(57)【要約】【課題】偏角を十分に得ることができ、射出されるレーザ光に影響を及ぼすことなくレーザ光が走査され、何らかの要因で走査部が停止した場合に、レーザ光が装置外部の一点を照射し続けるのを防止することが可能な走査型光学装置を提供する。【解決手段】レーザ光を射出する光源装置１１と、印加電圧の大きさに応じて屈折率分布を変化させることによって、光源装置１１から射出されるレーザ光を走査する電気光学素子１２と、電圧無印加時の電気光学素子１２から射出されたレーザ光の光路上のレーザ光の走査範囲の端部側に配置された遮光部材１３とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008046537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源装置と、
印加電圧の大きさに応じて屈折率分布を変化させることによって、前記光源装置から射出されるレーザ光を走査する電気光学素子と、
電圧無印加時の前記電気光学素子から射出されたレーザ光の光路上であり、レーザ光の走査範囲の端部側に配置された遮光部材とを備えることを特徴とする走査型光学装置。
【請求項２】
前記遮光部材が、電圧印加時の前記電気光学素子に電界が生じたときに前記電気光学素子から射出されるレーザ光の走査範囲にかからない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査型光学装置。
【請求項３】
前記遮光部材を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型光学装置。
【請求項４】
前記遮光部材に、前記電気光学素子から射出されたレーザ光を前記電気光学素子の入射端面に向かって反射させる反射部が設けられ、
前記電気光学素子の入射端面側には、前記反射部において反射されたレーザ光を吸収する光吸収部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【請求項５】
前記光吸収部を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の走査型光学装置。
【請求項６】
前記遮光部材には、レーザ光を検知する光検知手段が設けられ、
前記光検知手段によるレーザ光の検知に応じて前記光源装置の駆動を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【請求項７】
前記電気光学素子がＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3の組成を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの高画質化や小型化の機運が高まり、さらに半導体レーザの高出力化や青色レーザや緑色レーザの登場により、レーザ光を射出するレーザ光源を備えたプロジェクタやディスプレイ開発の動きが活発化している。これらは、光源の波長域が狭いため、非常に色再現範囲を広くすることが可能である。また、レーザ光源を備えたプロジェクタやディスプレイは、装置全体の小型化や構成要素の削減も可能であることから、次世代の表示装置として大きな可能性を秘めている。また、レーザ光源は、従来の超高圧水銀ランプなどの放電ランプに比べて発光効率も高く、機器の省電力化にも効果があると考えられる。
【０００３】
レーザ光源装置を用いた表示装置としては、レーザ光を２次元走査して各ビームの強度を変調させ映像を生成するものが考えられる。このような表示装置は、例えば、ＲＧＢそれぞれの異なるレーザ光源装置より射出した光線を合成して一本の光線にした後、この光線を１つの光走査デバイスで走査することによってスクリーン等に映像表示する。
【０００４】
ところで、レーザ光源を用いて十分に視認し得る画像を表示するためには、レーザ光源から射出されるレーザ光の強度をある程度以上に大きくする必要が生じる。その結果、画像表示装置の走査光学系が何らかの要因により停止した場合、レーザ光が１点を照射し続けて、被投射面の損傷を引き起こすおそれが生じる。また、この状態で光路に人間の目が入ってしまった場合にも、非常に危険となる。このため、走査部が何らかの故障で停止した場合、レーザ光が装置の筐体から外部に射出されるのを防止するプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に記載のプロジェクタは、レーザ光源と、走査部と、走査部を所定位置で停止させて保持する保持部とを備えている。このプロジェクタでは、保持部により、走査部に絶えず負荷が与えられている。そして、走査部が何らかの要因で停止したときに、強制的にレーザ光が筐体の開口部の外側に向くように、走査部に負荷が加わるようになっている。このようにして、走査部の走査動作が正常に行われない状態にあるときには、保持部により、レーザ光がプロジェクタの筐体の外部へ射出されることを防止している。
【０００５】
また、走査部としては、十分なスキャン速度を得られることからＭＥＭＳスキャナが用いられている。ＭＥＭＳスキャナの駆動には静電力を利用したものや、圧電素子が用いられている。
【特許文献１】特開２００４−３１２３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には以下のような課題が残されている。すなわち、上記特許文献１に記載の表示装置では、走査部が何らかの故障で停止した場合、走査部に外力を与えて光軸を外し、レーザ光が筐体から外部に射出されるのを防止しているが、この方法では構成が複雑になるため、実用的には困難である。
また、ＭＥＭＳミラーは一般に往復回転運動を行うため、走査部としてＭＥＭＳミラーを用いた場合、ＭＥＭＳミラーのトーションバーの破損がなければ、中立位置はスキャン範囲の中心となる。例えば、この中立位置に遮光板を設けた場合、スキャン範囲の中心を使うことができなくなるため、表示性能が低下してしまう。さらに、ＭＥＭＳスキャナは、一般に偏角と走査速度との両立は難しく、走査速度を得るのに十分な偏角を得ることができない。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、偏角を十分に得ることができ、射出されるレーザ光に影響を及ぼすことなくレーザ光が走査され、何らかの要因で走査部が停止した場合に、レーザ光が装置外部の一点を照射し続けるのを防止することが可能な走査型光学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】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の走査型光学装置は、レーザ光を射出する光源装置と、印加電圧の大きさに応じて屈折率分布を変化させることによって、前記光源装置から射出されるレーザ光を走査する電気光学素子と、電圧無印加時の前記電気光学素子から射出されたレーザ光の光路上であり、レーザ光の走査範囲の端部側に配置された遮光部材とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子に電圧を印加することにより、電気光学素子の屈折率分布が電界方向に向かって連続的に増加あるいは減少する。このため、電気光学素子の内部に生じる電界と垂直な方向に進行する光は、屈折率が低い側から高い側に向かって曲げられる。
また、遮光部材はレーザ光の走査範囲の端部側に配置されているため、電気光学素子が正常に光を走査している間は、装置から射出されるレーザ光に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、遮光部材は、走査範囲に影響を及ぼすことがないので、レーザ光は良好に走査される。
【００１０】
ここで、電気光学素子が何らかの要因で故障した場合、電気光学素子には電圧が印加されていない状態となり、レーザ光の走査が停止する。このとき、遮光部材は電圧が印加されていないときの電気光学素子から射出された光の光路上に配置されているため、電気光学素子から射出されたレーザ光が遮光部材によって遮られることになる。したがって、レーザ光が、装置外部のある部分（一点）を照射し続けることを防止することができる。
なお、本発明で言う故障とは、電圧無印加状態となる故障を想定している。
【００１１】
また、本発明の走査型光学装置は、前記遮光部材が、電圧印加時の前記電気光学素子に電界が生じたときに前記電気光学素子から射出されるレーザ光の走査範囲にかからない位置に配置されていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る走査型光学装置では、遮光部材が電気光学素子から射出されたレーザ光の走査範囲を妨げない大きさであるため、電気光学素子が正常に光を走査している間は、レーザ光を遮ることはない。したがって、遮光部材がレーザ光の走査範囲に影響を及ぼすことがないので、レーザ光の走査範囲が狭まってしまうなどの不具合が生じることがない。
【００１３】
また、本発明の走査型光学装置は、前記遮光部材を冷却する冷却手段が設けられていることが好ましい。
本発明に係る走査型光学装置では、冷却手段により遮光部材を冷却することにより、遮光部材に照射されたレーザ光の熱を放熱することができる。これにより、遮光部材が加熱されることを防止することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の走査型光学装置は、前記遮光部材に、前記電気光学素子から射出されたレーザ光を前記電気光学素子の入射端面に向かって反射させる反射部が設けられ、
前記電気光学素子の入射端面側には、前記反射部において反射されたレーザ光を吸収する光吸収部が設けられていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子が何らかの要因で故障した場合、レーザ光の走査が停止する。このとき、電気光学素子から射出されたレーザ光は遮光部材に設けられた反射部により電気光学素子の入射端面に向かって反射される。そして反射部において反射されたレーザ光の熱は、電気光学素子の入射端面側に設けられた光吸収部において吸収される。
特に、本発明は、レーザ光の出力が強く遮光部材に照射されたレーザ光の熱を放熱する必要がある場合に有効である。すなわち、電気光学素子の射出端面側では、レーザ光の走査を行っているため、遮光部材を冷却するのに必要な大きなスペースを確保するのが難しい。そこで、大きなスペースを確保することができる入射端面側に光吸収部を配置する。これにより、比較的大きな光吸収部を置くことができるため、レーザ光の熱を効率良く放熱することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の走査型光学装置は、前記光吸収部を冷却する冷却手段が設けられていることが好ましい。
本発明に係る走査型光学装置では、冷却手段により光吸収部が吸収したレーザ光の熱を放熱する。この場合、電気光学素子の入射端面側ではスペースを確保することができるので、光吸収部を冷却するための冷却手段を配置し易くなる。したがって、このスペースを有効利用することにより、装置の小型化を実現することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の走査型光学装置は、前記遮光部材には、レーザ光を検知する光検知手段が設けられ、前記光検知手段によるレーザ光の検知に応じて前記光源装置の駆動を制御する制御部が設けられていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子が何らかの要因で故障した場合、レーザ光の走査が停止する。このとき、電気光学素子から射出されたレーザ光は遮光部材に設けられた光検知手段によりレーザ光が検知される。ここで、例えば、光検知手段により検知されたレーザ光の強度が予め定められた値よりも大きい場合は、制御部により光源装置の駆動を停止する。このように、レーザ光の走査が停止した場合、光源装置の駆動を停止させることにより、遮光部材の破損やレーザ光源の消費電力の浪費を抑え、さらに人体への危険性を低減させることができる。
【００１９】
また、本発明の走査型光学装置は、前記電気光学素子がＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3の組成を有することが好ましい。
【００２０】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子が、高い誘電率を有する誘電体材料であるＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3（タンタル酸ニオブ酸カリウム）の組成を有する結晶である（以下、ＫＴＮ結晶と称す）。ＫＴＮ結晶は、立方晶から正方晶さらに菱面体晶へと温度により結晶系を変える性質を有しており、立方晶においては、大きい２次の電気光学効果を有することが知られている。特に、立方晶から正方晶への相転移温度に近い領域では、比誘電率が発散する現象が起こり、比誘電率の自乗に比例する２次の電気光学効果はきわめて大きい値となる。したがって、ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3の組成を有する結晶は、他の結晶に比べて屈折率を変化させる際に必要になる印加電圧を低く抑えることが可能となる。これにより、省電力化を実現可能な電気光学素子を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る走査型光学装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２２】
［第１実施形態］
走査型光学装置１は、レーザ光を射出する光源装置１１と、光源装置１１から射出されたレーザ光を走査する電気光学素子１２と、電気光学素子１２の射出側に配置された遮光板（遮光部材）１３とを備えている。
【００２３】
電気光学素子１２は、図１（ａ）に示すように、第１電極１６と、第２電極１７と、光学素子１８とを備えている。
光学素子１８は、電気光学効果を有する誘電体結晶（電気光学結晶）であり、本実施形態ではＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム、ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3）の組成を有する結晶材料で構成されている。また、光学素子１８は、図１（ｂ）に示すように、直方体形状であり、光学素子１８の上面１８ａには第１電極１６が配置され、下面１８ｂには第２電極１７が配置されている。この第１電極１６及び第２電極１７には、電圧を印加する電源Ｅが接続されている。また、第１電極１６及び第２電極１７は、図１（ａ）に示すように、光学素子１８内を進行するレーザ光Ｌの進行方向の寸法がほぼ同じである。これにより、第１電極１６と第２電極１７との間の光学素子１８に電界が生じるようになっている。
【００２４】
また、電気光学素子１２が何らかの要因で故障した場合、第１電極１６及び第２電極１７には電圧が印加されていない状態となる。すなわち、第１電極１６及び第２電極１７に電圧が印加されていないとき、電気光学素子１２を進行するレーザ光は光学素子１８内を直進し、光学素子１８の射出端面１８ｄから射出される。なお、電圧が印加されていないときの光源装置１１から射出されたレーザ光の光路をＡ１とする。
【００２５】
遮光板１３は、遮光性を有する材料から形成されている。遮光板１３の材料としては、例えば、光の反射を抑えた染料や顔料で着色された難燃性のものである。また、遮光板１３はレーザ光が照射されるため、熱伝導率が高い材料や、光吸収性を有する材料からなることが好ましい。さらに、遮光板１３は、図１（ａ）に示すように、光学素子１８の射出端面１８ｄ側の光路Ａ１上で、かつ、光源装置１１から射出されたレーザ光のスキャン範囲の外側に配置されている。さらに、遮光板１３の大きさは、光学素子１８に初期値Ｓ１の電圧を印加したときに、光学素子１８の射出端面１８ｄから射出されたレーザ光のスキャン範囲を妨げない大きさであり、また、レーザスポットの径より大きくなっている。すなわち、遮光板１３は通常スキャン時のレーザ光Ｌ１が当たらないように配置されている。
【００２６】
また、光源装置１１は、図１（ａ）に示すように、光学素子１８の第１電極１６側からレーザ光を入射させるように配置されている。
つまり、本実施形態では、電気光学素子１２の屈折率分布により、光学素子１８に入射したレーザ光は第２電極１７側に曲げられるため、光学素子１８の第１電極１６側からレーザ光を入射させることにより、スキャン範囲を大きく取ることが可能となっている。
【００２７】
次に、電気光学素子１２の動作について説明する。
第１電極１６には、電源Ｅにより例えば＋２５０Ｖの電圧が印加され、第２電極１７には、電源Ｅにより例えば０Ｖの電圧が印加される。第１，第２電極１６，１７に電圧を印加することで、光学素子１８には第１電極１６から第２電極１７に向かって電界が生じる。そして、図１（ａ）に示すように、光学素子１８の屈折率は、第１電極１６側が低くなり、第２電極１７側が高くなる。これにより、光学素子１８の内部に生じる電界と垂直な方向に進行するレーザ光は偏向する。具体的には、屈折率が低い第１電極１６側の光学素子１８の入射端面１８ｃから入射したレーザ光Ｌは、光学素子１８の屈折率が高い第２電極１７側に向かって曲げられ、射出端面１８ｄより射出される。
【００２８】
また、第１電極１６に印加される電圧の波形は、例えば、図２に示すように、鋸歯状の波形である。この初期値Ｓ１の電圧を第１電極１６に印加すると、図１（ａ）に示すように、光源装置１１から射出され光学素子１８を進行するレーザ光Ｌ１は、光学素子１８の屈折率分布により第２電極１７側に曲げられる。そして、レーザ光Ｌ１は、遮光板１３に当たることなく光学素子１８の射出端面１８ｄから射出されるようになっている。また、第１電極１６に印加する電圧値を、図２の電圧の波形に示すように徐々に上げ、最大の電圧値Ｓ２を印加すると、光源装置１１から射出され光学素子１８を進行するレーザ光Ｌ２は、図１（ａ）に示すように、レーザ光Ｌ１に比べて光学素子１８内において大きく屈折する。そして、光学素子１８の射出端面１８ｄにおいて、レーザ光Ｌ１に比べて大きな偏角で射出される。
【００２９】
このように、図２に示す波形の電圧を第１電極１６に印加することで、光源装置１１から射出されたレーザ光Ｌは、電気光学素子１２によりレーザ光Ｌ１からレーザ光Ｌ２までのスキャン範囲（走査範囲）内を走査されるようになっている。すなわち、第１電極１６に印加する電圧を変化させることで、光学素子１８の入射端面１８ｃから入射し射出端面１８ｄから射出される光は１次元方向に走査される。
【００３０】
本実施形態に係る走査型光学装置１では、電気光学素子１２が何らかの要因で故障した場合、電気光学素子１２によるレーザ光の走査が停止するが、遮光板１３が光路Ａ１上に配置されているため、電気光学素子１２から射出されたレーザ光が遮光板１３によって遮られることになる。したがって、レーザ光が、装置外部のある部分（一点）を照射し続けることを防止することができる。
また、遮光板１３が電気光学素子１２から射出されたレーザ光のスキャン範囲を妨げない大きさであるため、電気光学素子１２が正常に光を走査している間は、レーザ光を遮ることはない。したがって、遮光板１３がスキャン範囲に影響を及ぼすことがないので、レーザ光は良好に走査される。
【００３１】
さらに、光学素子１８がＫＴＮ結晶であるため、光学素子１８の射出端面１８ｄから射出される光の偏角（走査角）を大きくすることができる。しかも、ＫＴＮスキャナはＭＥＭＳスキャナと同等の速さ（マイクロ秒程度）で走査することができるので、高解像度の表示を行うことが可能となる。
つまり、本実施形態の走査型光学装置１は、偏角を十分に得ることができ、射出されるレーザ光に影響を及ぼすことなくレーザ光が走査され、何らかの要因でレーザの走査が停止した場合に、レーザ光が装置外部の一点を照射し続けるのを防止することが可能である。
【００３２】
なお、本実施形態の走査型光学装置１には、遮光板１３が吸収したレーザ光の熱を放熱するためのフィンや、冷却する冷却装置が設けられていても良い。この冷却装置は、空冷、水冷、ペルチェ等のいずれであっても良い。このように、遮光板１３を冷却することにより、遮光板１３に照射されたレーザ光の熱を放熱することで、遮光板１３が加熱されることを防止することが可能となる。
【００３３】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図３を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る走査型光学装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る走査型光学装置２０では、電気光学素子が停止したときのレーザ光を吸収する光吸収部を備える点において、第１実施形態と異なる。
【００３４】
遮光板２２には、当該遮光板２２の電気光学素子１２と対向する表面２２ａに反射部２３が設けられている。この反射部２３は、反射率の高い金属膜により形成されている。なお、反射部２３は、誘電体多層膜により形成されていても良い。
また、遮光板（遮光部材）２２は、反射部２３に入射するレーザ光の入射角が法線に対して角度をなすように配置されている。すなわち、遮光板２２の中心軸に対して、光学素子１８に電圧が印加されていないときの光源装置１１から射出されたレーザ光の光路Ａ１が傾くように配置されている。これにより、電気光学素子１２の射出端面１８ｄから射出されたレーザ光は、遮光板２２の反射部２３によって第２電極１７側に反射される。そして、反射されたレーザ光は、光学素子１８の内部を通過し、入射端面１８ｃ側から射出される。つまり、遮光板２２の反射部２３において反射された反射光はレーザ光源１１には戻らない。
また、光吸収部２１は、電気光学素子１２の入射端面１８ｃ側に設けられており、さらには、反射部２３において反射され光学素子１８の入射端面１８ｃから射出されたレーザ光の光路上に配置されている。この光吸収部２１は、十分な熱容量を持つように設計されており、レーザ光が照射され続けても損傷することはない。
【００３５】
本実施形態に係る走査型光学装置２０では、第１実施形態の走査型光学装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の走査型光学装置２０では、特に、レーザ光の出力が強く遮光板２２に照射されたレーザ光の熱を放熱する必要がある場合に有効である。すなわち、第１実施形態のように、電気光学素子１２の射出端面１８ｄ側では、レーザ光の走査を行っているため、遮光板２２を冷却するのに必要な大きなスペースを確保するのが難しい。そこで、大きなスペースを確保することができる電気光学素子１２の入射端面１８ｃ側に光吸収部２１を配置する。このように、電気光学素子１２の入射端面１８ｃ側に光吸収部２１を配置することで、レーザ光の熱を効率良く放熱することが可能となる。
【００３６】
さらに、本実施形態の走査型光学装置２０では、光吸収部２１が吸収したレーザ光の熱を放熱するためのフィンや、冷却する冷却装置が設けられていても良い。この場合、電気光学素子１２の入射端面１８ｃ側ではスペースを確保することができるので、光吸収部２１を冷却するための冷却装置を配置し易くなる。したがって、このスペースを有効利用することにより、装置の小型化を実現することが可能となる。
【００３７】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図４を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型光学装置３０では、電気光学素子が停止したときに、レーザ光の射出を停止させる機構を備える点において、第１実施形態と異なる。
【００３８】
遮光板３１には、当該遮光板３１の電気光学素子１２と対向する表面３１ａには光電変換を行うフォトダイオード（光検知手段）３２が設けられている。
また、光源装置１１及びフォトダイオード３２は制御部３５に接続されている。この制御部３５は、フォトダイオード３２により検知された光に応じて光源装置１１を制御するものである。つまり、電気光学素子１２が何らかの要因で故障した場合、光源装置１１から射出されたレーザ光はフォトダイオード３２を照射し続けるので、電気光学素子１２が正常に動作している場合に比べてフォトダイオード３２において検知されるエネルギーの積分値が高くなる。したがって、制御部３５は、電気光学素子１２の正常動作時にフォトダイオード３２が検知するレーザ光の光強度値を閾値として、この閾値以上の光強度を検知した場合は、光源装置１１の駆動を停止させる。また、制御部３５は、フォトダイオード３２が閾値以下の光強度を検知している間は光源装置１１を駆動させる。
【００３９】
本実施形態に係る走査型光学装置３０では、第１実施形態の走査型光学装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の走査型光学装置３０では、レーザ光の走査が停止した場合、制御部３５により光源装置１１の駆動を停止させることで、遮光板３１にレーザ光が照射し続けることを防止することが可能となる。したがって、遮光板３１の損傷やレーザ光源１１の消費電力の浪費を抑えることができる。さらには、遮光板３１にレーザ光が照射され続けることがないので、レーザ光の熱が蓄積されることがない。したがって、遮光板３１を冷却する必要がなくなるため、簡易な構成、かつ小型な走査型光学装置３０を実現することが可能となる。
なお、本実施形態のフォトダイオードを第２実施形態の遮光板２２に設けても良い。この構成では、何らかの要因でレーザ光の走査が停止した場合に、遮光板３１の損傷をさらに防止することが可能となる。
【００４０】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図５を参照して説明する。
第１実施形態では、単色の光源装置を用いた走査型光学装置であったが、本実施形態に係る走査型光学装置５０は、３色の光源装置を用いて、スクリーンに画像を投影させる画像表示装置である。
【００４１】
本実施形態に係る画像表示装置５０は、図５に示すように、赤色のレーザ光を射出する赤色光源装置（光源装置）５０Ｒと、緑色のレーザ光を射出する緑色光源装置（光源装置）５０Ｇと、青色のレーザ光を射出する青色光源装置（光源装置）５０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５１と、クロスダイクロイックプリズム５１から射出されたレーザ光をスクリーン５５の水平方向に走査する電気光学素子１２と、電気光学素子１２から射出されたレーザ光をスクリーン５５の垂直方向に走査するガルバノミラー５２とを備えている。
【００４２】
次に、以上の構成からなる本実施形態の画像表示装置５０を用いて、画像をスクリーン５５に投射する方法について説明する。
各光源装置５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出されたレーザ光は、クロスダイクロイックプリズム５１で合成され電気光学素子１２に入射する。電気光学素子１２に入射したレーザ光は、スクリーン５５の水平方向に走査され、ガルバノミラー５２により垂直方向に走査されてスクリーン５５に投影される。
【００４３】
本実施形態に係る画像表示装置５０では、レーザ光の走査が停止した際、遮光板１３によりレーザ光が遮られるため、スクリーン５５のある部分（一点）を照射し続けることを防止することが可能となる。
なお、ガルバノミラー５２に代えて、安価なポリゴンミラーにより走査を行っても良い。すなわち、電気光学素子１２の走査の精度が良いため、画像表示装置としては、ガルバノミラーほど精度の良いミラーを用いなくても、コストを抑えつつ高性能な画像表示を行うことが可能となる。
【００４４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
なお、例えば、第１〜第３実施形態の走査型光学装置をレーザプリンタに応用することも可能である。
また、上記各実施形態では、遮光板をレーザ光のスキャン範囲外に設けたが、画像表示領域外までレーザ光を走査する場合、遮光板がスキャン範囲内であっても画像に寄与しない端部、すなわち、画像表示領域外のレーザ光が当たって配置されていても構わない。
また、電気光学素子としてＫＴＮ結晶を例に挙げて説明したが、これに限ることはなく、屈折率が線形的に変化する素子であれば良い。例えば、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）等の電気光学効果を有する誘電体結晶であっても良いが、ＬｉＮｂＯ3等の組成を有する結晶は、ＫＴＮ結晶に比べて走査偏角が小さく、また、駆動電圧が高いため、ＫＴＮ結晶を用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る走査型光学装置を示す平面図である。
【図２】図１の電気光学素子の電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る走査型光学装置を示す平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る走査型光学装置を示す平面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る走査型光学装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，２０，３０…走査型光学装置、１１…光源装置、１３，２２，３１…遮光板（遮光部材）、２３…反射部、３２…フォトダイオード（光検知手段）、５０…画像表示装置（走査型光学装置）５０Ｒ…赤色光源装置（光源装置）、５０Ｇ…緑色光源装置（光源装置）、５０Ｂ…青色光源装置（光源装置）
【図１】
2008046537.tif 000003
【図２】
2008046537.tif 000004
【図３】
2008046537.tif 000005
【図４】
2008046537.tif 000006
【図５】
2008046537.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月25日(2007.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源装置と、
印加電圧の大きさに応じて屈折率分布を変化させることによって、前記光源装置から射出されるレーザ光を走査する電気光学素子と、
電圧無印加時の前記電気光学素子から射出されたレーザ光の光路上に配置された遮光部材とを備えることを特徴とする走査型光学装置。
【請求項２】
前記遮光部材が、電圧印加時の前記電気光学素子に電界が生じたときに前記電気光学素子から射出されるレーザ光の走査範囲の端部側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査型光学装置。
【請求項３】
前記遮光部材が、前記レーザ光の走査範囲にかからない位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型光学装置。
【請求項４】
前記遮光部材が、前記レーザ光の走査範囲内、かつ、前記レーザ光の走査による画像表示に寄与しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型光学装置。
【請求項５】
前記遮光部材を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【請求項６】
前記遮光部材に、前記電気光学素子から射出されたレーザ光を前記電気光学素子の入射端面に向かって反射させる反射部が設けられ、
前記電気光学素子の入射端面側には、前記反射部において反射されたレーザ光を吸収する光吸収部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【請求項７】
前記光吸収部を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の走査型光学装置。
【請求項８】
前記遮光部材には、レーザ光を検知する光検知手段が設けられ、
前記光検知手段によるレーザ光の検知に応じて前記光源装置の駆動を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【請求項９】
前記電気光学素子がＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３の組成を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ところで、レーザ光源を用いて十分に視認し得る画像を表示するためには、レーザ光源から射出されるレーザ光の強度をある程度以上に大きくする必要が生じる。その結果、画像表示装置の走査光学系が何らかの要因により停止した場合、レーザ光が１点を照射し続けて、被投射面の損傷を引き起こすおそれが生じる。このため、走査部が何らかの故障で停止した場合、レーザ光が装置の筐体から外部に射出されるのを防止するプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に記載のプロジェクタは、レーザ光源と、走査部と、走査部を所定位置で停止させて保持する保持部とを備えている。このプロジェクタでは、保持部により、走査部に絶えず負荷が与えられている。そして、走査部が何らかの要因で停止したときに、強制的にレーザ光が筐体の開口部の外側に向くように、走査部に負荷が加わるようになっている。このようにして、走査部の走査動作が正常に行われない状態にあるときには、保持部により、レーザ光がプロジェクタの筐体の外部へ射出されることを防止している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子に電圧を印加することにより、電気光学素子の屈折率分布が電界方向に向かって連続的に増加あるいは減少する。このため、電気光学素子の内部に生じる電界と垂直な方向に進行する光は、屈折率が低い側から高い側に向かって曲げられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ここで、電気光学素子が何らかの要因で故障した場合、電気光学素子には電圧が印加されていない状態となり、レーザ光の走査が停止する。このとき、遮光部材は電圧が印加されていないときの電気光学素子から射出された光の光路上に配置されているため、電気光学素子から射出されたレーザ光が遮光部材によって遮られることになる。したがって、レーザ光が、装置外部のある部分（一点）を照射し続けることを防止することができる。
なお、本発明で言う故障とは、電圧無印加状態となる故障を想定している。
また、本発明に係る走査型光学装置では、前記遮光部材が、電圧印加時の前記電気光学素子に電界が生じたときに前記電気光学素子から射出されるレーザ光の走査範囲の端部側に配置されていることが好ましい。
本発明に係る走査型光学装置では、遮光部材はレーザ光の走査範囲の端部側に配置されているため、電気光学素子が正常に光を走査している間は、装置から射出されるレーザ光に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、遮光部材は、走査範囲に影響を及ぼすことがないので、レーザ光は良好に走査される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明に係る走査型光学装置では、前記遮光部材が、前記レーザ光の走査範囲にかからない位置に配置されていることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る走査型光学装置では、遮光部材が電気光学素子から射出されたレーザ光の走査範囲を妨げない大きさであるため、電気光学素子が正常に光を走査している間は、レーザ光を遮ることはない。したがって、遮光部材がレーザ光の走査範囲に影響を及ぼすことがないので、レーザ光の走査範囲が狭まってしまうなどの不具合が生じることがない。
また、前記遮光部材が、前記レーザ光の走査範囲内、かつ、前記レーザ光の走査による画像表示に寄与しない位置に配置されていることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子が何らかの要因で故障した場合、レーザ光の走査が停止する。このとき、電気光学素子から射出されたレーザ光は遮光部材に設けられた光検知手段によりレーザ光が検知される。ここで、例えば、光検知手段により検知されたレーザ光の強度が予め定められた値よりも大きい場合は、制御部により光源装置の駆動を停止する。このように、レーザ光の走査が停止した場合、光源装置の駆動を停止させることにより、遮光部材の破損やレーザ光源の消費電力の浪費を抑えることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
本実施形態に係る走査型光学装置３０では、第１実施形態の走査型光学装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の走査型光学装置３０では、レーザ光の走査が停止した場合、制御部３５により光源装置１１の駆動を停止させることで、遮光板３１にレーザ光が照射し続けることを防止することが可能となる。したがって、遮光板３１の損傷やレーザ光源１１の消費電力の浪費を抑えることができる。さらには、遮光板３１にレーザ光が照射され続けることがないので、レーザ光の熱が蓄積されることがない。したがって、遮光板３１を冷却する必要がなくなるため、簡易な構成、かつ小型な走査型光学装置３０を実現することが可能となる。
なお、本実施形態のフォトダイオードを第２実施形態の遮光板２２に設けても良い。この構成では、何らかの要因でレーザ光の走査が停止した場合に、遮光板２２の損傷をさらに防止することが可能となる。