する反射面の揺動により、その入射した光を 2次元的に走査 する光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置に関するものであり、特に、その光 スキャナの構造の改良に関するものである。
背景技術
[0002] 光を走査する光スキャナとして、光が入射する反射面の揺動により、その入射した 光を 2次元的に走査する形式の光スキャナが既に知られている(例えば、日本国特 開 2000— 111829号公報の図 7および図 8参照。;)。
[0003] この種の光スキャナは、例えば、画像形成の分野や画像読取りの分野において使 用される。画像形成の分野においては、網膜上において光束を走査して画像を直接 に表示する網膜走査型ディスプレイ装置、プロジェクタ、レーザプリンタ、レーザリソグ ラフィ等の用途に使用され、一方、画像読取りの分野においては、ファクシミリ、複写 機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等の用途に使用される。
[0004] この種の光スキャナにおいては、小型化および軽量ィ匕が強く要望される場合があり 、前記特開 2000-111829号公報には、そのような要望を満たすための光スキャナ がー従来例として記載されて ヽる。
[0005] 具体的には、この従来例においては、水平走査部と垂直走査部とが、それらの順 に、光の進行方向に沿って互いに直列に配置されている。それら水平走査部と垂直 走査部とは、それぞれ、各反射面が形成された各ミラー部を、対応する揺動軸線まわ りに揺動させ、それにより、各反射面に斜めに入射した光を走査するように構成され ている。それら水平走査部のミラー部と垂直走査部のミラー部は、同一の基板に形成 されており、その結果、それらミラー部の反射面力 同一平面上に配置されている。 発明の開示
[0006] 以上説明した従来例においては、光が水平走査部のミラー部の反射面に斜めに入 射する。そのため、その入射によって反射面上に形成されるスポットが楕円状を成す ことになる。そのスポットの長軸は、光の入射方向に対して平行であり、一方、同じス ポットの短軸は、光の入射方向に対して直角である。
[0007] 上述の従来例においては、水平走査部のミラー部の揺動軸線が、光の入射方向に 対して直角である。そのため、そのミラー部上にはスポットが、その揺動軸線に対して 直角な方向(以下、「回転半径方向」ともいう。)に細長く延びるように形成されることと なる。
[0008] 一般に、ミラー部の形状は、そのミラー部に向力つて来る光を漏れなく受けるように 設計される。また、ミラー部の、回転半径方向における寸法が長いほど、そのミラー部 の慣性モーメントが大きくなり、その結果、そのミラー部の走査周波数を増加させるこ とが困難となる。
[0009] また、一般に、光が走査される走査面上にお!、ては、水平方向に光を走査する水 平走査と、水平走査線に対して交差する方向に光を走査する垂直走査とが行われる 。その走査面上においては、 1回当たりの走査に際し、水平走査は複数回繰り返され るのに対し、垂直走査はそれより少ない数だけ行われる。そのため、一般には、水平 走査部の方が垂直走査部より、ミラー部を高速で揺動させること、すなわち、光を高
V、走査周波数で走査することが要望される。
[0010] そのような要望が存在するにもかかわらず、上述の従来例においては、水平走査部 のミラー部の揺動軸線が光の入射方向に対して直角に配置されて 、るため、そのミラ 一部に向力つて来る光を漏れなく受け取るためにそのミラー部がそれの回転半径方 向に大型化してしまう傾向がある。そのため、この従来例においては、垂直走査部よ り走査周波数の増加が要望される水平走査部において、光を高い走査周波数で走 查することが困難である。
[0011] 以上説明した事情を背景として、本発明は、光が入射する反射面の揺動により、そ の入射した光を 2次元的に走査する光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置に お!、て、光の走査速度の高速化と光スキャナの小型化とを実現することが容易である 光スキャナの構造を提供することを課題としてなされたものである。
[0012] 本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号 を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が 採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、 本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると 解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には 記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用すること は妨げられな 、と解釈すべきである。
[0013] さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記 載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げ ることを意味するわけではなぐ各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜 独立させることが可能であると解釈すべきである。
[0014] (1) 光が入射する反射面の揺動により、その入射した光を 2次元的に走査する光ス キヤナであって、
第 1反射面が形成された第 1ミラー部を有し、前記第 1反射面に斜めに入射した光 を前記第 1ミラー部の第 1揺動軸線まわりの揺動によって第 1方向に走査する第 1走 查部と、
当該光スキャナの非作動状態においては前記第 1反射面に対して概して平行とな るように第 2反射面が形成された第 2ミラー部を有し、前記第 1反射面から前記第 2反 射面に斜めに入射した光を、前記第 2ミラー部の、前記第 1揺動軸線と交差する第 2 揺動軸線まわりの揺動により、前記第 1方向と交差する第 2方向に走査する第 2走査 部と
を含み、
前記第 1揺動軸線は、当該光スキャナを前記第 1反射面および前記第 2反射面に 対して直角な方向に見た場合に、前記第 1反射面に光が入射する方向に対して実 質的に平行である光スキャナ。
[0015] この光スキャナにおいては、 2つの走査部が光の進行方向に沿って互いに直列に 配置され、さらに、それら 2つの走査部の 2つの反射面が、当該光スキャナの非作動 状態にお 、ては概して互 、に平行となるように配置されて 、る。
[0016] したがって、この光スキャナによれば、例えば、 2つの反射面に対して直角な方向に 関して小型化したり、それら 2つの反射面が互 、に並ぶ方向に関して小型化すること が容易になる。
[0017] さらに、この光スキャナにおいては、 2つの走査部のうち、光の進行方向に関して上 流側に位置する第 1走査部につき、それのミラー部の揺動軸線が、当該光スキャナを その第 1走査部の反射面に対して直角な方向に見た場合に、その反射面に光が入 射する方向に対して実質的に平行であるようにされて!、る。
[0018] したがって、この光スキャナによれば、その反射面に斜めに光が入射するためにそ の反射面上に形成されるスポットが細長く変形させられても、そのスポットの長軸が、 その反射面の揺動軸線に対して直角にならずに済む。その結果、そのようなスポット に合わせてそのミラー部の形状を決定しても、ミラー部の、回転半径方向における寸 法が、前述の従来例ほどには長くならずに済む。
[0019] したがって、本項に係る光スキャナによれば、ミラー部の慣性モーメントの低減ィ匕が 容易となり、ひいては、ミラー部の走査周波数の増加が容易となる。よって、この光ス キヤナによれば、走査周波数の増加と光スキャナの小型化とを両立させることが容易 となる。
[0020] この光スキャナにおいては、当該光スキャナの非作動状態において、第 1反射面と 第 2反射面とが互いに概して平行となるが、それら 2つの反射面の具体的なレイアウト としては、例えば、それら 2つの反射面が実質的に同一の平面上に並んで配置され るレイアウトや、隙間を隔てて互いに実質的に平行に対向する 2平面上にそれぞれ、 完全には正対しな 、ようにして配置されるレイアウト等がある。
[0021] 本項における「第 1揺動軸線」および「第 2揺動軸線」は、いずれも、例えば、対応す るミラー部に対して平行な軸線として設定したり、対応するミラー部を平行に通過する 軸線として設定することが可能である。
[0022] (2) 前記第 1走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 1ミラー部を揺動させる第 1駆動源を含み、前記第 2走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 2ミラー部を摇 動させる第 2駆動源を含む(1)項に記載の光スキャナ。
[0023] この光スキャナにおいては、 2つのミラー部がいずれも、圧電素子を用いた駆動源 によって揺動させられる。したがって、この光スキャナによれば、前述の従来例のよう に、電磁気力または静電気力によってミラー部の揺動を行う場合に比較して、小型に してミラー部を高速で揺動させることが容易となる。
[0024] (3) 前記第 1反射面に入射する光は、平行光または平行光束である(1)または(2) 項に記載の光スキャナ。
[0025] 前記(1)または(2)項に係る光スキャナにおいて、第 1反射面に入射する光(以下、 単に「入射光」という。)を非平行光、すなわち、拡散光または収束光とした場合には 、当該光スキャナ内において光の断面積が、入射光が平行光である場合より増加す る傾向が生ずる。そのため、入射光を非平行光とした場合には、平行光である場合よ り、当該光スキャナ内において光を漏れなく受けることが理想的であるミラー部の面 積が増加する傾向が生ずる。この傾向は、ミラー部の大型化、重量増加および慣性 モーメント増加を招来する。
[0026] これに対し、本項に係る光スキャナにおいては、入射光が平行光または平行光束と されている。したがって、この光スキャナによれば、入射光が非平行光である場合とは 異なり、ミラー部の小型化、重量低減および慣性モーメント低減が容易となり、ひいて は、光の走査速度の増加も容易となる。
[0027] (4) 前記第 1走査部は、前記第 2走査部より高い走査周波数で前記光を走査する( 1)な 、し (3)項の!/、ずれかに記載の光スキャナ。
[0028] この光スキャナによれば、前記(1)項に係る光スキャナの、前述の特有のレイアウト に基づく技術的特徴を利用することにより、第 1走査部の走査周波数が、第 2走査部 の走査周波数より増加させられる。
[0029] (5) 前記第 1走査部は、水平方向に前記光を走査する水平走査を行い、
前記第 2走査部は、水平走査線に対して交差する方向に前記光を走査する垂直走 查を行う(4)項に記載の光スキャナ。
[0030] 前述のように、一般に、光が走査される走査面上にお!、ては、水平方向に光を走査 する水平走査と、水平走査線に対して交差する方向に光を走査する垂直走査とが行 われる。その走査面上においては、 1回当たりの走査に際し、水平走査は複数回繰り 返されるのに対し、垂直走査はそれより少ない数だけ行われる。したがって、この種 の走査に際しては、水平走査の方が垂直走査より、走査速度の高速化が要望される [0031] 本項に係る光スキャナにおいては、そのように走査速度の高速ィ匕が強く要望される 水平走査が、前述のように、第 2走査部より高速の走査が容易な第 1走査部によって 実現される。
[0032] (6) 前記第 1走査部と前記第 2走査部とは、前記第 1ミラー部と前記第 2ミラー部との それぞれの共振現象を利用して前記光を走査する(4)または(5)項に記載の光スキ ャナ。
[0033] この光スキャナによれば、前記 (4)または(5)項に係る光スキャナにおける「第 1走 查部」および「第 2走査部」がいずれも、第 1ミラー部および第 2ミラー部のうち対応す るものの共振現象を利用しないで光を走査する場合より、各走査部の走査周波数を 増加させることや、実際の走査周波数を安定化させることが容易となる。
[0034] ただし、前記 (4)または(5)項に係る光スキャナは、「第 1走査部」および「第 2走査 部」のいずれかのみが、対応するミラー部の共振現象を利用して光を走査する態様 で実施することが可能である。
[0035] (7) 前記第 1走査部は、前記第 1ミラー部の共振現象を利用して前記光を走査する 一方、前記第 2走査部は、前記第 2ミラー部の共振現象を利用しないで前記光を走 查する請求項 4または 5に記載の光スキャナ。
[0036] この光スキャナによれば、前記 (4)または(5)項に係る光スキャナにおける「第 1走 查部」が第 1ミラー部の共振現象を利用しないで光を走査する場合より、第 1走査部 の走査周波数を増加させることや、実際の走査周波数を安定化させることが容易とな る。
[0037] (8) 前記第 2反射面の、前記第 2揺動軸線の方向における寸法は、前記第 1反射 面によって走査される光の振れ角を α、当該光スキャナを前記第 1反射面および前 記第 2反射面に対して直角な方向に見た場合に第 1反射面の中心と第 2反射面の中 心とが互いに隔たる距離を dとすると、 2'd'tan Z2)で表わされる寸法以上であ る(1)な 、し (7)項の 、ずれかに記載の光スキャナ。
[0038] この光スキャナによれば、それの第 1走査部および第 2走査部のレイアウトに従い、 第 2反射面の、第 2揺動軸線の方向における寸法を、第 1反射面によって走査される 光の振れ角 αと、当該光スキャナを第 1反射面および第 2反射面に対して直角な方 向に見た場合に第 1反射面の中心と第 2反射面の中心とが互いに隔たる距離 dとを 参酌して設定することが可能となる。
[0039] (9) さらに、前記第 1走査部と前記第 2走査部とを収容するそれらに共通のハウジン グを含み、そのハウジングは、光が外部力 前記第 1反射面に入射するための入口 側透過部と、光が前記第 2反射面から外部に出射するための出口側透過部とを含む
(1)な 、し (8)項の!/、ずれかに記載の光スキャナ。
[0040] この光スキャナにおいては、第 1走査部および第 2走査部が、それらに共通のハウ ジングに収容され、さらに、第 1反射面への入射光のために入口側透過部が設けら れる一方、第 2反射面力 の出射光のために出口側透過部が設けられる。
[0041] したがって、この光スキャナによれば、ハウジングの遮蔽機能により、入口側透過部 または出口側透過部を経由しない限り光が外部から第 1走査部および第 2走査部に 予定外に進入せずに済み、その結果、当該光スキャナによる走査光の SZN比の外 乱光による悪ィ匕を抑制することが容易となる。
[0042] 本項における「入口側透過部」および「出口側透過部」は、例えば、ハウジングに開 口する穴として形成したり、その開口穴をガラス等、光透過体で充填することによって 形成することが可能である。
[0043] (10) 前記入口側透過部は、前記出口側透過部より小さい(9)項に記載の光スキヤ ナ。
[0044] 前記(9)項に係る光スキャナにおいては、第 1反射面には、光路が位置的に変化し ない光が入口側透過部を透過して入射する一方、第 2反射面からは、光路が位置的 に変化する光が出口側透過部を透過して出射する。したがって、出口側透過部は、 入口側透過部より広い領域において光を透過することが要請される。一方、いずれ の透過部についても、不必要に広い領域において光を透過することは、当該光スキ ャナによる走査光の SZN比の悪ィ匕を招来する可能性がある。
[0045] このような知見に基づき、本項に係る光スキャナにおいては、入口側透過部が出口 側透過部より小さ 、ものとされて 、る。
[0046] (11) 前記第 1反射面と前記第 2反射面とは、それらの順に、当該光スキャナ内にお ける前記光の進行方向に沿って互いに直列に、かつ、同一平面上に配置されており 当該光スキャナは、さらに、前記第 1反射面から出射した光を前記第 2反射面に向 けて反射する第 3反射面を含む(1)な 、し(10)項の 、ずれかに記載の光スキャナ。
[0047] この光スキャナによれば、前記(1)ないし(10)項のいずれかに係る光スキャナに従 う第 1走査部および第 2走査部のレイアウトの一態様が提供される。
[0048] なお付言するに、前記(1)ないし(10)項のいずれかに係る光スキャナに従う第 1走 查部および第 2走査部のレイアウトの別の態様としては、例えば、第 1反射面と第 2反 射面とが、隙間を隔てて互いに対向する 2平面上にそれぞれ、第 1反射面から出射し た光が別の反射面を経由することなく第 2反射面に入射するように配置されるレイァ ゥトが存在する。
[0049] (12) 前記第 1ミラー部と前記第 2ミラー部とは、同一の基板に形成されている(11) 項に記載の光スキャナ。
[0050] (13) 前記第 2ミラー部は、当該光スキャナを前記第 2揺動軸線の方向に見た場合 に前記第 1走査部とオーバラップする部分を含む(11)または(12)項に記載の光ス キヤナ。
[0051] この光スキャナによれば、第 2ミラー部が第 1走査部とオーバラップする部分を含ま ない場合より、第 1走査部と第 2走査部とを第 1揺動軸線の方向に詰めて配置するこ とが容易となる。その結果、この光スキャナを、第 1揺動軸線の方向、すなわち、第 1ミ ラー部と第 2ミラー部とが並ぶ方向に関して小型化することが、第 2ミラー部が第 1走 查部とオーバラップする部分を含まない場合より容易となる。
[0052] (14) 前記第 2走査部は、さらに、固定枠部と、その固定枠部に前記第 2ミラー部を 前記第 2揺動軸線まわりに揺動可能に連結する連結部とを含み、前記第 2ミラー部は 、当該光スキャナを前記第 1揺動軸線の方向に見た場合に前記連結部とオーバラッ プする部分を含む( 1)ないし( 13)項の 、ずれかに記載の光スキャナ。
[0053] この光スキャナによれば、第 2ミラー部が連結部とオーバラップする部分を含まない 場合より、それら第 2ミラー部と連結部とを第 2ミラー部の揺動軸線の方向に詰めて配 置することが容易となる。その結果、この光スキャナを、第 2ミラー部の揺動軸線の方 向に関して小型化することが、第 2ミラー部が連結部とオーバラップする部分を含まな い場合より容易となる。
[0054] (15) さらに、前記第 1ミラー部および前記第 2ミラー部を支持するミラー支持部を含 み、そのミラー支持部は、そのミラー支持部が着脱可能に取り付けられるべき受部に 取り付けられる取付部を有する(1)ないし(14)項のいずれかに記載の光スキャナ。
[0055] この光スキャナによれば、第 1ミラー部および第 2ミラー部を交換することが必要であ る場合に、受部をそのままにして、それら第 1ミラー部および第 2ミラー部を支持するミ ラー支持部を交換することができる。したがって、第 1ミラー部および第 2ミラー部の交 換に際して、交換が必要ではないがそれら第 1ミラー部および第 2ミラー部と共に交 換せざるを得ない光学部品の数を減少させることができる。
[0056] (16) 前記第 1走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 1ミラー部を揺動させる 第 1駆動源を含み、前記第 2走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 2ミラー部を 揺動させる第 2駆動源を含み、当該光スキャナは、それら第 1駆動源および第 2駆動 源に電力を供給するための電力端子を含む(15)項に記載の光スキャナ。
[0057] この光スキャナによれば、第 1駆動源および第 2駆動源とそれらに電力を供給する 電源部とが、当該光スキャナに設けられた電力端子により、互いに分離可能とされる 。したがって、第 1ミラー部および第 2ミラー部を電源部とは別体に構成することができ るため、それら第 1ミラー部および第 2ミラー部を交換することが必要である場合に、ミ ラー支持部のみを交換するだけで、電源部は交換の必要がない。よって、この光スキ ャナによれば、交換の必要のない電源部が無駄に交換されずに済む。
[0058] (17) 前記ミラー支持部は、前記受部に差し込まれて取り付けられ、前記電力端子 は、前記ミラー支持部のうち、前記受部に対する差込方向における先端部に設けら れる(16)項に記載の光スキャナ。
[0059] この光スキャナによれば、当該光スキャナを受部に差し込むことにより、当該光スキ ャナに設けられている電力端子を電源部側の端子に接続してその電源部力 電力を 当該光スキャナ内の第 1駆動源および第 2駆動源に供給することが可能となる。
[0060] (18) さらに、前記第 1ミラー部および前記第 2ミラー部に対向する光透過性のカバ 一部を含む( 15)ないし( 17)項の 、ずれかに記載の光スキャナ。
[0061] この光スキャナによれば、光透過性のカバー部により、第 1ミラー部および第 2ミラー 部が清浄に保たれる。
[0062] (19) さらに、前記受部を含む(15)ないし(18)項のいずれかに記載の光スキャナ。
[0063] この光スキャナによれば、第 1ミラー部および第 2ミラー部を備えているミラー支持部 が受部に着脱可能に支持されるため、それら第 1ミラー部および第 2ミラー部を交換 することが必要である場合に、当該光スキャナ全体を交換するのではなぐミラー支 持部のみを交換すれば足りる。
[0064] (20) 前記受部は、前記ミラー支持部が前記受部に差し込まれる差込溝を有し、前 記ミラー支持部は、その差込溝に差し込まれて前記受部に支持される(19)項に記 載の光スキャナ。
[0065] この光スキャナによれば、ミラー支持部を受部の差込溝に差し込むことにより、ミラ 一支持部を受部に容易に着脱可能に取り付けることができる。
[0066] (21) 前記第 1走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 1ミラー部を揺動させる 第 1駆動源を含み、前記第 2走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 2ミラー部を 揺動させる第 2駆動源を含み、前記受部は、それら第 1駆動源および第 2駆動源に 電力を供給するための第 1電力端子を有し、前記ミラー支持部は、それら第 1駆動源 および第 2駆動源に電力を供給するための第 2電力端子を有し、それら第 1電力端 子と第 2電力端子とは、前記ミラー支持部が前記受部に支持された状態において電 気的に互 ヽに接触する( 19)または(20)項に記載の光スキャナ。
[0067] この光スキャナによれば、ミラー支持部が受部に支持された状態において、受部の 第 1電力端子とミラー支持部の第 2電力端子とが互いに電気的に接触する。したがつ て、その状態において、第 1ミラー部および第 2ミラー部を駆動するための電力をミラ 一支持部の第 1駆動源および第 2駆動源に外部力 供給することが可能となる。
[0068] (22) 前記差込溝は、前記ミラー支持部のうち、そのミラー支持部が前記受部に差 し込まれる差込方向に直交する方向にぉ 、て互いに対向する一対の側部にそれぞ れ係合する一対の差込溝として前記受部に設けられて 、る (20)または(21)項に記 載の光スキャナ。
[0069] この光スキャナによれば、ミラー支持部のうちの一対の側部が受部の差込溝に係合 するため、ミラー支持部はそれの一対の側部において差込溝に支持される。 [0070] (23) 前記受部は、前記ミラー支持部が前記受部に支持された状態において前記ミ ラー支持部を位置決めする位置決め部を有する(19)な 、し (22)項の 、ずれかに記 載の光スキャナ。
[0071] この光スキャナによれば、ミラー支持部が受部のうちの位置決め部によって適切な 位置に位置決めされる。
[0072] (24) 光を走査する走査ミラーと、その走査ミラーによる光の走査が可能な状態で前 記走査ミラーを支持するミラー支持部とを含むミラーユニットであって、
当該ミラーユニットを着脱可能に受けるべきミラーユニット受部に着脱可能に取り付 けられる取付部を含むミラーユニット。
[0073] 光を走査する装置の一従来例が日本国特開平 6— 139387号公報に開示されてい る。この従来装置は、光を走査することにより、バーコードを光学的に読み取る装置で ある。この従来装置は、光をバーコード上において走査してそのバーコードを光学的 に読み取る走査部と、その走査部によって読み取られたバーコードを解読するデコ ード部とを主体的に含んで 、る。
[0074] 上述の従来装置においては、走査部とデコード部とが、互いに別体であって、互い に着脱自在に取り付けられるように構成されている。そのため、万一、それら走査部と デコード部とのいずれかのみが損傷した場合には、それら走査部とデコード部とのう ち損傷したもののみを交換するだけで足り、装置全体を交換する必要がない。
[0075] しかし、この従来装置においては、走査部内に、電源部や、光源、反射ミラー等の 多数の光学部品が収納されている。そのため、反射ミラーが損傷したためにその交 換が必要であるが、電源部や光源等は損傷して 、な 、ためにその交換が必要では ないにもかかわらず、走査部全体を交換せざるを得ない場合には、結果として、損傷 した反射ミラーと一緒に、損傷していない電源部や光源等の多数の光学部品も交換 されることになる。そのため、この従来装置を使用する場合には、交換が必要ではな い電源部や光源等の多数の光学部品が無駄に交換されてしまうという問題があった
[0076] 本項に係るミラーユニットは、その問題を解決するために、走査ミラーを交換するこ とが必要である場合にその走査ミラーと共に交換せざるを得ない他の光学部品の数 が少なくて済むようにすることを目的として提供されたものである。
[0077] 本項に係るミラーユニットは、光を走査する走査ミラーと、その走査ミラーによる光の 走査が可能な状態で前記走査ミラーを支持するミラー支持部とを含むミラーユニット であって、当該ミラーユニットを着脱可能に受けるべきミラーユニット受部に着脱可能 に取り付けられる取付部を含んで 、る。
[0078] したがって、このミラーユニットによれば、ミラー支持部がミラーユニット受部から分離 可能であるため、走査ミラーを交換することが必要である場合に、ミラーユニット受部 をそのままにしてミラーユニットのみを交換することができる。よって、このミラーュ-ッ トによれば、走査ミラーの交換に際して、交換が必要ではないが走査ミラーと共に交 換せざるを得ない光学部品の数を減少させることができる。
[0079] (25) さらに、前記走査ミラーを走査のために駆動する駆動部と、その駆動部に電 力を供給するための電力被供給端子とを含む(24)項に記載のミラーユニット。
[0080] このミラーユニットによれば、駆動部とそれに電力を供給する電源部とが、当該ミラ 一ユニットに設けられた電力被供給端子により、互いに分離可能とされる。したがって
、走査ミラーを電源部とは別体に構成することができるため、走査ミラーを交換するこ とが必要である場合に、ミラーユニットのみを交換するだけで、電源部は交換の必要 がない。よって、このミラーユニットによれば、交換の必要のない電源部が無駄に交換 されずに済む。
[0081] (26) 前記電力被供給端子は、当該ミラーユニットのうち、そのミラーユニットが前記 ミラーユニット受部に差し込まれるべき差込方向における先端部に設けられている(2
5)項に記載のミラーユニット。
[0082] このミラーユニットによれば、当該ミラーユニットをミラーユニット受部に差し込むこと により、当該ミラーユニットに設けられている電力被供給端子を電源部側の端子に接 続してその電源部力も電力をミラーユニット内の駆動部に供給することが可能となる。
[0083] (27) さらに、前記走査ミラーに対向する光透過性のカバー部を含む(24)ないし(2
6)項の 、ずれかに記載のミラーユニット。
[0084] このミラーユニットによれば、光透過性のカバー部により、走査ミラーが清浄に保た れる。 [0085] (28) (24)ないし(27)項のいずれかに記載のミラーユニットを前記ミラーユニット受 部と共に含む光スキャナ。
[0086] この光スキャナによれば、走査ミラーを備えているミラーユニットがミラーユニット受 部に着脱可能に支持されるため、走査ミラーを交換することが必要である場合に、当 該光スキャナ全体を交換するのではなぐミラーユニットのみを交換すれば足りる。
[0087] (29) 前記ミラーユニット受部には差込溝が形成され、前記ミラーユニットは、その差 込溝に差し込まれて前記ミラーユニット受部に支持される (28)項に記載の光スキヤ ナ。
[0088] この光スキャナによれば、ミラーユニットをミラーユニット受部の差込溝に差し込むこ とにより、ミラーユニットをミラーユニット受部に容易に着脱可能に取り付けることがで きる。
[0089] (30) 前記差込溝は、前記ミラーユニットのうち、その差込溝に前記ミラーユニットが 差し込まれる差込方向に直交する方向にお!、て互いに対向する一対の側部に係合 するように、前記ミラーユニット受部に一対設けられている(29)項に記載の光スキヤ ナ。
[0090] この光スキャナによれば、ミラーユニットのうちの一対の側部がミラーユニット受部の 差込溝に係合するため、ミラーユニットはそれの一対の側部において差込溝に支持 される。
[0091] (31) 前記ミラーユニットは、前記走査ミラーを走査のために駆動する駆動部と、そ の駆動部に電力を供給するための電力被供給端子とを含み、前記ミラーユニット受 部は、前記駆動部に電力を供給するための電力供給端子を含み、その電力供給端 子は、前記ミラーユニットが前記ミラーユニット受部に支持された状態において、前記 電力被供給端子と電気的に接触する(28)な 、し (30)項の 、ずれかに記載の光ス キヤナ。
[0092] この光スキャナにおいては、ミラーユニットがミラーユニット受部に支持された状態に ぉ 、て、ミラーユニット受部の電力供給端子とミラーユニットの電力被供給端子とが互 いに電気的に接触する。したがって、その状態において、走査ミラーを駆動するため の電力をミラーユニットの駆動部に外部力も供給することが可能となる。 [0093] (32) 前記ミラーユニット受部は、前記ミラーユニットが前記ミラーユニット受部に支 持された状態で前記ミラーユニットを位置決めする位置決め部を含む(28)な 、し (3
1)項の 、ずれかに記載の光スキャナ。
[0094] この光スキャナによれば、ミラーユニットがミラーユニット受部のうちの位置決め部に よって適切な位置に位置決めされる。
[0095] (33) 前記位置決め部は、前記ミラーユニットが前記ミラーユニット受部に差し込ま れるべき差込方向に直交する直交方向に前記ミラーユニットを押圧することにより、前 記ミラーユニット受部に支持された前記ミラーユニットを前記直交方向において位置 決めする第 1押圧部材を含む(32)項に記載の光スキャナ。
[0096] この光スキャナによれば、第 1押圧部材によってミラーユニットがそのミラーユニット の差込方向と直交する方向にぉ 、て位置決めされる。
[0097] (34) 前記位置決め部は、前記ミラーユニットが前記ミラーユニット受部に差し込ま れるべき差込方向に前記ミラーユニットを押圧することにより、前記ミラーユニット受部 に支持された前記ミラーユニットを前記差込方向において位置決めする第 2押圧部 材を含む(32)または(33)項に記載の光スキャナ。
[0098] この光スキャナによれば、第 2押圧部材によってミラーユニットがそのミラーユニット の差込方向にぉ 、て位置決めされる。
[0099] (35) 前記位置決め部は、前記ミラーユニットを前記走査ミラーの反射面が向いて いる方向に押圧することにより、前記ミラーユニットを位置決めする第 3押圧部材を含 む(32)な!、し (34)項の!/、ずれかに記載の光スキャナ。
[0100] この光スキャナによれば、第 3押圧部材によってミラーユニットが走査ミラーの反射 面が向力つている方向(例えば、その反射面に対する法線方向)において位置決め される。
[0101] (36) 前記位置決め部は、前記ミラーユニットを押圧によって位置決めする押圧部 材を含み、その押圧部材は、前記ミラーユニット受部に支持された状態における前記 ミラーユニットの振動を吸収する弾性部材によって形成される (32)項に記載の光ス キヤナ。
[0102] この光スキャナによれば、ミラーユニットを押圧によって位置決めする押圧部材であ つて弾性部材によって形成されるものによってミラーユニットの振動が吸収されるため 、そのミラーユニットはより安定的に支持される。
[0103] (37) さらに、前記ミラーユニット受部に支持された状態における前記ミラーユニット を前記ミラーユニット受部に固定する固定部材を含む(28)な 、し (36)項の 、ずれか に記載の光スキャナ。
[0104] この光スキャナによれば、固定部材によってミラーユニットがミラーユニット受部に固 定される。
[0105] (38) 前記固定部材は、前記ミラーユニットが前記ミラーユニット受部に差し込まれる べき差込方向に前記ミラーユニットを押圧することにより、前記ミラーユニット受部に支 持された前記ミラーユニットを前記差込方向において位置決めする第 2押圧部材を 兼用する(37)項に記載の光スキャナ。
[0106] この光スキャナによれば、第 2押圧部材を兼用する固定部材によってミラーユニット がそのミラーユニットの差込方向において位置決めされた状態で固定される。
[0107] (39) 光を画像情報に基づいて変調し、その被変調光を出力する被変調光出力部 と、その被変調光を走査して画像を表示する光走査部とを含む画像表示装置であつ て、
その光走査部は、(28)な 、し (38)項の 、ずれかに記載の光スキャナを有する画 像表示装置。
[0108] この画像表示装置によれば、前記(28)ないし(38)項のいずれかに係る光スキャナ を用いて画像表示装置を提供することができる。
[0109] (40) 光束の走査によって画像を形成する画像形成装置であって、
前記光束を出射する光源と、
(1)な 、し (23)項の 、ずれかに記載の光スキャナであって、前記光源から出射し た光束を 2次元的に走査して前記画像を形成するものと
を含む画像形成装置。
[0110] この画像形成装置によれば、光源から出射した光束の走査周波数の増加と小型化 との両立が容易である光スキャナを用いることによって画像を形成することが可能とな る。 [0111] (41) 前記光スキャナから出射した光束は、リレー光学系を経由することなぐ前記 画像が形成される画像形成面に入射する (40)項に記載の画像形成装置。
[0112] この画像形成装置によれば、光スキャナから出射した光束がリレー光学系を経由し て画像形成面に入射する場合に比較し、当該画像形成装置の部品点数の削減また は組付作業の簡単ィ匕を行うことが容易となる。
[0113] (42) 前記光スキャナから出射した光束は、眼の網膜に入射し、それにより、前記画 像がその網膜上に投影される (40)または (41)項に記載の画像形成装置。
図面の簡単な説明
[0114] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置 10を示す斜 視図である。
[図 2]図 2は、図 1に示す網膜走査型ディスプレイ装置 10を示す平面図である。
[図 3]図 3は、図 1に示す網膜走査型ディスプレイ装置 10を示す系統図である。
[図 4]図 4は、図 3における光スキャナ 100を示す縦断面図である。
[図 5]図 5は、図 4における振動体 124を示す平面図である。
[図 6]図 6は、図 5における水平走査部 120を示す斜視図である。
[図 7]図 7は、図 6における駆動源 160およびその周辺を示す縦断面図である。
[図 8]図 8は、図 4におけるカバー 126を示す平面図である。
[図 9]図 9は、図 4に示す光スキャナ 100を示す平面図であるとともその光スキャナ 10 0内において偏向されるレーザビームを示す光路図である。
[図 10]図 10は、本発明の第 2実施形態に従う光スキャナ 230を示す分解斜視図であ る。
[図 11]図 11は、図 10における振動体 234を示す平面図である。
[図 12]図 12は、本発明の第 3実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置 290にお ける光スキャナ 292を示す分解斜視図である。
[図 13]図 13は、図 12における X— X線断面図である。
[図 14]図 14は、本発明の第 4実施形態に従う光走査装置 410におけるミラーユニット 400を示す斜視図である。
[図 15]図 15は、図 14に示す光走査装置 410を構成するミラーユニット 400とミラーュ ニット受部 408とを示す分解斜視図である。
[図 16]図 16は、図 14に示す光走査装置 410を構成するミラーユニット 400とミラーュ ニット受部 408とを組付状態で示す斜視図である。
[図 17]図 17は、図 16におけるミラーユニット 400において基板 422上に走査ミラー 4 02、駆動部 404および複数個の端子 494な ヽし 508が配置される様子を示す斜視 図である。
[図 18]図 18は、図 17における連結部 484の弾性曲げがピエゾ素子 492によって反 復的に発生させられる原理を説明するための縦断面図である。
[図 19]図 19は、図 15における A-A線断面図である。
[図 20]図 20は、図 19における B— B線断面図である。
[図 21]図 21は、図 19に示すミラーユニット 400とミラーユニット受部 408とにそれぞれ 設けられる凸部 550および凹部 552を示す断面図である。
[図 22]図 22は、図 15における C—C線断面図である。
[図 23]図 23は、本発明の第 4実施形態に従う画像表示装置 570の内部を示す斜視 図である。
発明を実施するための最良の形態
[0115] 以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説 明する。
[0116] 図 1には、本発明の第 1実施形態に従うヘッドマウント式の網膜走査型ディスプレイ 装置(以下、「RSD」という。) 10の外観が斜視図で示されている。この RSD10は、光 束を観察者の眼の瞳孔を経て網膜上に投影し、その網膜上において光束を走査す ることにより、その網膜上に画像を直接に投影する。図 3には、符号 12で眼が示され 、符号 14で瞳孔が示され、符号 15で網膜が示されている。本実施形態においては、 網膜 15が前記(16)項における「画像形成面」の一例である。
[0117] 図 1に示すように、この RSD10は、観察者の頭部に装着されて使用される装着部 1 6と、その観察者によって携帯される光源ユニット 18とを物理的に互いに独立に備え ている。それら装着部 16と光源ユニット 18とは、光伝送媒体としてのフレキシブルな 光ファイバ 20によって互いに光学的に接続されている。光源ユニット 18は、例えば、 ベルト等の固定具を利用して、観察者の腰や背中にお 、て観察者に装着されて使 用される。
[0118] 図 1に示すように、装着部 16は、眼鏡型であり、通常の眼鏡と同様にして、観察者 の鼻と両耳とを利用して頭部に保持される。そのため、装着部 16は、観察者の両眼 1 2, 12の前方において鼻によって支持されるフレーム 30と、頭部の両側において両 耳によってそれぞれ支持される左右のアーム 32, 32とを備えている。それらフレーム 30と各アーム 32とは、折り畳み可能に互いに連結されて 、る。
[0119] RSD10は、両眼 12, 12の網膜 15上にそれぞれ画像を投影する形式である。その ため、装着部 16は、両眼 12, 12のそれぞれについて互いに独立した光学系を備え ている。具体的には、各眼 12ごとに、光束を走査する走査ユニット 40と、その走査さ れた光束を、対応する眼 12に入射させて網膜 15上に投影する投影具 42とを備えて いる。装着部 16は、走査ユニット 40において、光ファイバ 20に接続されている。すな わち、本実施形態においては、走査ユニット 40と光源ユニット 18とが光ファイバ 20に よって互いに光学的に接続されて 、るのである。
[0120] 図 2に示すように、投影具 42は、本実施形態においては、走査ユニット 40によって 走査された光束を反射して網膜 15に入射させる反射式とされている。具体的には、 この投影具 42は、通常の眼鏡における各レンズに類似の形状を有するハーフミラー を用いて構成されている。投影具 42においては、観察者に対向する表面が反射面 4 4とされており、図 3に示すように、走査ユニット 40から反射面 44に入射した光束がそ の反射面 44で反射して眼 12に入射する。
[0121] この反射面 44は、楕円の一部を水平軸線まわりに回転させて描かれる回転楕円面 として形成されている。この反射面 44は、 2つの焦点を有しており、図 2に示すように 、その一方の焦点には、走査ユニット 40から光束が出射すべき出射口 46が位置し、 他方の焦点には、装着部 16が頭部に装着された状態で、眼 12が位置するように使 用される。
[0122] 投影具 42は、上述の反射機能に加えて、投影具 42の前方から入射する光を透過 して眼 12に入射させる透過機能も有している。したがって、観察者は、 RSD10から 伝送される画像を、投影具 42を透過した眼前の実景に重ね合わせて視認することが できる。ただし、投影具 42をノヽーフミラーを用いて構成することは本発明を実施する うえに不可欠なことではなぐ反射機能は有するが透過機能は有しない光学部品を 用いて投影具 42を構成することが可能である。
[0123] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、走査ユニット 40および投 影具 42が両眼 12, 12についてそれぞれ設けられており、そのため、光源ユニット 18 および光ファイバ 20も両眼 12, 12についてそれぞれ設けられている。ただし、光源 ユニット 18については、両眼 12, 12に共通の 1個の光源ユニットとして物理的に構 成することが可能である。
[0124] 図 3には、両眼 12, 12の一方について代表的に、光源ユニット 18と、光ファイバ 20 と、走査ユニット 40とが光路図で示されている。
[0125] 光源ユニット 18は、光源部 50と集束部 52と主制御回路 54とを含むように構成され ている。光源部 50は、 RGB方式によって任意の色を再現するために、赤色のレーザ ビームを発生させるレーザ装置 60と、緑色のレーザビームを発生させるレーザ装置 6 2と、青色のレーザビームを発生させるレーザ装置 64とを備えている。それらレーザ 装置 60, 62, 64から発生するレーザビームの強度は、網膜 15上に投影すべき画像 を表す画像信号に基づき、各画素ごとに、主制御回路 54によって制御される。
[0126] これに対し、集束部 52は、それら 3つのレーザ装置 60, 62, 64から発生した 3つの レーザビームを集束させるために設けられており、例えば、各レーザ装置 60, 62, 6 4ごとに、発生したレーザビームをコリメートするためのコリメートレンズ 70, 72, 74と、 ダイクロイツクミラー 80, 82, 84とを含むように構成される。この集束部 52によって集 束されたレーザビームは、収束レンズ 90によって収束され、その収束されたレーザビ ームは、光ファイバ 20を通過して走査ユニット 40に入射する。
[0127] 図 3に示すように、走査ユニット 40は、光ファイバ 20から出射したレーザビームをコ リメートするためのコリメートレンズ 98と、そのコリメートレンズ 98から出射したレーザビ ームを水平走査方向と垂直走査方向とに 2次元的に走査する光スキャナ 100とを備 えている。本実施形態においては、コリメートレンズ 98により、レーザビームが平行光 として光スキャナ 100に入射する。その光スキャナ 100から出射したレーザビームは、 リレーレンズを経由することなぐ投影具 42の反射面 44に入射し、そこで反射して網 膜 15上に到達する。リレーレンズは、前記(16)項における「リレー光学系」の一例で ある。
[0128] 図 3に示すように、光スキャナ 100には駆動回路 110が電気的に接続されている。
駆動回路 110は、主制御回路 54から、光ファイバ 20またはそれとは別の経路である 電線を経て供給された駆動信号に基づき、光スキャナ 100を駆動する。光スキャナ 1 00は、水平走査部 120と垂直走査部 122とを備えており、それら水平走査部 120と 垂直走査部 122とがそれぞれ駆動回路 100によって駆動される。
[0129] 図 4には、光スキャナ 100が縦断面図で示されている。光スキャナ 100は、振動体 1 24の表面がカバー 126によって覆われることによって構成されている。
[0130] 図 5には、振動体 124が平面図で示されている。この振動体 124は、厚さが 100 m程度であるシリコンゥエーハを基材として構成されて ヽる。その基材にエッチングを 施すことにより、第 1揺動部 130と第 2揺動部 132とが一体的に振動体 124に形成さ れている。それら第 1揺動部 130と第 2揺動部 132とは、互いに平面的に並ぶ姿勢で 振動体 124に形成されている。すなわち、本実施形態においては、第 1揺動部 130と 第 2揺動部 132とがプレーナ構造 (複数の構造物が平面的に配置される構造)で互 Vヽに一体化させられて!/、るのである。
[0131] 第 1揺動部 130は、光スキャナ 100に入射したレーザビームを水平方向に走査する ために第 1揺動軸線 134まわりに揺動するように共振状態で振動させられる。これに 対し、第 2揺動部 132は、第 1揺動部 130から出射したレーザビームを垂直方向に走 查するために第 2揺動軸線 136まわりに揺動するように共振状態で振動させられる。
[0132] 図 5に示すように、第 1揺動部 130および第 2揺動部 132にはそれぞれ、第 1反射 面 140および第 2反射面 142が、共に、光スキャナ 100の非作動状態においては振 動体 124の面に対して平行な姿勢で平面的に並んで形成されている。第 1反射面 1 40は、光スキャナ 100内におけるレーザビームの進行方向の上流側に位置する一 方、第 2反射面 142は、下流側に位置している。第 2反射面 142の中心は、第 1反射 面 140の中心から距離 dだけ、第 2揺動軸線 136に対して直角な方向、すなわち、第 1揺動軸線 134に対して平行な方向に隔たっている。この光スキャナ 100においては 、第 2反射面 142の中心が第 1揺動軸線 134上に設けられている。 [0133] 本実施形態においては、第 1揺動軸線 134が、光スキャナ 100に入射するレーザビ ームの方向に対して平行となるように第 1揺動部 130に対して設定されて 、る。これ に対し、第 2揺動軸線 136は、光スキャナ 100に入射するレーザビームの方向に対し て直角となるように第 2揺動部 132に対して設定されている。その結果、それら第 1揺 動軸線 134と第 2揺動軸線 136とは、互いに直角となる相対位置関係を有して 、る。
[0134] 図 5に示すように、振動体 124は、振動する部分と振動しない部分とを含んでいる。
振動する部分は、第 1揺動部 130および第 2揺動部 132であり、振動しない部分は、 それら第 1揺動部 130および第 2揺動部 132を包囲するように配置された固定枠部 1 46である。振動体 124は、その固定枠部 146においてカバー 126に装着される。
[0135] 図 6には、第 1揺動部 130が拡大されて斜視図で示され、さらに、その第 1揺動部 1 30に関連して固定枠部 146が部分的に示されている。図 6に示すように、第 1揺動部 130は、第 1反射面 140が形成された第 1ミラー部 150を備えている。その第 1ミラー 部 150の両側から一対のはり部 152, 152が互いに逆向きに延びている。第 1揺動 部 130は、第 1ミラー部 150がー対のはり部 152, 152を介して固定枠部 146に連結 されることによって構成されている。それら一対のはり部 152, 152は、共に第 1揺動 軸線 134上に位置し、かつ、第 1ミラー部 150を隔てて互いに対向させられている。
[0136] 各はり部 152においては、第 1ミラー部 150から 1本の第 1板ばね部 154が延び、さ らに、その第 1板ばね部 154から固定枠部 146に向力つて 2本の第 2板ばね部 156, 156が互いに分岐して延びている。各はり部 152においては、 2本の第 2板ばね部 1 56, 156の片面にそれぞれ 2個の駆動源 160, 160が装着されている。
[0137] 図 7に示すように、各駆動源 160は、対応する第 2板ばね部 156に沿って延びてい る。各駆動源 160は、それに対して平行に延びる上部電極 162と下部電極 164とに 圧電素子 166が挟まれてサンドイッチ状に構成されている。それら上部電極 162と下 部電極 164とからそれぞれリード線 170が延び出し、固定枠部 146上の各端子 172 に接続されている。ただし、図 7には、リード線 170および端子 172が、上部電極 162 につ 、てのみ代表的に示されて!/、る。
[0138] このように構成された各駆動源 160においては、圧電素子 166に電圧力 その圧電 素子 166の長手方向に対して直角な方向に印加されれば、圧電素子 166の長手方 向に変位 (伸びまたは縮み)が発生し、その変位に伴い、対応する第 2板ばね部 156 に反り(屈曲)が発生する。
[0139] 本実施形態においては、第 1ミラー部 150に関して同じ側に位置する 2本の第 2板 ばね部 156, 156にそれぞれ装着された一対の圧電素子 166, 166には、互いに逆 位相で変位するように電圧が互いに逆位相でそれぞれ印加される。したがって、それ ら一対の圧電素子 166, 166により、第 1板ばね部 154を第 1揺動軸線 134まわりに 同じ向きに回転させる向きのモーメントが第 1板ばね部 154に発生する。
[0140] 図 6に示すように、第 1揺動部 130には、全体として 4個の駆動源 160が用いられて いるが、それら駆動源 160のうち、第 1ミラー部 150を隔てて互いに正対する 2個の駆 動源 160は、互いに同位相で駆動される。その結果、それら 4個の駆動源 160はい ずれも、第 1ミラー部 150を第 1揺動軸線 134まわりに同じ向きに回転させる。
[0141] 以上、第 1揺動部 130の構成を説明したが、図 5に示すように、第 2揺動部 132の構 成も基本的には第 1揺動部 130と共通する。すなわち、第 2揺動部 132においては、 第 2反射面 142が形成された第 2ミラー部 180が、それの両側力も互いに逆向きに、 かつ、共に第 2揺動軸線 136に沿って延びる一対のはり部 182, 182を介して固定 枠部 146に連結されているのである。各はり部 182においては、第 2ミラー部 180から 1本の第 1板ばね部 184が固定枠部 146に向力つて延び、その第 1板ばね部 184か ら 2本の第 2板ばね部 186, 186が互いに分岐して延びて固定枠部 146に至ってい る。
[0142] 第 2揺動部 132についても、各はり部 182において、 2本の第 2板ばね部 186, 186 の片面にそれぞれ 2個の駆動源 190, 190が装着されている。図 5には、第 2揺動部 132が 4個の駆動源 190が装着されている状態で平面図で示されている。各駆動源 190は、図示しないが、駆動源 160と同様に、対応する第 2板ばね部 186に沿って延 びる上部電極と下部電極とに圧電素子が挟まれてサンドイッチ状に構成されている。 各駆動源 190は、第 1揺動部 130の第 1ミラー部 150を揺動させる原理と同じ原理に 従い、第 2揺動部 132の第 2ミラー部 180を揺動させる。
[0143] 本実施形態においては、網膜 15上に投影すべき画像の 1フレーム力 複数本の水 平走査線と、それらと交差する複数本の垂直走査線であって水平走査線より少数で あるものとによって構成される。ただし、それら走査線のすべてが可視化されるとは限 らず、必要に応じて帰線消去処理が施される。そのため、水平走査においては、レー ザビームを高速で、すなわち、高い周波数で走査することが必要であるのに対し、垂 直走査においては、レーザビームを低速で、すなわち、低い周波数で走査することが 必要である。一方、各第 1ミラー部 150, 180の、各揺動軸線 134, 136まわりの慣性 モーメント(=mr2)が大きいほど、各第 1ミラー部 150, 180の走査周波数を低下させ ることが容易である。
[0144] したがって、本実施形態においては、図 5に示すように、垂直走査用の第 2揺動部 1 32の第 2ミラー部 180の方力 水平走査用の第 1揺動部 130の第 1ミラー部 150より、 揺動軸線 134, 136に対して直角な方向(回転半径方向)における寸法が大きくなる ように設計されている。
[0145] 図 5に示すように、本実施形態においては、揺動軸線 134, 136の方向における寸 法も、垂直走査用の第 2揺動部 132の第 2ミラー部 180の方が、水平走査用の第 1揺 動部 130の第 1ミラー部 150より大きくなるように設計されている。第 2揺動部 132の、 第 2揺動軸線 136の方向における寸法 Lの設定については、後に詳述する。
[0146] 図 4には、カバー 126が側面断面図で示されている。カノく一 126は、板部 200の周 縁から縦壁部 202が延びるように構成されている。図 8には、カバー 126が平面図で 示されている。カバー 126は、外部力もレーザビームが入射することを可能にするた めに入口側透過部 204を備えており、一方、レーザビームが外部に出射することを可 能にするために出口側透過部 206を備えている。本実施形態においては、それら入 口側透過部 204および出口側透過部 206がいずれも、内部が充填されていない中 空穴として形成されている。入口側透過部 204は、カバー 126の一端側における板 部 200に設けられ、一方、出口側透過部 206は、カバー 126の他端側における板部 200および縦壁部 202に設けられている。
[0147] 本実施形態においては、第 1揺動部 130には入口側透過部 204を経てレーザビー ムが斜めに、かつ、鋭角的に入射する一方、第 2揺動部 132からは出口側透過部 20 6を経てレーザビームが斜めに、かつ、鋭角的に出射する。
[0148] 図 4および図 8に示すように、板部 200の両面のうち第 1揺動部 130および第 2揺動 部 132に対向する裏面に固定ミラー 210が装着されている。この固定ミラー 210は、 定位置に固定状態で装着される。図 4に示すように、固定ミラー 210は、第 1ミラー部 150から第 2ミラー部 180に延びる経路の略中間位置に配置されている。固定ミラー 210は、それの第 3反射面 212により、第 1ミラー部 150から鋭角的に出射したレーザ ビームを第 2ミラー部 180に向かって鋭角的に反射する。
[0149] 図 9には、レーザビームが光スキャナ 100に入射してから出射するまでに迪る光路 が平面図で示されている。平行光として入射したレーザビームは、第 1ミラー部 150に よって水平方向(図 9においては上下方向)に走査される。そのように走査されたレー ザビームは、固定ミラー 210で反射した後、第 2ミラー部 180に入射する。その入射し たレーザビームは、第 2ミラー部 180により、垂直方向に(図 9の紙面に対して直角な 平面内において)走査される。
[0150] 第 1ミラー部 150によるレーザビームの振れ角をひとし、第 1ミラー部 150の第 1反射 面 140の中心と第 2ミラー部 180の第 2反射面 142の中心との距離を dとすれば、第 2 反射面 142の、第 2揺動軸線 136の方向における寸法 Lは、
2 - d-tan ( a /2)
なる値以上の値を有するように設定される。
[0151] 図 9に示すように、本実施形態においては、入口側透過部 204を透過すべきレー ザビームの光路は、光スキャナ 100による走査中、位置的に変化しないのに対し、出 口側透過部 206を透過すべきレーザビームの光路は、光スキャナ 100の走査中、扇 状の図形を描くように位置的に変化する。
[0152] それら入口側透過部 204と出口側透過部 206との間における光路の違いに着目す ることにより、本実施形態においては、入口側透過部 204が出口側透過部 206より小 さくされており、しかも、入口側透過部 204も出口側透過部 206も、製造ばらつき、温 度変化等を考慮し、実用上必要なマージンは見込むがそれ以外のマージンは見込 まない最小の大きさを有するように設計されている。その結果、外乱光や塵埃がそれ ら入口側透過部 204および出口側透過部 206を経て光スキャナ 100内に進入するこ とが制限されている。
[0153] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、第 1揺動部 130と、カバ 一 126のうちその第 1揺動部 130に関連する部分と、その第 1揺動部 130に関連する 4個の駆動源 160と、駆動回路 110のうちそれら駆動源 160を駆動するための部分と が互いに共同して水平走査部 120を構成している。さらに、第 2揺動部 132と、カバ 一 126のうちその第 2揺動部 132に関連する部分と、その第 2揺動部 132に関連する 4個の駆動源 190と、駆動回路 110のうちそれら駆動源 190を駆動するための部分と が互 、に共同して垂直走査部 122を構成して 、る。
[0154] 前述のように、本実施形態においては、水平走査部 120および垂直走査部 122の うち、レーザビームの進行方向に関して上流側に位置する水平走査部 120にっき、 それの第 1揺動軸線 134が、光スキャナ 100を水平走査部 120の第 1反射面 140に 対して直角な方向に見た場合に、その第 1反射面 140にレーザビームが入射する方 向に対して平行であるようにされている。第 1揺動軸線 134は、その入射方向に対し て完全に平行であることは不可欠ではなぐ実質的に平行であれば足りる。
[0155] したがって、本実施形態によれば、第 1反射面 140に斜めにレーザビームが入射す るためにその第 1反射面 140上に形成されるスポットが細長く変形させられても、その スポットの長軸力 その第 1反射面 140の第 1揺動軸線 134に対して直角にならずに 済む。その結果、そのようなスポットに合わせて第 1ミラー部 150の形状を決定しても 、第 1ミラー部 150の、回転半径方向における寸法力 前述の従来例ほどには長くな らずに済む。
[0156] したがって、本実施形態によれば、第 1ミラー部 150の慣性モーメントの低減ィ匕が容 易となり、ひいては、第 1ミラー部 150の走査周波数の増加が容易となる。よって、本 実施形態によれば、走査周波数の増加と小型化とを両立させることが容易となる。
[0157] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、水平走査部 120が前記( 1)項における「第 1走査部」の一例を構成し、垂直走査部 122が同項における「第 2 走査部」の一例を構成し、レーザビームが同項における「光」の一例を構成して!/、る のである。
[0158] さらに、本実施形態においては、第 1揺動部 130を駆動する 4個の駆動源 160がそ れぞれ前記 (2)項における「第 1駆動源」の一例を構成し、第 2揺動部 132を駆動す る 4個の駆動源 190がそれぞれ同項における「第 2駆動源」の一例を構成し、カバー 126が前記(9)項における「ノヽウジング」の一例を構成して 、るのである。
[0159] さらに、本実施形態においては、第 1反射面 140および第 2反射面 142が前記(11 )における「第 1反射面および第 2反射面」の一例を構成し、固定ミラー 210の第 3反 射面 212が同項における「第 3反射面」の一例を構成しているのである。
[0160] さらに、本実施形態においては、光源ユニット 18が前記(15)項における「光源」の 一例を構成し、走査ユニット 40が同項における「光スキャナ」の一例を構成し、レーザ ビームが同項における「光束」の一例を構成して 、るのである。
[0161] なお付言するに、本実施形態においては、第 1ミラー部 150も第 2ミラー部 180も、 共振現象を利用してレーザビームを走査するように設計されているが、第 1ミラー部 1 50は共振現象を利用するが、第 2ミラー部 180は共振現象を利用しないで、それぞ れレーザビームを走査する態様で本発明を実施することが可能である。
[0162] 次に、本発明の第 2実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第 1実施形態と 共通する要素が多ぐ異なる要素は光スキャナに関するもののみであるため、異なる 要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については、同一の符号または名 称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。
[0163] 図 10には、本実施形態に従う光スキャナ 230が分解斜視図で示されている。この 光スキャナ 230は、カバー 232と振動体 234とを含んで!/、る。
[0164] カバー 232は、第 1実施形態におけるカバー 126と共通の構成を有しており、板部 200と縦壁部 202とによって構成され、さらに、入口側透過部 204と出口側透過部 2 06とが形成されている。
[0165] これに対し、振動体 234は、水平走査部 236と垂直走査部 238とを備えて 、る。
[0166] 水平走査部 236は、第 1実施形態における水平走査部 120と共通の構成を有して おり、図 11に示すように、第 1揺動軸線 134まわりに揺動させられる第 1揺動部 130 を備えている。第 1揺動部 130は、第 1反射面 140が形成された第 1ミラー部 150を 含んでいる。第 1揺動軸線 134は、光スキャナ 230に入射するレーザビームに対して 平行に設定されている。
[0167] 第 1ミラー部 150は、一対のはり部 152, 152であって、それぞれ、 1本の第 1板ば ね部 154と互いに並列する 2本の第 2板ばね部 156, 156とにより構成されるものを 介して固定枠部 240に揺動可能に連結されて 、る。この水平走査部 236の 4本の第 2板ばね部 156にそれぞれ 4個の駆動源 160が装着されている。水平走査部 236は 、第 1実施形態における水平走査部 120と同じ原理に従ってレーザビームを水平方 向に高速で走査する。
[0168] 本実施形態においては、水平走査部 236が、第 1揺動部 130と、固定枠部 240のう ちその第 1揺動部 130を包囲する部分と、 4個の駆動源 160とによって構成されてい る。
[0169] これに対し、垂直走査部 238は、第 1実施形態における垂直走査部 122と基本的 な構成に関しては共通する力 特にミラー部の形状に関しては相違する。
[0170] 図 11に示すように、垂直走査部 238は、第 1揺動軸線 134に対して直角な第 2揺 動軸線 136まわりに揺動させられる第 2揺動部 250を備えている。第 2揺動部 250は 、第 2反射面 252が形成された第 2ミラー部 254を含んでいる。第 2ミラー部 254は、 第 1実施形態における第 2ミラー部 180とは異なり、第 2揺動軸線 136に関して非対 称な形状を有している。
[0171] 具体的には、第 2ミラー部 254には、第 2揺動軸線 136に関する両側のうち水平走 查部 236に近い側において、切欠部 258が形成されている。この切欠部 258には、 水平走査部 236の、第 1揺動軸線 134の方向における両端部のうち垂直走査部 238 に近い端部が部分的に進入している。その結果、第 2ミラー部 254は、それを第 2揺 動軸線 136の方向において見た場合に水平走査部 236とオーバラップするオーバラ ップ部 260を、水平走査部 236を隔てて互いに対向する 2位置にそれぞれ備えてい る。
[0172] 一方、水平走査部 236も垂直走査部 238も、共振状態においてレーザビームを走 查するように設計し、かつ、垂直走査部 238の走査周波数を水平走査部 236の走査 周波数より低くするためには、一般に、第 2ミラー部 254の慣性モーメントを第 1ミラー 部 150の慣性モーメントより増加させることが必要である。また、第 2ミラー部 254の慣 性モーメントは、その第 2ミラー部 254の回転半径方向における寸法すなわち幅寸法 が大きいほど大きい。
[0173] さらに、本実施形態においては、上述のように、第 2ミラー部 254が、第 2揺動軸線 1 36の方向において水平走査部 236とオーバラップさせられており、水平走査部 236 と垂直走査部 238とをそれらが並ぶ方向において詰めて配置することが容易となつ ている。すなわち、光スキャナ 230の長手寸法 (第 1揺動軸線 134に対して平行な長 手方向における寸法)が、水平走査部 236の最大長さ寸法と垂直走査部 238の最大 長さ寸法とを単純に足し算した値より短くて済むのである。
[0174] したがって、本実施形態によれば、光スキャナ 230の長手寸法を垂直走査部 238 の走査周波数および第 2ミラー部 254の幅寸法の割に短くすることが容易となる。光 スキャナ 230をそれの長手方向に関して小型化することが容易となるのである。
[0175] 図 11に示すように、第 2ミラー部 254の、第 2揺動軸線 136の方向における両縁か ら一対のはり部 264, 264が互いに逆向きに延びている。それら一対のはり部 264, 264は、第 2ミラー部 254を固定枠部 240に、第 2揺動軸線 136まわりに揺動可能に 連結している。
[0176] 各はり部 264は、第 2揺動軸線 136に沿って延びる第 1板ばね部 270と、その第 1 板ばね部 270に対してオフセットした位置においてそれと平行に延びる第 2板ばね 部 272とを備えている。第 1板ばね部 270は、第 2ミラー部 254と固定枠部 240とを互 いに連結する。一方、第 2板ばね部 272は、第 1板ばね部 270を、それの途中から半 径方向外向きに延び出た延出部 274において、固定枠部 240に連結する。
[0177] 各はり部 264においては、第 2板ばね部 272に駆動源 280が装着されている。駆動 源 280は、水平走査部 236における駆動源 160と共通する構成を有している。本実 施形態においては、第 2揺動軸線 136に対してオフセットされた一対の第 2板ばね部 272, 272にそれぞれ装着された一対の駆動源 280, 280が互いに同位相で駆動さ れる。それにより、第 2板ばね部 272が、延出部 274との連結位置において、第 2板 ばね部 272の面に対して直角な方向に変位させられる。その変位は、延出部 274に より、第 2揺動軸線 136まわりの回転モーメントに変換され、それにより、第 2ミラー部 2 54が第 2揺動軸線 136まわりに揺動させられる。
[0178] 前述のように、垂直走査部 238の走査周波数を水平走査部 236の走査周波数より 低下させるためには、第 2ミラー部 254の慣性モーメントを増カロさせることが望ま 、。 そのためには、第 2ミラー部 254の回転半径方向における寸法 (横寸法)を長くするこ とが効果的であり、さらに、第 2ミラー部 254の第 2揺動軸線 136の方向における寸法 (縦寸法)を長くすることも効果的である。
[0179] 一方、第 2ミラー部 254の縦寸法が長いほど、光スキャナ 230の幅寸法 (横寸法)が 長くなる傾向がある。
[0180] これに対し、本実施形態においては、図 11に示すように、第 2ミラー部 254が、第 2 揺動軸線 136に対して直角な方向において各はり部 264とオーバラップするオーバ ラップ部 284を有している。すなわち、光スキャナ 230の幅寸法力 第 2ミラー部 254 の最大縦寸法と、一対のはり部 264の合計縦寸法とを単純に足し算した値より短くて 済むのである。
[0181] したがって、本実施形態によれば、第 2ミラー部 254の縦寸法の割に光スキャナ 23 0の横寸法が短くて済み、光スキャナ 230をそれの横方向に関して小型化することが 容易となる。
[0182] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、オーバラップ部 260が前 記(13)項における「第 1走査部とオーバラップする部分」の一例を構成し、はり部 26 4が前記(14)項における「連結部」の一例を構成し、オーバラップ部 284が同項にお ける「連結部とオーバラップする部分」の一例を構成して 、るのである。
[0183] 次に、本発明の第 3実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第 2実施形態と 共通する要素が多ぐ異なる要素は光スキャナに関するもののみであるため、異なる 要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については、同一の符号または名 称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。
[0184] 図 12には、本実施形態に従うヘッドマウント式の網膜走査型ディスプレイ装置(以 下、「RSD」と略称する。) 290における光スキャナ 292が分解斜視図で示されている 。 RSD290は、光スキャナ 292を除く部分の構成については、第 2実施形態に従う R SD10と共通する。
[0185] 図 12に示すように、本実施形態における光スキャナ 292は、第 2実施形態と同様に 、カバー 232および振動体 234を含んでいる。この光スキャナ 292は、第 2実施形態 とは異なり、さらに、受部 294を含んでいる。
[0186] 受部 294は、カバー 232と振動体 234とが組み合わせられた状態において、それら カバー 232と振動体 234との組合せ体 300に着脱可能に取り付けられる。図 12に示 すように、受部 294は、扁平箱状を成して長さ方向に延びている。この受部 294は、( a)その受部 294の長さ方向にぉ 、て互いに対向する開口部 302および底部 304と、 (b)それら開口部 302と底部 304との間にお 、て受部 294の長さ方向に延びる一対 の佃 J咅 306, 306とを含んで! /、る。
[0187] 図 12に示すように、それら一対の側部 306, 306は、受部 294の幅方向において、 隙間を隔てて互いに対向している。各側部 306, 306は、互いに対向する表面側に おいて、各側部 306, 306に沿って延びる差込溝 308, 308を有している。各差込溝 308, 308ίま、対応するィ則咅 306, 306のうち、受咅 294の厚さ方向【こお!ヽて互!ヽ【こ 対向する上板部 310, 310および下板部 312, 312と、受部 294の長さ方向に延び る端板部 314, 314とによって形成される。その端板部 314, 314は、上板部 310, 3 10および下板部 312, 312が、受部 294の幅方向中央部力も遠い端部同士におい て互いに連結されるように、受部 294の長さ方向に延びている。すなわち、受部 294 における一対の佃 J咅 306, 306に一対の差込溝 308, 308力 S、受咅 294の幅方向に お 、て互いに対向する姿勢で形成されて!、るのである。
[0188] 図 12に示すように、受部 294には、それの上面において開口部 320が形成されて いる。カバー 232と振動体 234との組合せ体 300が受部 294内に差し込まれた状態 において、カバー 232に設けられた入口側透過部 204と出口側透過部 206と力 受 部 294の開口部 320において露出させられる。
[0189] カバー 232と振動体 234との糸且合せ体 300を受部 294に装着することが必要である 場合には、その組合せ体 300が受部 294にそれの開口部 302から差し込まれる。そ の組合せ体 300は、受部 294の一対の差込溝 308, 308に係合し、それら一対の差 込溝 308, 308によって案内されつつ、受部 294の底部 304に接近する。この組合 せ体 300は、それの差込方向における先端部 324, 326が受部 294の底部 304に 当接する深さまで、受部 294内に差し込まれる。
[0190] 図 12に示すように、振動体 234は、扁平箱状を成して長さ方向に延びており、それ の両端部のうち、組合せ体 300の差込方向における先端部 324には、複数個の第 2 電力端子 TA01— TA12が設けられている。それら第 2電力端子 TA01— TA12は、 振動体 234に設けられた第 1ミラー部 150を駆動する駆動源 160の電極 162, 164 および第 2ミラー部 254を駆動する駆動源 280の電極 162, 164の総数と同数設けら れている。それら第 2電力端子 TA01— TA12に対応し、受部 294の底部 304に、そ れら第 2電力端子 TA01— TA12と同数の第 1電力端子 TB01— TB12が設けられ ている。
[0191] 振動体 234が受部 294内に差し込まれて振動体 234の先端部 324が受部 294の 底部 304に当接した状態においては、振動体 234の複数個の第 2電力端子 TAO 1 一 TA12と受部 294の複数個の第 1電力端子 TB01— TB12とがそれぞれ 1対 1で電 気的に互いに接触するようになっている。これにより、図示しない外部の電源部から 出力された電力が、各電極 162, 164ごとに、第 1電力端子 TB01— TB12および第 2電力端子 TA01— TA12をそれらの順に経て、振動体 234の各電極 162, 164に 供給されることが可能になる。
[0192] 光スキャナ 292には、カバー 232と振動体 234との組合せ体 300が受部 294内に 差し込まれて装着された状態にお!ヽて、その組合せ体 300を位置決めする位置決め 構造が設けられている。この位置決め構造は、その組合せ体 300を受部 294の幅方 向において位置決めする第 1位置決め部と、その組合せ体 300を受部 294の厚さ方 向にお 、て位置決めする第 2位置決め部と、その組合せ体 300を受部 294の長さ方 向にお 、て位置決めする第 3位置決め部とを含んで 、る。
[0193] 図 13は、図 12における X— X線断面図である。上記第 1位置決め部は、組合せ体 3 00と受部 294との間にお!/、て、受部 294の幅方向にお!、て互いに対向する一対の 差込溝 308, 308のうち一方に、その一方の差込溝 308が延びる方向すなわち受部 294の長さ方向に沿って設けられた第 1押圧部材 330を備えている。その第 1押圧部 材 330は、弾性を有する材料によって形成され、組合せ体 300を受部 294に、一方 の差込溝 308から他方の差込溝 308に向力 方向、すなわち、受部 294の幅方向( 図 13において「F1」を付して矢印で示す方向)に弹性的に押圧する。この押圧により 、組合せ体 300が受部 294の幅方向にお!、て位置決めされる。
[0194] これに対し、前記第 2位置決め部は、組合せ体 300を受部 294に、その組合せ体 3 00の差込方向すなわち受部 294の長さ方向に弹性的に押圧することにより、糸且合せ 体 300を、受部 294の長さ方向において位置決めする。この第 2位置決め部は、図 2 1に示す凸部 550と凹部 552とが互いに嵌合する構造と共通する構造を有する凹凸 嵌合部(図示しない)を備えている。その凹凸嵌合部は、便宜上図 21を参照して説 明するに、組合せ体 300と受部 294との一方に設けられた凸部 550と、他方に設けら れた凹部 552とを備えている。この凹凸嵌合部においては、凸部 550が凹部 552内 に弾性的に嵌り合う。
[0195] それら凸部 550と凹部 552とはそれぞれ、受部 294の長さ方向に対して傾斜した傾 斜面(90度傾斜した面を含む。)を有している。それら凸部 550と凹部 552とが互い に嵌合する状態において、それぞれの傾斜面が受部 294の長さ方向に弾性的に押 し付け合うことにより、組合せ体 300を受部 294にその受部 294の長さ方向に押圧す る力が生起される。
[0196] 図 13に示すように、前述の第 3位置決め部は、組合せ体 300と受部 294との間に おいて、受部 294の幅方向において互いに対向する一対の差込溝 308, 308に、そ れら一対の差込溝 308, 308が延びる方向すなわち受部 294の長さ方向に沿って設 けられた第 2押圧部材 340, 340を備えている。それら第 2押圧部材 340, 340は、弹 性を有する材料によって形成され、組合せ体 300を受部 294に、各側部 306, 306 にお 、て受部 294の厚さ方向にぉ 、て互いに対向する上板部 310, 310と下板部 3 12, 312のうちの一方である下板咅 312, 312力ら他方上板咅 310, 310に向力う方 向、すなわち、受部 294の厚さ方向(図 13において「F3」を付して矢印で示す方向) に弹性的に押圧する。この押圧により、組合せ体 300が受部 294の厚さ方向におい て位置決めされる。
[0197] 次に、本発明の第 4実施形態を説明する。
[0198] 図 14ないし図 22には、本実施形態に従うミラーユニット 400が示されている。図 14 に示すように、このミラーユニット 400においては、走査ミラー 402と、その走査ミラー 402を、同図において αおよび j8を付して矢印で示す方向において揺動するように 駆動する駆動部 404とがミラー支持部 406に設けられている。
[0199] ミラーユニット 400は、走査ミラー 402を前述のように揺動させることにより、その走 查ミラー 402に入射する入射光 Nを、その揺動位置に応じた方向へ走査光 Hとして 反射する光学機器である。図 15に示すように、このミラーユニット 400は、ミラーュ- ット受部 408に着脱可能に取り付けられるように構成されて 、る。
[0200] 図 16には、ミラーユニット 400が、ミラーユニット受部 408に装着された装着状態( 使用状態)で示されている。本実施形態においては、このミラーユニット 400がミラー ユニット受部 408に取り付けられることにより、光走査装置 410が構成される。この光 走査装置 410は、走査ミラー 402の揺動を制御することにより、その走査ミラー 402か らの走査光 Hで、画像形成面の一例であるスクリーンを走査する。それにより、そのス クリーン上に画像が表示される。
[0201] 次に、図 14に戻って、ミラーユニット 400のうちのミラー支持部 406の具体的な構成 を説明する。
[0202] ミラー支持部 406は、筐体 420と、その筐体 420に設けられる基板 422とを備えて いる。基板 422上には、前述の走査ミラー 402と、駆動部 404とが設けられている。筐 体 420は例えば、概して直方体を成し、かつ、それの一面において形成された凹部 に基板設置部 424を有するように形成される。
[0203] その基板設置部 424には基板 422が設置される。その基板設置部 424の底面には 、複数個の中継端子 430— 444が設けられている。基板設置部 424の上側開口を、 図示しない光透過性の透明カバーで覆うことにより、基板設置部 424内の空間を密 閉状態にして、埃,ちり等の異物が外部から侵入することを防止することが可能であ る。
[0204] 図 15に示すように、ミラーユニット 400は、ミラーユニット受部 408に対して着脱可能 に取り付けられる力 ミラーユニット 400がミラーユニット受部 408に対して着脱可能 に取り付けられる一態様として、ミラーユニット 400がミラーユニット受部 408に対して 抜き差し可能に取り付けられる態様が存在する。以下、この態様を例にとり、ミラーュ ニット 400を説明する。
[0205] この態様においては、ミラーユニット 400の筐体 420の、差込方向における両端部 のうちの後端部(トレーリング端部ともいい、図 15においては上側の端部である。)に は、その後端部の、厚さ方向における両面のうち走査ミラー 402と同じ側にある上面 において、摘み部 450が設けられている。この摘み部 450は、作業者がミラーユニット 400を抜き差しする際にミラーユニット 400を把持し易くして作業性を向上させるため に設けられている。
[0206] 図 15に示すように、筐体 420のうち、それの幅方向に隔たって一対の側部 306, 3 06は、ミラーユニット受部 408に差込可能な取付部 452, 454である。さらに、筐体 4 20の、差込方向における先端部には、ミラーユニット受部 408に対向する先端面に おいて、複数個の電力被供給端子 456— 470が設けられている。これら電力被供給 端子 456— 470は、図示しないが、配線等により、複数個の中継端子 430— 444 (図 14参照)に電気的に接続されている。
[0207] 次に、図 17および図 18を参照することにより、走査ミラー 402および駆動部 404を 説明する。
[0208] 図 17には、基板 422上に設けられた走査ミラー 402と、その走査ミラー 402を駆動 する駆動部 404との外観が斜視図で示されている。図 17に示すように、走査ミラー 4 02は板状を成し、その走査ミラー 402のうち同図において上側の面に反射面が形成 されている。
[0209] この走査ミラー 402から、その走査ミラー 402の回転中心線を通過する一対の回転 軸咅 480, 482力互!/、に逆向きに延び出して!/、る。各回転軸咅 480, 482ίま、走查ミ ラー 402から遠ざ力る途中において二股に分岐させられている。その結果、一方回 転軸部 480には、上記回転中心線を隔てて互いに平行に延びる互いに 2本の連結 部 484, 486力連結され、他方の回転軸部 482には、上記回転中心線を隔てて互い に平行に延びる互いに 2本の連結部 488, 490力 S連結されて 、る。
[0210] 各連結部 484, 486, 488, 490には、連結部 484を代表的に示す図 18に示すよう に、同図において上側の面において、電界または電圧を変位または歪みに変換する 素子の一例であるピエゾ素子 492が設けられている。
[0211] 図 18に示すように、各連結部 484, 486, 488, 490に装着された各駆動部 404は 、ピエゾ素子 492と、そのピエゾ素子 492を上下から挟むようにそのピエゾ素子 492 の両面に設けられた下咅電極 493L (連結咅 486, 488, 490にそれぞれ対応 する下部電極 493aL, 493bL, 493cL, 493dL)および上部電極 493U (連結部 48 4, 486, 488, 490にそれぞれ対応する上部電極 493aU, 493bU, 493cU, 493 dU)を備えている。本実施形態においては、ピエゾ素子 492が、ュ-モルフ型であり 、下部電極 493aLを介して、弾性体である連結部 484の片面に貼り付けられている。
[0212] ここで、各駆動部 404の作動を、連結部 484に対応する下部電極 493aLと上部電 極 493aUとで挟まれているピエゾ素子 492を例にとって説明する。下部電極 493aL と上部電極 493aUとの間に印加される電圧の向きが変化するのにつれて、ピエゾ素 子 492および連結部 484は、図 18 (a)に示す中立状態から、図 18 (b)に示す上反り 状態への遷移と、図 18 (a)に示す中立状態から、図 18 (c)に示す下反り状態への遷 移とを交互に繰り返す。その結果、連結部 484が橈む方向が上下に反復的に変化 する。
[0213] したがって、図 17に示す連結部 484において下部電極 493aLと上部電極 493aU とに挟まれているピエゾ素子 492と、連結部 488において下部電極 493cLと上部電 極 493cUとに挟まれているピエゾ素子 492と、図 18 (2)に示すように、上に凸となる ように撓ませ、一方、連結部 486において下部電極 493bLと上部電極 493bUとに挟 まれて!/ヽるピエゾ素子 492と、連結咅490にお!/ヽて下咅電極 493dLと上咅電極 493 dUとに挟まれているピエゾ素子 492を、図 18 (3)に示すように、下に凸となるように 橈ませると、回転軸部 480, 482は、図 17において矢印で示す向きに回転し、走査ミ ラー 402も同方向へ揺動する。
[0214] した力つて、下咅電極 493aL, 493bL, 493cL, 493dLと上咅電極 493aU, 493 bU, 493cU, 493dUとの間に印加する電圧を制御し、走査ミラー 402の揺動を制 御すれば、入射光 Nを走査光 Hとして反射させて偏向することにより、光の走査という 機能を果たすことができる。
[0215] 図 17に示すように、連結部 484に対応する下部電極 493aLと上部電極 493aUと にそれぞれ、下部電極用端子 494と上部電極用端子 502とが電気的に接続されて いる。同様に、連結部 486に対応する下部電極 493bLと上部電極 493bUとにそれ ぞれ、下部電極用端子 496と上部電極用端子 504とが電気的に接続されている。同 様に、連結部 488に対応する下部電極 493cLと上部電極 493cUとにそれぞれ、下 部電極用端子 498と上部電極用端子 506とが電気的に接続されている。同様に、連 結部 490に対応する下部電極 493dLと上部電極 493dUとにそれぞれ、下部電極用 端子 500と上部電極用端子 508とが電気的に接続されている。
[0216] 図 14に示すように、下部電極用端子 494、上部電極用端子 502、上部電極用端子 504および下部電極用端子 496はそれぞれ、ボンディングワイヤ Wにより、筐体 420 に設けられた複数個の中継端子 430, 432, 434, 436に電気的に接続されている。 同様に、下部電極用端子 498、上部電極用端子 506、上部電極用端子 508および 下部電極用端子 500はそれぞれ、ボンディングワイヤ Wにより、筐体 420に設けられ た複数個の中継端子 438, 440, 442, 444に電気的に接続されている。
[0217] 図 15に示すように、ミラーユニット受部 408は、前記ミラーユニット 400を着脱可能 に支持するが、前述のように、ミラーユニット 400を抜差し可能に受け止める構成を有 するちのとすることがでさる。
[0218] 図 15および図 16を参照することにより、ミラーユニット 400を抜差し可能に受け止め るミラーユニット受部 408の具体的な構成を説明する。
[0219] 図 15に示すように、ミラーユニット受部 408は、ミラーユニット 400の先端を受け止 める先端受止部 520と、その先端受止部 520に立設され、ミラーユニット 400を構成 する一対の取付部 452, 454を受け止める一対の側部受止部 522, 524とを備えて いる。
[0220] それら一対の側部受止部 522, 524には、ミラーユニット 400の筐体 420に設けら れた一対の取付部 452, 454が抜差し可能に差し込まれる一対の差込溝 526, 528 が形成されている。それら一対の差込溝 526, 528においては、差込方向先端側が 先端受止部 520によって閉塞される一方、後端側は、一対の取付部 452, 454の挿 入が行われるべき差込口 530, 532として開放されて 、る。
[0221] 図 16に示すように、ミラーユニット 400がミラーユニット受部 408に受け止められた 状態にお 、て、ミラーユニット 400の摘み部 450がミラーユニット受部 408から露出す るように、ミラーユニット受部 408の側部受止部 522, 524の、差込方向における寸法 すなわち長さ寸法が、ミラーユニット 400の長さ寸法より短く設計されて 、る。
[0222] 図 15に示すように、ミラーユニット受部 408の先端受止部 520には複数個の電力供 給端子 P1— P8が設けられている。それら電力供給端子 P1— P8は、図 16に示すよ うに、ミラーユニット受部 408にミラーユニット 400が差し込まれた状態においてそのミ ラーユニット 400の複数個の電力被供給端子 456— 470にそれぞれ電気的に接触 する。
[0223] 図示しない外部の電源部力も供給される電力は、複数個の電力供給端子 P1— P8 と、複数個の電力被供給端子 456— 470と、複数個の中継端子 430— 444と、下部 電極用端子 494一 500および上部電極用端子 502— 508とを、それらの順に経て、 下部電極 493aL, 493bL, 493cL, 493dLおよび上部電極 493aU, 493bU, 493 cU, 493dUに供給される。
[0224] 本実施形態においては、図 16に示すように、ミラーユニット 400がミラーユニット受 部 408に取り付けられた状態において、ミラーユニット 400を位置決めする位置決め 構造が設けられている。
[0225] ここで、図 19ないし図 22を参照することにより、その位置決め構造を説明する。そ の位置決め構造は、第 1位置決め部と、第 2位置決め部と、第 3位置決め部とを含ん でおり、まず、図 19を参照することにより、その第 1位置決め部を説明する。
[0226] 図 19は、図 15における A-A線断面図である。上記第 1位置決め部は、ミラーュ- ット受部 408における差込溝 526, 528のうちの一方である差込溝 526とミラーュ-ッ ト 400との間に設けられた第 1押圧部材 540を備えている。その第 1押圧部材 540は 、弾性を有する材料によって形成されている。この第 1押圧部材 540は、差込溝 526 の溝底 542の長さ方向全体に亘つて設けられて 、る。
[0227] この第 1押圧部材 540は、差込溝 526, 528内に差し込まれた状態にあるミラーュ ニット 400を他方の差込溝 528へ向けて弹性的に押圧する。この第 1押圧部材 540 の弾性により、ミラーユニット 400は、筐体 420の両側面のうち第 1押圧部材 540が係 合させられるものとは反対側の側面(以下、「反対側側面」という。)において、他方の 差込溝 528の溝底 544に押し付けられる。その押付けにより、ミラーユニット 400は、 そのミラーユニット 400の幅方向、すなわち、そのミラーユニット 400の差込方向に直 交し、かつ、走査ミラー 402の反射面と平行な方向(図 19において「F1」を付して示 す矢印の方向)において位置決めされる。
[0228] ミラーユニット 400の筐体 420の反対側側面と、その反対側側面が押し付けられる 差込溝 528の溝底 544とはそれぞれ、互いに面接触するように平坦面状に形成され ている。それにより、ミラーユニット 400の位置決めが一層高精度に達成される。
[0229] 図 19における B—B線断面図である図 20に示すように、差込溝 528の溝底 544と先 端受止部 520とが所定角度 (例えば、 90度)を成すように形成されている。それにより 、ミラーユニット 400の位置決めがさらに高精度に達成される。図 20において「INS」 を付して示す矢印の向きは、ミラーユニット 400の差込方向を示している。
[0230] すなわち、上述の第 1位置決め部は、図 19に示す第 1押圧部材 540と、ミラーュ- ット 400の筐体 420の平坦面状の反対側側面と、差込溝 528の平坦面状の溝底 544 とによって構成されるのである。
[0231] 次に、図 21を参照することにより、前述の第 2位置決め部を説明する。この第 2位置 決め部は、ミラーユニット 400を差込方向へ押圧してそのミラーユニット 400を位置決 めする。図 21において「INS」を付して示す矢印の向きは、ミラーユニット 400の差込 方向を示している。
[0232] この第 2位置決め部を構成するために、図 21に示すように、ミラーユニット 400に凸 部 550が形成される一方、ミラーユニット受部 408には、その凸部 550が嵌合し得る 形状を有する凹部 552が形成されている。ミラーユニット受部 408のうち凹部 552が 形成されている部分は、ミラーユニット 400のうち凸部 550が形成されている部分より 曲げ剛性が低く、局部的な弾性変形が生じ易!、。
[0233] それら凸部 550と凹部 552とはそれぞれ、ミラーユニット受部 408の長さ方向に対し て傾斜した傾斜面(90度傾斜した面を含む。)を有している。それら凸部 550と凹部 5 52とが互いに嵌合する状態において、それぞれの傾斜面がミラーユニット受部 408 の長さ方向に弹性的に押し付け合うことにより、ミラーユニット 400をミラーユニット受 部 408にそのミラーユニット受部 408の長さ方向に押圧する力が生起される。凸部 55 0は、第 2押圧部材としての凹部 552に弹性的に嵌り込む。
[0234] それら凸部 550および凹部 552は、ミラーユニット 400力差込溝 526, 528に差し込 まれて、図 16に示すように、ミラーユニット 400の先端面がミラーユニット受部 408の 先端受止部 520に当接する直前において、図 21に示すように、凸部 550が凹部 552 に嵌り込み始め、その当接状態において、凸部 550が凹部 552に圧力下に押し付け られるように、相対的位置関係が設定されている。 [0235] このように構成された第 2位置決め部を用いる本実施形態においては、ミラーュ-ッ ト 400がミラーユニット受部 408の差込溝 526, 528に差し込まれた結果、凸部 550 が凹部 552内に嵌り込むと、それら凸部 550と凹部 552との間に発生する弾性力がミ ラーユニット 400に伝達される。その伝達された弾性力により、ミラーユニット 400が差 込方向に押圧される。その結果、ミラーユニット 400の先端面がミラーユニット受部 40 8の先端受止部 520に面接触した状態において、ミラーユニット 400の差込方向にお ける位置が固定される。
[0236] 以上、ミラーユニット 400を差込方向に弾性的に押圧して位置決めする凹凸嵌合式 の第 2位置決め部の構成を、凸部 550がミラーユニット 400、凹部 552がミラーュ-ッ ト受部 408にそれぞれ設けられる構成を例にとって説明した力 凸部 550がミラーュ ニット受部 408、凹部 552がミラーユニット 400にそれぞれ設けられる構成を採用して 本発明を実施することが可能である。
[0237] 次に、図 19を参照することにより、前述の第 3位置決め部を説明する。
[0238] 図 19に示すように、この第 3位置決め部は、差込溝 526, 528内に設けられた第 3 押圧部材 560を備えている。その第 3押圧部材 560は、ミラーユニット 400とミラーュ ニット受部 408との間に配置されている。この第 3押圧部材 560は、ミラーユニット 40 0の走査ミラー 402の反射方向に関してそのミラーユニット 400の背後に位置して、そ のミラーユニット 400をミラーユニット受部 408に、走査ミラー 402の反射面の向いて いる方向(図 19において「F3」を付して示す矢印の方向)へ弹性的に押圧する。
[0239] その押圧により、ミラーユニット 400は、筐体 420の上面が差込溝 526, 528の溝壁 562, 564に押し付けられ、ミラーユニット 400の差込方向に直交し、力つ、走査ミラ 一 402の反射面に直交する方向にぉ 、て位置決めされる。ミラーユニット 400の筐体 420の取付咅 454の前面と、差込溝 526, 528の溝壁 562, 564と力 ^それぞれ 、互いに面接触するように平坦面状に形成されれば、ミラーユニット 400の位置決め がー層高精度に達成される。
[0240] 図 19における C—C線断面図である図 22に示すように、ミラーユニット受部 408を、 各差込溝 526, 528にっき、一対の溝壁 562, 562, 564, 564と、先端受止咅 とが所定角度 (例えば、 90度)を成すように形成すれば、ミラーユ ット 400の位置決 めがさらに高精度に達成される。図 20において「INS」を付して示す矢印の向きは、ミ ラーユニット 400の差込方向を示して!/、る。
[0241] すなわち、図 19に示す第 3押圧部材 560と、筐体 420の取付部 452, 454の前面 と、差込溝 526, 528の溝壁 562, 564とによって前記第 3位置決め部が構成されて いるのである。
[0242] 次に、以上のように構成されたミラーユニット 400とミラーユニット受部 408との組付 け手順を説明する。
[0243] 図 15に示すように、作業者は、まず、ミラーユニット 400をミラーユニット受部 408に 近づけ、ミラーユニット 400の取付部 452, 454をミラーユニット受部 408の差込溝 52 6, 528に、差込口 530, 532力ら差し込む。作業者 ίま、次に、図 16に示すように、ミ ラーユニット 400をミラーユニット受部 408内に、ミラーユニット 400の先端面力ミラー ュニット受部 408の先端受止部 520に当接するまで差し込む。その当接状態におい て、ミラーユニット 400が位置決めされる。
[0244] 具体的には、図 21に示すように、凸部 550が凹部 552に嵌り込むことにより、ミラー ユニット 400が差込方向において位置決めされる。また、図 19に示す第 1押圧部材 5 40がミラーユニット 400を差込溝 528の溝底 544に押し付けることにより、ミラーュ- ット 400が幅方向(横方向とも 、 、、同図にお!、て「F1」を付して示す方向)にお!/ヽて 位置決めされる。さらに、図 19に示す第 3押圧部材 560がミラーユニット 400を上方( 厚さ方向とも 、い、同図にお 、て「F3」を付して示す方向)へ押圧してミラーユニット 4 00の上面を差込溝 526, 528の溝壁 562, 564に押し付け、それにより、ミラーュニ ット 400が厚さ方向にぉ 、て位置決めされる。
[0245] 以上のようにしてミラーユニット 400の位置決めが終了すると、ミラーユニット 400の 複数個の電力被供給端子 456— 470がそれぞれ、ミラーユニット受部 408の複数個 の電力供給端子 P1— P8に電気的に接触し、その結果、図示しない外部の電源部か ら走査ミラー 402の駆動部 404への電力の供給が可能になる。
[0246] 図 14に示すように、走査ミラー 402は、図示しない光源からの入射光 Nを反射し、 その反射光を走査光 Hとして出射する。駆動部 404が、外部の電源部から供給され た電力により、走査ミラー 402を駆動して揺動させると、走査ミラー 402による走査光 Hの偏向、すなわち、走査が行われる。その走査光 Hで前述のスクリーンが走査され ると、そのスクリーン上に画像が表示される。
[0247] 次に、ミラーユニット 400を構成する部品、例えば、走査ミラー 402、駆動部 404等 が損傷したためにそのミラーユニット 400を交換することが必要となった場合を想定し 、作業者による光走査装置 410の交換手順を説明する。
[0248] この場合には、図 16に示す装着状態において、作業者が、まず、ミラーユニット 40 0の摘み部 450を摘んでミラーユニット 400をミラーユニット受部 408から引き抜こうと する。作業者によってミラーユニット 400に作用する力がある程度大きくなると、図 21 に示す凹部 552が凸部 550から離れる向きに弾性変形し、凹部 552が凸部 550を乗 り越えて凸部 550が凹部 552から外れる。その結果、ミラーユニット 400がミラーュ- ッ卜受咅408力ら引さ抜力れ、これにより、ミラーユニット 400力 Sミラーユニット受咅408 から分離される。
[0249] その後、作業者は、新たなミラーユニット 400をミラーユニット受部 408内に差し込 んでそれらミラーユニット 400とミラーユニット受部 408とを互いに組み付ける。
[0250] 以上の説明から明らかなように、本実施形態に従う光走査装置 410においては、ミ ラーユニット 400がミラーユニット受部 408に対して着脱可能であるように構成されて いるため、例えば、走査ミラー 402やその走査ミラー 402の駆動部 404が損傷したた めにそれらを交換することが必要である場合に、ミラーユニット 400のみを交換するこ とが可能となり、交換が必要ではないミラーユニット受部 408が交換されてしまわずに 済む。
[0251] ところで、光走査装置 410を、例えば、画像表示装置の構成部品として用いる場合 には、光路上におけるミラーユニット 400の設置位置を適切に維持することが、適切 な画像表示に不可欠である。一方、例えば、ミラーユニット 400が新たなミラーュ-ッ ト 400に交換されると、その新たなミラーユニット 400の光路上の設置位置が正規な 位置力も外れてしまう可能性がある。そのため、ミラーユニット 400の交換に伴い、新 たなミラーユニット 400の設置位置の調整作業が改めて必要になる。
[0252] しかし、本実施形態にぉ 、ては、ミラーユニット 400を交換することが必要である場 合には、ミラーユニット受部 408は、当該画像表示装置に固定されたままで、その設 置位置は変化しないため、そのようなミラーユニット受部 408に新たなミラーユニット 4 00を単に差し込むだけで、新たなミラーユニット 400の光路上における設置位置が 正規であることが保証される。
[0253] よって、本実施形態によれば、ミラーユニット 400の交換に伴ってそのミラーユニット 400の設置位置の調整作業を行うことを完全に省略することが可能となるか、完全に は省略しないにしても従来ほど慎重に行わずに済み、いずれにしても、作業者の負 担が軽減される。
[0254] 次に、本発明の第 5実施形態を説明する。
[0255] 図 23には、本実施形態に従う画像表示装置 570であって第 4実施形態に従う光走 查装置 410を用いて光の走査を行うものが斜視図で示されている。画像表示装置 57 0は、被変調光 Sを出力する被変調光出力部 572と、その出力された被変調光 Sを水 平走査する水平走査部(主走査部の一例) 574と、その被変調光 Sを垂直走査する 垂直走査部(副走査部の一例) 576と、コリメータレンズ 578と、反射ミラー 580と、リレ 一光学系 582, 584とを含むように構成されている。
[0256] 水平走査部 574および垂直走査部 576はそれぞれ、第 4実施形態に従う光走査装 置 410を用いて構成されている。具体的には、水平走査部 574においては、光走査 装置 410の走査ミラー 402が被変調光 Sを水平走査するように揺動させられる。また 、垂直走査部 576においては、光走査装置 410の走査ミラー 402が被変調光 Sを垂 直走査するように揺動させられる。
[0257] 画像表示装置 570においては、被変調光出力部 572が、外部信号に基づいてレ 一ザ光を変調することにより、被変調光 Sを出力する。その被変調光出力部 572から 出力された被変調光 Sは、コリメータレンズ 578によって収束させられた後、反射ミラ 一 580で反射して水平走査部 574に入射する。
[0258] 水平走査部 574に入射した被変調光 Sは、水平走査部 574において水平走査を 受けてその水平走査部 574から出射する。その水平走査部 574において水平走査 された被変調光 Sは、リレー光学系 582, 584を経て垂直走査部 576に入射する。そ の垂直走査部 576に入射した被変調光 Sは、その垂直走査部 576において垂直走 查を受けてその垂直走査部 576から出射する。その出射した被変調光 Sで前述のス クリーン 590が走査され、それにより、そのスクリーン 590上に画像が表示される。
[0259] 本実施形態に従う画像表示装置 570を使用する場合には、光路上におけるミラー ユニット受部 408の設置位置が正規である限り、ミラーユニット 400を交換することが 必要であるために新たなミラーユニット 400をミラーユニット受部 408に装着するだけ で、その新たなミラーユニット 400の光路上における設置位置が自動的に正規化され る。
[0260] なお付言するに、画像表示装置 570は、空間に設置されたスクリーン 590に画像を 投影して表示するプロジェクタ式であるが、被変調光 Sを観察者の網膜上に直接に 投影してその網膜上において走査し、その網膜上に画像を表示する網膜走査式を 採用することが可能である。この場合には、この画像表示装置 570は、第 1ないし第 3 実施形態と同様に、網膜走査型ディスプレイ装置として機能する。
[0261] さらに付言するに、図 23に示す画像表示装置 570は、第 4実施形態に従う光走査 装置 410を、可視画像を形成するために用いる力 不可視画像を形成するために用 いたり、可視画像を読み取るために用いることが可能である。不可視画像を形成する ために光走査装置 410を用いる画像表示装置 570の一例は、静電潜像を感光体に 形成するために光走査装置 410を用いるレーザプリンタである。
[0262] 以上、本発明の実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが 、これらは例示であり、前記 [発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の 知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能 である。

Claims

請求の範囲
[1] 光が入射する反射面の揺動により、その入射した光を 2次元的に走査する光スキヤ ナであって、
第 1反射面が形成された第 1ミラー部を有し、前記第 1反射面に斜めに入射した光 を前記第 1ミラー部の第 1揺動軸線まわりの揺動によって第 1方向に走査する第 1走 查部と、
当該光スキャナの非作動状態においては前記第 1反射面に対して概して平行とな るように第 2反射面が形成された第 2ミラー部を有し、前記第 1反射面から前記第 2反 射面に斜めに入射した光を、前記第 2ミラー部の、前記第 1揺動軸線と交差する第 2 揺動軸線まわりの揺動により、前記第 1方向と交差する第 2方向に走査する第 2走査 部と
を含み、
前記第 1揺動軸線は、当該光スキャナを前記第 1反射面および前記第 2反射面に 対して直角な方向に見た場合に、前記第 1反射面に光が入射する方向に対して実 質的に平行である光スキャナ。
[2] 前記第 1走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 1ミラー部を揺動させる第 1駆 動源を含み、前記第 2走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 2ミラー部を揺動 させる第 2駆動源を含む請求の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[3] 前記第 1反射面に入射する光は、平行光である請求の範囲第 1項に記載の光スキ ャナ。
[4] 前記第 1走査部は、前記第 2走査部より高い走査周波数で前記光を走査する請求 の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[5] 前記第 1走査部は、水平方向に前記光を走査する水平走査を行い、
前記第 2走査部は、水平走査線に対して交差する方向に前記光を走査する垂直走 查を行う請求の範囲第 4項に記載の光スキャナ。
[6] 前記第 1走査部と前記第 2走査部とは、前記第 1ミラー部と前記第 2ミラー部とのそ れぞれの共振現象を利用して前記光を走査する請求の範囲第 4項に記載の光スキ ャナ。
[7] 前記第 1走査部は、前記第 1ミラー部の共振現象を利用して前記光を走査する一 方、前記第 2走査部は、前記第 2ミラー部の共振現象を利用しないで前記光を走査 する請求の範囲第 4項に記載の光スキャナ。
[8] 前記第 2反射面の、前記第 2揺動軸線の方向における寸法は、前記第 1反射面に よって走査される光の振れ角を α、当該光スキャナを前記第 1反射面および前記第 2 反射面に対して直角な方向に見た場合に第 1反射面の中心と第 2反射面の中心とが 互いに隔たる距離を dとすると、 2' d'tan ( « Ζ2)で表わされる寸法以上である請求 の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[9] さらに、前記第 1走査部と前記第 2走査部とを収容するそれらに共通のハウジングを 含み、そのハウジングは、光が外部力 前記第 1反射面に入射するための入口側透 過部と、光が前記第 2反射面から外部に出射するための出口側透過部とを含む請求 の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[10] 前記入口側透過部は、前記出口側透過部より小さい請求の範囲第 9項に記載の光 スキャナ。
[11] 前記第 1反射面と前記第 2反射面とは、それらの順に、当該光スキャナ内における 前記光の進行方向に沿って互いに直列に、かつ、同一平面上に配置されており、 当該光スキャナは、さらに、前記第 1反射面から出射した光を前記第 2反射面に向 けて反射する第 3反射面を含む請求の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[12] 前記第 1ミラー部と前記第 2ミラー部とは、同一の基板に形成されている請求の範囲 第 11項に記載の光スキャナ。
[13] 前記第 2ミラー部は、当該光スキャナを前記第 2揺動軸線の方向に見た場合に前 記第 1走査部とオーバラップする部分を含む請求の範囲第 11項に記載の光スキャナ
[14] 前記第 2走査部は、さらに、固定枠部と、その固定枠部に前記第 2ミラー部を前記 第 2揺動軸線まわりに揺動可能に連結する連結部とを含み、前記第 2ミラー部は、当 該光スキャナを前記第 1揺動軸線の方向に見た場合に前記連結部とオーバラップす る部分を含む請求の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[15] さらに、前記第 1ミラー部および前記第 2ミラー部を支持するミラー支持部を含み、 そのミラー支持部は、そのミラー支持部が着脱可能に取り付けられるべき受部に取り 付けられる取付部を有する請求の範囲第 1項に記載の光スキャナ。
[16] 前記第 1走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 1ミラー部を揺動させる第 1駆 動源を含み、前記第 2走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 2ミラー部を揺動 させる第 2駆動源を含み、当該光スキャナは、それら第 1駆動源および第 2駆動源に 電力を供給するための電力端子を含む請求の範囲第 15項に記載の光スキャナ。
[17] 前記ミラー支持部は、前記受部に差し込まれて取り付けられ、前記電力端子は、前 記ミラー支持部のうち、前記受部に対する差込方向における先端部に設けられる請 求の範囲第 16項に記載の光スキャナ。
[18] さらに、前記第 1ミラー部および前記第 2ミラー部に対向する光透過性のカバー部 を含む請求の範囲第 15項に記載の光スキャナ。
[19] さらに、前記受部を含む請求の範囲第 15項に記載の光スキャナ。
[20] 前記受部は、前記ミラー支持部が前記受部に差し込まれる差込溝を有し、前記ミラ 一支持部は、その差込溝に差し込まれて前記受部に支持される請求の範囲第 19項 に記載の光スキャナ。
[21] 前記第 1走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 1ミラー部を揺動させる第 1駆 動源を含み、前記第 2走査部は、さらに、圧電素子によって前記第 2ミラー部を揺動 させる第 2駆動源を含み、前記受部は、それら第 1駆動源および第 2駆動源に電力を 供給するための第 1電力端子を有し、前記ミラー支持部は、それら第 1駆動源および 第 2駆動源に電力を供給するための第 2電力端子を有し、それら第 1電力端子と第 2 電力端子とは、前記ミラー支持部が前記受部に支持された状態において電気的に 互いに接触する請求の範囲第 19項に記載の光スキャナ。
[22] 前記差込溝は、前記ミラー支持部のうち、そのミラー支持部が前記受部に差し込ま れる差込方向に直交する方向にぉ 、て互いに対向する一対の側部にそれぞれ係合 する一対の差込溝として前記受部に設けられている請求の範囲第 20項に記載の光 スキャナ。
[23] 前記受部は、前記ミラー支持部が前記受部に支持された状態において前記ミラー 支持部を位置決めする位置決め部を有する請求の範囲第 19項に記載の光スキャナ
[24] 光束の走査によって画像を形成する画像形成装置であって、
前記光束を出射する光源と、
請求の範囲第 1項に記載の光スキャナであって、前記光源から出射した光束を 2次 元的に走査して前記画像を形成するものと
を含む画像形成装置。
[25] 前記光スキャナから出射した光束は、リレー光学系を経由することなぐ前記画像が 形成される画像形成面に入射する請求の範囲第 24項に記載の画像形成装置。
[26] 前記光スキャナから出射した光束は、眼の網膜に入射し、それにより、前記画像が その網膜上に投影される請求の範囲第 24項に記載の画像形成装置。
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