(57)【要約】  光源ユニットは、第１ビーム及び第２ビームを合成させる合成素子と、合成素子から出射されたビームが入射される第１ホールを有する第１ピンホール部と、第１ホールを介して合成素子から出射されたビームを受光し、当該ビームの受光位置に応じた受光信号を出力する受光素子と、第１ピンホール部及び／又は受光素子を移動させる駆動手段と、を備え、駆動手段は、受光素子の所定範囲外にビームが照射される場合に、所定範囲内にビームが照射されるように、第１ピンホール部及び／又は受光素子を移動させる。
2014162501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ビーム及び第２ビームを合成させる合成素子と、
前記合成素子から出射されたビームが入射される第１ホールを有する第１ピンホール部と、
前記第１ホールを介して前記合成素子から出射されたビームを受光し、当該ビームの受光位置に応じた受光信号を出力する受光素子と、
前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させる駆動手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記受光素子の所定範囲外にビームが照射される場合に、前記所定範囲内にビームが照射されるように、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記合成素子から出射され、前記第１ホールを通過したビームが前記受光素子の所定範囲外に照射される場合に、前記第１ピンホール部と前記受光素子との距離が短くなるように、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記第１ホールより大きい第２ホールを有する第２ピンホール部を更に備え、
前記合成素子から出射されたビームは、前記第２ホールを介して前記第１ホールに入射され、
前記駆動手段は、前記合成素子から出射され、前記第１ホール及び前記第２ホールを通過したビームが前記受光素子の所定範囲外に照射される場合に、前記第１ピンホール部にビームが入射しない位置に当該第１ピンホール部を移動させることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記第１ピンホール部は、前記第１ホールだけでなく、当該第１ホールより大きい第２ホールも有しており、
前記駆動手段は、前記合成素子から出射され、前記第１ホールを通過したビームが前記受光素子の所定範囲外に照射される場合に、前記合成素子から出射されたビームが前記第２ホールを通過する位置に前記第１ピンホール部を移動させることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記第１ビーム及び第２ビームの発光を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第１ビーム及び前記第２ビームのいずれか一方のビームを発光させ、
前記受光素子は、前記制御手段によって発光された、前記第１ビーム及び前記第２ビームのいずれか一方のビームを受光し、当該ビームの受光位置に応じた受光信号を出力することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸ずれを検出する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１には、複数の光源からのビームをピンホールを介して受光素子に入射させ、当該受光素子の出力信号に基づいて光軸ずれを検出する技術が提案されている。また、特許文献１には、検出された光軸ずれに基づいて、光学素子（レンズやビームスプリッタ）を移動させることで、光軸ずれを補正することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９−１５４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１に記載された技術では、ビームが受光素子の検出可能範囲外に照射されるような光軸ずれが発生すると、当該光軸ずれを検出することができなかった。つまり、特許文献１に記載された技術では、光軸ずれについての広い検出範囲を適切に確保することが困難であった。ここで、例えばピンホールのサイズを大きくすると、光軸ずれの検出範囲を広げることができるが、そうすると光軸ずれの検出精度が低下する傾向にある。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、光軸ずれの検出精度及び検出範囲の両方を適切に確保することが可能な光源ユニットなどを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項に記載の発明では、光源ユニットは、第１ビーム及び第２ビームを合成させる合成素子と、前記合成素子から出射されたビームが入射される第１ホールを有する第１ピンホール部と、前記第１ホールを介して前記合成素子から出射されたビームを受光し、当該ビームの受光位置に応じた受光信号を出力する受光素子と、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させる駆動手段と、を備え、前記駆動手段は、前記受光素子の所定範囲外にビームが照射される場合に、前記所定範囲内にビームが照射されるように、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施例に係る投影装置の構成を示す。
【図２】受光部の具体例を示す。
【図３】第１実施例に係る制御を行う理由を説明するための図を示す。
【図４】第１実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。
【図５】ピンホール部を移動させると受光部の検出可能範囲内にビームを照射させることができる理由を説明するための図を示す。
【図６】第２実施例に係る投影装置の構成を示す。
【図７】第２実施例に係るピンホール部の平面図を示す。
【図８】第２実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。
【図９】第３実施例に係る投影装置の構成を示す。
【図１０】第３実施例に係るピンホール部の平面図を示す。
【図１１】第３実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の１つの観点では、光源ユニットは、第１ビーム及び第２ビームを合成させる合成素子と、前記合成素子から出射されたビームが入射される第１ホールを有する第１ピンホール部と、前記第１ホールを介して前記合成素子から出射されたビームを受光し、当該ビームの受光位置に応じた受光信号を出力する受光素子と、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させる駆動手段と、を備え、前記駆動手段は、前記受光素子の所定範囲外にビームが照射される場合に、前記所定範囲内にビームが照射されるように、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させる。
【０００９】
上記の光源ユニットでは、受光素子の所定範囲（受光素子の検出可能範囲に相当する）外にビームが照射されるような光軸ずれが発生している場合に、第１ピンホール部及び／又は受光素子を移動させることで、受光素子の所定範囲内にビームが照射されるようにする。これにより、光軸ずれについての広い検出範囲を確保することができる。ここで、受光素子に形成されるスポットのサイズを小さくすると光軸ずれの検出精度を向上させることができるが、そうすると、ビームの照射位置が受光素子の所定範囲から外れやすくなる。つまり、光軸ずれの検出範囲が狭くなる傾向にある。しかしながら、上記の光源ユニットによれば、第１ピンホール部及び／又は受光素子を移動させることで、受光素子の所定範囲内にビームを照射させることができるので、これに適切に対応することができる。よって、上記の光源ユニットによれば、受光素子に形成されるスポットのサイズがなるべく小さくなるような構成を採用して、光軸ずれの検出精度を確保することができる。以上のことから、上記の光源ユニットによれば、光軸ずれの検出精度及び検出範囲の両方を適切に確保することが可能となる。
【００１０】
上記の光源ユニットの一態様では、前記駆動手段は、前記合成素子から出射され、前記第１ホールを通過したビームが前記受光素子の所定範囲外に照射される場合に、前記第１ピンホール部と前記受光素子との距離が短くなるように、前記第１ピンホール部及び／又は前記受光素子を移動させる。これにより、受光素子の所定範囲外に照射されていたビームを所定範囲内に適切に照射させることができる。
【００１１】
上記の光源ユニットの他の一態様では、前記第１ホールより大きい第２ホールを有する第２ピンホール部を更に備え、前記合成素子から出射されたビームは、前記第２ホールを介して前記第１ホールに入射され、前記駆動手段は、前記合成素子から出射され、前記第１ホール及び前記第２ホールを通過したビームが前記受光素子の所定範囲外に照射される場合に、前記第１ピンホール部にビームが入射しない位置に当該第１ピンホール部を移動させる。これによっても、受光素子の所定範囲外に照射されていたビームを所定範囲内に適切に照射させることができる。
【００１２】
上記の光源ユニットの他の一態様では、前記第１ピンホール部は、前記第１ホールだけでなく、当該第１ホールより大きい第２ホールも有しており、前記駆動手段は、前記合成素子から出射され、前記第１ホールを通過したビームが前記受光素子の所定範囲外に照射される場合に、前記合成素子から出射されたビームが前記第２ホールを通過する位置に前記第１ピンホール部を移動させる。これによっても、受光素子の所定範囲外に照射されていたビームを所定範囲内に適切に照射させることができる。
【００１３】
上記の光源ユニットにおいて好適には、前記第１ビーム及び第２ビームの発光を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は、前記第１ビーム及び前記第２ビームのいずれか一方のビームを発光させ、前記受光素子は、前記制御手段によって発光された、前記第１ビーム及び前記第２ビームのいずれか一方のビームを受光し、当該ビームの受光位置に応じた受光信号を出力する。
【実施例】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。【００１５】
［第１実施例］
まず、第１実施例について説明する。【００１６】
（装置構成）
図１は、第１実施例に係る投影装置１ａの構成を示す。図１に示すように、第１実施例に係る投影装置１ａは、主に、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳミラー制御部８と、レーザ光源ユニット９ａと、駆動部２０ａと、を備える。【００１７】
例えば、投影装置１ａは、車両に搭載されて利用される。１つの例では、投影装置１ａは、ユーザの目の位置（アイポイント）から虚像として画像を視認させるヘッドアップディスプレイなどに適用される。なお、図１中のレーザ光源ユニット９ａでは、一部の構成要素を光の進行方向に沿った面にて切断した図を示している（図６及び図９も同様とする）。【００１８】
画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号及びＭＥＭＳミラー１０から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳミラー制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、本発明における「制御手段」の一例に相当する。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。【００１９】
同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、画像表示部に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳミラー制御部８の動作タイミングも制御する。【００２０】
フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。【００２１】
レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源ユニット９ａに設けられるレーザダイオード（ＬＤ）を駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ３を駆動する。【００２２】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１０を制御する。ＭＥＭＳミラー制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。サーボ回路８１は、タイミングコントローラからの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１０の動作を制御する。ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。【００２３】
レーザ光源ユニット９ａは、主に、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射するように機能する。具体的には、レーザ光源ユニット９ａは、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ、９１ｂ、９１ｃと、ダイクロイックミラー９２ａ、９２ｂと、ビームスプリッタ９３と、ＭＥＭＳミラー１０と、ピンホール部１２ａと、受光部１３と、透過窓１４と、を備える。【００２４】
赤色レーザＬＤ１は赤色レーザ光を出射し、青色レーザＬＤ２は青色レーザ光を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色レーザ光を出射する。なお、以下では、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を区別しないで用いる場合には、単に「レーザＬＤ」と表記し、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を区別しないで用いる場合には、単に「レーザ光」と表記する。また、本明細書では、レーザ光のことを適宜「ビーム」と表記する。【００２５】
コリメータレンズ９１ａ、９１ｂ、９１ｃは、それぞれ、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を平行光にする。ダイクロイックミラー９２ａは、コリメータレンズ９１ａを経由した赤色レーザ光を反射させると共に、コリメータレンズ９１ｃを経由した緑色レーザ光を透過させる。ダイクロイックミラー９２ｂは、ダイクロイックミラー９２ａを経由した赤色レーザ光及び緑色レーザ光を透過させると共に、コリメータレンズ９１ｂを経由した青色レーザ光を反射させる。ダイクロイックミラー９２ａ、９２ｂは、本発明における「合成素子」の一例である。ビームスプリッタ９３は、このようにダイクロイックミラー９２ｂから出射されたレーザ光を分割し、一部のレーザ光を反射させ、残りの一部のレーザ光を透過させる。ビームスプリッタ９３で反射したレーザ光はＭＥＭＳミラー１０に入射され、ビームスプリッタ９３を透過したレーザ光はピンホール部１２ａに入射される。【００２６】
ＭＥＭＳミラー１０は、ビームスプリッタ９３で反射されたビーム（レーザ光）を、透過窓１４を透して拡散板１１に向けて反射させる。具体的には、ＭＥＭＳミラー１０は、画像信号入力部２に入力された画像を表示するために、ＭＥＭＳミラー制御部８の制御により、ビームによって拡散板１１を走査するように動作し、また、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。拡散板１１は、ＭＥＭＳミラー１０で反射されたビームが透過窓１４を介して入射され、中間像を形成するスクリーンとして機能する。例えば、拡散板１１としてＥＰＥ（Ｅｘｉｔ−Ｐｕｐｉｌ  Ｅｘｐａｎｄｅｒ）を用いることができる。【００２７】
ピンホール部１２ａは、貫通穴としてのピンホール１２ａ１が形成されている。上記のようにビームスプリッタ９３を透過したビーム（レーザ光）は、ピンホール部１２ａに形成されたピンホール１２ａ１を通過して受光部１３に入射する。また、ピンホール部１２ａは、駆動部２０ａによる駆動によって、ビームスプリッタ９３から受光部１３までのビームの進行方向に概ね沿った方向（矢印Ａ２参照）に移動可能に構成されている。なお、ピンホール部１２ａは、本発明における「第１ピンホール部」の一例に相当し、ピンホール１２ａ１は、本発明における「第１ホール」の一例に相当する。【００２８】
受光部１３には、ピンホール部１２ａのピンホール１２ａ１を通過したビームが入射される。受光部１３は、フォトディテクタなどの光電変換素子（例えば４分割受光素子）であり、ビームの受光位置に応じた受光信号Ｓｄ１をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。なお、受光部１３は、本発明における「受光素子」の一例に相当する。【００２９】
ここで、図２を参照して、受光部１３の具体例について説明する。図２は、図１中の矢印Ａ１方向から受光部１３を観察した図である。図２に示すように、受光部１３は、４つの受光素子１３ａ〜１３ｄを有し、ＭＥＭＳミラー１０で反射されたビームに対応するスポットＳＰが形成される。受光素子１３ａ〜１３ｄは、それぞれ、ビームが照射される面積などに応じた信号を出力する。受光部１３は、受光素子１３ａの出力値と受光素子１３ｃの出力値とを加算した値から、受光素子１３ｂの出力値と受光素子１３ｄの出力値とを加算した値を減算した値を、Ｘ方向の光軸ずれ（以下では適宜「左右方向の光軸ずれ」と呼ぶ。）を示すＸずれ信号として出力する。また、受光部１３は、受光素子１３ａの出力値と受光素子１３ｂの出力値とを加算した値から、受光素子１３ｃの出力値と受光素子１３ｄの出力値とを加算した値を減算した値を、Ｙ方向の光軸ずれ（以下では適宜「上下方向の光軸ずれ」と呼ぶ。）を示すＹずれ信号として出力する。受光部１３は、このようなＸずれ信号及びＹずれ信号を含む信号を、上記した受光信号Ｓｄ１としてビデオＡＳＩＣ３へ出力する。【００３０】
図１に戻って説明する。ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３の光軸ずれを検出する。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を個々に発光させた際に得られた、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光の各々についての受光信号Ｓｄ１に基づいて、各レーザＬＤについての光軸ずれを検出する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、検出した光軸ずれに基づいて、当該光軸ずれを補正するための処理を行う。例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、レーザ光の発光タイミング（つまりＭＥＭＳミラー１０の動きに対するレーザＬＤの変調タイミング）を制御することで、光軸ずれを補正する。【００３１】
駆動部２０ａは、例えばアクチュエータやステッピングモータにより構成され、ピンホール部１２ａをビームの進行方向に概ね沿った方向（矢印Ａ２参照）に移動させる。駆動部２０ａは、ビデオＡＳＩＣ３によって制御される。これについては、詳細は後述する。なお、駆動部２０ａ（ビデオＡＳＩＣ３を含めても良い。）は、本発明における「駆動手段」の一例に相当する。【００３２】
なお、レーザ光源ユニット９及び駆動部２０ａなどから成る構成は、本発明における「光源ユニット」の一例に相当する。【００３３】
（制御方法）
次に、第１実施例に係る制御方法について説明する。第１実施例では、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、受光部１３の検出可能範囲内にビームが照射されるように、駆動部２０ａによってピンホール部１２ａを移動させる。具体的には、第１実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射されるような光軸ずれが発生している場合に、駆動部２０ａによって、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させる。【００３４】
このような制御を行う理由を、図３を参照して説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、左側に、ピンホール部１２ａのピンホール１２ａ１を通過したビームが受光部１３に入射される様子を示しており、右側に、ピンホール１２ａ１を通過したビームによって受光部１３上に形成されるスポットＳＰ１１、ＳＰ１２を示している。図３（ａ）は、光軸ずれが小さい場合の図を示しており、図３（ｂ）は、光軸ずれが大きい場合の図を示している。【００３５】
図３（ａ）に示すように、光軸ずれが小さい場合には、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ１１が形成される。この場合には、受光素子１３ａ〜１３ｄの全てから信号が出力されるため、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、光軸ずれを適切に検出することができる。なお、図３（ａ）に示したように受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ１１が形成される場合（言い換えるとスポットＳＰ１１の範囲内に受光部１３の中心Ｃ１が含まれる場合）は、受光部１３の検出可能範囲内にビームが照射される場合に相当する。【００３６】
他方で、図３（ｂ）に示すように、光軸ずれが大きい場合には、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ１２が形成されない。具体的には、スポットＳＰ１２は、受光素子１３ａ、１３ｂに跨らない場所に位置している。この場合には、受光部１３の受光素子１３ａ〜１３ｄの全てから信号が出力されないため、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、光軸ずれを適切に検出することができない。詳しくは、受光部１３の上半分の受光素子１３ａ、１３ｂから信号が出力されないため、ビデオＡＳＩＣ３は、上下方向の光軸ずれを適切に検出することができない。なお、図３（ｂ）に示したように受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ１２が形成されない場合（言い換えるとスポットＳＰ１２の範囲内に受光部１３の中心Ｃ１が含まれない場合）は、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に相当する。【００３７】
ここで、受光部１３に形成されるスポットのサイズが大きくなるような構成を採用すると（例えば比較的大きさサイズを有するピンホール１２ａ１を採用する）、受光部１３の検出可能範囲内にビームが照射され易くなる。つまり、光軸ずれについての広い検出範囲を確保することが可能となる。しかしながら、光軸ずれの検出精度は受光部１３に形成されるスポットのサイズの影響を受けるため、上記のようにスポットのサイズを大きくすると、光軸ずれの検出精度が低下する傾向にある。つまり、光軸ずれの検出精度を確保するためには、受光部１３に形成されるスポットのサイズをなるべく小さくすることが望ましい。以上のように、光軸ずれの検出精度と検出範囲とはトレードオフの関係にあると言える。【００３８】
第１実施例では、光軸ずれの検出精度を確保する観点から、受光部１３に形成されるスポットのサイズがなるべく小さくなるような構成を採用する（例えば比較的小さなサイズを有するピンホール１２ａ１を採用する）。このようにスポットのサイズを小さくするとビームの照射位置が受光部１３の検出可能範囲から外れやすくなるが、これに対処するために、第１実施例では、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、当該ビームを受光部１３の検出可能範囲内に照射させるように、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させる。こうすることで、光軸ずれについての広い検出範囲を確保する。【００３９】
図４を参照して、第１実施例に係る制御方法を具体的に説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、左側に、ピンホール部１２ａのピンホール１２ａ１を通過したビームが受光部１３に入射される様子を示しており、右側に、ピンホール１２ａ１を通過したビームによって受光部１３上に形成されるスポットＳＰ１２、ＳＰ１３を示している。図４（ａ）は、図３（ｂ）と同様の図である。つまり、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合を示している。【００４０】
第１実施例では、図４（ａ）に示すように受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、ビデオＡＳＩＣ３は、駆動部２０ａを制御することによって、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させる（図４（ｂ）中の矢印Ａ３参照）。これにより、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ１３を形成させることが可能となる（図４（ｂ）では、比較のために、ピンホール部１２ａを移動していない際に形成されるスポットＳＰ１２を破線で示している）。つまり、受光部１３の検出可能範囲内にビームを照射させることが可能となる。その結果、受光素子１３ａ〜１３ｄの全てから信号が出力されるため、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、光軸ずれを適切に検出することができる。【００４１】
１つの例では、駆動部２０ａは、ピンホール部１２ａと受光部１３との距離を２段階以上に変化させられるように構成される。つまり、駆動部２０ａは、ピンホール部１２ａを２箇所以上の位置に段階的に移動できるように構成される。この例では、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、受光部１３に近付いていく方向にピンホール部１２ａを段階的に移動させる。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、受光部１３の検出可能範囲内にビームが照射されるまで、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付いていく方向に段階的に移動させる。【００４２】
他の例では、駆動部２０ａは、ピンホール部１２ａと受光部１３との距離をある範囲内で連続的に変化させられるように構成される。つまり、駆動部２０ａは、ピンホール部１２ａを無段階にて移動できるように構成される。この例では、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、受光部１３に近付いていく方向にピンホール部１２ａを連続的に移動させる。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、受光部１３の検出可能範囲内にビームが照射されるまで、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付いていく方向に連続的に移動させる。このようにピンホール部１２ａを無段階にて移動可能な構成によれば、常に感度が高い距離にて検出を行うことができる。【００４３】
なお、駆動部２０ａによって設定されるピンホール部１２ａと受光部１３との最短距離は、想定される最大の光軸ずれを適切に検出できるようなピンホール部１２ａと受光部１３との距離に設定すると良い。【００４４】
ここで、図５を参照して、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させると、受光部１３の検出可能範囲内にビームを照射させることができる理由について説明する。図５は、左側に、ピンホール部１２ａのピンホール１２ａ１を通過したビームが受光部１３に入射される様子を示しており、右側に、ピンホール１２ａ１を通過したビームによって受光部１３上に形成されるスポットＳＰを示している。ここでは、上下方向にのみ光軸がずれている場合を例示する。【００４５】
図５に示すように、ビームによって受光部１３上に形成されるスポットＳＰの中心Ｃ２と受光部１３の中心Ｃ１との距離ｙは、ピンホール部１２ａと受光部１３との距離ｄと、ピンホール部１２ａからのビームの出射角θ（光軸ずれに応じた角度に相当する）とを用いて、「ｙ＝ｄ・ｔａｎθ」によって表される。この式によれば、ピンホール部１２ａと受光部１３との距離ｄが短くなるほど、スポットＳＰの中心Ｃ２と受光部１３の中心Ｃ１との距離ｙが短くなることがわかる。したがって、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させると、受光部１３の検出可能範囲外に照射されていたビームを受光部１３の検出可能範囲内に照射させることが実現できるのである。【００４６】
以上説明した第１実施例によれば、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させることで、受光部１３の検出可能範囲外に照射されていたビームを検出可能範囲内に適切に照射させることができる。したがって、第１実施例によれば、光軸ずれについての広い検出範囲を確保することが可能となる。また、第１実施例では、上記したように、受光部１３に形成されるスポットのサイズがなるべく小さくなるような構成を採用しているため、光軸ずれの検出精度を確保することができる。以上のことから、第１実施例によれば、光軸ずれの検出精度及び検出範囲の両方を適切に確保することが可能となる。【００４７】
ところで、光軸ずれの検出精度及び検出範囲の両方を確保可能な構成として、ピンホール部に大小２つのピンホールを形成し、２つのピンホールから出射されたビームが入射される２つの受光部を用いる構成（以下では「比較例の構成」と呼ぶ。）が考えられる。しかしながら、比較例の構成では、２つの受光部間の精度ばらつきが問題となる場合がある。これに対して、第１実施例によれば、１つの受光部１３のみを用いるため、このような受光部間の精度ばらつきは問題とならない。また、第１実施例によれば、比較例の構成と比較して、受光部１つ分のスペース及びコストを削減することができる（但し駆動部２０ａ分のコストはアップする）。【００４８】
なお、上記では、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させる例を示したが、他の例では、ピンホール部１２ａを移動させずに、受光部１３をピンホール部１２ａに近付く方向に移動させても良い。更に他の例では、受光部１３とピンホール部１２ａとの距離が短くなるように、受光部１３及びピンホール部１２ａの両方を移動させても良い。【００４９】
［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。第１実施例では、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、ピンホール部１２ａを受光部１３に近付く方向に移動させていた、つまりピンホール部１２ａと受光部１３との距離を変えていた。これに対して、第２実施例では、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールのサイズを変える。具体的には、第２実施例では、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射されるような光軸ずれが発生している場合に、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールのサイズを大きくする。【００５０】
なお、以下では、第１実施例と異なる構成及び制御について主に説明を行い、第１実施例と同様の構成及び制御及については適宜説明を省略する。つまり、以下で特に説明しない構成及び制御については、第１実施例と同様であるものとする。【００５１】
図６は、第２実施例に係る投影装置１ｂの構成を示す。第２実施例に係る投影装置１ｂは、レーザ光源ユニット９ａ及び駆動部２０ａの代わりに、レーザ光源ユニット９ｂ及び駆動部２０ｂを有する点で、第１実施例に係る投影装置１ａと異なる。また、第２実施例に係るレーザ光源ユニット９ｂは、ピンホール部１２ａの代わりにピンホール部１２ｂを有する点で、第１実施例に係るレーザ光源ユニット９ａと異なる。【００５２】
図７は、第２実施例に係るピンホール部１２ｂの平面図を示している。具体的には、図６中の矢印Ａ５方向からピンホール部１２ｂを観察した図を示している。図７に示すように、ピンホール部１２ｂは、貫通穴としての２つのピンホール１２ｂ１、１２ｂ２が形成されている。ピンホール１２ｂ１のサイズ（径）は、ピンホール１２ｂ２のサイズ（径）よりも小さい。また、ピンホール１２ｂ１とピンホール１２ｂ２とは、ピンホール部１２ｂに照射されるビームの径よりも離間して配置されている。なお、ピンホール部１２ｂは、本発明における「第１ピンホール部」の一例に相当し、ピンホール１２ｂ１は、本発明における「第１ホール」の一例に相当し、ピンホール１２ｂ２は、本発明における「第２ホール」の一例に相当する。【００５３】
図６に戻って説明する。駆動部２０ｂは、図６中の矢印Ａ４に示すように、ビームスプリッタ９３から受光部１３までのビームの進行方向と概ね垂直な方向であって、ピンホール部１２ｂにおいてピンホール１２ｂ１、１２ｂ２が並んだ方向に沿った方向に、ピンホール部１２ｂを移動可能に構成されている。具体的には、駆動部２０ｂは、ピンホール部１２ｂの位置を、ビームスプリッタ９３を透過したビームがピンホール１２ｂ１のみに入射するような位置と、ビームスプリッタ９３を透過したビームがピンホール１２ｂ２のみに入射するような位置とに切り替えられるように構成されている。つまり、駆動部２０ｂは、ピンホール部１２ｂの位置を２箇所に切り替えられるように構成されている。このような駆動部２０ｂによるピンホール部１２ｂの駆動により、ビームスプリッタ９３を透過したビームを、ピンホール１２ｂ１を通過させて受光部１３に入射させるか、或いはピンホール１２ｂ２を通過させて受光部１３に入射させるか、を切り替えることが可能となる。また、駆動部２０ｂは、ビデオＡＳＩＣ３によって制御される。なお、駆動部２０ｂ（ビデオＡＳＩＣ３を含めても良い。）は、本発明における「駆動手段」の一例に相当する。【００５４】
図８は、第２実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。図８（ａ）〜（ｃ）は、左側に、ピンホール部１２ｂを通過したビームが受光部１３に入射される様子を示しており、右側に、ピンホール部１２ｂを通過したビームによって受光部１３上に形成されるスポットＳＰ２１、ＳＰ２２、ＳＰ２３を示している。図８（ａ）は、光軸ずれが小さい場合の図を示しており、図８（ｂ）及び（ｃ）は、光軸ずれが大きい場合の図を示している。【００５５】
基本的には、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸ずれの検出精度を確保する観点から、ビームスプリッタ９３を透過したビームがピンホール１２ｂ１（サイズが小さいほうのピンホール）に入射するような場所に、駆動部２０ｂによってピンホール部１２ｂを位置させておく。つまり、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸ずれの検出を行う際の初期設定として、ビームスプリッタ９３を透過したビームがピンホール１２ｂ１に入射するような位置にピンホール部１２ｂを設定しておく。このような位置にピンホール部１２ｂを設定すると、光軸ずれが小さい場合には、図８（ａ）に示すように、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ２１が形成される。つまり、ピンホール１２ｂ１を通過したビームが受光部１３の検出可能範囲内に照射される。しかしながら、光軸ずれが大きい場合には、図８（ｂ）に示すように、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ２２が形成されない。つまり、ピンホール１２ｂ１を通過したビームが受光部１３の検出可能範囲外に照射される。【００５６】
第２実施例では、図８（ｂ）に示すように受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、ビデオＡＳＩＣ３は、駆動部２０ｂを制御することによって、ビームスプリッタ９３を透過したビームがピンホール１２ｂ１に入射するような場所から、ビームスプリッタ９３を透過したビームがピンホール１２ｂ２に入射するような場所へ、ピンホール部１２ｂを移動させる（図８（ｃ）中の矢印Ａ６参照）。つまり、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールを、ピンホール１２ｂ１からピンホール１２ｂ２に切り替える。即ち、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールのサイズを大きくする。これにより、ピンホール１２ｂ１を用いた場合よりも大きなスポットＳＰ２３が受光部１３に形成される（図８（ｃ）では、比較のために、ピンホール１２ｂ１を用いた場合に形成されるスポットＳＰ２２を破線で示している）。その結果、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ２３を形成させることが可能となる。つまり、受光部１３の検出可能範囲内にビームを照射させることが可能となる。したがって、受光素子１３ａ〜１３ｄの全てから信号が出力されるため、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、光軸ずれを適切に検出することができる。【００５７】
なお、ピンホール１２ｂ１は、光軸ずれの検出精度が確保されるようなサイズに設定し、ピンホール１２ｂ２は、想定される最大の光軸ずれを適切に検出できるようなサイズに設定すると良い。【００５８】
以上説明した第２実施例によっても、第１実施例と同様に、光軸ずれの検出精度及び検出範囲の両方を適切に確保することが可能となる。【００５９】
［第３実施例］
次に、第３実施例について説明する。第３実施例でも、第２実施例と同様に、受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射されるような光軸ずれが発生している場合に、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールのサイズを変える。しかしながら、第３実施例は、ピンホールのサイズを変えるための手法が第２実施例と異なる。【００６０】
なお、以下では、第１及び第２実施例と異なる構成及び制御について主に説明を行い、第１及び第２実施例と同様の構成及び制御及については適宜説明を省略する。つまり、以下で特に説明しない構成及び制御については、第１及び第２実施例と同様であるものとする。【００６１】
図９は、第３実施例に係る投影装置１ｃの構成を示す。第３実施例に係る投影装置１ｃは、レーザ光源ユニット９ａ及び駆動部２０ａの代わりに、レーザ光源ユニット９ｃ及び駆動部２０ｃを有する点で、第１実施例に係る投影装置１ａと異なる。また、第３実施例に係るレーザ光源ユニット９ｃは、ピンホール部１２ａの代わりに、２つのピンホール部１２ｃ１、１２ｃ２を有する点で、第１実施例に係るレーザ光源ユニット９ａと異なる。【００６２】
図１０は、第３実施例に係るピンホール部１２ｃ１、１２ｃ２の平面図を示している。具体的には、図９中の矢印Ａ８方向からピンホール部１２ｃ１、１２ｃ２を観察した図を示している。図１０（ａ）に示すように、ピンホール部１２ｃ１には貫通穴としてのピンホール１２ｃ１１が形成されており、図１０（ｂ）に示すように、ピンホール部１２ｃ２には貫通穴としてのピンホール１２ｃ２１が形成されている。ピンホール１２ｃ１１のサイズ（径）は、ピンホール１２ｃ２１のサイズ（径）よりも小さい。【００６３】
なお、ピンホール部１２ｃ１は、本発明における「第１ピンホール部」の一例に相当し、ピンホール部１２ｃ２は、本発明における「第２ピンホール部」の一例に相当する。また、ピンホール部１２ｃ１に形成されたピンホール１２ｃ１１は、本発明における「第１ホール」の一例に相当し、ピンホール部１２ｃ２に形成されたピンホール１２ｃ２１は、本発明における「第２ホール」の一例に相当する。【００６４】
図９に戻って説明する。図９に示すように、ピンホール部１２ｃ１とピンホール部１２ｃ２とは、ビームスプリッタ９３から受光部１３までのビームの進行方向に沿った方向に並べて隣接配置されている。また、ピンホール部１２ｃ１は、ピンホール部１２ｃ２に対して受光部１３側に配置されている。【００６５】
駆動部２０ｃは、図９中の矢印Ａ７に示すように、ビームスプリッタ９３から受光部１３までのビームの進行方向と概ね垂直な方向に、ピンホール部１２ｃ１を移動可能に構成されている。具体的には、駆動部２０ｃは、ピンホール部１２ｃ１の位置を、ビームスプリッタ９３を透過してピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール１２ｃ１１に入射するような位置と、ビームスプリッタ９３を透過してピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール部１２ｃ１に照射されないような位置（詳しくはピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール１２ｃ１１を通過しないだけでなくピンホール部１２ｃ１によって遮断されないような位置）とに切り替えられるように構成されている。つまり、駆動部２０ｃは、ピンホール部１２ｃ１の位置を２箇所に切り替えられるように構成されている。このような駆動部２０ｃによるピンホール部１２ｃ１の駆動により、ビームスプリッタ９３を透過したビームを、ピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１、ピンホール部１２ｃ１のピンホール１２ｃ１１を順に通過させて受光部１３に入射させるか、或いはピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１のみを通過させて受光部１３に入射させるか、を切り替えることが可能となる。また、駆動部２０ｃは、ビデオＡＳＩＣ３によって制御される。なお、駆動部２０ｃ（ビデオＡＳＩＣ３を含めても良い。）は、本発明における「駆動手段」の一例に相当する。【００６６】
図１１は、第３実施例に係る制御方法を具体的に説明するための図を示す。図１１（ａ）〜（ｃ）は、左側に、ピンホール部１２ｃ１及び１２ｃ２の両方を通過したビーム、又はピンホール部１２ｃ２のみを通過したビームが受光部１３に入射される様子を示しており、右側に、ビームによって受光部１３上に形成されるスポットＳＰ３１、ＳＰ３２、ＳＰ３３を示している。図１１（ａ）は、光軸ずれが小さい場合の図を示しており、図１１（ｂ）及び（ｃ）は、光軸ずれが大きい場合の図を示している。【００６７】
基本的には、ビデオＡＳＩＣ３は、ビームスプリッタ９３を透過してピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール１２ｃ１１に入射するような場所に、駆動部２０ｃによってピンホール部１２ｃ１を位置させておく。つまり、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸ずれの検出を行う際の初期設定として、ピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール１２ｃ１１に入射するような位置にピンホール部１２ｃ１を設定しておく。こうするのは、光軸ずれの検出精度を確保する観点から、小さいサイズを有するピンホール１２ｃ１１を通過したビームによって受光部１３上にスポットを形成するためである。【００６８】
上記のような位置にピンホール部１２ｃ１を設定すると、光軸ずれが小さい場合には、図１１（ａ）に示すように、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ３１が形成される。つまり、ピンホール１２ｃ１１を通過したビームが受光部１３の検出可能範囲内に照射される。しかしながら、光軸ずれが大きい場合には、図１１（ｂ）に示すように、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ３２が形成されない。つまり、ピンホール１２ｃ１１を通過したビームが受光部１３の検出可能範囲外に照射される。【００６９】
第３実施例では、図１１（ｂ）に示すように受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合に、ビデオＡＳＩＣ３は、駆動部２０ｃを制御することによって、ピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール１２ｃ１１に入射するような場所から、ピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１を通過したビームがピンホール部１２ｃ１に照射されないような場所へ、ピンホール部１２ｃ１を移動させる（図１１（ｃ）中の矢印Ａ９参照）。つまり、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールを、ピンホール１２ｃ１１からピンホール１２ｃ２１に切り替える。即ち、受光部１３にスポットを形成するために用いるピンホールのサイズを大きくする。これにより、ピンホール１２ｃ１１を用いた場合よりも大きなスポットＳＰ３３が受光部１３に形成される（図１１（ｃ）では、比較のために、ピンホール１２ｃ１１を用いた場合に形成されるスポットＳＰ３２を破線で示している）。その結果、受光部１３における受光素子１３ａ〜１３ｄの全てに跨る位置にスポットＳＰ３３を形成させることが可能となる。つまり、受光部１３の検出可能範囲内にビームを照射させることが可能となる。したがって、受光素子１３ａ〜１３ｄの全てから信号が出力されるため、ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、光軸ずれを適切に検出することができる。【００７０】
なお、ピンホール部１２ｃ１のピンホール１２ｃ１１は、光軸ずれの検出精度が確保されるようなサイズに設定し、ピンホール部１２ｃ２のピンホール１２ｃ２１は、想定される最大の光軸ずれを適切に検出できるようなサイズに設定すると良い。【００７１】
以上説明した第３実施例によっても、第１実施例と同様に、光軸ずれの検出精度及び検出範囲の両方を適切に確保することが可能となる。【００７２】
［変形例］
受光部１３の検出可能範囲外にビームが照射される場合にピンホールのサイズを変える方法は、第２実施例及び第３実施例で示した方法に限定はされない。例えば、カメラのしぼり機構や液晶のパターンなどを用いて、ピンホールのサイズを変えても良い。当該例によれば、１つのピンホールを有する１つのピンホール部を用いて、ピンホールのサイズを変えることができる。よって、第２実施例で示したように２つのピンホール１２ｂ１、１２ｂ２を用いる必要はなく、また、第３実施例で示したように２つのピンホール部１２ｃ１、１２ｃ２を用いる必要はない。
【符号の説明】
【００７３】
１  投影装置
３  ビデオＡＳＩＣ
７  レーザドライバＡＳＩＣ
８  ＭＥＭＳミラー制御部
９  レーザ光源ユニット
１０  ＭＥＭＳミラー
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ１、１２ｃ２  ピンホール部
１２ａ１、１２ｂ１、１２ｂ２、１２ｃ１１、１２ｃ２１  ピンホール
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  駆動部
１３  受光部
９３  ビームスプリッタ
ＬＤ１  赤色レーザ
ＬＤ２  青色レーザ
ＬＤ３  緑色レーザ
【図１】
2014162501.tif 000003
【図２】
2014162501.tif 000004
【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】
2014162501.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2014162501.tif 000014
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2014162501.tif 000016
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