JP2021089390A

JP2021089390A - 描画装置および描画システム

Info

Publication number: JP2021089390A
Application number: JP2019220653A
Authority: JP
Inventors: 真也伊藤; Shinya Ito; 孝史京野; Takashi Kyono
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-06-10

Abstract

【課題】映像サイズおよび投影方向を調整可能な描画装置および描画システムを提供する。【解決手段】一実施形態に係る描画装置２は、映像を描画するための描画レーザ光を出力する光源部と、描画レーザ光を反射する第１反射部を有するとともに、前記第１反射部を駆動することによって、前記映像を描くように前記描画レーザ光を走査する描画機構と、描画レーザ光を通す窓部を有しており、光源部および描画機構を収容するパッケージと、第１反射部で反射した描画レーザ光を反射する第２反射部を有するとともに、第２反射部を駆動することによって、映像の投影方向を調整する投影方向調整機構と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、描画装置および描画システムに関する。

レーザ光を走査することによって、文字、図形などを含む映像を描画する描画装置が知られている（特許文献１〜３参照）。

特開２０１４−１８６０６８号公報特開２０１４−５６１９９号公報国際公開第２００７／１２０８３１号

特許文献１〜３に開示されている描画装置では、たとえば、描画装置を固定して設置した場合、映像サイズおよび映像の投影方向を調整できなかった。

本開示は、映像サイズおよび投影方向を調整可能な描画装置および描画システムを提供することを目的とする。

一実施形態に係る描画装置は、映像を描画するための描画レーザ光を出力する光源部と、前記描画レーザ光を反射する第１反射部を有するとともに、前記第１反射部を駆動することによって、前記映像を描くように前記描画レーザ光を走査する描画機構と、前記描画レーザ光を通す窓部を有しており、前記光源部および前記描画機構を収容するパッケージと、前記第１反射部で反射した前記描画レーザ光を反射する第２反射部を有するとともに、前記第２反射部を駆動することによって、前記映像の投影方向を調整する投影方向調整機構と、を備える。

本開示によれば、映像サイズおよび投影方向を調整可能な描画装置および描画システムを提供できる。

図１は、一実施形態の描画システムの概念図である。図２は、第１実施形態に係る描画装置の概略構成を示す側面図である。図３は、第１実施形態に係る描画装置の斜視図である。図４は、カバーを外した状態における第１実施形態に係る描画装置の斜視図である。図５は、カバーを外した状態における第１実施形態に係る描画装置の平面図である。図６は、第２実施形態に係る描画装置の斜視図である。図７は、カバーを外した状態の第２実施形態に係る描画装置の斜視図である。図８は、カバーを外した状態の第２実施形態に係る描画装置の平面図である。図９は、カバーを外した状態の第２実施形態の変形例に係る描画装置の斜視図である。図１０は、描画システムの変形例を説明するための図面である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

上記構成では、光源部から出力された描画レーザ光は、描画機構が有する第１反射部によって反射する。第１反射部で反射した描画レーザ光は、第２反射部で反射される。したがって、描画機構が第１反射部を走査することによって、第２反射部上に一旦映像が描画される。そのため、投影方向調整機構が第２反射部を駆動し、第２反射部による描画レーザ光の反射方向を変更することによって、映像が投影される方向を調整可能である。更に、描画レーザ光を走査することで映像を描画しているので、描画機構による描画レーザ光の走査範囲を変更することで映像サイズを調整できる。したがって、上記描画装置では、映像サイズおよび映像の投影方向を調整可能である。

前記投影方向調整機構は、前記パッケージ内に収容されていてよい。これにより、第１反射部と第２反射部との距離を短くできる。

前記光源部は、複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から出力される複数のレーザ光をコリメートする複数のレンズと、前記複数のレンズによってコリメートされた前記複数のレーザ光を合波して前記描画レーザ光を生成する合波部と、を有してもよい。

この場合、たとえば、上記複数のレーザ光として異なる波長を有する複数のレーザ光を使用することによって、カラーの映像を描画できる。更に。複数のレーザ光は、コリメートされているので、描画レーザ光もコリメートされたレーザ光である。この場合、ピント合わせが不要である。すなわち、描画装置は、フォーカスフリーな描画装置である。そのため、投影方向位置調整機構で、投影方向を調整することによって、映像の投影位置と、投影方向位置調整機構との距離が変化しても、明瞭な映像を描画できる。

前記第１反射部と前記第２反射部との間の距離は、１５ｍｍ以下であってもよい。

一実施に係る描画システムは、上記描画装置と、映像情報に基づいて前記光源部および前記描画機構を制御するとともに、映像投影位置情報に基づいて前記投影方向調整機構を制御する制御装置と、を備える。

この場合、制御装置が、映像情報に基づいた映像を、映像投影位置情報に基づいた位置に所望の映像サイズで描画できる。

上記描画装置は、外光を検出する外光センサを備え、前記制御装置は、前記外光センサの検出結果に応じて、前記描画機構による前記描画レーザ光の走査範囲を制御してもよい。

この場合、描画システムの周囲の明るさに応じて、映像サイズを調整可能である。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。

図１は、一実施形態の描画システムの概念図である。図１に模式的に示した描画システム１は、描画装置２と、制御装置３とを備える。描画システム１は、制御装置３によって描画装置２を制御し、描画レーザ光Ｌを２次元的に走査することによって映像Ｉを所望の位置に形成するシステムである。図１では、映像Ｉを、模式的にハッチングを付して示している。

描画装置２は、光源部１０と、描画部（描画機構）２０と、方向調整部（投影方向調整機構）４０、とを有する。

光源部１０は、描画レーザ光Ｌを出力する。描画レーザ光Ｌはコリメート光（平行光）である。描画レーザ光Ｌは、異なる色の複数のレーザ光が合波された合波光でもよいし、単色のレーザ光であってもよい。単色のレーザ光とは、上記合波光ではないことを意味する。たとえば、合波光が、赤色、緑色および青色のレーザ光が合波されたレーザ光である場合に対して、たとえば赤色（緑色または青色）のレーザ光が、単色のレーザ光である。光源部１０は、映像Ｉを形成する画素の情報に基づいて描画レーザ光Ｌを出力する。たとえば、描画レーザ光Ｌが上記合波光である場合、合波光に含まれる各色の強度を調整することで、上記画素を示す色、明るさ等を有する描画レーザ光Ｌを出力する。

描画部２０は、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌによって映像Ｉを方向調整部４０（具体的には、後述するミラー４１）上に描画する。描画部２０は、ミラー（第１反射部）２１と、駆動部２２とを有する。ミラー２１は、方向調整部４０に向けて描画レーザ光Ｌを反射する。駆動部２２は、描画レーザ光Ｌが映像Ｉを描画するように、ミラー２１を２次元的に駆動する。

図１では、図示を省略しているが、光源部１０と描画部２０とは、パッケージ（図１において不図示）に収容されている。

方向調整部４０は、映像Ｉを投影するとともに、投影方向（たとえば、図１において破線で示した方向Ｄ１、方向Ｄ２等）を調整する。方向調整部４０は、ミラー（第２反射部）４１と、駆動部４２とを有する。ミラー４１は、ミラー２１で反射された描画レーザ光Ｌを更に反射する。これにより、ミラー４１は、ミラー４１上に描画された映像Ｉをミラー４１の向き（または傾き）によって決定される方向に投影する。駆動部４２は、ミラー４１に描画された映像Ｉを所望の方向（或いは所望の位置）に投影するために、ミラー４１を駆動する。駆動部４２は、ミラー４１を１軸で駆動してもよいし、２軸で駆動してもよい。

方向調整部４０は、描画部２０に対して、ミラー２１とミラー４１との間の距離がたとえば１５ｍｍ以下の距離に配置され得る。ミラー２１とミラー４１の間の距離は、１０ｍｍ以下でもよいし、５ｍｍ以下でもよい。ミラー２１とミラー４１との間の距離は、たとえば、ミラー２１の中心とミラー４１の中心との間の距離である。ミラー２１とミラー４１との間の距離は、たとえば、駆動部２２で駆動されるミラー２１の駆動中心と、駆動部４２で駆動されるミラー４１の中心との間の距離である。ミラー２１とミラー４１の距離を短くすることで、ミラー４１のサイズを小さくすることができる。駆動中心は、駆動部で駆動された場合に実質的に位置が変わらない箇所である。方向調整部４０は、上記パッケージの外部に配置されてもよいし、パッケージ内に収容されてもよい。

制御装置３は、外部から入力された描画指示に基づいて、描画装置２を制御する。描画指示は、描画すべき映像情報および映像Ｉの投影方向情報を含む。映像情報は、たとえば、投影すべき映像Ｉを作成した機器（たとえば、パーソナルコンピュータ）から直接入力されてもよい。投影方向情報は、キーボード、タッチパネルなどで入力され得る。映像情報は、少なくとも映像Ｉを構成する画素の情報（色、明るさなど）、映像サイズ等を含む。制御装置３は、第１制御部３ａ、第２制御部３ｂおよび第３制御部３ｃを有する。以下、上記描画指示を含む信号を描画指示信号と称す。

第１制御部３ａは、上記描画指示信号から第１映像信号Ｓ１を生成し、第１映像信号に基づいて光源部１０を制御する。第１映像信号Ｓ１は、画素の情報を含む信号である。第１制御部３ａは、映像Ｉを形成する画素の素情報に基づいた描画レーザ光Ｌを出力するように、光源部１０を制御する。

第２制御部３ｂは、上記描画指示信号から第２映像信号Ｓ２を生成し、第２映像信号Ｓ２に基づいて描画レーザ光Ｌによって映像Ｉが描画されるように、描画部２０を制御する。具体的には、第２映像信号Ｓ２を駆動部２２に送信し、駆動部２２に、第２映像信号Ｓ２に基づいて描画レーザ光Ｌが走査されるように、ミラー２１を駆動させる。第２映像信号Ｓ２は、描画レーザ光Ｌの走査範囲を含む。走査範囲は、映像サイズに対応する。

第３制御部３ｃは、上記描画指示信号から投影位置信号Ｓ３を生成し、投影位置信号Ｓ３に基づいて所望の投影位置に映像Ｉが投影されるように、方向調整部４０を制御する。具体的には、第３制御部３ｃは、投影位置信号Ｓ３を駆動部４２に送信し、駆動部４２に、投影位置信号Ｓ３で指示される方向に映像Ｉが投影されるようにミラー４１を駆動させる。投影位置信号Ｓ３は、映像Ｉの投影方向を含む。

制御装置３は、上記第１制御部３ａ、第２制御部３ｂおよび第３制御部３ｃの機能を実現可能に構成されたコンピュータを有すればよい。制御装置３は、上記指示信号、ならびに、その他ユーザからの入力、外部センサなどからの入力を受け付ける入力部、各種信号データなどを保存する記憶部を適宜有し得る。制御装置３の例は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）である。

次に、描画装置２の種々の実施形態を詳述する。

（第１実施形態）
図２〜図５を利用しては第１実施形態に係る描画装置２（以下、「描画装置２Ａ」と称す）を説明する。図２は、第１実施形態に係る描画装置２Ａの概略構成を示す側面図である。図３は、第１実施形態に係る描画装置２Ａの斜視図である。図４は、カバーを外した状態における第１実施形態に係る描画装置２Ａの斜視図である。図５は、カバーを外した状態における第１実施形態に係る描画装置２Ａの平面図である。図２および図３では、映像Ｉを示すために、映像Ｉにハッチングを付している。

描画装置２Ａは、図２および図３に示したように、光源部１０および描画部２０がパッケージ３０内に収容されており、方向調整部４０がパッケージ３０の外側に配置された装置である。

まず、パッケージ３０を説明する。パッケージ３０は、支持体３１と、カバー３２とを有する。カバー３２は、支持体３１に固定されている。これにより、光源部１０および描画部２０が収容される収容空間が形成されている。収容空間の体積の例は１ｃｍ^３（１×１０^−６ｍ^３）〜１１ｃｍ^３（１．１×１０^−５ｍ^３）である。

支持体３１は、光源部１０および描画部２０を支持する。支持体３１は、支持基板３１１を有する。支持基板３１１は、たとえば、ステムである。支持基板３１１の材料の例は、Ｎｉ／Ａｕめっきを施した鉄合金である。支持基板３１１は、たとえば、平面視形状が矩形である板状部材である。この場合、矩形の長辺の長さの例は、１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、短辺の長さの例は、８ｍｍ〜２５ｍｍである。支持基板３１１は、たとえば、平面視形状が正方形である板状部材であってもよい。

支持体３１は、図２に示したように、電子冷却モジュール（以下、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ−ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｏｌｅｒ）と称する場合もある。）３１２を有してもよい。ＴＥＣ３１２は、支持基板３１１に固定される。ＴＥＣ３１２の例は、熱電クーラー、またはペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。ＴＥＣ３１２は、吸熱板３１２ａと、放熱板３１２ｂと、吸熱板３１２ａと放熱板３１２ｂとを連結する連結部３１２ｃを有する。連結部３１２ｃは、電極を挟んで吸熱板３１２ａと放熱板３１２ｂとの間にそれぞれ間隔をあけて並べて配置される複数の柱状の半導体柱を有する。図２では、連結部３１２ｃをブロックで模式的に示している。ＴＥＣ３１２は、制御装置３によって制御され得る。以下、断らない限り、ＴＥＣ３１２を備えた描画装置の形態を説明する。

支持体３１（具体的には支持基板３１１）には、複数の導電部材３３が設けられている。導電部材３３は、たとえばリードピンといった棒状部材である。複数の導電部材３３は、支持基板３１１の厚さ方向に支持基板３１１と絶縁された状態で支持基板３１１に通されている。各導電部材３３の一端は、パッケージ３０内に突出している。複数の導電部材３３は、パッケージ３０内の光源部１０、描画部２０およびＴＥＣ３１２等を制御装置３に電気的に接続するための部材である。これにより、光源部１０、描画部２０およびＴＥＣ３１２等が制御装置３で制御され得る。

カバー３２は、支持基板３１１に、たとえば溶接によって固定されている。カバー３２は、支持基板３１１ととともに、たとえば収容空間を気密封止（ハーメチックシール）している。カバー３２が有する天壁３２１（支持基板３１１と対向する壁）には、描画レーザ光Ｌを通す窓部３２２が形成されている。窓部３２２は、天壁３２１に形成された開口３２１ａを、窓部材３２２ａで塞ぐことによって形成されている。窓部材３２２ａの材料は、たとえば描画レーザ光Ｌに対して透明な材料（たとえば透明ガラス）である。開口３２１ａおよび窓部材３２２ａの大きさは、描画部２０による走査可能な最大範囲で走査された描画レーザ光Ｌが通過可能な大きさである。

図４および図５を主に利用して、光源部１０および描画部２０を説明する。

光源部１０は、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃと、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃと、合波部１３とを有する。

図５に示したように、第１のレーザ光源１１Ａは、第１のレーザ光Ｌ１を出力する。第２のレーザ光源１１Ｂは、第２のレーザ光Ｌ２を出力する。第３のレーザ光源１１Ｃは、第３のレーザ光Ｌ３を出力する。第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃの例は、レーザダイオード（ＬＤ）である。第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃは、ＬＤチップでもよい。ＬＤチップを用いることで、描画装置２Ａを小型化することができる。第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の波長領域は限定されないが、本実施形態において、第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の波長領域は、可視光の波長領域である。第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の色（または中心波長）は互いに異なる。たとえば、第１のレーザ光Ｌ１は、赤色、緑色および青色の何れかの色のレーザ光であり、第２のレーザ光Ｌ２は、赤色、緑色及び青色のうち第１のレーザ光Ｌ１の色以外の２つの色の何れかのレーザ光であり、第３のレーザ光はＬ３、赤色、緑色及び青色のうち第１，第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の色以外の色のレーザ光である。赤色のレーザ光の発振波長の例は、波長６１０ｎｍ〜６７０ｎｍである。緑色のレーザ光の発振波長の例は、波長５００ｎｍ〜５５０ｎｍである。青色のレーザ光の発振波長の例は、波長４３０ｎｍ〜４７０ｎｍである。図４および図５に示した形態では、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃは、第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の出力方向（または光軸）が互いに平行であるように配置されているが、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃの配置形態は、図に示した形態に限定されない。

第１のレンズ１２Ａは、第１のレーザ光源１１Ａから出力された第１のレーザ光Ｌ１の光路上に配置されている。同様に、第２のレンズ１２Ｂは、第２のレーザ光源１１Ｂから出力された第２のレーザ光Ｌ２の光路上に配置されている。同様に、第３のレンズ１２Ｃは、第３のレーザ光源１１Ｃから出力された第３のレーザ光Ｌ３の光路上に配置されている。第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃは、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃから出力された第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３をコリメートするコリメートレンズである。

合波部１３は、第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を合波して描画レーザ光Ｌを生成する。図４および図５に示した形態に基づいて合波部１３の一例を説明する。

合波部１３は、第１のフィルタ１３Ａ、第２のフィルタ１３Ｂ、および第３のフィルタ１３Ｃを有する。第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃは、たとえば波長選択性フィルタである。第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃは、たとえば波長選択性を有する誘電体多層膜フィルタである。

第１のフィルタ１３Ａは、第１のレンズ１２Ａによってコリメートされた第１のレーザ光Ｌ１を第２のフィルタ１３Ｂに向けて反射する。第２のフィルタ１３Ｂは、第１のレーザ光Ｌ１を透過し、第２のレンズ１２Ｂによってコリメートされた第２のレーザ光Ｌ２を第３のフィルタ１３Ｃに向けて反射する。これにより、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２が合波される。第３のフィルタ１３Ｃは、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２（すなわち、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２の合波光）を透過し、第３のレンズ１２Ｃによってコリメートされた第３のレーザ光Ｌ３を第２のフィルタ１３Ｂと反対側（図４および図５における描画部２０側）に反射する。これにより、第１のレーザ光Ｌ１、第２のレーザ光Ｌ２および第３のレーザ光Ｌ３が合波された合波光として描画レーザ光Ｌが得られる。第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃが反射する第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３は、コリメート光であるため、描画レーザ光Ｌもコリメート光である。

第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃは、上記描画レーザ光Ｌが得られるように配置されていればよい。たとえば、第１のフィルタ１３Ａ、第２のフィルタ１３Ｂおよび第３のフィルタ１３Ｃの主面は、第１のレーザ光源１１Ａ、第２のレーザ光源１１Ｂおよび第３のレーザ光源１１Ｃからの第１のレーザ光Ｌ１、第２のレーザ光Ｌ２および第３のレーザ光Ｌ３の出力方向に対して傾斜している。具体的には、第１のフィルタ１３Ａ、第２のフィルタ１３Ｂ、および第３のフィルタ１３Ｃの主面は、第１のレーザ光Ｌ１、第２のレーザ光Ｌ２および第３のレーザ光Ｌ３の出力方向に対して４５°傾斜している。

光源部１０は、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃ、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃおよび合波部１３を支持する支持基板１４を有してもよい。図４に示した例に基づいて支持基板１４の一例を説明する。

支持基板１４は、支持体３１（図４に示した形態では、ＴＥＣ３１２）上に固定されているベース部材である。支持基板１４は、支持体３１と反対側に第１の表面１４ａと第２の表面１４ｂとを有する。

第１の表面１４ａは、支持基板１４において、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃが搭載される領域である。第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃは、直接第１の表面１４ａに固定されてもよいし、図４に示したように、支持台１５を介して第１の表面１４ａに固定されてもよい。

第２の表面１４ｂは、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃと、合波部１３が有する第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃが搭載される領域である。支持基板１４の支持体３１側の面に対し、第２の表面１４ｂは第１の表面１４ａより低い。第１の表面１４ａおよび第２の表面１４ｂの高さの差は、たとえば、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃの光軸と、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃの光軸と、第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃの光軸の高さが実質的に一致する高さである。

第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃおよび第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃは、たとえば、紫外線硬化樹脂といった活性エネルギー線硬化樹脂によって、第２の表面１４ｂに固定される。これにより、たとえば、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃを支持基板１４上に固定した後、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃから第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を出力しながら、光軸調整が可能である。具体的には、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃおよび第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃを、活性エネルギー線硬化樹脂によって設計位置に仮固定し、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃから出力された第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を用いて、コリメート光である描画レーザ光Ｌが得られるように、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃおよび第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃの光軸調整した後、活性エネルギー線を活性エネルギー線硬化樹脂に照射して、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃおよび第１〜第３のフィルタ１３Ａ〜１３Ｃを固定すればよい。

描画部２０は、駆動部２２によってミラー２１が２次元的に駆動可能に構成されている。描画部２０の例は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。描画部２０は、たとえば、ＭＥＭＳチップである。ＭＥＭＳチップを用いることで、描画装置２Ａを小型化することができる。この場合、ミラー２１はＭＥＭＳミラーである。本実施形態において描画部２０は、平板状である。ミラー２１のサイズは、描画レーザ光Ｌのサイズ以上である。

描画部２０は、図５に示したように、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌの光路上に配置されている。具体的には、描画部２０は、描画レーザ光Ｌの光路上にミラー２１が位置するとともに、描画レーザ光Ｌが、パッケージ３０外に配置された方向調整部４０（図２参照）に向けて反射されるように、配置されている。

描画部２０は、支持台２３を介して支持体３１（図４および図５に示した例では、ＴＥＣ３１２）上に固定されている。支持台２３は、支持体３１上に固定されており、描画部２０が固定される側面２３ａ（図４参照）を有する。側面２３ａは、図２に示したように、支持基板３１１の厚さ方向に対して、カバー３２が有する窓部３２２に臨むように傾斜している。

描画部２０に対する描画レーザ光Ｌの位置調整も、たとえば、第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を出力しながら実施し得る。たとえば、予め描画部２０を固定しておき、描画部２０が有するミラー２１の中心に描画レーザ光Ｌが入射するように、合波部１３の位置を調整した後、合波部１３を固定すればよい。合波部１３の位置調整方法はたとえば前述したとおりである。

描画装置２Ａは、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌの光路上における合波部１３と、ミラー２１との間にアパーチャー５０を有しても良い。アパーチャー５０は、描画レーザ光Ｌを通す孔部５１を有する板部材である。孔部５１の大きさは、描画レーザ光Ｌの設計上の大きさ（たとえば直径）である。アパーチャー５０は、描画レーザ光Ｌの光軸（または中心軸）が孔部５１の中心軸を通るように配置されている。アパーチャー５０の位置調整も、第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を出力しながら実施し得る。アパーチャー５０は、たとえば活性エネルギー線硬化樹脂によって、支持体３１に固定され得る。

図２および図３に示したように、方向調整部４０は、パッケージ３０の外側に配置されている。本実施形態では、方向調整部４０は、パッケージ３０の天壁３２１上に天壁３２１から離間して配置されている。方向調整部４０は、図３に示したように、ミラー４１と、ミラー４１を駆動する駆動部４２とを有する。ミラー４１のサイズは、描画部２０による描画レーザ光Ｌの最大走査範囲によって描画される映像Ｉのサイズより大きい。方向調整部４０はＭＥＭＳでもよいし、たとえば、モータまたはアクチュエータを有する駆動部４２にミラー４１が取り付けられた構成を有してもよい。方向調整部４０が有する駆動部４２は、制御装置３（図１参照）に電気的に接続されている。

次に、上記描画装置２Ａを備える描画システム１の動作を説明する。制御装置３に外部から描画指示（描画指示信号）が入力されると、制御装置３が有する第１制御部３ａは、入力された描画指示に応じて、第１映像信号Ｓ１、第２映像信号Ｓ２および投影位置信号Ｓ３を光源部１０、描画部２０および方向調整部４０に送信する。

第１映像信号Ｓ１は、映像Ｉの画素の色を実現するための、第１のレーザ光源１１Ａ、第２のレーザ光源１１Ｂおよび第３のレーザ光源１１Ｃから出力される出力強度の情報を含む。第１のレーザ光源１１Ａ、第２のレーザ光源１１Ｂおよび第３のレーザ光源１１Ｃそれぞれは、第１映像信号Ｓ１に含まれる出力強度の情報に応じた強度で、第１のレーザ光Ｌ１、第２のレーザ光Ｌ２および第３のレーザ光Ｌ３を出力する。第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３は、第１〜第３のレンズ１２Ａ〜１２Ｃでコリメートされた後、合波部１３で合波される。これによって、光源部１０は、映像Ｉの画素の色を有する描画レーザ光Ｌを出力する。

光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌは、描画部２０が有するミラー２１に入射する。ミラー２１に入射された描画レーザ光Ｌは、ミラー２１で反射される。反射された描画レーザ光Ｌは、窓部３２２を通過した後、ミラー４１に入射する。描画部２０が有する駆動部２２は、第２映像信号Ｓ２に応じてミラー２１を２次元的に駆動する。第２映像信号Ｓ２は、映像Ｉの映像サイズの情報を含む。駆動部２２は、映像サイズに応じた走査範囲で、ミラー２１を駆動する。これにより、描画レーザ光Ｌが走査され、図２に示したように、ミラー４１上に、第２映像信号Ｓ２で指定された映像サイズを有する映像Ｉが一旦描画される。

ミラー４１の向きは、投影位置信号Ｓ３の指示に応じて駆動部４２によって調整されている。ミラー４１は、入射された描画レーザ光Ｌを反射するため、ミラ−４１上に描画された映像Ｉが、ミラー４１の向きに応じた方向に投影される。

上記描画装置２Ａおよび描画装置２Ａを備える描画システム１では、描画レーザ光が、第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の合波光であることから、カラーの映像Ｉを描画可能である。ミラー４１上に映像Ｉを一旦描画した後、映像Ｉをミラ−４１の向きに応じた方向（たとえば、図１に破線で示した方向Ｄ１、方向Ｄ２等）に投影する。そのため、ミラー４１の向きを駆動部４２で調整することによって、所望の位置（投影位置信号Ｓ３で指示される方向）に映像Ｉを投影できる。更に、描画部２０が第２映像信号Ｓ２で指定される走査範囲に応じて描画レーザ光Ｌを走査することによって、ミラー４１上に映像Ｉを描画している。そのため、第２映像信号Ｓ２に応じて映像サイズを変更できる。したがって、上記描画装置２Ａおよび描画装置２Ａを備える描画システム１では、たとえば、描画装置２Ａを固定した状態でも、所望の映像サイズの映像Ｉを、所望の方向に容易に投影可能である。

映像Ｉは、描画レーザ光Ｌによって描画される。描画レーザ光Ｌは、コリメート光である。そのため、フォーカスフリーの状態で映像Ｉを描画および投影できる。その結果、たとえば、方向調整部４０で映像Ｉの投影方向を任意に変更しても、投影位置において明瞭な映像Ｉ（ボケていない映像Ｉ）が得られる。

描画装置２Ａは、描画レーザ光Ｌを用いて映像Ｉを描画する。映像Ｉを描画するために描画レーザ光Ｌを走査する描画部２０は、パッケージ３０内に収容されている。したがって、描画部２０と窓部３２２との間の距離を小さくできる（たとえば、１０ｍｍ以下）。その結果、ミラー２１とミラー４１との間の距離も短くできる（たとえば、１５ｍｍ以下）。よって、描画装置２Ａの小型化が図れる。

投影すべきすべての情報を投影するために映像Ｉのサイズを大きくすると、映像Ｉ全体の輝度が低下する。描画装置２Ａでは、上記のように、所望の映像サイズの映像Ｉを、所望の方向に容易に投影可能である。したがって、投影すべき全ての情報の一部の情報を小さいサイズで輝度を確保しながら投影しながら、投影すべき全ての情報における投影すべき領域を移動させながら、それに応じて投影方向を移動させることで、全ての情報を、輝度を確保しながら提示できる。

描画レーザ光Ｌは、コリメート光であるが、現実的には若干の広がりが生じる。描画レーザ光Ｌの広がりが、投影位置が遠のくことに伴う画素サイズの拡がりと略等しいため、フォーカスフリーを実現することができる。

（第２実施形態）
図６〜図８を利用して、第２実施形態に係る描画装置２（以下、「描画装置２Ｂ」と称す）を説明する。図６は、第２実施形態に係る描画装置２Ｂの斜視図である。図７は、カバーを外した状態の第２実施形態に係る描画装置２Ｂの斜視図である。図８は、カバーを外した状態の第２実施形態に係る描画装置２Ｂの平面図である。描画装置２Ｂは、方向調整部４０が、パッケージ３０内に収容されている点で、主に、描画装置２Ａと相違する。この相違点を中心にして描画装置２Ｂを説明する。

図６および図７に示したように、描画装置２Ｂは、パッケージ３０と、パッケージ３０に収容された光源部１０と、描画部２０および方向調整部４０と、を有する。光源部１０と、描画部２０および方向調整部４０は、支持体３１（図７および図８に示した形態では、ＴＥＣ３１２）上に配置されている。

光源部１０およびパッケージ３０の構成は、描画装置２Ａの場合と同様であるため、説明を省略する。描画装置２Ｂでは、光源部１０は、ＴＥＣ３１２の一縁部近傍に配置されている。描画装置２Ｂでは、方向調整部４０がパッケージ３０内に収容されているので、窓部３２２からは、方向調整部４０が有するミラー４１で反射された描画レーザ光Ｌ（或いは、投影される映像Ｉ）が窓部３２２を通る。そのため、窓部３２２の位置および大きさは、ミラー４１の駆動範囲においてミラー４１反射された描画レーザ光Ｌ（或いは、投影される映像Ｉ）が通過できるにように設定されている。

図７および図８では、方向調整部４０は、光源部１０に近接して配置されている。方向調整部４０は、光源部１０から出力される描画レーザ光Ｌを阻害しないように、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃからの第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の出力方向において、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃ寄りに配置されている。方向調整部４０は、パッケージ３０内に収容可能に小型化されている。第２実施形態において、方向調整部４０は、平板状のＭＥＭＳである。

方向調整部４０は、支持台４３を介して支持体３１上に固定されている。支持台４３は、支持体３１上に固定されており、方向調整部４０が有する駆動部４２が固定される側面４３ａを有する。側面４３ａは、支持基板３１１の厚さ方向に対して、カバー３２が有する窓部３２２に臨むように傾斜している。たとえば、支持基板３１１の厚さ方向と側面４３ａとの為す角度は、４０度〜７５度である。上記支持台４３に駆動部４２を固定することによって、駆動部４２に取り付けられているミラー４１で反射した描画レーザ光Ｌを、窓部３２２に向けて反射可能である。

描画部２０は、支持台２４を介して支持体３１上に固定されている。支持台２４は、描画部２０が有する駆動部２２が固定される側面２４ａを有する。側面２４ａは、ＴＥＣ３１２の吸熱板３１２ａに実質的に直交する。描画部２０の配置位置は、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌをミラー２１で反射し、方向調整部４０が有するミラー４１に入射可能に配置されていれば、限定されない。

一実施形態において、描画部２０が有するミラー２１の中心（駆動中心）および方向調整部４０が有するミラー４１の中心（駆動中心）の高さ（たとえば、ＴＥＣ３１２が有する吸熱板３１２ａに対する高さ）は、実質的に同じである。

図７および図８に示した例では、描画部２０は、ＴＥＣ３１２において光源部１０が配置されている側と反対側の縁部近傍に配置されている。描画部２０は、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃからの第１〜第３のレーザ光Ｌ１〜Ｌ３の出力方向において、第１〜第３のレーザ光源１１Ａ〜１１Ｃ寄りに配置されている。

図７および図８に示した描画部２０の配置例では、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌをミラー２１に入射させるために、描画装置２Ｂは、ミラー６０を有する。ミラー６０は、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌの光路上において、描画レーザ光Ｌを、描画部２０に向けて反射するように配置されている。ミラー６０は、支持台６１を介して支持体３１に固定されている。

描画装置２Ｂを備える描画システム１では、第１実施形態の場合と同様にして、第１映像信号Ｓ１を受けた光源部１０から映像Ｉの画素の色を有する描画レーザ光Ｌが出力される。光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌは、ミラー６０で反射されてミラー２１に入射する。第１実施形態の場合と同様にして、ミラー２１が駆動部２２によって第２映像信号Ｓ２に応じて駆動される。これにより、ミラー２１で反射した描画レーザ光Ｌが走査されるので、ミラー４１上に映像Ｉが描画される。ミラ−４１は入射した描画レーザ光Ｌを窓部３２２側に向けて且つミラー４１の向きに応じた方向に反射する。これにより、ミラー４１で反射した描画レーザ光Ｌは、窓部３２２を通過してミラー４１の向きに応じた方向に投影される。図８における破線の矢印は、窓部３２２側に向けた描画レーザ光Ｌの反射方向（または映像Ｉの投影方向）を示している。駆動部４２がミラー４１の向きを投影位置信号Ｓ３に応じて調整することによって、映像Ｉの投影位置を変更可能である。

描画装置２Ｂは、方向調整部４０が、パッケージ３０内に収容されている点で、主に、描画装置２Ａと相違するが、その他の構成（たとえば、光源部１０および描画部２０など）は、描画装置２Ａと実質的に同じである。そのため、描画装置２Ｂは、描画装置２Ａと少なくとも同じ作用効果を有する。

描画装置２Ｂでは、方向調整部４０が、パッケージ３０内に収容されているため、ミラー２１とミラー４１の間の距離をより小さくできる。ミラー２１とミラー４１の間の距離をたとえば１０ｍｍ以下にできる。そのため、描画装置２Ｂの小型化を更に図れる。

描画装置２Ｂは、第１実施形態の場合と同様にアパーチャー５０を有してもよい。

（変形例）
図９は、第２実施形態に係る描画装置２Ｂにおける方向調整部の配置の変形例を説明するための図面である。変形例の描画装置を描画装置２Ｃと称し、描画装置２Ｃを説明する。図９は、カバーを外した状態の第２実施形態の変形例に係る描画装置の斜視図である。

描画装置２Ｃにおいて、描画部２０は、光源部１０から出力された描画レーザ光Ｌの光路上に配置されている。描画部２０が有するミラー２１の中心（または駆動中心）は、光源部１０から出力される描画レーザ光Ｌの光軸の高さと実質的に同じである。描画部２０は、ミラー２１による描画レーザ光Ｌの全走査範囲において、ミラー２１で反射した描画レーザ光Ｌが、支持体３１側に進行するように配置されている。具体的には、描画部２０が有する駆動部２２は、支持台２５が有する側面２５ａに固定されている。支持台２５は、支持体３１に固定されており、側面２５ａは、支持基板３１１の厚さ方向に対して、支持体３１を臨むように傾斜している。これにより、ミラー２１による描画レーザ光Ｌの全走査範囲において、ミラー２１で反射した描画レーザ光Ｌが、支持体３１側に進行する。

方向調整部４０は、ミラー２１で反射した描画レーザ光Ｌを、ミラー４１で受けるように配置されている。具体的には、方向調整部４０は、支持台４３を介して支持体３１上に固定されている。たとえば、支持台４３が有しており方向調整部４０が有する駆動部４２が固定される側面４３ａは、描画装置２Ｂの場合より、支持基板３１１の厚さ方向に対して、より大きな角度で傾斜している。たとえば、側面４３ａを含む仮想平面と、側面２５ａを含む仮想平面とが鋭角を為すように、側面４３ａは形成されている。このような配置では、ミラー４１の中心（または駆動中心）の高さは、光源部１０から出力される描画レーザ光Ｌの光軸の高さより低い。

上記構成の描画装置２Ｃは、方向調整部４０の配置位置が異なる点以外は、描画装置２Ｂと同様である。したがって、描画装置２Ｃは、描画装置２Ｂと少なくとも同じ作用効果を有する。

上記描画装置２Ｃの構成では、描画部２０が、支持体３１を臨むように傾斜して配置される。そのため、描画部２０の下側（支持体３１側）に方向調整部４０を配置できる。その結果、ミラー２１とミラー４１の間の距離をより短く（たとえば、５ｍｍ以下）にすることが可能である。その結果、描画装置２Ｃの小型化をより一層図れる。

以上、本開示による描画装置及び描画システムの実施形態および種々の変形例を説明したが、本開示による描画装置及び描画システムは、例示した実施形態および種々の変形例に限定されず、種々の変形が可能である。

たとえば、描画システム１は、図１０に示した描画システム１Ａのように、外光センサ４を更に備えてもよい。外光センサ４は、描画装置２または描画システム１Ａの周囲環境の光（外光）を検出する。外光センサ４の例は、フォトディテクタである。この場合、外光センサ４は、制御装置３と有線または無線で接続されており、外光センサ４は、検出結果を制御装置３に入力する。制御装置３は、外光センサ４の検出結果に応じて、描画部２０が有する駆動部２２を制御して、映像Ｉのサイズ（映像サイズ）を変更し得る。たとえば、描画装置２または描画システム１Ａの周囲環境が明るい場合は、映像サイズを小さくし、暗い場合は、映像サイズを大きくしてもよい。制御装置３は、外光センサ４の検出結果に基づいて、たとえば、光源部１０から出力される描画レーザ光Ｌの明るさ（輝度）を調整してもよい。描画システム１Ａにおいて、上述した描画装置２Ａ、描画装置２Ｂ、描画装置２Ｃを描画装置２として採用できる。

映像Ｉの投影方向の変更、映像Ｉのサイズの変更などの制御装置への指示は、たとえば、キーボード、タッチパネルなどに基づく指示に限定されない。たとえば、ジェスチャーで入力してもよいし、音声で入力してもよい。たとえば、ジェスチャーで指示を入力する場合は、描画システムは、カメラなど撮像部を有するとともに、制御装置は、撮像部で撮像された画像を解析する機能を有してもよい。同様に、音声で指示を入力するために、描画システムは、マイク等の音声入力部を有するとともに、制御装置は、音声入力部を介して入力された音声を解析する機能を有してもよい。

映像Ｉは、投影方向を変更している間にも描画されてもよい。映像Ｉの投影方向を変更した後に、映像Ｉのサイズを更に変更してもよい。

第１反射部として２次元的に駆動するＭＥＭＳミラーを例示したが、１次元的に駆動するＭＥＭＳミラーを２個使うことで、描画レーザ光を２次元的に走査する構成としてもよい。

第１反射部および第２反射部の例は、ミラーに限定されない。

以上説明した種々の実施形態および変形例は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜組み合わされてもよい。

１，１Ａ…描画システム
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…描画装置
３…制御装置
３ａ…第１制御部
３ｂ…第２制御部
３ｃ…第３制御部
４…外光センサ
１０…光源部
１１Ａ…第１のレーザ光源
１１Ｂ…第２のレーザ光源
１１Ｃ…第３のレーザ光源
１２Ａ…第１のレンズ
１２Ｂ…第２のレンズ
１２Ｃ…第３のレンズ
１３…合波部
１３Ａ…第１のフィルタ
１３Ｂ…第２のフィルタ
１３Ｃ…第３のフィルタ
１４…支持基板
１４ａ…第１の表面
１４ｂ…第２の表面
１５…支持台
２０…描画部
２１…ミラー
２２…駆動部
２３…支持台
２３ａ…側面
２４…支持台
２４ａ…側面
２５…支持台
２５ａ…側面
３０…パッケージ
３１…支持体
３２…カバー
３３…導電部材
４０…方向調整部
４１…ミラー
４２…駆動部
４３…支持台
４３ａ…側面
５０…アパーチャー
５１…孔部
６０…ミラー
６１…支持台
３１１…支持基板
３１２…ＴＥＣ
３１２ａ…吸熱板
３１２ｂ…放熱板
３１２ｃ…連結部
３２１…天壁
３２２…窓部
３２１ａ…開口
３２２ａ…窓部材
Ｉ…映像
Ｌ１…第１のレーザ光
Ｌ２…第２のレーザ光
Ｌ３…第３のレーザ光
Ｓ１…第１映像信号
Ｓ２…第２映像信号
Ｓ３…投影位置信号

Claims

映像を描画するための描画レーザ光を出力する光源部と、
前記描画レーザ光を反射する第１反射部を有するとともに、前記第１反射部を駆動することによって、前記映像を描くように前記描画レーザ光を走査する描画機構と、
前記描画レーザ光を通す窓部を有しており、前記光源部および前記描画機構を収容するパッケージと、
前記第１反射部で反射した前記描画レーザ光を反射する第２反射部を有するとともに、前記第２反射部を駆動することによって、前記映像の投影方向を調整する投影方向調整機構と、
を備える、描画装置。
前記投影方向調整機構は、前記パッケージ内に収容されている、
請求項１に記載の描画装置。
前記光源部は、
複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源から出力される複数のレーザ光をコリメートする複数のレンズと、
前記複数のレンズによってコリメートされた前記複数のレーザ光を合波して前記描画レーザ光を生成する合波部と、
を有する、
請求項１または請求項２に記載の描画装置。
前記第１反射部と前記第２反射部との間の距離は、１５ｍｍ以下である、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の描画装置。
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の描画装置と、
映像情報に基づいて前記光源部および前記描画機構を制御するとともに、映像投影位置情報に基づいて前記投影方向調整機構を制御する制御装置と、
を備える、
描画システム。
外光を検出する外光センサを備え、
前記制御装置は、前記外光センサの検出結果に応じて、前記描画機構による前記描画レーザ光の走査範囲を制御する、
請求項５に記載の描画システム。