WO2006098403A1 - 光反射素子、光反射装置、波面曲率変調装置及び光走査型表示装置 - Google Patents

Abstract

弾性材料からなる板状弾性部及びこの板状弾性部を支持する支持部を有する基体と、起歪素子とを備え、前記板状弾性部は、その両面の一方の面の少なくとも一部にて鏡面を構成しており、前記支持部は、前記基体において、前記板状弾性部のその他方の面側にのみ凹所が形成されるように設けられると共に前記板状弾性部を支持しており、前記起歪素子は、前記凹所内にて前記板状弾性部の前記他方の面に当該板状弾性部を変形可能に設けられている光反射素子を提供する。

Description

明 細 書

光反射素子、光反射装置、波面曲率変調装置及び光走査型表示装置 技術分野

[0001] 本発明は、光反射素子、光反射装置、波面曲率変調装置及び光走査型表示装置 に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、光反射素子としては、例えば、特開平 7— 306367号公報に記載の可変光 学面ユニットが挙げられる。この可変光学面ユニットは、枠状のフレームと、このフレ 一ムの内周部に設けた弾性変形可能な基板と、この基板の表面に入射光を反射す るように形成した金属薄膜からなる光学面と、上記基板の裏面に設けた起歪素子とを 備えている。

発明の開示

[0003] ところで、上記可変光学面ユニットにおいては、光学面が枠状のフレームの内周部 側に位置するため、光学面に入射した光が当該光学面により反射されても、その反 射方向によっては、フレームにより邪魔されて反射方向には円滑には進行できないと いう不具合が生ずる。

[0004] そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、鏡面で反射した光をその反射 方向に円滑に進行させることができる光反射素子、光反射装置、波面曲率変調装置 及び光走査型表示装置を提供することを目的とする。

[0005] 上記目的を達成する為、本発明の一つの側面により提供される光反射素子は、弾性 材料からなる板状弾性部及びこの板状弾性部を支持する支持部を有する基体と、起 歪素子とを備え、前記板状弾性部の両面の一方の面の少なくとも一部は鏡面として 形成されており、前記支持部は、前記基体において、前記板状弾性部の前記鏡面と して形成された面と反対側の面に凹所が形成されるように設けられると共に、前記板 状弾性部を支持しており、前記起歪素子は、前記凹所内にて前記板状弾性部の前 記他方の面に当該板状弾性部を変形可能に設けられている。

[0006] これによれば、起歪素子がその起歪作用により基体の板状弾性部を変形させると、 板状弾性部の一方の面である鏡面に入射する光は、当該板状弾性部によりその表 面形状の変形に応じた方向に反射され得る。

[0007] ここで、起歪素子が基体の凹所内に設けられているため、基体は、その鏡面側にお いて何ら光の進行を妨げる構成部材を有していないこととなる。従って、板状弾性部 により鏡面で反射される光のすべてが、何ら邪魔されることなぐそのまま円滑に進行 し得る。また、当該鏡面は良好な反射面であるから、板状弾性部に入射する光の光 量は減少することなく当該光は鏡面により効率よく反射され得る。

[0008] 本発明のもう一つの側面により提供される光反射装置は、所定方向に延びた板状 弾性部を有する上述に記載の光反射素子からなる第 1及び第 2の光反射素子と、反 射板と、光学系とを備え、前記第 1の光反射素子と前記第 2の光反射素子とは、それ ぞれの鏡面が面の鉛直方向に重複することなく平行に配置されると共に、それぞれ の前記板状弾性部が延びる所定方向が互 、に略直交した位置となるように配置され 、前記光学系は、前記第 1の光反射素子の鏡面に収束光が入射するように配置され 、前記反射板は、前記第 1光反射素子の鏡面により反射された光を前記第 2光反射 素子の鏡面に向け反射するように配設されて 、る。

[0009] これによれば、第 1の光反射素子は、その鏡面にて光学系からの収束光を反射板 に向けて反射する。しかして、反射板は、第 1光反射素子の鏡面により反射された反 射光を第 2光反射素子の鏡面に向け反射すると、このように反射された光は、第 2反 射素子によりその鏡面にて反射される。

[0010] これによれば、光学系からの収束光が、第 1及び第 2の光反射素子の各鏡面と反射 板との間で相互反射されても、第 1及び第 2の光反射素子の各起歪素子の起歪方向 とが互いに異なることから，入射光は，第 1および第 2の光反射素子の各板状弾性鏡 面部での各反射の結果、ほぼ真円形状に近い断面形状を有するような光に近づく。

[0011] その結果、この光は、バランスのとれた良好な略円形の断面形状の光として、第 2 光反射素子の鏡面で反射されて出射し得る。なお、このように第 2光反射素子で反射 された光は、例えば、上記光学系と共役な他の光学系を通り、収束または拡散光、あ るいは平行光として出射し得る。

[0012] 本発明のもう一つの側面により提供される波面曲率変調装置は、上述の光反射素 子と、収束光を前記光反射素子の板状弾性部の鏡面上に入射させるように当該鏡 面に対向して設けられた光学系と、前記光反射素子の起歪素子の起歪方向を制御 する制御手段と、を備え、前記制御手段の制御による前記起歪方向に基づいて前記 板状弾性部を変形させることにより、前記光反射素子が、前記収束光の反射位置を 変化させて前記光学系に向けて反射する。

[0013] これによれば、光学系からの収束光は、制御手段による起歪素子の起歪方向の制 御に基づく板状弾性部の凹所側或いはその反対側への変位 (変形）に応じて、板状 弾性部の鏡面により反射される。このため、板状弾性部の鏡面中央により反射されて 光学系から出射する光の波面曲率が板状弾性部の変位 (変形）に応じて変調され得 る。

[0014] このことは、板状弾性部が、その鏡面と光学系との間の距離を、制御手段による起 歪素子の起歪方向の制御に応じて変化させ、このように変化する上記距離に応じて 、光学系から出射する光の波面曲率を変調し得ることを意味する。

[0015] また、本発明のもう一つの側面により提供される波面曲率変調装置は、上述の光反 射素子と、入射光を前記光反射素子の板状弾性部の鏡面上に入射させるように当 該鏡面に対向して設けられた光学系と、前記光反射素子の起歪素子の起歪方向を 制御する制御手段と、を備え、前記制御手段の制御による前記起歪方向に基づいて 前記板状弾性部を変形させることにより、前記光反射素子が、前記入射光の波面曲 率を変調して前記光学系に向けて反射させる。

[0016] これによれば、板状弾性部が、その鏡面中央付近の湾曲変形の度合いで入射光 の波面曲率を変化させて反射させる。すなわち、入射光は、板状弾性部の鏡面が凹 所の方向に湾曲変形する場合は収束光となり、薄板状弾性部の鏡面が凹所とは反 対側へ湾曲変形する場合は拡散光となり、反射されるのである。

[0017] 本発明のもう一つの側面により提供される光走査型表示装置は、画像情報を含む 画像光を出射する画像光出射手段と、この画像光出射手段からの画像光を 2次元的 に走査する走査手段と、前記画像光出射手段と前記走査手段との間の前記画像光 の光路中に配置される上述に記載の波面曲率変調装置と、を備え、前記波面曲率 変調装置は、前記画像光出射手段から出射される前記画像光の波面曲率を変調し て、当該変調された画像光を前記走査手段に入射させる。

[0018] これによれば、画像光出射手段からの画像光の波面曲率が、波面曲率変調装置に より変調された上で、走査手段により走査される。従って、このように走査された画像 光によれば、画像は、上記変調された画像光の波面曲率に応じたピント位置のもとに 観察者により観察される。

[0019] ここで、波面曲率変調装置を構成する光反射素子は、上述のような基体及び起歪 素子を用いることにより小型に構成されている。従って、波面曲率変調装置も同様に 小型に構成されている。その結果、当該表示装置がより一層コンパクトに構成され得 る。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]図 2にて 1—1線に沿う断面図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態を示す斜視図である。

[図 3]本発明の第 2実施形態を示す正面図である。

[図 4]本発明の第 3実施形態を示す断面図である。

[図 5]本発明の第 4実施形態を示す断面図である。

[図 6]本発明の第 5実施形態を示す断面図である。

[図 7]上記第 5実施形態の平面図である。

[図 8]本発明の第 6実施形態を示す断面図である。

[図 9]図 9の光反射素子の平面図である。

[図 10]本発明の第 7実施形態を示す断面図である。

[図 11]本発明の第 8実施形態を示す断面図である。

[図 12]図 11の光反射素子の平面図である。

[図 13]本発明の第 9実施形態を示す断面図である。

[図 14]図 13の光反射素子の平面図である。

[図 15]本発明の第 10実施形態を示す概略断面図である。

[図 16]図 15の両光反射素子の配置構成を示す平面図である。

[図 17]本発明の第 11実施形態を示す全体構成図である。

符号の説明 [0021] 10、 70、 100· · ·基板、 11、 71a, 101 · · ·表面、 12、 102· · ·凹所、

12aゝ 102a…底面、 71b…裏面、 14、 71、 104…薄板状弾性部、

14a…高剛性部位、 15、 105· · ·側板部、 72…脚部、 16· · ·高剛性部材、 20、 50、 110…起歪素子、 30…制御回路、 40· · ·支持板、 72…脚部、 90、 130· · ·凸レンズ、 140· · ·反射板、 160…映像信号処理回路、

180· · ·レーザ光生成回路、 190· · ·光ファイバ、 190a…コリメートレンズ、 210…水平走査機構、 230…垂直走査機構、 200…波面曲率変調装置。 発明を実施するための最良の形態

[0022] 以下、本発明の各実施形態を図面により説明する。

[0023] (第 1実施形態）

図 1及び図 2は、本発明の第 1実施形態を示している。本第 1実施形態では、本発 明が光反射装置に適用される一例を示している。本第 1実施形態では、当該光反射 装置は、例えば、網膜走査型表示装置、もしくはバーコードリーダなどにおいて採用 される。具体的には、当該光反射装置は、網膜走査型表示装置においては、例えば 、少なくとも光源を含む前置光学系と光走査系との間に介装されて、前記前置光学 系から出射される画像光の光走査系への反射方向を制御する。

[0024] 当該光反射装置は、図 1及び図 2にて示すごとぐ長手状の基板 10及び長手板状 の起歪素子 20を備えている。基板 10はシリコン基板カゝらなるもので、当該基板 10の 表面 11は研磨面として形成されている。また、基板 10は凹所 12を備えており、この 凹所 12は基板 10にその裏面 13側力 エッチングにより形成されている。なお、基板 10及び起歪素子 20でもって光反射素子を構成する。

[0025] これに伴い、この基板 10には、変形可能な薄板状弾性部 14が表面 11と凹所 12の 底面 12aとの間に形成される。これにより、基板 10は、上板部である薄板状弾性部 1 4及び両側板部 15 (両支持板部 15)でもって略コ字状に構成される。なお、薄板状 弾性部 14の表面は、基板 10の表面 11の一部でもって構成される。また、当該光反 射装置の使用にあたり、基板 10は、その裏面 13にて、適宜な静止部材に固定される

[0026] 起歪素子 20は、その長手方向において、基板 10の凹所 12内にてその底面 12aに その長手方向に沿うように設けられている。当該起歪素子 20は圧電素子からなるも ので、この起歪素子 20は、図 1にて示すごとぐ電極 21、圧電体 22及び電極 23でも つて構成されている。

[0027] 電極 21は、凹所 12の底面 12aにその長手方向に沿い電極材料でもって膜状に形 成されている。圧電体 22は、電極 21にその長手方向に沿い圧電材料でもって膜状 に形成されている。また、電極 23は、圧電体 22を介し電極 21に対向するように、電 極材料でもって圧電体 22にその長手方向に沿 、形成されて!、る。

[0028] このように構成した起歪素子 20にお!/、て、圧電体 22が制御回路 30から両電極 21 、 23を介し正或いは負の制御電圧を印加されると、当該圧電体 22がその長手方向 にお 、て薄板状弾性部 14の面方向に沿 、伸長或いは収縮するように歪む。

[0029] ここで、圧電体 22がその長手方向に伸長するように歪むと、基板 10は、薄板状弾 性部 14にて凹所 12側へ湾曲するように変形する。また、圧電体 22がその長手方向 において収縮するように歪むと、基板 10は、薄板状弾性部 14にて凹所 12とは反対 側へ湾曲するように変形する。

[0030] また、当該光反射装置は、図 1にて示すごとぐ上述した制御回路 30を備えている 。この制御回路 30は、正或いは負の制御電圧を発生し起歪素子 20の両電極 21、 2 3間に印加する。このことは、薄板状弾性部 14に入射する画像光の反射方向力 制 御回路 30からの制御電圧に応じた薄板状弾性部 14の変形度合いに基づき変わるよ うに制御されることを意味する。

[0031] さらに、以上のように構成した本第 1実施形態において、制御回路 30が正或いは 負の制御電圧を発生すると、この制御電圧は、起歪素子 20の両電極 21、 23間に印 加される。

[0032] これに伴い、当該制御電圧が正の制御電圧であれば、起歪素子 20の圧電体 22は 、その長手方向に当該正の制御電圧に応じて伸長するように歪む。このため、基板 1 0はその薄板状弾性部 14にて圧電体 22の伸長に応じて凹所 12側へ湾曲するように 変形する。

[0033] このような段階において上述した網膜走査型表示装置の前置光学系から出射され る画像光が、当該光反射装置における基板 10の薄板状弾性部 14の表面に図 1及 び図 2にて矢印 Rで示すごとく入射すると、この入射画像光は、図 1及び図 2にて矢印 R1で示す方向に反射される。

[0034] 一方、当該制御電圧が負の制御電圧であれば、起歪素子 20の圧電体 22は、その 長手方向に当該負の制御電圧に応じて収縮するように歪む。このため、基板 10はそ の薄板状弾性部 14にて圧電体 22の収縮に応じて凹所 12とは反対側へ湾曲するよ うに変形する。

[0035] このような段階において上述した網膜走査型表示装置の前置光学系から出射され る画像光が、当該光反射装置における基板 10の薄板状弾性部 14の表面に図 1及 び図 2にて矢印 Rで示すごとく入射すると、この入射画像光は、図 1及び図 2にて矢印 R2で示す方向に反射される。

[0036] ここで、上述のような薄板状弾性部 12の湾曲変形に起因して、矢印 R2で示す反射 方向の画像光の反射角は、矢印 R1で示す反射方向の反射角よりも大きい。これらの 性質は、光走査装置としても利用できる。

[0037] また、上述のように薄板状弾性部 14が湾曲変形する際、薄板状弾性部 14は、基板 10の幅方向端部側において自由となっているから、当該薄板状弾性部 14の湾曲変 形が容易になされ得る。

[0038] また、基板 10は、その表面 11側にお!ヽて上述した反射画像光の進行を妨げる構 成部材を有していない。従って、上述のように薄板状弾性部 14により反射された画 像光のすべてが、何ら邪魔されることなぐ円滑に矢印 R1或いは R2の方向に進行し 、本光反射装置力 確実に出射し得る。

[0039] また、上述のように、基板 10の表面 11側には何も反射画像光の進行を妨げる構成 部材を有していない。従って、基板 10の薄板状弾性部 14の表面により走査される画 像光の反射方向を広角度の範囲にできる。

[0040] また、起歪素子 20が、上述のごとぐ基板 10に裏面 13側力も形成した凹所 12内に 設けられている。このため、当該起歪素子 20を基板 10の表面 11側に設けると仮定し た場合に生じがちな事態、即ち、起歪素子 20を、薄板状弾性部 14の表面に画像光 の反射位置を避けて設けねばならず、製造工程が増加してしまうという事態の発生を 未然に防止することができ、その結果、起歪素子 20の基板 10に対する配設の自由 度が増すとともに、前記起歪素子を設ける面積を広くできるため、起歪素子の発生力 を高めることが可能となる。

[0041] また、基板 10の表面 11、換言すれば、薄板状弾性部 14の表面は、上述のごとく研 磨面で形成されている。これは、基板 10を構成するシリコン基板であるウェハーとし ての面は研磨面として形成されて 、るためである。この研磨面は表面荒れの少な!/、 面であるから、当該研磨面は、そのまま、鏡面としての役割を果たす。

[0042] 従って、当該研磨面をそのまま鏡面として利用し、この鏡面における画像光の光量 の減少を未然に防止し得る。

[0043] その結果、当該光反射装置によれば、画像光の反射方向は、当該画像光の光量 を良好に維持しつつ、起歪素子 20による薄板状弾性部 14の変形度合いに精度よく 対応するように制御され得る。

[0044] また、上述のごとぐ基板 10を構成するシリコン基板の面が研磨面として形成されて いることを活用して、当該研磨面を鏡面として利用するので、当該鏡面の形成にあた り、別途鏡面部材を薄板状弾性部 14の表面に設ける必要がない。

[0045] また、上述のごとぐ基板 10において起歪素子 20を設けた凹所 12の底面 12aはェ ツチングにより形成されているから、凹所 12の底面 12aに容易に面粗れを発生させる ことができる。

[0046] このため、起歪素子 20の電極 21の底面 12aに対する密着度合いがより一層向上し 得る。その結果、基板 10に対する起歪素子 20の良好な密着性が確保され得る。した がって、起歪素子の発生力を効率よく前記薄板状弾性部に伝達することができる.

[0047] (第 2実施形態）

図 3は、本発明の第 2実施形態の要部を示している。この第 2実施形態の要部では 、本発明が適用された光反射装置の他の例の要部を示している。この第 2実施形態 では、上記第 1実施形態にて述べた光反射装置の構成において、支持板 40が付加 的に採用されている。

[0048] 支持板 40は、図 3にて示すごとぐ上記第 1実施形態にて述べた基板 10にその裏 面 13側力も固着されており、この支持板 40は、当該光反射装置を適宜な静止部材 に支持する役割を果たす。その他の構成は上記第 1実施形態と同様である。 [0049] このように構成した本第 2実施形態においては、起歪素子 20が、基板 10の凹所 12 内に設けられているから、当該起歪素子 20が基板 10の裏面 13から外方へ突出する ことがない。従って、支持板 40を上述のごとく基板 10にその裏面 13側力も固着する にあたり、起歪素子 20が邪魔になることがない。このため、何ら余分な部材を用いる ことなぐ支持板 40を、直接、基板 10にその裏面 13側から固着することができる。

[0050] その結果、支持板 40を採用するのみで、当該光反射装置を支持板 40でもって適 宜な静止部材に簡単に支持することができる。また、該光反射装置の裏面 13の表面 を、上述したごとく研磨面で構成すれば、前記支持板の表面に研磨面を用いることで 、該光反射装置と前記支持板をより一層強固に固着できる。

[0051] また、上述のごとぐ起歪素子 20は凹所 12内に位置し、支持板 40は基板 10にそ の裏面 13側から固着されている。このため、当該起歪素子 20は、基板 10の裏面側 力 支持板 40により確実に保護され得る。その他の作用効果は、上記第 1実施形態 と同様である。

[0052] (第 3実施形態）

図 4は、本発明の第 3実施形態の要部を示している。この第 3実施形態の要部では 、本発明が適用される光反射装置のその他の例の要部を示している。この第 3実施 形態では、上記第 1実施形態にて述べた光反射装置において、起歪素子 20に代え て、起歪素子 50を設けた構成が採用されている。

[0053] 起歪素子 50は、上記第 1実施形態にて述べた起歪素子 20に代え、その長手方向 において、基板 10の凹所 12内においてその底面 12aにその長手方向に沿い設けら れている。この起歪素子 50は、起歪素子 20と同様に圧電素子を有するもので、当該 起歪素子 50は、図 4にて示すごとく、電極 51と、この電極 51よりも短い圧電体 52と、 この圧電体 52よりも短!、電極 53とでもって構成されて!、る。

[0054] 電極 51は、凹所 12の底面 12aに沿い電極材料でもって膜状に形成されている。圧 電体 52は、電極 51に沿いその図 4にて図示左端部力も圧電材料でもって膜状に形 成されている。ここで、電極 51は、上述のごとぐ圧電体 52よりも長いので、当該電極 51は、図 4にて示すごとぐその図示右端部 51aにて、圧電体 52よりも右側へ延出し ている。 [0055] また、電極 53は、図 4〖こて示すごとく、圧電体 52に沿いその図示左端部から電極 材料でもって膜状に形成されている。ここで、圧電体 52は、上述のごとぐ電極 53より も長いので、当該圧電体 52は、図 4にて示すごとぐその図示右端部 52aにて、電極 53の右端部 53aよりも右側へ延出している。

[0056] また、当該光反射装置は、図 4にて示すごとぐ接続回路 60を備えており、この接続 回路 60は、起歪素子 50を上記第 1実施形態にて述べた制御回路 30に接続する役 割を果たす。この接続回路 60は、導電材料でもって階段状に形成されたリード 61を 備えており、このリード 61は、その一側端部 61aにて、図 4に示すごとぐ電極 51の図 示右側において基板 10の凹所 12の底面 12aの一部に固着されている。また、当該リ ード 61は、その他側端部 61bにて、電極 53の右端部 53aに接続されている。

[0057] また、接続回路 60は、絶縁層 62を備えており、この絶縁層 62は、電気絶縁材料で もって階段状に形成されて、リード 61の両側端部 61a、 61b以外の部位と、電極 51 の右端部 51a、圧電体 52の右端部 52a及び電極 53の右端部 53aとの間に介装され ている。これ〖こより、当該絶縁層 62は、正側電極 53と負側電極 51との間を電気的に 絶縁する役割を果たす。

[0058] また、接続回路 60は、パッド 63及びパッド 64を備えている。パッド 63は、基板 10の 薄板状弾性部 14の表面に電極 51の右端部 51 aに対応する位置にて導電材料によ り膜状に形成されており、このパッド 63は、薄板状弾性部 14に形成したビアホール 6 5を介し電極 51の右端部 51aに電気的に接続されている。

[0059] また、パッド 64は、基板 10の薄板状弾性部 14の表面にリード 61の一側端部 61aに 対応する位置にて導電材料により膜状に形成されており、このパッド 64は、薄板状弾 性部 14に形成したビアホール 66を介しリード 61の一側端部 6 laに電気的に接続さ れている。その他の構成は上記第 1実施形態と同様である。

[0060] このように構成した本第 3実施形態においては、接続回路 60が、両電極 51、 53を 制御回路 30に接続するように、基板 10の薄板状弾性部 14及び起歪素子 50の各右 端咅 則に、リード 61、両ノッド 63、 64及び両ビァホーノレ 65、 66でもって、まとめて設 けられている。

[0061] このため、当該光反射装置において起歪素子 50を制御回路 30に接続する回路が 、接続回路 60でもってコンパクトにまとめて構成され得る。

[0062] また、本第 3実施形態において、上記第 1実施形態と同様に、制御回路 30が、正或 いは負の制御電圧を発生すると、この制御電圧は、起歪素子 50の両パッド 63、 64 間に印加される。

[0063] すると、このように両パッド 63、 64間に印加された制御電圧は、ビアホール 65と、ビ ァホーノレ 66及びリード 61とを介し、両電極 51、 53間に印カロされる。

[0064] これに伴い、当該制御電圧が正の制御電圧であれば、起歪素子 50の圧電体 52は 、その長手方向に当該正の制御電圧に応じて伸長するように歪む。このため、基板 1 0はその薄板状弾性部 14にて圧電体 52の伸長に応じて凹所 12側へ湾曲するように 変形する。

[0065] 一方、当該制御電圧が負の制御電圧であれば、起歪素子 50の圧電体 52は、その 長手方向に当該負の制御電圧に応じて収縮するように歪む。このため、基板 10はそ の薄板状弾性部 14にて圧電体 52の収縮に応じて凹所 12とは反対側へ湾曲するよ うに変形する。

[0066] 上述のように薄板状弾性部 14が凹所 12側へ或いはこの凹所 12とは反対側へ湾曲 した状態において、上述した網膜走査型表示装置の光源から出射される画像光が、 当該光反射装置における基板 10の薄板状弾性部 14上に図 4にて矢印 Rで示すごと く入射すると、この入射画像光は、図 4で矢印 R1或いは矢印 R2にて示す方向に反 射される。

[0067] これにより、本第 3実施形態においては、上述のような接続回路 60のコンパクトな構 成のもと、上記第 1実施形態にて述べたと同様の作用効果が達成され得る。

[0068] (第 4実施形態）

図 5は、本発明の第 4実施形態の要部を示している。本第 4実施形態の要部では、 本発明が適用される光反射装置のその他の例の要部を示している。この第 4実施形 態では、上記第 1実施形態において、基板 10に代えて、基板 70を設けた構成が採 用されている。

[0069] 基板 70は、図 5にて示す断面形状を有するようにステンレス鋼板でもって一体的に 形成されており、当該基板 70は、薄板状弾性部 71と、この薄板状弾性部 71の裏面 7 lb側へ当該薄板状弾性部 71の両端部力 互いに逆向きとなるようにクランク状に延 出する板状の両脚部 72とでもって、構成されている。

[0070] ここで、当該基板 70の薄板状弾性部 71は、その表面 71aが研磨面となるように形 成されている。両脚部 72は、それぞれ、薄板状弾性部 71の両端部力も L字状に延出 する延出部 72aと、この延出部 72aから外方へ L字状に延出する着座部 72bとでもつ て、上記クランク状に形成されている。

[0071] なお、本第 4実施形態において、当該光反射装置を使用するにあたり、基板 70は、 両脚部 72の各着座部 72bにて、適宜な静止部材に支持される。

[0072] また、本第 4実施形態では、上記第 1実施形態にて述べた起歪素子 20は、基板 10 の薄板状弾性部 14に代えて、基板 70の薄板状弾性部 71に設けられている。

[0073] ここで、起歪素子 20は、電極 21にて、基板 70の薄板状弾性部 71にその裏面 71b に沿い両脚 72の一方側力も他方側にかけて固着されている。

[0074] なお、ステンレスは導電性であるため、薄板状弾性部 71を一方の電極として使用し

、電極 21を特別に形成しない構成としてもよい。また、本第 4実施形態においては、 基板 70を静止部材に取り付けて使用する際、その静止部材が導電性である場合に は、電極 21と弾性部材の裏面 51との間に図示してはいないが、絶縁膜を形成するこ とが望ましぐそういった対策を講じることで、取り付ける静止部材の選択の幅が広が る。その他の構成は上記第 1実施形態と同様である。

[0075] このように構成した本第 4実施形態において、上記第 1実施形態にて述べたと同様 に、制御回路 30が、正或いは負の制御電圧を起歪素子 20の両電極 21、 23間に印 加すると、起歪素子 20の圧電体 22は、その長手方向に当該正或いは負の制御電圧 に応じて伸長或いは収縮するように歪む。

[0076] このため、基板 70はその薄板状弾性部 71にて圧電体 22の伸長或いは収縮に応じ て、両脚部 72間の領域側或いはこの領域とは反対側へ湾曲するように変形する。

[0077] ここで、基板 70の両延出部 72aは、ステンレス鋼板で形成されているから、当該両 延出部 72aは、薄板状弾性部 71及び両着座部 72bとの間でばねとして作用する。

[0078] このため、上述した両脚部 72間の領域側への薄板状弾性部 71の湾曲変形或いは 当該領域とは反対側への薄板状弾性部 71の湾曲変形が、両延出部 72aのばね作 用でもってより一層円滑になされ得る。

[0079] その結果、薄板状弾性部 71の表面 71aに入射する画像光に対する反射方向が、 より一層円滑にかつ確実に制御され得る。その他の作用効果は上記第 1実施形態と 同様である。

[0080] また、本第 4実施形態にぉ 、て、上記第 2実施形態にて述べた支持板 40を、起歪 素子 20に対向するように基板 70にその両着座部 72bに亘り装着した場合には、上 記第 2実施形態にて述べたと同様の作用効果が本第 4実施形態においても達成され 得る。

[0081] (第 5実施形態）

図 6及び図 7は、本発明の第 5実施形態を示しており、この第 5実施形態では、本発 明が波面曲率変調装置に適用された例を示している。この波面曲率変調装置は、上 記第 1実施形態にて述べた光反射装置 (以下、光反射装置 Uともいう）と、コ字状の 支持部材 80と、凸レンズ 90とにより構成されている。

[0082] 支持部材 80は、図 6及び図 7にて示すごとぐその両側板部 81及び上板部 82でも つて、光反射装置 Uの基板 10の両側板部 15及び薄板状弾性部 14に対向するよう に配設されて、光反射装置 Uをコ字状に覆うように設置面 L上に配設されて ヽる。

[0083] ここで、上板部 82には、開口部 82aが設けられ、その中心が基板 10の薄板状弾性 部 14の長手方向中央に対応する位置になるように形成されている。

[0084] 凸レンズ 90は、支持部材 80の開口部 82aに同心的に嵌装されている。ここで、基 板 10の薄板状弾性部 14に歪みが発生していないとき、この凸レンズ 90の像側焦点 f (図 6参照）は、薄板状弾性部 14の鏡面の中央に位置するように設定されている。そ の他の構成は、上記第 1実施形態と同様である。

[0085] このように構成した本第 5実施形態において、光学系（図示しない）が凸レンズ 90に 向けその光軸に沿ってコリメート光を出射すると、このコリメート光は、凸レンズ 90によ り収束されて基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射する。

[0086] このとき、基板 10の薄板状弾性部 14が変形していなければ、当該コリメート光は、 レンズの像側焦点距離 fに基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央が設けられている ので、ちょうど鏡面上に収束する。従って、このように収束した光は、薄板状弾性部 1 4の鏡面中央にて反射されて凸レンズ 90を通り再びコリメート光となって上記光学系 力 の入射コリメート光の進行方向とは逆方向に出射される。

[0087] このような状態において、上記第 1実施形態にて述べたように基板 10が薄板状弾 性部 14にて凹所 12側へ湾曲するように変形すると、凸レンズ 90により収束される光 は、凸レンズ 90の光学的作用のもと、薄板状弾性部 14の鏡面中央よりも上方に位置 する像側焦点 fで収束した後に拡散光となって上記鏡面中央に入射して当該鏡面中 央により反射される。

[0088] 従って、このように反射される光力 凸レンズ 90により収束されて上記光学系に向 けて進む。このとき、薄板状弾性部 14の鏡面中央で反射される光は、その断面形状 は平面ではなぐ或る波面曲率を有する収束光となって上記光学系に出射する。

[0089] また、一方、このような状態において、上記第 1実施形態にて述べたように基板 10 が薄板状弾性部 14にて凹所 12側とは反対側へ湾曲するように変形すると、凸レンズ 90により収束される光は、凸レンズ 90の光学的作用のもと、像側焦点はりも上方に 位置する薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射して当該鏡面中央により反射される。

[0090] 従って、このように反射される光は、凸レンズ 90の光学的作用のもと、拡散するよう に上記光学系に向けて進む。換言すれば、薄板状弾性部 14の鏡面中央で反射され る光は、その断面形状が平面ではなぐ或る波面曲率を有する拡散光となって上記 光学系に向けて進む。

[0091] 以上説明したように、本第 5実施形態では、凸レンズ 90からの収束光は、基板 10の 薄板状弾性部 14の凹所 12側或いはその反対側への変位に応じて、薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射される。

[0092] このため、薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射されて凸レンズ 90から出射する 光の波面曲率が薄板状弾性部 14の変位に応じて変調され得る。その他の作用効果 は上記第 1実施形態と同様である。

[0093] (第 6実施形態）

図 8及び図 9は、本発明の第 6実施形態の要部を示している。この第 6実施形態で は、本発明が適用される波面曲率変調装置の他の例が示されている。この波面曲率 変調装置は、上記第 5実施形態にて述べた波面曲率変調装置において、光反射装 置 Uに代えて、光反射装置 Uaを設けた構成となって 、る。

[0094] 当該光反射装置 Uaは、光反射装置 Uにおいて、基板 10及び起歪素子 20に代え て、基板 100及び十字板状の起歪素子 110を設けた構成を採用して ヽる。

[0095] 基板 100は、基板 10と同様にシリコン基板力もなるもので、この基板 100の表面 10

1は、研磨面として形成されている。また、基板 100は、凹所 102を備えており、この 凹所 102は、基板 100のその裏面 103側力もエッチングにより箱状に形成されている

[0096] これに伴い、当該基板 100には、変形可能な薄板状弾性部 104が表面 101と箱状 の凹所 102の底面 102aとの間に形成される。これにより、基板 100は、上板部である 薄板状弾性部 104及び両側板部 105でもって箱状に構成される。なお、薄板状弾性 部 104の表面は、基板 100の表面 101の一部として構成されている。

[0097] 起歪素子 110は、基板 100の凹所 102内にてその底面 102aに十字方向に沿うよう に設けられている。当該起歪素子 110は、起歪素子 20と同様に圧電素子からなるも ので、この起歪素子 110は、共に同一の十字形状を有する電極 111、圧電体 112及 び電極 113でもって構成されて 、る。

[0098] 電極 111は、凹所 102の底面 102aに沿い電極材料でもって十字膜状に形成され ている。圧電体 112は、電極 111に沿い圧電材料でもって十字膜状に形成されてい る。また、電極 113は、圧電体 112を介し電極 111に対向するように、電極材料でも つて圧電体 112に沿 ヽ十字膜状に形成されて！ヽる。

[0099] このように構成した起歪素子 110において、圧電体 112が制御回路 30から両電極 111、 113を介し正或いは負の制御電圧を印加されると、当該圧電体 112がその十 字方向にお 、て薄板状弾性部 104の面方向に沿 ヽ伸長或いは収縮するように歪む

[0100] ここで、圧電体 112がその十字方向に伸長するように歪むと、基板 100は、薄板状 弾性部 104にて凹所 102側へ湾曲するように変形する。また、圧電体 112がその十 字方向において収縮するように歪むと、基板 100は、薄板状弾性部 104にて凹所 10 2とは反対側へ湾曲するように変形する。

[0101] 上記第 1実施形態にて述べた制御回路 30は、本第 6実施形態においては、正或い は負の制御電圧を、起歪素子 20の両電極 21、 23間に代えて、起歪素子 110の両 電極 111、 113間に印加する。このことは、薄板状弾性部 104に入射する画像光の 反射位置及び反射方向が、制御回路 30からの制御電圧に応じた薄板状弾性部 10 4の変形度合 ヽに基づき変わるように制御されることを意味する。

[0102] また、上記第 5実施形態にて述べた支持部材 80は、その両側板部 81及び上板部 82でもって、基板 100の両側板部 105及び上板部 104に対向するように配設されて 光反射装置 Uaをコの字状に覆うように設置面 L上に配設されている。ここで、基板 10 0の薄板状弾性部 104が変形していないとき、上記第 5実施形態にて述べた凸レン ズ 90は、その像側焦点 基板 100の薄板状弾性部 104の鏡面中央上に位置す るように配置されて 、る。その他の構成は上記第 5実施形態と同様である。

[0103] このように構成した本第 6実施形態において、上記第 5実施形態と同様に光学系が 凸レンズ 90に向けその光軸に沿ってコリメート光を出射すると、このコリメート光は、凸 レンズ 90により収束されて基板 100の薄板状弾性部 104の鏡面中央に入射する。

[0104] このとき、基板 100の薄板状弾性部 104が変形していなければ、当該コリメート光は 、基板 100の薄板状弾性部 104の鏡面中央上にて収束する。従って、このように収 束した光は、薄板状弾性部 104の鏡面中央にて反射されて凸レンズ 90を通りコリメ ート光となって上記光学系からのコリメート光の進行方向とは逆方向に進む。

[0105] このような状態において、基板 100が上述のごとく薄板状弾性部 104にて凹所 102 側へ湾曲するように変形すると、薄板状弾性部 104の鏡面中央は、前記レンズ 90の 焦点位置よりも図 8にて図示下方に位置ずれする。

[0106] このため、凸レンズ 90により収束される入射光は、凸レンズ 90の光学的作用のもと 収束光となり、薄板状弾性部 104の鏡面中央よりも上方に位置する像側焦点 fで収 束したのち拡散し，上記鏡面中央に入射して当該鏡面中央により反射される。

[0107] 従って、このように反射された光は、凸レンズ 90に再び入射した後、凸レンズ 90に より収束光となり上記光学系に向けて進む。換言すれば、薄板状弾性部 104の鏡面 中央で反射される光は、平面とは異なった、波面曲率を有する収束光となって上記 光学系に向けて進む。

[0108] ここで、起歪素子 110は上述のごとく十字板状に形成されているため、薄板状弾性 部 104は、起歪素子 110の十字方向に対する各対応部位にて、上記鏡面中央に対 して対称性をもって変形する。このため、上述のように像側焦点 fで収束した上で上 記鏡面中央に入射して当該鏡面中央により反射される光は、上述のような薄板状弹 性部 104の対称的変形に基づき、当該鏡面中央上にて、真円形状或いはこれに近 い形状の断面形状を有する光として反射される。従って、この光は、ある波面曲率を 有する収束光であつて真円形状或 、はこれに近!、形状の断面形状を有する収束光 となって上記光学系に向けて進む。

[0109] また、基板 100の薄板状弾性部 104が凹所 102側とは反対側へ湾曲するように変 形すると、薄板状弾性部 104の鏡面中央が前記レンズ 90の焦点位置よりも図 8にて 図示上方に位置ずれする。

[0110] このため、凸レンズ 90により収束される光は、凸レンズ 90の光学的作用のもと、像 側焦点はりも上方に位置する薄板状弾性部 104の鏡面中央に入射して当該鏡面中 央により反射される。

[0111] 従って、このように反射された光は、凸レンズ 90の光学的作用のもと、拡散光となつ て上記光学系に向けて進む。換言すれば、薄板状弾性部 104の鏡面中央で反射さ れる光は、平面とは異なる波面曲率を有する拡散光となって上記光学系に向けて進 む。

[0112] ここで、上述のごとぐ薄板状弾性部 104は、起歪素子 110の十字方向に対する各 対応部位にて、対称的に変形するため、上述のように像側焦点 fに達することなく上 記鏡面中央に入射して当該鏡面中央により反射される光は、当該鏡面中央上にて、 真円形状或いはこれに近い形状の断面形状を有する光となって反射される。従って 、この光は、或る波面曲率を有する拡散光であって真円形状或いはこれに近い形状 の断面形状を有する拡散光となって上記光学系に向けて進む。

[0113] 以上説明したように、起歪素子 110が十字板状に形成されているため、基板 100の 薄板状弾性部 104は、起歪素子 110の中央部に対する対応部を基準に対称的に変 形する。従って、凸レンズ 90からの基板 100への収束光は、薄板状弾性部 104の凹 所 102側或いはその反対側への上記対称的な湾曲変形に基づき、薄板状弾性部 1 04の鏡面中央により、真円形状或!、はこれに近!、形状の断面形状を有する光となつ て反射される。

[0114] このため、薄板状弾性部 104の鏡面中央により反射されて凸レンズ 90から出射す る光の波面曲率が薄板状弾性部 104の対称的な湾曲変形に応じて対称性のバラン スよく変調され得る。その他の作用効果は上記第 5実施形態と同様である。

[0115] (第 7実施形態）

図 10は、本発明の第 7実施形態を示している。この第 7実施形態では、上記第 5実 施形態において、起歪素子 20 (図 6参照）に代えて、両起歪素子 120を設けた構成 が採用されている。

[0116] 当該両起歪素子 120は、起歪素子 20においてその長手方向中央部を除去した構 成を有する。両起歪素子 120は、起歪素子 20と同一方向に伸張或いは収縮するよう に同相で駆動する。

[0117] ここで、両起歪素子 120は、それぞれ、起歪素子 20の電極 21、圧電体 22及び電 極 23にそれぞれ対応する電極 121、圧電体 122及び電極 123により構成されて!、る 。なお、基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央は、両起歪素子 120の各対向端部 の間に形成される空間領域 Aに対応する。

[0118] また、上記第 5実施形態にて述べた制御回路 30は、両起歪素子 120の各電極 12 1、 123の間に正或いは負の制御電圧を印加するようになっている。その他の構成は 上記第 5実施形態と同様である。

[0119] このように構成した本第 7実施形態においては、上述したごとぐ両起歪素子 120は 起歪素子 20の長手方向中央部を除去した構成であって空間領域 Aには存在しない

[0120] このため、両起歪素子 120が制御回路 30から正或いは負の制御電圧を受けて両 者同相で、起歪素子 20と同一方向において伸長或いは収縮するように歪んでも、基 板 10の薄板状弾性部 14は、両起歪素子 120に対する対応部位にて変形するもの の、薄板状弾性部 14のうち空間領域 Aに対する対応部位は、長手方向に対して変 形しにくぐ従って、その平面性を保ったまま上下動する。

[0121] このため、上記第 5実施形態にて述べたと同様に凸レンズ 90からの収束光が薄板 状弾性部 14の鏡面中央に入射しても、この収束光は、基板 10の薄板状弾性部 14の 凹所 12側或いはその反対側への湾曲変形とは力かわりなぐ真円形状或いはこれに 近い形状の断面形状を有する光となって、薄板状弾性部 14の鏡面中央、即ち、薄 板状弾性部 14のうち空間領域 Aに対する対応部位にて反射され得る。

[0122] その結果、薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射されて凸レンズ 90から出射する 光の波面曲率が、薄板状弾性部 14のうち空間領域 Aに対する対応部位の変形のし にくさに起因して、対称性のノランスよく変調され得る。その他の作用効果は上記第 5実施形態と同様である。なお、第 5〜7実施形態では凸レンズ 90を設けたが、凸レ ンズ 90は設けず、薄板状弾性部 14の鏡面中央付近の湾曲変形の度合いで入射光 の波面曲率を変化させて反射させることもできる。例えば、入射コリメート光は、基板 1 0が薄板状弾性部 14にて凹所 12側へ湾曲変形する場合は収束光となり、基板 10が 薄板状弾性部 14にて凹所 12側とは反対側へ湾曲変形する場合は拡散光となり、反 射されるのである。

[0123] (第 8実施形態）

図 11及び図 12は、本発明の第 8実施形態を示している。この第 8実施形態では、 上記第 7実施形態にて述べた基板 10の薄板状弾性部 14のうち空間領域 Aに対する 対応部位が高剛性部位 14aとして形成されている。

[0124] 具体的には、当該高剛性部位 14aは、薄板状弾性部 14のうち空間領域 Aに対する 対応部位に熱処理等の処置 (例えば、レーザによる焼き入れやショットピーユングな ど）を施すことで形成されている。その他の構成は上記第 7実施形態と同様である。

[0125] このように構成した本第 8実施形態においては、上述のごとぐ基板 10の薄板状弾 性部 14のうち空間領域 Aに対する対応部位が高剛性部位 14aとして形成されている 。し力も、当該高剛性部位 14aに対応する空間領域 Aには、上記第 7実施形態にて 述べたと同様に、両起歪素子 120が存在しない。

[0126] 従って、上記第 7実施形態にて述べたように基板 10の薄板状弾性部 14が、両起歪 素子 120に対する対応部位にて変形しても、薄板状弾性部 14のうち空間領域 Aに 対する対応部位、即ち高剛性部位 14aは、より一層変形しにくい。

[0127] このため、上記第 5実施形態にて述べたと同様に凸レンズ 90からの収束光が薄板 状弾性部 14の鏡面中央に入射しても、この収束光は、基板 10の薄板状弾性部 14の 凹所 12側或いはその反対側への湾曲変形とは力かわりなぐより一層良好な真円形 状或いはこれに近い形状の断面形状を有する光として、薄板状弾性部 14の鏡面中 央、即ち、高剛性部位 14aにて反射され得る。

[0128] その結果、薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射されて凸レンズ 90から出射する 光の波面曲率がより一層対称性のバランスよく変調され得る。その他の作用効果は 上記第 7実施形態と同様である。

[0129] なお、本第 8実施形態にお 、て、基板 10をシリコン基板ではなくステンレス基板で 形成する場合には、このステンレス基板の薄板状弾性部 (薄板状弾性部 14に対応） のうち空間領域 Aに対する対応部位に窒素 (N)を注入することによって剛性を高め、 上記高剛性部位 (高剛性部位 14aに対応）を形成するようにしてもよ!、。

[0130] これによつても、本第 8実施形態と同様の作用効果が達成され得る。なお、上記ス テンレス基板の薄板状弾性部には、絶縁板を介して起歪素子 20を装着すれば、起 歪素子 20と上記ステンレス基板との間の電気絶縁が良好に維持され得る。また、上 記ステンレス基板の薄板状弾性部の裏面には、当該ステンレス基板に固有の特性に 起因する面荒れが発生して 、るから、上記絶縁板は上記ステンレス基板の薄板状弾 性部の裏面に対し良好に接着され得る。

[0131] (第 9実施形態）

図 13及び図 14は、本発明の第 9実施形態を示している。この第 9実施形態では、 高剛性部材 16が、上記第 7実施形態にて述べた基板 10の薄板状弾性部 14のうち 空間領域 Aにおいて、薄板状弾性部 14の裏面に形成固着されている。その他の構 成は上記第 7実施形態と同様である。

[0132] このように構成した本第 9実施形態においては、上述のごとぐ高剛性部材が両起 歪素子 120の間の空間領域 Aにて薄板状弾性部 14の裏面に固着されている。従つ て、上記第 7実施形態にて述べたように基板 10の薄板状弾性部 14が、両起歪素子 120に対する対応部位にて変形しても、薄板状弾性部 14のうち空間領域 Aに対する 対応部位が上記高剛性部材の作用により変形しにくい。

[0133] このため、上記第 7実施形態にて述べたと同様に凸レンズ 90からの収束光が薄板 状弾性部 14の鏡面中央に入射しても、この収束光は、基板 10の薄板状弾性部 14の 凹所 12側或いはその反対側への湾曲変形とは力かわりなぐ良好な円形ビーム状の 断面形状を有する光として、薄板状弾性部 14の鏡面中央、即ち、薄板状弾性部 14 のうち空間領域 Aに対する対応部位にて反射され得る。

[0134] その結果、薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射されて凸レンズ 90から出射する 光の波面曲率が薄板状弾性部 14の湾曲に応じてより一層バランスよく変調され得る 。その他の作用効果は上記第 7実施形態と同様である。

[0135] なお、本第 9実施形態において、高剛性部材 16をシリコンでもって形成する場合に は、凹所 12の形成にあたり基板 10をエッチングする際に、基板 10のうち高剛性部材 16に対応する部位をエッチング対象から外すことで、高剛性部材 16を基板 10と一 体的に形成し得る。従って、別途高剛性部材 16を準備する必要がない分、加工が簡 略化され、歩留まり上昇およびコスト減となる。

[0136] (第 10実施形態）

図 15は、本発明の第 10実施形態を示している。この第 10実施形態では、本発明 が適用される波面曲率変調装置のその他の例が示されている。当該波面曲率変調 装置は、光反射素子 El、 E2、凸レンズ 130、反射板 140及び凸レンズ 150並びに 上記第 1実施形態にて述べた制御回路 30により構成されている。

[0137] 光反射素子 El、 E2は、共に、上記第 1実施形態にて述べた光反射素子と同様の 構成を有しており、光反射素子 E1は、図 15及び図 16にて示すごとぐ光反射素子 E 2の図示左側に配設されている。ここで、光反射素子 E1は、図 15にて図示左右方向 に沿い長手状に位置しており、一方、光反射素子 E2は、図 15にて図示紙面の奥行 き方向に沿 、長手状に位置して 、る（図 16参照)。

[0138] また、光反射素子 E1は、基板 10の表面 11にて、光反射素子 E2の基板 10の表面 11と同一水平面上に位置しており、光反射素子 E1の基板 10の長手方向中央部は 、光反射素子 E2の基板 10の長手方向中央部に対向している。

[0139] 以上のように配設した両光反射素子 El、 E2において、光反射素子 E1は、その入 射光を基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央にて反射する。光反射素子 E2は、そ の入射光を基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央にて反射する。

[0140] 凸レンズ 130は、図 15にて示すごとぐ光反射素子 E1の図示左側上方に傾斜状に 配設されており、この凸レンズ 130は、光学系（図示しない）からのコリメート光を収束 して、光反射素子 E1の基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央に上記入射光として 入射させる。なお、光反射素子 E1の起歪素子 20に歪みがないとき、凸レンズ 130の 像側焦点は光反射素子 E1の薄板状弾性部 14の鏡面中央上にあるように設定され ている。

[0141] 反射板 140は、図 15にて示すごとぐ両光反射素子 El、 E2の直上にて、両光反射 素子 E1、E2の各基板 10の薄板状弾性部 14と平行に位置するように支持されており 、当該反射板 140の反射面 141は、各基板 10の表面 11に対向している。

[0142] これにより、反射板 140は、その反射面 141にて、光反射素子 E1の薄板状弾性部 14の鏡面中央による反射光を入射されて光反射素子 E2の薄板状弾性部 14の鏡面 中央に向けて上記入射光として反射する。

[0143] 凸レンズ 150は、図 15にて示すごとぐ光反射素子 E2の右側上方に傾斜状に配設 されており、この凸レンズ 150は、光反射素子 E2の薄板状弾性部 14の鏡面中央から 反射される光をコリメートしコリメート光として出射する。なお、光反射素子 E2の起歪 素子 20に歪みがないとき、凸レンズ 150の物点側焦点は光反射素子 E2の薄板状弹 性部 14の鏡面中央上にあるように設定されている。

[0144] 制御回路 30は、両起歪素子 20の各電極 21、 23の間に正或いは負の制御電圧を 印加するようになっている。その他の構成は上記第 1実施形態と同様である。

[0145] このように構成した本第 10実施形態において、上記光学系からのコリメート光が凸 レンズ 130により収束されて光反射素子 E1の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射す ると、この入射光は、光反射素子 E1の薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射板 14 0に向けて反射される（図 15にて図示矢印方向参照)。

[0146] しかして、この反射光が、反射板 140によりその反射面 141にて反射されて光反射 素子 E2の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射すると、この入射光は、光反射素子 E 2の薄板状弾性部 14の鏡面中央により反射されて凸レンズ 150によりコリメートされコ リメート光として出射される。

[0147] 以上のような状態において、両光反射素子 El、 E2の各基板 10が、薄板状弾性部 14にて、上記第 1実施形態にて述べたと同様に、凹所 12側へ湾曲するように変形す ると、凸レンズ 130からの収束光は、光反射素子 E1の薄板状弾性部 14の鏡面中央 よりも上方に位置する上記物点側焦点で結像した上で当該鏡面中央に入射する。

[0148] また、反射板 140の反射光は、凸レンズ 150の物点側焦点よりも下方に位置する光 反射素子 E2の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射し、その後凸レンズ 150に向け て反射される。

[0149] 一方、両光反射素子 El、 E2の各基板 10が、薄板状弾性部 14にて、上記第 1実施 形態にて述べたと同様に、凹所 12とは反対側へ湾曲するように変形すると、凸レンズ 130からの収束光は、上記像側焦点よりも上方に位置する光反射素子 E1の薄板状 弾性部 14の鏡面中央に入射する。

[0150] また、反射板 140の反射光は、凸レンズ 150の物点側焦点よりも上方に位置する光 反射素子 E2の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射し、その後凸レンズ 150に向け て反射される。

[0151] ここで、光反射素子 E1の基板 10は図 15にて左右方向に延在し、一方、光反射素 子 E2の基板 10は図 15にて紙面の奥行き方向に延在する。このため、凸レンズ 130 の収束光は、光反射素子 E2の基板 10の長手方向に沿い当該基板 10の板状弾性 部 14の鏡面中央に入射し、反射板 140の反射光は、光反射素子 E2の基板 10の幅 方向（この基板 10の長手方向に対する直交方向）に沿い光反射素子 E2の基板 10 の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射する。

[0152] また、光反射素子 El、 E2の各々において、起歪素子 20は、基板 10の薄板状弾性 部 14の裏面にその長手方向に沿い延在するように設けられている。し力も、起歪素 子 20の歪みは当該起歪素子 20の長手方向に発生するのであって起歪素子 20の幅 方向には発生しにくい。

[0153] 従って、光反射素子 E1の基板 10に入射する凸レンズ 130の収束光の断面形状は 、当該基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央において図 16にて図示左右方向に歪 む形状となる。一方、光反射素子 E2の基板 10に入射する反射板 140からの反射光 の断面形状は、当該基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央において図 16にて図示 上下方向に歪む形状となる。

[0154] これにより、凸レンズ 130から凸レンズ 150までの光経路中の光の断面形状は、図 1 6にて図示左右方向及び上下方向に同様に歪むこととなる。従って、光反射素子 E2 から凸レンズ 150に反射される光の断面形状を真円形状或いはこれに近い良好な形 状とすることができる。

[0155] その結果、凸レンズ 130から凸レンズ 150へ進む光の波面曲率力 上述のように配 設した両光反射素子 E1、E2の各薄板状弾性部 14の湾曲変形に応じて対称性のバ ランスよく変調され得る。

[0156] また、図 15に示すように、凸レンズ 130に入射して凸レンズ 150から出射する方式 でなぐ逆に凸レンズ 150に入射して凸レンズ 130から出射することとしても同様の効 果が得られる。

[0157] (第 11実施形態）

図 17は、本発明の第 11実施形態を示している。この第 11実施形態は、上記第 1実 施形態にて述べた光反射装置が、網膜走査型表示装置に適用された例を示してい る。

[0158] 当該網膜走査型表示装置は、使用者の左眼用のもので、図示しない右眼用のもの と組み合わせて使用されても、単体で使用されもよい。両者はほぼ同じ構成であるか ら、ここでは左眼用について説明する。

[0159] この表示装置は、映像信号処理回路 160を備えている。映像信号処理回路 160は 、外部回路からの映像信号に基づき水平同期信号及び垂直同期信号、青色駆動信 号、緑色駆動信号及び赤色駆動信号並びに映像の奥行きを表す奥行き信号を発生 する。

[0160] 当該表示装置は、水平走査駆動回路 170a及び垂直走査駆動回路 170bを備えて いる。水平走査駆動回路 170aは、映像信号処理回路 160からの水平同期信号に基 づき水平走査機構 210により光 (後述するレーザ)を水平走査させる。垂直走査駆動 回路 170bは、映像信号処理回路 160からの垂直同期信号に基づき垂直走査機構 2 30により光 (後述するレーザ)を垂直走査させる。

[0161] また、当該表示装置は、レーザ光生成回路 180を備えており、このレーザ光生成回 路 180は、映像信号処理回路 160からの青色駆動信号、緑色駆動信号及び赤色駆 動信号に基づき青色、緑色及び赤色のレーザ光を発生して各駆動信号に応じて強 度変調した上で合波しビーム状の画像レーザ光を生成する。

[0162] また、当該表示装置は、光ファイバ 190、コリメートレンズ 190a及び波面曲率変調 装置 200を備えている。光ファイバ 190は、レーザ光生成回路 180からの画像レーザ 光を導光してコリメートレンズ 190aに向けて出射する。このコリメートレンズ 190aは、 光ファイバ 190から出射される画像レーザ光をコリメートしてコリメート光を波面曲率変 調装置 200に向けて出射する。

[0163] 波面曲率変調装置 200は、上記第 1実施形態にて述べた光反射装置を構成する 制御回路 30及び光反射素子 (以下、光反射素子 Eという）、ビームスプリッタ 201並 びに凸レンズ 202により構成されている。

[0164] 光反射素子 Eは、その薄板状弾性部 14にて、凸レンズ 202を介しビームスプリッタ 201に対向するように配設されて！/、る。

[0165] ビームスプリッタ 201は、コリメートレンズ 190aからのコリメート光を凸レンズ 202に 向けて反射させると共に、凸レンズ 202から出射される光を水平走査機構 210に向け て透過させる機能を有する。

[0166] 凸レンズ 202は、ビームスプリッタ 201からのコリメート光を収束して光反射素子 Eの 基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射させる。また、当該凸レンズ 202は、 光反射素子 Eの薄板状弾性部 14の鏡面中央に入射して反射される光を屈折させて ビームスプリッタ 201〖こ向けて出射する。

[0167] 本実施形態では、光反射素子 Eの基板 10の薄板状弾性部 14が湾曲変形していな いとき、凸レンズ 202は、その焦点にて、基板 10の薄板状弾性部 14の鏡面中央上に 位置するように配設されて 、る。

[0168] 従って、薄板状弾性部 14が凹所 12側へ湾曲変形するか或いは凹所 12とは反対 側へ湾曲変形すると、薄板状弾性部 14の鏡面中央で反射される光は、凸レンズ 202 により収束或いは拡散するように屈折されてビームスプリッタ 201を経て水平走査機 構 210へ出力される。このことは、コリメートレンズ 190aからのコリメート光（換言すれ ば、レーザ光生成回路 180からの画像レーザ光）が、その波面曲率にて、波面曲率 変調装置 200により変調されて、水平走査機構 210に出射されることを意味する。

[0169] 制御回路 30は、映像信号処理回路 160からの奥行き信号に基づき映像の奥行き の大小に対応して正負の制御電圧を発生し光反射素子 Eの起歪素子 20に印加する

[0170] 水平走査機構 210はポリゴンミラー力もなるもので、この水平走査機構 210は、水 平走査駆動回路 170aにより駆動されて、ビームスプリッタ 201からの光を水平走査し リレー光学系 220を通して垂直走査機構 230に向けて出射する。

[0171] 垂直走査機構 230は、垂直走査駆動回路 170bにより駆動されて、リレー光学系 22 0からの水平走査光を垂直走査しリレー光学系 240を通し 2次元状の走査光として使 用者の左眼 Iの瞳孔 laに入射させる。これに伴い、当該 2次元状の走査光は、左眼 I の網膜に 2次元状の映像を表示する。

[0172] ここで、上述のように、レーザ光生成回路 180からの画像レーザ光は、その波面曲 率にて、波面曲率変調装置 200により変調された上で、波面曲率変調光として、水 平走査機構 210、リレー光学系 220、垂直走査機構 230及びリレー光学系 240を通 り左眼 Iに入射する。従って、左眼 Iの網膜に表示される映像は、上記波面曲率変調 光のもつ波面曲率に応じたピント位置のもとに表示される。

[0173] 以上のように構成した本第 11実施形態では、上記第 1実施形態にて述べた光反射 装置の光反射素子 Eが水平走査機構 210、コリメートレンズ 190a及び当該光反射装 置の制御回路 30の間に介装されている。

[0174] ここで、光反射素子 Eが、基板 10及び起歪素子 20でもって上記第 1実施形態にて 述べたように構成されて 、るから、当該光反射素子 E自体は小型に構成されて 、る。 従って、レンズ 202を含む波面曲率変調装置 200も同様に小型に構成されている。 その結果、当該表示装置がより一層コンパクトに構成され得る。

[0175] なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなぐ次のような種々の変 形例が挙げられる。（1)起歪素子 20、 50或いは 120は、圧電素子に限ることなぐ例 えば、電歪素子ゃ磁歪素子であってもよい。（2)上記第 4実施形態にて述べた基板 7 0の形成材料は合成樹脂材料であってもよい。なお、基板 70の薄板状弾性部 71の 表面は、研磨面と実質的に同様の処理がなされていることが望ましい。（3)基板 10の 表面 (研磨面）に反射膜を薄膜状にコーティングすることで鏡面としてもよい。（4)基 板 10は、一般的には、適宜な形状の基体であってもよぐこの基体にエッチングによ つて凹所 12を形成して薄板状弾性部及び支持部を形成するようにしてもよい。また、 当該基体は、凹所を形成するように板状薄板部及び支持部を設けることで構成して もよい。（5)表示装置としては、網膜走査型表示装置に限ることもなぐ一般に画像に よって変調された光を 2次元方向に走査することで画像を表示する光走査型表示装 置であればよぐこの光走査型表示装置に波面曲率変調装置 200を適用することで 、当該走査型表示装置のコンパクト化が確保され得る。（6)基板 10の鏡面が形成さ れる部位は、光の反射される部位さえ含めばよいので、光の反射される部位付近に 限定し形成されてもよい。

[0176] 本発明の一つの実施形態では、上述のような光反射素子は、基体に鏡面として形 成された面と反対側の面力 起歪素子に対向するように設けられて基体を支持する 支持部材を備える。

[0177] このような構成によれば、これにより、何ら余分な部材を用いることなぐ支持部材を 基体に上記反対側の面側から直接固着することができる。その結果、本発明の作用 効果を達成し得るのは勿論のこと、支持部材を採用するのみで、当該光反射素子を 支持部材でもって適宜な静止部材に簡単に支持することができる。

[0178] また、上述のように支持部材を基体に上記反対側の面力 起歪素子に対向するよ うに設けるから、当該起歪素子は、基体と支持部材との間にあって当該支持部材によ り確実に保護され得る。

[0179] また、本発明の一つの実施形態では、板状弾性部の鏡面は、当該板状弾性部の 一方の面を研磨面とし、この研磨面に反射膜を薄膜状にコーティングすることで形成 されていることを特徴とする。

[0180] また、本発明の一つの実施形態では、支持部も、弾性を有するように形成されてい ることを特徴とする。

[0181] これによれば、起歪素子がその起歪作用により基体の板状弾性部を変形させると、 板状弾性部の一方の面である鏡面に入射する光は、当該板状弾性部によりその変 形に応じた方向に反射され得る。

[0182] ここで、基体の支持部は弾性を有するように形成されているから、当該支持部はそ の弾性によりばねとして作用する。このため、板状弾性部の凹所側への変形或いは 板状弾性部の凹所とは反対側への変形が、上述した支持部のばね作用でもってより 一層円滑になされ得る。その結果、板状弾性部の鏡面に入射する光の反射方向が、 より一層円滑にかつ確実に制御され得る。

[0183] また、本発明の一つの実施形態では、基体は、凹所をエッチングで形成することに より板状弾性部及び支持部が一体的に形成されたシリコン基板であることを特徴とす る。

[0184] このように基体をシリコン基板で構成し、上記凹所をエッチングにより形成することで 、ステンレス等の金属やその他セラミックス材料と比較して、加工精度を良くすること ができる。また、エッチングでは、起歪素子を形成する凹所の面に容易に面荒れを発 生させることができる。このため、起歪素子の凹所の面に対する密着度合いがより一 層向上する。すなわち、基体に対する起歪素子の良好な密着性を確保し、起歪素子 力 の力の伝達をより効率的にできる。

[0185] また、上述のように基体をシリコン基板で構成することで、当該シリコン基板の面は ウェハーとしての面として研磨面として形成されて 、る。この研磨面は表面荒れの極 めて少ない面であるから、当該研磨面は、そのまま、鏡面としての役割を果たす。従 つて、当該研磨面をそのまま鏡面として利用し、この鏡面における入射光の光量の減 少を防止し得る。

[0186] また、本発明の一つの実施形態では、基体は、金属材料により形成されていること を特徴とする。

[0187] また、本発明の一つの実施形態では、板状弾性部は所定方向に延びた部材であ ることを特徴とする。さらに、起歪素子は、板状弾性部の鏡面として形成された面と反 対側の面に、上述の所定方向に延びるように設けられて 、ることを特徴とする。

[0188] また、本発明の一つの実施形態では、起歪素子は、板状弾性部の鏡面として形成 された面と反対側の面に、放射状に設けられていることを特徴とする。

[0189] このように起歪素子として放射状の起歪素子を用いることで、当該起歪素子がその 起歪作用を放射状にもたらす。このため、板状弾性部の凹所側或いはその反対側へ の変形が起歪素子の回転対称の起歪作用に基づき略円形形状部位の変形として発 生する。 [0190] 従って、一方向（たとえば素子の長手方向）のみに湾曲して変位する板状弾性部の 鏡面で反射される場合、その鏡面の変形形状に起因する反射光の波面が略楕円形 状となるのに対し、当該反射光の断面形状が上記放射方向において均一化されて 回転対称な真円形状に近づく。その結果、バランスのとれた良好な断面形状をもつ 光として板状弾性部の鏡面にて反射され得る。

[0191] また、本発明の一つの実施形態では、起歪素子は、板状弾性部の鏡面として形成 された面と反対側の面に、所定間隔をおいて互いに対向して 2つ設けられて、互いに 同相で駆動されることを特徴とする。

[0192] これによれば、各起歪素子は、板状弾性部の上記反対側の面のうち上記所定間隔 に対する対応面部位には存在しない。このため、起歪素子が起歪作用を発揮しても 、板状弾性部のうち上記所定間隔に対する対応部位は変形しにくい。

[0193] 従って、光が、板状弾性部の鏡面のうち上記所定間隔に対する対応鏡面部位に入 射したとき、この対応鏡面部位は略平面形状を保ったまま変位するから、反射光の断 面形状も、入射光の断面形状と同じく回転対称な形状を維持する。その結果、バラン スのとれた良好な断面形状をもつ光として板状弾性部の鏡面にて反射され得る。

[0194] また、本発明の一つの実施形態では、前記板状弾性部のうち前記 2つの起歪素子 の間の前記所定間隔の領域に対する対応部位は、前記板状弾性部のその他の部 位よりも剛性の高 、高剛性材料で形成されて 、ることを特徴とする。

[0195] これにより、板状弾性部のうち上記所定間隔に対する対応部位はより一層変形しに くくなり，その平面度を保ちつつ上下に変位することが可能となる。

[0196] また、本発明の一つの実施形態では、前記板状弾性部の鏡面として形成された面 と反対側の面のうち前記 2つの起歪素子の間の前記所定間隔の領域に対する対応 面部位には、前記板状弾性部のその他の面部位よりも剛性の高 、高剛性部材が設 けられて 、ることを特徴とする。

[0197] このように高剛性部材を設けるようにしても、板状弾性部のうち上記所定間隔に対 する対応部位は高剛性部材のためにより一層変形しに《なる。

[0198] また、本発明の一つの実施形態では、起歪素子は、たとえば矩形形状を有する複 数の電極と起歪部材とが積層した構造を有し、複数の電極と前記起歪部材のそれぞ れ同方向に位置する一辺側から電圧が供給されることを特徴とする。

これにより、起歪素子へ電圧を供給する回路をコンパクトにすることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 弾性材料からなる板状弾性部及びこの板状弾性部を支持する支持部を有する基 体と、起歪素子とを備え、

前記板状弾性部の両面の一方の面の少なくとも一部は鏡面として形成されており、 前記支持部は、前記基体において、前記板状弾性部の前記鏡面として形成された 面と反対側の面に凹所が形成されるように設けられると共に、前記板状弾性部を支 持しており、

前記起歪素子は、前記凹所内にて前記板状弾性部の前記他方の面に当該板状 弾性部を変形可能に設けられていることを特徴とする光反射素子。

[2] 前記基体に前記鏡面として形成された面と反対側の面から前記起歪素子に対向す るように設けられて前記基体を支持する支持部材を備えることを特徴とする請求項 1 に記載の光反射素子。

[3] 前記板状弾性部の前記鏡面は、当該板状弾性部の前記一方の面を研磨面とし、こ の研磨面に反射膜を薄膜状にコーティングすることで形成されていることを特徴とす る請求項 1に記載の光反射素子。

[4] 前記支持部も、弾性を有するように形成されて 、ることを特徴とする請求項 1に記載 の光反射素子。

[5] 前記基体は、前記凹所をエッチングで形成することにより前記板状弾性部及び前 記支持部が一体的に形成されたシリコン基板であることを特徴とする請求項 1に記載 の光反射素子。

[6] 前記基体は、金属材料により形成されて 、ることを特徴とする請求項 1に記載の光 反射素子。

[7] 前記板状弾性部は所定方向に延びた部材であることを特徴とする請求項 1に記載 の光反射素子。

[8] 前記起歪素子は、前記鏡面として形成された面と反対側の面に、前記所定方向に 延びるように設けられて 、ることを特徴とする請求項 7に記載の光反射素子。

[9] 前記起歪素子は、前記鏡面として形成された面と反対側の面に、放射状に設けら れて 、ることを特徴とする請求項 1に記載の光反射素子。

[10] 前記起歪素子は、前記鏡面として形成された面と反対側の面に、所定間隔をおい て互いに対向して 2つ設けられて、互いに同相で駆動されることを特徴とする請求項

1に記載の光反射素子。

[11] 前記板状弾性部のうち前記 2つの起歪素子の間の前記所定間隔の領域に対する 対応部位は、前記板状弾性部のその他の部位よりも剛性の高 、高剛性材料で形成 されていることを特徴とする請求項 10に記載の光反射素子。

[12] 前記鏡面として形成された面と反対側の面のうち前記 2つの起歪素子の間の前記 所定間隔の領域に対する対応面部位には、前記板状弾性部のその他の面部位より も剛性の高い高剛性部材が設けられていることを特徴とする請求項 10に記載の光反 射素子。

[13] 前記起歪素子は、矩形形状を有する複数の電極と起歪部材とが積層した構造を有 し、前記複数の電極と前記起歪部材のそれぞれ同方向に位置する一辺側から電圧 が供給されることを特徴とする請求項 1に記載の光反射素子。

[14] 請求項 7に記載の光反射素子からなる第 1及び第 2の光反射素子と、反射板と、光 学系とを備え、

前記第 1の光反射素子と前記第 2の光反射素子とは、それぞれの鏡面が面の鉛直 方向に重複することなく平行に配置されると共に、それぞれの前記板状弾性部が延 びる所定方向が互いに略直交した位置となるように配置され、

前記光学系は、前記第 1の光反射素子の鏡面に収束光が入射するように配置され 前記反射板は、前記第 1光反射素子の鏡面により反射された光を前記第 2光反射 素子の鏡面に向け反射するように配設されていること、を特徴とする光反射装置。

[15] 請求項 1に記載の光反射素子と、

収束光を前記光反射素子の板状弾性部の鏡面上に入射させるように当該鏡面に 対向して設けられた光学系と、

前記光反射素子の起歪素子の起歪方向を制御する制御手段と、を備え、 前記制御手段の制御による前記起歪方向に基づいて前記板状弾性部を変形させ ることにより、前記光反射素子が、前記収束光の反射位置を変化させて前記光学系 に向けて反射させることを特徴とする波面曲率変調装置。

[16] 請求項 1に記載の光反射素子と、

入射光を前記光反射素子の板状弾性部の鏡面上に入射させるように当該鏡面に 対向して設けられた光学系と、

前記光反射素子の起歪素子の起歪方向を制御する制御手段と、を備え、 前記制御手段の制御による前記起歪方向に基づいて前記板状弾性部を変形させ ることにより、前記光反射素子が、前記入射光の波面曲率を変調して前記光学系に 向けて反射させることを特徴とする波面曲率変調装置。

[17] 画像情報を含む画像光を出射する画像光出射手段と、

この画像光出射手段からの画像光を 2次元的に走査する走査手段と、 前記画像光出射手段と前記走査手段との間の前記画像光の光路中に配置される 請求項 15に記載の波面曲率変調装置と、を備え、

前記波面曲率変調装置は、前記画像光出射手段から出射される前記画像光の波 面曲率を変調して、当該変調された画像光を前記走査手段に入射させることを特徴 とする光走査型表示装置。