WO2011102360A1 - 画像投影機能を備えた電子機器 - Google Patents

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WO2011102360A1
WO2011102360A1 PCT/JP2011/053214 JP2011053214W WO2011102360A1 WO 2011102360 A1 WO2011102360 A1 WO 2011102360A1 JP 2011053214 W JP2011053214 W JP 2011053214W WO 2011102360 A1 WO2011102360 A1 WO 2011102360A1
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projection
light source
laser light
image
laser
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PCT/JP2011/053214
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Inventor
賢治 金野
Original Assignee
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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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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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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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/3173—Constructional details thereof wherein the projection device is specially adapted for enhanced portability

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device including a laser projection device, and more particularly to an electronic device having an image display unit in addition to the laser projection device, which is both compact (thinned) and easy to use.
  • An electronic device having a small display unit such as a mobile phone is suitable for an individual to view an image, but a small display unit is not suitable for viewing an image by a plurality of people. Therefore, in order to comfortably view an image using such a small electronic device, a small electronic device equipped with an image projection function such as a projector function has been proposed.
  • a projector module mounted on a projector-equipped mobile phone is offset rightward from the center of the projector module opening in a state where the projector-equipped mobile phone is placed in a vertical position.
  • a projection image is projected at a position offset upward from the opening center of the module.
  • the projector module is offset leftward from the center of the projector module opening and projects a projected image at a position offset upward from the center of the projector module opening. is doing.
  • Patent Document 2 discloses a foldable portable terminal with a projector function, which is equipped with a rotatable projector at the tip of the upper cabinet.
  • Patent Document 1 uses an LED light source and cannot be said to be thin and small. In addition, since an offset of the projection optical system is necessary, this also leads to an increase in size.
  • Patent Document 2 there is an improvement in usability by rotating the projector, but conversely, the presence of the rotation mechanism increases the number of parts, resulting in disadvantages such as impact resistance and waterproofness. Moreover, the thickness is required for the rotation mechanism.
  • FIG. 37 shows an example of a usage state at the time of image projection in the mobile phone 100 that projects an image from the back side 102 of the display unit 101.
  • Patent Document 1 has the same configuration. In this case, in order to obtain a configuration for projecting upward as shown in the figure, an offset of the projection optical system is necessary as described above, which leads to an increase in size (thickening) of the apparatus. In addition, the display unit is viewed from obliquely above, which is very difficult to see.
  • FIG. 38 is a diagram showing a state in which the holding angle of the mobile phone 100 in FIG. 37 is changed.
  • the display unit 101 is easy to see.
  • the image is projected obliquely downward, the projected image is difficult to see.
  • FIG. 39 is an example of a usage state at the time of image projection in the mobile phone 110 that projects an image from the tip of the display unit 111.
  • the display unit 111 is easy to see, but the projected image is on the upper side.
  • the vertical movement of the line of sight is large and the usability is poor.
  • the display unit is viewed from obliquely above, which is very difficult to see.
  • a small electronic device equipped with a conventional image projection function projects a good image in the usage state of the device, even though it is assumed that the device is operated while looking at the display part of the device during image projection. There is a problem that it cannot be performed, or a device that needs to be downsized (thinned) becomes larger (thickened).
  • the method using a liquid crystal element or DLP projects the image obliquely on the screen, so it has a problem of trapezoidal distortion of the projected image, and some ingenuity to suppress the trapezoidal distortion is necessary. is there.
  • an offset projection optical system is used, but it is not suitable for miniaturization (thinning).
  • focusing is performed only on a part of the projected image by projecting at an angle.
  • the present invention realizes the usability that both the display unit and the projected image are easy to see at the time of image projection, the quality of the projected image, and the miniaturization (thinning).
  • An object is to provide an electronic apparatus having a projection function.
  • the present invention is an electronic apparatus having an image projection function, and includes a laser light source, and a first scanning direction and a second scanning, in which light from the laser light source is orthogonal to each other by a reflecting member.
  • a deflection device that deflects in a direction and scans the projection surface in two dimensions, and projects a two-dimensional image on the projection surface by adjusting the output of the laser light source according to the deflection state of the deflection device.
  • a laser projection device a display unit having a display surface opposite to the projection side of the laser projection device, and an operation unit operated when performing image projection, from the lower end of the display surface of the display unit When the direction toward the upper end is positive, light from the laser light source is incident on the reflecting member from the negative side.
  • the reflecting member at an initial position, in which light from the laser light source is incident on the screen center of the projection surface, and the display surface of the display unit are approximately. It is desirable to be parallel.
  • the laser projection device and the display unit overlap each other.
  • the operation unit is a touch panel provided on a display surface of the display unit.
  • the first casing and the second casing are foldable and connected to each other, and the first casing and the laser projection device are connected to the first casing.
  • the display unit may be provided, and the operation unit may be provided in a second housing.
  • a direction in which the incident angle of the light deflected by the deflecting device from the smaller to the larger projection surface is positive is positive.
  • the normal line of the reflecting member at the initial position is inclined to the negative side in the second scanning direction with respect to the normal line of the projection surface.
  • the second scanning direction is a vertical direction
  • the scanning speed of the deflection device in the first scanning direction is higher than the scanning speed in the second scanning direction. It is desirable to be fast.
  • conditional expression (3) 0.25 ⁇ mems / ⁇ in ⁇ 0.75 (3)
  • ⁇ mems angle formed by the normal of the reflecting member at the initial position and the normal of the projection surface in the second scanning direction ⁇ in; when the principal ray from the laser light source is incident on the reflecting member at the initial position The incident angle in the second scanning direction.
  • the light emission direction of the laser light source is orthogonal to the normal direction of the reflecting member at the initial position, and the light from the laser light source is twisted. It is desirable to further include a launch mirror that launches and a down mirror that lowers the light launched by the launch mirror to the deflecting device.
  • the deflecting device deflects light from the laser light source incident on the reflecting member by rotating the reflecting member by applying a voltage to the piezoelectric element. It is desirable to drive by a piezoelectric drive system.
  • the image can be projected obliquely upward while being held obliquely so that the display unit can be easily seen, it is easy to see both the display unit and the projected image, and the light from the laser light source is applied to the reflecting member. Since the light is incident from the negative side, a high-quality image without trapezoidal distortion can be projected, and miniaturization (thinning) can be realized by using a deflection device that scans two-dimensionally.
  • FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view showing a configuration of a main part of FIG. 1. It is a vertical sectional view showing an optical path of a laser beam from a laser light source to a screen of the laser projection device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing a configuration of a main part of FIG. 3. It is a vertical sectional view showing the optical path of laser light from the laser light source to the screen of the laser projection device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged vertical sectional view showing the configuration of the main part of FIG. 5.
  • (A)-(e) is sectional drawing of the said deflection
  • It is a distortion figure of a projection screen when trapezoid distortion becomes the minimum at ⁇ in 40 °. It is a graph which shows the relationship between the value of cos ( ⁇ in) ⁇ ⁇ scan (H) / ⁇ scan (V) and the aspect ratio of the projection screen. It is explanatory drawing which shows typically the optical path of the incident light and reflected light to the mirror part of the deflection
  • FIG. It is explanatory drawing which shows typically the optical path of the incident light and reflected light to the mirror part of the deflection
  • FIG. It is explanatory drawing which shows typically the optical path of the incident light and reflected light to the mirror part of the deflection
  • FIG. It is a sectional side view of the electronic device carrying the laser projection apparatus of this invention. It is a sectional side view of the electronic device of the other form carrying the laser projection apparatus of this invention. It is an example of the use condition at the time of the image projection of the electronic device of this invention. It is an example of the use condition at the time of the image projection of the electronic device of the other form of this invention.
  • the screen long side direction of the projection surface is defined as the H direction (horizontal direction), and the screen short side direction is defined as the V direction (vertical direction, vertical direction).
  • the projected surface is assumed to be a screen here, but may be a wall.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view showing an optical path of laser light from a laser light source 1 to a screen SC of the laser projection apparatus PJ of Embodiment 1
  • FIG. 2 shows an enlarged configuration of a main part of FIG. It is a vertical sectional view.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view showing an optical path of laser light from the laser light source 1 to the screen SC of the laser projection device PJ of the second embodiment
  • FIG. 4 shows an enlarged configuration of the main part of FIG. It is a vertical sectional view.
  • FIG. 5 is a vertical sectional view showing an optical path of laser light from the laser light source 1 to the screen SC of the laser projection apparatus PJ of Embodiment 3, and FIG.
  • FIG. 6 shows an enlarged configuration of the main part of FIG. It is a vertical sectional view.
  • FIG. 7 is a vertical sectional view showing an optical path of laser light from the laser light source 1 to the screen SC of the laser projection apparatus PJ of Embodiment 4, and
  • FIG. 8 shows an enlarged configuration of the main part of FIG. It is a vertical sectional view.
  • the laser projection devices PJ of the first to fourth embodiments each include a laser light source 1, an incident optical system 2, and a deflection device 3. These laser projectors PJ employ an angle separation system in which laser light is incident on the deflecting device 3 from an oblique direction to separate incident light and reflected light. In each laser projection device PJ, the deflecting device 3 deflects the light from the laser light source 1 to project the screen SC obliquely from the V direction.
  • the laser light source 1 is a light source device that emits laser light, and here is composed of a light source that emits three colors of RGB laser light and a color synthesis means.
  • the color synthesizing means synthesizes and emits the optical paths of the RGB laser beams, and is composed of, for example, a dichroic prism or a dichroic mirror.
  • the incident optical system 2 is a condensing lens that is provided in the optical path between the laser light source 1 and the deflecting device 3 and is made of, for example, a convex lens.
  • the incident optical system 2 is provided for the purpose of minimizing the beam diameter on the screen SC when light emitted from the laser light source 1 is projected onto the screen SC via the deflecting device 3.
  • the deflecting device 3 deflects light emitted from the laser light source 1 and incident through the incident optical system 2 in the H direction (first scanning direction) and the V direction (second scanning direction) orthogonal to each other. These are two-dimensional deflection means for scanning the screen SC two-dimensionally, and are composed of, for example, a MEMS mirror. The details of the deflection device 3 will be described later.
  • the deflecting device 3 is sine-driven (high-speed resonance driving) in the H direction and linearly driven (low-speed driving) in the V direction. That is, the scanning speed in the H direction of the deflecting device 3 is faster than the scanning speed in the V direction.
  • the light from the laser light source 1 is incident on the deflecting device 3 from the oblique direction via the incident optical system 2 and is reflected in the H direction and V by the reflecting member (mirror unit 10 described later) of the deflecting device 3. Reflected and deflected in the direction, and projected from the diagonal in the V direction with respect to the screen SC.
  • the screen SC A two-dimensional image can be displayed.
  • FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of the deflecting device 3.
  • 10A to 10E are cross-sectional views of the deflecting device 3 of FIG. 9 taken along a cross section perpendicular to the X axis.
  • the deflection device 3 is a MEMS mirror having a mirror unit 10, a movable frame 30 and a fixed frame 70.
  • the fixed frame 70 is a part for fixing the deflecting device 3 to a housing (not shown).
  • the movable frame 30 is formed in a frame shape as a movable part inside the fixed frame 70, and the movable frame 30.
  • the mirror part 10 is formed in a square shape inside.
  • the mirror unit 10 constitutes a reflecting member that deflects light from the laser light source 1 two-dimensionally, and is elastically supported by the outer movable frame 30 via torsion bars 21 and 22.
  • the torsion bars 21 and 22 extend outward from two opposite sides of the mirror unit 10 along the Y axis passing through the center of the mirror unit 10.
  • the movable frame 30 is elastically supported by the outer fixed frame 70 via the bending beams 41 to 44.
  • One ends of the bending beams 41 to 44 are connected to connecting portions 30a to 30d in the vicinity of the X axis (perpendicular to the torsion bars 21 and 22 and passing through the center of the mirror portion 10) in the movable frame 30.
  • Each is connected.
  • the mirror part 10, the torsion bars 21 and 22, the movable frame 30, the bending beams 41 to 44, and the fixed frame 70 are integrally formed by anisotropic etching of the silicon substrate.
  • the piezoelectric elements 51 to 54 are bonded to the surfaces of the bending beams 41 to 44 by bonding or the like, so that four unimorph portions 61 to 64 are formed.
  • an upper electrode 51a and a lower electrode 51b are provided on the front and back sides of the piezoelectric element 51
  • an upper electrode 52a and a lower electrode 52b are provided on the front and back sides of the piezoelectric element 52.
  • Each is provided.
  • upper and lower electrodes are provided on the front and back surfaces of the piezoelectric elements 53 and 54, respectively.
  • the piezoelectric element 51 expands and contracts and displaces in the thickness direction in a unimorph manner. Therefore, due to the bending deformation of the piezoelectric elements 51 to 54 caused by the voltage application to each electrode, the bending beams 41 to 44 act on the movable frame 30 with independent rotational torque about the Y axis and the X axis, thereby The movable frame 30 can be rotated about the Y axis and the X axis as two axes.
  • a rotation operation will be described.
  • each unimorph portion 63 and 64 is fixed and held on the fixed frame 70. Therefore, the unimorph portion 63 is bent so that the other end is displaced downward, while the unimorph portion 64 is bent so that the other end is displaced upward. Thereby, rotational torque about the X axis acts on the movable frame 30, and the movable frame 30 tilts in one direction (P direction) about the X axis.
  • connection portions 30a to 30d where the unimorph portions 61 to 64 are connected to the movable frame 30 have a narrow width, they are more easily bent than the other portions. For this reason, with a slight bending of the unimorph parts 61 to 64, as shown in FIGS. 10B and 10C, the vicinity of the X axis of the movable frame 30 can be greatly inclined, and the mirror part 10 can be greatly inclined.
  • the connecting portions 30a to 30d may be thinner than the other portions in addition to narrowing the width.
  • FIG.10 (e) illustration of the mirror part 10 is abbreviate
  • rotational torque about the Y axis acts on the movable frame 30, and the movable frame 30 tilts about the Y axis.
  • the unimorph parts 61 to 64 follow the AC voltage and repeat vertical vibrations, and a seesaw-like rotational torque acts on the movable frame 30,
  • the movable frame 30 rotates and vibrates up to a predetermined displacement angle about the Y axis. Therefore, by applying a predetermined voltage to each of the four unimorph portions 61 to 64, the inclination of the mirror portion 10 supported by the movable frame 30 about the X axis and the Y axis can be arbitrarily controlled.
  • the deflecting device 3 is driven by a piezoelectric drive system that deflects light from the laser light source 1 incident on the mirror unit 10 by rotating the mirror unit 10 by applying a voltage to the piezoelectric elements 51 to 54. Is done.
  • a driving method of the MEMS mirror there are an electromagnetic driving method and an electrostatic driving method in addition to the above-described piezoelectric driving method.
  • the electromagnetic drive system it is necessary to dispose a permanent magnet on the back surface of the reflecting member, which increases the size of the deflecting device, which is disadvantageous for making the device thinner.
  • the electrostatic drive method has a demerit that the drive voltage is high because the reflection member is driven using the electrostatic force of the electrode facing the reflection member.
  • the reflecting member can be rotated by applying a voltage to the thin piezoelectric element to deflect the incident light, and the drive voltage can be low. Therefore, by adopting the piezoelectric driving method as the driving method of the deflecting device 3, it is possible to contribute to the thinning of the device and to reduce the power consumption.
  • the shape of the mirror part 10 is made into the square shape here, it is not necessarily limited to this shape, For example, you may be comprised by the circle
  • the position (tilt) of the mirror unit 10 (reflection member) in a state where no voltage is applied to the piezoelectric elements 51 to 54 is set as an initial position.
  • This initial position is the deflection state of the deflection device 3 (the tilted state of the mirror unit 10) when the light beam emitted from the laser light source 1 is deflected by the deflection device 3 and enters the screen center of the screen SC.
  • the center display state is the deflection state of the deflection device 3 (the tilted state of the mirror unit 10) when the light beam emitted from the laser light source 1 is deflected by the deflection device 3 and enters the screen center of the screen SC.
  • the angle is ⁇ in (°)
  • the normal line of the mirror unit 10 of the deflection device 3 and the normal line of the screen SC in the center display state (initial position of the mirror unit 10) form in the V direction.
  • the angle be ⁇ mems (°).
  • the mechanical scanning angle in the V direction from the screen center display state of the deflecting device 3 (initial position of the mirror unit 10) is ⁇ scan (V) (°), and as shown in FIG.
  • a mechanical scanning angle in the H direction from the screen center display state of the deflection device 3 (the initial position of the mirror unit 10) is ⁇ scan (H) (°).
  • ⁇ scan (V) and ⁇ scan (H) are described with a positive sign value, the value itself may be indicated, or the absolute value of the mechanical scanning angle may be indicated.
  • the trapezoidal distortion is evaluated by setting the length of a straight line connecting the upper left corner of the screen and the upper right corner of the screen to B3 (mm), and the lower left corner of the screen and the lower right corner of the screen.
  • B1 (mm) the length of the straight line connecting the corners of the screen
  • B2 (mm) the horizontal length of the projection screen passing through the center of the screen
  • Trapezoidal distortion (%) ⁇ (B3-B1) / B2 ⁇ ⁇ 100
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between ⁇ in and ⁇ mems when the trapezoidal distortion is minimized.
  • the minimum trapezoidal distortion indicates that the absolute value of the value derived from the above-described trapezoidal distortion expression is minimum, that is, zero.
  • ⁇ scan (H) is ⁇ 8 °, for example
  • ⁇ scan (V) is ⁇ 6 °, for example. From the figure, in the angle separation method, if ⁇ mems is generated, that is, if the mirror unit 10 of the deflecting device 3 is tilted in the V direction with respect to the screen SC in the screen center display state, It can be seen that the trapezoidal distortion can be minimized.
  • the deflection apparatus 3 is arranged as follows.
  • the V direction which is the oblique projection direction with respect to the screen SC
  • the direction in which the incident angle of the light beam deflected by the deflecting device 3 toward the screen SC goes from the smaller to the larger is positive (the opposite direction is negative).
  • the normal line of the mirror unit 10 of the deflecting device 3 in the screen center display state is the normal line of the screen SC.
  • the deflecting device 3 is disposed so as to be inclined to the negative side in the V direction (see FIG. 11).
  • the projection surface such as the screen SC is generally positioned parallel to the V direction.
  • the deflecting device 3 by arranging the deflecting device 3 to be inclined with respect to the projection surface in the V direction, such a projection surface is provided.
  • the above-described effects can be obtained and effective.
  • ⁇ scan (H) is larger than ⁇ scan (V)
  • the second scanning direction is set to the V direction, and the optical path is bent in the V direction with a small mechanical scanning angle to perform oblique projection. Accordingly, the incident angle of the light incident on the deflecting device 3 necessary for the deflection separation in the deflecting device 3 (separation of incident light and reflected light) can be made smaller than that in the configuration in which oblique projection is performed in the H direction.
  • the apparatus can be made thinner. This also leads to downsizing of the entire apparatus.
  • ⁇ in and ⁇ mems when the trapezoidal distortion is minimized are in a substantially proportional relationship.
  • FIG. 16 shows the relationship between ⁇ in and ⁇ mems when the trapezoidal distortion is minimum and ⁇ 5%, and shows various straight lines when the relationship between ⁇ in and ⁇ mems is approximated by a straight line. It is a graph.
  • ⁇ scan (H) is, for example, ⁇ 8 °
  • ⁇ scan (V) is, for example, ⁇ 6 °.
  • conditional expression (1) when the upper limit and lower limit of conditional expression (1) are exceeded, the trapezoidal distortion exceeds ⁇ 5%, and the trapezoidal distortion increases. Therefore, by satisfying conditional expression (1), the trapezoidal distortion is ⁇ 5%. It is possible to obtain a good projection image while keeping it small. In addition, it can be said from the figure that it is more desirable to satisfy the following conditional expression (1a), and it is even more desirable to satisfy the following conditional expression (1b). 0.3 ⁇ mems / ⁇ in ⁇ 0.7 (1a) 0.35 ⁇ mems / ⁇ in ⁇ 0.65 (1b)
  • FIG. 17A is a front view showing a configuration of a modified example of the laser projection apparatus PJ of the fourth embodiment
  • FIG. 17B is a side view of the laser projection apparatus PJ
  • FIG. 18 is a perspective view schematically showing an optical path in the laser projection device PJ.
  • the laser projection apparatus PJ further includes a launch mirror 4 and a down mirror 5 in addition to the laser light source 1, the incident optical system 2, and the deflection apparatus 3 described above.
  • the launch mirror 4 is a first mirror that launches light emitted from the laser light source 1 in a twisted direction.
  • the down mirror 5 is a second mirror that lowers the light launched by the launch mirror 4 to the deflecting device 3.
  • details of the configuration of the laser light source 1 will be described.
  • the laser light source 1 includes light sources 1B, 1G, and 1R, lenses 6B, 6G, and 6R, a mirror 7, and dichroic mirrors 8 and 9.
  • the B laser light emitted from the light source 1B in the H direction is incident on the mirror 7 through the lens 6B, where the optical path is bent in the V direction, and is incident on the dichroic mirror 8.
  • the G laser light emitted from the light source 1G in the H direction is incident on the dichroic mirror 8 via the lens 6G, where the optical path is combined with the B laser light, emitted in the V direction, and incident on the dichroic mirror 9.
  • the R laser beam emitted from the light source 1R in the H direction is incident on the dichroic mirror 9 via the lens 6R, where it is optically combined with the B and G laser beams and emitted in the H direction, and is incident on the incident optical system 2. Incident. Therefore, the emission direction of the light emitted from the entire laser light source 1 is the H direction.
  • the normal direction of the mirror unit 10 of the deflection device 3 in the screen center display state (the direction parallel to the paper surface in FIG. 17B) is the light emission direction of the laser light source 1 (the H direction). ). Then, the light from the laser light source 1 is launched in the direction twisted by the launch mirror 4, and then is lowered to the deflection device 3 by the down mirror 5.
  • the optical path of the light emitted from the laser light source 1 in the H direction can be bent in the thickness direction of the apparatus (direction perpendicular to the H direction and the V direction), so that the entire apparatus can be thinned. Is possible.
  • ⁇ in should be larger than ⁇ scan (V) in order to separate the incident light and the reflected light by the deflecting device 3.
  • the distance necessary for light beam separation that is, the distance in the normal direction of the deflecting device 3 increases, and the thickness of the entire device increases.
  • the distance required for light beam separation is 12 times or less the diameter of the mirror unit 10 of the deflecting device 3.
  • the distance required for light beam separation is 8 times or less the diameter of the mirror unit 10.
  • It is explanatory drawing which shows typically the optical path of the incident light and reflected light to a light.
  • shaft of the same figure has shown the length (mm) of the V direction of the mirror part 10 of the deflection
  • V ⁇ 6 °.
  • the distance required for the light beam separation is 7.9 mm from the figure, which is 12 times or less the length of the mirror unit 10 in the V direction ( 11.4 times).
  • the laser projection apparatuses PJ of the first to fourth embodiments preferably satisfy the following conditional expression (2), and more preferably satisfy the conditional expression (2a).
  • conditional expression (2) it is possible to make the apparatus thinner by reducing the distance required for light beam separation to 12 times or less the length of the mirror unit 10 in the V direction while reliably performing light beam separation. It becomes.
  • conditional expression (2a) the distance required for light beam separation is set to 8 times or less the length of the mirror portion 10 in the V direction, and the apparatus is thinned while securing the space for installing the folding mirror. It becomes possible to do.
  • the minimum spot size on the screen SC is determined by the diameter of the diaphragm surface (the mirror unit 10 of the deflector 3 often serves as the diaphragm).
  • the resolution of the image in the V direction is determined from ⁇ scan (V).
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship between ⁇ in and scanning distortion. It can be seen that scanning distortion increases as ⁇ in increases.
  • the distortion on the right half of the projection screen is shown, but the distortion is symmetrical on the entire screen.
  • the horizontal axis (X axis) corresponds to the H direction
  • the laser projectors PJ of the first to fourth embodiments preferably satisfy the following conditional expression (3).
  • this conditional expression (3) it is possible to suppress the occurrence of remarkable scanning distortion on the projection screen. ⁇ in ⁇ 35 ° (3)
  • conditional expression related to ⁇ in can also be expressed as follows. 1.2 ⁇ ⁇ scan (V) ⁇ in ⁇ 35 ° 1.5 ⁇ ⁇ scan (V) ⁇ in ⁇ 35 °
  • the laser projectors PJ of the first to fourth embodiments satisfy the following conditional expression (4). That is, 1.1 ⁇ cos ( ⁇ in) ⁇ ⁇ scan (H) / ⁇ scan (V) ⁇ 1.5 ... (4) It is. The reason is as follows.
  • the aspect ratio of the projection screen can be improved and the entire projection screen can be used effectively.
  • Examples 1 to 4 are numerical examples corresponding to the first to fourth embodiments, respectively, and the optical configuration diagrams (FIGS. 1 to 8) representing the first to fourth embodiments are the corresponding implementations. The same applies to Examples 1 to 4.
  • the i-th surface is shown.
  • the arrangement of each surface Si is specified by each surface data of surface vertex coordinates (x, y, z), rotation angle ⁇ (X rotation tilt), and rotation angle ⁇ (Y rotation tilt) as necessary.
  • the surface vertex coordinates of the surface Si are the local orthogonal coordinate system (X, Y, z) in the global orthogonal coordinate system (x, y, z) with the surface vertex as the origin of the local orthogonal coordinate system (X, Y, Z).
  • Z is represented by the coordinates (x, y, z) of the origin (the unit is mm), and the rotation angle (°) around the X axis and the rotation angle around the Y axis about the surface vertex
  • the inclination of the surface Si is expressed in (°).
  • the counterclockwise direction when moving in the X axis traveling direction is the positive direction of the rotation angle around the X axis.
  • the clockwise direction when the Y-axis travels in the traveling direction is the positive direction of the rotation angle about the Y-axis.
  • the coordinate systems are all defined by the right-handed system, and the global orthogonal coordinate system (x, y, z) is an absolute value that matches the local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) of the reference plane (S1). It is a coordinate system.
  • R represents a radius of curvature (mm)
  • Nd and ⁇ d represent Abbe numbers in the refractive index with respect to the d-line, respectively.
  • the deflecting device 3 is driven sine in the H direction and linearly driven in the V direction. However, 75% of the scanning time of one cycle is used for the H direction, and 90% of the scanning time of one cycle is used for the V direction.
  • the eccentric data of the deflecting device 3 indicates values when the deflection angle of the deflecting device 3 is 0 ° in the H direction and the V direction.
  • FIGS. 29 to 32 are explanatory diagrams schematically showing optical paths of incident light and reflected light to the mirror unit 10 of the deflecting device 3 in each of the first to fourth embodiments.
  • shaft of the same figure has shown the length (mm) of the V direction of the mirror part 10 of the deflection
  • the value of ⁇ scan (V) is the same 5.4 °, but the values of ⁇ in are different from each other.
  • ⁇ in in each of Examples 1 to 4 is as shown in FIGS. 29 to 32 and Table 2 described later.
  • Table 2 shows values of parameters (including conditional expressions) in Examples 1 to 4. From Table 2, it can be seen that the laser projection apparatuses PJ of Examples 1 to 4 satisfy all the above-described various conditional expressions.
  • ⁇ scan (H) #all and ⁇ scan (V) #all indicate the maximum value (absolute value) of the mechanical scanning angle of the mirror unit 10 of the deflecting device 3, respectively. That is, in the actual projection, angles within the range are used as ⁇ scan (H) and ⁇ scan (V).
  • the laser projection device PJ as described above is mounted on an electronic device.
  • electronic devices There are no particular limitations on electronic devices, but portable devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), smartphones, portable music players, and notebook personal computers that can be remarkably reduced in size (thinned). It is preferable to use it.
  • FIG. 33 is a side sectional view of an electronic device 80 equipped with the laser projection device PJ.
  • the figure shows a tilted state during image projection.
  • the electronic device 80 is, for example, a one-case mobile phone, and includes a display unit 81 provided on a display surface and having a touch panel (operation unit) that is operated when performing image projection, and a laser projection device PJ. It is configured to be housed in the body 82.
  • the laser projection device PJ includes a light source 1, a down mirror 5 that reflects light from the light source 1 to the deflection device 3, and the deflection device 3.
  • the display unit 81 uses a thin type such as a liquid crystal panel or an organic EL panel, and has a display surface 81a on the side opposite to the projection side of the laser projection device PJ.
  • the light from the laser light source 1 enters the down mirror 5 from the negative side and is reflected to the positive side. It is configured to be incident on the (mirror unit 10) from the negative side. That is, light is incident on the mirror unit 10 from the obliquely lower side and is reflected obliquely upward. Thereby, an image can be projected diagonally upward with the display surface 81a facing obliquely upward (state of FIG. 33).
  • the laser projection device PJ overlaps the display unit 81 as shown in FIG. 33, so that the housing 82 can be further downsized. Furthermore, as shown in FIG. 33, the casing 82 can be thinned by disposing the mirror unit 10 at the initial position and the display surface 81a substantially in parallel.
  • the light from the laser light source 1 is a structure which injects into the deflection
  • positioning in the laser projection apparatus PJ For example, it shows in FIG.
  • Such an arrangement may be used.
  • the light from the laser light source 1 is incident on the down mirror 5 from the positive side and reflected to the positive side, and is incident on the deflecting device 3 (mirror unit 10) from the negative side. It is the composition to do.
  • FIG. 35 is an example of a usage state of the electronic device 80 when an image is projected.
  • the user is projecting from the diagonal in the V direction onto the screen SC while holding the electronic device 80 diagonally.
  • the trapezoidal distortion of the projected image is suppressed, and projection is performed with good quality.
  • the projected image is projected at a position that is easy for the user to see so as not to overlap the electronic device 80, and the movement of the line of sight with the display unit 81 can be reduced.
  • the display unit 81 is tilted so as to face the user's line of sight in the image projection state, the user can easily view the display unit 81 and can easily operate the touch panel (operation unit) in this state.
  • the electronic device 80 it is possible to realize ease of use in which both the display unit 81 and the projection image are easy to see during image projection, good quality of the projection image, and miniaturization (thinning).
  • FIG. 36 is an example of a usage state of the electronic device 95 in another form when an image is projected.
  • the electronic device 95 is a foldable device in which a first housing 96 and a second housing 97 are rotatably connected by a hinge mechanism or the like, and the laser projection device 3 is attached to the first housing 96. And a display unit 81, and an operation unit is provided in the second casing 97.
  • the present invention can obtain the same effect when applied to various types of electronic devices such as a slide-type electronic device that is used in a state where two overlapping housings are slid.
  • the present invention can be applied to an electronic device having a laser projection device and a display unit on opposite sides, and can be applied regardless of a fixed type or a portable type electronic device. ), And can be effectively used in portable electronic devices such as smartphones, portable music players, notebook personal computers, digital cameras, and portable game machines.

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Abstract

　画像投影時に表示部と投影画像の両方が見やすいという使い勝手の良さと、投影画像の品質の良さと、小型化（薄型化）とを実現する、画像投影機能を備えた電子機器を提供することを目的とし、レーザー光源と、レーザー光源からの光を反射部材によって互いに直交する第１の走査方向および第２の走査方向に偏向して被投射面を２次元に走査する偏向装置とを備え、偏向装置の偏向状態に応じてレーザー光源の出力を調整することにより、被投射面に２次元画像を投影するレーザー投射装置と、レーザー投射装置の投射側とは反対側に表示面を有する表示部と、画像投影を行う際に操作される操作部とを含み、表示面の下端から上端へ向かう方向を正としたとき、レーザー光源からの光は、前記反射部材に対して負側から入射する構成とした。

Description

画像投影機能を備えた電子機器
　本発明は、レーザー投射装置を備えた電子機器に関し、詳しくは、レーザー投射装置以外に画像表示部を有し、小型化（薄型化）と使い勝手の良さとを両立した電子機器に関する。
　携帯電話機など小型の表示部を有する電子機器は、個人で画像を見るには適しているが、複数人で画像を見るには表示部が小さく適していない。そこで、そのような小型の電子機器を用いて複数人で画像を快適に見るために、プロジェクタ機能等の画像投影機能を搭載した小型の電子機器が提案されている。
　例えば、特許文献１では、プロジェクタ付き携帯電話機に搭載されたプロジェクタモジュールは、プロジェクタ付き携帯電話機が縦位置で載置されている状態で、プロジェクタモジュールの開口中心より右方向にオフセットされるとともに、プロジェクタモジュールの開口中心より上方向にオフセットされた位置に投射像を投射している。また、プロジェクタモジュールは、プロジェクタ付き携帯電話機を横位置で載置すると、プロジェクタモジュールの開口中心より左方向にオフセットされるとともに、プロジェクタモジュールの開口中心より上方向にオフセットされた位置に投射像を投射している。
　また特許文献２には、プロジェクタ機能を持った折り畳み型のプロジェクタ機能付携帯端末であって、上キャビネットの先端に回動可能なプロジェクタが搭載されているものが開示されている。
特開２００６－１１５４８６号公報 特開２００９－２３９９５５号公報
　しかしながら、特許文献１では、ＬＥＤ光源を用いており薄型・小型であるとは言えない。また、投影光学系のオフセットが必要となるので、その点でも大型化に繋がる。特許文献２では、プロジェクタを回動させることによる使い勝手の向上はあるが、逆に、回動機構があることにより、部品点数が多くなり、耐衝撃性及び防水性等も不利になる。また、回動機構の分だけ厚みが必要となる。
　次に、画像投影機能を搭載した小型（薄型）の電子機器における、画像投影時の使用状態について考える。図３７は、表示部１０１の背面側１０２から画像を投射する携帯電話機１００における、画像投影時の使用状態の一例である。特許文献１も同じ構成である。この場合、図のように上方に投射する構成とするためには、上述したように投影光学系のオフセットが必要であり、装置の大型化（厚型化）に繋がる。また、表示部を斜め上から見ることになり、非常に見づらい。
　図３８は、図３７の携帯電話機１００の保持角度を変えた状態を示す図である。この場合、目線が表示部に直交するように携帯電話機１００を斜めに保持しているので、表示部１０１は見やすい。しかし、画像が斜め下に投射されるので投射画像が見づらくなる。
　図３９は、表示部１１１の先端から画像を投射する携帯電話機１１０における、画像投影時の使用状態の一例である。この場合、図のように目線が表示部１１１に直交するように携帯電話機１１０を斜めに向けて投射すると、表示部１１１は見やすいが、投射画像が上になってしまうので、表示部１１１と投射画像を見ながら操作部を操作する際に目線の上下移動が大きく使い勝手が悪い。一方、携帯電話機１１０を水平に近くして投射画像を下げると、表示部を斜め上から見ることになり、非常に見づらい。
　よって従来の画像投影機能を搭載した小型の電子機器には、画像投影時は機器の表示部を見ながら操作されることが想定されるにも関わらず、機器の使用状態において良好な画像を投影できなかったり、小型化（薄型化）が必要な機器が大型化（厚型化）してしまったりする問題がある。
　次に、液晶素子やＤＬＰ（Digital　Light　Processing）を用いた方式では、スクリーンに対して斜めに投射することから、投影画像の台形歪みの問題を抱えており、台形歪みを抑える何らかの工夫が必要である。通常はオフセットさせた投影光学系が用いられるが、小型化（薄型化）には向かない。また、斜めに投射することで、焦点が投影画像の一部でしか合わないという問題もある。
　上記の問題を解決すべく、本発明は、画像投影時に表示部と投影画像の両方が見やすいという使い勝手の良さと、投影画像の品質の良さと、小型化（薄型化）とを実現する、画像投影機能を備えた電子機器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は、画像投影機能を備えた電子機器であって、レーザー光源と、該レーザー光源からの光を反射部材によって互いに直交する第１の走査方向および第２の走査方向に偏向して被投射面を２次元に走査する偏向装置とを備え、前記偏向装置の偏向状態に応じて前記レーザー光源の出力を調整することにより、前記被投射面に２次元画像を投影するレーザー投射装置と、前記レーザー投射装置の投射側とは反対側に表示面を有する表示部と、画像投影を行う際に操作される操作部とを含み、前記表示部の表示面の下端から上端へ向かう方向を正としたとき、前記レーザー光源からの光は、前記反射部材に対して負側から入射することを特徴とする。
　上記の画像投影機能を備えた電子機器において、前記レーザー光源からの光が前記被投射面の画面中心に入射する状態である、初期位置の前記反射部材と、前記表示部の表示面とが略平行であることが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。すなわち、
　　θin／θscan(V)　＞１．２　　　　　　　・・・（１）
　ただし、
　　θin　；前記レーザー光源からの主光線が初期位置の前記反射部材に入射するときの第２の走査方向の入射角度
　　θscan(V)　；前記反射部材の初期位置からの第２の走査方向の機械走査角度
である。
　さらに、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。すなわち、
　　θin≦３５°　　　　　　　・・・（２）
である。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、前記レーザー投射装置と前記表示部とが重なっていることが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、前記操作部が前記表示部の表示面上に設けられたタッチパネルであることが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、第１の筐体と第２の筐体とが回動可能に接続された折り畳み型であって、第１の筐体に前記レーザー投射装置と前記表示部とが設けられ、第２の筐体に前記操作部が設けられる構成であってもよい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、第２の走査方向において、前記偏向装置にて偏向された光の前記被投射面への入射角度が小さいほうから大きいほうに向かう方向を正としたとき、初期位置の前記反射部材の法線は、前記被投射面の法線に対して第２の走査方向の負側に傾いていることが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、前記第２の走査方向は、鉛直方向であり、前記偏向装置の第１の走査方向の走査速度は、第２の走査方向の走査速度よりも速いことが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。すなわち、
　　０．２５＜θmems／θin＜０．７５　　　　　　　・・・（３）
　ただし、
　　θmems；初期位置の前記反射部材の法線と前記被投射面の法線とが第２の走査方向でなす角度
　　θin　；前記レーザー光源からの主光線が初期位置の前記反射部材に入射するときの第２の走査方向の入射角度
である。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、前記レーザー光源の光の射出方向は、初期位置の前記反射部材の法線方向と直交しており、前記レーザー光源からの光をねじれた方向に打ち上げる打ち上げミラーと、前記打ち上げミラーにて打ち上げられた光を前記偏向装置に打ち下ろす打ち下ろしミラーとをさらに備えていることが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、前記偏向装置は、圧電素子への電圧印加によって前記反射部材を回動させることにより、前記反射部材に入射する前記レーザー光源からの光を偏向する圧電駆動方式で駆動されることが望ましい。
　また上記の画像投影機能を備えた電子機器において、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。すなわち、
　　１．１＜cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　＜１．５　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
　ただし、
　　θin　；前記レーザー光源からの主光線が初期位置の前記反射部材に入射するときの第２の走査方向の入射角度
　　θscan(H)　；前記反射部材の初期位置からの第１の走査方向の機械走査角度
　　θscan(V)　；前記反射部材の初期位置からの第２の走査方向の機械走査角度
である。
　本発明によると、表示部を見やすいように斜めに保持したまま斜め上方に画像投影できるので、表示部と投影画像の両方が見やすいという使い勝手の良さがあり、レーザー光源からの光が反射部材に対して負側から入射しているので、台形歪みのない品質の良い画像を投影でき、２次元に走査する偏向装置を用いることで小型化（薄型化）を実現することができる。
本発明の実施の形態１のレーザー投射装置のレーザー光源からスクリーンまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図である。 図１の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。 本発明の実施の形態２のレーザー投射装置のレーザー光源からスクリーンまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図である。 図３の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。 本発明の実施の形態３のレーザー投射装置のレーザー光源からスクリーンまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図である。 図５の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。 本発明の実施の形態４のレーザー投射装置のレーザー光源からスクリーンまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図である。 上記レーザー投射装置の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。 上記各レーザー投射装置が備える偏向装置の概略の構成を示す平面図である。 （ａ）～（ｅ）は、上記偏向装置の断面図である。 θinおよびθscan(V)　を説明するための説明図である。 θmemsを説明するための説明図である。 θscan(H)　を説明するための説明図である。 投影画面の台形歪みおよび走査歪みを説明するための説明図である。 台形歪みが最小となるときのθinとθmemsとの関係を示すグラフである。 台形歪みが最小となるとき、および±５％のときのそれぞれについてのθinとθmemsとの関係を示すとともに、θinとθmemsとの関係を直線で近似したときの種々の直線を示すグラフである。 （ａ）は、実施の形態４のレーザー投射装置の変形例の構成を示す正面図であり、（ｂ）は、上記レーザー投射装置の側面図である。 上記レーザー投射装置における光路を模式的に示す斜視図である。 θin／θscan(V)　＝１．２のときの、偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 θin／θscan(V)　＝１．５のときの、偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 θin／θscan(V)　＝１．５のときの、偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 θin／θscan(V)　＝１．８８のときの、偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 θinと走査歪みとの関係を示すグラフである。 θin＝２０°で台形歪みが最小となるときの投影画面の歪曲図である。 θin＝２５°で台形歪みが最小となるときの投影画面の歪曲図である。 θin＝３５°で台形歪みが最小となるときの投影画面の歪曲図である。 θin＝４０°で台形歪みが最小となるときの投影画面の歪曲図である。 cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　の値と投影画面の縦横比との関係を示すグラフである。 実施例１のレーザー投射装置における偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 実施例２のレーザー投射装置における偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 実施例３のレーザー投射装置における偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 実施例４のレーザー投射装置における偏向装置のミラー部への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。 本発明のレーザー投射装置を搭載した電子機器の側断面図である。 本発明のレーザー投射装置を搭載した他の形態の電子機器の側断面図である。 本発明の電子機器の画像投影時の使用状態の一例である。 本発明の他の形態の電子機器の画像投影時の使用状態の一例である。 従来の表示部の背面側から画像を投射する携帯電話機における、画像投影時の使用状態の一例である。 図３７の携帯電話機の保持角度を変えた状態を示す図である。 従来の表示部の先端から画像を投射する携帯電話機における、画像投影時の使用状態の一例である。
　本発明の各実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、被投射面の画面長辺方向をＨ方向（水平方向）とし、画面短辺方向をＶ方向（垂直方向、鉛直方向）とする。なお、被投射面は、ここではスクリーンを想定しているが、壁であってもよい。
　（１．レーザー投射装置の構成）
　図１は、実施の形態１のレーザー投射装置ＰＪのレーザー光源１からスクリーンＳＣまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図であり、図２は、図１の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。図３は、実施の形態２のレーザー投射装置ＰＪのレーザー光源１からスクリーンＳＣまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図であり、図４は、図３の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。図５は、実施の形態３のレーザー投射装置ＰＪのレーザー光源１からスクリーンＳＣまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図であり、図６は、図５の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。図７は、実施の形態４のレーザー投射装置ＰＪのレーザー光源１からスクリーンＳＣまでのレーザー光の光路を示す垂直断面図であり、図８は、図７の主要部の構成を拡大して示す垂直断面図である。
　各実施の形態１～４のレーザー投射装置ＰＪは、レーザー光源１と、入射光学系２と、偏向装置３とを備えている。これらのレーザー投射装置ＰＪは、偏向装置３に対してレーザー光を斜めから入射させて、入射光と反射光とを分離する角度分離方式を採用している。そして、各レーザー投射装置ＰＪでは、偏向装置３がレーザー光源１からの光を偏向することにより、スクリーンＳＣに対してＶ方向の斜めから投射する構成となっている。
　レーザー光源１は、レーザー光を射出する光源装置であり、ここでは、ＲＧＢの３色のレーザー光を射出する光源と、色合成手段とで構成されている。色合成手段は、ＲＧＢのレーザー光の光路を合成して射出するものであり、例えばダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーで構成されている。
　入射光学系２は、レーザー光源１と偏向装置３との間の光路中に設けられる、例えば凸レンズからなる集光レンズである。この入射光学系２は、レーザー光源１から射出された光を偏向装置３を介してスクリーンＳＣに投射したときに、スクリーンＳＣ上でビーム径を最小にする目的で設けられている。
　偏向装置３は、レーザー光源１から射出されて入射光学系２を介して入射する光を、互いに直交するＨ方向（第１の走査方向）およびＶ方向（第２の走査方向）に偏向して、スクリーンＳＣを２次元に走査する２次元偏向手段であり、例えばＭＥＭＳミラーで構成されている。なお、偏向装置３の詳細については後述する。偏向装置３は、Ｈ方向には正弦駆動（高速共振駆動）され、Ｖ方向には線形駆動（低速駆動）される。つまり、偏向装置３のＨ方向の走査速度は、Ｖ方向の走査速度よりも速い。
　上記の構成によれば、レーザー光源１からの光は、入射光学系２を介して偏向装置３に斜めから入射し、偏向装置３の反射部材（後述するミラー部１０）にてＨ方向およびＶ方向に反射偏向され、スクリーンＳＣに対してＶ方向の斜めから投射される。偏向装置３により、スクリーンＳＣを上記光で２次元に走査しながら、偏向装置３の偏向状態に応じて（反射部材の傾き位置に応じて）レーザー光源１の出力を調整することにより、スクリーンＳＣに２次元画像を表示することができる。
　（２．偏向装置の詳細）
　次に、上記した偏向装置３の詳細について説明する。図９は、偏向装置３の概略の構成を示す平面図である。また、図１０（ａ）～図１０（ｅ）は、図９の偏向装置３をＸ軸に垂直な断面で切ったときの断面図である。偏向装置３は、ミラー部１０、可動枠３０および固定枠７０を有するＭＥＭＳミラーである。固定枠７０は、偏向装置３を筐体（図示せず）に固定するための部分であり、その固定枠７０の内側に可動部分として可動枠３０が枠状に形成されており、可動枠３０の内側にミラー部１０が方形状に形成されている。
　ミラー部１０は、レーザー光源１からの光を２次元的に偏向する反射部材を構成しており、トーションバー２１・２２を介して、外側の可動枠３０に弾性的に支持されている。トーションバー２１・２２は、ミラー部１０の中心を通るＹ軸に沿って、ミラー部１０の対向する２辺から外方へ延びている。
　可動枠３０は、曲がり梁４１～４４を介して、外側の固定枠７０に弾性的に支持されている。曲がり梁４１～４４の一端は、可動枠３０における、Ｙ軸と直交するＸ軸（トーションバー２１・２２と直交し、かつ、ミラー部１０の中心を通る）の近傍の接続部３０ａ～３０ｄにそれぞれ接続されている。ミラー部１０、トーションバー２１・２２、可動枠３０、曲がり梁４１～４４および固定枠７０は、シリコン基板の異方性エッチングにより一体的に形成されている。
　曲がり梁４１～４４の表面には、圧電素子５１～５４が接着等により貼り付けられて、４つのユニモルフ部６１～６４が形成されている。図１０（ａ）に示すように、圧電素子５１の表裏には、上部電極５１ａと下部電極５１ｂとがそれぞれ設けられており、圧電素子５２の表裏には、上部電極５２ａと下部電極５２ｂとがそれぞれ設けられている。また、圧電素子５３・５４の表裏にも、同様に、上部電極および下部電極がそれぞれ設けられている。
　例えば、上部電極５１ａおよび下部電極５１ｂに、分極反転を起こさない範囲で交流の電圧を印加することにより、圧電素子５１が伸縮し、ユニモルフ的に厚み方向に変位する。したがって、各電極への電圧印加によって生ずる圧電素子５１～５４の曲げ変形により、曲がり梁４１～４４は、可動枠３０に対しＹ軸回りおよびＸ軸回りに独立した回転トルクを作用させ、これによって、可動枠３０をＹ軸およびＸ軸を２軸として回動させることが可能となる。以下、このような回動動作の詳細について説明する。
　まず、Ｘ軸回りの回動動作について説明する。圧電素子５１・５２が伸び縮みしていない図１０（ａ）の状態で、圧電素子５１に伸びる方向の電圧を印加し、圧電素子５２に縮む方向の電圧（圧電素子５１への印加電圧とは逆位相の電圧）を印加する。すると、各ユニモルフ部６１・６２の一端は、固定枠７０に固定・保持されているので、図１０（ｂ）に示すように、ユニモルフ部６１は他端が下方に変位するように曲がる一方、ユニモルフ部６２は他端が上方に変位するように曲がる。
　同様に、圧電素子５３・５４にも圧電素子５１・５２に印加される電圧と同じ位相の電圧をそれぞれ印加すると、各ユニモルフ部６３・６４の一端は、固定枠７０に固定・保持されているので、ユニモルフ部６３は他端が下方に変位するように曲がる一方、ユニモルフ部６４は他端が上方に変位するように曲がる。これにより、可動枠３０にはＸ軸を中心とした回転トルクが作用し、可動枠３０はＸ軸を中心として一方向（Ｐ方向）に傾く。また、圧電素子５１～５４に上記と逆位相の電圧を印加すると、同様の原理で、図１０（ｃ）に示すように、可動枠３０にＸ軸を中心とした逆方向の回転トルクが作用し、Ｘ軸を中心として上記とは逆方向（Ｑ方向）に傾く。
　圧電素子５１～５４に上記位相関係を保った交流電圧を印加すると、ユニモルフ部６１～６４は交流電圧に追従して上下方向の振動を繰り返し、可動枠３０にシーソー的な回転トルクが作用し、可動枠３０はＸ軸を中心として所定変位角度まで回転振動する。ユニモルフ部６１～６４が可動枠３０に接続される接続部３０ａ～３０ｄは、幅が狭くなっているので、他の部分より曲がりやすい。このため、ユニモルフ部６１～６４の僅かな撓みで、図１０（ｂ）（ｃ）に示したように可動枠３０のＸ軸近傍が大きく傾き、ミラー部１０を大きく傾けることができる。なお、接続部３０ａ～３０ｄは幅を狭くするほかに厚みを他の部分より薄くしてもよい。
　次に、Ｙ軸回りの回動動作について説明する。圧電素子５１・５２のいずれにも伸びる方向の電圧を印加すると、ユニモルフ部６１・６２の一端は固定枠７０に固定・保持されているので、図１０（ｄ）に示すように、ユニモルフ部６１・６２はいずれも他端が下方に変位するように曲がる。一方、圧電素子５３・５４に圧電素子５１・５２とは逆位相の電圧（縮む方向の電圧）を印加すると、ユニモルフ部６３・６４の一端は固定枠７０に固定・保持されているので、図１０（ｅ）に示すように、ユニモルフ部６３・６４はいずれも他端が上方に変位するように曲がる。なお、図１０（ｅ）では、便宜上、ミラー部１０の図示を省略している。これにより、可動枠３０にはＹ軸を中心とした回転トルクが作用し、可動枠３０はＹ軸を中心として傾く。
　圧電素子５１～５４に上記位相関係を保った交流電圧を印加すると、ユニモルフ部６１～６４は交流電圧に追従して上下方向の振動を繰り返し、可動枠３０にシーソー的な回転トルクが作用し、可動枠３０はＹ軸を中心として所定変位角度まで回転振動する。したがって、４つのユニモルフ部６１～６４にそれぞれ所定の電圧を印加することにより、可動枠３０によって支持されているミラー部１０のＸ軸・Ｙ軸回りの傾きを任意に制御することができる。
　以上のように、偏向装置３は、圧電素子５１～５４への電圧印加によってミラー部１０を回動させることにより、ミラー部１０に入射するレーザー光源１からの光を偏向する圧電駆動方式で駆動される。ここで、ＭＥＭＳミラーの駆動方式としては、上記の圧電駆動方式のほかに、電磁駆動方式、静電駆動方式がある。電磁駆動方式では、反射部材の裏面に永久磁石を配置する必要があり、偏向装置が大型化するため、装置の薄型化には不利となる。また、静電駆動方式は、反射部材に対向する電極の静電力を利用して反射部材を駆動する方式のため、駆動電圧が高いというデメリットがある。これに対して、上述した圧電駆動方式では、薄い圧電素子への電圧印加によって反射部材を回動させ、入射光を偏向することができ、また、その駆動電圧も低くて済む。したがって、偏向装置３の駆動方式として圧電駆動方式を採用することにより、装置の薄型化に貢献することができ、また、消費電力も低減することができる。
　なお、ここでは、ミラー部１０の形状を方形状としているが、この形状に限定されるわけではなく、例えば直径が１．５ｍｍ程度の円形で構成されていてもよい。
　（３．台形歪みを抑える構成について）
　次に、レーザー投射装置ＰＪにおいて、斜め投射に起因して発生する台形歪みを抑える構成について説明する。なお、以下での説明の便宜上、用語を以下のように定義しておく。
　まず、圧電素子５１～５４へ電圧を印加していない状態のミラー部１０（反射部材）の位置（傾き）を初期位置とする。この初期位置は、レーザー光源１から射出された光線が偏向装置３にて偏向されてスクリーンＳＣの画面中心に入射するときの偏向装置３の偏向状態（ミラー部１０の傾き状態）であり、画面中心表示状態である。
　そして、図１１に示すように、画面中心表示状態（ミラー部１０の初期位置）においてレーザー光源１からの主光線（中心光線）が偏向装置３のミラー部１０に入射するときのＶ方向の入射角度をθin（°）とし、図１２に示すように、画面中心表示状態（ミラー部１０の初期位置）における偏向装置３のミラー部１０の法線とスクリーンＳＣの法線とがＶ方向でなす角度をθmems（°）とする。また、図１１に示すように、偏向装置３の画面中心表示状態（ミラー部１０の初期位置）からのＶ方向の機械走査角度をθscan(V)　（°）とし、図１３に示すように、偏向装置３の画面中心表示状態（ミラー部１０の初期位置）からのＨ方向の機械走査角度をθscan(H)　（°）とする。なお、θscan(V)　、θscan(H)　を正の符号の値で記載したときは、その値そのものを指す場合もあるし、機械走査角度の絶対値を指す場合もある。
　また、台形歪みの評価は、図１４に示すように、画面左上の角部と画面右上の角部とを結んだ直線の長さをＢ３（ｍｍ）とし、画面左下の角部と画面右下の角部とを結んだ直線の長さをＢ１（ｍｍ）とし、画面中心を通る投影画面の水平方向の長さをＢ２（ｍｍ）としたときに、以下の式で算出される量で行っている。
　　　台形歪み（％）＝｛（Ｂ３－Ｂ１）／Ｂ２｝×１００
　スクリーンＳＣに対して偏向装置３を平行に配置した状態でスクリーンＳＣに対して斜め投射を行うと、原理的に投影画像に台形歪みが生じる。しかし、偏向装置３をスクリーンＳＣに対して傾けて配置した状態で、スクリーンＳＣに対して斜め投射を行うことにより、スクリーンＳＣに対する斜め投射の程度を軽減することができる。これにより、上記の台形歪みを抑えることができる。
　例えば、図１５は、台形歪みが最小となるときのθinとθmemsとの関係を示すグラフである。なお、台形歪みが最小とは、上述した台形歪みの式によって導き出される値の絶対値が最小、すなわち０であることを示す。また、ここでは、θscan(H)　が例えば±８°であり、θscan(V)　が例えば±６°であるとする。同図より、角度分離方式では、θmemsが生じるようにすれば、すなわち、画面中心表示状態で偏向装置３のミラー部１０がスクリーンＳＣに対してＶ方向で光入射側に傾くようにすれば、台形歪みを最小にできることが分かる。
　以上の点に鑑み、各レーザー投射装置ＰＪでは、偏向装置３を以下のように配置している。つまり、スクリーンＳＣに対する斜め投射方向であるＶ方向において、偏向装置３にて偏向された光線のスクリーンＳＣへの入射角度が小さいほうから大きいほうに向かう方向を正としたとき（その逆方向を負とする）、レーザー光源１からの光が偏向装置３に対してＶ方向の負側から入射する場合に、画面中心表示状態における偏向装置３のミラー部１０の法線が、スクリーンＳＣの法線に対してＶ方向の負側に傾くように偏向装置３を配置している（図１１参照）。これにより、台形歪みを補正するための投射光学系を偏向装置３のスクリーンＳＣ側に配置しなくても、台形歪みを抑えることが可能となり、投射光学系を不要とする分、装置の薄型化および小型化を図りながら、台形歪みを抑えることが可能となる。
　特に、スクリーンＳＣ等の被投射面は、Ｖ方向に平行に位置するのが一般的であるが、偏向装置３を被投射面に対してＶ方向に傾けて配置することにより、そのような被投射面に対して斜め投射を行う最も一般的な投射形態において、上述した効果を得ることができ、有効である。
　また、一般的に、θscan(H)　はθscan(V)　よりも大きいので、第２の走査方向をＶ方向とし、機械走査角度の小さいＶ方向で光路を折り曲げて斜め投射を行う構成とすることにより、偏向装置３での偏向分離（入射光と反射光との光線分離）に必要な、偏向装置３に入射する光の入射角度を、Ｈ方向で斜め投射を行う構成よりも小さくすることができ、さらに装置の薄型化を図ることができる。このことは、装置全体の小型化にもつながる。
　ところで、図１５より、台形歪みが最小となるときのθinとθmemsとは、略比例関係にあることが分かる。図１５では、ほぼ、θmems／θin＝０．５の関係となっているので、この関係を満たすようにθinおよびθmemsを設定すれば、台形歪みを最小に抑えることができることになる。ただし、台形歪みが±５％の範囲内であれば、人間の目で観察する際に投影画像の台形歪みはあまり目立たない。
　図１６は、台形歪みが最小となるとき、および±５％のときのそれぞれについてのθinとθmemsとの関係を示すとともに、θinとθmemsとの関係を直線で近似したときの種々の直線を示すグラフである。なお、直線Ａ１～Ａ７は、θmems／θin＝０．７５、０．７、０．６５、０．５、０．３５、０．３、０．２５となる直線をそれぞれ示している。また、ここでは、θscan(H)は例えば±８°であり、θscan(V)　が例えば±６°であるとする。同図より、（θin，θmems）の座標が直線Ａ１と直線Ａ７とで挟まれる領域内にあれば、台形歪みがほぼ±５％の範囲内になると言える。このことから、投影画像の台形歪みを抑えるための条件として、以下の条件式（１）を満足することが望ましいと言える。
　　０．２５＜θmems／θin＜０．７５　　　　　　　・・・（１）
　すなわち、条件式（１）の上限および下限を超えると、台形歪みが±５％を越えることとなり、台形歪みが大きくなるので、条件式（１）を満足することにより、台形歪みを±５％以内に小さく抑えて、良好な投影画像を得ることができる。なお、同図より、以下の条件式（１ａ）を満足することがより望ましく、以下の条件式（１ｂ）を満足することがより一層望ましいと言える。
　　　０．３＜θmems／θin＜０．７　　　　　　　　　・・・（１ａ）
　　　０．３５＜θmems／θin＜０．６５　　　　　　　・・・（１ｂ）
　（４．偏向装置への入射光の光路の折り曲げについて）
　図１７（ａ）は、実施の形態４のレーザー投射装置ＰＪの変形例の構成を示す正面図であり、図１７（ｂ）は、上記レーザー投射装置ＰＪの側面図である。また、図１８は、上記レーザー投射装置ＰＪにおける光路を模式的に示す斜視図である。上記レーザー投射装置ＰＪにおいては、上述したレーザー光源１、入射光学系２および偏向装置３に加えて、打ち上げミラー４および打ち下ろしミラー５をさらに備えている。打ち上げミラー４は、レーザー光源１から射出された光をねじれた方向に打ち上げる第１のミラーである。打ち下ろしミラー５は、上記の打ち上げミラー４にて打ち上げられた光を偏向装置３に打ち下ろす第２のミラーである。ここで、レーザー光源１の構成の詳細について説明する。
　レーザー光源１は、光源１Ｂ・１Ｇ・１Ｒと、レンズ６Ｂ・６Ｇ・６Ｒと、ミラー７と、ダイクロイックミラー８・９とを有している。光源１ＢからＨ方向に射出されるＢのレーザー光は、レンズ６Ｂを介してミラー７に入射し、そこでＶ方向に光路を折り曲げられ、ダイクロイックミラー８に入射する。光源１ＧからＨ方向に射出されるＧのレーザー光は、レンズ６Ｇを介してダイクロイックミラー８に入射し、そこでＢのレーザー光と光路合成されてＶ方向に射出され、ダイクロイックミラー９に入射する。光源１ＲからＨ方向に射出されるＲのレーザー光は、レンズ６Ｒを介してダイクロイックミラー９に入射し、そこでＢおよびＧのレーザー光と光路合成されてＨ方向に射出され、入射光学系２に入射する。したがって、レーザー光源１全体から射出される光の射出方向としては、Ｈ方向となる。
　上記のレーザー投射装置ＰＪでは、画面中心表示状態における偏向装置３のミラー部１０の法線方向（図１７（ｂ）で紙面に平行な方向）を、レーザー光源１の光の射出方向（Ｈ方向）と直交させている。そして、レーザー光源１からの光を打ち上げミラー４でねじれた方向に打ち上げ、続いて、打ち下ろしミラー５で偏向装置３に打ち下ろす構成としている。このような構成により、レーザー光源１からＨ方向に射出される光の光路を装置の厚さ方向（Ｈ方向およびＶ方向に垂直な方向）で折り曲げることができるので、装置全体を薄型化することが可能となる。
　（５．θin／θscan(V)　について）
　偏向装置３にて入射光と反射光との光線分離を行うためには、原理的には、θinは、θscan(V)　よりも大きければよい。しかし、θinが小さすぎると、光線分離に必要な距離、すなわち、偏向装置３の法線方向の距離が大きくなり、装置全体としての厚さが増大する。装置の薄型化の目安として、光線分離に必要な距離は、偏向装置３のミラー部１０の径の１２倍以下であることが望ましい。また、上述した折り返しミラー（打ち上げミラー４、打ち下ろしミラー５）等の設置を考慮した場合、光線分離に必要な距離は、ミラー部１０の径の８倍以下であることがさらに望ましい。
　ここで、図１９は、θscan(V)　＝１２°のときにθin＝１４．４°としたとき、すなわち、θin／θscan(V)　＝１．２のときの、偏向装置３のミラー部１０への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。なお、同図の縦軸は偏向装置３のミラー部１０のＶ方向の長さ（ｍｍ）を示し、横軸は、光線分離に必要な距離（ｍｍ）を示している。また、同図において、偏向されたレーザー光が通過する領域とは、ミラー部１０によってθscan(V)　＝±６°の範囲内でレーザー光を偏向したときに、偏向されたレーザー光が通過する領域を示している。ミラー部１０のＶ方向の長さが０．７ｍｍである場合、光線分離に必要な距離は、同図より７．９９ｍｍとなり、これは、ミラー部１０のＶ方向の長さの１２倍以下（１１．４倍）となっている。
　また、図２０は、θscan(V)　＝１２°のときにθin＝１８°としたとき、すなわち、θin／θscan(V)　＝１．５のときの、偏向装置３のミラー部１０への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。ミラー部１０のＶ方向の長さが０．７ｍｍである場合、光線分離に必要な距離は、同図より３．１８ｍｍとなり、これは、ミラー部１０のＶ方向の長さの８倍以下（４．５倍）となっている。
　また、図２１は、θscan(V)　＝１２°のときにθin＝１８°としたとき、すなわち、θin／θscan(V)　＝１．５のときの、偏向装置３のミラー部１０への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。ミラー部１０のＶ方向の長さが１．０ｍｍである場合、光線分離に必要な距離は、同図より４．５５ｍｍとなり、これは、ミラー部１０のＶ方向の長さの８倍以下（４．６倍）となっている。
　また、図２２は、θscan(V)　＝８°のときにθin＝１５°としたとき、すなわち、θin／θscan(V)　＝１．８８のときの、偏向装置３のミラー部１０への入射光と反射光の光路を模式的に示す説明図である。ミラー部１０のＶ方向の長さが１．０ｍｍである場合、光線分離に必要な距離は、同図より３．９９ｍｍとなり、これは、ミラー部１０のＶ方向の長さの８倍以下（４．０倍）となっている。
　以上のことから、各実施の形態１～４のレーザー投射装置ＰＪは、以下の条件式（２）を満足することが望ましいと言え、条件式（２ａ）を満足することがさらに望ましいと言える。条件式（２）を満足することにより、光線分離を確実に行いながら、光線分離に必要な距離をミラー部１０のＶ方向の長さの１２倍以下にして、装置を薄型化することが可能となる。また、条件式（２ａ）をさらに満足することにより、光線分離に必要な距離をミラー部１０のＶ方向の長さの８倍以下にして、折り返しミラーの設置スペースを確保しながら装置を薄型化することが可能となる。
　　　θin／θscan(V)　＞１．２　　　　　　　・・・（２）
　　　θin／θscan(V)　＞１．５　　　　　　　・・・（２ａ）
　なお、走査型のレーザー投射装置ＰＪにおいて、スクリーンＳＣ上でのスポットサイズの最小値は、絞り面（偏向装置３のミラー部１０が絞りを兼ねている場合が多い）の径で決定するため、Ｖ方向の画像の解像度はθscan(V)　から決定される。ミラー部１０が絞りを兼ねている場合、ミラー部１０の直径は０．５～２ｍｍ程度であるので、ＶＧＡやＸＧＡを実現しようとすると、θscan(V)　は５°以上となる。そうすると、条件式（２）より、θinは１．２×θscan(V)　＝６°よりも大きければよいことになる。
　（６．走査歪みを抑える構成について）
　偏向装置３によってスクリーンＳＣを２次元に走査すると、走査に伴う下向きに凸型の歪曲、すなわち、スクリーンＳＣ上でＨ方向の１ラインが湾曲する走査歪みが発生する。この走査歪みは、斜め投射角度が大きくなるほど、つまり、画面上部において顕著に現れる。また、図２３は、θinと走査歪みとの関係を示すグラフであるが、θinが増大すると、走査歪みも増大することが分かる。なお、図２１における走査歪みは、図１４において、投影画面の画面中心を通るＶ方向の長さをＡ（ｍｍ）とし、投影画面の画面中心を通るＶ方向の最上部と画面右上（または左上）の角部とのＶ方向の距離をａ（ｍｍ）としたときの以下の式で算出している。
　　　走査歪み（％）＝（ａ／Ａ）×１００
　ここで、図２４～図２７は、台形歪みが最小となるときの投影画面の歪曲図であって、θin＝２０°、２５°、３５°、４０°のときの歪曲図をそれぞれ示している。なお、これらの図では、投影画面の右半分の歪曲のみを示しているが、全画面では左右対称の歪曲である。また、横軸（Ｘ軸）はＨ方向に対応しており、縦軸はＶ方向に対応している。これらの図より、θin＝２０°、２５°、３５°では走査歪みは小さいが、θin＝４０°では走査歪みが大きく、良好な投影画像が得られないと言える。
　以上のことから、各実施の形態１～４のレーザー投射装置ＰＪは、以下の条件式（３）を満足することが望ましいと言える。この条件式（３）を満足することにより、投影画面の走査歪みが顕著に現れるのを抑えることができる。
　　　θin≦３５°　　　　　　　　・・・（３）
　以上より、条件式（２）（２ａ）（３）をまとめると、θinに関する条件式は、以下のように表現することもできる。
　　　１．２×θscan(V)　＜θin≦３５°
　　　１．５×θscan(V)　＜θin≦３５°
　（７．投影画面の縦横比について）
　各実施の形態１～４のレーザー投射装置ＰＪは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。すなわち、
　　　１．１＜cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　＜１．５
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
である。その理由は以下の通りである。
　図２８は、cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　の値と投影画面の縦横比との関係を示すグラフである。同図より、cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　の値が１．１を下回ると、投影画面が縦長になる。この場合、通常の横長の画像（例えば縦：横＝３：４）を投影するためには、投影画面の上下を切り取って使用することになり、投影画面全体を有効に利用することができない。一方、cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　の値が１．５を上回ると、投影画面の画面サイズが縦方向よりも横方向で長くなりすぎて、通常の横長の画像を投影する場合でも、投影画面の左右を切り取って使用することになり、やはり、投影画面全体を有効に利用することができない。したがって、条件式（４）を満足することにより、投影画面の縦横比を良好にして、投影画面全体を有効に利用することが可能となる。特に、通常の横長の画像の縦横比（３／４（＝０．７５））は、条件式（４）の上限および下限に対応する範囲内（０．６５～１．０）に入っているので、通常の横長の画像を投影する場合でも、投影画面全体を有効に利用することができる。
　（８．実施例について）
　次に、各実施の形態１～４のレーザー投射装置ＰＪの実施例について、実施例１～４として、コンストラクションデータ等を挙げてさらに具体的に説明する。なお、実施例１～４は、各実施の形態１～４にそれぞれ対応する数値実施例であり、各実施の形態１～４を表す光学構成図（図１～図８）は、対応する実施例１～４にもそのまま適用される。
　なお、以下に示すコンストラクションデータにおいて、Ｓｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、入射光学系２の集光レンズの光入射面を基準面（Ｓ１）とし、そこからスクリーンＳＣ側に向かってｉ番目の面を示している。また、各面Ｓｉの配置は、面頂点座標（ｘ，ｙ，ｚ）と回転角度α（Ｘ回転tilt）および必要に応じて回転角度β（Ｙ回転tilt）の各面データでそれぞれ特定される。面Ｓｉの面頂点座標は、その面頂点をローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点として、グローバルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）におけるローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表されており（単位はｍｍとする）、その面頂点を中心とするＸ軸回りの回転角度（°）およびＹ軸回りの回転角度（°）で面Ｓｉの傾きが表されている。
　なお、Ｘ軸の進行方向に向いたときに（負側から正側に向いたときに）反時計回りの方向が、Ｘ軸回りの回転角度の正方向とする。また、Ｙ軸の進行方向に向いたときに（負側から正側に向いたときに）時計回りの方向が、Ｙ軸回りの回転角度の正方向とする。ただし、座標系はすべて右手系で定義されており、グローバルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は、基準面（Ｓ１）のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と一致した絶対座標系になっている。
　なお、Rは、曲率半径（ｍｍ）を示しており、Ndおよびνdは、ｄ線に対する屈折率おけるアッベ数をそれぞれ示している。また、全ての実施例１～４において、偏向装置３はＨ方向に正弦駆動、Ｖ方向に線形駆動するものとしている。ただし、Ｈ方向については、１周期の走査時間のうち７５％を使用し、Ｖ方向については、１周期の走査時間のうちの９０％を使用するものとした。また、各実施例１～４のデータにおいて、偏向装置３の偏心データは、偏向装置３の偏向角が、Ｈ方向およびＶ方向について０°の場合の値を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　また、図２９～図３２は、各実施例１～４における偏向装置３のミラー部１０への入射光と反射光の光路をそれぞれ模式的に示す説明図である。なお、同図の縦軸は偏向装置３のミラー部１０のＶ方向の長さ（ｍｍ）を示し、横軸は、光線分離に必要な距離（ｍｍ）を示している。各実施例１～４では、θscan(V)　の値は同じ５．４°であるが、θinの値が互いに異なっている。具体的には、各実施例１～４でのθinは、図２９～図３２の図中および後述する表２に示す通りである。なお、これらの図において、偏向されたレーザー光が通過する領域とは、ミラー部１０によってθscan(V)　＝±５．４°の範囲内でレーザー光を偏向したときに、偏向されたレーザー光が通過する領域を示す。
　ミラー部１０のＶ方向の長さをＬ１＝１．５（ｍｍ）とし、光線分離に必要な距離をＬ２（ｍｍ）としたとき、各実施例１～４ごとのＬ２およびＬ２／Ｌ１の値は、表１に示す通りである。表１より、各実施例１～４では、Ｌ２／Ｌ１の値は、折り返しミラーの設置を考慮したときの上述した値（Ｌ２／Ｌ１＝８）よりも確実に小さい値であり、装置の薄型化が確実に達成されていることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　また、表２は、各実施例１～４での各パラメータ（条件式を含む）の値を示している。表２より、各実施例１～４のレーザー投射装置ＰＪは、上述した各種の条件式を全て満足していることが分かる。なお、表２中のθscan(H)#all、θscan(V)#allは、それぞれ、偏向装置３のミラー部１０の機械走査角度の最大値（絶対値）を示している。つまり、実際の投影では、その範囲内の角度をθscan(H)　、θscan(V)　として使用している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　（９．画像投影機能を備えた電子機器について）
　上述したようなレーザー投射装置ＰＪは電子機器に搭載される。電子機器には特に限定はないが、小型化（薄型化）の効果が顕著に表れる、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、携帯音楽プレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯型の機器を用いることが好ましい。
　図３３は、レーザー投射装置ＰＪを搭載した電子機器８０の側断面図である。図では画像投影時の傾いた状態を示している。電子機器８０は、例えば一筐体型の携帯電話機であり、表示面上に設けられ画像投影を行う際に操作されるタッチパネル（操作部）を備えた表示部８１と、レーザー投射装置ＰＪとが筐体８２に収められて構成される。レーザー投射装置ＰＪは、光源１と、光源１からの光を偏向装置３へ反射する打ち下ろしミラー５と、偏向装置３とを備えている。
　表示部８１は、液晶パネルや有機ＥＬパネルなど薄型のものを用い、レーザー投射装置ＰＪの投射側とは反対側に表示面８１ａを有する。そして、表示面８１ａの下端８１ｂから上端８１ｃへ向かう方向を正としたとき、レーザー光源１からの光は、打ち下ろしミラー５に対して負側から入射して正側に反射され、偏向装置３（ミラー部１０）に対して負側から入射する構成となっている。つまり、光はミラー部１０に対して斜め下側から入射して斜め上側に反射される。これにより、表示面８１ａが斜め上方に向いた状態（図３３の状態）で画像を斜め上方に投射することができる。
　また、レーザー投射装置ＰＪは、図３３のように表示部８１に重なっていることで、筐体８２をより小型化することができる。さらに、図３３のように、初期位置のミラー部１０と表示面８１ａとを略平行に配設することで、筐体８２を薄型化することができる。
　なお、レーザー光源１からの光が偏向装置３（ミラー部１０）に対して負側から入射する構成であれば、レーザー投射装置ＰＪ内の配置には特に限定はなく、例えば、図３４に示すような配置でもよい。図３４の電子機器９０において、レーザー光源１からの光は、打ち下ろしミラー５に対して正側から入射して正側に反射され、偏向装置３（ミラー部１０）に対して負側から入射する構成となっている。
　図３５は、電子機器８０の画像投影時の使用状態の一例である。ユーザーが電子機器８０を斜めに持った状態でスクリーンＳＣに対してＶ方向の斜めから投射している状態である。この状態であれば投影画像の台形歪みが抑えられ、良好な品質で投影される。しかも、投影画像は電子機器８０と重ならないようにユーザーから見やすい位置に投影されており、表示部８１との目線の移動も少なくて済む。また、画像投影状態で表示部８１がユーザーの目線に正対するように傾いているので、ユーザーは表示部８１を視認しやすく、その状態でタッチパネル（操作部）も操作しやすい。
　よって、電子機器８０によれば、画像投影時に表示部８１と投影画像の両方が見やすいという使い勝手の良さと、投影画像の品質の良さと、小型化（薄型化）とが実現される。
　図３６は、他の形態の電子機器９５の画像投影時の使用状態の一例である。電子機器９５は、第１の筐体９６と第２の筐体９７とがヒンジ機構などで回動可能に接続された折り畳み型の機器であって、第１の筐体９６にレーザー投射装置３と表示部８１とが設けられ、第２の筐体９７に操作部が設けられて構成されている。
　このような折り畳み型の電子機器であっても、上記の電子機器８０と同様の効果を得ることができる。本発明は他にも、重なった２つの筐体をスライドさせた状態で使用するスライド型の電子機器など種々の形態の電子機器に適用しても同様の効果を得ることができる。
　本発明は、レーザー投射装置と表示部とを互いに反対側に備えた電子機器に利用可能であり、固定型、携帯型の電子機器に関わらず適用できるが、特に携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、携帯音楽プレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯ゲーム機などの携帯型の電子機器に有効に利用することができる。
　　　１　　　レーザー光源
　　　３　　　偏向装置
　　　４　　　打ち上げミラー
　　　５　　　打ち下ろしミラー
　　１０　　　ミラー部（反射部材）
　　５１　　　圧電素子
　　５２　　　圧電素子
　　５３　　　圧電素子
　　５４　　　圧電素子
　　８０、９０、９５　　　電子機器
　　８１　　　表示部
　　８１ａ　　表示面
　　８１ｂ　　下端
　　８１ｃ　　上端
　　９６　　　第１の筐体
　　９７　　　第２の筐体
　　ＳＣ　　　スクリーン（被投射面）

Claims (13)

  1. 　画像投影機能を備えた電子機器であって、
    　レーザー光源と、該レーザー光源からの光を反射部材によって互いに直交する第１の走査方向および第２の走査方向に偏向して被投射面を２次元に走査する偏向装置とを備え、前記偏向装置の偏向状態に応じて前記レーザー光源の出力を調整することにより、前記被投射面に２次元画像を投影するレーザー投射装置と、
    　前記レーザー投射装置の投射側とは反対側に表示面を有する表示部と、
    　画像投影を行う際に操作される操作部とを含み、
    　前記表示部の表示面の下端から上端へ向かう方向を正としたとき、
    　前記レーザー光源からの光は、前記反射部材に対して負側から入射することを特徴とする画像投影機能を備えた電子機器。
  2. 　前記レーザー光源からの光が前記被投射面の画面中心に入射する状態である、初期位置の前記反射部材と、前記表示部の表示面とが略平行であることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  3. 　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器；
    　　θin／θscan(V)　＞１．２　　　　　　　・・・（１）
    　ただし、
    　　θin　；前記レーザー光源からの主光線が初期位置の前記反射部材に入射するときの第２の走査方向の入射角度
    　　θscan(V)　；前記反射部材の初期位置からの第２の走査方向の機械走査角度
    である。
  4. 　以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項３に記載の画像投影機能を備えた電子機器；
    　　θin≦３５°　　　　　　　・・・（２）
    である。
  5. 　前記レーザー投射装置と前記表示部とが重なっていることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  6. 　前記操作部が前記表示部の表示面上に設けられたタッチパネルであることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  7. 　第１の筐体と第２の筐体とが回動可能に接続された折り畳み型であって、
    　第１の筐体に前記レーザー投射装置と前記表示部とが設けられ、
    　第２の筐体に前記操作部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  8. 　第２の走査方向において、前記偏向装置にて偏向された光の前記被投射面への入射角度が小さいほうから大きいほうに向かう方向を正としたとき、
    　初期位置の前記反射部材の法線は、前記被投射面の法線に対して第２の走査方向の負側に傾いていることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  9. 　前記第２の走査方向は、鉛直方向であり、
    　前記偏向装置の第１の走査方向の走査速度は、第２の走査方向の走査速度よりも速いことを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  10. 　以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器；
    　　０．２５＜θmems／θin＜０．７５　　　　　　　・・・（３）
    　ただし、
    　　θmems；初期位置の前記反射部材の法線と前記被投射面の法線とが第２の走査方向でなす角度
    　　θin　；前記レーザー光源からの主光線が初期位置の前記反射部材に入射するときの第２の走査方向の入射角度
    である。
  11. 　前記レーザー光源の光の射出方向は、初期位置の前記反射部材の法線方向と直交しており、
    　前記レーザー光源からの光をねじれた方向に打ち上げる打ち上げミラーと、
    　前記打ち上げミラーにて打ち上げられた光を前記偏向装置に打ち下ろす打ち下ろしミラーとをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  12. 　前記偏向装置は、圧電素子への電圧印加によって前記反射部材を回動させることにより、前記反射部材に入射する前記レーザー光源からの光を偏向する圧電駆動方式で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器。
  13. 　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像投影機能を備えた電子機器；
    　　１．１＜cos(θin)×θscan(H)　／θscan(V)　＜１．５
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
    　ただし、
    　　θin　；前記レーザー光源からの主光線が初期位置の前記反射部材に入射するときの第２の走査方向の入射角度
    　　θscan(H)　；前記反射部材の初期位置からの第１の走査方向の機械走査角度
    　　θscan(V)　；前記反射部材の初期位置からの第２の走査方向の機械走査角度
    である。
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