JP2014044384A - Light deflector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いた光偏向器に関する。 The present invention relates to an optical deflector using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology.
近年、MEMS技術を用いた光偏向器が種々開発されている。光偏向器は、一例として、画像を表示させるための表示デバイスとして用いられる。光偏向器のミラーにレーザ光を照射し、ミラーを2次元的に偏向させる。これによって、光偏向器は、レーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させて、スクリーン上に画像を表示させることができる。この種の光偏向器は、例えば特許文献1に記載されている。 In recent years, various optical deflectors using MEMS technology have been developed. An optical deflector is used as a display device for displaying an image as an example. The mirror of the optical deflector is irradiated with laser light to deflect the mirror two-dimensionally. Thereby, the optical deflector can scan the laser beam in the horizontal direction and the vertical direction to display an image on the screen. This type of optical deflector is described in Patent Document 1, for example.
部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる光偏向器が求められている。本発明はこのような要望に対応するため、部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる光偏向器を提供することを目的とする。 There is a need for an optical deflector that has a small number of parts and can be manufactured in a short manufacturing process. In order to meet such a demand, an object of the present invention is to provide an optical deflector that has a small number of parts and can be manufactured in a short manufacturing process.
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第1の開口(11o)を有する第1のフレーム部(11)と、前記第1の開口内に配置されたミラー部(12)と、前記第1のフレーム部及び前記ミラー部に直接的または間接的に接続され、前記ミラー部を第1の軸の周りに回動自在に保持する第1のトーションバー(13a,13b)とを有する第1の回動部(10)と、第2の開口(21o)を有する第2のフレーム部(21)と、前記第2の開口内に配置され、前記第1のフレーム部が固定される中央フレーム部(22)と、前記第2のフレーム部及び前記中央フレーム部に接続され、前記中央フレーム部を前記第1の軸とは異なる第2の軸の周りに回動自在に保持する第2のトーションバー(23a,23b)とを有する第2の回動部(20)と、前記ミラー部の外部に設けられ、前記ミラー部を前記第1の軸の周りに回動させる第1の駆動部(14,15a,15b)と、前記ミラー部の外部に設けられ、前記中央フレーム部を前記第2の軸の周りに回動させる第2の駆動部(24,25a,25b)とを備えることを特徴とする光偏向器(100)提供する。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention provides a first frame portion (11) having a first opening (11o) and a mirror portion (12) disposed in the first opening. And a first torsion bar (13a, 13b) connected directly or indirectly to the first frame part and the mirror part and holding the mirror part so as to be rotatable around a first axis. A first rotating part (10) having a second frame part (21) having a second opening (21o), and the first frame part being fixed in the second opening. A central frame portion (22) that is connected to the second frame portion and the central frame portion, and the central frame portion is rotatably held around a second axis different from the first axis. A second torsion bar (23a, 23b) A rotation unit (20), a first drive unit (14, 15a, 15b) provided outside the mirror unit and configured to rotate the mirror unit around the first axis; and Provided is an optical deflector (100) provided with a second drive unit (24, 25a, 25b) which is provided outside and rotates the central frame unit around the second axis.
上記の光偏向器において、前記第1の駆動部は、前記中央フレーム部に形成された第1のコイル(14)と、前記中央フレーム部の外部に配置された第1の磁石(15a,15b)とを有することが好ましい。 In the optical deflector, the first driving unit includes a first coil (14) formed in the central frame unit and first magnets (15a, 15b) arranged outside the central frame unit. ).
上記の光偏向器において、前記第2の駆動部は、前記中央フレーム部に形成された第2のコイル(24)と、前記中央フレーム部の外部に配置された第2の磁石(25a,25b)とを有することが好ましい。 In the above optical deflector, the second driving unit includes a second coil (24) formed in the central frame unit and second magnets (25a, 25b) arranged outside the central frame unit. ).
上記の光偏向器において、前記第1の回動部はシリコンによって形成され、前記第2の回動部はポリイミドによって形成されていることが好ましい。 In the above optical deflector, it is preferable that the first rotating portion is made of silicon and the second rotating portion is made of polyimide.
本発明の光偏向器によれば、部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる。 According to the optical deflector of the present invention, the number of parts is small and the optical deflector can be manufactured in a short manufacturing process.
以下、一実施形態の光偏向器について、添付図面を参照して説明する。図1の(a)に示すように、一実施形態の光偏向器100は、第1の回動部10と第2の回動部20とを備える。
Hereinafter, an optical deflector according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. As shown to (a) of FIG. 1, the
第1の回動部10は次のように構成される。フレーム部11は、開口11oを有する。開口11o内には、フレーム部11と一対のトーションバー13a,13bによって接続されたミラー部12が配置されている。ここでは、トーションバー13a,13bはフレーム部11とミラー部12とに直接的に接続されているが、他の部材を介して間接的に接続されていてもよい。
The
ミラー部12は、後述する駆動部によって、図1の(a)における左右方向の第1の軸の周りに第1の共振周波数で回動される。第1の回動部10内には、ミラー部12を駆動するための駆動部を設けていない。
The
フレーム部11、ミラー部12、トーションバー13a,13bは同一材料によって、略同一の厚みに形成されている。フレーム部11、ミラー部12、トーションバー13a,13bを形成する材料としては、シリコンが好適である。フレーム部11、ミラー部12、トーションバー13a,13bを有する第1の回動部10は、所定厚さのシリコン層をエッチングすることによって容易に製造することができる。
The
第2の回動部20は次のように構成される。フレーム部21は、開口21oを有する。開口21o内には、フレーム部21と一対のトーションバー23a,23bによって接続された中央フレーム部22が配置されている。図1の(b)に示すように、中央フレーム部22はフレーム部11の外形寸法よりも小さい開口22oを有する。フレーム部11は中央フレーム部22上に載置され、フレーム部11と中央フレーム部22とは接着剤等によって接着されて一体化されている。
The second rotating
中央フレーム部22は、後述する駆動部によって、図1の(a)における上下方向の第2の軸の周りに第1の共振周波数とは異なる周波数(第1の共振周波数より低い周波数)で回動される。
The
フレーム部21、中央フレーム部22、トーションバー23a,23bは同一材料によって、略同一の厚みに形成されている。フレーム部21、中央フレーム部22、トーションバー23a,23bを形成する材料としては、ポリイミドが好適である。
The
中央フレーム部22の上面には、ミラー部12を駆動するための駆動部の一部を構成する複数ターンのコイル14が配置されている。中央フレーム部22の外側(図1ではフレーム部21の外側に示している)には、ミラー部12を駆動するための駆動部の一部を構成する磁石15a,15bが配置されている。コイル14と磁石15a,15bとで、ミラー部12を駆動するための駆動部を構成している。図1では簡略化のためコイル14を2ターンとしているが、実際にはさらに多いターン数である。
On the upper surface of the
フレーム部21の上面には、コイル14に電気信号を供給するための端子16a,16bが設けられている。コイル14を構成する配線パターンの両端部は、端子16a,16bに接続されている。
さらに、中央フレーム部22の上面には、中央フレーム部22を駆動するための駆動部の一部を構成する複数ターンのコイル24が配置されている。図1の(a)では、コイル14との区別を容易にするため、コイル24を破線にて示している。
Further, a
中央フレーム部22の上面におけるコイル14及びコイル24の配置方法として、コイル14とコイル24とを互いに異なる位置に配置する方法がある。図1では、中央フレーム部22の上面においてコイル14よりも外側の領域にコイル24を配置して示しているが、これに限定されるものではなく、中央フレーム部22の上面においてコイル24よりも外側の領域にコイル14を配置するようにしてもよい。
As a method of arranging the
また、他の配置方法として、中央フレーム部22の上面にコイル14とコイル24とを重ねる、いわゆる、多層配線構造としてもよい。その場合は、コイル14とコイル24との絶縁性を確保するためにコイル14とコイル24との間に絶縁層を介在させる。
上述したコイル14,24の配置方法は、ポリイミド配線基板で用いられている配線技術を用いることができる。
As another arrangement method, a so-called multilayer wiring structure in which the
The arrangement method of the
中央フレーム部22の外側(図1ではフレーム部21の外側に示している)には、中央フレーム部22を駆動するための駆動部の一部を構成する磁石25a,25bが配置されている。コイル24と磁石25a,25bとで、中央フレーム部22を駆動するための駆動部を構成している。図1では簡略化のためコイル24を2ターンとしているが、実際にはさらに多いターン数である。
フレーム部21の上面には、コイル24に電気信号を供給するための端子26a,26bが設けられている。コイル24を構成する配線パターンの両端部は、端子26a,26bに接続されている。
コイル14,24をフレーム部21の下面(裏面)に形成してもよい。端子16a,16b,26a,26bもフレーム部21の下面に形成してもよい。
The
なお、ミラー部12は、コイル14と磁石15a,15bとで第1の軸の周りに回動され、コイル24と磁石25a,25bとで第2の軸の周りに回動されると説明してきたが、実際には、ミラー部12は、第1の軸の周りに回動される場合も、第2の軸の周りに回動される場合もいずれも4つの磁石15a,15b,25a,25bが発生する磁界の影響を受ける。そのため、ミラー部12が、コイル14と磁石15a,15bとで第1の軸の周りに回動され、コイル24と磁石25a,25bとで第2の軸の周りに回動されるように、4つの磁石15a,15b,25a,25bを配置する。
It has been described that the
以上のように、一実施形態の光偏向器100は、第1の回動部10内には、ミラー部12を駆動するための駆動部を設けていない。第1の回動部10内には、中央フレーム部22を駆動するための駆動部も設けていない。光偏向器100は、ミラー部12を駆動するための駆動部及び中央フレーム部22を駆動するための駆動部を第1の回動部10の外部に設けている。
As described above, the
具体的には、光偏向器100は、ミラー部12を駆動するための駆動部の一部(コイル14)及び中央フレーム部22を駆動するための駆動部の一部(コイル24)を、第2の回動部20を構成する中央フレーム部22上に設けている。また、光偏向器100は、ミラー部12を駆動するための駆動部の他の一部(磁石15a,15b)及び中央フレーム部22を駆動するための駆動部の他の一部磁石25a,25b)を、第1の回動部10の外側に設けている。
Specifically, the
光偏向器100を用いてレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させて画像表示する画像表示装置を構成する場合、第1の回動部10のミラー部12が第1の軸の周りに回動することによってレーザ光は水平方向に走査され、第2の回動部20の中央フレーム部22が第2の軸の周りに回動することによってレーザ光は垂直方向に走査される。
When configuring an image display device that displays an image by scanning the laser beam in the horizontal direction and the vertical direction using the
一実施形態の光偏向器100においては、第1の回動部10は駆動部を構成するコイル等の構成部品を有さないため、簡単な振動構造のみで第1の回動部10を構成することができる。コイル等の構成部品を第2の回動部20側に集約しているので、第1の回動部10の駆動部の構成部品と第2の回動部20の駆動部の構成部品との接続が容易となる。よって、光偏向器100は部品点数が少なく、短い製造工程で製造することができる。また、一実施形態の光偏向器100によれば、小型化や低コスト化も可能となる。
In the
図2,図3を用いて、光偏向器100を用いた画像表示装置の概略的な構成について説明する。光偏向器100は、概略的に、ミラー12,中央フレーム部22,水平駆動部10hd,垂直駆動部20vdを有する。コイル14と磁石15a,15bとは、ミラー部12を駆動するための水平駆動部10hdを構成している。コイル24と磁石25a,25bとは、中央フレーム部22を駆動するための垂直駆動部20vdを構成している。
A schematic configuration of an image display apparatus using the
制御部101には、画像表示装置で表示する画像信号が入力される。制御部101は、入力された画像信号の水平同期信号に基づいて、光偏向器100を水平方向に揺動させるための水平駆動信号を生成して水平駆動部10hdに供給する。制御部101は、入力された画像信号の垂直同期信号に基づいて、光偏向器100を垂直方向に揺動させるための垂直駆動信号を生成して垂直駆動部20vdに供給する。
An image signal to be displayed on the image display device is input to the
R光源駆動部102r,G光源駆動部102g,B光源駆動部102bは、制御部101による制御によって、R光源103r,G光源103g,B光源103bをそれぞれ駆動する。R光源103r,G光源103g,B光源103bは、3原色のレーザ光であるR,G,B光を発生する。プリズム104は、R光源103rより発せられたR光の光路を90度折り曲げる。プリズム105はR光とG光とを合成し、プリズム106は、R光とG光との合成光とB光とを合成する。
The R light
制御部101は、入力された画像信号に応じた合成光がプリズム106より出力されるよう、R光源駆動部102r,G光源駆動部102g,B光源駆動部102bを制御する。ミラー107は、プリズム106より出力されたR,G,B光の合成光を反射する。レンズ108は、ミラー107からの合成光を集光してミラー12へと入射させる。
The
破線で囲んだR光源103r,G光源103g,B光源103bと、プリズム104〜106と、ミラー107と、レンズ108の部分は、図3におけるレーザ光源50に相当する。図3において、レーザ光源50より発せられた画像信号に応じたレーザ光は、光偏向器100のミラー12に入射される。ミラー12は、上述したように、第1の回動部10によってレーザ光をスクリーン60の水平方向に走査させるよう揺動され、第2の回動部20によってレーザ光をスクリーン60の垂直方向に走査させるよう揺動される。
The R
光偏向器100によるレーザ光の水平方向及び垂直方向の走査によって、スクリーン60上には画像信号に基づく画像が表示される。
An image based on the image signal is displayed on the
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10 第1の回動部
11,21 フレーム部
11o,21o 開口
12 ミラー部
13a,13b,23a,23b トーションバー
20 第2の回動部
22 中央フレーム部
14 コイル(第1の駆動部)
15a,15b 磁石(第1の駆動部)
24 コイル(第2の駆動部)
25a,25b 磁石(第2の駆動部)
100 光偏向器
DESCRIPTION OF
15a, 15b Magnet (first drive unit)
24 coil (second drive unit)
25a, 25b Magnet (second drive unit)
100 Optical deflector
Claims (4)
前記第1の開口内に配置されたミラー部と、
前記第1のフレーム部及び前記ミラー部に直接的または間接的に接続され、前記ミラー部を第1の軸の周りに回動自在に保持する第1のトーションバーと、
を有する第1の回動部と、
第2の開口を有する第2のフレーム部と、
前記第2の開口内に配置され、前記第1のフレーム部が固定される中央フレーム部と、
前記第2のフレーム部及び前記中央フレーム部に接続され、前記中央フレーム部を前記第1の軸とは異なる第2の軸の周りに回動自在に保持する第2のトーションバーと、
を有する第2の回動部と、
前記ミラー部の外部に設けられ、前記ミラー部を前記第1の軸の周りに回動させる第1の駆動部と、
前記ミラー部の外部に設けられ、前記中央フレーム部を前記第2の軸の周りに回動させる第2の駆動部と、
を備えることを特徴とする光偏向器。 A first frame portion having a first opening;
A mirror portion disposed in the first opening;
A first torsion bar connected directly or indirectly to the first frame part and the mirror part, and holding the mirror part rotatably about a first axis;
A first rotating part having
A second frame portion having a second opening;
A central frame portion disposed in the second opening to which the first frame portion is fixed;
A second torsion bar connected to the second frame portion and the central frame portion and rotatably holding the central frame portion around a second axis different from the first axis;
A second rotating part having
A first drive unit provided outside the mirror unit and configured to rotate the mirror unit around the first axis;
A second drive unit provided outside the mirror unit and configured to rotate the central frame unit around the second axis;
An optical deflector comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012188281A JP2014044384A (en) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | Light deflector |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10122979B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-11-06 | Seiko Epson Corporation | Projector and method of controlling projector |
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2012
- 2012-08-29 JP JP2012188281A patent/JP2014044384A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10122979B2 (en) | 2016-03-16 | 2018-11-06 | Seiko Epson Corporation | Projector and method of controlling projector |
US10491871B2 (en) | 2016-03-16 | 2019-11-26 | Seiko Epson Corporation | Projector and method of controlling projector |
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