JP2014197062A

JP2014197062A - プロジェクタ

Info

Publication number: JP2014197062A
Application number: JP2013071806A
Authority: JP
Inventors: 中尾　良純; Yoshizumi Nakao; 良純中尾
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-16
Also published as: US20140293237A1

Abstract

【課題】投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなるように動作する走査部が設けられている場合でも、画面全体の輝度（明るさ）が低下するのを抑制しながら、画面全体の輝度（明るさ）を略一致させることが可能なプロジェクタを提供する。【解決手段】レーザ光源１０３〜１０５と、光を投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの走査速度が端部近傍１５０ｂおよび１５０ｃの走査速度よりも速くなる正弦関数の角速度で投影領域１５０に走査するように所定の振れ角で動作するＭＥＭＳミラー１２０と、ＭＥＭＳミラー１２０と投影領域１５０との間の位置に配置され、ＭＥＭＳミラー１２０により走査された光の投影領域１５０における水平方向の中央部近傍１５０ａの走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂおよび１５０ｃの走査速度に近づけるように、前記走査部により走査された光を屈折させる第１レンズ１３１とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、プロジェクタに関し、特に、走査部を備えるプロジェクタに関する。

従来、走査部を備えるプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、光を照射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源と、これら３つのレーザ光源から照射された光を所定の振れ角で動作するＭＥＭＳミラー（走査部）とを備えるプロジェクタが開示されている。上記特許文献１に記載のようなＭＥＭＳミラーは、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなる正弦関数の角速度で各レーザ光源から照射された光を投影領域に走査するように所定の振れ角で動作することが知られている。

特開２００９−２５８５６９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のようなプロジェクタでは、上記のように投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなるように動作するＭＥＭＳミラーが設けられているので、投影領域の水平方向の中央部近傍の単位面積当たりの走査時間（光照射量（光量））が端部近傍の単位面積当たりの走査時間（光照射量（光量））よりも小さくなり、その結果、投影領域の水平方向の中央部近傍の輝度（明るさ）が端部近傍の輝度（明るさ）よりも低下するという不都合があると考えられる。

上記不都合を解決するために、中央部近傍の単位面積当たりの光量に合わせるように端部近傍の単位面積当たりの光量を減少させる（端部近傍を走査する際の光出力を低下させる）対策が考えられる。

しかしながら、このような対策では、端部近傍を走査する際の光出力を低下させるため、画面全体の輝度（明るさ）が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなるように動作する走査部が設けられている場合でも、画面全体の輝度（明るさ）が低下するのを抑制しながら、画面全体の輝度（明るさ）を略一致させることが可能なプロジェクタを提供することである。

この発明の一の局面によるプロジェクタは、光を照射する光源と、光源から照射された光を投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなる正弦関数の角速度で投影領域に走査するように所定の振れ角で動作する走査部と、走査部と投影領域との間の位置に配置され、走査部により走査された光の投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、走査部により走査された光を屈折させる光学部材とを備える。

この発明の一の局面によるプロジェクタでは、上記のように、走査部と投影領域との間の位置に配置され、走査部により走査された光の投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、走査部により走査された光を屈折させる光学部材を設けることによって、投影領域の水平方向の中央部近傍の単位面積当たりの走査時間を投影領域の水平方向の端部近傍の単位面積当たりの走査時間に近づけるように補正することができるので、投影領域の水平方向の中央部近傍と端部近傍との単位面積当たりの走査時間（光の照射時間（光照射量））が異なるのを抑制することができる。これにより、投影領域の水平方向の中央部近傍の単位面積当たりの走査時間（光照射量）が端部近傍の単位面積当たりの走査時間（光照射量）よりも小さくなるのを抑制することができるので、画面全体の輝度（明るさ）が低下するのを抑制しながら、画面全体の輝度（明るさ）を略一致させることができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、走査部により走査された光の投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけることにより、走査部により走査される投影領域の走査座標が走査時間に略比例するように走査部により走査された光を屈折させるように構成されている。このように構成すれば、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査時間を投影領域の水平方向の端部近傍の走査時間に略一致するように補正することができるので、容易に、投影領域の水平方向の中央部近傍の単位面積当たりの光の照射時間（光照射量）を端部近傍の単位面積当たりの照射量に略一致させることができ、その結果、画面全体の輝度（明るさ）を低下させることなく、投影領域の水平方向の中央部近傍と端部近傍とで画像の輝度（明るさ）を略一致させることができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、投影領域における水平方向の中央部近傍の光の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、走査部により走査された光を屈折させる第１レンズを含む。このように構成すれば、走査部により走査された光の走査速度（投影領域に走査される光の速度）を第１レンズにより補正することにより、容易に、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査時間を投影領域の水平方向の端部近傍の走査時間に近づけるように補正することができるので、画面全体の輝度（明るさ）が低下するのを抑制しながら、投影領域の水平方向の中央部近傍と端部近傍との単位面積当たりの走査時間（光の照射時間（光照射量））が異なるのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、第１レンズは、走査部の振れ角が略最小である場合に投影領域における水平方向の中央部近傍の光の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、走査部により走査される光の走査座標が変更されるように光を屈折させ、走査部の振れ角が略最大である場合に投影領域に走査される光の走査座標が変更されないように光を屈折させるように構成されている。このように構成すれば、投影領域に投影される画像のサイズおよび形状が変更されてしまうのを抑制しながら投影領域の水平方向の中央部近傍の走査時間を投影領域の水平方向の端部近傍の走査時間に近づけるように補正することができる。

上記第１レンズを含む構成において、好ましくは、光源は、異なる波長を有する光を照射する複数個の光源を含み、走査部と投影領域との間の位置に配置され、複数個の光源のそれぞれから照射される光の波長に対応する第２レンズをさらに備え、第２レンズは、複数個の光源のそれぞれから照射され、第１レンズにより屈折された複数の異なる波長の光を投影領域の略同じ走査座標に屈折させるように構成されている。このように構成すれば、第２レンズにより異なる波長を有する光が第１レンズで屈折された際に生じる収差を補正することができるので、画像の解像度が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、走査部は、光源から照射された光を正弦関数の角速度で投影領域に走査する振動ミラー素子を含み、光学部材は、振動ミラー素子により走査された光の投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、走査部により走査された光を屈折させるように構成されている。このように構成すれば、振動ミラー素子を用いた場合でも、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査時間を投影領域の水平方向の端部近傍の走査時間に近づけるように補正することができるので、画面全体の輝度（明るさ）が低下するのを抑制しながら、投影領域の水平方向の中央部近傍と端部近傍との単位面積当たりの走査時間（光の照射時間）が異なるのを抑制することがでる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光学部材は、走査部により投影領域に走査される光の水平方向の走査座標ｈと、走査部から投影領域までの距離Ｌと、走査部の共振周波数ｆと、走査部が動作可能な最大の振れ角θ_０／２と、走査部により走査される走査時間ｔと、投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づける補正度合いαとの関係が、ｈ＝２πｆＬ・（ｔａｎθ_０／ｓｉｎ^−１（α））×ｔの関係を満たすように構成されている。このように構成すれば、補正度合いαを調整することにより、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査時間を投影領域の水平方向の端部近傍の走査時間に近づける度合いを容易に調整することができる。

本発明によれば、上記のように、投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなるように動作する走査部が設けられている場合でも、画面全体の輝度（明るさ）が低下するのを抑制しながら、画面全体の輝度（明るさ）を略一致させることができる。

本発明の一実施形態によるプロジェクタの構成を示したブロック図である。本発明の一実施形態によるプロジェクタのＭＥＭＳミラーにより投影領域に走査された光を示した模式図である。本発明の一実施形態によるプロジェクタの投影領域に投影された画像を示した図である。本発明の一実施形態によるプロジェクタの水平方向を走査した際のＭＥＭＳミラーの振れ角の変化を示した図である。本発明の一実施形態によるプロジェクタの水平方向の走査座標と走査時間との関係を示したグラフである。本発明の一実施形態によるプロジェクタの投影領域の水平方向を走査した際の輝度の変化を示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるプロジェクタ１の構成を説明する。

本発明の一実施形態によるプロジェクタ１は、図１に示すように、メインＣＰＵ１０１と、操作部１０２と、複数（たとえば、３つ）のレーザ光源１０３〜１０５と、２つの偏光ビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８とを備えている。また、プロジェクタ１は、ミラー１０９と、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）ミラー１１０および１２０とを備えている。また、ＭＥＭＳミラー１１０および１２０は、図１および図２に示すように、レーザ光を投影領域１５０に走査するように構成されている。また、プロジェクタ１は、ＭＥＭＳミラー１１０および１２０により走査された光を屈折させる第１レンズ１３１および第２レンズ１３２を備えている。また、プロジェクタ１は、図１に示すように、表示制御部１４０を備えている。表示制御部１４０は、映像処理部１４１と、光源制御部１４２と、ＬＤ（レーザダイオード）ドライバ１４３と、ミラー制御部１４４と、ミラードライバ１４５とを含んでいる。プロジェクタ１は、映像処理部１４１に入力された映像信号に基づいて、画像を投影領域１５０に投影するように構成されている。なお、レーザ光源１０３〜１０５は、本発明の「光源」の一例である。また、ＭＥＭＳミラー１２０は、本発明の「振動ミラー素子」および「走査部」の一例である。また、第１レンズ１３１は、本発明の「光学部材」の一例である。

メインＣＰＵ１０１は、プロジェクタ１の各部を制御するように構成されている。操作部１０２は、プロジェクタ１の電源を入れる操作、画像の投影角度を変更する操作および画像の解像度を変更する操作などを受け付けるために設けられている。

レーザ光源１０３〜１０５は、それぞれ、異なる波長（色）を有する光を照射するように構成されている。レーザ光源１０３は、青色（Ｂ）のレーザ光を照射するように構成されている。レーザ光源１０４は、緑色（Ｇ）のレーザ光を照射するように構成されている。レーザ光源１０５は、赤色（Ｒ）のレーザ光を照射するように構成されている。レーザ光源１０３は、青色のレーザ光をビームスプリッタ１０６と、レンズ１０８とを通過させてミラー１０９に照射するように構成されている。レーザ光源１０４は、緑色のレーザ光をビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８とを通過させてミラー１０９に照射するように構成されている。レーザ光源１０５は、赤色のレーザ光をビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８とを通過させてミラー１０９に照射するように構成されている。

また、レンズ１０８は、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ１０６および１０７とミラー１０９との間の位置に配置されている。レンズ１０８は、レーザ光源１０３〜１０５から照射されたレーザ光を平行にするように構成されている。ミラー１０９は、レーザ光源１０３〜１０５から照射されたレーザ光をＭＥＭＳミラー１１０に向けて反射するように構成されている。また、ミラー１０９は、レーザ光源１０３〜１０５の進行方向に対して所定の角度傾斜した状態で配置されている。

また、投影領域１５０には、ＭＥＭＳミラー１１０および１２０により走査されたレーザ光により画像が投影されるように構成されている。ＭＥＭＳミラー１１０（図１参照）は、図３に示すように、１軸に駆動してレーザ光を垂直方向（Ｖ方向）に走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０は、投影領域１５０のＶ方向（垂直方向）の中心を基準位置０として、基準位置からＶ１方向に最も離間した位置ｖ_０から、Ｖ２方向に最も離間した位置−ｖ_０までレーザ光を走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０は、垂直方向を直流駆動により低速走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０は、約６０Ｈｚの周波数で駆動され、共振されないように構成されている。

ここで、本実施形態では、ＭＥＭＳミラー１２０（図１参照）は、図３に示すように、１軸に駆動してレーザ光を水平方向（Ｈ方向）に走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１２０は、投影領域１５０のＨ方向（水平方向）の中心を基準位置０として、基準位置からＨ１方向に最も離間した位置ｈ_０から、Ｈ２方向に最も離間した位置−ｈ_０までレーザ光を走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１２０は、水平方向を共振駆動により高速走査するように構成されている。ＭＥＭＳミラー１２０は、約２５ｋＨｚの周波数で駆動され、共振されるように構成されている。

また、ＭＥＭＳミラー１２０は、図４に示すように、レーザ光源１０３〜１０５から照射された光を投影領域１５０の水平方向（Ｈ方向）の中央部近傍１５０ａの走査速度が端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度よりも速くなる正弦関数（ｓｉｎ）の角速度で投影領域１５０に走査するように所定の振れ角で動作するように構成されている。すなわち、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの走査速度は、端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度よりも速い。また、ＭＥＭＳミラー１２０は、投影領域１５０の基準位置０（図２参照）を走査する際の静止状態から動作可能な最大の振れ角がθ_０／２であるように構成されている。また、このプロジェクタ１は、ＭＥＭＳミラー１２０の振れ角が最大（θ_０／２）である場合には、ＭＥＭＳミラー１２０により走査（反射）されたレーザ光の進む方向とＭＥＭＳミラー１２０から投影領域１５０に下した垂線３００とのなす角度（走査角度）θが、θ_０になるように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１２０は、走査速度（ＭＥＭＳミラー１２０が振れる速度）が走査時間に対して周期的に変化するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１２０の所定時間における走査速度（ＭＥＭＳミラー１２０が振れる速度）は、所定時間における微分係数により求められる。

また、図２に示すように、ＭＥＭＳミラー１２０により走査（反射）されたレーザ光の進む方向とＭＥＭＳミラー１２０から投影領域１５０に下した垂線３００とのなす角度（走査角度）θは、下記の式（１）で表される関係を有している。なお、式（１）において、ｆはＭＥＭＳミラー１２０の共振周波数、ｔは走査時間を、それぞれ示している。
θ＝θ_０・ｓｉｎ（２πｆｔ）・・・（１）

また、走査時間ｔと走査角度θとは、下記の式（２）に示されるように、逆正弦関数（ａｒｃｓｉｎ）の関係を有している。
ｔ＝（１／２πｆ）・ｓｉｎ^−１（θ／θ_０）・・・（２）

また、本実施形態では、第１レンズ１３１は、図２に示すように、ＭＥＭＳミラー１２０と投影領域１５０との間の位置に配置され、ＭＥＭＳミラー１２０により走査された光の投影領域１５０における水平方向（Ｈ方向）の中央部近傍１５０ａの走査速度を、水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度に近づけるように、ＭＥＭＳミラー１２０により走査された光を屈折させるように構成されている。

具体的には、第１レンズ１３１は、ＭＥＭＳミラー１２０により走査される投影領域１５０の走査座標が走査時間に略比例するようにＭＥＭＳミラー１２０により走査された光を屈折させるように構成されている。また、第１レンズ１３１は、ＭＥＭＳミラー１２０の振れ角が略最小（略０度）である場合に投影領域１５０における水平方向（Ｈ方向）の中央部近傍１５０ａの光の走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度に近づけるように走査される光の走査座標が変更されるように光を屈折させるように構成されている。すなわち、第１レンズ１３１は、図２に示すように、ＭＥＭＳミラー１２０により走査された後の光を屈折させることにより、単位時間に投影領域１５０上の水平方向の中央部近傍１５０ａで走査される量（走査速度）を減少させて水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）で走査される量に合わせる（補正する）ように構成されている。また、この状態は、図２において、矢印Ａで示されている単位時間毎に投影領域１５０の水平方向に走査される量（走査速度）が、それぞれ、同じ量（幅）を有していることにより示されている。

より具体的には、第１レンズ１３１により屈折させた光の投影領域１５０上の水平方向（Ｈ方向）の走査座標と走査時間とが、下記の式（３）に示されるように、比例関係を有するようにする。なお、下記の式（３）において、ｈは投影領域における走査座標を、ａは所定の係数を、それぞれ示している。
ｈ＝ａ・ｓｉｎ^−１（θ／θ_０）・・・（３）

また、第１レンズ１３１は、ＭＥＭＳミラー１２０の振れ角が略最大（略θ_０／２）である場合に、投影領域１５０に走査される水平方向（Ｈ方向）の光の走査座標が変更されないように光を屈折させるように構成されている。具体的には、第１レンズ１３１が下記の式（４）で示される関係を有するように構成されることにより、投影領域１５０の水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査座標の位置が変更されない。すなわち、第１レンズ１３１によりＭＥＭＳミラー１２０により反射された光を屈折させても、画像のサイズおよび形状が変更されるのを抑制することが可能である。なお、式（４）において、ｈ_０はＭＥＭＳミラー１２０の振れ角が略最大である場合の投影領域における走査座標を、ＬはＭＥＭＳミラー１２０から投影領域１５０に下した垂線３００の長さを、それぞれ、示している。
ｈ_０＝Ｌ・ｔａｎθ_０
＝ａ・ｓｉｎ^−１（１ｒａｄ）
＝πａ／２・・・（４）
また、式（４）より、所定の係数ａは下記の式（５）で表される。
ａ＝（２／π）Ｌ・ｔａｎθ_０・・・（５）

以上から、下記の式（６）が導出される。下記の式（６）で示される関係を有する第１レンズ１３１により、ＭＥＭＳミラー１２０により投影領域１５０に走査される際の走査座標が走査時間に略比例するようにＭＥＭＳミラー１２０により走査された光が屈折される。
ｈ＝（２／π）Ｌ・ｔａｎθ_０・ｓｉｎ^−１（θ／θ_０）・・・（６）

また、この式（６）に係数として補正度合いαを組み込むことにより、投影領域１５０における水平方向（Ｈ方向）の中央部近傍１５０ａの走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度に近づける度合いを調整することが可能である。
ｈ＝Ｌ・（ｔａｎθ_０／ｓｉｎ^−１（α））・ｓｉｎ^−１（α・θ／θ_０）・・・（７）

また、この式（７）は、上記の式（２）を用いて下記の式（７）のように表現される。
ｈ＝２πｆＬ・（ｔａｎθ_０／ｓｉｎ^−１（α））×ｔ・・・（８）

また、第１レンズ１３１は、上記の式（６）および式（７）の補正度合いαが、０．６＜α≦１の範囲を満たすように構成される。なお、上記の式（６）および（７）において補正度合いα＝１として第１レンズ１３１を構成した場合、投影領域１５０における水平方向（Ｈ方向）の中央部近傍１５０ａの走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度とほぼ同じ（走査座標と走査時間とが比例関係）にすることが可能である。

また、本実施形態では、図１に示すように、第２レンズ１３２は、第１レンズ１３１と投影領域１５０との間の位置に配置され、３つのレーザ光源１０３〜１０５のそれぞれから照射される光の波長に対応するように構成されている。また、第２レンズ１３２は、異なる波長を有する光が第１レンズ１３１で屈折された際に生じる収差を補正する機能を有している。具体的には、第２レンズ１３２は、複数個のレーザ光源１０３〜１０５のそれぞれから照射され、第１レンズ１３１により屈折された３つの異なる波長の光を投影領域１５０の略同じ走査座標に屈折させるように構成されている。

映像処理部１４１は、外部から入力される映像信号に基づいて、画像の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部１４１は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー制御部１４４を介して、ＭＥＭＳミラー１１０および１２０の駆動を制御するとともに、光源制御部１４２を介して、レーザ光源１０３〜１０５によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。

光源制御部１４２は、映像処理部１４１による制御に基づいて、ＬＤドライバ１４３を制御して、レーザ光源１０３〜１０５によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、光源制御部１４２は、ＭＥＭＳミラー１１０および１２０が走査するタイミングに合せて画像の各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源１０３〜１０５から照射させる制御を行うように構成されている。

ミラー制御部１４４は、映像処理部１４１による制御に基づいて、ミラードライバ１４５を制御して、ＭＥＭＳミラー１１０および１２０の駆動を制御するように構成されている。

本実施形態では、上記のように、ＭＥＭＳミラー１２０により走査された光の投影領域１５０における水平方向の中央部近傍１５０ａの走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度に近づけるように、ＭＥＭＳミラー１２０により走査された光を屈折させる第１レンズ１３１を設ける。これにより、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの単位面積当たりの走査時間を投影領域１５０の水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の単位面積当たりの走査時間に近づけるように補正することができるので、水平方向の中央部近傍１５０ａと端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）との単位面積当たりの走査時間（光の照射時間（光照射量））が異なるのを抑制することができる。その結果、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの単位面積当たりの走査時間（光照射量）が端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の単位面積当たりの走査時間（光照射量）よりも小さくなるのを抑制することができるので、画面全体の明るさ（輝度）が低下するのを抑制しながら、画面全体の輝度（明るさ）を略一致させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＭＥＭＳミラー１２０により走査される投影領域１５０の走査座標が走査時間に略比例するように光を屈折させるように第１レンズ１３１を構成する。これにより、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの走査時間を投影領域１５０の水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査時間に略一致するように補正することができるので、容易に、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの単位面積当たりの光の照射時間（光照射量）を端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の単位面積当たりの照射量に略一致させることができ、その結果、画面全体の輝度（明るさ）を低下させることなく、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａと端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）とで画像の輝度（明るさ）を略一致させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＭＥＭＳミラー１２０の振れ角が略最小である場合に投影領域１５０における水平方向の中央部近傍１５０ａの光の走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度に近づけるように走査される光の走査座標が変更されるように光を屈折し、ＭＥＭＳミラー１２０の振れ角が略最大である場合に投影領域１５０に走査される光の走査座標が変更されないように光を屈折するように第１レンズ１３１を構成する。これにより、投影領域１５０に投影される画像のサイズおよび形状が変更されてしまうのを抑制しながら、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの走査時間を端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査時間に合わせることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＭＥＭＳミラー１２０と投影領域１５０との間の位置に配置され、３つのレーザ光源１０３〜１０５のそれぞれから照射される光の波長に対応する第２レンズ１３２を設け、第１レンズ１３１により屈折された３つの異なる波長の光を投影領域１５０の略同じ走査座標に屈折させるように第２レンズ１３２を構成する。これにより、異なる波長を有する光が第１レンズ１３１で屈折された際に生じる収差を第２レンズ１３２により補正することができるので、画像の解像度が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＭＥＭＳミラー１２０により投影領域１５０に走査される光の水平方向の走査座標ｈと、ＭＥＭＳミラー１２０から投影領域１５０までの距離Ｌと、ＭＥＭＳミラー１２０の共振周波数ｆと、ＭＥＭＳミラー１２０が動作可能な最大の振れ角θ_０／２と、ＭＥＭＳミラー１２０により走査される時間ｔと、投影領域１５０における水平方向の中央部近傍１５０ａの走査速度を水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査速度に近づける補正度合いαとの関係が、ｈ＝２πｆＬ・（ｔａｎθ_０／ｓｉｎ^−１（α））×ｔの関係を満たすように第１レンズ１３１を構成する。これにより、補正度合いαを調整することにより、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの走査時間を投影領域１５０の水平方向の端部近傍１５０ｂ（１５０ｃ）の走査時間に合わせる（補正する）度合いを、容易に所望する量に調整することができる。

次に、図５および図６を参照して、プロジェクタ１に補正度合いαが１である第１レンズ１３１を設けた場合と、補正度合いαが０．９５である第１レンズ１３１を設けた場合と、比較例として第１レンズ１３１を設けない場合とについて比較しながら説明する。

図５には、プロジェクタ１に補正度合いαが１である第１レンズ１３１を設けた場合、補正度合いαが０．９５である第１レンズ１３１を設けた場合、および、第１レンズ１３１を設けない場合の水平方向の走査座標と走査時間とのシミュレーション結果が示されている。

第１レンズ１３１を設けない場合には、水平方向（Ｈ方向）の走査座標と走査時間とが比例関係にないことが確認された。また、補正度合いαが０．９５である第１レンズ１３１を設けた場合には、第１レンズ１３１を設けない場合と比べて、水平方向の走査座標と走査時間との関係がやや線形性を有する（比例関係に近づく）ことが確認された。また、補正度合いαが１である第１レンズ１３１を設けた場合には、水平方向の走査座標と走査時間とが略比例関係であることが確認された。これにより、図６に示すように、補正度合いαが１に近づくほど、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａの走査時間が投影領域１５０の水平方向の端部近傍１５０ｂの走査時間に近づくように補正され、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａと端部近傍１５０ｂとの単位面積当たりの走査時間（光の照射時間）が異なるのを抑制することが可能である。その結果、補正度合いαが１に近づくほど、投影領域１５０の水平方向の中央部近傍１５０ａと端部近傍１５０ｂとで画像の輝度が異なるのを抑制することが可能である。

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、第１レンズ（光学部材）および第２レンズをプロジェクタに設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などに第１レンズ（光学部材）および第２レンズを設けてもよい。

また、上記実施形態では、第１レンズ（光学部材）および第２レンズの両方を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１レンズ（光学部材）のみを設けてもよい。

また、上記実施形態では、異なる波長を有する光が第１レンズ（光学部材）で屈折された際に生じる収差を補正する第２レンズを１つ設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の第２レンズを設けてもよい。これにより、異なる波長を有する光が光学部材で屈折された際に生じる収差を、複数の第２レンズにより補正することができるので、画像の解像度が低下するのをより抑制することができる。また、異なる波長を有する光の数と同数の第２レンズを設けることにより、異なる波長を有する光ごとに収差を補正することができるので、画像の解像度が低下するのをさらに抑制することができる。

また、上記実施形態では、上記の式（６）および式（７）において、投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づける補正度合いαが、０．６より大きく１以下である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、補正度合いαが１に近づくようにすれば、０より大きく０．６以下の数値であってもよい。

また、上記実施形態では、ＭＥＭＳミラー（走査部）により走査された光の投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、ＭＥＭＳミラーにより走査された光を屈折させる機能を有する第１レンズ（光学部材）を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記の機能を有すれば、たとえば、プリズムなど、レンズ以外の光学部材であってもよい。

また、上記実施形態では、１軸に駆動してレーザ光を垂直方向（Ｖ方向）に走査するＭＥＭＳミラー１１０により反射されたレーザ光を、１軸に駆動してレーザ光を水平方向（Ｈ方向）に走査するＭＥＭＳミラー１２０（走査部）により反射させるようにＭＥＭＳミラー１１０および１２０をそれぞれ配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１軸に駆動してレーザ光を水平方向に走査するＭＥＭＳミラー１２０により反射されたレーザ光を、１軸に駆動してレーザ光を垂直方向に走査するＭＥＭＳミラー１１０により反射させるようにＭＥＭＳミラー１２０および１１０をそれぞれ配置してもよい。また、２軸に駆動してレーザ光を垂直方向および水平方向に走査する走査部を配置してもよい。

１プロジェクタ
１０３、１０４、１０５レーザ光源（光源）
１２０ＭＥＭＳミラー（振動ミラー素子、走査部）
１３１第１レンズ（光学部材）
１３２第２レンズ
１５０投影領域
１５０ａ中央部近傍
１５０ｂ、１５０ｃ端部近傍

Claims

光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を投影領域の水平方向の中央部近傍の走査速度が端部近傍の走査速度よりも速くなる正弦関数の角速度で前記投影領域に走査するように所定の振れ角で動作する走査部と、
前記走査部と前記投影領域との間の位置に配置され、前記走査部により走査された光の前記投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を前記水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、前記走査部により走査された光を屈折させる光学部材とを備える、プロジェクタ。
前記光学部材は、前記走査部により走査された光の前記投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を前記水平方向の端部近傍の走査速度に近づけることにより、前記走査部により走査される前記投影領域の走査座標が走査時間に略比例するように前記走査部により走査された光を屈折させるように構成されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
前記光学部材は、前記投影領域における水平方向の中央部近傍の光の走査速度を前記水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、前記走査部により走査された光を屈折させる第１レンズを含む、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
前記第１レンズは、前記走査部の振れ角が略最小である場合に前記投影領域における水平方向の中央部近傍の光の走査速度を前記水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、前記走査部により走査される光の走査座標が変更されるように光を屈折させ、前記走査部の振れ角が略最大である場合に前記投影領域に走査される光の走査座標が変更されないように光を屈折させるように構成されている、請求項３に記載のプロジェクタ。
前記光源は、異なる波長を有する光を照射する複数個の光源を含み、
前記走査部と前記投影領域との間の位置に配置され、前記複数個の光源のそれぞれから照射される光の波長に対応する第２レンズをさらに備え、
前記第２レンズは、前記複数個の光源のそれぞれから照射され、前記第１レンズにより屈折された複数の異なる波長の光を前記投影領域の略同じ走査座標に屈折させるように構成されている、請求項３または４に記載のプロジェクタ。
前記走査部は、前記光源から照射された光を正弦関数の角速度で前記投影領域に走査する振動ミラー素子を含み、
前記光学部材は、前記振動ミラー素子により走査された光の前記投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を前記水平方向の端部近傍の走査速度に近づけるように、前記走査部により走査された光を屈折させるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記光学部材は、前記走査部により前記投影領域に走査される光の水平方向の走査座標ｈと、前記走査部から前記投影領域までの距離Ｌと、前記走査部の共振周波数ｆと、前記走査部が動作可能な最大の振れ角θ_０／２と、前記走査部により走査される走査時間ｔと、前記投影領域における水平方向の中央部近傍の走査速度を前記水平方向の端部近傍の走査速度に近づける補正度合いαとの関係が、ｈ＝２πｆＬ・（ｔａｎθ_０／ｓｉｎ^−１（α））×ｔの関係を満たすように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。