WO2010122853A1 - 走査光学系およびそれを備えたプロジェクタ - Google Patents

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WO2010122853A1
WO2010122853A1 PCT/JP2010/054188 JP2010054188W WO2010122853A1 WO 2010122853 A1 WO2010122853 A1 WO 2010122853A1 JP 2010054188 W JP2010054188 W JP 2010054188W WO 2010122853 A1 WO2010122853 A1 WO 2010122853A1
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scanning
mirror
optical system
laser light
scanning mirror
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祐亮 平尾
末吉 奥村
賢治 金野
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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    • H04N9/00—Details of colour television systems
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • the present invention relates to a scanning optical system and a projector including the same.
  • a laser projector that collimates laser light and scans the collimated laser light in a two-dimensional direction (horizontal direction and vertical direction) on the projection surface is known. ing.
  • a laser light source that generates red, green, and blue laser beams is mounted in the apparatus in order to obtain laser beams of three primary colors of red, green, and blue.
  • an optical system such as a scanning mirror that scans laser light emitted from the laser light source is also mounted in the apparatus.
  • MEMS mirror configured by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) as a scanning mirror (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses a laser projector that performs two-dimensional scanning of laser light using two MEMS mirrors. That is, the laser projector disclosed in Patent Document 1 is configured such that one of the two MEMS mirrors scans the laser light in the horizontal direction, and the other MEMS mirror scans the laser light in the vertical direction. Yes.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a scanning optical system that can be reduced in size and a projector including the same.
  • a scanning optical system includes a laser light source unit that emits a plurality of laser beams, a lens optical system that collimates the plurality of laser beams, and a plurality of laser beams. And a scanning unit that scans a plurality of laser beams by varying the inclination of the scanning mirror.
  • a plurality of collimated laser beams are reflected by a plurality of optical components so as to travel toward the scanning mirror and are different from each other.
  • the optical path between two optical components is a single optical path
  • the plane including at least two optical paths is configured to be orthogonal to the normal direction of the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state. Even if the optical path length is made optimal by taking a certain length, the optical path is folded in a plane perpendicular to the normal direction of the reflection surface of the scanning mirror in the non-driven state, so the optical path is compact.
  • the plane area and thickness of the scanning optical system can be reduced, and the scanning optical system can be miniaturized.
  • the plane area of the scanning optical system is the area when viewed from the region facing the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state, and the thickness of the scanning optical system is the scanning mirror in the non-driven state. This is the thickness in the direction along the normal direction of the reflective surface.
  • At least a part of the optical path included in a plane orthogonal to the normal direction of the reflection surface of the scanning mirror in the non-driven state is set to an area on the scanning unit (the reflection surface of the scanning mirror in the non-driven state) If it is arranged in a region overlapping with the scanning unit when viewed from the opposite region side, a necessary optical path length can be ensured in the region on the scanning unit. Therefore, in order to set the optical path length to an optimal length, the region other than the region on the scanning unit (the region that does not overlap the scanning unit when viewed from the region facing the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state). Eliminating the need for a long optical path.
  • the plane area of the scanning optical system can be further reduced by the amount that the optical path taken in the region other than the region on the scanning unit can be reduced.
  • At least one of the plurality of laser beams is reflected three or more times in a plane orthogonal to the normal direction of the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state. It is preferable to be configured to enter the scanning mirror later. With this configuration, even if it is necessary to take a longer optical path of at least one of the plurality of laser beams, the laser beam can be easily reflected by folding the optical path three times or more.
  • the optical path can be summarized in a compact manner. Further, if at least one of the plurality of laser beams is reflected three or more times, the laser beam can be easily combined with other laser beams and then incident on the scanning mirror.
  • the scanning unit is configured by a micro electro mechanical system incorporating a scanning mirror, and the scanning mirrors incorporated in the micro electro mechanical system are arranged around two axes orthogonal to each other. It is preferable to be able to rotate. With this configuration, the thickness of the scanning unit can be reduced, so that it is easy to make the scanning optical system thin.
  • the scanning mirror can be rotated around two axes orthogonal to each other, two-dimensional scanning of the combined laser beam can be performed with one scanning mirror, There is no need to perform two-dimensional scanning of laser light with two scanning mirrors. As a result, the installation space for the scanning mirror is reduced, so that the scanning optical system can be further miniaturized.
  • the scanning mirror is preferably driven using a piezoelectric element. Since the piezoelectric element has a thin structure and can vibrate the scanning mirror, the piezoelectric drive scanning unit is very thin.
  • the emission direction of the laser light source unit is parallel to the reflection surface of the scanning mirror in the non-driven state.
  • At least one of the plurality of laser beams is generated by a semiconductor laser. If comprised in this way, since a semiconductor laser is small, the laser light source part itself can be made small. For this reason, the plane area and thickness of the scanning optical system can be easily reduced.
  • the projector includes a housing and a scanning optical system housed in the housing.
  • the scanning optical system includes a laser light source unit that emits a plurality of laser beams, a lens optical system that collimates the plurality of laser beams, and a scanning mirror that reflects the plurality of laser beams toward the projection surface.
  • a scanning unit that scans a plurality of laser beams by changing the tilt of the mirror, and the plurality of collimated laser beams are reflected by a plurality of optical components and proceed toward the scanning mirror,
  • a plane including at least two optical paths intersects (including orthogonal) the normal direction of the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state. It is configured.
  • the optical path can be made compact so that the plane area and thickness of the scanning optical system can be reduced. Therefore, the projector including the scanning optical system can be easily downsized. .
  • At least one of the plurality of laser beams is reflected three times or more in a plane perpendicular to the normal direction of the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state. After being done, it is preferable to be configured to enter the scanning mirror. If comprised in this way, an optical path can be put together compactly easily. In addition, after at least one of the plurality of laser beams is combined with another laser beam, the laser beam can be incident on the scanning mirror.
  • At least one of the plurality of laser beams is reflected three or more times in a plane parallel to the reflecting surface of the scanning mirror, and at least three sides of the housing It may be configured to enter the scanning mirror after traveling along the line. If comprised in this way, an optical path can be put together compactly easily.
  • the laser beam can be incident on the scanning mirror.
  • the scanning optical system and the projector including the same can be easily reduced in size.
  • FIG. 3 is a view corresponding to a cross section taken along line AA ′ of FIG. 2. It is a top view of the scanning part of the scanning optical system shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a part (drive unit) of the scanning unit shown in FIG. 4. It is a figure for demonstrating the structure of the scanning optical system by the modification of 1st Embodiment.
  • FIG. 7 is a view corresponding to a cross section taken along line BB ′ of FIG. 6. It is a figure for demonstrating the structure of the scanning optical system by 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 9 is a view corresponding to a cross section taken along the line CC ′ of FIG. 8.
  • the projector 100 of 1st Embodiment is mounted in the mobile terminals 40, such as a mobile telephone and PDA (Personal Digital Assistant), for example. Therefore, the projector 100 is miniaturized to such an extent that it can be stored in a small space in the mobile terminal 40.
  • the mobile terminals 40 such as a mobile telephone and PDA (Personal Digital Assistant), for example. Therefore, the projector 100 is miniaturized to such an extent that it can be stored in a small space in the mobile terminal 40.
  • the light source of the projector 100 As the light source of the projector 100, a light source that generates laser light is used. By scanning the laser light on the projection surface 41 in the horizontal direction (H direction) and the vertical direction (V direction), the light is input to the projector 100. The image information is projected onto the projection surface 41.
  • the projection surface 41 may be a screen prepared separately, but may be other than a screen. For example, a wall surface or the like may be used as the projection surface 41.
  • the reproduction of the color tone of the image information input to the projector 100 is performed by intensity-modulating red, green and blue laser lights, which are the three primary colors of light, and synthesizing them.
  • the wavelength of the red laser beam is set to about 640 nm, for example, and the wavelength of the green laser beam is set to about 530 nm, for example.
  • the wavelength of the blue laser light is set to about 450 nm, for example.
  • the scanning optical system 10 of the first embodiment is configured to generate and collimate red, green, and blue laser beams, and then combine and scan them.
  • the scanning optical system 10 includes a laser light source unit 1, a scanning unit 2, and a plurality of optical components such as mirrors, and these are housed in a predetermined case member (housing) 10a. It has become. 2 and 3, the laser beam is represented by a two-dot chain line.
  • the laser light source unit 1 is for generating red, green and blue laser beams.
  • the laser light source unit 1 that generates red laser light is referred to as a laser light source unit 1-R
  • the laser light source unit 1 that generates green laser light is referred to as a laser light source unit 1-G
  • the laser light source unit 1 that generates blue laser light is referred to as a laser light source unit 1-B.
  • the laser light source unit 1-R is made of a red semiconductor laser having a high emission intensity and capable of high-speed modulation of the intensity.
  • the red semiconductor laser as the laser light source unit 1-R is a CAN package type, and has a structure in which a laser chip is attached to a heat radiation base called a stem and the laser chip is covered with a cap as a protective member. It has become.
  • the laser light source unit 1-G is a combination of an infrared semiconductor laser and a wavelength conversion element.
  • the wavelength of the laser beam from the infrared semiconductor laser is converted to a green color by halving the wavelength with the wavelength conversion element.
  • the laser beam is generated.
  • the structure of the laser light source unit 1-G is not particularly limited, but a combination of an infrared semiconductor laser and a wavelength conversion element is more efficient.
  • the laser light source unit 1-B is made of a CAN package type blue semiconductor laser having high emission intensity and capable of high-speed intensity modulation, and its structure is substantially the same as the laser light source unit 1-R.
  • the scanning unit 2 is for two-dimensionally scanning the combined laser beam, and has at least a scanning mirror 3 that reflects the combined laser beam toward the projection surface 41 (see FIG. 1). ing.
  • the tilt angle (reflection angle) of the scanning mirror 3 can be changed. By changing the tilt angle of the scanning mirror 3, two-dimensional scanning of the combined laser beam by the scanning unit 2 is performed.
  • the scanning mirror 3 is incorporated in a MEMS (micro electro mechanical system), and the MEMS in which the scanning mirror 3 is incorporated is used as the scanning unit 2.
  • the scanning unit 2 is substantially flat and has a small thickness, and the outer shape thereof is a substantially square shape (the length of one side is about 1 cm) in plan view (see FIG. 2).
  • the scanning unit 2 is formed of a structure obtained by performing an etching process or the like on the silicon substrate.
  • the fixed frame 4 The drive unit 5 and the movable frame 6 are integrally provided.
  • an axis that crosses the center of the scanning mirror 3 in the horizontal direction in FIG. 4 is an X axis
  • an axis that crosses the center of the scanning mirror 3 in the vertical direction in FIG. is the point where the X axis and the Y axis are orthogonal to each other is the center of the scanning mirror 3.
  • the fixed frame 4 is a part corresponding to the outer edge of the scanning unit 2 and surrounds other parts (such as the scanning mirror 3, the drive unit 5, and the movable frame 6).
  • the drive unit 5 is separated from the fixed frame 4 in the X-axis direction and is connected to the fixed frame 4 in the Y-axis direction. Furthermore, the drive unit 5 includes four unimorph structures, and the four unimorph structures are arranged so as to be symmetric with respect to each of the X axis and the Y axis and are separated from each other. . Further, as shown in FIG. 5, the unimorph structure as the drive unit 5 includes a piezoelectric element (a material obtained by polarization of a sintered body made of PZT or the like) 5a sandwiched between a pair of electrodes 5b, and a silicon substrate. It is formed by pasting on the region to be the driving unit 5.
  • a piezoelectric element a material obtained by polarization of a sintered body made of PZT or the like
  • the movable frame 6 is a substantially rhombus-shaped frame located inside the drive unit 5. Both ends of the movable frame 6 on the X axis are connected to the drive unit 5, and the other parts are separated from the drive unit 5. Thereby, the movable frame 6 can be rotated around the X axis.
  • a pair of torsion bars 7 extending along the Y-axis direction are provided inside the movable frame 6.
  • the pair of torsion bars 7 are arranged so as to overlap the Y axis and be symmetric with respect to the X axis. Further, one end of each of the pair of torsion bars 7 is connected to an end of the movable frame 6 on the Y axis.
  • the scanning mirror 3 is disposed between the other ends of the pair of torsion bars 7 and is supported by the other end. For this reason, the scanning mirror 3 is rotated around the X axis together with the movable frame 6 and is rotated around the Y axis using the torsion bar 7 as a rotation axis. Note that the scanning mirror 3 is formed in a substantially circular shape, and is obtained by sticking a reflective film made of gold, aluminum, or the like on a region to be the scanning mirror 3 of the silicon substrate.
  • the scanning unit 2 of the first embodiment has the above structure.
  • the scanning operation of the scanning unit 2 is performed by adjusting the timing for driving (stretching) the four driving units 5 and vibrating the scanning mirror 3 around the X axis and the Y axis.
  • the frequency when vibrating around the X axis is set to about 60 Hz
  • the frequency when vibrating around the Y axis is set to about 30 kHz.
  • each of the four drive units 5 is denoted by reference numerals 5-1 to 5-4.
  • the drive units 5-1 and 5-3 are provided.
  • the drive units 5-2 and 5-4 as the other set, and the polarity of the voltage applied to each of the one set and the other set is reversed.
  • the driving units 5-1 and 5-3 that are one set are deformed in the extending direction
  • the driving units 5-2 and 5-4 that are the other set are deformed in a contracting direction.
  • the other drive unit 5-2 and 5-4 are deformed in the extending direction.
  • the scanning mirror 3 vibrates around the X axis together with the movable frame 6, and the inclination of the scanning mirror 3 varies around the X axis. Since the torsion bar 7 is twisted in a direction perpendicular to the vibration direction around the X axis, the vibration of the scanning mirror 3 around the X axis is not affected.
  • the drive units 5-1 and 5-2 are set as one set, and the drive units 5-3 and 5-4 are set as the other set.
  • the polarity of the voltage applied to each of the set and the other set is reversed.
  • the driving units 5-1 and 5-2 that are one set are deformed in the extending direction
  • the driving units 5-3 and 5-4 that are the other set are deformed in a contracting direction.
  • the drive units 5-1 and 5-2 are deformed in the contracting direction
  • the other pair of drive units 5-3 and 5-4 is deformed in the extending direction.
  • the frequency of the voltage applied to the drive unit 5 is set so that the scanning mirror 3 resonates with the frequency of the voltage applied to the drive unit 5. That is, the vibration around the Y axis of the scanning mirror 3 is made with the torsion bar 7 as a reference.
  • the scanning mirror 3 can be rotated around two axes orthogonal to each other, and the combined laser beam is two-dimensionally scanned by the single scanning mirror 3. Is possible.
  • the red, green and blue laser beams are configured to take an optical path as shown in FIGS. 2 and 3 (two-dot chain line in the figure). That is, red, green, and blue laser beams are collimated and then reflected by a plurality of optical components so that the red, green, and blue laser beams travel toward the scanning mirror 3. Further, when one optical path is formed between two different optical components, at least two optical paths with respect to the normal direction N (see FIG. 3) of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. The planes including are orthogonal.
  • the optical paths of the red, green, and blue laser beams will be described in detail.
  • the laser light source units 1-G, 1-R and 1-B are arranged in this order from the upper side to the lower side in FIG. Further, the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B have the same emission directions, and the respective emission directions are parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. It is arranged to become.
  • the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are partially overlapped with the scanning unit 2 in plan view (see FIG. 2). Among them, the laser light source units 1-R and 1-B are in a state where most of the respective light emission sides are completely overlapped with the scanning unit 2.
  • a projection mirror 8 for projecting the combined laser beam onto the scanning mirror 3 is disposed near the upper part of the scanning mirror 3 (see FIG. 3). That is, the combined laser beam is reflected by the projection mirror 8 toward the scanning mirror 3.
  • the projection mirror 8 is an example of the “optical component” in the present invention.
  • red laser light is emitted from the laser light source unit 1-R, and then passes through the lens optical system 11, the bending mirror 12, the dichroic mirror 13, the dichroic mirror 14, the bending mirror 15 and the projection mirror 8. The light passes through this order and is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.
  • the lens optical system 11 is for changing the laser light from diverging light to parallel light.
  • the bending mirrors 12 and 15 are merely for changing the traveling direction of the laser light, and are examples of the “optical component” of the present invention.
  • the dichroic mirror 13 transmits red laser light and reflects blue laser light, and has a function of combining red and blue laser light by being arranged as shown in FIG.
  • the dichroic mirror 14 reflects red and blue laser light and transmits green laser light. By arranging the dichroic mirror 14 as shown in FIG. 2, the red, green and blue laser lights are combined. Has function.
  • These dichroic mirrors 13 and 14 are also examples of the “optical component” of the present invention.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 15) is placed in the same plane. That is, the red laser light is collimated by the lens optical system 11 and then passes through the bending mirror 12, the dichroic mirror 13, the dichroic mirror 14, and the bending mirror 15 in this order in the same plane.
  • the green laser light After the green laser light is emitted from the laser light source unit 1-G, it passes through the bending mirror 16, the lens optical system 17, the bending mirror 18, the dichroic mirror 14, the bending mirror 15 and the projection mirror 8 in this order, and is projected. The light is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the mirror 8.
  • the green lens optical system 17 is composed of two sheets, but may be composed of one sheet.
  • the lens optical system 17 is for changing the laser light from divergent light to parallel light.
  • the bending mirror 18 is merely for changing the traveling direction of the laser beam, and is an example of the “optical component” in the present invention.
  • the folding mirror 16 has the same function as other folding mirrors, but is arranged so as to reflect the laser light before being collimated. That is, the green laser light is incident on the bending mirror 16 immediately after being emitted, changes its traveling direction, and is collimated by the lens optical system 17.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 15) is placed in the same plane. That is, the green laser light is collimated by the lens optical system 17 and then passes through the bending mirror 18, the dichroic mirror 14, and the bending mirror 15 in this order in the same plane.
  • the blue laser light is emitted from the laser light source unit 1-B, then passes through the lens optical system 19, the dichroic mirror 13, the dichroic mirror 14, the bending mirror 15 and the projection mirror 8 in this order, and is reflected by the projection mirror 8. As a result, the light enters the scanning mirror 3.
  • the lens optical system 19 is for changing the laser light from divergent light to parallel light.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 15) is in the same plane. That is, the blue laser light is collimated by the lens optical system 19 and then passes through the dichroic mirror 13, the dichroic mirror 14, and the bending mirror 15 in this order in the same plane.
  • the optical paths except for the front and rear of the projection mirror 8 are included in the same plane in all of the red, green, and blue laser beams, and the plane is non-planar. It is orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the driving state. In other words, the plane is parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the red and green laser beams take an optical path in a region on the scanning unit 2 until slightly before entering the dichroic mirror 14, and after being reflected by the bending mirror 15, the scanning unit 2 again.
  • the optical path is taken in the upper area.
  • the red and blue laser beams are The optical path is taken in the region on the scanning unit 2 immediately after emission.
  • the green laser light takes an optical path in the region on the scanning unit 2 after being reflected by the bending mirror 15, but before that, the optical path is not taken in the region on the scanning unit 2.
  • various optical components are arranged so as to be in the state shown in FIGS. 2 and 3, so that red, green, and blue laser beams are incident on the scanning mirror 3. It will be reflected four times. That is, since the red laser light is reflected in the order of the bending mirror 12, the dichroic mirror 14, the bending mirror 15, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Since the green laser light is reflected in the order of the bending mirror 16, the bending mirror 18, the bending mirror 15, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Further, since the blue laser light is reflected in the order of the dichroic mirror 13, the dichroic mirror 14, the bending mirror 15, and the projection mirror 8, the number of reflections is four.
  • red, green, and blue laser beams are reflected three times each in a plane orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the dichroic mirror is a folding mirror, but the means for combining the laser beams may be a dichroic prism or a reflecting prism.
  • the red, green, and blue laser beams are collimated and then reflected by a plurality of optical components (bending mirror and dichroic mirror) toward the scanning mirror 3.
  • the optical path between two different optical components is made one optical path, the plane including at least two optical paths is orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the optical path length is set to an optimum length by taking the optical path to some extent, the optical path is folded in a plane perpendicular to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. Therefore, the optical path can be made compact. For this reason, the plane area and thickness of the scanning optical system 10 can be reduced, and the scanning optical system 10 can be miniaturized.
  • a part of each of the optical paths of the red and blue laser beams (the optical path just before the dichroic mirror 14) is arranged in the region on the scanning unit 2. It is possible to secure a necessary optical path length in the area. Therefore, it is not necessary to make the optical path long in an area other than the area on the scanning unit 2 in order to set the optical path length to an optimum length. For this reason, the optical path which exists in areas other than the area
  • the shape of the scanning optical system 10 in a plan view is substantially square, and the length of one side of the square is approximately 23 mm. it can. Further, the thickness of the scanning optical system 10 can be about 7 mm.
  • the red, green, and blue laser beams are reflected four times each before entering the scanning mirror 3, thereby making it easy to make the optical path compact. Can be done.
  • the combined laser beam can be incident on the scanning mirror 3.
  • the scanning unit 2 can be made thin by configuring the scanning unit 2 with the MEMS in which the scanning mirror 3 is incorporated. Therefore, the scanning optical system 10 can be made thin. Easy to do.
  • the scanning mirror 3 can be rotated around two axes orthogonal to each other, so that two-dimensional scanning of the combined laser beam is performed. It becomes possible to carry out with one scanning mirror 3, and it becomes unnecessary to perform two-dimensional scanning of the combined laser beam with two scanning mirrors. Thereby, the installation space for the scanning mirror is reduced, so that the scanning optical system 10 can be further reduced in size.
  • the piezoelectric element 5a can vibrate the scanning mirror 3 with a thin structure.
  • the piezoelectric drive scanning unit 2 is very thin.
  • the emission directions of the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • at least two optical paths can be easily arranged in a plane perpendicular to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the plane area of the scanning optical system 10 can be easily reduced.
  • the laser light source units 1-R and 1-B are configured by a red semiconductor laser and a blue semiconductor laser, respectively. -R and 1-B can be reduced. For this reason, the plane area and thickness of the scanning optical system 10 can be easily reduced.
  • the mobile terminal 40 is installed on an installation base (not shown) and projection is performed, laser light is emitted from a surface 40 a that faces the opposite side to the installation base side. By doing so, the laser light can be advanced toward the projection surface 41 while the mobile terminal 40 is kept thin. In this case, it is not necessary to tilt the mobile terminal 40 during projection.
  • a laser light source unit 1a (1a-G) made of a CAN package type green semiconductor laser is used as means for generating green laser light.
  • red and blue laser lights are generated by the same laser light source units 1-R and 1-B as in the first embodiment.
  • the red, green, and blue laser beams are configured to take optical paths (two-dot chain lines in the drawings) as shown in FIGS.
  • the two-dimensional scanning of the combined laser beam is performed by the same scanning unit 2 (scanning mirror 3) as in the first embodiment.
  • a projection mirror 8 is disposed near the upper side of the scanning mirror 3 (see FIG. 7), and the combined laser light reflected by the projection mirror 8 is projected onto the scanning mirror 3.
  • the projection mirror 8 is not shown in FIG. 6 in order to make the drawing easier to see.
  • the laser light source portions 1a-G, 1-R and 1-B are arranged in this order from the top to the bottom of FIG. Further, the laser light source units 1-R, 1a-G, and 1-B have the same emission directions, and the respective emission directions are parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. It is arranged so as to be in the right direction.
  • red laser light is emitted from the laser light source unit 1-R, and then passes through the lens optical system 21, the dichroic mirror 22, the dichroic mirror 23, the folding mirror 24, the folding mirror 25, and the projection mirror 8. The light passes through this order and is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.
  • the lens optical system 21 is for converting the laser light from divergent light into parallel light.
  • the dichroic mirror 22 reflects red laser light and transmits green laser light, and has a function of combining red and green laser light by being arranged as shown in FIG.
  • the dichroic mirror 23 transmits red and green laser light and reflects blue laser light. By arranging the dichroic mirror 23 as shown in FIG. 6, the red, green and blue laser lights are combined. Has function.
  • These dichroic mirrors 22 and 23 are examples of the “optical component” of the present invention.
  • the bending mirrors 24 and 25 are for merely changing the traveling direction of the laser light, and these are also examples of the “optical component” of the present invention.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the folding mirror 25) is placed in the same plane. That is, the red laser light is collimated by the lens optical system 21 and then passes through the dichroic mirror 22, the dichroic mirror 23, the folding mirror 24, and the folding mirror 25 in this order in the same plane.
  • the lens optical system 26, the bending mirror 27, the dichroic mirror 22, the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8 are arranged in this order. Then, the light is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.
  • the lens optical system 26 is for changing the laser light from diverging light to parallel light.
  • the bending mirror 27 is merely for changing the traveling direction of the laser light, and is an example of the “optical component” in the present invention.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the folding mirror 25) is placed in the same plane. That is, the green laser light is collimated by the lens optical system 26, and then passes through the bending mirror 27, the dichroic mirror 22, the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, and the bending mirror 25 in this order in the same plane. ing.
  • the lens optical system 28 is for changing the laser light from diverging light to parallel light.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 25) is placed in the same plane. That is, the blue laser light is collimated by the lens optical system 28 and then passes through the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, and the bending mirror 25 in this order in the same plane.
  • the optical paths other than the front and rear of the projection mirror 8 are the same in all of the red, green, and blue laser beams as in the first embodiment.
  • the plane is in the plane, and the plane is orthogonal to the normal direction N (see FIG. 7) of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • at least a part of the optical path included in the plane is arranged in a region on the scanning unit 2.
  • all the red, green, and blue laser beams take an optical path in the region on the scanning unit 2 until slightly before being incident on the bending mirror 24 and are reflected by the bending mirror 25. The optical path is again taken in the region on the scanning unit 2.
  • red, green and blue lasers are arranged in the same manner as in the first embodiment by arranging various optical components so as to be in the state as shown in FIGS.
  • Light is reflected four times before entering the scanning mirror 3. That is, since the red laser light is reflected in the order of the dichroic mirror 22, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Since the green laser light is reflected in the order of the bending mirror 27, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Since the blue laser light is reflected in the order of the dichroic mirror 23, the bending mirror 24, the bending mirror 25, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Note that red, green, and blue laser beams are reflected three times each in a plane orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the scanning optical system 20 has an outer size of about 18 mm ⁇ about 24 mm in a plan view (see FIG. 6) and a thickness of about 7 mm.
  • the scanning optical system 20 can be easily downsized by using a green semiconductor laser of a small CAN package as a green laser light generating means (laser light source unit 1a-G). Can be aimed at.
  • the green laser light generating means (laser light source unit 1a-G) is reduced, the degree of freedom of arrangement of the optical components is increased, and the optical path can be routed so as to be smaller. .
  • the same laser light source unit 1 and scanning unit 2 as those in the first embodiment are used, and the projection mirror 8 is arranged near the upper part of the scanning mirror 3 (see FIG. 9).
  • the reflected laser light is projected onto the scanning mirror 3.
  • the management of the optical path two-dot chain line in a figure
  • the laser light source units 1-G, 1-R, and 1-B are arranged in this order from the top to the bottom of FIG.
  • the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B have the same emission directions, and the emission directions are parallel to the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state. It is arranged so as to be in the right direction.
  • the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B do not overlap the scanning unit 2, and The portion is located in a region relatively far from the scanning mirror 3.
  • a portion opposite to the light emitting side is directed to the scanning mirror 3 side.
  • the red laser light is emitted from the laser light source unit 1-R, and then passes through the lens optical system 31, the dichroic mirror 32, the dichroic mirror 33, the folding mirror 34, the folding mirror 35, and the projection mirror 8.
  • the light passes through this order and is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.
  • the lens optical system 31 is for converting the laser light from divergent light to parallel light.
  • the dichroic mirror 32 reflects red laser light and transmits green laser light, and has a function of combining red and green laser light by being arranged as shown in FIG.
  • the dichroic mirror 33 transmits red and green laser light and reflects blue laser light. By arranging the dichroic mirror 33 as shown in FIG. 8, the red, green and blue laser lights are combined. Has function.
  • These dichroic mirrors 32 and 33 are examples of the “optical component” of the present invention.
  • the bending mirrors 34 and 35 are for merely changing the traveling direction of the laser light, and these are also examples of the “optical component” of the present invention.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 35) is in the same plane. That is, the red laser light is collimated by the lens optical system 31 and then passes through the dichroic mirror 32, the dichroic mirror 33, the folding mirror 34, and the folding mirror 35 in this order in the same plane.
  • the lens optical system 36, the bending mirror 37, the dichroic mirror 32, the dichroic mirror 33, the bending mirror 34, the bending mirror 35, and the projection mirror 8 are arranged in this order. Then, the light is incident on the scanning mirror 3 by being reflected by the projection mirror 8.
  • the lens optical system 36 is for changing the laser light from diverging light to parallel light.
  • the bending mirror 37 is merely for changing the traveling direction of the laser light, and is an example of the “optical component” in the present invention.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 35) is placed in the same plane. That is, the green laser light is collimated by the lens optical system 36 and then passes through the folding mirror 37, the dichroic mirror 32, the dichroic mirror 33, the folding mirror 34, and the folding mirror 35 in this order in the same plane. ing.
  • the blue laser light is emitted from the laser light source unit 1-B, then passes through the lens optical system 38, the dichroic mirror 33, the bending mirror 34, the bending mirror 35, and the projection mirror 8 in this order, and is reflected by the projection mirror 8. As a result, the light enters the scanning mirror 3.
  • the lens optical system 38 is for converting the laser light from diverging light into parallel light.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror 8 (after the bending mirror 35) is placed in the same plane. That is, after the blue laser light is collimated by the lens optical system 38, it passes through the dichroic mirror 33, the bending mirror 34, and the bending mirror 35 in this order in the same plane.
  • the optical paths except for the front and rear of the projection mirror 8 are set in the same plane in all of the red, green, and blue laser beams.
  • the plane is perpendicular to the normal direction N (see FIG. 9) of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the red, green, and blue laser beams in the second embodiment take an optical path in the region on the scanning unit 2 after being reflected by the bending mirror 35, but before that, they take an optical path in the region on the scanning unit 2.
  • the red, green, and blue laser beams are routed in regions other than the region on the scanning unit 2 until reaching the bending mirror 35 and immediately after being reflected.
  • red, green and blue laser beams are provided as in the first embodiment. Are reflected four times before entering the scanning mirror 3. That is, since the red laser beam is reflected in the order of the dichroic mirror 32, the bending mirror 34, the bending mirror 35, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Since the green laser light is reflected in the order of the bending mirror 37, the bending mirror 34, the bending mirror 35, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Further, since the blue laser light is reflected in the order of the dichroic mirror 33, the bending mirror 34, the bending mirror 35, and the projection mirror 8, the number of reflections is four. Note that red, green, and blue laser beams are reflected three times each in a plane orthogonal to the normal direction N of the reflecting surface 3a of the scanning mirror 3 in the non-driven state.
  • the scanning optical system 30 can be reduced in size as in the first embodiment by being configured as described above.
  • the scanning optical system 30 of the second embodiment is slightly larger than the scanning optical system 10 of the first embodiment.
  • the scanning optical system 30 has an outer size of about 27 mm ⁇ about 27 mm in a plan view (see FIG. 8) and a thickness of about 7 mm.
  • the portions on the light emission side of the laser light source units 1-R, 1-G, and 1-B are positioned in regions relatively far from the scanning mirror 3. With this configuration, it is possible to suppress the laser light scattered by the lens optical systems 31, 36 and 38 from entering the scanning mirror 3.
  • the projector is mounted on a mobile terminal such as a mobile phone or a PDA.
  • the present invention is not limited to this, and the projector may be mounted on a device other than the mobile terminal. Further, the projector may be configured so that it can be used alone.
  • the optical path except for the front and rear of the projection mirror is in the same plane, and the plane is the normal direction of the reflection surface of the scanning mirror in the non-driven state.
  • the present invention is not limited to this, and when the optical path between two different optical components is a single optical path, the plane is perpendicular to the normal direction of the reflecting surface of the scanning mirror in the non-driven state. Need only include at least two optical paths.
  • the plane including at least two optical paths is arranged so as to be inclined (intersect) within a range that can be accommodated in the housing with respect to the normal direction of the reflection surface of the scanning mirror in the non-driven state. Also good.
  • the optical components are arranged so as to be in the state shown in FIG. 2, FIG. 6, or FIG. 8, but the present invention is not limited to this, and the arrangement position and the number of used optical components depend on the application. Can be changed.
  • a piezoelectric element is incorporated in the scanning unit, and the scanning mirror is driven using the piezoelectric element.
  • the present invention is not limited to this, and any means for driving the scanning mirror can be used. It may be a thing.
  • the use of a piezoelectric element makes it easier to reduce the thickness of the scanning unit.
  • the combined laser beam is reflected by the projection mirror to be incident on the scanning mirror.
  • the projection mirror is omitted, and the projection mirror is positioned. You may make it arrange

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Abstract

小型化することが可能な走査光学系を提供する。この走査光学系（１０）は、レーザ光源部（１）と、レーザ光を平行化するレンズ光学系（１１、１７、１９）と、走査ミラー（３）の傾きを変動させることでレーザ光の走査を行う走査部（２）とを備えている。そして、平行化された複数のレーザ光が複数個の光学部品で反射されることにより走査ミラー（３）に向かって進行し、少なくとも２つの光路を含む平面が、非駆動状態の走査ミラー（３）の反射面（３ａ）の法線方向と交差するように構成されている。

Description

走査光学系およびそれを備えたプロジェクタ
　本発明は、走査光学系およびそれを備えたプロジェクタに関する。
　従来、スクリーンなどの投影面に投影する画像表示装置として、レーザ光を平行化し、その平行化したレーザ光を投影面上において二次元方向（水平方向および垂直方向）に走査するレーザプロジェクタが知られている。
　従来のレーザプロジェクタでは、赤色、緑色および青色の三原色のレーザ光を得るために、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するレーザ光源が装置内に装着されている。さらに、レーザ光源に加えて、そこから出射されるレーザ光を走査する走査ミラーなどの光学系も装置内に装着されている。そして、従来では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）によって構成されたＭＥＭＳミラーを走査ミラーとして用いたものが存在する（例えば、特許文献１参照）。
　具体的に説明すると、特許文献１には、レーザ光の二次元走査を２つのＭＥＭＳミラーによって行うレーザプロジェクタが開示されている。すなわち、この特許文献１のレーザプロジェクタは、２つのＭＥＭＳミラーのうちの一方のＭＥＭＳミラーでレーザ光を水平方向に走査し、他方のＭＥＭＳミラーでレーザ光を垂直方向に走査するように構成されている。
特開２００８－２６８７０９号公報
　ところで、近年では、携帯電話などのモバイル端末にレーザプロジェクタを搭載するために、レーザプロジェクタの小型化が要求されている。特に、携帯電話においては小型化が進んでいるため、携帯電話に搭載するレーザプロジェクタのさらなる小型化は必須である。しかしながら、特許文献１のレーザプロジェクタでは、ＭＥＭＳミラーを走査ミラーとして用いることである程度は小型になっているが、携帯電話への搭載を考慮すると、そのサイズは未だ大き過ぎるという問題がある。
　本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、小型化することが可能な走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の局面による走査光学系は、複数のレーザ光を出射するレーザ光源部と、複数のレーザ光を平行化するレンズ光学系と、複数のレーザ光を投影面に向けて反射する走査ミラーを持ち、その走査ミラーの傾きを変動させることで複数のレーザ光の走査を行う走査部とを備えている。そして、平行化された複数のレーザ光が複数個の光学部品で反射されることにより走査ミラーに向かって進行し、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、少なくとも２つの光路を含む平面が、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と交差（直交を含む）するように構成されている。
　第１の局面による走査光学系では、上記のように、平行化された複数のレーザ光が複数個の光学部品で反射されることにより走査ミラーに向かって進行するようにし、かつ、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、少なくとも２つの光路を含む平面が、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交するように構成することによって、光路をある程度長くとることで光路長を最適な長さにしたとしても、その光路が非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内で折りたたまれた状態となるので、光路をコンパクトにまとめることができる。これにより、走査光学系の平面積や厚みを小さくすることができ、走査光学系を小型化することが可能となる。なお、走査光学系の平面積とは、非駆動状態の走査ミラーの反射面と対向する領域側から見た場合の面積のことであり、走査光学系の厚みとは、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向に沿った方向の厚みのことである。
　また、上記した構成において、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内に含まれる光路の少なくとも一部を走査部上の領域（非駆動状態の走査ミラーの反射面と対向する領域側から見た場合において走査部と重畳する領域）に配置するようにすれば、走査部上の領域において必要な光路長を確保することができる。したがって、光路長を最適な長さにするために、走査部上の領域以外の領域（非駆動状態の走査ミラーの反射面と対向する領域側から見た場合において走査部と重畳しない領域）に光路を長くとる必要がなくなる。すなわち、走査部上の領域以外の領域に存在する光路を減らすことができる。その結果、走査部上の領域以外の領域にとる光路を減らせる分だけ、走査光学系の平面積をより小さくすることができる。
　上記第１の局面による走査光学系において、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内で３回以上反射された後に、走査ミラーに入射するように構成されていることが好ましい。このように構成すれば、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光の光路をより長くとる必要があったとしても、そのレーザ光を３回以上反射して光路を折りたたむことにより、容易に、光路をコンパクトにまとめることができる。また、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光を３回以上反射すれば、容易に、そのレーザ光を他のレーザ光と合成させた後に走査ミラーに入射させることができる。
　上記第１の局面による走査光学系において、走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって走査部が構成されているとともに、微小電気機械システムに組み込まれた走査ミラーが互いに直交している２軸周りに回動可能となっていることが好ましい。このように構成すれば、走査部の厚みを小さくすることができるので、走査光学系を薄型にするのが容易になる。
　さらに、走査ミラーが互いに直交している２軸周りに回動可能となるようにすれば、合成後のレーザ光の二次元走査を１つの走査ミラーで行うことができるようになり、合成後のレーザ光の二次元走査を２つの走査ミラーで行う必要がなくなる。これにより、走査ミラー用の設置スペースが小さくなるので、走査光学系のさらなる小型化を図ることが可能となる。
　この場合、走査ミラーは圧電素子を用いて駆動されることが好ましい。圧電素子は薄型の構造で走査ミラーを振動させることができるので、圧電駆動方式の走査部は非常に薄型となる。
　上記第１の局面による走査光学系において、非駆動状態の走査ミラーの反射面に対してレーザ光源部の出射方向が平行となっていることが好ましい。このように構成すれば、容易に、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内に少なくとも２つの光路を配置することができる。
　上記第１の局面による走査光学系において、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が半導体レーザで生成されることが好ましい。このように構成すれば、半導体レーザは小型であるため、レーザ光源部そのものを小さくすることができる。このため、容易に、走査光学系の平面積や厚みをより小さくすることができる。
　また、本発明の第２の局面によるプロジェクタは、筐体と、その筐体内に収納された走査光学系とを備えている。そして、走査光学系は、複数のレーザ光を出射するレーザ光源部と、複数のレーザ光を平行化するレンズ光学系と、複数のレーザ光を投影面に向けて反射する走査ミラーを持ち、走査ミラーの傾きを変動させることで複数のレーザ光の走査を行う走査部とを備え、平行化された複数のレーザ光が複数個の光学部品で反射されることにより走査ミラーに向かって進行し、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、少なくとも２つの光路を含む平面が、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と交差（直交を含む）するように構成されている。
　このように構成すれば、光路がコンパクトにまとめられることで走査光学系の平面積や厚みを小さくすることができるので、その走査光学系を備えるプロジェクタの小型化を容易に図ることが可能となる。
　上記第２の局面によるプロジェクタにおいて、筐体内において、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内で３回以上反射された後に、走査ミラーに入射するように構成されていることが好ましい。このように構成すれば、容易に、光路をコンパクトにまとめることができる。また、容易に、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光を他のレーザ光と合成させた後に、そのレーザ光を走査ミラーに入射させることができる。
　上記第２の局面によるプロジェクタにおいて、筐体内において、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、走査ミラーの反射面と平行な面内で３回以上反射され、筐体の少なくとも３辺に沿って進行した後に、走査ミラーに入射するように構成されていてもよい。このように構成すれば、容易に、光路をコンパクトにまとめることができる。また、容易に、複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光を他のレーザ光と合成させた後に、そのレーザ光を走査ミラーに入射させることができる。
　以上のように、本発明によれば、走査光学系およびそれを備えたプロジェクタを容易に小型化することができる。
本発明の第１実施形態によるプロジェクタがモバイル端末に搭載された状態を示した図である。 本発明の第１実施形態による走査光学系の構成を説明するための図である。 図２のＡ－Ａ´線に沿った断面に対応する図である。 図２に示した走査光学系の走査部の平面図である。 図４に示した走査部の一部（駆動部）を拡大した断面図である。 第１実施形態の変形例による走査光学系の構成を説明するための図である。 図６のＢ－Ｂ´線に沿った断面に対応する図である。 本発明の第２実施形態による走査光学系の構成を説明するための図である。 図８のＣ－Ｃ´線に沿った断面に対応する図である。
　（第１実施形態）
　図１を参照して、第１実施形態のプロジェクタ１００は、例えば、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などのモバイル端末４０に搭載されるものである。したがって、このプロジェクタ１００は、モバイル端末４０内の小さなスペースに収納することが可能な程度に小型化されている。
　プロジェクタ１００の光源としてはレーザ光を生成するものが用いられており、投影面４１上においてレーザ光を水平方向（Ｈ方向）および垂直方向（Ｖ方向）に走査することによって、プロジェクタ１００に入力された画像情報を投影面４１に投影するようになっている。この投影面４１としては、別途準備したスクリーンでもよいが、スクリーン以外のものでもよい。例えば、壁面などを投影面４１としてもよい。
　また、プロジェクタ１００に入力された画像情報の色調の再現については、光の三原色である赤色、緑色および青色のレーザ光を高速で強度変調し、それらを合成することによって行われる。この場合、赤色のレーザ光の波長は、例えば、約６４０ｎｍに設定されるとともに、緑色のレーザ光の波長は、例えば、約５３０ｎｍに設定される。また、青色のレーザ光の波長は、例えば、約４５０ｎｍに設定される。
　また、図２～図５を参照して、第１実施形態の走査光学系１０は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成して平行化した後に、それらを合成して走査するように構成されている。すなわち、走査光学系１０は、レーザ光源部１と、走査部２と、ミラーなどの複数個の光学部品とを備えており、それらが所定のケース部材（筐体）１０ａに収納された構成となっている。なお、図２および図３において、レーザ光は２点鎖線で表している。
　レーザ光源部１は、赤色、緑色および青色のレーザ光を生成するためのものである。以下、赤色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１－Ｒと言うとともに、緑色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１－Ｇと言う。また、青色のレーザ光を生成するレーザ光源部１をレーザ光源部１－Ｂと言う。
　レーザ光源部１－Ｒは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能な赤色半導体レーザからなっている。このレーザ光源部１－Ｒとしての赤色半導体レーザは、ＣＡＮパッケージタイプであり、ステムと称される放熱基台にレーザチップが取り付けられ、そのレーザチップが保護部材であるキャップで覆われた構造となっている。
　レーザ光源部１－Ｇは、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものであって、赤外半導体レーザからのレーザ光の波長を波長変換素子で１／２に波長変換することにより緑色のレーザ光を生成するようになっている。なお、レーザ光源部１－Ｇの構造としては特に限定されるものではないが、赤外半導体レーザと波長変換素子とを組み合わせたものの方が効率がよい。
　レーザ光源部１－Ｂは、発光強度が強く、かつ、強度の高速変調が可能なＣＡＮパッケージタイプの青色半導体レーザからなっており、その構造はレーザ光源部１－Ｒと略同じである。
　また、走査部２は、合成後のレーザ光を二次元走査するためのものであって、合成後のレーザ光を投影面４１（図１参照）に向けて反射する走査ミラー３を少なくとも有している。この走査ミラー３の傾斜角（反射角）は変動可能となっており、走査ミラー３の傾斜角を変動させることにより、走査部２による合成後のレーザ光の二次元走査が行われる。
　ここで、第１実施形態では、走査ミラー３をＭＥＭＳ（微小電気機械システム）に組み込み、その走査ミラー３が組み込まれたＭＥＭＳを走査部２としている。また、この走査部２は、略平坦で厚みが小さく、かつ、その外形が平面視（図２参照）において略正方形状（１辺の長さが約１ｃｍ）となっている。
　具体的な構造としては、図４に示すように、走査部２はシリコン基板に対してエッチング処理などを施すことで得られる構造体からなっており、走査ミラー３に加えて、固定枠４、駆動部５および可動枠６などを一体的に有している。なお、以下の説明では、走査ミラー３の中心を図４の横方向に横切る軸をＸ軸とし、走査ミラー３の中心を図４の縦方向に横切る軸をＹ軸とする。言い換えると、Ｘ軸とＹ軸とが直交する点を走査ミラー３の中心とする。
　固定枠４は、走査部２の外縁に相当する部分であって、他の部分（走査ミラー３、駆動部５および可動枠６など）を取り囲んでいる。
　駆動部５は、Ｘ軸方向において固定枠４と分離され、Ｙ軸方向において固定枠４と連結されている。さらに、駆動部５は４つのユニモルフ構造を含んでいるとともに、その４つのユニモルフ構造がＸ軸およびＹ軸のそれぞれを対称軸として対称となり、かつ、互いに離間した状態となるように配置されている。また、駆動部５としてのユニモルフ構造は、図５に示すように、圧電素子（ＰＺＴなどを原料とした焼結体を分極処理したもの）５ａを一対の電極５ｂで挟持し、それをシリコン基板の駆動部５となる領域上に貼り付けることによって形成されている。
　このような駆動部５では、一対の電極５ｂに電圧が印加されると、一対の電極５ｂに挟持された圧電素子５ａが伸長または収縮する。そして、圧電素子５ａが伸長または収縮すると、それに応じて、シリコン基板の駆動部５となる領域が伸長または収縮する。すなわち、駆動部５は、電力が供給されることで駆動する。
　また、図４に示すように、可動枠６は、駆動部５の内側に位置する略ひし形形状の枠である。この可動枠６のＸ軸上の両端部は駆動部５と連結され、それ以外の部分は駆動部５から分離されている。これにより、可動枠６は、Ｘ軸周りに回動可能となっていることになる。
　可動枠６の内側には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のトーションバー７が設けられている。この一対のトーションバー７は、Ｙ軸と重なり、かつ、Ｘ軸に対して対称となるように配置されている。さらに、一対のトーションバー７のそれぞれの一方端は、可動枠６のＹ軸上の端部に連結されている。
　そして、走査ミラー３は、一対のトーションバー７のそれぞれの他方端の間に配置されており、その他方端によって支持されている。このため、走査ミラー３は、可動枠６と共にＸ軸周りに回動され、トーションバー７を回動軸としてＹ軸周りに回動されることになる。なお、走査ミラー３は、略円形状に形成されており、金やアルミニウムなどからなる反射膜をシリコン基板の走査ミラー３となる領域上に貼り付けることで得ている。
　第１実施形態の走査部２は、上記のような構造となっている。そして、この走査部２の走査動作は、４つの駆動部５を駆動（伸縮）させるタイミングを調整し、走査ミラー３をＸ軸周りおよびＹ軸周りに振動させることによって行われる。例えば、Ｘ軸周りに振動するときの周波数は約６０Ｈｚに設定され、Ｙ軸周りに振動するときの周波数は約３０ｋＨｚに設定される。
　４つの駆動部５のそれぞれに５－１～５－４の符号を付して具体的に説明すると、走査ミラー３をＸ軸周りに振動させる際には、駆動部５－１および５－３を一方の組とするとともに、駆動部５－２および５－４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部５－１および５－３が伸長する方向に変形すると、他方の組である駆動部５－２および５－４が収縮する方向に変形し、一方の組である駆動部５－１および５－３が収縮する方向に変形すると、他方の組である駆動部５－２および５－４が伸長する方向に変形する。これにより、走査ミラー３が可動枠６と共にＸ軸周りに振動し、走査ミラー３の傾きがＸ軸周りに変動する。なお、トーションバー７のねじれ方向はＸ軸周りの振動方向と直交する方向であるため、この走査ミラー３のＸ軸周りの振動には影響しない。
　また、走査ミラー３をＹ軸周りに振動させる際には、駆動部５－１および５－２を一方の組とするとともに、駆動部５－３および５－４を他方の組とし、一方の組および他方の組のそれぞれに印加する電圧の正負を反転させる。この場合、一方の組である駆動部５－１および５－２が伸長する方向に変形すると、他方の組である駆動部５－３および５－４が収縮する方向に変形し、一方の組である駆動部５－１および５－２が収縮する方向に変形すると、他方の組である駆動部５－３および５－４が伸長する方向に変形する。これにより、走査ミラー３が可動枠６と共にＹ軸周りに振動し、走査ミラー３の傾きがＹ軸周りに変動する。
　このとき、駆動部５を変形させることのみで走査ミラー３をＹ軸周りに傾かせようとすると、走査ミラー３のＹ軸周りの傾きの変動は小さくなってしまう。このため、実際に走査動作を行う際には、駆動部５に印加される電圧の周波数によって走査ミラー３が共振するように、駆動部５への印加電圧の周波数が設定される。すなわち、走査ミラー３のＹ軸周りの振動は、トーションバー７を基準としてなされる。
　上記のように走査部２を動作させることで、互いに直交している２軸周りに走査ミラー３を回動させることができ、合成後のレーザ光を１つの走査ミラー３で二次元走査することが可能となる。
　ところで、第１実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光が、図２および図３に示すような光路（図中の２点鎖線）をとるように構成されている。すなわち、赤色、緑色および青色のレーザ光を平行化した後、それらを複数個の光学部品で反射することによって、赤色、緑色および青色のレーザ光を走査ミラー３に向かって進行させている。また、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎ（図３参照）に対して、少なくとも２つの光路を含む平面を直交させている。以下に、赤色、緑色および青色のレーザ光の光路について詳細に説明する。
　まず、ケース部材１０ａの内部において、図２の上側から下側に向かって、レーザ光源部１－Ｇ、１－Ｒおよび１－Ｂがこの順番で並べられている。さらに、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向となり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となるように配置されている。また、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂは、平面視（図２参照）において、それぞれの一部が走査部２と重畳している。そのうち、レーザ光源部１－Ｒおよび１－Ｂについては、それぞれの光出射側の大部分が完全に走査部２と重畳した状態となっている。
　また、走査ミラー３の上方付近（図３参照）には、図２には図示しないが、合成後のレーザ光を走査ミラー３に投射するための投射ミラー８が配置されている。すなわち、この投射ミラー８によって、合成後のレーザ光が走査ミラー３に向けて反射される。なお、投射ミラー８は、本発明の「光学部品」の一例である。
　具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｒから出射された後、レンズ光学系１１、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。
　なお、レンズ光学系１１は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー１２および１５は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。ダイクロイックミラー１３は、赤色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであり、図２に示すように配置することで、赤色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。また、ダイクロイックミラー１４は、赤色および青色のレーザ光を反射し、緑色のレーザ光を透過するものであり、図２に示すように配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。これらダイクロイックミラー１３および１４も、本発明の「光学部品」の一例である。
　この赤色のレーザ光においては、レンズ光学系１１で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー１５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、赤色のレーザ光は、レンズ光学系１１で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４および折り曲げミラー１５をこの順番で経由している。
　緑色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｇから出射された後、折り曲げミラー１６、レンズ光学系１７、折り曲げミラー１８、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。なお、緑色のレンズ光学系１７は２枚で構成されているが、１枚で構成してもよい。
　なお、レンズ光学系１７は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー１８は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。折り曲げミラー１６については、他の折り曲げミラーと同様の機能を持つが、平行化される前のレーザ光を反射するように配置されている。すなわち、緑色のレーザ光は、出射直後に折り曲げミラー１６に入射することで進行方向を変えた後、レンズ光学系１７によって平行化される。
　この緑色のレーザ光においては、レンズ光学系１７で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー１５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、緑色のレーザ光は、レンズ光学系１７で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー１８、ダイクロイックミラー１４および折り曲げミラー１５をこの順番で経由している。
　青色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｂから出射された後、レンズ光学系１９、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。なお、レンズ光学系１９は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。
　この青色のレーザ光においては、レンズ光学系１９で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー１５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、青色のレーザ光は、レンズ光学系１９で平行化された後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４および折り曲げミラー１５をこの順番で経由している。
　そして、第１実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー１５の後）を除く光路が同一の平面内に含まれており、その平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交している。言い換えると、上記の平面が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となっている。
　また、第１実施形態では、平面視（図２参照）において、上記の平面内に含まれる光路の少なくとも一部が走査部２と重畳する領域に配置されている。具体的に言うと、赤色および緑色のレーザ光が、ダイクロイックミラー１４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとっており、折り曲げミラー１５で反射された後に、再び走査部２上の領域に光路をとっている。なお、この実施形態では、レーザ光源部１－Ｒおよび１－Ｂのそれぞれの光出射側の大部分が完全に走査部２と重畳する領域に位置しているため、赤色および青色のレーザ光は出射直後から走査部２上の領域に光路をとることになる。一方、緑色のレーザ光については、折り曲げミラー１５で反射された後は走査部２上の領域に光路をとっているが、それ以前は走査部２上の領域に光路をとっていない。
　また、第１実施形態では、図２および図３に示すような状態となるように種々の光学部品を配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されることになる。すなわち、赤色のレーザ光は、折り曲げミラー１２、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。緑色のレーザ光は、折り曲げミラー１６、折り曲げミラー１８、折り曲げミラー１５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。また、青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー１４、折り曲げミラー１５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。なお、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交する平面内においては、赤色、緑色および青色のレーザ光は３回ずつ反射される。本実施形態ではダイクロイックミラーは折り返しミラーを示しているが、レーザ光を合成する手段としては、ダイクロイックプリズムや反射プリズムでもよい。
　第１実施形態では、上記のように、赤色、緑色および青色のレーザ光を平行化した後、それらを複数個の光学部品（折り曲げミラーやダイクロイックミラー）で反射することにより走査ミラー３に向かって進行させ、かつ、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、少なくとも２つの光路を含む平面を非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交させることによって、光路をある程度長くとることで光路長を最適な長さにしたとしても、その光路が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交する平面内で折りたたまれた状態となるので、光路をコンパクトにまとめることができる。このため、走査光学系１０の平面積や厚みを小さくすることができ、走査光学系１０を小型化することが可能となる。
　特に、第１実施形態では、赤色および青色のレーザ光の光路のそれぞれの一部（ダイクロイックミラー１４の少し前までの光路）を走査部２上の領域に配置しているので、走査部２上の領域において必要な光路長を確保することができる。したがって、光路長を最適な長さにするために、走査部２上の領域以外の領域に光路を長くとる必要がなくなる。このため、走査部２上の領域以外の領域に存在する光路を減らすことができる。その結果、走査部２上の領域以外の領域にとる光路を減らせる分だけ、走査光学系１０の平面積をより小さくすることができる。
　このような構成をとることで、第１実施形態では、走査光学系１０の平面視（図２参照）における形状が略正方形状となり、その正方形の１辺の長さを約２３ｍｍにすることができる。また、走査光学系１０の厚みについては、約７ｍｍにすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されるように構成することによって、光路のコンパクト化を容易に行うことができる。また、容易に、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成した後、その合成したレーザ光を走査ミラー３に入射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、走査ミラー３を組み込んだＭＥＭＳで走査部２を構成することによって、走査部２の厚みを小さくすることができるので、走査光学系１０を薄型にするのが容易になる。
　また、第１実施形態では、上記のように、互いに直交している２軸周りに走査ミラー３を回動させることが可能なように構成することによって、合成後のレーザ光の二次元走査を１つの走査ミラー３で行うことができるようになり、合成後のレーザ光の二次元走査を２つの走査ミラーで行う必要がなくなる。これにより、走査ミラー用の設置スペースが小さくなるので、走査光学系１０のさらなる小型化を図ることが可能となる。
　また、第１実施形態では、上記のように、走査ミラー３が圧電素子５ａで駆動されるように構成することによって、圧電素子５ａは薄型の構造で走査ミラー３を振動させることができるので、圧電駆動方式の走査部２は非常に薄型となる。
　また、第１実施形態では、上記のように、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂのそれぞれの出射方向が、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行となるように構成することによって、容易に、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交する平面内に少なくとも２つの光路を配置することができる。また、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂのそれぞれの一部を走査部２と重畳させることで、走査光学系１０の平面積を容易に小さくすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、レーザ光源部１－Ｒおよび１－Ｂをそれぞれ赤色半導体レーザおよび青色半導体レーザで構成することによって、半導体レーザは小型であるため、レーザ光源部１－Ｒおよび１－Ｂを小さくすることができる。このため、容易に、走査光学系１０の平面積や厚みをより小さくすることができる。
　なお、図１を参照して、モバイル端末４０を設置台（図示せず）に設置して投影を行うと仮定すると、設置台側とは反対側に向くことになる面４０ａからレーザ光が出射されるようにすれば、モバイル端末４０を薄型に保持したまま、レーザ光を投影面４１に向けて進行させることができる。また、この場合には、投影時にモバイル端末４０を傾かせる必要がない。
　次に、図６および図７を参照して、第１実施形態の変形例による走査光学系２０について説明する。
　第１実施形態の変形例では、緑色のレーザ光を生成する手段として、ＣＡＮパッケージタイプの緑色半導体レーザからなるレーザ光源部１ａ（１ａ－Ｇ）が用いられている。
　また、赤色および青色のレーザ光については、上記第１実施形態と同じレーザ光源部１－Ｒおよび１－Ｂによって生成される。そして、この変形例では、赤色、緑色および青色のレーザ光が、図６および図７に示すような光路（図中の２点鎖線）をとるように構成されている。
　なお、合成後のレーザ光の二次元走査は、上記第１実施形態と同じ走査部２（走査ミラー３）によって行われる。そして、走査ミラー３の上方付近（図７参照）に投射ミラー８が配置されており、投射ミラー８で反射された合成後のレーザ光が走査ミラー３に投射されるようになっている。なお、投射ミラー８は、図面を見易くするために、図６には図示していない。
　また、走査光学系２０を構成する種々の部品は、上記第１実施形態のケース部材１０ａよりも小さいケース部材（筐体）２０ａに収納されている。そして、ケース部材２０ａの内部において、図６の上から下に向かって、レーザ光源部１ａ－Ｇ、１－Ｒおよび１－Ｂがこの順番で並べられている。さらに、レーザ光源部１－Ｒ、１ａ－Ｇおよび１－Ｂは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向となり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行な方向となるように配置されている。
　具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｒから出射された後、レンズ光学系２１、ダイクロイックミラー２２、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。
　なお、レンズ光学系２１は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。ダイクロイックミラー２２は、赤色のレーザ光を反射し、緑色のレーザ光を透過するものであり、図６に示すように配置することで、赤色および緑色のレーザ光を合成する機能を持つ。また、ダイクロイックミラー２３は、赤色および緑色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであり、図６に示すように配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。これらダイクロイックミラー２２および２３は、本発明の「光学部品」の一例である。折り曲げミラー２４および２５は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、これらも本発明の「光学部品」の一例である。
　この赤色のレーザ光においては、レンズ光学系２１で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー２５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、赤色のレーザ光は、レンズ光学系２１で平行化された後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー２２、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４および折り曲げミラー２５をこの順番で経由している。
　緑色のレーザ光は、レーザ光源部１ａ－Ｇから出射された後、レンズ光学系２６、折り曲げミラー２７、ダイクロイックミラー２２、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。
　なお、レンズ光学系２６は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー２７は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。
　この緑色のレーザ光においては、レンズ光学系２６で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー２５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、緑色のレーザ光は、レンズ光学系２６で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー２７、ダイクロイックミラー２２、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４および折り曲げミラー２５をこの順番で経由している。
　青色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｂから出射された後に、レンズ光学系２８、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。なお、レンズ光学系２８は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。
　この青色のレーザ光においては、レンズ光学系２８で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー２５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、青色のレーザ光は、レンズ光学系２８で平行化された後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４および折り曲げミラー２５をこの順番で経由している。
　ここで、第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態と同様、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー２５の後）を除く光路を同一の平面内にとっており、その平面を非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎ（図７参照）と直交させている。そして、上記の平面内に含まれる光路の少なくとも一部を走査部２上の領域に配置している。ただし、この変形例においては、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光が、折り曲げミラー２４に入射される少し前まで走査部２上の領域に光路をとり、折り曲げミラー２５で反射された後に、再び走査部２上の領域に光路をとるようにしている。
　また、第１実施形態の変形例では、図６および図７に示すような状態となるように種々の光学部品を配置することで、上記第１実施形態と同様、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されることになる。すなわち、赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２２、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８の順番で反射されることから、その反射回数は４回となる。緑色のレーザ光は、折り曲げミラー２７、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８の順番で反射されることから、その反射回数は４回となる。青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２３、折り曲げミラー２４、折り曲げミラー２５および投射ミラー８の順番で反射されることから、その反射回数は４回となる。なお、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交する平面内においては、赤色、緑色および青色のレーザ光は３回ずつ反射される。
　さらに、第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態と同様、平面視（図６参照）において、レーザ光源部１－Ｒ、１ａ－Ｇおよび１－Ｂのそれぞれの一部を走査部２と重畳させている。特に、この変形例では、レーザ光源部１－Ｒ、１ａ－Ｇおよび１－Ｂのそれぞれの光出射側の大部分が完全に走査部２と重畳した状態となっている。したがって、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光が、出射直後から走査部２上の領域に光路をとることになる。
　第１実施形態の変形例では、上記のように、赤色、緑色および青色の全てのレーザ光の光路のそれぞれの一部（ダイクロイックミラー２４の少し前までの光路）を走査部２上の領域に配置することによって、上記第１実施形態よりもさらに小型化された走査光学系２０を得ることができる。なお、この走査光学系２０は、平面視（図６参照）における外形サイズが約１８ｍｍ×約２４ｍｍとなり、厚みが約７ｍｍとなる。
　また、第１実施形態の変形例では、小型のＣＡＮパッケージの緑色半導体レーザを、緑色のレーザ光の生成手段（レーザ光源部１ａ－Ｇ）として用いることによって、走査光学系２０の小型化を容易に図ることができる。また、緑色のレーザ光の生成手段（レーザ光源部１ａ－Ｇ）が小さくなるので、その分、光学部品の配置の自由度が増し、より小型になるように光路を取り回すことも可能となる。
　この変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
　（第２実施形態）
　次に、図８および図９を参照して、第２実施形態による走査光学系３０について説明する。
　第２実施形態では、上記第１実施形態と同じレーザ光源部１や走査部２を使用し、走査ミラー３の上方付近（図９参照）に投射ミラー８を配置することにより、投射ミラー８で反射されたレーザ光を走査ミラー３に投射するようになっている。そして、第２実施形態では、その光路（図中の２点鎖線）の取り回しが上記第１実施形態と異なっている。
　また、走査光学系３０を構成する種々の部品は、上記第１実施形態のケース部材１０ａよりも大きいケース部材（筐体）３０ａに収納されている。そして、ケース部材３０ａの内部において、図８の上から下に向かって、レーザ光源部１－Ｇ、１－Ｒおよび１－Ｂがこの順番で並べられている。また、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂは、それぞれの出射方向が互いに同じ方向となり、かつ、それぞれの出射方向が非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａに対して平行な方向となるように配置されている。
　ここで、第２実施形態では、平面視（図８参照）において、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂは走査部２とは重畳しておらず、それぞれの光出射側の部分が走査ミラー３から比較的に離れた領域に位置している。特に、レーザ光源部１－Ｒおよび１－Ｂについては、その光出射側とは反対側の部分が走査ミラー３側に向けられている。
　具体的な光路としては、赤色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｒから出射された後、レンズ光学系３１、ダイクロイックミラー３２、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４、折り曲げミラー３５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。
　なお、レンズ光学系３１は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。ダイクロイックミラー３２は、赤色のレーザ光を反射し、緑色のレーザ光を透過するものであり、図８に示すように配置することで、赤色および緑色のレーザ光を合成する機能を持つ。また、ダイクロイックミラー３３は、赤色および緑色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射するものであり、図８に示すように配置することで、赤色、緑色および青色のレーザ光を合成する機能を持つ。これらダイクロイックミラー３２および３３は、本発明の「光学部品」の一例である。また、折り曲げミラー３４および３５は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、これらも本発明の「光学部品」の一例である。
　この赤色のレーザ光においては、レンズ光学系３１で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー３５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、赤色のレーザ光は、レンズ光学系３１で平行化された後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー３２、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４および折り曲げミラー３５をこの順番で経由している。
　緑色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｇから出射された後、レンズ光学系３６、折り曲げミラー３７、ダイクロイックミラー３２、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４、折り曲げミラー３５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。
　なお、レンズ光学系３６は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。折り曲げミラー３７は、レーザ光の進行方向を単に変化させるためのものであって、本発明の「光学部品」の一例である。
　この緑色のレーザ光においては、レンズ光学系３６で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー３５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、緑色のレーザ光は、レンズ光学系３６で平行化された後に、同一の平面内において、折り曲げミラー３７、ダイクロイックミラー３２、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４および折り曲げミラー３５をこの順番で経由している。
　青色のレーザ光は、レーザ光源部１－Ｂから出射された後に、レンズ光学系３８、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４、折り曲げミラー３５および投射ミラー８をこの順番で経由し、投射ミラー８で反射されることによって走査ミラー３に入射される。なお、レンズ光学系３８は、レーザ光を発散光から平行光にするためのものである。
　この青色のレーザ光においては、レンズ光学系３８で平行化された後に、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー３５の後）を除く光路を同一の平面内にとっている。すなわち、青色のレーザ光は、レンズ光学系３８で平行化された後に、同一の平面内において、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４および折り曲げミラー３５をこの順番で経由している。
　ここで、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラー８の前後（折り曲げミラー３５の後）を除く光路を同一の平面内にとっており、その平面を非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎ（図９参照）と直交させている。ただし、第２実施形態における赤色、緑色および青色のレーザ光は、折り曲げミラー３５で反射された後に走査部２上の領域に光路をとるが、それ以前は走査部２上の領域に光路をとっていない。すなわち、赤色、緑色および青色のレーザ光は、折り曲げミラー３５に到達してから反射される直後まで、その光路が走査部２上の領域以外の領域で取り回されている。
　また、第２実施形態では、図８および図９に示すような状態となるように種々の光学部品を配置することで、上記第１実施形態と同じように、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラー３に入射するまでに４回ずつ反射されることになる。すなわち、赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３２、折り曲げミラー３４、折り曲げミラー３５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。緑色のレーザ光は、折り曲げミラー３７、折り曲げミラー３４、折り曲げミラー３５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。また、青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３３、折り曲げミラー３４、折り曲げミラー３５および投射ミラー８の順番で反射されるため、その反射回数は４回となる。なお、非駆動状態の走査ミラー３の反射面３ａの法線方向Ｎと直交する平面内においては、赤色、緑色および青色のレーザ光は３回ずつ反射される。
　第２実施形態では、上記のように構成することによって、上記第１実施形態と同様、走査光学系３０の小型化を図ることができる。ただし、第２実施形態の走査光学系３０は、上記第１実施形態の走査光学系１０に比べて若干大きくなる。なお、この走査光学系３０は、平面視（図８参照）における外形サイズが約２７ｍｍ×約２７ｍｍとなり、厚みが約７ｍｍとなる。
　また、第２実施形態では、上記のように、レーザ光源部１－Ｒ、１－Ｇおよび１－Ｂのそれぞれの光出射側の部分が走査ミラー３から比較的に離れた領域に位置するように構成することによって、レンズ光学系３１、３６および３８により散乱されたレーザ光が走査ミラー３に入射するのを抑制することができる。
　第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　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、携帯電話やＰＤＡなどのモバイル端末にプロジェクタを搭載する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、モバイル端末以外の装置にプロジェクタを搭載するようにしてもよい。また、プロジェクタ単体で使用可能となるように構成してもよい。
　また、上記実施形態では、赤色、緑色および青色のレーザ光の全てにおいて、投射ミラーの前後を除く光路を同一の平面内にとり、その平面を非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交させたが、本発明はこれに限らず、互いに異なる２つの光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内に少なくとも２つの光路が含まれていればよい。あるいは、少なくとも２つの光路が含まれている平面は、非駆動状態の走査ミラーの反射面の法線方向に対して、筐体内に収納可能な範囲で傾けて（交差するように）配置されてもよい。
　また、上記実施形態では、図２、図６または図８に示した状態となるように光学部品を配置したが、本発明はこれに限らず、光学部品の配置位置や使用個数は用途に応じて変更可能である。
　また、上記実施形態では、走査部に圧電素子を組み込み、その圧電素子を利用して走査ミラーを駆動するようにしたが、本発明はこれに限らず、走査ミラーの駆動手段としてはどのようなものであってもよい。ただし、圧電素子を用いた方が走査部の薄型化を図り易い。
　また、上記実施形態では、合成後のレーザ光を投射ミラーで反射することにより走査ミラーに入射させるようにしたが、本発明はこれに限らず、投射ミラーを省略し、その投射ミラーが位置していた領域に走査ミラーを配置するようにしてもよい。なお、この場合には、赤色、緑色および青色のレーザ光が、走査ミラーに入射するまでに３回ずつ反射されることになる。
　　１、１－Ｒ、１－Ｇ、１－Ｂ、１ａ、１ａ－Ｇ　レーザ光源部
　　２　走査部
　　３　走査ミラー
　　３ａ　反射面
　　５ａ　圧電素子
　　８　投射ミラー（光学部品）
　　１０、２０、３０　走査光学系
　　１１、１７、１９、２１、２６、２８、３１、３６、３８　レンズ光学
　　系
　　１２、１５、１８、２４、２５、２７、３４、３５、３７　折り曲げミ
　　ラー（光学部品）
　　１３、１４、２２、２３、３２、３３　ダイクロイックミラー（光学部品）
　　４１　投影面
　　１００　プロジェクタ

Claims (9)

  1. 　複数のレーザ光を出射するレーザ光源部と、
    　前記複数のレーザ光を平行化するレンズ光学系と、
    　前記複数のレーザ光を投影面に向けて反射する走査ミラーを持ち、前記走査ミラーの傾きを変動させることで前記複数のレーザ光の走査を行う走査部とを備え、
    　平行化された前記複数のレーザ光が複数個の光学部品で反射されることにより前記走査ミラーに向かって進行し、
    　互いに異なる２つの前記光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、少なくとも２つの前記光路を含む平面が、非駆動状態の前記走査ミラーの反射面の法線方向と交差するように構成されていることを特徴とする走査光学系。
  2. 　前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、非駆動状態の前記走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内で３回以上反射された後に、前記走査ミラーに入射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
  3. 　前記走査ミラーを組み込んだ微小電気機械システムによって前記走査部が構成されているとともに、前記微小電気機械システムに組み込まれた前記走査ミラーが互いに直交している２軸周りに回動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
  4. 　前記走査ミラーは圧電素子を用いて駆動されることを特徴とする請求項３に記載の走査光学系。
  5. 　非駆動状態の前記走査ミラーの反射面に対して前記レーザ光源部の出射方向が平行となっていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
  6. 　前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が半導体レーザで生成されることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
  7. 　筐体と、前記筐体内に収納された走査光学系とを備え、
    　前記走査光学系は、
    　複数のレーザ光を出射するレーザ光源部と、
    　前記複数のレーザ光を平行化するレンズ光学系と、
    　前記複数のレーザ光を投影面に向けて反射する走査ミラーを持ち、前記走査ミラーの傾きを変動させることで前記複数のレーザ光の走査を行う走査部とを備え、
    　平行化された前記複数のレーザ光が複数個の光学部品で反射されることにより前記走査ミラーに向かって進行し、
    　互いに異なる２つの前記光学部品の間の光路を１つの光路とした場合に、少なくとも２つの前記光路を含む平面が、非駆動状態の前記走査ミラーの反射面の法線方向と交差するように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
  8. 　前記筐体内において、前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、非駆動状態の前記走査ミラーの反射面の法線方向と直交する平面内で３回以上反射された後に、前記走査ミラーに入射するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
  9. 　前記筐体内において、前記複数のレーザ光のうちの少なくとも１つのレーザ光が、前記走査ミラーの反射面と平行な面内で３回以上反射され、前記筐体の少なくとも３辺に沿って進行した後に、前記走査ミラーに入射するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
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