JP2018063345A - 光学素子の支持体および画像描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の外形寸法の誤差によらず、取付け姿勢のばらつきを抑えた光学素子の支持構造を提供し、さらに、色ずれの少ない画像描画装置を提供する。【解決手段】光学素子１８の第一面１８１を接触保持する第一保持面４１と、光学素子１８の第一面１８１から離れた稜線１８２の少なくとも一部を接触保持する第二保持面４２と、を備えた筐体４０と、第一保持面４１に向かって光学素子１８を押し付ける第一押圧部材５１と、第二保持面４２に向かって光学素子１８を押し付ける第二押圧部材５２と、を有し、第一保持面４１と第二保持面４２をそれぞれ外挿延長した時の外挿面の交差角度が鋭角であって、第一押圧部材５１が光学素子１８に押圧を付与する第一押圧位置は、光学素子１８の中心よりも第二保持面４２側で、第二押圧部材５２が光学素子１８に押圧を付与する第二押圧位置は、光学素子１８の中心よりも第一保持面４１から離れた位置である。【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子の支持体および画像描画装置に係り、特に、プリズムやミラーなどの光学素子を備えたときの支持に好適な光学素子の支持体および画像描画装置に関する。

従来からレーザ光源等の光を光学的に反射・屈折させるために光学素子が多く用いられている。例えば、画像描画装置を例に挙げると、レーザ光源ユニットから出射される緑色、赤色および青色の３色のレーザ光の光軸を略同一に揃えるために、光学素子として波長選択性のダイクロイックミラーが設けられている。ダイクロイックミラー等の光学素子の取付け姿勢の誤差は、例えば、画像描画装置ではスクリーン上で色ずれが発生する原因となるので、誤差が無い取り付けが必要となる。

このような問題に対して、光学素子について、精度よく取付けるための支持構造の例として、光学素子の所定面とその面に隣接した面の２面を固定バネでそれぞれ押圧して、それら２面の裏面側を筐体に設けた座面のそれぞれに当接させて支持する技術が知られている。このような技術は、例えば、特開２０１６-１２６２６９号公報に記載されている。

特開２０１６-１２６２６９号公報

上記先行技術のように、光学素子の２面を座面に当接させて取付ける支持構造では、外形寸法に誤差があると、光学素子と座面との当接位置が一定にならず、固定バネによる押圧力と座面から受ける反力によって光学素子に回転モーメントが発生し、光学素子が座面から浮いた状態で取付けられてしまう可能性があった。例えば、正の直角度誤差がある場合は、光学素子において座面側と異なる側の稜線が面から浮いた状態で取付けられやすくなる。逆に、負の直角度誤差がある場合は、光学素子において座面側の稜線が面から浮いた状態で取付けられやすくなる。

本発明の目的は、光学素子の外形寸法の誤差に依らず、取付け姿勢のばらつきを抑えた光学素子の支持体および画像描画装置を提供することである。

上記目的を達成するために、筐体を有するものであって、前記筐体の一部に、光学素子の所定の面である第一面を接触保持する第一保持面と、前記光学素子の前記第一面と隣接する第二面上の前記第一面から離れた稜線の少なくとも一部を接触保持する第二保持面が形成され、前記第一保持面に向かって前記光学素子を押し付ける第一押圧部材と、前記第二保持面に向かって前記光学素子を押し付ける第二押圧部材を有し、前記第一保持面と前記第二保持面を延長した互いの交差角度が、前記第一面と前記第二面とのなす角度よりも小さいように構成する。

あるいは、光学素子の第一面を接触保持する第一保持面と、光学素子の該第一面から離れた稜線の少なくとも一部を接触保持する第二保持面と、を備えた筐体と、第一保持面に向かって光学素子を押し付ける第一押圧部材と、第二保持面に向かって光学素子を押し付ける第二押圧部材と、を有し、第一保持面と第二保持面をそれぞれ外挿延長した時の外挿面の交差角度が鋭角であって、第一押圧部材が光学素子に押圧を付与する第一押圧位置は、前記光学素子の中心よりも第二保持面側で、第二押圧部材が光学素子に押圧を付与する第二押圧位置は、光学素子の中心よりも第一保持面から離れた位置である。

本発明によれば、光学素子の外形寸法の誤差に依らず、取付け姿勢のばらつきを抑えた光学素子の支持体が可能となる。さらに、本発明を適用した画像描画装置においては、3色のレーザ光の光軸を略同一に揃えられるため、色ずれの少ない画像表示が可能となる。

実施例１を適用した画像描画装置の構成を概略的に示す平面図 実施例１のダイクロイックミラーを支持構造の構成を示す部分的な分解斜視図 実施例１のダイクロイックミラーの支持構造を示す部分断面図 実施例１の筐体に設けた保持面の形状を示す部分断面図 実施例１のダイクロイックミラーの押圧位置を示す部分断面図 実施例２のダイクロイックミラーを支持構造の構成を示す部分的な分解斜視図 実施例２の筐体の保持面の位置関係を示す部分平面図 実施例２のダイクロイックミラーと保持面の隅角部との位置関係を示す部分断面図 実施例２のダイクロイックミラーの押圧位置を示す部分平面図

本発明の光学素子の支持構造を適用した画像描画装置を例に、実施例1について説明する。

図１は実施例１の光学素子の支持構造を適用した画像描画装置１の構成を示す概略平面図である。図中の点線は、レーザ光の光軸を表す。実施例1における画像描画装置１は、画像描画用のレーザ光を出射するレーザ光源部１０と、このレーザ光を２次元に偏向走査する偏向ミラー装置２０を主要光学部品として構成されている。筐体４０は、レーザ光源部１０と偏向ミラー装置２０を支持、固定する成形品である。

まず、レーザ光源部１０の構成について説明する。レーザ光源部１０内には、互いに波長が異なる３つのレーザ光源１１、１２および１３が配置されている。

レーザ光源１１は、例えば緑色レーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光源１１が出射した緑色レーザ光は、コリメートレンズ１４を透過して略平行なレーザ光に変換されたのち、ダイクロイックミラー１７に入射する。

レーザ光源１２は、例えば青色レーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光源１２が出射した青色レーザ光も、コリメートレンズ１５を透過して略平行なレーザ光に変換され、ダイクロイックミラー１７に入射する。

ダイクロイックミラー１７は、レーザ光源１１が出射した緑色レーザ光を透過させる一方、レーザ光源１２から出射した青色レーザ光を反射する機能を備えた波長選択性の光学素子であり、このダイクロイックミラー１７を透過または反射した２色のレーザ光は、それぞれの光軸の角度と位置が揃った略同一の光路を進行してダイクロイックミラー１８に入射する。

レーザ光源１３は、例えば赤色レーザ光を出射する半導体レーザである。このレーザ光源１３が出射した赤色レーザ光は、コリメートレンズ１６を透過して略平行なレーザ光に変換されたのち、ダイクロイックミラー１８に入射する。

ダイクロイックミラー１８は、緑色と青色のレーザ光を反射させ、赤色レーザ光のみを透過させる機能を備えた波長選択性の光学素子である。このダイクロイックミラー１８を透過または反射した緑色、青色および赤色の３色のレーザ光は、それぞれの光軸の角度と位置が揃った略同一のレーザ光として進行し、レーザ光を走査する偏向ミラー装置２０に入射する。

次に、偏向ミラー装置２０について説明する。偏向ミラー装置２０は、装置内に反射ミラー２１を備え、その反射面を２つの軸まわりに振動させる機能を有する。偏向ミラー装置２０は、入射したレーザ光を反射し、所定の距離だけ離れたスクリーン３０上で２方向に走査して画像を描画する。

この画像描画装置１の光路中に配置されたダイクロイックミラー１７、１８の固定に、本発明の支持構造が適用されている。以下では、ダイクロイックミラー１８を例に、その具体的な支持構造とその効果について説明する。

図２は実施例１のダイクロイックミラー１８の支持構造の構成を示す部分的な分解斜視図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’断面における実施例１のダイクロイックミラー１８の支持構造を示す部分断面図である。図中の１８２はダイクロイックミラー１８の反射面１８１から離れた稜線で、反射面１８１の裏面１８５上の第二保持面４２側の稜線である。ここで、稜線とは、隣り合う二つの面が交わってできる線分を意味する。稜線１８２は、具体的には、ダイクロイックミラーの第二面１８６と反射面の裏面１８５が交わってできる線分である。１８３と１８４はそれぞれ、反射面１８１上の第二押圧部５２側と第二保持面４２側の稜線である。

筐体４０は、ダイクロイックミラー１８の第一面である反射面１８１を保持する第一保持面４１と、ダイクロイックミラー１８の反射面１８１から離れた稜線１８２の一部を接触保持する第二保持面４２を有する。ダイクロイックミラー１８の反射面１８１の裏面１８５と筐体４０の間には、押圧部材５０が挿入される。押圧部材５０は、第一保持面４１に向かってダイクロイックミラー１８を押し付ける第一押圧部５１と、第二保持面４２に向かってダイクロイックミラー１８を押し付ける第二押圧部５２を有する。このように、実施例１のダイクロイックミラー１８は、反射面１８１を筐体４０の第一保持面４１に、稜線１８２を第二保持面４２に、それぞれ押し当てることによって位置と姿勢が規定される。なお、本実施例では第一押圧部５１と第二押圧部５２が一つの押圧部材５０上に一体に構成されているが、第一押圧部５１と第二押圧部５２は別々の押圧部材上に設けてもよい。また、ダイクロイックミラーの反射面１８１とその裏面１８５間の角度公差は極めて高い精度で製造されている。そのため、本実施例ではダイクロイックミラー１８の第一面として反射面１８１を筐体４０の第一保持面４１上に押し当てる構成としたが、その裏面１８５を第一保持面４１上に押し当てる構成としてもよい。

本実施例は２つの特徴ある構成からなっている。１つ目の特徴について図４を用いて説明する。図４は、実施例１の筐体４０の第一保持面４１と第二保持面４２の形状を示す部分断面図である。第二保持面４２は第一保持面４１に向かって下る傾斜面で、その傾斜は、ダイクロイックミラー１８の直角度公差よりも大きな高低差を有している。第一保持面４１と第二保持面４２をそれぞれ外挿延長した時の外挿面（外挿面４０１、４０２）の交差角度θが鋭角となることで、ダイクロイックミラーの反射面１８１とその反射面に隣接し、第二保持面４２と対向する第二面１８６との２面間の直角度誤差に依らず、ダイクロイックミラー１８と第二保持面４２との接触位置を、常に、裏面１８５側の稜線１８２に規定することができる。この場合、ダイクロイックミラー１８は、第二保持面４２から受ける反力が発生する回転モーメントによって、反射面１８１の第二保持面４２側の稜線１８４が第一保持面４１から浮き上がる可能性があるが、その一方で、反射面１８１の第二押圧部５２側の稜線１８３が第一保持面４１から浮き上がることはない。なお、本実施例では、ダイクロイックミラー１８の反射面１８１と第二面１８６との２面間の理想的な角度を直角（外挿面４０１、４０３）としているが、この２面間の理想的な角度が直角でない角度φの場合においても、第一保持面４１と第二保持面４２をそれぞれ外挿延長した時の外挿面の交差角度θを、角度φの最小許容値よりも小さく設定すれば同様の効果が得られる。ここで、最小許容値は、最小許容寸法を意味し、あるいは、寸法の下限値である基準寸法+下の寸法の許容差を意味するものである。単に外挿面の交差角度θを、角度φの最小許容値よりも小さく設定してもほぼ同様な効果を得られる。

２つ目の特徴について図５を用いて説明する。図５は、実施例１のダイクロイックミラー１８の押圧位置を示す部分断面図である。図中の一点鎖線６１は反射面１８１の法線に平行なダイクロイックミラー１８の中心線を表し、一点鎖線６２は反射面１８１と裏面１８５の中心面上にあるダイクロイックミラー１８の中心線を表す。押圧部材５０の第一押圧部５１がダイクロイックミラー１８に押圧力を付与する第一押圧位置５１Ａは、その中心線６１よりも第二保持面４２側であり、第二押圧部５２がダイクロイックミラー１８に押圧力を付与する第二押圧位置５２Ａは、ダイクロイックミラー１８の中心線６２よりも裏面１８５側である。この場合、ダイクロイックミラー１８に作用する２つの押圧力が発生する回転モーメントによって、前述した第二保持面４２から受ける反力が発生する回転モーメントが相殺され、ダイクロイックミラーの稜線１８４の第一保持面４１からの浮き上がりが抑制される。その結果、ダイクロイックミラー１８の外形寸法の誤差に依らず、反射面１８１が常に第一保持面４１に面接触した状態でダイクロイックミラー１８を筐体４０に取付けることが可能となる。

したがって、光学素子の外形寸法の誤差に依らず、取付け姿勢のばらつきを抑えた光学素子の支持構造を提供することができる。さらに、本発明を適用した画像描画装置においては、3色のレーザ光の光軸を略同一に揃えられるため、色ずれの少ない画像表示が可能となる。

本発明の実施例２について図６から図９を用いて説明する。図中に同一の符号を付された説明済みの構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図６は実施例２のダイクロイックミラー１８を支持構造の構成を示す部分的な分解斜視図である。図中の８１Ｌと８１Ｒは、２つに分割された筐体８０の第一保持面であり、７１Ｌと７１Ｒはそれぞれ、裏面１８５側から第一保持面８１Ｌと８１Ｒに向かってダイクロイックミラー１８を押し付ける第一押圧部である。

この実施例２は実施例１で述べた２つの特徴ある構成に加えて、さらに２つの特徴ある構成からなっている。まず、１つ目の特徴について図７と図８を用いて説明する。図７は実施例２の筐体８０の保持面の位置関係を示す部分平面図であり、図８は図６のＢ−Ｂ’断面における実施例２のダイクロイックミラー１８と保持面の隅角部との位置関係を示す部分断面図である。実施例２の１つ目の特徴は、筐体８０の第一保持面が同一面内で２つに分割された８１Ｌと８１Ｒから構成され、第二保持面８２がその２分割された第一保持面８１Ｌ、８１Ｒの間に形成されていることである。この場合、第一保持面８１Ｌ、８１Ｒと第二保持面８２の隅角部８１ＬＣ、８１ＲＣ、８２Ｃに、成形時の筐体８０および金型の損傷を避けるための丸みを設置しても、図８に示すように、その隅角部８１ＬＣ、８１ＲＣ、８２Ｃがダイクロイックミラー１８に接触しないため、ダイクロイックミラー１８の取付け姿勢の精度を損なうことがない。

次に、２つ目の特徴について図９を用いて説明する。図９は実施例２のダイクロイックミラー１８の押圧位置を示す部分平面図である。押圧部材７０は、第一保持面８１Ｌ、８１Ｒと第二保持面８２に対向した３つの第一押圧部７１Ｌ、７１Ｒ、および第二押圧部７２を備え、ダイクロイックミラー１８に押圧力を付与する第一押圧位置７１ＬＡ、７１ＲＡと第二押圧位置７２Ａを第一保持面８１Ｌ、８１Ｒと第二保持面８２のそれぞれに対向させている。なお、本実施例では第一押圧部７１Ｌ、７１Ｒと第二押圧部７２のすべてを一つの押圧部材７０上に一体に構成したが、これらの押圧部のすべて、あるいは、そのいくつかを別々の押圧部材上に分けて設けてもよい。この２つ目の構成により、ダイクロイックミラー１８には、その長手方向における回転モーメントの不釣り合いも発生せず、ダイクロイックミラー１８の外形寸法の誤差に依らず、反射面１８１を第一保持面８１Ｌ、８１Ｒの両方に面接触させた状態でダイクロイックミラー１８を筐体８０に取付けることが可能となる。

したがって、筐体の成形性を高めた実施例２においても、光学素子の外形寸法の誤差によらず、取付け姿勢のばらつきを抑えた光学素子の支持構造を提供することができる。さらに、本発明を適用した画像描画装置においては、3色のレーザ光の光軸を略同一に揃えられるため、色ずれの少ない画像表示が可能となる。

１ 画像描画装置
１０ レーザ光源部
２０ 偏向ミラー装置
３０ スクリーン
４０、８０ 筐体
５０、７０ 押圧部材
１１、１２、１３ レーザ光源
１４、１５、１６ コリメートレンズ
１７、１８ ダイクロイックミラー
１８１ 反射面
１８２ 反射面から離れた稜線
１８３ 反射面の第二押圧部側の稜線
１８４ 反射面の第二保持面側の稜線
１８５ 反射面の裏面
１８６ 反射面に隣接し、第二押圧部と対向する第二面
６１ ダイクロイックミラーの反射面の法線に平行な中心線
６２ ダイクロイックミラーの反射面とその裏面の中心面上にある中心線
４１、８１Ｌ、８１Ｒ 第一保持面
４２、８２ 第二保持面
４２Ｃ、８２Ｃ、８１ＬＣ、８１ＲＣ 隅角部
５１、５１Ｌ、５１Ｒ 第一押圧部
５２、７２ 第二押圧部
５１Ａ、７１ＬＡ、７１ＲＡ第一押圧位置
５２Ａ、７２Ａ 第二押圧位置
θ 第一保持面と第二保持面をそれぞれ外挿延長した時の外挿面の交差角度
φ ダイクロイックミラーの反射面とその反射面に隣接する第二保持面側の側面の２面間の角度

Claims (10)

1. 筐体を有するものであって、前記筐体の一部に、光学素子の所定の面である第一面を接触保持する第一保持面と、前記光学素子の前記第一面に隣接する第二面上の前記第一面から離れた稜線の少なくとも一部を接触保持する第二保持面が形成され、前記第一保持面に向かって前記光学素子を押し付ける第一押圧部材と、前記第二保持面に向かって前記光学素子を押し付ける第二押圧部材を有し、前記第一保持面と前記第二保持面を延長した互いの交差角度が、前記第一面と前記第二面とのなす角度よりも小さいことを特徴とする光学素子の支持体。
2. 前記交差角度が、鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の支持体。
3. 前記第一押圧部材が前記光学素子に押圧を付与する第一押圧位置は、前記光学素子の中心よりも第二保持面側で、前記第二押圧部材が前記光学素子に押圧を付与する第二押圧位置は、前記光学素子の中心よりも第一保持面から離れた位置であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子の支持体。
4. 前記第一保持面は、同一面内の少なくとも２つ以上に分割された保持面より構成され、前記第二保持面は前記分割された第一保持面の間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の支持体。
5. 前記第一押圧部材が、前記光学素子に押圧を付与する押圧位置は、第一保持面に対向する位置であり、
   それぞれの面に対向した２つ以上の押圧部材により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の支持体。
6. 筐体と、光源と、前記光源からの光に対して光学的な作用を与える光学素子を有し、前記光学的素子を介してスクリーンに描画する画像描画装置であって、前記筐体の一部に、前記光学素子の所定の面である第一面を接触保持する第一保持面と、前記光学素子の前記第一面に隣接する第二面上の前記第一面から離れた稜線の少なくとも一部を接触保持する第二保持面が形成され、前記第一保持面に向かって前記光学素子を押し付ける第一押圧部材と、前記第二保持面に向かって前記光学素子を押し付ける第二押圧部材を有し、前記第一保持面と前記第二保持面を延長した互いの交差角度が、前記第一面と前記第二面とのなす角度よりも小さいことを特徴とする画像描画装置。
7. 前記交差角度が、鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の画像描画装置。
8. 前記第一押圧部材が前記光学素子に押圧を付与する第一押圧位置は、前記光学素子の中心よりも第二保持面側で、
   前記第二押圧部材が前記光学素子に押圧を付与する第二押圧位置は、前記光学素子の中心よりも第一保持面から離れた位置であることを特徴とする請求項７に記載の画像描画装置。
9. 前記第一保持面は、同一面内の少なくとも２つ以上に分割された保持面より構成され、前記第二保持面は前記分割された第一保持面の間に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の画像描画装置。
10. 前記第一押圧部材が、前記光学素子に押圧を付与する押圧位置は、第一保持面に対向する位置であり、
    それぞれの面に対向した２つ以上の押圧部材により構成されていることを特徴とする請求項９に記載の画像描画装置。

Images