(57)【要約】【課題】光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供すること。【解決手段】光スキャナー１は、基部１１１と、光を反射する光反射板１１３と、基部１１１と光反射板１１３とを接続するスペーサー１１２と、基部１１１を揺動可能に支持する軸部１２ａ、１２ｂと、を有し、光反射板１１３は、光反射板１１３と基部１１１とが並ぶ方向から見た平面視において、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＸ軸と離れた位置となるように設けられ、平面視において、スペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１が、Ｘ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。【選択図】図５
2015125220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
光を反射する光反射部と、
前記基部と前記光反射部とを接続する接続部と、
前記基部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、を有し、
前記光反射部は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向から見た平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記揺動軸と離れた位置となるように設けられ、
前記平面視において、前記基部および前記接続部のうちの少なくとも一方の幾何学的中心が、前記揺動軸に対して前記光反射部の幾何学的中心と反対側に位置していることを特徴とする光スキャナー。
【請求項２】
基部と、
光を反射する光反射部と、
前記基部と前記光反射部とを接続する接続部と、
前記基部を囲んで設けられた枠体部と、
前記基部と前記枠体部とを接続し、前記基部を第１軸まわりに揺動可能に支持する第１軸部と、
前記枠体部を前記第１軸と交差する第２軸まわりに揺動可能に支持する第２軸部と、を有し、
前記光反射部は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向から見た平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸と離れた位置となるように設けられ、
前記平面視において、前記基部および前記接続部のうちの少なくとも一方の幾何学的中心が、前記第１軸または前記第２軸に対して前記光反射部の幾何学的中心と反対側に位置していることを特徴とする光スキャナー。
【請求項３】
前記平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記第１軸に対してずれている請求項２に記載の光スキャナー。
【請求項４】
前記平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記第２軸に対してずれている請求項２に記載の光スキャナー。
【請求項５】
前記平面視において、前記基部の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸に対してずれている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項６】
前記平面視において、前記接続部の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸に対してずれている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項７】
前記接続部の側面は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向に対して傾斜したテーパーを有する請求項６に記載の光スキャナー。
【請求項８】
前記テーパーは、前記第１軸または前記第２軸に対して近位の部分と遠位の部分とにそれぞれ設けられ、前記近位の部分および前記遠位の部分は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向に対する傾斜角度が互いに異なる請求項７に記載の光スキャナー。
【請求項９】
前記平面視において、前記基部および前記接続部の双方の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸に対してずれている請求項２ないし８のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項１０】
前記平面視において、前記基部の形状が前記接続部の形状と一致している請求項９に記載の光スキャナー。
【請求項１１】
前記光反射部は、前記平面視において、前記第１軸または前記第２軸に沿った長円形または鶏卵形をなしている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光スキャナーを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光スキャナーを備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクター等の画像表示装置として、２次元的に光を走査する光スキャナーを備えるものが知られている。
特許文献１に係る光スキャナーは、フレームと、そのフレームに第１トーションバネを通じて懸架されて第１軸に対して回動可能な外側駆動部と、第２トーションバネを通じて外側駆動部に懸架されて第１軸に直交する第２軸に対して回動可能な内側駆動部と、その内側駆動部の上部に配置されて内側駆動部と共に回動するステージと、を備える。
【０００３】
また、特許文献１に係る光スキャナーでは、内側駆動部および外側駆動部のそれぞれに設けられたコイルに流れる電流と、フレームの両側に配置された１対の磁石間の磁場とにより発生したローレンツ力により、外側駆動部を第１軸に対して回動させるとともに内側駆動部を第２軸に対して回動させる。これにより、ステージに形成されたミラー面で光を反射して走査する。
ここで、ステージは、円板状をなし、ステージの中心から中心軸が一致するように突出したリンク部を通じて内側駆動部と連結されており、平面視で、第１軸および第２軸のそれぞれに対して対称となるように配置されている。
【０００４】
ところで、このような光スキャナーでは、通常、ミラー面に対して傾斜した方向から光を入射させるが、ミラー面における光のスポット形状は長円形（鶏卵形）をなす。
したがって、特許文献１に記載の光スキャナーでは、ミラー面に光反射に用いない無駄な領域ができてしまったり、ミラー面に入射できずに光の一部が無駄になったりするという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光スキャナーは、基部と、
光を反射する光反射部と、
前記基部と前記光反射部とを接続する接続部と、
前記基部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、を有し、
前記光反射部は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向から見た平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記揺動軸と離れた位置となるように設けられ、
前記平面視において、前記基部および前記接続部のうちの少なくとも一方の幾何学的中心が、前記揺動軸に対して前記光反射部の幾何学的中心と反対側に位置していることを特徴とする。
このような光スキャナーによれば、基部、光反射部および接続部からなる質量の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を、光反射に用いない無駄な領域が少ない平面視形状（光反射の利用効率が高い平面視形状）とすることができる。
【０００８】
本発明の光スキャナーは、基部と、
光を反射する光反射部と、
前記基部と前記光反射部とを接続する接続部と、
前記基部を囲んで設けられた枠体部と、
前記基部と前記枠体部とを接続し、前記基部を第１軸まわりに揺動可能に支持する第１軸部と、
前記枠体部を前記第１軸と交差する第２軸まわりに揺動可能に支持する第２軸部と、を有し、
前記光反射部は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向から見た平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸と離れた位置となるように設けられ、
前記平面視において、前記基部および前記接続部のうちの少なくとも一方の幾何学的中心が、前記第１軸または前記第２軸に対して前記光反射部の幾何学的中心と反対側に位置していることを特徴とする。
【０００９】
このような光スキャナーによれば、基部、光反射部および接続部からなる質量の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を、光反射に用いない無駄な領域が少ない平面視形状（光反射の利用効率が高い平面視形状）とすることができる。
一般に、光反射部の反射面に対して傾斜した方向から光を入射させるが、特に、このような２つの軸まわりに光反射部を揺動させる２軸型の光スキャナーにおいては、高精度な光走査を実現する上で、平面視で第１軸と第２軸とが交差する点に光の軸が一致するように光を光反射部に入射させなければならない。そのため、光反射部を、光反射に用いない無駄な領域が少ない平面視形状とすると、平面視において、光反射部の幾何学的中心と基部の幾何学的中心とが離れた位置となる。また、このような２軸型の光スキャナーでは、光反射部の揺動軸（第１軸または第２軸）まわりの慣性モーメントのバランスが悪いと、光反射部の揺動角のバランスが悪くなるとともに、第１軸部または第２軸部の不要な曲げ変形が生じる。そのため、このような２軸型の光スキャナーにおいて、基部、光反射部および接続部からなる質量の重心調整（慣性モーメントのバランス調整）を行うことは特に有用である。
【００１０】
本発明の光スキャナーでは、前記平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記第１軸に対してずれていることが好ましい。
この場合、仮に重心調整を行わないと、基部、光反射部および接続部からなる質量の第１軸まわりの慣性モーメントのバランスが悪くなり、光反射部の第１軸まわりの揺動角のバランスが悪くなったり、光反射部の第２軸まわりの揺動に伴って第１軸部の不要な曲げ変形が生じたりするという不具合が生じる。これに対し、本発明では、重心調整を行うことにより、かかる不具合の発生を防止または抑制することができる。
【００１１】
本発明の光スキャナーでは、前記平面視において、前記光反射部の幾何学的中心が前記第２軸に対してずれていることが好ましい。
この場合、仮に重心調整を行わないと、基部、光反射部および接続部からなる質量の第２軸まわりの慣性モーメントのバランスが悪くなり、光反射部の第２軸まわりの揺動角のバランスが悪くなったり、光反射部の第１軸まわりの揺動に伴って第２軸部の不要な曲げ変形が生じたりするという不具合が生じる。これに対し、本発明では、重心調整を行うことにより、かかる不具合の発生を防止または抑制することができる。
【００１２】
本発明の光スキャナーでは、前記平面視において、前記基部の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸に対してずれていることが好ましい。
基部は、枠体部、第１軸部および第２軸部と一括して形成することができる。そのため、この場合、基部の幾何学的中心の製品ごとのバラツキを小さくすることができる。
本発明の光スキャナーでは、前記平面視において、前記接続部の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸に対してずれていることが好ましい。
接続部は、光反射部と一括して形成することができる。そのため、この場合、光反射部の幾何学的中心と接続部の幾何学的中心との位置関係が製品ごとにばらつくのを抑制することができる。
【００１３】
本発明の光スキャナーでは、前記接続部の側面は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向に対して傾斜したテーパーを有することが好ましい。
これにより、基部、光反射部および接続部からなる質量の第１軸または第２軸まわりの慣性モーメントのバランス調整を効率的に行うことができる。
本発明の光スキャナーでは、前記テーパーは、前記第１軸または前記第２軸に対して近位の部分と遠位の部分とにそれぞれ設けられ、前記近位の部分および前記遠位の部分は、前記光反射部と前記基部とが並ぶ方向に対する傾斜角度が互いに異なることが好ましい。
これにより、基部、光反射部および接続部からなる質量の第１軸または第２軸まわりの慣性モーメントのバランス調整をより効率的に行うことができる。
【００１４】
本発明の光スキャナーでは、前記平面視において、前記基部および前記接続部の双方の幾何学的中心が前記第１軸または前記第２軸に対してずれていることが好ましい。
これにより、基部、光反射部および接続部からなる質量の第１軸または第２軸まわりの慣性モーメントのバランス調整を効率的に行うことができる。
本発明の光スキャナーでは、前記平面視において、前記基部の形状が前記接続部の形状と一致していることが好ましい。
これにより、基部と接続部とを接続する際に、これらの位置決めが容易となる。
本発明の光スキャナーでは、前記光反射部は、前記平面視において、前記第１軸または前記第２軸に沿った長円形または鶏卵形をなしていることが好ましい。
これにより、光反射部の反射面に対して傾斜した方向から光を入射させる場合に、光反射部の光反射に用いない無駄な領域を少なくすることができる。
【００１５】
本発明の画像表示装置は、本発明の光スキャナーを備えることを特徴とする。
これにより、基部、光反射部および接続部からなる質量の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を、光反射に用いない無駄な領域が少ない平面視形状とすることができる。
【００１６】
本発明のヘッドマウントディスプレイは、本発明の光スキャナーを備えることを特徴とする。
これにより、基部、光反射部および接続部からなる質量の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を、光反射に用いない無駄な領域が少ない平面視形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光スキャナーを示す平面図である。
【図２】図１に示す光スキャナーの断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。
【図３】図１に示す光スキャナーが備える駆動部の電圧印加部を説明するためのブロック図である。
【図４】図３に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。
【図５】図１に示す光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
【図６】図１に示す光スキャナーが備える光反射板および接続部を説明するための図であって、（ａ）は、Ｙ軸に沿った断面図、（ｂ）は、光反射板の裏面図である。
【図７】（ａ）は、従来の光反射板の光の利用効率を説明するための図、（ｂ）は、図１に示す光スキャナーが備える光反射板の光の利用効率を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板および接続部を説明するための図であって、（ａ）は、Ｙ軸に沿った断面図、（ｂ）は、光反射板の裏面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
【図１３】本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の画像表示装置の応用例１を示す斜視図である。
【図１５】本発明の画像表示装置の応用例２を示す斜視図である。
【図１６】本発明の画像表示装置の応用例３を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光スキャナーを示す平面図、図２は、図１に示す光スキャナーの断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。また、図３は、図１に示す光スキャナーが備える駆動部の電圧印加部を説明するためのブロック図である。また、図４は、図３に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１９】
図１および図２に示すように、光スキャナー１は、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸の２軸まわりに揺動させる２軸型の光スキャナーである。この光スキャナー１は、可動ミラー部１１と、１対の軸部１２ａ、１２ｂ（第１軸部）と、枠体部１３と、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ（第２軸部）と、支持部１５と、永久磁石２１と、コイル３１と、磁心３２と、電圧印加部４と、を備える。また、図１、２では図示しないが、光スキャナー１は、歪検出素子５１（第１歪検出素子）および歪検出素子５２（第２歪検出素子）とを備える（図５参照）。
【００２０】
ここで、可動ミラー部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂは、Ｙ軸（第１軸）まわりに揺動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび永久磁石２１は、Ｘ軸（第２軸）まわりに揺動（往復回動）する第２の振動系を構成する。
また、永久磁石２１、コイル３１および電圧印加部４は、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動（すなわち、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸まわりに揺動）させる駆動部を構成する。
【００２１】
以下、光スキャナー１の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部１１は、基部（可動部）１１１と、スペーサー１１２（接続部）を介して基部１１１に固定された光反射板１１３（光反射部）とを有する。
光反射板１１３の上面（一方の面）には、光反射性を有する光反射面１１４が設けられている。
【００２２】
この光反射板１１３は、軸部１２ａ、１２ｂに対して光反射板１１３の板厚方向に離間するとともに、光反射板１１３の板厚方向（すなわち光反射板１１３と基部１１１とが並ぶ方向）からみたときに（以下、単に「平面視」ともいう）軸部１２ａ、１２ｂの少なくとも一部と重なって設けられている。これにより、光反射板１１３の板面の面積を大きくしても、光スキャナー１の小型化を図ることができる。
本実施形態では、光反射板１１３は、平面視にて、長円形または鶏卵形をなしている。これにより、光反射面１１４を光の反射に効率的に利用することができる。
【００２３】
このような光反射板１１３の下面（他方の面、光反射板１１３の基部１１１側の面）は、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定されている。
スペーサー１１２は、基部１１１と光反射板１１３とを連結（接続）し、光反射板１１３を基部１１１に対して光反射板１１３の厚さ方向に離間させている。これにより、比較的簡単かつ高精度な寸法精度で、光反射板１１３を基部１１１に対して光反射板１１３の厚さ方向に離間させることができる。そして、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３および軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとの接触を防止しつつ、光反射板１１３をＹ軸まわりに揺動させることができる。
特に、スペーサー１１２は、基部１１１、スペーサー１１２および光反射板１１３からなる構造体の重心Ｇの位置を調整するように設けられている。なお、この点は、後に詳述する。
【００２４】
また、基部１１１は、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。また、基部１１１の平面視での面積は、基部１１１がスペーサー１１２を介して光反射板１１３を支持することができれば、できるだけ小さいのが好ましい。これにより、光反射板１１３の板面の面積を大きくしつつ、軸部１２ａと軸部１２ｂとの間の距離を小さくすることができる。
【００２５】
枠体部１３は、枠状をなし、前述した可動ミラー部１１の基部１１１を囲んで設けられている。言い換えると、可動ミラー部１１の基部１１１は、枠状をなす枠体部１３の内側に設けられている。
そして、枠体部１３は、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して支持部１５に支持されている。また、可動ミラー部１１の基部１１１は、軸部１２ａ、１２ｂを介して枠体部１３に支持されている。
【００２６】
また、枠体部１３は、Ｙ軸に沿った方向での長さがＸ軸に沿った方向での長さよりも長くなっている。すなわち、Ｙ軸に沿った方向における枠体部１３の長さをａとし、Ｘ軸に沿った方向における枠体部１３の長さをｂとしたとき、ａ＞ｂなる関係を満たす。これにより、軸部１２ａ、１２ｂに必要な長さを確保しつつ、Ｘ軸に沿った方向における光スキャナー１の長さを抑えることができる。
【００２７】
また、枠体部１３は、平面視にて、可動ミラー部１１の基部１１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成された第１の振動系の振動、すなわち、可動ミラー部１１のＹ軸まわりの揺動を許容しつつ、枠体部１３の小型化を図ることができる。
なお、枠体部１３の形状は、枠状であれば、図示のものに限定されない。
【００２８】
軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、弾性変形可能である。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１をＹ軸（第１軸）まわりに揺動（回動）可能とするように、可動ミラー部１１と枠体部１３を連結している。また、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３をＹ軸に直交するＸ軸（第２軸）まわりに揺動（回動）可能とするように、枠体部１３と支持部１５を連結している。
【００２９】
軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１の基部１１１を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、Ｙ軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、一端部が基部１１１に接続され、他端部が枠体部１３に接続されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、中心軸がＹ軸に一致するように配置されている。
このような軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、可動ミラー部１１のＹ軸まわりの揺動に伴って捩れ変形する。
【００３０】
軸部１４ａ、１４ｂおよび軸部１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、Ｘ軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、一端部が枠体部１３に接続され、他端部が支持部１５に接続されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、Ｘ軸を介して互いに対向するように配置され、同様に、軸部１４ｃ、１４ｄは、Ｘ軸を介して互いに対向するように配置されている。
このような軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３のＸ軸まわりの揺動に伴って、軸部１４ａ、１４ｂ全体および軸部１４ｃ、１４ｄ全体がそれぞれ捩れ変形する。
【００３１】
このように、可動ミラー部１１をＹ軸まわりに揺動可能とするとともに、枠体部１３をＸ軸まわりに揺動可能とすることにより、可動ミラー部１１（換言すれば光反射板１１３）を互いに直交するＸ軸およびＹ軸の２軸まわりに揺動（回動）させることができる。
なお、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。
【００３２】
前述したような基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５は、一体的に形成されている。
本実施形態では、基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５は、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ２層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成されている。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、ＳＯＩ基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、ＳＯＩ基板を用いて基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光スキャナー１の小型化を図ることができる。
【００３３】
そして、基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。これにより、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの弾性を優れたものとすることができる。また、基部１１１がＹ軸まわりに回動する際に枠体部１３に接触するのを防止することができる。
【００３４】
また、枠体部１３および支持部１５は、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層、ＳｉＯ２層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部１３および支持部１５の剛性を優れたものとすることができる。また、枠体部１３のＳｉＯ２層および第２のＳｉ層は、枠体部１３の剛性を高めるリブとしての機能だけでなく、可動ミラー部１１が永久磁石２１に接触するのを防止する機能も有する。
【００３５】
また、平面視にて、光反射板１１３の外側に位置する第１軸部、第２軸部、枠体部１３、支持部１５の上面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、光反射板１１３以外に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。
かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。
なお、前述した基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３６】
また、本実施形態では、スペーサー１１２および光反射板１１３も、ＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成されている。そして、スペーサー１１２は、ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。また、光反射板１１３は、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。
このように、ＳＯＩ基板を用いてスペーサー１１２および光反射板１１３を形成することにより、互いに接合されたスペーサー１１２および光反射板１１３を簡単かつ高精度に製造することができる。
このようなスペーサー１１２は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材（図示せず）により基部１１１に接合されている。
【００３７】
前述した枠体部１３の下面（光反射板１１３とは反対側の面）には、永久磁石２１が接合されている。
永久磁石２１と枠体部１３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
永久磁石２１は、平面視にて、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に磁化されている。
【００３８】
本実施形態では、永久磁石２１は、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状（棒状）をなす。そして、永久磁石２１は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石２１は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。
また、永久磁石２１は、平面視にて、Ｘ軸とＹ軸との交点を中心として対称となるように設けられている。
なお、本実施形態では、枠体部１３に１つの永久磁石の数を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部１３に２つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす２つの永久磁石を、平面視にて基部１１１を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部１３に設置すればよい。
【００３９】
Ｘ軸に対する永久磁石２１の磁化の方向（延在方向）の傾斜角θは、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であるのが好ましく、４５°以上６０°以下であることがより好ましく、４５°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石２１を設けることで、円滑かつ確実に可動ミラー部１１をＸ軸のまわりに回動させることができる。
これに対し、傾斜角θが前記下限値未満であると、電圧印加部４によりコイル３１に印加される電圧の強さなどの諸条件によっては、可動ミラー部１１を十分にＸ軸まわりに回動させることができない場合がある。一方、傾斜角θが前記上限値を超えると、諸条件によっては、可動ミラー部１１を十分にＹ軸まわりに回動させることができない場合がある。
【００４０】
このような永久磁石２１としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石２１は、硬磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部１３に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石２１を枠体部１３に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石２１を所望の位置に設置できない場合があるからである。
【００４１】
永久磁石２１の直下には、コイル３１が設けられている。すなわち、枠体部１３の下面に対向するように、コイル３１が設けられている。これにより、コイル３１から発生する磁界を効率的に永久磁石２１に作用させることができる。これにより、光スキャナー１の省電力化および小型化を図ることができる。
本実施形態では、コイル３１は、磁心３２に巻回されて設けられている。これにより、コイル３１で発生した磁界を効率的に永久磁石２１に作用させることができる。なお、磁心３２は、省略してもよい。
このようなコイル３１は、電圧印加部４に電気的に接続されている。そして、電圧印加部４によりコイル３１に電圧が印加されることで、コイル３１からＸ軸およびＹ軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。
【００４２】
電圧印加部４は、図３に示すように、可動ミラー部１１をＹ軸まわりに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部４１と、可動ミラー部１１をＸ軸まわりに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部４２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳する電圧重畳部４３とを備え、電圧重畳部４３で重畳した電圧をコイル３１に印加する。
【００４３】
第１の電圧発生部４１は、図４（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第１の電圧発生部４１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１の電圧Ｖ１を発生させるものである。
第１の電圧Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー１は効果的に光を主走査することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。
また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。
【００４４】
本実施形態では、第１周波数は、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成される第１の振動系（捩り振動系）の捩り共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、その捩り共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動ミラー部１１のＹ軸まわりの回動角を大きくすることができる。
【００４５】
一方、第２の電圧発生部４２は、図４（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第２の電圧発生部４２は、第２周波数（１／Ｔ２）の第２の電圧Ｖ２を発生させるものである。
第２の電圧Ｖ２は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２の電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。
【００４６】
第２周波数（１／Ｔ２）は、第１周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜１２０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。このように、第２の電圧Ｖ２の周波数を６０Ｈｚ程度とし、前述したように第１の電圧Ｖ１の周波数を１０〜４０ｋＨｚとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動ミラー部１１を互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。ただし、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができれば、第１の電圧Ｖ１の周波数と第２の電圧Ｖ２の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
【００４７】
本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび永久磁石２１で構成された第２の振動系（捩り振動系）の捩り共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数（第２周波数）は、第１の電圧Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動ミラー部１１をＹ軸まわりに第１周波数で回動させつつ、Ｘ軸まわりに第２周波数で回動させることができる。
【００４８】
また、第１の振動系の捩り共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系の捩り共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＜ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ１≧１０ｆ２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動ミラー部１１を、Ｙ軸まわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸まわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これに対し、ｆ１≦ｆ２とした場合は、第２周波数による第１の振動系の振動が起こる可能性がある。
【００４９】
このような第１の電圧発生部４１および第２の電圧発生部４２は、それぞれ、制御部７に接続され、この制御部７からの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部４１および第２の電圧発生部４２には、電圧重畳部４３が接続されている。
電圧重畳部４３は、コイル３１に電圧を印加するための加算器４３ａを備えている。加算器４３ａは、第１の電圧発生部４１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部４２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル３１に印加するようになっている。
【００５０】
次に、光スキャナー１の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系の捩り共振周波数と等しく設定されており、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系の捩り共振周波数と異なる値に、かつ、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１の電圧Ｖ１の周波数が１８ｋＨｚ、第２の電圧Ｖ２の周波数が６０Ｈｚに設定されている）。
【００５１】
例えば、図４（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図４（ｂ）に示すような第２の電圧Ｖ２とを電圧重畳部４３にて重畳し、重畳した電圧をコイル３１に印加する。
すると、第１の電圧Ｖ１によって、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１に引き付けようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１から離間させようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
【００５２】
ここで、上述したように、永久磁石２１は、それぞれの端部（磁極）が、Ｙ軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち、図１の平面視において、Ｙ軸を挟んで一方側に永久磁石２１のＮ極が位置し、他方側に永久磁石２１のＳ極が位置している。そのため、磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、枠体部１３にＹ軸まわりの振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、軸部１２ａ、１２ｂを捩れ変形させつつ、可動ミラー部１１が第１の電圧Ｖ１の周波数でＹ軸まわりに回動する。
【００５３】
また、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系の捩り共振周波数と等しい。そのため、第１の電圧Ｖ１によって、効率的に、可動ミラー部１１をＹ軸まわりに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部１３のＹ軸まわりの振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う可動ミラー部１１のＹ軸まわりの回動角を大きくすることができる。
【００５４】
一方、第２の電圧Ｖ２によって、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１に引き付けようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１から離間させようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。
【００５５】
ここで、上述したように、永久磁石２１は、それぞれの端部（磁極）が、Ｘ軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち図１の平面視において、Ｘ軸を挟んで一方側に永久磁石２１のＮ極が位置し、他方側に永久磁石２１のＳ極が位置している。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、軸部１４ａ、１４ｂおよび軸部１４ｃ、１４ｄをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部１３が可動ミラー部１１とともに、第２の電圧Ｖ２の周波数でＸ軸まわりに回動する。
また、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第２の振動系の捩り共振周波数は、第１の振動系の捩り共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動ミラー部１１が第２の電圧Ｖ２の周波数でＹ軸まわりに回動してしまうことを防止することができる。
【００５６】
以上説明したように、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル３１に印加することで、可動ミラー部１１を、Ｙ軸まわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸まわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これにより、装置の低コスト化および小型化を図るとともに、電磁駆動方式（ムービングマグネット方式）により、可動ミラー部１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。特に、基部１１１や光反射板１１３に対して直接駆動力を印加せず、枠体部１３のＹ軸まわりの振動成分を有する振動を励振させ、その振動に伴って、光反射板１１３をＹ軸まわりに揺動させることができる。そのため、基部１１１および枠体部１３のそれぞれに駆動源を設ける場合に比し、駆動源を構成する部品（永久磁石およびコイル）の数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。また、コイル３１が光スキャナー１の振動系と離間しているので、かかる振動系に対するコイル３１の発熱による悪影響を防止することができる。
【００５７】
このような可動ミラー部１１の挙動は、歪検出素子５１、５２の検出信号に基づいて検出される。
歪検出素子５１（第１歪検出素子）は、軸部１２ｂの変形（主に捩れ変形）を検出する。この歪検出素子５１の検出信号は、軸部１２ｂの捩れ変形に基づく信号を含んでいる。したがって、歪検出素子５１の検出信号に基づいて、可動ミラー部１１のＹ軸まわりの挙動を検出することができる。
一方、歪検出素子５２（第２歪検出素子）は、軸部１４ｄの変形（主に曲げ変形）を検出する。この歪検出素子５２の検出信号は、軸部１４ｃ、１４ｄ全体の捩れ変形に基づく信号を含んでいる。したがって、歪検出素子５２の検出信号に基づいて、可動ミラー部１１および枠体部１３のＸ軸まわりの挙動を検出することができる。
【００５８】
このような歪検出素子５１、５２は、それぞれ、例えば、２端子型または４端子型のピエゾ抵抗素子である。このピエゾ抵抗素子が有するピエゾ抵抗領域は、例えば、軸部１２ｂや支持部１５表面にリンまたはボロンのような不純物をドーピングすることによって形成される。
このような歪検出素子５１、５２は、図示しない配線を介して、前述した制御部７に電気的に接続されている。そして、制御部７は、歪検出素子５１、５２の検出信号に基づいて、電圧印加部４の駆動を制御する。
【００５９】
ここで、図５〜図７に基づいて、光反射板１１３について詳述する。
図５は、図１に示す光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。また、図６は、図１に示す光スキャナーが備える光反射板および接続部を説明するための図であって、図６（ａ）は、Ｙ軸に沿った断面図、図６（ｂ）は、光反射板の裏面図である。また、図７（ａ）は、従来の光反射板の光の利用効率を説明するための図、図７（ｂ）は、図１に示す光スキャナーが備える光反射板の光の利用効率を説明するための図である。
【００６０】
図５に示すように、光反射板１１３は、平面視において、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＸ軸と離れた位置となるように設けられている。そして、平面視において、スペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１が、Ｘ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。これにより、基部１１１、光反射板１１３およびスペーサー１１２からなる可動ミラー部１１の重心ＧをＸ軸に近づけることができる。
本実施形態では、平面視において可動ミラー部１１の重心ＧがＸ軸とＹ軸との交点Ｐと一致している。すなわち、スペーサー１１２は、平面視における可動ミラー部１１の重心ＧをＸ軸とＹ軸との交点Ｐに一致させるように、可動ミラー部１１の重心Ｇを調整している。
【００６１】
ここで、光反射板１１３の幾何学的中心ｇは、光反射板１１３の平面視形状における幾何学的な重心である。また、スペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１は、スペーサー１１２の平面視形状における幾何学的な重心である。また、可動ミラー部１１の重心Ｇは、可動ミラー部１１の物理的重心（質量中心）である。
このように可動ミラー部１１の重心Ｇを調整することにより、可動ミラー部１１の揺動軸（Ｘ軸およびＹ軸）まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとしつつ、光反射板１１３を、光反射に用いない無駄な領域が少ない（光反射の利用効率が高い）平面視形状とすることができる。
【００６２】
図６（ａ）に示すように、一般に、光反射板１１３の光反射面１１４に対して傾斜した方向から光ＬＬを入射させるが、特に、このような２つの軸まわりに光反射板１１３を揺動させる２軸型の光スキャナー１においては、高精度な光走査を実現する上で、平面視でＸ軸とＹ軸との交点Ｐに光ＬＬの軸Ｌａが一致するように光ＬＬを光反射板１１３に入射させなければならない。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、従来のように円形の光反射板１１３Ｘを備える可動ミラー部１１Ｘを用いた場合、平面視でＸ軸とＹ軸との交点Ｐに光ＬＬの軸Ｌａが一致するように光反射板１１３Ｘの光反射面１１４Ｘに対して傾斜した方向から光ＬＬを入射させたとき、光反射面１１４Ｘは、光反射に用いない無駄な領域が多くなってしまう。このような無駄な領域は、光反射面１１４Ｘの無駄な面積をもたらすだけでなく、光反射板１１３Ｘの無駄な面積および体積をもたらすこととなり、光反射板１１３Ｘを揺動する際の空気抵抗を増大させ、その結果、消費電力の増大を招くこととなる。また、光反射板１１３Ｘの質量が無駄に大きくなるため、この点でも、消費電力の増大を招くこととなる。
そこで、図７（ｂ）に示すように、光反射板１１３を、光反射に用いない無駄な領域が少ない平面視形状とする。ここで、平面視において、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＸ軸および交点Ｐと離れた位置となる（図６（ｂ）参照）。
【００６４】
本実施形態では、光反射板１１３は、平面視において、Ｙ軸に沿った長円形または鶏卵形をなしている。これにより、光反射板１１３の光反射面１１４に対して傾斜した方向から光を入射させる場合に、光反射板１１３の光反射に用いない無駄な領域を少なくすることができる。
このような２軸型の光スキャナー１では、仮に可動ミラー部１１の揺動軸（Ｘ軸またはＹ軸）まわりの慣性モーメントのバランスが悪いと、光反射板１１３の揺動角のバランスが悪くなるとともに、軸部１２ａ、１２ｂまたは軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの不要な曲げ変形が生じる。
【００６５】
より具体的に説明すると、本実施形態では、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＹ軸に対してずれている。したがって、仮に重心調整を行わないと、可動ミラー部１１のＸ軸まわりの慣性モーメントのバランスが悪くなり、光反射板１１３のＸ軸まわりの揺動角のバランスが悪くなる。すなわち、可動ミラー部１１の重心調整を行わないと、平面視で可動ミラー部１１の重心ＧがＸ軸に対してずれ、光反射板１１３をＸ軸まわりに揺動させた際、光反射板１１３のＸ軸に対して幾何学的中心ｇ側の部分とその反対側の部分とで揺動角が異なることとなる。
【００６６】
また、前述したように、光反射板１１３が軸部１２ａ、１２ｂに対して光反射板１１３の板厚方向に離間しているため、可動ミラー部１１の重心ＧがＹ軸に対して光反射板１１３の厚さ方向に離間している。したがって、可動ミラー部１１の重心調整を行わないと、光反射板１１３のＹ軸まわりの揺動に伴って軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの不要な曲げ変形が生じる。すなわち、平面視で可動ミラー部１１の重心ＧがＸ軸に対してずれていると、光反射板１１３をＹ軸まわりに揺動させた際、Ｘ軸およびＹ軸に対して直交する軸まわりに基部１１１を回動させるような力が基部１１１に作用することとなる。その結果、軸部１２ａ、１２ｂまたは軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの不要な曲げ変形が生じることとなる。
このようなことから、２軸型の光スキャナー１において、可動ミラー部１１の重心調整を行うことは特に有用である。すなわち、可動ミラー部１１の重心Ｇを調整することにより、前述したような不具合の発生を防止または抑制することができる。
【００６７】
また、前述したように、平面視においてスペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１がＸ軸に対してずれている。スペーサー１１２は、前述したように、光反射板１１３と一括して形成することができる。そのため、光反射板１１３の幾何学的中心ｇとスペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１との位置関係が製品ごとにばらつくのを抑制することができる。
本実施形態では、スペーサー１１２は、平面視において、円形をなしている。なお、スペーサー１１２の平面視形状は、これに限定されず、例えば、四角形、楕円形等であってもよい。
【００６８】
以上説明したような光スキャナー１によれば、平面視においてスペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１をＸ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側にずらすことにより、可動ミラー部１１の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとしつつ、光反射板１１３を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板および接続部を説明するための図であって、図８（ａ）は、Ｙ軸に沿った断面図、図８（ｂ）は、光反射板の裏面図である。
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、接続部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７０】
図８に示すように、第２実施形態の光スキャナーが備える可動ミラー部１１Ａは、光反射板１１３と基部１１１とを接続するスペーサー１１２Ａ（接続部）を備える。
このスペーサー１１２Ａの側面は、光反射板１１３と基部１１１とが並ぶ方向に対して傾斜したテーパーを有する。このテーパーは、基部１１１側から光反射板１１３側に向けてスペーサー１１２Ａの幅が拡がるように形成されている。これにより、基部１１１、光反射板１１３およびスペーサー１１２Ａからなる質量、すなわち可動ミラー部１１ＡのＸ軸まわりの慣性モーメントのバランス調整を効率的に行うことができる。
【００７１】
また、このテーパーは、Ｘ軸に対して近位の部分１１２１と遠位の部分１１２２とにそれぞれ設けられ、近位の部分１１２１および遠位の部分１１２２は、光反射板１１３と基部１１１とが並ぶ方向に対する傾斜角度が互いに異なる。より具体的には、遠位の部分１１２２の傾斜角度βは、近位の部分１１２１の傾斜角度αよりも大きい。これにより、基部１１１、光反射板１１３およびスペーサー１１２Ａからなる質量のＸ軸まわりの慣性モーメントのバランス調整をより効率的に行うことができる。
以上説明したような第２実施形態によっても、光反射部の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる。
【００７２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、重心調整部の形成位置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７３】
図９に示すように、第３実施形態の光スキャナーが備える可動ミラー部１１Ｂは、軸部１２ａ、１２ｂに支持される基部１１１Ｂと、基部１１１Ｂと光反射板１１３とを接続するスペーサー１１２Ｂ（接続部）とを備える。
本実施形態では、平面視において、基部１１１Ｂの幾何学的中心ｇ２およびスペーサー１１２Ｂの幾何学的中心ｇ１が、Ｘ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。
ここで、基部１１１Ｂは、平面視において、基部１１１Ｂの幾何学的中心ｇ２がＸ軸に対してずれている。このような基部１１１Ｂは、枠体部１３、軸部１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ等と一括して形成することができる。そのため、基部１１１Ｂの幾何学的中心ｇ２の製品ごとのバラツキを小さくすることができる。
【００７４】
また、平面視において、基部１１１Ｂおよびスペーサー１１２Ｂの双方の幾何学的中心ｇ１、ｇ２がＸ軸に対してずれている。これにより、基部１１１Ｂ、光反射板１１３およびスペーサー１１２Ｂからなる質量、すなわち可動ミラー部１１ＢのＸ軸まわりの慣性モーメントのバランス調整を効率的に行うことができる。
また、平面視において、基部１１１Ｂの形状がスペーサー１１２Ｂの形状と一致している。これにより、基部１１１Ｂとスペーサー１１２Ｂとを接続する際に、これらの位置決めが容易となる。
以上説明したような第３実施形態によっても、光反射部の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる。
【００７５】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、光反射板の取付向きが異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７６】
図１０に示すように、第４実施形態の光スキャナー１Ｃは、平面視において、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＹ軸に対してずれている。
この場合、仮に重心調整を行わないと、可動ミラー部１１のＹ軸まわりの慣性モーメントのバランスが悪くなり、可動ミラー部１１のＹ軸まわりの揺動角のバランスが悪くなったり、可動ミラー部１１のＸ軸まわりの揺動に伴って軸部１２ａ、１２ｂの不要な曲げ変形が生じたりするという不具合が生じる。
そこで、平面視において、スペーサー１１２の幾何学的中心ｇ１が、Ｙ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。これにより、可動ミラー部１１の重心を調整し、かかる不具合の発生を防止または抑制している。
以上説明したような第４実施形態によっても、光反射部の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる。
【００７７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
以下、第５実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、基部の構成、接続部の配置および光反射板の取付向きが異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７８】
図１１に示す光スキャナー１Ｄは、軸部１２ａ、１２ｂに支持される基部１１１Ｄと、基部１１１Ｄと光反射板１１３とを接続するスペーサー１１２Ｄ（接続部）とを備えている。
この光スキャナー１Ｄは、平面視において、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＹ軸に対してずれており、平面視において、基部１１１Ｄの幾何学的中心ｇ２が、Ｙ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。これにより、可動ミラー部１１Ｄの重心を調整することができる。
また、本実施形態では、平面視において、スペーサー１１２Ｄの幾何学的中心ｇ１が交点Ｐに一致している。
以上説明したような第５実施形態によっても、光反射部の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる。
【００７９】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第６実施形態に係る光スキャナーが備える光反射板、基部および接続部を説明するための平面図である。
以下、第６実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、基部および接続部の構成および光反射板の取付向きが異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００８０】
図１２に示す光スキャナー１Ｅは、軸部１２ａ、１２ｂに支持される基部１１１Ｄと、基部１１１Ｄと光反射板１１３とを接続するスペーサー１１２Ｅ（接続部）とを備えている。
この光スキャナー１Ｄは、平面視において、光反射板１１３の幾何学的中心ｇがＹ軸に対してずれており、平面視において、基部１１１Ｄの幾何学的中心ｇ２が、Ｙ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。また、平面視において、スペーサー１１２Ｅの幾何学的中心ｇ１も、Ｙ軸に対して光反射板１１３の幾何学的中心ｇと反対側に位置している。これにより、可動ミラー部１１Ｅの重心を調整することができる。
本実施形態では、平面視において、基部１１１Ｄの形状がスペーサー１１２Ｅの形状と一致している。これにより、基部１１１Ｄとスペーサー１１２Ｅとを接続する際に、これらの位置決めが容易となる。
以上説明したような第６実施形態によっても、光反射部の揺動軸まわりの慣性モーメントのバランスを優れたものとし、光反射部の安定した揺動を実現しつつ、光反射部を光反射の利用効率が高い平面視形状とすることができる。
【００８１】
＜画像表示装置の実施形態＞
図１３は、本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。
本実施形態では、画像表示装置の一例として、光スキャナー１をイメージング用ディスプレイの光スキャナーとして用いた場合を説明する。なお、スクリーンＳの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。また、Ｘ軸がスクリーンＳの横方向と平行であり、Ｙ軸がスクリーンＳの縦方向と平行である。
【００８２】
画像表示装置（プロジェクター）９は、レーザーなどの光を照出する光源装置（光源）９１と、複数のダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃと、光スキャナー１とを有している。
光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。
各ダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃは、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
【００８３】
このような画像表示装置９は、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて、光源装置９１（赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３）から照出された光をダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃでそれぞれ合成し、この合成された光が光スキャナー１によって２次元走査され、スクリーンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。
２次元走査の際、光スキャナー１の可動ミラー部１１のＹ軸まわりの回動により光反射面１１４で反射した光がスクリーンＳの横方向に走査（主走査）される。一方、光スキャナー１の可動ミラー部１１のＸ軸まわりの回動により光反射面１１４で反射した光がスクリーンＳの縦方向に走査（副走査）される。
【００８４】
なお、図１３中では、ダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃで合成された光を光スキャナー１によって２次元的に走査した後、その光を固定ミラー９３で反射させてからスクリーンＳに画像を形成するように構成されているが、固定ミラー９３を省略し、光スキャナー１によって２次元的に走査された光を直接スクリーンＳに照射してもよい。
このような画像表示装置９によれば、前述したような光スキャナー１を備えているので、小型化を図りつつ、立ち上がり時間を短くすることができる。
【００８５】
以下に、画像表示装置の応用例について説明する。
＜画像表示装置の応用例１＞
図１４は、本発明の画像表示装置の応用例１を示す斜視図である。
図１４に示すように、画像表示装置９は、携帯用画像表示装置１００に適用することができる。
【００８６】
この携帯用画像表示装置１００は、手で把持することができる寸法で形成されたケーシング１１０と、ケーシング１１０内に内蔵された画像表示装置９とを有している。この携帯用画像表示装置１００により、例えば、スクリーンや、デスク上等の所定の面に、所定の画像を表示することができる。
また、携帯用画像表示装置１００は、所定の情報を表示するディスプレイ１２０と、キーパット１３０と、オーディオポート１４０と、コントロールボタン１５０と、カードスロット１６０と、ＡＶポート１７０とを有している。
なお、携帯用画像表示装置１００は、通話機能、ＧＳＰ受信機能等の他の機能を備えていてもよい。
【００８７】
＜画像表示装置の応用例２＞
図１５は、本発明の画像表示装置の応用例２を示す斜視図である。
図１５に示すように、画像表示装置９は、ヘッドアップディスプレイシステム２００に適用することができる。
このヘッドアップディスプレイシステム２００では、画像表示装置９は、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ２１０を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ２１０により、フロントガラス２２０に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。
なお、ヘッドアップディスプレイシステム２００は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。
【００８８】
＜画像表示装置の応用例３＞
図１６は、本発明の画像表示装置の応用例３を示す斜視図である。
図１６に示すように、画像表示装置９は、ヘッドマウントディスプレイ３００に適用することができる。
すなわち、ヘッドマウントディスプレイ３００は、眼鏡３１０と、眼鏡３１０に搭載された画像表示装置９とを有している。そして、画像表示装置９により、眼鏡３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
【００８９】
表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置９からの情報を上乗せして使用することができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つ画像表示装置９を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。
【００９０】
以上、本発明の光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光スキャナー、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイでは、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。
【００９１】
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、第１軸部が２つ（１対）設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第１軸部が４つ（２対）以上設けられていてもよい。
また、前述した実施形態では、第２軸部が４つ（２対）設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第２軸部が２つ（１対）または６つ（３対）以上であってもよい。
【００９２】
また、前述した実施形態では、平面視にて光反射板が第１軸部の一部を覆う場合を例に説明したが、光反射板の大きさは、前述した実施形態に限定されず、例えば、枠体部や第２軸部を覆うように形成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、ＳＯＩ基板を加工することにより光反射板およびスペーサーを形成した場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、光反射板およびスペーサーを別々の基板から形成してもよいし、シリコン基板、ガラス基板等の単一材料の基板を加工して光反射板およびスペーサーを一体で形成してもよい。
また、光反射板と基部との間のスペーサーは、ハンダボールであってもよい。この場合、例えば、光反射板および基部のスペーサー側の面にそれぞれ金属膜を形成しておき、これらの金属膜同士をハンダボールを介して接合すればよい。
【００９３】
また、前述した実施形態では、駆動力を枠体部のみに直接印加する場合を例に説明したが、枠体部および可動部のそれぞれに駆動力を直接印加して、光反射板を第１軸まわりおよび第２軸まわりに揺動させてもよい。このような場合であっても、枠体部から第１軸部を介して可動部に伝達される不要振動による光反射板の不要振動を防止または抑制するという効果を奏し得る。
また、前述した実施形態では、光スキャナーの駆動方式としてムービングマグネット方式を用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、ムービングコイル方式、圧電駆動方式、静電駆動方式等を用いることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１‥‥光スキャナー  １Ｃ‥‥光スキャナー  １Ｄ‥‥光スキャナー  １Ｅ‥‥光スキャナー  ４‥‥電圧印加部  ７‥‥制御部  ９‥‥画像表示装置  １１‥‥可動ミラー部  １１Ａ‥‥可動ミラー部  １１Ｂ‥‥可動ミラー部  １１Ｄ‥‥可動ミラー部  １１Ｅ‥‥可動ミラー部  １１Ｘ‥‥可動ミラー部  １２ａ‥‥軸部  １２ｂ‥‥軸部  １３‥‥枠体部  １４ａ‥‥軸部  １４ｂ‥‥軸部  １４ｃ‥‥軸部  １４ｄ‥‥軸部  １５‥‥支持部  ２１‥‥永久磁石  ３１‥‥コイル  ３２‥‥磁心  ４１‥‥第１の電圧発生部  ４２‥‥第２の電圧発生部  ４３‥‥電圧重畳部  ４３ａ‥‥加算器  ５１‥‥歪検出素子  ５２‥‥歪検出素子  ９１‥‥光源装置    ９２Ａ‥‥ダイクロイックミラー  ９２Ｂ‥‥ダイクロイックミラー  ９２Ｃ‥‥ダイクロイックミラー  ９３‥‥固定ミラー  １００‥‥携帯用画像表示装置  １１０‥‥ケーシング  １１１‥‥基部  １１１Ｂ‥‥基部  １１１Ｄ‥‥基部  １１２‥‥スペーサー  １１２Ａ‥‥スペーサー  １１２Ｂ‥‥スペーサー  １１２Ｄ‥‥スペーサー  １１２Ｅ‥‥スペーサー  １１３‥‥光反射板  １１３Ｘ‥‥光反射板  １１４‥‥光反射面  １１４Ｘ‥‥光反射面  １２０‥‥ディスプレイ  １３０‥‥キーパット  １４０‥‥オーディオポート  １５０‥‥コントロールボタン  １６０‥‥カードスロット  １７０‥‥ポート  ２００‥‥ヘッドアップディスプレイシステム  ２１０‥‥ヘッドアップディスプレイ  ２２０‥‥フロントガラス  ３００‥‥ヘッドマウントディスプレイ  ３１０‥‥眼鏡  ３２０‥‥表示部  ９１１‥‥赤色光源装置  ９１２‥‥青色光源装置  ９１３‥‥緑色光源装置  １１２１‥‥部分  １１２２‥‥部分  ｇ‥‥光反射板の幾何学的中心  Ｇ‥‥光反射板、基部および接続部からなる質量の重心  ｇ１‥‥接続部の幾何学的中心  ｇ２‥‥基部の幾何学的中心  ＬＬ‥‥光  Ｐ‥‥交点  Ｓ‥‥スクリーン  α‥‥傾斜角度  β‥‥傾斜角度  θ‥‥傾斜角
【図１】
2015125220.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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