JP6627436B2 - プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

この発明は、プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に、振動ミラー素子を備えるプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、振動ミラー素子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、光源部と、光源部からの投影光を反射する第１スキャナと、第１スキャナにより反射された投影光を反射する第２スキャナとを備えたプロジェクタが開示されている。第１スキャナと第２スキャナとは、同じ基台の同一平面上に設けられている。また、上記特許文献１のプロジェクタは、第１スキャナにより反射された投影光が、第１スキャナと第２スキャナとが設けられた基台に対向する他の基台に設けられたミラーを介して第２スキャナに照射されるように構成されている。なお、ミラーと第１スキャナおよび第２スキャナとは、互いに平行に配置されている。

特開２０１１−９００３０号公報

しかしながら、上記特許文献１では、第１スキャナと第２スキャナとが同一平面上に配置されているので、第１スキャナが設けられた平面に略直交する投影光を第１スキャナに照射した場合には、第１スキャナにより反射された投影光が、ミラーを介して再び第１スキャナに照射されることになる。このため、第１スキャナと第２スキャナとにより投影光を反射するためには、第１スキャナに対して第１スキャナの斜め方向から投影光を照射しなければならず、第１スキャナに照射される投影光のスポット径が楕円形となり投影画像の画質が低下するという問題点がある。つまり、ミラーに対し、第１スキャナおよび第２スキャナが異なる方向側に配置されているので、第１スキャナからミラーへの投影光の光軸と、ミラーから第２スキャナへの投影光の光軸のなす角度がある程度大きくなる。このため、第１スキャナに照射される投影光のスポット径が楕円形となり投影画像の画質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、投影画像の画質を向上させることが可能なプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。

この発明の第１の局面によるプロジェクタは、投影光を出射する光源部と、光源部からの投影光である第１投影光を反射する反射部材と、第１投影光の反射光である第２投影光を反射する揺動駆動可能な第１ミラー部が設けられた基台を含む第１振動ミラー素子とを備え、第１投影光が、基台に設けられた開口部を通過して、反射部材に至るように構成され、開口部は、基台に設けられ、第１ミラー部を揺動可能にする中空の空間により構成され、第１ミラー部は、投影画像の水平方向および垂直方向の一方に第２投影光を走査するように構成されており、反射部材は、投影画像の水平方向および垂直方向の他方に第１投影光を走査する揺動駆動可能な第２ミラー部を含む第２振動ミラー素子であり、第１振動ミラー素子と第２振動ミラー素子とは、投影光の反射面が互いに向かい合うように配置され、光源部からの第１投影光が、第１振動ミラー素子の反射面とは反対の裏面側から開口部を通過することにより第２振動ミラー素子に照射され、第２振動ミラー素子により反射された第２投影光が、第１振動ミラー素子に直接照射されるように構成されている。

この発明の第１の局面によるプロジェクタでは、上記のように、光源部からの第１投影光を反射する反射部材と、反射部材により反射された第２投影光を反射する揺動駆動可能な第１ミラー部が設けられた基台を含む第１振動ミラー素子とを設け、第１投影光が、基台に設けられた開口部を通過して、反射部材に至るように構成する。これにより、投影光を基台の外側から反射面に照射する場合と比べて、反射部材に向かう第１投影光の光軸と、反射部材から第１振動ミラー素子に向かう第２投影光の光軸とを近接させることができる。すなわち、反射部材でのスポット径を真円形状に近づけることができる。その結果、投影画像の画質を向上させることができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、基台は、第１ミラー部を揺動駆動可能に支持する梁部をさらに含み、基台には、第１ミラー部および梁部の少なくとも一方に隣接するように開口部が設けられている。このように構成すれば、基台には、第１ミラー部および梁部の揺動駆動を可能とするために、第１ミラー部および梁部の近傍に中空の空間が形成されるので、第１ミラー部および梁部の既存の中空の空間を開口部として用いることができる。その結果、基台に第１投影光を通過させるための開口部を別個に設ける必要がなく、装置構成を簡略化することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、基台には、平面視において、第１ミラー部の揺動軸線の延長線上に開口部が設けられている。このように構成すれば、平面視において、揺動軸線上に投影光の光軸を配置することができるので、揺動軸線上から投影光の光軸がずれている場合と比較して、第１ミラー部および第２ミラー部に照射される投影光のスポット径を真円により近づけることができる。その結果、投影画像の画質をより向上させることができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、第２振動ミラー素子の第２ミラー部は、第１ミラー部に対して投影光が通過する開口部側に配置されている。このように構成すれば、光源部からの投影光が揺動軸線に平行な場合においても、第２ミラー部に投影光を照射することができるとともに、第１ミラー部に向けて投影光を反射することができる。その結果、第１振動ミラー素子と第２振動ミラー素子とのレイアウトの自由度を向上させることができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、平面視において、第１ミラー部は、第１ミラー部の揺動軸線と交差する短辺を有する長方形形状に形成され、第１ミラー部の長手方向が、第１ミラー部の揺動軸線に対して傾斜している。このように構成すれば、第１ミラー部の揺動軸線に対して光軸が傾斜して走査される場合において、第１ミラー部の長手方向を第２ミラー部により反射された投影光の光軸に沿わせることが可能となるので、第１ミラー部の長手方向を揺動軸線の延びる方向と同一方向にした場合と比べて、第１ミラー部を小さく形成することができる。

この発明の第２の局面によるヘッドアップディスプレイ装置は、ユーザが視認する虚像に対応する画像の光を出射する光源部と、光源部からの光を反射する反射部材と、反射部材により反射された光を反射する揺動駆動可能な第１ミラー部が設けられた基台を含む第１振動ミラー素子とを備え、光が、基台に設けられた開口部を通過して、反射部材に至るように構成され、開口部は、基台に設けられ、第１ミラー部を揺動可能にする中空の空間により構成され、第１ミラー部は、投影画像の水平方向および垂直方向の一方に第２投影光を走査するように構成されており、反射部材は、投影画像の水平方向および垂直方向の他方に第１投影光を走査する揺動駆動可能な第２ミラー部を含む第２振動ミラー素子であり、第１振動ミラー素子と第２振動ミラー素子とは、投影光の反射面が互いに向かい合うように配置され、光源部からの第１投影光が、第１振動ミラー素子の反射面とは反対の裏面側から開口部を通過することにより第２振動ミラー素子に照射され、第２振動ミラー素子により反射された第２投影光が、第１振動ミラー素子に直接照射されるように構成されている。

この発明の第２の局面によるヘッドアップディスプレイ装置では、上記のように、光源部からの光を反射する反射部材と、反射部材により反射された光を反射する揺動駆動可能な第１ミラー部が設けられた基台を含む第１振動ミラー素子とを設け、光が、基台に設けられた開口部を通過して、反射部材に至るように構成する。これにより、光を基台の外側から反射面に照射する場合と比べて、反射部材に向かう光の光軸と、反射部材から第１振動ミラー素子に向かう光の光軸とを近接させることができる。すなわち、反射部材でのスポット径を真円形状に近づけることができる。その結果、投影画像の画質を向上させることができる。

本発明によれば、上記のように、投影画像の画質を向上させることが可能なプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

本発明の第１〜第３実施形態によるプロジェクタの全体構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子と垂直走査振動ミラー素子とを示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子を示した平面図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子と垂直走査振動ミラー素子との投影光の経路を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子と垂直走査振動ミラー素子とを示した模式的な側面図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子を示した平面図である。 本発明の第３実施形態によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子を示した平面図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子を示した平面図である。 本発明の第２実施形態の変形例によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子を示した平面図である。 本発明の第１〜第３実施形態の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置の使用状態を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの水平走査振動ミラー素子と垂直走査振動ミラー素子の投影光の経路を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
（プロジェクタの構成）
図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１００は、図１に示すように、光学モジュール１００ａと、レーザダイオード（ＬＤ）ドライバ１００ｂと、ミラードライバ１００ｃと、制御部１００ｄとを備えている。また、プロジェクタ１００は、光学モジュール１００ａからのレーザ光（投影光）をスクリーンＳに照射することにより、スクリーンＳ上に投影画像Ｐを投影するように構成されている。
〈光源モジュールの構成〉

光学モジュール１００ａは、３つのレーザダイオード１ａ〜１ｃと、３つのコリメータレンズ２ａ〜２ｃと、ＲＧＢ合成プリズム３と、集光レンズ４と、ミラー５と、垂直走査振動ミラー素子６と、水平走査振動ミラー素子７とを含んでいる。また、光学モジュール１００ａは、ミラー５、垂直走査振動ミラー素子６、および、水平走査振動ミラー素子７を設置する１つの支持部材８を含んでいる。ミラー５、垂直走査振動ミラー素子６、および、水平走査振動ミラー素子７は、共に、１つの支持部材８に設置されることにより、互いの相対位置が定まるように構成されている。各レーザダイオード１ａ〜１ｃから出射された各色のレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ２ａ〜２ｃを通過した後に、順に、ＲＧＢ合成プリズム３、集光レンズ４、ミラー５に到達する。さらに、ミラー５により反射されたレーザ光（本発明の第１投影光）は、水平走査振動ミラー素子７の後述する開口部７２ａ（図２参照）を通過した後、垂直走査振動ミラー素子６で反射される。また、垂直走査振動ミラー素子６で反射されたレーザ光（本発明の第２投影光）は、水平走査振動ミラー素子７において反射されてスクリーンＳに投影画像Ｐを形成する。なお、レーザダイオード１ａ〜１ｃは、本発明の「光源部」の一例である。また、垂直走査振動ミラー素子６は、本発明の「第２振動ミラー素子」の一例である。また、水平走査振動ミラー素子７は、本発明の「第１振動ミラー素子」の一例である。

レーザダイオード１ａ〜１ｃは、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光を出射することが可能に構成されている。コリメータレンズ２ａ〜２ｃは、それぞれ、レーザダイオード１ａ〜１ｃから照射された各色のレーザ光を平行光に変換するように構成されている。

ＲＧＢ合成プリズム３は、コリメータレンズ２ａ〜２ｃにより平行光に変換された各色（３つ）のレーザ光の光軸を揃えることにより、各色（３つ）のレーザ光を１つのレーザ光に合成するように構成されている。ミラー５は、集光レンズ４により集光されたレーザ光を垂直走査振動ミラー素子６に向けて反射するように構成されている。

図２に示すように、垂直走査振動ミラー素子６は、矩形の平板形状に形成されている。以下では、垂直走査振動ミラー素子６の短手方向をＡ方向（Ａ１方向およびＡ２方向）とする。垂直走査振動ミラー素子６は、円形形状に形成された垂直走査ミラー部６１を含んでいる。また、垂直走査振動ミラー素子６は、ミラー５（レーザダイオード１ａ〜１ｃ）からのレーザ光を反射するように構成されている。垂直走査ミラー部６１は、揺動駆動可能なように構成されている。詳細には、垂直走査ミラー部６１には、レーザ光を反射する反射面６１ａが設けられている。また、垂直走査ミラー部６１は、揺動駆動することにより投影画像Ｐの垂直方向（Ｖ方向、上下方向）にレーザ光を走査するように構成されている。なお、垂直走査ミラー部６１は、本発明の「第２ミラー部」の一例である。

水平走査振動ミラー素子７は、垂直走査振動ミラー素子６により反射（垂直走査）されたレーザ光を反射するように構成されている。また、水平走査振動ミラー素子７は、矩形形状に形成された水平走査ミラー部７１が設けられた基台７２を含んでいる。この水平走査ミラー部７１は、揺動駆動可能なように構成されている。詳細には、水平走査ミラー部７１には、レーザ光を反射する反射面７１ａが設けられている。また、水平走査ミラー部７１は、揺動駆動することにより投影画像Ｐの水平方向（Ｈ方向、横方向）にレーザ光を走査するように構成されている。

図３に示すように、水平走査ミラー部７１の長手方向は、水平走査ミラー部７１の揺動軸線αが延びる方向と同一方向である。また、図２に示すように、水平走査振動ミラー素子７と垂直走査振動ミラー素子６とは、レーザ光の反射面７１ａおよび６１ａが互いに向かい合うように配置されている。また、水平走査ミラー部７１は、本発明の「第１ミラー部」の一例である。また、水平走査振動ミラー素子７の詳細な構成については後述する。

ここで、第１実施形態では、基台７２には、水平走査振動ミラー素子７の近傍に開口部７２ａが形成されている。プロジェクタ１００は、レーザダイオード１ａ〜１ｃ（図１参照）からのレーザ光（ミラー５により反射されたレーザ光）が開口部７２ａを通過することにより垂直走査振動ミラー素子６に照射されるように構成されている。つまり、プロジェクタ１００は、投影光が、基台７２に設けられた開口部７２ａを通過して、垂直走査振動ミラー素子６に至るように構成されている。

詳細には、プロジェクタ１００は、レーザダイオード１ａ〜１ｃからのレーザ光が、水平走査振動ミラー素子７（水平走査ミラー部７１）の反射面７１ａとは反対の裏面７２ｂ側から開口部７２ａを通過することにより垂直走査振動ミラー素子６に照射されるように構成されている。また、プロジェクタ１００は、垂直走査振動ミラー素子６により反射されたレーザ光が、水平走査振動ミラー素子７に直接照射されるように構成されている。図１に示すように、プロジェクタ１００は、ミラー５と垂直走査振動ミラー素子６との間に水平走査振動ミラー素子７が配置されるように構成されている。

レーザダイオードドライバ１００ｂは、制御部１００ｄによる制御の下、３つのレーザダイオード１ａ〜１ｃをそれぞれ駆動させるように構成されている。また、ミラードライバ１００ｃは、制御部１００ｄによる制御の下、垂直走査振動ミラー素子６および水平走査振動ミラー素子７をそれぞれ駆動させるように構成されている。制御部１００ｄは、外部から受信した映像信号に基づいて投影画像Ｐを投影するための各種制御を行なうように構成されている。

〈水平走査振動ミラー素子の詳細構成〉
次に、図２〜図５を参照して、水平走査振動ミラー素子７の詳細な構成について説明する。

図３に示すように、水平走査振動ミラー素子７は、水平走査ミラー部７１と、駆動部７３と、水平走査ミラー部７１および駆動部７３が一方面上に設けられた基台７２とを含んでいる。

水平走査ミラー部７１は、たとえば、シリコンなどの材料から形成されている。また、水平走査ミラー部７１は、矩形の平板形状に形成されている。また、水平走査ミラー部７１は、基台７２の後述する梁部７２ｆに対して、たとえば、エポキシ系接着剤により接着されている。

駆動部７３は、矩形の平板形状に形成されている。また、駆動部７３は、基台７２の後述する駆動板部７２ｄに対して、導電性接着剤により接着されている。また、駆動部７３は、圧電体（図示せず）と、圧電体を挟む２つの電極（図示せず）とから形成されている。また、駆動部７３は、水平走査ミラー部７１を振動（揺動駆動）させることが可能に構成されている。詳細には、２つの電極には、それぞれ、配線（図示せず）が施されており、駆動部７３は、２つの電極間に印加される電圧により駆動（延び縮み）するように構成されている。これにより、駆動部７３は、基台７２（後述する枠部７２ｃを除く）を振動させて、基台７２を介して水平ミラー部７１を揺動駆動するように構成されている。

基台７２は、金属製（たとえば、ステンレス鋼またはばね鋼）である。また、基台７２は、矩形の平板形状に形成されている。以下では、基台７２の長手方向をＢ方向（Ｂ１方向およびＢ２方向）、短手方向をＣ方向（Ｃ１方向およびＣ２方向）とする。

基台７２（水平走査ミラー部７１）は、一方面（反射面７１ａ）側からレーザ光が照射されるように構成されている。また、基台７２は、Ｂ方向において、左右対称となるように構成されている。また、基台７２は、一方面（反射面７１ａ）側に水平走査ミラー部７１および駆動部７３が取り付けられている（接着されている）。また、基台７２には、Ｂ方向における中心線Ｏ上に、Ｃ１方向側から順に、水平走査ミラー部７１および駆動部７３が配置されている。

基台７２は、枠部７２ｃと、駆動板部７２ｄと、一対の梁支持部７２ｅと、梁部７２ｆとを一体的に含んでいる。

枠部７２ｃは、平面視において、矩形の環状（すなわち枠状）形状を有している。また、枠部７２ｃの内側には、駆動板部７２ｄと、一対の梁支持部７２ｅと、梁部７２ｆとが配置されている。また、枠部７２ｃは、図２に示すように、搭載基板７４に搭載されている。搭載基板７４には、駆動部７３を駆動させる駆動信号を受信するための配線（図示せず）が接続される電極パッド７４ａが設けられている。なお、搭載基板７４には、平面視において、枠部７２ｃの内側領域に対応する位置に矩形状の孔部７４ｂが形成されている。

駆動板部７２ｄには、上記の通り、駆動部７３が接着されている。また、駆動板部７２ｄは、矩形の平板形状に形成されている。また、駆動板部７２ｄは、Ｃ２方向側の端部において、枠部７２ｃに接続されている。なお、図３において、駆動板部７２ｄと枠部７２ｃとの境界部分を二点鎖線で示している。また、駆動板部７２ｄのＣ１方向側は、Ｂ１方向側およびＢ２方向側の端部において、それぞれ、梁支持部７２ｅに接続されている。

一対の梁支持部７２ｅは、それぞれ、Ｃ方向に延びる棒状形状に形成されている。また、一対の梁支持部７２ｅは、それぞれ、一方端（Ｃ２方向側の端部）が駆動板部７２ｄに接続されるとともに、他方端（Ｃ１方向側の端部）が枠部７２ｃに接続されている。すなわち、一対の梁支持部７２ｅは、共に、Ｃ１方向側の端部が固定端となっている。また、梁支持部７２ｅには、駆動板部７２ｄを介して駆動部７３からの振動が伝達される。また、一対の梁支持部７２ｅは、梁部７２ｆの両端をそれぞれ支持している。

梁部７２ｆは、梁支持部７２ｅとは直交するＢ方向に延びる棒状形状を有している。また、梁部７２ｆには、Ｂ方向の中央に水平走査ミラー部７１が接着されている。また、梁部７２ｆは、水平走査ミラー部７１を揺動駆動可能に支持するように構成されている。詳細には、梁部７２ｆは、一対の梁支持部７２ｅに両端をそれぞれ支持される両端支持梁である。梁部７２ｆには、梁支持部７２ｅを介して駆動部７３からの振動が伝達される。そして、梁部７２ｆ（水平走査ミラー部７１）は、揺動軸線αを中心として振動（揺動駆動）されるように構成されている。

開口部７２ａは、水平走査ミラー部７１および梁部７２ｆに隣接するように設けられている。詳細には、開口部７２ａは、水平走査ミラー部７１および梁部７２ｆのＣ１方向側およびＣ２方向側に一対設けられている。また、一対の開口部７２ａは、それぞれ、平面視において、Ｂ方向に延びる略矩形形状に形成されている。また、Ｃ１方向側の開口部７２ａは、水平走査ミラー部７１、梁部７２ｆ、一対の梁支持部７２ｅおよび枠部７２ｃに隣接している（囲まれている）。また、Ｃ２方向側の開口部７２ａは、水平走査ミラー部７１、梁部７２ｆ、一対の梁支持部７２ｅおよび駆動板部７２ｄに隣接している（囲まれている）。

（レーザ光の経路について）
次に、図４および図５を参照して、レーザ光の経路について説明する。なお、図４および図５は、それぞれ、垂直走査振動ミラー素子６および水平走査振動ミラー素子７をＡ１方向側およびＣ２方向側から見た図である。

プロジェクタ１００は、Ａ１方向側から見て、ミラー５により反射されたレーザ光の光軸と水平走査ミラー部７１の揺動軸線αとが略平行となるように構成されている。したがって、垂直走査振動ミラー素子６は、水平走査ミラー部７１に向けてレーザ光を反射するために、垂直走査ミラー部６１が、水平走査ミラー部７１に対してレーザ光が通過する開口部７２ａ側（Ｃ１方向側）に配置されるように構成されている。具体的には、垂直走査ミラー部６１（ミラー５により反射されたレーザ光の光軸）は、揺動軸線αに対してＣ１方向に距離Ｅだけレーザ光が通過する開口部７２ａ側（Ｃ１方向側）に配置されている。すなわち、垂直走査ミラー部６１の中心は、揺動軸線αと平行なミラー５の光軸の交点に位置している。また、この位置において、垂直走査ミラー部６１は、照射されたレーザ光を水平走査ミラー部７１に向けて反射するために、照射されるレーザ光の光軸（揺動軸線α）に対して傾斜している。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、レーザダイオード１ａ〜１ｃからのレーザ光を反射する垂直走査振動ミラー素子６と、垂直走査振動ミラー素子６により反射されたレーザ光を反射する揺動駆動可能な水平ミラー部７１が設けられた基台７２を含む水平走査振動ミラー素子７とを設け、レーザ光が、基台７２に設けられた開口部７２ａを通過して、垂直走査振動ミラー素子６に至るように構成する。これにより、レーザ光を水平走査振動ミラー素子７の外側から反射面６１ａに照射する場合と比べて、垂直走査振動ミラー素子６に向かうレーザ光の光軸と、垂直走査振動ミラー素子６から水平走査振動ミラー素子７に向かうレーザ光の光軸とを近接させることができる。すなわち、垂直走査振動ミラー素子６でのスポット径を真円形状に近づけることができる。その結果、投影画像Ｐの画質を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、水平走査ミラー部７１を、投影画像Ｐの水平方向および垂直方向の一方にレーザ光を走査するように構成し、投影画像Ｐの水平方向および垂直方向の他方にレーザ光を走査する揺動駆動可能な垂直走査ミラー部を含む垂直走査振動ミラー素子６を設け、水平走査振動ミラー素子７と垂直走査振動ミラー素子６とを、レーザ光の反射面６１ａおよび７１ａが互いに向かい合うように配置し、レーザダイオード１ａ〜１ｃからのレーザ光が、水平走査振動ミラー素子７の反射面７１ａとは反対の裏面７２ｂ側から開口部７２ａを通過することにより垂直走査振動ミラー素子６に照射され、垂直走査振動ミラー素子６により反射されたレーザ光が、水平走査振動ミラー素子７に直接照射されるようにプロジェクタ１００を構成する。これにより、レーザダイオード１ａ〜１ｃ側からのレーザ光の光軸上に水平走査振動ミラー素子７および垂直走査振動ミラー素子６が配置されるので、垂直走査振動ミラー素子６により反射されたレーザ光を小さな傾斜角度で水平走査ミラー部７１に照射することができる。その結果、水平走査振動ミラー素子７と垂直走査振動ミラー素子６とを近接して配置することができるようになる。すなわち、垂直走査振動ミラー素子６と水平走査振動ミラー素子７との近接配置により、垂直走査振動ミラー素子６と水平走査振動ミラー素子７との間における走査線（投影光）の長さを短くすることができる。したがって、垂直走査ミラー部６１および水平走査ミラー部７１（２つのミラー部を所定位置に配置した状態での全体の大きさ）を小さくすることができる。これに伴い、装置を小型化することができる。また、レーザ光を、開口部７２ａを通過させることにより、ミラー部５、垂直走査振動ミラー素子６および水平走査振動ミラー素子７を近接配置することこができる。このため、装置を小型化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、基台７２に、水平走査ミラー部７１を揺動駆動可能に支持する梁部７２ｆに設け、基台７２には、水平走査ミラー部７１および梁部７２ｆの少なくとも一方に隣接するように開口部７２ａが形成されている。これにより、基台７２には、水平走査ミラー部７１および梁部７２ｆの揺動駆動を可能とするために、水平走査ミラー部７１および梁部７２ｆの近傍に中空の空間が形成されるので、水平走査ミラー部７１および梁部７２ｆの既存の中空の空間を開口部７２ａとして用いることができる。その結果、基台７２にレーザ光を通過させるための開口部７２ａを別個に設ける必要がなく（他の用途で準備されている構成を利用するために必要がなく）、装置構成を簡略化することができる。要するに、第１実施形態では、揺動ミラー（水平走査ミラー部７１）を支持する揺動軸が、ねじれを生じる水平走査ミラー部７１を用いている。この構成では、梁部７２ｆは、剛性が低いものであるため、水平走査ミラー部７１よりも幅狭なものとなる。その結果、水平走査ミラー部７１のサイズで決まるＣ方向寸法では、梁部７２ｆの両側（Ｃ１方向側およびＣ２方向側）には、開口部７２ａが必要となる。この開口部７２ａを利用してミラー部５から垂直走査振動ミラー素子６に至る光軸を貫通させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、垂直走査振動ミラー素子６の垂直走査ミラー部６１を、水平走査ミラー部７１に対してレーザ光が通過する開口部７２ａ側に配置する。これにより、レーザダイオード１ａ〜１ｃからのレーザ光が揺動軸線αに平行な場合においても、垂直走査ミラー部６１にレーザ光を照射することができるとともに、水平走査ミラー部７１に向けてレーザ光を反射することができる。その結果、垂直走査振動ミラー素子６と水平走査振動ミラー素子７とのレイアウトの自由度を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、図１および図６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、平面視において、水平走査振動ミラー素子７の揺動軸線αとミラー５からのレーザ光の光軸とがずれている上記第１実施形態と異なり、平面視において、水平走査振動ミラー素子２０７の揺動軸線αとミラー５からのレーザ光の光軸とが重なる例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。また、水平走査振動ミラー素子２０７は、本発明の「第１振動ミラー素子」の一例である。

（プロジェクタの構成）
図６に示すように、第２実施形態によるプロジェクタ２００（図１参照）では、基台２７２には、平面視において、水平走査ミラー部７１の揺動軸線αの延長線上に開口部２７２ａが設けられている。

詳細には、水平走査振動ミラー素子２０７の基台２７２は、梁部２７２ｆを含んでいる。この梁部２７２ｆは、Ｙ字形状に形成されている。具体的には、梁部２７２ｆは、水平走査ミラー部７１から揺動軸線αに沿って外方に延びるとともに、水平走査ミラー部７１と梁支持部７２ｅとの間において、２つに分岐するように構成されている。また、２つに分岐された梁部２７２ｆは、外方に向けて互いに離間するように斜め方向に延びるとともに、外方側の端部において、それぞれ、梁支持部７２ｅに接続されている。したがって、基台２７２には、平面視において、水平走査ミラー部７１の揺動軸線αの延長線上に、２つに分岐された梁部２７２ｆと梁支持部７２ｅとにより形成される三角形状の開口部２７２ａが設けられている。すなわち、開口部２７２ａは、梁部２７２ｆと梁支持部７２ｅとに隣接している（囲まれている）。なお、開口部２７２ａは、水平走査ミラー部７１のＢ１方向側およびＢ２方向側に、それぞれ設けられている。

プロジェクタ２００は、ミラー５により反射されたレーザ光が水平走査ミラー部７１のＢ２方向側から揺動軸線αに沿って開口部２７２ａを通過するとともに、水平走査振動ミラー素子２０７に照射されるように構成されている。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、レーザダイオード１ａ〜１ｃからのレーザ光を反射する垂直走査振動ミラー素子６と、垂直走査振動ミラー素子６により反射されたレーザ光を反射する揺動駆動可能な水平ミラー部７１が設けられた基台２７２を含む水平走査振動ミラー素子２０７とを設け、レーザ光が、基台２７２に設けられた開口部２７２ａを通過して、垂直走査振動ミラー素子６に至るように構成する。これにより、投影画像Ｐの画質を向上させることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、基台２７２に、平面視において、水平走査ミラー部７１の揺動軸線αの延長線上に開口部２７２ａを設ける。これにより、平面視において、揺動軸線α上にレーザ光の光軸を配置することができるので、揺動軸線α上からレーザ光の光軸がずれている場合と比較して、水平走査ミラー部７１および垂直走査ミラー部６１に照射されるレーザ光のスポット径を真円により近づけることができる。その結果、投影画像Ｐの画質をより向上させることができる。

［第３実施形態］
次に、図１および図７を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、矩形形状の水平走査ミラー部７１の長手方向と水平走査ミラー部７１の揺動軸線αの延びる方向とが同一方向である上記第１実施形態と異なり、矩形形状の水平走査ミラー部３７１の長手方向と水平走査ミラー部３７１の揺動軸線αの延びる方向とが異なる方向である例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。また、水平ミラー部３７１は、本発明の「第１振動ミラー部」の一例である。また、図７は、垂直走査振動ミラー素子６および水平走査振動ミラー素子７をＡ１方向側（垂直走査振動ミラー素子６の短手方向の一方側）から見た図である。

（プロジェクタの構成）
図７に示すように、第３実施形態によるプロジェクタ３００（図１参照）では、垂直走査振動ミラー素子６の長手方向（揺動軸線γが延びる方向（図２参照））は、水平走査振動ミラー素子３０７の短手方向（Ｃ方向）と同一方向である。すなわち、垂直走査振動ミラー素子６の揺動軸線γと、水平走査振動ミラー素子３０７の揺動軸線αとは、図７において、直交している（３次元的には直交せず）。なお、水平走査ミラー部３７１は、揺動軸線αに対してＣ１方向側に配置されている。また、プロジェクタ３００では、平面視において、ミラー５により反射されたレーザ光の光軸と、水平走査振動ミラー素子３０７の揺動軸線αとの角度が角度Ｋ１をなすように水平走査振動ミラー素子３０７が配置されている。また、水平走査振動ミラー素子３０７は、本発明の「第１振動ミラー素子」の一例である。

水平走査振動ミラー素子３０７は、水平走査ミラー部３７１を含んでいる。この水平走査振動ミラー素子３０７の長手方向に延びる中心軸線をβとする。また、水平走査ミラー部３７１の短辺は、水平走査ミラー部３７１の揺動軸線αと交差している。また、水平走査ミラー部３７１は、平面視において、水平走査ミラー部３７１の長手方向（中心軸線βの延びる方向）が水平走査ミラー部３７１の揺動軸線αに対してレーザ光の光軸に沿うように角度Ｋ１と略同じ角度Ｋ２傾斜している。つまり、角度Ｋ１と角度Ｋ２とは、それぞれ、水平走査ミラー部３７１に対する入射角および反射角であるため、互いに略同じ角度となる。したがって、水平走査ミラー部３７１には、揺動軸線αに対して傾斜した中心軸線βの方向にレーザ光の照射により斜め方向の軌跡が生じる。水平走査ミラー部３７１は、この斜め方向に照射されたレーザ光に沿って傾斜している。

第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、レーザダイオード１ａ〜１ｃからのレーザ光を反射する垂直走査振動ミラー素子６と、垂直走査振動ミラー素子６により反射されたレーザ光を反射する揺動駆動可能な水平ミラー部７１が設けられた基台７２を含む水平走査振動ミラー素子３０７とを設け、レーザ光が、基台７２に設けられた開口部７２ａを通過して、垂直走査振動ミラー素子６に至るように構成する。これにより、投影画像Ｐの画質を向上させることができる。

また、第３実施形態では、上記のように、平面視において、水平走査ミラー部３７１を、水平走査ミラー部３７１の揺動軸線αと交差する短辺を有する長方形形状に形成し、水平走査ミラー部３７１の長手方向を、水平走査ミラー部３７１の揺動軸線αに対して傾斜させる。これにより、水平走査ミラー部３７１の長手方向（中心軸線βの延びる方向）を垂直走査ミラー部６１により反射されたレーザ光の光軸に沿わせることができるので、水平走査ミラー部３７１の長手方向を揺動軸線αの延びる方向と同一方向にした場合と比べて、水平走査ミラー部３７１のミラー面積を最小化し、質量を小さくすることができる。その結果、水平走査ミラー部３７１の揺動による負荷を軽減することができる。

（変形例）
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（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明の反射部材を垂直走査振動ミラー素子とし、第１振動ミラー素子を水平走査振動ミラー素子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、本発明の反射部材を揺動駆動しないミラーとし、本発明の第１振動ミラー素子を２軸方向（水平方向および垂直方向）に走査する振動ミラー素子としてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の第１振動ミラー素子を水平走査振動ミラー素子とし、第２振動ミラー素子を垂直走査振動ミラー素子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、本発明の第１振動ミラー素子を垂直走査振動ミラー素子とし、第２振動ミラー素子を水平走査振動ミラー素子としてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明をプロジェクタに適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示す第１〜第３実施形態の変形例のように、本発明をヘッドアップディスプレイ装置６００に適用してもよい。なお、ヘッドアップディスプレイ装置６００は、自動車９０に搭載されている。また、ヘッドアップディスプレイ装置６００は、フロントガラス９１にレーザ光を照射するように構成されている。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置６００は、フロントガラス９１を視認するユーザの視線方向に虚像を形成するように構成されている。

また、上記第１〜第３実施形態では、レーザ光を通す開口部を本発明のミラー部または梁部に隣接するように設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、開口部を本発明のミラー部および梁部に隣接して設けなくてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、水平走査ミラー部および垂直走査ミラー部を、それぞれ、矩形形状および円形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平走査ミラー部および垂直走査ミラー部を、楕円形状などの矩形形状および円形状以外の形状により形成してもよい。

また、上記第１および第３実施形態では、レーザ光が、一対の開口部のうちのＣ１方向側（駆動部とは反対側）の開口部を通過するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、レーザ光が、一対の開口部のうちのＣ２方向側（駆動部側）の開口部を通過するように構成してもよい。

また、上記第１および第３実施形態では、垂直走査振動ミラー素子により反射されたレーザ光を、水平走査振動ミラー素子に直接照射するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、垂直走査振動ミラー素子により反射されたレーザ光を、他の反射部材を介して水平走査振動ミラー素子に間接的に照射するように構成してもよい。

また、上記第１および第３実施形態では、水平走査振動ミラー素子を圧電駆動方式により駆動するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平走査振動ミラー素子を静電駆動方式などの他の駆動方式により構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、平面視において、レーザ光の光軸が梁部７２ｆと平行になるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図８に示す第１実施形態の変形例のように、平面視において、レーザ光の光軸が梁部７２ｆに対して傾斜するように構成してもよい。この場合、垂直走査ミラー部６１（図２参照）を、水平走査ミラー部７１に対してレーザ光が通過する開口部７２ａ側にずらさなくてもよい。

また、上記第２実施形態では、梁部をＹ形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図９に示す第２実施形態の変形例のように、梁部５７２ｆを階段形状に構成してもよい。具体的には、梁部５７２ｆは、Ｂ１方向側およびＢ２方向側の梁部は、それぞれ、水平走査ミラー部７１ａから外方（Ｂ１方向およびＢ２方向）に延びている。また、梁部５７２ｆは、水平走査ミラー部７１ａと梁支持部７２ｅとの間において、それぞれ、Ｃ２方向およびＣ１方向に折れ曲がっている。そして、梁部は、それぞれ、外方（Ｂ１方向およびＢ２方向）に再び延びるとともに、梁支持部７２ｅに接続されている。

また、上記第１実施形態では、図４に示したように、Ａ１方向側から見て、レーザ光と揺動軸線αとが平行となるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１に示す第１実施形態の変形例のように、Ａ１方向側から見て、ミラー部５側からのレーザ光を図１１における揺動軸線αに対して時計回り方向にθ傾斜させてもよい。この場合には、垂直走査振動ミラー素子６を図１１におけるＣ方向に対して時計回り方向にθ/２（略θ/２）傾斜させる。

１ａ〜１ｃ レーザダイオード（光源部）
６ 垂直走査振動ミラー素子（反射部材、第２振動ミラー素子）
６１ 垂直走査ミラー部（第２ミラー部）
６１ａ 反射面
７、２０７、３０７ 水平走査振動ミラー素子（第１振動ミラー素子）
７１、３７１ 水平走査ミラー部（第１ミラー部）
７１ａ 反射面
７２、２７２ 基台
７２ａ 裏面
７２ａ、２７２ａ 開口部
７２ｂ 裏面
７２ｆ、２７２ｆ、５７２ｆ 梁部
１００、２００、３００ プロジェクタ
Ｐ 投影画像
α 揺動軸線

Claims (6)

1. 投影光を出射する光源部と、
   前記光源部からの前記投影光である第１投影光を反射する反射部材と、
   前記第１投影光の反射光である第２投影光を反射する揺動駆動可能な第１ミラー部が設けられた基台を含む第１振動ミラー素子とを備え、
   前記第１投影光が、前記基台に設けられた開口部を通過して、前記反射部材に至るように構成され、
   前記開口部は、前記基台に設けられ、前記第１ミラー部を揺動可能にする中空の空間により構成され、
   前記第１ミラー部は、投影画像の水平方向および垂直方向の一方に前記第２投影光を走査するように構成されており、
   前記反射部材は、前記投影画像の水平方向および垂直方向の他方に前記第１投影光を走査する揺動駆動可能な第２ミラー部を含む第２振動ミラー素子であり、
   前記第１振動ミラー素子と前記第２振動ミラー素子とは、前記投影光の反射面が互いに向かい合うように配置され、
   前記光源部からの前記第１投影光が、前記第１振動ミラー素子の前記反射面とは反対の裏面側から前記開口部を通過することにより前記第２振動ミラー素子に照射され、前記第２振動ミラー素子により反射された前記第２投影光が、前記第１振動ミラー素子に直接照射されるように構成されている、プロジェクタ。
2. 前記基台は、前記第１ミラー部を揺動駆動可能に支持する梁部をさらに含み、
   前記基台には、前記第１ミラー部および前記梁部の少なくとも一方に隣接するように前記開口部が設けられている、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記基台には、平面視において、前記第１ミラー部の揺動軸線の延長線上に前記開口部が設けられている、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 前記第２振動ミラー素子の前記第２ミラー部は、前記第１ミラー部に対して前記第１投影光が通過する前記開口部側に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
5. 平面視において、前記第１ミラー部は、前記第１ミラー部の揺動軸線と交差する短辺を有する長方形形状に形成され、前記第１ミラー部の長手方向が、前記第１ミラー部の揺動軸線に対して傾斜している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
6. ユーザが視認する虚像に対応する画像の光を出射する光源部と、
   前記光源部からの光を反射する反射部材と、
   前記反射部材により反射された光を反射する揺動駆動可能な第１ミラー部が設けられた基台を含む第１振動ミラー素子とを備え、
   光が、前記基台に設けられた開口部を通過して、前記反射部材に至るように構成され、
   前記開口部は、前記基台に設けられ、前記第１ミラー部を揺動可能にする中空の空間により構成され、
   前記第１ミラー部は、投影画像の水平方向および垂直方向の一方に前記第２投影光を走査するように構成されており、
   前記反射部材は、前記投影画像の水平方向および垂直方向の他方に前記第１投影光を走査する揺動駆動可能な第２ミラー部を含む第２振動ミラー素子であり、
   前記第１振動ミラー素子と前記第２振動ミラー素子とは、前記投影光の反射面が互いに向かい合うように配置され、
   前記光源部からの前記第１投影光が、前記第１振動ミラー素子の前記反射面とは反対の裏面側から前記開口部を通過することにより前記第２振動ミラー素子に照射され、前記第２振動ミラー素子により反射された前記第２投影光が、前記第１振動ミラー素子に直接照射されるように構成されている、ヘッドアップディスプレイ装置。

Images