特許 7575672 光偏向装置及び画像投射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-22

(45)【発行日】2024-10-30

(54)【発明の名称】光偏向装置及び画像投射装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20241023BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20241023BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 C

G02B26/08 E

H04N5/74 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021002102

(22)【出願日】2021-01-08

(65)【公開番号】P2022107261

(43)【公開日】2022-07-21

【審査請求日】2023-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】山田 司

【審査官】河村 麻梨子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１２７９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６８７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００４３３０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００９２１６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／０８－２６／１０

Ｈ０４Ｎ ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光部と、
第１揺動軸周りに第１反射面を揺動させることで、前記発光部から発せられて前記第１反射面に入射する光を偏向させる第１光偏向部と、
前記第１揺動軸に交差する第２揺動軸周りに第２反射面を揺動させることで、前記第１反射面で反射された前記光を偏向させる第２光偏向部と、を有し、
前記第１揺動軸は、前記第１反射面に入射する前記光の中心軸と、前記第１反射面で反射された前記光の中心軸と、を含む第１入射平面に垂直に交差し、
前記第２揺動軸は、前記第２反射面に入射する前記光の中心軸と、前記第２反射面で反射された前記光の中心軸と、を含む第２入射平面に垂直に交差し、
前記第２光偏向部により偏向された前記光を被走査面上で走査させる光偏向装置。

【請求項2】

前記第１光偏向部は、前記第１反射面に入射する前記光を偏向させて、前記第２反射面上で、前記第２揺動軸に沿う方向に走査させる請求項１に記載の光偏向装置。

【請求項3】

前記第１光偏向部による走査角度範囲の中心を通る前記光は、前記第２揺動軸に交差する方向から前記第２反射面に入射する請求項１又は２に記載の光偏向装置。

【請求項4】

揺動されていないときの前記第１反射面に対する前記第２揺動軸の傾きは、２５．５度以上で３４．５度以下である請求項１乃至３の何れか１項に記載の光偏向装置。

【請求項5】

揺動されていないときの前記第２反射面に対する前記第１揺動軸の傾きは、３０．５度以上で３９．５度以下である請求項１乃至４の何れか１項に記載の光偏向装置。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか１項に記載の光偏向装置と、を有し、
前記光を前記光偏向装置により走査させることで、被走査面上に画像を投射する画像投射装置。

【請求項7】

前記光偏向装置は、前記被走査面上で、重力方向に沿う方向と前記重力方向に交差する方向の２つの方向に前記光を走査させる請求項６に記載の画像投射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光偏向装置及び画像投射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発光部が発する光を反射面で偏向させる光偏向装置を用い、被走査面上に画像を投射する画像投射装置が知られている。

【0003】

また画像投射装置として、光を第１方向に偏向させる第１偏向器と、第１偏向器と被走査面間に配設される走査光学系とを有する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

特許文献１の構成では、投射される画像のＴＶディストーションや台形歪みを抑えるために、走査光学系を構成する各光学部材の中心軸が該走査光学系の光軸として同一直線上に位置し、被走査面の中心は、該被走査面を含む平面と光軸との交点よりも第２方向にシフトしている。また第１偏向器は、該第１偏向器の回転軸が上記光軸及び第２方向を含む面内において、第２方向に対して第１角度だけ傾いて配設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許５４９２７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の構成では、画像投射装置の構成が複雑になる場合がある。

【0007】

本発明は、投射される画像のディストーションを簡単な構成で抑制可能な光偏向装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る光偏向装置は、発光部（１０）と、第１揺動軸（Ａ）周りに第１反射面（２２）を揺動させることで、前記発光部（１０）から発せられて前記第１反射面（２２）に入射する光（Ｌ１）を偏向させる第１光偏向部（２１）と、前記第１揺動軸（Ａ）に交差する第２揺動軸（Ｂ）周りに第２反射面（３２）を揺動させることで、前記第１反射面（２２）で反射された前記光（Ｌ２）を偏向させる第２光偏向部（３１）と、を有し、前記第１揺動軸（Ａ）は、前記第１反射面（２２）に入射する前記光（Ｌ１）の中心軸（Ｌ１０）と、前記第１反射面（２２）で反射された前記光（Ｌ２）の中心軸（Ｌ２０）と、を含む第１入射平面（Ｐ１）に垂直に交差し、前記第２揺動軸（Ｂ）は、前記第２反射面（３２）に入射する前記光（Ｌ２）の中心軸（Ｌ２０）と、前記第２反射面（３２）で反射された前記光（Ｌ３）の中心軸（Ｌ３０）と、を含む第２入射平面（Ｐ２）に垂直に交差し、前記第２光偏向部（３１）により偏向された前記光（Ｌ３）を被走査面（２００）上で走査させる。

【0009】

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、投射される画像のディストーションを簡単な構成で抑制可能な光偏向装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る画像投射装置の全体構成例を示す斜視図である。

【図2】実施形態に係る光偏向装置の構成例を示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は左側面図、図２（ｃ）は正面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図3】実施形態に係る第１光偏向部の構成例を示す斜視図である。

【図4】駆動信号を説明する図であり、図４（ａ）は水平駆動信号例の図、図４（ｂ）は垂直駆動信号例の図である。

【図5】実施形態に係る第２光偏向部の構成例を示す斜視図である。

【図6】実施形態に係る光偏向装置の配置例の図であり、図６（ａ）は第１揺動軸方向から視た図、図６（ｂ）は第２揺動軸方向から視た図である。

【図7】実施形態に係る光偏向装置へのレーザ光の入射例を示す図である。

【図8】第１比較例に係る光偏向装置の構成を示す図である。

【図9】第１比較例に係る光偏向装置へのレーザ光の入射を示す図であり、図９（ａ）は第１揺動軸方向から視た図、図９（ｂ）は第２揺動軸方向から視た図である。

【図10】第２比較例に係る光偏向装置の構成を示す斜視図である。

【図11】第２比較例に係る光偏向装置へのレーザ光の入射を示す図である。

【図12】ディストーションの一例を示す図であり、図１２（ａ）は第１比較例の図、図１２（ｂ）は第２比較例の図、図１２（ｃ）は実施形態の図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0013】

また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための光偏向装置及び画像投射装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。

【0014】

実施形態に係る光偏向装置は、第１揺動軸周りに第１反射面を揺動させることで、第１反射面に入射する光を偏向させる第１光偏向部を有する。また第１揺動軸に交差する第２揺動軸周りに第２反射面を揺動させることで、第１反射面で反射された光を偏向させる第２光偏向部を有する。

【0015】

このような光偏向装置は、例えば、被走査面上に画像を投射する画像投射装置等において、光を偏向させて被走査面上で走査させるために使用される。画像投射装置には、プロジェクタ、車両のウェルカムプロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、車両のヘッドランプ、物体認識装置、測距装置又は眼底検査装置等が挙げられる。

【0016】

なお、車両のウェルカムプロジェクタとは、車両のドア等に設けられ、ドア開けた時にロゴ等を含む所望の画像を投射するプロジェクタをいう。また物体認識装置とは、投光した光の物体による反射光又は散乱光に基づき、物体の有無又は物体までの距離を検出して認識する装置をいう。

【0017】

このような画像投射装置では、投射される画像にディストーションが発生する場合がある。ディストーションとは、投射される画像が歪む現象をいう。ディストーションの種類には、画像の端ほど縮む樽型と、画像の端ほど伸びる糸巻き型と、樽型と糸巻き型の両方が表れる陣笠型等がある。実施形態の用語におけるディストーションの種類はこれらを何れも含み、またこれらが１つの画像の中に混在するディストーションも含む。

【0018】

また、別の観点では、ディストーションには、画像処理等で補正されるディストーションを意味する光学ディストーションと、画像処理等による補正を行わないディストーションを意味するＴＶディストーションがある。実施形態の用語におけるディストーションは、画像処理等による補正を想定しない点でＴＶディストーションということができる。

【0019】

実施形態では、第１揺動軸は、第１反射面に入射する光の中心軸と、第１反射面で反射された光の中心軸と、を含む第１入射平面に交差する。また第２揺動軸は、第２反射面に入射する光の中心軸と、第２反射面で反射された光の中心軸と、を含む第２入射平面に交差する。この構成により、投射される画像のディストーションを簡単な構成で抑制可能な光偏向装置を提供する。

【0020】

ここで、光の中心軸とは、光として伝搬する光束の中心を通る軸をいう。例えば光がレーザ光（レーザビーム）である場合には、レーザ光の中心軸は、レーザ光をその伝搬方向に直交する面で切断した際に、切断面の中心を通る軸であって進行方向に沿う軸を意味する。

【0021】

また、実施形態の用語における光の偏向とは、光の進行方向を変化させることをいう。実施形態では、反射面が光を反射することで光を偏向させる。

【0022】

以下、実施形態に係る光偏向装置を有する画像投射装置を一例として、実施形態を説明する。

【0023】

以下に示す図でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸により方向を示す場合があるが、Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る光偏向装置が備える第１光偏向部が光を偏向させて走査させる方向を示す。Ｙ軸に沿うＹ方向は、実施形態に係る光偏向装置が備える第２光偏向部が光を偏向させて走査させる方向を示す。Ｘ軸とＹ軸は略直交する。Ｚ軸に沿うＺ方向は、Ｘ軸及びＹ軸の両方に略直交する方向を示す。

【0024】

また、Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記し、Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。但し、これらは光偏向装置及び画像投射装置の使用時における向きを制限するものではなく、光偏向装置及び画像投射装置は任意の向きで配置可能である。

【0025】

＜画像投射装置１００の構成例＞
まず、図１及び図２を参照して、実施形態に係る画像投射装置１００の全体構成、並びに画像投射装置１００が有する光偏向装置２０の構成について説明する。

【0026】

図１は、画像投射装置１００の全体構成の一例を説明する斜視図である。また図２は、光偏向装置２０の構成の一例を説明する図である。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は左側面図、図２（ｃ）は正面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＡ－Ａ矢視断面図である。

【0027】

図１に示すように、画像投射装置１００は、発光部１０と、光偏向装置２０と、制御部３０とを有する。これらは、画像投射装置１００が備える筐体に設けられている。

【0028】

画像投射装置１００は、制御部３０の制御下で、発光部１０が発するＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ及びＢｕｌｅの各色のレーザ光を光偏向装置２０によりそれぞれＸ方向及びＹ方向に走査させ、被走査面２００上にフルカラーの画像２０１を投射する。

【0029】

本実施形態では、一例として、Ｙ方向は重力方向に対応し、Ｘ方向は重力方向に略直交する水平方向に対応する。光偏向装置２０は、発光部１０が発するＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｕｌｅ及びＩＲ（infrared）の各波長のレーザ光をそれぞれ偏向させ、被走査面２００上でＸ方向及びＹ方向の２つの方向に走査させることができる。

【0030】

但し、画像投射装置１００が投射する画像２０１は、フルカラーの画像に限定されるものではなく、単色の画像等であってもよい。単色の画像を投射する場合には、画像投射装置１００は、単色のレーザ光を被走査面２００上で走査させる。

【0031】

画像投射装置１００がプロジェクタの場合には、被走査面２００はスクリーン等に対応する。画像投射装置１００がヘッドアップディスプレイの場合には、被走査面２００は自動車のフロントウインドシールド等に対応する。

【0032】

また画像投射装置１００がヘッドマウントディスプレイ又は眼底検査装置の場合には、被走査面２００は眼球の網膜等に対応する。画像投射装置１００が車両のヘッドランプ、物体認識装置又は測距装置の場合には、空間内の仮想平面に対応する。

【0033】

発光部１０は、Ｒｅｄのレーザ光を発するＬＤ（Laser Diode）と、Ｇｒｅｅｎのレーザ光を発するＬＤと、Ｂｌｕｅのレーザ光を発するＬＤとを有する。発光部１０は、各色のＬＤが発するＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ及びＢｌｕｅの各色のレーザ光を光偏向装置２０に入射させる。各色のレーザ光はそれぞれ発光部が発する光の一例である。

【0034】

図１及び図２に示すように、光偏向装置２０は、入射窓１と、第１光偏向ユニット２と、第２光偏向ユニット３と、出射窓４と、ハウジング５とを有する。

【0035】

入射窓１は、発光部１０が発するレーザ光をハウジング５の内部に入射させる窓として機能する板状部材である。入射窓１は、発光部１０が発する各色のレーザ光の波長に対して光透過性を有する光学ガラス、耐熱ガラス、硬質ガラス、光学プラスチック、硬質プラスチック等の材料を含んで構成されている。入射窓１の両面には、レーザ光の反射を防止するための反射防止膜を施すことが好ましい。

【0036】

第１光偏向ユニット２は、第１光偏向部と、第１光偏向部を保持する第１パッケージとを含む。第１光偏向ユニット２は、入射窓１を通って入射した各色のレーザ光のそれぞれを偏向させ、第２光偏向ユニット３に入射させる。

【0037】

第２光偏向ユニット３は、第２光偏向部と、第２光偏向部を保持する第２パッケージとを含む。第２光偏向ユニット３は、第１光偏向ユニット２により偏向された各色のレーザ光のそれぞれをさらに偏向させ、被走査面２００上でＸ方向及びＹ方向の各方向に走査させる。

【0038】

第１及び第２パッケージは、アルミナセラミックスや、アルミニウム、アルミニウム合金又はステンレス等の金属材料、或いはプラスチック材料等を含んで構成されている。また第１及び第２パッケージは、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）又はＦＰＣ（Flexible printed circuits）等で構成された回路基板等を含んでいる。

【0039】

なお、第１光偏向ユニット２及び第２光偏向ユニット３の各構成については、図３乃至図６等を参照して別途詳述する。

【0040】

出射窓４は、第１光偏向ユニット２で偏向された後、第２光偏向ユニット３でさらに偏向されたレーザ光を、ハウジング５の内部から外部へ出射させる窓として機能する板状部材である。出射窓４は、発光部１０が発する各色のレーザ光の波長に対して光透過性を有する光学ガラス、耐熱ガラス、硬質ガラス、光学プラスチック、硬質プラスチック等の材料を含んで構成されている。出射窓４の両面には、レーザ光の反射を防止するための反射防止膜を施すことが好ましい。

【0041】

ハウジング５は、入射窓１、第１光偏向ユニット２、第２光偏向ユニット３及び出射窓４のそれぞれを固定し、保持する部材である。またハウジング５は、内部へのゴミ又は埃等の侵入を防ぐことで、第１光偏向ユニット２又は第２光偏向ユニット３にゴミ又は埃等が付着することを防止する機能も有する。

【0042】

ハウジング５の材質には特段の制限はないが、アルミナセラミックスや、アルミニウム、アルミニウム合金又はステンレス等の金属材料、或いはプラスチック材料等を含んで構成可能である。

【0043】

例えば可視光の波長に対して光透過性を有さない不透明材料を含んでハウジング５を構成すると、室内照明や太陽光等の外部の光がハウジング５の内部に入射することを防ぎ、また発光部１０が発するレーザ光がハウジング５の外部に漏出することを防げるため好適である。

【0044】

制御部３０は、発光部１０に駆動電圧等の駆動信号を印加することで、発光部１０が有する各色のＬＤの発光を制御する。また制御部３０は、光偏向装置２０に駆動電圧等の駆動信号を印加することで、光偏向装置２０によるレーザ光の走査を制御する。

【0045】

制御部３０の機能は電気回路で実現される他、機能の一部又は全部をソフトウェア（ＣＰＵ；Central Processing Unit）によって実現することができる。

【0046】

＜第１光偏向部２１の構成例＞
次に図３を参照して、第１光偏向部２１の構成について説明する。図３は、第１光偏向部２１の構成の一例を説明する斜視図である。図３は、説明の便宜のために、第１光偏向ユニット２に含まれる第１パッケージを取り外した状態での第１光偏向部２１を表示している。

【0047】

第１光偏向部２１は、第１揺動軸Ａ周りに第１反射面２２を揺動させることで、第１反射面２２に入射するレーザ光を偏向させる。第１光偏向部２１は、例えば圧電素子により第１反射面２２を駆動させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等である。

【0048】

図３に示すように、第１光偏向部２１は、第１反射面２２と、第１可動部２３と、捻れ梁２４ａ及び２４ｂと、第１支持部２５と、第１駆動梁２６ａ及び２６ｂと、第１駆動源２７ａ及び２７ｂとを有する。

【0049】

第１反射面２２は、光を反射する面である。第１反射面２２は、外形が略円形状に形成され、第１可動部２３の上面に支持されている。第１反射面２２は、第１可動部２３の上面に形成された面であってもよい。

【0050】

第１可動部２３は、両側にある捻れ梁２４ａ及び２４ｂの端部に連結している。捻れ梁２４ａ及び２４ｂは、第１揺動軸Ａを構成し、第１揺動軸Ａ方向に沿って延在して第１揺動軸Ａに沿う方向の両側から第１可動部２３を支持している。

【0051】

捻れ梁２４ａ及び２４ｂが捻れることで、第１可動部２３に支持された第１反射面２２が第１揺動軸Ａ周りに揺動する。第１反射面２２が揺動することで、第１反射面２２に入射し、反射されたレーザ光を第１揺動軸Ａ周りに偏向させ、走査させることができる。捻れ梁２４ａ及び２４ｂは、第１支持部２５に連結支持されている。

【0052】

第１可動部２３には、第１反射面２２の円周に沿うようにスリット２８が形成されている。スリット２８により、捻れ梁２４ａ及び２４ｂの捻れ動作によって発生する応力集中を分散させて第１反射面２２の破損を防止しつつ捻れ梁２４ａ及び２４ｂによる捻れを第１反射面２２へ伝達することができる。

【0053】

第１駆動梁２６ａ及び２６ｂは、捻れ梁２４ａ及び２４ｂと直交する方向に、第１反射面２２及び第１可動部２３を挟むように対をなして設けられている。第１駆動梁２６ａの上面には第１駆動源２７ａが形成され、第１駆動梁２６ｂの上面には第１駆動源２７ｂが形成されている。

【0054】

第１駆動源２７ａは、第１駆動梁２６ａの上面の圧電素子の薄膜（以下「圧電薄膜」ともいう。） の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。第１駆動源２７ａは、上部電極と下部電極に印加する駆動電圧の極性に応じて伸長したり縮小したりする。

【0055】

同様に第１駆動源２７ｂは、第１駆動梁２６ｂの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。第１駆動源２７ｂは、上部電極と下部電極に印加する駆動電圧の極性に応じて縮小し、或いは伸長及び縮小する。

【0056】

第１駆動梁２６ａと第１駆動梁２６ｂとで異なる位相の駆動電圧を交互に印加すると、第１反射面２２の左側と右側で第１駆動梁２６ａと第１駆動梁２６ｂとが上下反対側に交互に振動する。これにより、捻れ梁２４ａ及び２４ｂを含んで構成される第１揺動軸Ａ周りに第１反射面２２を揺動させることができる。例えば第１駆動梁２６ａ及び２６ｂによる揺動には共振振動が用いられ、高速に第１反射面２２を揺動させることができる。

【0057】

ここで、図４は駆動信号を説明する図であり、図４（ａ）は水平駆動信号の一例を示す図、図４（ｂ）は垂直駆動信号の一例を示す図である。

【0058】

図４に示すように、水平駆動信号ＡＨｐ及び水平駆動信号ＡＨｎは、共に同一の周期及び振幅を有する正弦波で、水平駆動信号ＡＨｎは、水平駆動信号ＡＨｐに対して位相が半周期ずれている。すなわち、水平駆動信号ＡＨｐ、ＡＨｎとは、中間電位に対して電位が反転した関係にある。第１反射面２２は、水平駆動信号ＡＨｐと水平駆動信号ＡＨｎとの電位差に応じて駆動され、その振れ角は、水平駆動信号ＡＨｐ及び水平駆動信号ＡＨｎの振幅に対応する。

【0059】

このような第１光偏向部２１は、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ：Buried Oxide）層及び活性層を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて、半導体プロセスにより製作することができる。

【0060】

＜第２光偏向部３１の構成例＞
次に図５を参照して、第２光偏向部３１の構成について説明する。図５は、第２光偏向部３１の構成の一例を説明する斜視図である。図５は、説明の便宜のために、第２光偏向ユニット３に含まれる第２パッケージを取り外した状態での第２光偏向部３１を表示している。

【0061】

第２光偏向部３１は、第１揺動軸Ａに交差する第２揺動軸Ｂ周りに第２反射面３２を揺動させることで、第１反射面２２で反射されたレーザ光を偏向させる。第２光偏向部３１は、例えば圧電素子により第２反射面３２を駆動させるＭＥＭＳミラー等である。

【0062】

図５に示すように、第２光偏向部３１は、第２反射面３２と、第２可動部３３と、第１接続部３４ａ及び３４ｂと、第２駆動梁３５ａ及び３５ｂと、第２駆動源３６ａ及び３６ｂと、第２接続部３７ａ及び３７ｂと、第２支持部３８とを有する。

【0063】

第２反射面３２は、光を反射する面である。第２反射面３２は、外形が略矩形状に形成され、第２可動部３３の上面に支持されている。第２反射面３２は、第２可動部３３の上面に形成された面であってもよい。

【0064】

第２可動部３３は、第１接続部３４ａを介して第２駆動梁３５ａの一方の端部に接続している。第２駆動梁３５ａは、第２揺動軸Ｂに垂直な方向に延在する複数の矩形状の垂直梁、及び隣接する垂直梁の端部同士を連結する折り返し部を備え、全体としてジグザグ状の形状である。第２駆動梁３５ａの他方の端部は、第２接続部３７ａを介して第２支持部３８に連結支持されている。

【0065】

また、第２可動部３３は、第１接続部３４ｂを介して第２駆動梁３５ｂの一方の端部に接続している。第２駆動梁３５ｂは、第２揺動軸Ｂに垂直な方向に延在する複数の矩形状の垂直梁、及び隣接する垂直梁の端部同士を連結する折り返し部を備え、全体としてジグザグ状の形状である。第２駆動梁３５ｂの他方の端部は、第２接続部３７ｂを介して第２支持部３８に連結支持されている。

【0066】

第２駆動梁３５ａの上面には、曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに第２駆動源３６ａが形成されている。第２駆動源３６ａ は、第２駆動梁３５ａの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。

【0067】

第２駆動梁３５ｂの上面には、曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに第２駆動源３６ｂが形成されている。第２駆動源３６ｂは、第２駆動梁３５ｂの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。第２駆動源３６ｂは、第２駆動梁３５ｂの上面の圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。

【0068】

第２駆動梁３５ａ及び３５ｂは、垂直梁ごとに隣接している第２駆動源３６ａ及び３６ｂ同士で、駆動電圧を印加することにより、全ての垂直梁を上方向に反らせ、各垂直梁の反りの蓄積を第２可動部３３に伝達する。第２駆動梁３５ａ及び３５ｂは、この動作により、第２揺動軸Ｂ周りに第２反射面３２を揺動させる。例えば第２駆動梁３５ａ及び３５ｂによる揺動駆動には、非共振振動を用いることができる。なお、本実施形態では、第１光偏向部２１は共振駆動、第２光偏向部３１は非共振駆動する構成を例示するが、両方とも共振駆動、或いは両方とも非共振駆動を行ってもよい。

【0069】

例えば、第２駆動源３６ａを、第２可動部３３側から第２可動部３３に対して遠ざかる方向に並ぶ第２駆動源３６ａ１及び３６ａ２を含むものとする。また第２駆動源３６ｂを、第２可動部３３側から第２可動部３３に対して遠ざかる方向に並ぶ第２駆動源３６ｂ１及び３６ｂ２を含むものとする。

【0070】

この場合には、第２駆動源３６ａ１及び３６ｂ２に同一鋸歯状波形、第２駆動源３６ａ２及び３６ｂ１に左右反転鋸歯状波形を印加して駆動させることで、第２可動部３３を第２揺動軸Ｂ周りに揺動できる。なお、図５に示す第２光偏向部３１は点対称構造であるが、第２光偏向部３１が線対称構造である場合には、第２駆動源３６ａ１、３６ｂ１、３６ａ２及び３６ｂ２のそれぞれに左右反転鋸歯状波形を印加して駆動させる。

【0071】

第２反射面３２は、点対称な位置に配置された第１接続部３４ａ及び３４ｂを介して第２駆動梁３５ａ及び３５ｂと接続されているので、垂直駆動信号は図４（ｂ）のような関係で印加される。また、各垂直梁は上下逆方向に反るわけではなく、上方向にしか反らない。圧電薄膜に印加される駆動信号は図４（ｂ）と同様である。

【0072】

垂直駆動信号ＡＶｐ及びＡＶｎは、共に同一の周期及び振幅を有する鋸歯状波形で、垂直駆動信号ＡＶｐ及びＡＶｎとは、中間電位に対して電位が反転した関係にある。第２反射面３２は垂直駆動信号ＡＶｐ及びＡＶｎとの電位差に応じて駆動され、その振れ角は、垂直駆動信号ＡＶｐ及びＡＶｎの振幅に対応する。

【0073】

第２駆動源３６ａ及び３６ｂそれぞれの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、第２支持部３８に設けられた端子群に含まれる所定の端子と接続されている。

【0074】

第２光偏向部３１も、第１光偏向部２１と同様に、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ）層及び活性層を有するＳＯＩ基板を用いて、半導体プロセスにより形成可能である。

【0075】

＜光偏向装置２０の配置例＞
次に図６を参照して、光偏向装置２０の配置について説明する。図６は、光偏向装置２０の配置の一例を説明する図である。図６は、説明の便宜のために、光偏向装置２０において、ハウジング５等を取り除いた状態での第１光偏向ユニット２及び第２光偏向ユニット３を表示している。

【0076】

図６（ａ）は、第１光偏向ユニット２と第２光偏向ユニット３を第１揺動軸Ａの右方向から視た図である。図６（ａ）の視る方向は図２（ｃ）と同じである。図６（ｂ）は、第１光偏向ユニット２と第２光偏向ユニット３を第２揺動軸Ｂの左方向から視た図である。図６（ｂ）の視る方向は、図２（ｂ）と同じである。

【0077】

図６に示すように、第１光偏向ユニット２は、第１光偏向部２１と、第１パッケージ２ａとを含む。また第２光偏向ユニット３は、第２光偏向部３１と、第２パッケージ３ａとを含む。

【0078】

第２光偏向ユニット３は、第２光偏向部３１の第２揺動軸ＢがＸ軸に沿うように配置されている。第１光偏向ユニット２は、第１光偏向部２１の第１揺動軸Ａが第２揺動軸Ｂに略直交するように配置されている。

【0079】

また、第１光偏向部２１は、第１反射面２２を第１揺動軸Ａ周りに揺動させることで第１反射面２２に入射するレーザ光を偏向させ、第２反射面３２上で、第２揺動軸Ｂに沿って走査させることができるように配置されている。

【0080】

図６（ａ）に示すように、揺動されていないときの第１反射面２２に対する第２揺動軸Ｂの傾きは角度θ_１である。この角度θ_１は好ましくは３０度である。但し、製造誤差等を考慮して９０度の１／１０である９．０度、すなわち±４．５度の変化幅を許容するものとする。従って角度θ_１は、好ましくは２５．５度以上で３４．５度以下である。

【0081】

図６（ａ）に破線で示した走査角度範囲η_１は、第１光偏向部２１により走査されるレーザ光強度中心の走査角度範囲を示している。走査角度範囲η_１の中央を通る走査中央レーザ光６３は、第２揺動軸Ｂに略直交する方向から第２反射面３２に入射するようになっている。つまり、走査中央レーザ光６３と第２揺動軸Ｂとのなす角度θ_３は略９０度である。

【0082】

また、図６（ｂ）に示すように、揺動されていないときの第２反射面３２に対する第１揺動軸Ａの傾きは角度θ_２である。この角度θ_２は好ましくは３５度である。但し、製造誤差等を考慮して±４．５度の変化幅を許容し、角度θ_２は、好ましくは３０．５度以上で３９．５度以下である。

【0083】

図６（ｂ）に破線で示した走査角度範囲η_２は、第２光偏向部３１により走査されるレーザ光強度中心の走査角度範囲を示している。

【0084】

＜光偏向装置２０へのレーザ光の入射例＞
次に図７を参照して、光偏向装置２０へのレーザ光の入射について説明する。図７は、光偏向装置２０へのレーザ光の入射の一例を説明する斜視図である。

【0085】

図７は、光偏向装置２０におけるハウジング５等を取り除いた状態で、第１光偏向ユニット２及び第２光偏向ユニット３と、第１光偏向ユニット２及び第２光偏向ユニット３のそれぞれに入射し、偏向されるレーザ光を表示している。

【0086】

また第１光偏向ユニット２及び第２光偏向ユニット３のそれぞれに入射し、偏向されるレーザ光は、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ及びＩＲのうちの何れか１つのレーザ光のみを表示している。何れの色のレーザ光においても、第１光偏向ユニット２及び第２光偏向ユニット３の作用は同じである。

【0087】

図７に示すように、入射レーザ光Ｌ１は、第１光偏向ユニット２の第１光偏向部２１における第１反射面２２に入射するレーザ光である。破線の矢印で示した入射中心軸Ｌ１０は、入射レーザ光Ｌ１の中心軸である。入射レーザ光Ｌ１は、入射中心軸Ｌ１０の矢印が示す方向に伝搬して第１反射面２２に入射する。その後、入射レーザ光Ｌ１は、第１反射面２２により、第２光偏向ユニット３の第２光偏向部３１における第２反射面３２に向けて反射される。

【0088】

反射レーザ光Ｌ２は、第１反射面２２で反射され、第２反射面３２に入射するレーザ光である。破線の矢印で示した反射中心軸Ｌ２０は、反射レーザ光Ｌ２の中心軸である。第１反射面２２及び第２反射面３２が揺動していない場合には、反射レーザ光Ｌ２は、反射中心軸Ｌ２０の矢印が示す方向に伝搬して第２反射面３２に入射する。その後、反射レーザ光Ｌ２は、第２反射面３２により反射される。

【0089】

出射レーザ光Ｌ３は、第２反射面３２で反射され、光偏向装置２０の内部から外部に向けて出射するレーザ光である。破線の矢印で示した出射中心軸Ｌ３０は、出射レーザ光Ｌ３の中心軸である。出射レーザ光Ｌ３は、第１反射面２２及び第２反射面３２が揺動していない場合、出射中心軸Ｌ３０の矢印が示す方向に伝搬し、光偏向装置２０から出射する。

【0090】

第１光偏向部２１は、第１揺動軸Ａ周りに第１反射面２２を揺動させることで、入射レーザ光Ｌ１を偏向させる。第１反射面２２で反射され、偏向された反射レーザ光Ｌ２は、第２反射面３２上で第２揺動軸Ｂに沿う方向に走査する。

【0091】

第２光偏向部３１は、第２揺動軸Ｂ周りに第２反射面３２を揺動させることで、反射レーザ光Ｌ２を偏向させる。第２反射面３２で反射され、偏向された出射レーザ光Ｌ３は、光偏向装置２０から出射し、被走査面２００上（図１参照）で、Ｘ方向及びＹ方向の各方向に沿って走査する。

【0092】

ここで、図７に一点鎖線の平行四辺形で示した第１入射平面Ｐ１は、入射レーザ光Ｌ１の入射中心軸Ｌ１０と、反射レーザ光Ｌ２の反射中心軸Ｌ２０とを含む平面である。本実施形態では、第１揺動軸Ａが第１入射平面Ｐ１に略直交するように構成されている。換言すると、第１揺動軸Ａと第１入射平面Ｐ１とのなす角度φ_１が略９０度になるように構成されている。なお、略直交は交差の一例である。

【0093】

また、図７に二点鎖線の平行四辺形で示した第２入射平面Ｐ２は、反射レーザ光Ｌ２の反射中心軸Ｌ２０と、出射レーザ光Ｌ３の出射中心軸Ｌ３０とを含む平面である。本実施形態では、第２揺動軸Ｂが第２入射平面Ｐ２に略直交するように構成されている。換言すると、第２揺動軸Ｂと第２入射平面Ｐ２とのなす角度φ_２が略９０度になるように構成されている。

【0094】

なお、反射レーザ光Ｌ２が第２反射面３２に入射する方向は、第１光偏向部２１による走査で変化するため、これに応じて第２入射平面Ｐ２の向きも変化する。従って、第２揺動軸Ｂと第２入射平面Ｐ２が直交する状態からずれる場合がある。

【0095】

これに対し、本実施形態では、第１光偏向部２１による走査角度範囲η_１の中央を通る走査中央レーザ光６３は、第２揺動軸Ｂに略直交する方向から第２反射面３２に入射するようになっている（図６参照）。これにより、反射レーザ光Ｌ２が第１光偏向部２１により走査された場合にも、走査される反射レーザ光Ｌ２のそれぞれで形成される第２入射平面Ｐ２と第２揺動軸Ｂが直交する状態により近づくようになっている。

【0096】

＜光偏向装置２０の作用＞
次に光偏向装置２０の作用について説明する。まず、作用の説明に先立ち、第１比較例に係る光偏向装置２０ａと、第２比較例に係る光偏向装置２０ｂのそれぞれの構成及び配置について説明する。

【0097】

（第１比較例に係る光偏向装置２０ａの構成及び配置）
図８は、第１比較例に係る光偏向装置２０ａが有する光偏向部３１ａの構成を説明する図である。光偏向装置２０ａは、１つの光偏向部３１ａを用いて２つの方向にレーザ光を走査させる。

【0098】

図８において、光偏向部３１ａは、第１揺動軸Ａａ周り及び第２揺動軸Ｂａ周りの両方に反射面３２ａを揺動させることで、反射面３２ａで反射されたレーザ光を、第１揺動軸Ａａ周り及び第１揺動軸Ａａ周りの２つの方向に偏向させ、走査させることができる。光偏向部３１ａは、例えば圧電素子により反射面３２ａを駆動させるＭＥＭＳミラー等である。

【0099】

光偏向部３１ａの構成は、図５に示した第２光偏向部３１における第２可動部３３に代えて図３に示した第１光偏向部２１を設け、第２駆動梁３５ａ及び３５ｂを第１支持部２５に接続した構成と等価である。そのため、ここでは光偏向部３１ａの構成についての重複する説明を省略する。

【0100】

次に図９は、光偏向装置２０ａへのレーザ光の入射を説明する図である。図９（ａ）は第１揺動軸Ａａ方向から視た図、図９（ｂ）は第２揺動軸Ｂａ方向から視た図である。

【0101】

図９に示すように、光偏向部３１ａはパッケージ２ａａに保持されている。入射レーザ光Ｌ１ａは、光偏向部３１ａにおける反射面３２ａに入射するレーザ光である。破線の矢印で示した入射中心軸Ｌ１０ａは、入射レーザ光Ｌ１ａの中心軸である。入射レーザ光Ｌ１ａは入射中心軸Ｌ１０ａの矢印が示す方向に伝搬して反射面３２ａに入射する。その後、入射レーザ光Ｌ１ａは、反射面３２ａにより反射される。

【0102】

反射レーザ光Ｌ２は、反射面３２ａで反射され、光偏向装置２０ａの内部から外部に向けて出射するレーザ光である。破線の矢印で示した反射中心軸Ｌ２０ａは、反射レーザ光Ｌ２ａの中心軸である。反射レーザ光Ｌ２ａは反射中心軸Ｌ２０ａの矢印が示す方向に伝搬し、光偏向装置２０ａから出射する。

【0103】

光偏向部３１ａは、第１揺動軸Ａａ周りに反射面３２ａを揺動させることで、入射レーザ光Ｌ１ａを偏向させる。また光偏向部３１ａは、第２揺動軸Ｂａ周りに反射面３２ａを揺動させることで、入射レーザ光Ｌ１ａを偏向させる。反射面３２ａで反射され、偏向された反射レーザ光Ｌ２ａは、光偏向装置２０ａから出射し、例えば被走査面２００上（図１参照）で、Ｘ方向及びＹ方向の各方向に沿って走査する。

【0104】

ここで、図９に一点鎖線の平行四辺形で示した入射平面Ｐ１ａは、入射レーザ光Ｌ１ａの入射中心軸Ｌ１０ａと、反射レーザ光Ｌ２ａの反射中心軸Ｌ２０ａとを含む平面である。第１比較例では、入射平面Ｐ１ａに第１揺動軸Ａａが略平行になるように構成されている。

【0105】

このように、光偏向装置２０ａは、１つの光偏向部３１ａによりレーザ光を２つの方向に走査させる点が実施形態に係る光偏向装置２０とは異なっている。また光偏向装置２０ａは、入射平面Ｐ１ａに第１揺動軸Ａａが略平行になるように構成されている点が光偏向装置２０とは異なっている。

【0106】

（第２比較例に係る光偏向装置２０ａの構成及び配置）
次に図１０は、第２比較例に係る光偏向装置２０ｂの構成を説明する斜視図である。光偏向装置２０ｂは、第１光偏向ユニット２ｂと第２光偏向ユニット３ｂを用いて２つの方向にレーザ光を走査させる。

【0107】

図１０に示すように、第１光偏向ユニット２ｂは、第１光偏向部２１ｂと、第１光偏向部２１ｂを保持する第１パッケージ２ａｂとを有する。

【0108】

第１光偏向部２１ｂは、第１揺動軸Ａｂ周りに第１反射面２２ｂを揺動させることで、第１反射面２２ｂで反射されたレーザ光を第１揺動軸Ａｂ周りに偏向させる。第１光偏向部２１ｂは、例えば圧電素子により第１反射面２２ｂを駆動させるＭＥＭＳミラー等である。

【0109】

また図１０に示すように、第２光偏向ユニット３ｂは、第２光偏向部３１ｂと、第２光偏向部３１ｂを保持する第２パッケージ３ａｂとを有する。

【0110】

第２光偏向部３１ｂは、第２揺動軸Ｂｂ周りに第２反射面３２ｂを揺動させることで、第２反射面３２ｂで反射されたレーザ光を第２揺動軸Ｂｂ周りに偏向させる。第２光偏向部３１ｂは、例えば圧電素子により第２反射面３２ｂを駆動させるＭＥＭＳミラー等である。

【0111】

第１光偏向ユニット２ｂの構成は、第１光偏向ユニット２と等価であり、第２光偏向ユニット３ｂの構成は、第２光偏向ユニット３と等価である。そのため、ここでは第１光偏向ユニット２ｂ及び第２光偏向ユニット３ｂの構成についての重複する説明を省略する。

【0112】

次に図１１は、光偏向装置２０ｂへのレーザ光の入射を説明する図である。

【0113】

図１１に示すように、入射レーザ光Ｌ１ｂは、第１光偏向ユニット２ｂの第１光偏向部２１ｂにおける第１反射面２２ｂに入射するレーザ光である。破線の矢印で示した入射中心軸Ｌ１０ｂは、入射レーザ光Ｌ１ｂの中心軸である。入射レーザ光Ｌ１ｂは入射中心軸Ｌ１０ｂの矢印が示す方向に伝搬して第１反射面２２ｂに入射する。その後、入射レーザ光Ｌ１ｂは、第１反射面２２ｂにより、第２光偏向ユニット３ｂの第２光偏向部３１ｂにおける第２反射面３２ｂに向けて反射される。

【0114】

反射レーザ光Ｌ２ｂは、第１反射面２２ｂで反射され、第２反射面３２ｂに入射するレーザ光である。破線の矢印で示した反射中心軸Ｌ２０ｂは、反射レーザ光Ｌ２ｂの中心軸である。反射レーザ光Ｌ２ｂは反射中心軸Ｌ２０ｂの矢印が示す方向に伝搬して第２反射面３２ｂに入射する。その後、反射レーザ光Ｌ２ｂは、第２反射面３２ｂにより反射される。

【0115】

出射レーザ光Ｌ３ｂは、第２反射面３２ｂで反射され、光偏向装置２０ｂの内部から外部に向けて出射するレーザ光である。破線の矢印で示した出射中心軸Ｌ３０ｂは、出射レーザ光Ｌ３ｂの中心軸である。出射レーザ光Ｌ３ｂは出射中心軸Ｌ３０ｂの矢印が示す方向に伝搬し、光偏向装置２０ｂから出射する。

【0116】

第１光偏向部２１ｂは、第１揺動軸Ａｂ周りに第１反射面２２ｂを揺動させることで、入射レーザ光Ｌ１ｂを偏向させる。第１反射面２２ｂで反射され、偏向された反射レーザ光Ｌ２ｂは、第２反射面３２ｂ上で第２揺動軸Ｂｂに沿う方向に走査する。

【0117】

第２光偏向部３１ｂは、第２揺動軸Ｂｂ周りに第２反射面３２ｂを揺動させることで、反射レーザ光Ｌ２ｂを偏向させる。第２反射面３２ｂで反射され、偏向された出射レーザ光Ｌ３ｂは、光偏向装置２０ｂから出射し、例えば被走査面２００上（図１参照）で、Ｘ方向及びＹ方向の各方向に沿って走査する。

【0118】

ここで、図１１に一点鎖線の長方形で示した第１入射平面Ｐ１ｂは、入射レーザ光Ｌ１ｂの入射中心軸Ｌ１０ｂと、反射レーザ光Ｌ２ｂの反射中心軸Ｌ２０ｂとを含む平面である。第２比較例では、第１入射平面Ｐ１ｂに第１揺動軸Ａｂが略平行になるように構成されている。

【0119】

また、図１１に二点鎖線の長方形で示した第２入射平面Ｐ２ｂは、反射レーザ光Ｌ２ｂの反射中心軸Ｌ２０ｂと、出射レーザ光Ｌ３ｂの出射中心軸Ｌ３０ｂとを含む平面である。第２比較例では、第２入射平面Ｐ２ｂに第２揺動軸Ｂｂが略直交するように構成されている。

【0120】

このように、光偏向装置２０ｂは、第１光偏向ユニット２ｂと第２光偏向ユニット３ｂの配置が実施形態に係る光偏向装置２０とは異なっている。また光偏向装置２０ｂは、第１入射平面Ｐ１ｂに第１揺動軸Ａｂが略平行になるように構成されている点が光偏向装置２０とは異なっている。

【0121】

（ディストーションの一例）
次に、画像投射装置１００が第１及び第２比較例、並びに本実施形態のそれぞれに係る光偏向装置を用いた場合ディストーションについて説明する。

【0122】

図１２は、このようなディストーションの一例を説明する図である。図１２（ａ）は第１比較例に係る光偏向装置２０ａを用いた場合を示す図、図１２（ｂ）は第２比較例に係る光偏向装置２０ｂを用いた場合を示す図、図１２（ｃ）は本実施形態に係る光偏向装置２０を用いた場合を示す図である。

【0123】

図１２（ａ）に示すように、光偏向装置２０ａを用いた場合の画像２０１ａでは、Ｘ方向における中央に向かうほど、＋Ｙ方向側の端部が＋Ｙ方向に伸びており、また－Ｙ方向側の端部が＋Ｙ方向に縮んでいる。樽型と糸巻き型が混在したディストーションが大きく発生している。

【0124】

光偏向装置２０ａでは、入射平面Ｐ１ａに第１揺動軸Ａａが略平行になるように構成されている（図９参照）。そのため、発光部１０に対して近い側と、発光部１０に対して遠い側との間で、光偏向部３１ａによる走査が非対称になりやすい。これにより、ディストーションが大きく発生すると考えられる。

【0125】

また、図１２（ｂ）に示すように、光偏向装置２０ｂを用いた場合の画像２０１ｂでも、Ｘ方向における中央に向かうほど、＋Ｙ方向側の端部が＋Ｙ方向に伸びており、また－Ｙ方向側の端部が＋Ｙ方向に縮んでいる。樽型と糸巻き型が混在したディストーションが大きく発生している。

【0126】

光偏向装置２０ｂでは、第１入射平面Ｐ１ｂに第１揺動軸Ａｂが略平行になるように構成されている（図１１参照）。そのため、発光部１０に対して近い側と、発光部１０に対して遠い側との間で、第１光偏向部２１ｂによる走査が非対称になりやすい。これにより、ディストーションが大きく発生すると考えられる。

【0127】

これに対し、本実施形態に係る光偏向装置２０では、第１入射平面Ｐ１に第１揺動軸Ａが略直交するように構成されている（図７参照）。そのため、発光部１０に対して近い側と、発光部１０に対して遠い側との間で、第１光偏向部２１による走査に非対称性が生じにくくなる。

【0128】

その結果、図１２（ｃ）に示すように、光偏向装置２０を用いた場合の画像２０１では、ディストーションが抑制され、歪みがない長方形状の画像が得られる。

【0129】

＜光偏向装置２０の効果＞
次に、光偏向装置２０の効果について説明する。

【0130】

従来、発光部が発する光を反射面で偏向させる光偏向装置を用いて被走査面上に２次元の画像を投射する画像投射装置が知られている。

【0131】

しかしながら、直交する２つの方向に反射面を揺動させて光を偏向させる光偏向装置を用いると、第１比較例に係る画像２０１ａ等のように、ディストーションが大きくなる場合がある。

【0132】

また、第１揺動軸周りに第１反射面を揺動させて光を偏向させる第１光偏向部と、第１揺動軸に交差する第２揺動軸周りに第２反射面を揺動させて光を偏向させる第２光偏向部とを有する構成を用いる構成も考えられる。

【0133】

しかしながら、この場合にも、第１反射面に入射する光の中心軸と第１反射面で反射された光の中心軸とを含む第１入射平面に第１揺動軸が略平行になるように構成すると、第２比較例に係る画像２０１ｂ等のように、ディストーションが大きくなる場合がある。

【0134】

また、光偏向装置によるディストーションを抑制するために、元の画像データに対して変倍等の画像処理を施し、ディストーションを補正することも考えられる。しかしながら、画像処理に伴って画像の解像度が低下したり、投射される画像の画角が狭くなったり、投射された画像にモアレ（干渉縞）が発生したりする場合がある。

【0135】

一方、投射される画像のＴＶディストーションや台形歪みを抑えるために、光を第１方向に偏向させる第１偏向器と、第１偏向器と被走査面間に配設される走査光学系とを有する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0136】

しかしながら、特許文献１の構成では、走査光学系に対して第１偏向器等の光偏向装置を傾けて配置するため、画像投射装置の構成や調整が複雑になる場合がある。

【0137】

これに対し、本実施形態に係る光偏向装置２０は、第１揺動軸Ａ周りに第１反射面２２を揺動させることで、第１反射面２２に入射する入射レーザ光Ｌ１を偏向させる第１光偏向部２１を有する。また第１揺動軸Ａに交差する第２揺動軸Ｂ周りに第２反射面３２を揺動させることで、第１反射面２２で反射された反射レーザ光Ｌ２を偏向させる第２光偏向部３１を有する。

【0138】

また、第１揺動軸Ａは、第１反射面２２に入射する入射レーザ光Ｌ１の入射中心軸Ｌ１０と、第１反射面２２で反射された反射レーザ光Ｌ２の反射中心軸Ｌ２０とを含む第１入射平面Ｐ１に略直交する。また第２揺動軸Ｂは、第２反射面３２に入射する反射レーザ光Ｌ２の反射中心軸Ｌ２０と、第２反射面３２で反射された出射レーザ光Ｌ３の出射中心軸Ｌ３０とを含む第２入射平面Ｐ２に略直交する。

【0139】

この構成により、発光部１０に対して近い側と、発光部１０に対して遠い側との間で、第１光偏向部２１による走査に非対称性が生じにくくなる。また、第１反射面２２に対して近い側と、第１反射面２２に対して遠い側との間で、第２光偏向部３１による走査に非対称性が生じにくくなる。

【0140】

その結果、投射される画像２０１のディストーションを抑制できる。第１光偏向部２１と第２光偏向部３１の配置を適正化するだけでディストーションの抑制作用が得らえるため、投射される画像２０１のディストーションを、簡単な構成で抑制可能な光偏向装置を提供できる。

【0141】

なお、本実施形態では、第１揺動軸Ａが第１入射平面Ｐ１に略直交し、第２揺動軸Ｂが第２入射平面Ｐ２に略直交する構成を例示したが、これに限定されるものではない。第１揺動軸Ａが第１入射平面Ｐ１に交差し、第２揺動軸Ｂが第２入射平面Ｐ２に交差する構成であればよい。但し、直交に近づくほどディストーションの抑制効果がより大きくなるため、直交により近い状態に構成することが好ましい。

【0142】

また本実施形態では、元の画像データに対し、ディストーションを補正するための画像処理を行わない場合には、画像処理のための演算器の省略により構成を簡素化できるうえ、画像処理に伴う画像の解像度低下及び画角狭小化を防ぎ、モアレの発生を防ぐこともできる。

【0143】

また、本実施形態に係る画像投射装置１００では、走査光学系を用いず、光偏向装置２０で走査させたレーザ光により画像を投射する。そのため、走査光学系を用いない簡単で構成でディストーションを抑制できる。

【0144】

なお、走査光学系を用いる画像投射装置に光偏向装置２０を適用することもできる。この場合にも、走査光学系に対して光偏向装置２０を傾ける等の複雑な配置及び調整が不要であるため、画像投射装置の構成をより簡素化できる。

【0145】

また本実施形態では、第１光偏向部２１による走査角度範囲η_１の中央を通る走査中央レーザ光６３は、第２揺動軸Ｂに略直交する方向から第２反射面３２に入射する。

【0146】

この構成により、反射レーザ光Ｌ２が第１光偏向部２１により走査された場合にも、走査される反射レーザ光Ｌ２のそれぞれで形成される第２入射平面Ｐ２と第２揺動軸Ｂが、何れも直交する状態により近くなる。これにより、画像２０１のディストーションを簡単な構成で抑制できる。

【0147】

また本実施形態では、第１光偏向部２１は、第１反射面２２に入射する入射レーザ光Ｌ１を偏向させて、第２反射面３２上で、第２揺動軸Ｂに沿う方向に走査させる。この構成により、第２揺動軸Ｂを第２入射平面Ｐ２に対して好適に交差させることができる。

【0148】

また本実施形態では、揺動されていないときの第１反射面２２に対する第２揺動軸Ｂの傾きは、２５．５度以上で３４．５度以下である。また揺動されていないときの第２反射面３２に対する第１揺動軸Ａの傾きは、３０．５度以上で３９．５度以下である。

【0149】

この構成により、第１揺動軸Ａを第１入射平面Ｐ１に対して好適に交差させることができ、また第２揺動軸Ｂを第２入射平面Ｐ２に対して好適に交差させることができる。

【0150】

以上、実施形態を説明してきたが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【0151】

ここで、ヘッドアップディスプレイ又はヘッドマウントディスプレイ等の用途では、ホログラム光学系を用いる場合がある。ホログラム光学系は、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）に入射した光を回折することで、ユーザに実像又は虚像を視認させるものである。

【0152】

走査される光をＤＯＥに入射させる場合に、ディストーションがあると、走査される光のＤＯＥへの入射角度が所望の角度からずれるため、視認させる実像又は虚像の品質が低下する場合がある。

【0153】

本実施形態に係る光偏向装置及び画像投射装置は、ディストーションを好適に抑制できるため、走査される光をＤＯＥに所望の角度で入射させることができ、ホログラム光学系を用いて視認させる実像又は虚像の品質の低下を抑制できる。そのため、ホログラム光学系を用いる用途への適用が特に好適である。

【0154】

なお、実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係をこれに限定するものではない。

【符号の説明】

【0155】

１…入射窓、２…第１光偏向ユニット、２ａ…第１パッケージ、２１…第１光偏向部、２２…第１反射面、２３…第１可動部、２４ａ、２４ｂ…捻れ梁、２５…第１支持部、２６ａ、２６ｂ…第１駆動梁、２７ａ、２７ｂ…第１駆動源、３…第２光偏向ユニット、３ａ…第２パッケージ、３１…第２光偏向部、３２…第２反射面、３３…第２可動部、３４ａ、３４ｂ…第１接続部、３５ａ、３５ｂ…第２駆動梁、３６ａ、３６ｂ…第２駆動源、３７ａ、３７ｂ…第２接続部、３８…第２支持部、４…出射窓、５…ハウジング、１０…発光部、２０…光偏向装置、３０…制御部、６３…走査中央レーザ光、１００…画像投射装置、２００…被走査面、２０１…画像、Ａ…第１揺動軸、Ｂ…第２揺動軸、θ_１、θ_２、θ_３…角度、φ_１…第１揺動軸と第１入射平面とのなす角度、φ_２…第２揺動軸と第２入射平面とのなす角度、η_１、η_２…走査角度範囲、Ｐ１…第１入射平面、Ｐ２…第２入射平面、Ｌ１…入射レーザ光、Ｌ１０…入射中心軸、Ｌ２…反射レーザ光、Ｌ２０…反射中心軸、Ｌ３…出射レーザ光、Ｌ３０…出射中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】