(57)【要約】【課題】筐体とケーブルとの間に発生する異音を低減することができる光スキャナと、その光スキャナを利用した画像投影装置とを提供すること。【解決手段】ミラー部と一対の捩れ梁部と本体部とを有する平板状の構造体と、構造体が固定される筐体と、構造体に設けられた駆動部と、駆動部を駆動するための電力を伝達するケーブルとを備える光スキャナである。ケーブルは、第１固定部分と、第２固定部分とにおいて、筐体に対して固定される。第１固定部分では、筐体の一部である第１筐体部分と、ケーブルの一部であってケーブルの一端に存在する第１ケーブル部分とが固定される。第２固定部分では、筐体の一部であって第１筐体部分とは異なる位置に存在する第２筐体部分と、ケーブルの一部であって第１ケーブル部分よりも構造体から離間した位置に存在する第２ケーブル部分とが固定される。【選択図】        図５
2012073456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動軸線を中心として共振周波数で揺動するミラー部と、その一端が前記ミラー部の両側に連結され、前記揺動軸線に平行に前記ミラー部から延出する一対の捩れ梁部と、前記一対の捩れ梁部の他端に連結され、前記ミラー部から離間する方向に延出する本体部と、を有する平板状の構造体と、
前記構造体の前記ミラー部と反対側の端部が固定される筐体と、
少なくとも前記構造体に設けられ、前記本体部に板波を励起することで、前記本体部及び前記一対の捩れ梁部を介して前記ミラー部を前記共振周波数で揺動させる駆動部と、
前記駆動部に対して電気的に接続され、前記駆動部を駆動するための電力を伝達するケーブルとを備え、
前記ケーブルは、
前記筐体の一部である第１筐体部分と、前記ケーブルの一部であって前記ケーブルの一端に存在する第１ケーブル部分とが固定される第１固定部分と、
前記筐体の一部であって前記第１筐体部分とは異なる位置に存在する第２筐体部分と、前記ケーブルの一部であって前記第１ケーブル部分よりも前記構造体から離間した位置に存在する第２ケーブル部分とが固定される第２固定部分とにおいて、
前記筐体に対して固定される、
ことを特徴とする光スキャナ。
【請求項２】
前記ケーブルは、前記第１固定部分において、前記第１ケーブル部分と前記第１筐体部分とが対向する部分の全面に亘って固定される、
請求項１に記載の光スキャナ。
【請求項３】
前記筐体は、
前記構造体の一方側に設けられ、前記構造体の前記ミラー部と反対側の端部が固定される台座部と、
前記台座部に固定され、前記構造体の他方側を覆う保護部材とを有し、
前記ケーブルは、
前記保護部材上を通過するように折り曲げられ、
前記保護部材の一部である前記第２筐体部分と、折り曲げられた前記ケーブルの前記保護部材上を通過する位置に存在する第２ケーブル部分とが固定される前記第２固定部分において、前記筐体に対して固定される、
請求項１又は２に記載の光スキャナ。
【請求項４】
前記ケーブルは、前記第２固定部分において、前記保護部材に対して押圧される、
請求項３に記載の光スキャナ。
【請求項５】
前記第２固定部分における前記ケーブルと前記保護部材との間に設けられた緩衝部材をさらに備える、
請求項４に記載の光スキャナ。
【請求項６】
前記台座部は、
前記構造体を囲うように矩形に構成され、
その一辺に、前記構造体の前記ミラー部と反対側の端部が固定され、
前記台座部の前記揺動軸線に交差する一対の辺において、前記ミラー部から離間する方向に延出する一対の羽根部分を有し、
前記ケーブルの前記第１ケーブル部分には、
前記一対の羽根部分の一方に固定される第１接続部分と、
前記一対の羽根部分の他方に固定される第２接続部分と、が設けられる、
請求項５に記載の光スキャナ。
【請求項７】
光を走査して画像を形成するための、請求項１〜６の何れか１項に記載の光スキャナと、
前記光スキャナに光を供給するための光源と、
前記光スキャナによって走査された光を被投影面に導く導光部とを備える、ことを特徴する画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振周波数にて駆動され、入射した光を所定方向に走査する光スキャナと、その光スキャナを利用した画像投影装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型の光スキャナとして、ＭＥＭＳミラーが使用されている。ＭＥＭＳミラーが利用される光スキャナの中でも、光スキャナの外形を構成する構造体の共振現象を利用した共振型の光スキャナは、駆動電圧に比して大きな光学振れ角を得ることができる。例えば、特許文献１では、圧電体等の駆動部によって基板（構造体）に板波振動を励起し、この板波振動を利用して基板と捩りばねで連結されたミラー部を共振周波数にて揺動させる光スキャナが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光スキャナを駆動するためには、駆動部に対して電力を供給する必要がある。一般には、駆動部を駆動するための電力を伝達するケーブルが、駆動部に対して電気的に接続される。ここで、ミラー部が揺動するので、光スキャナは駆動時に振動する。この振動はケーブルに対しても伝達されるので、ケーブルは、光スキャナの筐体に対して接近と離間とを繰り返す。その結果、ケーブルと筐体とが近接する位置において、ケーブルと筐体とが接触と離間とを繰り返すことによって、異音が発生するという問題が生じる。さらに、本来ミラー部を揺動させるための振動が、異音の発生という形で外部に散逸するので、ミラー部の光学振れ角が減退するという問題も生じる。
【０００５】
本発明は、筐体とケーブルとの間に発生する異音を低減することができる光スキャナと、その光スキャナを利用した画像投影装置と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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一側面は、揺動軸線を中心として共振周波数で揺動するミラー部と、その一端が前記ミラー部の両側に連結され、前記揺動軸線に平行に前記ミラー部から延出する一対の捩れ梁部と、前記一対の捩れ梁部の他端に連結され、前記ミラー部から離間する方向に延出する本体部と、を有する平板状の構造体と、前記構造体の前記ミラー部と反対側の端部が固定される筐体と、少なくとも前記構造体に設けられ、前記本体部に板波を励起することで、前記本体部及び前記一対の捩れ梁部を介して前記ミラー部を前記共振周波数で揺動させる駆動部と、前記駆動部に対して電気的に接続され、前記駆動部を駆動するための電力を伝達するケーブルとを備え、前記ケーブルは、前記筐体の一部である第１筐体部分と、前記ケーブルの一部であって前記ケーブルの一端に存在する第１ケーブル部分とが固定される第１固定部分と、前記筐体の一部であって前記第１筐体部分とは異なる位置に存在する第２筐体部分と、前記ケーブルの一部であって前記第１ケーブル部分よりも前記構造体から離間した位置に存在する第２ケーブル部分とが固定される第２固定部分とにおいて、前記筐体に対して固定される、ことを特徴とする光スキャナである。
【０００７】
これによれば、ケーブルが、第１固定部分と、第２固定部分とにおいて、筐体に対して固定される。第１固定部分は、筐体の一部である第１筐体部分と、ケーブルの一部であってケーブルの一端に存在する第１ケーブル部分とが固定される部分である。即ち、第１固定部分は、駆動部に対してケーブルが電気的に接続されるために必要な固定部分である、一方、第２固定部分は、筐体の一部であって第１筐体部分とは異なる位置に存在する第２筐体部分と、ケーブルの一部であって第１ケーブル部分よりも構造体から離間した位置に存在する第２ケーブル部分とが固定される部分である。換言すれば、第２ケーブル部分は、筐体に固定されたケーブルの一端から離間した、ケーブルの自由端側の何れかの位置に存在する。この第２ケーブル部分が第２筐体部分に対して固定されているので、ケーブルを振動が伝達したとしても、ケーブルは筐体に対して一体的に振動することになる。その結果、ケーブルの振動に起因する異音が低減される。
【０００８】
この光スキャナは、他の構成をさらに含むこともできる。即ち、前記ケーブルは、前記第１固定部分において、前記第１ケーブル部分と前記第１筐体部分とが対向する部分の全面に亘って固定されてもよい。
【０００９】
これによれば、第１ケーブル部分と第１筐体部分とが対向する部分の全面が固定される。従って、第１固定部分における、ケーブルと筐体との接触による異音の発生が低減できる。
【００１０】
また、前記筐体は、前記構造体の一方側に設けられ、前記構造体の前記ミラー部と反対側の端部が固定される台座部と、前記台座部に固定され、前記構造体の他方側を覆う保護部材とを有し、前記ケーブルは、前記保護部材上を通過するように折り曲げられ、前記保護部材の一部である前記第２筐体部分と、折り曲げられた前記ケーブルの前記保護部材上を通過する位置に存在する第２ケーブル部分とが固定される前記第２固定部分において、前記筐体に対して固定されてもよい。
【００１１】
これによれば、ケーブルが、保護部材上を通過するように折り曲げられる。従って、光スキャナのサイズを小型化することが可能になる。また、ケーブルが固定される保護部材は、台座部に固定される。従って、ケーブル、保護部材及び台座部が一体的に振動するので、異音の発生がより低減される。
【００１２】
前記ケーブルは、前記第２固定部分において、前記保護部材に対して押圧されてもよい。
【００１３】
これによれば、ケーブルは、保護部材に対して押圧される。従って、ケーブルと保護部材とがより強固に固定され、結果として異音の発生がより低減される。
【００１４】
また、前記第２固定部分における前記ケーブルと前記保護部材との間に設けられた緩衝部材をさらに備えてもよい。
【００１５】
ケーブルが保護部材に対して押圧される押圧力が変化すると、ミラー部の光学振れ角が変化する。これは、押圧力の変化によってケーブルと保護部材との固定状態が変化し、結果として異音発生の低減度合が変化するためと考えられる。そして、異音発生の低減度合が変化すれば、即ち、発生する異音の量が変化すれば、異音の発生によって外部に散逸するエネルギー量も変化する。従って、ミラー部の光学振れ角が変化する。第２固定部分におけるケーブルと保護部材との間に設けられる緩衝部材は、押圧力の変化に対して、ケーブルと保護部材との固定状態を一定に保つ役割を果たす。従って、押圧力の変化に対して、ミラー部の光学振れ角の変化が緩和される。従って、ケーブルに加える押圧力の調整が容易となる。
【００１６】
また、前記台座部は、前記構造体を囲うように矩形に構成され、その一辺に、前記構造体の前記ミラー部と反対側の端部が固定され、前記台座部の前記揺動軸線に交差する一対の辺において、前記ミラー部から離間する方向に延出する一対の羽根部分を有し、前記ケーブルの前記第１ケーブル部分には、前記一対の羽根部分の一方に固定される第１接続部分と、前記一対の羽根部分の他方に固定される第２接続部分と、が設けられてもよい。
【００１７】
これによれば、矩形の台座部の揺動軸線に交差する一対の辺において、ミラー部から離間する方向に一対の羽根部分が延出する。一対の羽根部分の一方には、ケーブルの第１部分に設けられた第１接続部分が固定される。そして、一対の羽根部分の他方には、ケーブルの第１部分に設けられた第２接続部分が固定される。ケーブルの固定に必要な部分である一対の羽根部分を設けることによって、台座部をコンパクトにできる。
【００１８】
また、本発明の他の側面は、光を走査して画像を形成するための、本発明の一側面としての光スキャナと、前記光スキャナに光を供給するための光源と、前記光スキャナによって走査された光を被投影面に導く導光部とを備える、ことを特徴する画像投影装置である。
【００１９】
これによれば、異音の発生が低減された光スキャナを用いた画像投影装置が提供される。異音の発生が低減されたことによって、ミラー部の光学振れ角の減退も緩和されているので、より画角の大きな画像を提示可能な画像投影装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、筐体とケーブルとの間に発生する異音を低減することができる光スキャナと、その光スキャナを利用した画像投影装置とが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】構造体１１０の平面図。
【図２】台座部１３０の説明図。（（Ａ）：台座部１３０の平面、（Ｂ）：台座部１３０のＡ−Ａ断面）
【図３】構造体１１０と台座部１３０とが固定された状態を示す平面図。
【図４】ケーブル１４０が台座部１３０に固定された状態を示す平面図。
【図５】光スキャナ１００の説明図。（（Ａ）：光スキャナ１００の平面、（Ｂ）その正面、（Ｃ）そのＡ−Ａ断面）
【図６】押圧力と光学振れ角との関係を示す図（（Ａ）：ケーブル１４０と保護部材１５０との間に緩衝部材１６０が設けられた状態、（Ｂ）：ケーブル１４０と保護部材１５０との間に緩衝部材１６０が設けられていない状態）
【図７】網膜走査ディスプレイ１の構成を説明する図。
【図８】レーザディスプレイ２の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一側面を反映した実施形態について、図面を用いて以下に詳細に説明する。本発明の一側面は以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に説明する各構成において、所定の構成を省略し、または他の構成などに置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。
【００２３】
［光スキャナ１００の構成］
図５に示される光スキャナ１００は、図１に示される構造体１１０と、同じく図１に示される圧電駆動部１２０と、図２に示される台座部１３０と、図４に示されるケーブル１４０と、図５に示される保護部材１５０と、同じく図５に示される緩衝部材１６０とを備える。なお、台座部１３０と保護部材１５０とが、光スキャナ１００の筐体を構成する。光スキャナ１００では、圧電駆動部１２０が構造体１１０の共振周波数にて周期的に伸縮することで、構造体１１０に板波振動が励起される。この板波振動が構造体１１０を伝達し、構造体１１０のミラー部１１１を揺動させることで、光スキャナ１００は駆動される。以下、図１〜図５を参照して、光スキャナ１００の組立工程の流れに従って、説明を行う。
【００２４】
［構造体１１０の構成］
構造体１１０は、ミラー部１１１と、捩れ梁部１１２ａ，１１２ｂと、本体部１１３とを有する。構造体１１０は、エッチング加工やプレス加工等の除去加工を用いて、厚さ数十から数百μｍのステンレスやチタンなどの金属板に対して、上記の各構成を形成することで製造される。但し、構造体１１０は、シリコンウエハなどの非金属材料によって形成されても差し支えない。この場合、非金属材料の表面には金属薄膜などの導電層が設けられるとよい。なお、図１では、構造体１１０の厚み方向がＺ方向、ミラー部１０１の揺動軸線Ｌ１に平行な方向がＸ方向、Ｚ方向及びＹ方向に直交する方向がＹ方向と、それぞれ定義される。以下、構造体１１０に含まれる各構成について説明する。
【００２５】
ミラー部１１１は、Ｘ方向に平行な揺動軸線Ｌ１を中心として、共振周波数にて揺動する。ミラー部１１１は、Ｚ方向から見て略円形に構成される。但し、ミラー部１１１は、四角形や多角形など、他の形状であっても差し支えない。ミラー部１１１のＺ方向負側の面は、入射した光を反射するように、鏡面研磨される。但し、鏡面研磨に変えて、アルミニウムや銀などの可視光に対して高い反射率を有する金属薄膜が、蒸着やスパッタリング等によってミラー部１１１のＺ方向負側の面に設けられても良い。
【００２６】
捩れ梁部１１２ａ，１１２ｂは、その一端がミラー部１１１の両側に連結され、揺動軸線Ｌ１に平行にミラー部１１１から延出する。具体的には、捩れ梁部１１２ａは、ミラー部１１１から揺動軸線Ｌ１に平行にＸ方向正側に延出し、捩れ梁部１１２ａは、ミラー部１１１から揺動軸線Ｌ１に平行にＸ方向負側に延出する。
【００２７】
本体部１１３は、耳部分１１３ａ１，１１３ａ２と、中心部分１１３ｂと、被取付部１１３ｃとを有する。耳部分１１３ａ１には、捩れ梁部１１２ａのＸ方向正側の端部が接続される。耳部分１１３ａ２には、捩れ梁部１１２ｂのＸ方向負側の端部が接続される。耳部分１１３ａ１，１１３ａ２は、捩れ梁部１１２ａ，１１２ｂが接続される位置から、Ｙ方向負側に伸長する。耳部分１１３ａ１は、例えば図１に示されるように、中心部分１１３ｂのＹ方向正側の辺において、中心部分１１３ｂのＸ方向正側の端部に連結される。また、耳部分１１３ａ２は、例えば、中心部分１１３ｂのＹ方向正側の辺において、中心部分１１３ｂのＸ方向負側の端部に連結される。中心部分１１３ｂは、構造体１１０の中心部分に位置する。中心部分１１３ｂのＹ方向負側の端部には、被取付部１１３ｃが接続される。被取付部１１３ｃは、そのＸ方向の中心で、中心部分１１３ｂのＹ方向負側の端部と接続している。固定部分１１３ｂは、台座部１３０に対して固定される。
【００２８】
圧電駆動部１２０は、中心部分１１３ｂのＺ方向正側の面に設けられる。圧電駆動部１２０は、例えば、厚さ３０μｍ〜１００μｍの平板状に成形されたチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電材料の両面に対して、電極層として金や白金等を０．２μｍ〜０．６μｍ積層することで形成される。圧電駆動部１２０と中心部分１１３ｂとは、導電性接着剤で接着される。この導電性接着剤は、例えば、熱硬化性を有するエポキシ系、アクリル系、シリコン系等の合成樹脂製の基剤内に、銀、金、銅等で構成された金属フィラーを分散させたものである。先ず、中心部分１１３ｂに塗布された導電性接着剤の上に、圧電駆動部１２０が載置される。その状態で、導電性接着剤が熱硬化されることにより、圧電駆動部１２０と中心部分１１３ｂとが接着される。構造体１１０は金属板で形成されるので、構造体１１０と圧電駆動部１２０のＺ方向正側との間に光スキャナ１００の共振周波数に相当する交流電圧を印加することで、本体部１１３に板波が励起される。この板波が、本体部１１３及び捩れ梁部１１２ａ，１１２ｂを介してミラー部１１１に伝達されることで、ミラー部１１１は、共振周波数にて駆動される。
【００２９】
［台座部１３０の構成］
台座部１３０は、図２に示されるように、Ｚ方向から見て略正方形に形成される。台座部１３０は、ステンレスやチタン等の金属材料で構成されている。図３に示されるように、台座部１３０は、構造体１１０のＺ方向負側に設けられる。具体的には、台座部１３０のＹ方向負側の辺において、被取付部１１３ｃのＺ方向負側の面と、台座１３０のＺ方向正側の面とが固定される。この固定には、例えば接着剤による接着、レーザなどによる溶着、所定の治具によるクランピングなどの方法が用いられる。台座部１３０の構造体１１０に対向する部分は、本体部１１３に板波が励起された際に本体部１１３が揺動できるように、Ｚ方向負側に窪んでいる。この窪んだ部分には、Ｚ方向正側から見て楕円形の貫通孔ＨＬ１が設けられる。貫通孔ＨＬ１は、ミラー部１１１のＺ方向負側に位置する。鏡面研磨されたミラー部１１１のＺ方向負側の面には、この貫通孔ＨＬ１を通過して光が入射する。台座部１３０の揺動軸線Ｌ１に交差する一対の辺には、ミラー部１１１から離間する方向に延出する、第１筐体部分としての羽根部分１３１ａ，１３１ｂが設けられる。具体的には、台座部１３０のＸ方向正側の辺にはＸ方向正側に延出する羽根部分１３１ａが、台座部１３０のＸ方向負側の辺にはＸ方向負側に延出する羽根部分１３１ｂが、それぞれ設けられる。
【００３０】
［ケーブル１４０の構成］
図４に示されるケーブル１４０は、圧電駆動部１２０に対して電気的に接続され、圧電駆動部１２０に対して電力を供給するためのものである。ケーブル１４０は、第１ケーブル部分１４１と第２ケーブル部分１４２と、電極パッド１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃと、金属細線１４４ａ，１４４ｂとを有する。ケーブル１４０は、例えば、可撓性を有する厚み１２μｍ〜５０μｍのフィルム状の絶縁体（ベースフィルム）の上に接着層を形成し、さらにその接着層の上に厚み１２μｍ〜５０μｍ程度の導体箔からなる導電パターン（非図示）が形成された、所謂フレキシブルプリント基板によって構成される。但し、ケーブル１４０は、撚り導線、平編み導線などによって構成されても差し支えない。以下、ケーブル１４０の構成について説明する。
【００３１】
図４において、ケーブル１４０の一部である第１ケーブル部分１４１は、ケーブル１４０のＹ方向正側の端部に存在する。第１ケーブル部分１４１は、第１接続部分１４１ａと第２接続部分１４１ｂとがＸ方向において分かれた、二股の形状を有する。第１接続部分１４１ａ及び第２接続部分１４１ｂは、羽根部分１３１ａ，１３１ｂに対して固定される。具体的には、第１接続部分１４１ａのＺ方向負側の面は、羽根部分１３１ａのＺ方向正側の面に固定される。第１接続部分１４１ｂのＺ方向負側の面は、羽根部分１３１ｂのＺ方向正側の面に固定される。第１接続部分１４１ａ及び第２接続部分１４１ｂと羽根部分１３１ａ，１３１ｂとが固定される部分が、第１固定部分である。第１固定部分では、第１接続部分１４１ａ及び第２接続部分１４１ｂと羽根部分１３１ａ，１３１ｂとが、対向する部分の全面に亘って固定される。なお、この固定は、一例として、エポキシ系接着剤などを用いた接着によって行われる。
【００３２】
ケーブル１４０の一部である第２ケーブル部分１４２は、第１接続部分１４１ａと第２接続部分１４１ｂとが合流する位置に存在する。第２ケーブル部分１４２は、構造体１１０に対して、第１ケーブル部分１４１よりも離間した位置に存在する。第２ケーブル部分１４２は、保護部材１５０に対して固定される。
【００３３】
電極パッド１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃは、ケーブル１４０から外部に対して電気的な接続を行う部分である。電極パッド１４３ａは第１接続部分１４１ａに、電極パッド１４３ｂは第２接続部分１４１ｂに、電極パッド１４３ｃはケーブル１４０のＹ方向負側の端部に、それぞれ設けられる。電極パッド１４３ａは、金属細線１４４ａによって、圧電駆動部１２０のＺ方向正側の面に存在する電極層と電気的に接続される。電極パッド１４３ｂは、金属細線１４４ｂによって、構造体１１０と電気的に接続される。金属細線１４４ａ，１４４ｂは、例えば、線径が２５μｍ〜７５μｍ程度の金、銀、銅などの導電率が高い金属の細線で構成される。なお、金属細線１４４ａ，１４４ｂの接続には、例えば、熱と超音波振動を加えて接続部分を合金化させるワイヤーボンディングなどが用いられる。電極パッド１４３ａと電極パッド１４３ｂとは、ケーブル１４０に設けられた導電パターンを介して、電極パッド１４３ｃに電気的に接続されている。そのため、外部から電極パッド１４３ｃに対して印加された交流電圧は、圧電駆動部１２０に対して印加されることとなる。
【００３４】
［保護部材１５０の構成］
図５（Ａ）に示される光スキャナ１００において、保護部材１５０は、構造体１１０（図１，３，４参照）のＺ方向正側を覆うようにして、台座部１３０のＺ方向正側に設けられる。保護部材１５０は、例えば樹脂によって構成される。保護部材１５０は、台座部１３０に対応した形状を有する。保護部材１５０は、台座部１３０の四辺において、台座部１３０に固定される。保護部材１５０は、切欠部分１５１ａ，１５１ｂを有する。切欠部分１５１ａは、保護部材１５０のＸ方向正側且つＹ方向負側の端部に位置する。切欠部分１５１ｂは、保護部材１５０のＸ方向負側且つＹ方向負側の端部に位置する。台座部１３０のＺ方向正側の面であって、切欠部分１５１ａ，１５１ｂに対向する部分は、保護部材１５０によって覆われず、外部に露出している。そのため、ケーブル１４０は、切欠部分１５１ａ，１５１ｂから外部に取り出される。図５（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、ケーブル１４０は、保護部材１５０上を通過するように、切欠部分１５１ａ，１５１ｂから外部に取り出された位置から、Ｙ方向正側でＺ方向正側に向けて折り曲げられる。この折り曲げでは、一例として、ケーブル１４０は、切欠部分１５１ａ，１５１ｂから外部に取り出された位置からＹ方向正側に延出するように、折り返されている。ケーブル１４０が折り曲げられた状態において、第２ケーブル部分１４２は、保護部材１５０のＹ方向における中心部分にて、保護部材１５０のＺ方向正側の面に対向する。
【００３５】
保護部材１５０のＺ方向正側の面に対向する第２ケーブル部分１４２は、保護部材１５０に対して固定される。第２ケーブル部分１４２と保護部材１５０とが固定される部分が、第２固定部分である。なお、この固定には、接着剤や両面テープなどによる接着が用いられる。この第２固定部分において、第２ケーブル部分１４２と保護部材１５０との間には、緩衝部材１６０が設けられる。緩衝部材１６０としては、例えば樹脂やゴムなどによって構成されるスポンジが利用される。ケーブル１４０は、この第２固定部分において、ネジや板ばねを利用した非図示の押圧部材によって、保護部材１５０に対して押圧される。
【００３６】
［押圧力と光学振れ角との関係］
ケーブル１４０は、保護部材１５０に対して押圧される。前記したように、ケーブル１４０を保護部材１５０に対して押圧する押圧力と、ミラー部１１１の光学振れ角との間に、相関関係があることが、本発明者によって発見された。これは、押圧力の変化によってケーブル１４０と保護部材１５０との固定状態が変化し、結果として異音発生の低減度合が変化するためと考えられる。ここでは、図６（Ａ）（Ｂ）に示される実測データに基づいて、押圧力を変化させた場合に、ミラー部１１１の光学振れ角がどのように変化するかを説明する。なお、横軸はケーブル１４０を保護部材１５０に対して押圧する押圧力を、縦軸は光学振れ角を、それぞれ示す。
【００３７】
図６（Ａ）には、同一の光スキャナ１００に対して、押圧力と光学振れ角との関係を３回測定した結果が示される。どの測定回数においても、押圧力が０Ｎから０．５Ｎまでの間は、押圧力の増加に伴って、光学振れ角も２６°から２８°まで増加する。一方、押圧力が０．５Ｎ以上の領域では、押圧力が増加しても、光学振れ角は２８°から２９°の間に収まっており、ほぼ一定である。押圧力が３．０Ｎ以上の領域で光学振れ角がどのように振る舞うかは、データはないため不明である。しかし、少なくとも、押圧力が０．５Ｎから３．０Ｎ、より正確を期すのであれば０．５Ｎから２．５Ｎの範囲であれば、押圧力の変化に対して光学振れ角はほぼ一定となる。
【００３８】
例えば、押圧力が０．５Ｎ以下となるように光スキャナ１００が設計されると、製造工程上の精度などの要因により押圧力が個体間で異なる場合、光スキャナ１００の光学振れ角が個体によって異なる可能性がある。そこで、押圧力が０．５Ｎから２．５Ｎの範囲に収まるように光スキャナ１００が設計されると、仮に押圧力が個体間で異なっても、ほぼ一定の光学振れ角を得ることができる。
【００３９】
図６（Ｂ）には、同一の光スキャナに対して、押圧力と光学振れ角との関係を３回測定を行った結果が示される。ただし、図６（Ｂ）に示されるデータは、図５に示される光スキャナ１００から、緩衝部材１６０を取り除いた状態のデータである。換言すれば、図６（Ｂ）に示されるデータを取得した光スキャナでは、ケーブル１４０と保護部材１５０とが、接触した状態で固定される。３回目の測定データでは１，２回目の測定データと比較して約１°光学振れ角が小さいけれども、光学振れ角の押圧力に対する振る舞いは、全ての測定データにおいて同様の傾向を示す。図６（Ｂ）に示されるように、押圧力が０Ｎから０．５Ｎまでは、図６（Ａ）と同様に、押圧力の増加に伴って、光学振れ角も増加する。そして、０．５Ｎから１．０Ｎの範囲では、押圧力の変化に対して、光学振れ角の変化は抑えられる。押圧力が１．０Ｎを超えると、光学振れ角は、再び押圧力の増加に伴って増加にする。そして、押圧力が２．０Ｎの位置をピークとして、光学振れ角は、押圧力の増加に伴って減少に転ずる。
【００４０】
緩衝部材１６０が存在しない場合、図６（Ｂ）に示されるように、押圧力の変化に対して光学振れ角が一定となる領域が、緩衝部材１６０が存在する場合に比べて狭い。そのため、押圧力が光スキャナの個体間で異なる場合、光学振れ角に個体差が生じる可能性がある。しかし、少なくとも今回の測定範囲である押圧力が０Ｎから３．０Ｎの範囲において、押圧力を加えない場合（０Ｎ）と比較して、押圧力を加えた場合の光学振れ角は大きい。これは、押圧力によってケーブル１４０と保護部材１５０とがより強固に固定され、結果として異音の発生がより低減されるためと考えられる。異音の発生が低減されれば、異音として外部へ散逸するエネルギー量も少なくなる。そのため、ケーブル１４０を保護部材１５０に対して押圧力することは、仮に緩衝部材１６０が存在しなくても、異音の低減、換言すれば光学振れ角の向上という観点からは、有用である。
【００４１】
［網膜走査ディスプレイ１の構成］
前記した光スキャナ１００は、画像を形成するために光を走査する構成として、網膜走査ディスプレイ１に用いることが可能である。図７は、網膜走査ディスプレイ１の全体構成について説明する図である。網膜走査ディスプレイ１は、観察者の瞳孔５２に入射した光束を用いて網膜５４上に画像を投影することによって、観察者に虚像を視認させる装置である。
【００４２】
網膜走査ディスプレイ１は、制御ユニット１ａと、頭部表示ユニット１ｂとで構成される。制御ユニット１ａと頭部表示ユニット１ｂとは、別体に構成される。制御ユニット１ａは、例えば使用者の腰などに取り付けられる。頭部表示ユニット１ｂは、制御ユニット１ａと電気的及び光学的な信号を伝達可能な信号線によって接続される。頭部表示ユニット１ｂは、例えば米国特許出願公開２０１０／００７３２６２号公報などに開示されているように、眼鏡型の装着具などを用いて使用者の頭部に装着される。勿論、制御ユニット１ａと、頭部表示ユニット１ｂとが一体に構成されても差し支えない。
【００４３】
制御ユニット１ａは、映像信号処理回路３、光源部３０及び光合波部４０を備える。映像信号処理回路３は、外部から供給される映像信号に基づいて、画像を形成するためのＢ信号、Ｇ信号、Ｒ信号、水平同期信号及び垂直同期信号を発生する。
【００４４】
光源部３０は、Ｂレーザドライバ３１、Ｇレーザドライバ３２、Ｒレーザドライバ３３、Ｂレーザ３４、Ｇレーザ３５及びＲレーザ３６を備える。Ｂレーザドライバ３１は、映像信号処理回路３からのＢ信号に応じた強度の青色の光束を発生させるように、Ｂレーザ３４を駆動する。Ｇレーザドライバ３２は、映像信号処理回路３からのＧ信号に応じた強度の緑色の光束を発生させるように、Ｇレーザ３５を駆動する。Ｒレーザドライバ３３は、映像信号処理回路３からのＲ信号に応じた強度の赤色の光束を発生させるように、Ｒレーザ３６を駆動する。Ｂレーザ３４，Ｇレーザ３５及びＲレーザ３６は、例えば半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザを用いて構成できる。
【００４５】
光合波部４０は、コリメート光学系４１，４２，４３と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー４４，４５，４６と、合波されたレーザ光を集光する集光光学系４７とを備える。Ｂレーザ３４から出射した青色レーザ光は、コリメート光学系４１によって平行光化される。平行光化された青色レーザ光は、ダイクロイックミラー４４に入射する。Ｇレーザ３５から出射した緑色レーザ光は、コリメート光学系４２によって平行光化される。平行光化された緑色レーザ光は、ダイクロイックミラー４５に入射する。Ｒレーザ３６から出射した赤色レーザ光は、コリメート光学系４３によって平行光化される。平行光化された赤色レーザ光は、ダイクロイックミラー４６に入射する。ダイクロイックミラー４４，４５，４６にそれぞれ入射した青色、緑色及び赤色レーザ光は、波長選択的に反射または透過されて１本の光束として合波され、集光光学系４７に達する。合波されたレーザ光は、集光光学系４７によって集光され、光ファイバ等を介して頭部表示ユニット１ｂに導かれる。
【００４６】
頭部表示ユニット１ｂは、コリメート光学系２０、水平走査ドライバ２３、光スキャナ１００、リレー光学系２４、垂直走査ドライバ２５、垂直走査スキャナ２６及び接眼光学系２７を備える。
【００４７】
コリメート光学系２０は、光ファイバ等を介して制御ユニット１ａから導かれたレーザ光を平行光に変換する。平行光に変換されたレーザ光は、光スキャナ１００に入射する。
【００４８】
光スキャナ１００は、コリメート光学系２０からのレーザ光を水平方向（例えば、観察者の眼に対して左右方向）に走査する。具体的には、水平走査ドライバ２３は、映像信号処理回路３からの水平同期信号に従って、光スキャナ１００の揺動状態を制御する。水平走査されたレーザ光は、リレー光学系２４に入射する。
【００４９】
リレー光学系２４は、正の屈折力を持つレンズ系２４ａ、２４ｂを有する。レンズ系２４ａは、光スキャナ１００からレンズ系２４ａの焦点距離を離れた位置に配置される。従って、水平走査されたレーザ光は、レンズ系２４ａによって互いの光軸が平行になるように屈折される。また、水平走査されたレーザ光は、コリメート光学系２０によって平行光化されているので、集束光として変換される。図５では、レーザ光の光軸が点線で示され、リレー光学系２４及び接眼光学系２７の中心（＝光軸）を通過するレーザ光の光線が実線で示される。レンズ系２４ｂは、レンズ系２４ａから、レンズ系２４ａの焦点距離とレンズ系２４ｂの焦点距離との合計の距離を離れた位置に配置される。従って、レンズ系２４ａを通過したレーザ光は、レンズ系２４ｂによって互いの光軸が垂直スキャナ２５上の一点に集束するように屈折される。また、レンズ系２４ａを通過した際に集束光として変換されたレーザ光は、レンズ系２４ｂによって再度平行光化される。即ち、リレー光学系２４は、光スキャナ１００において形成された光学瞳（＝レーザ光の入射点）を、垂直スキャナ２５上に転送する機能を果たす。
【００５０】
垂直スキャナ２５は、リレー光学系２４からのレーザ光を垂直方向（例えば、観察者の眼に対して上下方向）に走査する。具体的には、垂直スキャナ２５は、揺動する反射面を有する。反射面が揺動することで、反射面に入射したレーザ光は、垂直方向に走査される。垂直スキャナ２５は、例えば、ムービングコイル方式で揺動する電磁型のＭＥＭＳミラーで構成可能である。垂直走査ドライバ２６は、映像信号処理回路３からの垂直同期信号に従って、垂直スキャナ２５の揺動状態を制御する。ここで、レーザ光は、光スキャナ１００によって水平方向に走査されているので、垂直スキャナ２５によって二次元的に走査された画像光となる。二次元走査された画像光は、接眼光学系２７に入射する。
【００５１】
接眼光学系２７は、正の屈折力を持つレンズ系２７ａ、２７ｂを有する。接眼光学系２７は、リレー光学系２４と同様に、垂直スキャナ２５において形成された光学瞳を、観察者の眼の瞳孔５２に転送する機能を果たす。接眼光学系２７を出射した画像光は、観察者の眼の瞳孔５２を通過し、網膜５４に結像する。従って、観察者は、画像を視認する。
【００５２】
＜変形例＞
本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。以下にその一例を述べる。
【００５３】
前記した実施形態では、筐体は、台座部１３０と保護部材１５０とを有する。そして、ケーブル１４０は、保護部材１５０上に固定される。しかし、本発明の思想は、筐体とケーブル１４０とを固定することで、両者を一体として振動させ、異音の低減を図るというものである。そのため、筐体の構成や、筐体とケーブル１４０との固定位置などは、他の形態であっても差し支えない。例えば、筐体が台座部１３０のみによって構成されてもよい。また、ケーブル１４０は、保護部材１５０でなく、台座部１３０に対して固定されてもよい。
【００５４】
前記した実施形態において、光スキャナ１００は、圧電駆動部１２０によって駆動される。しかし、例えば、ムービングコイルやムービングマグネットなどの電磁駆動方式や、静電駆動方式などが採用されてもよい。電磁駆動方式であれば、平面コイルと永久磁石との一方が構造体１１０に設けられ、他方が筐体１３０の構造体１１０に対向する位置に設けられる。静電駆動方式であれば、構造体１１０と筐体１３０の構造体１１０に対向する位置とに、一対の電極板が設けられる。要は、何れの方式であっても、構造体１１０に板波振動が励起されればよい。
【００５５】
前記した実施形態において、ケーブル１４０の第２ケーブル部分１４２は、保護部材１５０に対して、接着剤や両面テープなどによって固定される。そして、保護部材１５０と第２ケーブル部分１４２が固定された状態で、ケーブル１４０は、保護部材１５０に対して押圧される。しかし、ケーブル１４０が保護部材１５０に対して押圧されることで保護部材１５０と第２ケーブル部分１４２とが固定されれば、接着剤や両面テープなどは不要となる。即ち、保護部材１５０と第２ケーブル部分１４２とを固定する方法は、筐体とケーブル１４０とが一体として振動することが可能であれば、どのような方法であっても差し支えない。
【００５６】
前記した実施形態において、網膜走査ディスプレイ１では、レーザ光は水平方向に走査された後に、垂直方向に走査される。しかし、例えば光スキャナ１００と垂直スキャナ２５とを入れ替えることによって、レーザ光が垂直方向に走査された後に、水平方向に走査されてもよい。あるいは、水平方向が観察者の眼に対して上下方向に定義され、垂直方向が観察者の眼に対して左右方向に定義されても良い。
【００５７】
前記した実施形態において、光スキャナ１００は、網膜走査ディスプレイ１に用いられる。しかし、光スキャナ１００は、他のいかなる用途に用いられても良い。一例として、光スキャナ１００が、図８に示されるように、走査されたレーザ光を被投影面上に結像するレーザプロジェクタ２に用いられても良い。レーザプロジェクタ２は、垂直走査スキャナ２５よりも後段の光学系において、網膜走査ディスプレイ１と相違する。そのため、垂直走査スキャナ２５における網膜走査ディスプレイ１と共通する構成に関する説明は、同一の図番を採用することによって省略される。導光部としての結像光学系２８は、正の屈折力を持つレンズ系である。結像光学系２８は、垂直スキャナ２５からの平行光化されたレーザ光を集束することで、スクリーンなどの被投影面上に結像する。なお、任意の距離にある被投影面に対して結像を行うために、結像光学系２８は、所定のフォーカス調整機能を備えるのが望ましい。あるいは、レーザ光のビーム径が十分に小さければ、結像光学系２８は無くても構わない、その場合、垂直走査スキャナ２５からの平行光化されたレーザ光が、被投影面上に直接画像を描くこととなる。この場合、導光部はレーザ光に対して光学的作用を及ぼさない。
【符号の説明】
【００５８】
１  網膜走査ディスプレイ
１ａ  制御ユニット
１ｂ  頭部表示ユニット
３  映像信号処理回路
２０，４１，４２，４３  コリメート光学系
２３  水平走査ドライバ
２４  リレー光学系
２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂ  レンズ系
２５  垂直走査スキャナ
２６  垂直走査ドライバ
２７  接眼光学系
２８  結像光学系
３０  光源部
３１  Ｂレーザドライバ
３２  Ｇレーザドライバ
３３  Ｂレーザドライバ
３４  Ｂレーザ
３５  Ｇレーザ
３６  Ｒレーザ
４０  光合波部
４４，４５，４６  ダイクロイックミラー
４７  集光光学系
５２  観察者の瞳孔
５４  観察者の網膜
１００  光スキャナ
１１０  構造体
１１１  ミラー部
１１２ａ，１１２ｂ  捩れ梁部
１１３  本体部
１１３ａ１，１１３ａ２  耳部分
１１３ｂ  中心部分
１１３ｃ  被取付部分
１２０  圧電駆動部
１３０  台座部
１３１ａ，１３１ｂ  羽根部分
１４０  ケーブル
１４１  第１ケーブル部分
１４１ａ  第１接続部分
１４１ｂ  第２接続部分
１４２  第２ケーブル部分
１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ  電極パッド
１４４ａ，１４４ｂ  金属細線
１５０  保護部材
１５１ａ，１５１ｂ  切欠部分
１６０  緩衝部材
【図１】
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【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】
2012073456.tif 000008
【図７】
2012073456.tif 000009
【図８】
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