(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる光偏向器を提供する。【解決手段】光偏向器１００は、第１の回動部１０と第２の回動部２０とを備える。第１の回動部１０は、フレーム部１１、ミラー部１２、トーションバー１３ａ，１３ｂを有する。第２の回動部２０は、フレーム部２１、中央フレーム部２２、トーションバー２３ａ，２３ｂを有する。ミラー部１２は、第１の軸の周りに回動する。中央フレーム部２２は、第１の軸とは異なる第２の軸の周りに回動する。ミラー部１２を回動させる駆動部であるコイル１４と磁石１５ａ，１５ｂ、中央フレーム部２２を回動させる駆動部であるコイル２４と磁石２５ａ，２５ｂはいずれもミラー部１２の外部に設けられている。【選択図】図１
2014044384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口を有する第１のフレーム部と、
前記第１の開口内に配置されたミラー部と、
前記第１のフレーム部及び前記ミラー部に直接的または間接的に接続され、前記ミラー部を第１の軸の周りに回動自在に保持する第１のトーションバーと、
を有する第１の回動部と、
第２の開口を有する第２のフレーム部と、
前記第２の開口内に配置され、前記第１のフレーム部が固定される中央フレーム部と、
前記第２のフレーム部及び前記中央フレーム部に接続され、前記中央フレーム部を前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りに回動自在に保持する第２のトーションバーと、
を有する第２の回動部と、
前記ミラー部の外部に設けられ、前記ミラー部を前記第１の軸の周りに回動させる第１の駆動部と、
前記ミラー部の外部に設けられ、前記中央フレーム部を前記第２の軸の周りに回動させる第２の駆動部と、
を備えることを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
前記第１の駆動部は、前記中央フレーム部に形成された第１のコイルと、前記中央フレーム部の外部に配置された第１の磁石とを有することを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
【請求項３】
前記第２の駆動部は、前記中央フレーム部に形成された第２のコイルと、前記中央フレーム部の外部に配置された第２の磁石とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光偏向器。
【請求項４】
前記第１の回動部はシリコンによって形成され、前記第２の回動部はポリイミドによって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光偏向器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、MEMS技術を用いた光偏向器が種々開発されている。光偏向器は、一例として、画像を表示させるための表示デバイスとして用いられる。光偏向器のミラーにレーザ光を照射し、ミラーを２次元的に偏向させる。これによって、光偏向器は、レーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させて、スクリーン上に画像を表示させることができる。この種の光偏向器は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９８６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる光偏向器が求められている。本発明はこのような要望に対応するため、部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる光偏向器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１の開口（１１ｏ）を有する第１のフレーム部（１１）と、前記第１の開口内に配置されたミラー部（１２）と、前記第１のフレーム部及び前記ミラー部に直接的または間接的に接続され、前記ミラー部を第１の軸の周りに回動自在に保持する第１のトーションバー（１３ａ，１３ｂ）とを有する第１の回動部（１０）と、第２の開口（２１ｏ）を有する第２のフレーム部（２１）と、前記第２の開口内に配置され、前記第１のフレーム部が固定される中央フレーム部（２２）と、前記第２のフレーム部及び前記中央フレーム部に接続され、前記中央フレーム部を前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りに回動自在に保持する第２のトーションバー（２３ａ，２３ｂ）とを有する第２の回動部（２０）と、前記ミラー部の外部に設けられ、前記ミラー部を前記第１の軸の周りに回動させる第１の駆動部（１４，１５ａ，１５ｂ）と、前記ミラー部の外部に設けられ、前記中央フレーム部を前記第２の軸の周りに回動させる第２の駆動部（２４，２５ａ，２５ｂ）とを備えることを特徴とする光偏向器（１００）提供する。
【０００６】
上記の光偏向器において、前記第１の駆動部は、前記中央フレーム部に形成された第１のコイル（１４）と、前記中央フレーム部の外部に配置された第１の磁石（１５ａ，１５ｂ）とを有することが好ましい。
【０００７】
上記の光偏向器において、前記第２の駆動部は、前記中央フレーム部に形成された第２のコイル（２４）と、前記中央フレーム部の外部に配置された第２の磁石（２５ａ，２５ｂ）とを有することが好ましい。
【０００８】
上記の光偏向器において、前記第１の回動部はシリコンによって形成され、前記第２の回動部はポリイミドによって形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光偏向器によれば、部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は一実施形態の光偏向器を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の１Ａ−１Ａ断面図である。
【図２】一実施形態の光偏向器を用いた画像表示装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】一実施形態の光偏向器を用いた画像表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態の光偏向器について、添付図面を参照して説明する。図１の（ａ）に示すように、一実施形態の光偏向器１００は、第１の回動部１０と第２の回動部２０とを備える。
【００１２】
第１の回動部１０は次のように構成される。フレーム部１１は、開口１１ｏを有する。開口１１ｏ内には、フレーム部１１と一対のトーションバー１３ａ，１３ｂによって接続されたミラー部１２が配置されている。ここでは、トーションバー１３ａ，１３ｂはフレーム部１１とミラー部１２とに直接的に接続されているが、他の部材を介して間接的に接続されていてもよい。
【００１３】
ミラー部１２は、後述する駆動部によって、図１の（ａ）における左右方向の第１の軸の周りに第１の共振周波数で回動される。第１の回動部１０内には、ミラー部１２を駆動するための駆動部を設けていない。
【００１４】
フレーム部１１、ミラー部１２、トーションバー１３ａ，１３ｂは同一材料によって、略同一の厚みに形成されている。フレーム部１１、ミラー部１２、トーションバー１３ａ，１３ｂを形成する材料としては、シリコンが好適である。フレーム部１１、ミラー部１２、トーションバー１３ａ，１３ｂを有する第１の回動部１０は、所定厚さのシリコン層をエッチングすることによって容易に製造することができる。
【００１５】
第２の回動部２０は次のように構成される。フレーム部２１は、開口２１ｏを有する。開口２１ｏ内には、フレーム部２１と一対のトーションバー２３ａ，２３ｂによって接続された中央フレーム部２２が配置されている。図１の（ｂ）に示すように、中央フレーム部２２はフレーム部１１の外形寸法よりも小さい開口２２ｏを有する。フレーム部１１は中央フレーム部２２上に載置され、フレーム部１１と中央フレーム部２２とは接着剤等によって接着されて一体化されている。
【００１６】
中央フレーム部２２は、後述する駆動部によって、図１の（ａ）における上下方向の第２の軸の周りに第１の共振周波数とは異なる周波数（第１の共振周波数より低い周波数）で回動される。
【００１７】
フレーム部２１、中央フレーム部２２、トーションバー２３ａ，２３ｂは同一材料によって、略同一の厚みに形成されている。フレーム部２１、中央フレーム部２２、トーションバー２３ａ，２３ｂを形成する材料としては、ポリイミドが好適である。
【００１８】
中央フレーム部２２の上面には、ミラー部１２を駆動するための駆動部の一部を構成する複数ターンのコイル１４が配置されている。中央フレーム部２２の外側（図１ではフレーム部２１の外側に示している）には、ミラー部１２を駆動するための駆動部の一部を構成する磁石１５ａ，１５ｂが配置されている。コイル１４と磁石１５ａ，１５ｂとで、ミラー部１２を駆動するための駆動部を構成している。図１では簡略化のためコイル１４を２ターンとしているが、実際にはさらに多いターン数である。
【００１９】
フレーム部２１の上面には、コイル１４に電気信号を供給するための端子１６ａ，１６ｂが設けられている。コイル１４を構成する配線パターンの両端部は、端子１６ａ，１６ｂに接続されている。
【００２０】
さらに、中央フレーム部２２の上面には、中央フレーム部２２を駆動するための駆動部の一部を構成する複数ターンのコイル２４が配置されている。図１の（ａ）では、コイル１４との区別を容易にするため、コイル２４を破線にて示している。
【００２１】
中央フレーム部２２の上面におけるコイル１４及びコイル２４の配置方法として、コイル１４とコイル２４とを互いに異なる位置に配置する方法がある。図１では、中央フレーム部２２の上面においてコイル１４よりも外側の領域にコイル２４を配置して示しているが、これに限定されるものではなく、中央フレーム部２２の上面においてコイル２４よりも外側の領域にコイル１４を配置するようにしてもよい。
【００２２】
また、他の配置方法として、中央フレーム部２２の上面にコイル１４とコイル２４とを重ねる、いわゆる、多層配線構造としてもよい。その場合は、コイル１４とコイル２４との絶縁性を確保するためにコイル１４とコイル２４との間に絶縁層を介在させる。
上述したコイル１４，２４の配置方法は、ポリイミド配線基板で用いられている配線技術を用いることができる。
【００２３】
中央フレーム部２２の外側（図１ではフレーム部２１の外側に示している）には、中央フレーム部２２を駆動するための駆動部の一部を構成する磁石２５ａ，２５ｂが配置されている。コイル２４と磁石２５ａ，２５ｂとで、中央フレーム部２２を駆動するための駆動部を構成している。図１では簡略化のためコイル２４を２ターンとしているが、実際にはさらに多いターン数である。
【００２４】
フレーム部２１の上面には、コイル２４に電気信号を供給するための端子２６ａ，２６ｂが設けられている。コイル２４を構成する配線パターンの両端部は、端子２６ａ，２６ｂに接続されている。
【００２５】
コイル１４，２４をフレーム部２１の下面（裏面）に形成してもよい。端子１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂもフレーム部２１の下面に形成してもよい。
【００２６】
なお、ミラー部１２は、コイル１４と磁石１５ａ，１５ｂとで第１の軸の周りに回動され、コイル２４と磁石２５ａ，２５ｂとで第２の軸の周りに回動されると説明してきたが、実際には、ミラー部１２は、第１の軸の周りに回動される場合も、第２の軸の周りに回動される場合もいずれも４つの磁石１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂが発生する磁界の影響を受ける。そのため、ミラー部１２が、コイル１４と磁石１５ａ，１５ｂとで第１の軸の周りに回動され、コイル２４と磁石２５ａ，２５ｂとで第２の軸の周りに回動されるように、４つの磁石１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂを配置する。
【００２７】
以上のように、一実施形態の光偏向器１００は、第１の回動部１０内には、ミラー部１２を駆動するための駆動部を設けていない。第１の回動部１０内には、中央フレーム部２２を駆動するための駆動部も設けていない。光偏向器１００は、ミラー部１２を駆動するための駆動部及び中央フレーム部２２を駆動するための駆動部を第１の回動部１０の外部に設けている。
【００２８】
具体的には、光偏向器１００は、ミラー部１２を駆動するための駆動部の一部（コイル１４）及び中央フレーム部２２を駆動するための駆動部の一部（コイル２４）を、第２の回動部２０を構成する中央フレーム部２２上に設けている。また、光偏向器１００は、ミラー部１２を駆動するための駆動部の他の一部（磁石１５ａ，１５ｂ）及び中央フレーム部２２を駆動するための駆動部の他の一部磁石２５ａ，２５ｂ）を、第１の回動部１０の外側に設けている。
【００２９】
光偏向器１００を用いてレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させて画像表示する画像表示装置を構成する場合、第１の回動部１０のミラー部１２が第１の軸の周りに回動することによってレーザ光は水平方向に走査され、第２の回動部２０の中央フレーム部２２が第２の軸の周りに回動することによってレーザ光は垂直方向に走査される。
【００３０】
一実施形態の光偏向器１００においては、第１の回動部１０は駆動部を構成するコイル等の構成部品を有さないため、簡単な振動構造のみで第１の回動部１０を構成することができる。コイル等の構成部品を第２の回動部２０側に集約しているので、第１の回動部１０の駆動部の構成部品と第２の回動部２０の駆動部の構成部品との接続が容易となる。よって、光偏向器１００は部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる。また、一実施形態の光偏向器１００によれば、小型化や低コスト化も可能となる。
【００３１】
図２，図３を用いて、光偏向器１００を用いた画像表示装置の概略的な構成について説明する。光偏向器１００は、概略的に、ミラー１２，中央フレーム部２２，水平駆動部１０hd，垂直駆動部２０vdを有する。コイル１４と磁石１５ａ，１５ｂとは、ミラー部１２を駆動するための水平駆動部１０hdを構成している。コイル２４と磁石２５ａ，２５ｂとは、中央フレーム部２２を駆動するための垂直駆動部２０vdを構成している。
【００３２】
制御部１０１には、画像表示装置で表示する画像信号が入力される。制御部１０１は、入力された画像信号の水平同期信号に基づいて、光偏向器１００を水平方向に揺動させるための水平駆動信号を生成して水平駆動部１０hdに供給する。制御部１０１は、入力された画像信号の垂直同期信号に基づいて、光偏向器１００を垂直方向に揺動させるための垂直駆動信号を生成して垂直駆動部２０vdに供給する。
【００３３】
Ｒ光源駆動部１０２ｒ，Ｇ光源駆動部１０２ｇ，Ｂ光源駆動部１０２ｂは、制御部１０１による制御によって、Ｒ光源１０３ｒ，Ｇ光源１０３ｇ，Ｂ光源１０３ｂをそれぞれ駆動する。Ｒ光源１０３ｒ，Ｇ光源１０３ｇ，Ｂ光源１０３ｂは、３原色のレーザ光であるＲ，Ｇ，Ｂ光を発生する。プリズム１０４は、Ｒ光源１０３ｒより発せられたＲ光の光路を９０度折り曲げる。プリズム１０５はＲ光とＧ光とを合成し、プリズム１０６は、Ｒ光とＧ光との合成光とＢ光とを合成する。
【００３４】
制御部１０１は、入力された画像信号に応じた合成光がプリズム１０６より出力されるよう、Ｒ光源駆動部１０２ｒ，Ｇ光源駆動部１０２ｇ，Ｂ光源駆動部１０２ｂを制御する。ミラー１０７は、プリズム１０６より出力されたＲ，Ｇ，Ｂ光の合成光を反射する。レンズ１０８は、ミラー１０７からの合成光を集光してミラー１２へと入射させる。
【００３５】
破線で囲んだＲ光源１０３ｒ，Ｇ光源１０３ｇ，Ｂ光源１０３ｂと、プリズム１０４〜１０６と、ミラー１０７と、レンズ１０８の部分は、図３におけるレーザ光源５０に相当する。図３において、レーザ光源５０より発せられた画像信号に応じたレーザ光は、光偏向器１００のミラー１２に入射される。ミラー１２は、上述したように、第１の回動部１０によってレーザ光をスクリーン６０の水平方向に走査させるよう揺動され、第２の回動部２０によってレーザ光をスクリーン６０の垂直方向に走査させるよう揺動される。
【００３６】
光偏向器１００によるレーザ光の水平方向及び垂直方向の走査によって、スクリーン６０上には画像信号に基づく画像が表示される。
【００３７】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  第１の回動部
１１，２１  フレーム部
１１ｏ，２１ｏ  開口
１２  ミラー部
１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ  トーションバー
２０  第２の回動部
２２  中央フレーム部
１４  コイル（第１の駆動部）
１５ａ，１５ｂ  磁石（第１の駆動部）
２４  コイル（第２の駆動部）
２５ａ，２５ｂ  磁石（第２の駆動部）
１００  光偏向器
【図１】
2014044384.tif 000003
【図２】
2014044384.tif 000004
【図３】
2014044384.tif 000005