(57)【要約】【課題】簡単な構成で走査を行う光走査装置を提供する。【解決手段】光を照射するレーザ装置１０と、レーザ装置１０から照射される光を調節するレーザ制御部４２と、入射光が透過して走査光として出力され、この入射光と走査光とがなす角度が可変になっている第１、第２プリズム装置２０、３０と、第１、第２プリズム装置２０、３０に、入射光と走査光とがなす角度を変化させるための指示を送るプリズム制御部４４と、を備えている。第１、第２プリズム装置２０、３０は、レーザ装置１０から照射される光を入射光として、当該入射光に対してプリズム制御部４４からの指示に応じて走査光を出力する。【選択図】図１
2009042620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を制御して当該光源から出力される光信号の出力態様を変化させる第１制御手段と、
前記光源から出力された光信号を受光して透過させ、これを走査光信号として出力するとともに、所定の制御情報の入力を契機に、前記受光した光信号の入射角と前記走査光信号の出射角とがなす偏角を変化させる透光機構と、
この透光機構に前記制御情報を与える第２制御手段とを備えて成る、
光走査装置。
【請求項２】
前記透光機構は、外力に応じて、光信号を受光する部位と前記走査光信号を出力する部位の少なくとも一方を変形させ、これにより前記入射角又は前記出射角を変化させる透光体と、この透光体に前記外力を与える駆動機構とを含む、
請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記透光体は、その内部に外気とは異なる屈折率を有する流体を収容するための流体収容室を有し、この流体収容室は、前記光信号を受光する部位及び前記走査光を出力する部位を連結する部分が伸縮性素材で構成されており、前記流体収容室における前記流体の収容量に応じて前記連結する部分が復元自在に変形する、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記透光体は、孔部を有するリング状に成形され、かつ、前記入射角又は前記出射角の少なくとも一方が、外周側から内周側への傾斜により連続して変化しており、
前記駆動機構は、前記透光体を、前記孔部を中心として回転させることで、前記偏角を連続的に変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項５】
前記透光体は、孔部を有するリング状に成形され、かつ、前記入射角又は前記出射角の少なくとも一方が、その表面に形成された所定方向の連続した波状の溝により変化しており、
前記駆動機構は、前記透光体を、前記孔部を中心として回転させることで、前記偏角を前記波の繰り返し周期により定まるタイミングで周期的に変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項６】
前記透光体は、孔部を有するリング状に成形され、かつ、前記入射角又は前記出射角の少なくとも一方が、それぞれ、その表面に形成された複数の回折格子により変化しており、
各回折格子は、スリットの向きが他の回折格子のスリットの向きと異なるものを含み、
前記駆動機構は、前記透光体を、前記孔部を中心として回転させることで、前記偏角を前記スリットの向きによって変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項７】
前記透光体は、平凸レンズ型の液体プリズムを備えており、
前記駆動機構は、前記液体プリズムの凸部に接続される伸縮体を含み、前記制御情報に基づいて前記伸縮体を伸縮させることで前記液体プリズムの凸部の厚みを変化させ、これにより、前記液体プリズムに入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項８】
前記透光体は、印加される電圧に応じて屈折率が変化する平凸レンズ型の液体レンズを備えており、
前記駆動機構は、前記制御情報に基づいて定まる値の電圧を前記液体レンズに印加し、これにより、前記液体プリズムに入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項９】
前記透光体は、混ざり合わない２つの液体の層からなる液体レンズが導電性の容器に入れられて構成されており、
前記駆動機構は、前記制御情報に基づいて定まる値の電圧を前記液体レンズの一方の層の液体及び前記容器に印加し、これにより、前記液体レンズの２つの液体の境界面の形状を変形させて、入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記透光体は、磁力に反応して変位するレンズ型の流体を含んでおり、
前記駆動機構は、前記流体を挟む位置に設けられた電磁石と、この電磁石の制御装置とを備えており、前記制御情報に基づいて前記制御装置が前記電磁石に磁界を発生させ、これにより、前記流体が変位して、前記液体プリズムに入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる、
請求項２記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記流体が、磁性流体又はイオン性液体である、
請求項１０記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記透光体は、前記入射角が変化する第１入射面を有し、前記走査光信号を前記第１入射面の入射角に応じて第１方向に直線状に移動させるための第１屈折部と、
この第１屈折部から出力される走査光信号を受光するとともに受光時の入射角が変化する第２入射面を有し、前記第２入射面で受光した走査光信号を前記第２入射面の入射角に応じて前記第１方向に垂直となる第２方向に直線状に移動させるための第２屈折部とを備えており、
前記第１屈折部と前記第２屈折部とにより前記走査光信号を２次元に移動可能にする、
請求項２〜１１のいずれかの項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記光源は、複数の異なる色のレーザ光を前記光信号として出力するものであり、
前記第１制御手段は、前記複数の異なる色のレーザ光を一色ずつ前記光信号として前記光源から出力させるものであり、
前記第２制御手段は、前記偏角の補正値を格納した補正テーブルを有し、前記光源から出力させるレーザ光の色に応じた補正値を前記補正テーブルより読み出し、読み出した補正値に基づいて前記制御情報を生成し、あるいは、生成された前記制御情報を補正する、
請求項１〜１２のいずれかの項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
光源から出力された光信号を受光するための入射面と、
受光した光信号を透過させ、これを走査光信号として出力するための出射面と、
所定の制御情報の入力を契機に、前記入射面と前記出射面の少なくとも一方の傾きを変化させ、これにより前記受光した光信号の入射角と前記走査光信号の出射角とがなす偏角を変化させる機構とを備えて成る、
光走査用の透光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を走査することにより画像を表現する光学機器、例えばプロジェクタ等に用いられる簡易構成の光走査装置及びその部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタには、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を用いるもの、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）のようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）アレイミラー素子を用いるもの等がある。このようなプロジェクタを用いて画像を表現するには、光信号を走査させる光走査装置が必須となる。
従来のこの種の光走査装置は、光信号を所定方向に偏向させるための光学系及び光偏向機構を有するのが一般的である。光学系及び光偏向機構を簡略化したものとして、ミラーにレーザ光線をあてて走査するものも知られている。
【０００３】
また、特許文献１に開示された光走査装置では、光信号を副走査方向に可変可能なデバイスと、結像位置が可変可能なデバイスとを組み合わせ、これらを関連付けて動作させることで、色ずれや色変わりのない高品位な画像形成を行う光走査装置を実現している。
【特許文献１】特開２００６−２５１５１３号公報
【０００４】
従来の光走査装置は、画像を拡大するために大量の部品が必要とする。また、ミラーを使うタイプのプロジェクタは、光の反射を利用するために、反射光が、照射角などで入射側の光学系の制約を受ける。いずれにしても装置の小型化には制約があり、製造コストが高くなり、これが製品価格に転嫁されて、普及阻害の一要因となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、例えば小型で低コストのプロジェクタ等を実現するために、簡単な構成で走査を行う光走査装置及びその部品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】
以上の課題を解決する本発明の光走査装置は、光源を制御して当該光源から出力される光信号の出力態様を変化させる第１制御手段と、前記光源から出力された光信号を受光して透過させ、これを走査光信号として出力するとともに、所定の制御情報の入力を契機に、前記受光した光信号の入射角と前記走査光信号の出射角とがなす偏角を変化させる透光機構と、この透光機構に前記制御情報を与える第２制御手段とを備えて成る。
本発明の光走査装置は、透光機構のみで走査を行うために、小型化、低コスト化を図ることができる。
【０００７】
前記透光機構は、例えば、外力に応じて、光信号を受光する部位と前記走査光信号を出力する部位の少なくとも一方を変形させ、これにより前記入射角又は前記出射角を変化させる透光体と、この透光体に前記外力を与える駆動機構とを含んで構成される。
【０００８】
透光体は、例えば、その内部に外気とは異なる屈折率を有する流体を収容するための流体収容室を有し、この流体収容室は、前記光信号を受光する部位及び前記走査光を出力する部位を連結する部分が伸縮性素材で構成されており、前記流体収容室における前記流体の収容量に応じて前記連結する部分が復元自在に変形する。
【０００９】
透光体には、以下のような構成があり得る。
（１）前記透光体は、孔部を有するリング状に成形され、かつ、前記入射角又は前記出射角の少なくとも一方が、外周側から内周側への傾斜により連続して変化しており、前記駆動機構が、前記透光体を、前記孔部を中心として回転させることで、前記偏角を連続的に変化させる。
（２）前記透光体は、孔部を有するリング状に成形され、かつ、前記入射角又は前記出射角の少なくとも一方が、その表面に形成された所定方向の連続した波状の溝により変化しており、前記駆動機構が、前記透光体を、前記孔部を中心として回転させることで、前記偏角を前記波の繰り返し周期により定まるタイミングで周期的に変化させる。
（３）前記透光体は、孔部を有するリング状に成形され、かつ、前記入射角又は前記出射角の少なくとも一方が、それぞれ、その表面に形成された複数の回折格子により変化しており、各回折格子は、スリットの向きが他の回折格子のスリットの向きと異なるものを含む。前記駆動機構が、前記透光体を、前記孔部を中心として回転させることで、前記偏角を前記スリットの向きによって変化させる。
（４）前記透光体は、平凸レンズ型の液体プリズムを備えており、前記駆動機構が、前記液体プリズムの凸部に接続される伸縮体を含み、前記制御情報に基づいて前記伸縮体を伸縮させることで前記液体プリズムの凸部の厚みを変化させ、これにより、前記液体プリズムに入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる。
（５）前記透光体は、印加される電圧に応じて屈折率が変化する平凸レンズ型の液体レンズを備えており、前記駆動機構が、前記制御情報に基づいて定まる値の電圧を前記液体レンズに印加し、これにより、前記液体プリズムに入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる。
（６）前記透光体は、混ざり合わない２つの液体の層からなる液体レンズが導電性の容器に入れられて構成されており、前記駆動機構は、前記制御情報に基づいて定まる値の電圧を前記液体レンズの一方の層の液体及び前記容器に印加し、これにより、前記液体レンズの２つの液体の境界面の形状を変形させて、入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる。
（７）前記透光体は、磁力に反応して変位するレンズ型の流体を含んでおり、前記駆動機構が、前記流体を挟む位置に設けられた電磁石と、この電磁石の制御装置とを備えており、前記制御情報に基づいて前記制御装置が前記電磁石に磁界を発生させ、これにより、前記流体が変位して、前記液体プリズムに入射される光信号の入射角と走査光信号の出射角の少なくとも一方を変化させる。前記流体は、例えば磁性流体又はイオン性液体である。
【００１０】
以上のような本発明の光走査装置は、前記透光体が、前記入射角が変化する第１入射面を有し、前記走査光信号を前記第１入射面の入射角に応じて第１方向に直線状に移動させるための第１屈折部と、この第１屈折部から出力される走査光信号を受光するとともに受光時の入射角が変化する第２入射面を有し、前記第２入射面で受光した走査光信号を前記第２入射面の入射角に応じて前記第１方向に垂直となる第２方向に直線状に移動させるための第２屈折部とを備えている場合に、前記第１屈折部と前記第２屈折部とにより前記走査光信号が２次元に移動可能になる。２次元に移動可能であるために、平面の走査が行える。
【００１１】
また、前記光源が、複数の異なる色のレーザ光を前記光信号として出力するものである場合には、前記第１制御手段が、前記複数の異なる色のレーザ光を一色ずつ前記光信号として前記光源から出力させる。前記第２制御手段は、前記偏角の補正値を格納した補正テーブルを有し、前記光源から出力させるレーザ光の色に応じた補正値を前記補正テーブルより読み出し、読み出した補正値に基づいて前記制御情報を生成し、あるいは、生成された前記制御情報を補正する。これによりレーザ光の色の違いによる偏角の違いを補正することができる。この補正により、例えば同一部位に異なる色の光を当てることが容易に行える。
【００１２】
本発明の光走査用の透光体は、光源から出力された光信号を受光するための入射面と、受光した光信号を透過させ、これを走査光信号として出力するための出射面と、所定の制御情報の入力を契機に、前記入射面と前記出射面の少なくとも一方の傾きを変化させ、これにより前記受光した光信号の入射角と前記走査光信号の出射角とがなす偏角を変化させる機構とを備えて成る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光走査装置では、光源から出力された光信号を透過させて走査光信号として出力する際に、受光した光信号の入射角と走査光信号の出射角とがなす偏角を、透光体に制御情報を入力させて変化させるようにしたので、複雑な光学系や光偏向機構が不要となり、小型化と低コスト化とを同時に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】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
＜基本構成＞
図１は、本実施形態の光走査装置１の概略構成図である。
この光走査装置１は、光源の一例となるレーザ装置１０と、レーザ装置１０から出力される光信号の一例であるレーザ光が透過する第１プリズム装置２０及び第２プリズム装置３０と、レーザ装置１０、第１、第２プリズム装置２０、３０の各々の動作を制御するための走査制御装置４０と、を備えている。
【００１５】
レーザ装置１０から照射されたレーザ光は、走査制御装置４０に制御された第１、第２プリズム装置２０、３０により光路が変化させられ、スクリーンＳ上を走査する。スクリーンＳ上をレーザ光が走査することにより、所定の画像が得られる。
【００１６】
レーザ装置１０は、モノクロ画像を表示する場合は、単色のレーザ装置が１つあればよく、カラー画像を表示する場合は、図２に示すように、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）の各色に対応するＲレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３を備える必要がある。
図２に示す構成では、Ｒレーザ装置１１から照射される赤色レーザ光は、ハーフミラー１４により反射され、ハーフミラー１５、１６を透過して第１プリズム装置２０に導かれる。Ｇレーザ装置１２から照射される緑色レーザ光は、ハーフミラー１５により反射され、ハーフミラー１６を透過して第１プリズム装置２０に導かれる。Ｂレーザ装置１１から照射される青色レーザ光は、ハーフミラー１６により反射されて第１プリズム装置２０に導かれる。レーザ装置１０は固定されている。
【００１７】
なお、レーザ光は、発光ダイオードと適切な光学系によって作り出された平行光によって代用することができる。また、カラー画像を表示する場合には、Ｒレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３を、適当な色のレーザダイオードとフィルタにより構成してもよい。
【００１８】
第１、第２プリズム装置２０、３０は、レーザ装置１０から照射されるレーザ光を入射光とし、出力光として走査光を出力する。第１、第２プリズム装置２０、３０は、レーザ装置１０から照射されるレーザ光の光軸に対して入射角及び／又は出射角が可変になっている。そのために、レーザ光と走査光のなす角が第１、第２プリズム装置２０、３０により変化する。入射角及び／又は出射角の変化に伴い、第１プリズム装置２０から出力される走査光は、所定の面上を直線状に走査する。
第２プリズム装置３０は、第１プリズム装置２０により直線状に走査される走査光が入射光となる。そのために第２プリズム装置３０の走査光は、スクリーンＳ上の所定の領域Ｒ内を走査する。なお、この光走査装置１では、スクリーンＳ上の領域Ｒを走査するために２つのプリズム装置を用いているが、直線上に走査するのであれば、第１プリズム装置２０だけを用意しておけばよい。また、第１プリズム装置２０及び第２プリズム装置３０は、図１のように別々に設けてもよいが、一体に構成してもよい。
【００１９】
第１、第２プリズム装置２０、３０には、レーザ光の入射面がレーザ光の光軸に垂直な面に対してなす角（以下、「プリズム角」という）を計測する角度センサ５０、５１が設けられる。角度センサ５０、５１により計測されたプリズム角の値は、走査制御装置４０に入力される。
角度センサ５０、５１には、例えば、光学式検出器（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）や電磁式（レゾルバ）、ポテンショメータ（ボリウム）などを用いることができる。また、構造が単純な静電容量式を用いてもよい。静電容量式は、コンデンサに交流電圧を加えた場合に、流れる電流が静電容量に比例することを利用した方式である。
【００２０】
第１、第２プリズム装置２０、３０の詳細については、後述する。
【００２１】
走査制御装置４０は、例えば所定の画像処理装置（図示せず）のような外部から送られるアナログ或いはデジタルの映像信号を入力として、レーザ装置１０、第１、第２プリズム装置２０、３０の制御を行う。この実施形態では、走査制御装置４０が、映像信号処理部４１、レーザ制御部４２、レーザ駆動機構４３、プリズム制御部４４、第１プリズム駆動機構４５、及び第２プリズム駆動機構４６を備えている。
【００２２】
映像信号処理部４１は、外部から入力された映像信号に応じて、レーザ装置１０を制御するためのレーザ光制御情報及び第１、第２プリズム装置２０、３０を制御するためのプリズム制御情報を生成する。レーザ光制御装置はレーザ制御部４２に送られ、プリズム制御情報はプリズム制御部４４に送られる。レーザ装置１０が複数設けられる場合には、各々について、例えばＲレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３の各々について、レーザ光制御装置が生成される。第１、第２プリズム装置２０、３０の一方しか用意されない場合には、それ用のプリズム制御情報が生成される。
【００２３】
レーザ制御部４２は、レーザ光駆動機構４３を制御して、レーザ装置１０から所望のレーザ光を照射させる。レーザ光制御情報は、例えば、レーザ装置１０からのレーザ光の照射のタイミング、光量などを調節するための信号であり、レーザ制御部４２は、レーザ制御情報に応じたレーザ光の調節を行う。レーザ装置１０がＲレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３と３つ設けられている場合には、それぞれについてレーザ光の調節が行われる。
【００２４】
プリズム制御部４４は、第１、第２プリズム駆動機構４５、４６を制御して、第１、第２プリズム装置２０、３０から出力される走査光の走査を行う。プリズム制御情報は、例えば、スクリーンＳ上の位置を表す信号である。プリズム制御部４４は、プリズム制御情報が示すスクリーンＳ上の位置を走査するために、第１、第２プリズム装置２０、３０を制御する制御情報を第１、第２プリズム駆動機構４５、４６に入力する。走査光は、プリズム制御情報の表すスクリーンＳ上の位置に照射される。
【００２５】
第１、第２プリズム駆動機構４５、４６には、角度センサ５０、５１により計測されたプリズム角の値が入力される。第１、第２プリズム駆動機構４５、４６は、入力されたプリズム角の値によりプリズム角の補正を行う。このようにプリズム角をフィードバックすることで、最適なプリズム角が得られる。
また、プリズム角の値はレーザ制御部４２にも入力される。第１、第２プリズム装置２０、３０は、プリズム制御部４４により周期的に移動するので、プリズム角を知ることでそれに合わせたレーザ光の発光制御が可能になる。
【００２６】
図３ａは、プリズム制御情報に含まれる第１プリズム駆動機構４５による走査位置を指示する信号の例示図である。図３ａは、水平方向の走査位置を指示している。図３ｂは、プリズム制御情報に含まれる第２プリズム駆動機構４６による走査位置を指示する信号の例示図である。図３ｂは、垂直方向の走査位置を指示している。
図３ａ、ｂのようなノコギリ型の信号により、走査光は、図３ｃに示すように、規則正しく左右にふられながら上下に移動して、左上から右下に走査される。走査による軌跡は残像を伴っているので、結果的に四角い面が発光しているように見える。
【００２７】
例えば、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式のテレビ放送は、１つの画面が５２５本に横分割して送られる。走査は画面の水平方向を左から右に向かって、垂直方向は上から下に向かって行われる。正確には、狭い帯域で画像を伝送すすためにインターレース方式で走査される。始めに奇数番号の走査が行われ、（これによって生成される不完全な画像信号を「奇数フィールド」という）、次に偶数番号の走査（これによって生成される不完全な画像信号を「偶数フィールド」という）が行われる。奇数フィールドと偶数フィールドとが合成されて画像が完成する。完成した画像をフレームという。図３ｃは、奇数フィールドと偶数フィールドとが合成されてフレームが完成することを表す模式図である。
【００２８】
フィールドは、１秒間に６０枚伝送されるが、奇数フィールドと偶数フィールドを合成することでフレームが完成するために、フレームの伝送速度は１秒間に３０枚となる。フィールドの伝送速度が１秒間に６０枚であることから、フィールド周波数又は垂直走査周波数が６０Ｈｚであるという。ＮＴＳＣの走査線総数が５２５本であるので、画面を横に走査する周波数、水平走査周波数も決まる。１回のフィールド伝送が画面の半分、つまり５２５本の走査線で分けられた画面の１／２で送ることから、その時に送られる走査線数も１／２の２６２．５本になる。従って、水平走査線数は、２６２．５（フィールド走査線数）×６０（垂直走査周波数）＝１５７５０Ｈｚ（水平走査周波数）となる。
【００２９】
ＮＴＳＣ方式では、図３ａの水平方向の走査（左から右）が５２５回行われる間に、図３ｂの垂直方向の走査（上から下）が２回行われる。水平方向の走査が５２５回行われ、垂直方向の走査が２回行われることで、１フレームが完成する。
【００３０】
次に、第１、第２プリズム装置２０、３０の具体的な構成例について説明する。
【００３１】
＜第１実施例＞
第１プリズム装置２０の具体的な構成を図４ａ、４ｂにより説明する。第２プリズム装置３０については、第１プリズム装置２０と同じ構成であるので説明を省略する。
【００３２】
第１プリズム装置２０は、屈折部２１、駆動部２２、及び弾性部材２３を備えており、屈折部２１及び駆動部２２の内部には液体などの透明な流体が充填されている。屈折部２１と駆動部２２とは結合されており、流体が行き来できるようになっている。
【００３３】
屈折部２１は、レーザ光が入射される面或いは走査光が出力される面が、レーザ光が透過する透明な素材であり、レーザ光の入射角或いは走査光の出射角に対して変動可能になるように当該面に連なる壁面が伸縮性部材で構成される、一種のプリズムである。例えば、当該壁面が他の部分よりも伸縮性のある素材であったり、蛇腹状に構成される。このような構成により、屈折部２１は、液体の流入により大きくなり、流出により小さくなる。
流体と、屈折部２１のレーザ光が入射される面及び走査光が出力される面とは、空気とは異なる屈折率をもつ。流体に屈折率が純水（１．４４）よりも高い高屈折率液体を採用すると、同じ範囲の走査をするのに必要な流体の量が低屈折率の液体を用いるよりも少なく済むので、流体の移動によるエネルギー消費が減少してエネルギー効率がよくなる。
【００３４】
駆動部２２は、伸縮性の素材で構成されており、第１プリズム駆動機構４５により制御されて体積が変化するようになっている。第１プリズム駆動機構４５から与えられる駆動力としては、電磁力を用いたもの、静電気力を用いたもの、ピエゾ素子を用いたもの、などがある。また、液体レンズのように電気的な濡れ性が変化する性質を用いてもよい。
【００３５】
駆動部２２は、弾性部材２３により例えば図４ａのように体積が最大になるように付勢されており、第１プリズム駆動機構４５から与えられる駆動力により図４ｂのように体積が減少する。駆動力が無くなると、弾性部材２３により、再び体積が最大に戻る。弾性部材２３としては、バネの他に、ゴムのような弾性物を用いることができる。
【００３６】
駆動部２２に駆動力が与えられていない状態では、図４ａのように、照射されるレーザ光は、屈折部２１を直線状に透過して、そのままスクリーンＳに結像する。
駆動部２２に第１プリズム駆動機構４５から駆動力が与えられると、駆動部２２が収縮し、流体が屈折部２１に流入して、屈折部２１のレーザ光が入射される面及び走査光が出力される面が所定の角度になる。ここにレーザ光が照射されると、光は屈折し、変形前とは異なるスクリーンＳ上の点に結像する。
このように、駆動部２２により屈折部２１が変形されて、屈折部２１に入射されるレーザ光と出射される走査光とがなす偏角が可変になる。
【００３７】
図５は、第１プリズム装置２０の他に第２プリズム装置３０を備えた場合の構成図である。第１、第２プリズム装置２０、３０は、第１プリズム装置２０が走査する方向と第２プリズム装置３０が走査する方向とが直角になるように、配置される。このような配置により、第１プリズム装置２０で直線状に走査される走査光が、第２プリズム装置３０により面状に走査されることになる。
【００３８】
カラー画像の走査の場合は、図６ａ、６ｂ、６ｃ、図７、図８ａ、８ｂ、８ｃに示すように、第１プリズム装置２０が制御される。ここでは説明を簡単にするために、第１プリズム装置２０のみの場合について説明するが、第２プリズム装置３０についても、カラー画像の走査の場合には第１プリズム装置２０と同様の制御を行うことになる。
【００３９】
赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光は、各々波長が異なるために、第１プリズム装置２０における屈折率が異なる。例えば、赤色レーザ光は、緑色、青色レーザ光よりも波長が長いために、偏角が小さく、青色レーザ光は、赤色、緑色レーザ光よりも波長が短いために、偏角が大きくなる。そのために、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を、第１プリズム装置２０のみで、一度にスクリーンＳ上の同じ位置を走査することはできない。そこで、各色のレーザ光でスクリーンＳ上の同じ位置を走査するために補正が必要になる。
【００４０】
補正は、例えばプリズム制御部４４に用意された偏角の補正値を格納した補正テーブル（図示せず）を用いて行う。補正テーブルには、スクリーンＳ上の位置と当該位置における赤色、緑色、青色のそれぞれの補正値を関連付けして格納する。プリズム制御部４４は、レーザ制御部４２から報知されて、或いは実際の発光色をモニタすることで、レーザ光の色を知ることができる。プリズム制御部４４は、レーザ光の色と、スクリーンＳ上の位置とから、補正テーブルを用いて補正値を得る。
レーザ制御部４２による各色のレーザ光の発光タイミングをずらすとともに、上記のようにして得られる補正値により偏角の補正を行う。
【００４１】
例えば、図６ａ、６ｂ、６ｃで示すように、点Ｐ１を走査する場合には、第１プリズム装置２０のプリズム角αＲ１に設定される。これにより、赤色レーザ光が点Ｐ１を走査する。続いて、プリズム角αＧ１が設定され、緑色レーザ光が点Ｐ１を走査する。続いて、プリズム角αＢ１が設定されて、青色レーザ光が点Ｐ１を走査する。
【００４２】
プリズム制御部４４は、プリズム制御情報が示す位置により、当該位置を走査するためのプリズム角を算出する。また、レーザ光の色と補正値テーブルから補正値を得て、プリズム角を補正する。このプリズム角に応じて、第１プリズム装置２０の駆動部２２を駆動して流体を屈折部に流入させ、レーザ光の入射面の角度を調節する。
【００４３】
レーザ制御部４２は、レーザ光制御情報に応じて、Ｒレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３を各々所定のタイミングで発光させる。Ｒ、Ｇ、Ｂレーザ装置１１、１２、１３の各々が発光するタイミングと、第１プリズム装置２０のレーザ光の入射角とはリンクして動作する。
【００４４】
プリズム制御部４４及びレーザ制御部４２により、Ｒレーザ装置１１が発光するとともにプリズム角αＲ１になるように、Ｒレーザ装置１１及び第１プリズム装置２０が調節される。また、Ｇレーザ装置１２が発光するとともにプリズム角αＧ１になるように、Ｇレーザ装置１２及び第１プリズム装置２０が調節される。さらに、Ｂレーザ装置１３が発光するとともにプリズム角αＢ１になるように、Ｂレーザ装置１３及び第１プリズム装置２０が調節される。
【００４５】
図７は、プリズム角が０度の場合を示す図である。プリズム角が０度の場合には、レーザ光の色の違いによる偏角の差異が生じないために、Ｒレーザ光、Ｇレーザ光、Ｂレーザ光で同時にスクリーンＳ上の同じ点Ｐ２の走査ができる。そのために、レーザ制御部４２は、Ｒレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３に、同時に発光させる。プリズム制御部４４は、プリズム角を０度にする。
プリズム角が０度の場合には、例えば、プリズム制御部４４がレーザ制御部４２にその旨を通知し、レーザ制御部４２は、Ｒレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置１３に同時に発光させる。
【００４６】
図８ａ、８ｂ、８ｃは、点Ｐ３を走査する場合の説明である。点Ｐ３を走査する場合には、レーザ制御部４２及びプリズム制御部４４により、以下のような制御になる。まず、プリズム角αＢ３に設定される。これにより、青色レーザ光が点Ｐ３を走査する。続いて、プリズム角αＧ３が設定て、緑色レーザ光が点Ｐ３を走査する。続いて、プリズム角αＲ３が設定されて、赤色レーザ光が点Ｐ３を走査する。
【００４７】
以上のように、第１プリズム装置２０のプリズム角とＲレーザ装置１１、Ｇレーザ装置１２、Ｂレーザ装置の発光タイミングとを調節することで、スクリーンＳ上の各点を、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光で走査可能になり、カラー画像が生成される。
【００４８】
なお、第１プリズム装置２０のサイズに対してスクリーンＳまでの距離が十分に大きい場合には色収差が無視できるが、そうでない場合には色収差の補正が必要となる。色収差の補正は、手動で行ってもよいが、カラー画像の補正と同様に、例えばプリズム制御部４４に偏角の補正値を格納した補正テーブルを用意して行うと自動的に補正が可能になる。例えば、第１プリズム装置２０とスクリーンＳとの距離と、距離に応じた補正値とを補正テーブルとして記録しておく。ＰＳＤ等で当該距離を測定して補正テーブルを参照し、補正値を読み出し、補正値に応じてプリズム角の補正を行う。
【００４９】
また、以上は、組立精度などから生じる位置ずれ誤差をキャリブレーションされた上で行われる。即ち、プリズム角が０度のときに点Ｐ２からレーザの照射位置がずれている場合には、第１プリズム装置２０のアライメントを調節するか、プリズム角を調節するなどしてキャリブレーションを行う。また、Ｒ、Ｇ、Ｂレーザ装置１１、１２、１３の各々の位置ずれもアライメント調節しておく必要がある。
【００５０】
なお、駆動部２２及び弾性部材２３に代えて、ガルバノメータを用いて屈折部２１を直接駆動してもよい。
【００５１】
＜第２実施例＞
図９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、第１、第２プリズム装置２０、３０の他の例示図である。この例では、第１プリズム装置２０と第２プリズム装置３０とが各々孔部を有するリング状に一体に形成されている。図９ａは第１プリズム装置２０側からの斜視図、図９ｂは第２プリズム装置側３０からの斜視図である。第１プリズム装置２０及び第２プリズム装置３０は、中央の孔に設けられる回転軸（図示せず）を中心に回転することで、レーザ光の走査を行う。第１、第２プリズム装置２０、３０は、例えばプラスチックガラスのような透明材料で構成されており、入射面２４から入射されたレーザ光が透過するようになっている。なお、この実施例では第１、第２プリズム装置２０、３０を一体としているが、これらは分離して設けられていてもよい。また、一方向の走査のみであれば、いずれか一方を備えていればよい。
【００５２】
図９ｃ、第１プリズム装置２０のみの斜視図であり、図９ｄは、第１プリズム装置２０の二点破線Ａ−Ａ’の断面図である。図９ｃ、９ｄに示すように、第１プリズム装置２０の入射面２４は、第１プリズム装置２０の外周側から内周側への傾斜角が０度から所定の角度まで連続して変化している。そのために、第１プリズム装置２０が回転することで、入射面２４はレーザ光の光軸に対して変化する。なお、第１プリズム装置２０の外周側から内周側への傾斜角の変化は、一周分である必要はなく、部分的であってもよい。
【００５３】
図９ｂに示すように、第２プリズム装置３０は、円周に沿って波状の溝が形成されている。各溝は波状であるために円周方向に傾斜角が連続して変化する。そのために、溝毎に走査が可能になる。なお、溝は全面に形成される必要はなく、少なくとも一部に形成されていればよい。
【００５４】
第１プリズム装置２０の入射面２４から入射されたレーザ光は、入射面２４の外周から内周への傾斜角に応じて屈折して出力される。そのために、第１プリズム装置２０では、外周から内周（或いは内周から外周）の方向に走査が行われる。第２プリズム装置３０に入射される第１プリズム装置２０の走査光は、溝の傾斜角に応じて屈折して出力される。そのために、第２プリズム装置３０では、円周に沿った方向に走査が行われる。
第１プリズム装置２０と第２プリズム装置３０とを組み合わせることで、２次元の走査が行われる。例えば、第２プリズム装置３０が水平方向の走査に用いられ、第１プリズム装置２０が垂直方向の走査に用いられる。
【００５５】
＜第３実施例＞
図１０は、孔部を有するリング型の入射面２４に回折格子２６が設けられたプリズム装置２５の斜視図である。プリズム装置２５は、中央の孔に設けられる回転軸（図示せず）を中心に回転することで、レーザ光の走査を行う。プリズム装置２５は例えばプラスチックガラスのような透明材料で構成されており、入射面２４から入射されたレーザ光が透過するようになっている。
【００５６】
回折格子２６は、半径方向から円周方向まで、スリットが様々な向きに設けられている。回折格子２６によって、入射面２４から入射されるレーザ光は様々な方向に屈折する。プリズム装置２５が回転すると、レーザ光の当たる面の回折格子２６が回転に伴って変わるので、所定の面上を走査することが可能になる。
【００５７】
＜第４実施例＞
図１１は、平凸レンズ型の液体プリズム２８及び人工筋肉２９を用いたプリズム装置２７の構成の説明図である。人工筋肉２９は、例えば第１プリズム駆動機構４５により伸縮が指示されるようになっている。人工筋肉２９の伸縮に応じて、液体プリズム２８の厚みが変化する。液体プリズム２８の厚みの変化によって、入射されるレーザ光の偏角が変化する。そのために、直線状の走査が可能になる。
【００５８】
＜第５実施例＞
図１２は、平凸レンズ型の液体レンズ３２を用いたプリズム装置３１の構成を説明する図である。液体レンズ３２には電極３３が設けられており、この電極３３により、例えば第１プリズム駆動機構４５から電圧が印加されて、液体レンズ３２の屈折率が決まる。電圧をリニアに変化させることで、直線状の走査が可能になる。
【００５９】
＜第６実施例＞
図１３ａ、ｂは、液体レンズ３４を用いた別のプリズム装置３５の構成を説明する図である。
液体レンズ３４は、印加される電圧が非対称になることでレーザ光の入射角を変化させる。液体レンズ３５は、例えば水と油のように混ざり合わない２つの液体が２層になって構成されており、この２層の液体が導電性の容器３６に入れられている。液体レンズ３４と容器３６とは非接触になっており、その間に微細な空間が設けられている。２層の液体の上層３４ａにマイナスの電圧が印加されており、容器３６にプラスの電圧が印加される。各電圧が均等になるように印加される場合には、図１３ａのように上層３４ａと下層３４ｂとの液体の境界面が中央付近で盛り上がるが、不均等になるように印加される場合には、図１３ｂのように境界面が変形する。これにより、液体レンズ３５内の経路長が変わって偏角が変化し、レーザ光が走査される。
【００６０】
＜第７実施例＞
図１４は、凸レンズ型の磁性流体或いはイオン性液体（以下、単に「流体３８」という。）を用いたプリズム装置３７の構成を説明する図である。
流体３８の両脇には電磁石３９が設けられており、交互に電磁石３９から磁界を発生させることで流体３８を電磁石３９間で移動させる。移動により、レーザ光の入射位置が移動して、レーザ光の透過する流体３８内の経路長が変化する。経路長の変化により屈折率が変化して、走査が可能になる。電磁石３９を、流体３８を中心にして四方に設けることで、さらに複雑な走査が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態の光走査装置の概略構成図である。
【図２】カラー画像を表示する場合の光走査装置の概略構成図である。
【図３ａ】プリズム制御情報に含まれる水平方向の走査位置を指示する信号の例示図である。
【図３ｂ】プリズム制御情報に含まれる垂直方向の走査位置を指示する信号の例示図である。
【図３ｃ】奇数フィールドと偶数フィールドとが合成されてフレームが完成することを表す模式図である。
【図４ａ】第１実施例のプリズム装置の構成図である。
【図４ｂ】第１実施例のプリズム装置の構成図である。
【図５】第１プリズム装置に第２プリズム装置を備えた場合の構成図である。
【図６ａ】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図６ｂ】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図６ｃ】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図７】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図８ａ】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図８ｂ】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図８ｃ】カラー画像の場合の走査の説明図である。
【図９ａ】第２実施例のプリズム装置の構成図である。
【図９ｂ】第２実施例のプリズム装置の構成図である。
【図９ｃ】第２実施例のプリズム装置の構成図である。
【図９ｄ】第２実施例のプリズム装置の構成図である。
【図１０】第３実施例のプリズム装置の構成図である。
【図１１】第４実施例のプリズム装置の構成図である。
【図１２】第５実施例のプリズム装置の構成図である。
【図１３ａ】第６実施例のプリズム装置の構成図である。
【図１３ｂ】第６実施例のプリズム装置の構成図である。
【図１４】第７実施例のプリズム装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…光走査装置、  １０…レーザ装置、  １１…Ｒレーザ装置、  １２…Ｇレーザ装置、  １３…Ｂレーザ装置、  １４、１５、１６…ハーフミラー、  ２０…第１プリズム装置、  ２１…屈折部、  ２２…駆動部、  ２３…弾性部材、  ２４…入射面、  ２５、２７、３１、３５、３７…プリズム装置、  ２６…回折格子、  ２８…液体プリズム、  ２９…人工筋肉、  ３０…第２プリズム装置、  ３２、３４…液体レンズ、  ３３…電極、  ３４ａ…上層  ３４ｂ…下層  ３６…容器  ３８…流体、  ３９…電磁石、  ４０…走査制御装置、  ４１…映像信号処理部、  ４２…レーザ制御部、  ４３…レーザ駆動機構、  ４４…プリズム制御部、  ４５…第１プリズム駆動機構、  ４６…第２プリズム駆動機構、  ５０、５１…角度センサ  Ｓ…スクリーン、  Ｒ…領域
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８ａ】
2009042620.tif 000015
【図８ｂ】
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【図８ｃ】
2009042620.tif 000017
【図９ａ】
2009042620.tif 000018
【図９ｂ】
2009042620.tif 000019
【図９ｃ】
2009042620.tif 000020
【図９ｄ】
2009042620.tif 000021
【図１０】
2009042620.tif 000022
【図１１】
2009042620.tif 000023
【図１２】
2009042620.tif 000024
【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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