JP7641815B2 - 光走査装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳ光偏向器を備える光走査装置及びその製造方法に関する。

特許文献１は、ＭＥＭＳ光偏向器を備える光走査装置を開示する。該光走査装置は、眼鏡型のヘッドマウントの一側のテンプル（つる）に装着されて、眼鏡のフロント（前枠）の方に配置されたレンズ及びハーフミラーに向かってＭＥＭＳ光偏向器からの走査光を出射する。

特許文献１の模式図によれば、テンプルには、光走査装置の他に、レンズ及びハーフミラーが実装され、光走査装置は、レンズを間に挟んでハーフミラーと対向し、光走査装置から出射したレーザ光は、ハーフミラー上をミラー面に沿って走査するとともに、該ミラー面で反射して、ユーザの目の網膜に映像を投影する。

特許第６７３４５３２号公報

特許文献１は、光源、ＭＥＭＳ光偏向器及び基板が具体的にどのような位置関係で光走査装置内に実装されているのかについては開示していない。

出願人は、先の特願２０２１－０２６２４４（以下、「先行出願」という。）において、光ビームを出射する光源と光源からの光ビームが入射するＭＥＭＳ光偏向器とを同一基板に実装するとともに、光源から出射した光をＭＥＭＳ光偏向器の回動ミラーに入射させる光路を光学素子により生成する光走査装置を開示する。この光走査装置によれば、光源及びＭＥＭＳ光偏向器の両者の距離が、両者が同一基板に実装されることにより、縮められ、光走査装置の大幅な小型化を図ることができる。

光源とＭＥＭＳ光偏向器とが同一基板に実装されている場合、光源からＭＥＭＳ光偏向器までの光ビームの光路を生成する光学素子（例：ミラー）は、光路に対する傾斜角を正確に調整する必要があるが、調整可能な範囲には限界がある。一方、光源は、出射方向が所定方向（例：基板対して垂直方向）になるように、基板に実装されるが、ずれが生じる。

ずれがおおきくなると、光学素子の傾斜角の調整では対応が難しくなる。

本発明の目的は、光源からの光ビームの出射方向がずれて光源が基板に実装されても、そのずれを補償することができる光走査装置及びその製造方法を提供することである。

本発明の光走査装置は、
少なくとも１つの通孔部を有する基板と、
前記基板上に実装された光源及びＭＥＭＳ光偏向器と、
前記光源から出射した光ビームを前記ＭＥＭＳ光偏向器に入射させる光路を生成する光学素子と、
前記基板の下側に配設された底板と、
下端は前記通孔部の通孔のサイズより大きく、先端に向かって細くなる形状で前記底板の上面に固定され、上部が前記通孔部に嵌合された柱状起立部と、
を備え、
前記柱状起立部の前記上部及び前記通孔部の少なくとも一方が塑性変形して互いに嵌合され、
前記基板と前記底板との相対傾斜角は、前記通孔部と前記柱状起立部との嵌合角度により規定されている。

本発明の光走査装置の製造方法は、
少なくとも１つの通孔部を有し、上面側に光源及びＭＥＭＳ光偏向器が実装されている基板に対して、上端に向かって細くなる柱状起立部が各通孔に対応付けて上面に固定されている底板を下側に配置する配置工程と、
前記基板の各通孔に前記底板の各柱状起立部を下側から挿入する挿入工程と、
前記光源を点灯し、所定のスクリーン上に前記光源から出射した光ビームの照射点を生成する照射工程と、
前記照射点が前記スクリーン上の所定領域の内側に収まるように、前記通孔部及び前記柱状起立部の少なくとも一方を塑性変形させて前記基板と前記底板との相対傾斜角を調整する調整工程と、
前記照射点が前記スクリーン上の所定領域の内側に収まった時、その時の相対傾斜角で前記基板を前記底板に固定する工程と、
を含む。

本発明によれば、底板と基板との相対傾斜角が適正なものになるように、基板の通孔部及び柱状起立部とは、少なくとも一方が塑性変形で嵌合した嵌合角度により相対傾斜角を規定されている。この結果、光源から光ビームの出射方向がずれて光源が基板に実装されていても、そのずれを補償することができる。

光走査装置の平面図である。 図１Ａの１Ｂ矢視図である。 図１Ａの１Ｃ矢視図である。 図１Ａの１Ｄ矢視図である。 支持枠体の側面図である。 支持枠体の斜視図である。 ＶＣＳＥＬが実装された突条を斜め上方から見た斜視図である。 ＶＣＳＥＬが基板に傾いて実装されたときの問題点についての説明図である。 出射部からの光ビームの出射方向の誤差等に対する板状ミラーの傾斜角の調整による補償についての説明図である。 基板を支持枠体に組み付ける工程を示す図である。 底板部に対する基板の傾斜方向を調整開始する時の状態図である。 ＶＣＳＥＬの出射部からの出射方向を矯正する作業の説明図である。 底板部に対する突条の傾斜方向を調整終了した時の状態図である。 図５Ｃとは異なる仕方でＶＣＳＥＬの出射部からの出射方向を矯正する作業の説明図である。 板状ミラー及び回転型ミラーを起立板部に組付ける時の傾斜角の調整作業の説明図である。 板状ミラー及び回転型ミラーを起立板部に組付ける時の傾斜角の調整作業の説明図である。 １つの柱状起立部により基板の傾斜方向を調整することの構造図である。 図８Ａの構成に対して突条の傾斜方向を調整するときの状況を示している。 底板部の上面に突条が付加されている支持枠体の斜視図である。 底板部の上面に膨出部が付加されている支持枠体の斜視図である。 光走査装置の適用例としての眼鏡型映像表示装置を示した図である。

図面を参照して、本発明の好適な複数の実施形態を詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されないことは言うまでもない。本発明は、以下の実施形態以外にも、本発明の技術的思想の範囲内で種々の構成態様を包含する。全図を通して、同一の要素については、同一の符号を付けている。

（構成）
図１Ａは光走査装置１０の平面図、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ矢視図、図１Ｃは図１Ａの１Ｃ矢視図、図１Ｄは図１Ａの１Ｄ矢視図である。なお、図１Ａ－図１Ｄは、カバー３３（図１Ｂの一点鎖線）を取り外した状態で光走査装置１０を示している。

光走査装置１０は、支持枠体１２を備える。支持枠体１２は、Ｌ字型の横断面輪郭を有し、垂直に結合する底板部１３ａと起立板部１３ｂとを有する。基板１５は、矩形であり、底板部１３ａの上面に柱状起立部３７を介して固定される。

説明の便宜上、３軸の直交座標系を定義する。Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれ基板１５の長手方向（長辺に平行な方向）及び短手方向（短辺に平行な方向）に平行な方向の軸として定義する。Ｚ軸は、基板１５からの起立板部１３ｂの起立方向に平行な軸として定義する。

光走査装置１０では、走査光は、図１Ｂの左側、すなわち、Ｘ軸方向に光走査装置１０の負側の端から出射されるので、Ｘ軸において負側及び正側をそれぞれ適宜、光走査装置１０の前方及び後方と呼ぶことにする。また、基板１５において、Ｚ軸方向の正側及び負側がそれぞれ上面及び下面になるので、Ｚ軸方向の正側及び負側をそれぞれ適宜、光走査装置１０の上方及び下方と定義する。

ＶＣＳＥＬ１７及びＭＥＭＳ光偏向器２０は、Ｘ軸方向を並び方向にして、基板１５の上面に実装される。ＶＣＳＥＬ１７は、出射部１８を上面に有し、出射部１８からレーザ光をＺ軸方向に平行に上向きに出射する。ＭＥＭＳ光偏向器２０は、回動ミラー２１のミラー面をＺ軸方向の上方に向けている。

なお、図１Ａにおいて、Ｃｎは、基板１５の上面視（基板１５の平面視でもある。）ＶＣＳＥＬ１７の中心としての出射部１８とＭＥＭＳ光偏向器２０の中心とを結ぶ線分を含む直線を示している。以降、この直線を適宜「中心線Ｃｎ」と呼ぶことにする。

なお、ＭＥＭＳ光偏向器２０は、この実施形態では２次元走査型のＭＥＭＳ光偏向器であるが、１次元走査型のＭＥＭＳ光偏向器であってもよい。ＭＥＭＳ光偏向器の構成自体は、種々、知られており、例えば、特開２０１７－２０７６３０号公報（２次元走査型ＭＥＭＳ光偏向器）や特開２０１４－０５６０２０号公報（１次元走査型ＭＥＭＳ光偏向器）に記載されているＭＥＭＳ光偏向器が選択される。

基板１５は、２つの通孔部１６（図１Ａ）を有している。各通孔部１６は、基板１５を厚さ方向に貫通し、横断面が円形になっている。基板１５における複数の通孔部１６の具体的な位置関係については、後述する。

図２Ａは、支持枠体１２の側面図、図２Ｂは支持枠体１２の斜視図である。図１Ａ－図１Ｄ及び図２Ａ－図２Ｂとを参照して、支持枠体１２の構成について説明する。

支持枠体１２の起立板部１３ｂは、傾斜溝３０及び貫通孔３１を有する。傾斜溝３０は、矩形の横断面を有し、起立板部１３ｂの側面輪郭に上方に向かって斜め後方に開口している。傾斜溝３０の底面は、基板１５に対して４５°で傾斜する傾斜面で形成されている。貫通孔３１は、起立板部１３ｂをＹ軸方向に貫通する円柱孔として形成されている。

なお、図２Ｂの支持枠体１２は、起立板部１３ｂの構造が図１Ａ－図１Ｄ及び図２Ａの支持枠体１２に対して変形されている。具体的には、図２Ｂの支持枠体１２には、起立板部１３ｂの最大高さ部に側方、すなわち底板部１３ａの方に張り出す側方張出し部３８が設けられている。側方張出し部３８の頂面は、カバー３３（図１Ｂ）の天井部の内面に接触し、カバー３３を保持する。

底板部１３ａの上面には、２つの柱状起立部３７が固定されている。各柱状起立部３７は、底板部１３ａの上に基板１５を載置するとき、対応する通孔部１６に挿入可能となる位置に設定されている。柱状起立部３７は、先端に向かって先細となる形状として、例えば、円錐形状で形成されている。

板状ミラー２３及び回転型ミラー２５について説明する。Ｘ軸方向において、傾斜溝３０の傾斜面（底面）の幅（図１Ｂにおける側面視の長さ）の中心は、ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８と同一位置に位置する。Ｘ軸方向において、貫通孔３１の円柱孔の中心線Ｃｌ（図１Ｂ）は、Ｘ軸方向にＶＣＳＥＬ１７とＭＥＭＳ光偏向器２０の回動ミラー２１との間に位置する。Ｚ軸方向において、傾斜溝３０の傾斜面の長さの中心と、貫通孔３１の円柱孔の中心線とは、同一位置に、すなわち基板１５から同一高さに位置する。

板状ミラー２３は、矩形の板状の部材から成り、下側の板面をミラー面として、片持ち状態で一端部を傾斜溝３０の斜面部に樹脂などの接着部材によって接着される。板状ミラー２３の板厚は、傾斜溝３０の深さにほぼ等しく設定されている。

板状ミラー２３の板幅（図１Ｂにおける側面視の長さ）は、傾斜溝３０の幅（図１Ｂにおける側面視の長さ）より少し短くなっている。したがって、傾斜溝３０への板状ミラー２３の一端部の接着前、すなわち該一端部の固定前の状態では、板状ミラー２３は、傾斜溝３０内で底面の斜面方向にわずかながら変位可能であるとともに、Ｙ軸に平行な軸線の回りの回転角を変更可能になっている。このような変更は、光走査装置１０の製造時において板状ミラー２３のミラー面に向きの調整を可能するものである。

回転型ミラー２５は、平板状のミラー部２６と、ミラー部２６の一端部に結合して貫通孔３１に嵌合する円柱の嵌合端部２７とを有する。嵌合端部２７のサイズ（径）は、貫通孔３１のサイズよりわずかに小さい。したがって、貫通孔３１への嵌合端部２７の接着前、すなわち固定前の状態では、回転型ミラー２５は、嵌合端部２７を貫通孔３１に嵌合しつつ、貫通孔３１の中心線Ｃｌの回りを回動自在であるとともに、貫通孔３１の中心線Ｃｌに対して回転型ミラー２５の中心線を一致させた状態から所定の傾斜角範囲で傾斜可能にしている。そのため、板状ミラー２３に比べ大きな角度範囲で回転変位可能となっている。このような回動可能及び傾斜可能な構成は、光走査装置１０の製造時においてミラー部２６のミラー面に向きの調整を可能にする。調整後は嵌合端部２７を樹脂等の接着部材で接着させ固定する。

ＭＥＭＳ光偏向器２０の回動ミラー２１は、回転型ミラー２５に対して回転型ミラー２５の直下の位置ではなく、前側、すなわちＸ軸方向に回転型ミラー２５に対して負側に位置している。この構成は、後述するように、光走査装置１０からの光Ｌｐの出射方向を基板１５に対して垂直方向ではなく、斜め前方に出射させることに寄与する。この構成は、また、光走査装置１０をスマートグラスの映像走査装置として眼鏡本体のつるに装着するときに、光走査装置１０からの出射光が、映像装置とユーザの顔面とのわずかの間隙からユーザの顔面に干渉されることなく、眼鏡本体のレンズ内面に到達することを保証する（図１１）。

図３は、ＶＣＳＥＬ１７が実装された基板１５を斜め上方から見た斜視図である。端子列モジュール３９は、基板１５の後縁に沿って基板１５の上面に固定され、基板１５の上面から隆起している。ＶＣＳＥＬ１７及び前記光走査装置１０内のＶＣＳＥＬ１７及びＭＥＭＳ光偏向器２０に接続されている給電線や信号線は、端子列モジュール３９の内側端子に集められ、それら内側端子に対関係にある外側端子を経て外部に接続されるようになっている。端子列モジュール３９は、基板１５の上面から所定高さ、隆起している。

２つの柱状起立部３７の位置について詳説する。基板１５の平面視（上面視でもある。）で、中心線Ｃｎは、起立板部１３ｂに対して平行になっている。平面視でほぼ矩形の底板部１３ａの短手方向（Ｙ軸方向）のサイズは、ＭＥＭＳ光偏向器２０の方がＶＣＳＥＬ１７より大きい。

前端側の柱状起立部３７は、底板部１３ａにおいてＭＥＭＳ光偏向器２０に対して長手方向（Ｘ軸方向）に前側でかつ短手方向（Ｙ軸方向）に起立板部１３ｂ側の側縁の近傍に位置する。後端側の柱状起立部３７は、長手方向にＶＣＳＥＬ１７と端子列モジュール３９との間で短手方向にＶＣＳＥＬ１７に対して前端側の柱状起立部３７とは反対側に位置する。

（作用）
図１Ｂにおいて、光Ｌｐが引き出されている破線は、光Ｌｐの光路を示している。なお、ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８から出射する光Ｌｐは、人の目に害を与えない程度に十分に弱めたレーザ光である。

光Ｌｐは、ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８から基板１５に対して垂直で上向き（Ｚ軸方向の正の向き）に出射する。光Ｌｐは、板状ミラー２３に入射すると、板状ミラー２３で反射して、向きを、基板１５の上面におけるＶＣＳＥＬ１７及び出射部１８の並び方向としてのＸ軸に対して平行でかつＸ軸の負側にし、変更する。そして、Ｘ軸に平行に前方（Ｘ軸の負側）に進んだ後、回転型ミラー２５のミラー部２６の斜め下向きのミラー面に入射する。

基板１５に対するミラー部２６の傾斜角は、４５°より小さい。したがって、ミラー部２６で反射した光Ｌｐは、Ｚ軸方向に平行に、すなわち基板１５に対して垂直方向に基板１５へ下降することなく、斜め前方に向かって下降し、ＭＥＭＳ光偏向器２０の回動ミラー２１の中心に入射する。

回動ミラー２１は、２次元で回動している。したがって、回動ミラー２１に入射した光Ｌｐは、２次元走査の走査光となって、回動ミラー２１から斜め前方の上方に向かって進む。

（出射方向のずれ）
図４Ａは、ＶＣＳＥＬ１７が基板１５に傾いて実装されたときの出射方向のずれについての説明図である。図４Ａには、基板１５におけるＶＣＳＥＬ１７の実装例として、基板１５に異なる角度で実装されたＶＣＳＥＬ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが示されている。

ＶＣＳＥＬ１７ａは、光ビームＬｐの出射方向がＺ軸に平行な方向であるのに対し、ＶＣＳＥＬ１７ｂ，１７ｃは、ＶＣＳＥＬ１７ａに対して相互に逆側に傾いて基板１５に実装されている。このため、出射部１８からの光ビームＬｐは、基板１５に対して垂直の直上に出射されるのに対し、ＶＣＳＥＬ１７ｂ，１７ｃは、Ｚ軸に対して傾斜する方向に出射される。すなわち、基板１５に対するＶＣＳＥＬ１７の取付角度には、誤差やむらがあり、ＶＣＳＥＬ１７からの光ビームＬｐの出射方向は、直上に対して矢印Ａｓのように変位する。

図４Ｂは、出射部１８からの光ビームＬｐの出射方向のずれに対する板状ミラー２３の傾斜角の調整による補償についての説明図である。後述するように、光走査装置１０の製造時では、板状ミラー２３及び回転型ミラー２５は、支持枠体１２に組付ける時、傾斜角を調整される。しかしながら、出射部１８からの光ビームＬｐの出射方向のずれに対する板状ミラー２３の傾斜角の調整による補償可能な範囲には、限界があり、限界を超えたずれに対しては、補償が困難になる。

図４Ｂにおいて、矢印Ａｍは、ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８からの光ビームＬｐの出射方向が、直上から限界値を超えて変位したことを示している。Ｂｗは、光走査装置１０の製造時の起立板部１３ｂに対する板状ミラー２３及び回転型ミラー２５の取付角の調整では、出射部１８からの出射方向のずれに対する補償が困難になっていることを示している。

（出射方向のずれの矯正）
以下、光走査装置１０の製造方法の主要部を工程順に説明する。図５Ａは、基板１５を支持枠体１２に組み付ける工程を示す図である。図５Ａにおいて、ＶＣＳＥＬ１７及びＭＥＭＳ光偏向器２０は、基板１５に実装済みとなっている。ＶＣＳＥＬ１７は、基板１５に傾斜して実装されている。この傾斜は、図４Ｂの矢印Ａｍに示すものである。

図５Ａにおいて、矢印Ａ１は、支持枠体１２の底板部１３ａに基板１５を組付けるときの方向を示している。基板１５は、各通孔部１６に底板部１３ａの各柱状起立部３７が挿入されるように、底板部１３ａの上から底板部１３ａに対して垂直下向き、すなわち矢印Ａ１の方向に移動される。

図５Ｂは、底板部１３ａに対する基板１５の傾斜方向を調整開始する時の状態図である。通孔部１６に底板部１３ａの柱状起立部３７が挿入された後、ＶＣＳＥＬ１７を点灯状態にして、出射部１８から光ビームＬｐを出射される。ビームプロファイラ６１は、ＶＣＳＥＬ１７の上方に配置され、出射部１８から出射されて来る光ビームＬｐの入射位置を検査する。すなわち、ビームプロファイラ６１のディスプレイ６２には、光スポットＳｐが映し出される。ディスプレイ６２の中心には、光スポットＳｐの目標位置６５が示されている。ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８から出射する光ビームＬｐが底板部１３ａに対して垂直上向きになるとき、光スポットＳｐは、目標位置６５に重なる。

調整作業者は、光スポットＳｐがディスプレイ６２上で矢印Ａｄの方向に移動して、目標位置６５と重なるように、底板部１３ａに対する基板１５の傾斜角を調整する。

柱状起立部３７は、本来の形状として先端（上端）に向かって先細の円錐形状を有している。これに対して、基板１５の通孔部１６は、平面視の形状、すなわち横断面の形状が円形になっている。側方張出し部３８の根元（下端）の径は、通孔部１６の径（直径）より大きい。

柱状起立部３７は、先細の円錐形状であるので、柱状起立部３７は、その先端を通孔部１６の下端から通孔部１６内に円滑に進入する。そして、柱状起立部３７は、通孔部１６の径と同一径の部位が通孔部１６の下端に当接して、それ以上の進入を阻まれる。複数の通孔部１６の径は相互に同一であり、複数の柱状起立部３７は、大きさ及び形状が同一であるので、柱状起立部３７が通孔部１６の下端に当接して、通孔部１６への進入を阻まれた時、基板１５は、底板部１３ａに対して平行になる。

しかしながら、ＶＣＳＥＬ１７は、基板１５に対して水平にならず、傾斜して実装されてしまっているので、この状態では、出射部１８から出射する光ビームＬｐは、本来の出射方向に対して相当のずれが生じている。このため、基板１５の通孔部１６に、通孔部１６の下から底板部１３ａの柱状起立部３７に嵌合した状態（初期状態）では、基板１５は、底板部１３ａに対して平行であるものの、ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８から出射した光ビームＬｐをビームプロファイラ６１で検査すると、ディスプレイ６２上で光スポットＳｐは、目標位置６５から離れた位置に表示される。

以降、基板１５が台板としての底板部１３ａに対して平行になっているときの基板１５の平面を「基準平面」という。基準平面は、Ｘ軸及びＹ軸に平行な平面である。なお、底板部１３ａは、その周縁においてカバー３３（図１Ｂ）の下側開口に嵌合し、光走査装置１０のパッケージを構成する。初期状態では、基板１５は、基準平面にある。

（ずれの矯正）
図５Ｃは、ＶＣＳＥＬ１７の出射部１８からの出射方向を矯正する作業の説明図である。基板１５は、柱状起立部３７より相対的に硬い材料からできている。例えば基板１５はエポキシ樹脂で柱状起立部３７はポリ塩化ビニールである。また、柱状起立部３７は熱可塑性である。このため、柱状起立部３７が先端側において基板１５の通孔部１６に部分的に挿入した状態で、基板１５を底板部１３ａの方へ強く押し込むと、基板１５より下側の下端部７３が塑性変形する。この際に柱状起立部３７が変形しやすいように加熱させてもよい。加熱は柱状起立部３７の材料が軟化し、他の部材が変形しない程度の温度で行う。加熱はホットプレートで行うことが可能である。

調整作業者は、基準平面に対する基板１５の傾斜方向（傾斜角度と傾斜の向きとの両方も含む。）を変更する。傾斜方向の変更は、調整作業者が治具を使って、通孔部１６を底板部１３ａの方へ所定の傾斜方向へ押し込みつつ、柱状起立部３７を塑性変形させることにより実現できる。所定の傾斜方向とは、図５Ｂのディスプレイ６２において光スポットＳｐが矢印Ａｃの方へ移動する傾斜方向である。

図５Ｃにおいて、柱状起立部３７は、上端部７１、嵌合部７２及び下端部７３の３つの部分に分けられる。嵌合部７２は、通孔部１６内に位置して、通孔部１６に嵌合している。上端部７１及び下端部７３は、それぞれ嵌合部７２より上側及び下側に位置し、それぞれ基板１５から上側及び下側に露出している。下端部７３の径は、通孔部１６より径が大きく、嵌合部７２の径は、通孔部１６の径と等しいか小さい。上端部７１の径は、通孔部１６の径と等しいか小さく、少なくとも上端において通孔部１６の径より小さい。

基板１５が通孔部１６において底板部１３ａの方へ押し込まれるのに伴い、柱状起立部３７は、嵌合部７２及び下端部７３において塑性変形する。基準平面に対する基板１５の傾斜方向は、通孔部１６と嵌合部７２との嵌合角度により決まる。

図５Ｄは、底板部１３ａに対する基板１５の傾斜方向を調整終了した時の状態図である。ディスプレイ６２において光スポットＳｐが目標位置６５に重なると、調整作業は終了する。

基板１５の法線１５ｈに対して光ビームＬｐが傾斜する向きαに対して、底板部１３ａの法線１３ａｈに対して基板１５の法線１５ｈが傾斜する向きβが逆方向であることで、光ビームＬｐのずれは改善される。また、基板１５の法線１５ｈに対する光ビームＬｐの傾斜角度と底板部１３ａの法線１３ａｈに対する基板１５の法線１５ｈの傾斜角度が同じであることで、光ビームＬｐは底板部１３ａに対し垂直になる。

また、底板部１３ａと起立板部１３ｂが一体の部材であり、起立板部１３ｂに固定される板状ミラー２３及び回転型ミラー２５は基板１５の傾斜によって、底板部１３aとの位置関係は変化しない。すなわち本発明において底板部１３ａを基準として光ビームＬｐと板状ミラー２３及び回転型ミラー２５の位置関係が保証されている。

なお、図５ＤにおいてＹ方向から見た時の基板１５の底板部１３aに対する傾斜を図示しているが、同時にＸ方向から見ても基板１５は底板部１３aに対して傾斜している。

この後、基板１５と柱状起立部３７とは、接着、溶着、又は上端部７１の拡径により底板部１３ａに対して基板１５が非平衡、すなわち傾斜した状態で相互に固定される。溶着の場合、柱状起立部３７は、熱溶融性を有する必要がある。図５は、上端部７１が拡径された状態を示し、上端部７１は、上から圧し潰されることにより、通孔部１６の径より大きい径に塑性変形し、基板１５の上面に固定される。

図６は、図５Ｃとは異なる仕方でＶＣＳＥＬ１７の出射部１８からの出射方向を矯正する作業の説明図である。図６の場合では、図５Ｃの場合とは逆に、柱状起立部３７が、基板１５より相対的に硬い材料からできている。例えば基板１５はエポキシ樹脂で、柱状起立部３７は鉄や真鍮が選択できる。このため、柱状起立部３７が先端側において基板１５の通孔部１６に部分的に挿入した状態で、矢印Ａ２の方向に基板１５を底板部１３ａの方へ強く押し込む。

これにより、図６の下側の図の範囲Ｒａ内に示されるように、柱状起立部３７は、元々の円錐又は円錐台の形状を保持する一方、柱状起立部３７の嵌合部７２は、塑性変形により径方向に押し潰される。これにより、柱状起立部３７の形状と嵌合部７２の形状とは同一になる。また、下端部７３の上端面は、通孔部１６より径方向に張り出した平面となって、基板１５を支持する。

基準平面に対する基板１５の傾斜方向は、通孔部１６と嵌合部７２との嵌合角度により決まる。その後の処理は、図５Ｃの場合と同様に、基板１５と柱状起立部３７とは、接着、溶着、又は上端部７１の拡径により相互に固定される。

（光路生成ミラーの調整）
板状ミラー２３及び回転型ミラー２５は、基準面に対する基板１５の傾斜方向の調整後に、起立板部１３ｂに組付けられる。板状ミラー２３及び回転型ミラー２５は、ＶＣＳＥＬ１７から出射した光ビームＬｐをＭＥＭＳ光偏向器２０の回動ミラー２１へ入射させるための光路を生成する光学素子である。このため、適正な光路が生成されるように、適正な傾斜角で起立板部１３ｂに組付けられる必要がある。図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ板状ミラー２３及び回転型ミラー２５を起立板部１３ｂに組付ける時の傾斜角の調整作業の説明図である。

板状ミラー２３の傾斜角は、ＶＣＳＥＬ１７を点灯して、板状ミラー２３で反射した光ビームＬｐが所定のスクリーン４４の基準位置に光スポットＳｐが生成されるように、板状ミラー２３を傾斜溝３０内で矢印Ａｄの方向に回転させる。スクリーン４４における光ビームＬｐの照射位置としての光スポットＳｐが基準位置になった時、板状ミラー２３を傾斜溝３０に接着等により固定する。

起立板部１３ｂへの回転型ミラー２５の組付けは、起立板部１３ｂへの板状ミラー２３の組付けの後に行われる。回転型ミラー２５の傾斜角は、ＶＣＳＥＬ１７を点灯して、板状ミラー２３、回転型ミラー２５及びＭＥＭＳ光偏向器２０の回動ミラー２１の順番に反射した光ビームＬｐが所定のスクリーン５１の基準位置に光スポットＳｐが生成されるように、板状ミラー２３を貫通孔３１内で矢印Ａｅの方向に回転させる。スクリーン５１における光ビームＬｐの照射位置としての光スポットＳｐが基準位置になった時、回転型ミラー２５をスクリーン５１に接着等により固定する。

（別の実施形態）
図８Ａは、１つの柱状起立部３７により基板１５の傾斜方向を調整することの構造図である。図１Ｂでは、柱状起立部３７が２つ設けられていたが、図８Ａでは、２つ柱状起立部３７のうちの一方（この例では、後ろ側の柱状起立部３７）が、同一位置の膨出部８１により置き換えられている。したがって、通孔部１６は、基板１５に１つだけとなっている。

膨出部８１は、凸状曲面、例えば半球面で形成されている。底板部１３ａからの突出量は、柱状起立部３７の方が膨出部８１より高い。

図８Ｂは、図８Ａの構成に対して基板１５の傾斜方向を調整するときの状況を示している。傾斜方向の調整前の基板１５の初期状態では、図５Ｂとは異なり、基板１５は、底板部１３ａに対して平行ではなく、傾斜角γａで後端側の方に下降している。また、初期状態では、光ビームＬｐの出射方向は、底板部１３ａに対して垂直方向から所定角度、傾斜している。このため、光スポットＳｐは、ディスプレイ６２において目標位置６５から離れている。

調整作業者は、基板１５の前端側、すなわち柱状起立部３７の側を下方へ押し込む。これにより、柱状起立部３７は、図５Ｃで説明したように、塑性変形し、基板１５の傾斜方向が適正値に調整される。すなわち、図８Ｂのディスプレイ６２上で、光スポットＳｐは目標位置６５に重なる。

柱状起立部３７が１つである場合も、図６のときのように、通孔部１６側を塑性変形して、通孔部１６と柱状起立部３７との嵌合角を変更して、所望の傾斜方向を得ることができる。

図９及び図１０は、それぞれ底板部１３ａの上面に突条８５及び膨出部８８が付加されている支持枠体１２の斜視図である。すでに説明した図２Ｂとの相違点のみ説明する。突条８５及び膨出部８８は、共に、中心線Ｃｎ（図１）上に位置している。中心線Ｃｎは、図１Ａで定義したものである。膨出部８８は、さらに、上面視で２つの柱状起立部３７を結ぶ線分と中心線Ｃｎとの交点に位置する。

突条８５及び膨出部８８は、底板部１３ａからの高さが、初期状態では、柱状起立部３７の高さより低くなっている。突条８５及び膨出部８８は、塑性変形しない。２つの柱状起立部３７は、その後、底板部１３ａに対する基板１５の傾斜方向の調整により塑性変形する。塑性変形後の２つの柱状起立部３７の高さは、一方の柱状起立部３７は、突条８５及び膨出部８８より高く、他方の柱状起立部３７は、突条８５及び膨出部８８より低くなる。これにより、基板１５の下面は、突条８５又は膨出部８８に接触する。突条８５及び膨出部８８は、基板１５の傾斜方向を安定化させる役割がある。

（光走査装置の適用例）
図１１は、光走査装置１０の適用例としての眼鏡型映像表示装置１５５を示した図である。眼鏡型映像表示装置１５５について簡単に説明する。眼鏡型映像表示装置１５５は、眼鏡本体１６０と、クリップ１７０により眼鏡本体１６０に着脱自在に装着された映像生成装置１１０とを備える。眼鏡本体１６０は、左右のつる１６１ａ，１６１ｂと、左右の両端において左右のつる１６１ａ，１６１ｂの前端に結合する前枠１６３とを備える。前枠１６３は、さらに、左右のレンズ枠部１６４ａ，１６４ｂと、左右のレンズ枠部１６４ａ，１６４ｂを連結するブリッジ１６５とを備える。

光走査装置１０は、映像生成装置１１０内に眼鏡本体１６０のつる１６１ｂの延在方向に沿って他の素子（例：ＭＥＭＳセンサ用バッファアンプ及びＬＤＤ（レーザドライバ））と共に一列配置で内蔵されている。なお、この一列配置では、光走査装置１０は、最前、すなわち最もレンズ１６７側に配置されている。こうして、光走査装置１０から出射する光Ｌｐ（図２Ｂ）は、レンズ６７の内面側に照射して走査領域１７２に映像を生成する。

（変形例）
光走査装置１０は、ＶＣＳＥＬ１７を備える。ＶＣＳＥＬ１７は、面発光レーザ素子の一例である。本発明は、面発光レーザ素子であれば、垂直共振器面発光型レーザ（VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser）以外のレーザ光源を採用することができる。

本発明の光走査装置は、スマートグラスにおける映像生成装置として適用されるほか、超小型プロジェクタやインターラクティブプロジェクタにおける映像生成装置としても適用することができる。

光走査装置１０では、基板１５と底板部１３ａとの相対傾斜角を規定する通孔部１６と柱状起立部３７との嵌合角度は、柱状起立部３７の上部の塑性変形（図５Ｃ）及び通孔部１６の塑性変形（図６）のいずれか一方による互いの嵌合で規定されている。本発明の光走査装置では、少なくとも一方の塑性変形による互いの嵌合であればよい。すなわち両方の塑性変形による互いの嵌合を排除しない。

光走査装置１０では、本発明の底板としての底板部１３ａは、支持枠体１２の一部として起立板部１３ｂに結合している。本発明の底板は、単独の部品であってもよい。

光走査装置１０では、板状ミラー２３及び回転型ミラー２５が光源としてのＶＣＳＥＬ１７から出射した光ビームＬｐをＭＥＭＳ光偏向器２０の回動ミラー２１へ入射させる光路を生成する光学素子となっている。本発明の光学素子は、ミラー以外にプリズム等であってもよい。

光走査装置１０では、３６は、底板部１３ａに結合している下端に対し、上部として上端部７１と嵌合部７２（図５及び図６）とを有している。本発明では、上部として嵌合部７２を有していればよく、基板より上側の部分（例：上端部７１）はなくてもよい。なお、上端部７１がないときは、拡径部（例：図５Ｄの上端部７１）や溶着による底板部１３ａと基板１５とを相互に固定することが困難になるが、接着による相互の固定は、可能である。

光走査装置１０では、中心線Ｃｎは、基板１５の長手方向に延在している。中心線Ｃｎは、長手方向に対して傾斜していてもよい。

光走査装置１０では、短手方向のサイズは、基板１５の方がＭＥＭＳ光偏向器２０より小さい。そして、７の中心としての出射部１８とＭＥＭＳ光偏向器２０の中心とを結ぶ線分としての並び方向は、基板１５の長手方向に延在している。このため、通孔部１６を２つ装備するときは、基板１５の上面視で、基板１５におけるＶＣＳＥＬ１７及びＭＥＭＳ光偏向器２０を包含する実装領域に対して長手方向にそれぞれ一側及び他側で、短手方向にＶＣＳＥＬ１７に対してそれぞれ一側及び他側となる位置関係で底板に固定されている。このような位置における通孔部１６と柱状起立部３７との嵌合角度は、基板１５と底板部１３ａとの相対傾斜角の規定を安定化させるからである。

光走査装置１０は、柱状起立部３７を１つ又は２つ備えている。本発明の光走査装置は、柱状起立部３７を３つ以上備えていてもよい

図５Ｄにおける目標位置６５は、スクリーンとしてのディスプレイ６２における光ビームＬｐの照射点としての光スポットＳｐの目標位置の例である。この例では、目標位置６５のサイズは、光スポットＳｐのサイズと同一であるが、光ビームＬｐの出射方向のずれが矯正可能な限界内に収まった時の所定領域として、光スポットＳｐのサイズより大きくすることができる。そして、光スポットＳｐが目標位置６５である所定領域の内側に収まった時、調整が終了したと認定することができる。

１０・・・光走査装置、１３ａ・・・底板部、１５・・・基板、１６・・・通孔部、１７・・・ＶＣＳＥＬ、２０・・・ＭＥＭＳ光偏向器、２１２３・・・板状ミラー、２５・・・回転型ミラー、３７・・・柱状起立部、７１・・・上端部、７２・・・嵌合部、７３・・・下端部、８１，８６・・・膨出部、８５・・・突条。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの通孔部を有する基板と、
   前記基板上に実装された光源及びＭＥＭＳ光偏向器と、
   前記光源から出射した光ビームを前記ＭＥＭＳ光偏向器に入射させる光路を生成する光学素子と、
   前記基板の下側に配設された底板と、
   下端は前記通孔部のサイズより大きく、先端に向かって細くなる形状で前記底板の上面に固定され、上部が前記通孔部に嵌合された柱状起立部と、
   を備え、
   前記柱状起立部の前記上部及び前記通孔部の少なくとも一方が塑性変形して互いに嵌合され、
   前記基板と前記底板との相対傾斜角は、前記通孔部と前記柱状起立部との嵌合角度により規定されていることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記底板は、前記光源及び前記ＭＥＭＳ光偏向器の少なくとも並び方向に前記柱状起立部から離れた位置に凸状曲面の１つの膨出部を有し、
   前記基板の下面は、前記下面を前記膨出部に押圧状態で接触していることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１記載の光走査装置において、
   前記通孔部は、少なくとも２つあり、
   前記柱状起立部は、少なくとも２つあり、
   前記基板における前記光源及び前記ＭＥＭＳ光偏向器の並び方向は、前記基板の長手方向であり、
   前記２つの通孔部は、前記基板の上面視で、前記基板における前記光源及び前記ＭＥＭＳ光偏向器を包含する実装領域に対して前記長手方向にそれぞれ一側及び他側で、短手方向に前記光源に対してそれぞれ一側及び他側となる位置関係で前記底板に固定されていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項３記載の光走査装置において、
   前記底板は、前記２つの柱状起立部を結ぶ線分と交差して延在する突条を有していることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項３記載の光走査装置において、
   前記底板は、前記２つの柱状起立部を結ぶ線分上に球面突出部を有していることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   さらに、前記底板に結合し、前記底板から起立する起立板を有し、
   前記光学素子は、前記起立板に固定されているミラーであることを特徴とする光走査装置。
7. 少なくとも１つの通孔部を有し、上面側に光源及びＭＥＭＳ光偏向器が実装されている基板に対して、上端に向かって細くなる柱状起立部が各通孔部に対応付けて上面に固定されている底板を下側に配置する配置工程と、
   前記基板の各通孔部に前記底板の各柱状起立部を下側から挿入する挿入工程と、
   前記光源を点灯し、所定のスクリーン上に前記光源から出射した光ビームの照射点を生成する照射工程と、
   前記照射点が前記スクリーン上の所定領域の内側に収まるように、前記通孔部及び前記柱状起立部の少なくとも一方を塑性変形させて前記基板と前記底板との相対傾斜角を調整する調整工程と、
   前記照射点が前記スクリーン上の所定領域の内側に収まった時、その時の相対傾斜角で前記基板を前記底板に固定する工程と、
   を含むことを特徴とする光走査装置の製造方法。