(57)【要約】【課題】簡易な構成でスキャン装置の走査速度を向上できる技術を提供する。【解決手段】スキャン装置において、ワイヤグリッド偏光板３２がガラス板３１と１／４波長板３３とで挟持された構成を有する反射／透過素子３０を、ワイヤグリッド偏光板３２が光源装置１０側となるように、可動式ミラー２０と光源装置１０との間に配置する。反射／透過素子３０は、光源装置１０からの直線偏光は透過し（透過入射光Ｐ１）、可動式ミラー２０のミラー部２１によって反射された第１のミラー反射光Ｐ２は、再びミラー部２１へと反射する（素子反射光Ｐ３）。素子反射光Ｐ３は、ミラー部２１において２度目の反射をする（第２のミラー反射光Ｐ４）。反射／透過素子３０は、第２の反射光Ｐ４は透過する。レーザー光は、ミラー部２１において２度反射されるため、その射出角度がミラー部２１の角度変位量ｄθの４倍となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を走査する走査装置であって、
光を射出する光源と、
反射面の角度を制御することができる可動式反射板と、
前記光源と前記可動式反射板との間に配置されて、入射する光を選択的に透過又は反射する反射／透過素子と、
を備え、
前記反射／透過素子は、
前記光源から前記可動式反射板へと向かう入射光を透過し、
前記反射／透過素子を透過した透過光が前記可動式反射板によって反射された第１の反射光を、再び、前記可動式反射板に向かって反射し、
前記第１の反射光が前記反射板によって反射された第２の反射光を透過することを特徴とする、走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の走査装置であって、
前記反射／透過素子は、
第１の直線偏光を透過するとともに前記第１の直線偏光と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を反射する反射型偏光板と、
前記反射型偏光板よりも前記可動式反射板に近い側に配置された１／４波長板と、
を有しており、
前記光源は、前記第１の直線偏光を射出する、走査装置。
【請求項３】
投射光によって画像を表示する投写型表示装置であって、
請求項１または請求項２に記載の走査装置と、
画像信号に応じて前記光源および前記可動式反射板を制御することによって、前記走査装置により走査される画像光を用いて画像を投射表示する制御回路と、
を備える、投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プロジェクタやプリンタなどの投射系光学装置に用いられる走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射光学系の装置においては、レーザー光などの光源装置からの光を走査するための走査装置が用いられるものがある。走査装置としては、ミラーなどの反射板の角度を制御することによって、光源からの光の反射角度を制御して走査を実行するものが知られている（特許文献１等）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０７１５
【特許文献２】特開２００６−１８２５０
【特許文献３】特開２００５−３５２４８８
【特許文献４】特開２００５−３３８４１３
【０００４】
ところで、走査装置では、一般に、走査速度の向上が求められている。従来の走査装置においては、反射板を小型化して、反射板の角度が変位する速度を増大させることによって走査速度を増大させる方法がある。しかし、反射板の面積が小さくなると、当該反射面の外周端部において投射光が回折を生じ、投写光が広がってしまう可能性がある。このため、従来の走査装置では、走査速度を十分に増大させることができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡易な構成で走査装置の走査速度を増大させることのできる技術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】
【０００６】
本発明の一形態による装置は、光を射出する光源と、反射面の角度を制御することができる可動式反射板と、前記光源と前記可動式反射板との間に配置されて、入射する光を選択的に透過又は反射する反射／透過素子とを備え、前記反射／透過素子は、前記光源から前記可動式反射板へと向かう入射光を透過し、前記反射／透過素子を透過した透過光が前記可動式反射板によって反射された第１の反射光を、再び、前記可動式反射板に向かって反射し、前記第１の反射光が前記反射板によって反射された第２の反射光を透過することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、光源からの光は反射／透過素子と可動式反射板との間において、可動式反射板への反射を２度繰り返してから走査装置から走査対象物へと射出される。従って、可動式反射板の角度変位量に対して、反射光の射出角度の変位量を増加させることができ、走査速度を増大させることができる。
【０００８】
前記反射／透過素子は、第１の直線偏光を透過するとともに前記第１の直線偏光と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板よりも前記可動式反射板に近い側に配置された１／４波長板とを有しており、前記光源は、前記第１の直線偏光を射出するものとしても良い。
【０００９】
この構成によれば、反射／透過素子の偏光板は、光源から可動式反射板へと向かう入射光は透過する。また、１／４波長板の透過と可動式反射板による反射を繰り返した直線偏光は、その偏光成分が当初の偏光成分に対して直交方向となる。従って反射／透過素子の偏光板は、第１の反射光を反射し、第２の反射光は透過することができる。
【００１０】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば走査装置、当該走査装置を用いた投射光学系装置等の形態、具体的には、レーザープロジェクタや、レーザープリンタや、画像検出装置等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
Ａ．第１実施例：
図１（Ａ）は本発明の一実施例としてのレーザープロジェクタ１００の構成を示す概略図である。このレーザープロジェクタ１００は、光を走査するスキャン装置１１０と、スキャナ装置１１０を制御する制御回路１２０とを備えている。スキャン装置１１０は、光源装置１０と、可動式ミラー２０とを有している。光源装置１０は、レーザー光を射出可能な光源である。なお、レーザープロジェクタ１００は、レーザー光の経路上に図示しない光学系レンズなどを備えていても良い。
【００１２】
レーザープロジェクタ１００は、制御回路１２０が画像信号に応じてスキャン装置１１０を制御することにより、スキャン装置１１０によってレーザー光を投写スクリーン２００上の破線矢印に示すように走査して画像を投影する。具体的には、光源装置１０から射出したレーザー光は、可動式ミラー２０によって反射されて投写スクリーン２００上に投射される。また、レーザー光は、可動式ミラー２０の反射面の角度が変位することによって、投写スクリーン２００上を走査する。制御回路１２０は、画像信号に応じて光源装置１０を強度変調することにより、レーザー光を、その走査位置における画像を表す画像光として射出させる。制御回路１２０は、また、画像信号の周期信号に応じて走査装置１１０の動作を制御することによって、２次元的な走査を実現する。
【００１３】
図１（Ｂ）は、可動式ミラー２０の構成を説明するための概略図である。可動式ミラー２０は、２軸式ＭＥＭＳスキャナによって構成することができる。ここで、「ＭＥＭＳ」とは、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（Micro Electro Mechanical Systems）の略であり、機械要素部品や、センサー、アクチュエータ、電子回路等が一つのシリコン基板上に集積された微小デバイスを指す。
【００１４】
この可動式ミラー２０は、光源からの光を反射するミラー部２１と、ミラー部２１の外周に設けられた外周フレーム板２２とを有している。なお、ミラー部２１は、光源装置１０から発せられるレーザー光のビーム径よりも十分に大きい面積を有していることが好ましい。この理由は、ミラー部２１の面積よりビーム径が大きいか、またはほぼ同じである場合には、ミラー部２１の外周縁においてレーザー光の回折が生じ、投写光が広がってしまう可能性があるからである。
【００１５】
ミラー部２１と外周フレーム板２２とは、図中のＹ軸を中心に回転駆動が可能な第１の回転軸２３によって連結している。即ち、ミラー部２１は、第１の回転軸２３の回転駆動によって、外周フレーム板２２に対してＹ軸を中心として回転し、その反射面の角度もこれに応じて変位する。一方、外周フレーム板２２は、図中のＸ軸を中心に回転駆動が可能なように第２の回転軸２４によってスキャン装置１１０内に固定されている。第２の回転軸２４の回転により、可動式ミラー２０全体は、Ｘ軸を中心として回転し、ミラー部２１の反射面の角度もこれに応じて変位する。なお、ミラー部２１及び外周フレーム板２２は、静電引力によって回転駆動力を得るものとしても良い。
【００１６】
図２は、スキャン装置１１０の構成とレーザー光の経路を示す説明図である。スキャン装置１１０は、光源装置１０と可動式ミラー２０との間に、反射／透過素子３０を有している。反射／透過素子３０は、板状の素子であり、入射する光のうち第１の直線偏光の光を選択的に透過し、これと直交する第２の直線偏光の光を選択的に反射する素子である。反射／透過素子３０の具体的な構成については後述する。
【００１７】
光源装置１０から射出されたレーザー光Ｐ０は、図中に破線で示すように、反射／透過素子３０を透過して可動式ミラー２０に至る。以後、反射／透過素子３０を透過したレーザー光を「透過入射光Ｐ１」と呼ぶ。なお、レーザー光は、反射／透過素子３０の外表面に対して垂直に入射しているが、斜めに入射しても良い。
【００１８】
透過入射光Ｐ１は、可動式ミラー２０のミラー部２１によって反射される。以後、この反射された光を「第１のミラー反射光Ｐ２」と呼ぶ。ここで、可動式ミラー２０は、反射／透過素子３０に対して、第２の回転軸２４を中心に角度ｄθの傾きを有するように角度が変位した状態であるとする。以後、この角度変位量ｄθを「鏡面角度変位量ｄθ」と呼ぶ。このとき、透過入射光Ｐ１と第１のミラー反射光Ｐ２のなす角度は角度ｄθの２倍となる。
【００１９】
反射／透過素子３０に到達した第１のミラー反射光Ｐ２は、反射／透過素子３０によって反射される。以後、反射／透過素子３０によって反射された光を「素子反射光Ｐ３」と呼ぶ。素子反射光Ｐ３は、ミラー部２１によって再び反射される。この反射された光を「第２のミラー反射光Ｐ４」と呼ぶ。このとき、素子反射光Ｐ３と第２のミラー反射光Ｐ４とがなす角度は、鏡面角度変位量ｄθの４倍となる。後述するように、第２のミラー反射光は、反射／透過素子３０を透過する直線偏光光となっているので、反射／透過素子３０を透過して、投写スクリーン２００（図１）に到達する。
【００２０】
図２に点線で示す矢印Ｐｃは、反射／透過素子３０を省略した場合のレーザー光の射出方向を示している。この場合には、ミラー部２１によってレーザー光は１度だけ反射が行われる。このときのレーザー光の射出角度は、ミラー部２１の鏡面角度変位量ｄθの２倍である（ｄθ×２）。ここで、「レーザー光の射出角度」とは、光源装置から射出されたレーザー光の射出方向とスキャン装置から射出されたレーザー光の射出方向のなす角度を指す。
【００２１】
一方、反射／透過素子３０を用いた場合には、レーザー光は、ミラー部２１によって２度の反射が行われる。従って、反射／透過素子３０を用いた場合、スキャン装置１１０から射出されるレーザー光の射出角度は、反射／透過素子３０が無い場合に較べて２倍となる（ｄθ×４）。即ち、反射／透過素子３０を用いることにより、ミラー部２１の角度変位に伴うレーザー光の射出角度の変位量を２倍に増加させることができる。
【００２２】
図３は、反射／透過素子３０の構成を示す概略図である。反射／透過素子３０は、ガラス板３１と、ワイヤグリッド偏光板３２と、１／４波長板３３と有しており、ワイヤグリッド偏光板３２がガラス板３１と１／４波長板３３によって挟持された構成である。
【００２３】
ワイヤグリッド偏光板３２は、金属ワイヤ３２ｗを等間隔で並行に並べたものであり、金属ワイヤ３２ｗに対して平行な直線偏光は反射し、金属ワイヤ３２ｗに垂直な直線偏光は透過する機能を有する。１／４波長板３３は、入射する直線偏光を円偏光に変換することができ、逆に、入射する円偏光を直線偏光へと変換することができる。
【００２４】
ガラス板３１及び１／４波長板３３の外表面は、反射防止膜３４によってそれぞれ被覆されている。この反射防止膜３４によって反射によるレーザー光の透過率の低下を抑制することができる。ガラス板３１とワイヤグリッド偏光板３２と１／４波長板３３との接合面の外周端部はシール剤３５によって被覆されている。
【００２５】
図４は、反射／透過素子３０におけるレーザー光の透過及び反射の過程を具体的に説明するための説明図である。図４は、図２と同様なスキャン装置１１０内におけるレーザー光の経路を拡大して示している。なお、説明の便宜のため、反射／透過素子３０の反射防止膜３４は図示が省略されており、ワイヤグリッド偏光板３２と１／４波長板３３との間には空間が設けられている。
【００２６】
光源装置１０からのレーザー光Ｐ０は、ワイヤグリッド偏光板３２が透過する偏光成分を有する直線偏光である。従って、このレーザー光Ｐ０は、ガラス板３１及びワイヤグリッド偏光板３２を透過して１／４波長板３３に至る。１／４波長板３３を透過したレーザー光は、円偏光に変換される。即ち、図２で説明した透過入射光Ｐ１は円偏光となる。
【００２７】
一般に、円偏光がミラーで反射されるとその回転方向は逆方向になる。従って、透過入射光Ｐ１がミラー部２１で反射された光である第１のミラー反射光Ｐ２は、透過入射光Ｐ１とは逆回転の円偏光となる。この第１のミラー反射光Ｐ２は、１／４波長板３３を透過すると再び直線偏光に変換されるが、このときの直線偏光Ｐ２ａの偏光成分は、光源装置１０から投射されたレーザー光Ｐ０とは直交する偏光成分である。従って、直線偏光Ｐ２ａは、ワイヤグリッド偏光板３２によって反射された後、１／４波長板３３によって再び円偏光に変換されて、素子反射光Ｐ３となる。この素子反射光Ｐ３の円偏光の回転方向は、第１のミラー反射光Ｐ２と同じとなる。円偏光となった素子反射光Ｐ３は、ミラー部２１によって反射されて、その回転方向が逆方向となる。即ち、第２のミラー反射光Ｐ４は、透過入射光Ｐ１と同じ回転方向の円偏光である。
【００２８】
第２のミラー反射光Ｐ４は、１／４波長板３３によって直線偏光に変換される。このときの偏光成分は光源装置１０から射出された際のレーザー光Ｐ０と同じとなるため、ワイヤグリッド偏光板３２を透過してスキャン装置１１０の外部へと射出される。
【００２９】
このように、本実施例の構成によれば、ミラー部２１の角度変位に伴うレーザー光の射出角度の変位量を簡易な構成で増加させることができる。従って、スキャン装置のレーザー光の走査速度を向上することができる。
【００３０】
Ｂ．第２実施例：
図５は本発明の第２実施例としてのスキャン装置に用いられる反射／透過素子３０Ａの構成を示す概略図である。図５は、ワイヤグリッド偏光板３２と１／４波長板３３との間に空間３６が設けられている点以外は図３とほぼ同じである。この反射／透過素子３０Ａは、第１実施例で説明した反射／透過素子３０（図２）と同様にスキャン装置内に配置されて用いられる。
【００３１】
ここで、ワイヤグリッド偏光板３２は、第１実施例において説明したように金属ワイヤを並列に並べて構成したものであるため、一般に、その表面は平滑度の低い状態となる。従って、第１実施例の反射／透過素子３０（図３）のように、ワイヤグリッド偏光板３２と１／４波長板３３とが接触した状態で当該素子を構成するすることが困難となる場合がある。しかし、第２実施例の反射／透過素子３０Ａには、ワイヤグリッド偏光板３２と１／４波長板３３との間には空間３６が設けられているため、ワイヤグリッド偏光板３２の平滑度が低い場合であっても当該素子を構成することが容易である。なお、１／４波長板３３側のワイヤグリッド偏光板３２側の面にも反射防止膜３４が設けられていることが好ましい。このような構成であっても、第１実施例とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００３２】
Ｃ．第３実施例：
図６は本発明の第３実施例としてのレーザープリンタ３００の構成を示す概略図である。このレーザープリンタ３００は、スキャン装置３１０と、感光ドラム５０とを備えている。スキャン装置３１０は、光源装置１０と、反射／透過素子３０と、ポリゴンミラー４０とを備えている。
【００３３】
このスキャン装置３１０は、第１実施例で説明したスキャン装置１１０（図２）のうち、可動式ミラー２０をポリゴンミラー４０に置換したものである。ただし、このスキャン装置３１０では、第１実施例のスキャン装置１１０とは異なり、その光源装置１０は、レーザー光が反射／透過素子３０の入射面の垂線に対して角度θで入射するように配置されている。
【００３４】
ポリゴンミラー４０は、正多角柱形状の多面体であり、その全ての側面４１がレーザー光を反射可能な鏡面を構成している。また、ポリゴンミラー４０は、その底面を貫通する中心軸４２を中心に回転駆動可能な状態で配置されている。光源装置１０からのレーザー光は、ポリゴンミラー４０の回転駆動によって射出角度が変位する。即ち、スキャン装置３１０は、レーザー光を一定直線方向に走査することができる。
【００３５】
感光ドラム５０は略円柱形状であり、その底面を貫通する中心軸５１を中心に回転駆動可能なように配置されている。スキャン装置３１０は、回転している感光ドラム５０の側面を中心軸５１に沿った方向にレーザー光を走査する。感光ドラム５０の感光面は、レーザー光が走査する前は全面に静電気を帯びた状態であり、レーザー光が照射された部位は静電気を失う。静電気を失った部位にはトナーが付着せず、帯電したままの部位にはトナーが付着する。感光ドラム５０に付着したトナーは、印刷用紙に転写・定着されて印刷画像を形成する。
【００３６】
なお、光源装置１０とポリゴンミラー４０との間のレーザー光の経路には、コリメートレンズやシリンドリカルレンズなどのレンズが設けられているものとしても良い。また、反射／透過素子３０と感光ドラム５０との間のレーザー光の経路には、球面レンズ及びトロイダルレンズによって構成されるｆθレンズ等が設けられているものとしても良い。
【００３７】
この第３実施例のスキャン装置３１０においても、第１実施例と同様に、光源装置１０から射出されたレーザー光は、反射／透過素子３０によってポリゴンミラー４０の反射面４１において２度の反射が行われて感光ドラム５０へと射出される。従って、ポリゴンミラー４０の角度変位量ｄθに伴うレーザー光の射出角度の変位量はその２倍となり、レーザー光の射出角度は、２θ＋ｄθ×４となる。即ち、本実施例の構成においても、レーザー光による感光ドラム５０の走査速度を増大させることができる。また、本実施例の構成においては、レーザー光の走査距離を増すことができる。そのため、感光ドラム５０を大型化することができ、対応する印刷用紙サイズを大きくすることができる。
【００３８】
Ｄ．第４実施例：
図７は本発明の第４実施例としてのスキャン装置４００の構成を示す概略図である。このスキャン装置４００は、反射／透過素子３０と、可動式ミラー群６０と、光源群７０とを備えている。反射／透過素子３０は、第１実施例で説明したものと同じである。
【００３９】
可動式ミラー群６０は、第１実施例で説明した可動式ミラー２０が複数個並列に、または、マトリクス状に配置されたものである。可動式ミラー２０は、個々が独立的に角度変位するものとしても良いし、全ての可動式ミラー２０が同時に同じ角度だけ変位するものとしても良い。光源群７０は、第１実施例で説明した光源装置１０を、可動式ミラー群６０のそれぞれの可動式ミラー２０に対してレーザー光を射出可能なように配置したものである。この第４実施例の構成によれば、複数のレーザー光を同時に走査することができる。
【００４０】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４１】
Ｅ１．変形例１：
上記実施例において、スキャン装置の可動式ミラー２０又はポリゴンミラー４０によってレーザー光を反射させて走査を実行していたが、他の可動式反射素子を用いて走査を実行するものとしても良い。例えば、水平方向にのみ角度変位する平面鏡を用いることも可能である。
【００４２】
Ｅ２．変形例２：
上記実施例において、光源装置１０としてレーザー光源を用いていたが、発光ダイオードなどの他の光源を用いることも可能である。
【００４３】
Ｅ３．変形例３：
上記実施例において、反射／透過素子３０は、ワイヤグリッド偏光板３２及び１／４波長板３３を有する構成であったが、他の部材によって構成されるものとしても良い。即ち、反射／透過素子は、光源から可動式反射板へと向かう入射光を透過し、反射／透過素子を透過した透過入射光が可動式反射板によって反射された第１の反射光を、再び、可動式反射板に向かって反射し、第１の反射光が反射板によって反射された第２の反射光を透過するように構成されていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】レーザープロジェクタの構成を示す概略図。
【図２】スキャン装置の構成及びレーザー光の経路を示す説明図。
【図３】スキャン装置に用いられる反射／透過素子の構成を示す概略図。
【図４】反射／透過素子によるレーザー光の反射及び透過を示す説明図。
【図５】第２実施例のスキャン装置に用いられる反射／透過素子の構成を示す概略図。
【図６】第３実施例のレーザープリンタの構成を示す概略図。
【図７】第４実施例のスキャン装置の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…光源装置
２０…可動式ミラー
２１…ミラー部
２２…外周フレーム板
２３…第１の回転軸
２４…第２の回転軸
３０、３０Ａ…反射／透過素子
３１…ガラス板
３２…ワイヤグリッド偏光板
３２ｗ…金属ワイヤ
３４…反射防止膜
３３…１／４波長板
３５…シール剤
３６…空間
４０…ポリゴンミラー
４１…反射面（側面）
４２…中心軸
５０…感光ドラム
５１…中心軸
６０…可動式ミラー群
７０…光源群
１００…レーザープロジェクタ
１１０、３１０、４００…スキャン装置
１２０…制御回路
２００…投写スクリーン
３００…レーザープリンタ
Ｐ、Ｐｃ…レーザー光の射出方向
Ｐ０…レーザー光
Ｐ１…透過入射光
Ｐ２…第１のミラー反射光
Ｐ３…素子反射光
Ｐ４…第２のミラー反射光
ｄθ…角度変位量（鏡面角度変位量）
θ…レーザー光入射角度
【図１】
2008256770.tif 000003
【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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