光扫描装置和投影仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在激光投影仪等投影仪中使用的光扫描装置。
【背景技术】
[0002]在向屏幕(投影面)投影图像的投影仪中，使用了沿屏幕的水平方向和垂直方向扫描光(例如激光)的光扫描装置。
[0003]近年，开发出使用MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电系统)技术来使扫描镜和梁构造体形成为一体而得到的光扫描装置。
[0004]例如，专利文献I公开的光扫描装置具有梁构造体，该梁构造体将扫描镜支撑成能够以相互正交的两个方向的梁为中心转动。通过使扫描镜以两个方向的梁为中心转动，来沿屏幕的水平方向和垂直方向扫描光。
[0005]并且，在专利文献I公开的光扫描装置中，向梁构造体的里侧照射光，检测反射光，从而检测扫描镜的角度。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2010 - 266508号公报(图4)
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]用于使扫描镜转动的梁构造体是使用对应用了半导体制造技术的硅进行细微加工的微机加工技术而形成的。因此，对光扫描装置的小型化是有利的。然而，存在的问题是，由于是利用细微的梁构造体的弹性变形(梁的扭转)来使扫描镜沿双方向转动的结构，因而限定了扫描镜的转动范围(角度)。
[0011]特别是，料想到，对小型化有利的激光投影仪被频繁搬运，在各种设置场所被使用。因此，认为:搭载在激光投影仪上的光扫描装置会被作用振动和冲击等外力，并且受到大的温度变化。
[0012]细微的梁构造体容易受到振动和冲击的影响，为了提高梁构造体的耐性，有必要采用复合的梁构造，以增大梁的尺寸、或者分散应力。然而，无论哪一种情况都存在进一步缩小扫描镜的转动范围的问题。
[0013]并且，当光扫描装置受到温度变化时，梁构造体的变形量(梁的扭转量)容易变化，对扫描镜的转动角度产生影响。此外，在上述的微机加工技术中，由于使用高价的设备和装置，因而存在使用MEMS的光扫描装置的制造成本高的问题。
[0014]本发明是为了解决上述课题而作成的，本发明的目的是提供一种难以受到振动和冲击等外力以及温度变化的影响、能够进行稳定的光扫描的光扫描装置和投影仪。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]为了达到上述目的，本发明的光扫描装置具有:第I扫描驱动部，其具有扫描镜、和支撑扫描镜的框构造体，通过框构造体的变形使扫描镜以第I转动轴为中心转动；和第2扫描驱动部，其具有支撑第I扫描驱动部的转动保持器、和将转动保持器支撑为能够以与第I转动轴正交的第2转动轴为中心转动的支轴，该第2扫描驱动部使转动保持器以第2转动轴为中心转动。框构造体具有:一对梁，它们被设置成沿第I转动轴的方向夹住扫描镜；和一对基部，它们分别相对于一对梁设置在与扫描镜相反的一侧。一对基部分别具有沿第2转动轴的方向长的长尺寸形状，并构成为能够变形。
[0017]并且，本发明的投影仪具有上述的光扫描装置。
[0018]发明的效果
[0019]根据本发明的光扫描装置，难以受到振动和冲击等外力以及温度变化的影响，能够进行稳定的光扫描。并且，无需使用MEMS技术，因而可以降低制造成本。
【附图说明】
[0020]图1是示出本发明的实施方式I中的光扫描装置的要部的立体图。
[0021]图2是示出本发明的实施方式I中的光扫描装置的要部的分解立体图。
[0022]图3是示出本发明的实施方式I中的水平扫描驱动部的动作的剖视图。
[0023]图4(a)、(b)、(C)和⑷是用于说明本发明的实施方式I中的水平扫描驱动部的框构造体的动作的示意图。
[0024]图5是示出本发明的实施方式I中的垂直扫描驱动部的动作的剖视图。
[0025]图6是示出本发明的实施方式I中的光扫描装置的整体结构的立体图。
[0026]图7是示出本发明的实施方式I中的光扫描装置的整体结构和光路的主视图。
[0027]图8是用于对由本发明的实施方式I中的光扫描装置实现的屏幕上的光扫描进行说明的不意图。
[0028]图9(a)和(b)是示出本发明的实施方式I中的光扫描装置的光检测器的结构例的示意图。
[0029]图10是示出将使用了本发明的实施方式I中的光扫描装置的投影仪应用于平视显示器(head-up display)的例子的图。
【具体实施方式】
[0030]实施方式I
[0031]〈光扫描装置的结构〉
[0032]图1和图2分别是示出本发明的实施方式I中的光扫描装置(二维光扫描装置)10的要部的结构的立体图和分解立体图。光扫描装置10用于例如激光投影仪等。并且，光扫描装置10具有高速扫描从光源射出的光(这里是激光)的结构。
[0033]光扫描装置10具有水平扫描驱动部100A (第I扫描驱动部)和垂直扫描驱动部100B (第2扫描驱动部)。水平扫描驱动部100A沿着屏幕的水平方向(H方向)扫描激光。垂直扫描驱动部100B沿屏幕的垂直方向(V方向)扫描激光。
[0034]S卩，水平扫描驱动部100A具有扫描镜101，扫描镜101反射从光源部200 (图6)射出的激光。水平扫描驱动部100A通过使扫描镜101以Y方向的轴(第I转动轴)为中心转动，来沿屏幕的水平方向扫描激光。
[0035]并且，垂直扫描驱动部100B通过使包括水平扫描驱动部100A的转动体以X方向的轴(第2转动轴)为中心转动，来沿屏幕的垂直方向扫描激光。
[0036]另外，在各图中，X方向和Y方向是相互正交的2个方向。并且，规定Z方向作为与包含该X方向和Y方向的XY面正交的方向。该X方向、Y方向和Z方向仅是为了便于说明，并不限定光扫描装置10的动作时的方向。
[0037]水平扫描驱动部100A和垂直扫描驱动部100B构成二维光扫描部100，二维光扫描部100使扫描镜101以X方向和Y方向的转动轴为中心沿2个方向转动。
[0038]以下，参照图1和图2对水平扫描驱动部100A和垂直扫描驱动部100B各自的结构进行说明。
[0039]<水平扫描驱动部的结构>
[0040]在图2中，水平扫描驱动部100A具有:扫描镜101、框构造体(梁构造体)102、支撑体103、水平扫描磁铁(第I磁铁)110、以及水平扫描线圈(第I线圈)111。框构造体102如后所述支撑扫描镜101。
[0041]扫描镜101例如具有矩形状的表面(反射面)，该矩形状的表面沿X方向和Y方向各具有2条边。扫描镜101例如是薄的板状部件或者涂布层。关于扫描镜101的尺寸，例如长边(这里是Y方向的边)的长度是1.5mm左右。另外，“沿X方向和Y方向各具有2条边”等的记载是假定扫描镜101位于转动范围内的基准位置进行说明的。
[0042]框构造体102可转动地支撑扫描镜101。框构造体102例如由金属加工成型品或者树脂成型品构成。更具体地，框构造体102由硅或者块状非晶合金、或者上述的金属材料和热塑性树脂或紫外线硬化型树脂组合而成的复合材料构成。
[0043]框构造体102具有沿X方向延伸的一对长尺寸部件即基部102a、102b。该基部102a、102b沿Y方向相互对置。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处在Y方向的同一轴线上。在梁102c、102d之间形成有支撑上述扫描镜101的台座102e。
[0044]台座102e是沿X方向和Y方向各具有2条边的矩形状的板状部分。在台座102e的表面固定有薄的板状部件即扫描镜101。并且，也可以通过在台座102e的表面涂布反射层，来形成扫描镜101。以下，也包含台座102e在内，称为扫描镜101。
[0045]换句话说，框构造体102具有:一对梁102c、102d，其设置成沿Y方向(第I转动轴的方向)夹住扫描镜101 ;和一对基部102a、102b，其分别相对于梁102c、102d设置在与扫描镜101相反的一侧。基部102a、102分别具有沿X方向(第2转动轴的方向)长的长尺寸形状，并构成为能够变形。
[0046]如图2所示，支撑体103是分别具有与XY面平行的上表面103c和下表面103d、并沿Z方向具有厚度的块体。在支撑体103的上表面103c的Y方向两端形成有轨状凸部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的上表面分别固定有框构造体102的基部102a、102b。
[0047]在将框构造体102安装于支撑体103的凸部103a、103b的状态下，在扫描镜101的背面(一 Z侧的面)和支撑体103的上表面103c之间形成有预定的空间。该空间用于使扫描镜101能够转动。
[0048]并且，在扫描镜101的背面配设有水平扫描磁铁110。水平扫描磁铁110是例如薄的磁铁层。水平扫描磁铁110具有沿Y方向长的形状。水平扫描磁铁