光掃描裝置和投影儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在激光投影儀等投影儀中使用的光掃描裝置。
【背景技術】
[0002]在向屏幕(投影面)投影圖像的投影儀中，使用了沿屏幕的水平方向和垂直方向掃描光(例如激光)的光掃描裝置。
[0003]近年，開發(fā)出使用MEMS(Micro Electro Mechanical System，微機電系統(tǒng))技術來使掃描鏡和梁構造體形成為一體而得到的光掃描裝置。
[0004]例如，專利文獻I公開的光掃描裝置具有梁構造體，該梁構造體將掃描鏡支撐成能夠以相互正交的兩個方向的梁為中心轉動。通過使掃描鏡以兩個方向的梁為中心轉動，來沿屏幕的水平方向和垂直方向掃描光。
[0005]并且，在專利文獻I公開的光掃描裝置中，向梁構造體的里側照射光，檢測反射光，從而檢測掃描鏡的角度。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2010 - 266508號公報(圖4)

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]用于使掃描鏡轉動的梁構造體是使用對應用了半導體制造技術的硅進行細微加工的微機加工技術而形成的。因此，對光掃描裝置的小型化是有利的。然而，存在的問題是，由于是利用細微的梁構造體的彈性變形(梁的扭轉)來使掃描鏡沿雙方向轉動的結構，因而限定了掃描鏡的轉動范圍(角度)。
[0011]特別是，料想到，對小型化有利的激光投影儀被頻繁搬運，在各種設置場所被使用。因此，認為:搭載在激光投影儀上的光掃描裝置會被作用振動和沖擊等外力，并且受到大的溫度變化。
[0012]細微的梁構造體容易受到振動和沖擊的影響，為了提高梁構造體的耐性，有必要采用復合的梁構造，以增大梁的尺寸、或者分散應力。然而，無論哪一種情況都存在進一步縮小掃描鏡的轉動范圍的問題。
[0013]并且，當光掃描裝置受到溫度變化時，梁構造體的變形量(梁的扭轉量)容易變化，對掃描鏡的轉動角度產生影響。此外，在上述的微機加工技術中，由于使用高價的設備和裝置，因而存在使用MEMS的光掃描裝置的制造成本高的問題。
[0014]本發(fā)明是為了解決上述課題而作成的，本發(fā)明的目的是提供一種難以受到振動和沖擊等外力以及溫度變化的影響、能夠進行穩(wěn)定的光掃描的光掃描裝置和投影儀。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]為了達到上述目的，本發(fā)明的光掃描裝置具有:第I掃描驅動部，其具有掃描鏡、和支撐掃描鏡的框構造體，通過框構造體的變形使掃描鏡以第I轉動軸為中心轉動；和第2掃描驅動部，其具有支撐第I掃描驅動部的轉動保持器、和將轉動保持器支撐為能夠以與第I轉動軸正交的第2轉動軸為中心轉動的支軸，該第2掃描驅動部使轉動保持器以第2轉動軸為中心轉動?？驑嬙祗w具有:一對梁，它們被設置成沿第I轉動軸的方向夾住掃描鏡；和一對基部，它們分別相對于一對梁設置在與掃描鏡相反的一側。一對基部分別具有沿第2轉動軸的方向長的長尺寸形狀，并構成為能夠變形。
[0017]并且，本發(fā)明的投影儀具有上述的光掃描裝置。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]根據本發(fā)明的光掃描裝置，難以受到振動和沖擊等外力以及溫度變化的影響，能夠進行穩(wěn)定的光掃描。并且，無需使用MEMS技術，因而可以降低制造成本。
【附圖說明】
[0020]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置的要部的立體圖。
[0021]圖2是示出本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置的要部的分解立體圖。
[0022]圖3是示出本發(fā)明的實施方式I中的水平掃描驅動部的動作的剖視圖。
[0023]圖4(a)、(b)、(C)和⑷是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的水平掃描驅動部的框構造體的動作的示意圖。
[0024]圖5是示出本發(fā)明的實施方式I中的垂直掃描驅動部的動作的剖視圖。
[0025]圖6是示出本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置的整體結構的立體圖。
[0026]圖7是示出本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置的整體結構和光路的主視圖。
[0027]圖8是用于對由本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置實現的屏幕上的光掃描進行說明的不意圖。
[0028]圖9(a)和(b)是示出本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置的光檢測器的結構例的示意圖。
[0029]圖10是示出將使用了本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置的投影儀應用于平視顯示器(head-up display)的例子的圖。
【具體實施方式】
[0030]實施方式I
[0031]〈光掃描裝置的結構〉
[0032]圖1和圖2分別是示出本發(fā)明的實施方式I中的光掃描裝置(二維光掃描裝置)10的要部的結構的立體圖和分解立體圖。光掃描裝置10用于例如激光投影儀等。并且，光掃描裝置10具有高速掃描從光源射出的光(這里是激光)的結構。
[0033]光掃描裝置10具有水平掃描驅動部100A (第I掃描驅動部)和垂直掃描驅動部100B (第2掃描驅動部)。水平掃描驅動部100A沿著屏幕的水平方向(H方向)掃描激光。垂直掃描驅動部100B沿屏幕的垂直方向(V方向)掃描激光。
[0034]S卩，水平掃描驅動部100A具有掃描鏡101，掃描鏡101反射從光源部200 (圖6)射出的激光。水平掃描驅動部100A通過使掃描鏡101以Y方向的軸(第I轉動軸)為中心轉動，來沿屏幕的水平方向掃描激光。
[0035]并且，垂直掃描驅動部100B通過使包括水平掃描驅動部100A的轉動體以X方向的軸(第2轉動軸)為中心轉動，來沿屏幕的垂直方向掃描激光。
[0036]另外，在各圖中，X方向和Y方向是相互正交的2個方向。并且，規(guī)定Z方向作為與包含該X方向和Y方向的XY面正交的方向。該X方向、Y方向和Z方向僅是為了便于說明，并不限定光掃描裝置10的動作時的方向。
[0037]水平掃描驅動部100A和垂直掃描驅動部100B構成二維光掃描部100，二維光掃描部100使掃描鏡101以X方向和Y方向的轉動軸為中心沿2個方向轉動。
[0038]以下，參照圖1和圖2對水平掃描驅動部100A和垂直掃描驅動部100B各自的結構進行說明。
[0039]<水平掃描驅動部的結構>
[0040]在圖2中，水平掃描驅動部100A具有:掃描鏡101、框構造體(梁構造體)102、支撐體103、水平掃描磁鐵(第I磁鐵)110、以及水平掃描線圈(第I線圈)111。框構造體102如后所述支撐掃描鏡101。
[0041]掃描鏡101例如具有矩形狀的表面(反射面)，該矩形狀的表面沿X方向和Y方向各具有2條邊。掃描鏡101例如是薄的板狀部件或者涂布層。關于掃描鏡101的尺寸，例如長邊(這里是Y方向的邊)的長度是1.5mm左右。另外，“沿X方向和Y方向各具有2條邊”等的記載是假定掃描鏡101位于轉動范圍內的基準位置進行說明的。
[0042]框構造體102可轉動地支撐掃描鏡101。框構造體102例如由金屬加工成型品或者樹脂成型品構成。更具體地，框構造體102由硅或者塊狀非晶合金、或者上述的金屬材料和熱塑性樹脂或紫外線硬化型樹脂組合而成的復合材料構成。
[0043]框構造體102具有沿X方向延伸的一對長尺寸部件即基部102a、102b。該基部102a、102b沿Y方向相互對置。在基部102a、102b的各自X方向中心形成有沿Y方向突出的梁102c、102d。梁102c、102d處在Y方向的同一軸線上。在梁102c、102d之間形成有支撐上述掃描鏡101的臺座102e。
[0044]臺座102e是沿X方向和Y方向各具有2條邊的矩形狀的板狀部分。在臺座102e的表面固定有薄的板狀部件即掃描鏡101。并且，也可以通過在臺座102e的表面涂布反射層，來形成掃描鏡101。以下，也包含臺座102e在內，稱為掃描鏡101。
[0045]換句話說，框構造體102具有:一對梁102c、102d，其設置成沿Y方向(第I轉動軸的方向)夾住掃描鏡101 ;和一對基部102a、102b，其分別相對于梁102c、102d設置在與掃描鏡101相反的一側?；?02a、102分別具有沿X方向(第2轉動軸的方向)長的長尺寸形狀，并構成為能夠變形。
[0046]如圖2所示，支撐體103是分別具有與XY面平行的上表面103c和下表面103d、并沿Z方向具有厚度的塊體。在支撐體103的上表面103c的Y方向兩端形成有軌狀凸部103a、103b。凸部103a、103b向上方(+Z方向)突出。凸部103a、103b均沿X方向延伸。在凸部103a、103b的上表面分別固定有框構造體102的基部102a、102b。
[0047]在將框構造體102安裝于支撐體103的凸部103a、103b的狀態(tài)下，在掃描鏡101的背面(一 Z側的面)和支撐體103的上表面103c之間形成有預定的空間。該空間用于使掃描鏡101能夠轉動。
[0048]并且，在掃描鏡101的背面配設有水平掃描磁鐵110。水平掃描磁鐵110是例如薄的磁鐵層。水平掃描磁鐵110具有沿Y方向長的形狀。水平掃描磁鐵