(57)【要約】【課題】ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することが可能な光走査装置等を提供すること。【解決手段】ビーム状の光を供給する光源部１２０Ｒと、光源部１２０Ｒからの光を走査させる走査部と、走査部の駆動に応じて電力を発生させる電力発生部５０１と、光源部１２０Ｒへ電力を供給する経路に設けられた接続部６０５と、を有し、接続部６０５は、電力発生部５０１において発生する電力に応じて、光源部１２０Ｒへ電力を供給する経路を電気的に接続させる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム状の光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を走査させる走査部と、
前記走査部の駆動に応じて電力を発生させる電力発生部と、
前記光源部へ電力を供給する経路に設けられた接続部と、を有し、
前記接続部は、前記電力発生部において発生する電力に応じて、前記光源部へ電力を供給する前記経路を電気的に接続させることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
ビーム状の光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を走査させる走査部と、
前記光源部を冷却させる冷却部と、
前記走査部の駆動に応じて電力を発生させる電力発生部と、
前記冷却部へ電力を供給する経路に設けられた接続部と、を有し、
前記接続部は、前記電力発生部において発生する電力に応じて、前記冷却部へ電力を供給する前記経路を電気的に接続させることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記電力発生部は、前記走査部の駆動により互いの相対位置が変化するように配置された磁石及びコイルを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記接続部は、前記経路の接続と遮断とを切り換えるスイッチ部であって、
前記電力発生部において発生する電力に応じて前記スイッチ部を切り換えさせる圧電素子を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記接続部は、前記経路の接続と遮断とを切り換えるスイッチ部であって、
前記電力発生部において発生する電力に応じて前記スイッチ部を切り換えさせるリレー部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記電力発生部で発生させた電圧を増幅させる増幅部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記電力発生部は、交流電流を発生させ、
前記電力発生部で発生させた前記交流電流を直流電流に変換する整流部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、
前記光走査装置は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び画像表示装置、特に、レーザ光を走査させる光走査装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を用いるレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。レーザ光を走査させることにより画像を表示するためには、高出力なレーザ光源が用いられる。レーザプロジェクタでは、レーザ光を高速に走査させ、かつスクリーンで拡散させることにより、表示を行う。レーザ光源を筐体内に密閉することで、強度が分散されたレーザ光のみを筐体外に供給することができる。従って、明るい画像を表示しながらも、危険とされる所定の強度より大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射されることを防ぐことができる。このように、大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射される事態を防止するための技術としては、例えば、特許文献１に提案されるものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射される場合としては、例えば、レーザ光が供給されているにもかかわらずレーザ光の走査が停止するような異常が発生した場合が考えられる。レーザ光の走査が停止する場合、強度が分散されていない状態のレーザ光が筐体外へ出射する場合がある。特許文献１に提案される技術は、レーザ光の走査に異常が生じた場合に、レーザ光の走査が停止したことをセンサが検知し、制御回路を介してレーザ光を遮断する構成である。しかしながら、センサや制御回路を介してレーザ光を遮断する構成の場合、センサや制御回路に異常が生じるような事態においては、レーザ光の遮断ができない場合があると考えられる。従って、従来の技術を用いても、ビーム状の光の走査が停止したときに、強度が分散されていないレーザ光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することが可能な光走査装置、及び画像表示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】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、ビーム状の光を供給する光源部と、光源部からの光を走査させる走査部と、走査部の駆動に応じて電力を発生させる電力発生部と、光源部へ電力を供給する経路に設けられた接続部と、を有し、接続部は、電力発生部において発生する電力に応じて、光源部へ電力を供給する経路を電気的に接続させることを特徴とする光走査装置を提供することができる。
【０００６】
レーザ光の走査が正常であるとき、電力発生部は、走査部の駆動により電力を発生させる。走査部が正常に駆動する間、接続部は、電力発生部からの電力に応じて、光源部へ電力を供給させる経路を接続させる。このため、レーザ光の走査が正常である限り、光源部はレーザ光を供給し続けることができる。これに対して、光源部からレーザ光が供給されているにもかかわらずレーザ光の走査が停止する異常が生じたとする。レーザ光の走査が停止した場合、電力発生部は、走査部の駆動の停止により直ちに電力の発生を停止させる。接続部は、電力発生部における電力の発生が停止されることにより、光源部へ電力を供給させる経路を遮断させる。このため、レーザ光の走査が停止すると、光源部は、直ちにレーザ光の供給を停止する。また、走査部の駆動が非常に低速となる異常を生じた場合も、レーザ光が集中することにより、大きい強度のレーザ光が出射されることが考えられる。本発明は、レーザ光の走査が低速になる場合も、電力発生部により発生する電力が不十分となることにより、光源部への電力供給を遮断させることが可能である。走査部の駆動に異常を生じた場合に光源部への電力の供給を停止させる構成とすることで、センサや制御回路を介して光源部の制御を行うよりも直接的かつ確実にレーザ光の供給を停止させることが可能になる。これにより、ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することが可能な光走査装置を得られる。
【０００７】
さらに、本発明によれば、ビーム状の光を供給する光源部と、光源部からの光を走査させる走査部と、光源部を冷却させる冷却部と、走査部の駆動に応じて電力を発生させる電力発生部と、冷却部へ電力を供給する経路に設けられた接続部と、を有し、接続部は、電力発生部において発生する電力に応じて、冷却部へ電力を供給する経路を電気的に接続させることを特徴とする光走査装置を提供することができる。
【０００８】
例えば、レーザ光を走査させることにより画像を表示するためには、高出力なレーザ光源が用いられる。光走査装置の光源部として通常用いられるレーザ光源は、温度上昇により発光効率が減少する性質が知られている。光源部は、十分な冷却とともに光を供給することにより、発熱による発光効率の減少を低減することが可能となる。光源部の冷却が不十分であると、光源部からのレーザ光は強度が急速に低下した後、供給が停止される。接続部は、電力発生部において電力が発生することにより、冷却部へ電力を供給させる経路を接続させる。レーザ光の走査が正常である限り光源部は十分に冷却され、レーザ光を供給し続ける。これに対して、レーザ光の走査が停止する異常を生じた場合、電力発生部は、走査部の駆動の停止により直ちに電力の発生を停止させる。接続部は、電力発生部における電力の発生が停止することにより、冷却部へ電力を供給させる経路を遮断させる。光源部は、冷却部の稼動が停止することにより、レーザ光のパワーを急速に減衰させる。走査部の駆動に異常を生じた場合にレーザ光の供給を停止させる構成とすることで、センサや制御回路を介して光源部の制御を行うよりも直接的かつ確実にレーザ光の供給を停止させることが可能になる。これにより、ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することが可能な光走査装置を得られる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、電力発生部は、走査部の駆動により互いの相対位置が変化するように配置された磁石及びコイルを有することが望ましい。例えば、走査部にコイル、走査部の周辺に磁石を配置する構成とすることで、磁石及びコイルの相対位置を変化させることができる。磁石及びコイルの相対位置を変化させる構成の場合、走査部の駆動によって磁力線を横切るようにコイルを変位させることで、走査部の駆動に応じて電力を発生させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、接続部は、経路の接続と遮断とを切り換えるスイッチ部であって、電力発生部において発生する電力に応じてスイッチ部を切り換えさせる圧電素子を有することが望ましい。圧電素子は、電圧の印加に応じて伸縮する性質を有する。圧電素子の電歪作用を利用することにより、スイッチ部は、電力発生部からの電力に応じて、経路の接続と遮断とを切り換えることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、接続部は、経路の接続と遮断とを切り換えるスイッチ部であって、電力発生部において発生する電力に応じてスイッチ部を切り換えさせるリレー部を有することが望ましい。例えば、機械式リレーは、電流の供給に応じて発生する電磁力を用いてスイッチの切り換えを行う。リレー部を用いることにより、電力発生部からの電力に応じて、経路の接続と遮断とを切り換えることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、電力発生部で発生させた電圧を増幅させる増幅部を有することが望ましい。電力発生部で発生した電力は、増幅部で電圧が増幅された後スイッチ部の切り換えに用いられる。増幅部を用いることで、電力発生部で発生する電圧が微小である場合でも、電力発生部からの電力に応じてスイッチ部を制御することができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、電力発生部は、交流電流を発生させ、電力発生部で発生させた交流電流を直流電流に変換する整流部を有することが望ましい。光を反射するミラーを往復回動させる走査部を用いる場合、磁石及びコイルを有する電力発生部では、交流電流が発生することとなる。電力発生部で発生した交流電流は、直流電流に変換された後スイッチ部へ供給される。整流部を用いることで、走査部が正常に駆動する間経路を接続させるようにスイッチ部を保持することができる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、光走査装置は、上記の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の光走査装置を備えることにより、ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することができる。これにより、ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することが可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は、スクリーン１１０の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１１０の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１００は、光走査装置１２０からの光をスクリーン１１０に透過させることで画像を表示する。画像表示装置１００に設けられた光走査装置１２０は、走査部２００を用いてレーザ光を走査させる。光走査装置１２０は、レーザ装置１０１、照明光学系１０２、及び走査部２００を有する。レーザ装置１０１からのレーザ光は、照明光学系１０２を経た後走査部２００へ入射する。
【００１７】
図２は、レーザ装置１０１の概略構成を示す。レーザ装置１０１は、ビーム状の赤色光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用光源部１２０Ｒと、ビーム状の緑色光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用光源部１２０Ｇと、ビーム状の青色光（以下、「Ｂ光」）という。）を供給するＢ光用光源部１２０Ｂと、を有する。Ｒ光用光源部１２０Ｒは、Ｒ光を供給する半導体レーザである。Ｂ光用光源部１２０Ｂは、Ｂ光を供給する半導体レーザである。
【００１８】
Ｇ光用光源部１２０Ｇは、半導体レーザ１２２と、波長変換素子１２３とを有する。波長変換素子１２３としては、例えば、非線形光学結晶を備えるＳＨＧ（second harmonic generation）素子を用いることができる。Ｇ光用光源部１２０Ｇは、半導体レーザ１２２からのレーザ光を、波長変換素子１２３により２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。Ｇ光用光源部１２０Ｇは、例えば、１０４０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの半導体レーザ１２２を用いることで、５２０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのＧ光を供給する。
【００１９】
Ｇ光用光源部１２０Ｇは、波長変換素子１２３を用いることにより、容易に入手が可能な汎用の半導体レーザ１２２を用いることが可能となる。Ｇ光用光源部１２０Ｇは、Ｇ光を供給するものであれば良く、上述のものに限られない。Ｇ光用光源部１２０Ｇは、例えば、ＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ発振器を用いることとしても良い。ＤＰＳＳレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。
【００２０】
各色光用光源部１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは、それぞれ画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。レーザ装置１０１には、２つのダイクロイックミラー１２４、１２５が設けられている。ダイクロイックミラー１２４は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー１２５は、Ｒ光及びＧ光を透過し、Ｂ光を反射する。Ｒ光用光源部１２０ＲからのＲ光は、ダイクロイックミラー１２４、１２５を透過した後、レーザ装置１０１から出射する。
【００２１】
Ｇ光用光源部１２０ＧからのＧ光は、ダイクロイックミラー１２４で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー１２４で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー１２５を透過した後、レーザ装置１０１から出射する。Ｂ光用光源部１２０ＢからのＢ光は、ダイクロイックミラー１２５で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー１２５で反射したＢ光は、レーザ装置１０１から出射する。レーザ装置１０１は、このようにして、画像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する。
【００２２】
図３は、走査部２００の概略構成を示す。走査部２００は、反射ミラー２０２と、反射ミラー２０２の周囲に設けられた外枠部２０４とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。外枠部２０４は、回転軸であるトーションばね２０６によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部２０４は、トーションばね２０６の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０６を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０６に略直交する回転軸であるトーションばね２０７によって、外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、レーザ装置１０１からのレーザ光を反射する。反射ミラー２０２は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。
【００２３】
反射ミラー２０２は、外枠部２０４がトーションばね２０６を中心として回動することにより、スクリーン１１０においてレーザ光をＹ方向（図１参照）へ走査するように変位する。また、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０７を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動することにより、反射ミラー２０２で反射したレーザ光をＸ方向へ走査するように変位する。このように、走査部２００は、レーザ装置１０１からのレーザ光をＸ方向とＹ方向へ走査させる。
【００２４】
図４は、走査部２００を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射する側を表側とすると、第１の電極３０１、３０２は、外枠部２０４の裏側の空間であって、トーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第１の電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１の電極３０１、３０２と、外枠部２０４との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部２０４は、第１の電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、トーションばね２０６を中心として回動する。
【００２５】
トーションばね２０７は、詳細には、第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８とで構成されている。第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８との間には、ミラー側電極３０５が設けられている。ミラー側電極３０５の裏側の空間には、第２の電極３０６が設けられている。第２の電極３０６に電圧を印加すると、第２の電極３０６とミラー側電極３０５との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第２の電極３０６のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動する。走査部２００は、このようにして反射ミラー２０２を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部２００は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。
【００２６】
走査部２００は、例えば画像の１フレーム期間において、垂直方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、水平方向であるＸ方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー２０２を変位させる。このように、走査部２００は、第１の方向であるＸ方向へレーザ光を走査する周波数が、第２の方向であるＹ方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、Ｘ方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部２００は、トーションばね２０７を中心として反射ミラー２０２を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振させることにより、反射ミラー２０２の変位量を増大させることができる。反射ミラー２０２の変位量を増大させることにより、走査部２００は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。なお、反射ミラー２０２は、共振を用いず駆動することとしても良い。
【００２７】
なお、走査部２００は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力を用いて駆動する構成であっても良い。本発明は、磁石及びコイルを備える電力発生部を用いて電力を発生させる構成を有することから、走査部２００は、電磁力により駆動する構成以外の構成とすることが望ましい。また、走査部２００は、Ｘ方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、Ｙ方向にレーザ光を走査する反射ミラーとを設ける構成としても良い。
【００２８】
図１に戻って、走査部２００からの光は、投写光学系１０３を経た後、反射部１０５に入射する。照明光学系１０２、投写光学系１０３は、レーザ装置１０１からのレーザ光をスクリーン１１０上に結像させる。反射部１０５は、走査部２００からのレーザ光をスクリーン１１０の方向へ反射する。筐体１０７は、筐体１０７内部の空間を密閉する。スクリーン１１０は、筐体１０７の所定の一面に設けられている。スクリーン１１０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射部１０５からの光は、スクリーン１１０の、筐体１０７の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン１１０から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。
【００２９】
図５は、走査部２００の駆動によって電力を発生させるための構成を説明するものである。走査部２００の外枠部２０４には、コイル５０１が形成されている。コイル５０１を形成する導線の両端には端子５０５ａ、５０５ｂが設けられている。走査部２００の周辺には、２つの永久磁石５０３、５０４が設けられている。永久磁石５０３、５０４は、反射ミラー２０２の中心点に関して略対称な位置であって、外枠部２０４が有する矩形の対角線を延長させた線上にそれぞれ配置されている。コイル５０１及び永久磁石５０３、５０４は、走査部２００の駆動に応じて電力を発生させる電力発生部である。
【００３０】
２つのうち一方の永久磁石５０３は、走査部２００で光を反射させる側にＳ極５１１、光を反射させる側とは反対側にＮ極５１２を向けて配置されている。これとは逆に、他方の永久磁石５０４は、走査部２００で光を反射させる側にＮ極５１３、光を反射させる側とは反対側にＳ極５１４を向けて配置されている。２つの永久磁石５０３、５０４をこのように配置することにより、走査部２００を取り囲む磁場が発生する。図５に示す破線は、磁力線を表している。
【００３１】
走査部２００を駆動させると、コイル５０１は、外枠部２０４とともに変位する。２つの永久磁石５０３、５０４に対するコイル５０１の位置は、走査部２００の駆動により変化する。走査部２００の駆動とともに磁力線を横切るようにコイル５０１を変位させることにより、コイル５０１には、電力が発生する。このようにして、走査部２００の駆動に応じて電力を発生させることができる。なお、コイル５０１は外枠部２０４とともに磁力線を横切るように往復回動するため、２つの端子５０５ａ、５０５ｂの間には交流電圧が発生する。
【００３２】
図６は、光源部へ電力を供給するための回路構成を説明するものである。図２を用いて説明したＲ光用光源部１２０Ｒ、Ｇ光用光源部１２０Ｇに設けられた半導体レーザ１２２、及びＢ光用光源部１２０Ｂは、いずれも、外部電源からの電力を用いてレーザ光を供給している。本実施例及び以下の実施例において、光源部へ電力を供給するための回路構成は、各色光用光源部のうちのＲ光用光源部１２０Ｒのみを図示して説明を行うこととする。
【００３３】
端子５０５ａ、及び端子５０５ｂの間には、圧電素子６０１が接続されている。圧電素子６０１は、コイル５０１において発生する電力に応じて伸縮することで、後述のスイッチ部６０５を切り換えさせる。圧電素子６０１としては、例えば、単結晶素子であるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）や、多結晶セラミック素子であるＰＺＴ系材料（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）などを用いることができる。また、２つのうち一方の端子５０５ａと圧電素子６０１との間には、整流部６０６が接続されている。整流部６０６は、コイル５０１で発生した交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータである。なお、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給するための回路と、圧電素子６０１が接続される回路とは、それぞれ電気的に独立して設けられている。
【００３４】
Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間には、スイッチ部６０５が接続されている。スイッチ部６０５は、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給させる経路に設けられた接続部である。また、スイッチ部６０５は、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給させる経路の接続と遮断とを切り換える。圧電素子６０１は、スイッチ部６０５に当接させて設けられている。レーザ光の走査が正常であるとき、コイル５０１には、走査部２００の駆動により電力が発生する。コイル５０１に電力が発生すると、圧電素子６０１には、電圧が印加される。圧電素子６０１は、電圧が印加されることにより、スイッチ部６０５に力を加えるように伸長する。圧電素子６０１が伸長することを利用してスイッチ部６０５に力が加えられることにより、図７に示すように、Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間の経路が接続される。
【００３５】
走査部２００が正常に駆動する間、スイッチ部６０５は、電力発生部からの電力に応じて、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給させる経路を電気的に接続させる。整流部６０６を用いることで圧電素子６０１に直流電圧が印加されるため、コイル５０１で電力が発生する間、圧電素子６０１からスイッチ部６０５へ力が加えられた状態を維持させることができる。従って、レーザ光の走査が正常である限り、Ｒ光用光源部１２０Ｒは、レーザ光を供給し続けることができる。電力発生部は、走査部２００を駆動させることにより、スイッチ部６０５において経路を接続させるのに十分な電力を発生させるものとする。
【００３６】
これに対して、Ｒ光用光源部１２０Ｒからレーザ光が供給されているにもかかわらずレーザ光の走査が停止する異常が生じたとする。レーザ光の走査が停止した場合、電力発生部は、走査部２００の駆動の停止により直ちに電力の発生を停止させる。コイル５０１における電力の発生が停止されると、圧電素子６０１への電圧の印加が停止され、圧電素子６０１が元の状態へ収縮する。圧電素子６０１が収縮し、スイッチ部６０５に加えられていた力が消滅することにより、図６に示すように、Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間の経路が遮断される。このため、レーザ光の走査が停止すると、Ｒ光用光源部１２０Ｒは、直ちにレーザ光の供給を停止する。圧電素子６０１の電歪作用を利用することにより、スイッチ部６０５は、コイル５０１からの電力に応じて、経路の接続と遮断とを切り換えることができる。
【００３７】
走査部２００の駆動が低速となる異常を生じた場合、電力発生部により発生する電力が小さくなる。レーザ光の走査が低速になる場合も、スイッチ部６０５において経路を接続させるには不十分なまでに電力発生部の電力が減少すると、Ｒ光用光源部１２０Ｒへの電力供給が遮断される。このように、走査部２００の駆動が低速となる異常を生じた場合も、大きい強度のレーザ光が出射される事態を防止することができる。なおスイッチ部６０５により、Ｒ光用光源部１２０Ｒと同様に、Ｇ光用光源部１２０Ｇ及びＢ光用光源部１２０Ｂへの電力供給も切り換えることができる。
【００３８】
走査部２００の駆動に異常を生じた場合に各色光用光源部への電力の供給を停止させる構成とすることで、センサや制御回路を介して各色光用光源部の制御を行うよりも直接的かつ確実にレーザ光の供給を停止させることが可能になる。これにより、ビーム状の光の走査が停止するような異常が発生した場合に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することができるという効果を奏する。
【００３９】
なお、コイル及び永久磁石は、図５に示すように配置する場合に限られない。例えば、図８に示すように、トーションばね２０６に対して略対称な位置に永久磁石８０３、８０４を配置する構成としても良い。２つのうち一方の永久磁石８０３は、走査部２００が設けられる側にＳ極８１２、走査部２００が設けられる側とは反対側にＮ極８１１を向けて配置されている。これとは逆に、他方の永久磁石８０４は、走査部２００が設けられる側にＮ極８１３、走査部２００が設けられる側とは反対側にＳ極８１４を向けて配置されている。かかる構成の場合も、走査部２００の駆動に応じてコイル５０１に電力を発生させることができる。
【００４０】
また、コイル５０１は、外枠部２０４に設ける場合に限られず、反射ミラー２０２に設けても良い。さらに、永久磁石を外枠部２０４に、コイルを走査部２００の周辺にそれぞれ配置しても良い。走査部２００の駆動により互いの相対位置が変化するようにコイル及び永久磁石が配置されていれば、走査部２００の駆動に応じてコイルに電力を発生させることができる。さらに、電力発生部は、スイッチ部６０５において経路を接続させるのに十分な電力を発生させることが可能であれば、コイル及び永久磁石を用いる構成以外の構成としても良い。例えば、コイル及び永久磁石を用いる構成に代えて、圧電素子を用いる構成としても良い。電力発生部として圧電素子を用いる場合、走査部２００の駆動とともに圧電素子を変形させることにより電力を発生させることができる。
【００４１】
図９は、本実施例の変形例に係る光走査装置について説明するものであって、光源部へ電力を供給するための回路構成を示す。本変形例の光走査装置は、増幅部９０７を有することを特徴とする。増幅部９０７は、電力発生部のコイル５０１で発生させた電圧を増幅させるアンプである。コイル５０１で発生した電力は、増幅部９０７で電圧が増幅された後圧電素子６０１に供給される。増幅部９０７を用いることで、コイル５０１で発生する電圧が微小である場合でも、コイル５０１からの電力に応じてスイッチ部６０５を制御することができる。
【００４２】
増幅部９０７による電圧の増幅作用が低下する異常が生じた場合、スイッチ部６０５における接続は遮断されたままとなる。また、増幅部９０７による電圧の増幅作用が上昇する異常が生じたとしても、走査部２００の駆動の停止により、スイッチ部６０５における接続を遮断させることができる。本変形例の構成では、たとえ増幅部９０７が故障したとしても、大きい強度のレーザ光が供給される事態を確実に防止することができる。
【実施例２】
【００４３】
図１０は、本発明の実施例２に係る光走査装置について説明するものである。本実施例の光走査装置は、リレー部１０１１を有することを特徴とする。本実施例の光走査装置は、上記実施例１に係る画像表示装置１００に適用することができる。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。リレー部１０１１は、電力発生部において発生する電力に応じてスイッチ部１００５を切り換えさせる。リレー部１０１１としては、例えば、メカニカルリレーを用いることができる。
【００４４】
リレー部１０１１は、コイル１０１２及びスイッチ部１００５により構成されている。スイッチ部１００５は、Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間に接続されている。スイッチ部１００５は、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給させる経路の接続と遮断とを切り換える。リレー部１０１１のコイル１０１２は、電力発生部のコイル５０１と接続されている。
【００４５】
コイル５０１に電力が発生すると、リレー部１０１１のコイル１０１２に電流が供給される。コイル１０１２に電流が供給されると、コイル１０１２に電磁力が発生する。リレー部１０１１は、コイル１０１２に生じた電磁力によってスイッチ部１００５を引き寄せる。コイル１０１２に生じた電磁力によってスイッチ部１００５を引き寄せることにより、Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間の経路が接続される。
【００４６】
本実施例においても、整流部６０６を用いることにより、コイル５０１で発生した交流電流が略ゼロとなる間も、コイル１０１２の電磁力によりスイッチ部１００５が引き寄せられた状態を維持させることができる。走査部２００が正常に駆動する間、スイッチ部１００５は、電力発生部からの電力に応じて、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給する経路を接続させる。
【００４７】
レーザ光の走査が停止した場合、電力発生部は、走査部２００の駆動の停止により直ちに電力の発生を停止させる。コイル５０１における電力の発生が停止されると、リレー部１０１１のコイル１０１２への電流供給が停止され、コイル１０１２の電磁力が消滅する。コイル１０１２の電磁力が消滅することにより、スイッチ部１００５がコイル１０１２から離れる方向へ移動する。スイッチ部１００５がコイル１０１２から離れる方向へ移動することにより、Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間の経路が遮断される。このように、リレー部１０１１を用いることにより、電力発生部からの電力に応じて、経路の接続と遮断とを切り換えることができる。これにより、上記実施例１と同様に、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することができる。なお、本実施例の構成においても、増幅部を組み合わせて用いることとしても良い。
【実施例３】
【００４８】
図１１は、本発明の実施例３に係る光走査装置について説明するものである。本実施例の光走査装置は、スイッチ部６０５により、冷却部１１２０へ電力を供給する経路の接続と遮断とを行うことを特徴とする。本実施例の光走査装置は、上記実施例１に係る画像表示装置１００に適用することができる。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。スイッチ部６０５は、冷却部１１２０と電源１１１０との間に接続されている。冷却部１１２０へ電力を供給するための回路、Ｒ光用光源部１２０Ｒへ電力を供給するための回路、圧電素子６０１が接続される回路は、いずれも電気的に独立して設けられている。
【００４９】
冷却部１１２０は、各色光用光源部へ空気を供給することで各色光用光源部を冷却させる冷却ファンである。レーザ光を走査させることにより画像を表示するためには、各色光用光源部には、高出力なレーザ光源が用いられる。各色光用光源部に通常用いられるレーザ光源、例えば半導体レーザは、温度上昇により発光効率が減少する性質が知られている。各色光用光源部は、十分な冷却とともに光を供給することにより、発熱による発光効率の減少を低減することが可能となる。各色光用光源部の冷却が不十分であると、各色光用光源部からのレーザ光は強度が急速に減衰した後、供給が停止される。
【００５０】
スイッチ部６０５は、電力発生部において電力が発生することにより、冷却部１１２０へ電力を供給する経路を接続させる。レーザ光の走査が正常である限りＲ光用光源部１２０Ｒは十分に冷却され、レーザ光を供給し続ける。これに対して、レーザ光の走査が停止する異常を生じた場合、電力発生部は、走査部２００の駆動の停止により直ちに電力の発生を停止させる。スイッチ部６０５は、コイル５０１における電力の発生が停止することにより、冷却部１１２０へ電力を供給する経路を遮断させる。
【００５１】
Ｒ光用光源部１２０Ｒは、冷却部１１２０の稼動が停止することにより、レーザ光のパワーを急速に減衰させる。このようにして、レーザ光の走査が停止すると、Ｒ光用光源部１２０Ｒはレーザ光の供給を停止する。これにより、本実施例の場合も、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を確実に回避することができる。なお、冷却部１１２０としては、冷却ファンを用いる場合に限られない。冷却部１１２０としては、例えば、水等の冷媒を循環させるポンプや、ペルチェ素子等を備えるＴＥＣ（Thermo Electronic Cooler）を用いても良い。
【００５２】
図１２は、本実施例の変形例に係る光走査装置について説明するものである。本変形例の光走査装置は、圧電素子６０１により、冷却部１１２０と電源１１１０との間のスイッチ部６０５のほか、Ｒ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間のスイッチ部１２０５の制御を行うことを特徴とする。圧電素子６０１は、２つのスイッチ部６０５、１２０５のいずれにも当接させて配置されている。圧電素子６０１は、電圧が印加されることにより、２つのスイッチ部６０５、１２０５に力を加えるように伸長する。圧電素子６０１が伸長することを利用して２つのスイッチ部６０５、１２０５に力が加えられることにより、冷却部１１２０による冷却とＲ光用光源部１２０Ｒによるレーザ光の供給とが行われる。
【００５３】
異常により走査部２００の駆動が停止した場合、圧電素子６０１が収縮することにより、冷却部１１２０と電源１１１０との間の経路、及びＲ光用光源部１２０Ｒと電源６１０との間の経路がいずれも遮断される。このため、レーザ光の走査が停止すると、Ｒ光用光源部１２０Ｒによるレーザ光の供給と、冷却部１１２０によるＲ光用光源部１２０Ｒの冷却とが直ちに停止される。本変形例の場合、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を回避するための措置を二重に採ることにより、強度が大きい光が出射する事態をさらに確実に回避することが可能となる。
【００５４】
なお、上記各実施例の光走査装置は、各色光用光源部に半導体レーザを用いる構成に限られない。各色光用光源部には、他の固体光源、例えば、固体レーザ、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）、ＥＬ素子や、固体光源以外の他の光源、例えば、液体レーザや気体レーザを用いても良い。また、本発明の光走査装置は、画像表示装置１００以外の他の装置、例えば、レーザプリンタやバーコードリーダ等の電子機器や、衝突防止のための計測装置等、車両等に搭載される各種装置に用いることとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る光走査装置は、高出力なレーザ光を走査させる場合に有用であり、特に、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
【図２】レーザ装置の概略構成を示す図。
【図３】走査部の概略構成を示す図。
【図４】走査部を駆動するための構成を説明する図。
【図５】走査部の駆動によって電力を発生させるための構成を説明する図。
【図６】光源部へ電力を供給するための回路構成を説明する図。
【図７】Ｒ光用光源部と電源との間の経路が接続された状態を説明する図。
【図８】永久磁石を配置する位置について説明する図。
【図９】実施例１の変形例に係る光走査装置について説明する図。
【図１０】本発明の実施例２に係る光走査装置について説明する図。
【図１１】本発明の実施例３に係る光走査装置について説明する図。
【図１２】実施例３の変形例に係る光走査装置について説明する図。
【符号の説明】
【００５７】
１００  画像表示装置、１０１  レーザ装置、１０２  照明光学系、１０３  投写光学系、１０５  反射部、１０７  筐体、１１０  スクリーン、１２０  光走査装置、２００  走査部、１２０Ｒ  Ｒ光用光源部、１２０Ｇ  Ｇ光用光源部、１２０Ｂ  Ｂ光用光源部、１２２  半導体レーザ、１２３  波長変換素子、１２４、１２５  ダイクロイックミラー、２０２  反射ミラー、２０４  外枠部、２０６、２０７  トーションばね、３０１、３０２  第１の電極、３０５  ミラー側電極、３０６  第２の電極、３０７  第１のトーションばね、３０８  第２のトーションばね、５０１  コイル、５０３、５０４  永久磁石、５０５ａ、５０５ｂ  端子、５１１、５１４  Ｓ極、５１２、５１３  Ｎ極、６０１  圧電素子、６０５  スイッチ部、６０６  整流部、６１０  電源、８０３、８０４  永久磁石、８１１、８１３  Ｎ極、８１２、８１４  Ｓ極、９０７  増幅部、１００５  スイッチ部、１０１１  リレー部、１０１２  コイル、１１１０  電源、１１２０  冷却部、１２０５  スイッチ部
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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