(57)【要約】【課題】ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して振動ミラー素子の駆動性能が低下するのを抑制しながら、ミラー部が変形するのを抑制することが可能な振動ミラー素子を提供する。【解決手段】この発明によるレーザ光走査部１１０（振動ミラー素子）は、光を反射させる反射面１１０ｂを含むＭＥＭＳミラー１１０ａと、ＭＥＭＳミラー１１０ａに接続され、ＭＥＭＳミラー１１０ａを軸線周りに振動可能に支持するトーションバー１１１ａ（１１１ｂ）およびバー１１２ａ（１１２ｂ）と、トーションバー１１１ａ（１１１ｂ）およびバー１１２ａ（１１２ｂ）と接続され、トーションバー１１１ａ（１１１ｂ）およびバー１１２ａ（１１２ｂ）とを介してＭＥＭＳミラー１１０ａを振動駆動させる駆動部１１３ａおよび１１３ｂとを備え、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、少なくとも反射面１１０ｂが曲面形状に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射させる反射面を含むミラー部と、
前記ミラー部に接続され、前記ミラー部を軸線周りに振動可能に支持する支持部と、
前記支持部と接続され、前記支持部を介して前記ミラー部を振動駆動させる駆動部とを備え、
前記ミラー部は、少なくとも前記反射面が曲面形状に形成されている、振動ミラー素子。
【請求項２】
前記ミラー部は、少なくとも前記反射面が所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている、請求項１に記載の振動ミラー素子。
【請求項３】
前記ミラー部は、少なくとも前記反射面が所定の曲率を有する略球面形状に形成されている、請求項１または２に記載の振動ミラー素子。
【請求項４】
前記反射面は、前記ミラー部の前記反射面が含まれる側に凸状に突出するように前記所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている、請求項２または３に記載の振動ミラー素子。
【請求項５】
前記ミラー部は、光を反射させる反射面と反対側の面に非反射面を含み、
前記非反射面は、前記反射面の曲面形状に対応する曲面形状に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動ミラー素子。
【請求項６】
光を発生する光発生部と、
光を走査する振動ミラー素子とを備え、
前記振動ミラー素子は、
光を反射させる反射面を有するミラー部と、
前記ミラー部に接続され、前記ミラー部を軸線周りに振動可能に支持する支持部と、
前記支持部と接続され、前記支持部を介して前記ミラー部を振動駆動させる駆動部とを含み、
前記ミラー部は、少なくとも反射面が曲面形状に形成されている、プロジェクタ。
【請求項７】
前記ミラー部は、少なくとも前記反射面が所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている、請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記ミラー部は、少なくとも前記反射面が所定の曲率を有する略球面形状に形成されている、請求項６または７に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記光発生部から前記ミラー部に向かう光が進む光路上、または、前記ミラー部により反射された光が進む光路上のうち少なくとも一方に配置されるレンズ部をさらに含み、
前記レンズ部は、前記光発生部から前記ミラー部に向かう光、または、前記ミラー部により反射された光を収束させるように構成されている、請求項６〜８のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記レンズ部は、前記光発生部から前記ミラー部に向かう光を収束するように構成されるとともに、前記光発生部から前記ミラー部に向かう光が進む光路上に配置され、
前記反射面は、前記ミラー部の前記反射面が含まれる側に凸状に突出するように前記所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている、請求項９に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記ミラー部は、光を反射させる反射面と反対側の面に非反射面を含み、
前記非反射面は、前記反射面の曲面形状に対応する曲面形状に形成されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動ミラー素子およびプロジェクタに関し、特に、ミラー部を含む振動ミラー素子およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミラー部を含む振動ミラー素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、光を反射させる反射面を含むミラー部と、ミラー部に接続され、ミラー部を軸線周りに振動可能に支持するトーションバースプリング（支持部）と、トーションバースプリングと接続され、トーションバースプリングを介してミラー部を振動駆動させる駆動部とを備える振動ミラー素子が開示されている。また、この振動ミラー素子には、ミラー部を補強する補強リブがミラー部の反射面と反対側の面に設けられている。この振動ミラー素子では、補強リブによりミラー部の剛性を高め、ミラー部が振動駆動した際にミラー部が変形するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９８２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の振動ミラー素子では、ミラー部に補強リブを設けて剛性を高めているので、補強リブを設けない場合よりもミラー部の重量が増加するという不都合がある。このため、上記振動ミラー素子では、補強リブを追加的に設けることに起因して共振周波数（ミラー部の振動する速さ）が低下し、その結果、振動ミラー素子の駆動性能が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して振動ミラー素子の駆動性能が低下するのを抑制しながら、ミラー部が変形するのを抑制することが可能な振動ミラー素子およびプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面による振動ミラー素子は、光を反射させる反射面を含むミラー部と、ミラー部に接続され、ミラー部を軸線周りに振動可能に支持する支持部と、支持部と接続され、支持部を介してミラー部を振動駆動させる駆動部とを備え、ミラー部は、少なくとも反射面が曲面形状に形成されている。
【０００８】
この発明の第１の局面による振動ミラー素子では、上記のように、少なくとも反射面が曲面形状に形成されているミラー部を設けることによって、反射面が平坦面の場合と比べて、ミラー部の剛性を大きくすることができるので、ミラー部が振動駆動した際にミラー部が変形するのを抑制することができる。また、少なくとも反射面を曲面形状にすることによりミラー部の剛性を向上させることができるので、ミラー部に補強リブを設けたり、ミラー部の厚みを増加させる必要がなく、その分、ミラー部の重量が増加するのを抑制することができる。これにより、ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して共振周波数（ミラー部の振動する速さ）が低下するのを抑制することができる。したがって、この発明による振動ミラー素子では、ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して振動ミラー素子の駆動性能が低下するのを抑制しながら、ミラー部が変形するのを抑制することができる。
【０００９】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、好ましくは、ミラー部は、少なくとも反射面が所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている。このように構成すれば、ミラー部が不規則な曲面形状により形成されている場合と異なり、略円弧形状のミラー部によりミラー部による反射特性が不均一になるのを抑制しながら、ミラー部の剛性を向上させることができる。
【００１０】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、好ましくは、ミラー部は、少なくとも反射面が所定の曲率を有する略球面形状に形成されている。このように構成すれば、略球面形状のミラー部によりミラー部による反射特性が不均一になるのをより抑制しながら、ミラー部の剛性をより向上させることができる。
【００１１】
上記ミラー部が略円弧形状に形成されている構成において、好ましくは、反射面は、ミラー部の反射面が含まれる側に凸状に突出するように所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている。このように、ミラー部の反射面が含まれる側に光を収束させて反射する凹状に突出する反射面を設け、反射面により反射される光の収束する度合いを調整するために予め拡散された光が凹状の反射面に向けて照射される場合と異なり、ミラー部の反射面が含まれる側に光を発散させて反射する凸状に突出する反射面を設け、反射面により反射される光の発散される度合いを調整するために予め収束された光が凹状の反射面に向けて照射される。これにより、収束させた光を凸状の反射面で反射させることができるので、拡散された光を反射する場合と異なり、収束させた光を反射する反射面の面積を小さくすることができる。その結果、ミラー部の反射面をコンパクトに形成することができる。
【００１２】
上記第１の局面による振動ミラー素子において、好ましくは、ミラー部は、光を反射させる反射面と反対側の面に非反射面を含み、非反射面は、反射面の曲面形状に対応する曲面形状に形成されている。このように構成すれば、非反射面が平坦面状に形成されている場合と異なり、ミラー部の厚みが増加するのを抑制することができるので、ミラー部の重量が増加するのをより抑制することができる。
【００１３】
この発明の第２の局面によるプロジェクタは、光を発生する光発生部と、光を走査する振動ミラー素子とを備え、振動ミラー素子は、光を反射させる反射面を有するミラー部と、ミラー部に接続され、ミラー部を軸線周りに振動可能に支持する支持部と、支持部と接続され、支持部を介してミラー部を振動駆動させる駆動部とを含み、ミラー部は、少なくとも反射面が曲面形状に形成されている。
【００１４】
この発明の第２の局面によるプロジェクタでは、上記のように、少なくとも反射面が曲面形状に形成されているミラー部を設けることによって、反射面が平坦面の場合と比べて、ミラー部の剛性を大きくすることができるので、ミラー部が振動駆動した際にミラー部が変形するのを抑制することができる。また、少なくとも反射面を曲面形状にすることによりミラー部の剛性を向上させることができるので、ミラー部に補強リブを設けたり、ミラー部の厚みを増加させる必要がなく、その分、ミラー部の重量が増加するのを抑制することができる。これにより、ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して共振周波数（ミラー部の振動する速さ）が低下するのを抑制することができる。したがって、この発明によるプロジェクタでは、ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して振動ミラー素子の駆動性能が低下するのを抑制しながら、ミラー部が変形するのを抑制することができる。
【００１５】
上記第２の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、ミラー部は、少なくとも反射面が所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている。このように構成すれば、ミラー部が不規則な曲面形状により形成されている場合と異なり、略円弧形状のミラー部によりミラー部による反射特性が不均一になるのを抑制しながら、ミラー部の剛性を向上させることができる。
【００１６】
上記第２の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、ミラー部は、少なくとも反射面が所定の曲率を有する略球面形状に形成されている。このように構成すれば、略球面形状のミラー部によりミラー部による反射特性が不均一になるのをより抑制しながら、ミラー部の剛性をより向上させることができる。
【００１７】
上記第２の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、光発生部からミラー部に向かう光が進む光路上、または、ミラー部により反射された光が進む光路上のうち少なくとも一方に配置されるレンズ部をさらに含み、レンズ部は、光発生部からミラー部に向かう光、または、ミラー部により反射された光を収束させるように構成されている。このように構成すれば、曲面を有する反射面により光が拡散されてしまうのをレンズ部により収束された状態にすることができるので、画像の解像度が低下するのを抑制することができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、レンズ部は、光発生部からミラー部に向かう光を収束するように構成されるとともに、光発生部からミラー部に向かう光が進む光路上に配置され、反射面は、ミラー部の反射面が含まれる側に凸状に突出するように所定の曲率を有する略円弧形状に形成されている。このように、ミラー部の反射面が含まれる側に光を収束させて反射する凹状に突出する反射面を設け、反射面により反射される光の収束する度合いを調整するために予め拡散された光が凹状の反射面に向けて照射される場合と異なり、ミラー部の反射面が含まれる側に光を発散させて反射する凸状に突出する反射面を設け、反射面により反射される光の発散される度合いを調整するためにレンズ部により予め収束された光が凹状の反射面に向けて照射される。これにより、レンズ部により収束させた光を凸状の反射面で反射させることができるので、拡散された光を反射する場合と異なり、レンズ部により収束させた光を反射する反射面の面積を小さくすることができる。その結果、ミラー部の反射面をコンパクトに形成することができる。
【００１９】
上記第２の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、ミラー部は、光を反射させる反射面と反対側の面に非反射面を含み、非反射面は、反射面の曲面形状に対応する曲面形状に形成されている。このように構成すれば、非反射面が平坦面状に形成されている場合と異なり、ミラー部の厚みが増加するのを抑制することができるので、ミラー部の重量が増加するのをより抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記のように、ミラー部に補強リブなどを追加的に設けることに起因して振動ミラー素子の駆動性能が低下するのを抑制しながら、ミラー部が変形するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によるプロジェクタの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるプロジェクタの光学系を示した模式図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプロジェクタの振動ミラー素子を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態によるプロジェクタのミラー部を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態によるプロジェクタのミラー部の断面図である
【図６】プロジェクタのＭＥＭＳミラーの曲率が０（ｍｍ−１）である場合の投影領域の水平方向の端部近傍のレーザ光のスポットを示した図である。
【図７】本発明の一実施形態によるプロジェクタのＭＥＭＳミラーの曲率が０．６７×１０−３（ｍｍ−１）である場合の投影領域の水平方向の端部近傍のレーザ光のスポットを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態によるプロジェクタのＭＥＭＳミラーの曲率が１．０×１０−３（ｍｍ−１）である場合の投影領域の水平方向の端部近傍のレーザ光のスポットを示した図である。
【図９】本発明の一実施形態によるプロジェクタのＭＥＭＳミラーの曲率が１．２５×１０−３（ｍｍ−１）である場合の水平方向の投影領域の端部近傍のレーザ光のスポットを示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるプロジェクタのＭＥＭＳミラーの曲率とレーザ光のスポットの形状との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態によるプロジェクタ１の構成を説明する。
【００２４】
本発明の一実施形態によるプロジェクタ１は、図１に示すように、メインＣＰＵ１０１と、操作部１０２と、３つ（青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ））のレーザ光源１０３〜１０５と、２つの偏光ビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８ａおよび１０８ｂとを備えている。また、プロジェクタ１は、ミラー１０９と、レーザ光走査部１１０および１２０と、表示制御部１３０とを備えている。レーザ光走査部１１０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー１１０ａを含んでいる。また、レーザ光走査部１２０は、ＭＥＭＳミラー１２０ａを含んでいる。レーザ光走査部１１０および１２０は、レーザ光を投影領域１５０に走査するように構成されている。表示制御部１３０は、映像処理部１３１と、光源制御部１３２と、ＬＤ（レーザダイオード）ドライバ１３３と、ミラー制御部１３４と、ミラードライバ１３５とを含んでいる。プロジェクタ１は、映像処理部１３１に入力された映像信号に基づいて、画像を出力するように構成されている。なお、レーザ光源１０３〜１０５は、本発明の「光発生部」の一例である。また、レンズ１０８ｂは、本発明の「レンズ部」の一例である。また、レーザ光走査部１１０は、本発明の「振動ミラー素子」の一例である。また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、本発明の「ミラー部」の一例である。
【００２５】
メインＣＰＵ１０１は、プロジェクタ１の各部を制御するように構成されている。操作部１０２は、プロジェクタ１の電源を入れる操作、画像の投影角度を変更する操作および画像の解像度を変更する操作などを受け付けるために設けられている。
【００２６】
レーザ光源１０３は、青色のレーザ光をビームスプリッタ１０６と、レンズ１０８ａおよび１０８ｂとを通過させてミラー１０９に照射するように構成されている。レーザ光源１０４は、緑色のレーザ光をビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８ａおよび１０８ｂとを通過させてミラー１０９に照射するように構成されている。レーザ光源１０５は、赤色のレーザ光をビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８ａおよび１０８ｂとを通過させてミラー１０９に照射するように構成されている。
【００２７】
レンズ１０８ａは、図２に示すように、レーザ光源１０３〜１０５から照射されたレーザ光を平行にするように構成されている。レンズ１０８ａは、コリメートレンズにより構成されている。
【００２８】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、レンズ１０８ｂはレーザ光源１０３〜１０５からＭＥＭＳミラー１１０ａに向かう光を収束（集光）するように構成されている。レンズ１０８ｂは、集光レンズにより構成されている。また、レンズ１０８ｂは、図１に示すように、レーザ光源１０３〜１０５からＭＥＭＳミラー１１０ａに向かう光が進む光路上に配置されている。具体的には、レンズ１０８ｂは、レンズ１０８ａとミラー１０９との間の位置に配置されている。
【００２９】
ミラー１０９は、図１および図２に示すように、レーザ光源１０３〜１０５から照射されたレーザ光をＭＥＭＳミラー１１０ａに向けて反射するように構成されている。また、ミラー１０９は、レーザ光源１０３〜１０５の進行方向に対して所定の角度傾斜した状態で配置されている。
【００３０】
また、本実施形態では、図３に示すように、レーザ光走査部１１０は、光を反射させる反射面１１０ｂを含むＭＥＭＳミラー１１０ａと、ＭＥＭＳミラー１１０ａに接続され、ＭＥＭＳミラー１１０ａを軸線（５００−５００線）周りに振動可能に支持するトーションバー１１１ａ（１１１ｂ）およびバー１１２ａ（１１２ｂ）と、トーションバー１１１ａ（１１１ｂ）およびバー１１２ａ（１１２ｂ）と接続され、トーションバー１１１ａ（１１１ｂ）およびバー１１２ａ（１１２ｂ）を介してＭＥＭＳミラー１１０ａを振動駆動させる駆動部１１３ａおよび１１３ｂとを備えている。また、レーザ光走査部１１０は、駆動部１１３ａのＸ１方向側および駆動部１１３ｂのＸ２方向側に、それぞれ、固定部１１４ａおよび１１４ｂを含んでいる。ＭＥＭＳミラー１１０ａは、固定部１１４ａおよび１１４ｂにより、プロジェクタ本体（筺体）１ａ（図１参照）に固定されるように構成されている。また、図１に示すように、レーザ光走査部１１０（ＭＥＭＳミラー１１０ａ）により走査されたレーザ光は、投影領域１５０に投影される。なお、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂは、本発明の「支持部」の一例である。また、バー１１２ａおよび１１２ｂは、本発明の「バー」の一例である。
【００３１】
また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、１軸（Ｘ方向（図３参照））に駆動してレーザ光を水平方向（Ｐ方向（図１参照））に走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、水平方向を共振駆動により高速走査するように構成されている。レーザ光走査部１１０は、約２５ｋＨｚの周波数で駆動され、ＭＥＭＳミラー１１０ａとトーションバー１１１ａ（１１１ｂ）とを共振させるように構成されている。
【００３２】
また、図１に示すように、レーザ光走査部１２０（ＭＥＭＳミラー１２０ａ）により走査されたレーザ光は、投影領域１５０に投影される。また、ＭＥＭＳミラー１２０ａは、１軸（Ｙ方向（図３参照））に駆動してレーザ光を垂直方向（Ｑ方向（図１参照））に走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１２０ａは、垂直方向を直流駆動により低速走査するように構成されている。また、レーザ光走査部１２０は、約６０Ｈｚの周波数で駆動され、ＭＥＭＳミラー１２０ｂとＭＥＭＳミラー１２０ｂに接続されるトーションバーとを共振させないように構成されている。また、レーザ光走査部１２０のその他の構成は、公知のレーザ光走査部と同様の構成を有しているので説明を省略する。
【００３３】
また、本実施形態では、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、図４および図５に示すように、反射面１１０ｂが曲面形状に形成されている。具体的には、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、反射面１１０ｂが所定の曲率（たとえば、１．０×１０−３（ｍｍ−１））を有する略円弧形に形成されている。詳細には、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、反射面１１０ｂが所定の曲率を有する略球面形状に形成されている。また、反射面１１０ｂは、ＭＥＭＳミラー１１０ａの反射面１１０ｂが含まれる側（Ｚ１方向側）に凸状に突出するように形成されている。反射面１１０ｂは、光を反射させる反射面１１０ｂと反対側（Ｚ２方向側）の面に非反射面１１０ｃを含んでいる。
【００３４】
非反射面１１０ｃは、図５に示すように、反射面１１０ｂの曲面形状に対応する曲面形状に形成されている。すなわち、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、断面視において、略一定の厚みを有している。ＭＥＭＳミラー１１０ａは、ＭＥＭＳミラー１１０ａの２つの端部１１０ｄを通過する直線（６００−６００線）上のＭＥＭＳミラー１１０ａの中心点１１０ｅを通り、かつ、この直線に垂直な直線（７００−７００線）に関して線対称になるように形成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、平面視において、略円形状（図４参照）に形成されている。また、２つの端部１１０ｄは、平面視において、互いに、ＭＥＭＳミラー１１０ａの縁部１１０ｆ上の最も離間した位置である。また、レンズ１０８ｂ（図１参照）により収束（集光）されるとともに、ミラー１０９に反射されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー１１０ａの略中心（反射面１１０ｂと７００−７００線との交点）に照射される。
【００３５】
また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、たとえば、シリコンにより形成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、シリコンからなる基材をエッチングすることにより形成されている。また、反射面１１０ｂは、図示しない金属（たとえば、アルミニウム）が蒸着されることにより形成されている。
【００３６】
トーションバー１１１ａおよび１１１ｂは、図３に示すように、Ｙ方向に延びるように形成されている。また、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂのそれぞれの一方の端部は、ＭＥＭＳミラー１１０ａに接続されている。また、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂのそれぞれの他方の端部は、バー１１２ａおよび１１２ｂに接続されている。また、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂは、変形することによりＭＥＭＳミラー１１０ａを軸線（５００―５００線）周りに振動可能に連結している。またトーションバー１１１ａおよび１１１ｂは、ねじり変形可能に構成されている。
【００３７】
バー１１２ａおよび１１２ｂは、図３に示すように、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、バー１１２ａおよび１１２ｂのそれぞれの中央近傍部分は、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂのＹ方向の外側の端部と接続されている。バー１１２ａおよび１１２ｂは、撓み変形可能なように構成されている。
【００３８】
駆動部１１３ａは、図３に示すように、バー１１２ａおよび１１２ｂのＸ１方向側の端部に接続されている。また、駆動部１１３ｂは、バー１１２ａおよび１１２ｂのＸ２方向側の端部に接続されている。また、駆動部１１３ａおよび１１３ｂには、図示しない駆動用圧電層が設けられている。駆動部１１３ａおよび１１３ｂは、駆動用圧電層に電圧が印加されることによって撓み変形するように構成されている。駆動部１１３ａおよび１１３ｂの撓み変形により、ＭＥＭＳミラー１１０ａが軸線（５００−５００線）周りにＡ方向またはＢ方向に振動される。また、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、共振によってバー１１２ａおよび１１２ｂの傾斜以上に傾斜されるように構成されている。また、駆動部１１３ａおよび１１３ｂに印加される電圧の周波数は、ＭＥＭＳミラー１１０ａと、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂとの共振周波数と略一致するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１１０ａと、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂとの共振周波数を略一致させることにより、ＭＥＭＳミラー１１０ａとトーションバー１１１ａおよび１１１ｂとは共振される。これにより、トーションバー１１１ａおよび１１１ｂにはＡ方向またはＢ方向にねじられる力が加えられ、ＭＥＭＳミラー１１０ａは、バー１１２ａおよび１１２ｂの傾斜角度よりも大きい角度でＡ方向またはＢ方向に振動される。
【００３９】
映像処理部１３１は、外部から入力される映像信号に基づいて、画像の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部１３１は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー制御部１３４を介して、レーザ光走査部１１０および１２０の駆動を制御するとともに、光源制御部１３２を介して、レーザ光源１０３〜１０５によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。
【００４０】
光源制御部１３２は、映像処理部１３１による制御に基づいて、ＬＤドライバ１３３を制御して、レーザ光源１０３〜１０５によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、光源制御部１３２は、レーザ光走査部１１０および１２０が走査するタイミングに合せて画像の各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源１０３〜１０５から照射させる制御を行うように構成されている。
【００４１】
ミラー制御部１３４は、映像処理部１３１による制御に基づいて、ミラードライバ１３５を制御して、レーザ光走査部１１０および１２０の駆動を制御するように構成されている。
【００４２】
本実施形態では、上記のように、反射面１１０ｂが曲面形状に形成されているＭＥＭＳミラー１１０ａを設ける。これにより、反射面１１０ｂが平坦面の場合と比べて、ＭＥＭＳミラー１１０ａの剛性を大きくすることができるので、ＭＥＭＳミラー１１０ａが振動駆動した際にＭＥＭＳミラー１１０ａが変形するのを抑制することができる。また、少なくとも反射面１１０ｂを曲面形状にすることによりＭＥＭＳミラー１１０ａの剛性を向上させることができるので、ＭＥＭＳミラー１１０ａに補強リブを設けたり、ＭＥＭＳミラー１１０ａの厚みを増加させる必要がなく、その分、ＭＥＭＳミラー１１０ａの重量が増加するのを抑制することができる。その結果、ＭＥＭＳミラー１１０ａに補強リブなどを追加的に設けることに起因して共振周波数（ＭＥＭＳミラー１１０ａの振動する速さ）が低下するのを抑制することができる。したがって、この発明によるプロジェクタ１では、ＭＥＭＳミラー１１０ａに補強リブなどを追加的に設けることに起因してレーザ光走査部１１０の駆動性能が低下するのを抑制しながら、ＭＥＭＳミラー１１０ａが変形するのを抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、上記のように、反射面１１０ｂを所定の曲率を有する略円弧形状に形成する。これにより、ＭＥＭＳミラー１１０ａが不規則な曲面形状により形成されている場合と異なり、ＭＥＭＳミラー１１０ａによる反射特性が不均一になるのを抑制しながら、ＭＥＭＳミラー１１０ａの剛性を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、上記のように、反射面１１０ｂを所定の曲率を有する略球面形状に形成する。これにより、ＭＥＭＳミラー１１０ａによる反射特性が不均一になるのをより抑制しながら、ＭＥＭＳミラー１１０ａの剛性をより向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、上記のように、レーザ光源１０３〜１０５からＭＥＭＳミラー１１０ａに向かう光が進む光路上にレンズ１０８ｂを配置し、レーザ光源１０３〜１０５からＭＥＭＳミラー１１０ａに向かう光を収束させるようにレンズ１０８ｂを構成する。これにより、曲面を有する反射面１１０ｂにより光が拡散されてしまうのを、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより収束された状態にすることができるので、画像の解像度が低下するのを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、上記のように、レーザ光源１０３〜１０５からＭＥＭＳミラー１１０ａに向かう光を収束するようにレンズ１０８ｂを構成し、ＭＥＭＳミラー１１０ａの反射面１１０ｂが含まれる側に凸状に突出する反射面１１０ｂを形成する。このように、ＭＥＭＳミラー１１０ａの反射面１１０ｂが含まれる側に光を発散させて反射する凸状に突出する反射面１１０ｂを設け、反射面１１０ｂにより反射される光の発散される度合いを調整するためにＭＥＭＳミラー１１０ａにより予め収束された光が凹状の反射面１１０ｂに向けて照射される。これにより、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより収束させた光を凸状の反射面１１０ｂで反射させることができるので、拡散された光を反射する場合と異なり、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより収束させた光を反射する反射面１１０ｂの面積を小さくすることができる。その結果、ＭＥＭＳミラー１１０ａの反射面１１０ｂをコンパクトに形成することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、上記のように、反射面１１０ｂと反対側の面に非反射面１１０ｃを設け、反射面１１０ｂの曲面形状に対応する曲面形状に非反射面１１０ｃを形成する。これにより、非反射面１１０ｃが平坦面状に形成されている場合と異なり、ＭＥＭＳミラー１１０ａの厚みが増加するのを抑制することができるので、ＭＥＭＳミラー１１０ａの重量が増加するのをより抑制することができる。
【００４８】
次に、図６〜図１０を参照して、ＭＥＭＳミラー１１０ａの反射面１１０ｂの曲率を変更した際に、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより反射されたレーザ光のスポットの形状の変化について説明する。なお、図６〜図９には、投影領域１５０のうち水平方向（Ｐ方向（図１参照））の端部近傍１５０ａ（図１参照）におけるレーザ光のスポットが示されている。なお、レーザ光のスポットの大きさは、レーザ光の強度の半値全幅により表されている。また、本発明における反射面１１０ｂは所定の曲率を有しているので、比較値としての反射部の曲率が０（ｍｍ−１）である場合については、図１０において白抜きの記号で表している。
【００４９】
図６〜図９には、ＭＥＭＳミラーの反射面の曲率が０、０．６７×１０−３、１．０×１０−３、１．２５×１０−３（ｍｍ−１）である場合のそれぞれのレーザ光のスポット１７０ａ〜１７０ｄの形状が示されている。図６に示すように、反射面１１０ｂの曲率が０（ｍｍ−１）である場合には、レーザ光走査部１１０の動作時のＭＥＭＳミラー１１０ａの変形に起因して、レーザ光のスポット１７０ａが大きくなる（広がる）。また、図６〜図９に示すように、反射面１１０ｂの曲率が大きくなるにしたがってＭＥＭＳミラー１１０ａの変形がより抑制されることに伴い、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより反射されたレーザ光のスポットが小さくなることを確認した。なお、投影領域１５０のうち垂直方向（Ｑ方向（図１参照））の中央部１５０ｂ近傍におけるレーザ光のスポット（図示せず）では、反射面１１０ｂの曲率が大きくなるにしたがって、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより反射されたレーザ光のスポットがわずかに大きくなることを確認した。
【００５０】
また、図１０に示すように、反射面１１０ｂ（ＭＥＭＳミラー１１０ａ）の曲率が大きくなるにしたがって、曲率のばらつき（寸法誤差）に起因する、レーザ光のスポットの大きさのばらつきが大きくなることを確認した。この場合、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより反射されたレーザ光のスポットの大きさのばらつきに起因して、投影される画像の解像度がばらつくことを確認した。
【００５１】
また、ＭＥＭＳミラー１１０ａの設計値が１．０×１０−３（ｍｍ−１）である場合に、ＭＥＭＳミラー１１０ａの曲率を０．９１×１０−３（ｍｍ−１）より大きく、１．１×１０−３（ｍｍ−１）より小さく設定することにより、投影領域１５０の水平方向の端部に関しては、ＭＥＭＳミラー１１０ａにより反射されたレーザ光のスポットの大きさのばらつきを±５％以内の範囲に抑えることが可能である。
【００５２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記実施形態では、本発明の振動ミラー素子としてのレーザ光走査部をプロジェクタに適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、振動ミラー素子をヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などに適用してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、反射面および非反射面の両方を曲面形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、反射面のみを曲面形状に形成してもよい。また、非反射面の曲面形状を平坦面状に形成してもよい。これにより、ミラー部の剛性をより高めることができるので、ミラー部が振動駆動した際にミラー部が変形するのをより抑制することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、曲面形状の一例としての略球面形状にＭＥＭＳミラー１１０ａ（ミラー部）を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、略球面形状以外の、たとえば、略円弧（アーチ）形状などの曲面形状にミラー部を形成してもよいし、略円弧形状および略球面形状以外の曲面形状により形成してもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、平面視において、略円形状のＭＥＭＳミラー（ミラー部）を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、平面視において、略円形状以外の、たとえば、多角形形状のミラー部を設けてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、水平方向を走査するＭＥＭＳミラー１１０ａ（ミラー部）垂直方向を走査するＭＥＭＳミラー１２０ａのうち水平方向を走査するＭＥＭＳミラー１１０ａを略球面形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平方向を走査するＭＥＭＳミラーおよび垂直方向を走査するＭＥＭＳミラーの両方を略球面形状に形成してもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、１軸方向に走査可能なＭＥＭＳミラー（ミラー部）設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、２軸方向に走査可能なミラー部を設けてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、ＭＥＭＳミラー１１０ａ（ミラー部）の反射面側に凸状に突出する反射面を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ミラー部の反射面とは反対側の非反射面側に凹状に窪む反射面を形成してもよい。また、この場合、凹状に窪む反射面によりレーザが収束（集光）されるので、レンズ１０８ｂ（レンズ部）としての発散レンズを設けることにより、適切に画像を表示することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  プロジェクタ
１０３、１０４、１０５  レーザ光源（光発生部）
１０８ｂ  レンズ（レンズ部）
１１０  レーザ光走査部（振動ミラー素子）
１１０ａ  ＭＥＭＳミラー（ミラー部）
１１０ｂ  反射面
１１０ｃ  非反射面
１１１ａ、１１１ｂ  トーションバー（支持部）
１１２ａ、１１２ｂ  バー（支持部）
１１３ａ、１１３ｂ  駆動部
【図１】
2014197063.tif 000003
【図２】
2014197063.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014197063.tif 000008
【図７】
2014197063.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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