JP6984940B1 - 光走査型映像投影装置 - Google Patents

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Abstract

光走査型映像投影装置に関し、光源モジュール装置と光走査ミラー装置の配置を工夫することによって、光走査型映像投影装置の高さを小さくする。複数の光導波路と光合波部を有する光導波路型合波器を設けた第１の基板と、可動ミラーを有する光走査ミラー装置を設けた第２の基板と、前記光導波路型合波器から出射される光ビームを前記光ビームの出射方向と異なった方向となるように前記可動ミラーに導く光学部材とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板が互いに平行な位置関係に配置する。

Description

本発明は、光走査型映像投影装置に関するものであり、例えば、光走査型映像投影装置の高さを小さくするための光源モジュール装置と光走査ミラー装置の配置構造等に関する。
従来、レーザビーム等の光ビームを直交する２方向に走査する装置として、様々な光ビーム投影装置が知られている。この光源モジュール装置および光走査ミラー装置からなる２次元光走査型映像投影装置は、光源モジュール装置が、レンズやミラーを用いて光の三原色である赤、青、緑のレーザ光を合波し、一つのレーザビームにする方式であり、光ビーム投影装置の小型化が難しい難点がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
これに対し、半導体レーザと光導波路型合波器を組み合わせた３原色光源モジュール装置と光走査ミラー装置からなる２次元光走査型映像投影装置は、装置を小型化、低電力化できる特長があり、レーザビーム走査型カラー画像投影装置へ応用されている（例えば、特許文献３参照）。
図３２は、本発明者が提案した２次元光走査型映像投影装置である。赤色半導体レーザチップ１４７，緑色半導体レーザチップ１４８，青色半導体レーザチップ１４９光導波路型合波器１４３を組み合わせて３原色光源モジュール装置１４０とする。この３原色光源モジュール装置１４０から出射した光ビームは、２次元光走査ミラー装置１３０の走査ミラー１３１へ照射する。走査ミラー１３１はソレノイド・コイル１３２によって、入射した光ビームを２次元的に走査する。なお、符号１２０，１２１は実装基板である。
特許第４８５６７５８号 特許第５２８１９２３号 国際公開第２０１５／１７０５０５号
電波技術協会報ＦＯＲＮ−２０１９. ７ Ｎｏ.３２９, ｐｐ.３６−３９
上記の半導体レーザと光導波路型合波器を組み合わせた３原色光源モジュール装置および２次元光走査ミラー装置からなる２次元光走査型映像投影装置（光学エンジン）では、２次元光走査型映像投影装置を実用化する場合には、その寸法を極小化する必要がある。その場合、２次元光走査型映像投影装置の幅と奥行きを小さくする必要があるが、特に、眼鏡型ディスプレイに適用するときは、映像投影装置の幅や奥行き以外に高さを小さくすることが求められる。
例えば、非特許文献１の場合には、半導体レーザと光導波路型合波器を組み合わせた３原色光源モジュール装置から出射した光ビームは、２次元光走査ミラー装置の走査ミラーへ、その光ビームを当てて反射させるため、図１９のように、２次元光走査ミラー装置を傾けて設置する必要があった。このため、光走査ミラー装置を傾けた分だけ、２次元光走査型映像投影装置の高さが大きくなる欠点が生じた。
本発明は、光走査型映像投影装置において、光源モジュール装置と光走査ミラー装置の配置を工夫して、光走査型映像投影装置の高さを小さくすることを目的とする。
一つの態様では、光走査型映像投影装置は、複数の光導波路と光合波部を有する光導波路型合波器を設けた第１の基板と、可動ミラーを有する光走査ミラー装置を設けた第２の基板と、前記光導波路型合波器から出射される光ビームを前記光ビームの出射方向と異なった方向となるように前記可動ミラーに導く光学部材とを備え、前記第１の基板と前記第２の基板が互いに平行な位置関係に配置する。
一つの側面として、光走査型映像投影装置において、光源モジュール装置と光走査ミラー装置の配置を工夫することによって、光走査型映像投影装置の高さを小さくすることができる。
本発明の実施の形態の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施の形態の光走査型映像投影装置の要部斜視図である。 本発明の実施例１の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１の光走査型映像投影装置の要部斜視図である。 本発明の実施例１の光走査型映像投影装置における光走査状況の説明図である。 本発明の実施例２の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例２の光走査型映像投影装置における光走査状況の説明図である。 本発明の実施例３の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例４の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例５の光走査型映像投影装置の要部斜視図である。 本発明の実施例５の光走査型映像投影装置における光走査状況の説明図である。 本発明の実施例６の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例７の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例８の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例９の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１０の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１１の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１２の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１３の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１３の光走査型映像投影装置における反射状態の説明図である。 本発明の実施例１４の光走査型映像投影装置の要部の概念的構成図である。 本発明の実施例１５の光走査型映像投影装置の要部の概念的構成図である。 本発明の実施例１６の光走査型映像投影装置の要部の概念的構成図である。 本発明の実施例１７の光走査型映像投影装置の要部の概念的構成図である。 本発明の実施例１８の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例１９の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例２０の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例２１の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例２２の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例２３の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明の実施例２４の光走査型映像投影装置の概念的構成図である。 本発明者が提案した電磁駆動型の２次元光走査型映像投影装置の概略的斜視図である。
ここで、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態の２次元光走査型映像投影装置を説明する。図１は本発明の実施の形態の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、図２は本発明の実施の形態の２次元光走査型映像投影装置の要部斜視図である。この２次元光走査型映像投影装置は、複数の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた第１の基板となる光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有する２次元光走査ミラー装置２０を設けた第２の基板となる２次元光走査ミラー装置基板２１と、光導波路型合波器１２から出射される光ビームを出射方向と異なった方向となるように可動ミラー２２に導く光学部材２５とを備えている。ここでは、光導波型合波器１２と複数の光導波路パターン１４の入射端の夫々に対して光源素子１５を配置して光源モジュール装置１０となる。この本発明の実施の形態においては、光源モジュール装置基板１１と２次元光走査ミラー装置基板２１とを互いに平行な位置関係になるように配置する。
２次元光走査ミラー装置２０は、非可動外枠部材２４の内側にヒンジを介して可動外枠部材２３を取り付け、この可動外枠部材２３の内側にヒンジを介して可動ミラー２２を取り付ける。この時、可動ミラー２２の主面が、非動作時において２次元光走査ミラー装置基板２１の主面と平行になるようにすることが望ましく、それによって、２次元光走査型映像投影装置の高さを小さくすることができる。なお、２次元光走査ミラー装置２０の駆動原理としては、ここではピエゾ効果を用いたピエゾ駆動型としているが、静電駆動型や電磁駆動型の駆動装置でも良い。
この２次元光走査型映像投影装置は、光源モジュール装置基板１１及び２次元光走査ミラー装置基板２１を実装する共通の実装基板３０を備えることが通常の構成である。この実装基板３０の実装面全体は平坦であり、光学部品２５としては、実装基板３０上に第１の反射鏡（２５２）と、第１の反射鏡（２５２）で反射された出力合波光ビーム４０を可動ミラー２２に導く第２の反射鏡（２５３）とを用いても良い。この場合、第２の反射鏡（２５３）は実装基板３０の実装面と対向する位置（蓋部材の天井面）に配置しても良い。
第１の反射鏡（２５２）及び第２の反射鏡（２５３）の一方を集光性の反射鏡としても良い。第１の反射鏡（２５２）を非集光性の反射鏡とした場合には、光導波路型合波器１２と第１の反射鏡（２５２）との間に集光レンズ（２５１）を設けても良い。或いは、光学部品２５として、出力合波光ビーム４０に対して複数の反射面を有するプリズム状部材（２５６）を用いても良い。
実装基板３０としては、光源モジュール装置基板１１の実装面と２次元光走査ミラー装置基板２１の実装面との間に段差がある段差型基板を用いても良く、この場合は、２次元光走査ミラー装置基板２１の実装面を下段側にすれば良い。この場合、光学部材２５としては、集光レンズ２５１と非集光性の反射鏡（２５７）を用いても良いし、或いは、集光性の反射鏡（２５８）を用いても良い。
２次元光走査ミラー装置２０は、実装基板３０の実装面と対向する位置（蓋部材の天井面）に配置しても良い。この場合には、光学手段２５として集光レンズ２５１と非集光性反射鏡２５２を用いても良く、或いは、集光性反射鏡２５５を用いても良い。また、実装基板３０に可動ミラー２２からの反射光を反射する反射鏡２６を設けても良いし、反射鏡２６を設けない場合には、実装基板３０に可動ミラー２２からの反射光を透過する窓部（３５）を設ければ良い。
２次元光走査型映像投影装置には、光源モジュール装置１０及び２次元光走査ミラー装置２０を覆う蓋部材３１を設ける。この蓋部材３１は、光源モジュール装置１０を覆う第１の蓋部材（３１１）と２次元光走査ミラー装置２０を覆う第２の蓋部材（３１２）に分割しても良い。
この場合の光源素子１５としては、青色半導体レーザ１５１、緑色半導体レーザ１５２及び赤色半導体レーザ１５３が典型的なものであるが、発光ダイオード（ＬＥＤ）や光ファイバ或いは先球光ファイバを介した光源でも良く、先球光ファイバや光ファイバを用いる場合にはその光源として液体レーザや固体レーザを用いても良い。
なお、光源モジュール装置基板１１及び２次元光走査ミラー装置基板２１としては、Ｓｉ基板、ガラス基板、サファイア基板、プラスチック基板等を用いれば良い。また、光導波路パターン１４１〜１４３を形成する場合には、光源モジュール装置基板１１上に下部クラッド層となる光導波路形成層１３を設け、この上にコア層となる材料を設け、このコア層をエッチング加工すれば良く、この上に、上部コア層を設けても良い。光導波路形成層１３、コア層及び上部クラッド層の材料としては、ＳｉＯ２ガラス系の材料を用いることができるが、これ以外の材料、例えばアクリル樹脂等の透明プラスチックやその他の透明材料を用いても良い。光源素子１５としてＲＧＢ以外の波長の光源素子を用いる場合は、Ｓｉ、ＧａＮ系等の半導体材料をクラッド層及びコア層として用いても良い。光合波部分の構造は任意であるが、ここでは、上記特許文献１において提案した光合波部を示している。
上記構成によって、２次元光走査型映像投影装置の高さを小さくすることができ、それによって、眼鏡型ディスプレイの眼鏡フレームの「つる（テンプル）」の部分等に映像投影装置格納した時、「つる」の厚さを薄くでき、外見上目立たないように２次元光走査型映像投影装置を格納することができる。
また、２次元光走査型映像投影装置をパッケージ化するときには、構成部品である光源モジュール装置１０と２次元光走査ミラー装置２０に対する配線をパッドと接続する場合、ワイヤボンディングを用いる必要がある。本発明の実施の形態においては、光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有する２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１を平行に配置しているので、配線ボンディング装置を用いたとき、別々にワイヤボンディングする必要が無く、同時にボンディングすることが可能で、その結果、配線形成を容易にし、作製コストを削減することができる。
ここで、図３乃至図５を参照して本発明の実施例１の２次元光走査型映像投影装置を説明する。図３は本発明の実施例１の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、図４は本発明の実施例１の２次元光走査型映像投影装置の要部斜視図であり、図５は本発明の実施例１の２次元光走査型映像投影装置における光走査状況の説明図である。図３に示すように、本発明の実施例１の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１を共通の実装基板３０上に実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
ここでは、光源モジュール装置１０のチップサイズを６ｍｍ（奥行き（Ｌｅｎｇｔｈ））×４ｍｍ幅（（ Ｗｉｄｔｈ））×１ｍｍ（高さ（Ｈｅｉｇｈｔ））とする。具体的には、まず、厚さが１ｍｍのＳｉ基板からなる光源モジュール装置基板１１上に火炎加水分解法を用いて、光導波路形成層１３となる厚さが１５μｍのＳｉＯ２膜を形成する。次いで、ＳｉＯ２膜上に同じく火炎加水分解法で、厚さ２μｍのＳｉＯ２-ＧｅＯ２層（屈折率差Δｎ＝０．５％、Δｎ＝（ｎ１-ｎ２）／ｎ１で定義。ｎ１：コアの屈折率、ｎ２：クラッドの屈折率)を成膜する。この上に、コンタクトマスクを用いた光露光法で導波路幅が２μｍの光導波路パターン１４１〜１４３を形成して光合波器とする。
次いで、光導波路パターン１４１〜１４３上に、全体を覆うカバー層として、厚さが２０μｍのＳｉＯ２膜（図示は省略）を上部クラッド層として、同じく火炎加水分解法で成膜する。なお、青色用の光導波路パターン１４１及び赤色用の光導波路パターン１４３は光入射部を直角に曲げる必要があるので、曲げる部分にＧａを用いた収束イオンビーム法を用いたエッチングにより、深さ３０μｍの深掘りトレンチを形成し、導波した光が、トレンチ側壁で全反射するようにする。次いで、光合波器の領域のみ残して、他の部分のＳｉＯ２膜を全てエッチングにより取り除き、光源モジュール装置基板１１をむき出しの状態にして光導波路型合波器１２とする。
この光導波路型合波器１２の光導波路パターン１４１〜１４３の端部に青色半導体レーザ１５１、緑色半導体レーザ１５２及び赤色半導体レーザ１５３を配置して光源モジュール装置１０とする。この時、青色半導体レーザ１５１、緑色半導体レーザ１５２及び赤色半導体レーザ１５３のレーザ出射端と光導波路パターン１４１〜１４３の位置が整合するようにＳｉ基板からなる光源モジュール装置基板１２を所定の深さまでエッチングする。
一方、ＳｉウエハをＭＥＭＳ加工して、７ｍｍ（奥行き（Ｌｅｎｇｔｈ））×５ｍｍ幅（（ Ｗｉｄｔｈ））×０．７ｍｍ（高さ（Ｈｅｉｇｈｔ））の２次元光走査ミラー装置２０を形成する。この２次元光走査ミラー装置２０は、可動ミラー２２、可動外枠部材２３及び非可動外枠部材２４からなる。可動ミラー２２のサイズは１ｍｍφとし、その表面にはＡｌ膜を形成する。この可動ミラー２２の反射率は赤色、緑色及び青色の全てに対して９０％以上である。
非可動外枠部材２４の表面にはＰＺＴ等の圧電材料膜を形成し、ピエゾ駆動用のパッド（３８１〜３８４）を形成する。このピエゾ駆動用のパッド（３８１〜３８４）に、高速(水平)軸駆動周波数が３５ＫＨｚ、低速(垂直)軸駆動周波数が６０Ｈｚ、最大駆動電圧が±１５Ｖの駆動電圧を印加することによって、可動ミラー２２を水平方向及び垂直方向に同時に回転させる。この時の高速(水平)軸振り角（ミラー振れ角）は例えば、±１５ｄｅｇとし、低速(垂直)軸振り角（ミラー振れ角）は例えば±1５ｄｅｇとする。
この本発明の実施例１においては、光導波路型合波器１２から出射される出射合波光ビーム４０を集束する集光レンズ２５１、出射合波光ビーム４０を少なくとも１回は上方に跳ね上げるために非集光性反射鏡２５２、非集光性反射鏡２５２によって跳ね上げられた出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に向けて反射する非集光性反射鏡２５３を設けている。
ここでは、集光レンズ２５１としては、例えば、凸レンズと凹レンズの組み合わせレンズを用い、その厚さは、例えば、０．７ｍｍとし、焦点距離は１．３５ｍｍとする。非集光性反射鏡２５２としては、石英ガラスの表面にＡｌ膜を設けたものを用い、実装基板３０の実装面に対する非集光性反射鏡２５２の反射面の角度は例えば８ｄｅｇとし、反射面のサイズを５ｍｍ（縦）×３ｍｍ（横）とする。また、非集光性反射鏡２５３としては、石英ガラスの表面にＡｌ膜を設けたものを用い、実装基板３０の実装面に対する非集光性反射鏡２５３の反射面の角度は例えば２４ｄｅｇとし、反射面のサイズを１．２ｍｍ（縦）×１．２ｍｍ（横）とする。
２次元光走査型映像投影装置には、光源モジュール装置１０及び２次元光走査ミラー装置２０を覆うように窓３２を有する蓋部材３１を設ける。この蓋部材３１は、一般には厚さが０．５ｍｍのＡｌ等の遮光性の金属部材で構成するが、絶縁部材で構成しても良い。非集光性反射鏡２５３によって反射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３２を介して出射されてスクリーンや網膜上に映像を投影する。
図４に示すように、光源モジュール装置１０および２次元光走査ミラー装置２０は、共通の実装基板３０上にダイボンディングされ、同時に、実装基板３０の一方の端部側にはパッド１６１〜１６３及び基板上配線１７１〜１７４が設けられる。青色半導体レーザ１５１、緑色半導体レーザ１５２及び赤色半導体レーザ１５３はボンディングワイヤ１８１〜１８３によってパッド１６１〜１６３に接続されて通電可能となる。一方、実装基板３０の他方の端部側にはパッド３６１〜３６４及び基板上配線３７１〜３７４が設けられる。非可動外枠部材２４の表面に設けたパッド３８１〜３８４はボンディングワイヤ３９１〜３９４によってパッド３６１〜３６３に接続されて通電可能となる。
この時、ワイヤボンディングは、光源モジュール装置１０および２次元光走査ミラー装置２０がすでに共通の実装基板３０上に平行に設置されているため、ボンディングの方向等を変えることなく、ほぼ同一のボンディング条件でワイヤボンディングを行うことができ、その結果、配線形成を容易にし、作製コスト削減ができる。
図５に示すように、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０は集光レンズ２５１で集束したのち、非集光性反射鏡２５２で上方に跳ね上げ、非集光性反射鏡２５３によって可動ミラー２２に向けて反射される。反射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
図５において、反射光ビーム４１は可動ミラーの角度が０ｄｅｇの場合を示し、反射光ビーム４２は可動ミラー２２の角度が１２ｄｅｇ傾いた場合を示し、反射光ビーム４３は可動ミラー２２の角度が反対方向に１２ｄｅｇ傾いた場合を示している。
以上のように、本発明の実施例１においては、光源モジュール装置１０の第１の基板１２と２次元光走査ミラー装置２０の２次元光走査ミラー装置基板２１を共通の実装基板３０上に平行に配置しているので、ワイヤボンディングが容易になる。また、蓋部材３１を設けてパッケージ化した時の実装基板３０の表面と蓋部材３１の天井面との間の内部空間の厚さが、約３ｍｍと極めて薄く高さの低いパッケージ化が可能となる。
ここで、図６及び図７を参照して本発明の実施例２の２次元光走査型映像投影装置を説明する。図６は本発明の実施例２の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、図７は本発明の実施例２の２次元光走査型映像投影装置における光走査状況の説明図である。図６に示すように、本発明の実施例２の２次元光走査型映像投影装置は、実施例１の２次元光走査型映像投影装置における３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１を共通の実装基板３０上に実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
図７に示すように、本発明の実施例２においては、実施例１における非集光性反射鏡２５３を分割して非集光性反射鏡２５３−１，２５３−２としている。光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０は集光レンズ２５１で集束したのち、非集光性反射鏡２５２で上方に跳ね上げ、非集光性反射鏡２５３−１，２５３−２によって可動ミラー２２に向けて反射される。反射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
図７において、反射光ビーム４１は可動ミラーの角度が０ｄｅｇの場合を示し、反射光ビーム４２は可動ミラー２２の角度が１２ｄｅｇ傾いた場合を示し、反射光ビーム４３は可動ミラー２２の角度が反対方向に１２ｄｅｇ傾いた場合を示している。
以上のように、本発明の実施例２においては、蓋部材３１の天井に設ける非集光性反射鏡を非集光性反射鏡２５３−１，２５３−２に分割しているので、実装基板３０の表面と蓋部材３１の天井面との間の内部空間の厚さが、約２ｍｍとさらに薄く高さの低いパッケージ化が可能となる。
次に、図８を参照して本発明の実施例３の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例１における非集光性反射鏡２５３を集光性反射鏡に置き換えて、集光レンズ（２５１）を不要にしたものである。なお、図８は本発明の実施例３の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、ここでも、各反射鏡の形状及び配置は模式的に図示しているが、実際の形状は上記の実施例１に準ずる。
図８に示すように、本発明の実施例３の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１を共通の実装基板３０上に実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例３においては、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために非集光性反射鏡２５２を設け、非集光性反射鏡２５２によって跳ね上げられた出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に向けて集束した状態で反射する集光性反射鏡２５４を設けている。反射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例３においては、集光性反射鏡２５４を用いているので、集光レンズ（２５１）が不要になり、２次元光走査型映像投影装置の奥行きを短くすることができる。その他の作用効果は上記の実施例１と同様である。
次に、図９を参照して本発明の実施例４の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例１における非集光性反射鏡２５２を集光性反射鏡に置き換えて、集光レンズ（２５１）を不要にしたものである。なお、図９は本発明の実施例４の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、ここでも、各反射鏡の形状及び配置は模式的に図示しているが、実際の形状は上記の実施例１に準ずる。
図９に示すように、本発明の実施例４の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１を共通の実装基板３０上に実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例４においては、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために集光性反射鏡２５５を設け、集光性反射鏡２５５によって集光した状態で出射合波光ビーム４０を非集光性反射鏡２５３に向かって跳ね上げ、非集光性反射鏡２５３によって可動ミラー２２に向けて反射する。反射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例４においては、集光性反射鏡２５５を用いているので、集光レンズ（２５１）が不要になり、２次元光走査型映像投影装置の奥行きを短くすることができる。その他の作用効果は上記の実施例１と同様である。
次に、図１０及び図１１を参照して本発明の実施例５の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例１における非集光性反射鏡２５２、２５３等の光路を変更する２枚の光学部材の代わりに、２か所の反射面を有するプリズムを用いたものである。図１０は本発明の実施例５の２次元光走査型映像投影装置の要部斜視図であり、図１１は本発明の実施例５の２次元光走査型映像投影装置における光走査状況の説明図である。
図１０に示すように、本発明の実施例５の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１と、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１を共通の実装基板３０上に実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例５においては、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために集光レンズ２５１を介して２か所の反射面を有するプリズム２５６を設ける。
図１１に示すように、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０は集光レンズ２５１で集束したのち、プリズム２５６により上方に跳ね上げるとともに可動ミラー２２に向けて反射される。反射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
図１１において、反射光ビーム４１は可動ミラーの角度が０ｄｅｇの場合を示し、反射光ビーム４２は可動ミラー２２の角度が１２ｄｅｇ傾いた場合を示し、反射光ビーム４３は可動ミラー２２の角度が反対方向に１２ｄｅｇ傾いた場合を示している。なお、プリズム２５６は蓋部材３１に固定した場合を示しているが、当然、実装基板３０に固定しても良い。
次に、図１２を参照して本発明の実施例６の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例１における実装基板として段差を有する基板を用いたものであるが、段差を有しない構成でも良い。図１２に示すように、本発明の実施例６の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０の上段実装部３０１上に実装し、実装基板３０の下段実装部３０２上に可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例６においては、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０を集光レンズ２５１によって集光した状態で非集光性反射鏡２５７に入射し、非集光性反射鏡２５７で反射された出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に入射する。入射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３３から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例６においては、段差を設けた実装基板３０を用いているので、非集光性反射鏡２５２、５２３や、集光性反射鏡２５４，２５５等が不要になり、それらの配置を考慮する必要がないので、２次元光走査型映像投影装置の組み立てが容易になる。
次に、図１３を参照して本発明の実施例７の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例６における蓋部材を２つに分割したものである。図１３に示すように、本発明の実施例７の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０の上段実装部３０１上に実装し、実装基板３０の下段実装部３０２上に可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例７においては、光源モジュール装置１０及び集光レンズ２５１を覆う窓３４１を設けた光源モジュール装置部蓋部材３１１を設け、２次元光走査ミラー装置２０及び非集光性反射鏡２５７を覆う窓３４２を設けた２次元光走査ミラー装置部蓋部材３１２を設ける。
本発明の実施例７においては、段差を設けた実装基板３０を用いているので、蓋部材３１を光源モジュール装置部蓋部材３１１と２次元光走査ミラー装置部蓋部材３１２とに分割することによって、蓋部材３１の製造が容易になる。その他の作用効果は実施例６と同様である。
次に、図１４を参照して本発明の実施例８の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例６における非集光性反射鏡を集光性反射鏡に置き換えて、集光レンズ２５１を不要にしたものである。図１４に示すように、本発明の実施例８の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０の上段実装部３０１上に実装し、実装基板３０の下段実装部３０２上に可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を実装している。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例８においては、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０を集光性反射鏡２５８に入射し、非集光性反射鏡２５８で集光された状態の反射された出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に入射する。入射された出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて窓３３から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例８においては、非集光性反射鏡２５８を用いているので、集光性レンズが不要になり、２次元光走査型映像投影装置の奥行きを短くすることができる。その他の作用効果は実施例５と同様である。
次に、図１５を参照して本発明の実施例９の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例１における二次元光走査ミラー装置２０と非集光性反射鏡２５３の配置関係を逆にしたものである。図１５は本発明の実施例９の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、ここでも、各反射鏡の形状及び配置は模式的に図示しているが、実際の形状は上記の実施例１に準ずる。
図１５に示すように、本発明の実施例９の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０上に実装する。一方、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１は蓋部材３１の天井部に実装する。この場合も、光源モジュール装置基板１１と２次元光走査ミラー装置基板２１は互いに平行な配置関係になる。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例９においては、光導波路型合波器１２から出射され集光レンズ２５１で集束された出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために非集光性反射鏡２５２を設け、非集光性反射鏡２５２によって跳ね上げられた出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に向けて照射する。出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて実装基板３０に設けた反射鏡２６によって反射されたのち窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例９においては、２次元光走査ミラー装置基板２１は、光導波路型合波器１２と重なることなく、その位置を光導波路型合波器１２側に寄せることができ、２次元光走査型映像投影装置全体の長さ（「奥行き」）を小さくすることができる。その他の作用効果は上記の実施例１と同様である。
次に、図１６を参照して本発明の実施例１０の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例９における反射鏡２６を設けずに、実装基板３０に窓３５を設けたものである。図１６は本発明の実施例１０の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、ここでも、各反射鏡の形状及び配置は模式的に図示しているが、実際の形状は上記の実施例１に準ずる。
図１６に示すように、本発明の実施例１０の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０上に実装する。一方、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１は蓋部材３１の天井部に実装する。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例１０においては、光導波路型合波器１２から出射され集光レンズ２５１で集束された出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために非集光性反射鏡２５２を設け、非集光性反射鏡２５２によって跳ね上げられた出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に向けて照射する。出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて実装基板３０に設けた窓３５から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例１０においては、実装基板３０に実施例８において反射鏡２６を設ける位置に窓３５を設けているので、２次元光走査型映像投影装置の奥行きをさらに短くすることができる。その他の作用効果は上記の実施例１と同様である。
次に、図１７を参照して本発明の実施例１１の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例９における非集光性反射鏡２５２を集光性反射鏡２５４に置き換えて集光レンズ２５１を不要にしたものである。ここでも、各反射鏡の形状及び配置は模式的に図示しているが、実際の形状は上記の実施例１に準ずる。
図１７に示すように、本発明の実施例１１の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０上に実装する。一方、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１は蓋部材３１の天井部に実装する。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例１１においては、光導波路型合波器１２から出射され出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために集光性反射鏡２５４を設け、集光性反射鏡２５４によって出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に向けて照射する。出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって２次元走査されて実装基板３０に設けた反射鏡２６によって反射されたのち窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例１１においては、実施例９における非集光性反射鏡２５２を集光性反射鏡２５４に置き換えて集光レンズ２５１を不要にしているので、２次元光走査型映像投影装置の奥行きを短くすることができる。その他の作用効果は上記の実施例１及び実施例９と同様である。
次に、図１８を参照して本発明の実施例１２の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例１１における反射鏡２６を設けずに、実装基板３０に窓３５を設けたものである。図１８は本発明の実施例１１の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、ここでも、各反射鏡の形状及び配置は模式的に図示しているが、実際の形状は上記の実施例１に準ずる。
図１８に示すように、本発明の実施例１２の２次元光走査型映像投影装置は、３本の光導波路パターン１４と光合波部を有する光導波路型合波器１２を設けた光源モジュール装置基板１１を実装基板３０上に実装する。一方、可動ミラー２２を有するピエゾ駆動型の２次元光走査ミラー装置２０を設けた２次元光走査ミラー装置基板２１は蓋部材３１の天井部に実装する。なお、光導波路型合波器１２としては、特許文献３に示したタイプの光導波路型合波器を用いる。
この本発明の実施例１２においては、光導波路型合波器１２から出射された出射合波光ビーム４０を上方に跳ね上げるために集光性反射鏡２５４を設け、集光性反射鏡２５４によって跳ね上げられた出射合波光ビーム４０を可動ミラー２２に向けて照射する。出射合波光ビーム４０は可動ミラー２２によって、２次元走査されて実装基板３０に設けた窓３５から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例１２においては、実装基板３０に実施例１０において反射鏡２６を設ける位置に窓３５を設けているので、２次元光走査型映像投影装置の奥行きをさらに短くすることができる。その他の作用効果は上記の実施例１及び実施例９と同様である。
次に、図１９及び図２０を参照して本発明の実施例１３の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、実施例５における集光レンズを除いたものである。図１９は本発明の実施例１３の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、図２０は本発明の実施例１３の２次元光走査型映像投影装置における反射状態の説明図である。図２０に示すように、入射面２５９−１から集光性反射面２５９−３を上方に設けたプリズム２５９に入射した光ビームは非集光性反射面２５９−２で跳ね上げられる。跳ね上げられた光ビームは集光性反射面２５９−３で反射されて出射面２５９−４から可動ミラー２２に向けて出射される。出射された出射合波光ビームは可動ミラー２２によって２次元走査されて窓３２から出射し、スクリーンや網膜上に映像を投影する。
図１１と同様に、反射光ビーム４１は可動ミラーの角度が０ｄｅｇの場合を示し、反射光ビーム４２は可動ミラー２２の角度が１２ｄｅｇ傾いた場合を示し、反射光ビーム４３は可動ミラー２２の角度が反対方向に１２ｄｅｇ傾いた場合を示している。なお、プリズム２５９は蓋部材３１に固定した場合を示しているが、当然、実装基板３０に固定しても良い。
ここで入射面２５９−１は出射光がプリズム２５９に入射するための平面、若しくは、光ビームを構成する各入射光線に対してその光線の光入射位置で垂直な面となる凹面状曲面である。この各入射光線に対して光入射位置で垂直な面となる凹面状曲面であれば、入射光の波長の違いによる屈折角の違いがなくなり、集光特性の波長依存性が無くなるというメリットがある。
非集光性反射面２５９−２は放射光を上面にはね上げるための平面反射面。光ビームを構成する入射光線がすべて全反射するように反射面の角度を構成することが望ましいが、必ずしも全反射することには必須ではなく、プリズム２５９の表面に反射金属膜等を形成することで入射光を反射させても良い。
集光性反射面２５９−３は光が拡がって光導波路型合波器１２から出射した出射光を集光するための反射集光曲面であり、望ましい曲面は、楕円曲面であるが、多項式で近似した曲面など光が集光されれば良い。また、この反射集光曲面も、全反射するように反射面の角度を構成することが望ましいが、必ずしも全反射することには必須ではなく、プリズム２５９の表面に反射金属膜等を形成することで入射光を反射させても良い。
出射面２５９−４は、光ビームがプリズムから出射する平面、若しくは、各出射光線に対してその光線の光出射位置で垂直な面となる凹面状あるいは凸面状曲面である。プリズム２５９のその他の面は、どのような面でも良いが、通常は平面を用いる。プリズム２５９の材質は、ＳｉＯ２系ガラスを用いるが、透明な樹脂等光が透過する材料であればどれでも良い。この実施例１３においては、集光性反射面を一つとしているが、集光性反射面を２つ以上にしても良く、非集光性反射面を含めて反射面をさらに増やしても勿論良い。
次に、図２１を参照して本発明の実施例１４の２次元光走査型映像投影装置を説明する。ここでは要部のみ図示しているが、プリズム２５１０の構成以外は実施例１３と同じである。図２１は本発明の実施例１４の２次元光走査型映像投影装置の要部説明図であり、入射面２５１０−１からプリズム２５１０に入射した光ビームは非集光性反射面２５１０−２で跳ね上げられる。跳ね上げられた光ビームは集光性反射面２５１０−３で反射されたのち、非集光反射面２５１０−４で反射されて出射面２５１０−５から可動ミラー２２に向けて出射される。出射された出射合波光ビームは可動ミラー２２によって２次元走査されてスクリーンや網膜上に映像を投影する。
本発明の実施例１４においては、非集光性反射面を１か所増やして３か所で反射させる構成としているので、映像装置全体のサイズを小さくすることができる。プリズム２５１０の各面の構成や材質は上記の実施例１３と同じである。プリズム２５１０は、適当な固定用部材を用いて、実装基板に固定しても良く、蓋部材に固定しても良い。この実施例１４においても、集光性反射面を２つ以上にしても良く、非集光性反射面を含めて反射面をさらに増やしても勿論良い。
次に、図２２を参照して本発明の実施例１５の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、プリズム２５１１の構成以外は実施例１４と同じである。図２２は本発明の実施例１５の２次元光走査型映像投影装置の要部説明図であり、分割面２５１１−６でプリズム２５１１を２分割したものであり、形状等は実施例１４のプリズム２５１０と同じである。
本発明の実施例１５においてはプリズム２５１１を分割しているので、プリズム２５１１の製作が容易になるメリットがある。プリズム２５１１は、適当な固定用部材を用いて、実装基板に固定しても良く、蓋部材に固定しても良い。この実施例１５においても、集光性反射面を２つ以上にしても良く、非集光性反射面を含めて反射面をさらに増やしても勿論良い。
次に、図２３を参照して本発明の実施例１６の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、プリズム２５１２の構成以外は実施例１４と同じである。図２３は本発明の実施例１６の２次元光走査型映像投影装置の要部説明図であり、プリズム２５１２の下側に集光性反射面２５１２−２を設け、他の面を非集光性反射面２５１２−３，２５１２−４で構成したものである。
本発明の実施例１６においても、実施例１５と同様にプリズム２５１２を分割して形成しても良い。プリズム２５１２は、適当な固定用部材を用いて、実装基板に固定しても良く、蓋部材に固定しても良い。この実施例１６においても、集光性反射面を２つ以上にしても良く、非集光性反射面を含めて反射面をさらに増やしても勿論良い。
次に、図２４を参照して本発明の実施例１７の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、プリズム２５１３の構成以外は実施例１４と同じである。図２４は本発明の実施例１７の２次元光走査型映像投影装置の要部説明図であり、プリズム２５１３に集光性反射面２５１３−３を設け、他の面を非集光性反射面２５１３−２，２５１３−４で構成したものである。
本発明の実施例１７においては、上述の実施例１５に比べて集光性反射面２５１３−３に入射する光ビームを垂直入射に近づけているので、集光性反射面２５１３−３の位置がずれたとしても、光ビームの位置ずれが少なくなるメリットがある。更には、プリズム設置時の位置ずれに対しても、光ビームの位置ずれ、およびビーム形状の変化が少なくなる。この場合の集光性反射面２５１３−３の望ましい曲面は、やはり、楕円曲面であるが、多項式で近似した曲面など光が集光されれば良い。
プリズム２５１３は、適当な固定用部材を用いて、実装基板に固定しても良く、蓋部材に固定しても良い。この実施例１７においても、集光性反射面を２つ以上にしても良く、非集光性反射面を含めて反射面をさらに増やしても勿論良い。また、本発明の実施例１７においても、実施例１５と同様にプリズム２５１３を分割して形成しても良い。
次に、図２５を参照して本発明の実施例１８の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、プリズム２５１４を用いて可動ミラー２２で反射した後の光ビームを、実装基板に対して水平方向に出射する構成以外は実施例６と同じである。図２５は本発明の実施例１８の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、非集光性反射鏡２５７の代わりに２つの表面を非集光性反射鏡面にした三角形のプリズム２５１４を用いたものである。なお、三角形のプリズム２５１４の代わりに、２枚の平板型非集光性反射鏡を反射面に配置しても良い。
２次元走査された光ビームは窓３２から出射され、図示のように可動ミラー２２が振れていない状態、即ち、可動ミラー２２の角度が０ｄｅｇの場合の光ビームは、上段実装部３０１及び下段実装部３０２と並行になる。ここでの平行出力ビームは、厳密な平行でない場合でも、三角形のプリズム２５１４を用いる本構成が使える。平行度は、±１０ｄｅｇであれば、最も効率よく反射光ビームが得られるが、概略±４５ｄｅｇ以内であれば良い。なお、三角形のプリズム２５１４の１つ乃至２つの反射面を集光面にすれば、集光レンズ２５１は不要になる。
図２５では、プリズム２５１４の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラーによって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。
可動ミラー２２における反射後の基板と平行方向に出射する光ビームの掃引方向は、紙面に平行方向が高速掃引方向でも良く、低速掃引方向でも良い。また、ここでは、２次元走査ミラーで説明したが、１次元走査ミラーでも同じである。
次に、図２６を参照して本発明の実施例１９の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、プリズム２５１５の形状が異なる以外は実施例１８と同じである。図２６は本発明の実施例１９の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、２つの表面を反射鏡面にした三角形のプリズム２５１５の光入射側の大きさと出射側の大きさが異なっており、より大きな角度で、可動ミラー２２を掃引できる構造になっている。
図２６では、プリズム２５１５の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラー２２によって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。
次に、図２７を参照して本発明の実施例２０の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、プリズム２５１６の形状が異なる以外は実施例１８と同じである。図２７は本発明の実施例２０の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、２つの表面を反射鏡面にした三角形のプリズム２５１６として２つの表面反射型プロズムを組み合わせた反射体
を用いたものであり、出力合波光ビーム４０の高さと反射光ビーム４１の高さを異なるようにしている。
図２７では、プリズム２５１６の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラー２２によって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。
次に、図２８を参照して本発明の実施例２１の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、非集光性反射鏡２５１７を別途設けた以外は実施例６と同じである。図２８は本発明の実施例２１の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、非集光性反射鏡２５１７を別途設け、可動ミラー２２が振れていない状態、即ち、可動ミラー２２の角度が０ｄｅｇの場合の光ビーム４１を、上段実装部３０１及び下段実装部３０２と並行になるようにしている。
図２８では、非集光性反射鏡２５１７の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラー２２によって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。
次に、図２９を参照して本発明の実施例２２の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、非集光性多面内部反射プリズム２５１８を用いた以外は実施例６と同じである。図２９は本発明の実施例２２の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、実施例２１の２枚の非集光性反射鏡２５７、２５１７と同じ反射作用を有する非集光性多面内部反射プリズム２５１８を用いたものである。
図２９では、非集光性多面内部反射プリズム２５１８の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラー２２によって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。
次に、図３０を参照して本発明の実施例２３の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、半透明鏡２５１９を用いた以外は実施例６とほぼ同じである。図３０は本発明の実施例２３の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、半透明鏡２５１９を用いて可動ミラー２２が振れていない状態、即ち、可動ミラー２２の角度が０ｄｅｇの場合の光ビーム４１を、上段実装部３０１及び下段実装部３０２に対して垂直方向に取り出している。
この場合、光導波路型合波器１２からの出力合波ビーム４０は、半透明鏡２５１９により、下方に反射し、次に、可動ミラー２２によって上方に反射され、半透明鏡２５１９を通過後、反射光ビーム４１として、下段実装部３０２に対して垂直方向に出射する。なお、この場合、用いる鏡が、半透明鏡２５１９であるため、一部の光ビームは反射光ビーム４１として垂直方向に進行せず、光導波路型合波器１２へ戻る光ビームや上段実装部３０１及び下段実装部３０２に対して平行方向に進行する光ビームとして、利用できない光ビームとなり、反射光ビーム４１の強度が減少するが、とくに強い光が求められる応用でなければ問題ない。また、ここでの垂直出力ビームは、厳密な垂直でない場合でも、半透明鏡２５１９を用いる本構成が使える。垂直度は、±１０ｄｅｇであれば、最も効率良く反射光ビーム４１が得られるが、概略±４５ｄｅｇ以内であれば良い。
図３０では、半透明鏡２５１９の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラー２２によって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。
次に、図３１を参照して本発明の実施例２４の２次元光走査型映像投影装置を説明するが、半透明鏡２５１９の代わりにプリズム型ビームスプリッター２５２０を用いた以外は実施例２３とほぼ同じである。図３１は本発明の実施例２４の２次元光走査型映像投影装置の概念的構成図であり、プリズム型ビームスプリッター２５２０を用いて可動ミラー２２が振れていない状態、即ち、可動ミラー２２の角度が０ｄｅｇの場合の光ビーム４１を、上段実装部３０１及び下段実装部３０２に対して垂直方向に取り出している。
この場合も一部の光ビームは反射光ビーム４１として垂直方向に進行せず、光導波路型合波器１２へ戻る光ビームや上段実装部３０１及び下段実装部３０２に対して平行方向に進行する光ビームとして、利用できない光ビームとなり、反射光ビーム４１の強度が減少するが、とくに強い光が求められる応用でなければ問題ない。また、ここでの垂直出力ビームは、厳密な垂直でない場合でも、プリズム型ビームスプリッター２５２０を用いる本構成が使える。垂直度は、±１０ｄｅｇであれば、最も効率良く反射光ビーム４１が得られるが、概略±４５ｄｅｇ以内であれば良い。
図３１では、プリズム型ビームスプリッター２５２０の支持固定治具は図示を省略している。ここでは、基板に段差がある場合で説明しているが、光ビームが、可動ミラー２２によって蹴られなければ段差は必ずしも必要ない。また、蓋部材３１は、一つにまとめているが、実施例７の図１３に示すように、２つに分割しても良い。また、ここでも、２次元走査ミラーで説明したが、１次元走査ミラーでも同じであり、上記の実施例１乃至実施例２３の場合も１次元走査ミラーにも適用されるものである。また、可動ミラー２２における反射後に出射する光ビームの掃引方向は、紙面に平行方向が高速掃引方向でも良く、低速掃引方向でも良く、上記の実施例１乃至実施例２３の場合も同様である。
１０ 光源モジュール装置
１１ 光源モジュール装置基板
１２ 光導波路型合波器
１３ 光導波路形成層
１４，１４１，１４２，１４３ 光導波路パターン
１５ 光源素子
１５１ 青色半導体レーザ
１５２ 緑色半導体レーザ
１５３ 赤色半導体レーザ
１６１，１６２，１６３ パッド
１７１〜１７４ 基板上配線
１８１，１８２，１８３ ボンディングワイヤ
２０ ２次元光走査ミラー装置
２１ ２次元光走査ミラー装置基板
２２ 可動ミラー
２３ 回転外枠
２４ 非回転外枠
２５ 光学部材
２５１ 集光レンズ
２５２ 非集光性反射鏡
２５３ 非集光性反射鏡
２５３−１，２５３−２ 非集光性反射鏡
２５４ 集光性反射鏡
２５５ 集光性反射鏡
２５６ プリズム
２５７ 非集光性反射鏡
２５８ 集光性反射鏡
２５９ プリズム
２５９−１ 入射面
２５９−２ 非集光性反射面
２５９−３ 集光性反射面
２５９−４ 出射面
２５１０ プリズム
２５１０−１ 入射面
２５１０−２ 非集光性反射面
２５１０−３ 集光性反射面
２５１０−４ 非集光性反射面
２５１０−５ 出射面
２５１１ プリズム
２５１１−１ 入射面
２５１１−２ 非集光性反射面
２５１１−３ 集光性反射面
２５１１−４ 非集光性反射面
２５１１−５ 出射面
２５１１−６ 分割面
２５１２ プリズム
２５１２−１ 入射面
２５１２−２ 集光性反射面
２５１２−３ 非集光性反射面
２５１２−４ 非集光性反射面
２５１２−５ 出射面
２５１３ プリズム
２５１３−１ 入射面
２５１３−２ 非集光性反射面
２５１３−３ 集光性反射面
２５１３−４ 非集光性反射面
２５１５−５ 出射面
２５１４ プリズム
２５１５ プリズム
２５１６ プリズム
２５１７ 非集光性反射鏡
２５１８ 非集光性多面内部反射プリズム
２５１９ 半透明鏡
２５２０ プリズム型ビームスプリッター
２６ 反射鏡
３０ 実装基板
３０１ 上段実装部
３０２ 下段実装部
３１ 蓋部材
３１１ 光源モジュール装置部蓋部材
３１２ ２次元光走査ミラー装置部蓋部材
３２、３２,３３，３４１，３４２，３５ 窓
３６１〜３６４ パッド
３７１〜３７４ 基板上配線
３８１〜３８４ パッド
３９１〜３９４ ボンディングワイヤ
４０ 出力合波光ビーム
４１〜４３ 反射光ビーム
１２０，１２１ 実装基板
１３０ ２次元光走査ミラー装置
１３１ 走査ミラー
１３２ ソレノイド・コイル
１４０ ３原色光源モジュール装置
１４３ 光導波路型合波器
１４７ 赤色半導体レーザチップ
１４８ 緑色半導体レーザチップ
１４９ 青色半導体レーザチップ

Claims (9)

  1. 複数の光源素子と、前記光源素子の光が入射される複数の光導波路と光合波部を有する板状の光導波路型合波器とを搭載する第１の基板を有する光源モジュール装置と、
    可動ミラーが取り付けられた非回転外枠を搭載する第２の基板を有する光走査ミラー装置と、
    間に段差を有する上段実装部と下段実装部を有し、前記上段実装部に前記第１の基板が、前記下段実装部に前記第２の基板がそれぞれ実装されて前記第１の基板と前記第２の基板が互いに平行な位置関係に配置される実装基板と、
    前記光導波路型合波器から出射される光ビームを集光して集光ビームを前記上段実装部及び前記下段実装部の実装面に沿って出射する集光手段と、
    前記集光ビームが入射し前記集光ビームを下方に反射して前記可動ミラーに入射する反射手段を備えた光学部材とを備え、
    前記可動ミラーが入射される集光ビームを反射し、当該反射光ビームを２次元走査するよう前記可動ミラーが回転駆動される、
    光走査型映像投影装置。
  2. 前記可動ミラーの主面が、非動作時において前記第２の基板の主面と平行である、請求項１に記載の光走査型映像投影装置。
  3. 前記光走査ミラー装置が、前記可動ミラーが第１の回転方向に回転可能に取り付けられた回転外枠を更に有し、前記回転外枠が第２の回転方向に回転可能に前記非回転外枠に取り付けられた、請求項１又は２に記載の光走査型映像投影装置。
  4. 前記集光手段は、凸レンズと凹レンズを組み合わせた集光レンズである、請求項１に記載の光走査型映像投影装置。
  5. 前記反射手段が前記可動ミラーに対して前記集光手段とは反対側に配置され、前記反射光ビームが前記可動ミラーに対して前記集光手段側の上方に反射される、請求項１に記載の光走査型映像投影装置。
  6. 前記反射手段は、前記可動ミラーの上部に設けられた半透明鏡を有し、
    前記半透明鏡は入射する前記集光ビームを下方に反射して前記可動ミラーに入射し、前記可動ミラーが入射される前記集光ビームを上方に反射し、当該反射ビームが前記半透明鏡を通過する、請求項１又は２に記載の光走査型映像投影装置。
  7. 前記反射手段は、前記可動ミラーの上部に設けられたプリズム型ビームスプリッタを有し、
    前記プリズム型ビームスプリッタは入射する前記集光ビームを下方に反射して前記可動ミラーに入射し、前記可動ミラーが入射される前記集光ビームを上方に反射し、当該反射ビームが前記プリズム型ビームスプリッタを通過する、請求項１又は２に記載の光走査型映像投影装置。
  8. 前記光学部材は、前記反射手段である第１の反射鏡面を有する第１の反射手段と、前記可動ミラーにより反射された前記反射光ビームを前記実装基板に対して水平方向に反射する第２の反射鏡面を有する第２の反射手段とを有し、前記集光ビームが前記第１の反射鏡面に入射する高さより、前記可動ミラーが水平状態のときに前記反射ビームが前記第２の反射鏡面から反射される高さが高い、請求項１又は２に記載の光走査型映像投影装置。
  9. 複数の光源素子と、前記光源素子の光が入射される複数の光導波路と光合波部を有する板状の光導波路型合波器とを搭載する第１の基板を有する光源モジュール装置と、
    可動ミラーが取り付けられた非回転外枠を搭載する第２の基板を有する光走査ミラー装置と、
    前記第１の基板と前記第２の基板が互いに平行な位置関係に実装される実装基板と、
    前記光導波路型合波器から出射される光ビームを上方に跳ね上げる第１の反射面と、前記第１の反射面で跳ね上げられた光ビームを反射する第２の反射面と、前記第２の反射面で反射された光ビームを下方に反射して前記可動ミラーに入射する第３の反射面を有するプリズムとを備え、
    前記第１の反射面及び前記第２の反射面の少なくとも１つが集光性反射面であり、
    前記可動ミラーが入射される光ビームを上方に反射し、当該反射光ビームを２次元走査するよう前記可動ミラーが回転駆動される、光走査型映像投影装置。
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