JP2015079168A - レーザ光投射装置および投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的な配置における調整の手間を軽減可能なレーザ光投射装置および投影装置を提供する。
【解決手段】レーザ光投射装置１０は、赤色レーザ光源２２Ｒ、緑色レーザ光源２２Ｇ、および青色レーザ光源２２Ｂを備える第１光源モジュール２０と、レーザ光を出射可能であり、用途に応じて第１光源モジュール２０と組み合わせて用いられる組み合わせ用光源モジュール３０と、を具備し、第１光源モジュール２０は第１筐体２１を備え、組み合わせ用光源モジュール３０は第２筐体３１を備えると共に、第１筐体２１と第２筐体３１とは、少なくとも光源取付部２１１，３１１を備える共通の筐体構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光投射装置および投影装置に関する。

赤色、緑色、青色といった光の３原色のレーザ光を１本のレーザ光とし、その後に、レーザ光を二次元的に揺動可能なミラーに照射し、そのミラーから二次元空間にレーザ光を照射して、投影像を形成する方法が知られている。たとえば、特許文献１には、赤色、青色、緑色のレーザ光を、所定の光軸を取るように配置し、それら各色のレーザ光を合成し、その合成光であるレーザ光を偏向手段で偏向走査する方法が開示されている。また、特許文献２には、ＣＡＮパッケージまたはフレームパッケージに取り付けられたレーザ光源と、チップ状態のレーザ光源を選択的に透過または反射可能なミラーにより、１つのレーザ光束として合成する方法が開示されている。

特表２００９−５３３７１５号公報 特開２０１１−９１３９６号公報

ところで、特許文献１および特許文献２に示す方法では、赤色、緑色、青色のレーザ光を１つのセットとし、そのセットを組み合わせて、それを所定のパッケージに搭載している。そのため、それぞれのレーザ光源の総和となる光量しか得ることができず、偏向走査後に十分な投射光量が得られない、という問題がある。

このような方法に対し、複数のセットのうちの、少なくとも１つについて、そのセットを構成するレーザ光の色が変わる（色の組み合わせを変える）ように光源を変更し、それらを合成して出射する、ということが検討されている。しかしながら、この場合には、セットのうちの光源を変更するのに伴って、レーザ光を出射するための１つのパッケージ内において種々の調整に手間がかかる、という問題がある。また、その調整用の冶具等を始めとする設備は、別の色の組み合わせを搭載するパッケージでは、用いることができない、という問題がある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、光学的な配置における調整の手間を軽減可能なレーザ光投射装置および投影装置を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、レーザ光を投射するレーザ光投射装置であって、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源、および青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源を備え、これらの各色のレーザ光を束ねて出射させる第１光源モジュールと、レーザ光を出射可能であり、用途に応じて第１光源モジュールと組み合わせて用いられる組み合わせ用光源モジュールと、を具備し、第１光源モジュールは第１筐体を備え、組み合わせ用光源モジュールは第２筐体を備えると共に、第１筐体と第２筐体とは、少なくとも光源取付部を備える共通の筐体構成であり、第１筐体の光源取付部に、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、および青色レーザ光源のそれぞれを取り付けることにより、第１光源モジュールが構成され、第２筐体の光源取付部に、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、青色レーザ光源、および他のレーザ光源のうち隣接するものと同一または異なる光源を取り付けることにより、組み合わせ用光源モジュールが構成される、ことを特徴とするレーザ光投射装置が提供される。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、第１光源モジュールから出射されるレーザ光と、組み合わせ用光源モジュールから出射されるレーザ光とは、光合成手段によって合成される、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、光合成手段を経て進行するレーザ光は、光走査手段に入射されると共に、光走査手段は、レーザ光を反射するミラー部と、ミラー部を異なる軸方向に別個独立して揺動可能とするミラー駆動手段とを備える、ことが好ましい。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、光走査手段におけるミラー駆動手段は、ＭＥＭＳ型の静電容量アクチュエータである、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、第１筐体および第２筐体とは別の第３筐体が設けられると共に、この第３筐体には、光合成手段と光走査手段とが一体的に取り付けられている、ことが好ましい。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、および青色レーザ光源は、制御部での制御に基づいて、それぞれ出力する光量が制御されると共に、制御部は、外部から入力される画像データに対応した画像信号に基づいて、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、および青色レーザ光源のそれぞれの出力を制御する、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、第１光源モジュールおよび組み合わせ光源モジュールから出射されるレーザ光は、平行光であると共に、出射されたレーザ光の反射成分を検出する検出手段を備え、制御部は、検出手段においてレーザ光の投射される投射領域内において、レーザ光の反射成分に基づいて測定距離の変動により移動する対象物を検出した場合に、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、および青色レーザ光源のそれぞれの出力を低減する制御を行う、ことが好ましい。

また、本発明の他の側面は、上述の各発明に係るレーザ光投射装置を備えると共に、レーザ光投射装置はバッテリを備え、このレーザ光投射装置は、外光を遮光する係合筐体に係合可能としていて、係合筐体にレーザ光投射装置が係合された状態では、当該係合筐体を介して、バッテリから供給される電力よりも大きな電力がレーザ光投射装置に供給される、ことを特徴とする投影装置が提供される。

本発明によると、光学的な配置における調整の手間を軽減可能なレーザ光投射装置および投影装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るレーザ光を走査して投射するためのレーザ光投射装置の概略的な構成を示す図である。 第１光源モジュールの概略的な構成を示す図であり、平面断面図に対応している。 図２の変形例に係る第１光源モジュールの概略的な構成を示す図であり、平面断面図に対応している。 第２光源モジュールの概略的な構成の一例を示す図であり、平面断面図に対応している。 ＭＥＭＳ型の光走査手段の構成を示す平面図である。 ラスタースキャンの場合の走査イメージを示す図である。 リサージュスキャンの場合のイメージを示す図である。 図１のレーザ光投射装置を用いた投影装置の構成の一例を示す図である。 図１のレーザ光投射装置を用いたリアプロジェクション方式の投影装置の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るレーザ光投射装置１０について、図面に基づいて説明する。

＜本発明の概要について＞
以下で説明する本発明に係るレーザ光投射装置１０は、種々の光学的な製品において、汎用性があって共通化できる部分は、共通化した共通ユニットとするが、個々の製品において、独自の光学的な機能が必要とされるものについては、その共通化したユニットに、その機能に関する新たな部材を付加したり、その機能に関する新たな部材へと取り替えることで、共通化を進展させよう、というものである。それにより、共通化したユニットの生産においては、種々の異なる光学的な製品であっても、生産のための設備が共通化される。そのため、コスト的なメリットを大きくすることができる。また、個々の製品毎に、調整のための手間を低減することも可能となる。以下、その詳細について、説明する。

＜レーザ光投射装置１０の概略構成について＞
図１は本発明の一実施の形態に係る、レーザ光を走査して投射するためのレーザ光投射装置１０の概略的な構成を示す図である。レーザ光投射装置１０は、第１光源モジュール２０と、第２光源モジュール３０と、光合成手段４０と、光走査手段６０と、を主要な構成要素としている。

まず、第１光源モジュール２０について説明する。図２は、第１光源モジュール２０の概略的な構成を示す図であり、平面断面図に対応している。図２に示すように、第１光源モジュール２０は、筐体２１（第１筐体に対応）と、光源ユニット２２と、ダイクロイックミラー２３とを有している。これらのうち、筐体２１は、光源取付部２１１を備えていて、その光源取付部２１１には、光源ユニット２２が取り付けられている。筐体２１には、光源取付部２１１が３つ設けられていて、それら３つの光源取付部２１１には、赤色、緑色、青色の波長のレーザ光を出射可能な光源ユニット２２がそれぞれ取り付けられる。

なお、筐体２１は、放熱性等に鑑みて、たとえばアルミダイキャストによって形成されている。しかしながら、放熱性を確保できる場合には、たとえば樹脂の射出成型等によって、筐体２１を形成しても良く、その他の材質や手法によって筐体２１を形成しても良い。

図２に示す構成では、出射孔２１３に向かう光軸Ｌと衝突する筐体２１の壁面２１ａには、光源取付部２１１Ｒが設けられている。光源取付部２１１Ｒには、赤色のレーザ光を出射可能なレーザダイオード２２１Ｒを有する光源ユニット２２Ｒ（赤色レーザ光源に対応）が取り付けられる。

また、光源取付部２１１Ｒが設けられている壁面２１ａと交差する壁面２１ｂにも、光源取付部２１１Ｇ，２１１Ｂが設けられている。そのうち、光源取付部２１１Ｒ寄りの部位には、光源取付部２１１Ｇが設けられていて、この２１１Ｇには、緑色のレーザ光を出射可能なレーザダイオード２２１Ｇを有する光源ユニット２２Ｇ（緑色レーザ光源に対応）が取り付けられる。また、光源取付部２１１Ｒから離れる側には、光源取付部２１１Ｂが設けられていて、この２１１Ｂには、青色のレーザ光を出射可能なレーザダイオード２２１Ｂを有する光源ユニット２２Ｂ（青色レーザ光源に対応）が取り付けられる。

なお、赤色のレーザ光とは、６３５ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲内の単一波長のレーザ光であり、たとえば波長が６４０ｎｍのものがある。また、緑色のレーザ光とは、５００ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲内の単一波長のレーザ光であり、たとえば波長が５１５ｎｍや５３２ｎｍのものがある。また、青色のレーザ光とは、４３５ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲内の単一波長のレーザ光であり、たとえば波長が４５０ｎｍのものがある。

以下の説明では、光源ユニット２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂについては、色等による区別が不要な場合には、これらを総称して単に光源ユニット２２と称呼する。同様に、光源取付部２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂについて、これらの間の区別が不要な場合には、これらを総称して単に光源取付部２１１と称呼し、レーザダイオード２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂについても、これらの間の区別が不要な場合には、これらを総称して単にレーザダイオード２２１と称呼する。

本実施の形態では、光源取付部２１１は、孔部であり、その孔部である光源取付部２１１に光源ユニット２２を圧入する等の手法により、筐体２１に光源ユニット２２が取り付けられる。なお、光源ユニット２２の位置決めを行うために、光源取付部２１１である孔部に直径の狭まっている部位を設けたり、フランジ部等を設けて、光源ユニット２２の圧入を規制する構成とするのが好ましい。

また、本実施の形態では、光源ユニット２２は、レーザダイオード２２１と、係合部材２２２と、コリメータレンズ２２３とを有している。レーザダイオード２２１は、レーザ光を出射する光源である。図２に示すように、レーザダイオード２２１は、筒状（リング状）の係合部材２２２の内部に取り付けられる。また、コリメータレンズ２２３も、同様に係合部材２２２の内部に取り付けられる。コリメータレンズ２２３は、レーザダイオード２２１から出射されたレーザ光が入射されることで、出射後のレーザ光が平行光へと整えられる。

なお、係合部材２２２の形態や、係合部材２２２に対するレーザダイオード２２１の取付態様は、図２に示すものには限られず、たとえば係合部材２２２の軸線方向長さが、短いものであっても良い。

ところで、各色のレーザダイオード２２１から出射されたレーザ光においては、それぞれ発散角が異なっている。そのため、係合部材２２２においては、コリメータレンズ２２３の通過後のレーザ光が平行光となるように、コリメータレンズ２２３の係合部材２２２に対する取付位置は、光軸方向に移動させて調整可能となっている。なお、レーザダイオード２２１とコリメータレンズ２２３との間の光学的な調整を容易とするために、レーザダイオード２２１またはコリメータレンズ２２３のいずれかを係合部材２２２に取り付ける際に、ねじ式の取付手法を採用するようにしても良い。

また、係合部材２２２は、レーザダイオード２２１の種類毎に、異なるものを用いる構成を採用しても良い。この場合、係合部材２２２に、軸線方向の位置決めを行うための係止部を設ける等によって、レーザダイオード２２１の取付位置と、コリメータレンズ２２３の取付位置との位置関係が、レーザダイオード２２１の種類毎に、一定となるようにしても良い。

また、筐体２１には、ミラー取付部２１２が設けられ、そのミラー取付部２１２には、ダイクロイックミラー２３が取り付けられている。本実施の形態では、光源取付部２１１Ｒ寄りのミラー取付部２１２Ｇには、緑色のレーザ光は反射するものの赤色のレーザ光は透過するダイクロイックミラー２３Ｇが取り付けられている。なお、ダイクロイックミラー２３Ｇは、赤色のレーザ光のみを透過するものとしても良い。また、光源取付部２１１Ｒから離れる側の光源取付部２１１Ｂには、緑色および緑色よりも長波長のレーザ光を透過するが、緑色よりも短波長の青色のレーザ光は反射するダイクロイックミラー２３Ｂが取り付けられている。

なお、図２に示すような構成を採用せずに、図３に示すような構成を採用しても良い。図３は、図２の変形例に係る第１光源モジュール２０の概略的な構成を示す図であり、平面断面図に対応している。

たとえばレーザ光投射装置１０のスペース的な制約等により、第１光源モジュール２０の電気的な接続部位を設ける部位が限られている等の場合には、図３に示す構成を用いることができる。この図３に示す構成では、同一の壁面２１ｂに、光源取付部２１１Ｒ，２１１Ｇ，２１１Ｂが設けられている。また、光源取付部２１１Ｒに取り付けられる光源ユニット２２Ｒからの赤色レーザ光を反射させるべく、新たにミラー取付部２１２Ｒが設けられている。ミラー取付部２１２Ｒには、赤色のレーザ光を反射するミラー２３Ｒまたはダイクロイックミラー２３Ｒが取り付けられている。

以上のような構成を、第１光源モジュール２０は有している。

次に、組み合わせ用光源モジュールに対応する第２光源モジュール３０について説明する。なお、第２光源モジュール３０の多くの部分は、基本的には、第１光源モジュール２０と共通の構成である。すなわち、第２光源モジュール３０における筐体３１（第２筐体に対応）は、上述した筐体２１と共通の構成となっている。また、その筐体３１は、光源取付部２１１と同様の光源取付部３１１を備え、ミラー取付部２１２と同様のミラー取付部３１２を備え、さらに出射孔２１３と同様の出射孔３１３を備えている。

ただし、筐体３１の光源取付部３１１に取り付けられる光源ユニット３２は、レーザ光投射装置１０の用途に応じて、好適なものが用いられる。すなわち、必要とする色度、照度等に応じて、好適なレーザ光を出射可能な光源ユニット３２を、光源取付部３１１に取り付けることが可能である。

なお、光源ユニット３２におけるレーザダイオード３２１、係合部材３２２、コリメータレンズ３２３は、上述した光源ユニット２２におけるレーザダイオード２２１、係合部材２２２、コリメータレンズ２２３と同様のものを用いても良く、ニーズに応じて異なるものを用いても良い。また、ミラー取付部３１２に取り付けられるダイクロイックミラー３３も、上述したダイクロイックミラー２３と同様のものを用いても良く、ニーズに応じて異なるものを用いても良い。

そのような光源取付部３１１への光源ユニット３２の取り付けの例としては、次のようなものがある。すなわち、レーザ光の合成によって、画像を形成する場合には、白色光を形成可能なことが必要である。かかる白色光は、赤色、緑色および青色のレーザ光を所定の割合で合成することで形成されるが、青色のレーザ光の光量を多くしても、明るさ（照度）の向上には、大きくは寄与しない。

そのため、第２光源モジュール３０においては、青色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｂを設けずに、赤色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｒ、および緑色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｇを設けるようにしても良い。たとえば、３つの光源ユニット３２を配置する場合、全てを赤色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｒとしても良く、全てを緑色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｇとしても良く、赤色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｒを１つまたは２つ設け、残りを緑色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｇとしても良い。

特に、緑色のレーザ光を照射する光源ユニット３２Ｇは、輝度の向上に大きく寄与する。そのため、仮に、第１光源モジュール２０において、赤色のレーザ光を出射する光源ユニット２２Ｒの効率が高い場合には、第２光源モジュール３０においては、緑色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｇのみを設ける構成か、または緑色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｇの個数を、赤色のレーザ光を出射する光源ユニット３２Ｒの個数よりも多く設ける構成を採用しても、白色光を形成可能である。

なお、上述のような第２光源モジュール３０の一例を、図４に示す。図４は、第２光源モジュール３０の概略的な構成の一例を示す図であり、平面断面図に対応している。図４においては、輝度の向上を図るため、図２における青色の光源ユニット３２Ｂに代えて、緑色の光源ユニット３２Ｇを２つ設けると共に、１つの光源ユニット３２Ｒを設けた構成となっている。

また、第２光源モジュール３０においては、赤色、緑色、および青色の光源ユニット３２に代えて、赤外線レーザを出射可能な光源ユニット３２を含む赤外センサを取り付けても良い。なお、この赤外センサは、出射した光の反射光（正反射光）を受光する受光部も備え、その受光部での受光により、対象となる部位（たとえば投影面）までの距離を計測するために用いられる。また、この赤外センサは、検出手段に対応する。ただし、赤外センサ以外のセンサを検出手段としても良い。そのようなものとしては、たとえば投受光方式のフォトダイオードを用いたもの、画像処理によって移動するものを認識するもの等、種々のものがある。

その他、必要に応じて、光源ユニット３２は、黄色のレーザ光、青紫のレーザ光、紫色のレーザ光、橙色のレーザ光、紫外領域のレーザ光等、種々の物を用いることが可能である。

このような、第２光源モジュール３０においては、光源ユニット３２は、たとえば要求される（所望の）照度他の製品の要求により、種々の光源ユニット３２を組み合わせて、取り付けることが可能である。すなわち、第２光源モジュール３０は、基本となる第１光源モジュール２０に対して、組み合わせ用光源モジュールとなっている。

以上のような構成の第１光源モジュール２０と第２光源モジュール３０からそれぞれ出射されたレーザ光は、図１における光合成手段４０によって、１つの光束となるように合成（合波）される。それにより、光合成手段４０を出射した後のレーザ光は、単一の第１光源モジュール２０のみから出射される場合と比較して、照度（エネルギー）が向上する。そのため、第２光源モジュール３０が、たとえば緑色の光源ユニット３２Ｇを含む場合には、単一の第１光源モジュール２０のみを用いる場合と比較して、明るさを向上させることが可能となっている。

かかる光合成手段４０は、プリズムを用いることが可能である。なお、光合成手段４０を構成するプリズムの他に、必要に応じて、集光レンズ、コリメートレンズ、ミラーといった光学要素５０を配置することが可能である。また、プリズムに代えて、ミラーを用い、そのミラーの他に、必要に応じて、集光レンズ、コリメートレンズ、ミラーといった光学要素５０を配置する構成を採用しても良い（図１では、代表的な光学要素５０として、ミラーのみを図示）。

このような光合成手段４０を経て、必要に応じて光学要素５０を経た後に、レーザ光は、光走査手段６０に入射される。なお、図１に示す構成では、光合成手段４０と光走査手段６０とは、筐体７０（第３筐体に対応）に一体的に取り付けられ、これらが１つの光学ユニット８０となっている。ただし、光合成手段４０および光走査手段６０は、このような筐体７０に取り付けられずに、個別に位置調整するものとしても良い。

光走査手段６０は、ミラー部６１を備えていて、このミラー部６１を、後述するミラー駆動手段６２で駆動することにより、投影部位においてレーザ光を操作して、投影像を形成するものである。

かかる光走査手段６０としては、ＭＥＭＳ型の静電容量アクチュエータを利用してミラー部６１を駆動するものがある。この構成を、図５に示す。図５は、ＭＥＭＳ型の光走査手段６０の構成を示す平面図である。図５に示す光走査手段６０は、内枠部６３を備え、この内枠部６３の内枠側にミラー部６１が捩じり軸６４を介して支持されている。ミラー部６１は、ウエハ上に銀等の反射部材を蒸着して形成されるが、そのミラー部６１の形成に際しては、レーザの波長や強度、反射効率に応じて適宜材料や蒸着の厚み、および蒸着の層構成が決められる。

また、捩じり軸６４は、内枠部６３に対してミラー部６１を揺動させるのを許容する軸部分であり、捩じることを可能とする部分である。また、ミラー部６１からは、延伸部６１ａが延伸していて、その延伸部６１ａからは、複数のミラー側櫛歯電極６１ｂが突出して設けられている。ミラー側櫛歯電極６１ｂは、内枠部６３の第１櫛歯電極６３ａと交互に対向して設けられ、かかる構成によってミラー駆動手段６２を構成している。これらミラー側櫛歯電極６１ａと第１櫛歯電極６３ａのいずれか一方は、いずれか他方よりも、光走査手段６０の上面または下面に突出している。そのため、ミラー側櫛歯電極６１ｂと第１櫛歯電極６３ａに電圧を印加すると、これらの間に働く引力と斥力により、捩じり軸６４に捩じり力を与えて、ミラー部６１を駆動（揺動）させることを可能としている。

また、内枠部６３は、外枠部６５に対して、捩じることを可能とする捩じり軸６６を介して支持されているが、これら内枠部６３と外枠部６５との間にも、上記のミラー部６１と内枠部６３との間における構成と同様の構成が設けられている。すなわち、内枠部６３からは、延伸部６３ｂが延伸していて、その延伸部６３ｂからは、第２櫛歯電極６３ｃが突出して設けられている。第２櫛歯電極６３ｃは、外枠部６５の外枠側櫛歯電極６５ａと交互に対向して設けられ、かかる構成によってミラー駆動手段６２を構成している。そして、第２櫛歯電極６３ｃと外枠側櫛歯電極６５ａのいずれか一方は、いずれか他方よりも、光走査手段６０の上面または下面に突出している。そのため、第２櫛歯電極６３ｃと外枠側櫛歯電極６５ａに電圧を印加すると、これらの間に働く引力と斥力により、捩じり軸６６に捩じり力を与えて、ミラー部６１を駆動（揺動）させることを可能としている。

上述のミラー側櫛歯電極６１ｂと第１櫛歯電極６３ａの間、および第２櫛歯電極６３ｃと外枠側櫛歯電極６５ａの間においては、印加電圧に応じて、ミラー部６１の振動周期と、振動における振れ幅を設定することができる。この場合において、ミラー部６１の駆動周期が短い場合には、ミラー部６１の共振周波数に近いことが好ましい。本実施の形態では、主走査に係る捩じり軸６４は、２０ＫＨｚで１２０Ｖの電圧を印加し、副走査に係る捩じり軸６６は、６０Ｈｚで５０Ｖの電圧を印加し、主走査方向に４０度、副走査方向に２０度の振れ角としている。しかしながら、かかる周波数、電圧、振れ角には限られず、種々設定可能である。

また、各電極６１ｂ，６３ａ，６３ｃ，６５ａに加える印加電圧は、正弦波の他、ミラー部６１の追従性に応じて台形波や鋸波等適宜設定することができる。図６は、ラスタースキャンの場合の走査イメージを示す図である。また、図７は、リサージュスキャンの場合のイメージを示す図である。なお、ラスタースキャンにおいては、副走査方向を正弦波ではなく鋸波としても良く、リサージュ方式においては、副走査方向を正弦波としても良い。

また、図１に示すレーザ光投射装置１０は、上述した構成要素の他に、制御部９０を備えている。制御部９０は、レーザダイオード２２１、レーザダイオード３２１、およびミラー駆動手段６２の作動を司る。また、レーザ光投射装置１０が赤外センサを備える場合には、その赤外センサからの検出信号の入力に基づいて、レーザダイオード２２１、レーザダイオード３２１、およびミラー駆動手段６２の作動を制御することも可能である。なお、かかる制御部９０は、所定の機能を実現するための制御プログラムをメモリに記憶させ、その制御プログラムを制御部９０の中央演算処理部が実行することで、種々の制御を実現可能となっている。かかる制御の中には、外部から制御部９０に入力される画像データに対応した画像信号に基づいて、それぞれレーザダイオード２２１，３２１の出力を個別に制御するものがある。

なお、制御部９０は、上流側の制御を行うものとし、その制御部９０での指令に基づいて、それぞれのレーザダイオード２２１，３２１の出力や、ミラー駆動手段６２の駆動を制御するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を設ける構成とするのが好ましい。

図８は、上述したレーザ光投射装置１０を用いた投影装置１００の構成の一例を示す図である。この図８に示す投影装置１００では、上述した図１のようなレーザ光投射装置１０を備え、さらにレーザ光投射装置１０の各部位の作動を司る制御部９０を備え、さらに制御部９０に入力される画像データに基づいた投影像を、平面に投射するものである。たとえば、図８に示す投影装置１００では、第１光源モジュール２０のレーザ光に、第２光源モジュール３０のレーザ光が合成されることで、照度が増大している。たとえば、１００ルーメンというように、従来と比較して、大幅に放出光量が増大している。

このように、投影装置１００においては、照度が増大しているが、そのような照度が増大したレーザ光を直視することは好ましくない。ここで、図８における投射領域に、人が入り込んだ場合、反射光のうち正反射成分は、光走査手段６０によって光源側に戻される。その場合、上述した赤外センサの受光部での受光により、人が入り込んだと制御部９０が判定した場合、その制御部９０は、各光源ユニット２２，３２の出力を減じるように制御して、たとえば放出光量を２０ルーメンまで低減させる。それにより、安全性が確保される。

さらに、本実施の形態では、レーザ光投射装置１０は小さなサイズでありながら、高輝度が実現できる。そのため、たとえば、スクリーンを用いたリアプロジェクション方式の投影装置１００も実現可能である。

なお、リアプロジェクション方式に適用する場合、図９に示すような構成としても良い。図９は、リアプロジェクション方式の投影装置１００の一例を示す斜視図である。図９に示すように、レーザ光投射装置１０に、さらに電源としてのバッテリを内蔵する構成とし、単体のレーザ光投射装置１０として用いる場合には、光量を抑えた（たとえば２０ルーメン等）状態で使用する。一方、図９に示すようなスクリーン１１０を備えたリアプロジェクション方式の投影装置１００に用いる場合には、その投影装置１００が備える係合筐体１２０にレーザ光投射装置１０を係合させる。そして、この係合筐体１２０は、外部の商用電源を供給可能な電源装置を備える構成とし、一方、レーザ光投射装置１０は、その電源装置と電気的に接続される非係合部を備える構成とする。

それにより、係合筐体１２０にレーザ光投射装置１０が係合された状態では、外部の商用電源がレーザ光投射装置１０に供給され、光量を増大させた（たとえば１００ルーメン等）状態で使用することができる。そのため、レーザ光投射装置１０は、テレビやイメージプレーヤーの投影部分としての用途に好適である。

＜効果について＞
以上のような構成のレーザ光投射装置１０によると、第１光源モジュール２０における筐体２１と、第２光源モジュール３０における筐体３１とは、共通の筐体構成となっている。そのため、コリメータレンズ２２３の位置調整や、それぞれのレーザダイオード２２１から出射されるレーザ光の出力調整については、筐体２１と筐体３１とで共通の冶具を用いることが可能となる。

ここで、従来においては、ある特定のニーズに合わせて、１つの筐体に、必要とするレーザダイオード３２１を組み込んで、さらにレーザダイオード３２１に合わせて、コリメータレンズ３２３の位置調整を行う等しているが、１つの筐体内においては、かかる調整は、手間が掛かる状態となっている。また、そのようにして製作されたパッケージであっても、他のニーズには、対応できず、再び１つの筐体内において、煩雑な調整を要している。

これに対して、本実施の形態におけるレーザ光投射装置１０においては、筐体２１および筐体３１のような汎用性があって共通化できる部分については共通化し、それら筐体２１、筐体３１毎に、１つのユニットを構成するようにしている。すなわち、筐体２１、筐体３１毎というようにユニットが区分され、また、そのうちの１つのユニットでは、組み込まれる光源ユニット３２も、必要とする機能や特性に合わせたものとすることで、柔軟にニーズに対応することができる。すなわち、共通化した部位である筐体２１を含む第１光源モジュール２０と、その第１光源モジュール２０との組み合わせで、所望の機能を発揮させるべく組み込む光源ユニット３２を好適化できる第２光源モジュール３０とを組み合わせて用いることで、種々のニーズに合わせたレーザ光投射装置１０を、柔軟かつ容易に生産することが可能となる。

また、区分されたユニット毎に、光学的な調整を行えば済むので、その調整の作業が、ユニット毎に一定のものとすることができ、調整の手間を大幅に軽減することが可能となる。また、上述のような共通化により、レーザ光投射装置１０の生産コストを低減することが可能となる。

また、本実施の形態では、第２光源モジュール３０においては、ニーズに合わせた好適な光源ユニット３２を組み込むことが可能となる。それにより、所望する特性や機能を、ニーズに合わせて十分に発揮させることが可能となる。たとえば、明るさが必要な場合には、第２光源モジュール３０においては、図４に示すように、緑色の光源ユニット３２Ｇを２つ設ける、といった構成を採用することができる。また、それぞれのレーザダイオード３２１の出力や視感度に応じて、好適な出力や色のレーザ光を出射するレーザダイオード３２１を選択して、組み込むことも可能となる。

また、本実施の形態では、第１光源モジュール２０から出射されるレーザ光と、第２光源モジュール３０から出射されるレーザ光とは、光合成手段４０によって合成されている。かかる光合成手段４０を用いることで、それぞれの筐体２１，３１から出射されるレーザ光は、１本の光束に集約させることができ、照度を向上させることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、光合成手段４０を経て進行するレーザ光は、光走査手段６０に入射されると共に、光走査手段６０は、レーザ光を反射するミラー部６１と、ミラー部６１を異なる軸方向に別個独立して揺動可能とするミラー駆動手段６２を備えている。そのため、光合成手段４０で集約されたレーザ光を、ミラー部６１で反射させた状態で、ミラー駆動手段６２を作動させると、レーザ光を二次元的に走査させることができ、その二次元的なレーザ光の走査と共に制御部９０での各レーザダイオード２２１，３２１の作動の制御によって、所望の画像を形成することが可能となる。

また、本実施の形態では、光走査手段６０におけるミラー駆動手段６２は、ＭＥＭＳ型の静電容量アクチュエータである。このため、ミラー駆動手段６２（ミラー側櫛歯電極６１ｂと第１櫛歯電極６３ａの間、第２櫛歯電極６３ｃと外枠側櫛歯電極６５ａの間）に印加する電圧に応じた駆動を実現することができる。また、ミラー側櫛歯電極６１ｂと第１櫛歯電極６３ａの間の電圧、および第２櫛歯電極６３ｃと外枠側櫛歯電極６５ａの間の電圧は、静電容量の変動に応じて変動するので、その電圧を検出することで、これらの電極６１ｂ，６３ａの間における駆動量、および電極６３ｃ，６５ａの間の駆動量を検出することが可能となる。そのため、かかる駆動量に基づいて、制御部９０がミラー駆動手段６２に印加する電圧を制御することで、精度の高い駆動制御を実現することができる。

さらに、本実施の形態では、筐体２１および筐体３１とは別の筐体７０が設けられていて、この筐体７０には、光合成手段４０と光走査手段６０とが一体的に取り付けられて、１つの光学ユニット８０を構成している。このため、光学ユニット８０は、第１光源モジュール２０および第２光源モジュール３０とは、別個独立した状態で調整することができ、光学ユニット８０の組み立ての際の作業性を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態では、それぞれの色のレーザ光を出射可能なレーザダイオード２２１，３２１は、制御部９０での制御に基づいて、それぞれ出力する光量が制御される。この場合、制御部９０は上流側の制御を行うものとし、その制御部９０での指令に基づいて、それぞれのレーザダイオード２２１，３２１の出力や、ミラー駆動手段６２の駆動を制御するＡＳＩＣを設ける構成とすることで、レーザダイオード２２１，３２１やミラー駆動手段６２の上流側の制御部分を共通化することができる。

さらに、本実施の形態では、第１光源モジュール２０および第２光源モジュール３０から出射されるレーザ光は平行光であると共に、出射されたレーザ光の反射成分を検出する赤外センサを設ける構成を採用することができる。その場合、制御部９０は、赤外センサにおけるレーザ光の反射成分に基づいて測定距離の変動により移動する対象物を検出した場合に、レーザダイオード２２１，３２１のそれぞれの出力を低減する制御を行うことができる。このように構成する場合には、たとえば人が、図８に示すようなレーザ光の投射される投射領域内に入った場合でも、レーザ光の出力低減の制御により、安全性を確保することが可能となる。

また、本実施の形態では、レーザ光投射装置１０は、投影装置１００にドッキング可能な構成とすることもできる。すなわち、レーザ光投射装置１０はバッテリを備えるものとする。一方、投影装置１００は、外光を遮光する係合筐体１２０を備える構成とし、レーザ光投射装置１０は、係合筐体１２０に係合可能な構成とする。そして、係合筐体１２０にレーザ光投射装置１０が係合された状態では、その係合筐体１２０を介して、バッテリから供給される電力よりも大きな電力がレーザ光投射装置１０に供給される。このように構成することにより、明るい環境下では、レーザ光投射装置１０を投影装置１００にドッキングさせることで、レーザ光の照度を高めることが可能となり、明るい環境下でも高品位の画像を投影することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態においては、レーザ光投射装置１０は、スクリーン１１０を用いたリアプロジェクション方式の投影装置１００について例示している。しかしながら、レーザ光投射装置１０は、それ以外の種々の光学装置（投影装置）に適用可能なことは勿論である。そのような光学装置（投影装置）としては、たとえば、複写機のレーザ光を投射する部分、プロジェクター、テレビジョン装置やモニタ装置といった表示装置、投影面を有する遊戯機器の表示部分、コンピュータ装置の表示部分、携帯型端末の表示部分等がある。また、レーザ光投射装置１０を用いた、仮想的なキーボード等の入力装置を実現するものとしても良い。また、特定の投射面がないが、レーザ光を照射する媒体がある場合には、その媒体に向けてレーザ光を投射することにより、立体的な光像を実現するものとしても良い。

また、上述の実施の形態では、光走査手段６０は、ＭＥＭＳ型の静電容量アクチュエータを利用したものとなっている。しかしながら、光走査手段６０は、ＭＥＭＳ型の静電容量アクチュエータを利用したものには限られない。その他の光走査手段としては、圧電駆動型のメタルベース構造を用いたメタルベース光走査素子があり、また圧電素子の歪を利用した圧電方式としても良い。また、磁気力でミラー部を駆動する磁気方式を採用しても良い。

また、上述の実施の形態では、図２〜図４に示すように、光源ユニット２２，３２を備え、この光源ユニット２２，３２は、コリメータレンズ２２３，３２３を係合部材２２２，３２２に取り付ける構成としている。しかしながら、コリメータレンズ２２３，３２３は、筐体２１，３１に直接取り付ける構成としても良い。

また、上述の実施の形態において、第１光源モジュール２０、第２光源モジュール３０および光学ユニット８０が備える光学的な構成要素は、上述のものに限られず、必要に応じて、種々のものを追加的にまたは選択的に用いても良い。そのような光学的な構成要素としては、ハーフミラーやダイクロイックミラーのようなミラー、各種のレンズ、各種のプリズム、光学的なフィルタ等が挙げられる。

また、上述した実施の形態では、第２光源モジュール３０が組み合わせ用モジュールに対応しているが、組み合わせ用モジュールは、１つに限られるものではなく、複数の組み合わせ用モジュールを用いる構成を採用しても良い。この場合、複数の組み合わせ用モジュールにおいては、光源ユニットの配置が同一でも良く、異なっていても良い。また、第１光源モジュール２０も複数用いる構成を採用しても良い。

１０…レーザ光投射装置、２０…光源モジュール、２１…筐体（第１筐体に対応）、２１ａ…壁面、２１ｂ…壁面、２２…光源ユニット（光源に対応）、２２Ｒ…光源ユニット（赤色レーザ光源に対応），２２Ｇ…光源ユニット（緑色レーザ光源に対応），２２Ｂ…光源ユニット（青色レーザ光源に対応）、２３，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ…ダイクロイックミラー、３０…光源モジュール、３１…筐体（第２筐体に対応）、３２，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ…光源ユニット、３３…ダイクロイックミラー、４０…光合成手段、５０…光学要素、６０…光走査手段、６１…ミラー部、６１ａ…ミラー側櫛歯電極、６１ａ…延伸部、６１ｂ…ミラー側櫛歯電極、６２…ミラー駆動手段、６３…内枠部、６３ａ…第１櫛歯電極、６３ｂ…延伸部、６３ｃ…第２櫛歯電極、６４…捩じり軸、６５…外枠部、６５ａ…外枠側櫛歯電極、６６…捩じり軸、１００…投影装置、１１０…スクリーン、１２０…係合筐体、２１１，２１１Ｂ，２１１Ｇ，２１１Ｒ…光源取付部、２１２，２１２Ｒ，２１２Ｇ，２１２Ｂ…ミラー取付部、２１３…出射孔、２２１，２２１Ｒ，２２１Ｇ，２２１Ｂ…レーザダイオード、２２２…係合部材、２２３…コリメータレンズ、３１１…光源取付部、３１２…ミラー取付部、３１３…出射孔、３２１…レーザダイオード、３２２…係合部材、３２３…コリメータレンズ、７０…筐体、８０…光学ユニット、９０…制御部

Claims (8)

1. レーザ光を投射するレーザ光投射装置であって、
   赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源、および青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源を備え、これらの各色のレーザ光を束ねて出射させる第１光源モジュールと、
   レーザ光を出射可能であり、用途に応じて前記第１光源モジュールと組み合わせて用いられる組み合わせ用光源モジュールと、
   を具備し、
   前記第１光源モジュールは第１筐体を備え、前記組み合わせ用光源モジュールは第２筐体を備えると共に、前記第１筐体と前記第２筐体とは、少なくとも光源取付部を備える共通の筐体構成であり、
   前記第１筐体の前記光源取付部に、前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源、および前記青色レーザ光源のそれぞれを取り付けることにより、前記第１光源モジュールが構成され、
   前記第２筐体の前記光源取付部に、前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源、前記青色レーザ光源、および他のレーザ光源のうち隣接するものと同一または異なる光源を取り付けることにより、前記組み合わせ用光源モジュールが構成される、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
2. 請求項１記載のレーザ光投射装置であって、
   前記第１光源モジュールから出射されるレーザ光と、前記組み合わせ用光源モジュールから出射されるレーザ光とは、光合成手段によって合成される、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
3. 請求項２記載のレーザ光投射装置であって、
   前記光合成手段を経て進行する前記レーザ光は、光走査手段に入射されると共に、
   前記光走査手段は、前記レーザ光を反射するミラー部と、前記ミラー部を異なる軸方向に別個独立して揺動可能とするミラー駆動手段とを備える、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
4. 請求項３記載のレーザ光投射装置であって、
   前記光走査手段における前記ミラー駆動手段は、ＭＥＭＳ型の静電容量アクチュエータである、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
5. 請求項３または４記載のレーザ光投射装置であって、
   前記第１筐体および前記第２筐体とは別の第３筐体が設けられると共に、この第３筐体には、前記光合成手段と前記光走査手段とが一体的に取り付けられている、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ光投射装置であって、
   前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源、および前記青色レーザ光源は、制御部での制御に基づいて、それぞれ出力する光量が制御されると共に、
   前記制御部は、外部から入力される画像データに対応した画像信号に基づいて、前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源、および前記青色レーザ光源のそれぞれの出力を制御する、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
7. 請求項６記載のレーザ光投射装置であって、
   前記第１光源モジュールおよび前記組み合わせ光源モジュールから出射される前記レーザ光は、平行光であると共に、
   出射された前記レーザ光の反射成分を検出する検出手段を備え、
   前記制御部は、前記検出手段において前記レーザ光の投射される投射領域内において、前記レーザ光の反射成分に基づいて測定距離の変動により移動する対象物を検出した場合に、前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源、および前記青色レーザ光源のそれぞれの出力を低減する制御を行う、
   ことを特徴とするレーザ光投射装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のレーザ光投射装置を備えると共に、
   前記レーザ光投射装置はバッテリを備え、
   このレーザ光投射装置は、外光を遮光する係合筐体に係合可能としていて、
   前記係合筐体に前記レーザ光投射装置が係合された状態では、当該係合筐体を介して、前記バッテリから供給される電力よりも大きな電力が前記レーザ光投射装置に供給される、
   ことを特徴とする投影装置。
   

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