CN103389575A - 光学器件、光扫描仪以及图像显示装置 - Google Patents

光学器件、光扫描仪以及图像显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学器件、光扫描仪以及图像显示装置。光扫描仪具备基部；和光反射板，其被固定于基部并设置有具有光反射性的光反射部，具备能够绕着Y轴摆动的可动部；包围基部而设置且能够绕着与Y轴正交的X轴摆动的框体部；以相对于框体部能够绕着Y轴摆动的方式支承可动部的轴部；和被配置于框体部的永磁铁，光反射板被设置成在厚度方向与轴部分离并且从厚度方向观察时与轴部重叠，永磁铁被固定于框体部的光反射板侧的面。

Description

光学器件、光扫描仪以及图像显示装置
技术领域
本发明涉及光学器件、光扫描仪以及图像显示装置。
背景技术
例如作为用于投影仪等的光学器件，已知有对光进行二维扫描的光扫描仪（例如，参照专利文献1）。
例如，专利文献1所记载的光扫描仪具有：框状的驱动部件；将驱动部件支承成能够绕着X轴转动的一对第1轴部件；设置于驱动部件的内侧，并具备光反射部的可动板；和将可动板支承成相对于驱动部件能够绕着与X轴正交的Y轴转动的一对第2轴部件。
另外，该光扫描仪具有设置于驱动部件的永磁铁、与永磁铁对置地设置的线圈、和对该线圈施加电压的电压施加单元，连接永磁铁两极的线段在俯视时相对于X轴以及Y轴各自的轴倾斜。
并且，通过电压施加单元将频率相互不同的第1电压和第2电压叠加并施加给线圈，从而使可动板以第1电压的频率绕着X轴转动，并以第2电压的频率绕着Y轴转动。由此，能够对被可动板的光反射部反射的光进行二维扫描。
然而，在专利文献1所记载的光扫描仪中，存在如下的问题，即、由于第1轴部件直接连接在设置有光反射部的可动板的侧面上，所以在可动板转动时，因第1轴部件的扭转变形所产生的应力影响可动板，可动板发生了挠曲，其结果不能准确地扫描光。
专利文献1：日本特开2008-216920号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制光反射板的挠曲并对光进行二维扫描的光学器件、光扫描仪以及图像显示装置。
这样的目的通过下述的本发明达成。
本发明的光学器件的特征在于，具备能够绕着第1轴摆动的可动部、能够绕着与上述第1轴交叉的第2轴摆动的框体部、以相对于上述框体部能够绕着上述第1轴摆动的方式支承上述可动部的第1轴部、和被配置于上述框体部的永磁铁，上述可动部具有基部和光反射板，所述光反射板被固定于上述基部并设置有具有光反射性的光反射部，上述框体部包围上述基部而被设置，上述第1轴部的一端部与上述基部连接，另一端部与上述框体部连接，上述光反射板被设置成在厚度方向与上述第1轴部分离，上述永磁铁被固定于上述框体部的上述光反射板侧的面。
根据像这样构成的光学器件，能够使可动部绕着第1轴以及第2轴摆动。因此，能够对被光反射部反射的光进行二维扫描。
特别是，光反射板被设置成在厚度方向与第1轴部分离，所以能够降低光反射板的挠曲。
在本发明的光学器件中，优选上述基部、上述框体部和上述第1轴部使用SOI基板的器件层而形成，上述光反射板被设置于上述SOI基板的处理层侧。
由此，能够使包括基部、框体部、第1轴部以及第2轴部的构造体的与光反射板相反侧的面成为平坦面。因此，在对框体部设置永磁铁时，以及对基部设置光反射板时，能够使用简单构成的夹具来支承框体部以及基部。
在本发明的光学器件中，优选上述光反射板隔着隔垫物被固定于上述基部，上述永磁铁被设置成从上述光反射板的厚度方向观察时不与上述隔垫物重叠。
由此，能够防止与第1轴部、框体部、第2轴部以及永磁铁的接触，并能够使光反射板摆动。
在本发明的光学器件中，优选上述永磁铁包括隔着上述隔垫物对置的一对永磁铁。
由此，能够使框体部顺利地绕着第2轴摆动。
在本发明的光学器件中，优选上述框体部上形成有向上述光反射板侧突出的肋。
由此，能够提高框体部的刚性。另外，肋向光反射板侧突出，所以能够将框体部的与光反射板相反侧的面、和基部的与光反射板相反侧的面沿着相同的面形成。因此，在对框体部设置永磁铁时以及对基部设置光反射板时，能够使用简单构成的夹具来支承框体部以及基部。
在本发明的光学器件中，优选上述永磁铁被固定于上述肋的顶面。
由此，能够防止基部与永磁铁接触，并能够使可动部绕着第1轴摆动。
在本发明的光学器件中，优选上述肋被形成于从上述框体部的厚度方向观察时与上述永磁铁不重叠的区域。
由此，能够使绕着第2轴的振动***的重心接近第2轴。其结果，能够使光反射板顺利地绕着第2轴摆动。
在本发明的光学器件中，优选上述肋被形成为限制上述永磁铁在与上述框体部的厚度方向垂直的方向上的移动。
由此，能够使对框体部设置永磁铁变得容易。
在本发明的光学器件中，优选上述光反射板被设置成从厚度方向观察时与上述第1轴部的至少一部分重叠。
由此，能够实现光学器件的小型化。
在本发明的光学器件中，优选上述光反射板被形成为从其厚度方向观察时覆盖上述第1轴部的整体。
由此，能够增大光反射部的面积。另外，能够防止不需要的光被第1轴部反射而成为漫射光。
在本发明的光学器件中，优选上述光反射板被形成为从其厚度方向观察时覆盖上述框体部的整体。
由此，能够增大光反射部的面积。另外，能够防止不需要的光被框体部反射而成为漫射光。
在本发明的光学器件中，优选具有第2轴部，所述第2轴部的一端部与上述框体部连接并以能够绕着上述第2轴摆动的方式支承上述框体部，上述光反射板被形成为从其厚度方向观察时覆盖上述第2轴部的整体。
由此，能够增大光反射部的面积。另外，能够防止不需要的光被第2轴部反射而成为漫射光。
在本发明的光学器件中，优选具有与上述框体部对置地配置的线圈和对上述线圈施加电压的电压施加单元，上述永磁铁在从上述框体部的厚度方向观察时，一个磁极与另一个磁极夹着上述第2轴配置，并且在相对于上述第1轴以及第2轴倾斜的方向被磁化，上述电压施加单元向上述线圈施加将第1频率的第1电压和频率与上述第1频率不同的第2频率的第2电压叠加后的电压，使上述可动部以上述第1频率绕着上述第1轴摆动并以上述第2频率绕着上述第2轴摆动。
由此，能够减少部件件数，并使光反射板绕着第1轴以及第2轴摆动。
在本发明的光学器件中，优选上述永磁铁呈长条形状，在其长度方向被磁化，从上述框体部的厚度方向观察时，上述永磁铁的一个端部被配置于上述第1轴。
由此，能够使光反射板顺利地绕着第2轴摆动。
本发明的光扫描仪的特征在于，具备能够绕着第1轴摆动的可动部、能够绕着与上述第1轴交叉的第2轴摆动的框体部、以相对于上述框体部能够绕着上述第1轴摆动的方式支承上述可动部的第1轴部、和被配置于上述框体部的永磁铁，上述可动部具有基部和光反射板，所述光反射板被固定于上述基部并设置有具有光反射性的光反射部，上述框体部包围上述基部而被设置，上述第1轴部的一端部与上述基部连接，上述第1轴部的另一端部与上述框体部连接，上述光反射板被设置成在厚度方向上与上述第1轴部分离，上述永磁铁被固定于上述框体部的上述光反射板侧的面。
根据像这样构成的光扫描仪，能够实现小型化，并对光进行二维扫描。
本发明的图像显示装置的特征在于，具备能够绕着第1轴摆动的可动部、能够绕着与上述第1轴交叉的第2轴摆动的框体部、以相对于上述框体部能够绕着上述第1轴摆动的方式支承上述可动部的第1轴部、和被配置于上述框体部的永磁铁，上述可动部具有基部和光反射板，所述光反射板被固定于上述基部并设置有具有光反射性的光反射部，上述框体部包围上述基部而被设置，上述第1轴部的一端部与上述基部连接，上述第1轴部的另一端部与上述框体部连接，上述光反射板被设置成在厚度方向与上述第1轴部分离，上述永磁铁被固定于上述框体部的上述光反射板侧的面。
根据像这样构成的图像显示装置，能够实现小型化，并对光进行二维扫描并显示图像。
附图说明
图1是表示本发明的光扫描仪（光学器件）的第1实施方式的俯视图。
图2是图1所示的光扫描仪的剖视图（沿着X轴的剖视图）。
图3是用于说明图1所示的光扫描仪所具备的驱动单元的电压施加单元的框图。
图4是表示图3所示的第1电压产生部以及第2电压产生部的产生电压的一个例子的图。
图5是表示本发明的光扫描仪（光学器件）的第2实施方式的俯视图。
图6是图5所示的光扫描仪的剖视图（沿着X轴的剖视图）。
图7是表示本发明的光扫描仪（光学器件）的第3实施方式的俯视图。
图8是图7所示的光扫描仪的剖视图（沿着X轴的剖视图）。
图9是示意地表示本发明的图像显示装置的实施方式的图。
图10是表示本发明的图像显示装置的应用例1的立体图。
图11是表示本发明的图像显示装置的应用例2的立体图。
图12是表示本发明的图像显示装置的应用例3的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的光学器件、光扫描仪以及图像处理装置的优选实施方式进行说明。另外，在以下的实施方式中，对将本发明的光学器件应用于光扫描仪的情况进行代表性的说明。
<第1实施方式>
图1是表示本发明的光扫描仪（光学器件）的第1实施方式的俯视图，图2是图1所示的光扫描仪的剖视图（沿着X轴的剖视图），图3是用于说明图1所示的光扫描仪所具备的驱动单元的电压施加单元的框图，图4是表示图3所示的第1电压产生部以及第2电压产生部的产生电压的一个例子的图。另外，以下，为了方便说明，将图2中的上侧称为“上”，下侧称为“下”。
如图1以及图2所示，光扫描仪1具备可动部11、一对轴部12a、12b（第1轴部）、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d（第2轴部）、支承部15、永磁铁21a、21b、线圈31、磁心32、和电压施加单元4。
这里，可动部11、一对轴部12a、12b构成以轴部12a、12b为轴绕着Y轴（第1轴）摆动（往复转动）的第1振动***。另外，可动部11、一对轴部12a、12b、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d以及永磁铁21a、21b构成以两对轴部14a、14b、14c、14d为轴绕着X轴（第2轴）摆动（往复转动）的第2振动***。
另外，永磁铁21a、21b、线圈31以及电压施加单元4构成对上述的第1振动***以及第2振动***进行驱动（即，使可动部11绕着X轴以及Y轴摆动）的驱动单元。
以下，依次对光扫描仪1的各部进行详细的说明。
可动部11具有基部111、和隔着隔垫物112被固定在基部111上的光反射板113。
在光反射板113的上表面（一个面）设置有具有光反射性的光反射部114。
该光反射板113被设置成在厚度方向与轴部12a、12b分离，并且在从厚度方向观察时（以下，也称为“俯视”）与轴部12a、12b重叠。
因此，能够缩短轴部12a和轴部12b之间的距离，并增大光反射板113的板面的面积。另外，由于能够缩短轴部12a和轴部12b之间的距离，所以能够实现框体部13的小型化。并且，由于能够实现框体部13的小型化，所以能够缩短轴部14a、14b和轴部14c、14d之间的距离。
由此，即使增大光反射板113的板面的面积，也能够实现光扫描仪1的小型化。
另外，光反射板113被设置为在厚度方向与轴部12a、12b分离，即、轴部12a、12b不与光反射板113的侧面直接连接，所以能够防止或者抑制光反射板113转动时，因轴部12a、12b的扭转变形所产生的应力影响光反射板113，其结果，能够降低光反射板113的挠曲。
另外，永磁铁21a、21b被固定于框体部13的光反射板113侧的面。因此，与永磁铁21a、21b被固定在框体部13的与光反射板113相反侧的面的情况相比较，例如能够缩短图2中的光扫描仪1的上下方向的长度，所以能够实现光扫描仪的小型化。
另外，光反射板113形成为俯视时覆盖轴部12a、12b的整体。换句话说，俯视时轴部12a、12b分别相对于光反射板113的外周位于内侧。由此，光反射板113的板面的面积增大，其结果，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光被轴部12a、12b反射而成为漫射光。
另外，光反射板113形成为俯视时覆盖框体部13的整体。换句话说，俯视时框体部13相对于光反射板113的外周位于内侧。由此，光反射板113的板面的面积增大，其结果，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光被框体部13反射而成为漫射光。
并且，光反射板113形成为俯视时覆盖轴部14a、14b、14c、14d的整体。换句话说，俯视时轴部14a、14b、14c、14d分别相对于光反射板113的外周位于内侧。由此，光反射板113的板面的面积增大，其结果，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光被轴部14a、14b、14c、14d反射而成为漫射光。
在本实施方式中，光反射板113俯视时呈圆形。另外，光反射板113的俯视形状并不限定于此，例如，也可以为椭圆形、四边形等多边形。
在这样的光反射板113的下表面（另一个面）设置有硬质层115。
硬质层115由与光反射板113主体的构成材料相比硬质的材料构成。由此，能够提高光反射板113的刚性。因此，能够防止或者抑制光反射板113摆动时的挠曲。另外，能够使光反射板113的厚度变薄，能够抑制光反射板113的绕着X轴以及Y轴摆动时的惯性力矩。
作为这样的硬质层115的构成材料，只要是与光反射板113主体的构成材料相比硬质的材料，并不特别限定，例如，能够使用金刚石、碳氮化物膜、水晶、蓝宝石、钽酸锂、铌酸钾等，但是特别优选使用金刚石。
硬质层115的厚度（平均）并不特别限定，但是优选为1～10μm左右，更优选为1～5μm左右。
另外，硬质层115可以由单层构成，也可以由多层的层叠体构成。另外，硬质层115根据需要而设置，也可以省略。
这样的硬质层115的形成例如能够使用等离子体化学气相沉积（CVD）、热化学气相沉积（CVD）、激光化学气相沉积（CVD）这样的化学蒸镀法（CVD）、真空蒸镀、溅射、离子镀敷等干式电镀法、电解电镀、浸渍镀覆、无电解电镀等湿式电镀法、喷镀、片状部件的接合等。
另外，光反射板113的下表面隔着隔垫物112被固定于基部111。由此，能够防止与轴部12a、12b、框体部13以及轴部14a、14b、14c、14d的接触，且能够使光反射板113绕着Y轴摆动。
另外，俯视时基部111相对于光反射板113的外周位于内侧。另外，基部111俯视时的面积为基部111能够隔着隔垫物112支承光反射板113即可，优选尽可能地小。由此，能够增大光反射板113的板面的面积，并减小轴部12a和轴部12b之间的距离。
框体部13呈框状，包围上述的可动部11的基部111而设置。换句话说，可动部11的基部111被设置在呈框状的框体部13的内侧。
并且，框体部13借助轴部14a、14b、14c、14d被支承部15支承。另外，可动部11的基部111借助轴部12a、12b被框体部13支承。
另外，框体部13沿着Y轴方向的长度比沿着X轴方向的长度长。即，在将框体部13沿着Y轴的方向的长度设为a，将框体部13沿着X轴的方向的长度设为b时，满足关系a>b。由此，能够确保轴部12a、12b所需要的长度，并抑制光扫描仪1沿着X轴的方向的长度。
另外，框体部13形成为俯视时沿着由可动部11的基部111以及一对轴部12a、12b构成的构造体的外形的形状。由此，能够允许由可动部11、一对轴部12a、12b以及永磁铁21a、21b构成的第1振动***的振动，即、可动部11绕着Y轴的摆动，并能够实现框体部13的小型化。
另外，框体部13的形状只要是框状即可，并不限定于图示的形状。
轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d分别能够弹性变形。
并且，轴部12a、12b以使可动部11能够绕着Y轴（第1轴）转动（摆动）的方式将可动部11和框体部13连接起来。另外，轴部14a、14b、14c、14d以使框体部13能够绕着与Y轴正交的X轴（第2轴）转动（摆动）的方式将框体部13和支承部15连接起来。
轴部12a、12b隔着可动部11的基部111相互对置地配置。另外，轴部12a、12b分别形成为在沿着Y轴的方向延伸的长条形状。并且，轴部12a、12b各自的一端部与基部111连接，另一端部与框体部13连接。另外，轴部12a、12b分别被配置成中心轴与Y轴一致。
这样的轴部12a、12b分别随着可动部11绕着Y轴的摆动而扭转变形。
轴部14a、14b以及轴部14c、14d被配置为隔着框体部13相互对置。另外，轴部14a、14b、14c、14d分别形成在沿着X轴的方向延伸的长条形状。并且，轴部14a、14b、14c、14d各自的一端部与框体部13连接，另一端部与支承部15连接。另外，轴部14a、14b被配置成隔着X轴相互对置，同样地，轴部14c、14d被配置为隔着X轴相互对置。
这样的轴部14a、14b、14c、14d随着框体部13绕着X轴的摆动，轴部14a、14b整体以及轴部14c、14d整体分别扭转变形。
这样，通过使可动部11能够绕着Y轴摆动，并且使框体部13能够绕着X轴摆动，能够使可动部11绕着相互正交的X轴以及Y轴这两个轴摆动（转动）。
另外，轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的形状并不分别限定于上述的形状，例如，也可以具有在中途的至少一个位置曲折或者弯曲的部分、分支的部分。
上述那样的基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15一体地形成。
在本实施方式中，基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15通过对依次层叠了第1Si层（器件层）、SiO2层（衬垫层）、第2Si层（处理层）而构成的SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）基板进行蚀刻来形成。由此，能够使第1振动***以及第2振动***的振动特性优良。另外，SOI基板能够通过蚀刻进行精细加工，所以通过使用SOI基板来形成基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15，能够提高这些部件的尺寸精度，另外，能够实现光扫描仪1的小型化。
并且，基部111、轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d分别由SOI基板的第1Si层构成。由此，能够使轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的弹性优良。另外，能够防止基部111绕着Y轴转动时与框体部13接触。
另外，框体部13以及支承部15分别由SOI基板的第1Si层、SiO2层以及第2Si层构成的层叠体构成。由此，能够使框体部13以及支承部15的刚性优良。另外，框体部13的SiO2层以及第2Si层构成肋131。
在像这样使用SOI基板的器件层来形成的基部111的处理层侧（框体部13以及支承部15突出的侧）上设置有光反射板113。由此，能够使包括基部111、框体部13、轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的构造体的与光反射板113相反侧的面成为平坦面。因此，在对框体部13设置永磁铁21a、21b时、以及对基部111设置光反射板113时，能够使用简单构成的夹具来支承框体部13以及基部111。
另外，框体部13上形成有向光反射板113侧（上侧）突出的肋131，所以能够提高框体部13的刚性。另外，肋131向光反射板113侧突出，所以能够将框体部13的与光反射板113相反侧的面、和基部111的与光反射板113相反侧的面沿着相同的面形成。因此，在对框体部13设置永磁铁21a、21b时、以及对基部111设置光反射板113时，能够使用简单构成的夹具来支承框体部13以及基部111。
另外，优选对支承部15的上表面实施防反射处理。由此，能够防止照射到支承部15上的不需要的光成为漫射光。
作为所述的防反射处理，并不特别限定，例如可举出防反射膜（电介质多层膜）的形成、粗面化处理、黑色处理等。
另外，上述的基部111、轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的构成材料以及形成方法是一个例子，本发明并不限定于此。
另外，在本实施方式中，隔垫物112以及光反射板113也通过对SOI基板进行蚀刻来形成。并且，隔垫物112由SOI基板的SiO2层以及第2Si层构成的层叠体构成。另外，光反射板113由SOI基板的第1Si层构成。
这样，通过使用SOI基板来形成隔垫物112以及光反射板113，能够简单并且高精度地制造相互接合的隔垫物112以及光反射板113。
这样的隔垫物112例如通过粘合剂、钎料等接合材料（未进行图示）与基部111接合。另外，隔垫物112对基部111的接合（设置）在永磁铁21a、21b对框体部13的接合（设置）之后进行。
在上述的框体部13的上表面（光反射板113侧的面）上接合并固定有永磁铁21a、21b。由此，能够使永磁铁21a、21b对框体部13设置以及光反射板113对基部111的设置变得容易。
作为永磁铁21a、21b与框体部13的接合方法，并不特别限定，但是例如能够采用使用了粘合剂的接合方法。
在本实施方式中，永磁铁21a、21b被固定于框体部13的肋131的顶面（上表面）。由此，肋131也能够作为隔垫物发挥作用，能够防止基部111与永磁铁21a、21b接触，并使可动部11绕着Y轴摆动。
另外，永磁铁21a、21b被设置成俯视时不与可动部11的隔垫物112重叠。由此，能够防止与轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及永磁铁21a、21b的接触，并使光反射板113摆动。
另外，一对永磁铁21a、21b隔着隔垫物112对置。由此，能够使框体部13顺利地绕着第2轴摆动。
永磁铁21a、21b分别俯视时一个磁极与另一个磁极夹着X轴配置，并且在相对于X轴以及Y轴倾斜的方向被磁化。
在本实施方式中，永磁铁21a、21b分别形成在相对于X轴以及Y轴倾斜的方向延伸的长条形状（棒状）。并且，永磁铁21a、21b分别在长度方向被磁化。即，永磁铁21a、21b分别以一端部为S极，另一端部为N极的方式被磁化。
另外，俯视时，永磁铁21a的一方（图1中的上侧）的端部（N极）被配置在Y轴上。同样地，永磁铁21b的一方（图1中的下侧）的端部（S极）被配置在Y轴上。由此，能够使光反射板113顺利地绕着X轴摆动。
另外，永磁铁21a、21b被设置成俯视时以X轴与Y轴的交点为中心对称（点对称）。
永磁铁21a、21b的磁化方向（延伸方向）相对于X轴的倾斜角θ并不分别特别限定，但是优选为30°以上60°以下，更优选为45°以上60°以下，更进一步优选为45°。通过像这样设置永磁铁21a、21b，能够顺利并且可靠地使可动部11绕着X轴转动。
与此相对，若倾斜角θ小于上述下限值，则根据通过电压施加单元4施加给线圈31的电压的强度等诸条件的不同，有时无法使可动部11充分地绕着X轴转动。另一方面，若倾斜角θ超过上述上限值，则根据诸条件的不同，有时无法使可动部11充分地绕着Y轴转动的情况。
作为这样的永磁铁21a、21b，例如能够分别适当地使用钕磁铁、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、粘结磁铁等。这样的永磁铁21a、21b分别是对高磁性体赋磁后的磁铁，例如通过将赋磁前的硬磁性体设置在框体部13上之后进行赋磁来形成。因为存在若想要将已经赋磁的永磁体21a、21b设置在框体部13上，则由于永磁铁21a、21b彼此的磁场、外部磁场的影响，不能将永磁铁21a、21b设置在所希望的位置的情况。
在永磁铁21a、21b的正下方设置有线圈31。即，与框体部13的下表面对置地设置有线圈31。由此，能够使线圈31产生的磁场高效地作用于永磁铁21a、21b。由此，能够实现光扫描仪1的省电化以及小型化。
在本实施方式中，线圈31以卷绕在磁心32上的方式设置。由此，能够使由线圈31产生的磁场高效地作用于永磁铁21a、21b。另外，磁心32也可以省略。
这样的线圈31与电压施加单元4电连接。
并且通过由电压施加单元4向线圈31施加电压，从而从线圈31产生具有与X轴以及Y轴正交的磁通的磁场。
如图3所示，电压施加单元4具备使用于使可动部11绕着Y轴转动的第1电压V1产生的第1电压产生部41、使用于使可动部11绕着X轴转动的第2电压V2产生的第2电压产生部42、和将第1电压V1和第2电压V2叠加的电压叠加部43，将由电压叠加部43叠加后的电压施加给线圈31。
如图4（a）所示，第1电压产生部41产生以周期T1周期性地变化的第1电压V1（水平扫描用电压）。即，第1电压产生部41产生第1频率（1/T1）的第1电压V1。
第1电压V1形成为正弦波那样的波形。因此，光扫描仪1能够高效地对光进行主扫描。另外，第1电压V1的波形并不限定于此。
另外，第1频率（1/T1）只要是适合水平扫描的频率即可，并不特别限定，但是优选为10～40kHz。
在本实施方式中，第1频率被设定为与由可动部11、一对轴部12a、12b构成的第1振动***（扭转振动***）的扭转谐振频率（f1）相等。也就是说，第1振动***被设计（制造）为其扭转谐振频率f1成为适合水平扫描的频率。由此，能够增大可动部11绕着Y轴的转动角。
另一方面，如图4（b）所示，第2电压产生部42产生以与周期T1不同的周期T2周期性地变化的第2电压V2（垂直扫描用电压）。即，第2电压产生部42产生第2频率（1/T2）的第2电压V2。
第2电压V2形成为锯齿波那样的波形。因此，光扫描仪1能够高效地垂直扫描（副扫描）光。另外，第2电压V2的波形并不限定于此。
第2频率（1/T2）只要是与第1频率（1/T1）不同并且是适合垂直扫描的频率即可，并不特别限定，但是优选为30～120Hz（60Hz左右）。这样，将第2电压V2的频率设为60Hz左右，像上述那样将第1电压V1的频率设为10～40kHz，从而能够以适合显示器上的描绘的频率使可动部11绕着相互正交的两轴（X轴以及Y轴）各自的轴转动。但是能够使可动部11绕着X轴以及Y轴各自的轴转动即可，第1电压V1的频率和第2电压V2的频率的组合并不特别限定。
在本实施方式中，第2电压V2的频率被调整为与由可动部11、一对轴部12a、12b、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d以及永磁铁21a、21b构成的第2振动***（扭转振动***）的扭转谐振频率（谐振频率）不同的频率。
优选这样的第2电压V2的频率（第2频率）比第1电压V1的频率（第1频率）小。即，优选周期T2比周期T1长。由此，能够更可靠并且更顺利地使可动部11绕着Y轴以第1频率转动，并绕着X轴以第2频率转动。
另外，优选在将第1振动***的扭转谐振频率设为f1［Hz］，将第2振动***的扭转谐振频率设为f2［Hz］时，f1与f2满足关系f2<f1，更优选满足关系f1≥10f2。由此，能够更顺利地使可动部11绕着Y轴以第1电压V1的频率转动，并绕着X轴以第2电压V2的频率转动。与此相对，在f1≤f2的情况下，存在由第2频率所引起的第1振动***的振动的可能性。
这样的第1电压产生部41以及第2电压产生部42分别与控制部7连接，基于来自该控制部7的信号进行驱动。这样的第1电压产生部41以及第2电压产生部42连接着电压叠加部43。
电压叠加部43具备用于对线圈31施加电压的加法器43a。加法器43a从第1电压产生部41接受第1电压V1，并且从第2电压产生部42接受第2电压V2，将这些电压叠加并施加给线圈31。
接下来，对光扫描仪1的驱动方法进行说明。另外，在本实施方式中，如上述那样，第1电压V1的频率被设定为与第1振动***的扭转谐振频率相等，第2电压V2的频率被设定为与第2振动***的扭转谐振频率不同的值、并且比第1电压V1的频率小（例如，第1电压V1的频率被设定为18kHz，第2电压V2的频率被设定为60Hz）。
例如，由电压叠加部43将如图4（a）所示的第1电压V1、和如图4（b）所示的第2电压V2叠加，并将叠加后的电压施加给线圈31。
于是，通过第1电压V1，想要将永磁铁21a、21b的一端部（N极）吸引至线圈31，并且想要使永磁铁21a、21b的另一端部（S极）远离线圈31的磁场（将该磁场称为“磁场A1”）、和想要使永磁铁21a、21b的一端部（N极）远离线圈31，并且想要将永磁铁21a、21b的另一端部（S极）吸引至线圈31的磁场（将该磁场称为“磁场A2”）交替转换。
这里，在图1的俯视图中，夹着Y轴，永磁铁21a的S极位于一侧，永磁铁21b的N极位于另一侧。因此，通过磁场A1和磁场A2交替转换，框体部13具有绕着Y轴的扭转振动分量的振动被激励，随着该振动，使轴部12a、12b扭转变形，且可动部11以第1电压V1的频率绕着Y轴转动。
另外，第1电压V1的频率与第1振动***的扭转谐振频率相等。因此，通过第1电压V1，能够使可动部11高效地绕着Y轴转动。即，即使上述的框体部13的具有绕着Y轴的扭转振动分量的振动较小，也能够增大随着该振动的可动部11绕着Y轴的转动角。
另一方面，通过第2电压V2，想要将永磁铁21a、21b的一端部（N极）吸引至线圈31，并且想要使永磁铁21a、21b的另一端部（S极）远离线圈31的磁场（将该磁场称为“磁场B1”）、和想要使永磁铁21a、21b的一端部（N极）远离线圈31，并且想要将永磁铁21a、21b的另一端部（S极）吸引至线圈31的磁场（将该磁场称为“磁场B2”）交替转换。
这里，在图1的俯视图中，夹着X轴，永磁铁21a、21b的N极位于一侧，永磁铁21a、21b的S极位于另一侧。因此，通过磁场B1和磁场B2交替转换，使轴部14a、14b以及轴部14c、14d分别扭转变形，并且框体部13与可动部11一起以第2电压V2的频率绕着X轴转动。
另外，第2电压V2的频率与第1电压V1的频率相比被设定得极低。另外，第2振动***的扭转谐振频率与第1振动***的扭转谐振频率相比被设计得较低。因此，能够防止可动部11以第2电压V2的频率绕着Y轴转动。
如以上说明的那样，在光扫描仪1中，通过将使第1电压V1和第2电压V2叠加后的电压施加给线圈31，能够使可动部11绕着Y轴以第1电压V1的频率转动，并绕着X轴以第2电压V2的频率转动。由此，能够实现装置的低成本化以及小型化，并通过电磁驱动方式（动磁方式）使可动部11绕着X轴以及Y轴各自的轴转动。另外，能够减少构成驱动源的部件（永磁铁以及线圈）的数量，所以能够成为简单并且小型的构成。另外，线圈31与光扫描仪1的振动***分离，所以能够防止由于线圈31的发热而对所述振动***造成的不良影响。
特别是，光反射板113被设置为在厚度方向与轴部12a、12b分离，且在从厚度方向观察时与轴部12a、12b重叠，所以能够实现光扫描仪1的小型化。
另外，在框体部13的光反射板113侧的面上固定有永磁铁21a、21b，所以能够使永磁铁21a、21b对框体部13设置以及光反射板113对基部111设置变得容易。
<第2实施方式>
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。
图5是表示本发明的光扫描仪（光学器件）的第2实施方式的俯视图，图6是图5所示的光扫描仪的剖视图（沿着X轴的剖视图）。另外，以下，为了方便说明，将图6中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
以下，对第2实施方式，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。另外，在图5以及图6中，对与上述的实施方式相同的构成，标注相同的附图标记。
本实施方式的光扫描仪除了框体部以及永磁铁的构成（形状）不同以外，与上述的第1实施方式的光扫描仪相同。
如图5所示，第2实施方式的光扫描仪1A具备框体部13A以及永磁铁22a、22b。
框体部13A呈框状，包围可动部11的基部111而设置。
并且，框体部13A借助轴部14a、14b、14c、14d被支承部15支承。另外，可动部11的基部111借助轴部12a、12b被框体部13A支承。
在本实施方式中，框体部13A具有肋131A。
该肋131A形成在从框体部13A的厚度方向观察时，与永磁铁22a、22b不重叠的区域。由此，能够使振动***（第2振动***）绕着X轴的重心接近X轴。其结果，能够使光反射板113顺利地绕着X轴摆动。
另外，肋131A被形成为限制永磁铁22a、22b在与框体部13A的厚度方向垂直的方向（与X轴以及Y轴平行的方向）的移动。换句话说，肋131A具有俯视时沿着永磁铁22a、22b的外形形成的部分（引导部）。由此，能够使永磁铁22a、22b对框体部13A的设置变得容易。
这样的肋131A通过以除去设置了永磁铁22a、22b的区域的方式对SOI基板的处理层以及框层进行加工而形成。
并且，永磁铁22a、22b固定在由框体部13A的器件层构成的部分。
在本实施方式中，在永磁铁22a的与基部111对置的部分上形成有凹部221a。同样地，在永磁铁22b的与基部111对置的部分上形成有凹部221b。通过形成这样的凹部221a、221b，能够防止基部111与永磁铁22a、22b接触。
根据如以上说明的那样的第2实施方式的光扫描仪1A，也能够实现小型化，并对光进行二维扫描。
<第3实施方式>
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。
图7是表示本发明的光扫描仪（光学器件）的第3实施方式的俯视图，图8是图7所示的光扫描仪的剖视图（沿着X轴的剖视图）。另外，以下，为了方便说明，将图8中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
以下，对第3实施方式，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。另外，在图7以及图8中，对与上述的实施方式相同的构成，标注相同的附图标记。
本实施方式的光扫描仪除了框体部以及永磁铁的构成（形状）不同以外，与上述的第1实施方式的光扫描仪相同。
如图7所示，第3实施方式的光扫描仪1B具备框体部13B以及永磁铁23a、23b。
框体部13B呈框状，包围可动部11的基部111而设置。
并且，框体部13B借助轴部14a、14b、14c、14d被支承部15支承。另外，可动部11的基部111借助轴部12a、12b被框体部13B支承。
在本实施方式中，框体部13B具有肋131B。
该肋131B形成在从框体部13B的厚度方向观察时，与永磁铁23a、23b不重叠的区域。由此，能够使振动***绕着X轴的重心接近X轴。其结果，能够使光反射板113顺利地绕着X轴摆动。
另外，肋131B形成为限制永磁铁23a、23b在与框体部13B的厚度方向垂直的方向的移动。由此，能够使永磁铁23a、23b对框体部13B的设置变得容易。
在本实施方式中，永磁铁23a、23b被设置为俯视时不与可动部11的基部111重叠。由此，能够防止基部111与永磁铁23a、23b接触。
根据如以上说明的那样的第3实施方式的光扫描仪1B，也能够实现小型化，并对光进行二维扫描。
<图像显示装置的实施方式>
图9是示意地表示本发明的图像显示装置的实施方式的图。
在本实施方式中，作为图像显示装置的一个例子，对将光扫描仪1用作成像用显示器的光扫描仪的情况进行说明。另外，将屏幕S的长度方向称为“横方向”，将与长度方向垂直的方向称为“纵方向”。另外，X轴与屏幕S的横方向平行，Y轴与屏幕S的纵方向平行。
图像显示装置（投影仪）9具有照出激光等光的光源装置（光源）91、多个二向色镜92A、92B、92C、和光扫描仪1。
光源装置91具备照出红色光的红色光源装置911、照出蓝色光的蓝色光源装置912以及照出绿色光的绿色光源装置913。
各二向色镜92A、92B、92C是将分别从红色光源装置911、蓝色光源装置912以及绿色光源装置913照出的光合成的光学元件。
这样的图像显示装置9构成为基于来自未进行图示的主机的图像信息，将从光源装置91（红色光源装置911、蓝色光源装置912、绿色光源装置913）照出的光分别通过二向色镜92A、92B、92C合成，该合成光被光扫描仪1二维扫描，并在屏幕S上形成彩色图像。
二维扫描时，通过光扫描仪1的可动部11绕着Y轴的转动，被光反射部114反射的光在屏幕S的横方向上被扫描（主扫描）。另一方面，通过光扫描仪1的可动部11绕着X轴的转动，被光反射部114反射的光在屏幕S的纵方向上扫描（副扫描）。
另外，在图9中，构成为在将由二向色镜92A、92B、92C合成的光通过光扫描仪1进行二维扫描之后，使该光由固定反光镜93反射后在屏幕S上形成图像，但是也可以省略固定反光镜93，将通过光扫描仪1进行二维扫描的光直接照射在屏幕S上。
以下，对图像显示装置的应用例进行说明。
<图像显示装置的应用例1>
图10是表示本发明的图像显示装置的应用例1的立体图。
如图10所示，图像显示装置9能够应用于便携式图像显示装置100。
该便携式图像显示装置100具有以手能够把持的尺寸形成的壳体110、和内置在壳体110内的图像显示装置9。通过该便携式图像显示装置100，能够在例如屏幕、写字台上等规定的面上显示规定的图像。
另外，便携式图像显示装置100具有显示规定信息的显示器120、键盘130、音频端口140、控制按钮150、插件槽160、和AV端口170。
另外，便携式图像显示装置100也可以具备通话功能、GSP接收功能等其他功能。
<图像显示装置的应用例2>
图11是表示本发明的图像显示装置的应用例2的立体图。
如图11所示，图像显示装置9能够应用于平视显示器***200。
在该平视显示器***200中，图像显示装置9以构成平视显示器210的方式搭载在汽车的仪表盘。通过该平视显示器210，能够在挡风玻璃220上显示例如到目的地的引导显示等规定的图像。
另外，平视显示器***200并不限于汽车，例如也能够应用于飞机、船舶等。
<图像显示装置的应用例3>
图12是表示本发明的图像显示装置的应用例3的立体图。
如图12所示，图像显示装置9能够应用于头戴式显示器300。
即，头戴式显示器300具有眼镜310、和搭载在眼镜310的图像显示装置9。并且，通过图像显示装置9，在设置在眼镜310的实际镜片的部位的显示部320上显示由一只眼睛视觉确认的规定图像。
显示部320可以透明，另外，也可以不透明。在显示部320透明的情况下，能够在来自现实世界的信息上添加来自图像显示装置9的信息来使用。
另外，也可以在头戴式显示器300上设置两个图像显示装置9，将由两只眼睛视觉确认的图像显示在两个显示部上。
以上，对本发明的光学器件、光扫描仪以及图像显示装置，基于图示的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于此。例如，在本发明的光学器件、光扫描仪以及图像显示装置中，各部的构成能够置换为具有相同功能的任意构成，另外，也能够附加其他任意的构成。
另外，本发明也可以是组合了上述各实施方式中任意两个以上的构成（特征）的实施方式。
另外，在上述的实施方式中，以第1轴部设置有2个（一对）的情况为例进行了说明，但是并不限于此，例如，第1轴部也可以设置有4个（两对）以上。
另外，在上述的实施方式中，以设置有4个（两对）第2轴部的情况为例进行了说明，但是并不限于此，例如，第2轴部也可以为2个（一对）或者6个（三对）以上。
另外，在上述的实施方式中，以俯视时光反射板覆盖第1轴部整体、框体部整体以及第2轴部整体的情况为例进行了说明，但是只要俯视时光反射板覆盖第1轴部的至少一部分（可动部的基部侧的端部），就能够起到像上述那样的防止光学器件的小型化、光反射板的大面积化、光反射板的转动挠曲、防止第1轴部的基部侧的端部的漫射光等效果。
另外，在上述的实施方式中，以通过加工SOI基板来形成光反射板以及隔垫物的情况为例进行了说明，但是并不限于此，例如，也可以将光反射板以及隔垫物由不同的基板形成。
另外，光反射板和基板之间的隔垫物也可以是焊球。在该情况下，例如，在光反射板以及基部的隔垫物侧的面上分别事先形成金属膜，将这些金属膜彼此经由焊球接合即可。
另外，在上述的实施方式中，以将本发明的光学器件应用于光扫描仪的情况为例进行了说明，但是并不限于此，本发明的光学器件，例如也能够应用于光开关、光衰减器等其他的光学器件。
另外，在上述的实施方式中，以通过框体部的摆动以及振动来使可动部绕着相互正交的两轴转动的情况为例进行了说明，但是本发明并不限于此，例如也可以与使可动部绕着第2轴转动的单元不同另外设置使可动部绕着第1轴转动的单元。在该情况下，作为使可动部绕着第1轴转动的单元，例如能够利用压电驱动方式、电磁驱动方式、静电驱动方式等公知的驱动方式。
附图标记说明
1...光扫描仪，1A...光扫描仪，1B...光扫描仪，4...电压施加单元，7...控制部，9...图像显示装置，11...可动部，12a...轴部，12b...轴部，13...框体部，13A...框体部，13B...框体部，14a...轴部，14b...轴部，14c...轴部，14d...轴部，15...支承部，21a...永磁铁，21b...永磁铁，22a...永磁铁，22b...永磁铁，23a...永磁铁，23b...永磁铁，31...线圈，32...磁心，41...第1电压产生部，42...第2电压产生部，43...电压叠加部，43a...加法器，91...光源装置，92A、92B、92C...二向色镜，93...固定反光镜，100...便携式图像显示装置，110...壳体，111...基部，112...隔垫物，113...光反射板，114...光反射部，115...硬质层，120...显示器，130...键盘，131...肋，131A...肋，131B...肋，140...音频端口，150...控制按钮，160...插件槽，170...端口，200...平视显示器***，210...平视显示器，220...挡风玻璃，221a...凹部，221b...凹部，300...头戴式显示器，310...眼镜，320...显示部，911...红色光源装置，912...蓝色光源装置，913...绿色光源装置，S...屏幕，T1...周期，T2...周期，V1...第1电压，V2...第2电压，θ...倾斜角。

Claims (20)

1.一种光学器件，其特征在于，
所述光学器件具备能够绕着第1轴摆动的可动部、能够绕着与所述第1轴交叉的第2轴摆动的框体部、以相对于所述框体部能够绕着所述第1轴摆动的方式支承所述可动部的第1轴部、和被配置于所述框体部的永磁铁，
所述可动部具有基部和光反射板，所述光反射板被固定于所述基部并设置有具有光反射性的光反射部，
所述框体部包围所述基部而被设置，
所述第1轴部的一端部与所述基部连接，所述第1轴部的另一端部与所述框体部连接，
所述光反射板被设置成在厚度方向与所述第1轴部分离，
所述永磁铁被固定于所述框体部的所述光反射板侧的面。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，
所述基部、所述框体部和所述第1轴部使用SOI基板的器件层而形成，
所述光反射板被设置于所述SOI基板的处理层侧。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，
所述光反射板隔着隔垫物被固定于所述基部，
所述永磁铁被设置成从所述光反射板的厚度方向观察时不与所述隔垫物重叠。
4.根据权利要求3所述的光学器件，其特征在于，
所述永磁铁包括隔着所述隔垫物对置的一对永磁铁。
5.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，
在所述框体部上形成有向所述光反射板侧突出的肋。
6.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，
所述永磁铁被固定于所述肋的顶面。
7.根据权利要求5所述的光学器件，其特征在于，
所述肋被形成于从所述框体部的厚度方向观察时不与所述永磁铁重叠的区域。
8.根据权利要求7所述的光学器件，其特征在于，
所述肋被形成为限制所述永磁铁在与所述框体部的厚度方向垂直的方向上的移动。
9.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，
所述光反射板被设置成从厚度方向观察时与所述第1轴部的至少一部分重叠。
10.根据权利要求9所述的光学器件，其特征在于，
所述光反射板被形成为从其厚度方向观察时覆盖所述第1轴部的整体。
11.根据权利要求10所述的光学器件，其特征在于，
所述光反射板形成为从其厚度方向观察时覆盖所述框体部的整体。
12.根据权利要求11所述的光学器件，其特征在于，
所述光学器件具有第2轴部，所述第2轴部的一端部与所述框体部连接并且以能够绕着所述第2轴摆动的方式支承所述框体部，
所述光反射板被形成为从其厚度方向观察时覆盖所述第2轴部的整体。
13.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，
所述光学器件具有与所述框体部对置地配置的线圈和对所述线圈施加电压的电压施加单元，
所述永磁铁从所述框体部的厚度方向观察时，一个磁极与另一个磁极夹着所述第2轴而配置并在相对于所述第1轴以及第2轴倾斜的方向被磁化，
所述电压施加单元向所述线圈施加将第1频率的第1电压和频率与所述第1频率不同的第2频率的第2电压叠加后的电压，
所述光学器件被构成为使所述可动部以所述第1频率绕着所述第1轴摆动并以所述第2频率绕着所述第2轴摆动。
14.根据权利要求13所述的光学器件，其特征在于，
所述永磁铁呈长条形状，在其长度方向上被磁化，
从所述框体部的厚度方向观察时，所述永磁铁的一个端部被配置在所述第1轴上。
15.一种光扫描仪，其特征在于，
所述光扫描仪具备能够绕着第1轴摆动的可动部、能够绕着与所述第1轴交叉的第2轴摆动的框体部、以相对于所述框体部能够绕着所述第1轴摆动的方式支承所述可动部的第1轴部、和被配置于所述框体部的永磁铁，
所述可动部具有基部和光反射板，所述光反射板被固定于所述基部并设置有具有光反射性的光反射部，
所述框体部包围所述基部而设置，
所述第1轴部的一端部与所述基部连接，所述第1轴部的另一端部与所述框体部连接，
所述光反射板被设置成在厚度方向与所述第1轴部分离，
所述永磁铁被固定于所述框体部的所述光反射板侧的面。
16.根据权利要求15所述的光扫描仪，其特征在于，
所述基部、所述框体部和所述第1轴部使用SOI基板的器件层而形成，
所述光反射板被设置于所述SOI基板的处理层侧。
17.根据权利要求15所述的光扫描仪，其特征在于，
在所述框体部上形成有向所述光反射板侧突出的肋。
18.一种图像显示装置，其特征在于，
所述图像显示装置具备能够绕着第1轴摆动的可动部、能够绕着与所述第1轴交叉的第2轴摆动的框体部、以相对于所述框体部能够绕着所述第1轴摆动的方式支承所述可动部的第1轴部、和被配置于所述框体部的永磁铁，
所述可动部具有基部和光反射板，所述光反射板被固定于所述基部并设置有具有光反射性的光反射部，
所述框体部包围所述基部而设置，
所述第1轴部的一端部与所述基部连接，所述第1轴部的另一端部与所述框体部连接，
所述光反射板被设置成在厚度方向与所述第1轴部分离，
所述永磁铁被固定于所述框体部的所述光反射板侧的面。
19.根据权利要求18所述的图像显示装置，其特征在于，
所述基部、所述框体部和所述第1轴部使用SOI基板的器件层而形成，
所述光反射板被设置在所述SOI基板的处理层侧。
20.根据权利要求18所述的图像显示装置，其特征在于，
在所述框体部上形成有向所述光反射板侧突出的肋。
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