JP5418498B2 - レーザー投射装置 - Google Patents
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Description
0.25<θmems/θin<0.75 ・・・(1)
ただし、
θmems;画面中心表示状態における前記偏向装置の前記反射部材の法線
と前記被投射面の法線とが第2の走査方向でなす角度
θin ;画面中心表示状態において前記レーザー光源からの主光線が前
記偏向装置の前記反射部材に入射するときの第2の走査方向の
入射角度
である。
0.3<θmems/θin<0.7 ・・・(1a)
である。
θin/θscan(V) >1.5 ・・・(2)
ただし、
θin ;画面中心表示状態において前記レーザー光源からの主光線が前
記偏向装置の前記反射部材に入射するときの第2の走査方向の
入射角度
θscan(V) ;前記偏向装置の画面中心表示状態からの第2の走査方向の
機械走査角度である。
θin/θscan(V) >2 ・・・(2a)
である。
θin≦35° ・・・(3)
である。
1.1<cos(θin)×θscan(H) /θscan(V) <1.5 ・・・(4)
ただし、
θin ;画面中心表示状態において前記レーザー光源からの主光線が前
記偏向装置の前記反射部材に入射するときの第2の走査方向の
入射角度
θscan(H) ;前記偏向装置の画面中心表示状態からの第1の走査方向の
機械走査角度
θscan(V) ;前記偏向装置の画面中心表示状態からの第2の走査方向の
機械走査角度である。
図1は、実施の形態1のレーザー投射装置PJの全体構成を示す垂直断面図であり、図2は、上記レーザー投射装置PJの主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。図3は、実施の形態2のレーザー投射装置PJの全体構成を示す垂直断面図であり、図4は、上記レーザー投射装置PJの主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。図5は、実施の形態3のレーザー投射装置PJの全体構成を示す垂直断面図であり、図6は、上記レーザー投射装置PJの主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。図7は、実施の形態4のレーザー投射装置PJの全体構成を示す垂直断面図であり、図8は、上記レーザー投射装置PJの主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。
次に、上記した偏向装置3の詳細について説明する。図9は、偏向装置3の概略の構成を示す平面図である。また、図10(a)〜図10(e)は、図9の偏向装置3をX軸に垂直な断面で切ったときの断面図である。偏向装置3は、ミラー部10、可動枠30および固定枠70を有するMEMSミラーである。固定枠70は、偏向装置3を筐体(図示せず)に固定するための部分であり、その固定枠70の内側に可動部分として可動枠30が枠状に形成されており、可動枠30の内側にミラー部10が方形状に形成されている。
次に、レーザー投射装置PJにおいて、斜め投射に起因して発生する台形歪みを抑える構成について説明する。なお、以下での説明の便宜上、用語を以下のように定義しておく。
台形歪み(%)={(B3−B1)/B2}×100
0.25<θmems/θin<0.75 ・・・(1)
0.3<θmems/θin<0.7 ・・・(1a)
0.35<θmems/θin<0.65 ・・・(1b)
図17(a)は、実施の形態4のレーザー投射装置PJの変形例の構成を示す正面図であり、図17(b)は、上記レーザー投射装置PJの側面図である。また、図18は、上記レーザー投射装置PJにおける光路を模式的に示す斜視図である。上記レーザー投射装置PJにおいては、上述したレーザー光源1、入射光学系2および偏向装置3に加えて、打ち上げミラー4および打ち下ろしミラー5をさらに備えている。打ち上げミラー4は、レーザー光源1から射出された光をねじれた方向に打ち上げる第1のミラーである。打ち下ろしミラー5は、上記の打ち上げミラー4にて打ち上げられた光を偏向装置3に打ち下ろす第2のミラーである。ここで、レーザー光源1の構成の詳細について説明する。
偏向装置3にて入射光と反射光との光線分離を行うためには、原理的には、θinは、θscan(V) よりも大きければよい。しかし、θinが小さすぎると、光線分離に必要な距離、すなわち、偏向装置3の法線方向の距離が大きくなり、装置全体としての厚さが増大する。装置の薄型化の目安として、光線分離に必要な距離は、偏向装置3のミラー部10の径の10倍以下であることが望ましい。また、上述した折り返しミラー(打ち上げミラー4、打ち下ろしミラー5)等の設置を考慮した場合、光線分離に必要な距離は、ミラー部10の径の8倍以下であることがさらに望ましい。
θin/θscan(V) >1.5 ・・・(2)
θin/θscan(V) >2 ・・・(2a)
偏向装置3によってスクリーンSCを2次元に走査すると、走査に伴う下向きに凸型の歪曲、すなわち、スクリーンSC上でH方向の1ラインが湾曲する走査歪みが発生する。この走査歪みは、斜め投射角度が大きくなるほど、つまり、画面上部において顕著に現れる。また、図21は、θinと走査歪みとの関係を示すグラフであるが、θinが増大すると、走査歪みも増大することが分かる。なお、図21における走査歪みは、図14において、投影画面の画面中心を通るV方向の長さをA(mm)とし、投影画面の画面中心を通るV方向の最上部と画面右上(または左上)の角部とのV方向の距離をa(mm)としたときの以下の式で算出している。
走査歪み(%)=(a/A)×100
θin≦35° ・・・(3)
1.5×θscan(V) <θin≦35°
2 ×θscan(V) <θin≦35°
各実施の形態1〜4のレーザー投射装置PJは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。すなわち、
1.1<cos(θin)×θscan(H) /θscan(V) <1.5 ・・・(4)
である。その理由は以下の通りである。
次に、各実施の形態1〜4のレーザー投射装置PJの実施例について、実施例1〜4として、コンストラクションデータ等を挙げてさらに具体的に説明する。なお、実施例1〜4は、各実施の形態1〜4にそれぞれ対応する数値実施例であり、各実施の形態1〜4を表す光学構成図(図1〜図8)は、対応する実施例1〜4にもそのまま適用される。
3 偏向装置
4 打ち上げミラー
5 打ち下ろしミラー
10 ミラー部(反射部材)
51 圧電素子
52 圧電素子
53 圧電素子
54 圧電素子
SC スクリーン(被投射面)
Claims (7)
- レーザー光源と、
前記レーザー光源からの光を反射部材によって互いに直交する水平方向および鉛直方向に偏向して被投射面を2次元に走査する偏向装置とを備え、前記偏向装置の偏向状態に応じて前記レーザー光源の出力を調整することにより、前記偏向装置の前記被投射面側に投射光学系を配置することなく、鉛直方向における上下のうちの一方の側からの斜め投射によって前記被投射面に2次元画像を表示するレーザー投射装置であって、
前記偏向装置の水平方向の走査速度は、鉛直方向の走査速度よりも速く、
前記レーザー光源からの光は、前記偏向装置に対して鉛直方向における前記一方の側から入射し、
前記偏向装置は、前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態にあるときに該反射部材の法線が鉛直方向の前記一方の側を向くように配置されていることを特徴とするレーザー投射装置。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載のレーザー投射装置;
θin/θscan(V) >1.5
ただし、
θin ;前記偏向装置の前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態のときに、前記レーザー光源からの主光線が前記反射部材に入射するときの鉛直方向の入射角度
θscan(V) ;前記偏向装置の前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態からの、前記反射部材の鉛直方向の機械走査角度
である。 - 以下の条件式をさらに満足することを特徴とする請求項2に記載のレーザー投射装置;
θin/θscan(V) >2
である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2または3に記載のレーザー投射装置;
θin≦35°
である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のレーザー投射装置;
1.1<cos(θin)×θscan(H) /θscan(V) <1.5
ただし、
θin ;前記偏向装置の前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態のときに、前記レーザー光源からの主光線が前記反射部材に入射するときの鉛直方向の入射角度
θscan(H) ;前記偏向装置の前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態からの、前記反射部材の水平方向の機械走査角度
θscan(V) ;前記偏向装置の前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態からの、前記反射部材の鉛直方向の機械走査角度
である。 - 前記レーザー光源の光の射出方向は、前記反射部材が水平方向および鉛直方向の各走査範囲の中央に向けて入射光を偏向する状態のときの、前記反射部材の法線方向と直交しており、
前記レーザー光源からの光をねじれた方向に打ち上げる打ち上げミラーと、
前記打ち上げミラーにて打ち上げられた光を前記偏向装置に打ち下ろす打ち下ろしミラーとをさらに備えていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のレーザー投射装置。 - 前記偏向装置は、圧電素子への電圧印加によって前記反射部材を回動させることにより、前記反射部材に入射する前記レーザー光源からの光を偏向する圧電駆動方式で駆動されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のレーザー投射装置。
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