(57)【要約】【課題】光源部から熱が伝わることにより、筐体に熱変形が生じる場合であっても、筐体が支持する光学部材と、光源部及び入射部との位置関係に熱変形が影響することを低減することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１の筐体３０は、筐体３０に近接して配置されるレーザー光源２１により発生する熱により、膨張する。筐体３０の肉厚部４０の肉厚は、レーザー光源２１から離れるほど薄くなる。筐体３０が膨張する場合であっても、筐体３０により支持されるダイクロイックミラー４２近傍の肉厚部４０の膨張は抑えられ、ダイクロイックミラー４２の位置は変化しない。この結果、レーザー光源２１が発した光は、確実にファイバー５１に入射される。【選択図】        図５
2011064926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生するとき、熱を発生する少なくとも１つの光源部と、
前記光源部から発生された光が入射される入射部と、
前記光源部から発生された光を前記入射部へ導く光学部材と、
前記光源部の光路上に、前記光学部材の光軸が配列されるように前記光源部と前記光学部材とを固定して支持するとともに、前記光源部と前記光学部材との間の前記光路と直交する方向において所定の肉厚を有する筐体とを備え、
前記筐体は、前記光源部を固定して支持する光源支持領域と、その光源支持領域の近傍に位置する近傍領域と、前記近傍領域以外の領域であって、少なくとも前記光学部材を支持する光学部材支持領域とを有し、
前記近傍領域の前記筐体の肉厚は、前記光学部材支持領域の前記筐体の肉厚よりも厚いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光学部材支持領域の前記筐体の肉厚は、前記光源部から離れるほど、前記近傍領域の前記筐体の肉厚よりも薄くなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光源部は、波長が異なる複数種類の光を発生し、
前記光学部材は、前記光源部により発生された特定の光を反射する複数種類のミラー部を備え、
前記光学部材支持領域は、前記複数種類のミラー部の各々と前記入射部との距離が異なる位置に、前記複数種類のミラー部をそれぞれ支持する領域であり、
前記複数種類のミラー部をそれぞれ支持する前記光学部材支持領域の前記筐体の肉厚が、前記光源部から離れるほど、前記近傍領域の前記筐体の肉厚よりも薄くなることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記光源支持領域及び前記近傍領域に、前記光源部により発生される熱を放出する熱放出部を備え、
前記熱放出部は、表面に凹凸を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源及び光学部材などを含む画像投影ユニットを筐体内に内蔵した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザー光を走査して、投影像を形成する投影型表示装置がある。例えば、特許文献１に記載の網膜走査型表示装置は、映像光を出射し、網膜に照射することにより映像を結像させる。具体的には、複数のレーザー光源からそれぞれ出射された複数の映像光が、合成装置により合成される。合成装置としては、例えばダイクロイックミラーがある。合成された映像光は、結合光学系により集光され、光ファイバーに入射される。光ファイバーから出射された映像光は、振動ミラーにより走査されて眼球の瞳孔内に入射し、網膜上に結像する。網膜走査型表示装置をより小型にするために、レーザー光源と合成装置とが、近接して筺体に固定される。一般的に、筺体の肉厚は、レーザー光源付近の肉厚を基準として均一な肉厚である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像形成装置の筐体内には、熱を発生する部品が配置されることがあり、光源としてレーザー光源を使用する場合には、レーザー光源も熱源となる。これらの熱源から発生される熱が筺体に伝わると、筐体は熱膨張により変形する。筐体が変形すると、レーザー光源などの光源と光ファイバーなどの入射部との位置関係が変化する。光源と入射部との位置関係が変化すると、光源から入射部に入射される映像光の光軸がずれる。光源と合成装置とが筐体上で近接して固定され、且つ、光源から筐体に熱が伝わる場合であっても、入射部に対する映像光の入射位置に熱変形の影響がない構造の筐体が望まれている。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、光源部から熱が伝わることにより、筐体に熱変形が生じる場合であっても、筐体が支持する光学部材と、光源部及び入射部との位置関係に熱変形が影響することを低減することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の画像形成装置は、光を発生するとき、熱を発生する少なくとも１つの光源部と、前記光源部から発生された光が入射される入射部と、前記光源部から発生された光を前記入射部へ導く光学部材と、前記光源部の光路上に、前記光学部材の光軸が配列されるように前記光源部と前記光学部材とを固定して支持するとともに、前記光源部と前記光学部材との間の前記光路と直交する方向において所定の肉厚を有する筐体とを備え、前記筐体は、前記光源部を固定して支持する光源支持領域と、その光源支持領域の近傍に位置する近傍領域と、前記近傍領域以外の領域であって、少なくとも前記光学部材を支持する光学部材支持領域とを有し、前記近傍領域の前記筐体の肉厚は、前記光学部材支持領域の前記筐体の肉厚よりも厚いことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の画像形成装置は、前記光学部材支持領域の前記筐体の肉厚は、前記光源部から離れるほど、前記近傍領域の前記筐体の肉厚よりも薄くなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の画像形成装置は、前記光源部は、波長が異なる複数種類の光を発生し、前記光学部材は、前記光源部により発生された特定の光を反射する複数種類のミラー部を備え、前記光学部材支持領域は、前記複数種類のミラー部の各々と前記入射部との距離が異なる位置に、前記複数種類のミラー部をそれぞれ支持する領域であり、前記複数種類のミラー部をそれぞれ支持する前記光学部材支持領域の前記筐体の肉厚が、前記光源部から離れるほど、前記近傍領域の前記筐体の肉厚よりも薄くなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の画像形成装置は、前記筐体は、前記光源支持領域及び前記近傍領域に、前記光源部により発生される熱を放出する熱放出部を備え、前記熱放出部は、表面に凹凸を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の画像形成装置によれば、光源部と近接する近傍領域の筐体の肉厚は、光学部材支持領域の筐体の肉厚よりも厚い。近傍領域における熱容量は大きくなり、光学部材支持領域へ伝導される熱量が抑制される。従って、光源部から発生される熱が高温であっても、近傍領域において多くの熱量が蓄えられることから、光学部材支持領域での温度上昇が低減され、光学部材支持領域において筐体が局部的に変形することが低減される。この結果、光源部からの熱が、筐体上で支持された光学部材と、光源部及び入射部との位置関係に影響することが低減される。
【００１１】
請求項２記載の画像形成装置では、光学部材支持領域の筐体の肉厚は、光源部から離れるほど薄くなる。光源部から発生された熱が筐体の各部分に伝導する量は、光源部から離れるにつれ、徐々に少なくなる。この結果、光源部からの熱により筐体が加熱されても、肉厚が厚い近傍領域は大きな熱容量を有することで温度上昇が抑えられ、肉厚が薄い光学部材支持領域に伝導する熱量が少ないことで温度上昇が抑えられることから、筐体の各部分の温度はほぼ均一となる。筐体の各部分の温度がほぼ均一になることにより、光源部からの熱が、筐体上で支持された光学部材と、光源部及び入射部との位置関係に影響することが低減される。
【００１２】
請求項３記載の画像形成装置では、特定の光を反射する複数のミラー部が、入射部との距離がそれぞれ異なる位置に配置される。複数のミラー部を支持する部分の肉厚は、光源部との距離に応じて異なる。複数のミラー部は、光源部からの距離が異なる位置にそれぞれ配置される場合であっても、複数のミラー部を支持する部分の肉厚を異ならせることで、複数のミラー部をそれぞれ支持する部分の温度はほぼ均一となり、光源部からの熱が複数のミラー部の位置関係に影響を与えることが低減される。この結果、各ミラー部は、入射部に入射される光に影響しないように正確に光を反射することができる。
【００１３】
請求項４記載の画像形成装置では、光源支持領域及び近傍領域に凹凸を設けた熱放出部が備えられる。光源部から筐体に熱が伝えられる場合であっても、光源支持領域及び近傍領域における表面積が増し、効率よく熱が放出される。この結果、光源支持領域及び近傍領域における温度上昇が抑制され、光源部からの熱が、筐体上で支持された光学部材と、光源部及び入射部との位置関係に影響することが一層低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置１の外観を示す斜視図である。
【図２】上記画像形成装置１の筐体３０単体を前方向から見た外観を示す斜視図である。
【図３】上記画像形成装置１の筐体３０単体を後方向から見た外観を示す斜視図である。
【図４】図１に示す画像形成装置１をＡ―Ａ線を含み左右方向及び前後方向に広がる水平面で切断し、矢印Ａの方向である上方向に向かって見た縦断面図である。
【図５】図４に示す画像形成装置１において光路の配置を説明するための縦断面図である。
【図６】図４に示す画像形成装置１において筐体３０の肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ１２の肉厚を示す縦断面図である。
【図７】上記画像形成装置１のダイクロイックミラー４２Ｃなどを取り除いた状態で上記筐体３０を前方向から見た正面図である。
【図８】上記画像形成装置１のレーザー光源２１Ｃ及びダイクロイックミラー４２Ｃなどを取り除いた状態で図７に示す画像形成装置１をＧ―Ｇ線を含み前後方向及び上下方向に広がる垂直面で切断し、矢印Ｇの方向である左方向に向かって見た横断面図である。
【図９Ａ】従来の肉厚部３４０の肉厚が均一な筐体３３０の膨張とダイクロイックミラー３４２の位置との関係を示す説明図である。
【図９Ｂ】上記筐体３０の肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８の膨張とダイクロイックミラー４２Ａの位置との関係を示す説明図である。
【図１０】本実施形態１に係る画像形成装置１の使用態様を説明する模式図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る筐体４３０の面４３１Ａ上に多数の放熱フィン４３１が設けられた筐体４３０単体の外観を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態１における筐体３０の肉厚部４０Ａの肉厚を領域２３１〜２３３に応じて異ならせた変形例を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
＜実施形態１＞
図１を用いて、実施形態１である画像形成装置１の構成を説明する。図１は、画像形成装置１の外観を示す斜視図である。以下、本実施形態１における左右方向、上下方向、及び前後方向は、図１に示すように定めて、画像形成装置１を説明する。他の図面についても、図１と同様に、方向が定められる。画像形成装置１は、出射部１１と、筐体部１２と、ファイバー部１３とにより構成される。出射部１１は、３つレーザー光源２１Ａ〜２１Ｃと、後述する光源支持部２２Ａ〜２２Ｃとにより構成される。筐体部１２は、筐体３０と、後述する３つのレンズ４１Ａ〜４１Ｃと、３つのダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃとにより構成される。レンズ４１Ａ〜４１Ｃと、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃとは、筐体３０に固定して設置される。ファイバー部１３は、ファイバー５１と、第１ファイバー支持部５２と、第２ファイバー支持部５３と、後述する集光レンズ５４とにより構成される。第１ファイバー支持部５２は、ファイバー５１を支持する。第２ファイバー支持部５３は、第１ファイバー支持部５２を支持する。集光レンズ５４は、第２ファイバー支持部５３に固定して設置される。出射部１１と、筐体部１２と、ファイバー部１３との具体的構成は、後述する。第２ファイバー支持部５３は、ステンレスを構成材料として、公知の金型鋳造法により成形される。
【００１７】
図２及び図３を用いて、筐体３０の構造について、説明する。図２は、筐体３０を前方向から見た外観を示す斜視図である。図３は、筐体３０を後方向から見た外観を示す斜視図である。筐体３０は、ステンレスを構成材料として、公知の金型鋳造法により成形される。
【００１８】
筐体３０は、後側面３１Ａと、上側面３１Ｂと、下側面３１Ｃと、左側面３１Ｄと、右側面３１Ｅと、前側面３１Ｆとを有する。後側面３１Ａは、左右方向及び上下方向に広がる左右垂直面に平行である。上側面３１Ｂは、左右方向及び前後方向に広がる水平面に平行である。下側面３１Ｃは、上側面３１Ｂと平行で、上側面３１Ｂの反対側に位置する。左側面３１Ｄは、上下方向及び前後方向に広がる前後垂直面に平行である。右側面３１Ｅは、左側面３１Ｄに平行で、左側面３１Ｄの反対側に位置する。前側面３１Ｆは、後側面３１Ａに平行で、後側面３１Ａの反対側に位置する。図３に示す後側面３１Ａの後側表面３１ＡＡには、出射部１１が設置される。後側面３１Ａには、出射部１１から出射される光を通過させる３箇所のレーザー光出射孔３２Ａ〜３２Ｃが設けられている。図２に示す後側面３１Ａの後側裏面３１ＡＢには、３箇所の円形状のレンズ設置領域３３Ａ〜３３Ｃが設けられている。レンズ設置領域３３Ａ〜３３Ｃは、レーザー光出射孔３２Ａ〜３２Ｃの周囲に、レンズ４１Ａ〜４１Ｃを設置するための領域である。
【００１９】
図２に示す上側面３１Ｂは、３箇所の空間３４Ａ〜３４Ｃを有し、空間３４Ａ〜３４Ｃそれぞれの付近に、第１ミラー設置領域３５Ａ〜３５Ｃをそれぞれ有する。下側面３１Ｃは、上側面３１Ｂと同様に、３箇所の空間３６Ａ〜３６Ｃを有し、空間３６Ａ〜３６Ｃそれぞれの付近に、第２ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃをそれぞれ有する。第１ミラー設置領域３５Ａ〜３５Ｃと、第２ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃとは、上下方向に並んで配設される。左側面３１Ｄには、ファイバー部１３が設置される。左側面３１Ｄは、ファイバー部１３へ入射する光を通過させるレーザー光入射孔３８を有する。
【００２０】
図４を用いて、筐体３０に、レンズ４１Ａ〜４１Ｃおよびダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃを、設置する手順および方法を説明する。図４は、図１に示すＡ―Ａ線を含み左右方向及び前後方向に広がる水平面に従って切断した矢印Ａの方向から見た縦断面図である。まず、後側裏面３１ＡＢのレンズ設置領域３３Ａ〜３３Ｃに、円形のレンズ４１Ａ〜４１Ｃが、それぞれ接着剤により固定される。次に、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃが、３箇所の上側面３１Ｂの第１ミラー設置領域３５Ａ〜３５Ｃ、及び、３箇所の下側面３１Ｃの第２ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃに、接着剤により固定して設置される。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃは、直方体形であって、レーザー光源から発射される光を反射する反射面を有する。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃの反射面が、第１ミラー設置領域３５Ａ〜３５Ｃと、第２ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃとに接触して位置決めされる。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃの反射面は、後側面３１Ａに対して、左側面３１Ｄ側の側端部を前方向に４５度傾けた状態で、設置される。本実施形態１において、レンズ設置領域３３Ａ〜３３Ｃ、第１ミラー設置領域３５Ａ〜３５Ｃ及び、第２ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃが、本発明の光学部材支持領域の一例である。
【００２１】
図３及び図４を用いて、出射部１１のレーザー光源２１Ａ〜２１Ｃを、光源支持部２２Ａ〜２２Ｃに固定して、筐体３０に設置する手順および方法を説明する。図４において、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが、円柱状のレーザー光源支持部２２Ａ〜２２Ｃに固定される。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが固定されたレーザー光源支持部２２Ａ〜２２Ｃが、後側表面３１ＡＡに、固定して支持される。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃがレーザー光源支持部２２Ａ〜２２Ｃに接着剤により固定され、そのレーザー光源支持部２２Ａ〜２２Ｃが後側表面３１ＡＡに接着剤により固定される。図３において、筐体３０の後側面３１Ａは、二点鎖線で示す３つの光源支持領域５０Ａ〜５０Ｃを有する。レーザー光源支持部２２Ａ〜２２Ｃが、光源支持領域５０Ａ〜５０Ｃに固定される。
【００２２】
図４を用いて、ファイバー部１３のファイバー５１及び集光レンズ５４を、第１及び第２ファイバー支持部５２、５３を介して、筐体３０に設置する手順および方法を説明する。図４において、集光レンズ５４が、接着剤により第２ファイバー支持部５３に固定される。集光レンズ５４が固定された第２ファイバー支持部５３は、図１に示す２つのネジ３９により、筐体３０に固定される。ファイバー５１は、第１ファイバー支持部５２に、接着剤により固定して支持される。第１ファイバー支持部５２は、第２ファイバー支持部５３に、接着剤により固定して支持される。ファイバー５１及び、第１ファイバー支持部５２は、第２ファイバー支持部５２に固定された集光レンズ５４の光軸が、筐体３０から入射される光の光路と一致するように、冶具により位置決めされる。
【００２３】
図５を用いて、本実施形態１に係る画像形成装置１内部における光路の配置について説明する。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが発したレーザー光が、筐体３０に設置されたレンズ４１Ａ〜４１Ｃを透過し、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃにより反射され、ファイバー５１に入射されるように、図５に二点鎖線で示す所定の光路が形成される。レンズ４１Ａ〜４１Ｃの光軸は所定の光路に一致するように、各レンズが位置決めされており、各レンズはレーザー光源２１Ａ〜２１Ｃの各々により出射された光の光路の一部を形成する。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃは、レンズ４１Ａ〜４１Ｃが透過した光を反射し、所定の光路上に光を反射するように、位置決めされており、各ダイクロイックミラーも、所定の光路の一部を形成する。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃにより反射された光は、第２ファイバー支持部５３に設置された集光レンズ５４により集光されるように、集光レンズ５４の光軸が所定の光路と一致する。集光レンズ５４も、所定の光路の一部を形成する。図５において、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃの各々により出射され、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃにより反射される光の光路が光路６１Ａ〜６１Ｃであり、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃにより反射さ、集光レンズ５４により集光される光の光路が光路６２Ａ〜６２Ｃである。本実施形態１では、光路６１Ａ〜６１Ｃの長さは、ほぼ同じ長さに設定されている。本実施形態１における光路６１Ａ〜６１Ｃが、本発明の光源部と光学部材との間の光路の一例である。集光レンズ５４により集光された光は、ファイバー５１に入射する。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃの各々は、レーザー光を発するとともに、発光に伴い生じる熱を放熱させる構造を備える。本実施形態１におけるレーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが、本発明の光源部の一例である。本実施形態１における筐体３０及び第２ファイバー支持部５３が、本発明の筐体の一例である。本実施形態１におけるファイバー５１が、本発明の入射部の一例である。本実施形態１におけるレンズ４１Ａ〜４１Ｃ、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃ及び集光レンズ５４が、本発明の光学部材の一例である。
【００２４】
レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれ異なる色のレーザー光を発生する。レーザー光源２１Ａは赤色、レーザー光源２１Ｂは青色、レーザー光源２１Ｃは緑色のレーザー光を発生する。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれ異なる波長の光を発するために、異なる温度の熱を発生する。各レーザー光源は、レーザー光源２１Ａ、レーザー光源２１Ｂ、レーザー光源２１Ｃの順に、高温の熱を発生する。各レーザー光源は、レーザー光源２１Ａ、レーザー光源２１Ｂ、レーザー光源２１Ｃの順に、高い放熱能力を有する構造を備える。その結果、３つのレーザー光源が異なる温度の熱を発生しても、３つのレーザー光源から筐体３０に伝わる熱量は、ほぼ同じ量である。筐体３０には、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃから熱が伝えられる。熱は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが固定される後側表面３１ＡＡから、筐体３０に伝えられ、前側面３１Ｆへ徐々に伝播される。
【００２５】
ダイクロイックミラー４２Ａは、レーザー光源２１Ａが発する赤色の光を反射する。ダイクロイックミラー４２Ｂは、レーザー光源２１Ｂが発する青色の光を反射し、赤色の光を透過する。ダイクロイックミラー４２Ｃは、レーザー光源２１Ｃが発する緑色の光を反射し、青色及び赤色の光を透過する。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃは赤、青、緑の光を合成し、その合成された光を透過する機能を有する。ダイクロイックミラーが透過する光は、所定の光路上を進む。ダイクロイックミラー４２Ｃにより合成された合成光は、集光レンズ５４を介してファイバー５１に入射される。
【００２６】
［筐体の肉厚］
図６、図７及び図８を用いて、本実施形態１における筐体３０の肉厚について説明する。本実施形態１において、筐体３０の肉厚とは、光路６１Ａ〜６１Ｃと直交する左右方向の筐体３０の肉厚である。本実施形態１における光路６１Ａ〜６１Ｃと直交する左右方向の筐体３０の肉厚が、本発明の筐体の肉厚の一例である。図６は、図４に示す画像形成装置１の筐体３０の肉厚を説明するために筐体３０を拡大して示す縦断面図である。図７は、前方向から筐体３０の外観を見た図である。図７は、図１に示す画像形成装置１のレーザー光源２１Ａ〜２１Ｃと、レンズ３２Ｃと、ダイクロイックミラー４２Ｃとを取り除いた状態で筐体３０を示す図である。図８は、図７に示すＧ―Ｇ線を含み上下方向及び前後方向に広がる水平面により切断し、左方向に向かう矢印Ｇの方向から見た横断面図である。図８は、図７に示す画像形成装置１から、更にファイバー５１と、第１ファイバー支持部５２と、第２ファイバー支持部５３とを取り除いた状態で筐体３０を示す図である。本実施形態１において、図６に矢印で示す左右方向における筐体３０の厚さ４０Ａ１〜４０Ａ１２と、図８に矢印で示す上下方向における筐体３０の厚さ４０Ｂ１、４０Ｂ２が、筐体３０の肉厚である。
【００２７】
図６を用いて、筐体３０の左右方向における肉厚を説明する。筐体３０は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃから出射する光の光路６１Ａ〜６１Ｃの右側に、肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ１２をそれぞれ有する。図６において、筐体３０の光源支持領域５０Ａ〜５０Ｃから、レンズ設置領域３３Ａ〜３３Ｃまでの領域が、それぞれ近傍領域７１Ａ〜７１Ｃである。筐体３０は、近傍領域７１Ａ〜７１Ｃに、肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ３を有する。筐体３０は、レンズ設置領域３３Ａ〜３３Ｃに、肉厚部４０Ａ４〜４０Ａ６を有する。筐体３０は、第１ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃの中で右後方の領域に近い位置に、肉厚部４０Ａ７〜４０Ａ９を有し、第１ミラー設置領域３７Ａ〜３７Ｃの中で左前方の領域に相当する前方の位置に、肉厚部４０Ａ１０〜４０Ａ１２を有する。筐体３０の肉厚は、光路６１Ａの右側において、肉厚部４０Ａ１、４０Ａ４、４０Ａ７、４０Ａ１０の順に薄い。筐体３０の肉厚は、光路６１Ｂの右側において、肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１の順に薄い。筐体３０の肉厚は、光路６１Ｃの右側において、肉厚部４０Ａ３、４０Ａ６、４０Ａ９、４０Ａ１２の順に薄い。光路６１Ｃの左側の筐体３０の肉厚は、後方向から前方向に向かうに従って、薄い。レーザー光源から離れる方向である筐体３０の前後方向の肉厚は、それぞれ後方向から前方向に向かうに従って、薄い。なお、本実施形態１では、光路６１Ａ〜６１Ｃの長さがほぼ同じに設定されているので、筐体３０の左右方向の肉厚、たとえば、肉厚４０Ａ１〜４０Ａ３は、ほぼ同一に設定されている。
【００２８】
図８を用いて、筐体３０の上下方向及び前後方向に広がる垂直面における肉厚について説明する。図８において、筐体３０は、レーザー光出射孔３２Ａ〜３２Ｃを中心として、上側及び下側に上肉厚部４０Ｂ１及び下肉厚部４０Ｂ２をそれぞれ備える。上肉厚部４０Ｂ１及び下肉厚部４０Ｂ２は、図８に示すように、後側面３１Ａ側において厚く、前側面３１Ｆ側に近づくに従って、薄い。
【００２９】
［レーザー発光動作中の筐体の膨張変化］
図９Ａ及び図９Ｂを用いて、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃの発光動作中において、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃから筐体３０に伝わる熱による肉厚部の膨張変化とダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃの位置との関係を説明する。図９Ａは、従来の筐体３３０における肉厚部３４０における肉厚と、ダイクロイックミラー３４２の配置との一例を示す図である。図９Ｂは、本実施形態１の筐体３０における肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１における肉厚と、ダイクロイックミラー４２Ａの配置との一例を示す図である。筐体３００は、ダイクロイックミラー３４２の近傍に、空間３３４を備える。図９Ａに示す従来の筐体３３０の肉厚は、肉厚部３４０において、レーザー光源３２１が設置される後側面３３１Ａ側からの距離に関係なく均一であった。筐体３３０の肉厚部３４０は、レーザー光源３２１から伝えられる熱により、膨張する。膨張後の肉厚部３４０を、図９Ａに、二点鎖線で示す。図９Ａに二点鎖線で示すように、肉厚部３４０が熱膨張すると、ダイクロイックミラー３４２は、膨張前の位置から移動する。図９Ａに、筐体３３０が膨張した後のダイクロイックミラー３４２の位置が、二点鎖線で示される。ダイクロイックミラー３４２の設置角度が変化した結果、レンズ３４１の光軸と平行な光がダイクロイックミラー３４２に入射しても、膨張前とは異なる方向に反射され、ファイバー５１に正確に入射しない。
【００３０】
一方、図９Ｂに示す本実施形態１の筐体３０の肉厚は、肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１において、後側面３１Ａ側に比べ、前側面３１Ｆ側に近い場所ほど、薄い。そのため、筐体３０の肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１は、前側面３１Ｆに近い場所ほど、熱膨張による変形量が、従来の均一な肉厚の筐体３３０に比べ、抑えられる。本実施形態１の筐体３０が熱膨張したときの肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１が、図９Ｂに、二点鎖線で示される。図９Ｂに二点鎖線で示すとおり、本実施形態１の筐体３０における肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１は、ダイクロイックミラー４２Ａの設置角度などの設置状態に与える影響が少なくなるように膨張するので、ダイクロイックミラー４２Ａの設置位置はほとんど変化しない。また、レーザー光源２１Ａからの熱により筐体３０が膨張する場合であっても、空間３４Ａが設けられることにより、ダイクロイックミラー４２Ａは設置角度を維持した状態で、他の部材に当接することなく空間３４Ａ内では変位する。このため、筐体３０の熱膨張は、ダイクロイックミラー４２Ａの設置角度位置に与える影響が小さくなるように抑えられる。すなわち、本実施形態１の筐体３０が、レーザー光源２１Ａがオンされて発光しレーザー光源２１Ａからの熱により膨張する場合であっても、ダイクロイックミラー４２Ａの設置角度は大きく変化せず、レンズ４１Ａの光軸を含む光路は、レーザー光源２１Ａがオフされて発光していない場合と同じように維持され、レーザー光源２１Ａからの光はファイバー５１に正確に入射する。筐体３０の肉厚部４０Ｂ１、４０Ｂ２は、肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１と同様に、後側面３１Ａ側に比べ、前側面３１Ｆ側に近い場所ほど、薄い。そのため、筐体３０の肉厚部４０Ｂ１、４０Ｂ２は、前側面３１Ｆに近い場所ほど、熱膨張による変形量が、従来の均一な肉厚の筐体３３０に比べ、抑えられる。本実施形態１の筐体３０における肉厚部４０Ｂ１、４０Ｂ２においても、肉厚部４０Ａ２、４０Ａ５、４０Ａ８、４０Ａ１１と同様に、ダイクロイックミラー４２Ａの設置角度などの設置状態に与える影響が少なくなるように膨張するので、ダイクロイックミラー４２Ａの設置角度位置はほとんど変化しない。
【００３１】
筐体３０の肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ１２及び４０Ｂ１、４０Ｂ２において、レーザー光源２１Ａからの熱によって前後方向へも膨張が生じる。第２ファイバー支持部５２により、ファイバー５１と集光レンズ５４は筐体３０に固定して支持されているため、筐体３０が前後方向へ膨張した場合、ファイバー５１と集光レンズ５４の配置位置は、筐体３０の肉厚部の前後方向への膨張に伴って、前後方向におけるダイクロイックミラー４２Ａの設置位置の移動と共に、移動する。その結果、ダイクロイックミラー４２Ａとファイバー５１と集光レンズ５４との前後方向における相対的位置関係は変化しない。この相対的位置関係が維持されることは、ダイクロイックミラー４２Ｂ、４２Ｃとファイバー５１と集光レンズ５４の間でも同様である。従って、３つダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃにより形成される光路と、集光レンズ５４の光軸との位置関係も維持され、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃから出射された光は、ファイバー５１に正確に入射される。
【００３２】
［使用例］
本実施形態１に係る画像形成装置１の使用例を説明する。図１０は、本実施形態１に係る画像形成装置１を用いた網膜走査型表示装置１３０の模式図である。
【００３３】
観察者の眼球１５０内の網膜１５１上に結像させる映像の映像信号が、映像信号供給回路１３１に入力される。映像信号供給回路１３１は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃによりそれぞれ出射されるレーザー光の色に対応した画像信号を、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃそれぞれに対応するレーザー駆動回路１３２Ａ〜１３２Ｃに出力する。レーザー駆動回路１３２Ａ〜１３２Ｃは、画像信号に基づいて、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃそれぞれに駆動信号を出力する。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃは、駆動信号に基づいて光強度を変調して対応する色のレーザー光をそれぞれ出射する。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃによりそれぞれ出射されたレーザー光は、画像形成装置１のレンズ４１Ａ〜４１Ｃにより平行光となり、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃにより合成され、集光レンズ５４を通してファイバー５１に入射する。
【００３４】
映像信号供給回路１３１は、画像信号に同期させた同期信号を、水平同期信号回路１３３及び垂直同期信号回路１３５に出力する。水平同期信号回路１３３は、水平走査駆動回路１３４に水平同期信号を出力する。垂直同期信号回路１３５は、垂直走査駆動回路１３６に垂直同期信号を出力する。振動ミラー部１３７は、水平走査駆動回路１３４により駆動信号が出力され、共振振動に基づいた揺動をする。
【００３５】
ファイバー５１から出射した光は、振動ミラー部１３７に照射する。振動ミラー部１３７は、水平走査駆動回路１３４により駆動され、揺動する。光は、振動ミラー部１３７により反射され、水平走査される。反射光は、リレー光学系１３８を介して、ガルバノミラー１３９に照射する。ガルバノミラー１３９は、磁界の変動により鏡面が揺動され、反射光を垂直方向に走査させる。ガルバノミラー１３９により反射された反射光は、第２リレー光学系１４０を介して眼球１５０の瞳孔内に入射し、網膜１５１上に結像する。
【００３６】
＜実施形態２＞
以下、本発明の実施形態２について、図面を用いて説明する。実施形態２は、レーザー光源により発生される熱を放熱させる構成を筐体に備える点で、実施形態１と相違する。実施形態２は、他の部分の構成について実施形態１と同じであるので、相違する構成についてのみ詳述し、本実施形態１と同じ構成については、その説明を省略する。
【００３７】
図９は、本実施形態２において使用される筐体４３０単体を後方向から見た外観を示す斜視図である。図９において、筐体４３０は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが固定される後側面４３１Ａに、多数の放熱フィン４３２を有する。多数の放熱フィン４３２は、前後方向に延び、左右方向に所定の間隔をおいて配列される。多数の放熱フィン４３２は、筐体４３０の本体部分と一体に、公知の金型鋳造法により成形される。筐体４３０の後側面４３１Ａは、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃがそれぞれ固定される３つの光源支持領域４５０ＡＡ〜４５０ＡＣを有する。これらの領域４５０ＡＡ〜４５０ＡＣは、放熱フィンが形成されていない円形状の領域である。３つのレーザー光入射孔４３８Ａ〜４３８Ｃが、領域４５０ＡＡ〜４５０ＡＣにそれぞれ形成され、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃからの光が筐体４３０の内部に向かって入射するように構成される。多数の放熱フィン４３２の形成により、筐体４３０の後側面４３１Ａは凹凸形状となり放熱面積が増大することから、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃから発生される熱が、放熱フィン４３２を通して放熱される。この結果、筐体４３０の後側面４３１Ａから筐体４３０の内部の光学部材に伝導する熱が、低減され、光学部材を支持する領域の熱膨張を一層抑えることができる。特に、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが固定される後側面４３１Ａにおける筐体４３０の肉厚は、他の部分に比べて厚く、熱容量も大きいことから、多数の放熱フィン４３２が、この肉厚の大きい部分に設けられることにより、筐体４３０全体の放熱効率を向上させることができる。本実施形態２において、多数の放熱フィン４３２が設けられた後側面４３１Ａが、本発明における表面に凹凸を有する熱放出部の一例である。
【００３８】
［変形例１］
本実施形態１において筐体３０および第２ファイバー支持部５３の材料は、ステンレスであるが、これに限らない。筐体３０および第２ファイバー支持部５３の材料として、アルミ合金が用いられてもよい。この場合、筐体および第２ファイバー支持部は、アルミダイキャスト法で、ステンレスと比べ安価に鋳造されることができる。
【００３９】
［変形例２］
本実施形態１において、筐体３０の肉厚部４０Ａおよび４０Ｂの肉厚は、後側面３１Ａ側において厚く、前側面３１Ｆ側に近づくに従って徐々に薄い構成であるが、これに限らない。本実施形態１と同様に、筐体３０と第２ファイバー支持部５３とが固定されているとき、たとえば、筐体３０が前後方向へ膨張すれば、その膨張に従って、第２ファイバー支持部５３の位置は前後方向に移動する。そのため、筐体３０と第２ファイバー支持部５３との位置関係は膨張に係らず保たれる。筐体３０の肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ１２及び４０Ｂ１、４０Ｂ２は、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃが、左右方向に変位しないように設定された肉厚であればよい。レーザー光源２１Ａ及びダイクロックミラー４２Ａを支持する筐体３０の内部構成を例に、図１２を用いて変形例を説明する。図１２は、レーザー光源２１Ａ及びダイクロックミラー４２Ａを支持する筐体３０の内部構成のみを拡大して示す。図１２において、肉厚部４０Ａは、レーザー光源２１Ａが固定された後側面３１Ａから、ダイクロイックミラー４２Ａの右端４２ＡＡが位置している位置までの領域の肉厚部２３１と、ダイクロイックミラー４２Ａの反射面が存在している領域の肉厚部２３２と、ダイクロイックミラー４２Ａの左端４２ＡＢが位置している位置から前側面３１Ｆまでの領域の肉厚部２３３とを有する。肉厚部２３１の肉厚が肉厚部２３２及び肉厚部２３３より厚く、肉厚部２３２の肉厚が肉厚部２３１の肉厚より薄く、肉厚部２３３の肉厚が肉厚部２３１の肉厚より薄く、且つ、肉厚部２３２の肉厚より厚くなるように、筐体３０の肉厚部４０Ａが構成されてもよい。この構成では、筐体３０に熱が伝達された場合、筐体３０の肉厚部４０Ａの熱膨張による変形量は、肉厚部２３１、肉厚部２３３、肉厚部２３２の順に小さくなる。肉厚部２３２の変形量は、他の領域の肉厚部に比べて、小さくなる。そのため、肉厚部２３２の熱膨張により、ダイクロイックミラー４２Ａが大きく変位することが、抑えられる。同様な構成が、ダイクロイックミラー４２Ｂ、４２Ｃにも採用されることにより、同様にダイクロイックミラー４２Ｂ、４２Ｃの変位が抑えられる。
【００４０】
［変形例３］
本実施形態１において、筐体３０の肉厚は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃとの距離に応じて、後方向から前方向に向かうに従って、薄い。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが発する熱は、熱量に関わらず筐体３０に伝わる前に、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃにより放出される。筐体３０の肉厚は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃが発する熱量に関わらず、肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ３の肉厚は同一であり、肉厚部４０Ａ４〜４０Ａ６の肉厚は同一であり、肉厚部４０Ａ７〜４０Ａ９の肉厚は同一であり、肉厚部４０Ａ１０〜４０Ａ１２の肉厚は同一である。筐体３０の肉厚は、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃからの距離に応じてのみ、肉厚が異なる構成であるが、これに限らない。レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃがそれぞれ異なる熱量を発生する場合、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃの配置に応じて、筐体３０の肉厚を肉厚部４０Ａ１〜４０Ａ１２の肉厚をそれぞれ異ならせる構成であってもよい。肉厚部４０Ａ２、４０Ａ３、４０Ａ５、４０Ａ６、４０Ａ８、４０Ａ９、４０Ａ１１、４０Ａ１２は、レーザー光源２１Ａ及びレーザー光源２１Ｂ、またはレーザー光源２１Ｂ及び
レーザー光源２１Ｃの２つのレーザー光源が熱を発生するため、肉厚部４０Ａ１、４０Ａ４，４０Ａ７、４０Ａ１０より厚い構成であってもよい。
【００４１】
［変形例４］
本実施形態１において、筐体３０の肉厚が、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃとの距離に応じて、後方向から前方向に向かうに従って、薄い構成であるが、筐体３０に限らない。光学部材である集光レンズ５４を支持する第２ファイバー支持部５３において、光路６２ＡＢ、６２Ｂ、６２Ｃに直交する肉厚が、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃからの距離が近い右側において厚く、レーザー光源２１Ａ〜２１Ｃからの距離が遠い左側において薄い構成であってもよい。
【００４２】
［変形例５］
本実施形態１において、筐体３０の肉厚部４０Ｂ１及び肉厚部４０Ｂ２の最も厚い肉厚は、それぞれ異なる構成であるが、これに限らない。ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃの上下方向における位置に、厳密な精度が求められる場合は、肉厚部４０Ｂ１及び肉厚部４０Ｂ２の最も厚い肉厚は、同一の厚さであってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  画像形成装置
２１Ａ〜２１Ｃ  レーザー光源
２２Ａ〜２２Ｃ  レーザー光源支持部
３０  筐体
３３Ａ〜３３Ｃ  レンズ支持領域
３５Ａ〜３５Ｃ  第１ミラー支持領域
３７Ａ〜３７Ｃ  第２ミラー支持領域
４０Ａ１〜４０Ａ１２、４０Ｂ１、４０Ｂ２  肉厚部
４１Ａ〜４１Ｃ  レンズ
４２Ａ〜４２Ｃ  ダイクロイックミラー
５０Ａ〜５０Ｃ  光源支持領域
５１  ファイバー
５２  第１ファイバー支持部
５３  第２ファイバー支持部
５４  集光レンズ
６１Ａ〜６１Ｃ、６２Ａ〜Ｃ  光路
７１Ａ〜７１Ｃ  近傍領域
４３２  放熱フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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