(57)【要約】【課題】光学部材を筐体に対して取り付ける取付部が、温度変化によって変形することに起因する不具合を抑制できる光走査装置、画像投写装置及び移動体を提供する。【解決手段】光源１１１と、光源１１１からの光を主走査方向αへ偏向して被走査領域を走査する走査手段と、光源１１１からの光を走査手段に案内する光学部材１１２と、光源１１１及び光学部材１１２を保持する筐体２４０と、筐体２４０に対して光学部材１１２の一部を架橋して取り付ける取付部２５０とを備える光走査装置において、前記架橋の方向を、走査手段の主走査方向に対応する方向αに合わせる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を主走査方向へ偏向して被走査領域を走査する走査手段と、
前記光源からの光を前記走査手段に案内する光学部材と、
前記光源及び前記光学部材を保持する筐体と、
前記光学部材を前記筐体に対して前記光学部材の一部を架橋して取り付ける取付部とを備える光走査装置において、
前記架橋の方向を、前記走査手段の前記主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１の光走査装置において、
前記取付部は、前記光学部材と前記筐体とを接着する接着層を有し、
前記接着層は、前記光学部材の光軸に対して非対称に配置され、
前記接着層の厚み方向を前記主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１の光走査装置において、
前記取付部は、前記光学部材に前記主走査方向と直交する方向に当接して接合されるとともに、前記筐体に対して前記光学部材を延在して固定する中間保持部材固定手段を備える中間保持部材を有し、
前記中間保持部材固定手段を、前記光学部材の光軸に対して非対称に配置し、
前記中間保持部材が前記中間保持部材固定手段から前記光学部材に接触する接触部に向けて延在する延在方向を前記主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置において、
前記走査手段によって走査された光を前記被走査領域の所定の範囲で受光する受光手段と、
前記受光手段での受光を検知する受光信号に基づき、前記光源からの光によって前記被走査領域内の画像形成面に画像を形成する光を照射し始める書き出しタイミングを制御する光源制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４の光走査装置において、
前記光源を複数備え、
前記光源制御手段は、複数の前記光源から照射される光によって形成される画像が前記画像形成面で重なるように複数の前記光源の各々の前記書き出しタイミングを制御するものであり、
前記受光手段が複数の前記光源のうちの一つの前記光源から照射された光を受光した受光信号に基づいて、複数の前記光源の間での前記書き出しタイミングを設定することを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項４または５の光走査装置において、
前記受光手段を、前記被走査領域内で、前記画像形成面に対して前記主走査方向の両方の外側に備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れか一項に記載の光走査装置において、
前記受光手段は、振幅端に向かって走査される光が通過するタイミングと、折り返して走査される光が通過するタイミングとを検知することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
画像情報に基づいて変調された光により被走査領域を走査する光走査手段と、
前記光走査手段から出射された光を投写面に投写する投写光学系と、を備える画像投写装置において、
前記光走査手段として、請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像投写装置。
【請求項９】
移動手段と、
前記投写面に画像を投写する画像投写手段と、を備える移動体において、
前記画像投写手段として、請求項８に記載の画像投写装置を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、画像投写装置及び移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源と、光源からの光を主走査方向へ偏向して被走査領域を走査する走査手段と、光源からの光を走査手段に案内する光学部材と、光源及び光学部材を保持する筐体と、光学部材を筐体に対して取り付ける取付部とを備える光走査装置が知られている。
例えば、特許文献１には、レーザーダイオード（光源）と、光走査部（走査手段）と、コリメートレンズ（光学部材）と、ハウジング（筐体）と、光学系保持部（取付部）を備えるＨＵＤ装置（光走査装置）が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の光走査装置では、取付部が温度変化によって膨張収縮し、この膨張収縮による変形よって光学部材の筐体に対する位置が変化するおそれがある。光学部材の位置が変化すると、光源から光学部材に案内され、走査手段を介して被走査領域に到達する光の照射位置が変位する。特許文献１のＨＵＤ装置のように光走査装置を備えるＨＵＤ装置で、光走査装置から照射された光の被走査領域での照射位置が変位すると、フロントガラス等の投写面におけるＨＵＤ装置によって投写される画像の位置がずれるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明は、光源と、前記光源からの光を主走査方向へ偏向して被走査領域を走査する走査手段と、前記光源からの光を前記走査手段に案内する光学部材と、前記光源及び前記光学部材を保持する筐体と、前記筐体に対して前記光学部材の一部を架橋して取り付ける取付部とを備える光走査装置において、前記架橋の方向を、前記走査手段の前記主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、光学部材を前記筐体に対して取り付ける取付部が、温度変化によって変形することに起因する不具合を抑制できる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施例１の光走査装置におけるハウジングに対するカップリングレンズの取付部の拡大説明図。
【図２】実施形態に係る自動車用のヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の概略図。
【図３】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略構成図。
【図４】ヘッドアップディスプレイ装置によって表示される画像の一例の説明図。
【図５】ヘッドアップディスプレイ装置における制御部のハードウェアブロック図。
【図６】ヘッドアップディスプレイ装置の機能ブロック図。
【図７】光源ユニットの説明図。
【図８】ＭＥＭＳミラーからなる光偏向器を示す正面図。
【図９】中間スクリーンの表面の拡大説明図。
【図１０】中間スクリーンを光路に直交する方向から見た拡大断面図。
【図１１】実施形態の光走査装置の概略図。
【図１２】三色のレーザー光の書き出しタイミングの補正前後を示す説明図。
【図１３】タイミングセンサによるレーザー光の検知タイミングと、各色のＬＤの書き出しタイミングとの関係の概略を示す説明図。
【図１４】実施例２の光走査装置におけるハウジングに対するカップリングレンズの取付部の拡大説明図。
【図１５】第二の実施形態に係るレーザープリンタの斜視説明図。
【図１６】第二の実施形態に係る光書込装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明に係る画像投写装置を適用可能なヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の実施形態について説明する。
画像投写装置としてのヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置は、一例として、車両、航空機、船舶等の移動体に搭載される。そして、移動体のフロントガラス（フロントウインドシールド）を介して移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば速度、走行距離等の情報）等を視認可能にする。この場合、フロントガラスは、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ヘッドアップディスプレイ装置が、フロントガラスを備え、移動手段としてエンジンやモータ等の駆動源の駆動を駆動輪に伝達する構成を備えた移動体である自動車に搭載される例について説明する。
【０００８】
図２は、本発明を適用可能な自動車用のヘッドアップディスプレイ装置２００を搭載した自動車３０１の実施形態に係る概略図である。図３は、ヘッドアップディスプレイ装置２００の一例の概略構成図である。
図２及び図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置２００は、例えば、自動車３０１のウインドシールド（フロントガラス３０２等）の付近のダッシュボード４１０内等に設置される。
【０００９】
図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置２００は、イメージャ（画像生成部）２３０と、凹面ミラー４０と、これらを収容して保持する筐体とを備える。
イメージャ２３０で生成された表示光（投写光）Ｌが、凹面ミラー４０を介して筐体の外部に照射され、フロントガラス３０２に入射し、フロントガラス３０２で反射されて使用者である観察者（運転者３００）に向かう。これにより、運転者３００は、ヘッドアップディスプレイ装置２００によって投写された画像等を虚像Ｉとして視認することができる。
【００１０】
図４は、ヘッドアップディスプレイ装置２００によって表示される画像の一例の説明図である。
図４に示されるナビゲーション画像には、第一表示領域２２０Ａに、自動車３０１の速度（図４に示す例では「６０ｋｍ／ｈ」という画像）が表示されている。また、第二表示領域２２０Ｂには、カーナビゲーション装置によるナビゲーション画像が表示されている。図４に示す例では、次の曲がり角で曲がる方向を示す右折指示画像と、次の曲がり角までの距離を示す「あと４６ｍ」という画像が、ナビゲーション画像として表示されている。また、第三表示領域２２０Ｃには、カーナビゲーション装置による地図画像（自車両周囲の地図画像）が表示されている。
【００１１】
イメージャ２３０は、光源ユニット１０、光偏向器１３、走査ミラー２０、中間スクリーン７０及びこれらを収容するハウジング２４０等を備える。
光源ユニット１０は、詳細は後述する光源部１１を備えており、光源部１１では、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色のレーザー光が合成される。合成されたレーザー光は、光偏向器１３の反射面１４に向かって導かれ、光偏向器１３にて偏向される。
【００１２】
光偏向器１３は、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）であり、反射面１４は直交する二軸に対して揺動する単一の微小なミラーである。
【００１３】
光偏向器１３により偏向されたレーザー光は、走査ミラー２０により折り返され、被走査面である中間スクリーン７０に二次元像（中間像）を描写する。光偏向器１３により偏向されたレーザー光である表示光Ｌは、走査ミラー２０と、中間スクリーン７０と、凹面ミラー４０とを経て、ヘッドアップディスプレイ装置２００の筐体の外に投写される。
【００１４】
中間スクリーン７０は、表示光Ｌを所望の発散角で発散させる機能を有しており、マイクロレンズアレイ構造が好適である。中間スクリーン７０から射出された表示光Ｌは、単一の凹面鏡からなる凹面ミラー４０を介して、フロントガラス３０２に入射し、運転者３００に対して虚像Ｉが拡大表示される。
【００１５】
本実施形態では、表示光Ｌを自動車３０１のフロントガラス３０２で反射させることで、投写画像を運転者３００に視認させる例について説明するが、これに限られない。フロントガラス３０２の内側に、ヘッドアップディスプレイ装置２００専用のコンバイナ（フロントガラス３０２と同様に部分反射する機能を有する透明板の一例）を別途設ける。構成としてもよい。この構成では、コンバイナで表示光Ｌを反射させることで投写画像を運転者３００に視認させる。
【００１６】
図５は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置２００における制御部２のハードウェアブロック図である。
ヘッドアップディスプレイ装置２００の制御系は、主に、ＦＰＧＡ２５１、ＣＰＵ２５２、ＲＯＭ２５３、ＲＡＭ２５４、Ｉ／Ｆ２５５、バスライン２５６、ＬＤドライバ２５７、ＭＥＭＳコントローラー２５８を備えている。
ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２５１は、ＬＤドライバ２５７により、光源ユニット１０のレーザー光源（１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ）を動作制御する。さらに、ＦＰＧＡ２５１は、ＭＥＭＳコントローラー２５８により、後述する光走査装置１のＭＥＭＳミラー（光偏向器１３）を動作制御する。
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２５２は、ヘッドアップディスプレイ装置２００の各機能を制御する。
【００１７】
ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２５３は、ＣＰＵ２５２がヘッドアップディスプレイ装置２００の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラム等の各種プログラムを記憶している。
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２５４はＣＰＵ２５２のワークエリアとして使用される。
Ｉ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２５５は、外部コントローラー等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車３０１のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、車両ナビゲーション装置、各種センサ等に接続される。
【００１８】
図６は、ヘッドアップディスプレイ装置２００の機能ブロック図である。
ヘッドアップディスプレイ装置２００は、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２、画像情報生成部８０４及び画像生成部８０６（図３中のイメージャ２３０）を備える。
【００１９】
車両情報入力部８００には、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離等の情報）が入力される。外部情報入力部８０２には、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからのナビ情報等）が入力される。画像情報生成部８０４は、車両情報入力部８００および外部情報入力部８０２から入力される情報に基づいて、表示させる画像の画像情報を生成する。画像生成部８０６は、制御部２を備え、画像情報生成部８０４が生成した画像情報に基づいて制御部２が光源ユニット１０や光偏向器１３を制御することにより、フロントガラス３０２に表示光Ｌを照射する。これにより、運転者３００の視点から虚像Ｉが視認可能となる。
【００２０】
図７は、光源ユニット１０の説明図である。光源ユニット１０は、光源部１１と、メニスカスレンズ１１６とを備える。
光源部１１は、単数あるいは複数の発光点を有する三つの光源素子１１１（１１１Ｒ，１１１Ｂ，１１１Ｇ）を備える。光源素子１１１はＬＤ（半導体レーザー素子）であり、互いに異なる波長（λＲ，λＧ，λＢ）の光束（レーザー光）を放射する。レーザー光の波長としては、例えば、λＲ＝６４０［ｎｍ］，λＧ＝５３０［ｎｍ］，λＢ＝４４５［ｎｍ］を挙げることができる。
【００２１】
三つの光源素子１１１（１１１Ｒ，１１１Ｂ，１１１Ｇ）から放射された各波長（λＲ，λＧ，λＢ）のレーザー光はそれぞれカップリングレンズ１１２（１１２Ｒ，１１２Ｂ，１１２Ｇ）により後続の光学系にカップリングされる。カップリングされたレーザー光はそれぞれ設けられたアパーチャ１１３（１１３Ｒ，１１３Ｂ，１１３Ｇ）により整形される。アパーチャ１１３としては、レーザー光の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状を用いることができる。
【００２２】
その後、レーザー光の光路を合成する光路合成素子１１５により光路合成される。光路合成素子１１５は、プレート状或いはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じてレーザー光を反射／透過し、三つのレーザー光の光路が一つの光路となるように合成する。合成されたレーザー光は、メニスカスレンズ１１６により光偏向器１３の反射面１４に向かって導かれる。図７に示すように、メニスカスレンズ１１６は、光偏向器１３に凹面を向けている。図７中の矢印「Ａ」は、光源ユニット１０から射出されるレーザー光の射出方向を示している。
【００２３】
光偏向器１３は、公知のアクチュエータ駆動システムで反射面１４を主走査方向及び副走査方向に傾斜動作させ、光源ユニット１０から射出され、反射面１４に入射するレーザー光を二次元走査（ラスタースキャン）する。
図８は、光偏向器１３の一例として、ＭＥＭＳミラーからなる光偏向器１３を示す正面図である。
本実施形態の光偏向器１３は、半導体プロセスにて製造されるＭＥＭＳミラーであり、反射面１４を備えている。光偏向器１３は、複数の折り返し部を有して蛇行して形成された一対の蛇行状梁部１５２を有する。蛇行状梁部１５２は、一つおきに第一梁部１５２ａと第二梁部１５２ｂとに分けられており、この蛇行状梁部１５２は、枠部材１５４に支持されている。
【００２４】
蛇行状梁部１５２の各梁部（１５２ａ，１５２ｂ）には、隣り合う梁部ごとにチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる独立の圧電部材１５６が設けられている。これらの圧電部材１５６の一つおきに異なる電圧を印加して、各梁部（１５２ａ，１５２ｂ）にそれぞれ反りを発生させることにより、隣り合う梁部が異なる方向にたわみ、それが累積されて、反射面１４が垂直方向（副走査方向）に大きな角度で回転する。このような構成により、図８中の副走査方向回転軸Ｐ１を中心とした垂直方向への光走査が、低電圧で可能となる。一方、図８中の主走査方向回転軸Ｐ２を中心とした水平方向では、反射面１４に接続されたトーションバー１４０などを利用した共振による光走査が行われる。反射面１４の駆動制御は、光源素子１１１（１１１Ｒ,１１１Ｂ,１１１Ｇ）の発光タイミングに同期して行われる。
【００２５】
光偏向器１３は、図８に示す構成に限らず、例えば、互いに直交する二つの軸回りを、それぞれ揺動あるいは回動する二つのミラーからなるミラー系で構成してもよい。
【００２６】
本実施形態における主走査方向は、中間像の長手方向（図１１中の矢印「α」方向）に沿った方向であり、副走査方向は、中間像の短手方向（図１１中の矢印「β」方向）に沿った方向である。本実施形態における中間像の形状は、横長形状であるため、主走査方向は画像横方向であり、副走査方向は画像縦方向である。
【００２７】
フロントガラス３０２は、通常、曲面であり、また、表示光Ｌの入射方向に対して特定方向に傾斜した面となることから、表示光Ｌがフロントガラス３０２を反射して描画される虚像Ｉは、中間像に対して光学的に歪んだ形状となる。また、光路上に存在する各種光学素子の特性によっても光学的な歪みが生じる。このような光学的な歪みのうち、中間像の水平線（画像横方向に伸びる直線）が上または下に凸となる形状となる光学的な歪みについては、本実施形態では走査ミラー２０または凹面ミラー４０の反射面形状を調整することで補正している。また、表示光Ｌがフロントガラス３０２で反射して描画される虚像Ｉの全体が回転し、虚像Ｉの横方向が水平方向に対して傾斜した状態となる光学的な歪みが生じる場合がある。このような歪みについては、中間像の横方向が水平方向に対して予め傾斜するように中間像を形成するように、光偏向器１３の走査方向等を調整するなどして補正することができる。また、画像全体が平行四辺形状に変形するような光学的な歪みについては、画像処理によって補正することができる。
【００２８】
図９は、中間スクリーン７０の表面の拡大説明図であり、図１０は、中間スクリーン７０を光路に直交する方向から見た拡大断面図である。
図９及び図１０では、中間スクリーン７０での表示光Ｌの伝播方向に平行な方向をＺ軸方向とし、主走査方向をＸ軸方向、副走査方向をＹ軸方向としている。
【００２９】
図９及び図１０に示すように、中間スクリーン７０は、マイクロレンズ７００が整列して配置された光学板７０１からなる。図１０（ａ）は、中間スクリーン７０に入射する入射光束７０２の径（Ｌｄ）が、マイクロレンズ７００の配置周期７００ｄ以下の場合の発散光の光路を示し、図１０（ｂ）は、入射光束７０２の径（Ｌｄ）が、配置周期７００ｄの二倍の場合の発散光の光路を示す。
【００３０】
光学板７０１上を入射光束７０２が走査するとき、光束はマイクロレンズ７００により発散され、発散光束７０３となる。マイクロレンズ７００の構造により、入射光束７０２を所望の発散角θ１で発散させることが可能とある。通常、図１０（ａ）に示すように、マイクロレンズ７００の配置周期７００ｄは、入射光束７０２の径（Ｌｄ）よりも大きくなるように設計される。これにより、マイクロレンズ７００間での干渉が起きず、スペックルの発生を防止できる。
【００３１】
図１０（ｂ）に示す状態では、入射光束７０２が、二つのマイクロレンズ７００（７００ａ，７００ｂ）に同時入射し、それぞれ発散光束７０３（７０３ａ，７０３ｂ）を生じる。このとき、領域７０４においては、二つの発散光束７０３（７０３ａ，７０３ｂ）が同時に存在するため、光の干渉を生じ得る。この干渉光束が運転者３００の目に入ると、スペックルとして視認される。
以上を考慮し、スペックルを低減するため、マイクロレンズ７００の配置周期７００ｄは入射光束７０２の径（Ｌｄ）よりも大きく設計される。
図９及び図１０に示す例では、中間スクリーン７０のマイクロレンズ７００として凸面レンズの形態で示しているが、凹面レンズとしてもよい。
【００３２】
本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置２００は、レーザー走査による表示光Ｌをフロントガラス３０２越しに投影して虚像Ｉを表示する車載用ヘッドアップディスプレイ装置である。
【００３３】
運転者が少ない視線移動で警報・情報を認知できるアプリケーションとして市場の期待が高まっており、車両に搭載するＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）の技術開発が進んでいる。特に、ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）という言葉に代表される車載センシング技術の進展に伴い、車両はさまざまな走行環境情報および車内乗員の情報を取り込むことができるようになっている。それらの情報を運転者に伝える「ＡＤＡＳの出口」としてもＨＵＤが注目されている。
【００３４】
ＨＵＤの投射方式は、「パネル方式」と「レーザー走査方式」とがある。「パネル方式」は、液晶やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）のようなイメージングデバイスで中間像を表現する方式である。「レーザー走査方式」は、レーザーダイオードから射出したレーザー光を二次元走査デバイスで二次元走査し、中間像を形成する方式である。後者のレーザー走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般にパネル方式よりも高コントラストの画像を形成することができる。
【００３５】
一方、「レーザー走査方式」のＨＵＤは、発振波長が６５０［ｎｍ］帯域ＬＤからの赤色光（Ｒ）と、５２０［ｎｍ］帯域ＬＤからの緑色光（Ｇ）、４５０［ｎｍ］帯域ＬＤからの青色光（Ｂ）を混色して画像を形成する。このため、中間スクリーン７０上でＲ、Ｇ、Ｂのレーザー光のスポットが精度よく重なっていないと、色ズレや滲みが発生し画像品質を劣化させる要因となる。
【００３６】
特開２０１６−１８２０６号公報には、光源保持部と光学系保持部とを位置決めした状態で保持する光源ユニットの構成が記載されており、レーザー溶着により光源保持部と光学系保持部とを固定する。
【００３７】
特開平９−２４６６５７号公報には、光源である半導体レーザーとカップリングするコリメートレンズとの組立工法に関する構成が記載されている。この方法では、コリメートレンズを三軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向に位置調整可能なチャックで把持する。そして、コリメートレンズを支持するレンズ支持部上に半導体レーザーの光軸と同心に配置され、レンズ支持部の接着面とコリメートレンズの外周面との間に形成されるすき間に充填された紫外線硬化型の接着剤を硬化して固定する。
特開２００２−００６１８８号公報には、特開平９−２４６６５７号公報とは別のコリメートレンズの固定方法で、治具によって位置調整されたレンズのコバ面にＬ字状の中間保持部材を当接し、レンズ支持部とを架橋して接着固定する構成が記載されている。
【００３８】
特開平９−２４６６５７号公報や特開２００２−００６１８８号公報に記載されたコリメートレンズの調整工法は、光源部の構成を簡略化でき、生産効率を向上できるメリットがある。このため、デジタル複写機やレーザープリンタに使用されるレーザー走査光学系をはじめ、半導体レーザーを光源とする光源装置において、広く活用されている。
【００３９】
特開平９−２４６６５７号公報には、次のようなコリメートレンズ固定方式が記載されている。すなわち、調整されたコリメートレンズの位置に応じて、レンズのコバ面と、これに対向するハウジング側の接着面との隙間を接着層で充填することで、コリメートレンズが接着面から浮いた（離間した）状態で固定がなされる。接着層の厚みは「０．１〜０．５［ｍｍ］」で、調整によってコリメートレンズが接着面に接触しない程度の隙間を設定している。
しかしながら、オフィス環境に比べ、車載環境では周囲温度が「−４０［℃］〜８５［℃］」と過酷であるため、接着層の温度変化による膨張収縮による位置ズレが生じることがある。
【００４０】
特に、ＨＵＤが搭載されるフロントガラスの下にあるダッシュボードにおいては、気象条件による外気温の影響や太陽光の差込による発熱の影響を直接受けるため、熱的耐性が重要課題となっている。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの混色によって色再現するＨＵＤでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々で個別にコリメートレンズと半導体レーザーとの位置合わせを行い、レーザー光のスポットを重ね合わせている。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂ間のレーザー光のスポットの位置ズレが発生すると、画質低下をもたらす。
【００４１】
特開２００２−００６１８８号公報に記載のコリメートレンズ固定方式では、中間保持部材のＬ字の一辺をレンズのコバ面に当接し、他の一辺をハウジング側の接着面に当接し、コリメートレンズを接着面から浮かせた（離間した）状態で固定する。このため、接着層は薄くできるが、中間保持部材は紫外線を透過する透明樹脂で形成されることもあり、その膨張収縮による位置ズレが生じることがある。
【００４２】
本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置２００は、上述したコリメートレンズの調整工法をカップリングレンズ１１２のハウジング２４０に対する位置調整に適用する構成である。さらに、気象条件による外気温や太陽光の差込の影響による温度変動があっても、光源ユニットから照射されるレーザー光のスポットの位置ズレを抑制し、安定した画像品質が得られる構成である。
詳しくは、温度変化に起因するカップリングレンズ１１２のハウジング２４０に対する変位方向が、カップリングレンズ１１２を通過して光偏向器１３によって走査されるレーザー光の主走査方向に対応する方向となるように配置する構成である。
【００４３】
次に、中間スクリーン７０に中間像を形成する本実施形態のイメージャ２３０が備える光走査装置１の構成について説明する。
図１１は、本実施形態の光走査装置１の概略図である。
図１１に示す各構成部品は、図３に示すハウジング２４０に一体的に収納され、各々位置決めされて、固定される。
【００４４】
光偏向器１３は、図８を用いて上述したように、反射面１４と、主走査方向回転軸Ｐ２を中心に反射面１４を回転可能に軸支するトーションバー１４０と、副走査方向回転軸Ｐ１を中心に反射面１４を回転可能に支持する蛇行状梁部１５２とを備える。Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＤ（１１１Ｒ,１１１Ｂ,１１１Ｇ）からのレーザー光は、光偏向器１３の反射面１４の主走査方向回転軸Ｐ２を中心とした正弦波振動により中間スクリーン７０における振幅中心Ｘ０を中心としたＸ軸方向（主走査方向α）に一括走査される。さらに、反射面１４の副走査方向回転軸Ｐ１を中心とした振動により、レーザー光の照射位置がＹ軸方向（副走査方向β）に移動され、二次元走査を行う。
【００４５】
Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＤは、発振波長が６５０［ｎｍ］帯域の赤色ＬＤ（１１１Ｒ）、５２０［ｎｍ］帯域の緑色ＬＤ（１１１Ｇ）、４５０［ｎｍ］帯域の青色ＬＤ（１１１Ｂ）が用いられる。そして、ダイクロイックミラー（１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂ）を用いた光路合成素子１１５により各色のレーザー光を合成し、集光レンズであるメニスカスレンズ１１６によって中間スクリーン７０上に結像する。
【００４６】
カップリングレンズ１１２（１１２Ｒ，１１２Ｂ，１１２Ｇ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＤからのレーザー光が所定の集束性の光束となるように光軸方向の位置決めを行われる。さらに、中間スクリーン７０上でＲ、Ｇ、Ｂの各々のレーザー光のスポットが重なるように、光軸と直交する面内におけるＸ軸方向（主走査方向α）と、Ｙ軸方向（副走査方向β）との位置決めを行われ、ハウジング２４０に接着固定される。
【００４７】
中間スクリーン７０の近傍での光軸に直交する面における光偏向器１３による走査可能な領域（走査可能領域）は、中間スクリーン７０における中間像が形成される領域（有効走査領域）を含み、有効走査領域よりも広い範囲である。
本実施形態のイメージャ２３０は、ハウジング２４０における中間スクリーン７０を保持する部分であって、走査可能領域の内側で、且つ、有効走査領域の主走査方向の外側に位置する部分に、タイミングセンサ（８６、８７）を備える。
【００４８】
本実施形態では、光偏向器１３で走査されたＲ、Ｇ、Ｂの各々のレーザー光のうち、Ｒのレーザー光を、主走査方向における走査開始側に配備された走査開始側タイミングセンサ８６で検知し、画像書き出しのタイミングを合わせる構成である。上述したように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々のレーザー光のスポットは重なっているため、同時に検出ができない。そこで、本実施形態では、Ｒのレーザー光のみを点灯させて走査し、走査開始側タイミングセンサ８６で、Ｒのレーザー光を検知したタイミングに基づいて、Ｒの画像書き出しタイミング信号を生成する。これとともに、Ｒに対するＧ及びＢのレーザー光のスポット位置が一致するように位相差を付与し、Ｇ及びＢの画像書き出しタイミング信号を生成する。
【００４９】
図１２は、三色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のレーザー光の書き出しタイミングを補正する前（図１２（ａ））と、補正した後（図１２（ｂ））とを示す説明図である。各色のレーザー光の振幅中心Ｘ０の位置がずれた状態で、各色のレーザー光の画像書き出しタイミングを同じにすると、図１２（ａ）に示すように、各色の画像（ＲＩ，ＧＩ，ＢＩ）の主走査方向αの位置がずれた状態となる。
これに対して、Ｒに対するＧ及びＢのレーザー光のスポット位置が一致するように位相差を付与し、Ｇ及びＢの画像書き出しタイミング信号を生成する。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ各々のレーザー光のスポットの重なりがずれたとしても、図１２（ｂ）に示すように、主走査方向における画像位置を一致させることができる。
基準とするレーザー光はＲでなくてもよく、ＧまたはＢのレーザー光のみを点灯して、走査開始側タイミングセンサ８６で検出しても同様である。
【００５０】
一方、副走査方向においては、画像データのインデントを調整し、書出す走査線の選択により各色の画像位置を一致させることができる。
【００５１】
中間スクリーン７０上でのビームスポットは走査線間を跨るように、副走査方向に長い長円形状とすることが望ましい。これにより、隣接する走査線のレーザー光の重なりにより、画像の連続性を担保することができる。
上述したように、基準とするレーザー光に対する他の二つのレーザー光の位相差は、中間スクリーン７０上での、Ｒ、Ｇ及びＢの各々のレーザー光のスポットの位置ズレに応じて設定される。Ｒ、Ｇ及びＢ間にレーザー光のスポットに位置ズレがあると、振幅中心Ｘ０も同量だけずれる。従って、各々の振幅中心Ｘ０を検出して、その位置に応じて画像を形成するレーザー光の照射タイミングを調整することで、周囲温度変化や経時変化があっても、画像の位置ズレを解消する補正が行える。
【００５２】
各レーザー光は光偏向器１３によって主走査方向に往復走査されるため、後述するように、振幅端近傍での往復の検知信号の時間差を計測することで、振幅中心Ｘ０を検出できる。
本実施形態では、主走査方向における走査終端側に走査終端側タイミングセンサ８７を配備している。そして、走査開始側タイミングセンサ８６での光検知タイミングと、走査終端側タイミングセンサ８７での光検知タイミングとを、Ｒ、Ｇ及びＢの各々のレーザー光について個別に検出する。
【００５３】
具体的には、走査開始側タイミングセンサ８６で光を検知したタイミングと、次の検知のタイミングとの真ん中のタイミングが、レーザー光が振幅の一方の端部を照射したタイミングである。また、走査終端側タイミングセンサ８７で光を検知したタイミングと、次の検知のタイミングとのちょうど真ん中のタイミングが、レーザー光が振幅の他方の端部を照射したタイミングである。これら一方の端部を照射したタイミングと、他方の端部を照射したタイミングとの真ん中のタイミングが、レーザー光が振幅中心Ｘ０に照射されたタイミングである。このレーザー光が振幅中心Ｘ０に照射されたタイミングと、走査開始側タイミングセンサ８６や走査終端側タイミングセンサ８７で光を検知したタイミングとの時間差と、これらのセンサの位置から中間スクリーン７０におけるレーザー光の振幅中心Ｘ０が求まる。
各レーザー光の振幅中心Ｘ０に応じて、各レーザーの画像位置が重なるように、画像を形成するレーザー光を照射し始めるタイミング（書き出しタイミング）に位相差を付けることで、主走査方向の画像の位置ズレを補正することができる。
【００５４】
例えば、電源投入時等の所定のタイミングでの動作チェックにおいて、上述した複数のレーザー光源（１１１Ｒ,１１１Ｂ,１１１Ｇ）を順次点灯し、各々の振幅中心Ｘ０を検出し、書き出しタイミングの位相差を設定すれば、各画像位置が重なるように補正できる。
また、周囲温度と各々の振幅中心Ｘ０のズレとの関係があらかじめ判っていれば、サーミスタ等の温度検知素子を配備して、書き出しタイミングの位相差を設定してもよい。
【００５５】
本実施形態では、ＦＰＧＡ２５１に上述した画像の位置ズレを補正する機能を踏まえた動作シーケンスを搭載している。
一般に、正弦波振動の変位は、周期「Ｔ」、振幅「Ａ」、位相「δ」の三つのパラメータで一義的に定まる。本実施形態の光走査装置１では、周期「Ｔ」は、ＭＥＭＳミラー（光偏向器１３）の共振周波数に応じて設定される基準クロックによって、決定される。また、振幅「Ａ」は、入力電流により決定される。
【００５６】
図１３は、タイミングセンサ（８６、８７）によるレーザー光の検知タイミングと、各色のＬＤの書き出しタイミングとの関係の概略を示す説明図である。
図１３（ａ）は、光偏向器１３によって走査されたレーザー光の中間スクリーン７０近傍における主走査方向αの照射位置と、時間との関係を示す概略図である。
図１３（ｂ）における、「ＳＹＮＣ：Ｓ」は、走査開始側タイミングセンサ８６の検知タイミング（Ｔ１，Ｔ２）を示し、「ＳＹＮＣ：Ｅ」は、走査終端側タイミングセンサ８７の検知タイミング（Ｔ３，Ｔ４）を示す。
図１３（ｃ）は、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のＬＤの画像信号の照射タイミングを示す。
【００５７】
図１３（ａ）に示すように、走査開始側タイミングセンサ８６は、ＭＥＭＳミラー（光偏向器１３）によるレーザー光の振幅端よりも振幅中心Ｘ０側に配備されるので、主走査方向の往復走査によってレーザー光の検知信号は二回（Ｔ１、Ｔ２）出力される。この二回の検知信号の検知タイミングの時間差を図１３（ｂ）に示すように「ｔｓ」とすると、振幅端から走査開始側タイミングセンサ８６で検知されるまでの位相「δ」は、「δ＝ｔｓ／２」で表せる。
【００５８】
従って、走査開始側タイミングセンサ８６の位置を「Ｘ＝０」としたときの任意の時間における中間スクリーン７０上のレーザー光のスポットの位置「Ｘ」は、走査開始側タイミングセンサ８６での検知信号からの時間「ｔ」を用いて、下記（１）式で表せる。
走査開始側タイミングセンサ８６でのレーザー光の検知タイミング「Ｔ１」及び「Ｔ２」のうちの、二回目の検知タイミング「Ｔ２」を「ｔ＝０」としている。
【００５９】
Ｘ＝Ａ［１−ｃｏｓ｛２π（ｔ＋δ）／Ｔ｝］−Ａ｛１−ｃｏｓ（２π（δ）／Ｔ）｝
＝Ａ［ｃｏｓ（２π（δ）／Ｔ）−ｃｏｓ｛２π（ｔ＋δ）／Ｔ｝］  ・・・（１）
【００６０】
光源制御部であるＬＤドライバ２５７は、図１３（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の画像信号に応じて、半導体レーザー毎に書き出しタイミング「ｔｒ」、「ｔｇ」、「ｔｂ」を設定しており、各画像位置が重なるように書き出しタイミングを調整している。
光学系を形成する部材の位置が変動する等によって、振幅中心Ｘ０が変動すると、振幅端からの位相「δ」がずれる可能性がある。
【００６１】
そこで、本実施形態では、中間スクリーン７０における走査終端側にもタイミングセンサ（走査終端側タイミングセンサ８７）を配備している。そして、走査終端側タイミングセンサ８７でのレーザー光の検知信号の二回の出力タイミング（Ｔ３、Ｔ４）の時間差「ｔｅ」を検出し、走査開始側の時間差「ｔｓ」の変化と、走査終端側の時間差「ｔｅ」の変化とから振幅中心Ｘ０の変動量を監視している。
振幅中心Ｘ０が変動すると、二つの時間差「ｔｓ」と「ｔｅ」との一方が増え、もう一方が減るため、この変化に相当する分だけ位相「δ」をずらしてやればよい。
【００６２】
図１３（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の半導体レーザー（ＬＤ）毎に書出タイミング「ｔｒ」、「ｔｇ」、「ｔｂ」を調整している。このため、中間スクリーン７０上でＲ、Ｇ、Ｂの各々のレーザー光のスポットの位置「Ｘ」がずれたとしても、各画像位置が重なるように補正できる。
【００６３】
本実施形態では、走査開始側に配置した走査開始側タイミングセンサ８６と、走査終端側に配置した走査終端側タイミングセンサ８７とにより、時間差「ｔｓ」と「ｔｅ」とを検出し、その変化から振幅中心Ｘ０の変動を監視している。しかし、振幅「Ａ」は一定であるので、走査開始側か、走査終端側か、いずれかの時間差「ｔｓ」または「ｔｅ」を検出し、初期値とのズレを監視すれば、振幅中心Ｘ０が変動量を検出できる。
【００６４】
中間スクリーン７０に対する振幅中心Ｘ０の位置を検出することで、主走査方向αにおけるレーザー光の照射位置（スポット）の位置ズレを検出できる。そして、検出結果に基づいて、中間スクリーン７０における有効走査領域で画像を形成するレーザー光の書き出しタイミングをＬＤドライバ２５７が制御する。これにより、レーザー光の照射位置に位置ズレが生じても中間スクリーン７０の適切な位置に画像を形成する補正を行うことができる。
【００６５】
また、本実施形態の光走査装置１では、温度変化に起因するカップリングレンズ１１２のハウジング２４０に対する変位方向が、光偏向器１３によって走査されるレーザー光の主走査方向αとなるように配置している。この配置では、温度変化でカップリングレンズ１１２が変位すると、主走査方向αに変位し、カップリングレンズ１１２を透過して、中間スクリーン７０に照射されるレーザー光の照射位置も主走査方向αに変位し、主走査方向αの位置ズレとなる。この主走査方向αの照射位置の位置ズレは上述したように、ＬＤドライバ２５７がレーザー光の書き出しタイミングを制御することで、中間スクリーン７０の適切な位置に画像を形成する補正を行うことができる。よって、本実施形態の光走査装置１では、カップリングレンズ１１２をハウジング２４０に取り付ける取付部が温度変化によって変形することに起因する不具合を抑制できる、という優れた効果がある。
【００６６】
次に、温度変化に起因するカップリングレンズ１１２のハウジング２４０に対する変位方向が、光偏向器１３によって走査されるレーザー光の主走査方向に対応する方向となるように配置する実施例について説明する。
【００６７】
〔実施例１〕
図１は、実施例１のイメージャ２３０の光走査装置１におけるハウジング２４０に対するカップリングレンズ１１２の取付部の拡大説明図である。図１（ａ）は光軸に直交するＸ−Ｙ平面の説明図であり、図１（ｂ）は、光軸に平行なＺ−Ｘ平面の説明図である。
図１（ａ）は、カップリングレンズ１１２と光源素子１１１との間の断面図であり、図１（ｂ）は、カップリングレンズ１１２の中央部の断面図である。
【００６８】
実施例１のイメージャ２３０では、特開平９−２４６６５７号公報に記載のコリメートレンズの接着固定方法と同様の方法を用いて、カップリングレンズ１１２をハウジング２４０に固定している。カップリングレンズ１１２は、特開平９−２４６６５７号公報や特開２００２−００６１８８号公報に記載のコリメートレンズと同様のレンズを用いることができる。
【００６９】
接着面を形成するハウジング２４０とカップリングレンズ１１２とは、材質が異なる。例えば、カップリングレンズ１１２はガラスであり、ハウジング２４０はＡＤＣ（アルミダイカスト）からなる。接着層２５０を構成する接着剤は、カップリングレンズ１１２とハウジング２４０との材質の違いに伴う線膨張差があっても剥がれが生じないように、硬度を抑えたアクリル樹脂系、或いはシリコン樹脂系の紫外線硬化接着剤を用いている。
【００７０】
車載のように温度変動幅が大きい用途においては、線膨張差があると、せん断応力により接着面の界面破壊や接着剤の凝集破壊が発生する。そのため、硬度を抑えた接着剤を選定することで、柔軟性により線膨張差を吸収し、接着強度を維持する必要がある。しかしながら、その反面で、温度変化による接着剤の膨張収縮に伴い、カップリングレンズ１１２の位置ズレが発生するおそれがある。カップリングレンズ１１２の位置ズレがあると、その軸芯から半導体レーザー（ＬＤ）の発光点が外れ、レーザー光の光軸がずれ、中間スクリーン７０上でレーザー光のスポットの位置ズレが発生する。
【００７１】
図１に示すように、カップリングレンズ１１２の調整は、カップリングレンズ１１２をチャッキング治具によりチャックした状態で、半導体レーザー（光源素子１１１）が支持されるハウジング２４０に対する位置決めを行う。具体的には、光軸と直交する面内におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置決めを行う。そして、カップリングレンズ１１２のコバ面と対向するハウジング２４０の接着面２４０ｆとの隙間にあらかじめ塗布した紫外線硬化接着剤を硬化させることで、半導体レーザー（光源素子１１１）に対してカップリングレンズ１１２の光軸を合わせて固定する。
【００７２】
接着面２４０ｆは、カップリングレンズ１１２のコバ面と同心円状に形成されており、調整されたカップリングレンズ１１２の位置に応じて、コバ面と対向するハウジング２４０の接着面２４０ｆとの隙間に接着層２５０を充填する。これにより、カップリングレンズ１１２が接着面２４０ｆから浮いた（離間した）状態で固定する。接着層２５０の厚みは、０．１〜０．５［ｍｍ］で、ハウジング２４０に対する位置調整によってカップリングレンズ１１２が接着面２４０ｆに接触しない程度の隙間を設定している。
【００７３】
しかしながら、オフィス環境に比べ、車載環境では周囲温度が−４０［℃］〜８５［℃］と過酷であるため、温度変化に起因する接着層２５０の膨張、収縮による位置ズレが無視できない。
Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザー光の混色によって色再現する構成のヘッドアップディスプレイ装置２００では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々について、個別にカップリングレンズ１１２と半導体レーザー（光源素子１１１）との位置合わせを行っている。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの間で、レーザー光のスポットの位置ズレが発生すると、画質低下をもたらす。
【００７４】
実施例１で用いたカップリングレンズ１１２の接着、固定工法では、接着層２５０の膨張収縮は、特に厚み（図１（ｂ）中の符号「２５０ｄ」）方向の変動が大きい特徴がある。このため、カップリングレンズ１１２の周囲を複数個所で接着する工法に比べ、ずれ方向を特定できる。つまり、膨張収縮によるズレは、せん断方向（図１２（ａ）中の左右方向）には発生し難く、厚み方向（図１２（ａ）中の上下方向）に感度が高くなるように、異方性を持たせることができる。これは、図１（ａ）において、図中の左右方向（接着面と平行な方向）は対称であるが、上下方向（接着面と直交する方向）は非対称である構造による。
【００７５】
従って、この厚み方向の変動に伴う位置ズレがあっても、表示画像の位置ズレをキャンセルすることができれば、周囲環境温度の変化や膨張、収縮を繰り返すことによる経時での変化があっても、画像品質を維持できる。
上述したように、本実施形態の光走査装置１は、主走査方向αにおいては、中間スクリーン７０の走査開始側、及び走査終端側に配備したタイミングセンサ（８６、８７）により走査されたレーザー光を検知する。そして、その検知結果に基づいて、レーザー光のスポットの重なりがずれても、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像位置のズレを補正できる。
そこで、実施例１では、Ｒ、Ｇ、Ｂの半導体レーザー（光源素子１１１）が固定されるハウジング２４０に対して、接着層２５０の厚み方向が主走査方向α（Ｘ軸方向）となるようにハウジング２４０に接着面２４０ｆを形成している。なお、ここでの主走査方向αとは、ミラーやレンズなどを介し、主走査に対応した方向であることは言うまでもない。
【００７６】
〔実施例２〕
図１４は、実施例２のイメージャ２３０の光走査装置１におけるハウジング２４０に対するカップリングレンズ１１２の取付部の拡大説明図である。図１４（ａ）は光軸に直交するＸ−Ｙ平面の説明図であり、図１４（ｂ）は、光軸に平行なＺ−Ｘ平面の説明図である。
図１４（ａ）は、カップリングレンズ１１２と光源素子１１１との間の断面図であり、図１４（ｂ）は、カップリングレンズ１１２の中央部の断面図である。
【００７７】
実施例２のイメージャ２３０では、特開２００２−００６１８８号公報に記載のコリメートレンズの接着固定方法と同様の方法を用いて、カップリングレンズ１１２をハウジング２４０に固定している。カップリングレンズ１１２は、特開平９−２４６６５７号公報や特開２００２−００６１８８号公報に記載のコリメートレンズと同様のレンズを用いることができる。
【００７８】
実施例２では、半導体レーザー（ＬＤ）が支持されるハウジング２４０に対して、光軸と直交する面（Ｘ−Ｙ平面）内におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置決めを行う。その後、カップリングレンズ１１２のコバ面に対して、レンズ中間保持部材２６０に形成した中間保持部材接着面２６０ｆと垂直なレンズ保持面２６０ｇを突き当て紫外線硬化接着剤を用いて接合する。実施例２では、一対のレンズ中間保持部材２６０を用い、カップリングレンズ１１２を副走査方向β（Ｙ軸方向）に挟持するように接着、固定する。
レンズ中間保持部材２６０の中間保持部材接着面２６０ｆは、ハウジング２４０の接着面２４０ｆと対向し、中間保持部材接着層２７０によって接着面２４０ｆに接着される。カップリングレンズ１１２のコバ面は、接着層２５０によってレンズ保持面２６０ｇに接着される。
【００７９】
この接着、固定工法においては、レンズ中間保持部材２６０の膨張収縮による位置ズレは挟持方向（図１４（ａ）中の矢印「Ｄ」方向）には発生し難い。そして、挟持方向「Ｄ」と直交する方向、つまり、中間保持部材接着面２６０ｆの法線方向に沿って感度が高くなるように、異方性を持たせることができる。
【００８０】
実施例２のレンズ中間保持部材２６０は、透明な樹脂からなり、紫外線硬化接着剤からなる接着層２５０及び中間保持部材接着層２７０に向けて紫外線が照射されることを阻害し難い部材となっている。この樹脂材料からなるレンズ中間保持部材２６０は、温度変化による膨張率及び収縮率がハウジング２４０よりも高い部材である。
【００８１】
レンズ中間保持部材２６０をハウジング２４０に固定する中間保持部材接着層２７０は、カップリングレンズ１１２に対して上下非対称に配置されている。このため、レンズ中間保持部材２６０が温度変化によって膨張収縮すると、中間保持部材接着層２７０によってハウジング２４０に固定された中間保持部材接着面２６０ｆと、カップリングレンズ１１２との距離が変動する。これにより、温度変化が生じると、ハウジング２４０に対するカップリングレンズ１１２の位置が中間保持部材接着面２６０ｆに直交する方向に変動し易い構成となっている。これは、図１４（ａ）において、図中の左右方向は対称であるが、上下方向は非対称である構造による。
【００８２】
実施例２では、ハウジング２４０の接着面２４０ｆに垂直で、かつコバ面へのレンズ中間保持部材２６０の挟持方向「Ｄ」と直交する方向が主走査方向α（Ｘ軸方向）となるようにレンズ中間保持部材２６０の中間保持部材接着面２６０ｆを形成する。本実施形態の光走査装置１は、主走査方向αにおいては、タイミングセンサ（８６、８７）の検知結果に基づいて、レーザー光のスポットの重なりがずれても、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像位置のズレを補正できる。これにより、実施例１と同様に、周囲環境温度の変化や膨張、収縮を繰り返すことによる経時での変化があっても、画像品質を維持できる。
【００８３】
実施例２では、カップリングレンズ１１２とレンズ中間保持部材２６０との間の接着層２５０も周囲環境の温度変化によって膨張収縮が生じることが考えられる。しかし、実施例２の接着層２５０は、カップリングレンズ１１２を挟んでＹ軸方向に対称に形成されているため、接着層２５０の層厚が変化しても相殺され、カップリングレンズ１１２の位置はほとんど変動しないと考えられる。
【００８４】
一方、レンズ中間保持部材２６０とハウジング２４０との間の中間保持部材接着層２７０も周囲環境の温度変化によって膨張収縮が生じることが考えられる。中間保持部材接着層２７０は、カップリングレンズ１１２を挟んで一方のみに配置され、カップリングレンズ１１２に対して上下非対称に形成されているため、中間保持部材接着層２７０の層厚が変化すると、カップリングレンズ１１２の位置も変動すると考えられる。しかし、中間保持部材接着層２７０の層厚方向は主走査方向に対応する方向となっているため、タイミングセンサ（８６、８７）の検知結果に基づいて、画像位置のズレを補正でき、画像品質を維持できる。
【００８５】
本実施形態の光走査装置１は、波長の異なる複数のレーザー光源として三つの半導体レーザー（光源素子１１１）を備える。また、コリメートレンズ（カップリングレンズ１１２）と、ダイクロイックミラー（光路合成素子１１５）と、ＭＥＭＳミラー（光偏向器１３）と、タイミングセンサ（８６、８７）と、レーザー光源制御部（ＬＤドライバ２５７）と、ハウジング２４０とを備える。
【００８６】
コリメートレンズ（カップリングレンズ１１２）は、複数の半導体レーザーの各々に対向する位置に配置され、半導体レーザーからの複数のレーザー光が中間スクリーン７０上で重なるように半導体レーザーとの相対位置が調整されている。ダイクロイックミラー（光路合成素子１１５）は、複数のレーザー光を合成するものであり、ＭＥＭＳミラー（光偏向器１３）は、合成された複数のレーザー光を一括で主走査方向αに往復走査しつつ、副走査方向βにも走査するものである。タイミングセンサ（８６、８７）は、ＭＥＭＳミラーによって走査されたレーザー光の入射を検知する光検知手段である。レーザー光源制御部（ＬＤドライバ２５７）は、光検知手段の検知信号に基づいて画像の書き出しタイミングを合わせて、中間スクリーン７０上に画像表示する。ハウジング２４０は、光走査装置１を構成する光学系の部材を一体的に保持する。
【００８７】
本実施形態の光走査装置１では、光源部１１を構成するカップリングレンズ１１２の接着固定において、温度変動に伴うズレ方向に異方性（指向性）を持たせるように接着面２４０ｆを形成している。さらに、温度変動に伴うずれ方向を、主走査方向に合わせて、主走査方向に走査されるレーザー光を検知して、表示画像を書き出すタイミングの制御を行う。これにより、温度変動に伴うカップリングレンズ１１２の位置ズレがあっても、色ズレや滲みといった画像品質の劣化を抑制することができる点にある。
【００８８】
実施例１の光走査装置１では、カップリングレンズ１１２のコバ面の一辺をハウジング２４０に形成した接着面２４０ｆに接着固定する構成である。そして、コバ面と接着面２４０ｆとの間に隙間を設け、この隙間に接着剤を充填することで接着層２５０を形成し、この接着層２５０の厚み方向（図１中の上下方向）が、主走査方向αとなる構成である。ここで、接着面２４０ｆはカップリングレンズ１１２の光軸と平行な面であり、カップリングレンズ外周の一部の角度（実施例では９０度以下）に該当するコバ面のみを接着面２４０ｆと対向させて接着層２５０を設けている。このように、接着層２５０により、ハウジング２４０に対してコバ面の一部を架橋することで、レーザー光源と調芯された状態で、カップリングレンズ１１２を接着固定する。
【００８９】
実施例１では、接着層２５０の厚み方向において、膨張収縮による変動の感度を意図的に高め、異方性を持たせ、かつ、同方向を主走査方向αに合わせる構成となっている。この構成により、温度変化による接着層２５０の膨張収縮に伴う中間スクリーン７０上でのレーザー光のスポットの位置ズレがあっても、書き出しタイミングの調整により表示画像の位置ズレを補正できる。このため、実施例１の光走査装置１を備えるヘッドアップディスプレイ装置２００では、安定した画像品質が得られる。
【００９０】
実施例２では、カップリングレンズ１１２のコバ面を一対のレンズ中間保持部材２６０で挟持し、レンズ中間保持部材２６０をハウジング２４０に形成した接着面２４０ｆに接着固定する。二つのレンズ中間保持部材２６０は、接着面２４０ｆに沿う方向（副走査方向β）の二箇所でカップリングレンズ１１２のコバ面に各々当接し、接着するとともに、コバ面の挟持方向が、主走査方向αと直交する配置となっている。実施例１と同様に、レンズ中間保持部材２６０により、ハウジング２４０に対してコバ面の一部を架橋することで、レーザー光源と調芯された状態で、カップリングレンズ１１２を接着固定する。
【００９１】
このような実施例２では、カップリングレンズ１１２を挟持する方向と直交方向において、レンズ中間保持部材２６０の膨張収縮による変動の感度を意図的に高め、異方性を持たせ、かつ、同方向を主走査方向αに合わせている。これにより、レンズ中間保持部材２６０の膨張収縮に伴う中間スクリーン７０上でのレーザー光のスポットの位置ズレがあっても、書き出しタイミングの調整により表示画像の位置ズレを補正でき、安定した画像品質が得られる。
【００９２】
本実施形態の光走査装置１では、光検知センサであるタイミングセンサ（８６、８７）は、複数のレーザー光源（光源素子１１１）のうち、いずれかのレーザー光を検知する。これとともに、この検知信号に基づいて、複数のレーザー光源（１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ）間で画像の書き出しのタイミングに位相差を持たせて画像表示する。
【００９３】
そして、紫外線硬化接着剤の硬化収縮（３〜５［％］程度）による調整誤差や温度変化に伴う接着剤の膨張収縮の差があっても、複数のレーザー光源間のレーザー光のスポットの位置ズレ、または、振幅中心Ｘ０の位置ズレに応じて上述した位相差を設定する。この設定した位相差に応じて、各色の画像の書き出しを行うことで、いずれかのレーザー光源から照射されて走査されたレーザー光の検知タイミングを検出する。これにより、複数のレーザー光源について個別にタイミングを検出する必要がなく、各色の画像位置を合わせることができ、安定した画像品質が得られる。温度変化時に行う検知タイミングを検出する制御としては、一つのレーザー光源についてのみ行う構成に限らず、各色の全てについて、個別に検出し、各レーザー光源毎に個別に書き込みタイミングを設定しても良い。
すなわち、一つのレーザー光源の位置ズレの補正に合わせて他の二つのレーザー光源の補正をしても良いし、各レーザー光源ごとにズレ量を検出して、それぞれについて書き込みタイミングの調整を行っても良い。
【００９４】
また、実施形態の光走査装置１では、光検知センサとして、主走査方向αにおける走査開始側の走査開始側タイミングセンサ８６と、走査終端側の走査終端側タイミングセンサ８７とを備える。走査開始側と走査終端側とのそれぞれにおいて、振幅の端部となるタイミングを検出することができるので、二つの振幅の端部となるタイミングの真ん中のタイミングからレーザー光が振幅中心Ｘ０に照射されるタイミングを精度よく検出できる。
また、走査開始側から走査終端側に向かう往走査と、走査終端側から走査開始側に向かう復走査との各々において、中間スクリーン７０に対して走査方向の上流側でレーザー光を検知することができる。このため、複数のレーザー光源同士の間で、表示画像の書き出し方向が相反していても、往走査及び復走査における振幅中心Ｘ０にレーザー光が照射されるタイミングを精度よく検出できる。そして、レーザー光の振幅中心Ｘ０に応じて、位相差を設定することで、主走査方向の画像の位置ズレを補正でき、安定した画像品質が得られる。
【００９５】
本実施形態の光走査装置１では、光検知センサであるタイミングセンサ（８６、８７）は、走査されるレーザー光の振幅端に向かって走査されるレーザー光の通過タイミングと、折り返して走査されるレーザー光の通過タイミングとを検出する。このような構成により、振幅端で折り返された往復時間（「ｔｓ」または「ｔｅ」等）に基づいて振幅中心Ｘ０のタイミングのズレを検出することができる。複数のレーザー光源間で、振幅中心Ｘ０のタイミングのズレを検出することによって、この振幅中心Ｘ０のズレに相当する中間スクリーン７０上でのレーザー光のスポットの位置ズレを推定し、上述した画像の書き出しのタイミングの位相差を設定することができる。これにより、中間スクリーン７０上におけるレーザー光のスポットの位置にズレがあっても、各色の画像位置を合わせることができ、安定した画像品質が得られる。
【００９６】
本実施形態の光走査装置１では、主走査方向の位置ズレを補正する制御として、レーザー光の受光信号に基づいて、書き込みタイミングを補正することによって画像に位置ズレが生じないようにする構成となっている。主走査方向の位置ズレを補正する制御としは、本実施形態に記載の構成に限るものではなく、公知の制御を用いることができる。
【００９７】
〔第二の実施形態〕
次に、本発明に係る光走査装置の第二の実施形態として、上述した実施形態の光走査装置１と同様の構成を備えた光書込装置６００について詳細に説明する。
図１５は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例であるレーザープリンタ６５０の斜視説明図である。図１６は、光書込装置６００の概略構成図である。
【００９８】
図１５に示すように、光書込装置６００は、レーザー光によるプリンタ機能を有するレーザープリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、一本または複数本のレーザービームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。
【００９９】
図１６に示すように、光書込装置６００において、レーザー素子などの光源装置１２からのレーザー光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により一軸方向または二軸方向に偏向される。
【０１００】
そして、光偏向器１３で偏向されたレーザー光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。このとき、受光器１８は、光偏向器の被走査面でもある走査光学系６０２に設けられる。
【０１０１】
第二の実施形態では、反射ミラー部６０２ｃにおける主走査方向αの一端部に配置された受光器１８によって振幅端近傍のレーザー光を検知できる。そして、この検知結果に基づいて振幅中心Ｘ０を検出でき、主走査方向αにおけるレーザー光の照射位置の位置ズレを検出できる。さらに、この検出結果に基づいて、被走査面１５である感光体ドラムの表面上に潜像を形成するレーザー光の書き出しタイミングを制御することで、レーザー光の照射位置に位置ズレが生じても感光体ドラム上の適切な位置に潜像を形成する補正を行うことができる。
【０１０２】
光書込装置６００の筐体に対して結像光学系６０１を取り付ける取付部が温度変化によって変形することで生じる結像光学系６０１の変位の方向を、走査手段である光偏向器１３の主走査方向αに合わせるように配置する。例えば、結像光学系６０１の光軸に直交する方向の一端側を接着剤で光書込装置６００の筐体に固定する場合は、接着剤によって形成される接着層の厚み方向と主走査方向とを合わせるように配置する。このような配置により、温度変化によって取付部である接着層に変形が生じたときの、結像光学系６０１の光軸に直交する方向における移動方向は主走査方向αとなる。このため、結像光学系６０１の移動によるレーザー光の照射位置の位置ズレは主走査方向αの位置ズレとなり、上述した書き出しタイミングを制御することで、感光体ドラム上の適切な位置に潜像を形成する補正を行うことができる。
【０１０３】
このように光書込装置６００は、レーザー光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【０１０４】
また、レーザー光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザーラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【０１０５】
光書込装置６００に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置６００の省電力化に有利である。
【０１０６】
また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である
【０１０７】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
【０１０８】
（態様１）
光源素子１１１等の光源と、光源からの光を主走査方向α等の主走査方向へ偏向して走査可能領域等の被走査領域を走査する光偏向器１３等の走査手段と、光源からの光を走査手段に案内するカップリングレンズ１１２等の光学部材と、光源及び光学部材を保持するハウジング２４０等の筐体と、光学部材を筐体に対して取り付ける接着層２５０やレンズ中間保持部材２６０等の取付部とを備える光走査装置１等の光走査装置において、取付部が温度変化によって変形することで生じる光学部材の変位の方向、つまり、ハウジング２４０に対して光学部材の一部を架橋する方向を、走査手段の主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、光学部材を筐体に対して取り付ける取付部が、温度変化によって変形することに起因する不具合を抑制できる。これは以下の理由による。
すなわち、光走査装置では、部品の製造誤差や組み付け誤差等によって、光の照射対象における照射位置は、主走査方向に位置ズレが生じ易い。このため、光走査装置では、主走査方向の照射位置の位置ズレに起因する不具合を抑制する構成を備えているのが一般的である。
一例として、上述した実施形態の光走査装置では、走査した光を投写面に投写して画像を形成する構成で、主走査方向の走査可能範囲の範囲内で、走査可能範囲よりも狭い範囲を画像形成に寄与する光が照射される有効走査領域に設定している。そして、検出した主走査方向の照射位置の位置ズレ量に応じて、画像を形成する光を照射し始めるタイミング（書き出しタイミング）を制御し、有効走査領域の適切な位置に画像を形成する構成としている。
温度変化によって生じる光学部材の変位の方向が主走査方向に対応する方向であれば、光学部材によって案内された光の照射位置は主走査方向に変位する。このように温度変化による照射位置の主走査方向への変位が生じても、上述した主走査方向の照射位置の位置ズレに起因する不具合を抑制する構成によって、不具合を抑制できる。
よって、態様１では、光学部材を前記筐体に対して取り付ける取付部が、温度変化によって変形することに起因する不具合を抑制できる。
【０１０９】
（態様２）
態様１において、取付部は、光学部材と筐体とを接着する接着層２５０等の接着層を有し、接着層は、光学部材の光軸に対して非対称に配置され、接着層の厚み方向を主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とする。
これによれば、上記実施例１について説明したように、接着層の膨張収縮に伴う光学部材の変位によって照射位置の位置ズレが生じても、書き出しタイミングの調整による表示画像の位置ズレを補正する等、接着層が変形することに起因する不具合を抑制できる。
【０１１０】
（態様３）
態様１において、取付部は、光学部材に前記主走査方向と直交する方向に当接して接合されるとともに、前記筐体に対して前記光学部材を延在して固定する中間保持部材接着層２７０等の中間保持部材固定手段を備えるレンズ中間保持部材２６０等の中間保持部材を有し、中間保持部材固定手段を、光学部材の光軸に対して非対称に配置し、中間保持部材が中間保持部材固定手段から光学部材に接触する接触部に向けて延在する延在方向を主走査方向に対応する方向に合わせることを特徴とする。
これによれば、上記実施例２について説明したように、中間保持部材の膨張収縮に伴う光学部材の変位によって照射位置の位置ズレが生じても、書き出しタイミングの調整による表示画像の位置ズレを補正する等の対応が可能となる。これにより、中間保持部材が変形することに起因する不具合を抑制できる。
【０１１１】
（態様４）
態様１乃至３の何れかの態様において、走査手段によって走査された光を走査可能範囲等の被走査領域の所定の範囲で受光する走査開始側タイミングセンサ８６等の受光手段と、受光手段での受光を検知する受光信号に基づき、光源からの光によって被走査領域内の中間スクリーン７０等の画像形成面に画像を形成する光を照射し始める書き出しタイミングを制御するＬＤドライバ２５７等の光源制御手段を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、主走査方向の照射位置の位置ズレ量に応じて、画像を形成する光を照射し始めるタイミング（書き出しタイミング）を制御し、画像形成面の適切な位置に画像を形成することができる。
【０１１２】
（態様５）
態様４において、光源を三つ等の複数備え、光源制御手段は、複数の光源から照射される光によって形成される画像が画像形成面で重なるように複数の光源の各々の書き出しタイミングを制御するものであり、受光手段が複数の光源のうちの一つの光源から照射された光を受光した受光信号に基づいて、複数の光源の間での書き出しタイミングを設定することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、何れかの光源からの光を受光するだけで、複数の光源について個別に受光する必要がなく、各色の画像位置を合わせることができ、安定した画像品質を得ることができる。
【０１１３】
（態様６）
態様４または５において、タイミングセンサ（８６、８７）等の受光手段を、被走査領域内で、画像形成面に対して主走査方向の両方の外側に備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、主走査方向の振幅中心の検出精度が向上し、振幅中心に応じて、書き出しタイミングを設定することで、主走査方向の画像の位置ズレを補正でき、安定した画像品質が得られる。
【０１１４】
（態様７）
態様４乃至６において、受光手段は、振幅端に向かって走査される光が通過するタイミングと、折り返して走査される光が通過するタイミングとを検知することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、振幅端で折り返された往復時間（「ｔｓ」または「ｔｅ」等）に基づいて振幅中心のタイミングのズレを検出することができる。
【０１１５】
（態様８）
画像情報に基づいて変調された光により被走査領域を走査する光走査手段と、光走査手段から出射された光をフロントガラス３０２等の投写面に投写する凹面ミラー４０等の投写光学系と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置２００等の画像投写装置において、光走査手段として、態様１乃至７の何れかの態様に係る光走査装置１等の光走査装置を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、温度変化が生じても安定した画像品質が得られる。
【０１１６】
（態様９）
駆動源及び駆動輪等の移動手段と、フロントガラス３０２等の画像投写面に虚像Ｉ等の画像を投写する画像投写手段と、を備える自動車３０１等の移動体において、画像投写手段として、態様８に係るヘッドアップディスプレイ装置２００等の画像投写装置を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、温度変化が生じても安定した画像品質が得られる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  光走査装置
２  制御部
１０  光源ユニット
１１  光源部
１２  光源装置
１３  光偏向器
１４  反射面
１５  被走査面
１８  受光器
２０  走査ミラー
４０  凹面ミラー
７０  中間スクリーン
８６  走査開始側タイミングセンサ
８７  走査終端側タイミングセンサ
１１１  光源素子
１１２  カップリングレンズ
１１３  アパーチャ
１１５  光路合成素子
１１６  メニスカスレンズ
１４０  トーションバー
１５２  蛇行状梁部
１５２ａ  第一梁部
１５２ｂ  第二梁部
１５４  枠部材
１５６  圧電部材
２００  ヘッドアップディスプレイ装置
２２０Ａ  第一表示領域
２２０Ｃ  第三表示領域
２２０Ｂ  第二表示領域
２３０  イメージャ
２４０  ハウジング
２４０ｆ  接着面
２５０  接着層
２５１  ＦＰＧＡ
２５２  ＣＰＵ
２５３  ＲＯＭ
２５４  ＲＡＭ
２５５  Ｉ／Ｆ
２５６  バスライン
２５７  ＬＤドライバ
２５８  ＭＥＭＳコントローラー
２６０  レンズ中間保持部材
２６０ｆ  中間保持部材接着面
２６０ｇ  レンズ保持面
２７０  中間保持部材接着層
３００  運転者
３０１  自動車
３０２  フロントガラス
４１０  ダッシュボード
６００  光書込装置
６０１  結像光学系
６０２  走査光学系
６０２ａ  第一レンズ
６０２ｂ  第二レンズ
６０２ｃ  反射ミラー部
６５０  レーザープリンタ
７００  マイクロレンズ
７００ｄ  配置周期
７０１  光学板
７０２  入射光束
７０３  発散光束
７０４  領域
８００  車両情報入力部
８０２  外部情報入力部
８０４  画像情報生成部
８０６  画像生成部
Ｉ  虚像
Ｌ  表示光
Ｐ１  副走査方向回転軸
Ｐ２  主走査方向回転軸
Ｘ０  振幅中心
α  主走査方向
β  副走査方向
θ１  発散角
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１８】
【特許文献１】特開２０１６−０１８２０６号公報
【図１】
2019185016.tif 000003
【図２】
2019185016.tif 000004
【図３】
2019185016.tif 000005
【図４】
2019185016.tif 000006
【図５】
2019185016.tif 000007
【図６】
2019185016.tif 000008
【図７】
2019185016.tif 000009
【図８】
2019185016.tif 000010
【図９】
2019185016.tif 000011
【図１０】
2019185016.tif 000012
【図１１】
2019185016.tif 000013
【図１２】
2019185016.tif 000014
【図１３】
2019185016.tif 000015
【図１４】
2019185016.tif 000016
【図１５】
2019185016.tif 000017
【図１６】
2019185016.tif 000018