(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図８
2005275198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
（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いに一致しない領域内に設定されている光走査装置。
【請求項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から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
を含む請求項１に記載の光走査装置。
【請求項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項２に記載の光走査装置。
【請求項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から外れるように設定されている請求項２または３に記載の光走査装置。
【請求項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項２ないし４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項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項２ないし５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項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項６に記載の光走査装置。
【請求項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項６または７に記載の光走査装置。
【請求項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いる請求項２ないし８のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項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いる請求項９に記載の光走査装置。
【請求項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項１ないし１０のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項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項１ないし１１のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項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項１ないし１２のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項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請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項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、
請求項１ないし１４のい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。
【請求項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請求項１５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【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、その反射ミラー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、特許文献１参照。）。
【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。
【特許文献１】特開２００３−８４２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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く、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。よって、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】
しかしながら、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かまたは互いに接近している場合には、ねじり振動の共振周波数と等しい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った。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、場合によっては互いに一致してしまう。
【００１０】
しかしながら、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から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ことを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【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い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く、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、
（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いに一致しない領域内に設定されている光走査装置。
【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いて共振周波数が互いに一致するかまたは互いに異なるかという、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く、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い場合に低い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いに一致しない領域内に設定されている。
【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く、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から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、光走査の高速化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部分において前記第２部分より薄板化されている（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化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から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いる（２）ないし（４）項のい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）ないし（５）項のい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い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い領域内に設定されている（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い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いる（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いる（２）ないし（８）項のい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いる（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い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パーセントないし約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いる（１）ないし（１０）項のい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）ないし（１１）項のい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、反射ミラー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（１）ないし（１２）項のい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）ないし（１４）項のい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、走査周波数を増加させて画像の解像度を向上させることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
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。
【００５２】
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イ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。
【００５３】
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との間において走査装置２４を備えている。
【００５４】
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。
【００５５】
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イクロイックミラー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。
【００５６】
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、ダイクロイックミラー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を経てダイクロイックミラー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を経てダイクロイックミラー５４に入射させられる。
【００５７】
それら３つのダイクロイックミラー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つのダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１つのダイクロイックミラー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。
【００５８】
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。
【００５９】
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を備えている。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、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。
【００６０】
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、レーザビームにとっ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７０，７２，７４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ついては後述する。
【００６１】
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の後端から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。
【００６２】
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く、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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を経て入射したレー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とを備えている。
【００６５】
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アクチュエータ９６を備えている。このアクチュエータ９６の一例は、圧電素子である。アクチュエータ９６は、信号処理回路６０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。
【００６６】
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。
【００６７】
走査装置２４は、水平走査系１００と垂直走査系１０２とを備えている。
【００６８】
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いる。
【００６９】
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。
【００７０】
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、光走査装置１０４は、本体部１１０がベース１１２に装着されて構成されている。
【００７１】
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いる。本体部１１０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を備えている。
【００７２】
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１１０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ベース１１２と干渉しない形状を有するために形成されている。
【００７３】
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１２２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。
【００７４】
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。
【００７５】
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１５０，１５２，１５４，１５６が一対の枠側板ばね部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。
【００７６】
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化され、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いる。
【００７７】
各駆動源１５０，１５２，１５４，１５６は、図３に駆動源１５４が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」ともいう。）を主体として構成されている。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おいて上部電極１６２と下部電極１６４とによって挟まれている。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、同じく図示しない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。
【００７８】
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。
【００７９】
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ー部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。
【００８０】
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１５２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。
【００８１】
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。
【００８２】
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いるのである。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。
【００８３】
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。
【００８４】
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にそれの揺動軸線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が、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において下向きに撓んだ場合には、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撓むこととなる。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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いる。
【００８８】
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。
【００８９】
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いる。ビームディテクタ２００の一例は、ホトダイオードである。
【００９０】
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ＢＤ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。
【００９１】
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。
【００９２】
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が、リレー光学系２１４を経て観察者の眼１０に照射される。
【００９３】
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が、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。
【００９４】
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１ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００９５】
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μｍとすれば、
【００９６】
γ＝（ｂ／（ａ＋ｂ））＊１００＝（ｂ／２０００））＊１００
【００９７】
なる式で定義される。
【００９８】
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。
【００９９】
さらに、本実施形態においては、反射ミラー部１２２の直径が１ｍｍに設定され、厚さが１００μｍに設定されている。
【０１００】
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の振動をコンピュ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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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いる状態が状態Ａ、互いに一致している状態が状態Ｂとして示されている。
【０１０５】
図１３には、状態Ａ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。
【０１０６】
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１３４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。
【０１０７】
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１ｋＨｚ以上であることが望ましい。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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が、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。
【０１１０】
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の長さ方向中心から外れるように位置させられることになる。
【０１１１】
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の長さ寸法がミラー側板ばね部１４２の長さ寸法より長くなるように設定されることになる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
これに対し、図１４には、図８の状態Ｂ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Ｂ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う。
【０１１４】
そのため、この状態Ｂ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Ｂ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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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いる。
【０１１７】
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く、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。
【０１１８】
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が、反射ミラー部が矩形薄板状を成す場合より容易となる。
【０１１９】
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による光走査を、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。
【０１２０】
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」の一例を構成しているのである。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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１４４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部分より薄板化されている。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」の一例を構成しているのである。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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７５μｍ、枠側板ばね部１４４の有効幅寸法は５５μｍであるのに対し、本実施形態においては、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１００μｍ、枠側板ばね部１４４の有効幅寸法は８０μｍ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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
したがって、本実施形態においては、長さ比率γが、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。
【０１２８】
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による光走査を、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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７５μｍ、枠側板ばね部１４４の有効幅寸法は５５μｍであるのに対し、本実施形態においては、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１０μｍ、枠側板ばね部１４４の有効幅寸法は１μｍ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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
したがって、本実施形態においては、長さ比率γが、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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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１００μｍ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４０μｍ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３実施形態より減少させられているのである。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
したがって、本実施形態においては、長さ比率γが、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。
【０１３９】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】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２における振動体１２４を示す斜視図である。
【図５】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２における振動体１２４を示す斜視図である。
【図７】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】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】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】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】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。
【符号の説明】
【０１４１】
２０  光源ユニット
２４  走査装置
１０４  光走査装置
１１６  固定枠
１２０  反射面
１２２  反射ミラー部
１２４  振動体
１４０  全体ばね部
１４２  ミラー側板ばね部
１４４  枠側板ばね部
【図１】
2005275198.tif 000003
【図２】
2005275198.tif 000004
【図３】
2005275198.tif 000005
【図４】
2005275198.tif 000006
【図５】
2005275198.tif 000007
【図６】
2005275198.tif 000008
【図７】
2005275198.tif 000009
【図８】
2005275198.tif 000010
【図９】
2005275198.tif 000011
【図１０】
2005275198.tif 000012
【図１１】
2005275198.tif 000013
【図１２】
2005275198.tif 000014
【図１３】
2005275198.tif 000015
【図１４】
2005275198.tif 000016
【図１５】
2005275198.tif 000017
【図１６】
2005275198.tif 000018
【図１７】
2005275198.tif 000019
【図１８】
2005275198.tif 000020