【手続補正書】
【提出日】平成21年8月21日(2009.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を走査する光偏向器であって、
基板部と、
該基板部に対して揺動可能な反射部と、
該偏向器への入射光束のうち、前記反射部に向かって入射して前記反射部で反射されて射出する光束を通過させるための開口が形成され、前記入射光束のうち前記開口に入射する光束以外の光束の少なくとも一部を遮る絞り部とを有し、
前記絞り部の開口縁のうち少なくとも一部は、該絞り部において前記入射光束が入射する前面側から反射部側に向かって開口幅を狭める形状を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
前記開口幅を狭める形状は、テーパ面であることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
【請求項３】
前記テーパ面は、前記開口の中心軸に対して、前記反射面に入射する光束の入射角度以上のテーパ角度を有することを特徴とする請求項２に記載の光偏向器。
【請求項４】
前記テーパ面は、前記開口の中心軸に対して、前記反射面で反射した光束の最大射出角度以上のテーパ角度を有することを特徴とする請求項２に記載の光偏向器。
【請求項５】
前記絞り部の前面は、前記入射光束のうち該前面に入射した光束を、前記反射面で反射された光束の射出角度範囲とは異なる方向に反射する形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光偏向器。
【請求項６】
前記絞り部の前面は、反射部側の面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光偏向器。
【請求項７】
前記開口幅を狭める形状によって形成された最も狭い開口幅は、該開口幅の方向における前記反射部の幅に一致することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光偏向器。
【請求項８】
前記絞り部は、前記反射部の中心に対して前記開口の中心を合わせるための基準面を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光偏向器。
【請求項９】
光源と、
該光源からの光束を走査する請求項１から８のいずれか１つに記載の光偏向器とを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光走査装置により光束を走査して画像を表示することを特徴とする走査型画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の走査型画像表示装置と、
該走査型画像表示装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光偏向器、光走査装置及び走査型画像表示装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
光偏向器は、光源からの光束を反射する方向を変化させるデバイスであり、これを用いて光束を走査することで画像を形成することができる。そして、このような光偏向器を用いて構成された光走査装置や走査型画像表示装置が従来提案されている（例えば、特許文献１）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
光偏向器（走査デバイス）としては、半導体プロセスを用いて製作される微小機械システム（MicroElectro-Mechanical System : MEMS）が使用されることが多い（特許文献２，３参照）。一般的には、光偏向器は、基板部とこれにトーションバーを介して保持された反射面（ミラー面）とを有する。反射面は、アクチュエータから電磁力又は静電気力が加えられることでトーションバーのねじれとともに揺動する。このような光偏向器は、きわめて小型で、高速動作が可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一側面としての光偏向器は、基板部と、該基板部に対して揺動可能な反射部と、該偏向器への入射光束のうち、反射部に向かって入射して該反射部で反射されて射出する光束を通過させるための開口が形成され、入射光束のうち該開口に入射する光束以外の光束の少なくとも一部を遮る絞り部とを有する。そして、絞り部の開口縁のうち少なくとも一部を、該絞り部において入射光束が入射する前面側から反射部側に向かって開口幅を狭める形状としたことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１には、本発明の実施例１である光偏向器の構成を示している。以下の説明では、この光偏向器が、後述する走査型画像表示装置の主たる構成要素である光走査装置、すなわち光偏向器によって走査される光束により画像を形成（表示）する装置に使用されるものとして説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
光偏向器１０１は、ＭＥＭＳミラー１００を有する。ＭＥＭＳミラー１００は、基板（請求項にいう基板部）１０３と、トーションバー１０３ａを介して基板１０３により保持された反射面（請求項にいう反射部）１０２とを有する。反射面１０２は基板１０３に対して揺動可能である。基板１０３、トーションバー１０３ａ及び反射面１０２は、半導体プロセスによって一体形成されたものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ＭＥＭＳミラー１００は、支持ベース１０５の４箇所に形成された突起形状を有する支持部１０５ａによって支持されている。ＭＥＭＳミラー１００の前方（光偏向器１０１に対して光束が入射してくる側）には、反射面１０２以外の領域に向かって入射する光束を遮る絞り板１０６が配置されている。該絞り板１０６は、支持部１０５ａの前端面に取り付けられる。絞り板１０６は、偏向器１０１への入射光束のうち、反射面１０２に向かって入射して該反射部１０２で反射されて射出する光束を通過させるための矩形の開口１０７を有する。該開口１０７は、後述する中立静止状態において、該反射面１０２に対向する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図２には、上記のように組み立てられた光偏向器１０１に、光束（入射光束）２０１が入射している状態を示している。絞り１０６の開口１０７と反射面１０２の中心とを一致させておくことによって、光偏向器１０１と該光偏向器１０１に入射する光束２０１を発光する光源（図示せず）の位置関係がずれても、必要な入射光束を開口１０７で切り出して（開口１０７に入射する光束以外の光束を遮って）反射面１０２に導くことができる。したがって、光偏向器１０１を、後述する光走査装置に組み込む際に、光源と反射面１０２との位置関係の公差を緩めることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図３には、図２に示した状態で、反射面１０２の中心を通り揺動軸Ｍに平行なＹ−Ｙ線に沿って切断した光偏向器１０１の断面を示す。絞り板１０６は、その厚み方向において、反射面１０２に近い側の面（反射面側の面）１０６ｂと、反射面１０２から遠い側、すなわち入射光束２０１が入射する側の面（以下、前面という）１０６ａとを有する。そして、絞り板１０６のうち開口１０７の周縁部（開口縁）３０１は、前面側（前面１０６ａ側）から反射部側（反射面側の面１０６ｂ側）に向かって該開口１０７の幅（開口幅）ＡＷが徐々に狭くなるテーパ形状に形成されている。以下、このテーパ形状の開口縁３０１を、テーパ部３０１という。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
テーパ部３０１は、法線Ｎに対して角度Ａ以上のテーパ角度をなすように傾いている。角度Ａは、中立静止状態の反射面１０２に対する入射光束２０１の入射角度である。本実施例では、開口縁は矩形枠状に形成されており、その４つの辺部に相当する４つのテーパ部３０１はすべて同じテーパ角度を有する。但し、すべてのテーパ部に同じテーパ角度を与えなくてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ここで、本実施例では、入射光束２０１は、中立静止状態の反射面１０２の中心軸（法線Ｎ）に対してＡ＝２８度の入射角度で入射する。このため、テーパ部３０１に２８度以上（入射角度以上）のテーパ角度を与えることによって、反射面１０２に入射する入射光束２０１と該反射面１０２で反射して射出する反射光束３０２の光路を妨げない。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
具体的には、光源５０３及び光偏向器１０１，１０１′は、駆動回路５０９と電気的に接続されている。駆動回路５０９には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置５１０が電気的に接続されている。駆動回路５０９は、画像供給装置５１０から入力された画像情報に応じて、該画像情報に対応する画像がスクリーンに表示されるよう光源５０３及び光偏向器１０１，１０１′を制御する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
なお、本発明の実施例における走査型画像表示装置の構成はこれに限らない。例えば、図５のように光束を１次元方向に走査する２つの光偏向器を用いるのではなく、光束を２次元方向に走査できる１つの光偏向器を用いてもよい。また、光束を１次元方向に走査する光偏向器とガルバノミラーとを組み合わせて２次元走査ができるようにしてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図７Ａ及び図７Ｂのそれぞれにおける反射面６０２に対する光束６０４の入射角度（法線Ｎに対してなす角度）をＡとし、反射面６０２の機械的振れ角をＢ（但し、方向は異なる）とする。図７Ａの状態では、反射面６０２への実際の入射光束６０４の入射角度はＡ−Ｂであり、反射光束７０１は法線Ｎに対してＡ−２Ｂの角度で反射する。図７Ｂの状態では、反射面６０２への実際の入射光束６０４の入射角度はＡ＋Ｂであり、反射光束７０１は法線Ｎに対してＡ＋２Ｂの角度で反射する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
このことより、絞り板６０３の開口縁のテーパ部７０２に、反射面６０２の法線Ｎに対して反射角度の大きい方に相当するＡ＋２Ｂ（最大射出角度以上）のテーパ角度を与えることによって、反射面６０２に対する光束の入射出を妨げない構成とすることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
反射面６０２の幅をＷ、反射面６０２から絞り板６０３の反射面側の面までの距離をＬとする。図８Ａの状態で、反射面６０２への入射光束６０４及び反射面６０２からの反射光束７０１が絞り板６０３でけられないための開口６０７の中心からテーパ部７０２の反射面側の端までの幅（最小開口幅の１／２）は、以下のようになる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
一方、図８Ｂの状態において、反射面６０２への入射光束６０４及び反射面６０２からの反射光束７０１が絞り板６０３でけられないための開口６０７の中心からテーパ部７０２の反射面側の端までの幅（最小開口幅の１／２）は、以下のようになる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
（Ｗ／２）ｃｏｓＢ＋｛Ｌ＋（Ｗ／２）ｓｉｎＢ｝ｔａｎ（Ａ＋２Ｂ）  …（２）。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
なお、上記例では、反射面６０２における揺動軸に直交する方向での幅（１．５ｍｍ）よりも開口６０７の最小開口幅（２．２１ｍｍ）の方が大きい。このため、それぞれ図８Ａ，図８Ｂに対応する図９Ａ，図９Ｂに示すように、入射光束のうち反射面６０２から外れた漏れ光束９０１は反射面６０２の背後の部材によって反射する。しかし、該反射光束は、反射面６０２の裏面又は絞り板６０３の反射面側の面で遮られて開口６０７から射出することはない。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
そして、絞り板１００３の前面１００３ａに入射して反射された不要光束１１０３が上記角度Ｃの範囲外の方向に（射出角度範囲とは異なる方向に）反射されることにより、画像上に該不要光束１１０３によるフレアが発生することを防止できる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図１３は、図１２に示す光偏向器１２０１を、反射面１２０２の中心を通り、該反射面１２０２の揺動軸及び法線に直交するＸ−Ｘ線に沿って切断した断面を示している。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
図１４には、本発明の実施例５である光偏向器を示している。本実施例の光偏向器１４０１の基本的な構成は実施例１と同様であり、絞り板１４０３の形状が異なる。このため、本実施例では、絞り板１４０３の形状を中心に説明する。また、絞り板１４０３の開口縁のテーパ部１４０８のテーパ角度の決め方も実施例１と同様である。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
実施例１〜４の光偏向器では、絞り板に矩形開口を形成した場合について説明したが、本実施例では、反射面１４０２は矩形であるが、絞り板１４０３の開口１４０７は、反射面１４０２内に収まるサイズの楕円又は円形状に形成されている。これにより、開口１４０７は、反射面１４０２に向かって入射してきた光束１４０４の断面を楕円又は円形状に整形して該反射面１４０２に入射させる。これにより、光偏向器１４０１で反射されて射出した光束は、被走査面上で良好な形状のスポットを形成し、表示される画像の画質向上に有効である。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
【図１】本発明の実施例１である光偏向器の分解斜視図。
【図２】実施例１の光偏向器の組み立て状態を示す斜視図。
【図３】実施例１の光偏向器（中立静止状態）の断面図。
【図４Ａ】実施例１の光偏向器（中立静止状態）の断面図。
【図４Ｂ】実施例１の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図５】実施例１の光偏向器を用いた光走査装置及び走査型画像表示装置の概略図。
【図６】本発明の実施例２である光偏向器の斜視図。
【図７Ａ】実施例２の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図７Ｂ】実施例２の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図８Ａ】実施例２の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図８Ｂ】実施例２の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図９Ａ】実施例２の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図９Ｂ】実施例２の光偏向器（最大揺動状態）の断面図。
【図１０】本発明の実施例３である光偏向器の斜視図。
【図１１】実施例３の光偏向器（中立静止状態）の断面図。
【図１２】本発明の実施例４である光偏向器の斜視図。
【図１３】実施例４の光偏向器（中立静止状態）の断面図。
【図１４】本発明の実施例５である光偏向器の分解斜視図。
【図１５】従来の光偏向器を示す斜視図。
【図１６】従来の光偏向器と光源との関係を説明する図。