圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器。該圖像顯示裝置具有：激光光源；光合成部，其對來自上述激光光源的激光進行合成；以及光掃描儀，其使來自光合成部的描繪用激光進行二維掃描。并且，來自激光光源并朝向光掃描儀的激光的光軸位于同一面上。并且，光掃描儀具有光反射面，且配置成在非驅(qū)動狀態(tài)下該光反射面與上述面正交，上述光掃描儀構(gòu)成為使光反射面朝面內(nèi)方向擺動并且朝與面正交的方向擺動，從而使由光反射面反射的描繪用激光（LL）進行二維掃描。
【專利說明】圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，作為用于在屏幕上顯示圖像的圖像顯示裝置，公知有具有光源和使來自光源的光進行二維掃描的光掃描器的結(jié)構(gòu)(例如參照專利文獻I)。
[0003]專利文獻I所記載的圖像顯示裝置具有:光束供給部，其具備三個半導(dǎo)體激光器、與各個半導(dǎo)體激光器對應(yīng)的耦合透鏡、分色鏡以及會聚透鏡；以及光束掃描部，其使從光束供給部射出的光束進行二維掃描。并且，光束掃描部所具有的反射鏡的反射面與從各半導(dǎo)體激光器射出的光束的光軸平行，并且設(shè)置于相對于該光軸在殼體的厚度方向偏移的位置。因此，在光束供給部和光束掃描部之間設(shè)置有平面鏡，從光束供給部射出的光束由平面鏡在殼體的厚度方向反射以后入射到光束掃描部的反射鏡。
[0004]在這樣的專利文獻I的圖像顯示裝置中，反射鏡的反射面與殼體的厚度方向正交，因此能夠?qū)崿F(xiàn)殼體的薄型化(小型化)，但是需要用于將光束朝厚度方向反射的平面鏡等多余的部件，因此部件件數(shù)增加，裝置的組裝工序增加。
[0005]專利文獻1:日本特開平2011-154344號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的削減和小型化的圖像顯示裝置、以及具備該圖像顯示裝置的頭戴式顯示器。
[0007]上述目的通過下述的本發(fā)明來實現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，具有:多個光源部，上述多個光源部射出光；光合成部，該光合成部對來自上述多個光源部的光進行合成；以及光掃描部，該光掃描部使由上述光合成部合成的光在第一軸周圍和正交于上述第一軸的第二軸周圍進行二維掃描，來自上述多個光源部并經(jīng)過上述光合成部而朝向上述光掃描部的光的光軸位于第一面內(nèi)，上述光掃描部具有:基部，該基部在上述第一軸和上述第二軸周圍擺動；光反射板，該光反射板具有反射來自上述光合成部的光的光反射面，并且上述光反射面具有比上述基部的面積大的面積；以及隔離件，該隔離件連結(jié)上述基部和上述光反射板，上述第一軸位于上述第一面內(nèi)，上述第二軸與上述第一面的法線方向平行，上述光反射面配置為，在上述光掃描部的非驅(qū)動狀態(tài)下，上述光反射面與上述第一面垂直。
[0009]由此，無需將由光合成部合成的光朝與第一面交叉的方向反射就能夠使其入射至光掃描部，不需要平面鏡。并且，在光掃描部中，相對于光反射面的面積，能夠縮小用于使光反射面擺動的機構(gòu)部分，能夠縮小在與光反射面平行的方向上的光掃描部的面積。因而，即便將光反射面配置成與第一面正交，也不會使圖像顯示裝置在與第一面正交的方向上的大小增加。即，能夠提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)部件數(shù)量的削減和小型化的圖像顯示裝置。
[0010]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述光從相對于上述光反射面的法線傾斜的方向照射到上述光反射面。
[0011]由此，能夠使借助光掃描部進行二維掃描的光不與其他部件干涉而照射至對象物。換言之，不需要設(shè)置用于變更借助光掃描部進行二維掃描的光的光路的平面鏡等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置的小型化。
[0012]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述基部在上述第一軸周圍擺動的振幅大于在上述第二軸周圍擺動的振幅。
[0013]由此，能夠使光的可描繪區(qū)域中所包含的能夠?qū)嶋H用于顯示圖像的有效描繪區(qū)域更大。
[0014]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述光掃描部具有:框體部，該框體部以包圍上述基部的方式設(shè)置；支承部，該支承部支承上述框體部；第一軸部，該第一軸部連結(jié)上述基部和上述框體部，以使得上述基部能夠相對于上述框體部在第一軸周圍擺動；以及第二軸部，該第二軸部連結(jié)上述框體部和上述支承部，以使得上述框體部能夠相對于上述支承部在上述第二軸周圍擺動。
[0015]由此，光掃描部的結(jié)構(gòu)變得簡單，并且能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部的小型化。
[0016]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述光反射板設(shè)置為，在上述光反射板的板厚方向上從上述第一軸部離開，并且在從上述板厚方向觀察時與上述第一軸部的至少
一部分重疊。
[0017]由此，由于光反射板在厚度方向上從第一軸部離開，并且在從厚度方向觀察時與第一軸部的至少一部分重疊設(shè)置，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部的小型化。
[0018]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述第一軸部配置為與上述第一面的面內(nèi)方向平行，通過對包含上述光反射板、上述隔離件、上述基部以及上述第一軸部的第一振動系統(tǒng)進行共振驅(qū)動而使上述基部在上述第一軸周圍以共振方式擺動。
[0019]由此，能夠以較小的能量使基部在第一軸周圍大幅擺動。
[0020]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述框體部的在上述第一面的法線方向上的寬度小于在上述第一面的面內(nèi)方向上的寬度。
[0021]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置的薄型化。
[0022]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述光掃描部具有:永磁鐵，該永磁鐵設(shè)置于上述框體部；以及線圈，該線圈與上述框體部對置配置、并產(chǎn)生作用于上述永磁鐵的磁場。
[0023]由此，能夠縮小光掃描部的在光反射面的面內(nèi)方向上的寬度。因此，能夠形成為適合本發(fā)明的圖像顯示裝置的形狀的光掃描部。
[0024]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述圖像顯示裝置具有棱鏡，該棱鏡設(shè)置于由上述光合成部合成的光的光軸上，使由上述光合成部合成的光的光軸傾斜、并使合成的光的截面形狀變化。
[0025]由此，通過對光的截面形狀進行正性，圖像顯示特性提高。
[0026]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，來自上述光源部的光是相對于上述棱鏡的入射面而成為s偏振光的直線偏振光。
[0027]由此，例如能夠降低通過棱鏡時的光的損失。
[0028]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述棱鏡使上述光的截面形狀的在上述第一面的面內(nèi)方向上的寬度擴寬。
[0029]由此，能夠?qū)⒃趶墓庠床可涑鰰r呈橢圓形(或者長圓形)的光的截面形狀整形為大致圓形，圖像顯示特性提高。
[0030]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，上述棱鏡的射出面成為對上述光進行會聚的透鏡面。
[0031]由此，當(dāng)在位于透鏡面的焦距附近的對象物顯示圖像時，能夠發(fā)揮更高的圖像顯示特性。
[0032]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選形成為，從上述多個光源部射出的光的在上述第一面的法線方向上的放射角大于該射出的光的在上述第一面的面內(nèi)方向上的放射角。
[0033]作為光源而通常使用的半導(dǎo)體激光器射出的激光的強度分布的輪廓形狀具有大致橢圓形狀。即，長軸方向上的激光的放射角和短軸方向上的激光的放射角不同，通過將放射角大的長軸方向設(shè)定成與第一面正交的方向，例如能夠?qū)⒗忡R在第一面內(nèi)傾斜配置，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。
[0034]本發(fā)明的頭戴式顯示器的特征在于，具有:光反射部件，該光反射部件對入射的光的至少一部分進行反射；以及圖像顯示裝置，該圖像顯示裝置朝上述光反射部件照射光；上述圖像顯示裝置具有:多個光源部，上述多個光源部射出光；光合成部，該光合成部對來自上述多個光源部的光進行合成；以及光掃描部，該光掃描部使由上述光合成部合成的光在第一軸周圍和正交于上述第一軸的第二軸周圍進行二維掃描，來自上述多個光源部并經(jīng)過上述光合成部而朝向上述光掃描部的光的光軸位于第一面內(nèi)，上述光掃描部具有:基部，該基部在上述第一軸和上述第二軸周圍擺動；光反射板，該光反射板具有反射來自上述光合成部的光的光反射面，并且上述光反射面具有比上述基部的面積大的面積；以及隔離件，該隔離件連結(jié)上述基部和上述光反射板，上述第一軸位于上述第一面內(nèi)，上述第二軸與上述第一面的法線方向平行，上述光反射面配置為，在上述光掃描部的非驅(qū)動狀態(tài)下，上述光反射面與上述第一面垂直。
[0035]由此，能夠提供削減了部件數(shù)量的頭戴式顯示器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的優(yōu)選的實施方式的俯視圖。
[0037]圖2是示出圖1所示的激光光源所射出的激光的截面的圖。
[0038]圖3是圖1所示的圖像顯示裝置的側(cè)視圖。
[0039]圖4是示出圖1所示的圖像顯示裝置所具有的光掃描部(光掃描儀)的俯視圖。
[0040]圖5是圖4所示的光掃描儀的剖視圖。
[0041]圖6是圖4所示的光掃描儀所具有的電壓施加部的框圖。
[0042]圖7是示出在圖6所示的第一電壓產(chǎn)生部以及第二電壓產(chǎn)生部產(chǎn)生的電壓的一例的圖。
[0043]圖8是示出因光掃描儀的配置而導(dǎo)致的可描繪區(qū)域的差異的圖。
[0044]圖9是示出應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置的平視顯示器的立體圖。
[0045]圖10是示出本發(fā)明的頭戴式顯示器的立體圖。【具體實施方式】
[0046]以下，參照附圖對本發(fā)明的圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器的優(yōu)選的實施方式進行說明。
[0047]1.圖像顯示裝置
[0048]圖1是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的優(yōu)選的實施方式的俯視圖，圖2是示出圖1所示的激光光源所射出的激光的截面的圖，圖3是圖1所示的圖像顯示裝置的側(cè)視圖。圖4是示出圖1所示的圖像顯示裝置所具有的光掃描部(光掃描儀)的俯視圖，圖5是圖4所示的光掃描儀的剖視圖，圖6是圖4所示的光掃描儀所具有的電壓施加部的框圖，圖7是示出在圖6所示的第一電壓產(chǎn)生部以及第二電壓產(chǎn)生部產(chǎn)生的電壓的一例的圖。圖8是示出因光掃描儀的配置而導(dǎo)致的可描繪區(qū)域的差異的圖。另外，以下為了說明方便，將圖5中的上側(cè)稱為“上”，將圖5中的下側(cè)稱為“下”。并且，如圖1所示，將相互正交的三軸分別設(shè)為X軸、Y軸以及Z軸。
[0049]圖1所示的圖像顯示裝置I是對例如屏幕、壁面等對象物10掃描光來顯示圖像的裝置。
[0050]圖像顯示裝置1具有:描繪用光源單元2，其射出描繪用激光LL ;棱鏡(光學(xué)部件)3，其使描繪用激光LL的光軸傾斜并且使描繪用激光LL的橫截面形狀變形；光掃描部4，其掃描通過棱鏡3后的描繪用激光LL ;檢測部5，其檢測描繪用激光LL的強度；以及控制部
6,其控制描繪用光源單兀2和光掃描部4的動作。
[0051]圖像顯示裝置I具有扁平形狀的殼體9，該殼體9在XY平面方向擴展，且在Z軸方向具有高度，描繪用光源單元2、棱鏡3、光掃描部4、以及檢測部5在XY平面方向排列配置并被收納于該殼體9內(nèi)。從厚度方向觀察，本實施方式的殼體9呈大致矩形的外形形狀。并且，在殼體9形成有由例如透明的部件(玻璃、塑料等)構(gòu)成的窗部91，由光掃描部4掃描的描繪用激光LL經(jīng)由該窗部91朝殼體9的外部射出。另外，控制部6可以像本實施方式那樣被收納于殼體9內(nèi)，控制部6也可以設(shè)置于殼體9的外側(cè)。
[0052]以下，對各部分的結(jié)構(gòu)依次進行說明。
[0053]1-1.描繪用光源單元
[0054]如圖1所示，描繪用光源單元2具備紅色、綠色、藍色各種顏色的激光光源(光源部)21R、21G、21B、和對應(yīng)于激光光源21R、21G、21B而設(shè)置的準直透鏡22R、22G、22B及分色鏡 23R、23G、23B。
[0055]激光光源2IR、21G、2IB分別具有未圖示的光源和驅(qū)動電路。進而，激光光源2IR射出紅色的激光RR，激光光源21G射出綠色的激光GG，激光光源21B射出藍色的激光BB。激光RR、GG、BB分別與從控制部6發(fā)送的驅(qū)動信號對應(yīng)地射出，且借助準直透鏡22R、22G、22B被形成為平行光或者大致平行光。
[0056]在本實施方式中，激光光源2IR、21G、2IB按照激光光源2IR、激光光源21B、激光光源21G的順序沿一 Y軸方向排列，并且配置于殼體9的圖1中左側(cè)的端部。進而，激光光源21R、21G、21B分別朝+X軸方向射出激光RR、GG、BB。通過形成為這種配置，能夠以更小的空間配置激光光源21R、21G、21B。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置1 (殼體9)的小型化。另外，激光光源21R、21G、21B的配置不限定于上述的配置。
[0057]作為上述的激光光源21R、21G、21B，能夠使用例如端面發(fā)光半導(dǎo)體激光器、面發(fā)光半導(dǎo)體激光器等半導(dǎo)體激光器。通過使用半導(dǎo)體激光器，能夠?qū)崿F(xiàn)激光光源21R、21G、21B的小型化。
[0058]在使用半導(dǎo)體激光器作為激光光源21R、21G、21B的情況下,一般而言,從激光光源2IR、21G、2IB射出的激光RR、GG、BB所具有的光強度分布的輪廓形狀(所謂的遠場圖形、即FFP:Far Field Pattern)分別呈大致橢圓形狀。另外，以下，將激光RR、GG、BB的“截面形狀”作為與激光RR、GG、BB的“光強度分布的輪廓形狀”相同意思的詞匯使用。即、在該情況下，換句話說為，從激光光源21R、21G、21B射出的激光RR、GG、BB分別具有大致橢圓形的截面形狀。此處，截面形狀是激光RR、GG、BB的與光軸垂直的截面的形狀。
[0059]如圖2所示，激光光源21R、21G、21B分別射出具有大致橢圓形(長圓形)的截面形狀的激光RR、GG、BB。進而，上述激光光源21R、21G、21B分別以橢圓的長軸與Z軸大致一致、且短軸與Y軸(XY平面)大致一致的方式配置于殼體9內(nèi)。換言之，激光光源21R、21G、21B分別射出Z軸方向(XY平面的法線方向)的放射角比Y軸方向(XY平面的面內(nèi)方向)的放射角大的激光RR、GG、BB。由此，例如與和上述情況相反的情況(Z軸方向的放射角比Y軸方向的放射角小的情況)相比，本實施方式能夠以窄間距配置沿Y軸方向排列的三個激光光源21R、21G、21B。因此，本實施方式能夠抑制殼體9在XY面內(nèi)方向的擴展。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置I的小型化。
[0060]并且，激光光源21R、21G、21B射出的激光RR、GG、BB分別是直線偏振光。并且，激光RR、GG、BB分別是相對于分色鏡23R、23G、23B的反射面/透射面(入射面)以及棱鏡3的入射面垂直的偏振光成分亦即s偏振光。即、激光光源21R、21G、21B分別構(gòu)成為射出振動方向(偏振光方向)為Z軸方向的偏振光、即振動方向與作為截面形狀的橢圓的長軸方向一致的激光RR、GG、BB0通過使激光RR、GG、BB形成為s偏振光，能夠減少分色鏡23R、23G、23B以及棱鏡3處的激光RR、GG、BB的損失。
[0061]分色鏡23R具有反射激光RR的特性。分色鏡23B具有反射激光BB并使激光RR透射的特性。分色鏡23G具有使激光GG透射并反射激光RR、BB的特性。利用這些分色鏡23R、23G、23B，使各種顏色的激光RR、GG、BB的光軸一致或者大致一致(合成)，從而一道描繪用激光LL沿+X軸方向射出。即、分色鏡23R、23G、23B構(gòu)成為用于合成激光RR、GG、BB的光合成部23。
[0062]在本實施方式中，仿照激光光源21R、21G、21B的配置，按分色鏡23R、分色鏡23B、分色鏡23G的順序?qū)⑦@些分色鏡沿一 Y軸方向排列配置。并且，分色鏡23R設(shè)置為，將從激光光源2IR朝+X軸方向射出的激光RR朝一 Y軸方向反射。進而，分色鏡23B設(shè)置為，將從激光光源21B朝+X軸方向射出的激光BB朝一 Y軸方向反射、并使由分色鏡23R朝一 Y軸方向反射的激光RR透射。此外，分色鏡23G設(shè)置為，使從激光光源21G朝+X軸方向射出的激光GG投射、并且將由分色鏡23R、23B朝一 Y軸方向反射的激光RR、BB朝+X軸方向反射。由此，從光合成部23朝+X軸方向射出描繪用激光LL。
[0063]此處，考慮到由于因激光的波長導(dǎo)致的折射率差而產(chǎn)生的分散性，分色鏡23R、23G、23B優(yōu)選配置為使得越是較短波長的激光則相對于棱鏡3的入射角越大。S卩、分色鏡23R、23G、23B配置為使反射面繞Z軸稍微偏離，以滿足藍色的激光BB的入射角θ B >綠色的激光GG的入射角0e>紅色的激光RR的入射角關(guān)系。
[0064]1-2.棱鏡[0065]棱鏡3是具有如下功能的光學(xué)部件，S卩、具有:使描繪用激光LL的光軸傾斜的第一功能；使描繪用激光LL的形狀(截面形狀)變形的第二功能；以及控制描繪用激光LL的放射角的(使描繪用激光LL會聚等)第三功能。棱鏡3是由玻璃、水晶構(gòu)成的實際上無色透明的多面體。作為這樣的棱鏡3，只要具有上述功能即可，并無特別限定，例如，能夠使用呈大致三棱柱狀的三棱鏡。另外，例如，也可以在不對功能造成影響的限度內(nèi)對三棱鏡的各角部實施倒角等。
[0066]首先，對上述第一功能進行說明。棱鏡3使從入射面31入射的描繪用激光LL從射出面32向相對于+X軸方向而朝+Y軸方向傾斜的方向(朝向殼體9的中心側(cè)的方向)射出。即、使描繪用激光LL的光軸繞Z軸(在XY平面內(nèi))傾斜。根據(jù)這樣的棱鏡3，能夠使描繪用激光LL朝向殼體9的中心側(cè)。在殼體9內(nèi)，在來自激光光源2IR、2IB的射出光的光軸上，充分地存在配置部件的空間，通過在該空間配置光掃描部4，能夠高效地使用殼體9的內(nèi)部空間。即、通過使描繪用激光LL的光軸朝殼體9的中心側(cè)傾斜，能夠進一步減少殼體9內(nèi)的閑置空間(未配置部件的不必要空間)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置I的小型化。
[0067]其次，對上述第二功能進行說明。棱鏡3將描繪用激光LL的與光軸垂直的截面形狀從大致橢圓形向大致圓形整形。具體而言，棱鏡3通過在使入射的描繪用激光LL的截面形狀的在Z軸方向上的寬度保持大致恒定的同時擴寬在XY面內(nèi)方向的寬度，從而將描繪用激光LL的截面形狀整形為大致圓形。換言之，棱鏡3以使截面形狀、亦即橢圓的短軸的長度增大并且使短軸和長軸之比(縱橫比)幾乎變成I的方式對描繪用激光LL的截面形狀進行整形。這樣，通過將描繪用激光LL的截面形狀形成為大致圓形，形成為能夠發(fā)揮優(yōu)異的圖像顯示特性的圖像顯示裝置I。此處，如上所述，通過將描繪用激光LL的截面形狀形成為以Z軸方向為長軸的大致橢圓形，僅使棱鏡3在XY平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)即可，因此能夠以使得棱鏡3所占據(jù)的在殼體9的厚度方向(Z軸方向)上的長度最少的方式進行配置。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置I的小型化(薄型化)。
[0068]其次，對上述第三功能進行說明。棱鏡3的射出面32由彎曲凸面(透鏡面)構(gòu)成，并且作為會聚透鏡發(fā)揮功能，使作為平行光而入射到棱鏡3的描繪用激光LL會聚(集中)。通過像這樣使描繪用激光LL會聚，能夠在位于焦點附近的對象物10顯示更鮮明的圖像(高分辨率的圖像)。并且，通過使射出面32作為會聚透鏡發(fā)揮功能，不需要相對于棱鏡3另外設(shè)置會聚透鏡，能夠減少部件件數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置I的小型化。另外，對于棱鏡3的射出面32的結(jié)構(gòu)，只要能夠控制放射角即可，無需限制為凸面(會聚透鏡)，也可以是例如凹面(發(fā)散透鏡)。
[0069]并且，在圖像顯示裝置I中，使用棱鏡3作為光學(xué)部件，但是只要能夠發(fā)揮與上述棱鏡3的功能相同的效果即可，也可以使用棱鏡以外的其他的光學(xué)部件。
[0070]以上，對描繪用光源單元2以及棱鏡3詳細地進行了說明。在圖像顯示裝置I中，如圖3所示，激光RR、GG、BB (描繪用激光LL)的光軸位于同一 XY平面(第一面F)上。SP、在面F內(nèi)，激光光源2IR、21G、2IB射出激光RR、GG、BB，光合成部23對激光RR、GG、BB進行合成并射出描繪用激光LL，棱鏡3使描繪用激光LL的光軸在XY平面內(nèi)傾斜。
[0071]1-3.光掃描部
[0072]光掃描部4具有使通過棱鏡3后的描繪用激光LL進行二維掃描的功能。作為這樣的光掃描部4，只要能夠使描繪用激光LL進行二維掃描即可，并無特殊限定，例如能夠使用如下結(jié)構(gòu)的光掃描儀40。
[0073]如圖4以及圖5所示，光掃描儀40具備可動部41、一對軸部421、422(第一軸部)、框體部43、兩對軸部441、442、443、444 (第二軸部)、支承部45、永磁鐵46、線圈47、磁心48以及電壓施加部49。
[0074]上述部件中的可動部41、一對軸部421、422構(gòu)成第一振動系統(tǒng)，該第一振動系統(tǒng)以軸部421、422為軸在第一軸Jl周圍擺動(往復(fù)轉(zhuǎn)動)。并且，可動部41、一對軸部421、422、框體部43、兩對軸部441、442、443、444、以及永磁鐵46構(gòu)成第二振動系統(tǒng)，該第二振動系統(tǒng)在第二軸J2周圍擺動(往復(fù)轉(zhuǎn)動)。并且，永磁鐵46、線圈47以及電壓施加部49構(gòu)成驅(qū)動部，該驅(qū)動部用于驅(qū)動上述第一振動系統(tǒng)以及第二振動系統(tǒng)。
[0075]以下，依次對光掃描儀40的各部分詳細地進行說明。
[0076]如圖4以及圖5所示，可動部41具有基部411、以及經(jīng)由隔離件412被固定于基部411的光反射板413。在光反射板413的上表面(一方的面)設(shè)置有具有光反射性的光反射部414。進而，光反射部414的表面構(gòu)成用于反射描繪用激光LL的光反射面414a。如上所述，可動部41在第一軸Jl以及第二軸J2周圍擺動。即、也可以說，構(gòu)成可動部41的基部411、隔離件412、光反射板413、以及光反射面414a在第一軸Jl以及第二軸J2周圍擺動。
[0077]光反射板413經(jīng)由隔離件412而相對于基部411以及軸部421、422在厚度方向上離開，并且以從厚度方向觀察時(以下也稱為“俯視觀察”)與軸部421、422重疊的方式設(shè)置。
[0078]因此，能夠縮短軸部421和軸部422之間的距離，并且能夠增大光反射板413的板面的面積。并且，由于能夠縮短軸部421和軸部422之間的距離，因此能夠?qū)崿F(xiàn)框體部43的小型化。此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)框體部43的小型化，因此能夠縮短軸部441、442和軸部443、444之間的距離。因此，即便增大光反射板413的板面的面積，也能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描儀40的小型化。即、能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描儀40的小型化，并且能夠增大光反射板413，從而能夠提高分辨率。
[0079]并且，光反射板413形成為俯視觀察覆蓋軸部421、422的整體。換言之，俯視觀察，軸部421、422相對于光反射板413的外周分別位于內(nèi)側(cè)。由此，光反射板413的板面的面積變大，結(jié)果，能夠增大光反射部414的面積。并且，能夠防止不需要的光(例如無法入射到光反射板413的光)在軸部421、422反射而成為雜散光。
[0080]并且，光反射板413形成為俯視觀察覆蓋框體部43的整體。換言之,俯視觀察,框體部43相對于光反射板413的外周位于內(nèi)側(cè)。由此，光反射板413的板面的面積增大，結(jié)果，能夠增大光反射部414的面積。并且，能夠防止不需要的光在框體部43反射而成為雜散光。
[0081]此外，光反射板413形成為俯視觀察覆蓋軸部441、442、443、444的整體。由此，光反射板413的板面的面積增大，結(jié)果，能夠增大光反射部414的面積。并且，能夠防止不需要的光在軸部441、442、443、444反射而成為雜散光。
[0082]在本實施方式中，光反射板413形成為俯視觀察呈圓形。另外，光反射板413的俯視觀察的形狀并不限于此，例如，也可以是橢圓形、四邊形等多邊形。
[0083]在上述光反射板413的下表面(另一方的面、光反射板413的靠基部411側(cè)的面)設(shè)置有硬質(zhì)層415。[0084]硬質(zhì)層415由比光反射板413主體的構(gòu)成材料硬質(zhì)的材料構(gòu)成。由此，能夠提高光反射板413的剛性。因此，能夠防止或者抑制光反射板413的擺動時的彎曲。并且，能夠使光反射板413的厚度變薄，并且能夠抑制光反射板413在第一軸Jl、第二軸J2周圍擺動時的慣性矩。
[0085]作為上述的硬質(zhì)層415的構(gòu)成材料，只要是比光反射板413主體的構(gòu)成材料硬質(zhì)的材料即可，并無特殊限定，能夠使用例如鉆石、水晶、藍寶石、鉭酸鋰、鈮酸鉀、氮化碳膜等，特別優(yōu)選使用鉆石。另外，硬質(zhì)層415是根據(jù)需要設(shè)置的，也能夠省略。
[0086]并且，光反射板413的下表面經(jīng)由隔離件412被固定于基部411。由此，能夠防止光反射板413與軸部421、422、框體部43、以及軸部441、442、443、444接觸，并且能夠使光反射板413在第一軸Jl周圍擺動。
[0087]并且，基部411俯視觀察相對于光反射板413的外周位于內(nèi)側(cè)。并且，對于基部411的俯視觀察的面積，只要基部411能夠經(jīng)由隔離件412支承光反射板413即可，優(yōu)選盡可能小。由此,能夠增大光反射板413的板面的面積，并且能夠縮小軸部421和軸部422之間的距離。
[0088]框體部43呈框形，并且包圍上述的可動部41的基部411設(shè)置。換言之，可動部41的基部411設(shè)置于呈框形的框體部43的內(nèi)側(cè)。進而，框體部43經(jīng)由軸部441、442、443、444被支承于支承部45。并且，可動部41的基部411經(jīng)由軸部421、422被支承于框體部43。
[0089]并且，框體部43的在沿第一軸Jl的方向上的長度比在沿第二軸J2的方向上的長度長。即、將框體部43的在沿第一軸Jl的方向上的長度設(shè)為a、且將框體部43的在沿第二軸J2的方向上的長度設(shè)為b時，滿足a > b的關(guān)系。由此，能夠在軸部421、422確保需要的長度，并且能夠抑制光掃描儀40在沿第二軸J2的方向上的長度。如后所述，光掃描儀40以第二軸J2與Z軸平行的方式配置于殼體9，因此，通過滿足上述的a > b的關(guān)系，能夠使殼體9的厚度(在Z軸方向上的長度)變薄。
[0090]并且，框體部43形成為俯視觀察沿著由可動部41的基部411以及一對軸部421、422構(gòu)成的構(gòu)造體的外形的形狀。由此，能夠允許由可動部41、一對軸部421、422構(gòu)成的第一振動系統(tǒng)振動，即、能夠允許可動部41在第一軸Jl周圍擺動，并且能夠?qū)崿F(xiàn)框體部43的小型化。另外，框體部43的形狀只要是框形即可，不限定于圖示的形狀。
[0091]軸部421、422以及軸部441、442、443、444分別能夠彈性變形。進而，軸部421、422以使得可動部41能夠在第一軸Jl周圍擺動的方式連結(jié)可動部41和框體部43。并且，軸部441、442、443、444以使得框體部43能夠在與第一軸Jl正交的第二軸J2周圍擺動的方式連結(jié)框體部43和支承部45。
[0092]軸部421、422配置為隔著可動部41的基部411相互對置。并且，軸部421、422分別呈在沿第一軸Jl的方向上延伸的長條形狀。進而，軸部421、422各自的一端部與基部411連接，各自的另一端部與框體部43連接。并且，軸部421、422分別以其中心軸與第一軸Jl一致的方式配置。上述的軸部421、422分別伴隨著可動部41在第一軸Jl周圍的擺動而扭轉(zhuǎn)變形。
[0093]軸部441、442以及軸部443、444配置為隔著框體部43相互對置。并且，軸部441、442、443、444分別呈在沿第二軸J2的方向上延伸的長條形狀。進而，軸部441、442、443、444各自的一端部與框體部43連接，各自的另一端部與支承部45連接。并且，軸部441、442配置為隔著第二軸J2相互對置，同樣，軸部443、444配置為隔著第二軸J2相互對置。對于上述的軸部441、442、443、444，伴隨著框體部43的在第二軸J2周圍的擺動，軸部441、442整體以及軸部443、444整體分別扭轉(zhuǎn)變形。
[0094]這樣，能夠使可動部41在第一軸Jl周圍擺動，并且能夠使框體部43在第二軸J2周圍擺動，由此，能夠使可動部41 (即光反射板413)在相互正交的第一軸J1、第二軸J2兩個軸周圍擺動。
[0095]另外，軸部421、422以及軸部441、442、443、444的形狀分別不限定于上述的形狀，例如，還可以在中途的至少一個位置具有曲折或者彎曲的部分、分支的部分。
[0096]上述的基部411、軸部421、422、框體部43、軸部441、442、443、444以及支承部45形成為一體。
[0097]在本實施方式中，基部411、軸部421、422、框體部43、軸部441、442、443、444、以及支承部45通過對SOI基板進行蝕刻形成，上述SOI基板通過依次層疊第一 Si層(器件層)、SiO2層(封裝層)、以及第二 Si層(操作層)而成。由此，能夠使第一振動系統(tǒng)以及第二振動系統(tǒng)的振動特性優(yōu)異。并且，SOI基板能夠通過蝕刻進行微細加工，因此，通過使用SOI基板形成基部411、軸部421、422、框體部43、軸部441、442、443、444以及支承部45，能夠使上述結(jié)構(gòu)的尺寸精度優(yōu)異，并且，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描儀40的小型化。
[0098]進而，基部411、軸部421、422、以及軸部441、442、443、444分別由SOI基板的第一Si層構(gòu)成。由此，能夠使軸部421、422、以及軸部441、442、443、444的彈性優(yōu)異。并且，能夠防止基部411在第一軸Jl周圍轉(zhuǎn)動時與框體部43接觸。
[0099]并且，框體部43以及支承部45分別由層疊體構(gòu)成，該層疊體由SOI基板的第一 Si層、SiO2層及第二 Si層構(gòu)成。由此，能夠使框體部43以及支承部45的剛性優(yōu)異。并且，框體部43的SiO2層以及第二 Si層不僅具有提高框體部43的剛性的作為肋的功能，還具有防止可動部41與永磁鐵46接觸的功能。
[0100]并且，優(yōu)選在俯視觀察位于光反射板413外側(cè)的軸部421、422、軸部441、442、443、444、框體部43、支承部45的上表面實施防反射處理。由此，能夠防止照射到光反射板413以外的不需要光成為雜散光。作為上述防反射處理，并無特殊限定，能夠例舉例如形成防反射膜(電介質(zhì)多層膜)、粗糙化處理、黑色處理等。
[0101]另外，上述的基部411、軸部421、422、以及軸部441、442、443、444的構(gòu)成材料以及形成方法是一個例子，本發(fā)明不限定于此。
[0102]并且，在本實施方式中，隔離件412以及光反射板413也通過蝕刻SOI基板形成。進而，隔離件412由層疊體構(gòu)成，該層疊體由SOI基板的SiO2層以及第二 Si層構(gòu)成。并且，光反射板413由SOI基板的第一 Si層構(gòu)成。這樣，通過使用SOI基板形成隔離件412以及光反射板413，能夠簡單且高精度地制造相互接合的隔離件412以及光反射板413。
[0103]這樣的隔離件412通過例如粘合劑、釬料等接合材料(未圖示)與基部411接合。
[0104]在上述的框體部43的下表面接合有永磁鐵46。作為永磁鐵46和框體部43的接合方法，并無特殊限定，可以使用例如使用了粘合劑的接合方法。永磁鐵46在俯視觀察相對于第一軸J1、第二軸J2傾斜的方向被磁化。
[0105]在本實施方式中，永磁鐵46呈在相對于第一軸Jl、第二軸J2這兩個軸傾斜的方向延伸的長條形狀(棒狀)。進而，永磁鐵46在其長邊方向被磁化。即、永磁鐵46被磁化為一端部是S極而另一端部是N極。并且，永磁鐵46設(shè)置為，俯視觀察，該永磁鐵46以第一軸Jl與第二軸J2的交點為中心而對稱。
[0106]永磁鐵46相對于第二軸J2的磁化方向(延伸方向)的傾斜角Θ并無特殊限定，優(yōu)選為30°以上60°以下，更加優(yōu)選為45°以上60°以下，最優(yōu)選為45°。通過這樣設(shè)置永磁鐵46，能夠順暢且可靠地使可動部41在第二軸J2周圍擺動。
[0107]作為上述的永磁鐵46，可以優(yōu)選使用例如釹磁鐵、鐵氧體磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鐵鑷鈷磁鐵、粘結(jié)磁鐵等。這樣的永磁鐵46是對硬磁體進行磁化而得的磁鐵，例如,通過在將磁化前的硬磁體設(shè)置于框體部43之后進行磁化形成。這是因為:若欲將已磁化的永磁鐵46設(shè)置于框體部43，則由于外部、其他部件的磁場的影響，存在難以將永磁鐵46設(shè)置于所希望的位置的情況。
[0108]在永磁鐵46的正下方設(shè)置有線圈47。由此，能夠使從線圈47產(chǎn)生的磁場高效地作用于永磁鐵46。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描儀40的省電化以及小型化。線圈47以卷繞于磁心48的方式設(shè)置。由此，能夠使在線圈47產(chǎn)生的磁場高效地作用于永磁鐵46。另外，也可以省略磁心48。
[0109]這樣的線圈47與電壓施加部49電連接。進而，通過利用電壓施加部49對線圈47施加電壓，從線圈47產(chǎn)生具有與第一軸J1、第二軸J2正交的磁通的磁場。
[0110]如圖6所示，電壓施加部49具備:產(chǎn)生第一電壓Vl的第一電壓產(chǎn)生部491，該第一電壓Vl用于使可動部41在第一軸Jl周圍轉(zhuǎn)動；產(chǎn)生第二電壓V2的第二電壓產(chǎn)生部492，該第二電壓V2用于使可動部41在第二軸J2周圍轉(zhuǎn)動；以及電壓重疊部493，其重疊第一電壓Vl和第二電壓V2，電壓施加部49將由電壓重疊部493重疊后的電壓施加于線圈47。
[0111]如圖7的(a)所示，第一電壓產(chǎn)生部491是產(chǎn)生以周期Tl周期性地變化的第一電壓Vl (主掃描用電壓)的部分。第一電壓Vl呈正弦波的波形。優(yōu)選第一電壓Vl的頻率(I / Tl)為例如IOkHz?40kHz。在本實施方式中，第一電壓Vl的頻率設(shè)定為，與由可動部41、一對軸部421、422構(gòu)成的第一振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率(Π)相等。由此，能夠增大可動部41繞第一軸Jl的轉(zhuǎn)動角。
[0112]另一方面，如圖7的(b)所示，第二電壓產(chǎn)生部492是產(chǎn)生以與周期Tl不同的周期T2周期性地變化的第二電壓V2 (副掃描用電壓)的部分。第二電壓V2呈鋸齒波的波形。第二電壓V2的頻率(I / T2)只要與第一電壓Vl的頻率(I / Tl)不同即可，優(yōu)選為例如30Hz?80Hz(60Hz左右)。在本實施方式中，第二電壓V2的頻率被調(diào)整為與第二振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率(共振頻率)不同的頻率，該第二振動系統(tǒng)由可動部41、一對軸部421、422、框體部43、兩對軸部441、442、443、444、以及永磁鐵46構(gòu)成。
[0113]優(yōu)選上述的第二電壓V2的頻率比第一電壓Vl的頻率小。由此，能夠更可靠并且更加順暢地使可動部41以第一電壓Vl的頻率在第一軸Jl周圍擺動、并且以第二電壓V2的頻率在第二軸J2周圍擺動。
[0114]并且，在將第一振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)為Π [Hz]、并且將第二振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)為f2 [Hz]時，優(yōu)選Π和f2滿足f2〈fl的關(guān)系，更加優(yōu)選滿足10f2 ( Π的關(guān)系。由此，能夠更加順暢地使可動部41以第一電壓Vl的頻率在第一軸Jl周圍轉(zhuǎn)動、并且以第二電壓V2的頻率在第二軸J2周圍轉(zhuǎn)動。與此相對，在設(shè)置為fl ( f2的情況下，存在產(chǎn)生因第二電壓V2的頻率而導(dǎo)致的第一振動系統(tǒng)的振動的可能性。[0115]這樣的第一電壓產(chǎn)生部491以及第二電壓產(chǎn)生部492分別與控制部6連接，并且根據(jù)來自該控制部6的信號進行驅(qū)動。在這樣的第一電壓產(chǎn)生部491以及第二電壓產(chǎn)生部492連接有電壓重疊部493。
[0116]電壓重疊部493具備用于將電壓施加于線圈47的加法器493a。加法器493a從第一電壓產(chǎn)生部491接收第一電壓V1、并且從第二電壓產(chǎn)生部492接收第二電壓V2，并將這些電壓重疊并施加到線圈47。
[0117]其次，對光掃描儀40的驅(qū)動方法進行說明。另外，將第一電壓Vl的頻率設(shè)定為與第一振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率相等，將第二電壓V2的頻率設(shè)定為與第二振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率不同的值、并且比第一電壓Vl的頻率小(例如，將第一電壓Vl的頻率設(shè)定為15kHz，將第二電壓V2的頻率設(shè)定為60Hz)。
[0118]例如，利用電壓重疊部493將圖7的(a)所示的第一電壓Vl和圖7的(b)所示的第二電壓V2重疊，并將重疊后的電壓施加到線圈47。于是，利用第一電壓VI，交替地切換欲將永磁鐵46的一端部(N極)朝線圈47吸引并使永磁鐵46的另一端部(S極)從線圈47離開的磁場(將該磁場稱為“磁場Al”)、和欲使永磁鐵46的一端部(N極)從線圈47離開并且將永磁鐵46的另一端部(S極)朝線圈47吸引的磁場(將該磁場稱為“磁場A2”)。
[0119]通過像這樣交替地切換磁場Al和磁場A2，在框體部43激發(fā)出具有繞第一軸Jl的扭轉(zhuǎn)振動成分的振動，伴隨著該振動，軸部421、422扭轉(zhuǎn)變形，并且可動部41以第一電壓Vl的頻率在第一軸Jl周圍擺動。另外，由于第一電壓Vl的頻率與第一振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率相等，因此能夠借助共振振動使可動部41大幅地擺動。
[0120]另一方面，利用第二電壓V2，交替地切換欲將永磁鐵46的一端部(N極)朝線圈47吸引并使永磁鐵46的另一端部(S極)從線圈47離開的磁場(將該磁場稱為“磁場BI”)、和欲使永磁鐵46的一端部(N極)從線圈47離開并將永磁鐵46的另一端部(S極)朝線圈47吸引的磁場(將該磁場稱為“磁場B2”)。
[0121]通過像這樣交替地切換磁場BI和磁場B2，軸部441、442、以及軸部443、444分別扭轉(zhuǎn)變形，并且框體部43與可動部41 一起以第二電壓V2的頻率在第二軸J2周圍擺動。另夕卜，如上所述，由于與第一電壓Vl的頻率相比，將第二電壓V2的頻率設(shè)定得極低，并且將第二振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)定得比第一振動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率低，因此能夠防止可動部41以第二電壓V2的頻率在第一軸Jl周圍轉(zhuǎn)動。
[0122]在以上說明的光掃描儀40中，通過對線圈47施加將第一電壓Vl和第二電壓V2重疊后的電壓，能夠使可動部41以第一電壓Vl的頻率在第一軸Jl周圍轉(zhuǎn)動并且以第二電壓V2的頻率在第二軸J2周圍轉(zhuǎn)動。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的低成本化以及小型化，并且能夠通過電磁驅(qū)動方式(動磁方式)使可動部41分別在第一軸J1、第二軸J2周圍擺動，并且能夠使由光反射部414反射的描繪用激光LL進行二維掃描。并且，由于能夠減少構(gòu)成驅(qū)動源的部件(永磁鐵以及線圈)的數(shù)量，因此能夠形成簡單且小型的結(jié)構(gòu)。并且，由于線圈47與光掃描儀40的振動系統(tǒng)分離，因此能夠防止由于線圈47的發(fā)熱對上述振動系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。
[0123]以上，對光掃描儀40的結(jié)構(gòu)詳細地進行了說明。根據(jù)上述的形成為萬向型的二維掃描型的光掃描儀40，能夠利用一個裝置使描繪用激光LL進行二維掃描，因此，例如與組合兩個一維掃描型的光掃描儀使描繪用激光LL進行二維掃描的結(jié)構(gòu)比較，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部4的小型化，并且，對準的調(diào)整也變?nèi)菀住?br> [0124]并且,光掃描儀40是使用永磁鐵46和線圈47驅(qū)動的電磁驅(qū)動型的光掃描儀。通過形成為這樣的結(jié)構(gòu)，如圖5所示，由于永磁鐵46和線圈47必需對置配置，因此光掃描儀40的厚度(在與第一軸J1、第二軸J2的交點相交并且與上述兩軸正交的軸J3方向上的長度)變厚，但是相反地，能夠減小光掃描儀40在包含第一軸Jl、第二軸J2的面內(nèi)方向的大小。這樣，與厚度方向相比，實現(xiàn)在上述面內(nèi)方向的小型化，從而光掃描儀40成為適用于圖像顯示裝置I的光掃描儀。
[0125]如圖1以及圖3所示，對于以上說明的結(jié)構(gòu)的光掃描儀40，在非驅(qū)動狀態(tài)下(在未對線圈47施加的狀態(tài)下)，光反射部414以與XY平面正交的方式配置于殼體9內(nèi)。換言之，光掃描儀40以使得包含第一軸J1、第二軸J2的平面與XY平面正交(軸J3位于面F內(nèi))的方式配置于殼體9內(nèi)。此處，如上所述，光掃描儀40在包含第一軸J1、第二軸J2的平面方向上的大小被抑制得較小，因此通過形成這樣的配置，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置I (殼體9)的小型化(薄型化)。另外，雖然光掃描儀40在軸J3方向的厚度并不那么薄，但是在圖像顯示裝置I中由于以使軸J3位于面F內(nèi)的方式進行配置，因此能夠?qū)殡S于此的裝置的大型化抑制到最低限。
[0126]并且，通過棱鏡3后的描繪用激光LL從相對于軸J3傾斜的方向入射到光反射部414。另外，在光掃描儀40的非驅(qū)動狀態(tài)下，作為軸J3與入射到光反射部414的描繪用激光LL之間的夾角Θ，雖然并無特殊限定，但優(yōu)選為30°以上60°以下左右。
[0127]這樣，通過從相對于軸J3 (光反射面414a的法線)傾斜的方向?qū)⒚枥L用激光LL入射到光反射部414，能夠使借助光掃描儀40進行掃描的描繪用激光LL射出到殼體9的外部而不與其他的部件(例如棱鏡3)干涉。因此，不需要設(shè)置用于變更由光掃描儀40掃描的描繪用激光LL的光路的平面鏡、棱鏡等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝置I的小型化。
[0128]并且，在光掃描儀40中，共振驅(qū)動、亦即可動部41繞第一軸Jl的振幅(擺動角)大于非共振驅(qū)動、亦即可動部41繞第二軸J2的振幅。光掃描儀40配置為，使得Z軸方向的振幅大于XY平面的面內(nèi)方向的振幅。即、光掃描儀40配置為，使得第一軸Jl (軸部421、422)與XY平面的面內(nèi)方向平行(與面F —致)，第二軸J2 (軸部441、442、443、444)與Z軸平行。通過形成為這樣的配置，能夠發(fā)揮下面的效果。
[0129]如上所述，描繪用激光LL從相對于軸J3傾斜的方向入射至光反射部414，因此，借助光反射部414進行二維掃描的描繪用激光LL照射到如圖8的(a)、(b)所示的可描繪區(qū)域S。圖8的(a)示出在如本實施方式那樣以使得第一軸Jl與XY平面的面內(nèi)方向平行、并且第二軸J2與Z軸平行的方式配置光掃描儀40的情況下的可描繪區(qū)域，圖8的(b)示出在與本實施方式相反地、以使得第一軸Jl與Z軸平行并且第二軸J2與XY平面的面內(nèi)方向平行的方式配置光掃描儀40的情況下的可描繪區(qū)域。由圖8可知，與(b)相比，在(a)中可描繪區(qū)域S的變形小，在可描繪區(qū)域S內(nèi)能夠確保的矩形的有效描繪區(qū)域(實際上是照射描繪用激光LL而顯示圖像的區(qū)域)S '大。因而，與圖8的(b)相比，圖8的(a)的情況能夠有效地利用可描繪區(qū)域S，能夠更高效地描繪較大的圖像。
[0130]另外，優(yōu)選光掃描儀40的配置為如圖8的(a)所示的配置，但是也可以是如圖8的(b)所示的配置。
[0131]1-4.檢測部[0132]檢測部5具有檢知描繪用激光LL (各激光RR、GG、BB)的強度的功能。這樣的檢測部5具有設(shè)置于殼體9內(nèi)的光電二極管等受光兀件51。棱鏡3的入射面31構(gòu)成為稍微反射各激光RR、GG、BB (例如0.1 %左右的反射率)，受光元件51位于反射光的光路上。從受光元件51輸出大小與接受到的反射光的強度相應(yīng)的大小的信號(電壓)，基于該信號，能夠檢測各激光RR、GG、BB的強度。
[0133]與檢測到的各激光RR、BB、GG的強度相關(guān)的信息被送到控制部6，基于接收到的信息，控制部6控制激光光源2IR、21G、2IB的驅(qū)動。
[0134]具體而言，預(yù)先測定準直透鏡22R、22G、22B、分色鏡23R、23G、23B對各激光RR、GG、BB的反射率和透射率、以及入射面31對各激光RR、GG、BB的反射率，并且將這些信息存儲于控制部6的未圖示的存儲器。
[0135]其次，例如，在開始描繪圖像以前，從控制部6朝驅(qū)動電路發(fā)送規(guī)定大小(電壓)的驅(qū)動信號，從激光光源21R射出激光RR。由此，激光RR的一部分被棱鏡3的入射面31反射，受光元件51接受該反射光，從而檢測反射光的強度。進而，基于存儲于上述存儲器的各部的激光RR的反射率，得到從激光光源21R射出的激光RR的實際強度。由此，求出激光RR的強度和驅(qū)動信號的大小(電壓值)之間的關(guān)系，從而獲知為了射出規(guī)定強度的激光RR而需要的驅(qū)動信號的大小。
[0136]這樣的關(guān)系被存儲于上述存儲器。進而，在描繪圖像時，基于該關(guān)系，控制部6朝驅(qū)動電路發(fā)送希望的驅(qū)動信號，以便從激光光源21R射出所希望強度的激光RR。對于激光GG、BB而言也是如此，求出激光GG、BB的強度和驅(qū)動信號的大小之間的關(guān)系，基于得到的關(guān)系，控制部6朝驅(qū)動電路發(fā)送希望的驅(qū)動信號，以便從激光光源21G、21B射出所希望強度的激光GG、BB。
[0137]由此，能夠生成所希望的顏色以及亮度的描繪用激光LL，圖像顯示特性提高。
[0138]另外，在上述說明中，對在開始描繪圖像以前得到激光RR的強度和驅(qū)動信號的大小(電壓值)之間的關(guān)系的情況進行了說明，但是得到這樣的關(guān)系的時機并不限定于此，例如也可以在描繪圖像的過程中獲得。如上所述，使描繪用激光LL照射至可描繪區(qū)域S內(nèi)的有效描繪區(qū)域S'、而不照射至其他的部分(非描繪區(qū)域S ")。因此，也可以在描繪圖像的過程中當(dāng)可動部41 (光反射部414)朝向非描繪區(qū)域S "、且不射出描繪用激光LL時，如上述那樣得到激光RR的強度和驅(qū)動信號的大小(電壓值)之間的關(guān)系。
[0139]1-5.控制部
[0140]控制部6具有控制描繪用光源單元2以及光掃描部4的動作的功能。具體而言，控制部6驅(qū)動光掃描儀40而使可動部41在第一軸J1、第二軸J2周圍擺動，并且與可動部41的擺動同步地從描繪用光源單元2射出描繪用激光LL?？刂撇?基于從例如外部計算機發(fā)送來的圖像數(shù)據(jù)，使各激光光源21R、21G、21B在規(guī)定的時刻射出規(guī)定強度的激光RR、GG、BB，并且在規(guī)定時機射出規(guī)定顏色以及強度(亮度)的描繪用激光LL。由此，在對象物10顯示與圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的圖像。
[0141]以上，對圖像顯示裝置I的結(jié)構(gòu)詳細地進行了說明。
[0142]在這樣的圖像顯示裝置I中，各部件、即激光光源21R、21G、21B、準直透鏡22R、22G、22B、分色鏡23R、23G、23B、棱鏡3、光掃描儀40、以及受光元件51以平面方式(位于同一平面內(nèi))配置于XY平面方向。進而，從激光光源2IR、21G、2IB射出的激光RR、GG、BB以及對上述激光進行合成所得的描繪用激光LL在入射至光掃描儀40之前其光軸分別位于平行于XY平面的同一平面(第一面F)上。并且，光反射面414a以與面F正交的方式配置。并且，圖像顯示裝置I利用棱鏡3使描繪用激光LL的光軸在面F內(nèi)傾斜，因此能夠以平面方式進行各構(gòu)成部件(特別是光掃描儀40)的配置。因此，能夠在平面上進行圖像顯示裝置I的各結(jié)構(gòu)部件的對準，能夠使圖像顯示裝置I的組裝性優(yōu)異。此外，圖像顯示裝置I利用棱鏡3進行描繪用激光LL的整形，因此能夠發(fā)揮優(yōu)異的圖像顯示特性。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少，伴隨于此能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
[0143]2.平視顯示器
[0144]其次，對將本發(fā)明的圖像顯示裝置應(yīng)用于平視顯示器的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0145]圖9是示出應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置的平視顯示器的立體圖。
[0146]如圖9所示，在平視顯示系統(tǒng)200中，圖像顯示裝置I以構(gòu)成平視顯示器210的方式安裝于汽車的儀表板。能夠利用該平視顯示器210在擋風(fēng)玻璃220上顯示例如到達目的地的引導(dǎo)顯示等規(guī)定的圖像。另外，平視顯示系統(tǒng)200并不限定使用于汽車，還可以使用于例如飛機、船舶等。
[0147]3.頭戴式顯示器
[0148]其次，對使用 了本發(fā)明的圖像顯示裝置的頭戴式顯示器(本發(fā)明的頭戴式顯示器)進行說明。
[0149]圖10是示出本發(fā)明的頭戴式顯示器的立體圖。
[0150]如圖10所示，頭戴式顯示器300具有眼鏡310、以及搭載于眼鏡310的圖像顯示裝置I。進而，利用圖像顯示裝置I在顯示部(光反射部件)320顯示由一方的眼睛目視確認的規(guī)定的圖像，其中，上述顯示部設(shè)置于眼鏡310的原本設(shè)置有鏡片的部位。
[0151]顯示部320可以是透明的，并且，也可以是不透明的。在顯示部320透明的情況下，能夠?qū)碜詧D像顯示裝置I的信息重疊到來自現(xiàn)實世界的信息上來使用。并且，顯示部320只要反射至少一部分的入射光即可，例如可以使用半透反射鏡等。
[0152]另外，也可以在頭戴式顯示器300設(shè)置兩個圖像顯示裝置I，從而在兩個顯示部顯示由雙眼目視確認的圖像。
[0153]以上，基于圖示的實施方式對本發(fā)明的圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器進行了說明，但是本發(fā)明不限定于此，各部的結(jié)構(gòu)能夠置換為任意具有相同功能的結(jié)構(gòu)。并且，本發(fā)明也可以附加有任意其他的構(gòu)成物。
[0154]并且，在上述的實施方式中，對將比光掃描儀的框體形成得較厚而比可動部的基部靠圖5中的下側(cè)、且在框體部的下表面固定永磁鐵的結(jié)構(gòu)進行了說明，但是框體部的結(jié)構(gòu)并不限定于此，例如，也可以形成為與基部相同的厚度。在該情況下，為了避免基部與被固定于框體部的下表面的永磁鐵接觸，只要在永磁鐵的上表面形成凹部(避讓部)即可。
[0155]附圖標(biāo)記說明:
[0156]I…圖像顯不裝置；10…對象物；2…描繪用光源單兀；21B…激光光源；21G…激光光源；21R…激光光源；22B…準直透鏡；22G…準直透鏡；22R…準直透鏡；23…光合成部；23B…分色鏡；23G…分色鏡；23R…分色鏡；3…棱鏡；31…入射面；32…射出面；4…光掃描部；40…光掃描儀；41…可動部；411…基部；412…隔離件；413…光反射板；414…光反射部；414a…光反射面；415…硬質(zhì)層；421…軸部；422…軸部；43…框體部；441…軸部；442...軸部；443…軸部；444…軸部；45…支承部；46…永磁鐵；47…線圈;48…磁心;49…電壓施加部；491…電壓產(chǎn)生部；492…電壓產(chǎn)生部；493…電壓重疊部;493a…加法器;5…檢測部;51…受光兀件;6…控制部；9…殼體；91…窗部;200…平視顯不系統(tǒng);210…平視顯不器;220…擋風(fēng)玻璃;300…頭戴式顯不器;310…眼鏡;320…顯不部Jl…第一軸；J2…第二軸；J3...軸；BB…藍色的激光；GG…綠色的激光；RR…紅色的激光；LL...描繪用激光疋…第一面；s…可描繪區(qū)域；s f…有效描繪區(qū)域；s "…非描繪區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像顯示裝置，其特征在于， 具有: 多個光源部，所述多個光源部射出光； 光合成部，該光合成部對來自所述多個光源部的光進行合成；以及光掃描部，該光掃描部使由所述光合成部合成的光在第一軸周圍和正交于所述第一軸的第二軸周圍進行二維掃描， 來自所述多個光源部并經(jīng)過所述光合成部而朝向所述光掃描部的光的光軸位于第一面內(nèi)， 所述光掃描部具有: 基部，該基部在所述第一軸和所述第二軸周圍擺動； 光反射板，該光反射板具有反射來自所述光合成部的光的光反射面，并且所述光反射面具有比所述基部的面積大的面積；以及 隔離件，該隔離件連結(jié)所述基部和所述光反射板， 所述第一軸位于所述 第一面內(nèi)， 所述第二軸與所述第一面的法線方向平行， 所述光反射面配置為，在所述光掃描部的非驅(qū)動狀態(tài)下，所述光反射面與所述第一面垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述光從相對于所述光反射面的法線傾斜的方向照射到所述光反射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述基部在所述第一軸周圍擺動的振幅大于在所述第二軸周圍擺動的振幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述光掃描部具有: 框體部，該框體部以包圍所述基部的方式設(shè)置； 支承部，該支承部支承所述框體部； 第一軸部，該第一軸部連結(jié)所述基部和所述框體部，以使得所述基部能夠相對于所述框體部在第一軸周圍擺動；以及 第二軸部，該第二軸部連結(jié)所述框體部和所述支承部，以使得所述框體部能夠相對于所述支承部在所述第二軸周圍擺動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述光反射板設(shè)置為，在所述光反射板的板厚方向上從所述第一軸部離開，并且在從所述板厚方向觀察時與所述第一軸部的至少一部分重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述第一軸部配置為與所述第一面的面內(nèi)方向平行， 通過對包含所述光反射板、所述隔離件、所述基部以及所述第一軸部的第一振動系統(tǒng)進行共振驅(qū)動而使所述基部在所述第一軸周圍以共振方式擺動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述框體部的在所述第一面的法線方向上的寬度小于在所述第一面的面內(nèi)方向上的覽度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述光掃描部具有:永磁鐵，該永磁鐵設(shè)置于所述框體部；以及線圈，該線圈與所述框體部對置配置、并產(chǎn)生作用于所述永磁鐵的磁場。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述圖像顯示裝置具有棱鏡，該棱鏡設(shè)置于由所述光合成部合成的光的光軸上，使由所述光合成部合成的光的光軸傾斜、并使合成的光的截面形狀變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 來自所述光源部的光是相對于所述棱鏡的入射面而成為s偏振光的直線偏振光。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述棱鏡使所述光的截面形狀的在所述第一面的面內(nèi)方向上的寬度擴寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述棱鏡的射出面成為對所述光進行會聚的透鏡面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 從所述多個光源部射出 的光的在所述第一面的法線方向上的放射角大于該射出的光的在所述第一面的面內(nèi)方向上的放射角。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述基部的在所述第一軸周圍擺動的振幅大于在所述第二軸周圍擺動的振幅。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述第一軸部配置為與所述第一面的面內(nèi)方向平行， 通過對包含所述光反射板、所述隔離件、所述基部以及所述第一軸部的第一振動系統(tǒng)進行共振驅(qū)動而使所述基部在所述第一軸周圍以共振方式擺動。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述框體部的在所述第一面的法線方向上的寬度小于在所述第一面的面內(nèi)方向上的覽度。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述棱鏡使所述光的截面形狀的在所述第一面的面內(nèi)方向上的寬度擴寬。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述棱鏡的射出面成為對所述光進行會聚的透鏡面。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述棱鏡的射出面成為對所述光進行會聚的透鏡面。
20.一種頭戴式顯示器，其特征在于，具有: 光反射部件，該光反射部件對入射的光的至少一部分進行反射；以及 圖像顯示裝置，該圖像顯示裝置朝所述光反射部件照射光； 所述圖像顯示裝置具有: 多個光源部，所述多個光源部射出光； 光合成部，該光合成部對來自所述多個光源部的光進行合成；以及光掃描部，該光掃描部使由所述光合成部合成的光在第一軸周圍和正交于所述第一軸的第二軸周圍進行二維掃描， 來自所述多個光源部并經(jīng)過所述光合成部而朝向所述光掃描部的光的光軸位于第一面內(nèi)， 所述光掃描部具有: 基部，該基部在所述第一軸和所述第二軸周圍擺動； 光反射板，該光反射板具有反射來自所述光合成部的光的光反射面，并且所述光反射面具有比所述基部的面積大的面積；以及 隔離件，該隔離件連結(jié)所述基部和所述光反射板， 所述第一軸位于所述第一面內(nèi)， 所述第二軸與所述第一面的法線方向平行， 所述光反射面配置為，在所述光掃描部的非驅(qū)動狀態(tài)下，所述光反射面與所述第一面垂直。
【文檔編號】G02B27/01GK103454765SQ201310213447
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】溝口安志, 石田大輔 申請人:精工愛普生株式會社