(57)【要約】【課題】変位規制部を容易に配置することの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。【解決手段】光スキャナー３は、可動部３１と、可動部３１を揺動可能に支持する第１軸部３２１、３２２と、第１軸部３２１、３２２を支持する駆動部３３と、駆動部３３を揺動可能に支持する第２軸部３４１、３４２と、第２軸部３４１、３４２を支持する支持部３５と、第２軸部３４１よりも弾性率が低い弾性部３６１と、を有し、平面視において、弾性部３６１は、支持部３５の第１仮想直線Ｌ１上の領域とは異なる領域に固定されていると共に、第２軸部３４１と接触している。【選択図】図４
2017040700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
前記可動部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記軸部よりも弾性率が低い弾性部と、を有し、
前記可動部の平面視において、前記軸部と前記支持部との接続部と交わり、前記揺動軸に沿う直線を第１仮想直線としたとき、前記弾性部は、前記支持部の前記第１仮想直線上の領域とは異なる領域に固定されていると共に、前記軸部と接触していることを特徴とする光スキャナー。
【請求項２】
前記可動部の平面視で、前記軸部と交わり、前記揺動軸に直交する直線を第２仮想直線としたとき、前記弾性部は、前記支持部の前記第２仮想直線上の領域に固定されている請求項１に記載の光スキャナー。
【請求項３】
前記支持部は、前記可動部の平面視で、前記可動部と前記軸部とを囲んで設けられ、
前記第２仮想直線は前記支持部と２箇所で交差し、
前記弾性部は、前記第２仮想直線と前記支持部とが重なる２箇所の領域で固定されている請求項２に記載の光スキャナー。
【請求項４】
前記弾性部は、前記支持部に固定される前の状態と比較して、伸張した状態で前記支持部に固定されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項５】
前記弾性部は、凹部を有し、前記凹部に前記軸部が位置している請求項１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】
前記弾性部は、前記軸部に固定されている請求項１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】
前記軸部の断面視で、前記軸部は、前記弾性部に挟まれている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項８】
前記弾性部は、前記軸部および前記支持部よりも光の吸収率が高い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項９】
前記弾性部は、シリコーンエラストマーが含まれている請求項１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】
前記弾性部は、活性化接合によって前記支持部に固定されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光スキャナー。
【請求項１１】
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を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
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と、
前記光スキャナーを搭載し、観察者の頭部に装着されるフレームと、を有す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】
特許文献１には、光を走査する光スキャナーが開示されている。特許文献１の光スキャナーは、ミラー面を有する可動部と、可動部を支持する弾性変形部と、を有し、弾性変形部が弾性変形することで可動部が揺動し、これにより、ミラー面で反射した光が走査されるようになっている。また、特許文献１の光スキャナーは、弾性変形部を覆うストッパ（変位規制部）を有しており、このストッパによって弾性変形部の過度な変形を防止し、光スキャナーの破損を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３００５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような構成では、ストッパを弾性変形部に対して精度よく配置しなければならず、ストッパを容易に配置することができない。
【０００５】
本発明の目的は、変位規制部を容易に配置することの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】
【０００６】
このような目的は、下記の発明により達成される。
【０００７】
本発明の光スキャナーは、可動部と、
前記可動部を揺動軸まわりに揺動可能に支持する軸部と、
前記軸部を支持する支持部と、
前記軸部よりも弾性率が低い弾性部と、を有し、
前記可動部の平面視において、前記軸部と前記支持部との接続部と交わり、前記揺動軸に沿う直線を第１仮想直線としたとき、前記弾性部は、前記支持部の前記第１仮想直線上の領域とは異なる領域に固定されていると共に、前記軸部と接触していることを特徴とする。
これにより、弾性部によって軸部の過度な変位を規制することができるため、光スキャナーの破損（特に、軸部の破断、損傷）を低減することができる。また、弾性部を軸部と接触させて配置するため、従来のような非接触で配置する場合と比較して、弾性部の配置が容易となる。
【０００８】
本発明の光スキャナーでは、前記可動部の平面視で、前記軸部と交わり、前記揺動軸に直交する直線を第２仮想直線としたとき、前記弾性部は、前記支持部の前記第２仮想直線上の領域に固定されていることが好ましい。
これにより、弾性部をより簡単に配置することができる。また、例えば、軸部が弾性部に固定されている場合には、軸部の第２仮想直線に沿う方向への変位を効果的に低減することができる。
【０００９】
本発明の光スキャナーでは、前記支持部は、前記可動部の平面視で、前記可動部と前記軸部とを囲んで設けられ、
前記第２仮想直線は前記支持部と２箇所で交差し、
前記弾性部は、前記第２仮想直線と前記支持部とが重なる２箇所の領域で固定されていることが好ましい。
これにより、弾性部を安定な状態で支持部に固定することができる。
【００１０】
本発明の光スキャナーでは、前記弾性部は、前記支持部に固定される前の状態と比較して、伸張した状態で前記支持部に固定されていることが好ましい。
これにより、弾性部の撓みが低減され、より効果的に軸部の過度な変位を規制することができる。また、弾性のつり合いによって軸部と弾性部のアライメントを容易にとることができる。
【００１１】
本発明の光スキャナーでは、前記弾性部は、凹部を有し、前記凹部に前記軸部が位置していることが好ましい。
これにより、より効果的に軸部の過度な変位を規制することができる。
【００１２】
本発明の光スキャナーでは、前記弾性部は、前記軸部に固定されていることが好ましい。
これにより、軸部と弾性部の摺動が防止されるため、より効果的に軸部の過度な変位を規制することができる。
【００１３】
本発明の光スキャナーでは、前記軸部の断面視で、前記軸部は、前記弾性部に挟まれていることが好ましい。
これにより、軸部の厚さ方向への変位を効果的に規制することができる。
【００１４】
本発明の光スキャナーでは、前記弾性部は、前記軸部および前記支持部よりも光の吸収率が高いことが好ましい。
これにより、弾性部で軸部や支持部を覆うことで、迷光（軸部や支持部で反射された光）の発生を抑制することができる。
【００１５】
本発明の光スキャナーでは、前記弾性部は、シリコーンエラストマーが含まれていることが好ましい。
これにより、弾性部の構成が簡単なものとなる。また、弾性部の弾性率を軸部の弾性率に対して十分に小さくすることができる。
【００１６】
本発明の光スキャナーでは、前記弾性部は、活性化接合によって前記支持部に固定されていることが好ましい。
これにより、弾性部と支持部との接合強度を高めることができる。
【００１７】
本発明の画像表示装置は、本発明の光スキャナーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い画像表示装置が得られる。
【００１８】
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と、
前記光スキャナーを搭載し、観察者の頭部に装着されるフレームと、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高いヘッドマウントディスプレイが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の構成図である。
【図２】図１に示す画像表示装置が備える光スキャナーの平面図（上面図）である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】光スキャナーが有する変位規制部を示す平面図（上面図）である。
【図５】光スキャナーが有する変位規制部を示す平面図（下面図）である。
【図６】図４中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図４中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光スキャナーを示す平面図（上面図）である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る光スキャナーを示す平面図（上面図）である。
【図１２】本発明の画像表示装置を適用したヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。
【図１３】本発明のヘッドマウントプディスプレイを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の構成図である。図２は、図１に示す画像表示装置が備える光スキャナーの平面図（上面図）である。図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図４は、光スキャナーが有する変位規制部を示す平面図（上面図）である。図５は、光スキャナーが有する変位規制部を示す平面図（下面図）である。図６は、図４中のＢ−Ｂ線断面図である。図７は、図４中のＣ−Ｃ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。
【００２３】
図１に示す画像表示装置１は、スクリーン、壁面などの対象物１０に描画用のレーザーＬＬを二次元的に走査することで画像を表示する装置である。このような画像表示装置１は、描画用のレーザーＬＬを出射する光源ユニット２と、光源ユニット２から出射されたレーザーＬＬを二次元走査する光スキャナー３と、を有する。なお、図示の構成では、光スキャナー３で走査したレーザーをミラー１１で反射させて対象物１０に照射しているが、ミラー１１は省略してもよい。
【００２４】
≪光源ユニット≫
光源ユニット２は、図１に示すように、赤色、緑色、青色、各色のレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを有する光源部と、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを駆動する駆動回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから出射されたレーザー光を平行光化するコリメータレンズ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと、光合成部２３と、集光レンズ２６と、を有する。
【００２５】
レーザー光源２１Ｒは、赤色光を射出するものであり、レーザー光源２１Ｇは、緑色光を射出するものであり、レーザー光源２１Ｂは、青色光を射出するものである。このような３色の光を用いることで、フルカラーの画像を表示することができる。なお、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ等を用いることができる。
【００２６】
駆動回路２２Ｒは、レーザー光源２１Ｒを駆動し、駆動回路２２Ｇは、レーザー光源２１Ｇを駆動し、駆動回路２２Ｂは、レーザー光源２１Ｂを駆動する。これら駆動回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、図示しない制御部によって独立して駆動が制御される。駆動回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂにより駆動されたレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂから射出された３つのレーザー光は、それぞれ、コリメータレンズ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂによって平行光化されて光合成部２３に入射する。
【００２７】
光合成部２３は、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの光を合成する。光合成部２３は、３つのダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを有する。ダイクロイックミラー２３Ｒは、赤色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー２３Ｇは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー２３Ｂは、赤色光および緑色光を透過させると共に青色光を反射する機能を有する。
【００２８】
このようなダイクロイックミラー２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを用いることで、レーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色のレーザー光を合成することができる。また、この際、制御部によってレーザー光源２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの光の強度をそれぞれ独立して変調することで、所定の色の描画用のレーザーＬＬ（光）が生成される。生成されたレーザーＬＬは、集光レンズ２６によって所望のＮＡ（開口数）に変更された後、光スキャナー３に導かれる。
【００２９】
以上、光源ユニット２について説明したが、この光源ユニット２の構成としては、レーザーＬＬを生成することができれば、本実施形態の構成に限定されない。
【００３０】
≪光スキャナー≫
光スキャナー３は、図１に示すように、互いに直交（交差）する第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２まわりに揺動可能な光反射面３１３ａを有し、この光反射面３１３ａでレーザーＬＬを反射することで、レーザーＬＬを二次元走査する。以下、光スキャナー３について詳細に説明する。なお、以下では、静止状態の光反射面３１３ａの法線方向から見た平面視を単に「平面視」とも言う。
【００３１】
光スキャナー３は、図２に示すように、可動部３１と、可動部３１を第１軸Ｊ１まわりに揺動（回動）可能に支持する弾性変形可能な第１軸部３２１、３２２と、第１軸部３２１、３２２を支持する駆動部（外側揺動部）３３と、駆動部３３を第２軸Ｊ２まわりに揺動（回動）可能に支持する弾性変形可能な第２軸部３４１、３４２と、第２軸部３４１、３４２を支持する支持部３５と、を有する構造体３０と、可動部３１の過度な変位（駆動に伴う変位以外の変位）を規制する変位規制部３６と、可動部３１を第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２まわりに揺動させる駆動部３７と、を有する。なお、このような構成では、第１軸部３２１、３２２、駆動部３３および第２軸部３４１、３４２から、特許請求の範囲に記載の「軸部」が構成されている。
【００３２】
可動部３１は、図２および図３に示すように、第１軸部３２１、３２２に支持された基部３１１と、基部３１１に対して上方に離間して配置された保持部３１２と、保持部３１２に保持された光反射部３１３と、基部３１１と保持部３１２との間に配置され、基部３１１と保持部３１２とを連結する連結部３１４と、を有する。
【００３３】
保持部３１２は、基部３１１および第１軸部３２１、３２２に対して板厚方向に離間すると共に、平面視で、第１軸部３２１、３２２および第２軸部３４１、３４２の全域と重なって設けられている。そして、保持部３１２の上面には光反射部３１３が設けられており、この光反射部３１３の表面がレーザーＬＬを反射する光反射面３１３ａとなっている。すなわち、レーザーＬＬは、光反射面３１３ａで反射され、光反射面３１３ａの姿勢に応じた方向へ走査される。なお、光反射部３１３は、例えば、アルミニウム等の金属膜によって構成することができる。
【００３４】
このように、保持部３１２を設けて、保持部３１２に光反射部３１３を配置することで、次の効果を発揮することができる。すなわち、このような構成によれば、基部３１１に光反射部３１３を設ける必要がなくなるため、基部３１１を小さくでき、その分、第１軸部３２１、３２２の間の距離を短くすることができる。そのため、光スキャナー３を小型化することができる。また、保持部３１２が第１軸部３２１、３２２、駆動部３３および第２軸部３４１、３４２に対して板厚方向にずれているため、第１軸部３２１、３２２および第２軸部３４１、３４２の捩じれ変形や駆動部３３の揺動を阻害することなく、保持部３１２を大きくすることができ、その分、光反射面３１３ａを大きくすることができる。このように、保持部３１２を設けることで、光反射面３１３ａを大きくしつつ、光スキャナー３の小型化を図ることができる。
【００３５】
第１軸部３２１、３２２は、基部３１１に対して互いに反対側に配置されている。また、第１軸部３２１、３２２は、それぞれ、第１軸Ｊ１に沿って延在し、その一端部が基部３１１に接続され、他端部が駆動部３３に接続されている。これら第１軸部３２１、３２２は、可動部３１を第１軸Ｊ１まわりに揺動可能に支持し、可動部３１の第１軸Ｊ１まわりの揺動に伴って捩れ変形する。なお、第１軸部３２１、３２２の形状は、可動部３１を第１軸Ｊ１まわりに揺動可能に支持することができれば、特に限定されない。
【００３６】
駆動部３３は、枠状をなし、平面視で、基部３１１および第１軸部３２１、３２２を囲んで配置されている。言い換えると、駆動部３３の内側に、基部３１１および第１軸部３２１、３２２が配置されている。また、駆動部３３は、第１軸部３２１、３２２と接続され、第１軸部３２１、３２２を支持している。また、駆動部３３の下面にはリブ３３１が設けられ、リブ３３１の下面に永久磁石３７１が固定されている。このようなリブ３３１は、駆動部３３の機械的強度を補強する補強部としての機能と、可動部３１と永久磁石３７１との間に、これらの接触を防止するためのスペースを確保するギャップ材としての機能と、を有する。
【００３７】
第２軸部３４１、３４２は、駆動部３３に対して互いに反対側に配置されている。また、第２軸部３４１、３４２は、それぞれ、第２軸Ｊ２に沿って延在し、その一端部が駆動部３３に接続され、他端部が支持部３５に接続されている。これら第２軸部３４１、３４２は、駆動部３３を第２軸Ｊ２まわりに揺動可能に支持し、駆動部３３の第２軸Ｊ２まわりの揺動に伴って捩れ変形する。なお、第２軸部３４１、３４２の形状は、駆動部３３を第２軸Ｊ２まわりに揺動可能に支持することができれば、特に限定されない。
【００３８】
支持部３５は、枠状をなし、平面視で、駆動部３３および第２軸部３４１、３４２を囲んで配置されている。言い換えると、支持部３５の内側に、駆動部３３および第２軸部３４１、３４２が配置されている。また、支持部３５は、第２軸部３４１、３４２と接続され、第２軸部３４１、３４２を支持している。また、支持部３５は、可動部３１や駆動部３３よりも厚く形成されている。なお、支持部３５の形状は、特に限定されず、例えば、第２軸部３４１を支持する部分と、第２軸部３４２を支持する部分とが分離していてもよい。
【００３９】
以上、構造体３０について説明した。このような構造体３０のうち、基部３１１、第１軸部３２１、３２２、駆動部３３、第２軸部３４１、３４２および支持部３５は、例えば、ＳＯＩ基板［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基板］をエッチングすることで一体的に形成することができる。具体的には、基部３１１、第１軸部３２１、３２２および第２軸部３４１、３４２をデバイス層から形成し、駆動部３３および支持部３５をデバイス層、ボックス層およびハンドル層から形成することで、これらを一体的に形成することができる。また、構造体３０のうち、保持部３１２および連結部３１４も、例えば、ＳＯＩ基板をエッチングすることで一体的に形成することができる。具体的には、保持部３１２をデバイス層から形成し、連結部３１４をボックス層およびハンドル層から形成することで、これらを一体的に形成することができる。ただし、構造体３０の形成方法や材料は、これに限定されない。
【００４０】
駆動部３７は、図３に示すように、リブ３３１の下面に設けられた永久磁石３７１と、永久磁石３７１に対向配置され、永久磁石３７１に作用する磁界を発生させるコイル３７２と、を有している。また、永久磁石３７１は、平面視にて、第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２に対して傾斜して配置された棒状をなし、その一方側がＳ極、他方側がＮ極となっている。このような永久磁石３７１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。
【００４１】
このような駆動部３７では、可動部３１を第１軸Ｊ１まわりに揺動させるための第１電圧（例えば１５ｋＨｚ程度の交番電圧）と、駆動部３３を第２軸Ｊ２まわりに揺動させるための第２電圧（例えば６０Ｈｚ程度の交番電圧）と、を重畳させた駆動電圧をコイル３７２に印加するように構成されている。このような駆動電圧をコイル３７２に印加すると、駆動電圧に応じた磁界がコイル３７２に発生し、この磁界が永久磁石３７１に作用することで、可動部３１（光反射面３１３ａ）が第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２まわりに揺動する。なお、光スキャナー３は、可動部３１を共振駆動で揺動させ、駆動部３３を非共振駆動で揺動させることが好ましい。
【００４２】
次に、変位規制部３６について詳細に説明する。なお、以下では説明の便宜上、平面視で互いに直交する２軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。また、Ｘ軸は第１軸Ｊ１に沿っており、Ｙ軸は第２軸Ｊ２に沿っており、Ｚ軸は可動部３１の厚さ方向に沿っている。
【００４３】
変位規制部３６は、例えば、落下等により光スキャナー３に衝撃（ＸＹ平面内方向の加速度、Ｚ軸方向の加速度）が加わった際の、支持部３５に対する可動部３１の過度な変位に伴う第２軸部３４１、３４２の過度な変形を抑制する機能を有する。このような変位規制部３６を設けることで、第２軸部３４１、３４２の破損（損傷、断裂）を抑制することができ、光スキャナー３の機械的強度（耐衝撃性）が高まる。
【００４４】
変位規制部３６は、図４ないし図７に示すように、支持部３５に固定され、第２軸部３４１を上下（Ｚ軸方向の両側）から挟み込むように配置された弾性部３６１、３６２と、第２軸部３４２を上下方向から挟み込むように配置された弾性部３６３、３６４と、を有する。言い換えると、第２軸部３４１は弾性部３６１と弾性部３６２とによって挟まれ、第２軸部３４２は弾性部３６３と弾性部３６４とによって挟まれている。さらに言い換えると、第２軸部３４１の断面視で、弾性部３６１、第２軸部３４１、弾性部３６２の順にＺ軸方向に配置され、第２軸部３４２の断面視で、弾性部３６３、第２軸部３４２、弾性部３６４の順にＺ軸方向に配置されている。なお、各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、各第２軸部３４１、３４２のＸＹ面と交差する面を挟み込むように配置されていてもよい。また、これら各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、それぞれ、弾性（伸縮性）を有している。
【００４５】
各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、それぞれ、Ｘ軸方向に延在するシート状（帯状）をなしている。そして、各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、両端部（第２軸部３４１、３４２を挟んだＸ軸方向の両側）で支持部３５に固定され、中央部で第２軸部３４１、３４２に固定されている。すなわち、平面視において、第２軸部３４１、３４２の揺動軸である第２軸Ｊ２に沿う仮想直線（第１仮想直線）Ｌ１を設定したとき、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、支持部３５の第１仮想直線Ｌ１上の領域とは異なる領域に固定されている。なお、第１仮想直線Ｌ１は、第２軸Ｊ２と重なる直線であることが好ましい。また、第１仮想直線Ｌ１上の領域とは、支持部３５の第１仮想直線Ｌ１が通過する領域を、支持部３５の表面に、支持部３５の厚さ方向から投影した領域を指す。
【００４６】
より具体的には、平面視において、第２軸部３４１と交わり、第２軸部３４１の揺動軸である第２軸Ｊ２に直交する（すなわち、Ｘ軸方向に沿う）仮想直線（第２仮想直線）Ｌ２１を設定したとき、弾性部３６１、３６２は、支持部３５の仮想直線Ｌ２１上の領域に固定されており、第２軸部３４２と交わり、第２軸部３４２の揺動軸である第２軸Ｊ２に直交する仮想直線（第２仮想直線）Ｌ２２を設定したとき、弾性部３６３、３６４は、支持部３５の仮想直線Ｌ２２上の領域に固定されている。なお、仮想直線Ｌ２１は、第２軸Ｊ２を含むＸＹ平面内で定義されることが好ましい。また、各仮想直線Ｌ２１、Ｌ２２上の領域とは、支持部３５の仮想直線Ｌ２１、Ｌ２２が通過する領域を、支持部３５の表面に、支持部３５の厚さ方向から投影した領域を指す。
【００４７】
このような変位規制部３６によれば、光スキャナー３にＸ軸方向の加速度（衝撃）が加わっても、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４によって第２軸部３４１、３４２のＸ軸方向への変位が規制される。具体的に説明すると、＋Ｘ軸方向の加速度ＧＸ１が加わった場合には、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の第２軸部３４１、３４２よりも＋Ｘ軸側の部分３６１ａ、３６２ａ、３６３ａ、３６４ａが支えとなって、第２軸部３４１、３４２の−Ｘ軸側への変位が規制され、反対に、−Ｘ軸方向の加速度ＧＸ２が加わった場合には、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の第２軸部３４１、３４２よりも−Ｘ軸側の部分３６１ｂ、３６２ｂ、３６３ｂ、３６４ｂが支えとなって、第２軸部３４１、３４２の＋Ｘ軸側への変位が規制される。
【００４８】
また、Ｚ軸方向の加速度が加わっても、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４によって第２軸部３４１、３４２のＺ軸方向への変位が規制される。具体的に説明すると、＋Ｚ軸方向の加速度ＧＺ１が加わった場合には、弾性部３６１、３６３が壁となって、第２軸部３４１、３４２の−Ｘ軸側への変位を規制し、反対に、−Ｚ軸方向の加速度ＧＺ２が加わった場合には、弾性部３６２、３６４が壁となって、第２軸部３４１、３４２の＋Ｚ軸側への変位を規制する。
【００４９】
以上のように、変位規制部３６を設けることで、第２軸部３４１、３４２の過度な変位に起因する破損が抑制されるため、機械的強度（耐衝撃性）の高い光スキャナー３となる。よって、このような光スキャナー３を有する画像表示装置１は、高い信頼性を発揮することができる。また、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４を第２軸部３４１、３４２と接触させて配置するため、従来のような非接触で配置する場合と比較して、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の配置が容易となる。
【００５０】
特に、各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が弾性を有しているため、上述したような加速度ＧＸ１、ＧＸ２、ＧＺ１、ＧＺ２が加わった際に、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が僅かに伸縮（弾性変形）し、第２軸部３４１、３４２の変位を僅かに許容する。そのため、加速度ＧＸ１、ＧＸ２、ＧＺ１、ＧＺ２が加わった際の応力を第２軸部３４１、３４２から適度に逃がすことができ、第２軸部３４１、３４２へのストレスの蓄積（疲労）を抑制することができる。
【００５１】
ここで、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、第２軸部３４１、３４２と比較して十分に弾性率（ヤング率）の小さい材料で構成されている。これにより、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が、第２軸部３４１、３４２の捩り変形（駆動時の変形）に影響を及ぼすことが実質的に無くなり、光スキャナー３の駆動特性の低下を抑制することができる。
【００５２】
なお、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の弾性率としては、上述した変位規制部３６としての機能を発揮することができる限り低い方が好ましい。具体的には、例えば、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４のヤング率は、第２軸部３４１、３４２のヤング率の１／１０００以下であることが好ましく、１／１００００以下であることがより好ましく、１／１０００００以下であることがさらに好ましい。これにより、上述の効果がより顕著となる。
【００５３】
このような弾性部３６１、３６２、３６３、３６４は、弾性を有していれば特に限定されず、例えば、各種樹脂材料を用いることができるが、この中でも特に、ＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）等のシリコーンエラストマーを用いることが好ましい。これにより、第２軸部３４１、３４２に対して十分に柔らかい弾性部３６１、３６２、３６３、３６４となる。なお、各種樹脂材料（特にシリコンエラストマー）には種々の軟化剤や硬化剤等が含まれていても良く、光スキャナー３の駆動特性に合わせて樹脂材料と軟化剤や硬化剤とを組み合わせる事ができる。したがって、各種樹脂材料の割合が軟化剤や硬化剤の割合よりも少なくなったとしても、各種樹脂材料の弾性を有しているという特性が発現できている状態であれば弾性部３６１、３６２、３６３、３６４として用いる事ができる。ちなみに、第２軸部３４１、３４２の材料であるＳｉのヤング率は、１８０ＧＰａ程度であり、ＰＤＭＳのヤング率は、１．５ＭＰａ程度である。
【００５４】
さらに、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４としてシリコーンエラストマーを用いることで、シリコン（Ｓｉ）で構成された第２軸部３４１、３４２および支持部３５に活性化接合（直接接合）で接合することができる。そのため、これらの接合強度をより高めることができる。なお、活性化接合とは、プラズマ照射によってシリコン（第２軸部３４１、３４２および支持部３５）の表面を活性化させ、この状態で弾性部３６１、３６２、３６３、３６４を貼り合せることで、これらを（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）の共有結合で結合することを言う。なお、このような活性化接合を用いることができない場合には、接着剤等を用いて固定してもよいし、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が粘着性、吸着性を有する場合には、この粘着性、吸着性を用いて固定してもよい。なお、固定とは、共有結合で結合している状態や、接着剤で接着されている状態、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が粘着性、吸着性で粘着もしくは吸着している状態をいう。
【００５５】
また、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４（特に、上面側（レーザーＬＬが入射してくる側）に位置する弾性部３６１、３６３）は、例えば、黒色等に着色され、第２軸部３４１、３４２および支持部３５よりもレーザーＬＬの吸収率が高い（すなわち、レーザーＬＬを反射し難い）ことが好ましい。このような弾性部３６１、３６２、３６３、３６４によって、構造体３０の少なくとも一部を覆うことで、迷光の発生を抑制することができる。ここで、前記「吸収率が高い」とは、レーザーＬＬに含まれる赤色光、緑色光および青色光のうちの少なくとも１つの光の吸収率が高いことを意味する。
【００５６】
なお、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の色としては、第２軸部３４１、３４２および支持部３５よりもレーザーＬＬの吸収率が高ければ、黒に限定されない。また、例えば、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の主材料である樹脂中に、着色用の顔料、染料等の微粒子を分散することで、光の吸収率が高い弾性部３６１、３６２、３６３、３６４を比較的容易に得ることができる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【００５８】
図８は、本発明の第２実施形態に係る光スキャナーを示す平面図（上面図）である。
以下、第２実施形態の画像表示装置について、前述した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。
【００５９】
本発明の第２実施形態の画像表示装置は、光スキャナーの構成（特に変位規制部）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６０】
図８に示す光スキャナー３では、弾性部３６１、３６３が、前述した第１実施形態よりも大きく形成されており、平面視で、支持部３５の広範囲を覆うように設けられている。また、弾性部３６１、３６２は、平面視で、保持部３１２の外周から外側へ突出しており、保持部３１２の周囲の少なくとも一部を囲むように配置されている。弾性部３６１、３６３をこのように配置することで、支持部３５でのレーザーＬＬの反射を効果的に抑制でき、迷光の発生をより効果的に抑制することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【００６２】
図９および図１０は、それぞれ、本発明の第３実施形態に係る光スキャナーを示す断面図である。
【００６３】
以下、第３実施形態の画像表示装置について、前述した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。
【００６４】
本発明の第３実施形態の画像表示装置は、光スキャナーの構成（特に変位規制部）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６５】
図９および図１０に示す光スキャナー３では、変位規制部３６が有する各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が自然状態（支持部３５に固定される前（固定されていない）の状態）よりもＸ軸方向に伸長した状態で支持部３５に固定されている。このように、弾性部３６１、２６２、３６３、３６４を伸長した状態で支持部３５に固定することで、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の撓みを抑制することができる。そのため、弾性部３６１、２６２、３６３、３６４が第２軸部３４１、３４２の変位（捩り変形以外の変形）をより効果的に規制することができる。なお、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の伸長の度合いとしては特に限定されないが、例えば、自然状態での長さをＬ１とし、支持部３５に固定された状態での長さをＬ２としたとき、１．１Ｌ１≦Ｌ２≦２．０Ｌ１の範囲を満足することが好ましい。このような数値を満足することで、上述した効果が顕著となる。また、伸長方向としては、Ｘ軸方向以外にも、各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が支持部３５の２箇所で固定されている状態において、当該２箇所を結んだ方向に伸長されていても良い。さらに、各弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が支持部３５と各第２軸部３４１、３４２のいずれかと固定されている場合、支持部３５で固定されている部分と各第２軸部３４１、３４２のいずれかと固定されている部分とを結んだ方向に伸長されていても良い。なお、上記伸長方向については、以降で述べる実施形態についても適用することができる。
【００６６】
また、弾性部３６１の両端部には下側（支持部３５側）へ突出する凸部３６１ｇが設けられており、この凸部３６１ｇが支持部３５に形成された凹部３５１に係合する（引っ掛かる）ことで、弾性部３６１が支持部３５に固定されている。弾性部３６２、３６３、３６４についても同様の構成となっている。このように、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４を支持部３５に物理的に引っ掛けることで、伸長状態の弾性部３６１、３６２、３６３、３６４をより確実に支持部３５に固定することができる。なお、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４の支持部３５への固定には接着剤等を併用してもよい。
【００６７】
また、弾性部３６１の下面（支持部３５側の面）には凹部３６１ｄが設けられ、弾性部３６２の上面（支持部３５側の面）には凹部３６２ｄが設けられ、これら凹部３６１ｄ、３６２ｄに第２軸部３４１が位置している。同様に、弾性部３６３の下面には凹部３６３ｄが設けられ、弾性部３６４の上面には凹部３６４ｄが設けられ、これら凹部３６３ｄ、３６４ｄに第２軸部３４２が位置している。なお、各第２軸部３４１、４３２が、各凹部３６１ｄ、３６２ｄ、３６３ｄ、３６４ｄに位置する状態とは、各凹部３６１ｄ、３６２ｄ、３６３ｄ、３６４ｄで各第２軸部３４１、４３２が接触していても良いし、各凹部３６１ｄ、３６２ｄ、３６３ｄ、３６４ｄの壁面と隙間を開けて各第２軸部３４１、４３２が配置されていても良い。また、第２軸部３４１であれば、少なくとも各凹部３６１ｄ、３６２ｄのいずれかの凹部に位置していればよく、第２軸部３４２であれば、少なくとも各凹部３６３ｄ、３６４ｄのいずれかの凹部に位置していればよい。
【００６８】
このような構成によっても、前述した第１実施形態と同様に、Ｘ軸方向およびＺ軸方向ヘの第２軸部３４１、３４２の過度な変形を抑制することができ、機械的強度（耐衝撃性）の高い光スキャナー３となる。
【００６９】
特に、本実施形態では、弾性部３６１、３６２は、第２軸部３４１と固定されておらず、接触しているだけであり、同様に、弾性部３６３、３６４は、第２軸部３４２と固定されておらず、接触しているだけである。そのため、第２軸部３４１は、弾性部３６１、３６２に対してＹ軸方向に摺動可能となっており、第２軸部３４２が弾性部３６３、３６４に対してＹ軸方向に摺動可能となっている。その結果、弾性部３６１、３６２、３６３、３６４が、第２軸部３４１、２４２の捩じれ変形に影響をより及ぼし難くなり、優れた振動特性を有する光スキャナー３となる。なお、接触とは、固定されている状態と異なり、例えば、弾性部３６１、３６２と第２軸部３４１とが摺動可能に接している状態や、弾性部３６１、３６２と第２軸部３４１とが着脱可能に配置されている状態を指す。
【００７０】
また、凹部３６１ｄ、３６２ｄは、第２軸部３４１をアライメントする機能を有し、同様に、凹部３６３ｄ、３６４ｄは、第２軸部３４２をアライメントする機能を有している。具体的には、前述したように、弾性部３６１、２６２は、伸長した状態で支持部３５に固定されているため、凹部３６１ｄ、３６２ｄの位置は、弾性部３６１、３６２の伸長が釣り合ったところに維持される。したがって、第２軸部３４１が正しい位置となるように、凹部３６１ｄ、３６２ｄの位置を予め設計しておけば、凹部３６１ｄ、３６２ｄによって第２軸部３４１が正しい位置にアライメントされる。凹部３６３ｄ、３６４ｄについてもこれと同様である。
【００７１】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【００７３】
図１１は、本発明の第４実施形態に係る光スキャナーを示す平面図（上面図）である。
以下、第４実施形態の画像表示装置について、前述した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。
【００７４】
本発明の第４実施形態の画像表示装置は、光スキャナーの構成（特に変位規制部）が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００７５】
図１１に示す光スキャナー３の変位規制部３６は、第２軸部３４１の変位を規制する弾性部３６５、３６６と、第２軸部３４２の変位を規制する弾性部３６７、３６８と、を有している。弾性部３６５は、第２軸部３４１の一方の側面と支持部３５の側面（内周面）とに固定され、弾性部３６６は、第２軸部３４１の他方の側面と支持部３５の側面（内周面）とに固定され、これら弾性部３６５、３６６で第２軸部３４１をＸ軸方向から挟み込んでいる。弾性部３６７は、第２軸部３４２の一方の側面と支持部３５の側面（内周面）とに固定され、弾性部３６８は、第２軸部３４２の他方の側面と支持部３５の側面（内周面）とに固定され、これら弾性部３６７、３６８で第２軸部３４２をＸ軸方向から挟み込んでいる。
【００７６】
なお、弾性部３６５、３６６、３６７、３６８は、それぞれ、ゲル状をなしていることが好ましい。これにより、弾性部３６５、３６６、３６７、３６８が有する粘性を利用して、これらを第２軸部３４１、３４２や支持部３５に簡単に固定することができる。また、例えば、ディスペンサー等を用いて、弾性部３６５、３６６、３６７、３６８を比較的簡単に配置することができる。
【００７７】
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７８】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るヘッドアップディスプレイについて説明する。
【００７９】
図１２は、本発明の画像表示装置を適用したヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。
図１２に示すように、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１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、時刻、方位、速度、外気温、天候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。
【００８０】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係るヘッドマウントディスプレイについて説明する。
【００８１】
図１３は、本発明のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
図１３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３００は、観察者の頭部に装着されるフレーム３１０と、フレーム３１０に搭載された画像表示装置１とを有している。そして、画像表示装置１により、フレーム３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部（光反射層）３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。
【００８２】
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（景色）に画像表示装置１からの情報を重ねて使用することができる。また、表示部３２０は、入射した光の少なくとも一部を反射すればよく、例えば、ホログラム素子、ハーフミラーなどを用いることができる。
【００８３】
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を、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く、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る。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００８４】
また、前述した実施形態では、光スキャナーとしてレーザーを２次元（第１軸Ｊ１および第２軸Ｊ２まわり）に走査可能な構成について説明したが、光スキャナーの構成としては、これに限定されない。例えば、光スキャナーは、レーザーを１次元に走査可能な構成となっていてもよい。具体的には、例えば、第１実施形態の構成から、第１軸部３２１、３２２および駆動部３３を省略し、第２軸部３４１、３４２が可動部３１と支持部３５とを連結する構成としてもよい。この場合は、光スキャナーを２つ用意し、一方の光スキャナーによってレーザーを水平方向（第１方向）に走査し、他方の光スキャナーによってレーザーを垂直方向（第１方向と交差する第２方向）に走査することで、レーザーを２次元に走査することができる。また、前述した実施形態では、保持部に光反射部が設けられた構成について説明したが、保持部および連結部を省略して、基部に光反射部を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１…画像表示装置、１０…対象物、１１…ミラー、２…光源ユニット、２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ…レーザー光源、２２Ｂ、２２Ｇ、２２Ｒ…駆動回路、２３…光合成部、２３Ｂ、２３Ｇ、２３Ｒ…ダイクロイックミラー、２４Ｂ、２４Ｇ、２４Ｒ…コリメータレンズ、２６…集光レンズ、３…光スキャナー、３０…構造体、３１…可動部、３１１…基部、３１２…保持部、３１３…光反射部、３１３ａ…光反射面、３１４…連結部、３２１、３２２…第１軸部、３３…駆動部、３３１…リブ、３４１、３４２…第２軸部、３５…支持部、３５１…凹部、３６…変位規制部、３６１、３６２、３６３、３６４…弾性部、３６１ａ、３６２ａ、３６３ａ、３６４ａ…部分、３６１ｂ、３６２ｂ、３６３ｂ、３６４ｂ…部分、３６１ｄ、３６２ｄ、３６３ｄ、３６４ｄ…凹部、３６１ｇ…凸部、３６５、３６６、３６７、３６８…弾性部、３７…駆動部、３７１…永久磁石、３７２…コイル、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…フレーム、３２０…表示部、ＧＸ１、ＧＸ２、ＧＺ１、ＧＺ２…加速度、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｌ１…第１仮想直線、Ｌ２１…仮想直線、Ｌ２２…仮想直線、ＬＬ…レーザー
【図１】
2017040700.tif 000003
【図２】
2017040700.tif 000004
【図３】
2017040700.tif 000005
【図４】
2017040700.tif 000006
【図５】
2017040700.tif 000007
【図６】
2017040700.tif 000008
【図７】
2017040700.tif 000009
【図８】
2017040700.tif 000010
【図９】
2017040700.tif 000011
【図１０】
2017040700.tif 000012
【図１１】
2017040700.tif 000013
【図１２】
2017040700.tif 000014
【図１３】
2017040700.tif 000015