JP5991001B2 - 光学デバイス、光スキャナーおよび画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学デバイス、光スキャナーおよび画像表示装置に関するものである。

例えば、プロジェクター等に用いられる光学デバイスとして、２次元的に光を走査する光スキャナーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に記載の光スキャナーは、枠状の駆動部材と、駆動部材をＸ軸周りに回動可能とするように支持する１対の第１の軸部材と、駆動部材の内側に設けられ、光反射部を備える可動板と、可動板を駆動部材に対してＸ軸に直交するＹ軸周りに回動可能とするように支持する１対の第２の軸部材とを有する。

また、この光スキャナーは、駆動部材に設けられた永久磁石と、永久磁石に対向するように設けられたコイルと、該コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを有し、永久磁石の両極を結ぶ線分が平面視にてＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸に対して傾斜している。
そして、電圧印加手段が互いに周波数の異なる第１の電圧と第２の電圧とを重畳してコイルに印加することにより、可動板を、第１の電圧の周波数でＸ軸周りに回動させつつ、第２の電圧の周波数でＹ軸周りに回動させる。これにより、可動板の光反射部で反射した光を２次元的に走査することができる。
しかし、特許文献１に記載の光スキャナーでは、可動板の外側にはみ出した光が永久磁石で反射して迷光となるという問題があった。

特開２００８−２１６９２０号公報

本発明の目的は、迷光を低減するとともに、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査することができる光学デバイス、光スキャナーおよび画像表示装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学デバイスは、光反射性を有する光反射部を備え、第１の軸周りに搖動可能な可動部と、
前記可動部を囲んで設けられ、前記第１の軸に直交する第２の軸周りに搖動可能な枠体部と、
一端部が前記可動部に接続され、他端部が前記枠体部に接続され、前記可動部を前記第１の軸周りに搖動可能に支持する第１軸部と、
一端部が前記枠体部に接続され、前記枠体部を前記第２の軸周りに搖動可能に支持する第２軸部と、
前記枠体部に設けられた永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、前記可動部側の表面に光の反射率を低減する反射低減部が設けられていることを特徴とする。
このような光学デバイスによれば、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査することができる。しかも、永久磁石の可動部側の表面に光の反射率を低減する反射低減部が設けられているので、可動部からはみ出した光が永久磁石に入射しても迷光となることを抑制することができる。

本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石の前記可動部側の表面は、前記枠体部に沿った平面に対して傾斜した部分を有することが好ましい。
これにより、反射低減部の反射低減作用が小さくても、可動部からはみ出した光が永久磁石に入射しても迷光となることを抑制することができる。
本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石は、角柱状をなすことが好ましい。
これにより、簡単な構成で、永久磁石の可動部側の表面を枠体部に沿った平面に対して傾斜させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石は、円柱状をなすことが好ましい。
これにより、簡単な構成で、永久磁石の可動部側の表面を枠体部に沿った平面に対して傾斜させることができる。また、枠体部に対する永久磁石の設置が容易となる。
本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石の前記可動部側の表面は、前記枠体部に沿った平面に対して平行な部分を有することが好ましい。
このような場合、永久磁石の可動部側の表面に反射低減部を設けることによる効果が顕著となる。

本発明の光学デバイスでは、前記反射低減部は、反射防止膜であることが好ましい。
これにより、反射低減部の反射低減作用を優れたものとすることができる。
本発明の光学デバイスでは、前記反射防止膜は、クロムで構成されていることが好ましい。
これにより、簡単に、反射防止膜を形成することができる。

本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石は、前記枠体部の厚さ方向からみたときに前記可動部に重なる部分を有することが好ましい。
このような場合、可動部から僅かにはみ出した光でも、永久磁石に入射する可能性が高まるため、永久磁石の可動部側の表面に反射低減部を設けることによる効果が顕著となる。
本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石に対向して設けられたコイルと、
前記コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備えることが好ましい。
これにより、ムービングコイル方式により枠体部を回動させることができる。

本発明の光学デバイスでは、前記永久磁石は、前記枠体部の厚さ方向からみたときに前記第１の軸および前記第２の軸に対して傾斜する方向に磁化され、
前記電圧印加手段は、前記コイルに互いに周波数の異なる第１の電圧および第２の電圧を重畳して印加することが好ましい。
これにより、小型化および低コスト化を図りつつ、可動部を第１の軸および第２の軸周りに回動させることができる。

本発明の光スキャナーは、光反射性を有する光反射部を備え、第１の軸周りに搖動可能な可動部と、
前記可動部を囲んで設けられ、前記第１の軸に直交する第２の軸周りに搖動可能な枠体部と、
一端部が前記可動部に接続され、他端部が前記枠体部に接続され、前記可動部を前記第１の軸周りに搖動可能に支持する第１軸部と、
一端部が前記枠体部に接続され、前記枠体部を前記第２の軸周りに搖動可能に支持する第２軸部と、
前記枠体部に設けられた永久磁石とを備え、
前記永久磁石は、前記可動部側の表面に光の反射率を低減する反射低減部が設けられていることを特徴とする。
これにより、迷光を抑制するとともに、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査することができる光スキャナーを提供することができる。

本発明の画像表示装置は、光反射性を有する光反射部を備え、第１の軸周りに搖動可能な可動部と、
前記可動部を囲んで設けられ、前記第１の軸に直交する第２の軸周りに搖動可能な枠体部と、
一端部が前記可動部に接続され、他端部が前記枠体部に接続され、前記可動部を前記第１の軸周りに搖動可能に支持する第１軸部と、
一端部が前記枠体部に接続され、前記枠体部を前記第２の軸周りに搖動可能に支持する第２軸部と、
前記枠体部に設けられた永久磁石とを備え、
前記永久磁石は、前記可動部側の表面に光の反射率を低減する反射低減部が設けられていることを特徴とする。
これにより、迷光を抑制するとともに、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査して画像を表示することができる画像表示装置を提供することができる。

本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第１実施形態を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図（永久磁石の磁化方向に沿った断面図）である。 図１中のＢ−Ｂ線断面図（永久磁石の磁化方向に垂直な断面図）である。 図１に示す光スキャナーが備える駆動手段の電圧印加手段を説明するためのブロック図である。 図４に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。 本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第２実施形態を示す断面図（永久磁石の磁化方向に沿った断面図）である。 図６に示す光スキャナーの永久磁石の磁化方向に垂直な断面図である。 本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第３実施形態を示す断面図（永久磁石の磁化方向に垂直な断面図）である。 本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第４実施形態を示す断面図（永久磁石の磁化方向に垂直な断面図）である。 本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。 本発明の画像表示装置の応用例１を示す斜視図である。 本発明の画像表示装置の応用例２を示す斜視図である。 本発明の画像表示装置の応用例３を示す斜視図である。

以下、本発明の光学デバイス、光スキャナーおよび画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態では、本発明の光学デバイスを光スキャナーに適用した場合について代表的に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図（永久磁石の磁化方向に沿った断面図）、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図（永久磁石の磁化方向に垂直な断面図）、図４は、図１に示す光スキャナーが備える駆動手段の電圧印加手段を説明するためのブロック図、図５は、図４に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中および図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示すように、光スキャナー１は、可動部１１と、１対の軸部１２ａ、１２ｂ（第１軸部）と、枠体部１３と、１対の軸部１４ａ、１４ｂ（第２軸部）と、支持部１５と、永久磁石２１と、コイル３１とを備える。
ここで、可動部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂは、Ｙ軸（第１の軸）周りに搖動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、可動部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、１対の軸部１４ａ、１４ｂおよび永久磁石２１は、Ｘ軸（第２の軸）周りに搖動（往復回動）する第２の振動系を構成する。
また、光スキャナー１は、電圧印加手段４を有しており（図４参照）、永久磁石２１、コイル３１および電圧印加手段４は、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動（すなわち、可動部１１をＸ軸およびＹ軸周りに搖動）させる駆動手段を構成する。

以下、光スキャナー１の各部を順次詳細に説明する。
可動部１１は、板状をなす。
可動部１１の上面（一方の面）には、光反射性を有する光反射部１１１が設けられている。
本実施形態では、可動部１１は、平面視にて、円形をなしている。なお、可動部１１の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。また、光反射部１１１が設けられた部分の動撓みを低減する動撓み低減構造を有する形状であってもよい。

枠体部１３は、枠状をなし、前述した可動部１１を囲んで設けられている。言い換えると、可動部１１は、枠状をなす枠体部１３の内側に設けられている。
そして、枠体部１３は、軸部１４ａ、１４ｂを介して支持部１５に支持されている。また、可動部１１は、軸部１２ａ、１２ｂを介して枠体部１３に支持されている。
また、枠体部１３は、平面視にて、内側および外側の縁部がそれぞれ円形をなしている。なお、枠体部１３の形状は、枠状であれば、図示のものに限定されない。

軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、弾性変形可能である。
そして、軸部１２ａ、１２ｂは、可動部１１をＹ軸（第１の軸）周りに回動（搖動）可能とするように、可動部１１と枠体部１３を連結している。また、軸部１４ａ、１４ｂは、枠体部１３をＹ軸に直交するＸ軸（第２の軸）周りに回動（搖動）可能とするように、枠体部１３と支持部１５を連結している。

軸部１２ａ、１２ｂは、可動部１１を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、Ｙ軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、一端部が可動部１１に接続され、他端部が枠体部１３に接続されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、中心軸がＹ軸に一致するように配置されている。

このような軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、可動部１１のＹ軸周りの搖動に伴ってねじれ変形する。
軸部１４ａおよび軸部１４ｂは、枠体部１３を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、Ｘ軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、一端部が枠体部１３に接続され、他端部が支持部１５に接続されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、中心軸がＸ軸に一致するように配置されている。

このような軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、枠体部１３のＸ軸周りの搖動に伴ってねじれ変形する。
このように、可動部１１をＹ軸周りに搖動可能とするとともに、枠体部１３をＸ軸周りに搖動可能とすることにより、可動部１１を互いに直交するＸ軸およびＹ軸の２軸周りに搖動（回動）させることができる。

なお、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。
前述したような可動部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５は、一体的に形成されている。

例えば、可動部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５を含む構造体は、シリコン基板をエッチングすることにより形成することができる。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、かかる構造体は、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ_２層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成することもできる。この場合、例えば、可動部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５を第１のＳｉ層で一体的に形成すればよく、可動部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５を含む構造体は、必要に応じて、ＳｉＯ_２層、第２のＳｉ層を含んでいてもよい。

また、本実施形態では、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５の上面には、光の反射率を低減する反射低減部１６が設けられている。これにより、かかる上面で反射した光が迷光となるのを低減することができる。
この反射低減部１６の反射低減処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。

前述した枠体部１３の下面（光反射部１１１とは反対側の面）には、永久磁石２１が接合されている。
永久磁石２１と枠体部１３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
永久磁石２１は、平面視にて、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に磁化されている。

本実施形態では、永久磁石２１は、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状（棒状）をなす。そして、永久磁石２１は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石２１は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。
また、永久磁石２１は、平面視にて、Ｘ軸とＹ軸との交点を中心として対称となるように設けられている。

本実施形態では、永久磁石２１の上面には、凹部２１１が設けられている。これにより、回動する可動部１１が永久磁石２１に接触するのを防止することができる。
なお、本実施形態では、枠体部１３に１つの永久磁石を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部１３に２つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす２つの永久磁石を、Ｘ軸およびＹ軸の交点を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部１３に設置すればよい。

Ｘ軸に対する永久磁石２１の磁化の方向（延在方向）の傾斜角θは、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であるのが好ましく、４５°以上６０°以下であることがより好ましく、４５°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石２１を設けることで、円滑かつ確実に可動部１１をＸ軸の周りに回動させることができる。
これに対し、傾斜角θが前記下限値未満であると、電圧印加手段４によりコイル３１に印加される電圧の強さなどの諸条件によっては、可動部１１を十分にＸ軸周りに回動させることができない場合がある。一方、傾斜角θが前記上限値を超えると、諸条件によっては、可動部１１を十分にＹ軸周りに回動させることができない場合がある。

このような永久磁石２１としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石２１は、高磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部１３に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石２１を枠体部１３に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石２１を所望の位置に設置できない場合があるからである。

このような永久磁石２１は、上面（すなわち可動部１１側の表面）に光の反射率を低減する反射低減部２２が設けられている。これにより、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１に入射しても迷光となるのを低減することができる。
特に、永久磁石２１は、枠体部１３の厚さ方向からみたときに可動部１１に重なる部分を有する。ここで、永久磁石２１は枠体部１３に設けられているので、枠体部１３の厚さ方向からみたときに可動部１１に重なる部分から僅かにはみ出した部分（すなわち、可動部１１と重ならない部分）も永久磁石２１は有することとなる。したがって、可動部１１から僅かにはみ出した光でも、永久磁石２１に入射する可能性が高まるため、永久磁石２１の可動部１１側の表面に反射低減部２２を設けることによる効果が顕著となる。

また、永久磁石２１の可動部１１側の表面は、枠体部１３に沿った平面（Ｘ軸およびＹ軸を含む平面）に対して平行となっている。この点でも、永久磁石２１の可動部１１側の表面に反射低減部２２を設けることによる効果が顕著となる。
この反射低減部２２の反射低減処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。

中でも、反射低減部２２は、誘電体多層膜、黒色膜等の反射防止膜であるのが好ましい。これにより、反射低減部２２の反射低減作用を優れたものとすることができる。
かかる反射防止膜は、クロムで構成されているのが好ましいこれにより、簡単に、反射防止膜を形成することができる。
永久磁石２１の直下には、コイル３１が設けられている。すなわち、枠体部１３の下面に対向するように、コイル３１が設けられている。これにより、コイル３１から発生する磁界を効率的に永久磁石２１に作用させることができる。これにより、光スキャナー１の省電力化および小型化を図ることができる。

なお、コイル３１は、磁心に巻回されて設けられていてもよい。
このようなコイル３１は、電圧印加手段４に電気的に接続されている。
そして、電圧印加手段４によりコイル３１に電圧が印加されることで、コイル３１からＸ軸およびＹ軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。
電圧印加手段４は、図４に示すように、可動部１１をＹ軸周りに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部４１と、可動部１１をＸ軸周りに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部４２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳する電圧重畳部４３とを備え、電圧重畳部４３で重畳した電圧をコイル３１に印加する。

第１の電圧発生部４１は、図５（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第１の電圧発生部４１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１の電圧Ｖ１を発生させるものである。
第１の電圧Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー１は効果的に光を主走査することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。

また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。
本実施形態では、第１周波数は、可動部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成される第１の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、そのねじり共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動部１１のＹ軸周りの回動角を大きくすることができる。

一方、第２の電圧発生部４２は、図５（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、第２の電圧発生部４２は、第２周波数（１／Ｔ２）の第２の電圧Ｖ２を発生させるものである。
第２の電圧Ｖ２は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー１は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２の電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。

第２周波数（１／Ｔ２）は、第１周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜１２０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。このように、第２の電圧Ｖ２の周波数を６０Ｈｚ程度とし、前述したように第１の電圧Ｖ１の周波数を１０〜４０ｋＨｚとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動部１１を互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、可動部１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第１の電圧Ｖ１の周波数と第２の電圧Ｖ２の周波数との組み合わせは、特に限定されない。

本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、１対の軸部１４ａ、１４ｂおよび永久磁石２１で構成された第２の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数（第２周波数）は、第１の電圧Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動部１１をＹ軸周りに第１周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２周波数で回動させることができる。

また、第１の振動系のねじり共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系のねじり共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＜ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ１≧１０ｆ２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動部１１を、Ｙ軸周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。これに対し、ｆ１≦ｆ２とした場合は、第２周波数による第１の振動系の振動が起こる可能性がある。

このような第１の電圧発生部４１および第２の電圧発生部４２は、それぞれ、制御部７に接続され、この制御部７からの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部４１および第２の電圧発生部４２には、電圧重畳部４３が接続されている。
電圧重畳部４３は、コイル３１に電圧を印加するための加算器４３ａを備えている。加算器４３ａは、第１の電圧発生部４１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部４２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル３１に印加するようになっている。

次に、光スキャナー１の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されており、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第２の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１の電圧Ｖ１の周波数が１８ｋＨｚ、第２の電圧Ｖ２の周波数が６０Ｈｚに設定されている）。

例えば、図５（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図５（ｂ）に示すような第２の電圧Ｖ２とを電圧重畳部４３にて重畳し、重畳した電圧をコイル３１に印加する。
すると、第１の電圧Ｖ１によって、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１に引き付けようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１から離間させようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。

ここで、上述したように、永久磁石２１は、それぞれの端部（磁極）が、Ｙ軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち、図１の平面視において、Ｙ軸を挟んで一方側に永久磁石２１のＮ極が位置し、他方側に永久磁石２１のＳ極が位置している。そのため、磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、枠体部１３にＹ軸周りのねじり振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、軸部１２ａ、１２ｂを捩れ変形させつつ、可動部１１が第１の電圧Ｖ１の周波数でＹ軸周りに回動する。
また、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第１の電圧Ｖ１によって、効率的に、可動部１１をＹ軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部１３のＹ軸周りのねじり振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う可動部１１のＹ軸周りの回動角を大きくすることができる。

一方、第２の電圧Ｖ２によって、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１に引き付けようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、永久磁石２１の一端部（Ｎ極）をコイル３１から離間させようとするとともに、永久磁石２１の他端部（Ｓ極）をコイル３１に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。

ここで、上述したように、永久磁石２１は、それぞれの端部（磁極）が、Ｘ軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち図１の平面視において、Ｘ軸を挟んで一方側に永久磁石２１のＮ極が位置し、他方側に永久磁石２１のＳ極が位置している。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、軸部１４ａ、１４ｂをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部１３が可動部１１とともに、第２の電圧Ｖ２の周波数でＸ軸周りに回動する。
また、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第２の振動系のねじり共振周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動部１１が第２の電圧Ｖ２の周波数でＹ軸周りに回動してしまうことを防止することができる。

以上説明したように光スキャナー１では、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳させた電圧をコイル３１に印加することで、可動部１１を、Ｙ軸周りに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ軸周りに第２の電圧のＶ２の周波数で回動させることができる。これにより、装置の低コスト化および小型化を図るとともに、電磁駆動方式（ムービングマグネット方式）により、可動部１１をＸ軸およびＹ軸のそれぞれの軸周りに回動させることができる。また、駆動源を構成する部品（永久磁石およびコイル）の数を少なくすることができるため、簡単かつ小型な構成とすることができる。また、コイル３１が光スキャナー１の振動系と離間しているので、かかる振動系に対するコイル３１の発熱による悪影響を防止することができる。
特に、永久磁石２１の可動部１１側の表面に反射低減部２２が設けられているので、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１に入射しても迷光となるのを低減することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第２実施形態を示す断面図（永久磁石の磁化方向に沿った断面図）、図７は、図６に示す光スキャナーの永久磁石の磁化方向に垂直な断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図６中および図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６および図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態の光スキャナーは、永久磁石の横断面形状が異なるとともに、永久磁石をスペーサーを介して枠体部に配置した以外は、前述した第１実施形態の光スキャナーと同様である。
本実施形態の光スキャナー１Ａは、枠体部１３にスペーサー１７を介して接合された永久磁石２１Ａを有する。

永久磁石２１Ａの上面（すなわち可動部１１側の表面）には、光の反射率を低減する反射低減部２２Ａが設けられている。これにより、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１Ａに入射しても迷光となるのを低減することができる。
特に、永久磁石２１Ａの可動部１１側の表面（上側の面）は、枠体部１３に沿った平面に対して傾斜している。これにより、反射低減部２２Ａの反射低減作用が小さくても、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１Ａに入射しても迷光となるのを低減することができる。

本実施形態では、永久磁石２１Ａは、図７に示すように、横断面が四角形をなす。すなわち、永久磁石２１Ａは、角柱状をなす。これにより、簡単な構成で、永久磁石２１Ａの可動部１１側の表面を枠体部１３に沿った平面に対して傾斜させることができる。なお、永久磁石２１Ａの長手方向での両端部の横断面形状は、上記四角形に対して４５°回転させた形状をなしていてもよい。この場合、枠体部１３に対する永久磁石２１Ａの設置が容易となる。

本実施形態では、永久磁石２１Ａは、スペーサー１７に対して、接着剤１８により固定されている。
接着剤１８としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤等を用いることができる。これにより、永久磁石２１Ａが所望の姿勢となるように、永久磁石２１Ａをスペーサー１７に対して簡単に固定することができる。

また、本実施形態では、反射低減部２２Ａは、永久磁石２１Ａの４つの側面のうち、互いに隣り合う２つの側面に設けられている。なお、反射低減部２２Ａは、永久磁石２１Ａのすべての側面に設けられていてもよい。
以上説明したような第２実施形態に係る光スキャナー１Ａによっても、迷光を低減するとともに、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図８は、本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第３実施形態を示す断面図（永久磁石の磁化方向に垂直な断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態の光スキャナーは、永久磁石の横断面形状が異なるとともに、永久磁石をスペーサーを介して枠体部に配置した以外は、前述した第１実施形態の光スキャナーと同様である。また、本実施形態の光スキャナーは、永久磁石の横断面形状が異なる以外は、前述した第２実施形態の光スキャナーと同様である。

本実施形態の光スキャナー１Ｂは、枠体部１３にスペーサー１７を介して接合された永久磁石２１Ｂを有する。
永久磁石２１Ｂの表面には、光の反射率を低減する反射低減部２２Ｂが設けられている。これにより、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１Ｂに入射しても迷光となるのを低減することができる。

特に、永久磁石２１Ｂの可動部１１側の表面（上側の面）は、枠体部１３に沿った平面に対して傾斜している。これにより、反射低減部２２Ｂの反射低減作用が小さくても、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１Ｂに入射しても迷光となるのを低減することができる。
本実施形態では、永久磁石２１Ｂは、図８に示すように、横断面が円形をなす。すなわち、永久磁石２１Ｂは、円柱状をなす。これにより、簡単な構成で、永久磁石２１Ｂの可動部１１側の表面を枠体部１３に沿った平面に対して傾斜させることができる。また、枠体部１３に対する永久磁石の設置が容易となる。なお、永久磁石２１Ｂの長手方向での両端部の横断面形状は、四角形をなしていてもよい。この場合、枠体部１３に対する永久磁石２１Ｂの設置が容易となる。

特に、本実施形態では、永久磁石２１Ｂの周方向での全域に亘って反射低減部２２Ｂが設けられている。そのため、永久磁石２１Ｂを枠体部１３に設置する際に、永久磁石２１Ｂの軸線周りの姿勢を考慮する必要がなく、枠体部１３に対する永久磁石の設置が容易となる。
以上説明したような第３実施形態に係る光スキャナー１Ｂによっても、迷光を低減するとともに、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査することができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図９は、本発明の光スキャナー（光学デバイス）の第４実施形態を示す断面図（永久磁石の磁化方向に垂直な断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図９中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態の光スキャナーは、永久磁石の横断面形状が異なるとともに、永久磁石をスペーサーを介して枠体部に配置した以外は、前述した第１実施形態の光スキャナーと同様である。また、本実施形態の光スキャナーは、永久磁石の横断面形状が異なる以外は、前述した第２実施形態の光スキャナーと同様である。

本実施形態の光スキャナー１Ｃは、枠体部１３にスペーサー１７を介して接合された永久磁石２１Ｃを有する。
永久磁石２１Ｃの上面（すなわち可動部１１側の表面）には、光の反射率を低減する反射低減部２２Ｃが設けられている。これにより、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１Ｃに入射しても迷光となるのを低減することができる。

特に、永久磁石２１Ｃの可動部１１側の表面（上側の面）は、枠体部１３に沿った平面に対して傾斜している。これにより、反射低減部２２Ｃの反射低減作用が小さくても、可動部１１からはみ出した光が永久磁石２１Ｃに入射しても迷光となるのを低減することができる。
本実施形態では、永久磁石２１Ｂは、図９に示すように、横断面がＶ字状の溝２１２が形成され、この溝２１２の壁面が可動部１１側を向くとともに、枠体部１３に沿った平面に対して傾斜している。なお、永久磁石２１Ｃの長手方向での両端部の横断面形状は、四角形をなしていてもよい。
以上説明したような第４実施形態に係る光スキャナー１Ｃによっても、迷光を低減するとともに、ムービングマグネット方式により２次元的に光を走査することができる。

＜画像表示装置の実施形態＞
図１０は、本発明の画像表示装置の実施形態を模式的に示す図である。
本実施形態では、画像表示装置の一例として、光スキャナー１をイメージング用ディスプレイの光スキャナーとして用いた場合を説明する。なお、スクリーンＳの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。また、Ｘ軸がスクリーンＳの横方向と平行であり、Ｙ軸がスクリーンＳの縦方向と平行である。

画像表示装置（プロジェクター）９は、レーザーなどの光を照出する光源装置（光源）９１と、複数のダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃと、光スキャナー１とを有している。
光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。

各ダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃは、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
このような画像表示装置９は、図示しないホストコンピューターからの画像情報に基づいて、光源装置９１（赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３）から照出された光をダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃでそれぞれ合成し、この合成された光が光スキャナー１によって２次元走査され、スクリーンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。

２次元走査の際、光スキャナー１の可動部１１のＹ軸周りの回動により光反射部１１１で反射した光がスクリーンＳの横方向に走査（主走査）される。一方、光スキャナー１の可動部１１のＸ軸周りの回動により光反射部１１１で反射した光がスクリーンＳの縦方向に走査（副走査）される。
なお、図１０中では、ダイクロイックミラー９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃで合成された光を光スキャナー１によって２次元的に走査した後、その光を固定ミラー９３で反射させてからスクリーンＳに画像を形成するように構成されているが、固定ミラー９３を省略し、光スキャナー１によって２次元的に走査された光を直接スクリーンＳに照射してもよい。

以下に、画像表示装置の応用例について説明する。
＜画像表示装置の応用例１＞
図１１は、本発明の画像表示装置の応用例１を示す斜視図である。
図１１に示すように、画像表示装置９は、携帯用画像表示装置１００に適用することができる。

この携帯用画像表示装置１００は、手で把持することができる寸法で形成されたケーシング１１０と、ケーシング１１０内に内蔵された画像表示装置９とを有している。この携帯用画像表示装置１００により、例えば、スクリーンや、デスク上等の所定の面に、所定の画像を表示することができる。
また、携帯用画像表示装置１００は、所定の情報を表示するディスプレイ１２０と、キーパット１３０と、オーディオポート１４０と、コントロールボタン１５０と、カードスロット１６０と、ＡＶポート１７０とを有している。
なお、携帯用画像表示装置１００は、通話機能、ＧＳＰ受信機能等の他の機能を備えていてもよい。

＜画像表示装置の応用例２＞
図１２は、本発明の画像表示装置の応用例２を示す斜視図である。
図１２に示すように、画像表示装置９は、ヘッドアップディスプレイシステム２００に適用することができる。
このヘッドアップディスプレイシステム２００では、画像表示装置９は、自動車のダッシュボードに、ヘッドアップディスプレイ２１０を構成するよう搭載されている。このヘッドアップディスプレイ２１０により、フロントガラス２２０に、例えば、目的地までの案内表示等の所定の画像を表示することができる。
なお、ヘッドアップディスプレイシステム２００は、自動車に限らず、例えば、航空機、船舶等にも適用することができる。

＜画像表示装置の応用例３＞
図１３は、本発明の画像表示装置の応用例３を示す斜視図である。
図１３に示すように、画像表示装置９は、ヘッドマウントディスプレイ３００に適用することができる。
すなわち、ヘッドマウントディスプレイ３００は、眼鏡３１０と、眼鏡３１０に搭載された画像表示装置９とを有している。そして、画像表示装置９により、眼鏡３１０の本来レンズである部位に設けられた表示部３２０に、一方の目で視認される所定の画像を表示する。

表示部３２０は、透明であってもよく、また、不透明であってもよい。表示部３２０が透明な場合は、現実世界からの情報に画像表示装置９からの情報を上乗せして使用することができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ３００に、２つ画像表示装置９を設け、両方の目で視認される画像を、２つの表示部に表示するようにしてもよい。

以上、本発明の光学デバイス、光スキャナーおよび画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光学デバイス、光スキャナーおよび画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、第１軸部が２つ（１対）設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第１軸部が４つ（２対）以上設けられていてもよい。

また、前述した実施形態では、第２軸部が２つ（１対）設けられている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、第２軸部が４つ（２対）以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の光学デバイスを光スキャナーに適用した場合を例に説明したが、これに限定されず、本発明の光学デバイスは、例えば、光スイッチ、光アッテネータ等の他の光学デバイスにも適用可能である。

１‥‥光スキャナー １Ａ‥‥光スキャナー １Ｂ‥‥光スキャナー １Ｃ‥‥光スキャナー ４‥‥電圧印加手段 ７‥‥制御部 ９‥‥画像表示装置 １１‥‥可動部 １２ａ‥‥軸部 １２ｂ‥‥軸部 １３‥‥枠体部 １４ａ‥‥軸部 １４ｂ‥‥軸部 １５‥‥支持部 １６‥‥反射低減部 １７‥‥スペーサー １８‥‥接着剤 ２１‥‥永久磁石 ２１Ａ‥‥永久磁石 ２１Ｂ‥‥永久磁石 ２１Ｃ‥‥永久磁石 ２２‥‥反射低減部 ２２Ａ‥‥反射低減部 ２２Ｂ‥‥反射低減部 ２２Ｃ‥‥反射低減部 ３１‥‥コイル ４１‥‥第１の電圧発生部 ４２‥‥第２の電圧発生部 ４３‥‥電圧重畳部 ４３ａ‥‥加算器 ９１‥‥光源装置 ９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ‥‥ダイクロイックミラー ９３‥‥固定ミラー １００‥‥携帯用画像表示装置 １１０‥‥ケーシング １１１‥‥光反射部 １２０‥‥ディスプレイ １３０‥‥キーパット １４０‥‥オーディオポート １５０‥‥コントロールボタン １６０‥‥カードスロット １７０‥‥ＡＶポート ２００‥‥ヘッドアップディスプレイシステム ２１０‥‥ヘッドアップディスプレイ ２１１‥‥凹部 ２１２‥‥溝 ２２０‥‥フロントガラス ３００‥‥ヘッドマウントディスプレイ ３１０‥‥眼鏡 ３２０‥‥表示部 ９１１‥‥赤色光源装置 ９１２‥‥青色光源装置 ９１３‥‥緑色光源装置 Ｓ‥‥スクリーン Ｔ１‥‥周期 Ｔ２‥‥周期 Ｖ１‥‥第１の電圧 Ｖ２‥‥第２の電圧 θ‥‥傾斜角

Claims (10)

1. 光反射性を有する光反射部を備え、第１の軸周りに搖動可能な可動部と、
   前記第１の軸に直交する第２の軸周りに搖動可能な枠体部と、
   前記可動部を前記第１の軸周りに搖動可能に支持し、前記枠体部に接続される第１軸部
   と、
   前記枠体部を前記第２の軸周りに搖動可能に支持する第２軸部と、
   前記枠体部に設けられた永久磁石と、
   前記永久磁石の前記可動部側の表面に設けられ、光の反射率が前記永久磁石の表面より
   も低い反射低減部と、を有し、
   前記永久磁石の前記可動部側の表面は、前記枠体部の前記永久磁石が設けられる面に対
   して傾斜した部分を有することを特徴とする光学デバイス。
2. 前記永久磁石は、角柱状をなす請求項１に記載の光学デバイス。
3. 前記永久磁石は、円柱状をなす請求項１に記載の光学デバイス。
4. 前記反射低減部は、反射防止膜である請求項１ないし３のいずれかに記載の光学デバイ
   ス。
5. 前記反射防止膜は、クロムで構成されている請求項４に記載の光学デバイス。
6. 前記永久磁石は、前記枠体部の厚さ方向からみたときに前記可動部に重なる部分を有す
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の光学デバイス。
7. 前記永久磁石に対向して設けられたコイルと、
   前記コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備える請求項１ないし６のいずれかに記
   載の光学デバイス。
8. 前記永久磁石は、前記枠体部の厚さ方向からみたときに前記第１の軸および前記第２の
   軸に対して傾斜する方向に磁化され、
   前記電圧印加手段は、前記コイルに互いに周波数の異なる第１の電圧および第２の電圧
   を重畳して印加する請求項７に記載の光学デバイス。
9. 光反射性を有する光反射部を備え、第１の軸周りに搖動可能な可動部と、
   前記第１の軸に直交する第２の軸周りに搖動可能な枠体部と、
   前記可動部を前記第１の軸周りに搖動可能に支持するとともに、前記枠体部に接続され
   る第１軸部と、
   前記枠体部を前記第２の軸周りに搖動可能に支持する第２軸部と、
   前記枠体部に設けられた永久磁石と、
   前記永久磁石の前記可動部側の表面に設けられ、光の反射率が前記永久磁石の表面より
   も低い反射低減部と、を有し、
   前記永久磁石の前記可動部側の表面は、前記枠体部の前記永久磁石が設けられる面に対
   して傾斜した部分を有することを特徴とする光スキャナー。
10. 光反射性を有する光反射部を備え、第１の軸周りに搖動可能な可動部と、
    前記第１の軸に直交する第２の軸周りに搖動可能な枠体部と、
    前記可動部を前記第１の軸周りに搖動可能に支持するとともに、前記枠体部に接続され
    る第１軸部と、
    前記枠体部を前記第２の軸周りに搖動可能に支持する第２軸部と、
    前記枠体部に設けられた永久磁石と、
    前記永久磁石の前記可動部側の表面に設けられ、光の反射率が前記永久磁石の表面より
    も低い反射低減部と、を有し、
    前記永久磁石の前記可動部側の表面は、前記枠体部の前記永久磁石が設けられる面に対
    して傾斜した部分を有することを特徴とする画像表示装置。

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