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JP5381751B2 - Optical scanner and image display apparatus using optical scanner - Google Patents

Optical scanner and image display apparatus using optical scanner Download PDF

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JP5381751B2 JP2010018102A JP2010018102A JP5381751B2 JP 5381751 B2 JP5381751 B2 JP 5381751B2 JP 2010018102 A JP2010018102 A JP 2010018102A JP 2010018102 A JP2010018102 A JP 2010018102A JP 5381751 B2 JP5381751 B2 JP 5381751B2
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Description

本発明は、レーザプリンタや投影型表示装置などに用いられる光スキャナ、及び光スキャナを用いた画像表示装置に関する。   The present invention relates to an optical scanner used in a laser printer, a projection display device, and the like, and an image display device using the optical scanner.

従来より、レーザプリンタや投影型表示装置などに光スキャナが使用されている。光スキャナのなかでもMEMS(Micro−Electro−Mechanical Systems)ミラーを用いた光スキャナは、ミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部に駆動力を伝達する梁と、梁に連結し、ミラー部と梁とを囲う固定枠との一体成形により製造されることなどから、軽量・小型の光スキャナとして近年注目されている。   Conventionally, optical scanners are used in laser printers, projection display devices, and the like. Among optical scanners, an optical scanner using a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) mirror includes a mirror unit, a beam that supports the mirror unit, transmits a driving force to the mirror unit, and is coupled to the beam. In recent years, it has been attracting attention as a lightweight and compact optical scanner.

図22は、特許文献1に開示されているMEMSミラーを用いた光スキャナ101の斜視図である。光スキャナ101は、振動体102と基台103とを備える。振動体102は、ミラー部104と、梁105A、105Bと、駆動部106A、106B、106C、106Dと、外枠107と、を備える。基台103は、支持枠109と、凹部110と、を備える。   FIG. 22 is a perspective view of the optical scanner 101 using the MEMS mirror disclosed in Patent Document 1. In FIG. The optical scanner 101 includes a vibrating body 102 and a base 103. The vibrating body 102 includes a mirror unit 104, beams 105A and 105B, drive units 106A, 106B, 106C, and 106D, and an outer frame 107. The base 103 includes a support frame 109 and a recess 110.

梁105A、105Bは、各々、ミラー部104に連結する支持梁105C、105Dを有する。梁105Aと梁105Bとは、ミラー部104を挟んで互いに対向している。梁105A、105Bは、外枠107に連結する。駆動部106A、106Cは、梁105Aと外枠107とに跨って設けられる。駆動部106B、106Dは、梁105Bと外枠107とに跨って設けられる。外枠107は、ミラー部104と、梁105A、105Bとの外周を囲う。外枠107は、基台103の支持枠109上に設けられる。   Each of the beams 105A and 105B includes support beams 105C and 105D connected to the mirror unit 104. The beam 105A and the beam 105B are opposed to each other with the mirror portion 104 interposed therebetween. The beams 105A and 105B are connected to the outer frame 107. The drive units 106A and 106C are provided across the beam 105A and the outer frame 107. The drive units 106B and 106D are provided across the beam 105B and the outer frame 107. The outer frame 107 surrounds the outer periphery of the mirror unit 104 and the beams 105A and 105B. The outer frame 107 is provided on the support frame 109 of the base 103.

駆動部106A、106B、106C、106Dは、圧電体と圧電体を挟む2枚の電極とから構成される。駆動部106A、106B、106C、106Dの圧電体は、駆動部106A、106B、106C、106Dの電極に電圧が印加されることで分極する。駆動部106A、106B、106C、106Dの分極した圧電体は、梁105A、105Bの長手方向に伸縮する。周期性をもった電圧が駆動部106A、106B、106C、106Dの電極に印加されることで、梁105A、105Bが軸線AX回りに捻れ振動される。この捻れ振動により、ミラー部104は、軸線AX回りに揺動する。ミラー部104が揺動することで、反射面108が揺動する。反射面108は、揺動しながら入射した光線束を反射する。以上のようにして、光スキャナ101は反射面108に入射した光線束を走査する。   The drive units 106A, 106B, 106C, and 106D are configured by a piezoelectric body and two electrodes that sandwich the piezoelectric body. The piezoelectric bodies of the drive units 106A, 106B, 106C, and 106D are polarized by applying a voltage to the electrodes of the drive units 106A, 106B, 106C, and 106D. The polarized piezoelectric bodies of the drive units 106A, 106B, 106C, and 106D expand and contract in the longitudinal direction of the beams 105A and 105B. A voltage having periodicity is applied to the electrodes of the driving units 106A, 106B, 106C, and 106D, so that the beams 105A and 105B are torsionally vibrated around the axis AX. Due to the torsional vibration, the mirror unit 104 swings around the axis AX. When the mirror unit 104 swings, the reflecting surface 108 swings. The reflecting surface 108 reflects the incident light bundle while swinging. As described above, the optical scanner 101 scans the light beam incident on the reflecting surface 108.

支持枠109は、基台103の上面に形成されている。凹部110は支持枠109により囲まれた領域に形成されている。振動体102の外枠107が基台103の支持枠109上に接着、レーザ溶接、またはクランプ固定などにより固定される。外枠107が支持枠109上に固定されることで、振動体102が、基台103上に配置される。光スキャナ101は、以上のようにして構成される。外枠107が支持枠109上に固定されていることで、ミラー部104の揺動以外の不要な動きを軽減できる。従って、光スキャナ101の高精度な走査が可能である。   The support frame 109 is formed on the upper surface of the base 103. The recess 110 is formed in a region surrounded by the support frame 109. The outer frame 107 of the vibrating body 102 is fixed on the support frame 109 of the base 103 by adhesion, laser welding, clamp fixing, or the like. By fixing the outer frame 107 on the support frame 109, the vibrating body 102 is disposed on the base 103. The optical scanner 101 is configured as described above. Since the outer frame 107 is fixed on the support frame 109, unnecessary movement other than the swinging of the mirror unit 104 can be reduced. Therefore, the optical scanner 101 can be scanned with high accuracy.

特開2003−57586号公報JP 2003-57586 A

しかしながら、特許文献1に開示されているような光スキャナは非常に小型であるため、振動体と基台とを固定する際に固定位置の位置ずれが起き易い。この固定位置ずれが起きると、光スキャナの特性に影響が出る。例えば、光スキャナの特性への影響として回転誤差が生ずるなどの問題が生ずる。なお、回転誤差とは、図23に示すような支持梁BMの延長線ELとミラー部MRの揺動軸線AXとの間の距離ERにより決定される値である。以上のように、固定位置ずれにより光スキャナの特性に影響が出ることで、光スキャナの特性にバラツキが生ずるという問題があった。   However, since the optical scanner disclosed in Patent Document 1 is very small, the fixing position is likely to be displaced when the vibrating body and the base are fixed. When this fixed position shift occurs, the characteristics of the optical scanner are affected. For example, problems such as a rotation error occur as an effect on the characteristics of the optical scanner. The rotation error is a value determined by the distance ER between the extension line EL of the support beam BM and the swing axis AX of the mirror part MR as shown in FIG. As described above, there is a problem that the characteristics of the optical scanner vary due to the influence of the fixed position deviation on the characteristics of the optical scanner.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキを低減した光スキャナを提供することを目的とするものである。また、本発明は、固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減された光スキャナを用いた画像表示装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical scanner in which variations in characteristics of the optical scanner due to a fixed position shift are reduced. It is another object of the present invention to provide an image display apparatus using an optical scanner in which variations in characteristics of the optical scanner due to a fixed position shift are reduced.

上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明は、入射した光線束を反射し、走査する光スキャナであって、入射した光線束を反射する反射面を有するミラー部と、前記ミラー部に連結し、前記反射面に平行な面上で前記ミラー部の両側から延出する一対の支持梁と、前記一対の支持梁に連結し、前記反射面に平行な面上で前記ミラー部から離れる延出方向に延出し、前記一対の支持梁に振動を伝達する振動部材と、前記振動部材に設けられ、前記ミラー部を揺動させるための駆動部と、を有する可動部と、前記振動部材に連結し、前記反射面に平行な面上で、且つ前記振動部材の延出方向に垂直方向に延出する第1連結板と、前記反射面に平行な面上で前記第1連結板に交差して連結し、前記第1連結板を挟んで各々位置する一対の第2連結板とを有し、前記可動部を囲う外板と、前記一対の支持梁を結ぶ延長線に垂直な方向に延出し、前記延長線に平行な方向において互いに離間し、前記反射面に平行に延びる前記外板の一方の面に固定されて設けられる一対の基台と、を備えることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is an optical scanner that reflects and scans an incident light beam, the mirror unit having a reflecting surface that reflects the incident light beam, and the mirror. A pair of support beams extending from both sides of the mirror unit on a plane parallel to the reflection surface, and connected to the pair of support beams and on the plane parallel to the reflection surface A movable member that extends in an extending direction away from the vibration member and transmits vibrations to the pair of support beams; and a drive unit that is provided on the vibration member and swings the mirror unit; A first connecting plate connected to the vibration member and extending in a direction parallel to the reflection surface and perpendicular to the extending direction of the vibration member; and the first connection plate on a surface parallel to the reflection surface. A pair of first and second plates connected to each other across the first connecting plate. A connecting plate, extending in a direction perpendicular to an extension line connecting the outer plate surrounding the movable part and the pair of support beams, and spaced apart from each other in a direction parallel to the extension line, and parallel to the reflecting surface And a pair of bases fixedly provided on one surface of the outer plate extending in the direction.

請求項2記載の本発明は、請求項1記載の発明において、前記振動部材は、前記ミラー部と前記一対の支持梁とを囲い、前記一対の支持梁の各々に連結し、前記反射面に平行な面上で、且つ前記延長線に垂直な方向において、前記一対の支持梁との連結部分から前記一対の支持梁の一方向側に延出する一対の第1板部分と、前記一対の第1板部分の両方に連結し、前記反射面に平行な面上において延出する第2板部分と、を有し、前記一対の第1板部分と前記第2板部分とを前記反射面に平行な面上で、且つ前記延長線に垂直な方向において前記一対の支持梁の他方向側にも備え、前記外板は、一方向側の前記第2板部分、及び他方向側の前記第2板部分に各々連結し、前記延長線に平行な方向に延出する一対の前記第1連結板と、前記延長線に平行な方向において前記可動部から離間して前記ミラー部の前記両側に各々位置し、前記一対の第1連結板の両方に連結し、前記延長線に垂直な方向に延出する前記一対の第2連結板と、を有し、前記駆動部は、前記一方向側の前記第2板部分、及び前記他方向側の前記第2板部分に各々設けられる一対の駆動部であることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the vibrating member surrounds the mirror portion and the pair of support beams, is coupled to each of the pair of support beams, and is attached to the reflective surface. A pair of first plate portions extending in one direction side of the pair of support beams from a connecting portion with the pair of support beams on a parallel plane and in a direction perpendicular to the extension line; A second plate portion connected to both of the first plate portions and extending on a plane parallel to the reflection surface, and the pair of first plate portions and the second plate portion are connected to the reflection surface. On the other side of the pair of support beams in a direction perpendicular to the extension line, and the outer plate includes the second plate portion on one side and the second plate on the other side. A pair of the first connecting plates respectively connected to the second plate portion and extending in a direction parallel to the extension line; and the extension The pair of pairs that are spaced apart from the movable part in a direction parallel to the mirror part and are located on both sides of the mirror part, are connected to both of the pair of first connection plates, and extend in a direction perpendicular to the extension line. A second connecting plate, wherein the drive unit is a pair of drive units provided on the second plate part on the one-direction side and the second plate part on the other-direction side, respectively. It is what.

請求項3記載の本発明は、請求項2記載の発明において、前記延長線に平行な方向における前記一対の基台の離間間隔は、前記延長線に平行な方向における前記第2板部分の寸法以上、且つ前記第1連結板の寸法以下であることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the distance between the pair of bases in the direction parallel to the extension line is the dimension of the second plate portion in the direction parallel to the extension line. It is above and below the dimension of the said 1st connection board, It is characterized by the above-mentioned.

請求項4記載の本発明は、請求項3記載の発明において、前記延長線に平行な方向における前記一対の基台の離間間隔は、前記延長線に平行な方向における前記第1連結板の寸法と等しく、前記延長線に垂直な方向における前記一対の基台の寸法は、前記延長線に垂直な方向における前記一対の第2連結板の寸法と等しいことを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the distance between the pair of bases in the direction parallel to the extension line is the dimension of the first connecting plate in the direction parallel to the extension line. The dimension of the pair of bases in the direction perpendicular to the extension line is equal to the dimension of the pair of second connecting plates in the direction perpendicular to the extension line.

請求項5記載の本発明は、画像表示装置であって、請求項1〜4のいずれかに記載の光スキャナと、前記光スキャナに光を供給する光源部と、前記光スキャナにより走査された走査光を使用者の目に導く光学系と、を備えることを特徴とするものである。   A fifth aspect of the present invention is an image display device, the optical scanner according to any one of the first to fourth aspects, a light source unit that supplies light to the optical scanner, and scanned by the optical scanner. And an optical system that guides the scanning light to the eyes of the user.

本発明者が光スキャナに対し、数値解析を行うことにより、基台が互いに離間して位置する一対の基台である場合に、固定位置ずれによる回転誤差などの光スキャナの特性のバラツキが低減されることを確認した。上記解析結果が確認されたことを基に、請求項1〜4記載の光スキャナによれば、一対の基台が、外板の一方の面側で互いに離間して位置し、外板の一方の面に固定されて設けられる。従って、固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減される。また、一対の基台の離間間隔が、第2板部分の寸法以上、且つ第1連結板の寸法以下である場合に、顕著に固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減されることを確認した。従って、請求項3、及び4記載の光スキャナによれば、固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減される。また、一対の基台の離間間隔が、第1連結板の寸法と等しく、一対の基台の寸法が、一対の第1連結板の間隔と等しい場合に、最も固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減されることを確認した。従って、請求項4記載の光スキャナによれば、固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが最大限に低減される。   When the inventor performs numerical analysis on the optical scanner, when the base is a pair of bases that are spaced apart from each other, variations in characteristics of the optical scanner such as a rotation error due to a fixed misalignment are reduced. Confirmed that it will be. On the basis of confirmation of the analysis results, according to the optical scanners of claims 1 to 4, the pair of bases are positioned apart from each other on one surface side of the outer plate, It is fixed to the surface. Therefore, variations in the characteristics of the optical scanner due to the fixed position deviation are reduced. In addition, when the distance between the pair of bases is equal to or larger than the dimension of the second plate portion and equal to or smaller than the dimension of the first connecting plate, the variation in the characteristics of the optical scanner due to the fixed position deviation is significantly reduced. confirmed. Therefore, according to the optical scanners of the third and fourth aspects, the variation in the characteristics of the optical scanner due to the fixed positional deviation is reduced. Further, when the distance between the pair of bases is equal to the dimension of the first connecting plate and the dimension of the pair of bases is equal to the distance between the pair of first connecting plates, the characteristics of the optical scanner due to the most fixed positional deviation. It was confirmed that the variation of the was reduced. Therefore, according to the optical scanner of the fourth aspect, the variation in the characteristics of the optical scanner due to the fixed positional deviation is reduced to the maximum.

請求項5記載の画像表示装置によれば、固定位置ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減された光スキャナが用いられている。従って、高精度な光走査を行うことができるため、高画質な画像表示を行うことができる。   According to the image display device of the fifth aspect, the optical scanner in which the variation in the characteristics of the optical scanner due to the fixed positional deviation is reduced is used. Therefore, since high-precision optical scanning can be performed, high-quality image display can be performed.

本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an appearance of an optical scanner 1 according to a first embodiment of the present invention. 上記光スキャナ1の上面図である。2 is a top view of the optical scanner 1. FIG. 上記光スキャナ1の下面図である。2 is a bottom view of the optical scanner 1. FIG. 上記光スキャナ1の電気的構成を示す図である。2 is a diagram showing an electrical configuration of the optical scanner 1. FIG. 上記光スキャナ1のミラー部5の揺動を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating rocking | fluctuation of the mirror part 5 of the said optical scanner. シミュレーションに際して用いた従来の光スキャナ1の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of the conventional optical scanner 1 used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の一実施例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of one Example of the optical scanner 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の一実施例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of one Example of the optical scanner 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の一実施例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of one Example of the optical scanner 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の一実施例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of one Example of the optical scanner 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた本発明の第1の実施形態に係る光スキャナ1の一実施例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of one Example of the optical scanner 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention used in the case of simulation. 図6〜図11において示した各光スキャナ1の回転誤差を示す図である。It is a figure which shows the rotation error of each optical scanner 1 shown in FIGS. 図6〜図11において示した各光スキャナ1の共振周波数差を示す図である。It is a figure which shows the resonant frequency difference of each optical scanner 1 shown in FIGS. 図6〜図11において示した各光スキャナ1の最大応力差を示す図である。It is a figure which shows the largest stress difference of each optical scanner 1 shown in FIGS. 接着ずれGPを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating adhesion gap GP. 上記光スキャナ1の網膜走査ディスプレイ201における使用例を示す図である。It is a figure which shows the usage example in the retina scanning display 201 of the said optical scanner 1. FIG. 本発明の第2の実施形態に係る光スキャナ1の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the optical scanner 1 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. シミュレーションに際して用いた従来の光スキャナ301の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of the conventional optical scanner 301 used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた光スキャナ301の比較例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of the comparative example of the optical scanner 301 used in the case of simulation. シミュレーションに際して用いた本発明の第2の実施形態に係る光スキャナ301の一実施例の構造を示す下面図である。It is a bottom view which shows the structure of one Example of the optical scanner 301 based on the 2nd Embodiment of this invention used in the case of simulation. 図18〜図20において示した各光スキャナ301の回転誤差を示す図である。It is a figure which shows the rotation error of each optical scanner 301 shown in FIGS. 従来の光スキャナ101を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional optical scanner 101. FIG. 回転誤差ERを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating rotation error ER. 回転誤差ERを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating rotation error ER.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[光スキャナ外観]
以下、図面を用いて本実施形態の光スキャナ1の外観について説明する。図1は、本実施形態の光スキャナ1の外観を示す斜視図である。図2は、光スキャナ1の上面図である。光スキャナ1は、図1、及び図2に示すように、可動部2と外板3と一対の基台4とを備える。本実施形態における可動部2が、本発明の可動部の一例である。本実施形態における外板3が、本発明の外板の一例である。本実施形態における基台4が、本発明の基台の一例である。
[Optical scanner appearance]
Hereinafter, the appearance of the optical scanner 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of the optical scanner 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a top view of the optical scanner 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the optical scanner 1 includes a movable portion 2, an outer plate 3, and a pair of bases 4. The movable part 2 in the present embodiment is an example of the movable part of the present invention. The outer plate 3 in the present embodiment is an example of the outer plate of the present invention. The base 4 in this embodiment is an example of the base of the present invention.

可動部2は、ミラー部5と、一対の支持梁6と、振動部材7と、駆動部8A、8Bとを備える。ミラー部5は、反射面51を備える。反射面51は、入射した光線束を反射する。本実施形態におけるミラー部5が、本発明のミラー部の一例である。本実施形態における反射面51が、本発明の反射面の一例である。   The movable part 2 includes a mirror part 5, a pair of support beams 6, a vibration member 7, and drive parts 8A and 8B. The mirror unit 5 includes a reflective surface 51. The reflecting surface 51 reflects the incident light bundle. The mirror unit 5 in the present embodiment is an example of the mirror unit of the present invention. The reflective surface 51 in the present embodiment is an example of the reflective surface of the present invention.

一対の支持梁6は、反射面51に平行な面上でミラー部5の両側から延出する。以後、図1、及び図2に示す一対の支持梁6を結ぶ延長線AXに平行な方向をX軸方向、反射面51に平行な面上で、且つ延長線AXに垂直な方向をY軸方向、反射面51に垂直な方向をZ軸方向として定義する。従って、例えば、反射面51に平行な面は、XY平面である。ただし、「平行」、及び「垂直」とは厳密な意味での平行、及び垂直ではない。即ち、例えば、以後「反射面51に平行な面」と記した場合、反射面51に略平行な平面を示す。以後、記す「上」、及び「下」等も同様である。なお、以後、「上」と記した場合、図1、及び図2に示すZ軸の正方向を意味し、「下」と記した場合、図1に示すZ軸の負方向を意味するものとする。X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の定義は他の図面においても共通のものとする。なお、延長線AXは、図23において示したように、回転誤差などが生じた場合に揺動軸線からずれる。しかし、簡略化のため、以後、延長線AXを揺動軸線と同一の軸線として記す。本実施形態における支持梁6が、本発明の支持梁の一例である。   The pair of support beams 6 extend from both sides of the mirror unit 5 on a plane parallel to the reflection surface 51. Thereafter, the direction parallel to the extension line AX connecting the pair of support beams 6 shown in FIGS. 1 and 2 is the X-axis direction, the direction parallel to the reflecting surface 51 and the direction perpendicular to the extension line AX is the Y-axis. The direction perpendicular to the reflection surface 51 is defined as the Z-axis direction. Therefore, for example, a plane parallel to the reflecting surface 51 is an XY plane. However, “parallel” and “vertical” are not strictly parallel and vertical. That is, for example, hereinafter, “surface parallel to the reflective surface 51” indicates a plane substantially parallel to the reflective surface 51. Hereinafter, the same applies to “upper”, “lower” and the like. In the following, “upper” means the positive direction of the Z axis shown in FIGS. 1 and 2, and “lower” means the negative direction of the Z axis shown in FIG. And The definitions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are common to other drawings. The extension line AX deviates from the swing axis when a rotation error or the like occurs as shown in FIG. However, for the sake of simplicity, the extension line AX is hereinafter referred to as the same axis as the swing axis. The support beam 6 in the present embodiment is an example of the support beam of the present invention.

振動部材7は、一対の支持梁6に連結する。振動部材7は、XY平面においてミラー部5から離れる方向に延出する。振動部材7は、ミラー部5と一対の支持梁6とを囲う。振動部材7は、一対の支持梁6に振動を伝達する。本実施形態における振動部材7が、本発明の振動部材の一例である。   The vibration member 7 is connected to the pair of support beams 6. The vibration member 7 extends in a direction away from the mirror unit 5 in the XY plane. The vibration member 7 surrounds the mirror unit 5 and the pair of support beams 6. The vibration member 7 transmits vibration to the pair of support beams 6. The vibration member 7 in the present embodiment is an example of the vibration member of the present invention.

振動部材7は、一対の第1板部分71と一対の第2板部分72とを備える。第1板部分71は、図2に示すように、Y軸方向において、支持梁6との連結部分CPから支持梁の一方向側OSに延出する。第1板部分71は、図2に示すように、Y軸方向において、支持梁6との連結部分CPから支持梁の他方向側ASにも延出する。一対の第2板部分72の各々は、一対の第1板部分71の両方に連結する。第2板部分72は、XY平面において延出する。本実施形態における第1板部分71が、本発明の第1板部分の一例である。本実施形態における第2板部分72が、本発明の第2板部分の一例である。   The vibration member 7 includes a pair of first plate portions 71 and a pair of second plate portions 72. As shown in FIG. 2, the first plate portion 71 extends from the connecting portion CP with the support beam 6 to the one-direction side OS of the support beam in the Y-axis direction. As shown in FIG. 2, the first plate portion 71 extends from the connecting portion CP with the support beam 6 to the other direction AS of the support beam in the Y-axis direction. Each of the pair of second plate portions 72 is connected to both of the pair of first plate portions 71. The second plate portion 72 extends in the XY plane. The 1st board part 71 in this embodiment is an example of the 1st board part of this invention. The 2nd board part 72 in this embodiment is an example of the 2nd board part of this invention.

駆動部8A、8Bは、各々、Y軸正方向側の第2板部分72、Y軸負方向側の第2板部分72に設けられる。駆動部8A、8Bは、圧電体と、圧電体を挟むように圧電体の上下に設けられる上部電極、及び下部電極とを含む。駆動部8A、8Bの圧電体は、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZT」と記す)により形成される。駆動部8A、8Bの上部電極、及び下部電極は、金属により形成される。本実施形態における駆動部8A、8Bが、本発明の駆動部の一例である。   The drive units 8A and 8B are provided on the second plate portion 72 on the Y axis positive direction side and the second plate portion 72 on the Y axis negative direction side, respectively. The drive units 8A and 8B include a piezoelectric body, and an upper electrode and a lower electrode provided above and below the piezoelectric body so as to sandwich the piezoelectric body. The piezoelectric bodies of the drive units 8A and 8B are formed of lead zirconate titanate (hereinafter referred to as “PZT”) which is a piezoelectric material. The upper and lower electrodes of the drive units 8A and 8B are made of metal. The drive units 8A and 8B in the present embodiment are an example of the drive unit of the present invention.

外板3は、一対の第1連結板31と一対の第2連結板32とを備える。一対の第1連結板31は、振動部材7の第2板部分72に連結する。一対の第1連結板31は、X軸方向に延出する。一対の第1連結板31は、図2において一対の二点鎖線と双方向二点鎖線矢印とにより示す領域RGに位置する。一対の第2連結板32は、XY平面において、一対の第1連結板31の両方に交差して連結し、本実施形態では、一対の第1連結板31の両方に垂直に連結する。一対の第2連結板32は、一対の第1連結板31を挟んで各々位置する。なお、領域RGは、図2に示すように、一対の第2連結板32間の領域である。Z軸方向に貫通している貫通孔33が、一対の第2連結板32と可動部2との間に位置する。そのため、一対の第2連結板32は、X方向において可動部2から離間して位置する。一対の第2連結板32は、X方向においてミラー部5の両側に各々位置する。一対の第2連結板32は、Y軸方向に延出する。外板3は、可動部2を囲っている。本実施形態における第1連結板31が、本発明の第1連結板の一例である。本実施形態における第2連結板32が、本発明の第2連結板の一例である。   The outer plate 3 includes a pair of first connection plates 31 and a pair of second connection plates 32. The pair of first connection plates 31 are connected to the second plate portion 72 of the vibration member 7. The pair of first connecting plates 31 extends in the X-axis direction. The pair of first connecting plates 31 is located in a region RG indicated by a pair of two-dot chain lines and a two-dot chain line arrow in FIG. In the XY plane, the pair of second connection plates 32 intersects and is connected to both of the pair of first connection plates 31, and is vertically connected to both of the pair of first connection plates 31 in the present embodiment. The pair of second connection plates 32 are respectively positioned with the pair of first connection plates 31 interposed therebetween. The region RG is a region between the pair of second connecting plates 32 as shown in FIG. A through hole 33 penetrating in the Z-axis direction is located between the pair of second connecting plates 32 and the movable portion 2. Therefore, the pair of second connection plates 32 are positioned away from the movable portion 2 in the X direction. The pair of second connection plates 32 are respectively located on both sides of the mirror unit 5 in the X direction. The pair of second connecting plates 32 extends in the Y-axis direction. The outer plate 3 surrounds the movable part 2. The 1st connection board 31 in this embodiment is an example of the 1st connection board of this invention. The 2nd connection board 32 in this embodiment is an example of the 2nd connection board of the present invention.

図1、及び図3を用いて基台4について説明する。図3は、光スキャナ1の下面図である。一対の基台4は、Y軸方向に延出する。一対の基台4は、X軸方向において互いに離間する。一対の基台4は、外板3の下面に接着されて設けられる。本実施形態における基台4が、本発明の基台の一例である。   The base 4 will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3 is a bottom view of the optical scanner 1. The pair of bases 4 extends in the Y-axis direction. The pair of bases 4 are separated from each other in the X-axis direction. The pair of bases 4 are provided by being bonded to the lower surface of the outer plate 3. The base 4 in this embodiment is an example of the base of the present invention.

[電気的構成]
以下、図4を用いて光スキャナ1の電気的構成について説明する。光スキャナ1は、図4に示す制御部9を備える。制御部9は、駆動電圧生成部91と駆動制御部92と、を備える。駆動電圧生成部91は、調整可能な駆動電圧を生成するものである。駆動電圧生成部は、駆動部8A、8Bの上部電極、及び下部電極に接続される。駆動制御部92は、駆動電圧生成部91に接続される。駆動制御部92は、駆動電圧生成部91を制御する。駆動制御部92は、駆動電圧生成部91に駆動電圧を生成させる。駆動電圧生成部91により生成された駆動電圧が駆動部8A、8Bの上部電極と下部電極との間に印加される。この駆動電圧の印加により、駆動部8A、8Bが駆動される。駆動部8A、8Bが駆動されることで、可動部2が駆動される。
[Electrical configuration]
Hereinafter, the electrical configuration of the optical scanner 1 will be described with reference to FIG. The optical scanner 1 includes a control unit 9 shown in FIG. The control unit 9 includes a drive voltage generation unit 91 and a drive control unit 92. The drive voltage generation unit 91 generates an adjustable drive voltage. The drive voltage generation unit is connected to the upper electrode and the lower electrode of the drive units 8A and 8B. The drive control unit 92 is connected to the drive voltage generation unit 91. The drive control unit 92 controls the drive voltage generation unit 91. The drive control unit 92 causes the drive voltage generation unit 91 to generate a drive voltage. The drive voltage generated by the drive voltage generation unit 91 is applied between the upper electrode and the lower electrode of the drive units 8A and 8B. The drive units 8A and 8B are driven by the application of the drive voltage. The movable unit 2 is driven by driving the drive units 8A and 8B.

[動作説明]
図5を用いて光スキャナ1の動作について説明する。駆動電圧生成部91は、駆動部8Aの上部電極と下部電極との間、及び駆動部8Bの上部電極と下部電極との間に逆位相の駆動電圧を供給する。駆動電圧は、時間とともに周期的に変化する。この電圧印加により、駆動部8Aの圧電体がY軸方向に縮んだ場合、駆動部8Bの圧電体はY軸方向に伸びる。駆動部8Aの圧電体がY軸方向に伸びた場合、駆動部8Bの圧電体はY軸方向に縮む。
[Description of operation]
The operation of the optical scanner 1 will be described with reference to FIG. The drive voltage generation unit 91 supplies a drive voltage having an opposite phase between the upper electrode and the lower electrode of the drive unit 8A and between the upper electrode and the lower electrode of the drive unit 8B. The drive voltage changes periodically with time. When the piezoelectric body of the drive unit 8A contracts in the Y-axis direction due to this voltage application, the piezoelectric body of the drive unit 8B extends in the Y-axis direction. When the piezoelectric body of the drive unit 8A extends in the Y axis direction, the piezoelectric body of the drive unit 8B contracts in the Y axis direction.

この圧電体の変位により、Y軸の正方向側の第2板部分72とY軸の負方向側の第2板部分72とは、Z軸の相反する方向側に屈曲する。即ち、図5に示すように、Y軸の正方向側の第2板部分72が、Z軸の正方向側に屈曲した際には、Y軸の負方向側の第2板部分72は、Z軸の負方向側に屈曲する。Y軸の正方向側の第2板部分72が、Z軸の負方向側に屈曲した際には、Y軸の負方向側の第2板部分72は、Z軸の正方向側に屈曲する。このようにして、第2板部分72が周期的に屈曲し、延長線AXを節とする定在的な波形の変形が振動部材7に発生する。振動部材7に発生した変形は、支持梁6の延長線AXを中心とした捻れ振動を誘起する。この結果、ミラー部5は延長線AX回りに揺動する。ミラー部5が揺動することで、ミラー部5の反射面51が延長線AX回りに揺動する。この反射面51の揺動により、反射面51に入射した光線束が走査される。   Due to the displacement of the piezoelectric body, the second plate portion 72 on the positive side of the Y axis and the second plate portion 72 on the negative direction side of the Y axis are bent in opposite directions of the Z axis. That is, as shown in FIG. 5, when the second plate portion 72 on the positive direction side of the Y axis is bent toward the positive direction side of the Z axis, the second plate portion 72 on the negative direction side of the Y axis is Bends in the negative direction of the Z axis. When the second plate portion 72 on the positive direction side of the Y axis is bent toward the negative direction side of the Z axis, the second plate portion 72 on the negative direction side of the Y axis is bent toward the positive direction side of the Z axis. . In this way, the second plate portion 72 is periodically bent, and a standing waveform deformation with the extended line AX as a node occurs in the vibration member 7. The deformation generated in the vibration member 7 induces torsional vibration about the extension line AX of the support beam 6. As a result, the mirror unit 5 swings around the extension line AX. As the mirror unit 5 swings, the reflecting surface 51 of the mirror unit 5 swings around the extension line AX. The light beam incident on the reflecting surface 51 is scanned by the swinging of the reflecting surface 51.

[製造方法]
本実施形態に係る光スキャナ1の製造方法について説明する。先ず、弾性を有する基板が被エッチング材として準備される。次に、被エッチング材にエッチング処理が施され、可動部2、及び外板3が形成される。可動部2、及び外板3が形成されると、可動部2の表面のうち下部電極が設けられる箇所を除いた領域にレジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されると、白金(Pt)や金(Au)等の金属が、表面にレジスト膜が形成された可動部2に蒸着される。この処理により、可動部2に金属の下部電極が積層される。下部電極が積層されると、レジスト膜が可動部2の表面から除去される。次に圧電体が下部電極上に設けられる。この圧電体設置の処理では、先ず可動部2と下部電極との表面のうち、下部電極上に圧電体が設けられる箇所を除いた領域に、レジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されると、圧電材料であるPZTのエアロゾルが、表面にレジスト膜が形成された可動部2と下部電極とに吹き付けられる。この処理により、下部電極に、PZTの圧電膜が成膜され、圧電体が形成される。圧電体が形成されると、レジスト膜が可動部2と下部電極との表面から除去される。圧電体設置の処理が行われると、上部電極が、圧電体上に設けられる。上部電極積層の処理では、上述の下部電極積層処理と同様の金属蒸着が用いられる。上部電極が圧電体上に積層されると、基板のうちのミラー部5が形成される領域にアルミニウム(Al)や金(Au)等の金属膜の反射面51が形成される。反射面51の形成には、上述の金属蒸着が用いられる。反射面51が形成されると、可動部2と一対の基台4とが接着剤により接着される。接着剤としては、例えばエポキシ系の接着剤が用いられる。以上の製造方法により、光スキャナ1が製造される。
[Production method]
A method for manufacturing the optical scanner 1 according to this embodiment will be described. First, an elastic substrate is prepared as a material to be etched. Next, an etching process is performed on the material to be etched, and the movable portion 2 and the outer plate 3 are formed. When the movable part 2 and the outer plate 3 are formed, a resist film is formed in a region of the surface of the movable part 2 excluding a place where the lower electrode is provided. When the resist film is formed, a metal such as platinum (Pt) or gold (Au) is deposited on the movable portion 2 having the resist film formed on the surface. By this process, a metal lower electrode is laminated on the movable part 2. When the lower electrode is laminated, the resist film is removed from the surface of the movable part 2. Next, a piezoelectric body is provided on the lower electrode. In the process of installing the piezoelectric body, first, a resist film is formed in a region of the surfaces of the movable portion 2 and the lower electrode, excluding the place where the piezoelectric body is provided on the lower electrode. When the resist film is formed, an aerosol of PZT, which is a piezoelectric material, is sprayed onto the movable part 2 and the lower electrode having the resist film formed on the surface. By this process, a PZT piezoelectric film is formed on the lower electrode, and a piezoelectric body is formed. When the piezoelectric body is formed, the resist film is removed from the surfaces of the movable portion 2 and the lower electrode. When the process of installing the piezoelectric body is performed, the upper electrode is provided on the piezoelectric body. In the upper electrode lamination process, metal deposition similar to the above-described lower electrode lamination process is used. When the upper electrode is laminated on the piezoelectric body, a reflective surface 51 of a metal film such as aluminum (Al) or gold (Au) is formed in a region of the substrate where the mirror portion 5 is formed. The metal vapor deposition described above is used to form the reflective surface 51. When the reflecting surface 51 is formed, the movable part 2 and the pair of bases 4 are bonded together with an adhesive. For example, an epoxy adhesive is used as the adhesive. The optical scanner 1 is manufactured by the above manufacturing method.

[解析結果]
図6〜図11を用いて、光スキャナ1、401の離間間隔SDに依存した各種特性値についてのシミュレーションによる解析結果を説明する。図6は、本実施形態の光スキャナ1と構造の異なる比較例の光スキャナ401の下面図である。図7〜図11は、各々、本実施形態に係る光スキャナ1の一実施例を示す下面図である。図12〜図14において、図6〜図11の各図面に示すモデルに対応して記載されている、最大応力差の数値は、光スキャナ1、401の光学振れ角を46度と設定した際の数値である。回転誤差、及び共振周波数差の数値は、光スキャナ1、401の光学振れ角の設定値によらず一定である。離間間隔SDとは、図7〜図11に示す、X軸方向における一対の基台4の第1連結板31下における離間間隔である。図6に示す光スキャナ401は、離間間隔SD=0μmである。図6に示す光スキャナ401は、この離間距離SDが零の値であるという点において、図7〜図11に示す本実施形態の光スキャナ1と異なる。図10、及び図11に示す光スキャナ1は、図10、及び図11に示すように同じ離間間隔SDを有する。ただし、図10に示す一対の基台4のY軸方向における寸法DAは、Y軸方向における一対の第2連結板の寸法DBと等しい。即ち、図10に示す一対の基台4の寸法DA=DBである。一方、図11に示す一対の基台4のY軸方向における寸法DAは、Y軸方向における一対の第2連結板の寸法DBから、Y軸方向における第1連結板の寸法DCの2倍の寸法を引いた寸法に等しい。即ち、図11に示す一対の基台4の寸法DA=DB−2DCである。なお、図示していないが、図6〜図9に示す一対の基台4のY軸方向における寸法DAは、いずれも図10に示す一対の基台4のY軸方向における寸法DAと等しい。
[Analysis result]
An analysis result by simulation of various characteristic values depending on the separation interval SD of the optical scanners 1 and 401 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a bottom view of a comparative optical scanner 401 having a structure different from that of the optical scanner 1 of the present embodiment. 7 to 11 are bottom views showing examples of the optical scanner 1 according to the present embodiment, respectively. 12 to 14, the numerical values of the maximum stress differences described corresponding to the models shown in FIGS. 6 to 11 are obtained when the optical deflection angle of the optical scanners 1 and 401 is set to 46 degrees. It is a numerical value. The numerical values of the rotation error and the resonance frequency difference are constant regardless of the set value of the optical deflection angle of the optical scanners 1 and 401. The separation interval SD is the separation interval under the first connecting plate 31 of the pair of bases 4 in the X-axis direction shown in FIGS. In the optical scanner 401 shown in FIG. 6, the separation interval SD = 0 μm. The optical scanner 401 shown in FIG. 6 is different from the optical scanner 1 of this embodiment shown in FIGS. 7 to 11 in that the separation distance SD is a zero value. The optical scanner 1 shown in FIGS. 10 and 11 has the same separation interval SD as shown in FIGS. 10 and 11. However, the dimension DA in the Y-axis direction of the pair of bases 4 shown in FIG. 10 is equal to the dimension DB of the pair of second connecting plates in the Y-axis direction. That is, the dimension DA of the pair of bases 4 shown in FIG. 10 is DB = DB. On the other hand, the dimension DA in the Y-axis direction of the pair of bases 4 shown in FIG. 11 is twice the dimension DC of the first connection plate in the Y-axis direction from the dimension DB of the pair of second connection plates in the Y-axis direction. Equal to the dimension minus the dimension. That is, the dimension DA of the pair of bases 4 shown in FIG. 11 is DB-2DB. Although not shown, the dimension DA in the Y-axis direction of the pair of bases 4 shown in FIGS. 6 to 9 is equal to the dimension DA in the Y-axis direction of the pair of bases 4 shown in FIG.

図10を用いて、シミュレーションに際して設定した光スキャナ1の各部の寸法について説明する。Y軸方向における一対の第2連結板の寸法DBは、寸法DB=21.0μmである。Y軸方向における第1連結板の寸法DCは、寸法DC=1.0μmである。X軸方向における外板3の寸法DDは、寸法DD=11.8μmである。X軸方向における第2板部分72の寸法DEは、寸法DE=6.4μmである。X軸方向における第1連結板31の寸法DFは、寸法DF=9.8μmである。以上の寸法DB、寸法DC、寸法DD、寸法DE、及び寸法DFは、図6〜9、及び図11に示す光スキャナ1、401においても同じ寸法を有する。図6〜図11に示す光スキャナ1、401の離間間隔SDは、各々、SD=0.0、3.0、6.4、8.3、9.8、9.8μmである。前述のように、図10、及び図11に示す光スキャナ1の離間間隔SDは、いずれも離間間隔SD=9.8μmと共通の値である。   The dimensions of each part of the optical scanner 1 set during the simulation will be described with reference to FIG. The dimension DB of the pair of second connecting plates in the Y-axis direction is dimension DB = 21.0 μm. The dimension DC of the first connecting plate in the Y-axis direction is dimension DC = 1.0 μm. The dimension DD of the outer plate 3 in the X-axis direction is dimension DD = 11.8 μm. The dimension DE of the second plate portion 72 in the X-axis direction is dimension DE = 6.4 μm. The dimension DF of the first connecting plate 31 in the X-axis direction is dimension DF = 9.8 μm. The above dimension DB, dimension DC, dimension DD, dimension DE, and dimension DF have the same dimensions in the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. The separation intervals SD of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 are SD = 0.0, 3.0, 6.4, 8.3, 9.8, and 9.8 μm, respectively. As described above, the separation interval SD of the optical scanner 1 shown in FIGS. 10 and 11 is the same value as the separation interval SD = 9.8 μm.

図12は、図15に示すようなY軸方向の接着ずれGPが起きた場合に図6〜図11に示す各光スキャナ1、401に生ずる回転誤差の解析結果を示す。本実施形態において、一対の基台4は、外板3の下面に接着されて設けられているため、固定位置ずれを接着ずれと記す。なお、本実施形態において回転誤差は、図24に示すミラー部MRの一端部AEの揺動時Z軸変位を変位PA、ミラー部MRの他端部BEの揺動時Z軸変位を変位PBとした場合に、(回転誤差)={(PA+PB)/PA}×100の関係式により定義されるものとする。図24は、図23に示すミラー部MRをY軸方向、即ち揺動軸線AX方向から見た場合の側面図である。図24において実線により示すミラー部MRは静止時のミラー部MRを示す。図24において二点鎖線により示すミラー部MRは、揺動時のある時間におけるミラー部MRを示す。例えば、変位PA=1μm、変位PB=−0.5μmの場合、回転誤差は、(回転誤差)={(1−0.5)/1}×100=50%である。Y軸方向の接着ずれGPは、接着ずれGP=250μmとして設定して解析を行った。図12に示すように、図7〜図11に示す本実施形態に係る光スキャナ1の回転誤差は、図6に示す従来の光スキャナ401の回転誤差と比較して小さい。従って、本実施形態に係る光スキャナ1は、Y軸方向、即ち延長線AXに垂直な方向に接着ずれが起きた場合に生ずる回転誤差が小さい。また、図12に示すように、図7、及び図8に示す光スキャナ1の回転誤差と図9、図10、及び図11に示す光スキャナ1の回転誤差とを比較すると、図9、図10、及び図11に示す光スキャナ1の回転誤差は非常に小さい。従って、X軸方向における一対の基台4の離間間隔SDは、X軸方向における第2板部分72の寸法DE以上、且つX軸方向における第1連結板31の寸法DF以下であることが望ましい。また、図12に示すように、図7〜図11に示す光スキャナ1のうち、図10に示す光スキャナ1の回転誤差が最も小さい。従って、X軸方向における一対の基台4の離間間隔SDは、X軸方向における第1連結板31の寸法DFと等しく、Y軸方向における一対の基台4の寸法DAは、Y軸方向における一対の第2連結板の寸法DBと等しいことが望ましい。なお、X軸方向の接着ずれが起きた場合の図6〜図11に示す光スキャナ1、401の回転誤差の解析も行ったが、いずれの光スキャナ1、401の回転誤差も0.0%であった。   FIG. 12 shows the analysis result of the rotation error generated in each of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 when the adhesion deviation GP in the Y-axis direction as shown in FIG. 15 occurs. In the present embodiment, the pair of bases 4 are provided by being bonded to the lower surface of the outer plate 3, and hence a fixed position shift is referred to as an adhesive shift. In the present embodiment, the rotation error includes displacement PA when the one end AE of the mirror MR shown in FIG. 24 is swung, and displacement ZB when the other end BE of the mirror MR is swung PB. In this case, (rotational error) = {(PA + PB) / PA} × 100. FIG. 24 is a side view of the mirror part MR shown in FIG. 23 when viewed from the Y-axis direction, that is, the swing axis AX direction. In FIG. 24, the mirror part MR indicated by a solid line indicates the mirror part MR at rest. In FIG. 24, a mirror portion MR indicated by a two-dot chain line indicates the mirror portion MR at a certain time during swinging. For example, when the displacement PA = 1 μm and the displacement PB = −0.5 μm, the rotation error is (rotation error) = {(1-0.5) / 1} × 100 = 50%. The analysis was performed with the adhesion deviation GP in the Y-axis direction set as adhesion deviation GP = 250 μm. As shown in FIG. 12, the rotation error of the optical scanner 1 according to this embodiment shown in FIGS. 7 to 11 is smaller than the rotation error of the conventional optical scanner 401 shown in FIG. Therefore, the optical scanner 1 according to the present embodiment has a small rotational error that occurs when an adhesion shift occurs in the Y-axis direction, that is, the direction perpendicular to the extension line AX. 12, the rotation error of the optical scanner 1 shown in FIGS. 7 and 8 is compared with the rotation error of the optical scanner 1 shown in FIGS. 9, 10, and 11. 10 and the rotation error of the optical scanner 1 shown in FIG. 11 is very small. Therefore, it is desirable that the separation distance SD between the pair of bases 4 in the X-axis direction is not less than the dimension DE of the second plate portion 72 in the X-axis direction and not more than the dimension DF of the first connecting plate 31 in the X-axis direction. . As shown in FIG. 12, the rotation error of the optical scanner 1 shown in FIG. 10 is the smallest among the optical scanners 1 shown in FIGS. Therefore, the spacing SD between the pair of bases 4 in the X-axis direction is equal to the dimension DF of the first connecting plate 31 in the X-axis direction, and the dimension DA of the pair of bases 4 in the Y-axis direction is in the Y-axis direction. It is desirable to be equal to the dimension DB of the pair of second connecting plates. In addition, the rotation error of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 when the adhesion deviation in the X-axis direction occurs was also analyzed, but the rotation error of any of the optical scanners 1 and 401 is 0.0%. Met.

図13は、Y軸方向の接着ずれGPが起きた場合に図6〜図11に示す各光スキャナ1、401に生ずる共振周波数差の解析結果を示す。光スキャナ1、401の共振周波数差とは、接着ずれGPが起きた場合の共振周波数と接着ずれGPが起きなかった場合の共振周波数との差である。図13に示すように、図7〜図11に示す本実施形態に係る光スキャナ1の共振周波数差は、図6に示す従来の光スキャナ401の共振周波数差と比較して小さい。従って、本実施形態に係る光スキャナ1は、Y軸方向、即ち延長線AXに垂直な方向に接着ずれが起きた場合に生ずる共振周波数の変化量が小さい。なお、X軸方向の接着ずれが起きた場合の図6〜図11に示す光スキャナ1、401の共振周波数差の解析も行ったが、各々、0.0、−0.23、0.28、−0.64、0.57、0.24Hzといずれも非常に小さかった。   FIG. 13 shows an analysis result of a resonance frequency difference generated in each of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 when the adhesion deviation GP in the Y-axis direction occurs. The resonance frequency difference between the optical scanners 1 and 401 is the difference between the resonance frequency when the adhesion deviation GP occurs and the resonance frequency when the adhesion deviation GP does not occur. As shown in FIG. 13, the resonance frequency difference of the optical scanner 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 7 to 11 is smaller than the resonance frequency difference of the conventional optical scanner 401 shown in FIG. Therefore, the optical scanner 1 according to the present embodiment has a small amount of change in the resonance frequency that occurs when the adhesive displacement occurs in the Y-axis direction, that is, the direction perpendicular to the extension line AX. In addition, although the resonance frequency difference of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 when the adhesion deviation in the X-axis direction occurs was also analyzed, 0.0, −0.23, and 0.28, respectively. , -0.64, 0.57, and 0.24 Hz were all very small.

図14は、Y軸方向の接着ずれGPが起きた場合に図6〜図11に示す各光スキャナ1、401に生ずる最大応力差の解析結果を示す。光スキャナ1、401の最大応力差とは、接着ずれGPが起きた場合の最大応力と接着ずれGPが起きなかった場合の最大応力との差である。図14に示すように、図7〜図11に示す本実施形態に係る光スキャナ1の最大応力差は、図6に示す従来の光スキャナ401の最大応力差と比較して小さい。従って、本実施形態に係る光スキャナ1は、Y軸方向、即ち延長線AXに垂直な方向に接着ずれが起きた場合に生ずる最大応力の変化量が小さい。なお、X軸方向の接着ずれが起きた場合の図6〜図11に示す光スキャナ1、401の最大応力差の解析も行ったが、各々、0.0、1.22、6.56、6.49、10.73、10.14MPaといずれも非常に小さかった。   FIG. 14 shows an analysis result of the maximum stress difference generated in each of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 when the adhesion deviation GP in the Y-axis direction occurs. The maximum stress difference between the optical scanners 1 and 401 is the difference between the maximum stress when the adhesion deviation GP occurs and the maximum stress when the adhesion deviation GP does not occur. As shown in FIG. 14, the maximum stress difference of the optical scanner 1 according to this embodiment shown in FIGS. 7 to 11 is smaller than the maximum stress difference of the conventional optical scanner 401 shown in FIG. Therefore, the optical scanner 1 according to the present embodiment has a small amount of change in the maximum stress that occurs when an adhesion shift occurs in the Y-axis direction, that is, in a direction perpendicular to the extension line AX. In addition, the analysis of the maximum stress difference of the optical scanners 1 and 401 shown in FIGS. 6 to 11 when the adhesive displacement in the X-axis direction occurs was also performed, but 0.0, 1.22, 6.56, All were very small with 6.49, 10.73, and 10.14 MPa.

以上、図12〜図14に示す解析結果をまとめると、本実施形態に係る光スキャナ1は、従来の光スキャナと比較して、接着ずれによる回転誤差などの光スキャナの特性のバラツキが低減される。また、X軸方向における一対の基台4の離間間隔SDは、X軸方向における第2板部分72の寸法DE以上、且つX軸方向における第1連結板31の寸法DF以下である場合に、顕著に接着ずれによる光スキャナ1の特性のバラツキが低減される。また、X軸方向における一対の基台4の離間間隔SDは、X軸方向における第1連結板31の寸法DFと等しく、Y軸方向における一対の基台4の寸法DAは、Y軸方向における一対の第2連結板の寸法DBと等しい場合に、最も接着ずれによる光スキャナ1の特性のバラツキが低減される。   As described above, the analysis results shown in FIGS. 12 to 14 are summarized. In the optical scanner 1 according to the present embodiment, variation in characteristics of the optical scanner such as a rotation error due to adhesion deviation is reduced as compared with the conventional optical scanner. The Further, when the separation distance SD between the pair of bases 4 in the X-axis direction is not less than the dimension DE of the second plate portion 72 in the X-axis direction and not more than the dimension DF of the first connecting plate 31 in the X-axis direction, The variation in the characteristics of the optical scanner 1 due to the adhesive displacement is remarkably reduced. Further, the separation distance SD between the pair of bases 4 in the X-axis direction is equal to the dimension DF of the first connecting plate 31 in the X-axis direction, and the dimension DA of the pair of bases 4 in the Y-axis direction is in the Y-axis direction. When the dimension DB is equal to the dimension DB of the pair of second connecting plates, the variation in the characteristics of the optical scanner 1 due to the adhesive displacement is reduced most.

[光スキャナ使用例]
本実施形態に係る光スキャナ1の網膜走査ディスプレイ201における使用例について、図16を用いて説明する。網膜走査ディスプレイ201とは、ヘッドマウントディスプレイ装置(以後、「HMD」と記す。)の一形態である。網膜走査ディスプレイ201は、装着者の頭部およびその近辺に装着され、画像光を装着者の眼に導き、装着者の網膜上で2次元方向に走査することにより、画像情報に対応する画像が装着者により視認されるように構成されたものである。本実施形態に係る光スキャナ1は、図16に示した共振型偏向素子261に用いられる。ただし、制御部9は、水平走査制御回路262に対応するものである。
[Optical scanner usage example]
An example of use of the optical scanner 1 according to this embodiment in the retinal scanning display 201 will be described with reference to FIG. The retinal scanning display 201 is a form of a head mounted display device (hereinafter referred to as “HMD”). The retinal scanning display 201 is mounted on the wearer's head and in the vicinity thereof, guides image light to the wearer's eyes, and scans the wearer's retina in a two-dimensional direction so that an image corresponding to the image information is obtained. It is comprised so that it may be visually recognized by the wearer. The optical scanner 1 according to this embodiment is used for the resonance type deflection element 261 shown in FIG. However, the control unit 9 corresponds to the horizontal scanning control circuit 262.

網膜走査ディスプレイ201は、光線束生成部220と、水平走査部260と、垂直走査部280とを備えている。   The retinal scanning display 201 includes a light beam generation unit 220, a horizontal scanning unit 260, and a vertical scanning unit 280.

光線束生成部220は、外部から供給される画像情報Sに基づいて画像光を生成し、生成された画像光を水平走査部260に供給する。水平走査部260は、光線束生成部220により生成された画像光を水平方向に走査し、水平方向に走査された画像光をリレー光学系270を介して、垂直走査部280に供給する。垂直走査部280は、リレー光学系270を介して、水平走査部260から供給された画像光を垂直方向に走査し、垂直方向に走査された画像光をリレー光学系290を介して、装着者の瞳孔Eaに供給する。   The light beam generation unit 220 generates image light based on image information S supplied from the outside, and supplies the generated image light to the horizontal scanning unit 260. The horizontal scanning unit 260 scans the image light generated by the light beam generation unit 220 in the horizontal direction, and supplies the image light scanned in the horizontal direction to the vertical scanning unit 280 via the relay optical system 270. The vertical scanning unit 280 scans the image light supplied from the horizontal scanning unit 260 in the vertical direction via the relay optical system 270, and the image light scanned in the vertical direction via the relay optical system 290. To the pupil Ea.

光線束生成部220は、信号処理回路221と、光源部230と、光合成部240と、を備えている。本実施形態における光線束生成部220が、本発明の光源部の一例である。   The light beam generation unit 220 includes a signal processing circuit 221, a light source unit 230, and a light combining unit 240. The light flux generation unit 220 in the present embodiment is an example of a light source unit of the present invention.

信号処理回路221は、外部から供給された画像データSを受信する。信号処理回路221は、画像データSに基づいて、画像を合成するための要素となる青、赤、緑の各画像信号であるB映像信号、R映像信号、G映像信号を生成し、光源部230に供給する。信号処理回路221は、水平走査部260を駆動するための水平同期信号を水平走査部260に供給し、垂直走査部280を駆動するための垂直同期信号を垂直走査部280に供給する。   The signal processing circuit 221 receives image data S supplied from the outside. Based on the image data S, the signal processing circuit 221 generates a B video signal, an R video signal, and a G video signal, which are blue, red, and green image signals that are elements for synthesizing an image, and a light source unit 230. The signal processing circuit 221 supplies a horizontal synchronization signal for driving the horizontal scanning unit 260 to the horizontal scanning unit 260 and supplies a vertical synchronization signal for driving the vertical scanning unit 280 to the vertical scanning unit 280.

光源部230は、信号処理回路221から供給されるB映像信号、R映像信号、G映像信号をそれぞれ画像光にする画像光出力部として機能する。光源部230は、青色の画像光を発生するBレーザ234及びBレーザ234を駆動するBレーザドライバ231と、赤色の画像光を発生するRレーザ235及びRレーザ235を駆動するRレーザドライバ232と、緑色の画像光を発生するGレーザ236及びGレーザ236を駆動するGレーザドライバ233と、を備えている。   The light source unit 230 functions as an image light output unit that converts the B video signal, the R video signal, and the G video signal supplied from the signal processing circuit 221 into image light. The light source unit 230 includes a B laser 234 that generates blue image light and a B laser driver 231 that drives the B laser 234, an R laser 235 that generates red image light, and an R laser driver 232 that drives the R laser 235. A G laser 236 that generates green image light, and a G laser driver 233 that drives the G laser 236.

光合成部240は、光源部230から出力された3つの画像光を供給され、3つの画像光を1つの画像光に合成して任意の画像光を生成する。光合成部240は、コリメート光学系241、242、243と、このコリメートされた画像光を合成するためのダイクロイックミラー244、245、246と、合成された画像光を伝送ケーブル250に導く結合光学系247とを備えている。各レーザ234、235、236から出射したレーザ光は、コリメート光学系241、242、243によってそれぞれ平行光化された後に、ダイクロイックミラー244、245、246に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー244、245、246により、各画像光が波長に関して選択的に反射または透過される。コリメート光学系251は、伝送ケーブル250を介して出射される画像光を平行光化し、水平走査部260に導く。   The light combining unit 240 is supplied with the three image lights output from the light source unit 230, and generates arbitrary image light by combining the three image lights into one image light. The light combining unit 240 includes collimating optical systems 241, 242, and 243, dichroic mirrors 244, 245, and 246 for combining the collimated image light, and a coupling optical system 247 that guides the combined image light to the transmission cable 250. And. Laser beams emitted from the lasers 234, 235, and 236 are collimated by collimating optical systems 241, 242, and 243, respectively, and then incident on dichroic mirrors 244, 245, and 246. Thereafter, the dichroic mirrors 244, 245, and 246 selectively reflect or transmit each image light with respect to the wavelength. The collimating optical system 251 converts the image light emitted through the transmission cable 250 into parallel light and guides it to the horizontal scanning unit 260.

平行光化された画像光は、水平走査部260、リレー光学系270、垂直走査部280、及びリレー光学系290により、2次元的に走査された画像光に変換される。水平走査部260は、コリメート光学系251で平行光化された画像光を画像表示のために水平方向に往復走査する。リレー光学系270は、水平走査部260と垂直走査部280との間に設けられ、水平走査部260により走査された画像光を、垂直走査部280に導く。垂直走査部280は、水平走査部260で水平方向に走査された画像光を垂直方向に往復走査する。リレー光学系290は、水平方向と垂直方向とに走査(2次元的に走査)された画像光を瞳孔Eaへ出射する。本実施形態におけるリレー光学系270、及びリレー光学系290等が、本発明の光学系の一例である。   The collimated image light is converted into two-dimensionally scanned image light by the horizontal scanning unit 260, the relay optical system 270, the vertical scanning unit 280, and the relay optical system 290. The horizontal scanning unit 260 reciprocally scans the image light that has been collimated by the collimating optical system 251 in the horizontal direction for image display. The relay optical system 270 is provided between the horizontal scanning unit 260 and the vertical scanning unit 280 and guides the image light scanned by the horizontal scanning unit 260 to the vertical scanning unit 280. The vertical scanning unit 280 reciprocates in the vertical direction the image light scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 260. The relay optical system 290 emits image light scanned (two-dimensionally scanned) in the horizontal direction and the vertical direction to the pupil Ea. The relay optical system 270, the relay optical system 290, and the like in this embodiment are examples of the optical system of the present invention.

水平走査部260は、共振型偏向素子261と、水平走査制御回路262と、を備えている。第2の実施形態に係る光スキャナ101は、共振型偏向素子261に用いられる。共振型偏向素子261は、画像光を水平方向に走査するための反射面を有する。水平走査制御回路262は、信号処理回路221から供給される水平同期信号に基づいて、共振型偏向素子261を共振させる。リレー光学系270は、水平走査部260と垂直走査部280との間で画像光を中継する。共振型偏向素子261によって水平方向に走査された光は、リレー光学系270によって垂直走査部280内の偏向素子281の反射面に収束される。   The horizontal scanning unit 260 includes a resonance type deflection element 261 and a horizontal scanning control circuit 262. The optical scanner 101 according to the second embodiment is used for the resonance type deflection element 261. The resonant deflection element 261 has a reflection surface for scanning the image light in the horizontal direction. The horizontal scanning control circuit 262 resonates the resonance type deflection element 261 based on the horizontal synchronization signal supplied from the signal processing circuit 221. The relay optical system 270 relays image light between the horizontal scanning unit 260 and the vertical scanning unit 280. The light scanned in the horizontal direction by the resonance type deflection element 261 is converged on the reflection surface of the deflection element 281 in the vertical scanning unit 280 by the relay optical system 270.

垂直走査部280は、偏向素子281と、垂直走査制御回路282と、を備えている。偏向素子281は、リレー光学系270により導かれた画像光を垂直方向に走査する。垂直走査制御回路282は、信号処理回路221から供給される垂直同期信号に基づいて、偏向素子281を揺動させる。共振型偏向素子261により水平方向に走査され、偏向素子281によって垂直方向に走査された画像光は、2次元的に走査された走査画像光としてリレー光学系290へ出射される。   The vertical scanning unit 280 includes a deflection element 281 and a vertical scanning control circuit 282. The deflection element 281 scans the image light guided by the relay optical system 270 in the vertical direction. The vertical scanning control circuit 282 swings the deflection element 281 based on the vertical synchronization signal supplied from the signal processing circuit 221. The image light scanned in the horizontal direction by the resonance type deflection element 261 and scanned in the vertical direction by the deflection element 281 is emitted to the relay optical system 290 as scanning image light scanned two-dimensionally.

リレー光学系290は、垂直走査部280と装着者の瞳孔Eaとの間で画像光を中継する。共振型偏向素子261により水平方向に走査され、偏向素子281によって垂直方向に走査された画像光は、リレー光学系290によって装着者の瞳孔Eaに収束される。このようにして、装着者は画像情報に対応する画像を視認することができる。   The relay optical system 290 relays image light between the vertical scanning unit 280 and the wearer's pupil Ea. The image light scanned in the horizontal direction by the resonance type deflection element 261 and scanned in the vertical direction by the deflection element 281 is converged on the pupil Ea of the wearer by the relay optical system 290. In this way, the wearer can visually recognize an image corresponding to the image information.

網膜走査ディスプレイ201は、光スキャナ1である共振型偏向素子261を供えている。光スキャナ1は、接着ずれによる光スキャナの特性のバラツキが低減されている。従って、網膜走査ディスプレイ201は、高精度な光走査を行うことができるため、高画質な画像表示を行うことができる。   The retinal scanning display 201 includes a resonant deflection element 261 that is the optical scanner 1. In the optical scanner 1, variations in characteristics of the optical scanner due to adhesion displacement are reduced. Accordingly, since the retinal scanning display 201 can perform high-precision optical scanning, it can perform high-quality image display.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[光スキャナ外観]
以下、図面を用いて本実施形態の光スキャナ301の外観について説明する。図17は、本実施形態の光スキャナ301の外観を示す斜視図である。光スキャナ301は、図1に示すように、可動部302と外板303と一対の基台304とを備える。本実施形態における可動部302が、本発明の可動部の一例である。本実施形態における外板303が、本発明の外板の一例である。本実施形態における基台304が、本発明の基台の一例である。
[Optical scanner appearance]
Hereinafter, the external appearance of the optical scanner 301 of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a perspective view showing the appearance of the optical scanner 301 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the optical scanner 301 includes a movable portion 302, an outer plate 303, and a pair of bases 304. The movable part 302 in this embodiment is an example of the movable part of the present invention. The outer plate 303 in the present embodiment is an example of the outer plate of the present invention. The base 304 in this embodiment is an example of the base of the present invention.

可動部302は、ミラー部305と、一対の支持梁306と、振動部材307と、駆動部308とを備える。ミラー部305は、反射面351を備える。反射面351は、入射した光線束を反射する。本実施形態におけるミラー部305が、本発明のミラー部の一例である。本実施形態における反射面351が、本発明の反射面の一例である。   The movable unit 302 includes a mirror unit 305, a pair of support beams 306, a vibration member 307, and a drive unit 308. The mirror unit 305 includes a reflective surface 351. The reflection surface 351 reflects the incident light bundle. The mirror unit 305 in the present embodiment is an example of the mirror unit of the present invention. The reflective surface 351 in the present embodiment is an example of the reflective surface of the present invention.

一対の支持梁306は、反射面351に平行な面上でミラー部305の両側から延出する。以後、図17に示す一対の支持梁306を結ぶ延長線AXに平行な方向をX軸方向、反射面351に平行な面上で、且つ一対の支持梁306に垂直な方向をY軸方向、反射面351に垂直な方向をZ軸方向として定義する。X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の定義は他の図面においても共通のものとする。本実施形態における支持梁306が、本発明の支持梁の一例である。   The pair of support beams 306 extend from both sides of the mirror unit 305 on a plane parallel to the reflection surface 351. Thereafter, the direction parallel to the extension line AX connecting the pair of support beams 306 shown in FIG. 17 is the X axis direction, the direction parallel to the reflection surface 351 and the direction perpendicular to the pair of support beams 306 is the Y axis direction, A direction perpendicular to the reflecting surface 351 is defined as the Z-axis direction. The definitions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are common to other drawings. The support beam 306 in this embodiment is an example of the support beam of the present invention.

振動部材307は、一対の支持梁306に連結する。振動部材307は、XY平面においてミラー部305から離れる方向に延出する。振動部材307は、一対の支持梁6に振動を伝達する。本実施形態における振動部材307が、本発明の振動部材の一例である。   The vibration member 307 is connected to the pair of support beams 306. The vibration member 307 extends in a direction away from the mirror unit 305 in the XY plane. The vibration member 307 transmits vibration to the pair of support beams 6. The vibration member 307 in the present embodiment is an example of the vibration member of the present invention.

駆動部308は、振動部材307と外板303とにまたがって設けられる。駆動部308は、圧電体と、圧電体を挟むように圧電体の上下に設けられる上部電極、及び下部電極とを含む。本実施形態における駆動部308が、本発明の駆動部の一例である。   The drive unit 308 is provided across the vibration member 307 and the outer plate 303. The drive unit 308 includes a piezoelectric body, and an upper electrode and a lower electrode provided above and below the piezoelectric body so as to sandwich the piezoelectric body. The drive unit 308 in this embodiment is an example of the drive unit of the present invention.

外板303は、一対の第1連結板331と一対の第2連結板332とを備える。一対の第1連結板331は、振動部材307に連結する。一対の第1連結板331は、Y軸方向に延出する。一対の第2連結板332は、XY平面において、一対の第1連結板331の両方に交差して連結し、本実施形態では、一対の第1連結板331の両方に垂直に連結する。一対の第2連結板332は、一対の第1連結板331を挟んで各々位置する。Z軸方向に貫通している貫通孔333が、一対の第2連結板332と可動部302との間に位置する。そのため、一対の第2連結板332は、X方向において可動部302から離間して位置する。一対の第2連結板332は、Y軸方向においてミラー部305の両側に各々位置する。一対の第2連結板332は、X軸軸方向に延出する。外板303は、可動部302を囲っている。本実施形態における第1連結板331が、本発明の第1連結板の一例である。本実施形態における第2連結板332が、本発明の第2連結板の一例である。   The outer plate 303 includes a pair of first connection plates 331 and a pair of second connection plates 332. The pair of first connection plates 331 are connected to the vibration member 307. The pair of first connecting plates 331 extend in the Y-axis direction. In the XY plane, the pair of second connection plates 332 intersect and connect to both of the pair of first connection plates 331, and in the present embodiment, the pair of second connection plates 332 are vertically connected to both of the pair of first connection plates 331. The pair of second connection plates 332 are respectively positioned with the pair of first connection plates 331 interposed therebetween. A through hole 333 penetrating in the Z-axis direction is located between the pair of second connecting plates 332 and the movable portion 302. Therefore, the pair of second connection plates 332 are positioned away from the movable portion 302 in the X direction. The pair of second connection plates 332 are respectively located on both sides of the mirror unit 305 in the Y-axis direction. The pair of second connection plates 332 extend in the X axis direction. The outer plate 303 surrounds the movable part 302. The 1st connection board 331 in this embodiment is an example of the 1st connection board of the present invention. The 2nd connection board 332 in this embodiment is an example of the 2nd connection board of the present invention.

一対の基台304は、Y軸方向に延出する。一対の基台304は、X軸方向において互いに離間する。一対の基台304は、外板303の下面に接着されて設けられる。本実施形態における基台304が、本発明の基台の一例である。   The pair of bases 304 extends in the Y-axis direction. The pair of bases 304 are separated from each other in the X-axis direction. The pair of bases 304 is provided by being bonded to the lower surface of the outer plate 303. The base 304 in this embodiment is an example of the base of the present invention.

光スキャナ301は、第1の実施形態に係る光スキャナ1と同様に駆動される。即ち、駆動部308の上部電極と下部電極との間に周期的に変化する駆動電圧が印加されることで、駆動部308の圧電体が変位する。この変位により可動部302が駆動される。可動部302が駆動されることで、ミラー部305が延長線AXの回りに揺動する。   The optical scanner 301 is driven in the same manner as the optical scanner 1 according to the first embodiment. That is, when a driving voltage that periodically changes is applied between the upper electrode and the lower electrode of the driving unit 308, the piezoelectric body of the driving unit 308 is displaced. The movable portion 302 is driven by this displacement. When the movable portion 302 is driven, the mirror portion 305 swings around the extension line AX.

図18〜図21を用いて、シミュレーションによる解析結果を説明する。図18及び図19に示す光スキャナ501、601は、図20に示す第2の実施形態に係る光スキャナ301と異なる構造を有する。図18に示す光スキャナ501のX軸正方向側の基台504は、図20に示す光スキャナ301の基台304と異なり、第1連結板531下においてX軸負方向側の基台504と連結している。即ち、X軸方向において、X軸正方向側の基台504とX軸負方向側の基台504とが互いに離間していない。また、図19に示す光スキャナ601の基台604は、Y軸方向において互いに離間している。一方、図20に示す本実施形態の光スキャナ301の基台304は、X軸方向において互いに離間している。   The analysis result by simulation is demonstrated using FIGS. 18-21. Optical scanners 501 and 601 shown in FIGS. 18 and 19 have a different structure from the optical scanner 301 according to the second embodiment shown in FIG. A base 504 on the X axis positive direction side of the optical scanner 501 shown in FIG. 18 is different from the base 304 of the optical scanner 301 shown in FIG. 20, and a base 504 on the X axis negative direction side below the first connecting plate 531. It is connected. That is, in the X-axis direction, the base 504 on the X-axis positive direction side and the base 504 on the X-axis negative direction side are not separated from each other. Further, the bases 604 of the optical scanner 601 shown in FIG. 19 are separated from each other in the Y-axis direction. On the other hand, the bases 304 of the optical scanner 301 of this embodiment shown in FIG. 20 are separated from each other in the X-axis direction.

図21は、Y軸方向の接着ずれが起きた場合に図18〜図20に示す各光スキャナに生ずる回転誤差の解析結果を示す。本実施形態において、一対の基台304は、外板303の下面に接着されて設けられているため、固定位置を接着ずれと記す。なお、シミュレーションに際して、本実施形態の光スキャナのモデルとして、図20に示したモデルを用いたが、このモデルは図17に示した光スキャナ301とミラー部の形状等の点において構造上異なる点がある。しかし、おおよその構造は図17に示した光スキャナ301と等しいため、以後に示す解析結果は、図17に示した光スキャナ301においても同様のことが言える。図21に示すように、図20に示す光スキャナ301の回転誤差は、図18、及び図19に示す光スキャナ501、601の回転誤差と比較して非常に小さい。従って、図20に示す本実施形態に係る光スキャナ301のように、一対の基台304が、延長線AXに平行なX軸方向において互いに離間している場合に、Y軸方向の接着ずれによる回転誤差が小さいことが分かる。また、図19に示す光スキャナ601の回転誤差は、図18に示す光スキャナ501の回転誤差と比較して、ほぼ同程度に大きな値であることが分かる。従って、一対の基台304が、延長線AXに垂直なY軸方向において互いに離間している場合に、Y軸方向の接着ずれによる回転誤差が大きいことが分かる。   FIG. 21 shows an analysis result of a rotation error that occurs in each optical scanner shown in FIGS. 18 to 20 when an adhesion shift in the Y-axis direction occurs. In the present embodiment, since the pair of bases 304 are provided by being bonded to the lower surface of the outer plate 303, the fixing position is referred to as an adhesive displacement. In the simulation, the model shown in FIG. 20 was used as the model of the optical scanner of the present embodiment. However, this model is structurally different from the optical scanner 301 shown in FIG. There is. However, since the approximate structure is the same as that of the optical scanner 301 shown in FIG. 17, the same results can be said for the optical scanner 301 shown in FIG. As shown in FIG. 21, the rotation error of the optical scanner 301 shown in FIG. 20 is very small compared to the rotation errors of the optical scanners 501 and 601 shown in FIGS. Therefore, when the pair of bases 304 are separated from each other in the X-axis direction parallel to the extension line AX as in the optical scanner 301 according to the present embodiment shown in FIG. It can be seen that the rotation error is small. Further, it can be seen that the rotation error of the optical scanner 601 shown in FIG. 19 is almost as large as the rotation error of the optical scanner 501 shown in FIG. Therefore, it can be seen that when the pair of bases 304 are separated from each other in the Y-axis direction perpendicular to the extension line AX, a rotation error due to adhesion deviation in the Y-axis direction is large.

以上、図21に示す解析結果をまとめると、図20に示す本実施形態に係る光スキャナ301は、図18及び図19に示す他のタイプの光スキャナ501、601と比較して、接着ずれによる回転誤差などの光スキャナの特性のバラツキが低減される。   As described above, the analysis results shown in FIG. 21 are summarized. The optical scanner 301 according to the present embodiment shown in FIG. 20 is caused by an adhesive shift as compared with the other types of optical scanners 501 and 601 shown in FIGS. Variations in the characteristics of the optical scanner, such as rotation errors, are reduced.

(変形例)
第1、及び第2の実施形態において、基台4、304は、延長線AXに平行な方向において互いに離間する一対の基台4、304であった。しかし、これに限らず、例えば、一対の基台の下側に一対の基台間を結ぶ板状部材を有する構造のものであってもよい。
(Modification)
In the first and second embodiments, the bases 4 and 304 are a pair of bases 4 and 304 that are separated from each other in a direction parallel to the extension line AX. However, the present invention is not limited to this. For example, a structure having a plate-like member connecting the pair of bases below the pair of bases may be used.

第1、及び第2の実施形態において、駆動部は、圧電体と、圧電体を挟むように圧電体の上下に設けられる上部電極及び下部電極とを含む。しかし、これに限らず、駆動部が圧電体と圧電体の上部に設けられる上部電極とを含み、下部電極を有しない構成でもよい。この場合、可動部に相当する部材などがステンレス等の金属により形成され、下部電極を兼ねる必要がある。   In the first and second embodiments, the drive unit includes a piezoelectric body, and an upper electrode and a lower electrode provided above and below the piezoelectric body so as to sandwich the piezoelectric body. However, the configuration is not limited to this, and the drive unit may include a piezoelectric body and an upper electrode provided on the upper side of the piezoelectric body, and may have no lower electrode. In this case, a member corresponding to the movable portion is formed of a metal such as stainless steel and also needs to serve as the lower electrode.

第1、及び第2の実施形態において、可動部、及び外板を形成する処理には、エッチングが用いられていたが、これに限らず例えばプレス加工、及び放電加工が用いられても良い。また、圧電体の積層処理にエアロゾルデポジション法が用いられていたが、これに限らず、圧電体の設置処理として、真空蒸着法、物理気相成長法、または化学気相成長法などが用いられても良い。また、エアロゾルデポジション法等により積層される圧電体の代わりに、圧電体にバルク圧電素子が用いられてもよい。また、上部電極、下部電極積層処理に真空蒸着法が用いられていたが、これに限らず、例えば物理気相成長法や化学気相成長法などが用いられても良い。   In the first and second embodiments, the etching is used for the process of forming the movable part and the outer plate. However, the present invention is not limited to this, and for example, press working and electric discharge machining may be used. In addition, the aerosol deposition method was used for the lamination process of the piezoelectric material, but this is not the only case, and the vacuum deposition method, the physical vapor deposition method, the chemical vapor deposition method, or the like is used as the piezoelectric material installation treatment. May be. Further, a bulk piezoelectric element may be used for the piezoelectric body instead of the piezoelectric body laminated by the aerosol deposition method or the like. Further, the vacuum vapor deposition method is used for the upper electrode and lower electrode lamination processing, but not limited to this, for example, a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method may be used.

第1、及び第2の実施形態において、一対の基台4、304は、外板303の下面に接着されて設けられていた。しかし、これに限らず、一対の基台は、外板の下面にレーザ溶接、またはクランプ固定などにより固定されて設けられてもよい。   In the first and second embodiments, the pair of bases 4 and 304 are provided by being bonded to the lower surface of the outer plate 303. However, the present invention is not limited to this, and the pair of bases may be provided by being fixed to the lower surface of the outer plate by laser welding or clamping.

1 光スキャナ
2 可動部
3 外板
31 第1連結板
32 第2連結板
4 基台
5 ミラー部
51 反射面
6 支持梁
7 振動部材
71 第1板部分
72 第2板部分
8 駆動部
SD 離間間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical scanner 2 Movable part 3 Outer plate 31 1st connection plate 32 2nd connection plate 4 Base 5 Mirror part 51 Reflecting surface 6 Support beam 7 Vibration member 71 1st plate part 72 2nd plate part 8 Drive part SD Space | interval spacing

Claims (5)

入射した光線束を反射し、走査する光スキャナであって、
入射した光線束を反射する反射面を有するミラー部と、
前記ミラー部に連結し、前記反射面に平行な面上で前記ミラー部の両側から延出する一対の支持梁と、
前記一対の支持梁に連結し、前記反射面に平行な面上で前記ミラー部から離れる延出方向に延出し、前記一対の支持梁に振動を伝達する振動部材と、
前記振動部材に設けられ、前記ミラー部を揺動させるための駆動部と、
を有する可動部と、
前記振動部材に連結し、前記反射面に平行な面上で、且つ前記振動部材の延出方向に垂直方向に延出する第1連結板と、前記反射面に平行な面上で前記第1連結板に交差して連結し、前記第1連結板を挟んで各々位置する一対の第2連結板とを有し、前記可動部を囲う外板と、
前記一対の支持梁を結ぶ延長線に垂直な方向に延出し、前記延長線に平行な方向において互いに離間し、前記反射面に平行に延びる前記外板の一方の面に固定されて設けられる一対の基台と、を備えることを特徴とする光スキャナ。
An optical scanner that reflects and scans an incident light bundle,
A mirror portion having a reflecting surface for reflecting the incident light beam;
A pair of support beams coupled to the mirror portion and extending from both sides of the mirror portion on a plane parallel to the reflecting surface;
A vibration member connected to the pair of support beams, extending in an extending direction away from the mirror portion on a plane parallel to the reflection surface, and transmitting vibration to the pair of support beams;
A drive unit provided on the vibrating member for swinging the mirror unit;
A movable part having
A first connecting plate connected to the vibrating member and extending in a direction parallel to the reflecting surface and perpendicular to the extending direction of the vibrating member; and the first connecting plate on a surface parallel to the reflecting surface. A pair of second connecting plates that are crossed and connected to the connecting plate and are located across the first connecting plate, and an outer plate that surrounds the movable part;
A pair provided to be fixed to one surface of the outer plate extending in a direction perpendicular to an extension line connecting the pair of support beams, spaced apart from each other in a direction parallel to the extension line, and extending in parallel to the reflecting surface. And an optical scanner.
前記振動部材は、前記ミラー部と前記一対の支持梁とを囲い、
前記一対の支持梁の各々に連結し、前記反射面に平行な面上で、且つ前記延長線に垂直な方向において、前記一対の支持梁との連結部分から前記一対の支持梁の一方向側に延出する一対の第1板部分と、
前記一対の第1板部分の両方に連結し、前記反射面に平行な面上において延出する第2板部分と、を有し、
前記一対の第1板部分と前記第2板部分とを前記反射面に平行な面上で、且つ前記延長線に垂直な方向において前記一対の支持梁の他方向側にも備え、
前記外板は、
一方向側の前記第2板部分、及び他方向側の前記第2板部分に各々連結し、前記延長線に平行な方向に延出する一対の前記第1連結板と、
前記延長線に平行な方向において前記可動部から離間して前記ミラー部の前記両側に各々位置し、前記一対の第1連結板の両方に連結し、前記延長線に垂直な方向に延出する前記一対の第2連結板と、を有し、
前記駆動部は、前記一方向側の前記第2板部分、及び前記他方向側の前記第2板部分に各々設けられる一対の駆動部であることを特徴とする請求項1に記載の光スキャナ。
The vibrating member surrounds the mirror portion and the pair of support beams,
One direction side of the pair of support beams connected to each of the pair of support beams, in a direction parallel to the reflection surface and in a direction perpendicular to the extension line, from a connection portion with the pair of support beams A pair of first plate portions extending to,
A second plate portion connected to both of the pair of first plate portions and extending on a plane parallel to the reflecting surface;
The pair of first plate portions and the second plate portion are provided on the other side of the pair of support beams on a plane parallel to the reflection surface and in a direction perpendicular to the extension line,
The outer plate is
A pair of the first connecting plates connected to the second plate portion on the one-direction side and the second plate portion on the other-direction side and extending in a direction parallel to the extension line;
In a direction parallel to the extension line, the mirror part is located on both sides of the mirror part, connected to both the pair of first connection plates, and extends in a direction perpendicular to the extension line. A pair of second connecting plates;
2. The optical scanner according to claim 1, wherein the driving unit is a pair of driving units respectively provided in the second plate part on the one-direction side and the second plate part on the other-direction side. .
前記延長線に平行な方向における前記一対の基台の離間間隔は、前記延長線に平行な方向における前記第2板部分の寸法以上、且つ前記第1連結板の寸法以下であることを特徴とする請求項2に記載の光スキャナ。   The distance between the pair of bases in the direction parallel to the extension line is not less than the dimension of the second plate portion and not more than the dimension of the first connecting plate in the direction parallel to the extension line. The optical scanner according to claim 2. 前記延長線に平行な方向における前記一対の基台の離間間隔は、前記延長線に平行な方向における前記第1連結板の寸法と等しく、前記延長線に垂直な方向における前記一対の基台の寸法は、前記延長線に垂直な方向における前記一対の第2連結板の寸法と等しいことを特徴とする請求項3に記載の光スキャナ。   The distance between the pair of bases in the direction parallel to the extension line is equal to the dimension of the first connecting plate in the direction parallel to the extension line, and the pair of bases in the direction perpendicular to the extension line. 4. The optical scanner according to claim 3, wherein a dimension is equal to a dimension of the pair of second connecting plates in a direction perpendicular to the extension line. 請求項1〜4のいずれかに記載の光スキャナと、
前記光スキャナに光を供給する光源部と、
前記光スキャナにより走査された走査光を使用者の目に導く光学系と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
An optical scanner according to any one of claims 1 to 4,
A light source unit for supplying light to the optical scanner;
And an optical system that guides the scanning light scanned by the optical scanner to the eyes of the user.
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