光掃描儀、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)明涉及光掃描儀、圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器。光掃描儀的特征在于，具備：可動(dòng)部；框體部；第一軸部，其將所述可動(dòng)部與所述框體部連接；固定部；第二軸部，其將所述框體部與所述固定部連接；第一應(yīng)變檢測元件以及第二應(yīng)變檢測元件，它們配置于所述第二軸部的所述框體部側(cè)的端部、或者配置于所述可動(dòng)部、所述框體部以及所述第一軸部中的任一個(gè)；第一信號處理部，其被輸入有所述第一應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于所述第二軸部的彎曲變形的信號；以及第二信號處理部，其被輸入有所述第二應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于所述第二軸部的扭轉(zhuǎn)變形的信號。
【專利說明】光掃描儀、圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光掃描儀、圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如公知有被用于投影儀、頭戴式顯示器等而使光進(jìn)行二維掃描的光掃描儀(例 如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 例如，專利文獻(xiàn)1所記載的光掃描儀具有框狀的外側(cè)框架（固定部）；框狀的內(nèi)側(cè) 框架(框體部)，其設(shè)于外側(cè)框架的內(nèi)側(cè)；一對第二彈性梁(第二軸部)，它們將內(nèi)側(cè)框架支承 為能夠相對于外側(cè)框架轉(zhuǎn)動(dòng)；鏡部(可動(dòng)部)，其設(shè)于內(nèi)側(cè)框架的內(nèi)側(cè)；以及一對第一彈性梁 (第一軸部)，它們將鏡部支承為能夠相對于內(nèi)側(cè)框架轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0004] 在這種光掃描儀中，一邊使第二彈性梁扭轉(zhuǎn)變形一邊使內(nèi)側(cè)框架相對于外側(cè)框架 轉(zhuǎn)動(dòng)，并且一邊使第一彈性梁扭轉(zhuǎn)變形一邊使鏡部相對于內(nèi)側(cè)框架轉(zhuǎn)動(dòng)，由此使由鏡部反 射的光進(jìn)行二維掃描。
[0005] 另外，在專利文獻(xiàn)1所記載的光掃描儀中，在內(nèi)側(cè)框架與外側(cè)框架之間的第二彈 性梁的外側(cè)框架側(cè)的端部配置有壓電電阻。由此，基于該壓電電阻的電阻值變化而能夠檢 測到由第二彈性梁的扭轉(zhuǎn)變形引起的內(nèi)側(cè)框架以及鏡部的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2003 - 207737號公報(bào)
[0007] 壓電電阻具備相對于應(yīng)力的響應(yīng)靈敏度隨著溫度的變化而變化的溫度特性。
[0008] 另一方面，在專利文獻(xiàn)1所記載的光掃描儀中，由于壓電電阻配置于第二彈性梁 的外側(cè)框架側(cè)的端部，因此，當(dāng)支承設(shè)置外側(cè)框架時(shí)，來自外部的熱向外部框架傳遞，從而 使得壓電電阻易于受到來自外部的熱的影響。
[0009] 因此，存在如下問題：壓電電阻的溫度、與第二彈性梁的產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的主要部分 的溫度產(chǎn)生差異，從而因上述的壓電電阻的溫度特性而導(dǎo)致壓電電阻的檢測精度降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制來自外部的熱對應(yīng)變檢測元件的影響、且能夠利 用應(yīng)變檢測元件而檢測可動(dòng)部的動(dòng)作的光掃描儀，并且提供具備上述這樣的光掃描儀的可 靠性優(yōu)越的圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器。
[0011] 通過下述的本發(fā)明而達(dá)成上述這種目的。
[0012] 本發(fā)明的光掃描儀特征在于，具備：
[0013] 可動(dòng)部，其設(shè)有具有光反射性的光反射部、且能夠繞第一軸擺動(dòng)；
[0014] 框體部，其能夠繞與上述第一軸交叉的第二軸擺動(dòng)；
[0015] 第一軸部，其將上述可動(dòng)部與上述框體部連接；
[0016] 固定部；
[0017] 第二軸部，其將上述框體部與上述固定部連接；
[0018] 第一應(yīng)變檢測元件，其配置于上述第二軸部的上述框體部側(cè)的端部、或者配置于 上述可動(dòng)部、上述框體部以及上述第一軸部中的任一個(gè)；
[0019] 第二應(yīng)變檢測元件，其配置于上述第二軸部的上述框體部側(cè)的端部、或者配置于 上述可動(dòng)部、上述框體部以及上述第一軸部中的任一個(gè)；
[0020] 第一信號處理部，其被輸入有上述第一應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于上 述第二軸部的彎曲變形的信號；以及
[0021] 第二信號處理部，其被輸入有上述第二應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于上 述第二軸部的扭轉(zhuǎn)變形的信號。
[0022] 根據(jù)這種光掃描儀，能夠基于從第一信號處理部輸出的信號而檢測可動(dòng)部繞第一 軸的動(dòng)作。另外，能夠基于從第二信號處理部輸出的信號而檢測可動(dòng)部繞第二軸的動(dòng)作。另 夕卜，由于第一應(yīng)變檢測元件以及第二應(yīng)變檢測元件配置于第二軸部的框體部側(cè)的端部、或 者配置于可動(dòng)部、框體部以及第一軸部中的任一個(gè)，所以能夠抑制經(jīng)由固定部的來自外部 的熱對第一應(yīng)變檢測元件以及第二應(yīng)變檢測元件的影響。
[0023] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，上述第一應(yīng)變檢測元件配置于上述第二軸部的 上述框體部側(cè)的端部，并對上述第二軸部的變形進(jìn)行檢測。
[0024] 由此，能夠抑制由入射至可動(dòng)部的光引起的熱對第一應(yīng)變檢測元件施加的影響。 另外，由于不必將用于檢測可動(dòng)部繞第一軸的動(dòng)作的應(yīng)變電阻元件設(shè)于第一軸部，所以能 夠提高第一軸部的設(shè)計(jì)的自由度。
[0025] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，上述第一應(yīng)變檢測元件具備：壓電電阻區(qū)域，其 形成為在沿著上述第二軸部的長度方向的方向上延伸的長條形狀、和一對端子，它們在上 述壓電電阻區(qū)域上以在沿著上述第二軸部的長度方向的方向上排列的方式配置。
[0026]由此，能夠增大從第一應(yīng)變檢測元件輸出的信號所包含的基于第二軸部的彎曲變 形的信號。
[0027] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，基于從上述第一信號處理部輸出的信號而檢測 上述可動(dòng)部繞上述第一軸的動(dòng)作。
[0028] 由此，基于檢測出的動(dòng)作，能夠?qū)⒖蓜?dòng)部繞第一軸的動(dòng)作控制成所需狀態(tài)，并能夠 使可動(dòng)部繞第一軸的動(dòng)作與其他裝置的動(dòng)作同步。
[0029] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，利用觀測器并基于從上述第一信號處理部輸出 的信號而推斷上述可動(dòng)部繞上述第一軸的動(dòng)作。
[0030] 由此，即使可動(dòng)部繞第一軸的擺動(dòng)并未處于共振狀態(tài)，也能夠基于從第一信號處 理部輸出的信號而檢測可動(dòng)部繞第一軸的動(dòng)作。
[0031] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，利用與上述可動(dòng)部繞上述第一軸的擺動(dòng)有關(guān)的 共振頻率的振幅、和與上述框體部繞上述第一軸的擺動(dòng)有關(guān)的共振頻率的振幅之比、且基 于從上述第一信號處理部輸出的信號而推斷上述可動(dòng)部繞上述第一軸的動(dòng)作。
[0032] 由此，能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)并基于從第一信號處理部輸出的信號而高精度地檢 測可動(dòng)部繞第一軸的動(dòng)作。
[0033] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，上述第二應(yīng)變檢測元件配置于上述第二軸部的 上述框體部側(cè)的端部，并對上述第二軸部的變形進(jìn)行檢測。
[0034] 由此，能夠抑制由入射至可動(dòng)部的光引起的熱對第二應(yīng)變檢測元件施加的影響。 另外，由于不必將用于檢測可動(dòng)部繞第二軸的動(dòng)作的應(yīng)變電阻元件設(shè)于第一軸部，所以能 夠提高第一軸部的設(shè)計(jì)的自由度。
[0035] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，基于從上述第二信號處理部輸出的信號而檢測 上述可動(dòng)部繞上述第二軸的動(dòng)作。
[0036] 由此，基于檢測出的動(dòng)作，能夠?qū)⒖蓜?dòng)部繞第二軸的動(dòng)作控制成所需的狀態(tài)，并能 夠使可動(dòng)部繞第二軸的動(dòng)作與其他裝置的動(dòng)作同步。
[0037] 本發(fā)明的光掃描儀的特征在于，具備：
[0038] 可動(dòng)部，其設(shè)有具有光反射性的光反射部、且能夠繞第一軸擺動(dòng)；
[0039] 框體部，其能夠繞與上述第一軸交叉的第二軸擺動(dòng)；
[0040] 第一軸部，其將上述可動(dòng)部與上述框體部連接；
[0041] 固定部；
[0042] 第二軸部，其將上述框體部與上述固定部連接；
[0043] 應(yīng)變檢測元件，其配置于上述第二軸部的上述框體部側(cè)的端部，并對上述第二軸 部的變形進(jìn)行檢測；
[0044] 第一信號處理部，其被輸入有上述應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于上述第 二軸部的彎曲變形的信號；以及
[0045] 第二信號處理部，其被輸入有上述應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于上述第 二軸部的扭轉(zhuǎn)變形的信號。
[0046] 根據(jù)這種光掃描儀，能夠基于從第一信號處理部輸出的信號而檢測可動(dòng)部繞第一 軸的動(dòng)作。另外，能夠基于從第二信號處理部輸出的信號而檢測可動(dòng)部繞第二軸的動(dòng)作。另 夕卜，由于應(yīng)變檢測元件配置于第二軸部的框體部側(cè)的端部，所以能夠抑制經(jīng)由固定部的來 自外部的熱對應(yīng)變檢測元件的影響。
[0047] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，上述應(yīng)變檢測元件具備壓電電阻區(qū)域、和在上述 壓電電阻區(qū)域上以在相對于上述第二軸部的長度方向傾斜的方向上排列的方式而配置的 一對端子。
[0048] 由此，能夠增大從應(yīng)變檢測元件輸出的信號所包含的分別基于第二軸部的彎曲變 形以及扭轉(zhuǎn)變形的信號。
[0049] 在本發(fā)明的光掃描儀中，優(yōu)選地，上述第二軸部以隔著上述框體部的方式設(shè)有一 對，
[0050] 上述應(yīng)變檢測元件配置于上述一對第二軸部的每一個(gè)。
[0051] 由此，能夠從一對應(yīng)變檢測元件的檢測信號分別高效地抽取基于第二軸部的彎曲 變形的信號、和基于第二軸部的扭轉(zhuǎn)變形的信號。
[0052] 本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，具備：
[0053] 本發(fā)明的光掃描儀；以及
[0054] 射出光的光源，
[0055] 利用上述光反射部反射從上述光源射出的光并對圖像進(jìn)行顯示。
[0056] 由此，能夠提供具有優(yōu)越的可靠性的圖像顯示裝置。
[0057] 本發(fā)明的頭戴式顯示器的特征在于，具備：
[0058] 本發(fā)明的光掃描儀；以及
[0059] 射出光的光源，
[0060] 利用上述光反射部反射從上述光源射出的光并將圖像作為虛像而顯示。
[0061] 由此，能夠提供具有優(yōu)越的可靠性的頭戴式顯示器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062] 圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的光掃描儀的俯視圖。
[0063] 圖2是圖1所示的光掃描儀的剖視圖(沿著X軸的剖視圖）。
[0064] 圖3是示出圖1所示的光掃描儀的控制系統(tǒng)的框圖。
[0065] 圖4是用于對圖1所示的光掃描儀所具備的驅(qū)動(dòng)部的電壓施加部進(jìn)行說明的框 圖。
[0066] 圖5是示出圖4所示的第一電壓產(chǎn)生部以及第二電壓產(chǎn)生部處產(chǎn)生的電壓的一個(gè) 例子的圖。
[0067] 圖6是用于對圖1所示的光掃描儀的第一應(yīng)變檢測元件進(jìn)行說明的圖。
[0068] 圖7是用于對圖1所示的光掃描儀的第二應(yīng)變檢測元件進(jìn)行說明的圖。
[0069] 圖8 (a)是示出與施加于框體部的繞第一軸的扭矩和可動(dòng)部以及框體部的繞Y軸 的擺動(dòng)角之比有關(guān)的頻率特性的曲線圖，圖8 (b)是示出與施加于框體部的繞第一軸的扭 矩和可動(dòng)部以及框體部的繞第一軸的擺動(dòng)之間的相位差有關(guān)的頻率特性的曲線圖。
[0070] 圖9 (a)是將圖8 (a)的共振頻率附近放大后的曲線圖，圖9 (b)是將圖8 (b) 的共振頻率附近放大后的曲線圖。
[0071] 圖10是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的光掃描儀的俯視圖。
[0072] 圖11是示出圖10所示的光掃描儀的控制系統(tǒng)的框圖。
[0073] 圖12是用于對圖10所示的光掃描儀的應(yīng)變檢測元件進(jìn)行說明的圖。
[0074] 圖13是用于對雙端子型的應(yīng)變檢測元件的姿勢與硅的結(jié)晶方位之間的關(guān)系進(jìn)行 說明的圖。
[0075] 圖14是示出將p型硅用于壓電電阻區(qū)域的情況下的雙端子型的應(yīng)變檢測元件的 姿勢(角度α )、與由拉伸應(yīng)力以及剪切應(yīng)力引起的電阻值變化率的絕對值之間的關(guān)系的曲 線圖。
[0076] 圖15是示出將η型硅用于壓電電阻區(qū)域的情況下的雙端子型的應(yīng)變檢測元件的 姿勢(角度α )、與由拉伸應(yīng)力以及剪切應(yīng)力引起的電阻值變化率的絕對值之間的關(guān)系的曲 線圖。
[0077] 圖16是示出雙端子型的應(yīng)變檢測元件的姿勢(角度α )、與由拉伸應(yīng)力以及剪切 應(yīng)力引起的電阻值變化率的絕對值之比之間的關(guān)系的曲線圖。
[0078] 圖17是示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的光掃描儀的俯視圖。
[0079] 圖18是用于對圖17所示的光掃描儀的應(yīng)變檢測元件進(jìn)行說明的圖。
[0080] 圖19是示出將ρ型硅用于壓電電阻區(qū)域的情況下的4端子型的應(yīng)變檢測元件的 姿勢(角度α )、與由拉伸應(yīng)力以及剪切應(yīng)力引起的電阻值變化率的絕對值之間的關(guān)系的曲 線圖。
[0081] 圖20是示出將η型硅用于壓電電阻區(qū)域的情況下的4端子型的應(yīng)變檢測元件的 姿勢(角度α )、與由拉伸應(yīng)力以及剪切應(yīng)力引起的電阻值變化率的絕對值之間的關(guān)系的曲 線圖。
[0082] 圖21是示出4端子型的應(yīng)變檢測元件的姿勢(角度α )、與由拉伸應(yīng)力以及剪切應(yīng) 力引起的電阻值變化率的絕對值之比之間的關(guān)系的曲線圖。
[0083] 圖22是示出本發(fā)明的第四實(shí)施方式的光掃描儀的俯視圖。
[0084] 圖23是示出本發(fā)明的第五實(shí)施方式的光掃描儀的俯視圖。
[0085] 圖24是示出本發(fā)明的第六實(shí)施方式的光掃描儀的俯視圖。
[0086] 圖25是示意性地示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的實(shí)施方式的圖。
[0087] 圖26是示出圖25所示的圖像顯示裝置的控制系統(tǒng)的框圖。
[0088] 圖27是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的應(yīng)用例1的立體圖。
[0089] 圖28是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的應(yīng)用例2的立體圖。
[0090] 圖29是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的應(yīng)用例3的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0091] 以下，參照附圖對本發(fā)明的光掃描儀、圖像顯示裝置以及頭戴式顯示器的優(yōu)選的 實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0092] (光掃描儀）
[0093] 〈第一實(shí)施方式〉
[0094] 圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的光掃描儀的俯視圖，圖2是圖1所示 的光掃描儀的剖視圖（沿著X軸的剖視圖)，圖3是示出圖1所示的光掃描儀的控制系統(tǒng)的 框圖。另外，圖4是用于對圖1所示的光掃描儀所具備的驅(qū)動(dòng)部的電壓施加部進(jìn)行說明的 框圖，圖5是示出圖4所示的第一電壓產(chǎn)生部以及第二電壓產(chǎn)生部處產(chǎn)生的電壓的一個(gè)例 子的圖。
[0095] 此外，以下，為了便于說明，將圖2中的上側(cè)稱為"上"，將下側(cè)稱為"下"。
[0096] 如圖1以及圖2所不，光掃描儀1具備可動(dòng)鏡部11、一對軸部12a、12b (第一軸 部)、框體部13、一對軸部14a、14b(第二軸部)、固定部15、永久磁鐵21、線圈31、磁芯32、電 壓施加部4、應(yīng)變檢測元件51 (第一應(yīng)變檢測元件)以及應(yīng)變檢測元件52 (第二應(yīng)變檢測元 件)。
[0097] 此處，繞Y軸(第一軸）擺動(dòng)(往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)）的第一振動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成為包括可動(dòng)鏡部11、 一對軸部12a、12b。另外，繞X軸(第二軸）擺動(dòng)(往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)）的第二振動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成為包括可 動(dòng)鏡部11、一對軸部12a、12b、框體部13、一對軸部14a、14b以及永久磁鐵21。
[0098] 另外，對于通過永久磁鐵21以及線圈31的磁場的相互作用來驅(qū)動(dòng)前述的第一振 動(dòng)系統(tǒng)以及第二振動(dòng)系統(tǒng)（即，使可動(dòng)鏡部11繞X軸以及Y軸擺動(dòng)）的驅(qū)動(dòng)部而言，構(gòu)成為 包括永久磁鐵21、線圈31以及電壓施加部4。
[0099] 特別地，在光掃描儀1中，應(yīng)變檢測元件51配置于軸部14a的框體部13側(cè)的端部， 應(yīng)變檢測元件51的檢測信號包含基于軸部14a的彎曲變形的信號，如圖3所示，上述應(yīng)變 檢測元件51的檢測信號被輸入至第一信號處理電路71。第一信號處理電路71輸出基于軸 部14a的彎曲變形的信號。從第一信號處理電路71輸出的信號被輸入至控制部6?？刂撇?6基于從第一信號處理電路71輸出的信號來檢測可動(dòng)鏡部11繞Y軸的動(dòng)作。如此，使用 應(yīng)變檢測元件51的檢測信號所包含的基于軸部14a的彎曲變形的信號，對可動(dòng)鏡部11繞 Y軸的動(dòng)作進(jìn)行檢測。
[0100] 另外，應(yīng)變檢測元件52配置于軸部14b的框體部13側(cè)的端部，應(yīng)變檢測元件52 的檢測信號包含基于軸部14b的扭轉(zhuǎn)變形的信號，如圖3所示，上述的應(yīng)變檢測元件52的 檢測信號被輸入至第二信號處理電路72。第二信號處理電路72輸出基于軸部14b的扭轉(zhuǎn) 變形的信號。從第二信號處理電路72輸出的信號被輸入至控制部6?？刂撇?基于從第二 信號處理電路72輸出的信號來檢測可動(dòng)鏡部11繞X軸的動(dòng)作。
[0101] 在這種光掃描儀1中，由于應(yīng)變檢測元件51、52配置于軸部14a、14b的框體部13 側(cè)的端部，所以能夠抑制經(jīng)由固定部15的來自外部的熱對應(yīng)變檢測元件51、52的影響。此 處，軸部14a、14b的框體部13側(cè)的端部是指軸部14a、14b的相對于各自的中心靠框體部13 側(cè)的部分。
[0102] 以下，依次對光掃描儀1的各部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0103] 可動(dòng)鏡部11具有基部(可動(dòng)部）111、和經(jīng)由隔離件112而固定于基部111的光反 射板113。此處，基部(可動(dòng)部）111具有能夠相對于固定部15擺動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)）的功能。
[0104] 在光反射板113的上表面(一方的面）設(shè)有具有光反射性的光反射部114。
[0105] 該光反射板113被設(shè)置為相對于軸部12a、12b在光反射板113的板厚方向上分 離，并且，從板厚方向觀察時(shí)（以下，也稱為"俯視")，該光反射板113與軸部12a、12b重疊。
[0106] 因此，能夠縮短軸部12a與軸部12b之間的距離、且增大光反射板113的板面的面 積。另外，由于能夠縮短軸部12a與軸部12b之間的距離，所以能夠?qū)崿F(xiàn)框體部13的小型 化。此外，由于能夠?qū)崿F(xiàn)框體部13的小型化，所以能夠縮短軸部14a與軸部14b之間的距 離。
[0107] 由此，即使增大光反射板113的板面的面積，也能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描儀1的小型化。
[0108] 另外，俯視觀察時(shí)，光反射板113形成為將軸部12a、12b的整體覆蓋。換言之，俯 視觀察時(shí)，軸部12a、12b分別相對于光反射板113的外周而位于內(nèi)側(cè)。由此，增大了光反射 板113的板面的面積，其結(jié)果是，能夠增大光反射部114的面積。另外，能夠抑制無用的光 (例如無法入射至光反射部114的光）在軸部12a、12b反射而成為雜散光（stray light)的 情況。
[0109] 另外，俯視觀察時(shí)，光反射板113形成為將框體部13的整體覆蓋。換言之，俯視觀 察時(shí)，框體部13相對于光反射板113的外周而位于內(nèi)側(cè)。由此，增大了光反射板113的板 面的面積，其結(jié)果是，能夠增大光反射部114的面積。另外，能夠抑制無用的光在框體部13 反射而成為雜散光的情況。
[0110] 并且，俯視觀察時(shí)，光反射板113將軸部14a、14b的整體覆蓋。換言之，俯視觀察 時(shí)，軸部14a、14b分別相對于光反射板113的外周而位于內(nèi)側(cè)。由此，增大了光反射板113 的板面的面積，其結(jié)果是，能夠增大光反射部114的面積。另外，能夠抑制無用的光在軸部 14a、14b反射而成為雜散光的情況。
[0111] 在本實(shí)施方式中，俯視觀察時(shí)，光反射板113呈圓形。此外，光反射板113的俯視 形狀并不局限于此，例如也可以為橢圓形、四邊形等多邊形。另外，通過使光反射板113的 俯視形狀形成為在沿著X軸以及Y軸的方向上突出的形狀，能夠?qū)⒐夥瓷浒?13的慣性矩 抑制得較小并高效地減少各軸部處的雜散光。
[0112] 在這種光反射板113的下表面(另一方的面，光反射板113的基部111側(cè)的面）設(shè) 有硬質(zhì)層115。
[0113] 硬質(zhì)層115由與光反射板113主體的構(gòu)成材料相比更硬的材料構(gòu)成。由此，能夠 提高光反射板113的剛性。因此，能夠抑制光反射板113擺動(dòng)時(shí)的撓曲。另外，能夠減薄光 反射板113的厚度，從而能夠抑制光反射板113繞X軸以及Y軸擺動(dòng)時(shí)的慣性矩。
[0114] 作為這種硬質(zhì)層115的構(gòu)成材料，只要是與光反射板113主體的構(gòu)成材料相比更 硬的材料即可，并不進(jìn)行特別限定，例如能夠使用鉆石、水晶、藍(lán)寶石、鉭酸鋰、鈮酸鉀、氮化 碳膜等，但特別優(yōu)選使用鉆石。
[0115] 并未對硬質(zhì)層115的厚度(平均）進(jìn)行特別限定，但優(yōu)選為Ιμπι?ΙΟμπι左右，更 優(yōu)選為1 U m?5 μ m左右。
[0116] 另外，硬質(zhì)層115可以以單層構(gòu)成，也可以由多層的層疊體構(gòu)成。另外，硬質(zhì)層115 可以設(shè)于光反射板113的下表面整體，也可以設(shè)于下表面的一部分。此外，硬質(zhì)層115是根 據(jù)需要而設(shè)置的，還能夠?qū)⑵涫÷浴?br> [0117] 例如能夠使用等離子體CVD、熱CVD、激光CVD之類的化學(xué)蒸鍍法（CVD)、真空蒸鍍、 濺射、離子鍍等干式電鍍法、電鍍、浸鍍、無電鍍等濕式電鍍法、熱噴涂、片狀部件的接合等 方式而形成這種硬質(zhì)層115。
[0118] 另外，光反射板113的下表面經(jīng)由隔離件112而固定于基部111。由此，能夠抑制 與軸部12a、12b、框體部13以及軸部14a、14b的接觸、且使光反射板113繞Y軸擺動(dòng)。
[0119] 另外，俯視觀察時(shí)，基部111相對于光反射板113的外周而位于內(nèi)側(cè)。另外，對于 基部111的俯視下的面積而言，只要使得基部111能夠經(jīng)由隔離件112而支承光反射板113 即可，但優(yōu)選為盡量小。由此，能夠增大光反射板113的板面的面積且縮小軸部12a與軸部 12b之間的距離。
[0120] 框體部13呈框狀，并被設(shè)置成包圍前述的可動(dòng)鏡部11的基部111。換言之，可動(dòng) 鏡部11的基部111設(shè)于呈框狀的框體部13的內(nèi)側(cè)。
[0121] 俯視觀察時(shí)，該框體部13形成為沿著包括可動(dòng)鏡部11的基部111以及一對軸部 12a、12b的構(gòu)造體的外形的形狀。由此，能夠允許構(gòu)成為包括可動(dòng)鏡部11、一對軸部12a、 12b的第一振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)，即能夠允許可動(dòng)鏡部11繞Y軸的擺動(dòng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)框體部13 的小型化。
[0122] 另外，框體部13具有在框體部13的厚度方向上比軸部12a、12b以及軸部14a、14b 突出的肋131。利用這種肋131能夠減小框體部13的變形。另外，該肋131還具有抑制可 動(dòng)鏡部11與永久磁鐵21接觸的功能(作為隔離件的功能)。
[0123] 此外，框體部13的形狀只要是框狀即可，并不限定于圖示的形狀。
[0124] 另外，對于框體部13而言，其沿著Y軸的方向上的長度比沿著X軸的方向上的長 度長。由此，能夠確保軸部12a、12b所需的長度，并能夠縮短光掃描儀1的沿著X軸的方向 上的長度。
[0125] 而且，框體部13經(jīng)由軸部14a、14b而被支承于固定部15。另外，可動(dòng)鏡部11的基 部111經(jīng)由軸部12a、12b而被支承于框體部13。
[0126] 軸部12a、12b以及軸部14a、14b能夠分別進(jìn)行彈性變形。
[0127] 而且，軸部12a、12b (第一軸部)以能夠使可動(dòng)鏡部11繞Y軸(第一軸)擺動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)） 的方式而將可動(dòng)鏡部11與框體部13連接。另外，軸部14a、14b (第二軸部）以能夠使框體 部13繞與Y軸正交的X軸(第二軸）擺動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)）的方式而將框體部13與固定部15連接。
[0128] 更具體地進(jìn)行說明，軸部12a、12b配置成經(jīng)由（隔著)可動(dòng)鏡部11的基部111而相 互對置。
[0129] 另外，軸部12a、12b分別呈在沿著Y軸的方向上延伸的長條形狀(棒狀)。而且，軸 部12a、12b分別形成為，一方的端部與基部111連接，另一方的端部與框體部13連接。另 夕卜，軸部12a、12b分別配置成中心軸與Y軸一致。
[0130] 如此，軸部12a、12b從兩側(cè)支承可動(dòng)鏡部11的基部111。而且，軸部12a、12b分別 隨著可動(dòng)鏡部11繞Y軸的擺動(dòng)而進(jìn)行扭轉(zhuǎn)變形。
[0131] 此外，對于軸部12a、12b的形狀而言，只要分別將可動(dòng)鏡部11支承為能夠相對于 框體部13繞Y軸擺動(dòng)即可，并不限定于前述的形狀，例如也可以在中途的至少一處位置具 有屈曲或者彎曲的部分、分支的部分、寬度不同的部分。
[0132] 軸部14a、14b配置成隔著框體部13而相互對置。
[0133] 另外，俯視觀察時(shí)，一對軸部14a、14b分別沿X軸配置，并呈沿著X軸的長條形狀 (棒狀)。而且，軸部14a、14b分別形成為，一方的端部與框體部13連接，另一方的端部與固 定部15連接。另外，軸部14a、14b分別配置成中心軸與X軸一致。
[0134] 如此，軸部14a、14b從兩側(cè)支承框體部13。而且，軸部14a、14b分別隨著框體部 13繞X軸的擺動(dòng)而進(jìn)行扭轉(zhuǎn)變形。
[0135] 此外，對于軸部14a、14b的形狀而言，只要分別將框體部13支承為能夠相對于固 定部15繞X軸擺動(dòng)即可，并不限定于前述的形狀，例如也可以在中途的至少一處位置具有 屈曲或者彎曲的部分、分支的部分、寬度不同的部分。
[0136] 如此，通過使可動(dòng)鏡部11能夠繞Y軸擺動(dòng)、且使框體部13能夠繞X軸擺動(dòng)，能夠使 可動(dòng)鏡部11 (換言之，為光反射板113)繞相互正交的X軸以及Y軸這兩個(gè)軸擺動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)）。
[0137] 如以上說明那樣的基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b以及固定部 15形成為一體。
[0138] 在本實(shí)施方式中，基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b以及固定部 15,是對按照第一 Si層(元件層)、Si02層(盒層)、第二Si層(處理層）的順序?qū)@些層進(jìn)行 層疊而成的SOI基板進(jìn)行蝕刻而形成的。由此，能夠使第一振動(dòng)系統(tǒng)以及第二振動(dòng)系統(tǒng)的 振動(dòng)特性變得優(yōu)異。另外，由于能夠通過蝕刻來對SOI基板進(jìn)行微細(xì)的加工，所以通過使用 SOI基板形成基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b以及固定部15,能夠使上述 這些部件的尺寸精度變得優(yōu)異，另外，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描儀1的小型化。
[0139] 而且，基部111、軸部12a、12b以及軸部14a、14b，分別由SOI基板的第一 Si層構(gòu) 成。由此，能夠使軸部12a、12b以及軸部14a、14b的彈性變得優(yōu)異。另外，能夠抑制基部 111在繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與框體部13接觸。
[0140] 此處，該SOI基板的第一 Si層為p型單晶硅基板或者η型單晶硅基板。而且，例 如在該第一 Si層為（100)面的ρ型單晶硅基板的情況下，軸部14a、14b分別沿（100)面的 P型單晶硅基板的結(jié)晶軸的< 110 >方向延伸。另外，在該第一 Si層為（100)面的η型單 晶硅基板的情況下，軸部14a、14b分別沿（100)面的η型單晶硅基板的結(jié)晶軸的< 100 > 方向延伸。
[0141] 另外，框體部13以及固定部15分別由層疊體構(gòu)成，該層疊體包括S0I基板的第一 Si層、Si02層以及第二Si層。由此，能夠使框體部13以及固定部15的剛性變得優(yōu)異。
[0142] 另外，框體部13的Si02層以及第二Si層，S卩，框體部13的與軸部12a、12b或者 軸部14a、14b相比在厚度方向上突出的部分，構(gòu)成提高前述的框體部13的剛性的肋131。
[0143] 另外，優(yōu)選地，俯視觀察時(shí)，對位于光反射板113的外側(cè)的部分(在本實(shí)施方式中 為固定部15)的上表面實(shí)施反射防止處理。由此，能夠抑制照射至光反射板113以外的無 用光成為雜散光的情況。
[0144] 作為上述這樣的反射防止處理，并不進(jìn)行特別限定，例如能夠舉出形成防反射膜 (電介質(zhì)多層膜)、表面粗糙化處理、黑色處理等。
[0145] 此外，前述的基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b以及固定部15的構(gòu) 成材料以及形成方法僅為一個(gè)例子，本發(fā)明并不限定于此。例如也可以通過對硅基板進(jìn)行 蝕刻而形成基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b以及固定部15。
[0146] 另外，在本實(shí)施方式中，隔離件112以及光反射板113也通過對SOI基板進(jìn)行蝕刻 而形成。而且，隔離件112由層疊體構(gòu)成，該層疊體包括SOI基板的Si0 2層以及第二Si層。 另外，光反射板113由SOI基板的第一 Si層構(gòu)成。
[0147] 如此，使用SOI基板形成隔離件112以及光反射板113,由此能夠簡單且高精度地 制造相互接合的隔離件112以及光反射板113。
[0148] 這種隔離件112例如借助粘接劑、釬焊料等接合材料(未圖示)而與基部111接合。
[0149] 固定部15只要是對框體部13進(jìn)行支承的部件即可，并不限定于前述的部件，例如 固定部15與軸部14a、14b也可以形成為分體構(gòu)造。
[0150] 在前述的框體部13的下表面(與光反射板113相反的一側(cè)的面)、亦即肋131的前 端面接合有永久磁鐵21。
[0151] 作為永久磁鐵21與框體部13之間的接合方法，并不進(jìn)行特別限定，例如能夠使用 利用粘接劑的接合方法。
[0152] 俯視觀察時(shí)，永久磁鐵21在相對于X軸以及Y軸傾斜的方向上被磁化。
[0153] 在本實(shí)施方式中，永久磁鐵21呈在相對于X軸以及Y軸傾斜的方向上延伸的長條 形狀(棒狀)。而且，永久磁鐵21在其長度方向上被磁化。即，永久磁鐵21以一端部為S極、 且另一端部為N極的方式被磁化。
[0154] 另外，俯視觀察時(shí)，永久磁鐵21設(shè)置成以X軸與Y軸的交點(diǎn)為中心對稱。
[0155] 此外，在本實(shí)施方式中，以在框體部13設(shè)置有一個(gè)永久磁鐵的情況為例進(jìn)行了說 明，但并不局限于此，例如，也可以在框體部13設(shè)置兩個(gè)永久磁鐵。在該情況下，例如只要 以使兩個(gè)呈長條狀的永久磁鐵在俯視觀察時(shí)隔著基部111相互對置并且相互平行的方式 將上述兩個(gè)永久磁鐵設(shè)置于框體部13即可。
[0156] 對于永久磁鐵21的磁化的方向（延伸方向）相對于X軸的傾斜角Θ而言，并不進(jìn) 行特別限定，優(yōu)選為30°以上60°以下，更優(yōu)選為30°以上45°以下，進(jìn)一步優(yōu)選為45°。 通過以該方式設(shè)置永久磁鐵21，能夠順暢并且可靠地使可動(dòng)鏡部11繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0157] 與此相對，若傾斜角Θ不足上述下限值，則有時(shí)會因由電壓施加部4對線圈31施 加的電壓的強(qiáng)度等各種條件而無法使可動(dòng)鏡部11充分地繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，若傾斜角 Θ超過上述上限值，則有時(shí)會因各種條件而無法使可動(dòng)鏡部11充分繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0158] 作為這種永久磁鐵21，例如能夠優(yōu)選使用釹磁鐵、鐵素體磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷 磁體、粘結(jié)（bond)磁體等。這種永久磁鐵21通過對硬磁性體進(jìn)行磁化而成，例如通過在將 磁化前的硬磁性體設(shè)置于框體部13以后再進(jìn)行磁化而形成。其理由在于，若欲將已被磁化 的永久磁鐵21設(shè)置于框體部13,則有時(shí)會因外部、其他部件的磁場的影響而無法將永久磁 鐵21設(shè)置于所需的位置。
[0159] 在永久磁鐵21的正下方設(shè)有線圈31。即，以與框體部13的下表面對置的方式設(shè) 有線圈31。由此，能夠使從線圈31產(chǎn)生的磁場高效地作用于永久磁鐵21。由此，能夠?qū)崿F(xiàn) 光掃描儀1的省電化以及小型化。
[0160] 在本實(shí)施方式中，線圈31卷繞設(shè)置于磁芯32。由此，能夠使線圈31所產(chǎn)生的磁場 高效地作用于永久磁鐵21。此外，也可以省略磁芯32。
[0161] 這種線圈31與電壓施加部4電連接。
[0162] 而且，利用電壓施加部4對線圈31施加電壓，由此，從線圈31產(chǎn)生與X軸以及Y 軸正交的方向的磁場。
[0163] 如圖4所示，電壓施加部4具備產(chǎn)生用于使可動(dòng)鏡部11繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第一電壓％ 的第一電壓產(chǎn)生部41、產(chǎn)生用于使可動(dòng)鏡部11繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電壓V 2的第二電壓產(chǎn)生 部42、以及使第一電壓 ' 與第二電壓V2重疊的電壓重疊部43,并將在電壓重疊部43重疊 的電壓施加于線圈31。
[0164] 如圖5 (a)所示，第一電壓產(chǎn)生部41產(chǎn)生以周期?\而周期性地變化的第一電壓 % (水平掃描用電壓)。即，第一電壓產(chǎn)生部41產(chǎn)生第一頻率（1/?\)的第一電壓％。
[0165] 第一電壓％呈正弦波之類的波形。因此，光掃描儀1能夠有效地使光進(jìn)行主掃描。 此外，第一電壓％的波形不限定于此。
[0166] 另外，第一頻率（1/?\)只要是適于水平掃描的頻率即可，并不進(jìn)行特別限定，但優(yōu) 選為 10kHz ?40kHz。
[0167] 在本實(shí)施方式中，第一頻率被設(shè)定為與構(gòu)成為包括可動(dòng)鏡部11、一對軸部12a、 12b的第一振動(dòng)系統(tǒng)(扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)）的扭轉(zhuǎn)共振頻率（Π )相等。換句話說，第一振動(dòng)系統(tǒng) 被設(shè)計(jì)(制造)為其扭轉(zhuǎn)共振頻率Π 成為適于進(jìn)行水平掃描的頻率。由此，能夠增大可動(dòng)鏡 部11繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角。
[0168] 另一方面，如圖5 (b)所不，第二電壓產(chǎn)生部42產(chǎn)生以與周期?\不同的周期T2而 周期性地變化的第二電壓V2 (垂直掃描用電壓)。即，第二電壓產(chǎn)生部42產(chǎn)生第二頻率（1/ T2)的第二電壓V2。
[0169] 第二電壓V2呈鋸齒波之類的波形。因此，光掃描儀1能夠有效地使光進(jìn)行垂直掃 描(副掃描)。此外，第二電壓V 2的波形不限定于此。
[0170] 第二頻率（1/T2)與第一頻率（1/?\)不同，并且，只要是適于進(jìn)行垂直掃描的頻率 即可，并不進(jìn)行特別限定，但優(yōu)選為30Hz?120Hz (60Hz左右)。如此，通過將第二電壓V2 的頻率設(shè)為60Hz左右，并如前述那樣將第一電壓Vi的頻率設(shè)為10kHz?40kHz，能夠以適 于利用顯示器進(jìn)行描繪的頻率而使可動(dòng)鏡部11繞相互正交的兩個(gè)軸（X軸以及Y軸）中的 各個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，只要能夠使可動(dòng)鏡部11繞X軸以及Y軸的各個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)即可，對于第一 電壓 ' 的頻率與第二電壓V2的頻率的組合并不進(jìn)行特殊限定。
[0171] 在本實(shí)施方式中，第二電壓V2的頻率被調(diào)整成與構(gòu)成為包括可動(dòng)鏡部11、一對軸 部12a、12b、框體部13、一對軸部14a、14b以及永久磁鐵21的第二振動(dòng)系統(tǒng)(扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)） 的扭轉(zhuǎn)共振頻率(共振頻率）不同的頻率。
[0172] 這種第二電壓V2的頻率(第二頻率）優(yōu)選為小于第一電壓％的頻率(第一頻率)。 艮P，周期τ 2優(yōu)選為比周期1\長。由此，能夠更可靠且更順暢地使可動(dòng)鏡部11以第一頻率繞 Υ軸轉(zhuǎn)動(dòng)、且以第二頻率繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0173] 另外，當(dāng)將第一振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)為Π [Hz]、且將第二振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn) 共振頻率設(shè)為f2[Hz]時(shí)，Π 與f2優(yōu)選為滿足f2 < Π 的關(guān)系，更優(yōu)選為滿足Π > 10f2的 關(guān)系。由此，能夠更順暢地使可動(dòng)鏡部11以第一電壓 ' 的頻率繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)、且以第二電壓 V2的頻率繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。與此相對，在設(shè)為Π < f2的情況下，有可能引起第一振動(dòng)系統(tǒng)的基 于第二頻率的振動(dòng)。
[0174] 這種第一電壓產(chǎn)生部41以及第二電壓產(chǎn)生部42分別與控制部6連接，基于來自 該控制部6的信號而被驅(qū)動(dòng)。這種第一電壓產(chǎn)生部41以及第二電壓產(chǎn)生部42與電壓重疊 部43連接。
[0175] 電壓重疊部43具備用于對線圈31施加電壓的加法器43a。加法器43a從第一電 壓產(chǎn)生部41接受第一電壓％，并且從第二電壓產(chǎn)生部42接受第二電壓V 2，并使上述這些電 壓重疊而后施加于線圈31。
[0176] 接下來，對光掃描儀1的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說明。此外，在本實(shí)施方式中，如前述那樣， 第一電壓 ' 的頻率被設(shè)定為與第一振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率相等，第二電壓V2的頻率被設(shè) 定為與第二振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率不同的值、且設(shè)定為小于第一電壓％的頻率(例如，第 一電壓％的頻率被設(shè)定為18kHz，第二電壓V 2的頻率被設(shè)定為60Hz )。
[0177] 例如，利用電壓重疊部43使圖5 (a)所示那樣的第一電壓％、圖5 (b)所示那樣 的第二電壓V2重疊，將重疊后的電壓施加于線圈31。
[0178] 于是，對于將永久磁鐵21的一方的磁極朝線圈31吸引并且使永久磁鐵21的另一 方的磁極與線圈31分離的磁場(將該磁場稱為"磁場A1")、和使永久磁鐵21的一方的磁極 211與線圈31分離并且將永久磁鐵21的另一方的磁極212朝線圈31吸引的磁場(將該磁 場稱為"磁場A2"）而言，通過第一電壓％而使它們交替地切換。
[0179] 此處，如上述那樣，在圖1的俯視圖中，永久磁鐵21的N極隔著Y軸而位于一側(cè)， 永久磁鐵21的S極隔著Y軸而位于另一側(cè)。因此，通過交替地切換磁場A1與磁場A2而激 起在框體部13具有繞Y軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分量的振動(dòng)，隨著該振動(dòng)而使軸部12a、12b進(jìn)行扭轉(zhuǎn) 變形，且使可動(dòng)鏡部11以第一電壓％的頻率繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0180] 另外，第一電壓 ' 的頻率與第一振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率相等。因此，能夠通過第 一電壓％高效地使可動(dòng)鏡部11繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。即，即使減小前述的框體部13的具有繞Y軸 的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分量的振動(dòng)，也能夠增大隨著該振動(dòng)而引起的可動(dòng)鏡部11的繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角。
[0181] 另一方面，對于將永久磁鐵21的一方的磁極211朝線圈31吸引并且使永久磁鐵 21的另一方的磁極212與線圈31分離的磁場(將該磁場稱為"磁場B1")、和使永久磁鐵21 的一方的磁極211與線圈31分離并且將永久磁鐵21的另一方的磁極212朝線圈31吸引 的磁場(將該磁場稱為"磁場B2"）而言，通過第二電壓V 2而使它們交替地切換。
[0182] 此處，如上述那樣，在圖1的俯視圖中，永久磁鐵21的N極隔著X軸而位于一側(cè)， 永久磁鐵21的S極隔著X軸而位于另一側(cè)。因此，通過交替地切換磁場B1與磁場B2,使軸 部14a、14b分別進(jìn)行扭轉(zhuǎn)變形、且使得框體部13與可動(dòng)鏡部11 一起以第二電壓V2的頻率 繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0183] 另外，第二電壓V2的頻率被設(shè)定為極度低于第一電壓％的頻率。另外，第二振動(dòng) 系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率被設(shè)計(jì)為低于第一振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率。因此，能夠抑制可動(dòng)鏡 部11以第二電壓v 2的頻率繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。
[0184] 如此，將第一電壓％與第二電壓V2重疊后的電壓施加于線圈31，從而能夠使可動(dòng) 鏡部11以第一電壓％的頻率繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)、且以第二電壓％的頻率繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，能夠 實(shí)現(xiàn)裝置的低成本化以及小型化，并且能夠通過電磁驅(qū)動(dòng)方式(動(dòng)磁鐵（moving magnet)方 式）而使可動(dòng)鏡部11繞X軸以及Y軸的各個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，由于能夠減少構(gòu)成驅(qū)動(dòng)源的部 件(永久磁鐵以及線圈）的個(gè)數(shù)，所以能夠形成為簡單且小型的結(jié)構(gòu)。另外，由于線圈31與 光掃描儀1的振動(dòng)系統(tǒng)分離，所以能夠抑制線圈31的發(fā)熱對上述這樣的振動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的 不良影響。
[0185] 基于應(yīng)變檢測元件51、52的檢測信號而檢測這種可動(dòng)鏡部11的動(dòng)作。
[0186] 以下，對應(yīng)變檢測元件51、52進(jìn)行詳述。
[0187] 圖6是用于對圖1所示的光掃描儀的第一應(yīng)變檢測元件進(jìn)行說明的圖，圖7是用 于對圖1所示的光掃描儀的第二應(yīng)變檢測元件進(jìn)行說明的圖。
[0188] 應(yīng)變檢測元件51 (第一應(yīng)變檢測元件）配置于軸部14a的框體部13側(cè)的端部，對 軸部14a的變形(主要是彎曲變形)進(jìn)行檢測。由此，能夠抑制因入射至可動(dòng)鏡部11的光所 引起的熱對應(yīng)變檢測元件51產(chǎn)生的影響。另外，由于不必將用于檢測可動(dòng)鏡部11繞Y軸 的動(dòng)作的應(yīng)變電阻元件設(shè)于軸部12a、12b，所以能夠提高軸部12a、12b的設(shè)計(jì)的自由度。
[0189] 該應(yīng)變檢測元件51為雙端子型的壓電電阻元件。
[0190] 具體進(jìn)行說明，如圖6所示，應(yīng)變檢測元件51具有壓電電阻區(qū)域511、和配置于壓 電電阻區(qū)域511的一對端子512、513。
[0191] 壓電電阻區(qū)域511通過在軸部14a表面摻雜雜質(zhì)而形成。更具體而言，在通過對p 型單晶硅基板進(jìn)行加工而形成軸部14a的情況下，壓電電阻區(qū)域511為通過在軸部14a表 面摻雜磷等雜質(zhì)而形成的η型單晶硅（η型電阻區(qū)域)。另一方面，在通過對η型單晶硅基 板進(jìn)行加工而形成軸部14a的情況下，壓電電阻區(qū)域511為通過在軸部14a表面摻雜硼等 雜質(zhì)而形成的P型單晶硅（P型電阻區(qū)域)。
[0192] 另外，壓電電阻區(qū)域511呈在沿著軸部14a的長度方向（即X軸方向）的方向上延 伸的長條形狀。另外，俯視觀察時(shí)，壓電電阻區(qū)域511配置于軸部14a的寬度方向上的中央 部。
[0193] 此外，在本實(shí)施方式中，壓電電阻區(qū)域511整體設(shè)于軸部14a上，但是，壓電電阻區(qū) 域511只要能夠受到因軸部14a的彎曲變形而引起的拉伸應(yīng)力或者壓縮應(yīng)力即可，并不限 定于圖示的位置，例如也可以設(shè)置成跨越軸部14a與固定部15之間的邊界部。
[0194] 在這種壓電電阻區(qū)域511上，以在沿著軸部14a的長度方向（即X軸方向）的方向 上排列的方式而配置有一對端子512、513。
[0195] 在本實(shí)施方式中，在壓電電阻區(qū)域511的長度方向上的兩端部配置有一對端子 512、513。
[0196] -對端子512、513與第一信號處理電路71電連接。
[0197] 在這種應(yīng)變檢測元件51中，若隨著軸部14a的彎曲變形而在壓電電阻區(qū)域511產(chǎn) 生拉伸應(yīng)力或者壓縮應(yīng)力，則壓電電阻區(qū)域511的電阻率值與該拉伸應(yīng)力或者壓縮應(yīng)力的 大小對應(yīng)地變化。
[0198] 在本實(shí)施方式中，由于壓電電阻區(qū)域511呈在X軸方向上延伸的長條形狀、且在壓 電電阻區(qū)域511上以在X軸方向上排列的方式而配置有一對端子512、513,所以能夠增大從 應(yīng)變檢測元件51輸出的信號所包含的基于軸部14a的彎曲變形的信號。
[0199] 此處，俯視觀察時(shí)，壓電電阻區(qū)域511以及一對端子512、513配置成相對于X軸對 稱。因此，應(yīng)變檢測元件51能夠僅檢測隨著軸部14a的彎曲變形而引起的拉伸應(yīng)力或者壓 縮應(yīng)力。即，應(yīng)變檢測元件51能夠不檢測隨著軸部14a的扭轉(zhuǎn)變形而引起的剪切情況。因 此，能夠抑制或者防止在從應(yīng)變檢測元件51輸出的信號中包含基于軸部14a的扭轉(zhuǎn)變形的 信號的情況。其結(jié)果是，能夠使用從應(yīng)變檢測元件51輸出的信號并以比較簡單的結(jié)構(gòu)而高 精度地檢測可動(dòng)鏡部11繞Y軸的動(dòng)作。
[0200] 這種應(yīng)變檢測元件51的檢測信號經(jīng)由一對設(shè)于固定部15的端子81a、81b而被輸 入至第一信號處理電路71 (第一信號處理部)。
[0201] 第一信號處理電路71具有通過規(guī)定的處理而將應(yīng)變檢測元件51的檢測信號轉(zhuǎn)換 為適于進(jìn)行信號處理的信號的功能。
[0202] 作為第一信號處理電路71的具體的處理，例如能夠舉出阻抗變換、溫度補(bǔ)償、信 號放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換等。
[0203] 如前述那樣，應(yīng)變檢測元件51的檢測信號包含基于軸部14a的彎曲變形的信號。 而且，第一信號處理電路71根據(jù)需要而進(jìn)行上述那樣的處理，從而輸出基于軸部14a的彎 曲變形的信號。由此，能夠基于從第一信號處理電路71輸出的信號而檢測可動(dòng)鏡部11繞 Y軸的動(dòng)作。
[0204] 在本實(shí)施方式中，如圖6所示，第一信號處理電路71具有電阻元件711、712、713。
[0205] 該電阻元件711、712、713以及應(yīng)變檢測元件51構(gòu)成橋電路（惠斯登橋電路)。該 橋電路被應(yīng)變檢測元件驅(qū)動(dòng)電路53供給電力，將與應(yīng)變檢測元件51的電阻值的變化對應(yīng) 的信號（電壓）向控制部6輸出。
[0206] 這種電阻元件711、712、713優(yōu)選為分別具有與應(yīng)變檢測元件51同等的溫度特性。 由此，能夠不取決于應(yīng)變檢測元件51的溫度特性而穩(wěn)定地輸出與軸部14a的彎曲變形量對 應(yīng)的信號（電壓)。
[0207] 此外，電阻元件711、712、713也可以配置于不受到隨著軸部14a、14b的變形而引 起的應(yīng)力的位置、亦即固定部15。在該情況下，電阻元件711、712、713能夠分別由構(gòu)成為與 應(yīng)變檢測元件51的壓電電阻區(qū)域相同的電阻區(qū)域、和一對設(shè)于該電阻區(qū)域的端子構(gòu)成。另 夕卜，在該情況下，電阻元件711、712、713優(yōu)選為分別配置于溫度條件與應(yīng)變檢測元件51的 溫度條件同等的位置。
[0208] 這種從第一信號處理電路71輸出的信號被輸入至圖3所示的控制部6。
[0209] 另一方面，應(yīng)變檢測元件52配置于軸部14b的框體部13側(cè)的端部，對軸部14b的 變形(主要是扭轉(zhuǎn)變形)進(jìn)行檢測。由此，能夠抑制因入射至可動(dòng)鏡部11的光而引起的熱對 應(yīng)變檢測元件52產(chǎn)生的影響。另外，由于不必將用于檢測可動(dòng)鏡部11繞X軸的動(dòng)作的應(yīng) 變電阻元件設(shè)于軸部12a、12b，所以能夠提高軸部12a、12b的設(shè)計(jì)的自由度。
[0210] 該應(yīng)變檢測元件52為4端子型的壓電電阻元件。
[0211] 具體進(jìn)行說明，如圖7所示，應(yīng)變檢測元件52具有壓電電阻區(qū)域521、和配置于壓 電電阻區(qū)域521上的一對輸入端子522、523以及一對輸出端子524、525。
[0212] 壓電電阻區(qū)域521通過在軸部14b表面摻雜雜質(zhì)而形成。更具體而言，在通過對p 型單晶硅基板進(jìn)行加工而形成軸部14b的情況下，壓電電阻區(qū)域521為通過在軸部14b表 面摻雜磷等雜質(zhì)而形成的η型單晶硅（η型電阻區(qū)域)。另一方面，在通過對η型單晶硅基 板進(jìn)行加工而形成軸部14b的情況下，壓電電阻區(qū)域521為通過在軸部14b表面摻雜硼等 雜質(zhì)而形成的P型單晶硅（P型電阻區(qū)域)。
[0213] 在本實(shí)施方式中，俯視觀察時(shí)，壓電電阻區(qū)域521形成為具有一對沿著X軸方向的 邊、和一對沿著Y軸方向的邊的四邊形。
[0214] 此外，在本實(shí)施方式中，壓電電阻區(qū)域521整體設(shè)于軸部14b上，但是，壓電電阻區(qū) 域521只要能夠受到因軸部14b的扭轉(zhuǎn)變形而引起的剪切應(yīng)力即可，并不限定于圖示的位 置，例如也可以設(shè)置成跨越軸部14b與固定部15之間的邊界部。
[0215] 在這種壓電電阻區(qū)域521上，以在沿著軸部14b的長度方向（即X軸方向）的方向 上排列的方式而配置有一對輸入端子522、523,并且以在沿著相對于軸部14b的長度方向 垂直的方向（即Y軸方向）的方向上排列的方式而設(shè)置有一對輸出端子524、525。
[0216] 在本實(shí)施方式中，在壓電電阻區(qū)域521的X軸方向上的兩端部配置有一對輸入端 子522、523,在壓電電阻區(qū)域521的Y軸方向上的兩端部配置有一對輸出端子524、525。
[0217] 一對輸入端子522、523經(jīng)由一對設(shè)于固定部15的端子82a、82b而與應(yīng)變檢測元 件驅(qū)動(dòng)電路53電連接。
[0218] 另一方面，一對輸出端子524、525經(jīng)由一對設(shè)于固定部15的端子82c、82d而與第 二信號處理電路72電連接。
[0219] 在這種應(yīng)變檢測元件52中，應(yīng)變檢測元件驅(qū)動(dòng)電路53向一對輸入端子522、523 間以恒電壓或者恒電流的方式而施加電壓。由此，使壓電電阻區(qū)域521上產(chǎn)生電場E。若 在該電場E的基礎(chǔ)上再隨著軸部14b的扭轉(zhuǎn)變形而在壓電電阻區(qū)域521產(chǎn)生剪切應(yīng)力，則 壓電電阻區(qū)域521的電阻率值與該剪切應(yīng)力的大小對應(yīng)地變化，從而，使得一對輸出端子 524、525間的電位差發(fā)生變化。該電位差與軸部14b的扭轉(zhuǎn)變形量、可動(dòng)鏡部11以及框體 部13繞X軸的擺動(dòng)角對應(yīng)地變化。因此，能夠基于上述電位差而檢測可動(dòng)鏡部11繞X軸 的動(dòng)作。
[0220] 另外，這種應(yīng)變檢測元件52能夠僅檢測隨著軸部14b的扭轉(zhuǎn)變形而引起的剪切應(yīng) 力。即，應(yīng)變檢測元件52能夠不檢測隨著軸部14b的彎曲變形而引起的拉伸或者壓縮應(yīng)力。 因此，能夠抑制或者防止在從應(yīng)變檢測元件52輸出的信號中包含基于軸部14b的彎曲變形 的信號的情況。其結(jié)果是，能夠使用從應(yīng)變檢測元件52輸出的信號并以比較簡單的結(jié)構(gòu)而 高精度地檢測可動(dòng)鏡部11繞X軸的動(dòng)作。
[0221] 這種應(yīng)變檢測元件52的檢測信號被輸入至第二信號處理電路72 (第二信號處理 部)。
[0222] 第二信號處理電路72具有通過規(guī)定的處理而將應(yīng)變檢測元件52的檢測信號轉(zhuǎn)換 為適于進(jìn)行信號處理的信號的功能。
[0223] 作為第二信號處理電路72的具體的處理，例如能夠舉出阻抗變換、溫度補(bǔ)償、信 號放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換等。
[0224] 如前述那樣，應(yīng)變檢測元件52的檢測信號包含基于軸部14b的扭轉(zhuǎn)變形的信號。 而且，第二信號處理電路72根據(jù)需要而進(jìn)行上述那樣的處理，輸出基于軸部14b的扭轉(zhuǎn)變 形的信號。由此，能夠基于從第二信號處理電路72輸出的信號而檢測可動(dòng)鏡部11繞X軸 的動(dòng)作。
[0225] 這種從第二信號處理電路72輸出的信號被輸入至圖3所示的控制部6。
[0226] 在控制部6中，基于從第一信號處理電路71輸出的信號而檢測可動(dòng)鏡部11繞Y 軸的動(dòng)作。由此，基于檢測出的動(dòng)作，能夠?qū)蓜?dòng)鏡部11繞Y軸的動(dòng)作進(jìn)行控制以使其形 成為需要的狀態(tài)、并使可動(dòng)鏡部11繞Y軸的動(dòng)作與其他裝置的動(dòng)作同步。
[0227] 在控制部6中，基于從第二信號處理電路72輸出的信號而檢測可動(dòng)鏡部11繞X 軸的動(dòng)作。由此，基于檢測出的動(dòng)作，能夠?qū)蓜?dòng)鏡部11繞X軸的動(dòng)作進(jìn)行控制以使其形 成為需要的狀態(tài)、并使可動(dòng)鏡部11繞X軸的動(dòng)作與其他裝置的動(dòng)作同步。
[0228] 在本實(shí)施方式中，如圖3所示，控制部6具有Η檢測部61、V檢測部62、Η控制部 63、V控制部64、Η目標(biāo)值存儲部65、以及V目標(biāo)值生成部66。
[0229] Η檢測部61基于從第一信號處理電路71輸出的信號而生成作為對水平掃描進(jìn)行 控制所需的信號的、例如與可動(dòng)鏡部11繞Υ軸的擺動(dòng)角對應(yīng)的信號。此外，在后文中對可 動(dòng)鏡部11繞Υ軸的擺動(dòng)角的檢測方法進(jìn)行詳述。
[0230] V檢測部62基于從第二信號處理電路72輸出的信號而生成作為對垂直掃描進(jìn)行 控制所需的信號的、例如與可動(dòng)鏡部11繞X軸的擺動(dòng)角對應(yīng)的信號。
[0231] Η控制部63基于預(yù)先存儲于Η目標(biāo)值存儲部65的Η目標(biāo)值、以及從Η檢測部61 輸出的信號而生成水平掃描用的驅(qū)動(dòng)信號。
[0232] 在Η目標(biāo)值存儲部65,作為Η目標(biāo)值而例如儲存(存儲)有與水平掃描用的驅(qū)動(dòng)信 號之間的相位差、可動(dòng)鏡部11繞Υ軸的最大擺動(dòng)角。
[0233] V控制部64基于從V目標(biāo)值生成部66輸出的V目標(biāo)值、和從V檢測部62輸出的 信號而生成垂直掃描用的驅(qū)動(dòng)信號。
[0234] V目標(biāo)值生成部66基于從外部輸入的朝向垂直掃描方向的線路（line)信息而生 成作為V目標(biāo)值的例如可動(dòng)鏡部11繞X軸的擺動(dòng)角。
[0235] 此處，以檢測可動(dòng)鏡部11繞Y軸的擺動(dòng)角的情況為例，對使用應(yīng)變檢測元件51的 檢測信號檢測可動(dòng)鏡部11繞Y軸的動(dòng)作的方法進(jìn)行說明。
[0236] (第一檢測方法）
[0237] 在第一檢測方法中，使用觀測器（observer)并基于從第一信號處理電路71輸出 的信號而推斷可動(dòng)鏡部11繞Y軸的動(dòng)作(在本例中為擺動(dòng)角）。
[0238] 以下，對第一檢測方法進(jìn)行詳述。
[0239] 對于光掃描儀1而言，如前述那樣，將用于水平掃描的第一電壓與用于垂直掃描 的第二電壓重疊而后施加于線圈31，由此使可動(dòng)鏡部11以第一電壓的頻率繞Y軸(第一軸） 擺動(dòng)并且以第二電壓的頻率繞X軸(第二軸）擺動(dòng)。
[0240] 此處，第一電壓的頻率(水平掃描的驅(qū)動(dòng)頻率）與第二電壓的頻率(垂直掃描的驅(qū) 動(dòng)頻率）相差較大，因此，也可以不考慮通過第一電壓產(chǎn)生的扭矩與通過第二電壓產(chǎn)生的扭 矩之間的交擾。因此，能夠單獨(dú)考慮光掃描儀1中的有關(guān)繞X軸的運(yùn)動(dòng)與有關(guān)繞Y軸的運(yùn) 動(dòng)。
[0241] 如此，光掃描儀1的有關(guān)繞Y軸的運(yùn)動(dòng)方程式能夠以下述數(shù)學(xué)式（1)表示。
[0242] [數(shù)學(xué)式1]
[0243]

【權(quán)利要求】
1. 一種光掃描儀，其特征在于，具備： 可動(dòng)部，其設(shè)有具有光反射性的光反射部、且能夠繞第一軸擺動(dòng)； 框體部，其能夠繞與所述第一軸交叉的第二軸擺動(dòng)； 第一軸部，其將所述可動(dòng)部與所述框體部連接； 固定部； 第二軸部，其將所述框體部與所述固定部連接； 第一應(yīng)變檢測元件，其配置于所述第二軸部的所述框體部側(cè)的端部、或者配置于所述 可動(dòng)部、所述框體部以及所述第一軸部中的任一個(gè)； 第二應(yīng)變檢測元件，其配置于所述第二軸部的所述框體部側(cè)的端部、或者配置于所述 可動(dòng)部、所述框體部以及所述第一軸部中的任一個(gè)； 第一信號處理部，其被輸入有所述第一應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于所述第 二軸部的彎曲變形的信號；以及 第二信號處理部，其被輸入有所述第二應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于所述第 二軸部的扭轉(zhuǎn)變形的信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描儀，其特征在于， 所述第一應(yīng)變檢測元件配置于所述第二軸部的所述框體部側(cè)的端部，并對所述第二軸 部的變形進(jìn)行檢測。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光掃描儀，其特征在于， 所述第一應(yīng)變檢測元件具備：壓電電阻區(qū)域，其形成為在沿著所述第二軸部的長度方 向的方向上延伸的長條形狀；以及一對端子，它們在所述壓電電阻區(qū)域上以在沿著所述第 二軸部的長度方向的方向上排列的方式配置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光掃描儀，其特征在于， 基于從所述第一信號處理部輸出的信號而檢測所述可動(dòng)部繞所述第一軸的動(dòng)作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描儀，其特征在于， 利用觀測器并基于從所述第一信號處理部輸出的信號而推斷所述可動(dòng)部繞所述第一 軸的動(dòng)作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光掃描儀，其特征在于， 使用與所述可動(dòng)部繞所述第一軸的擺動(dòng)有關(guān)的共振頻率的振幅、和與所述框體部繞所 述第一軸的擺動(dòng)有關(guān)的共振頻率的振幅之比、且基于從所述第一信號處理部輸出的信號， 對所述可動(dòng)部繞所述第一軸的動(dòng)作進(jìn)行推斷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光掃描儀，其特征在于， 所述第二應(yīng)變檢測元件配置于所述第二軸部的所述框體部側(cè)的端部，并對所述第二軸 部的變形進(jìn)行檢測。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光掃描儀，其特征在于， 基于從所述第二信號處理部輸出的信號而檢測所述可動(dòng)部繞所述第二軸的動(dòng)作。
9. 一種光掃描儀，其特征在于，具備： 可動(dòng)部，其設(shè)有具有光反射性的光反射部、且能夠繞第一軸擺動(dòng)； 框體部，其能夠繞與所述第一軸交叉的第二軸擺動(dòng)； 第一軸部，其將所述可動(dòng)部與所述框體部連接； 固定部； 第二軸部，其將所述框體部與所述固定部連接； 應(yīng)變檢測元件，其配置于所述第二軸部的所述框體部側(cè)的端部、且對所述第二軸部的 變形進(jìn)行檢測； 第一信號處理部，其被輸入有所述應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于所述第二軸 部的彎曲變形的信號；以及 第二信號處理部，其被輸入有所述應(yīng)變檢測元件的檢測信號、且輸出基于所述第二軸 部的扭轉(zhuǎn)變形的信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光掃描儀，其特征在于， 所述應(yīng)變檢測元件具備壓電電阻區(qū)域、以及在所述壓電電阻區(qū)域上以在相對于所述第 二軸部的長度方向傾斜的方向上排列的方式配置的一對端子。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光掃描儀，其特征在于， 所述第二軸部以隔著所述框體部的方式設(shè)有一對， 所述應(yīng)變檢測元件配置于所述一對第二軸部的每一個(gè)。
12. -種圖像顯示裝置，其特征在于，具備： 權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的光掃描儀；以及 射出光的光源， 利用所述光反射部反射從所述光源射出的光、且對圖像進(jìn)行顯示。
13. -種頭戴式顯示器，其特征在于，具備： 權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的光掃描儀；以及 射出光的光源， 利用所述光反射部反射從所述光源射出的光、且將圖像作為虛像而顯示。
【文檔編號】G02B26/10GK104062756SQ201410095268
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】清水武士 申請人:精工愛普生株式會社