專利名稱：光掃描裝置和圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光掃描裝置和圖像顯示裝置，尤其涉及用于通過掃描根據(jù)圖像信號被調制的激光來顯示圖像的光掃描裝置的技術。
背景技術：
在激光打印機、通過掃描激光來顯示圖像的顯示裝置等中，使用掃描激光的光掃描裝置。光掃描裝置通過使反射激光的反射鏡變位來改變來自光源的激光的行進方向。在激光的掃描上，例如可以使用使多個反射鏡轉動的多角鏡(多面鏡)。由于激光打印機的打印高速化、顯示裝置顯示的圖像的高分辨率化等的要求，需要光掃描裝置能高速地進行光掃描。為了利用多角鏡高速地掃描光，希望使多角鏡高速轉動。但是，隨著轉動速度提高，由于其重心的偏移、離心力的影響等，多角鏡容易發(fā)生反射鏡的傾斜、撓曲等。當發(fā)生反射鏡的傾斜、撓曲等時，光掃描裝置難以將激光掃描到正確的位置。作為用于掃描光的結構，除多角鏡以外，還可以考慮一種使單獨的反射鏡振動的結構。由于能夠比多角鏡更加小型且輕量，因此在使用單獨的反射鏡的情況下，能夠穩(wěn)定地進行高速的驅動。另外，通過以共振頻率驅動反射鏡，還能夠利用小型的反射鏡以較大的振幅來掃描激光。
在通過激光的掃描進行圖像的形成、顯示等時，需要光掃描裝置在二維方向掃描激光。為了利用反射鏡在二維方向掃描激光，例如，通過使反射鏡共振來進行向水平方向的掃描，以低于向水平方向的掃描的速度進行向垂直方向的掃描。在這種情況下，由于在向水平方向進行一次激光掃描期間，激光的位置也相對于垂直方向移動，所以以描繪出正弦波形狀的軌跡的方式進行激光掃描。因此，在向水平方向進行一次激光掃描期間，激光的入射位置相對于垂直方向發(fā)生偏移。當進行像素在二維方向矩陣狀地排列的圖像的打印、顯示等時，由于產(chǎn)生這樣的偏移，而引起畫質的劣化。另外，為了校正激光位置的偏移而重新生成與激光的入射位置相應的新的圖像信號是困難的。為了校正這樣的激光的入射位置的偏移，提出有除反射鏡之外增加設置校正用的反射鏡的方案。例如在專利文獻1中提出有設置用于校正激光的入射位置的偏移的反射鏡的技術。
特表2003-513332號公報根據(jù)專利文獻1中提出的技術，在與用于在二維方向掃描激光的反射鏡的位置不同的位置設置校正用的反射鏡。如果在一個光掃描裝置中設置兩個掃描裝置，則會導致光掃描裝置的大型化。此外，由于通過設置兩個反射鏡，使得結構變得復雜，光軸的調整也變得困難，從而導致制造成本也增加。這樣，存在著在即使采用以往的技術在二維方向掃描激光的情況下，也難以與像素的排列對應地準確地掃描激光的問題。本發(fā)明正是鑒于上述問題而提出的，目的在于提供一種能夠與在二維方向排列的像素對應而準確地掃描光的光掃描裝置和能夠顯示高品質的圖像的圖像顯示裝置。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，達到目的，本發(fā)明提供一種光掃描裝置，其特征在于，具有光源部，其供給束狀的光；反射鏡，其反射來自光源部的光；可動部，其與反射鏡一體地設置，并以向第1方向和與第1方向大體正交的第2方向掃描經(jīng)反射鏡反射的光的方式進行變位，可動部以向第1方向掃描光的頻率比向第2方向掃描光的頻率高的方式進行變位，反射鏡除了與可動部聯(lián)動而進行變位以外，還通過以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行變位，來校正根據(jù)可動部的變位而進行掃描的光的位置。
反射鏡通過與可動部的變位聯(lián)動地進行變位，而在二維方向掃描來自光源部的光。反射鏡在向第1第1方向掃描光一次期間，第2掃描光的位置也向第2方向移動。因此，在反射鏡與可動部的變位聯(lián)動地進行變位的情況下，來自光源部的光以描繪出正弦波形狀的軌跡的方式進行掃描。在本發(fā)明中，反射鏡除了與可動部聯(lián)動地進行變位之外，還以校正光的位置的方式進行變位。反射鏡通過以向與第1第1方向不同的方向掃描光的方式進行變位，來校正向第1第1方向掃描的光相對于第2方向的位置。例如，在進行像素在二維方向矩陣狀地排列的圖像的打印、顯示等情況下，能夠校正向水平方向掃描的光相對于垂直方向的位置的偏移。這樣，能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描光。由于形成為利用與可動部一體地設置的反射鏡來校正掃描光的位置的結構，能夠避免光掃描裝置的大型化、結構的復雜化等。由此，得到能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描光的光掃描裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，反射鏡通過以向第2方向掃描光的方式進行變位，來校正掃描光的位置。通過以向第2方向掃描光的方式進行變位，能夠校正相對于第2方向的光的位置。由此，能夠校正向第1第1方向掃描的光相對于第2方向的位置。進一步優(yōu)選地，反射鏡通過在與可動部向第2方向掃描光的方向相反的方向掃描光，來校正光的位置。由此，能夠進一步地與像素的排列對應地掃描光。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，反射鏡通過用比可動部以向第1方向掃描光的方式進行變位的頻率要高的頻率進行變位，來校正掃描光的位置。如果反射鏡用比以向第1方向掃描光的方式進行變位的頻率要高的頻率進行變位，則能夠校正掃描光的位置。由此，能夠校正掃描光的位置。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，反射鏡通過用可動部以向第1方向掃描光的方式進行變位的頻率的大約2倍的頻率進行變位，來校正掃描光的位置。由此，在每次向第1方向掃描光時都校正激光的位置，而能夠使激光的位置與像素的排列對應。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，具有第1驅動部，其驅動可動部，和第2驅動部，其驅動反射鏡，使得其校正光的位置。通過除了第1驅動部之外還設置第2驅動部，能夠與可動部的驅動分離地以校正光的位置的方式驅動反射鏡。此外，由于與可動部的變位比較起來，能夠使用于校正光的位置的變位變得非常小，所以也能夠簡單且小型地形成第2驅動部。因此，可以將第2驅動部與可動部一體地設置。由此，能夠校正掃描光的位置。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，具有驅動可動部的驅動部，反射鏡利用來自由驅動部驅動的可動部的振動，以校正掃描光的位置的方式進行變位。利用來自可動部的振動，由于以校正光的位置的方式進行變位，所以用于校正的單獨的驅動部不是必需的。由此，能夠利用更加簡單的結構，來校正掃描光的位置。
此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種光掃描裝置，其特征在于，具有光源部，其供給束狀的光，和反射鏡，其反射來自光源部的光，并且以向第1方向和與第1方向大體正交的第2方向掃描反射后的光的方式進行變位；其中，反射鏡以向第1方向掃描光的頻率比向第2方向掃描光的頻率高的方式進行變位，還通過以用比向第1方向掃描光的頻率要高的頻率向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行共振，來校正掃描光的位置。
反射鏡在向第1方向掃描光一次期間，使光掃描的位置也向第2方向移動。在不進行掃描光的位置的校正的情況下，來自光源部的光以描繪出正弦波形狀的軌跡的方式進行掃描。在本發(fā)明中，反射鏡還以校正光的位置的方式進行變位。反射鏡通過以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行變位，來校正向第1方向掃描的光相對于第2方向的位置。例如，在進行像素在二維方向矩陣狀地排列的圖像的打印、顯示等情況下，能夠校正向水平方向掃描的光相對于垂直方向的位置的偏移。這樣，能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描光。此外，如果反射鏡以高于以向第1方向掃描光的方式進行變位的頻率的頻率進行共振，則能夠校正掃描光的位置。由于無需用于校正掃描光的位置的新的反射鏡，所以能夠避免光掃描裝置的大型化、結構的復雜化等。由此，得到能夠與像素的排列對應地正確地掃描光的光掃描裝置。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，具有驅動部，其驅動反射鏡，其中，反射鏡根據(jù)由驅動部產(chǎn)生的驅動力，校正掃描光的位置。反射鏡除了通過利用由驅動部產(chǎn)生的驅動力，例如靜電力、壓電元件的伸縮力、電磁力等，以向第1方向和第2方向掃描光的方式進行變位之外，還能以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行共振。在利用靜電力驅動反射鏡時，可以采用在反射鏡和作為驅動部的電極之間施加電壓的結構。在利用壓電元件的伸縮力驅動反射鏡的情況下，可以采用對作為驅動部的壓電元件施加電壓的結構。在利用電磁力驅動反射鏡時，可以采用設置線圈和磁鐵作為驅動部，對線圈供給電流的結構。由此，可以校正掃描光的位置。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，具有多個驅動部，其中，反射鏡通過對各個驅動部調節(jié)驅動力的大小，來校正掃描光的位置。例如，在利用靜電力驅動反射鏡時，除了反射鏡和電極之間的施加電壓之外，還可以與例如電極的大小、電極和反射鏡的距離等對應地調節(jié)靜電力的大小。在利用壓電元件的伸縮力驅動反射鏡時，可以與向壓電元件的施加電壓、壓電材料的大小等對應地調節(jié)壓電元件的伸縮力的大小。在利用電磁力驅動反射鏡時，可以與供給線圈的電流量、線圈匝數(shù)、磁鐵的強度等對應地調節(jié)電磁力的大小。通過對于每個驅動部調節(jié)驅動力的大小，能夠使反射鏡處于能夠以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行共振的狀態(tài)。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，優(yōu)選地，具有轉動軸，其使反射鏡以向第1方向掃描光的方式進行振動。反射鏡通過調節(jié)轉動軸的形狀和設置轉動軸的位置的至少一方，來校正掃描光的位置。轉動軸的形狀的調節(jié)，例如可以通過使轉動軸的粗細、長度等不同來進行。轉動軸的設置位置的調節(jié)，例如可以通過在與反射鏡的中心線不同的位置設置轉動軸來進行。這樣，能夠使反射鏡處于能夠以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行共振的狀態(tài)。由此，能夠使反射鏡以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行共振。
此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有上述光掃描裝置，其中，通過來自光掃描裝置的光在規(guī)定面顯示圖像。通過利用上述的光掃描裝置，能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描光。由此，得到能夠顯示高品質的圖像的圖像顯示裝置。
圖1是示出本發(fā)明的實施例1的圖像顯示裝置的概要結構的圖示；圖2-1是示出掃描部的概要結構的圖示；圖2-2是對用于驅動可動部和反射鏡的結構進行說明的圖示；圖3是說明通過可動部的變位而掃描的激光的軌跡的圖示；圖4是說明通過反射鏡的變位進行的激光的位置的校正的圖示；圖5是說明用于校正激光的位置的反射鏡的變位的圖示；圖6是示出實施例1的變形例的掃描部的主要部分概要結構的圖示；圖7是示出實施例1的變形例的掃描部的概要結構的圖示；圖8是示出實施例1的變形例的掃描部的主要部分概要結構的圖示；圖9是說明利用實施例2的光掃描裝置進行的激光的位置的校正的圖示；圖10是示出實施例2的掃描部的主要部分概要結構的圖示；圖11是通過使電極大小不同來調整靜電力的強度的結構的圖示；圖12是說明在反射鏡與各電極的間隔上設置差別的結構的圖示；圖13是說明使用粗細不同的扭轉彈簧的結構的圖示；圖14是說明使用長度不同的扭轉彈簧的結構的圖示；圖15是將扭轉彈簧設置在反射鏡的中心線上以外的位置的結構的圖示；圖16是對通過反射鏡的變位進行的激光的位置的校正進行說明的圖示；以及圖17是示出本發(fā)明的實施例3的圖像顯示裝置的概要結構的圖示。
符號說明100圖像顯示裝置、101光源部、200掃描部、120光掃描裝置、105反射部、107機箱、110屏幕、104可動部、201固定部、202外框部、205反射鏡、206第1扭轉彈簧、207第2扭轉彈簧、211固定部、212第三扭轉彈簧、221可動部用電極、222反射鏡用電極、600掃描部、605反射鏡、700掃描部、704可動部、705反射鏡、800掃描部、805反射鏡、811固定部、812懸臂梁、813層、1000掃描部、1004反射鏡、1008a、1008b、1008c、1008d電極、1100掃描部、1108a、1108b、1108c、1108d電極、1200掃描部、1208a、1208b、1208c、1208d電極、1300掃描部、1307、1317扭轉彈簧、1400掃描部、1407、1417扭轉彈簧、1500掃描部、1507、1517扭轉彈簧、1700圖像顯示裝置、1705屏幕、1710出射窗具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
圖1示出本發(fā)明的實施例1的圖像顯示裝置100的概要結構。圖像顯示裝置100向屏幕110的一個面供給激光，通過觀察從屏幕110的另一個面出射的光來觀看圖像，是所謂的背面投影機。在圖像顯示裝置100中設置的光掃描裝置120利用掃描部200掃描激光。圖像顯示裝置100利用來自光掃描裝置120的光在作為規(guī)定面的屏幕110面上顯示圖像。
光源部101根據(jù)圖像信號分別調制并提供作為束狀的光的紅色激光、綠色激光、藍色激光。在光源部101，可以采用設置有用于調制激光的調制部的半導體激光器、固體激光器等。根據(jù)圖像信號進行的調制也可以采用振幅調制、脈寬調制中的任意一種。此外，在光源部101的出射側，也可以設置將激光整形成例如直徑為0.5mm的束狀光的整形光學系統(tǒng)。
掃描部200掃描來自光源部101的激光。掃描部200的具體結構將在后面進行描述。來自掃描部200的激光入射到反射部105。反射部105被設置在作為機箱107的內(nèi)面的與屏幕110相對的位置。入射到反射部105的激光向屏幕110的方向行進。機箱107其機箱107內(nèi)部的空間密閉。屏幕110被設置在機箱107的規(guī)定的一個面。屏幕110是使根據(jù)圖像信號被調制的、來自光掃描裝置120的激光透過的透過型屏幕。來自反射部105的光從屏幕110的、機箱107內(nèi)側的面入射后，從觀察者一側的面出射。觀察者通過觀察從屏幕110出射的光來觀看圖像。
圖2-1示出掃描部200的概要結構。掃描部200具有可動部104和設置在可動部104的周圍的外框部202，成為所謂的雙重萬向接頭結構。外框部202通過作為轉動軸的第1扭轉彈簧206連接到固定部201。外框部202以第1扭轉彈簧206為中心轉動?？蓜硬?04通過作為與第1扭轉彈簧206大體正交的轉動軸的第2扭轉彈簧207連接到外框部202。
通過利用第1扭轉彈簧206的扭轉和向原始狀態(tài)的恢復，外框部202以第1扭轉彈簧206為中心轉動。通過外框部202以第1扭轉彈簧206為中心進行轉動，可動部104以向X方向掃描經(jīng)反射鏡205反射的激光的方式進行變位。此外，通過利用第2扭轉彈簧207的扭轉和向原始狀態(tài)的恢復，可動部104以第2扭轉彈簧207為中心轉動。可動部104通過以第2扭轉彈簧207為中心進行轉動，以向Y方向掃描經(jīng)反射鏡205反射的激光的方式進行變位。這樣，可動部104以向作為第1方向的X方向和作為與第1方向大體正交的第2方向的Y方向掃描經(jīng)反射鏡205反射的激光的方式進行變位。
在可動部104的表面，設置有反射鏡205。反射鏡205反射來自光源部101的激光。反射鏡205可以通過形成高反射性的部件，例如鋁、銀等的金屬薄膜，而構成?？蓜硬?04與反射鏡205一體地設置。反射鏡205通過與可動部104聯(lián)動地變位，而在X方向和Y方向掃描被反射的激光。
反射鏡205通過作為轉動軸的第3扭轉彈簧212連接到可動部104上的固定部211。反射鏡205通過以第3扭轉彈簧212為中心轉動，以向作為第2方向的Y方向掃描光的方式進行變位。這樣，反射鏡205除了與可動部104聯(lián)動地進行變位之外，還通過以向作為與第1方向不同的方向的第2方向掃描光的方式進行變位，來校正掃描光的位置。
圖2-2說明用于驅動可動部104和反射鏡205的結構。設定反射鏡205其反射激光的一側是正面，則可動部用電極221分別被設置在可動部104的背面、關于作為轉動軸的第2扭轉彈簧207大體對稱的位置。可動部用電極221是驅動可動部104的第1驅動部。如果向可動部用電極221施加電壓，則在可動部用電極221和可動部104之間將產(chǎn)生與電位差相應的驅動力，例如靜電力。通過對兩個可動部用電極221交替地施加電壓，可動部104以第2扭轉彈簧207為中心轉動。而且，與可動部104相同，外框部202也通過在關于第1扭轉彈簧206大體對稱的位置產(chǎn)生靜電力，而以第1扭轉彈簧206為中心轉動。通過外框部202的轉動和可動部104的轉動，反射鏡205以在X方向和Y方向掃描激光的方式進行變位。
在圖像的一幀期間，可動部104以在向Y方向進行一次激光掃描期間相對于X方向往復激光多次的方式進行變位。這樣，可動部104以向作為第1方向的X方向掃描激光的頻率高于向作為第2方向的Y方向掃描激光的頻率的方式進行變位。此外，為了向X方向高速地進行激光的掃描，優(yōu)選可動部104采用以第2扭轉彈簧207為中心進行共振的結構。通過使可動部104共振，可以使可動部104的變位量倍增。通過使可動部104的變位量倍增，光掃描裝置120能夠以較少的能量高效地掃描激光。
反射鏡用電極222分別設置在反射鏡205的背面、關于作為轉動軸的扭轉彈簧212大體對稱的位置。反射鏡用電極222是驅動反射鏡205以使其校正被掃描的光的位置的第2驅動部。對于反射鏡205來說，也與可動部104相同，通過對兩個反射鏡用電極222交替地施加電壓，而以第3扭轉彈簧212為中心轉動。而且，掃描部200例如可以利用MEMS(微電子機械系統(tǒng))技術來制造。
圖3說明作為利用反射鏡205的變位而進行激光位置校正的前一階段、反射鏡205通過與可動部104聯(lián)動地進行變位而掃描的激光的軌跡SC1。如上所述，在圖像的一幀期間，可動部104以在向Y方向進行一次激光掃描期間對于X方向往復激光多次的方式進行變位。在向X方向進行一次激光掃描期間，激光的位置也相對于Y方向以比向X方向的激光的移動要低的速度移動。于是，激光的軌跡SC1呈現(xiàn)圖3所示那樣的正弦波形狀。
對此，顯示在屏幕110的圖像的像素一般在二維方向矩陣狀地排列。由此，在向X方向進行一次激光掃描期間，激光的入射位置相對于Y方向產(chǎn)生偏移。由于產(chǎn)生激光的入射位置的偏移，而引起畫質的劣化。并且，難以為了校正激光的位置的偏移，而重新生成與激光的入射位置相應的新的圖像信號。
圖4是說明通過反射鏡205的變位對激光的位置校正的圖示。反射鏡205除了與可動部104聯(lián)動地變位之外，還相對于作為第2方向的Y方向變位。當反射鏡205與可動部104聯(lián)動地向X方向開始掃描激光時，反射鏡205以使激光向負Y方向即紙面上向下的方向偏向的方式來校正激光的位置。此時，反射鏡205處于以使激光向最負Y方向偏向的方式變位的狀態(tài)。
接著，隨著激光向X方向掃描，反射鏡205使激光從最負Y側的位置向正Y方向即紙面上向上的方向移動。當對于X方向的單程結束激光的掃描時，反射鏡205以使激光向正Y方向即紙面上向上的方向偏向的方式來校正激光的位置。此時，反射鏡205處于以使激光向最正Y側偏向的方式變位的狀態(tài)。此外，當在相對于X方向相反的方向開始激光掃描時，反射鏡205再次以使激光向負Y方向即紙面上向下的方向偏向的方式來校正激光的位置。此時，反射鏡205再次處于以使激光向最負Y側偏向的方式變位的狀態(tài)。進而，隨著激光掃描X方向，反射鏡205使激光從最負Y側的位置向正Y方向即紙面上向上的方向移動。
與可動部104使光向負Y方向掃描相對，反射鏡205通過在正Y方向掃描激光，來校正激光的位置。這樣，反射鏡205在與可動部104向第2方向掃描激光的方向相反的方向掃描激光。由此，能夠抵消可動部104引起的激光向第2方向的移動，在向第1方向進行激光掃描期間，以對于第2方向的激光的位置成為大體相同的方式校正激光的位置。由此，激光在屏幕110上的入射位置，從正弦波形狀的軌跡SC1被校正為接近于矩形波的形狀的軌跡SC2。
圖5是說明用于校正激光的位置的反射鏡205的變位的圖示。反射鏡205，在與可動部104聯(lián)動地向X方向掃描激光期間，從使激光向最負Y側偏向的狀態(tài)向使激光向最正Y側偏向的狀態(tài)變位。反射鏡205，在t1期間，從使激光向最負Y側偏向的狀態(tài)在同一方向變位到使激光向最正Y側偏向的狀態(tài)。
當向X方向的激光的掃描折返時，反射鏡205再一次返回到使激光向最負Y側偏向的狀態(tài)，進行向使激光向最正Y側偏向的狀態(tài)的變位。反射鏡205，在t2期間，從使激光向最正Y側偏向的狀態(tài)向使激光向最負Y側偏向的狀態(tài)瞬時變位。如果設定縱軸表示Y方向的位置，橫軸表示時間，則反射鏡205的變位由圖5所示的大體三角形形狀的波形來表示。通過重復這樣的變位，反射鏡205校正根據(jù)可動部104的變位進行掃描的激光的位置。
可以通過與可動部104向X方向的掃描幅度相比使反射鏡205以更小的掃描幅度掃描激光，來進行激光的位置的校正。由于除了與可動部104相比能夠使變位量減小之外，反射鏡205本身也屬小型，因此在用于激光的位置的校正的反射鏡205的變位中，也可以不使用共振。
反射鏡205為了校正激光的位置而變位的周期，是期間t1與期間t2合計起來的期間。在可動部104以關于X方向使激光往復一次的方式進行變位期間，反射鏡205為了校正激光的位置，重復2次相同的變位。這樣，反射鏡205通過用可動部104以向X方向掃描光的方式進行變位的頻率的大約2倍的頻率，向Y方向進行變位，來校正掃描光的位置。由此，在每次向X方向掃描激光時都校正激光的位置，可以使激光的位置與像素的排列相對應。
利用與可動部104一體地設置的反射鏡205，來校正掃描激光的位置。通過這樣的結構，能夠避開光掃描裝置120的大型化、結構的復雜化等。由此，達到能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描光的效果。并且，利用圖像顯示裝置100，能夠顯示高品質的圖像。
此外，反射鏡205并不局限于這樣的結構，即用可動部104以向X方向掃描光的方式進行變位的頻率的大約2倍的頻率，以向Y方向掃描光的方式進行變位。反射鏡205只要是用比可動部104向作為第1方向的X方向掃描激光的方式進行變位的頻率要高的頻率進行變位的結構即可。通過反射鏡205用比向X方向掃描光的方式進行變位的頻率要高的頻率進行變位，能夠校正掃描激光的位置。
另外，反射鏡205并不局限于通過由圖5所示的大約三角形形狀的波形表示的變位來校正掃描激光的位置的結構。例如，反射鏡205也可以通過由正弦波表示的變位，來校正激光的位置。此時，反射鏡205也能夠將激光的軌跡校正為接近于矩形形狀的軌跡SC2。此外，能夠以大體恒定的速度進行用于校正激光的位置的變位，能夠以簡單的驅動來實現(xiàn)激光的位置的校正。此時，還可以進一步利用反射鏡205的共振來校正激光的位置。
而且，光掃描裝置120并不局限于利用響應電位差而產(chǎn)生的靜電力來驅動可動部104、反射鏡205的結構。例如，也可以是利用電磁力進行驅動的結構、利用壓電元件的伸縮力進行驅動的結構等。在利用電磁力的情況下，例如可以通過響應電流而在可動部104和永久磁石之間、反射鏡205和永久磁石之間產(chǎn)生電磁力，來驅動可動部104和反射鏡205。
圖6示出作為實施例1的變形例的掃描部600的主要部分概要結構的可動部104和反射鏡605的結構。掃描部600可應用于上述的光掃描裝置120。本變形例的掃描部600的特征是反射鏡605利用來自可動部104的振動，以校正掃描激光的位置的方式進行變位。在本變形例中，可動部104與上述掃描部200相同，利用未圖示的可動部用電極進行驅動。可動部用電極是驅動可動部104的驅動部。
對此，對于反射鏡605沒有設置單獨的驅動部。反射鏡605除了與可動部104聯(lián)動地進行變位以外，還利用來自利用可動部用電極進行驅動的可動部104的振動，進行激光的位置的校正。通過可動部104在作為第1方向的X方向共振，由于因第3扭轉彈簧212的撓曲而導致的平衡的偏移、因制造誤差等引起的微小的失衡，使得反射鏡605也進行共振振動。反射鏡605以在作為第2方向的Y方向，以比可動部104的向X方向的共振要高的頻率，例如約2倍的頻率進行共振的方式而設置。由此，反射鏡605利用來自可動部104的振動，進行激光的位置的校正。
而且，第3扭轉彈簧212在相對于可動部104的中心線X偏置的位置，使反射鏡605和固定部211連接。例如，如圖6所示，反射鏡605在相對于中心線X的上側的位置和下側的位置，與第3扭轉彈簧212連接。通過使反射鏡605的轉動軸偏斜，能夠形成利用可動部104的振動容易地使反射鏡605產(chǎn)生振動的結構。這樣，通過使反射鏡605形成相對于可動部104非平衡的結構，能夠容易地利用可動部104的振動使反射鏡605振動。反射鏡605在一旦利用可動部104的振動而開始振動之后，就能持續(xù)進行穩(wěn)定的振動。
上述的反射鏡205具有通過向第2方向掃描激光來校正激光的位置的結構。對此，本變形例的反射鏡605，為了校正激光的位置，向與第1方向和第2方向中的任意一方都不同的傾斜方向掃描激光。在這種情況下，也能校正掃描激光的位置。這樣，光掃描裝置120，為了進行激光的位置的校正，只要具有向與第1方向不同的方向掃描激光的結構即可，而并不局限于通過向第2方向掃描激光來進行校正的結構。
由于反射鏡605是利用來自可動部104的振動，以校正激光的位置的方式進行變位，所以用于進行校正的單獨的驅動部不是必需的。由此，能夠利用更加簡單的結構來校正掃描激光的位置。此外，只要是利用可動部104的振動而使反射鏡605產(chǎn)生振動的簡單結構，也可以將第3扭轉彈簧212設置在中心線X上。在向與第1方向和第2方向中的任意一方都不同的傾斜方向校正激光的位置的情況下，激光的位置不僅對第2方向，而且對第1方向也產(chǎn)生偏置。這種情況下的向第1方向的激光的偏置，能夠通過適當調節(jié)光源部101的激光的調制定時來抵消。
圖7示出實施例1的變形例的掃描部700的概要結構。掃描部700可應用于上述的光掃描裝置120。本變形例的掃描部700的特征是外框部202、可動部704、反射鏡705形成所謂的三重萬向接頭結構。可動部704設置在反射鏡705的周圍。反射鏡705通過第3扭轉彈簧212與可動部704連接。在本變形例中，也可以使第3扭轉彈簧212相對于可動部704的中心線偏置。
圖8示出作為實施例1的變形例的掃描部800的主要部分概要結構的可動部104和反射鏡805的結構。本變形例的掃描部800的特征是在反射鏡805的一側設置懸臂梁812。反射鏡805通過懸臂梁812連接到固定部811。反射鏡805利用懸臂梁812的撓曲和向原始狀態(tài)的恢復，以使傾斜度發(fā)生變化的方式進行變位。在本變形例中，也可以形成為在反射鏡805的周圍設置可動部104的結構。
在利用本變形例的掃描部700、800的情況下，與使用上述的掃描部200的情況相同，也可以校正掃描激光的位置。而且，掃描部700的反射鏡705、掃描部800的反射鏡805，可以形成為利用單獨的驅動部進行驅動的結構，也可以形成為利用可動部104的振動進行振動的結構。而且，圖8所示的掃描部800也可以形成為利用了熱膨脹率不同的層的雙壓電晶片促動器。例如，在懸臂梁812，設置熱膨脹率與構成反射鏡805的表層的部件的熱膨脹率不同的層813。并且，利用向反射鏡805的電流供給，將熱量提供給反射鏡805。
例如，如果該表層相對于懸臂梁812的層813產(chǎn)生極大地熱膨脹，則懸臂梁812以撓曲的方式變形。此外，如果停止向反射鏡805的熱量供給，則懸臂梁812向原來的狀態(tài)恢復。這樣，可以使反射鏡805變位。而且，反射鏡805不限于通過使懸臂梁812的表層膨脹來進行變位的結構，也可以形成為通過使層813相對于表層收縮而進行變位的結構。
圖9是對利用本發(fā)明的實施例2的光掃描裝置進行的激光位置的校正進行說明的圖示。本實施例的光掃描裝置可應用于上述實施例1的圖像顯示裝置100。省略與上述實施例1重復的說明。與實施例1中將反射鏡設置在與外框部連接的可動部的結構相對，本實施例的特征是，通過連接到外框部的反射鏡，來校正掃描光的位置。
圖9所示的圖示出在縱軸表示振幅、在橫軸表示頻率的相對于驅動頻率的反射鏡的振幅的例子。反射鏡反射來自光源部的激光，并以使經(jīng)反射的激光向第1方向和與第1方向大體正交的第2方向掃描的方式進行變位。反射鏡，為了與上述實施例1的可動部104同樣地將激光向第1方向掃描，具有以轉動軸為中心進行共振的結構。反射鏡，在用于向第1方向掃描激光的變位中，使用能夠使振幅變?yōu)樽畲蟮墓舱耦l率f1。此外，圖9中所表示的振幅并不局限于反射鏡進行振動的方向。
而且，在本實施例中，反射鏡通過用比向第1方向掃描激光的頻率要高的頻率以向與第1方向不同的方向掃描激光的方式進行共振，來校正掃描激光的位置。反射鏡等的構造物，能夠相對于三維方向進行平移的變位和轉動的變位。本實施例的反射鏡除了以使激光相對于二維方向描繪正弦波的方式進行變位之外，還通過對扭轉彈簧的結構、驅動力的作用等進行調整，以校正激光掃描的位置的方式進行變位。
例如，反射鏡，通過以共振頻率f1的大約2倍的共振頻率f2進行共振，以向與第1方向不同的方向例如第2方向掃描激光的方式，而構成。反射鏡除了以共振頻率f1進行共振以向第1方向掃描激光之外，還通過以共振頻率f2進行共振，而向第2方向掃描激光以校正激光的位置。
如上述實施例1所說明的，用于校正激光的位置的掃描，其振幅可以比向第1方向掃描激光的振幅小。因此，利用以比共振頻率f1的振幅小的振幅進行共振的共振頻率f2，來校正激光的位置是充分可能的。此外，為了校正激光的位置，并不局限于利用共振頻率f2使反射鏡共振的結構。為了校正激光的位置，只要利用比共振頻率f1大的共振頻率即可，例如，也可以利用共振頻率f1的約4倍的共振頻率f3。下面，將以比共振頻率f1大的共振頻率進行的共振，稱為高次共振。
圖10示出作為本實施例的掃描部1000的主要部分概略結構的反射鏡1004和用于驅動反射鏡1004的結構。對與上述實施例1相同的部分賦予相同的符號。在反射鏡1004的背面的空間，設置有分割為4個的反射鏡用的電極1008a、1008b、1008c、1008d。電極1008a、1008b、1008c、1008d是驅動反射鏡1004的驅動部。反射鏡1004響應由各電極1008a、1008b、1008c、1008d產(chǎn)生的驅動力即靜電力，來校正掃描光的位置。靜電力可以根據(jù)反射鏡1004與電極1008a、1008b、1008c、1008d之間的施加電壓而進行調節(jié)。
相對于第2扭轉彈簧207在一側設置有2個電極1008a、1008c，在另一側設置有2個電極1008b、1008d。反射鏡1004，與上述實施例1的可動部104相同，通過轉動外框部，以向第2方向掃描激光的方式進行變位。另外，反射鏡1004通過對2個電極1008a、1008c和2個電極1008b、1008d交替地施加電壓，以向第1方向掃描激光的方式進行變位。
而且，反射鏡1004能夠通過適當改變電極1008a和電極1008c之間的電壓，以及電極1008b和電極1008d之間的電壓，來產(chǎn)生高次共振。如果設電極1008a、1008b、1008c、1008d的各施加電壓為A、B、C、D，則例如對于電極1008a、1008b，變化為A＞B、B＞A，接著，對于電極1008c、1008d，變化為C＞D、D＞C。這樣，通過使施加電壓變化，而使電極1008a、1008b、1008c、1008d與反射鏡1004之間的靜電力的強度發(fā)生變化。反射鏡1004通過對于每個電極使靜電力的強度發(fā)生變化，而以校正掃描激光的位置的方式進行高次共振。
反射鏡1004，通過能夠進行高次共振并且進行高次共振的方向成為向第2方向掃描激光的方向的方式構成，來校正激光的位置。此外，反射鏡1004，只要采用通過利用共振向除第1方向以外的方向掃描激光來校正激光的位置的結構即可，而并不局限于通過向第2方向掃描激光來校正激光的位置的結構。
通過利用反射鏡1004來校正激光的位置，與上述實施例1相同，能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描激光。由于無需設置用于校正掃描激光的位置的新的反射鏡，所以能夠避免光掃描裝置120的大型化、結構的復雜化等。由此，達到能夠與像素的排列對應地正確地掃描激光的效果。此外，反射鏡1004并不局限于為了校正激光的位置而使用4個電極的結構，而只要是采用多個電極的結構即可。
掃描部并不局限于通過使各電極的施加電壓改變來調節(jié)靜電力的強度的結構。也可以如圖11所示的掃描部1100那樣，通過使電極的大小不同，來調節(jié)靜電力的強度。例如，如圖11所示，設置在與扭轉彈簧207相對的一側的電極1108a、1108c以其面積比設置在另一側的電極1108b、1108d的面積大的方式而設置。在對各電極施加同等大小的電壓的情況下，在設置有電極1108a、1108c的一側產(chǎn)生比設置有電極1108b、1108d的一側要大的靜電力。這樣，通過對于反射鏡1004的結構，使非平衡的靜電力發(fā)生作用，而能夠發(fā)生高次共振。而且，也可以如圖12所示的掃描部1200那樣，利用大體相同大小的電極1208a、1208b、1208c、1208d，通過在反射鏡1004和各電極之間的間隔上設置差別，而對于反射鏡1004的結構使非平衡的靜電力發(fā)生作用。
而且，反射鏡1004并不局限于通過利用靜電力來校正掃描光的位置的結構。例如，作為驅動力，除了靜電力之外，也可以采用壓電元件的伸縮力、電磁力等。在利用壓電元件的伸縮力驅動反射鏡1004時，可以采用對作為驅動部的壓電元件施加電壓的結構。在使用壓電元件驅動反射鏡1004時，可以根據(jù)向壓電元件的施加電壓、壓電材料的大小等調節(jié)伸縮力的大小。在利用電磁力驅動反射鏡1004方面，可以采用設置線圈和磁鐵作為驅動部，并向線圈供給電流的結構。在利用電磁力驅動反射鏡1004時，可以根據(jù)供給線圈的電流量、線圈匝數(shù)、磁鐵的強度調節(jié)電磁力的大小。
反射鏡1004并不局限于通過調節(jié)驅動力的強度而產(chǎn)生高次共振的結構，也可以通過調節(jié)作為轉動軸的扭轉彈簧的形狀來產(chǎn)生高次共振。例如，可以采用如圖13所示的掃描部1300那樣，使用粗細相互不同的扭轉彈簧1307、1317的結構。扭轉彈簧1307、1317是使反射鏡1004以向第1方向掃描激光的方式振動的轉動軸。扭轉彈簧1307被形成為比扭轉彈簧1317粗。另外，也可以采用如圖14所示的掃描部1400那樣，使用長短相互不同的扭轉彈簧1407、1417的結構。這樣，通過設置相對于反射鏡1004非平衡的形狀的轉動軸，能夠使反射鏡1004處于能夠以向與第1方向不同的方向掃描激光的方式進行共振的狀態(tài)。
此外，也可以如圖15所示的掃描部1500那樣，將設置扭轉彈簧1507、1517的位置調整為反射鏡1004的中心線上以外的位置。通過將扭轉彈簧1507、1517設置在相對于反射鏡1004的結構非平衡的位置，也能夠使反射鏡1004處于能夠以向與第1方向不同的方向掃描激光的方式進行共振的狀態(tài)。此外，可以通過組合圖10～圖15中所示的各結構中的任意一種，來形成使反射鏡1004進行高次共振的結構。
為了使激光的軌跡接近于圖4所示的矩形形狀的軌跡SC2，優(yōu)選地，反射鏡1004，為了校正激光的位置，進行由圖5所示的大體三角形形狀的波形表示的變位。對此，本實施例的反射鏡1004，通過進行共振來校正激光的位置。反射鏡1004，為了通過進行共振來校正激光的位置，而進行由正弦波表示的變位。
而且，在本實施例中，也可以為了進行使激光的軌跡接近于圖16所示的矩形形狀的軌跡SC4的校正，而使圖像的顯示區(qū)域的寬度d2比激光可能掃描到的寬度d1小。在圖16所示的掃描軌跡SC3當中用圓圈圍起來的部分停止激光的供給期間，使為了進行校正而振動的反射鏡1004以使激光向負Y方向即紙面上向下的方向偏向的方式返回。反射鏡1004，在以向第1方向掃描激光的共振頻率f1的約2倍的共振頻率f2進行高次共振的情況下，使用用于向第1方向進行激光掃描的周期的4分之1的時間，使反射鏡1004的位置返回。
圖16中被圓圈圍起來的部分激光掃描速度與其他部分相比要慢。因此，通過以相對于掃描寬度d1例如約70％的寬度d2來顯示圖像，可以確保將進行高次共振的反射鏡1004返回到使激光偏向到負Y方向的位置的時間。由此，能夠進行使激光的軌跡接近于矩形形狀的軌跡SC4的校正。
圖17示出本發(fā)明的實施例3的圖像顯示裝置1700的概要結構。對于與上述實施例1相同的部分賦予相同的符號，并省略重復的說明。圖像顯示裝置1700是向設置在觀察者一側的屏幕1705供給激光，通過觀察由屏幕1705反射的光來觀看圖像的所謂的正面投影型的投影機。圖像顯示裝置1700與上述實施例1相同，具有光掃描裝置120。
在圖像顯示裝置1700的觀察者側的面上，設置有由玻璃、透明樹脂等透明部件構成的出射窗1710。來自光掃描裝置120的激光，在透過出射窗1710之后，入射到屏幕1705。通過采用光掃描裝置120，可以與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描激光。由此，圖像顯示裝置1700能夠顯示高品質的圖像。
此外，在上述各實施例中，雖然光掃描裝置120形成為使用供給激光的光源部101的結構，但并不局限于此，只要是能夠提供束狀光的結構即可。例如，光源部101也可以形成為采用發(fā)光二極管元件(LED)等的固體發(fā)光元件的結構。另外，本發(fā)明的光掃描裝置120除了用于圖像顯示裝置之外，還可以用于例如激光打印機等的掃描激光的電子設備。在將光掃描裝置120用于激光打印機時，能夠形成像素的偏移降低了的高品質的打印圖像。
如上所述，本發(fā)明的光掃描裝置，適于應用在根據(jù)圖像信號掃描光的圖像顯示裝置等中。
權利要求
1.一種光掃描裝置，其特征在于，具有光源部，其供給束狀的光；反射鏡，其反射來自所述光源部的光；以及可動部，其與所述反射鏡一體地設置，并以向第1方向和與所述第1方向大體正交的第2方向掃描經(jīng)所述反射鏡反射的光的方式進行變位；其中，所述可動部，以向所述第1方向掃描光的頻率比向所述第2方向掃描光的頻率高的方式進行變位，所述反射鏡，除了與所述可動部聯(lián)動而進行變位以外，還通過以向與所述第1方向不同的方向掃描光的方式進行變位，來校正根據(jù)所述可動部的變位而進行掃描的光的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的光掃描裝置，其特征在于，所述反射鏡，通過以向所述第2方向掃描光的方式進行變位，來校正掃描光的位置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光掃描裝置，其特征在于，所述反射鏡，通過用比所述可動部以向所述第1方向掃描光的方式進行變位的頻率要高的頻率進行變位，來校正掃描光的位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的光掃描裝置，其特征在于，所述反射鏡，通過用所述可動部以向所述第1方向掃描光的方式進行變位的頻率的大體2倍的頻率進行變位，來校正掃描光的位置。
5.根據(jù)權利要求1～4中任意一項所述的光掃描裝置，其特征在于，具有第1驅動部，其驅動所述可動部；以及第2驅動部，其驅動所述反射鏡，使得其校正光的位置。
6.根據(jù)權利要求1～4中任意一項所述的光掃描裝置，其特征在于，具有驅動部，其驅動所述可動部；其中，所述反射鏡，利用來自由所述驅動部驅動的所述可動部的振動，以校正掃描光的位置的方式進行變位。
7.一種光掃描裝置，其特征在于，具有光源部，其供給束狀的光；反射鏡，其反射來自所述光源部的光，并且以向第1方向和與所述第1方向大體正交的第2方向掃描反射后的光的方式進行變位；其中，所述反射鏡，以向所述第1方向掃描光的頻率比向所述第2方向掃描光的頻率高的方式進行變位，還通過以用比向所述第1方向掃描光的頻率要高的頻率向與所述第1方向不同的方向掃描光的方式進行共振，來校正掃描光的位置。
8.根據(jù)權利要求7所述的光掃描裝置，其特征在于，具有驅動部，其驅動所述反射鏡；其中，所述反射鏡，根據(jù)由所述驅動部產(chǎn)生的驅動力，校正掃描光的位置。
9.根據(jù)權利要求8所述的光掃描裝置，其特征在于，具有多個所述驅動部；其中，所述反射鏡，通過對各個所述驅動部調節(jié)所述驅動力的大小，來校正掃描光的位置。
10.根據(jù)權利要求7所述的光掃描裝置，其特征在于，具有轉動軸，其使所述反射鏡以向所述第1方向掃描光的方式進行振動；其中，所述反射鏡，通過調節(jié)所述轉動軸的形狀和所述轉動軸所設置的位置的至少一方，來校正掃描光的位置。
11.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有權利要求1～10中任意一項所述的光掃描裝置；其中，利用來自所述光掃描裝置的光在規(guī)定面顯示圖像。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠與在二維方向排列的像素對應地正確地掃描光的光掃描裝置。該光掃描裝置，具有光源部，其供給束狀的光；反射鏡(205)，其反射來自光源部的光；可動部(104)，其與反射鏡(205)一體地設置，并以向第1方向和與第1方向大體正交的第2方向掃描經(jīng)反射鏡(205)反射的光的方式進行變位，可動部(104)，以向第1方向掃描光的頻率比向第2方向掃描光的頻率高的方式進行變位，反射鏡(205)，除了與可動部(104)聯(lián)動地進行變位以外，還通過以向與第1方向不同的方向掃描光的方式進行變位，來校正根據(jù)可動部(104)的變位而進行掃描的光的位置。
文檔編號H04N3/02GK1821831SQ20061000825
公開日2006年8月23日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權日2005年2月16日
發(fā)明者山崎哲朗 申請人:精工愛普生株式會社