JP2010256384A - 走査光学系およびそれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化することが可能な走査光学系を提供する。
【解決手段】この走査光学系１０は、複数のレーザ光を出射するレーザ光源部１と、走査ミラー３の傾きを変動させることにより複数のレーザ光を走査する走査部２とを備えている。そして、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に少なくとも１度光路をとった後に、走査ミラー３に向かって進行するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、走査光学系およびそれを備えたプロジェクタに関する。

従来、スクリーンなどの投影面に投影する画像表示装置として、レーザ光を平行化し、その平行化したレーザ光を投影面上において二次元方向（水平方向および垂直方向）に走査するレーザプロジェクタが知られている。

従来のレーザプロジェクタでは、赤色、緑色および青色の三原色のレーザ光を得るために、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するレーザ光源が装置内に装着されている。さらに、レーザ光源に加えて、そこから出射されるレーザ光を走査する走査ミラーなどの光学系も装置内に装着されている。そして、従来では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）によって構成されたＭＥＭＳミラーを走査ミラーとして用いたものが存在する（例えば、特許文献１参照）。

具体的に説明すると、特許文献１には、レーザ光の二次元走査を２つのＭＥＭＳミラーによって行うレーザプロジェクタが開示されている。すなわち、この特許文献１のレーザプロジェクタは、２つのＭＥＭＳミラーのうちの一方のＭＥＭＳミラーでレーザ光を水平方向に走査し、他方のＭＥＭＳミラーでレーザ光を垂直方向に走査するように構成されている。

特開２００８−２６８７０９号公報

ところで、近年では、携帯電話などのモバイル端末にレーザプロジェクタを搭載するために、レーザプロジェクタの小型化が要求されている。特に、携帯電話においては小型化が進んでいるため、携帯電話に搭載するレーザプロジェクタのさらなる小型化は必須である。しかしながら、特許文献１のレーザプロジェクタでは、ＭＥＭＳミラーを走査ミラーとして用いることである程度は小型になっているが、携帯電話への搭載を考慮すると、そのサイズは未だ大き過ぎるという問題がある。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、小型化することが可能な走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による走査光学系は、複数のレーザ光を出射するレーザ光源部と、複数のレーザ光を投影面に向けて反射する走査ミラーを持ち、その走査ミラーの傾きを変動させることで複数のレーザ光の走査を行う走査部とを備えている。そして、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、他のレーザ光と合成する前に走査部上の領域に少なくとも１度光路をとった後に、走査ミラーに向かって進行するように構成されている。なお、走査部上の領域とは、非駆動状態の走査ミラーの反射面と対向する領域側から見た場合において走査部と重畳する領域のことである。

第１の局面による走査光学系では、上記のように、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、他のレーザ光と合成する前に走査部上の領域に少なくとも１度光路をとった後に、走査ミラーに向かって進行するように構成することによって、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光については、他のレーザ光と合成する前に走査部上の領域に少なくとも１度光路をとることで、走査ミラーに入射するまでに必要な光路長を確保することができる。したがって、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光については、光路長を最適な長さにするために、走査部上の領域以外の領域（非駆動状態の走査ミラーの反射面と対向する領域側から見た場合において走査部と重畳しない領域）に光路を長くとる必要がなくなる。すなわち、走査部上の領域以外の領域に存在する光路を減らすことができる。その結果、走査部上の領域以外の領域にとる光路を減らせる分だけ、走査光学系の平面積（非駆動状態の走査ミラーの反射面と対向する領域側から見た場合の面積）を小さくすることができ、走査光学系の小型化を図ることが可能となる。

上記第１の局面による走査光学系において、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、３回以上反射された後に走査ミラーに入射するように構成されていることが好ましい。このように構成すれば、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光の光路をより長くとる必要があったとしても、そのレーザ光を３回以上反射して光路を折りたたむことにより、光路をコンパクトにまとめることができる。また、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光を３回以上反射すれば、容易に、そのレーザ光を他のレーザ光と合成させた後に走査ミラーに入射させることができる。

上記第１の局面による走査光学系において、走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって走査部が構成されているとともに、微小電気機械システムに組み込まれた走査ミラーが互いに直交している２軸周りに回動可能となっていることが好ましい。このように構成すれば、走査部の厚み（非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向に沿った方向の厚み）を小さくすることができる。このため、走査光学系の平面積を小さくすることができることに加えて、走査光学系の厚み（非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向に沿った方向の厚み）についても小さくすることができる。

さらに、走査ミラーが互いに直交している２軸周りに回動可能となるようにすれば、合成後のレーザ光の二次元走査を１つの走査ミラーで行うことができるようになり、合成後のレーザ光の二次元走査を２つの走査ミラーで行う必要がなくなる。これにより、走査ミラー用の設置スペースが小さくなるので、走査光学系のさらなる小型化を図ることが可能となる。

この場合、走査ミラーは圧電素子を用いて駆動されることが好ましい。圧電素子は薄型の構造で走査ミラーを振動させることができるので、圧電駆動方式の走査部は非常に薄型となる。

上記第１の局面による走査光学系において、非駆動状態の走査ミラーの反射面に対してレーザ光源部の出射方向が平行となっていることが好ましい。このように構成すれば、走査光学系の薄型化を容易に図ることができる。

上記第１の局面による走査光学系において、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が半導体レーザで生成されることが好ましい。このように構成すれば、半導体レーザは小型であるため、レーザ光源部そのものを小さくすることができる。このため、容易に、走査光学系の平面積や厚みをより小さくすることができる。

また、本発明の第２の局面によるプロジェクタは、上記第１の局面による走査光学系を備えている。このように構成すれば、容易に、プロジェクタを小型化することができる。

以上のように、本発明によれば、走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを容易に小型化することができる。

本発明の一実施形態によるプロジェクタがモバイル端末に搭載された状態を示した図である。 本発明の一実施形態による走査光学系の構成を説明するための図である。 図２のＡ−Ａ´線に沿った断面に対応する図である。 図２に示した走査光学系の走査部の平面図である。 図４に示した走査部の一部（駆動部）を拡大した断面図である。 一実施形態の変形例による走査光学系の構成を説明するための図である。 図６のＢ−Ｂ´線に沿った断面に対応する図である。

図１を参照して、本実施形態のプロジェクタ１００は、例えば、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などのモバイル端末４０に搭載されるものである。したがって、このプロジェクタ１００は、モバイル端末４０内の小さなスペースに収納することが可能な程度に小型化されている。

プロジェクタ１００の光源としてはレーザ光を生成するものが用いられており、投影面４１上においてレーザ光を水平方向（Ｈ方向）および垂直方向（Ｖ方向）に走査することによって、プロジェクタ１００に入力された画像情報を投影面４１に投影するようになっている。この投影面４１としては、別途準備したスクリーンでもよいが、スクリーン以外のものでもよい。例えば、壁面などを投影面４１としてもよい。

また、プロジェクタ１００に入力された画像情報の色調の再現については、光の三原色である赤色、緑色および青色のレーザ光を高速で強度変調し、それらを合成することによって行われる。この場合、赤色のレーザ光の波長は、例えば、約６４０ｎｍに設定されるとともに、緑色のレーザ光の波長は、例えば、約５３０ｎｍに設定される。また、青色のレーザ光の波長は、例えば、約４５０ｎｍに設定される。

また、図２〜図５を参照して、本実施形態の走査光学系１０は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成して平行化した後、それらを合成して走査するように構成されている。すなわち、走査光学系１０は、レーザ光源部１と、走査部２と、ミラーなどの複数個の光学部品とを備えているとともに、それらが所定のケース部材１０ａに収納された構成となっている。なお、図２および図３において、レーザ光は２点鎖線で表している。

レーザ光源部１は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するためのものである。以下、赤色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１−Ｒと言うとともに、緑色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１−Ｇと言う。また、青色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１−Ｂと言う。

レーザ光源部１−Ｒは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能な赤色半導体レーザからなっている。このレーザ光源部１−Ｒとしての赤色半導体レーザは、ＣＡＮパッケージタイプであり、ステムと称される放熱基台にレーザチップが取り付けられ、そのレーザチップが保護部材であるキャップで覆われた構造となっている。

レーザ光源部１−Ｇは、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものであって、赤外半導体レーザからのレーザ光の波長を波長変換素子で１／２に波長変換することにより緑色のレーザ光を生成するようになっている。なお、レーザ光源部１−Ｇの構造としては特に限定されるものではないが、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものの方が効率がよい。

レーザ光源部１−Ｂは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能なＣＡＮパッケージタイプの青色半導体レーザからなっており、その構造はレーザ光源部１−Ｒと略同じである。

また、走査部２は、合成後のレーザ光を二次元走査するためのものであって、合成後のレーザ光を投影面４１（図１参照）に向けて反射する走査ミラー３を少なくとも有している。この走査ミラー３の傾斜角（反射角）は変動可能となっており、走査ミラー３の傾斜角を変動させることにより、走査部２による合成後のレーザ光の二次元走査が行われる。

ところで、本実施形態では、走査ミラー３をＭＥＭＳ（微小電気機械システム）に組み込み、その走査ミラー３が組み込まれたＭＥＭＳを走査部２としている。また、この走査部２は、略平坦で厚みが小さく、かつ、その外形が平面視（図２参照）において略正方形状（１辺の長さが約１ｃｍ）となっている。

具体的な構造としては、図４に示すように、走査部２はシリコン基板に対してエッチング処理などを施すことで得られる構造体からなっており、走査ミラー３に加えて、固定枠４、駆動部５および可動枠６などを一体的に有している。なお、以下の説明では、走査ミラー３の中心を図４の横方向に横切る軸をＸ軸とし、走査ミラー３の中心を図４の縦方向に横切る軸をＹ軸とする。言い換えると、Ｘ軸とＹ軸とが直交する点を走査ミラー３の中心とする。

固定枠４は、走査部２の外縁に相当する部分であって、他の部分（走査ミラー３、駆動部５および可動枠６など）を取り囲んでいる。

駆動部５は、Ｘ軸方向において固定枠４と分離され、Ｙ軸方向において固定枠４と連結されている。さらに、駆動部５は４つのユニモルフ構造を含んでいるとともに、その４つのユニモルフ構造がＸ軸およびＹ軸のそれぞれを対称軸として対称となり、かつ、互いに離間した状態となるように配置されている。また、駆動部５としてのユニモルフ構造は、図５に示すように、圧電素子（ＰＺＴなどを原料とした焼結体を分極処理したもの）５ａを一対の電極５ｂで挟持し、それをシリコン基板の駆動部５となる領域上に貼り付けることによって形成されている。

このような駆動部５では、一対の電極５ｂに電圧が印加されると、一対の電極５ｂに挟持された圧電素子５ａが伸長または収縮する。そして、圧電素子５ａが伸長または収縮すると、それに応じて、シリコン基板の駆動部５となる領域が伸長または収縮する。すなわち、駆動部５は、電力が供給されることで駆動する。

また、図４に示すように、可動枠６は、駆動部５の内側に位置する略ひし形形状の枠である。この可動枠６のＸ軸上の両端部は駆動部５と連結され、それ以外の部分は駆動部５から分離されている。これにより、可動枠６は、Ｘ軸周りに回動可能となっていることになる。

可動枠６の内側には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のトーションバー７が設けられている。この一対のトーションバー７は、Ｙ軸と重なり、かつ、Ｘ軸に対して対称となるように配置されている。さらに、一対のトーションバー７のそれぞれの一方端は、可動枠６のＹ軸上の端部に連結されている。

そして、走査ミラー３は、一対のトーションバー７のそれぞれの他方端の間に配置されており、その他方端によって支持されている。このため、走査ミラー３は、可動枠６と共にＸ軸周りに回動され、トーションバー７を回動軸としてＹ軸周りに回動されることになる。なお、走査ミラー３は、略円形状に形成されており、金やアルミニウムなどからなる反射膜をシリコン基板の走査ミラー３となる領域上に貼り付けることで得ている。

本実施形態の走査部２は、上記のような構造となっている。そして、この走査部２の走査動作は、４つの駆動部５を駆動（伸縮）させるタイミングを調整し、走査ミラー３をＸ軸周りおよびＹ軸周りに振動させることによって行われる。例えば、Ｘ軸周りに振動するときの周波数は約６０Ｈｚに設定され、Ｙ軸周りに振動するときの周波数は約３０ｋＨｚに設定される。

４つの駆動部５のそれぞれに５−１〜５−４の符号を付して具体的に説明すると、走査ミラー３をＸ軸周りに振動させる際には、駆動部５−１および５−３を一方の組とするとともに、駆動部５−２および５−４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部５−１および５−３が伸長する方向に変形すると、他方の組である駆動部５−２および５−４が収縮する方向に変形し、一方の組である駆動部５−１および５−３が収縮する方向に変形すると、他方の組である駆動部５−２および５−４が伸長する方向に変形する。これにより、走査ミラー３が可動枠６と共にＸ軸周りに振動し、走査ミラー３の傾きがＸ軸周りに変動する。なお、トーションバー７のねじれ方向はＸ軸周りの振動方向と直交する方向であるため、この走査ミラー３のＸ軸周りの振動には影響しない。

また、走査ミラー３をＹ軸周りに振動させる際には、駆動部５−１および５−２を一方の組とするとともに、駆動部５−３および５−４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部５−１および５−２が伸長する方向に変形すると、他方の組である駆動部５−３および５−４が収縮する方向に変形し、一方の組である駆動部５−１および５−２が収縮する方向に変形すると、他方の組である駆動部５−３および５−４が伸長する方向に変形する。これにより、走査ミラー３が可動枠６と共にＹ軸周りに振動し、走査ミラー３の傾きがＹ軸周りに変動する。

このとき、駆動部５を変形させることのみで走査ミラー３をＹ軸周りに傾かせようとすると、走査ミラー３のＹ軸周りの傾きの変動は小さくなってしまう。このため、実際に走査動作を行う際には、駆動部５に印加される電圧の周波数によって走査ミラー３が共振するように、駆動部５への印加電圧の周波数が設定される。すなわち、走査ミラー３のＹ軸周りの振動は、トーションバー７を基準としてなされる。

上記のように走査部２を動作させることで、互いに直交している２軸周りに走査ミラー３を回動させることができ、合成後のレーザ光を１つの走査ミラー３で二次元走査することが可能となる。

ここで、本実施形態では、図２および図３に示すように、赤色、緑色および青色のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に少なくとも１度光路をとった後に、走査ミラー３に向かって進行するように構成されている。なお、この実施形態では、赤色および青色のレーザ光のそれぞれが他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとっている一方、緑色のレーザ光については他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとっていない。以下に、赤色、緑色および青色のレーザ光のそれぞれの光路について説明する。

まず、ケース部材１０ａの内部において、図２の上側から下側に向かって、レーザ光源部１−Ｇ、１−Ｒおよび１−Ｂがこの順番で並べられている。さらに、レーザ光源部１−Ｒ、１−Ｇおよび１−Ｂは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向となり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となるように配置されている。また、レーザ光源部１−Ｒ、１−Ｇおよび１−Ｂは、平面視（図２参照）において、それぞれの一部が走査部２と重畳している。そのうち、レーザ光源部１−Ｒおよび１−Ｂについては、それぞれの光出射側の大部分が完全に走査部２と重畳した状態となっている。したがって、赤色および青色のレーザ光は、それぞれが出射直後から走査部２上の領域に光路をとることになる。

また、走査ミラー３の上方付近（図３参照）には、合成後のレーザ光を走査ミラー３に投射するための投射ミラー８が配置されている。すなわち、この投射ミラー８によって、合成後のレーザ光が走査ミラー３に向けて反射される。なお、図面を見易くするために、図２には投射ミラー８を図示していない。

具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｒから出射された後、レンズ光学系１１、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。そして、赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー１４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとり、折り曲げミラー１５で反射された後、再び走査部２上の領域に光路をとっている。

緑色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｇから出射された後、折り曲げミラー１６、レンズ光学系１７、折り曲げミラー１８、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。この緑色のレーザ光は、折り曲げミラー１５で反射された後は走査部２上の領域に光路をとっているが、それ以前は走査部２上の領域に光路をとっていない。なお、緑色のレンズ光学系１７は２枚で構成されているが、１枚で構成してもよい。

青色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｂから出射された後、レンズ光学系１９、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。そして、青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー１４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとり、折り曲げミラー１５で反射された後、再び走査部２上の領域に光路をとっている。

なお、レンズ光学系１１、１７および１９は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー１２、１５、１６および１８は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものである。

また、ダイクロイックミラー１３は、赤色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであって、図２に示すように配置することで、赤色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。ダイクロイックミラー１４は、赤色および青色のレーザ光を反射し、緑色のレーザ光を透過するものであって、図２に示すように配置することにより、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。

これらのことから、本実施形態では、赤色および青色のレーザ光のそれぞれが、他のレーザ光と合成する前に、走査部２上の領域に光路をとっていると言える。

さらに、赤色、緑色および青色のレーザ光は、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されることになる。すなわち、赤色のレーザ光は、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。また、緑色のレーザ光は、折り曲げミラー１６、折り曲げミラー１８、折り曲げミラー１５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。また、青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。本実施形態ではダイクロイックミラーは折り返しミラーを示しているが、レーザ光を合成する手段としては、ダイクロイックプリズムや反射プリズムでもよい。

また、本実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー１５の後）を除く光路が同一の平面内に含まれており、その平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎ（図３参照）と直交している。すなわち、上記の平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となっている。

本実施形態では、上記のように、赤色および青色のレーザ光のそれぞれが、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとった後に、走査ミラー３に向かって進行するように構成することによって、赤色および青色のレーザ光については、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとることで、走査ミラー３に入射するまでに必要な光路長を確保することができる。このため、赤色および青色のレーザ光については、光路長を最適な長さにするために、走査部２上の領域以外の領域に光路を長くとる必要がなくなる。すなわち、走査部２上の領域以外の領域に存在する光路を減らすことができる。これにより、走査部２上の領域以外の領域にとる光路を減らせる分だけ、走査光学系１０の平面積を小さくすることができ、走査光学系１０の小型化を図ることが可能となる。なお、この実施形態では、走査光学系１０の平面視（図２参照）における形状が略正方形状となり、その正方形の１辺の長さを約２３ｍｍにすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されるように構成することによって、それぞれの光路をコンパクトにまとめることができる。また、容易に、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成した後、その合成したレーザ光を走査ミラー３に入射させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、走査ミラー３を組み込んだＭＥＭＳで走査部２を構成することによって、走査部２の厚みを小さくすることができる。このため、走査光学系１０の平面積を小さくすることができることに加えて、走査光学系１０の厚みについても小さくすることができる。なお、この実施形態では、走査光学系１０の厚みを約７ｍｍにすることができる。ところで、走査光学系１０の厚みを約７ｍｍにするためには、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー１５の後）を除く光路を同一の平面内に配置し、その平面を非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交させることも必要である。

また、本実施形態では、上記のように、互いに直交している２軸周りに走査ミラー３を回動させることが可能なように構成することによって、合成後のレーザ光の二次元走査を１つの走査ミラー３で行うことができるようになり、合成後のレーザ光の二次元走査を２つの走査ミラーで行う必要がなくなる。これにより、走査ミラー用の設置スペースが小さくなるので、走査光学系１０のさらなる小型化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、上記のように、走査ミラー３が圧電素子５ａで駆動されるように構成することによって、圧電素子５ａは薄型の構造で走査ミラー３を振動させることができるので、圧電駆動方式の走査部２は非常に薄型となる。

また、本実施形態では、上記のように、レーザ光源部１−Ｒ、１−Ｇおよび１−Ｂのそれぞれの出射方向が、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となるように構成することによって、走査光学系１０の薄型化を容易に図ることができる。また、レーザ光源部１−Ｒ、１−Ｇおよび１−Ｂのそれぞれの一部を走査部２と重畳させることで、走査光学系１０の平面積についても容易に小さくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、レーザ光源部１−Ｒおよび１−Ｂをそれぞれ赤色半導体レーザおよび青色半導体レーザで構成することによって、半導体レーザは小型であるため、レーザ光源部１−Ｒおよび１−Ｂを小さくすることができる。このため、容易に、走査光学系１０の平面積や厚みをより小さくすることができる。

なお、図１を参照して、モバイル端末４０を設置台（図示せず）に設置して投影を行うと仮定すると、設置台側とは反対側に向くことになる面４０ａからレーザ光が出射されるようにすれば、モバイル端末４０を薄型に保持したまま、レーザ光を投影面４１に向けて進行させることができる。また、この場合には、投影時にモバイル端末４０を傾かせる必要がない。

次に、図６および図７を参照して、本実施形態の変形例による走査光学系２０について説明する。

本実施形態の変形例では、緑色のレーザ光を生成する手段として、ＣＡＮパッケージタイプの緑色半導体レーザからなるレーザ光源部１ａ（１ａ−Ｇ）が用いられている。

また、赤色および青色のレーザ光については、上記実施形態と同じレーザ光源部１−Ｒおよび１−Ｂによって生成される。そして、この変形例では、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光のそれぞれが、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとるように構成されている。

なお、合成後のレーザ光の二次元走査は、上記実施形態と同じ走査部２（走査ミラー３）によって行われる。そして、走査ミラー３の上方付近（図７参照）に投射ミラー８が配置されており、投射ミラー８で反射された合成後のレーザ光が走査ミラー３に投射されるようになっている。なお、投射ミラー８は、図面を見易くするために、図６には図示していない。

また、走査光学系２０を構成する各部品は、上記実施形態のケース部材１０ａよりも小さいケース部材２０ａに収納されている。そして、ケース部材２０ａの内部において、図６の上から下に向かって、レーザ光源部１ａ−Ｇ、１−Ｒおよび１−Ｂがこの順番で並べられている。さらに、レーザ光源部１−Ｒ、１ａ−Ｇおよび１−Ｂは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向となり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行な方向となるように配置されている。

具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｒから出射された後に、レンズ光学系２１、ダイクロイックミラー２２、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。そして、赤色のレーザ光は、折り曲げミラー２４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとり、折り曲げミラー２５で反射された後、再び走査部２上の領域に光路をとっている。

緑色のレーザ光は、レーザ光源部１ａ−Ｇから出射された後、レンズ光学系２６、折り曲げミラー２７、ダイクロイックミラー２２、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。そして、緑色のレーザ光は、折り曲げミラー２４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとり、折り曲げミラー２５で反射された後、再び走査部２上の領域に光路をとっている。

青色のレーザ光は、レーザ光源部１−Ｂから出射された後に、レンズ光学系２８、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。そして、青色のレーザ光は、折り曲げミラー２４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとり、折り曲げミラー２５で反射された後、再び走査部２上の領域に光路をとっている。

なお、レンズ光学系２１、２６および２８は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー２４、２５および２７は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものである。

また、ダイクロイックミラー２２は、赤色のレーザ光を反射し、緑色のレーザ光を透過するものであって、図６に示すように配置することで、赤色および緑色のレーザ光を合成する機能を持つ。ダイクロイックミラー２３は、赤色および緑色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであって、図６に示すように配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。

これらのことから、本実施形態の変形例では、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光のそれぞれが、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとっていると言える。

さらに、赤色、緑色および青色のレーザ光は、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されることになる。すなわち、赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２２、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。緑色のレーザ光は、折り曲げミラー２７、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。

また、本実施形態の変形例では、平面視（図６参照）において、レーザ光源部１−Ｒ、１ａ−Ｇおよび１−Ｂのそれぞれの一部が走査部２と重畳している。特に、この変形例では、レーザ光源部１−Ｒ、１ａ−Ｇおよび１−Ｂのそれぞれの光出射側の大部分が完全に走査部２と重畳した状態となっている。したがって、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光が、出射直後から走査部２上の領域に光路をとることになる。

また、本実施形態の変形例では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー２５の後）を除く光路が同一の平面内に含まれているとともに、その平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎ（図７参照）と直交している。すなわち、上記の平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となっている。

本実施形態の変形例では、上記のように、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光のそれぞれが、他のレーザ光と合成する前に走査部２上の領域に光路をとった後に、走査ミラー３に向かって進行するように構成することによって、上記実施形態よりもさらに小型化された走査光学系２０を得ることができる。なお、この走査光学系２０は、平面視（図６参照）における外形サイズが約１８ｍｍ×約２４ｍｍとなり、厚みが約７ｍｍとなる。

また、本実施形態の変形例では、小型のＣＡＮパッケージの緑色半導体レーザを、緑色のレーザ光の生成手段（レーザ光源部１ａ−Ｇ）として用いることによって、走査光学系２０の小型化を容易に図ることができる。また、緑色のレーザ光の生成手段（レーザ光源部１ａ−Ｇ）が小さくなるので、その分、光学部品の配置の自由度が増し、より小型になるように光路を取り回すことも可能となる。

この変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、携帯電話やＰＤＡなどのモバイル端末にプロジェクタを搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、モバイル端末以外の装置にプロジェクタを搭載するようにしてもよい。また、プロジェクタ単体で使用可能となるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、複数のレーザ光のうちの２つ以上のレーザ光が、他のレーザ光と合成する前に走査部上の領域に光路をとるように構成しているが、本発明はこれに限らず、複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光のみが、他のレーザ光と合成する前に走査部上の領域に光路をとるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、図２または図６に示した状態となるように光学部品を配置したが、本発明はこれに限らず、光学部品の配置位置や使用個数は用途に応じて変更可能である。

また、上記実施形態では、走査部に圧電素子を組み込み、その圧電素子を利用して走査ミラーを駆動するようにしたが、本発明はこれに限らず、走査ミラーの駆動手段としてはどのようなものであってもよい。ただし、圧電素子を用いた方が走査部の薄型化を図り易い。

また、上記実施形態では、合成後のレーザ光を投射ミラーで反射することにより走査ミラーに入射させるようにしたが、本発明はこれに限らず、投射ミラーを省略し、その投射ミラーが位置していた領域に走査ミラーを配置するようにしてもよい。なお、この場合には、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラーに入射するまでに３回ずつ反射されることになる。

１、１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、１ａ １ａ−Ｇ レーザ光源部
２ 走査部
３ 走査ミラー
３ａ 反射面
５ａ 圧電素子
１０、２０ 走査光学系
４１ 投影面
１００ プロジェクタ

Claims (7)

1. 複数のレーザ光を出射するレーザ光源部と、
   前記複数のレーザ光を投影面に向けて反射する走査ミラーを持ち、前記走査ミラーの傾きを変動させることで前記複数のレーザ光の走査を行う走査部とを備え、
   前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、他のレーザ光と合成する前に前記走査部上の領域に少なくとも１度光路をとった後に、前記走査ミラーに向かって進行するように構成されていることを特徴とする走査光学系。
2. 前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、３回以上反射された後に前記走査ミラーに入射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
3. 前記走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって前記走査部が構成されているとともに、前記微小電気機械システムに組み込まれた前記走査ミラーが互いに直交している２軸周りに回動可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の走査光学系。
4. 前記走査ミラーは圧電素子を用いて駆動されることを特徴とする請求項３に記載の走査光学系。
5. 非駆動状態の前記走査ミラーの反射面に対して前記レーザ光源部の出射方向が平行となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学系。
6. 前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が半導体レーザで生成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査光学系。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の走査光学系を備えていることを特徴とするプロジェクタ。

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