WO2005093491A1

WO2005093491A1 - 光走査装置およびそれを備えた画像形成装置

Info

Publication number: WO2005093491A1
Application number: PCT/JP2005/004040
Authority: WO
Inventors: Yasuo Nishikawa; Nobuaki Asai
Original assignee: Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2005-10-06
Also published as: JP2005275198A; JP4461870B2; US20070070481A1; US7639413B2

Abstract

　光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する技術において、その振動体の形状の適正化によってその振動体の共振周波数特性を適正化する。振動体は、（ａ）反射面を有する反射ミラー部と、（ｂ）その反射ミラー部から延び、少なくともねじり振動が発生させられる全体ばね部とを含んでいる。その振動体は、全体ばね部の長さ方向における形状を定義するパラメータである長さ比率の値次第で、正規の振動であるねじり振動の共振周波数と外乱振動である横振動の共振周波数とが互いに一致する振動特性を有している。その長さ比率は、ねじり振動の共振周波数と横振動の周波数とが互いに一致しない領域（例えば、状態Ａを示す領域）内に設定される。

Description

明細書

光走査装置およびそれを備えた画像形成装置

技術分野

[0001] 本発明は、光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する技術に関するものであり、特に、その振動体の形状の適正化によってその振動体の共振周波数特性を適正化する技術に関するものである。

背景技術

[0002] 光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置が既に存在する。そのような光走査装置の一例として、反射面を備えた反射ミラー部と、その反射ミラ一部から延びて少なくともねじり振動させられるばね部とを有する振動体を用い、その振動体の少なくとも一部を振動させることにより、光を走査する光走査装置が既に知られている（例えば、日本国特開 2003-84226号公報参照。；)。

[0003] この種の光走査装置を使用する分野として、走査周波数の増加が重要な課題の一つである分野が存在する。例えば、そのような光走査装置を用いて画像を形成する分野においては、走査周波数が高いほど画像の 1フレーム当たりの走査線数が増加する。したがって、この分野においては、表示画像の解像度および精細度が走査周波数に依存し、具体的には、走査周波数が高いほど表示画像の解像度および精細度が向上する。よって、この分野においては、できる限り高い走査周波数が達成されるように光走査装置が設計される。

発明の開示

[0004] 本発明者らは、上述の光走査装置の走査周波数と振動体の共振周波数特性とその振動体の形状との関係について研究を行い、その結果、次のような知見を得た。

[0005] 上述の光走査装置においては、それの振動体のねじり振動が利用されて光走査が行われるが、その振動体には、ねじり振動のみでなぐそれ以外の振動である外乱振動も発生し得る。そのような外乱振動の一例は、その振動体のうちの反射ミラー部がそれの反射面に平行な方向に振動する現象すなわち横振動である。

[0006] そのため、振動体にねじり振動のみが発生している状態において、その振動体の振動を利用して光走査を行うことが、光走査を安定化させるために重要である。よつて、この種の光走査装置においては、通常、ねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動体が振動させられる。

[0007] し力しながら、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の共振周波数とが互いに一致する力または互いに接近して、る場合には、ねじり振動の共振周波数と等、周波数で振動体を振動させても、その振動体においてねじり振動に外乱振動が重畳してしまう。外乱振動がねじり振動に対して重畳的に発生すると、振動体の振動に伴って反射ミラー部の反射面の振動状態が目標振動状態から外れてしまい、光走査の特性も目標特性から外れてしまう。

[0008] これに対し、本発明者らは、そのような振動体の共振周波数特性すなわち異種振動間における共振周波数の大小関係と振動体の形状との関係について研究を行つた。その結果、本発明者らは、次のような事実に気が付いた。

[0009] 本発明者らが用いた振動体については、ねじり振動の共振周波数が高くなるように振動体の形状を設計すると、外乱振動の共振周波数がねじり振動の共振周波数に接近する傾向が強く、場合によっては互ヽに一致してしまう。

[0010] し力しながら、ねじり振動の共振周波数が高くなるように振動体の形状を設計した場合であっても、振動体の形状を適正化すれば、外乱振動の共振周波数がねじり振動の共振周波数力外れる傾向が現れる。

[0011] 以上説明した知見に基づき、本発明は、光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する技術にぉ、て、その振動体の形状の適正化によってその振動体の共振周波数特性を適正化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、と解釈すべきなのである。

[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) 光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置であつて、

前記振動体は、

(a)前記反射面を有する反射ミラー部と、

(b)その反射ミラー部から延び、少なくともねじり振動が発生させられる全体ばね部と

を含み、

その振動体は、前記全体ばね部の長さ方向における形状を定義する形状定義パラメータ次第で、前記ねじり振動の共振周波数とそのねじり振動以外の振動である外乱振動の共振周波数とが互いに一致する振動特性を有しており、

前記形状定義パラメータは、前記ねじり振動の共振周波数と前記外乱振動の周波数とが互!、に一致しな!、領域内に設定されて、る光走査装置。

[0015] 本発明者らは、光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置について研究を行った。その際、本発明者らは、全体ばね部の長さ方向における形状を定義する形状定義パラメータに着目した。

[0016] その結果、本発明者らは、ねじり振動の共振周波数とそのねじり振動以外の振動である外乱振動の共振周波数との関係、すなわち、それらねじり振動と外乱振動との間にお、て共振周波数が互!、に一致する力または互、に異なるかと!/、う、共振周波数の高さに関する相対関係が、上述の形状定義パラメータに応じて変化することに気が付いた。さらに、本発明者らは、その形状定義パラメータの値の設定次第で、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の共振周波数とが互いに一致する振動特性を振動体が有する場合があることにも気が付いた。

[0017] さらに、本発明者らは、その形状定義パラメータの変化につれてねじり振動の共振周波数と外乱振動の共振周波数との間における大小関係が変化する傾向（例えば、それら共振周波数間の差が、一定に保たれるのではぐ減少し、その結果、それら共振周波数が互いに接近したり一致する傾向や、それら共振周波数間の差が増加し、その結果、それら共振周波数が互いに離間する傾向）は、ねじり振動の共振周波数すなわち当該光走査装置の走査周波数が高、場合に低、場合より顕著である場合があることにも気が付いた。

[0018] 以上説明したいくつかの知見に基づき、本項に係る光走査装置においては、形状定義パラメータ次第でねじり振動の共振周波数と外乱振動の共振周波数とが互いに一致する振動特性を振動体が有する場合に、その形状定義パラメータが、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の周波数とが互ヽに一致しな、領域内に設定されて、る。

[0019] したがって、この光走査装置によれば、形状定義パラメータを適正化することにより

、外乱振動の共振周波数がねじり振動の共振周波数に接近することなぐ走査周波数を増加させることが容易となる。

[0020] その結果、この光走査装置によれば、全体ばね部の長さ方向形状を、振動体が高周波数で安定的に振動するのに適するように設計することが容易となる。

[0021] (2) 前記振動体は、前記反射ミラー部と共同して前記全体ばね部を両持ち状に連結する固定部を含み、

前記全体ばね部は、

一端部において前記反射ミラー部に連結され、ねじり振動が発生させられる第 1の部分ばね部と、

その第 1の部分ばね部の他端部力分岐して延びて前記固定部に連結され、曲げ振動とねじり振動とが発生させられる複数の第 2の部分ばね部と

を含む（1)項に記載の光走査装置。 [0022] この光走査装置によれば、光走査の高速ィヒに適した全体ばね部の一具体例として、反射ミラー部から延び出た後に分岐して固定部に至る形状を有する全体ばね部が提供される。

[0023] (3) 前記各第 2の部分ばね部を、前記固定部に近い第 1部分と、前記第 1の部分ばね部に近い第 2部分とに分けた場合に、各第 2の部分ばね部は、前記第 1部分にお Vヽて前記第 2部分より薄板化されてヽる（2)項に記載の光走査装置。

[0024] この種の光走査装置においては、振動体を振動させる振動源がその振動体に設置される場合がある。この場合には、その振動源の設置によってそれら振動源と振動体との組合体が大型化する傾向がある。

[0025] これに対し、本項に係る光走査装置においては、全体ばね部がそれの長さ方向において局部的に薄板化されており、その薄板化された部分に振動源を設置することが可能である。このようにして振動源を全体ばね部に設置した場合には、それら振動源と全体ばね部との組合体が、その全体ばね部を局部的に薄板ィ匕することなくそれに振動源を設置した場合ほどには大型化せずに済む。

[0026] (4) 前記形状定義パラメータは、前記第 1の部分ばね部と前記複数の第 2の部分ばね部との連結位置が前記全体ばね部の長さ方向中心力外れるように設定されている（2)または（3)項に記載の光走査装置。

[0027] この光走査装置によれば、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の周波数とが互いに一致しない振動体の一具体例として、第 1の部分ばね部と複数の第 2の部分ばね部との連結位置が全体ばね部の長さ方向中心から外れるように設定された振動体が提供される。

[0028] (5) 前記形状定義パラメータは、前記複数の第 2の部分ばね部の長さ寸法が前記第 1の部分ばね部の長さ寸法より長くなるように設定されて!、る (2)な、し (4)項の、ずれかに記載の光走査装置。

[0029] この光走査装置によれば、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の周波数とが互いに一致しない振動体の一具体例として、複数の第 2の部分ばね部の長さ寸法が第 1 の部分ばね部の長さ寸法より長くなるように設定された振動体が提供される。

[0030] (6) 前記外乱振動は、前記反射ミラー部が前記反射面に平行な方向に振動する横振動である（2)な、し (5)項の、ずれかに記載の光走査装置。

[0031] この光走査装置によれば、ねじり振動の共振周波数と横振動の周波数とが互いに一致しな!ヽ振動体が提供される。

[0032] (7) 前記形状定義パラメータは、前記ねじり振動の共振周波数が前記横振動の共振周波数より高、領域内に設定されて!、る (6)項に記載の光走査装置。

[0033] ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との少なくとも一方が形状定義パラメータの変化につれて変化し、かつ、その形状定義パラメータのある値においてねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数とが互いに一致する場合には、その形状定義パラメータは、ねじり振動の共振周波数が横振動の共振周波数より高い領域と低、領域とを含むこととなる。

[0034] この場合において、本項に係る光走査装置においては、形状定義パラメータが、ねじり振動の共振周波数が横振動の共振周波数より高い領域内に設定される。この設定は、例えば、振動体の製作し易さを向上させたり、振動体に加振源としての駆動源を容易に設置するために振動体の形状を適正化するために、有利である可能性がある。

[0035] (8) 前記形状定義パラメータは、前記ねじり振動の共振周波数が前記横振動の共振周波数に対して約 1kHz以上異なる領域内に設定されて、る (6)または（7)項に記載の光走査装置。

[0036] この光走査装置によれば、ねじり振動の共振周波数が横振動の共振周波数に対して十分に離れているため、ねじり振動の共振周波数において振動体に発生する振動が横振動の影響を強く受けずに済む。

[0037] (9) 前記ねじり振動の共振周波数は、約 12kHzないし約 40kHzの範囲内に設定されて、る（2)な、し（8)項の、ずれかに記載の光走査装置。

[0038] この光走査装置によれば、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の周波数とが互いに一致しない振動体の一具体例として、ねじり振動の共振周波数が約 12kHzないし約 40kHzの範囲内にある振動体が提供される。

[0039] (10) 前記形状定義パラメータは、前記全体ばね部の長さ寸法に対する前記複数の第 2の部分ばね部の長さ寸法の百分率として定義されており、その形状定義パラメータは、約 65パーセントないし約 85パーセントの範囲内に設定されて!/、る（9)項に記載の光走査装置。

[0040] この光走査装置によれば、ねじり振動の共振周波数と外乱振動の周波数とが互いに一致しな、振動体の一具体例として、全体ばね部の長さ寸法に対する複数の第 2 の部分ばね部の長さ寸法の百分率として定義された形状定義パラメータが約 65パ一セントないし約 85パーセントの範囲内に設定された振動体が提供される。

[0041] (11) 前記反射ミラー部と前記全体ばね部とは、共に板状を成して、同一平面上に配置されて、る（ 1)な、し（ 10)項の、ずれかに記載の光走査装置。

[0042] (12) 前記反射ミラー部は、円板状を成し、それの両面の少なくとも一方が前記反射面である（1)な、し（11)項の、ずれかに記載の光走査装置。

[0043] 反射ミラー部は、円板状を成し、それの両面の少なくとも一方が反射面である場合には、その反射ミラー部と同じ横寸法を有して矩形状を成す場合と比較し、反射ミラ一部の慣性モーメントを減少させることが容易となり、共振周波数を上昇させることも容易となる。

[0044] したがって、本項に係る光走査装置によれば、反射ミラー部の適正化によっても共振周波数の増加が容易となる。

[0045] (13) 前記反射ミラー部は、前記ねじり振動により、揺動軸線まわりに揺動させられ、前記全体ばね部は、前記振動体に、前記反射ミラー部を隔てて前記揺動軸線の方向にお、て互いに対向する 2個の対向位置にそれぞれ配置される (1)な、し（12)項の!、ずれかに記載の光走査装置。

[0046] (14) 前記 2個の対向位置にそれぞれ配置された 2個の全体ばね部は、前記反射ミラー部の位置に関して互いに対称的に配置される（13)項に記載の光走査装置。

[0047] (15) 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（14)項の、ずれかに記載の光走査装置を有し、その光走査装置を使用することにより、前記光源から出射した光束を走査する走査部と

を含む画像形成装置。

[0048] この画像形成装置によれば、前記（1)ないし（14)項のいずれかに係る光走査装置を利用することにより、走査周波数を増加させて画像の解像度を向上させることが容易となる。

[0049] (16) 前記走査部は、前記光束を観察者の網膜上において 2次元的に走査することにより、画像を網膜上に投影するものである（15)項に記載の画像形成装置。

[0050] この画像形成装置によれば、いわゆる網膜走査型ディスプレイにおいて、前記（1) ないし（14)項のいずれかに係る光走査装置を利用することにより、走査周波数を増カロさせて画像の解像度を向上させることが容易となる。

図面の簡単な説明

[0051] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に従う光走査装置を備えた網膜走査型ディスプレイを示す系統図である。

[図 2]図 2は、図 1における光走査装置 104を示す分解斜視図である。

[図 3]図 3は、図 2における駆動源 154をその周辺部と共に示す断面図および斜視図である。

[図 4]図 4は、図 2における振動体 124を示す斜視図である。

[図 5]図 5は、図 1における水平走査駆動回路 180の内部構成と外部要素との接続とを示すブロック図である

[図 6]図 6は、図 2における振動体 124を示す斜視図である。

[図 7]図 7は、図 6に示す振動体 124の各部位を示す断面図である。

[図 8]図 8は、図 6に示す振動体 124の共振周波数と長さ比率との関係を示すグラフである。

[図 9]図 9は、図 8における縦振動を説明するための斜視図である。

[図 10]図 10は、図 1は、図 8における横振動を説明するための斜視図である。

[図 11]図 11は、図 8におけるねじり振動を説明するための斜視図である。

[図 12]図 12は、図 8における縦振動 2倍を説明するための斜視図である。

[図 13]図 13は、図 8における状態 Aにおける振動体 124の振動を説明するための斜視図およびグラフである。

[図 14]図 14は、図 8における状態 Bにおける振動体 124の振動を説明するための斜視図およびグラフである。 [図 15]図 15は、反射ミラー部が矩形薄板状を成す振動体である比較例の共振周波数と長さ比率との関係を示すグラフである。

[図 16]図 16は、本発明の第 2実施形態に従う光走査装置 104における振動体 124 の共振周波数と長さ比率との関係を示すグラフである。

[図 17]図 17は、本発明の第 3実施形態に従う光走査装置 104における振動体 124 の共振周波数と長さ比率との関係を示すグラフである。

[図 18]図 18は、本発明の第 4実施形態に従う光走査装置 104における振動体 124 の共振周波数と長さ比率との関係を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0052] 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。

[0053] 図 1には、本発明の第 1実施形態に従う光走査装置を備えた網膜走査型ディスプレィ装置が系統的に表されている。この網膜走査型ディスプレイ装置 (以下、「RSD」と略称する。 )は、光としてのレーザビームを、それの波面および強度を適宜変調しつつ、観察者の眼 10の瞳孔 12を経て網膜 14の結像面上に入射させ、その結像面上においてレーザビームを 2次元的に走査することにより、その網膜 14上に画像を直接に投影する装置である。

[0054] この RSDは、光源ユニット 20を備え、その光源ユニット 20と観察者の眼 10との間にお!、て走査装置 24を備えて、る。

[0055] 光源ユニット 20は、 3原色（RGB)を有する 3つのレーザビームを 1つのレーザビームに結合して任意色のレーザビームを生成するために、赤色のレーザビームを発する Rレーザ 30と、緑色のレーザビームを発する Gレーザ 32と、青色のレーザビームを発する Bレーザ 34とを備えている。各レーザ 30, 32, 34は、例えば、半導体レーザとして構成することが可能である。

[0056] 各レーザ 30, 32, 34から出射したレーザビームは、それらを結合するために、各コリメート光学系 40, 42, 44によって平行光化された後に、波長依存性を有する各ダィクロイツクミラー 50, 52, 54に入射させられ、それにより、各レーザビームが波長に関して選択的に反射 ·透過させられる。 [0057] 具体的には、 Rレーザ 30から出射した赤色レーザビームは、コリメート光学系 40によって平行光化された後に、ダイクロイツクミラー 50に入射させられる。 Gレーザ 32から出射した緑色レーザビームは、コリメート光学系 42を経てダイクロイツクミラー 52に入射させられる。 Bレーザ 34から出射した青色レーザビームは、コリメート光学系 44 を経てダイクロイツクミラー 54に入射させられる。

[0058] それら 3つのダイクロイツクミラー 50, 52, 54にそれぞれ入射した 3原色のレーザビームは、それら 3つのダイクロイツクミラー 50, 52, 54を代表する 1つのダイクロイツクミラー 54に最終的に入射して結合され、その後、結合光学系 56によって集光される。

[0059] 以上、光源ユニット 20のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説明する。

[0060] 光源ユニット 20は、コンピュータを主体とする信号処理回路 60を備えて、る。信号処理回路 60は、外部力も供給された映像信号に基づき、各レーザ 30, 32, 34を駆動するための信号処理と、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように設計されている。

[0061] 各レーザ 30, 32, 34を駆動するため、信号処理回路 60は、外部から供給された映像信号に基づき、網膜 14上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザビームにとつて必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザドライバ 70, 7 2, 74を介して各レーザ 30, 32, 34に供給する。レーザビームの走査を行うための信号処理にっ、ては後述する。

[0062] 以上説明した光源ユニット 20は、結合光学系 56においてレーザビームを集光し、光ファイバ 82に入射させる。光ファイバ 82に入射したレーザビームは、光伝送媒体としての光ファイバ 82中を伝送され、その光ファイバ 82の後端力放射させられるレーザビームを平行光化するコリメート光学系 84を経て波面変調光学系 22に入射する。

[0063] この波面変調光学系 22は、光源ユニット 20から出射したレーザビームの波面（波面曲率)を変調する光学系である。この波面変調光学系 22は、波面曲率の変調を、網膜 14上に投影すべき画像の各画素ごとに行う形式とすることが可能であるが、これは本発明を実施するために不可欠なことではなぐ画像の 1フレームごとに行う形式とすることが可能である。波面曲率を変調することは、表示画像の遠近感を変化させることや、表示画像のピント位置を変化させることを意味する。

[0064] いずれにしても、この波面変調光学系 22においては、信号処理回路 60から入力された奥行き信号に基づき、波面変調光学系 22に入射するレーザビームの波面を変調する。この波面変調光学系 22においては、コリメート光学系 84から平行光として入射するレーザビームが収束レンズ 90によって収束光に変換され、その変換された収束光が可動ミラー 92によって反射されて拡散光に変換される。その変換された拡散光は、収束レンズ 90を通過し、目標の波面曲率を有するレーザビームとしてこの波面変調光学系 22から出射する。

[0065] 図 1に示すように、この波面変調光学系 22は、外部から入射したレーザビームを反射または透過させるビームスプリッタ 94と、そのビームスプリッタ 94を経て入射したレ一ザビームを収束する収束レンズ 90と、その収束レンズ 90により収束されたレーザビームを反射する可動ミラー 92とを備えて、る。

[0066] この波面変調光学系 22は、さらに、可動ミラー 92を、収束レンズ 90に接近するかまたは収束レンズ 90から離れる向きに変位させるァクチユエータ 96を備えている。このァクチユエータ 96の一例は、圧電素子である。ァクチユエータ 96は、信号処理回路 6 0から入力された奥行き信号に応じて可動ミラー 92の位置を移動させることにより、波面変調光学系 22から出射するレーザビームの波面曲率を変調する。

[0067] 以上のように構成された波面変調光学系 22においては、コリメート光学系 84から入射したレーザビームがビームスプリッタ 94で反射して収束レンズ 90を通過した後、可動ミラー 92で反射する。そして、再度、収束レンズ 90を通過し、その後、ビームスプリッタ 94を透過して走査装置 24へ向かう。

[0068] 走査装置 24は、水平走査系 100と垂直走査系 102とを備えてヽる。

[0069] 水平走査系 100は、表示すべき画像の 1フレームごとに、レーザビームを水平な複数の走査線に沿って水平にラスタ走査する水平走査を行う光学系である。これに対し、垂直走査系 102は、表示すべき画像の 1フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に走査する垂直走査を行う光学系である。水平走査系 100は、垂直走査系 102より高速にすなわち高周波数でレーザビームを走査するように設計されて!、る。 [0070] 具体的に説明するに、水平走査系 100は、本実施形態においては、機械的偏向を行うミラーを備えた弾性体の振動によってそのミラーを揺動させる光走査装置 104を備えている。光走査装置 104は、信号処理回路 60から供給される水平同期信号に基づいて制御される。

[0071] 図 2には、光走査装置 104が分解斜視図で示されている。図 2に示すように、光走查装置 104は、本体部 110がベース 112に装着されて構成されて!、る。

[0072] 本体部 110は、シリコン等、弾性を有する材料を用いて形成されて!ヽる。本体部 11 0は、図 2の上部に示すように、概略的には、光が通過し得る貫通穴 114を有して薄板長方形状を成している。本体部 110は、外側には固定枠 116を備え、一方、内側には、反射面 120が形成された反射ミラー部 122を有する振動体 124を備えて、る。

[0073] このような本体部 110の構成に対応して、ベース 112は、図 2の下部に示すように、本体部 110との装着状態において固定枠 116が装着されるべき支持部 130と、振動体 124と対向する凹部 132とを有するように構成されている。凹部 132は、本体部 11 0をベース 112に装着した状態において、振動体 124が振動によって変位してもべース 112と干渉しな、形状を有するために形成されて!、る。

[0074] 図 2に示すように、反射ミラー部 122の反射面 120は、それの対称中心線でもある揺動軸線 134を中心として揺動される。振動体 124は、さらに、その反射ミラー部 12 2からそれと同一面上に延びて、その反射ミラー部 122を固定枠 116に接合する全体ばね部 140を備えている。本実施形態においては、反射ミラー部 122の両側から一対の全体ばね部 140, 140がそれぞれ互いに逆向きに延び出している。それら反射ミラー部 122と一対の全体ばね部 140, 140とは、いずれも、板状を成して、同一平面上に配置されている。

[0075] 各全体ばね部 140は、 1個のミラー側板ばね部 142と、一対の枠側板ばね部 144と、それらミラー側板ばね部 142と一対の枠側板ばね部 144とを互いに接続する接続部 146とを含むように構成されている。ミラー側板ばね部 142は、反射ミラー部 122のうち、揺動軸線 134の方向において互いに対向する一対の縁のそれぞれから、対応する接続部 146まで、揺動軸線 134上において、揺動軸線 134に沿って延びている。一対の枠側板ばね部 144, 144は、対応する接続部 146から、揺動軸線 134に対して互いに逆向きにオフセットする姿勢で、揺動軸線 134に沿って延びている。

[0076] 各全体ばね部 140においては、図 2および図 3に示すように、駆動源 150, 152, 1 54, 156がー対の枠側板ばね部 144, 144のそれぞれに、固定枠 116に及ぶ姿勢で取り付けられている。

[0077] 図 3に示すように、各枠側板ばね部 144が、固定枠 116に近い側において局部的に薄板ィ匕され、それにより、凹部 158が形成されている。この凹部 158に連続する凹部 159が固定枠 116に形成されている。それら凹部 158および 159を利用することにより、各駆動源 150, 152, 154, 156が、各枠側板ばね部 144と固定枠 116とにそれらを跨ぐ姿勢で設置されてヽる。

[0078] 各,駆動源 150, 152, 154, 156は、図 3に,駆動源 154力 ^代表的に示されるように、圧電体 160 (「圧電振動子」または「圧電素子」とも!ヽぅ。 )を主体として構成されてヽる。圧電体 160は、薄板状を成して振動体 124の片面に貼り付けられており、その貼付け面と直角な方向にぉ、て上部電極 162と下部電極 164とによって挟まれて、る。図 3に示すように、上部電極 162と下部電極 164とはそれぞれ、図示しない各リード線により、固定枠 116に設置された一対の入力端子 168に接続されている。これに対し、上部電極 162と下部電極 164とがそれぞれ、図示しない各リード線により、同じく図示しな!、外部端子に接続される態様で本発明を実施することが可能である。

[0079] それら上部電極 162と下部電極 164とに電圧が印加されれば、その印加方向と直交する向きの変位が圧電体 160に発生する。この変位により、図 4に示すように、全体ばね部 140に屈曲すなわち反りが発生する。この屈曲は、全体ばね部 140のうち固定枠 116との接続部を固定端とする一方、反射ミラー部 122との接続部を自由端として行われる。その結果、その屈曲の向きが上向きであるか下向きであるかにより、自由端が上向きまたは下向きに変位する。

[0080] 図 4から明らかなように、 4個の枠側板ばね 144にそれぞれ貼り付けられた 4個の駆動源 150, 152, 154, 156のうち、揺動軸線 134に関して一側に位置して反射ミラ一部 122を挟む一対の駆動源 150および 152と、他側に位置して反射ミラー部 122 を挟む一対の駆動源 154および 156とはそれぞれ、各対に属する 2個の圧電体 160 の自由端が互いに同じ向きに変位するように屈曲させられる。 [0081] それに対し、反射ミラー部 122に関して一側に位置して揺動軸線 134を挟む一対の駆動源 150および 154と、他側に位置して揺動軸線 134を挟む一対の駆動源 15 2および 156とはそれぞれ、各対に属する 2個の圧電体 160の自由端が互いに逆向きに変位するように屈曲させられる。

[0082] その結果、反射ミラー部 122には、図 4に示すように、その反射ミラー部 122を同じ向きに回転させる変位が、揺動軸線 134に関して一側に位置する一対の駆動源 150 および 152の一方向の変位と、反対側に位置する一対の駆動源 154および 156の逆方向の変位との双方によって発生させられる。

[0083] 以上要するに、各枠側板ばね部 144は、それに貼り付けられた圧電体 160の直線変位 (横変位)を屈曲運動 (縦変位)に変換する機能を有し、接続部 146は、各枠側板ばね部 144の屈曲運動をミラー側板ばね部 142の回転運動に変換する機能を有して、るのである。そのミラー側板ばね部 142の回転運動によって反射ミラー部 122 が回転させられる。

[0084] したがって、本実施形態においては、 4個の駆動源 150, 152, 154, 156を制御するために、揺動軸線 134に関して一側に位置する 2個の駆動源 150, 152、すなわち、図 2において右上の駆動源 150と左上の駆動源 152とが第 1対を成し、反対側に位置する 2個の駆動源 154, 156、すなわち、同図において右下の駆動源 154と左下の駆動源 156とが第 2対を成している。

[0085] 本実施形態においては、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152と、第 2対を成す 2 個の駆動源 154, 156とを互いに逆向きに変位させて、反射ミラー部 122にそれの摇動軸線 134まわりの往復回転運動すなわち揺動運動を発生させるために、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152に交番電圧が互いに同位相で印加されるのに対し、それとは逆位相の交番電圧力第 2対を成す 2個の駆動源 154, 156に互いに同位相で印加される。その結果、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152がいずれも、図 2〖こおいて下向きに橈んだ場合には、第 2対を成す 2個の駆動源 154, 156はいずれも、同図において上向きに橈むこととなる。

[0086] 上述の制御を実現するために、水平走査系 100は、図 1に示す水平走査駆動回路 180を備えている。この水平走査駆動回路 180においては、図 5に示すように、発振器 182が、信号処理回路 60から入力された水平同期信号に基づき、交番電圧信号を生成する。発振器 182は、位相シフタ 184およびアンプ 186を経た第 1経路を経て、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152に接続される一方、位相反転回路 188、位相シフタ 190およびアンプ 192を経た第 2経路を経て、第 2対を成す 2個の駆動源 154 , 156に接続されている。

[0087] 位相反転回路 188は、発振器 182から入力された交番電圧信号を、それの位相を反転させて位相シフタ 190に供給する。この位相反転回路 188は、第 2経路のみに設けられるため、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152と、第 2対を成す 2個の駆動源 154, 156とでは、対応するアンプ 186, 192から供給される交番電圧信号の位相が互いに逆となる。

[0088] いずれの経路においても、位相シフタ 184, 190は、前記映像信号と反射ミラー部 122の振動とが互いに同期するように、駆動源 150, 152, 154, 156に供給されるべき交番電圧信号の位相を変化させるために設けられてヽる。

[0089] なお付言するに、本実施形態においては、同じ振動体 124に 4つの駆動源 150, 1 52, 154, 156が設けられている力それらのすべてを一緒に作動させることは、振動体 124の共振による光走査を行うために不可欠なことではない。それら 4つの駆動源 150, 152, 154, 156のうちの一つし力、作動させられなくても、その振動体 124の共振周波数に合致した加振が行われれば、光走査を行うためのモードが励起され、それにより、揺動軸線まわりの回転振動が振動体 124に引き起こされるからである。

[0090] 以上説明した光走査装置 104によって水平走査されたレーザビームは、図 1に示すように、リレー光学系 194によって垂直走査系 102に伝送される。

[0091] この RSDは、ビームディテクタ 200を定位置に備えている。ビームディテクタ 200は、光走査装置 104によって偏向されたレーザビームを検出することにより、そのレーザビームの水平走査方向における位置を検出するために設けられて、る。ビームディテクタ 200の一例は、ホトダイオードである。

[0092] ビームディテクタ 200は、レーザビームが所定の位置に到達したことを示す信号を B D信号として出力し、その出力された BD信号は信号処理回路 60に供給される。このビームディテクタ 200から出力された BD信号に応答し、信号処理回路 60は、ビームディテクタ 200がレーザビームを検出した時期から設定時間が経過するのを待って、必要な駆動信号を各レーザドライバ 70, 72, 74に供給する。これにより、各走査線ごとに、画像表示開始タイミングが決定され、その決定された画像表示開始タイミングで画像表示が開始される。

[0093] 以上、水平走査系 100を説明したが、垂直走査系 102は、図 1に示すように、機械的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー 210を備えている。ガルバノミラー 210 には、水平走査系 100から出射したレーザビームがリレー光学系 194によって集光されて入射するようになっている。このガルバノミラー 210は、それに入射したレーザビームの光軸と交差する回転軸線まわりに揺動させられる。このガルバノミラー 210の起動タイミングおよび回転速度は、信号処理回路 60から供給される垂直同期信号に基づいて制御される。

[0094] 以上説明した水平走査系 100と垂直走査系 102との共同により、レーザビームが 2 次元的に走査され、その走査されたレーザビームによって表現される画像力リレー光学系 214を経て観察者の眼 10に照射される。

[0095] 図 6には、振動体 124の形状の詳細が斜視図で示されている。振動体 124は、一対の全体ばね部 140, 140を反射ミラー部 122を挟む姿勢で備えている力以下、それら一対の全体ばね部 140, 140の形状を、図 6において右側に位置する全体ばね部 140のみについて代表的に説明する。

[0096] 全体ばね部 140の長さ寸法と凹部 158の長さ寸法とは、固定枠 116の長さ寸法との関係と駆動源 150, 152, 154, 156の長さ寸法との関係とにおいてそれぞれ決まる長さ寸法であるため、固定値とされている。具体的には、全体ばね部 140の長さ寸法は 2mm、凹部 158の長さ寸法は lmmにそれぞれ設定されている。

[0097] これに対し、ミラー側板ばね部 142の長さ寸法と枠側板ばね部 144の長さ寸法とは、それらの合計が 2mmであることを条件に、いずれも可変値とされている。以下、それらミラー側板ばね部 142の長さ寸法と枠側板ばね部 144の長さ寸法とをそれぞれ、長さ寸法 aと長さ寸法 bとで表記する。さらに、全体ばね部 140の長さ寸法に対する枠側板ばね部 144の長さ寸法の百分率を長さ比率 γで表記する。したがって、長さ比率 γは、長さ寸法 a, bの単位を/ z mとすれば、 [0098] γ = (bZ (a+b) ) * 100= (b/2000) * 100

[0099] なる式で定義される。

[0100] 図 7には、全体ばね部 140の各部位の断面形状が示されている。全体ばね部 140 の基本断面形状は、対辺同士が平行である六角形である。図 7 (a)は、図 6における AA線における断面図であり、ミラー側板ばね部 142の断面形状を示している。図 7 ( b)は、図 6における BB線における断面図であり、枠側板ばね部 142のうち凹部 158 が形成されていない部分の断面形状を示している。図 7 (c)は、図 6における CC線における断面図であり、枠側板ばね部 142のうち凹部 158が形成されている部分の断面形状を示している。

[0101] さらに、本実施形態においては、反射ミラー部 122の直径が lmmに設定され、厚さ力 OO mに設定されて!、る。

[0102] 本発明者らは、以上説明した寸法および形状を有する振動体 124の振動をコンビユータを用いたシミュレーションによって解析した。その解析は、長さ比率 γの値を変えて繰返し行った。その結果、図 8にグラフで表すように、振動体 124の振動モードが複数発生し、それら振動のうち光走査装置 104による光走査に必要なねじり振動の共振周波数が約 30kHzであることが判明した。

[0103] 振動体 124に発生する振動のうちねじり振動以外の振動は外乱振動であり、その外乱振動のうち、ねじり振動の共振周波数に接近している共振周波数を有するものは、図 8に示すように、縦振動 (次数が 1)と、横振動 (次数が 1)と、 2倍の縦振動 (次数が 2)とである。

[0104] 縦振動は、図 9に示すように、反射ミラー部 122が反射面 120の法線方向に直線往復運動する現象である。この縦振動は、腹が 1個、節が 2個存在する一次振動である。横振動は、図 10に示すように、反射ミラー部 122が反射面 120の接線方向に直線往復運動する現象である。ねじり振動は、図 11に示すように、反射ミラー部 122が揺動軸線 134まわりに揺動する現象である。 2倍の縦振動は、図 12に示すように、腹が 2個、節が 3個存在する二次振動である。

[0105] 図 8に示すように、ねじり振動の共振周波数は、長さ比率 γの変化にかかわらず、略一定に維持された。これに対し、横振動の共振周波数は、長さ比率 γの減少につれて増加し、長さ比率 γが約 70%である場合に、ねじり振動の共振周波数と一致した。すなわち、本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数とが互いに一致するときにおける長さ比率 γが約 70%なのである。

[0106] 図 8には、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数とが互いに十分に離れて、る状態が状態 Α、互いに一致して、る状態が状態 Βとして示されて、る。

[0107] 図 13には、状態 Αにおける振動体 124の振動が斜視図とグラフとで示されている。

この状態 Aにおいては、グラフで示すように、振動体 124をねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動させると、その振動周波数においては、振動体 124にねじり振動が最大強度で発生し、横振動は全く発生しないかまたは発生するにしても僅かしか発生しない。

[0108] したがって、この状態 Aにおいては、斜視図で示すように、振動体 124をねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動させると、振動体 124は、単純に、揺動軸線 13 4まわりに揺動させられる。よって、この状態 Aにおいては、光走査に必要なねじり振動のみが振動体 124に誘起されることになる。

[0109] 本実施形態においては、振動体 124をねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動させると、振動体 124にねじり振動のみ発生し、横振動は発生しないように、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が設定される。その差は、約 lkH z以上であることが望まし、。

[0110] 図 8に示すように、本実施形態においては、長さ比率 γが約 70%から増加するにつれて、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加し、また、長さ比率 γが約 70%から減少するにつれて、同様に、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加する。

[0111] そして、本実施形態においては、振動体 124をねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動させると、振動体 124にねじり振動のみ発生し、横振動は発生しないようにするために、長さ比率 γ力例えば、約 75%以上の値または約 65%以下の値に、望ましくは、約 80%以上の値または約 60%以下の値に、さらに望ましくは、約 85% 以上の値に、さらに望ましくは、約 90%以上の値に設定される。

[0112] 本実施形態においては、長さ比率 γが 50%とは異なる値に設定されれば、ミラー側板ばね部 142と枠側板ばね部 144との連結位置 (すなわち、接続部 146の位置）が全体ばね部 140の長さ方向中心力も外れるように位置させられることになる。

[0113] さらに、本実施形態においては、長さ比率 γが 50%より高い値に設定されれば、枠側板ばね部 144の長さ寸法カラ一側板ばね部 142の長さ寸法より長くなるように設定されること〖こなる。

[0114] さらに、本実施形態においては、長さ比率 γが約 70%より高い値に設定されれば、ねじり振動の共振周波数が横振動の共振周波数より高い値に設定されることになる。

[0115] これに対し、図 14には、図 8の状態 Βにおける振動体 124の振動が斜視図とグラフとで示されている。この状態 Βにおいては、グラフで示すように、振動体 124をねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動させると、その振動周波数においては、振動体 124にねじり振動が最大強度で発生し、同時に、横振動もやや強く発生してしま

[0116] そのため、この状態 Βにおいては、斜視図で示すように、振動体 124をねじり振動の共振周波数と等しい周波数で振動させると、振動体 124は、揺動軸線 134まわりの揺動と横運動とが複合されたぶらんこ運動を行わせられる。よって、この状態 Βにおいては、光走査に必要なねじり振動に加え、光走査に不要な横振動も誘起されている。

[0117] 本実施形態においては、長さ比率 γが適正化されることによって全体ばね部 140 の長さ方向形状が適正化されており、それにより、振動体 124にねじり振動のみが誘起され、光走査のための振動体 124の振動が目標通りに行われる。

[0118] 本実施形態においては、反射ミラー部 122が円形薄板状を成している。これに対し、図 15には、反射ミラー部が矩形薄板状を成す比較例の共振周波数特性がグラフで表されている。この比較例においては、反射ミラー部の最大横寸法が本実施形態における反射ミラー部 122の最大横寸法と等しく設定されて、る。

[0119] 図 15のグラフから明らかなように、ねじり振動の共振周波数は、長さ比率 γの如何を問わず、ほぼ約 22. 5kHzに維持されている。この値は、本実施形態におけるねじり振動の共振周波数である約 30kHzより低い。この理由の一つは、比較例における反射ミラー部の慣性モーメントの方が、本実施形態における反射ミラー部 122の慣性モーメントより大きぐそのため、比較例の方が本実施形態より共振周波数が低下したという理由である。

[0120] したがって、本実施形態によれば、反射ミラー部 122が円形薄板状を成していることにより、光走査装置 104の走査周波数の増加ひいては表示画像の解像度の増加力反射ミラー部が矩形薄板状を成す場合より容易となる。

[0121] 以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、光走査装置 104による光走查を、比較的高い周波数で、かつ、ねじり振動以外の振動の影響を受けることを抑制しつつ、行うことが容易となる。

[0122] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、長さ比率 γが前記（1)項における「形状定義パラメータ」の一例を構成し、横振動が同項における「外乱振動」の一例を構成して、るのである。

[0123] さらに、本実施形態においては、ミラー側板ばね 142が前記（2)項における「第 1の部分ばね部」の一例を構成し、 2本の枠側板ばね部 144が同項における「複数の第 2 の部分ばね部」の一例を構成し、固定枠 116が同項における「固定部」の一例を構成しているのである。

[0124] さらに、本実施形態においては、各枠側板ばね部 144を、固定枠 116に近い第 1 部分と、ミラー側板ばね部 142に近い第 2部分とに分けた場合に、各枠側板ばね部 1 44のうちの第 1部分に凹部 158が形成されることにより、第 1部分において第 2部分より薄板ィ匕されている。すなわち、本実施形態においては、凹部 158の形成が前記（3) 項における「薄板化」の一例を構成して、るのである。

[0125] 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実施形態に対し、全体ばね部 140の各部位の幅寸法が異なるのみで、他の要素については共通するため、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。

[0126] 第 1実施形態においては、図 7に示すように、ミラー側板ばね部 142の有効幅寸法は 75 μ m、枠側板ばね部 144の有効幅寸法は 55 μ mであるのに対し、本実施形態にお、ては、ミラー側板ばね部 142の有効幅寸法も枠側板ばね部 144の有効幅寸法も、第 1実施形態より長く設定されている。具体的には、ミラー側板ばね部 142の有効幅寸法は 100 /z m、枠側板ばね部 144の有効幅寸法は 80 mにそれぞれ設定されている。すなわち、ミラー側板ばね部 142の幅も枠側板ばね部 144の幅も第 1実施形態より広くされ、それにより、ミラー側板ばね部 142のねじり剛性および枠側板ばね部 144の曲げ剛性が第 1実施形態より増加させられているのである。

[0127] 図 16には、本実施形態における振動体 124の共振周波数特性がグラフで表されている。本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数が約 40kHzであり、第 1 実施形態より高い。横振動の共振周波数は、長さ比率 γの減少について上昇し、長さ比率 γが約 82%である場合にねじり振動の共振周波数と一致する。すなわち、本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数とが互いに一致するときにおける長さ比率 γが約 82%なのである。

[0128] さらに、図 16に示すように、本実施形態においては、長さ比率 γが約 82%から増加するにつれて、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加し、また、長さ比率 γが約 82%から減少するにつれて、同様に、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加する。

[0129] したがって、本実施形態においては、長さ比率 γ力例えば、約 80%以下の値または約 85%以上の値に、望ましくは、約 75%以下の値または約 90%以上の値に、より望ましくは、約 70%以下の値または約 95%以上の値に設定される。

[0130] 以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、光走査装置 104による光走查を、比較的高い周波数で、かつ、ねじり振動以外の振動の影響を受けることを抑制しつつ、行うことが容易となる。

[0131] 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 1実施形態に対し、全体ばね部 140の各部位の幅寸法が異なるのみで、他の要素については共通するため、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。

[0132] 第 1実施形態においては、図 7に示すように、ミラー側板ばね部 142の有効幅寸法は 75 μ m、枠側板ばね部 144の有効幅寸法は 55 μ mであるのに対し、本実施形態にお、ては、ミラー側板ばね部 142の有効幅寸法も枠側板ばね部 144の有効幅寸法も、第 1実施形態より短く設定されている。具体的には、ミラー側板ばね部 142の有効幅寸法は m、枠側板ばね部 144の有効幅寸法は 1 μ mにそれぞれ設定されている。すなわち、ミラー側板ばね部 142の幅も枠側板ばね部 144の幅も第 1実施形態より狭くされ、それにより、ミラー側板ばね部 142のねじり剛性および枠側板ばね部 144の曲げ剛性が第 1実施形態より減少させられているのである。

[0133] 図 17には、本実施形態における振動体 124の共振周波数特性がグラフで表されている。本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数が約 20kHzであり、第 1 実施形態より低い。横振動の共振周波数は、長さ比率 γの減少について上昇し、長さ比率 γが約 65%である場合にねじり振動の共振周波数と一致する。すなわち、本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数とが互いに一致するときにおける長さ比率 γが約 65%なのである。

[0134] さらに、図 17に示すように、本実施形態においては、長さ比率 γが約 65%から増加するにつれて、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加し、また、長さ比率 γが約 65%から減少するにつれて、同様に、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加する。

[0135] したがって、本実施形態においては、長さ比率 γ力例えば、約 60%以下の値または約 70%以上の値に、望ましくは、約 75%以上の値に、より望ましくは、約 80%以上の値に設定される。

[0136] 次に、本発明の第 4実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第 3実施形態に対し、全体ばね部 140の厚さ寸法が異なるのみで、他の要素については共通するため、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。

[0137] 第 3実施形態においては、図 7に示すように、全体ばね部 140 (凹部 158を除く。 ) の厚さ寸法が 100 mであるのに対し、本実施形態においては、第 3実施形態より短く設定されている。具体的には、全体ばね部 140の厚さ寸法は 40 mに設定されている。すなわち、全体ばね部 140の厚さが第 3実施形態より薄くされ、それにより、ミラ一側板ばね部 142のねじり剛性および枠側板ばね部 144の曲げ剛性が第 3実施形態より減少させられているのである。

[0138] 図 18には、本実施形態における振動体 124の共振周波数特性がグラフで表されている。本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数が約 12kHzであり、第 3 実施形態より低い。横振動の共振周波数は、長さ比率 γの減少について上昇し、長さ比率 γが約 85%である場合にねじり振動の共振周波数と一致する。すなわち、本実施形態においては、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数とが互いに一致するときにおける長さ比率 γが約 85%なのである。

[0139] さらに、図 18に示すように、本実施形態においては、長さ比率 γが約 85%から増加するにつれて、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加し、また、長さ比率 γが約 85%から減少するにつれて、同様に、ねじり振動の共振周波数と横振動の共振周波数との差が増加する。

[0140] したがって、本実施形態においては、長さ比率 γ力例えば、約 80%以下の値または約 90%以上の値に、望ましくは、約 75%以下の値または約 95%以上の値に、より望ましくは、約 70%以下の値に設定される。

[0141] 以上、本発明の実施の形態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] 光を反射する反射面を有する振動体の少なくとも一部を振動させることにより、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させて光を走査する光走査装置であって、前記振動体は、

(a)前記反射面を有する反射ミラー部と、

を含み、

[2] 前記振動体は、前記反射ミラー部と共同して前記全体ばね部を両持ち状に連結する固定部を含み、

前記全体ばね部は、

を含む請求の範囲第 1項に記載の光走査装置。

[3] 前記各第 2の部分ばね部を、前記固定部に近い第 1部分と、前記第 1の部分ばね部に近い第 2部分とに分けた場合に、各第 2の部分ばね部は、前記第 1部分において前記第 2部分より薄板化されている請求の範囲第 2項に記載の光走査装置。

[4] 前記形状定義パラメータは、前記第 1の部分ばね部と前記複数の第 2の部分ばね部との連結位置が前記全体ばね部の長さ方向中心力外れるように設定されている請求の範囲第 2項に記載の光走査装置。

[5] 前記形状定義パラメータは、前記複数の第 2の部分ばね部の長さ寸法が前記第 1 の部分ばね部の長さ寸法より長くなるように設定されている請求の範囲第 2項に記載の光走査装置。

[6] 前記外乱振動は、前記反射ミラー部が前記反射面に平行な方向に振動する横振動である請求の範囲第 2項に記載の光走査装置。

[7] 前記形状定義パラメータは、前記ねじり振動の共振周波数が前記横振動の共振周波数より高い領域内に設定されている請求の範囲第 6項に記載の光走査装置。

[8] 前記形状定義パラメータは、前記ねじり振動の共振周波数が前記横振動の共振周波数に対して約 1kHz以上異なる領域内に設定されている請求の範囲第 6項に記載の光走査装置。

[9] 前記ねじり振動の共振周波数は、約 12kHzないし約 40kHzの範囲内に設定されて、る請求の範囲第 2項に記載の光走査装置。

[10] 前記形状定義パラメータは、前記全体ばね部の長さ寸法に対する前記複数の第 2 の部分ばね部の長さ寸法の百分率として定義されており、

その形状定義パラメータは、約 65パーセントないし約 85パーセントの範囲内に設定されて!/、る請求の範囲第 9項に記載の光走査装置。

[11] 前記反射ミラー部と前記全体ばね部とは、共に板状を成して、同一平面上に配置されている請求の範囲第 1項に記載の光走査装置。

[12] 前記反射ミラー部は、円板状を成し、それの両面の少なくとも一方が前記反射面である請求の範囲第 1項に記載の光走査装置。

[13] 前記反射ミラー部は、前記ねじり振動により、揺動軸線まわりに揺動させられ、前記全体ばね部は、前記振動体に、前記反射ミラー部を隔てて前記揺動軸線の方向において互いに対向する 2個の対向位置にそれぞれ配置される請求の範囲第 1 項に記載の光走査装置。

[14] 前記 2個の対向位置にそれぞれ配置された 2個の全体ばね部は、前記反射ミラー部の位置に関して互!、に対称的に配置される請求の範囲第 13項に記載の光走査装置。

[15] 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項に記載の光走査装置を有し、その光走査装置を使用することにより、前記光源から出射した光束を走査する走査部と

を含む画像形成装置。

前記走査部は、前記光束を観察者の網膜上において 2次元的に走査することにより、画像を網膜上に投影するものである請求の範囲第 15項に記載の画像形成装置