(57)【要約】【課題】短焦点型であってフォーカスフリーのレーザ走査方式プロジェクタを実現する。【解決手段】本開示のレンズモジュールは、微振動ミラーによって反射されたビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する。本開示のレーザ走査方式プロジェクタに適用できる。【選択図】図１４
2017125942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタに用いるレンズモジュールにおいて、
光源からのビーム光を反射しつつ微小振動することによって前記ビーム光を２次元走査させる走査部と、
前記走査部によって反射された前記ビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、
前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材と
を備え、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する
レンズモジュール。
【請求項２】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれの前記ビームウエストにおけるビーム半径が一致する
請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項３】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストが、前記第２の光学部材から距離ｚだけ離れた位置で一致する
ただし、距離ｚは次式を満たし、λは前記ビーム光の波長、ω0は前記ビーム光の前記ビームウエストにおけるビーム半径である
λｚ／πω02＜１
請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項４】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光を、前記ビーム光の進行方向に対して斜めに配置されたスクリーンに投射する場合、前記ビーム光の進行方向に対して垂直に配置されたスクリーンに投射される場合に比較して、前記ビームウエストにおけるビーム半径は大きくされ、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、斜めに配置された前記スクリーンにおける前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が概ね一致する
請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項５】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光を、前記の進行方向に対して斜めに配置されたスクリーンに投射する場合、前記ビーム光の入射角に応じて前記ビームウエストにおけるビーム半径は大きくされ、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、斜めに配置された前記スクリーン上の各位置における前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が概ね一致する
請求項４に記載のレンズモジュール。
【請求項６】
前記光源と前記走査部の間に配置され、前記光源から射出されたガウスビームを幾何光学的に平行光である前記ビーム光に変換するコリメータレンズを
さらに備える請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項７】
前記走査部は、MEMSミラーである
請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項８】
前記第１の光学部材は、前記走査部としての前記MEMSミラーによって反射される前の前記ビーム光を通過させるとともに、前記MEMSミラーによって反射された前記ビーム光を通過する
請求項７に記載のレンズモジュール。
【請求項９】
前記スクリーンに投射された前記ビーム光の水平方向または垂直方向の一方の軌跡は、略直線状である
請求項２に記載のレンズモジュール。
【請求項１０】
ガウスビームを射出する光源と、
前記光源から射出された前記ガウスビームを幾何光学的に平行光であるビーム光に変換するコリメータレンズと、
光源からのビーム光を反射しつつ微小振動することによって前記ビーム光を２次元走査させる走査部と、
前記走査部によって反射された前記ビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、
前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材と
を備え、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する
プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レンズモジュール、およびプロジェクタに関し、特に、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーを用いたレーザ走査方式プロジェクタの短焦点化を実現できるようにしたレンズモジュール、およびプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタに対しては、筐体から比較的近距離に位置するスクリーンに映像を投射できる短焦点化、移動可能な小型化が望まれている。
【０００３】
図１は、短焦点化された小型プロジェクタに対して想定される利用形態を示している。
【０００４】
すなわち、同図Ａに示されるように、横向きに設置したプロジェクタ１から比較的近い距離に位置する壁面状のスクリーン２に高画角で映像を投射できたり、同図Ｂに示すように、縦向きにプロジェクタ１を設置した卓上３をスクリーンとして映像を投射できたりするものの実現が望まれている。
【０００５】
従来のプロジェクタでは、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)やDMD(Digital Micro mirror Device)などの画像形成素子上に表示した画像を、ＬＤ（半導体レーザ）などの投射光学系によってスクリーンに拡大して投射させるパネル方式プロジェクタが主流である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
パネル方式プロジェクタでも短焦点型は存在するが、画像形成素子上に表示した画像を高倍率で拡大するための光学系（レンズやミラー等）が必要となるため、小型化は困難である。特に、LCOSやDMDを使った短焦点型のパネル方式プロジェクタでは、画像形成素子の画像をスクリーン上に光学的に結像させているので、プロジェクタを設置する時に、スクリーン上のすべての範囲で焦点をあわせる作業が必要となり、可搬式とすることが難しい。
【０００７】
また従来、MEMSミラーによって光源からのビーム光をスクリーン上で走査させることにより映像を映し出すレーザ走査方式プロジェクタも提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許５０４１９２３号公報
【特許文献２】特許５１６７６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザ走査方式プロジェクタを小型化する場合、光源はＬＤにほぼ限られる。ＬＤからのビーム光は平行光ではなく、ガウス分布に従って発光点から広がって射出される。したかって、ＬＤの後段にビームをしぼるための光学系（コリメータレンズと称する）が必要であり、コリメータレンズによってＬＤから射出されたビームがほぼ平行光に変換される。これにより、プロジェクタとスクリーンとの距離に拘わらず、画像の分解能を維持することができるフォーカスフリーを実現できる。
【００１０】
しかしながら、実際にフォーカスフリーを実現できるのは、コリメータレンズの後段に存在する所定の位置（以下、ビームウエストと称する。詳細後述）よりもさらにスクリーンが後段に位置している場合だけである。したがって、スクリーンがビームウエストよりもコリメータレンズ側に位置している場合にはフォーカスフリーが実現されずに分解能（解像度）が悪化してしまう。よって、小型のレーザ走査方式小型プロジェクタで、スクリ−ンの距離が近い短焦点型を実現することは困難であった。
【００１１】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、短焦点型であってフォーカスフリーのレーザ走査方式プロジェクタを実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の第１の側面であるレンズモジュールは、プロジェクタに用いるレンズモジュールにおいて、光源からのビーム光を反射しつつ微小振動することによって前記ビーム光を２次元走査させる走査部と、前記走査部によって反射された前記ビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する。
【００１３】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれの前記ビームウエストにおけるビーム半径が一致するようにすることができる。
【００１４】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストが、前記第２の光学部材から距離ｚだけ離れた位置で一致するようにすることができる。
ただし、距離ｚは次式を満たし、λは前記ビーム光の波長、ω0は前記ビーム光の前記ビームウエストにおけるビーム半径である
λｚ／πω02＜１
【００１５】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光を、前記ビーム光の進行方向に対して斜めに配置されたスクリーンに投射する場合、前記ビーム光の進行方向に対して垂直に配置されたスクリーンに投射される場合に比較して、前記ビームウエストにおけるビーム半径を大きくすることができ、前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、斜めに配置された前記スクリーンにおける前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が概ね一致するようにすることができる。
【００１６】
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光を、前記の進行方向に対して斜めに配置されたスクリーンに投射する場合、前記ビーム光の入射角に応じて前記ビームウエストにおけるビーム半径を大きくすることができ、前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、斜めに配置された前記スクリーン上の各位置における前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が概ね一致するようにすることができる。
【００１７】
本開示の第１の側面であるレンズモジュールは、前記光源と前記微小振動ミラーの間に配置され、前記光源から射出されたガウスビームを幾何光学的に平行光である前記ビーム光に変換するコリメータレンズをさらに備えることができる。
【００１８】
前記走査部は、MEMSミラーとすることができる。
【００１９】
前記第１の光学部材は、前記走査部としての前記MEMSミラーによって反射される前の前記ビーム光を通過させるとともに、前記MEMSミラーによって反射された前記ビーム光を通過するようにすることができる。
【００２０】
前記スクリーンに投射された前記ビーム光の水平方向または垂直方向の一方の軌跡は、略直線状とすることができる。
【００２１】
本開示の第２の側面であるプロジェクタは、ガウスビームを射出する光源と、前記光源から射出された前記ガウスビームを幾何光学的に平行光であるビーム光に変換するコリメータレンズと、光源からのビーム光を反射しつつ微小振動することによって前記ビーム光を２次元走査させる走査部と、前記走査部によって反射された前記ビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する。
【００２２】
本開示の第１および第２の側面によれば、第２の光学部材にて反射または通過したビーム光は、ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置を一致させ、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径を一致させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本開示の第１の側面によれば、短焦点型であってフォーカスフリーのレーザ走査方式プロジェクタに搭載できるレンズモジュールを実現できる。
【００２４】
本開示の第２の側面によれば、短焦点型であってフォーカスフリーのレーザ走査方式プロジェクタを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】短焦点化された小型プロジェクタの利用形態を示す図である。
【図２】ＬＤから射出されるレーザビームの特性を説明するための図である。
【図３】コリメータレンズによってビーム光を幾何光学的に平行にした場合における水平垂直方向のビーム半径の変化を示す図である。
【図４】コリメータレンズによってビーム光を幾何光学的に平行にしない場合における水平垂直方向のビーム半径の変化を示す図である。
【図５】第１の実施の形態における水平方向のレンズデータを示す図である。
【図６】第１の実施の形態における垂直方向のレンズデータを示す図である。
【図７】第１の実施の形態におけるビーム半径の変化を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における水平方向のレンズデータを示す図である。
【図９】第２の実施の形態における垂直方向のレンズデータを示す図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるビーム半径の変化を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における水平方向のレンズデータを示す図である。
【図１２】第３の実施の形態における垂直方向のレンズデータを示す図である。
【図１３】第３の実施の形態におけるビーム半径の変化を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態のレンズモジュールの構成例を示す図である。
【図１５】第４の実施の形態のレンズモジュールとスクリーンの配置を示す図である。
【図１６】第４の実施の形態のレンズモジュールのレンズデータを示す図である。
【図１７】ＸＹ多項式の係数を示す図である。
【図１８】第４の実施の形態におけるビーム半径の変化を示す図である。
【図１９】第４の実施の形態による投射画像を示す図である。
【図２０】第５の実施の形態のレンズモジュールの構成例を示す図である。
【図２１】第５の実施の形態のレンズモジュールとスクリーンの配置を示す図である。
【図２２】第５の実施の形態のレンズモジュールのレンズデータを示す図である。
【図２３】ＸＹ多項式の係数を示す図である。
【図２４】第５の実施の形態におけるビーム半径の変化を示す図である。
【図２５】第５の実施の形態による投射画像を示す図である。
【図２６】第１乃至第５の実施の形態をレーザ走査方式プロジェクタに適用した場合の構成例を示すブロック図である。
【図２７】図２６のレーザ光源部の詳細に構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明するが、その前に、ＬＤから射出されるレーザビームの特性について説明する。
【００２７】
＜ＬＤから射出されるレーザビームの特性＞
図２は、ＬＤから射出されるレーザビームの特性を説明するための図である。
【００２８】
ＬＤ２０のビーム光は、角度強度分布がガウス分布に従って変化するため、発光点から広がって射出されるが、ＬＤ２０の後段に配置されたコリメータレンズ２１によって幾何光学的には平行光に変換される。本明細書においては、角度強度分布がガウス分布に従って変化するビーム光をガウスビームと称する。
【００２９】
しかしながら、コリメータレンズ２１を通過したガウスビームは幾何光学的には平行光であっても、波動光学的には平行光にはならず、必ずビームウエストとよばれる位置までビーム径が小さくなっていき、それ以遠はビーム径が大きくなっていく性質がある。
【００３０】
このため、スクリーン３０をビームウエストよりもコリメータレンズ２１側に設けた場合、画像サイズは小さくなる一方、ビーム径は大きくなるため、画像の解像力は非常に悪くなる。反対に、スクリーン３０をビームウエストよりも十分遠方に設けた遠くに設けた場合、画像サイズとビーム径がともに線形で大きくなるため、画像分解能は変化しないフォーカスフリーを実現できる。
【００３１】
以下、レーザ走査方式プロジェクタの光学系を想定し、まずコリメータレンズ２１だけで短焦点化とフォーカスフリー化を実現可能であるか否か波動光学的に説明する。
【００３２】
ＬＤ２０から射出されるガウスビーム（角度強度分布がガウス分布に従うレーザビーム）の場合、ビームウエストから距離ｚの位置におけるビーム半径ωは理論的に次式（１）で表すことができる。
【００３３】
【数１】
2017125942.tif 000003
【００３４】
ここで、ビーム半径とはビーム強度が（１／ｅ2）となる幅を指し、ω0はビームウエストにおけるビーム半径を表し、λはガウスビームの波長を表す。
【００３５】
式（１）から明らかなように、ビーム半径ωは距離ｚが大きくなると次式（２）に漸近することがわかる。すなわち、ビーム半径ωは距離ｚに比例して大きくなることが分かる。
【００３６】
【数２】
2017125942.tif 000004
【００３７】
一方、プロジェクタの画面サイズも距離に比例して大きくなるので、フォーカスフリーの状態が達成できる。良好な解像度でフォーカスフリーの状態を達成するには、プロジェクタの画角を設計仕様（MEMS振り角や光学系の倍率の設計）にあうように、比例係数、実質ω0を決定すればよい。
【００３８】
ただし、ＬＤ２０から射出されるガウスビームのFFP(Far Field Pattern)は、通常、水平方向半径と垂直方向の半径とが２倍程度異なる楕円ビームになっているので、水平方向と、垂直方向とで個別に式（２）を考慮する必要がある。
【００３９】
例えば、プロジェクタの水平画角がθh、垂直画角がθvである場合、水平方向の画素数をｈ、垂直方向の画素数をｖ、ビームウエストにおける水平方向のビーム半径をωh、垂直方向のビーム半径をωvとすれば、ビーム径×画素数＝画面サイズの関係は水平方向と垂直方向でそれぞれ次式（３）に示すとおりとなる。
【００４０】
【数３】
2017125942.tif 000005
【００４１】
なお、式（３）までは、空気中を進むガウスビームの半径の変化を示したに過ぎず、実際にレンズなどの光学系を通過したときにガウスビームの半径がどうなるかについては別の議論が必要である。
【００４２】
次に、ＬＤ２０からビームウエストまでの距離とガウスビームの半径が光学系によってどのように変換するかについて説明する。
【００４３】
一般に、幾何光学の像面と波動光学に基づくビームウエストの位置は一致しないので、波動光学におけるビームウエストの伝搬式を用いて説明する。なお、該伝搬式は幾何光学における結像式とよく似ているが同一ではない。また、光学系としてはコリメータレンズしかない場合を考える。
【００４４】
コリメータレンズ２１を出た後のビームウエストにおけるビーム半径ω0、ビームウエストのコリメータレンズ２１からの距離位置ｄ1'は次式（４）で表される。
【００４５】
【数４】
2017125942.tif 000006
【００４６】
ここで、ｆ1はコリメータレンズ２１の焦点距離を表し、ｄ0はＬＤ２０の発光点からコリメータレンズ２１までの光軸距離を表し、ω-1はコリメータレンズ２１に入射前のビームウエスト半径を表している。
【００４７】
例えば、コリメータレンズ２１によってビーム光を幾何光学的に平行にした場合、焦点距離ｆ1＝光軸距離ｄ0となるので、式（４）から次式（５）が成立する。
【００４８】
【数５】
2017125942.tif 000007
【００４９】
図３は、式（５）に対して具体的な数値を適用して計算した結果を示している。すなわち、波長λ＝525ｎｍ、ビーム光のFFPを水平方向１０度、垂直方向２０度とした場合に、同図Ａが焦点距離ｆ1＝２ｍｍとしたときを示し、同図Ｂが焦点距離ｆ1＝１ｍｍとしたときを示している。
【００５０】
図３の場合、水平方向と垂直方向のビーム半径を表す２本の曲線の傾きが大きく異なり、基本的に解像度が水平と垂直とで大きく異なっていることになるので、フォーカスフリーではあるもののあまり好ましくない。ただし、水平と垂直のビーム径の差が小さいならば、スクリーン距離限定の短焦点光学系として使用は可能である。
【００５１】
次に、図４は、図３の場合と同じ条件で、コリメータレンズ２１によってビーム光を幾何光学的に平行とすることにこだわらずにＬＤ２０の発光点を前後に移動したときの再計算結果を示している。同図Ａが焦点距離ｆ1＝２ｍｍとして光軸距離ｄ0＝（２ｍｍ＋４μｍ）としたときを示し、同図Ｂが焦点距離ｆ1＝２ｍｍとして光軸距離ｄ0＝（２ｍｍ−４μｍ）としたときを示している。
【００５２】
図４の場合、コリメータレンズ２１から十分に離れた位置では、水平方向と垂直方向のビーム半径を表す２本の曲線は同じ傾きを有するので、フォーカスフリーであって、且つ、解像度が水平方向と垂直方向で等しいと言える。しかしながら、水平垂直でビームウエストが離れすぎているので、コリメータレンズ２１から近い距離では、水平垂直の一方のビーム半径が大きくなっており、近距離では水平垂直の解像度の一方が良くても他方は必ず悪くなるので、短焦点化を実現するうえで好ましくない。
【００５３】
図３を参照して上述したように、水平垂直のビームウエスト位置を一致させると、距離に対するビーム半径の傾きが異なって、水平垂直の解像力に差がでてくる。また、図４を参照して上述したように、距離に対するビーム半径の傾きを一致させるとビームウエストの位置が水平垂直で異なってしまい、近距離で水平または垂直の少なくとも一方の解像力の確保が難しくなる。
【００５４】
このように、短焦点、且つ、フォーカスフリーのプロジェクタを実現するためには、コリメータレンズの位置の変更だけでは不可能であり、事実上、短焦点化またはフォーカスフリーの一方だけしか実現することはできない。
【００５５】
そこで、本開示においては、短焦点化とフォーカスフリーを両立させるため、コリメータレンズの他に少なくとも２枚のレンズ（ミラーに代えてもよい）を組み合わせたレンズモジュールを提案する。なお、コリメータレンズを省略した２枚のレンズによってレンズモジュールを構成してもよい。
【００５６】
該レンズモジュールにより、水平方向と垂直方向のビームウエストの位置とそこにおけるビーム半径を一致させることができれば、ＬＤから射出されるレーザ光はFFPの水平方向の角度と垂直方向の角度が異なっていても、短焦点化とフォーカスフリーを両立できる。
【００５７】
上述したように、フォーカスフリーを実現するためには、レンズモジュールの最終面を出たビーム光の伝搬が水平垂直それぞれで式（３）を満たしていればよい。なお、一般にスクリーン上における画素の縦横方向のサイズは等しいので、レンズモジュールの最終面における式（３）では次式（６）が成立する必要がある。
【００５８】
【数６】
2017125942.tif 000008
【００５９】
以下、式（３）のωhとωvは同値とする。なお、両者が異なる値であってもよいが、後述する計算方法は同様となる。
【００６０】
ただし、レーザ光源のビームウエストにおけるビーム半径ωhとωvは異なるため、光軸まわりに対称なレンズモジュールでその最終面における水平垂直方向のビーム半径を同じにすることはできないので、必然的にレンズモジュールは光軸まわりに非対称なものとなる。
【００６１】
＜本開示の第１の実施の形態＞
以下、レンズモジュールの構成として、ＬＤの後段に順にコリメータレンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３が配置されているものを想定し、次式（７）に示す伝搬式を適用して論ずる。なお、式（７）の代わりに、CODEVのBEAコマンドを使っても同じ結果を得ることができる。
【００６２】
【数７】
2017125942.tif 000009
【００６３】
第３レンズＬ３通過後のビームウエストは、第３レンズＬ３からスクリーン側に200ｍｍの位置となるようにし、そのビームウエストにおけるビーム半径ω0が0.2ｍｍとなるようにレンズモジュールを設計する。ただし、ＬＤからのビーム光は波長λが525ｎｍであり、FFPは水平方向を１０度、垂直方向を２０度とする。また、スクリーンは、第３レンズＬ３通過後のビームが垂直入射する位置に配置されているものとする。
【００６４】
上記した条件下で計算されたレンズモジュールのレンズデータは、図５および図６に示すとおりとなる。
【００６５】
図５は、FFPが１０度の水平方向に対応するものである。図６は、FFPが２０度の垂直方向に対応するものである。
【００６６】
図７は、第３レンズＬ３の位置を基準（距離＝０）とした第３レンズＬ３通過後のビーム光のビーム半径を表している。
【００６７】
ＬＤから射出された直後のビーム光は、ビーム半径が水平垂直で異なるが、同図に示されるように、第３レンズＬ３通過後ではビーム半径が水平垂直で一致する。さらに、第３レンズＬ３からビーム半径の最小値（ビームウエスト）までの距離も水平垂直で一致する。すなわち、第３レンズＬ３通過後では、全ての距離で水平垂直のビーム半径が完全に一致することになる。
【００６８】
この場合、スクリーンの位置が第３レンズＬ３に近いときにはビームサイズが小さいので超短焦点プロジェクタとして使用することができ、スクリーンの位置を第３レンズＬ３から離すとビームサイズが急に大きくなるので、高画角の超短焦点プロジェクタとして使用できる。
【００６９】
次に、フォーカスフリーの実現に関する、第３レンズＬ３通過後のビームウエストの望ましい位置について説明する。
【００７０】
上述したように、フォーカスフリーを実現するための条件としては、ビーム半径と画面サイズがともに距離ｚに比例すればよいことである。これを上述している式（１）に当てはめると、ビーム半径ωが距離ｚにほぼ比例する条件となり、次式（８）が１より十分に大きいか、または−１より十分に小さいときである。
【００７１】
【数８】
2017125942.tif 000010
【００７２】
すなわち、その領域を除いた次式（９）が示す範囲にビームウエストがあれば、プロジェクタとして最も合理的である。
【００７３】
【数９】
2017125942.tif 000011
【００７４】
ただし、距離ｚが負の値の位置にスクリーンを配置することはできないので、式（９）は次式（１０）に書き換えることができる。
【００７５】
【数１０】
2017125942.tif 000012
【００７６】
よって、式（１０）を満たす距離ｚにビームウエストを置くことが望ましい。
【００７７】
第１の実施の形態では、波長λ＝525ｎｍ、ビーム半径ω0が0.2ｍｍとしているので、これらを式（１０）に代入すると、ｚ＜239.4ｍｍとなる。これはすなわち、第３レンズＬ３から239.4ｍｍだけスクリーン側の位置より、プロジェクタに近い範囲の間にビームウエストを配置する設計が好ましいことを示しており、第１の実施の形態では、第３レンズＬ３通過のｄ’＝-200ｍｍとしていたので、この条件に適合していることが確認できる。
【００７８】
＜本開示の第２の実施の形態＞
上述した第１の実施の形態では、スクリーンが、第３レンズＬ３通過後のビームが垂直入射する位置に配置されているものとしていた。第２の実施の形態では、プロジェクタの実際の利用を考慮し、スクリーンに対してプロジェクタの光軸が斜めに入射する場合を想定する。
【００７９】
ビーム光の光軸に対して傾いたスクリーンに対し、第１の実施の形態のように水平垂直のビーム半径が同じビーム光を投射すると、スクリーン上では、その傾きに応じて水平垂直のビーム半径が異なってしてしまう。そこで、第２の実施の形態では、これを補正するようにする。
【００８０】
例えば、水平方向には傾きが無く、垂直方向だけ斜めに入射させる場合、その入射角度をφ（例えば、４０度）とすれば、垂直方向のビーム半径は（１／cosφ）倍に大きくなる。よってこれを補正するため、次式（１１）を満たすように、垂直方向のビームウエストを変更すればよい。
【００８１】
【数１１】
2017125942.tif 000013
【００８２】
なお、ビーム光がスクリーンに斜め入射にする場合の入射角度φはスクリーンの位置によって違うので、理想的にはスクリーンの位置毎にωvを変えることが好ましいが、計算を簡単にするため、スクリーン画面中央に対する入射角φに対応する値で代表するようにしてもよい。
【００８３】
上記した条件下で計算されたレンズモジュールのレンズデータは、図８および図９に示すとおりとなる。
【００８４】
図８は、FFPが１０度の水平方向に対応するものである。図９は、FFPが２０度の垂直方向に対応するものである。
【００８５】
スクリーンに対するビーム光の斜め入射により、スクリーン上のビーム径がcos(４０度)だけ大きくなることを考慮して、FFPが２０度である垂直方向では、図９に示されるように、第３レンズＬ３通過後のビームウエストにおけるビーム半径を（１／cos(40度)）＝1.305倍だけ大きくしている。
【００８６】
例えば、ビームウエストの位置に４０度傾いたスクリーンを配置した場合、さらにcos(40度)倍大きくなるため、FFPが１０度である水平方向のビームウエストにおけるビーム半径に対してFFPが２０度の垂直方向のビームウエストにおけるビーム半径は、cos(40度)の２乗倍だけ大きくなる。
【００８７】
このように、斜め入射の場合、第３レンズＬ３通過後のビームウエストにおけるビーム半径は、理論的にスクリーン入射角度φのコサインの２乗分だけビームウエスト半径を変更する必要がある。具体的には図１０に示すとおりである。
【００８８】
図１０は、第３レンズＬ３の位置を基準（距離＝０）としたビーム光のビーム半径を表している。
【００８９】
FFPが２０度である垂直方向のビーム半径は、FFPが１０度である水平方向のビーム半径に対して（１／cos(４０度)）を乗算したものとなっている。同図に示されるように、ビームウエストに近い位置に斜めにスクリーンを配置すると水平垂直でビーム径に差が発生するが、両曲線の漸近線は同じになるので、無限遠におかれたプロジェクタ上のビーム半径は水平垂直でほぼ同じにすることができる。
【００９０】
なお、上述した第２に実施の形態では、垂直方向に斜め入射する場合を例としたが、水平方向に斜め入射する場合についても同様に計算することができる。
【００９１】
＜本開示の第３の実施の形態＞
上述した第２の実施の形態では、ビームウエストに近い位置にスクリーンを配置すると水平垂直でビーム径に差が出やすくなってしまう。したがって、スクリーンをプロジェクタから短距離に置くことを重視した場合、実際にスクリーンを配置する距離を考慮すべきである。すなわち、実際にスクリーンを配置する可能性が有る距離範囲で、水平垂直のビーム半径をほぼ同一にすることが望ましい。
【００９２】
これを実現するためには、上述した第２の実施の形態による水平垂直の少なくとも一方のビームウエストを若干ずらせばよい。
【００９３】
以下に説明する第３の実施の形態は、上述した第２の実施の形態における垂直方向のビームウエストを100ｍｍだけ第３レンズＬ３側にシフトするようにした。
【００９４】
上記した条件下で計算されたレンズモジュールのレンズデータは、図１１および図１２に示すとおりとなる。
【００９５】
図１１は、FFPが１０度の水平方向に対応するものである。図１２は、FFPが２０度の垂直方向に対応するものである。
【００９６】
図１３は、第３レンズＬ３の位置を基準（距離＝０）としたビーム光のビーム半径を表している。
【００９７】
同図から明らかなように、スクリーンの配置の範囲を距離０付近から1000ｍｍまでとすれば、この範囲における水平垂直のビーム半径が実用上ほぼ同じ値にできたことが確認できる。
【００９８】
＜本開示の第４の実施の形態＞
上述した第１乃至第３の実施の形態は、短焦点化を実現すための原理的な構成例であって、１本のビーム光だけに着目し、その進行方向に対して垂直、または斜めにスクリーンを置いた場合について論じた。第４の実施の形態では、MEMSミラーを用いたレーザ走査方式プロジェクタに適用する場合について説明する。
【００９９】
図１４は、第４の実施の形態のレンズモジュールの構成例を示している。
【０１００】
第４の実施の形態のレンズモジュールにおいては、ＬＤ２０からのレーザ光がコリメータレンズ２１（コリメータレンズＬ１とも称する）、および第２レンズ２２（第２レンズＬ２とも称する）を通過した後にMEMSミラー２４によって反射される。さらに、MEMSミラー２４によって反射されたビーム光は、再び第２レンズ２２を通過してから第３レンズ２３（第３レンズＬ３とも称する）を通過してスクリーン３０に投射される。
【０１０１】
図１５は、第４の実施の形態のレンズモジュールとスクリーンの配置を示している。
【０１０２】
スクリーン３０は、MEMSミラー２４から250ｍｍの距離に配置されており、基準位置でのMEMSミラー２４の法線ベクトルと、スクリーン３０の法線ベクトルと、MEMSミラー２４に対する入射光線ベクトルと、画面中央に到達する光線ベクトルの４つベクトルが、同一平面内にある配置されている。以下、スクリーン３０の下端をＰA、中央をＰB、上端をＰCと称する。
【０１０３】
図１４に示されたように、第４の実施の形態のレンズモジュールは、MEMSミラー２４に入射する前のビーム光と、反射された後のビーム光が第２レンズ２２を通過するリトロー配置となっているので、MEMSミラー２４と第２レンズ２２の間隔を近づけて配置できる。よって、レンズモジュール全体のサイズを小型化できる。
【０１０４】
また、上述した４つベクトルが同一平面内にある配置されていることにより、スクリーン３０に対するビーム光の入射角はMEMSミラー２４に対するビーム光の入射角にほぼ依存するので、ビーム光を上方に打ち上げるための光学系を必要せず、スクリーン３０に対して斜めに投射することができる。
【０１０５】
スクリーン３０に対して斜めに投射できることにより、既存の一般的なプロジェクタのようにプロジェクタ自身がユーザの視界に入ってしまいユーザが投射画像を正面から見ることができないという事態を抑止できる。
【０１０６】
次に、以下に説明するシミュレーションに用いるレンズモジュールのレンズデータについて説明する。
【０１０７】
図１６は、ビーム光が通過する順に各レンズの各種の値を示している。なお、位置を示す値は、コリメータレンズＬ１を基準とするグローバル座標で表されている。なお、同図におけるＰA，ＰB，ＰCは、それぞれ投射画面における下端、中央、上端を示している。
【０１０８】
コリメータレンズＬ１は焦点距離が２ｍｍであって倍率が500倍に設定された軸対称の理想レンズである。MEMSミラー２４は基準位置である。なお、MEMSミラー２４は水平垂直の２軸走査を行うので、時間によってADE，BDEの値が異なる。
【０１０９】
第２レンズＬ２と第３レンズＬ３は、それぞれの両面が次式（１２）で表されるＸＹ多項式面で与えられる自由曲面レンズである。
【０１１０】
【数１２】
2017125942.tif 000014
【０１１１】
図１７は、式（１２）のＸＹ多項式の係数を示している。なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３のいずれの面もＲ＝∞である。
【０１１２】
次に、図１８は、ビーム光の波長λ＝525ｎｍ、FFPを水平方向１０度、垂直方向２０度とした場合の投射画面の下端ＰA、中央ＰB、および上端ＰCにおけるビーム半径のシミュレーション結果を示している。同図Ａが水平方向のビーム半径、同図Ｂが垂直方向のビーム半径である。なお、このシミュレーションにはCODEVのBSPを使用した。
【０１１３】
同図の横軸Δｚ＝０は、MEMSミラー２４から距離250ｍｍに相当する位置であり、その位置における画像サイズは水平約269ｍｍ、垂直約155ｍｍとなるようにMEMSミラー２４の振り角が設定されている。Δｚは、その値が大きいほどスクリーン３０が遠くに配置されることを意味する。
【０１１４】
同図Ａと同図Ｂを比較して明らかなように、第４の実施の形態の場合、各スクリーン距離において、水平垂直のビーム半径はほぼ同じであり、投射画面上の位置ＰA，ＰB，ＰCはでもビーム半径が変化しないことがわかる。
【０１１５】
特に、Δｚ＝０（MEMSミラー２４から距離250ｍｍ）である付近から正の値側では、スクリーン距離の変化に対してビーム半径はほぼ直線的に変化するので、フォーカスフリーが実現できていることが確認できる。よって、コリメータレンズＬ１を含めた３枚のレンズから成る光学系により、短焦点、且つ、フォーカスフリーを実現できることが確認できる。
【０１１６】
図１９は、Δｚ＝０（MEMSミラー２４から距離250ｍｍ）の位置にスクリーン３０を配置した場合の投射画像を示している。
【０１１７】
同図に示されるように、投射画像の中央付近には歪曲がないが、画像の端になるほど水平線および垂直線の歪曲が大きくなっていることがわかる。したがって、この歪曲を、何らかの方法によって補正する必要がある。
【０１１８】
＜本開示の第５の実施の形態＞
次に、図２０は、第５の実施の形態のレンズモジュールの構成例を示している。
【０１１９】
第５の実施の形態は、上述した第４の実施の形態のレンズモジュールを構成する第３レンズ２３の代わりに自由曲面ミラー２３’に配置した構成を有する。
【０１２０】
第５の実施の形態のレンズモジュールにおいては、ＬＤ２０からのレーザ光がコリメータレンズ２１（コリメータレンズＬ１とも称する）、および第２レンズ２２（第２レンズＬ２とも称する）を通過した後にMEMSミラー２４によって反射される。さらに、MEMSミラー２４によって反射されたビーム光は、再び第２レンズ２２を通過してから自由曲面ミラー２３’によって反射されてスクリーン３０に投射される。
【０１２１】
第３レンズ２３の代わりに自由曲面ミラー２３’に配置したことにより、第５の実施の形態では、第４の実施の形態に比較して打ち上げ角を比較的自由に変更することができる。よって、第４の実施の形態よりもより大きな画角、打ち上げが可能となる。
【０１２２】
図２１は、第５の実施の形態のレンズモジュールとスクリーンの配置を示している。スクリーン３０は、自由曲面ミラー２３’から193ｍｍの距離に配置されている。
【０１２３】
図２２は、ビーム光が通過または反射する順にレンズおよび自由曲面ミラーの各種の値を示している。なお、位置を示す値は、コリメータレンズＬ１を基準とするグローバル座標で表されている。なお、同図におけるＰA，ＰB，ＰCは、それぞれ投射画面における下端、中央、上端を示している。
【０１２４】
コリメータレンズＬ１は焦点距離が２ｍｍであって倍率が500倍に設定された軸対称の理想レンズである。MEMSミラー２４は基準位置である。なお、MEMSミラー２４は水平垂直の２軸走査を行うので、時間によってADE，BDEの値が異なる。
【０１２５】
第２レンズＬ２の両面と自由曲面ミラー２３’の反射面は式（１２）で表されるＸＹ多項式面で与えられる自由曲面である。
【０１２６】
図２３は、式（１２）のＸＹ多項式の係数を示している。なお、第２レンズＬ２と自由曲面ミラー２３’のいずれの面もＲ＝∞である。
【０１２７】
次に、図２４は、ビーム光の波長λ＝525ｎｍ、FFPを水平方向２０度、垂直方向１０度とした場合の投射画面の下端ＰA、中央ＰB、および上端ＰCにおけるビーム半径のシミュレーション結果を示している。同図Ａが水平方向のビーム半径、同図Ｂが垂直方向のビーム半径である。なお、このシミュレーションにはCODEVのBSPを使用した。
【０１２８】
同図の横軸Δｚ＝０は、自由曲面ミラー２３’から距離193ｍｍに相当する位置であり、その位置における画像サイズは水平約300ｍｍ、垂直約169ｍｍとなるようにMEMSミラー２４の振り角が設定されている。Δｚは、その値が大きいほどスクリーン３０が遠くに配置されることを意味する。
【０１２９】
第５の実施の形態は、第４の実施の形態に比較して画角が大きくなっているので、投射画面上の位置ＰA，ＰB，ＰCにおける入射角の差が大きくなり、入射角が大きい位置ＰCに到達するビーム光の方が、位置ＰAに到達するビーム光よりもビーム半径が大きくなっていることが確認できる。また、投射距離の仕様範囲で最適化するため、第3の実施の形態と同様、水平方向のシフトが発生していることが、シミュレーション結果からも確認できる。
【０１３０】
図２５は、Δｚ＝０（自由曲面ミラー２３’から距離193ｍｍ）の位置にスクリーン３０を配置した場合の投射画像を示している。
【０１３１】
第５の実施の形態の場合、投射画面上の水平線には歪曲が生じないように光学設計されているので、歪曲が生じているのは垂直線だけである。よって、第４の実施の形態の場合には、投射画面上の水平線と垂直線の歪曲補正が必要であったことに比較して、歪曲補正に要する負荷を減らすことができる。
【０１３２】
なお、歪曲した垂直線は、ビーム光の水平線方向に走査するとき、ＬＤの発光時刻を等時刻間隔ではなく適切に調整することによって、直線に補正することができる。
【０１３３】
ただし、投射画面上の水平線に歪曲の発生を許容して、垂直線には歪曲が生じないように光学設計するようにしてもよい。
【０１３４】
一般にスクリーンの距離や傾きなどが違うと、歪曲は大なり小なり変化してしまうが、その補正のために、歪曲の状況毎に別々の係数をもつようにすれば、歪曲を適切に補正することができる。
【０１３５】
＜レーザ走査方式プロジェクタへの適用＞
図２６は、上述した第１乃至第５の実施の形態をレーザ走査方式プロジェクタに適用した場合の構成例を示している。
【０１３６】
該レーザ走査方式プロジェクタ１１１は、半導体レーザのビーム光を光源とした投射画像１１４ａをスクリーン１１４に投射するものである。スクリーン１１４は、上述した第１乃至第５の実施の形態におけるスクリーン３０に相当する。
【０１３７】
レーザ走査方式プロジェクタ１１１は、コントローラ１２１、レーザドライバ１２２、ミラードライバ１２３、レーザ光源部１２４Ｒ，１２４Ｇおよび１２４Ｂ、ミラー１２５、ダイクロイックミラー１２６−１および１２６−２、MEMSミラー１２７、並びに光学レンズ１２８および１２９から構成される。
【０１３８】
コントローラ１２１には、上段からスクリーン１１４上に投射される投射画像１１４ａの画像データとしての入力画像信号が供給される。
【０１３９】
コントローラ１２１は、入力画像信号に基づいて、投射画像１１４ａを構成する各画素のＲ，Ｇ，Ｂ毎の画素データを補間によって生成し、ミラードライバ１２３から取得したミラー同期信号に同期してレーザドライバ１２２に供給する。なお、ミラー同期信号とは、入力画像信号に同期してミラードライバ１２３を駆動させるための信号である。さらに、コントローラ１２１には、上段から供給される制御信号に従い、該レーザ走査方式プロジェクタ１１１の各部を制御する。
【０１４０】
レーザドライバ１２２は、コントローラ１２１から供給される、色毎の画素データに基づき、投射画像１１４ａの画素毎の画素値に応じた駆動信号を生成し、レーザ光源部１２４Ｒ乃至１２４Ｂに供給する。例えば、レーザドライバ１２２は、赤色の画素データの画素値に応じた駆動信号をレーザ光源部１２４Ｒに供給し、緑色の画素データの画素値に応じた駆動信号をレーザ光源部１２４Ｇに供給し、青色の画素データの画素値に応じた駆動信号をレーザ光源部１２４Ｂに供給する。
【０１４１】
ミラードライバ１２３は、スクリーン１１４の水平方向（図中左右方向）および垂直方向（図中上下方向）にレーザビームをスキャンさせるために、MEMSミラー１２７の共振周波数に基づいた水平スキャン信号および垂直スキャン信号を生成して、MEMSミラー１２７に供給する。また、ミラードライバ１２３は、MEMSミラー１２７により反射されたレーザビームの一部を検出する受光部（不図示）を有しており、受光部の検出結果に基づいてスキャンを調整したり、受光部の検出結果に従った検出信号をコントローラ１２１にフィードバックしたりする。
【０１４２】
レーザ光源部１２４Ｒ乃至１２４Ｂは、上述した第１乃至第５の実施の形態におけるＬＤ２０に相当する。レーザ光源部１２４Ｒ乃至１２４Ｂは、レーザドライバ１２２から供給される駆動信号に従って、それぞれ対応する（波長の光の）色のレーザビームを出力する。例えば、レーザ光源部１２４Ｒは、赤色の画素データの画素値に応じたレベルで赤色のレーザビームを出力する。
【０１４３】
図２７は、レーザ光源部１２４Ｒ乃至１２４Ｂの詳細な構成例を示している。
【０１４４】
レーザ光源部１２４Ｒは、Ｒの波長のレーザビームを射出するビーム発生部１２４Ｒａとコリメータレンズ１２４Ｒｂを有する。コリメータレンズ１２４Ｒｂは、上述した第１乃至第５の実施の形態におけるコリメータレンズ２１に相当する。
【０１４５】
レーザ光源部１２４Ｇおよび１２４Ｂの詳細構成は、レーザ光源部１２４Ｒと同様であるので、その説明は省略する。以下、レーザ光源部１２４Ｒ乃至１２４Ｂのそれぞれを区別する必要がない場合、単にレーザ光源部１２４とも称する。
【０１４６】
図２６に戻る。ミラー１２５は、レーザ光源部１２４Ｒから出力される赤色のレーザビームを反射する。ダイクロイックミラー１２６−１は、レーザ光源部１２４Ｇから出力される緑色のレーザビームを反射するとともに、ミラー１２５により反射された赤色のレーザビームを透過させる。ダイクロイックミラー１２６−２は、レーザ光源部１２４Ｂから出力される青色のレーザビームを反射するとともに、ミラー１２５により反射された赤色のレーザビーム、およびダイクロイックミラー１２６−１により反射された緑色のレーザビームを透過させる。なお、ミラー１２５、並びに、ダイクロイックミラー１２６−１および１２６−２は、レーザ光源部１２４Ｒ乃至１２４Ｂから出力されたレーザビームの光軸が同軸となるように組み合わされて配置されている。
【０１４７】
MEMSミラー１２７は、上述した第１乃至第５の実施の形態におけるMEMSミラー２４に相当する。MEMSミラー１２７は、ミラードライバ１２３から供給される水平スキャン信号および垂直スキャン信号に従って駆動し、レーザ光源部１２４から出力されたレーザビームを反射して、それらのレーザビームがスクリーン１１４の水平方向および垂直方向にスキャン（走査）されるように駆動する。
【０１４８】
光学レンズ１２８および１２９は、上述した第１乃至第５の実施の形態における第２レンズＬ２および第３レンズＬ３に相当する。なお、光学レンズ１２９の代わりに自由曲面レンズが配置されていてもよい。光学レンズ１２８および１２９は、MEMSミラー１２７からスクリーン１１４に向かうレーザビームの光学経路上に配置されており、レーザビームの光路を補正する。
【０１４９】
このように構成されるレーザ走査方式プロジェクタ１１１は、MEMSミラー１２７を駆動して、レーザビームをスキャン（走査）することにより、スクリーン１１４上に二次元の投射画像１１４ａを投射する。
【０１５０】
レーザ走査方式プロジェクタ１１１によれば、小型、軽量かつ安価な短焦点型を実現できる。また、レーザ走査方式プロジェクタ１１１は、スクリーンまでの距離がかわっても、投射面がまがっていても、常に焦点ずれを生じさせないフォーカスフリーの特性を有するため、スクリーンの配置を気にすることなく、可搬を実現することができる。
【０１５１】
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１５２】
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
プロジェクタに用いるレンズモジュールにおいて、
光源からのビーム光を反射しつつ微小振動することによって前記ビーム光を２次元走査させる走査部と、
前記微振動ミラーによって反射された前記ビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、
前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材と
を備え、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する
レンズモジュール。
（２）
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれの前記ビームウエストにおけるビーム半径が一致する
前記（１）に記載のレンズモジュール。
（３）
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストが、前記第２の光学部材から距離ｚだけ離れた位置で一致する
ただし、距離ｚは次式を満たし、λは前記ビーム光の波長、ω0は前記ビーム光の前記ビームウエストにおけるビーム半径である
「  λｚ／πω02＜１
前記（１）または（２）に記載のレンズモジュール。
（４）
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光を、前記ビーム光の進行方向に対して斜めに配置されたスクリーンに投射する場合、前記ビーム光の進行方向に対して垂直に配置されたスクリーンに投射される場合に比較して、前記ビームウエストにおけるビーム半径は大きくされ、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、斜めに配置された前記スクリーンにおける前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が概ね一致する
前記（１）から（３）のいずれかに記載のレンズモジュール。
（５）
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光を、前記の進行方向に対して斜めに配置されたスクリーンに投射する場合、前記ビーム光の入射角に応じて前記ビームウエストにおけるビーム半径は大きくされ、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、斜めに配置された前記スクリーン上の各位置における前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が概ね一致する
前記（１）から（４）のいずれかに記載のレンズモジュール。
（６）
前記光源と前記走査部の間に配置され、前記光源から射出されたガウスビームを幾何光学的に平行光である前記ビーム光に変換するコリメータレンズを
さらに備える前記（１）から（５）のいずれかに記載のレンズモジュール。
（７）
前記走査部は、MEMSミラーである
前記（１）から（６）のいずれかに記載のレンズモジュール。
（８）
前記第１の光学部材は、前記走査部としての前記MEMSミラーによって反射される前の前記ビーム光を通過させるとともに、前記MEMSミラーによって反射された前記ビーム光を通過する
前記（１）から（７）のいずれかに記載のレンズモジュール。
（９）
前記スクリーンに投射された前記ビーム光の水平方向または垂直方向の一方の軌跡は、略直線状である
前記（１）から（８）のいずれかに記載のレンズモジュール。
（１０）
ガウスビームを射出する光源と、
前記光源から射出された前記ガウスビームを幾何光学的に平行光であるビーム光に変換するコリメータレンズと、
光源からのビーム光を反射しつつ微小振動することによって前記ビーム光を２次元走査させる走査部と、
前記走査部によって反射された前記ビーム光を通過させる自由曲面レンズからなる第１の光学部材と、
前記第１の光学部材を通過した前記ビーム光を反射する自由曲面ミラー、または前記第１の光学部材を通過させる自由曲面レンズからなる第２の光学部材と
を備え、
前記第２の光学部材にて反射または通過した前記ビーム光は、前記ビーム光の進行方向と直交する水平方向と垂直方向それぞれのビームウエストの位置が一致し、且つ、前記水平方向と前記垂直方向それぞれのビーム半径が一致する
プロジェクタ。
【符号の説明】
【０１５３】
２０  ＬＤ，  ２１  コリメータレンズ，  ２２  第２レンズ，  ２３  第３レンズ，  ２３’  自由曲面ミラー，  ２４  MEMSミラー，  ３０  スクリーン，  １１１  走査方式プロジェクタ，  １２１  コントローラ，  １２２  レーザドライバ，  １２３  ミラードライバ，  １２４Ｒ乃至１２４Ｂ  レーザ光源部，  １２４Ｒａ乃至１２４Ｂａ  ビーム発生部，  １２４Ｒｂ乃至１２４Ｂｂ  コリメータレンズ，  １２５  ミラー，  １２６−１，１２６−２  ダイクロックミラー，  １２７  MEMSミラー，  １２８，１２９  光学レンズ，  １１４  スクリーン
【図１】
2017125942.tif 000015
【図２】
2017125942.tif 000016
【図３】
2017125942.tif 000017
【図４】
2017125942.tif 000018
【図５】
2017125942.tif 000019
【図６】
2017125942.tif 000020
【図７】
2017125942.tif 000021
【図８】
2017125942.tif 000022
【図９】
2017125942.tif 000023
【図１０】
2017125942.tif 000024
【図１１】
2017125942.tif 000025
【図１２】
2017125942.tif 000026
【図１３】
2017125942.tif 000027
【図１４】
2017125942.tif 000028
【図１５】
2017125942.tif 000029
【図１６】
2017125942.tif 000030
【図１７】
2017125942.tif 000031
【図１８】
2017125942.tif 000032
【図１９】
2017125942.tif 000033
【図２０】
2017125942.tif 000034
【図２１】
2017125942.tif 000035
【図２２】
2017125942.tif 000036
【図２３】
2017125942.tif 000037
【図２４】
2017125942.tif 000038
【図２５】
2017125942.tif 000039
【図２６】
2017125942.tif 000040
【図２７】
2017125942.tif 000041