(57)【要約】【課題】光を高速に走査することが可能な走査光学系、その走査光学系を用いる画像表示装置、及び電子機器を提供すること。【解決手段】ビーム状の光を供給する光源部１０１と、光源部１０１からの光を所定の被照射領域であるスクリーン１０５と、被照射領域以外の領域である第１の反射ミラー部１１２とに走査する可動ミラー部１０３と、可動ミラー部１０３から第１の反射ミラー部１１２の方向に進行する光を反射してスクリーン１０５の方向へ迂回させる反射光学系である第１の反射ミラー部１１２及び第２の反射ミラー部１１４と、を有する。【選択図】      図１
2006091056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム状の光を供給する光源部と、
前記ビーム状の光を所定の被照射領域と、前記被照射領域以外の領域とに走査する可動ミラー部と、
前記可動ミラー部から前記被照射領域以外の領域に進行する光を反射して前記被照射領域の方向へ迂回させる反射光学系と、を有することを特徴とする走査光学系。
【請求項２】
前記反射光学系は、前記可動ミラー部からの光を反射する第１の反射ミラー部と、前記第１の反射ミラー部に対向する位置に設けられ、前記第１の反射ミラー部からの光を前記被照射領域の方向へ反射する第２の反射ミラー部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
【請求項３】
前記反射光学系は、前記被照射領域に進行する光の角度を補正する角度補正ミラー部を有し、
前記角度補正ミラー部は、前記可動ミラー部の近傍に設けられ、前記可動ミラー部から直接前記被照射領域に進行する光の進行方向と、前記反射光学系から前記被照射領域に進行する光の進行方向とが互いに近似するように、前記反射光学系から前記被照射領域に進行する光の角度を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学系。
【請求項４】
前記可動ミラー部からの光の走査範囲を拡大するように光の角度を変換する角度変換部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査光学系と、
前記走査光学系からの光を透過するスクリーンと、を有する画像表示装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査光学系を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光学系、画像表示装置及び電子機器、特に、所定の被照射領域にビーム状の光を走査させる走査光学系の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタや、光を走査することで画像を表示するディスプレイには、光を走査する走査光学系が用いられる。走査光学系は、ポリゴンミラー等の可動ミラー部を用いて、光源からの光の進行方向を変化させる。走査光学系の技術は、例えば、特許文献１〜３に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−３３３５８号公報
【特許文献２】特開平３−１３２３６３号公報
【特許文献３】特表２００４−５１８１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザプリンタによるプリントの高速化や、ディスプレイで表示する画像の高解像度化の要請から、走査光学系は、光を高速に走査することが求められている。例えば可動ミラー部としてポリゴンミラーを用いる場合、光を高速に走査させるためには、ポリゴンミラーを高速に回転させることが考えられる。しかしながら、ポリゴンミラーは、回転速度を向上させていくに従い、重心のずれや遠心力の影響等により、ミラーの傾きや撓みを起こし易くなる。走査光学系は、ミラーの傾きや撓みが起きると、正確な位置に光を走査させることができなくなる。
【０００５】
可動ミラー部は、小型にするほど高速な駆動が可能になると考えることができる。高速な駆動を可能とするために、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成されたミラーを用いる走査光学系も開発されている。このような微小なミラーを用いる場合、走査光学系は、光源からの光を微小な領域にまで絞る必要がある。微小な領域にまで光源からの光を絞ることは非常に困難である上、光を絞りすぎることによりミラーより後の光学系において不具合を生じる場合がある。さらに、微小なミラーであっても、駆動速度を向上させることにより、大気や慣性モーメントの影響等からミラーの変形等の不具合を引き起こす場合も考えられる。
【０００６】
このように、走査光学系は、可動ミラー部の回転を単に高速化することや可動ミラー部を小型にすることのみでは光の走査を高速化することは困難であるため、光を高速に走査する必要がある場合に問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光を高速に走査することが可能な走査光学系、その走査光学系を用いる画像表示装置、及び電子機器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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、ビーム状の光を供給する光源部と、ビーム状の光を所定の被照射領域と、被照射領域以外の領域とに走査する可動ミラー部と、可動ミラー部から被照射領域以外の領域に進行する光を反射して被照射領域の方向へ迂回させる反射光学系と、を有することを特徴とする走査光学系を提供することができる。
【０００８】
可動ミラー部は、まず被照射領域に直接光を入射させる。被照射領域に直接光を入射させた状態で一方向へ光を走査した後、可動ミラー部は、そのまま被照射領域以外の領域にも光を走査する。反射光学系は、可動ミラー部から被照射領域以外の領域に進行する光を、被照射領域の方向へ迂回させる。このため、反射光学系を設けることによって、被照射領域以外の領域へ進行する光を用いて、被照射領域に光を走査することが可能となる。被照射領域以外の領域に進行する光を用いて被照射領域に光を走査すると、可動ミラー部が一方向へ光を移動させる間に、被照射領域上の一方向への光の走査を２回以上行うことができる。可動ミラー部が一方向へ光を移動させる間に光の走査を２回以上行うと、従来以上に可動ミラー部を高速駆動しなくても、被照射領域における光の走査を高速化することが可能になる。また、可動ミラー部を従来以上に高速駆動する必要が無いため、可動ミラー部の小型化も不要である。これにより、光を高速に走査することが可能な走査光学系を得られる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射光学系は、可動ミラー部からの光を反射する第１の反射ミラー部と、第１の反射ミラー部に対向する位置に設けられ、第１の反射ミラー部からの光を被照射領域の方向へ反射する第２の反射ミラー部と、を有することが望ましい。第１の反射ミラー部と第２の反射ミラー部とを設けることにより、可動ミラー部から被照射領域以外の領域に進行する光を被照射領域の方向へ迂回させることができる。これにより、被照射領域以外の領域に進行する光を用いて、被照射領域に光を走査することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射光学系は、被照射領域に進行する光の角度を補正する角度補正ミラー部を有し、角度補正ミラー部は、可動ミラー部の近傍に設けられ、可動ミラー部から直接被照射領域に進行する光の進行方向と、反射光学系から被照射領域に進行する光の進行方向とが互いに近似するように、反射光学系から被照射領域に進行する光の角度を補正することが望ましい。角度補正ミラー部は、可動ミラー部の近傍から被照射領域へ光を入射させる。このため、角度補正ミラー部を設けることにより、反射光学系から被照射領域へ入射する光の入射角度と、可動ミラー部から直接被照射領域へ入射する光の入射角度とを近似させることができる。これにより、被照射領域上の位置ごとに入射光の角度を揃えることができる。例えば、画像表示装置に走査光学系を用いる場合、被照射領域へ略同一の角度の光を入射させることが望ましい。この場合、さらに被照射領域上の位置ごとに入射光の角度を変換することにより、被照射領域へ略同一の角度の光を入射させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、可動ミラー部からの光の走査範囲を拡大するように光の角度を変換する角度変換部を有することが望ましい。被照射領域と、被照射領域以外の領域とに光を走査する場合、被照射領域のみに光を走査する場合と比較して、広い領域に光を走査する必要がある。角度変換部を設けることにより、可動ミラー部による光の走査角度を大きくしなくても、広い領域に光を入射させることができる。また、角度変換部を設けると、可動ミラー部の駆動速度を変化させなくても、広い領域へ高速に光を走査可能な構成にできる。これにより、可動ミラー部の駆動負担を軽減し、かつ高速に光を走査することができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、上記の走査光学系と、走査光学系からの光を透過するスクリーンと、を有する画像表示装置を提供することができる。上記の走査光学系を設けることにより、光を高速に走査することが可能である。これにより、高い解像度の画像を表示可能な画像表示装置を得られる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、上記の走査光学系を有する電子機器を提供することができる。上記の走査光学系を設けることにより、光を高速に走査することが可能である。これにより、光を高速に走査可能な電子機器を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は、スクリーン１０５の一方の面にビーム状の光であるレーザ光を供給し、スクリーン１０５の他方の面から出射する光を観察することで画像を観賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１００は、走査光学系と、走査光学系からの光を透過するスクリーン１０５とを有する。
【００１６】
画像表示装置１００は、筐体１１０内に、光源部１０１と、ポリゴンミラー１０３と、第１の反射ミラー部１１２及び第２の反射ミラー部１１４とを有する。光源部１０１、ポリゴンミラー１０３、第１の反射ミラー部１１２及び第２の反射ミラー部１１４は、走査光学系を構成している。走査光学系は、２次元方向にレーザ光を走査する。走査光学系のうちの第１の反射ミラー部１１２及び第２の反射ミラー部１１４は、反射光学系を構成している。なお、本実施例では、レーザ光を走査する２次元方向のうち、図１の紙面に平行な方向へ走査するための構成のみを図示し、説明を行うものとする。
【００１７】
光源部１０１は、ビーム状の光であるレーザ光を供給する。レーザ光は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を含む。レーザ光は、各色光をそれぞれ画像信号に応じて変調して供給する。光源部１０１には、レーザ光を変調するための変調部を設けた半導体レーザや、固体レーザを用いることができる。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。なお、光源部１０１の出射側には、レーザ光を、例えば、直径０．５ｍｍのビーム形状に整形する整形光学系を設けても良い。
【００１８】
光源部１０１からの光は、可動ミラー部であるポリゴンミラー１０３に入射する。ポリゴンミラー１０３は、回転軸Ｏを中心として複数のミラー片を回動する偏向器である。ポリゴンミラー１０３は、回動しながら光を反射することにより、角度θ１の範囲に光を進行させる。これにより、ポリゴンミラー１０３は、レーザ光を、所定の被照射領域であるスクリーン１０５上の面と、被照射領域以外の領域である第１の反射ミラー部１１２上の面とに走査する。
【００１９】
スクリーン１０５は、筐体１１０の所定の一面に設けられている。スクリーン１０５は、走査光学系からの光を透過させる透過型スクリーンである。ポリゴンミラー１０３からの光は、スクリーン１０５の、筐体１１０内部側の面へ入射する。スクリーン１０５に入射した光は、スクリーン１０５の観賞者側の面から出射する。観賞者は、スクリーン１０５から出射する光を観察することで、画像を観賞する。
【００２０】
スクリーン１０５は、斜め方向から入射した光を観賞者の方向へ進行させる、不図示の光学素子を有する。光学素子としては、マイクロレンズアレイや、レンチキュラーレンズシートを用いることができる。また、スクリーン１０５は、入射した光を観賞者側へ拡散する、不図示の拡散層を有する。拡散層としては、例えば、透明部材に、透明部材とは屈折率が異なる微粒子を含有させたシートを用いることができる。また、拡散層は、規則的な形状の光学素子をアレイ状に配列した光学素子アレイや、表面に不規則な形状の凹凸を施した構造体を用いても良い。
【００２１】
反射光学系のうち第１の反射ミラー部１１２は、スクリーン１０５に隣接して設けられている。第１の反射ミラー部１１２は、ポリゴンミラー１０３と第２の反射ミラー部１１４との両方に対向するように設けられている。反射光学系のうち第２の反射ミラー部１１４は、第１の反射ミラー部１１２及びスクリーン１０５の両方に対向するように設けられている。第１の反射ミラー部１１２及び第２の反射ミラー部１１４は、いずれも、誘電体やアルミニウム等の高反射性部材を有する。第１の反射ミラー部１１２は、略平坦な平板形状をなしている。これに対して、第２の反射ミラー部１１４は、第１の反射ミラー部１１２及びスクリーン１０５に対向する側に、自由曲面を有する。
【００２２】
図２−１及び図２−２は、走査光学系によるレーザ光の走査を説明するものである。図２−１に示す光路ａ、光路ｂ、光路ｃは、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が直接スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。ポリゴンミラー１０３においてレーザ光が入射するミラー片が切り換わった直後、光路ａに示すように、レーザ光Ｌ１は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部１１２と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。光路ａの状態からポリゴンミラー１０３が反時計回りに回転すると、光路ｂに示すように、レーザ光Ｌ２は、スクリーン１０５の略中央の位置に入射する。ポリゴンミラー１０３がさらに反時計回りに回転すると、光路ｃに示すように、レーザ光Ｌ３は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部１１２と隣接する側の周縁部に入射する。ポリゴンミラー１０３が走査角度θ２でレーザ光を走査する間に、スクリーン１０５上の一方向へ１回レーザ光が走査する。
【００２３】
図２−２に示す光路ｄ、光路ｅ、光路ｆは、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が反射光学系で迂回した後スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。光路ｄに示すように、第１の反射ミラー部１１２のうち、スクリーン１０５と隣接する側の周縁部で反射したレーザ光Ｌ４は、第２の反射ミラー部１１４のうち、ポリゴンミラー１０３に近い側の周縁部に入射する。第２の反射ミラー部１１４で反射したレーザ光Ｌ４は、光路ａに示すレーザ光Ｌ１と同様に、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部１１２と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。このため、スクリーン１０５上において、レーザ光は、光路ａ〜ｃに示すように一方向へ走査した後、光路ｄにおいて再び光路ａと同じ入射位置に戻る。第２の反射ミラー部１１４のうちポリゴンミラー１０３に近い側の周縁部は、第１の反射ミラー部１１２からのレーザ光Ｌ４を、第１の反射ミラー部１１２と隣接する側とは反対側のスクリーン１０５の周縁部へ反射するような角度で設けられている。
【００２４】
光路ｄの状態からポリゴンミラー１０３が反時計回りに回転すると、光路ｅに示すように、レーザ光Ｌ５は、第１の反射ミラー部１１２の略中央の位置に入射する。その後レーザ光Ｌ５は、第２の反射ミラー部１１４の略中央の位置を経て、スクリーン１０５の略中央の位置に入射する。第２の反射ミラー部１１４のうち略中央の位置は、第１の反射ミラー部１１２からのレーザ光Ｌ５を、スクリーン１０５の略中央の位置へ反射するような角度で設けられている。
【００２５】
光路ｆに示すように、ポリゴンミラー１０３においてレーザ光が入射するミラー片が切り換わる直前、レーザ光Ｌ６は、第１の反射ミラー部１１２のうちスクリーン１０５と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。第１の反射ミラー部１１２で反射したレーザ光Ｌ６は、第２の反射ミラー部１１４のうち、ポリゴンミラー１０３から遠い側の周縁部に入射する。第２の反射ミラー部１１４で反射したレーザ光Ｌ６は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部１１２と隣接する側の周縁部に入射する。第２の反射ミラー部１１４のうちポリゴンミラー１０３から遠い側の周縁部は、第１の反射ミラー部１１２からのレーザ光Ｌ６を、第１の反射ミラー部１１２と隣接する側のスクリーン１０５の周縁部へ反射するような角度で設けられている。
【００２６】
ポリゴンミラー１０３が走査角度θ３でレーザ光を走査する間に、スクリーン１０５上の一方向へ１回レーザ光が走査する。第１の反射ミラー部１１２及び第２の反射ミラー部１１４は、第１の反射ミラー部１１２の方向へ進行する光を用いて、スクリーン１０５に光を走査する。このように、走査光学系は、スクリーン１０５及び第１の反射ミラー部１１２上を一方向へ１回レーザ光を走査する間に、スクリーン１０５の一方向へのレーザ光の走査を２回行うことができる。従って、走査光学系は、ポリゴンミラー１０３のミラー片を偏向させる周波数に対して、スクリーン１０５上でのレーザ光の走査周波数を倍増することができる。
【００２７】
走査光学系は、スクリーン１０５上でのレーザ光の走査周波数を倍増することができると、ポリゴンミラー１０３を従来以上に高速駆動しなくても、スクリーン１０５における光の走査を高速化することが可能になる。また、ポリゴンミラー１０３を従来以上に高速駆動する必要が無いため、可動ミラー部の小型化も不要である。これにより、スクリーン１０５においてレーザ光を高速に走査することができるという効果を奏する。また、レーザ光を高速に走査することができるため、画像表示装置１００は、解像度の高い画像を表示することができる。
【００２８】
第２の反射ミラー部１１４は、自由曲面を有する構成に限らず、平面状の微小なミラーをつなぎ合わせて構成しても良い。平面状の微小なミラーをつなぎ合わせて第２の反射ミラー部１１４を構成しても、第１の反射ミラー部１１２からのレーザ光をスクリーン１０５の方向へ反射させることができる。また、第２の反射ミラー部１１４は、平面状の微小なミラーで構成することにより、自由曲面を有する場合に比較して容易に製造することもできる。
【００２９】
（変形例）
図１０−１及び図１０−２は、本実施例の変形例に係る走査光学系によるレーザ光の走査を説明するものである。本変形例の走査光学系は、上記の画像表示装置１００に適用することができる。本変形例の走査光学系は、図１に示す走査光学系と比較して、第１の反射ミラー部１０１２及び第２の反射ミラー部１０１４がポリゴンミラー１０３に近い位置に配置されている。第１の反射ミラー部１０１２は、図１の走査光学系において第１の反射ミラー部１１２が設けられていた領域、即ち被照射領域以外の領域へ進行する光が入射するような位置に設けられている。ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光は、スクリーン１０５上の面と、第１の反射ミラー部１０１２上の面とに走査する。また、本変形例の走査光学系は、ポリゴンミラー１０３からスクリーン１０５の方向を見たときに、第１の反射ミラー部１０１２とは反対側に第２の反射ミラー部１０１４が配置されている点も、図１に示す走査光学系と異なる。
【００３０】
本変形例の走査光学系は、光源部１０１、ポリゴンミラー１０３、第１の反射ミラー部１０１２及び第２の反射ミラー部１０１４により構成されている。第１の反射ミラー部１０１２は、上記の第１の反射ミラー部１１２と同様に、略平坦な平板形状を有する。第１の反射ミラー部１０１２は、上記の第１の反射ミラー部１１２より小さい領域をなすように設けられている。第２の反射ミラー部１０１４は、上記の第２の反射ミラー部１１４と同様に、自由曲面を有する。第２の反射ミラー部１０１４は、上記の第２の反射ミラー部１１４より小さい領域をなすように設けられている。
【００３１】
図１０−１は、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が直接スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５へ入射する光の走査は、図１に示す走査光学系と同様である。レーザ光Ｌ３１は、スクリーン１０５のうち、第２の反射ミラー部１０１４に近い側の周縁部に入射する。レーザ光Ｌ３２は、スクリーン１０５のうち、第２の反射ミラー部１０１４から遠い側の周縁部に入射する。
【００３２】
図１０−２は、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が反射光学系で迂回した後スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。第１の反射ミラー部１０１２の、スクリーン１０５側の周縁部には、スクリーン１０５上を直接走査した後さらにポリゴンミラー１０３が回転した直後のレーザ光Ｌ３３が入射する。レーザ光Ｌ３３は、第１の反射ミラー部１０１２で反射した後、第２の反射ミラー部１０１４を経て、スクリーン１０５のうち、第２の反射ミラー部１０１４に近い側の周縁部に入射する。
【００３３】
第１の反射ミラー部１０１２の略中央の位置に入射したレーザ光Ｌ３４は、第２の反射ミラー部１０１４を経て、スクリーン１０５の略中央の位置に入射する。ポリゴンミラー１０３においてレーザ光が入射するミラー片が切り換わる直前、レーザ光Ｌ３５は、第１の反射ミラー部１０１２のうちスクリーン１０５から遠い側の周縁部に入射する。第１の反射ミラー部１０１２で反射したレーザ光Ｌ３５は、第２の反射ミラー部１０１４を経て、スクリーン１０５のうち、第２の反射ミラー部１０１４から遠い側の周縁部に入射する。このように、本変形例の走査光学系は、図１に示す走査光学系と同様にレーザ光を走査する。
【００３４】
本変形例ではポリゴンミラー１０３に近い位置に、第１の反射ミラー部１０１２及び第２の反射ミラー部１０１４が配置されている。第１の反射ミラー部１０１２及び第２の反射ミラー部１０１４をポリゴンミラー１０３の近くに配置できると、第１の反射ミラー部１０１２及び第２の反射ミラー部１０１４は、いずれも小さい領域をなすように設けることが可能となる。これにより、ポリゴンミラー１０３に近い位置に第１の反射ミラー部１０１２及び第２の反射ミラー部１０１４を配置することで、画像表示装置を小型にすることができる。また、ポリゴンミラー１０３から見て第１の反射ミラー部１０１２とは反対側に第２の反射ミラー部１０１４を配置することで、第１の反射ミラー部１０１２がスクリーン１０５へ向かう光の妨げとなることを回避することが可能となる。
【００３５】
本実施例において、反射光学系を構成する第１の反射ミラー部及び第２の反射ミラー部の位置、大きさは、図示するものに限られない。第１の反射ミラー部及び第２の反射ミラー部は、反射光学系を迂回した光をスクリーン１０５に入射させることが可能なあらゆる位置及び大きさを取り得る。また、反射光学系は、スクリーン１０５の一方の周縁部から他方の周縁部へ、所定の一方向へのみレーザ光を走査可能な構成とする場合に限らない。走査光学系は、例えばスクリーン１０５の中央付近からレーザ光を走査するような構成としても良い。また、走査光学系は、ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５へ入射するレーザ光とは逆方向へレーザ光を走査する構成としても良い。さらに、可動ミラー部としてポリゴンミラー１０３を用いる構成に限らず、例えば平面状のミラーを回転させるガルバノミラー等であっても良い。また、可動ミラー部としてはミラーを回転させるものに限らず、回転以外の他の動作により光を走査するものを用いても良い。
【実施例２】
【００３６】
図３は、本発明の実施例２に係る画像表示装置３００の概略構成を示す。上記実施例１の画像表示装置１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の画像表示装置３００は、角度補正ミラー部３１６を有することを特徴とする。角度補正ミラー部３１６は、ポリゴンミラー１０３の近傍であって、ポリゴンミラー１０３から見て光源部１０１とは反対側の光路中に設けられている。角度補正ミラー部３１６は、誘電体やアルミニウム等の高反射性部材を有し、略平坦な平板形状をなしている。
【００３７】
光源部１０１、ポリゴンミラー１０３、第１の反射ミラー部３１２、第２の反射ミラー部３１４及び角度補正ミラー部３１６は、走査光学系を構成している。また、走査光学系のうちの第１の反射ミラー部３１２、第２の反射ミラー部３１４及び角度補正ミラー部３１６は、反射光学系を構成している。第１の反射ミラー部３１２は、上記実施例１の第１の反射ミラー部１１２と同様に、略平坦な平板形状をなしている。第２の反射ミラー部３１４は、上記実施例１の第２の反射ミラー部１１４と同様に、自由曲面を有する。
【００３８】
図４−１及び図４−２は、走査光学系によるレーザ光の走査を説明するものである。図４−１は、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が直接スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５へ入射する光の走査は、上記実施例１と同様である。レーザ光Ｌ１１は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部３１２と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。レーザ光Ｌ１２は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部３１２と隣接する側の周縁部に入射する。
【００３９】
図４−２は、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が反射光学系で迂回した後スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。第１の反射ミラー部１１２のうち、スクリーン１０５と隣接する側の周縁部で反射したレーザ光Ｌ１３は、第２の反射ミラー部３１４のうち、第１の反射ミラー部３１２に近い側の周縁部に入射する。第２の反射ミラー部３１４で反射したレーザ光Ｌ１３は、角度補正ミラー部３１６のうち、ポリゴンミラー１０３に近い側の周縁部に入射する。角度補正ミラー部３１６で反射したレーザ光Ｌ１３は、図４−１に示すレーザ光Ｌ１１と同様に、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部３１２と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。
【００４０】
角度補正ミラー部３１６は、ポリゴンミラー１０３の近傍からスクリーン１０５の方向へレーザ光Ｌ１３を反射する。このため、角度補正ミラー部３１６で反射したレーザ光Ｌ１３は、ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５に入射するレーザ光Ｌ１１と略同じ入射角度でスクリーン１０５に入射する。角度補正ミラー部３１６は、ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５に進行する光の進行方向と、反射光学系からスクリーン１０５に進行する光の進行方向とが互いに近似するように、反射光学系からスクリーン１０５に進行する光の角度を補正する。
【００４１】
次に、ポリゴンミラー１０３が反時計回りに回転すると、レーザ光Ｌ１４は、第１の反射ミラー部３１２の略中央の位置に入射する。その後レーザ光Ｌ１４は、第２の反射ミラー部３１４の略中央の位置、角度補正ミラー部３１６の略中央の位置を経て、スクリーン１０５の略中央の位置に入射する。さらにポリゴンミラー１０３が回転し、ポリゴンミラー１０３においてレーザ光が入射するミラー片が切り換わる直前、レーザ光Ｌ１５は、第１の反射ミラー部３１２のうちスクリーン１０５と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。
【００４２】
第１の反射ミラー部３１２で反射したレーザ光Ｌ１５は、第２の反射ミラー部３１４のうち、第１の反射ミラー部３１２から遠い側の周縁部に入射する。第２の反射ミラー部３１４で反射したレーザ光Ｌ１５は、角度補正ミラー部３１６のうち、ポリゴンミラー１０３から遠い側の周縁部に入射する。角度補正ミラー部３１６で反射したレーザ光Ｌ１５は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部３１２と隣接する側の周縁部に入射する。角度補正ミラー部３１６は、レーザ光Ｌ１３と同様に、レーザ光Ｌ１４、Ｌ１５の角度も補正する。
【００４３】
走査光学系は、上記実施例１と同様に、スクリーン１０５上でのレーザ光の走査周波数を倍増することができる。さらに、角度補正ミラー部３１６を設けることにより、反射光学系からスクリーン１０５へ入射する光の入射角度と、ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５へ入射する光の入射角度とを近似させる。画像表示装置３００は、角度補正ミラー部３１６を設けることにより、スクリーン１０５上の位置ごとに入射光の角度を揃えることができる。スクリーン１０５上の位置ごとに入射角度が揃えられた光は、不図示の光学素子で進行方向を変換することによって、観賞者の方向へ進行する。
【００４４】
これにより、画像信号に応じた光を観賞者の方向へ進行させ、明るい画像を観賞できるという効果を奏する。なお、角度補正ミラー部３１６の位置、大きさは、図示するものに限られず、反射光学系からの光の角度補正を行うことができる範囲で適宜変更しても良い。また、角度補正ミラー部３１６は、単独の反射部材で構成する場合に限らず、複数の反射部材で構成することとしても良い。
【実施例３】
【００４５】
図５は、本発明の実施例３に係る画像表示装置５００の概略構成を示す。上記実施例１の画像表示装置１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の画像表示装置５００は、角度変換部である凹レンズ５１５を有することを特徴とする。凹レンズ５１５は、ポリゴンミラー５０３の出射側に設けられている。ポリゴンミラー５０３で反射したレーザ光は、凹レンズ５１５を透過した後、角度範囲θ４において走査する。
【００４６】
図６は、凹レンズ５１５の断面構成を示す。凹レンズ５１５は、凹面を入射側と出射側とに向けて配置されている。凹レンズ５１５を透過したレーザ光は、凹レンズ５１５で屈折作用を受けることにより、ポリゴンミラー５０３による走査角度θ４’より大きい角度範囲θ４へ導かれる。このように、凹レンズ５１５は、ポリゴンミラー１０３からのレーザ光の走査範囲を拡大するようにレーザ光の角度を変換する。
【００４７】
スクリーン１０５と第１の反射ミラー部１１２とにレーザ光を走査する場合、スクリーン１０５のみにレーザ光を走査する場合と比較して、広い領域にレーザ光を走査する必要がある。凹レンズ５１５を設けることにより、ポリゴンミラー５０３による走査角度θ４’を大きくしなくても、広い領域にレーザ光を入射させることができる。また、凹レンズ５１５を設けると、ポリゴンミラー５０３の駆動速度を変化させなくても、広い領域へ高速に光を走査可能な構成にできる。これにより、ポリゴンミラー５０３の駆動負担を軽減し、かつ高速に光を走査することができるという効果を奏する。
【００４８】
角度変換部は凹レンズ５１５を用いる場合に限られず、レーザ光の走査範囲を拡大可能なあらゆる光学素子を用いることができる。例えば、角度変換部として、図７に示す凸面鏡６１６を用いても良い。凸面鏡６１６は、走査角度θ５’で入射したレーザ光を、角度範囲θ５に導く。凸面鏡６１６は、凹レンズ５１５と同様に、ポリゴンミラー５０３からのレーザ光の走査範囲を拡大するようにレーザ光の角度を変換することができる。さらに、角度変換部として、四角錐形状等の立体形状を有するプリズム体を用いても良い。プリズム体は、入射面及び出射面を所定の傾斜角度で設けることにより、ポリゴンミラー５０３からのレーザ光の走査範囲を拡大するようにレーザ光の角度を変換することができる。
【実施例４】
【００４９】
図８−１〜図８−３は、本発明の実施例４に係る走査光学系によるレーザ光の走査を説明するものである。本実施例の走査光学系は、上記実施例１の画像表示装置１００に適用することができる。上記実施例１の画像表示装置１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の走査光学系は、スクリーン１０５及び第１の反射ミラー部８１２上を１回レーザ光が走査する間に、スクリーン１０５の一方向へのレーザ光の走査を３回行うことを特徴とする。
【００５０】
本実施例の走査光学系は、不図示の光源部、ポリゴンミラー１０３、第１の反射ミラー部８１２及び第２の反射ミラー部を有する。第１の反射ミラー部８１２は、上記実施例１の第１の反射ミラー部１１２と同様に、略平坦な平板形状をなしている。第１の反射ミラー部８１２は、上記実施例１の第１の反射ミラー部１１２より、スクリーン１０５とは反対側へ広い領域をなすように設けられている。
【００５１】
第２の反射ミラー部は、２つのミラー８１４、８１６により構成されている。第２の反射ミラー部のうち、ミラー８１４は、ポリゴンミラー１０３側に設けられている。ミラー８１６は、ミラー８１４の、ポリゴンミラー１０３とは反対側につなぎ合わせて設けられている。また、第２の反射ミラー部は、ミラー８１４とミラー８１６とのつなぎ目で折れ曲げられるように設けられている。ミラー８１４、８１６は、いずれも自由曲面を有する。なお、第２の反射ミラー部は２つのミラー８１４、８１６により構成する場合に限らず、単独のミラーにより構成することとしても良い。
【００５２】
図８−１は、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が直接スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。ポリゴンミラー１０３から直接スクリーン１０５へ入射する光の走査は、上記実施例１と同様である。レーザ光Ｌ２１は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部８１２と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。レーザ光Ｌ２２は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部８１２と隣接する側の周縁部に入射する。ポリゴンミラー１０３が走査角度θ６でレーザ光を走査する間に、スクリーン１０５上の一方向へ１回レーザ光が走査する。
【００５３】
図８−２及び図８−３は、ポリゴンミラー１０３で反射したレーザ光が反射光学系で迂回した後スクリーン１０５の方向へ進行するときの光路を表している。図８−２は、第１の反射ミラー部８１２のうちスクリーン１０５側の半分の領域にレーザ光が入射する場合の光路を表している。第１の反射ミラー部８１２のうち、スクリーン１０５側の半分の領域に入射するレーザ光Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５は、第２の反射ミラー部のミラー８１４で反射する。レーザ光Ｌ２３は、ミラー８１４で反射した後、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部８１２と隣接する側とは反対側の周縁部に入射する。レーザ光Ｌ２４は、ミラー８１４で反射した後、スクリーン１０５のうち略中央の位置に入射する。レーザ光Ｌ２５は、ミラー８１４で反射した後、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部８１２と隣接する側の周縁部に入射する。ポリゴンミラー１０３が走査角度θ７でレーザ光を走査する間に、スクリーン１０５上の一方向へ１回レーザ光が走査する。
【００５４】
図８−３は、さらにポリゴンミラー１０３が回転し、第１の反射ミラー部８１２のうちスクリーン１０５側とは反対側の半分の領域にレーザ光が入射する場合の光路を表している。第１の反射ミラー部８１２のうち、スクリーン１０５側とは反対側の半分の領域に入射するレーザ光Ｌ２６、Ｌ２７、Ｌ２８は、第２の反射ミラー部のうちのミラー８１６で反射する。上述のように、第２の反射ミラー部は、ミラー８１４とミラー８１６とのつなぎ目で折れ曲げられている。このため、ミラー８１６で反射した光Ｌ２６は、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部８１２と隣接する側とは反対側の周縁部に再び入射する。
【００５５】
レーザ光Ｌ２７は、ミラー８１６で反射した後、スクリーン１０５のうち略中央の位置に入射する。レーザ光Ｌ２８は、ミラー８１６で反射した後、スクリーン１０５のうち、第１の反射ミラー部８１２と隣接する側の周縁部に入射する。ポリゴンミラー１０３が走査角度θ８でレーザ光を走査する間に、スクリーン１０５上の一方向へさらに１回レーザ光が走査する。
【００５６】
このように、走査光学系は、スクリーン１０５及び第１の反射ミラー部８１２上を一方向へ１回レーザ光を走査する間に、スクリーン１０５の一方向へのレーザ光の走査を３回行うことができる。従って、走査光学系は、ポリゴンミラー１０３のミラー片を偏向させる周波数に対して、スクリーン１０５上でのレーザ光の走査周波数を略３倍に増加することができる。これにより、スクリーン１０５においてレーザ光をさらに高速に走査することができるという効果を奏する。また、画像表示装置は、さらに解像度の高い画像を表示することができる。
【００５７】
なお、走査光学系は、ポリゴンミラー１０３によって一方向へ１回レーザ光を走査する間に、スクリーン１０５の一方向へのレーザ光の走査を４回以上行う構成とすることも可能である。第１の反射ミラー部８１２を大型にし、かつ第２の反射ミラー部を構成するミラーを増加することにより、走査光学系は、スクリーン１０５の一方向へのレーザ光の走査回数を増加することができる。
【実施例５】
【００５８】
図９は、本発明の実施例５に係る電子機器であるプリンタ９００の概略構成を示す。プリンタ９００は、レーザ光を用いて画像を印刷するレーザプリンタである。上記実施例１と重複する説明は省略する。本実施例のプリンタ９００は、上記実施例１で示した走査光学系と同様の走査光学系９１０を有する。走査光学系９１０は、感光ドラム９０３上の被照射領域にレーザ光を走査する。走査光学系９１０からのレーザ光は、感光ドラム９０３上の被照射領域において、感光ドラム９０３の回転軸に略平行な方向、即ち図９の紙面に対して略垂直な方向へ走査する。感光ドラム９０３の表面は、予め帯電ロール９０４の負電荷により均一な負の静電気を帯びている。そして、レーザ光が照射された感光ドラム９０３の部分だけ負の電荷が弱まる。これにより、感光ドラム９０３上に静電潜像が形成される。負に帯電されたトナーは、感光ドラム９０３上の負の電荷が弱い部分に引きつけられて、感光ドラム９０３上にトナー像を形成する。
【００５９】
感光ドラム９０３に密着した用紙Ｐの裏側から転写ロール９０５により正の電荷が与えられる。これにより、トナーは用紙Ｐに転写される。そして、用紙Ｐから正の電荷が奪われると用紙Ｐが感光ドラム９０３から剥離する。用紙Ｐに転写されたトナーは、定着部であるヒートロール９０６の熱で溶けると同時に、プレッシャーロール９０７によって用紙Ｐに定着する。感光ドラム９０３表面に残った残留トナーは、クリーニングブレード９０８により掃き落とされる。そして、感光ドラム９０３は帯電ロール９０４により、電気的に均一に負に帯電する。この一連の手順を繰り返して用紙Ｐに印字することができる。
【００６０】
走査光学系９１０は、感光ドラム９０３上の被照射領域及び不図示の第１の反射ミラー部上にレーザ光を走査する。走査光学系９１０は、反射光学系によって、第１の反射ミラー部の方向へ進行するレーザ光を感光ドラム上の被照射領域上へ迂回させる。走査光学系９１０は、感光ドラム９０３上及び第１の反射ミラー部上を一方向へ１回レーザ光を走査する間に、感光ドラム９０３上の一方向へのレーザ光の走査を２回行うことができる。従って、走査光学系９１０は、ポリゴンミラーのミラー片を偏向させる周波数に対して、感光ドラム９０３上でのレーザ光の走査周波数を倍増することができる。
【００６１】
このように、走査光学系９１０は、レーザ光を高速に走査することが可能である。これにより、光を高速に走査し、プリントを高速に行うことができるという効果を奏する。なお、プリンタ９００は、上記実施例１以外の他の実施例の走査光学系を適用しても良い。また、本発明の走査光学系は、プリンタ９００以外の電子機器に用いても良い。本発明の走査光学系は、光を高速に走査する電子機器、例えば、バーコードリーダや人感センサなどにも効果的に適用できる。さらに、上記各実施例において、走査光学系はレーザ光を供給する光源部を用いる構成としているが、ビーム状の光を用いる構成であれば、これに限られない。例えば、走査光学系の光源として、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の固体発光素子を用いる構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る走査光学系は、光を高速に走査する画像表示装置や電子機器に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成図。
【図２−１】走査光学系による光の走査を説明する図。
【図２−２】走査光学系による光の走査を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係る画像表示装置の概略構成図。
【図４−１】走査光学系による光の走査を説明する図。
【図４−２】走査光学系による光の走査を説明する図。
【図５】本発明の実施例３に係る画像表示装置の概略構成図。
【図６】凹レンズの断面構成図。
【図７】凸面鏡の概略構成図。
【図８−１】本発明の実施例４に係る走査光学系の説明図。
【図８−２】本発明の実施例４に係る走査光学系の説明図。
【図８−３】本発明の実施例４に係る走査光学系の説明図。
【図９】本発明の実施例５に係るプリンタの概略構成図。
【図１０−１】実施例１の変形例に係る走査光学系の説明図。
【図１０−２】実施例１の変形例に係る走査光学系の説明図。
【符号の説明】
【００６４】
１００  画像表示装置、１０１  光源部、１０３  ポリゴンミラー、１０５  スクリーン、１１０  筐体、１１２  第１の反射ミラー部、１１４  第２の反射ミラー部、Ｏ  回転軸、３００  プロジェクタ、３１２  第１の反射ミラー部、３１４  第２の反射ミラー部、３１６  角度補正ミラー部、５００  画像表示装置、５０３  ポリゴンミラー、５１５  凹レンズ、６１６  凸面鏡、８１２  第１の反射ミラー部、８１４、８１６  ミラー、９００  プリンタ、９０１  光源部、９０３  感光ドラム、９０４  帯電ロール、９０５  転写ロール、９０６  ヒートロール、９０７  プレッシャーロール、９０８  クリーニングブレード、９１０  走査光学系、Ｐ  用紙、１０１２  第１の反射ミラー部、１０１３  第２の反射ミラー部
【図１】
2006091056.tif 000003
【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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