JP4999733B2 - 光学装置 - Google Patents
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Description
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、レーザディスプレイ装置の小型化を可能にする光学装置を提供することを目的とする。
かかる構成では、各レーザ光源から出射したレーザ光が、トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうようにすることにより、可動部の揺動動作によって走査されるレーザ走査光の光路差をなくすことができ、光(もしくは色)の歪みの発生を抑制できるようになる。
かかる構成では、レーザ光源の取付け位置の精度を高めることができ、光軸合わせが容易である。
かかる構成では、1つのアクチュエータで、レーザ光の水平及び垂直走査ができるようになる。
また、半導体製造技術を用いて製造したアクチュエータの可動部上に、各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にマイクロピラミッドミラーを設け、各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、マイクロピラミッドミラーで可動部の上方向に向けて合成反射する構成としたので、同じく、投光部とレーザ光走査部とを一体化でき、レーザディスプレイ装置に適用した場合、従来の投光部用のスペースが不要になり、レーザディスプレイ装置を格段に小型化できる。
図1は、本発明に係る光学装置の参考例を示す概略図で、レーザ光源に面発光型半導体レーザを用いた場合の例である。
このアクチュエータ10は、固定部11に外側トーションバー12で枠状の外側可動部13を揺動可能に軸支し、外側可動部13に外側トーションバー12と軸方向が直交する内側トーションバー14で内側可動部15を揺動可能に軸支する。これら固定部11、外側及び内側トーションバー12,14及び外側及び内側可動部13,15は、半導体製造技術を利用してシリコン半導体基板で一体形成する。尚、図示しないが、外側可動部13と内側可動部15には、通電により磁界を発生する駆動コイルが形成されており、また、互いに対をなす静磁界発生手段(例えば永久磁石、電磁石等)を、外側及び内側トーションバー12,14の各軸方向とそれぞれ平行な各可動部13,15の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用するよう固定部11の周囲に配置してある。
アクチュエータ10の駆動原理は従来と同様で、図示しない駆動回路から、駆動コイルに電流を供給すると磁界が発生する。この磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用により、外側及び内側トーションバー12,14の軸方向とそれぞれ平行な外側及び内側可動部13,15の両端に互いに逆方向の電磁力(ローレンツ力)が発生し、外側及び内側トーションバー12,14を軸中心として外側及び内側可動部13,15が回動する。この回動動作に伴って外側及び内側トーションバー12,14が捩られ、外側及び内側トーションバー12,14にばね反力が発生し、このばね反力と電磁力とが釣合う位置まで外側及び内側可動部13,15は回動する。駆動コイルに正弦波等の交流電流を供給すれば外側及び内側可動部13,15を揺動動作でき、共振駆動することで可動部を高速に駆動できる。そして、外側駆動コイルと内側駆動コイルにそれぞれ供給する交流電流の周波数を異ならせれば、外側可動部13と内側可動部15の揺動周期を異ならせることができ、ラスタスキャン等のスキャニング動作が可能となる。
尚、ザグリを設けずに、レーザチップ1A,1B,1Cを可動部上に固定してもよいことは言うまでもない。また、各レーザチップ1A,1B,1Cを、アクチュエータ10の製造工程において内側可動部15と一体形成してもよい。
3 ダイクロイックプリズム
4 反射ミラー
5 コリメートレンズ
6 マイクロピラミッドミラー
10 アクチュエータ
11 固定部
12 外側トーションバー
13 外側可動部
14 内側トーションバー
15 内側可動部
15a〜15h ザグリ
100 単結晶シリコン基板
101 マイクロピラミッド
102 Pクラッド層用配線
Claims (14)
- 固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で一体形成し、駆動手段により前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータの可動部を揺動駆動して、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する各レーザ光源からの各レーザ光を走査する光学装置であって、
前記アクチュエータの可動部上に、前記各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にダイクロイックプリズムと反射ミラーとを設け、前記各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、前記ダイクロイックプリズムで合成し、この合成したレーザ光を前記反射ミラーで前記可動部の上方向に向けて反射する構成としたことを特徴とする光学装置。 - 前記反射ミラーで前記可動部の上方向に向けて反射するレーザ光が、前記トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成した請求項1に記載の光学装置。
- 前記可動部に、前記ダイクロイックプリズムと反射ミラーのそれぞれの取付け用ザグリをそれぞれ形成し、前記可動部と別に形成した前記ダイクロイックプリズムと反射ミラーとを、それぞれ対応する前記ザグリに固定する構成とした請求項1又は2に記載の光学装置。
- 前記反射ミラーを、前記可動部と一体形成した請求項1又は2に記載の光学装置。
- 前記各端面発光型半導体レーザから出射した各レーザ光を、コリメートレンズを介して前記ダイクロイックプリズムに入射する構成とした請求項1〜4のいずれか1つに記載の光学装置。
- 固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で一体形成し、駆動手段により前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータの可動部を揺動駆動して、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する各レーザ光源からの各レーザ光を走査する光学装置であって、
前記アクチュエータの可動部上に、前記各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にマイクロピラミッドミラーを設け、前記各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、前記マイクロピラミッドミラーで前記可動部の上方向に向けて合成反射する構成としたことを特徴とする光学装置。 - 前記マイクロピラミッドミラーで前記可動部の上方向に向けて合成反射するレーザ光が、前記トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成した請求項6に記載の光学装置。
- 前記可動部に、前記マイクロピラミッドミラーの取付け用のザグリを形成し、前記可動部と別に形成した前記マイクロピラミッドミラーを前記ザグリに固定する構成とした請求項6又は7に記載の光学装置。
- 前記マイクロピラミッドミラーを、前記可動部と一体形成した請求項6又は7に記載の光学装置。
- 前記各端面発光型半導体レーザから出射した各レーザ光を、コリメートレンズを介して前記マイクロピラミッドミラーに入射する構成とした請求項6〜9のいずれか1つに記載の光学装置。
- 各レーザ光源を、前記可動部と一体形成した請求項1〜10のいずれか1つに記載の光学装置。
- 前記各レーザ光源を、前記可動部と別に形成し、前記可動部に固定する構成とした請求項1〜10のいずれか1つに記載の光学装置。
- 前記可動部に、各レーザ光源の取付け用ザグリを形成する構成とした請求項12に記載の光学装置。
- 前記アクチュエータを、前記可動部が、前記固定部に外側トーションバーを介して揺動可能に軸支される外側可動部と、該外側可動部に前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーを介して揺動可能に軸支される内側可動部とからなる2次元駆動型とし、前記内側可動部に、前記レーザ光源を配置する構成とした請求項1〜13のいずれか1つに記載の光学装置。
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