JP2017215548A - 光走査モジュール及び光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく検査を行うことができる光走査モジュールを提供する。【解決手段】光走査モジュール１０は、ハーフミラー１４、偏向走査部１５及び光取り出し口１６を備える。ハーフミラー１４は光源１１から出射された光ビームの伝搬経路上に設けられ、光ビームを透過及び反射する。偏向走査部１５は、ハーフミラー１４を透過した光ビームを入射光として偏向走査する。光取り出し口１６は、ハーフミラー１４で反射した光ビームを検査光として、当該光走査モジュール１０の外部に取り出す。【選択図】図１

Description

本開示は、光ビームを走査して画像を表示する光走査モジュール及び光走査装置に関する。

光を走査することで画像を表示する光走査装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の光走査装置（以下、従来装置）では、光源から出射された光束を、光偏向器により偏向し、更に、凹面ミラー等を介して被走査面に投射することで、２次元像を形成している。

特開２０１３−４１１８２号公報

ところで、光走査装置では、光源から光偏向器に至る部分を、モジュール化することが考えられる。従来装置の構成でモジュール化した場合、光源から出射された光束の品質を検査するには、モジュールの出力、即ち、光偏向器の出力を利用する必要がある。具体的には、モジュールを光走査装置に組み付けた状態にし、被走査面に投射される２次元像を検査する必要があった。

しかしこの場合、検査結果が不良であった場合、モジュールに問題があるのか、モジュールから被走査面に至る光路を形成する構成部品に問題があるのかを判断することができず、検査の効率が悪いという問題があった。本開示は、こうした問題をかんがみてなされたものであり、その目的は効率よく検査を行うことができる光走査モジュールを提供することにある。

本開示の一態様は、光ビームを走査して画像を表示する光走査モジュール（１０、３０）であって、ハーフミラー（１４）、偏向走査部（１５）及び光取り出し口（１６）を備える。ハーフミラーは光源（１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）から出射された光ビームの伝搬経路上に設けられ、光ビームを透過及び反射する。偏向走査部は、ハーフミラーを透過した光ビーム及びハーフミラーで反射した光ビームのうちいずれか一方を入射光とし、いずれか他方を検査光として、入射光を偏向走査する。光取り出し口は、検査光を当該光走査モジュールの外部に取り出す。

このような構成によれば、光取り出し口から光走査モジュールの外部に取り出した検査光を検査することで、光源からハーフミラーに至るまでの各部品及び各部品を組み立てた状態での品質を検査することができるため、光走査装置が２次元像を形成できるような段階まで作成されている必要とせず、品質の検査を行うことができる。

また、本開示の別の一態様は、光走査装置であって、前述の光走査モジュールに、更に検査光の特性を検査する検査センサとを備える。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態における光走査装置の構成を示す図である。 他の実施形態における光走査装置の構成を示す図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す光走査装置１は光走査モジュール１０及び検査センサ２０を備え、光走査モジュール１０は、光源１１、コリメータレンズ１２、集光レンズ１３、ハーフミラー１４、偏向走査部１５、光取り出し口１６を備える。

光源１１は、可視光の光ビームを出射するレーザダイオードである。
コリメータレンズ１２は、光源１１により出射される光ビームの出射方向に位置する。コリメータレンズ１２は、光源１１からの光ビームを入射すると、当該光ビームを略平行光にし、出射する。コリメータレンズ１２により、光源１１からの光ビームは略平行光にされるため、光ビームの出射から集光までの光路上の距離を調整することができる。すなわち、コリメータレンズ１２を介さない場合には、光源１１からの光ビームは拡散し、光源１１からの距離に応じて広がる。一方でコリメータレンズ１２を介して略平行光にすることで光源１１からの光ビームの拡散を抑えることができるため、光ビームの出射から集光までの光路上の距離を調整することができる。

集光レンズ１３は、コリメータレンズ１２により出射される当該略平行光にされた光ビームの出射方向に位置する。当該略平行光にされた光ビームは、集光レンズ１３により集光され、出射される。

ハーフミラー１４は、集光レンズ１３により集光された光ビームの出射方向に位置する。このとき、ハーフミラー１４の入射面は、光ビームの入射方向に対して、所定の角度だけ傾いて設置される。ハーフミラー１４は、入射した光ビームを、透過及び反射する。すなわち、ハーフミラー１４は、集光レンズ１３から入射された光ビームを、ハーフミラーを透過する光ビームである透過光と、ハーフミラーを反射する光ビームである反射光とに分離する。透過光は、ハーフミラー１４を透過し、ハーフミラー１４に入射した方向と同一方向に出射される。反射光は、ハーフミラー１４の入射面で反射し、ハーフミラー１４に入射した方向と異なる方向に出射される。ここでいう、ハーフミラー１４に入射した方向と異なる方向とは、前述のとおりハーフミラー１４の入射面が光ビームの入射方向に対して上記所定の角度だけ傾いて設置されることにより、ハーフミラー１４に入射した光ビームが反射する方向である。

偏向走査部１５は、偏向素子１５ａ及び駆動素子１５ｂを備える。例えば、偏向走査部１５は、ハーフミラー１４から入射した光ビームを偏向走査するＭＥＭＳミラーである。
偏向素子１５ａは、ハーフミラー１４を透過した光ビームを入射する位置に設置される。偏向素子１５ａは、入射した光ビームを反射させる鏡である。

駆動素子１５ｂは、偏向素子１５ａの入射面の向きを変化させるように偏向素子１５ａを揺動駆動させる。駆動素子１５ｂは偏向素子１５ａを水平方向に揺動させながら、垂直方向の角度を徐々に変えて、光ビームを偏向走査する。これにより２次元的な画像が形成される。

光取り出し口１６は、ハーフミラー１４から入射した反射光を光走査モジュール１０の外部に取り出す。
検査センサ２０は、光走査モジュール１０の外部のハーフミラー１４から検査センサ２０までの距離がハーフミラー１４から偏向素子１５ａまでの距離と同じになるような位置に配置される。検査センサ２０は、光取り出し口１６から光走査モジュール１０の外部に取り出された光ビームを検査光として入射し、入射した光ビームの特性を検査するために用いられるセンサである。ここでいう光ビームの特性とは、偏向素子１５ａが光ビームを偏向走査した際に適切に２次元的な画像が形成するための特性のことである。

［１−２．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の光走査装置１によると、光取り出し口１６を介して外部に取り出される検査光と偏向走査部１５に出射される透過光とは同じ特性を有している。このため、検査光を用いることによって、偏向走査部１５により偏向走査された光ビームを用いることなく、光走査モジュールの検査を行うことができる。すなわち、光走査モジュール単体での検査を行うことができるため、効率よく検査を行うことができる。

本実施形態の光走査装置１によると、光ビームを偏向走査部に入射する光ビームと、光走査モジュール１０の外部に取り出す光ビームとに分離することができるため、偏向走査部を設置した状態でも偏向走査部を介していない光ビームの検査を行うことができる。すなわち、偏向走査部の影響を受ける前の状態の光の検査を行うことができる。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図２に示す光走査装置２の光走査モジュール３０は光源を３つ備え、それに対応してコリメータレンズ及びミラーをそれぞれ３つ備える点で第１実施形態と異なる。すなわち、光走査装置２は、光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、コリメータレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、ミラー１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備える。なお、第２実施形態の光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃは第１実施形態の光源１１と、第２実施形態のコリメータレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは第１実施形態のコリメータレンズ１２と同種の構成要素である。

光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、光ビームを出射するレーザダイオードである。ここで、光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ赤、緑、青の単色光源である。赤、緑、青の光源それぞれの出力は調整可能である。

コリメータレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそれぞれ、光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより出射される光ビームの出射方向に位置する。コリメータレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの光ビームを入射すると、当該光ビームを略平行光にし、出射する。

ミラー１７ａは、コリメータレンズ１２ａにより出射された光ビームを反射する。
ミラー１７ｂは、コリメータレンズ１２ｂから出射された光ビームを反射し、ミラー１７ａにより反射された光ビームを透過し、それらの光ビームを同一方向に出射する。

ミラー１７ｃは、コリメータレンズ１２ｃから出射された光ビームを透過し、ミラー１７ｂにより出射された光ビームを反射し、それらの光ビームを同一方向に出射する。
ミラー１７ｃにより出射された光ビームは、集光レンズ１３に入射する。

集光レンズ１３以降の構成は第１実施形態と同様である。
［２−２．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。

本実施形態の光走査装置２によれば、３つの光源を有する構成である場合においても動作することができる。すなわち、第１実施形態では、光源は１つであったが、第２実施形態では、光源を３つ備えることができる。

本実施形態の光走査装置２によれば、赤、緑、青の光源を３つ組み合わせることで種々の色の光を表現することができる。すなわち第１実施形態では、単色の光源を用いた場合には単色の光が出射されるが、本実施形態では、赤、緑、青の光源の出力を調整することで種々の色の光を表現することができる。

本実施形態の光走査装置２によれば、集光レンズ１３、ハーフミラー１４、偏向走査部１５、光取り出し口１６などの構成要素を３つの光源に対して共通化することができる。すなわち、各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対してそれぞれに対して別々の集光レンズ１３、ハーフミラー１４、偏向走査部１５、光取り出し口１６が必要ない。これにより、各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出射された光ビームの制御をそれぞれ別に行う場合に比べて容易である。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（３ａ）上記各実施形態では、検査センサ２０は光走査モジュール１０の外部に配置されるが検査センサ２０の配置される位置はこれに限定されるものではない。すなわち、光走査モジュール１０の内部や光取り出し口１６に配置されてもよい。

（３ｂ）また、上記各実施形態では、検査センサ２０は、光走査モジュール１０の外部のハーフミラー１４から検査センサ２０までの距離がハーフミラー１４から偏向素子１５ａまでの距離と同じになるような位置に配置されるとしたが、検査センサ２０の配置される位置はこれに限定されるものではない。例えば、ハーフミラー１４から偏向素子１５ａまでの距離に対してハーフミラー１４からの距離が遠くなる位置でも、近くなる位置でもよい。この場合において、ハーフミラー１４から偏向素子１５ａまでの距離に対してハーフミラー１４から検査センサ２０までの距離が遠くなる位置に検査センサ２０を配置し、光ビームの出射される方向のずれを、より詳細に検査する構成としてもよい。

（３ｃ）また、上記各実施形態では、光走査装置１は検査センサ２０を備えるとしたが、検査センサ２０を備える構成に限定されるものではない。例えば、光走査装置の外側に検査センサを設ける構成としてもよい。

（３ｄ）上記各実施形態では、ハーフミラー１４の透過光を偏向走査部１５に、ハーフミラー１４の反射光を光取り出し口１６に出射するが、ハーフミラー１４の透過光及び反射光の出射先はこれに限定されるものではない。すなわち、ハーフミラー１４により反射した光を偏向走査部１５に、透過した光を光取り出し口１６に出射する構成としてもよい。

（３ｅ）上記第２実施形態では、光源は赤、緑、青の３つの光源を用いているが、光源の種類は、これに限定されるものではない。また、光源の数は３つに限定されるものではなく、２つ以下又は４つ以上としてもよい。この場合には、例えば光源の数に応じた数のコリメータレンズ、ミラーを配置してもよい。また、上記第２実施形態では、各色１つずつの光源により構成されるが、各色ごとの光源の数はこれに限定されるものではない。例えば、赤、緑の光源が１つずつ、青の光源が２つといった構成としてもよい。

（３ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１，２…光走査装置、１０，３０…光走査モジュール、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…光源、１４…ハーフミラー、１５…偏向走査部、１６…光取り出し口、２０…検査センサ。

Claims (3)

1. 光ビームを走査して画像を表示する光走査モジュール（１０、３０）であって、
   光源（１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）から出射された光ビームの伝搬経路上に設けられ、前記光ビームを透過及び反射するハーフミラー（１４）と、
   前記ハーフミラーを透過した光ビーム及び前記ハーフミラーで反射した光ビームのうちいずれか一方を入射光とし、いずれか他方を検査光として、前記入射光を偏向走査する偏向走査部（１５）と、
   前記検査光を当該光走査モジュールの外部に取り出す光取り出し口（１６）と、
   を備える光走査モジュール。
2. 光ビームを走査して画像を表示する光走査装置（１、２）であって、
   光源（１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）から出射された光ビームの伝搬経路上に設けられ、前記光ビームを透過及び反射するハーフミラー（１４）と、
   前記ハーフミラーを透過した光ビーム及び前記ハーフミラーで反射した光ビームのうちいずれか一方を入射光とし、いずれか他方を検査光として、前記入射光を偏向走査する偏向走査部（１５）と、
   前記検査光の特性を検査する検査センサ（２０）と、
   を備える光走査装置。
3. 請求項２に記載の光走査装置であって、
   前記検査センサと前記ハーフミラーとの距離が前記偏向走査部と前記ハーフミラーとの距離と同じになるように前記検査センサの位置が配置されている、光走査装置。

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