JP4374954B2 - Image display device - Google Patents
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Description
本発明は、光学手段を用いることにより、表示すべき画像を光束の走査により画像表示面上に表示する画像表示装置に関するものであり、特に、光学手段をクリーニングする技術に関するものである。 The present invention relates to an image display device that displays an image to be displayed on an image display surface by scanning a light beam by using an optical means, and particularly relates to a technique for cleaning the optical means.
光学手段を用いることにより、表示すべき画像を光束の走査により画像表示面上に表示する画像表示装置が既に知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この種の画像表示装置を使用する場合には、光学手段に汚れ、ほこり等、異物が付着する可能性がある。光学手段に異物が付着すると、光学手段を含む光学系において伝達される光の量が損失し、その光によって表示される画像の明るさが低下したり、予定外の模様が画像に表示されて画質が劣化してしまう可能性がある。 When this type of image display apparatus is used, foreign substances such as dirt and dust may adhere to the optical means. When foreign matter adheres to the optical means, the amount of light transmitted in the optical system including the optical means is lost, and the brightness of the image displayed by the light is reduced, or an unexpected pattern is displayed on the image. Image quality may be degraded.
そのような画像表示上の不都合を解消するために、画像表示装置を使用するユーザまたはそれを取り扱う業者が手作業で光学手段をクリーニングすることが考えられるが、作業に特別な技能を必要としたり、作業が煩雑で長い時間がかかるなどの障害が容易に考えられる。 In order to eliminate such inconveniences in image display, it is conceivable that the user who uses the image display device or a contractor handling the image display device manually cleans the optical means. However, the work requires special skills. Problems such as complicated work and long time can be easily considered.
本発明は、光学手段を用いることにより、表示すべき画像を光束の走査により画像表示面上に表示する画像表示装置において、人間の手を煩わせることなく光学手段をクリーニングすることを課題としてなされたものである。 An object of the present invention is to clean an optical means without bothering a human hand in an image display apparatus that displays an image to be displayed on an image display surface by scanning a light beam by using an optical means. It is a thing.
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。 The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, although not described in the following embodiments, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as the technical features of the present invention.
さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。 Further, describing each section in the form of quoting the numbers of the other sections does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from the technical features described in the other sections. It should not be construed as meaning, but it should be construed that the technical features described in each section can be appropriately made independent depending on their properties.
本発明の一側面によれば、表示すべき画像を光束の走査により画像表示面上に表示する画像表示装置であって、前記光束の波面を変調する波面変調機構と、その波面変調機構によって波面が変調された光束が入射する第1光学手段であって、その入射する光束によって当該第1光学手段をクリーニングするための光触媒がコーティングされているものと、前記クリーニング時に、前記第1光学手段に入射する光束の面積を前記画像の表示時における面積より拡大するように前記波面変調機構を制御する波面変調機構制御手段とを含み、前記波面変調機構から出射した光束が、前記画像の表示と前記クリーニングとに使用される画像表示装置が提供される。
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。
According to one aspect of the present invention, there is provided an image display device that displays an image to be displayed on an image display surface by scanning a light beam, the wavefront modulation mechanism for modulating the wavefront of the light beam, and the wavefront by the wavefront modulation mechanism. Is a first optical unit on which a modulated light beam is incident, and is coated with a photocatalyst for cleaning the first optical unit by the incident light beam. Wavefront modulation mechanism control means for controlling the wavefront modulation mechanism so that the area of the incident light beam is larger than the area at the time of displaying the image, and the light beam emitted from the wavefront modulation mechanism is configured to display the image and the An image display device used for cleaning is provided.
The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, although not described in the following embodiments, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as the technical features of the present invention.
この装置によれば、クリーニングすべき光学手段に光束を照射すれば、その光学手段にコーティングされている光触媒の作用により、光学手段がクリーニングされる。 According to this apparatus, when the optical means to be cleaned is irradiated with a light beam, the optical means is cleaned by the action of the photocatalyst coated on the optical means.
したがって、この装置によれば、人間が手作業で光学手段を直接にクリーニングすることが不可欠ではなくなり、よって、クリーニング作業の省力化を容易に図り得る。 Therefore, according to this apparatus, it is not indispensable for a human to clean the optical means directly by hand, so that labor saving of the cleaning work can be easily achieved.
(2) 前記光学手段は、他の光学手段を含む複数個の光学手段を構成し、
それら複数個の光学手段のうちの少なくとも1個が、クリーニングされる対象として選択された選択光学手段であって、その選択光学手段に前記光触媒がコーティングされており、
前記複数個の光学手段は、前記光束を出力する光源を含み、
その光源から出力された光束が、前記画像の表示と前記クリーニングとに使用される(1)項に記載の画像表示装置。
(2) The optical means constitutes a plurality of optical means including other optical means,
At least one of the plurality of optical means is a selection optical means selected as an object to be cleaned, and the selection optical means is coated with the photocatalyst,
The plurality of optical means includes a light source that outputs the luminous flux,
The image display device according to item (1), wherein a light beam output from the light source is used for displaying the image and for cleaning.
この装置によれば、光学手段に対してクリーニングを行う機能を付加するためにクリーニングに専用の光源を追加せずに済み、よって、クリーニング機能の付加に付随した装置コストの上昇を抑制することが容易となる。 According to this apparatus, it is not necessary to add a dedicated light source for cleaning in order to add a function of performing cleaning to the optical means. Therefore, it is possible to suppress an increase in apparatus cost accompanying the addition of the cleaning function. It becomes easy.
(3) 前記複数個の光学手段は、光束を集光する集光部を含み、
前記選択光学手段は、前記集光部によって集光された光束が入射する光学手段を含む(2)項に記載の画像表示装置。
(3) The plurality of optical means includes a condensing unit that condenses the light flux,
The image display device according to (2), wherein the selection optical unit includes an optical unit on which a light beam collected by the light collecting unit is incident.
光学手段に付着した異物が大きいほど、その光学手段に入射する光束の断面のうち、異物による光の乱れが発生する部分の面積が広い。一方、光学手段に付着した異物の大きさが同じであっても、その光学手段に入射する光束の面積が狭いほど、その光束の断面のうち、異物による光の乱れが発生する部分が占める面積の割合が増す。このことは、異物が付着した光学手段への入射光束の面積が狭いほど、表示画像のうち、その異物による光の乱れが発生する部分が占める面積の割合が大きいことを意味する。 The larger the foreign matter attached to the optical means, the larger the area of the portion of the light flux incident on the optical means where the disturbance of light due to the foreign matter occurs. On the other hand, even if the size of the foreign matter adhering to the optical means is the same, the smaller the area of the light beam incident on the optical means, the smaller the area occupied by the portion where the light disturbance due to the foreign matter occurs in the cross section of the light flux The proportion of increases. This means that the smaller the area of the incident light beam on the optical means to which the foreign matter is attached, the larger the proportion of the area occupied by the portion of the display image where the disturbance of the light is caused by the foreign matter.
したがって、入射光束の面積が狭い光学手段と、入射光束の面積が広い光学手段とが存在する場合には、前者の光学手段に対するクリーニングの方が、後者の光学手段に対するクリーニングより、必要性が大きく、しかも、表示画像のうち、クリーニングによって改善される領域の面積が、各光学手段のうちのクリーニング領域の面積の割に広い。 Therefore, when there are optical means having a small incident light beam area and optical means having a large incident light beam area, the cleaning of the former optical means is more necessary than the cleaning of the latter optical means. Moreover, the area of the display image that is improved by cleaning is wider than the area of the cleaning area of each optical means.
以上の知見に基づき、本項に係る装置においては、光束が集光されて入射する光学手段に対してクリーニングが行われる。したがって、この装置によれば、クリーニング効果を向上させることが容易となる。 Based on the above knowledge, in the apparatus according to this section, cleaning is performed on the optical means on which the luminous flux is condensed and incident. Therefore, according to this apparatus, it becomes easy to improve the cleaning effect.
(4) 前記複数個の光学手段は、前記光源から出力された光束を主走査位置において主走査方向に走査し、主走査方向に走査された光束を副走査位置において主走査方向と交差する副走査方向に走査する走査部を含み、
前記選択光学手段は、それら主走査位置と副走査位置との間において、主走査方向に走査された光束が入射する光学手段を含む(2)または(3)項に記載の画像表示装置。
(4) The plurality of optical means scan the light beam output from the light source in the main scanning direction at the main scanning position, and the light beam scanned in the main scanning direction intersects the main scanning direction at the sub scanning position. Including a scanning unit that scans in the scanning direction;
The image display apparatus according to (2) or (3), wherein the selection optical unit includes an optical unit on which a light beam scanned in the main scanning direction is incident between the main scanning position and the sub-scanning position.
光源から出力された光束が、主走査方向に走査された後に、その主走査方向に交差する副走査方向に走査される場合には、副走査位置と画像表示面との間における光学手段に点状の異物が付着すると、それが表示画像上にも点状の模様として現れることになるのに対し、主走査位置と副走査位置との間における光学手段に点状の異物が付着すると、その点状の異物は、副走査位置上においては点状の黒いノイズ画像として現れるが、その点状の黒いノイズ画像は、副走査により、副走査方向に延びる線状の黒いノイズ画像に拡大されて画像表示面上に投影されてしまう。 When the light beam output from the light source is scanned in the main scanning direction and then in the sub scanning direction, the optical means between the sub scanning position and the image display surface is turned on. If a foreign material adheres to the optical means between the main scanning position and the sub-scanning position, it will appear as a dotted pattern on the display image. The dot-like foreign matter appears as a dot-like black noise image on the sub-scanning position, but the dot-like black noise image is enlarged to a linear black noise image extending in the sub-scanning direction by sub-scanning. It is projected on the image display surface.
したがって、主走査位置と副走査位置との間における光学手段に対するクリーニングの方が、副走査位置と画像表示面との間における光学手段に対するクリーニングより、必要性が大きく、しかも、表示画像のうち、クリーニングによって改善される領域の面積が、各光学手段のうちのクリーニング領域の面積の割に広い。 Therefore, the cleaning of the optical means between the main scanning position and the sub-scanning position is more necessary than the cleaning of the optical means between the sub-scanning position and the image display surface, and among the display images, The area of the region that is improved by cleaning is larger than the area of the cleaning region of each optical means.
以上説明した知見に基づき、本項に係る装置においては、主走査位置と副走査位置との間において、主走査方向に走査された光束が入射する光学手段がクリーニングされる。したがって、この装置によれば、クリーニング効果を向上させることが容易となる。 Based on the knowledge described above, in the apparatus according to this section, the optical unit that receives the light beam scanned in the main scanning direction is cleaned between the main scanning position and the sub-scanning position. Therefore, according to this apparatus, it becomes easy to improve the cleaning effect.
(5) 前記クリーニングは、当該画像表示装置によって画像が表示される画像表示期間に前記光源と前記走査部とを用いて行われる(4)項に記載の画像表示装置。 (5) The image display device according to (4), wherein the cleaning is performed using the light source and the scanning unit during an image display period in which an image is displayed by the image display device.
この装置によれば、画像表示と並行して、光学手段に対するクリーニングが行われるため、クリーニングのための期間を画像表示期間から独立して設定することが不可欠ではなくなる。 According to this apparatus, since the optical unit is cleaned in parallel with the image display, it is not indispensable to set the cleaning period independently from the image display period.
さらに、この装置は、画像表示期間にクリーニングを、その装置のユーザからの指令を待つことなく行う態様で実施することが可能であり、この場合には、ユーザの過誤とは無関係に、クリーニングが確実に実施されることとなる。 Furthermore, this apparatus can perform cleaning in an image display period without waiting for a command from the user of the apparatus, and in this case, cleaning can be performed regardless of user error. It will be implemented reliably.
(6) 前記光触媒は、可視光用光触媒である(5)項に記載の画像表示装置。 (6) The image display device according to item (5), wherein the photocatalyst is a photocatalyst for visible light.
画像表示のための光束は可視光であり、一方、前記(5)項における光触媒は、画像表示のための光束によってクリーニング作用を果たすことが必要である。そのため、この光触媒は、画像表示に用いられる光束の波長において高い感度を持つように増感されていることが望ましい。 The light beam for image display is visible light, while the photocatalyst in the above item (5) needs to perform a cleaning action with the light beam for image display. Therefore, the photocatalyst is desirably sensitized so as to have high sensitivity at the wavelength of the light beam used for image display.
このような知見に基づき、本項に係る装置においては、光触媒が可視光用光触媒として構成されている。したがって、この装置によれば、同じ光束でありながら、画像表示という機能とクリーニングという機能との双方を良好に果すことが容易となる。 Based on such knowledge, in the apparatus according to this section, the photocatalyst is configured as a visible light photocatalyst. Therefore, according to this apparatus, it is easy to satisfactorily perform both the function of displaying an image and the function of cleaning while having the same luminous flux.
(7) さらに、当該画像表示装置によって画像が表示されない非画像表示期間に前記光源と前記走査部とを用いて前記クリーニングを行うクリーニング制御手段を含む(4)ないし(6)項のいずれかに記載の画像表示装置。 (7) Further, in any one of the items (4) to (6), the image display device further includes a cleaning control unit that performs the cleaning using the light source and the scanning unit during a non-image display period in which no image is displayed. The image display device described.
この装置によれば、クリーニングのための期間が画像表示期間から独立して設定されるため、例えば、画像表示に先立ってクリーニングを行うことや、画像表示期間より長い時間かけてクリーニングを行ったり、当該装置による画像表示の頻度より多数回、クリーニングを行うことが可能となる。 According to this apparatus, since the period for cleaning is set independently from the image display period, for example, cleaning is performed prior to image display, cleaning is performed over a longer time than the image display period, Cleaning can be performed more times than the frequency of image display by the apparatus.
その結果、この装置によれば、クリーニングの実施時期、実施期間の長さまたは実施回数を設定する際の自由度が向上し、当該装置のユーザの種々なニーズに対応することが容易となる。 As a result, according to this apparatus, the degree of freedom in setting the cleaning execution time, the length of the execution period, or the number of executions is improved, and it becomes easy to respond to various needs of the user of the apparatus.
(8) 前記クリーニング制御手段は、前記画像表示面上に画像を1フレーム分表示するのに必要な時間以上かけて前記クリーニングを行う(7)項に記載の画像表示装置。 (8) The image display device according to item (7), wherein the cleaning control unit performs the cleaning over a time required to display an image for one frame on the image display surface.
この装置によれば、クリーニングが、非画像表示期間に、画像表示期間に画像が表示されることとなる領域の全体について漏れなく行われ、クリーニングの実施終了後にクリーニングの未実施部分が発生せずに済む。 According to this device, cleaning, the non-image display period, image on image display period is performed without leakage for the entire region to be a child that is displayed, incomplete portion of the cleaning after performing the completion of cleaning not occur You do n’t have to.
(9) 前記複数個の光学手段は、光束の波面を変調する波面変調機構を含み、
前記選択光学手段は、前記波面変調機構によって波面が変調された光束が入射する光学手段を含み、
前記波面変調機構から出射した光束が、前記画像の表示と前記クリーニングとに使用される(2)ないし(8)項のいずれかに記載の画像表示装置。
(9) The plurality of optical means includes a wavefront modulation mechanism that modulates the wavefront of the light beam,
The selection optical means includes optical means on which a light beam whose wavefront is modulated by the wavefront modulation mechanism is incident,
The image display device according to any one of (2) to (8), wherein a light beam emitted from the wavefront modulation mechanism is used for displaying the image and for cleaning.
クリーニング対象である光学手段に入射する光束の波面を変化させれば、その光学手段に入射する光束の面積、すなわち、光束のビーム径またはスポット径も変化する。具体的には、例えば、その入射光束の波面の曲率半径を長くすれば、その入射光束のビーム径も長くなる。 If the wavefront of the light beam incident on the optical means to be cleaned is changed, the area of the light beam incident on the optical means, that is, the beam diameter or spot diameter of the light beam also changes. Specifically, for example, if the radius of curvature of the wavefront of the incident light beam is increased, the beam diameter of the incident light beam is also increased.
一方、クリーニング対象である光学手段のうち、それへの入射光束によってクリーニングされる2次元的な領域であるクリーニング領域は、その入射光束の走査によって画定されるため、その入射光束のビーム径が変化すれば、クリーニング領域の面積も変化する。 On the other hand, among the optical means to be cleaned, the cleaning area, which is a two-dimensional area cleaned by the incident light beam, is defined by the scanning of the incident light beam, so that the beam diameter of the incident light beam changes. As a result, the area of the cleaning region also changes.
したがって、本項に係る装置によれば、クリーニング対象である光学手段のうちのクリーニング領域の面積を変化させることが可能となる。 Therefore, according to the apparatus according to the present section, it is possible to change the area of the cleaning region in the optical means to be cleaned.
(10) さらに、前記クリーニング時に、前記選択光学手段に入射する光束の面積を前記画像の表示時における面積より拡大するように前記波面変調機構を制御する波面変調機構制御手段を含む(9)項に記載の画像表示装置。 (10) The apparatus further includes a wavefront modulation mechanism control unit that controls the wavefront modulation mechanism so that, during the cleaning, the area of the light beam incident on the selection optical unit is larger than the area when the image is displayed. The image display device described in 1.
クリーニング対象である光学手段のうち、クリーニングのために照射される光束の領域すなわちクリーニング領域の各位置における光束の強さは、クリーニング領域のうちの周縁部の方が、それの内部より弱く、よって、クリーニング効果も小さい傾向がある。 Among the optical means to be cleaned, the intensity of the light beam irradiated for cleaning, that is, the intensity of the light beam at each position of the cleaning area is weaker in the peripheral portion of the cleaning area than in the interior thereof. The cleaning effect tends to be small.
そのため、クリーニング領域を、画像表示時に照射される光束の領域すなわち画像表示領域と一致するように設定する場合には、画像表示領域のうちの周縁部において、クリーニング効果が不足してしまう傾向がある。 Therefore, when the cleaning area is set so as to coincide with the area of the light beam irradiated at the time of image display, that is, the image display area, the cleaning effect tends to be insufficient at the peripheral portion of the image display area. .
これに対し、本項に係る装置においては、クリーニング時に、クリーニング対象である光学手段に入射する光束の面積が、画像の表示時における面積より拡大されるように、その光学手段に入射する波面が変調される。 On the other hand, in the apparatus according to this section, the wavefront incident on the optical unit is larger at the time of cleaning so that the area of the light beam incident on the optical unit to be cleaned is larger than the area at the time of image display. Modulated.
したがって、この装置によれば、クリーニング領域が画像表示領域より広い領域として設定され、その結果、画像表示領域の全体につき、良好なクリーニングに適した強さを有する光束によってクリーニングを行うことが容易となる。 Therefore, according to this apparatus, the cleaning area is set as an area wider than the image display area, and as a result, the entire image display area can be easily cleaned with a light beam having a strength suitable for good cleaning. Become.
(11) 前記画像表示面が眼の網膜の結像面である網膜走査型ディスプレイ装置である(1)ないし(10)項のいずれかに記載の画像表示装置。 (11) The image display device according to any one of (1) to (10), wherein the image display surface is a retinal scanning display device that is an image formation surface of an eye retina.
(12) 前記画像表示面がスクリーンである投影型ディスプレイ装置である(1)ないし(10)項のいずれかに記載の画像表示装置。 (12) The image display device according to any one of (1) to (10), wherein the image display surface is a projection display device having a screen.
(13) 前記光学手段は、他の光学手段を含む複数個の光学手段を構成し、
それら複数個の光学手段のうちの少なくとも1個が、クリーニングされる対象として選択された選択光学手段であって、その選択光学手段に前記光触媒がコーティングされており、
前記複数個の光学手段は、
光束を出力する光源と、
その光源により出力された光束を主走査方向に走査する走査部と、
その走査された光束により、主走査方向と交差する副走査方向に送られつつ潜像が形成される潜像形成部材と
を含み、かつ、その潜像形成部材に形成された潜像を顕在化することにより、前記画像表示面としての印刷媒体の表面に画像が印刷されるレーザプリンタである(1)ないし(10)項のいずれかに記載の画像表示装置。
(13) The optical means constitutes a plurality of optical means including other optical means,
At least one of the plurality of optical means is a selection optical means selected as an object to be cleaned, and the selection optical means is coated with the photocatalyst,
The plurality of optical means includes:
A light source that outputs a luminous flux;
A scanning unit that scans the light beam output by the light source in the main scanning direction;
A latent image forming member that forms a latent image while being sent in the sub-scanning direction intersecting the main scanning direction by the scanned light flux, and reveals the latent image formed on the latent image forming member The image display device according to any one of (1) to (10), wherein the image display device is a laser printer that prints an image on a surface of a print medium as the image display surface.
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, some of more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、本発明の第1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置が系統的に表されている。この網膜走査型ディスプレイ装置(以下、「RSD」と略称する。)は、レーザビームを、それの波面および強度を適宜変調しつつ、観察者の眼10の瞳孔12を経て網膜14の結像面上に入射させ、その結像面上においてレーザビームを2次元的に走査することにより、その網膜14上に画像を直接に投影する装置である。
FIG. 1 systematically represents a retinal scanning display device according to the first embodiment of the present invention. This retinal scanning display device (hereinafter abbreviated as “RSD”) modulates the wavefront and intensity of a laser beam as appropriate, passes through the
すなわち、本実施形態においては、RSDが前記(1)項に係る「画像表示装置」の一例であり、レーザビームが同項における「光束」の一例であり、網膜14の結像面が同項における「画像表示面」の一例なのである。
That is, in the present embodiment, RSD is an example of the “image display device” according to the item (1), the laser beam is an example of the “light beam” in the item, and the imaging plane of the
このRSDは、光源ユニット20を備え、その光源ユニット20と観察者の眼10との間において波面変調光学系22と走査装置24とをそれらの順に並んで備えている。
The RSD includes a
光源ユニット20は、3原色(RGB)を有する3つのレーザ光を1つのレーザ光に集束して任意色のレーザ光を生成するために、赤色のレーザ光を発するRレーザ30と、緑色のレーザ光を発するGレーザ32と、青色のレーザ光を発するBレーザ34とを備えている。各レーザ30,32,34は、例えば、半導体レーザとして構成することが可能である。
The
各レーザ30,32,34から出射したレーザ光は、それらを合成するために、各コリメート光学系40,42,44によって平行光化された後に、波長依存性を有する各ダイクロイックミラー50,52,54に入射させられ、それにより、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過させられる。
The laser beams emitted from the
具体的には、Rレーザ30から出射した赤色レーザ光は、コリメート光学系40によって平行光化された後に、ダイクロイックミラー50に入射させられる。Gレーザ32から出射した緑色レーザ光は、コリメート光学系42を経てダイクロイックミラー52に入射させられる。Bレーザ34から出射した青色レーザ光は、コリメート光学系44を経てダイクロイックミラー54に入射させられる。
Specifically, red laser light emitted from the
それら3つのダイクロイックミラー50,52,54にそれぞれ入射した3原色のレーザ光は、それら3つのダイクロイックミラー50,52,54を代表する1つのダイクロイックミラー54に最終的に入射して集束され、その後、結合光学系80によって集光される。
The laser beams of the three primary colors incident on the three
以上、光源ユニット20のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説明する。
Although the optical part of the
光源ユニット20は、コンピュータを主体とする信号処理回路60を備えている。信号処理回路60は、外部から供給された映像信号に基づき、各レーザ30,32,34を駆動するための信号処理と、後述の、レーザビームの波面を変調させるための信号処理と、後述の、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように設計されている。
The
各レーザ30,32,34を駆動するため、信号処理回路60は、外部から供給された映像信号に基づき、網膜14上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザ光にとって必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザドライバ70,72,74を介して各レーザ30,32,34に供給する。
In order to drive each
以上説明した光源ユニット20は、結合光学系80においてレーザビームを出射させる。そこから出射したレーザビームは、光伝送媒体としての光ファイバ82と、その光ファイバ82の後端から放射させられるレーザビームを平行光化するコリメート光学系84とをそれらの順に経て波面変調光学系22に入射する。
The
この波面変調光学系22は、光源ユニット20から出射したレーザビームの波面(波面曲率)を、網膜14上に投影すべき画像上の各画素に応じて変調させる光学系である。
The wavefront modulation
具体的には、この波面変調光学系22は、集光レンズとそれの光軸上において変位可能な可動ミラーとの組合せを主体として構成されている。さらに具体的には、波面変調光学系22は、コリメート光学系84から出射したレーザビームが入射するハーフミラー90と、そこで反射して出射したレーザビームを集光する集光レンズ92とを備え、さらに、その集光レンズ92から出射したレーザビームを平面ミラーで反射する可動ミラー94と、その可動ミラー94の位置を光軸上において変化させるアクチュエータ96とを備えている。アクチュエータ96の一例は、圧電素子を利用する形式である。この波面変調光学系22においては、可動ミラー94において反射したレーザビームが集光レンズ92およびハーフミラー90を透過して前述の走査装置24に入射する。
Specifically, the wavefront modulation
なお付言するに、この波面変調光学系22においてレーザビームの波面を変調させる方式として別のものを採用することが可能である。例えば、アクチュエータによって焦点距離が変化させられる可変焦点ミラーを用い、入射したレーザビームを反射する反射面の曲率を変化させてそのレーザビームの波面を変調するという方式を採用することが可能である。
In addition, it is possible to adopt another method for modulating the wavefront of the laser beam in the wavefront modulation
ところで、前述の信号処理回路60は、外部から供給された映像信号に基づき、レーザビームの波面を変調させるためにアクチュエータ96に供給することが必要な波面変調信号を生成し、それをアクチュエータ96に供給するように設計されている。これが前述の、レーザビームの波面を変調させるための信号処理である。アクチュエータ96は、それに供給された波面変調信号に基づき、波面変調光学系22を出射するレーザビームの波面を変調させる。
Meanwhile, the
以上のように構成された波面変調光学系22を出射したレーザビームは、前述の走査装置24に入射する。この走査装置24は、水平走査系100と垂直走査系102とを備えている。
The laser beam emitted from the wavefront modulation
水平走査系100は、表示すべき画像の1フレームごとに、レーザビームを水平な複数の走査線に沿って水平にラスタ走査する水平走査(これが主走査の一例である。)を行う光学系である。これに対し、垂直走査系102は、表示すべき画像の1フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に走査する垂直走査(これが副走査の一例である。)を行う光学系である。
The
具体的に説明するに、水平走査系100は、本実施形態においては、機械的偏向を行う一方向回転ミラーとしてポリゴンミラー104を備えている。このポリゴンミラー104は、それに入射したレーザビームの光軸と交差する回転軸線まわりに図示しないモータによって高速で回転させられる。このポリゴンミラー104の回転速度は、信号処理回路60から供給される水平同期信号に基づいて制御される。
Specifically, in the present embodiment, the
ポリゴンミラー104は、回転軸線のまわりに並んだ複数の反射面106を備えており、入射レーザビームが1つの反射面106を通過するごとに1回偏向が行われる。その偏向されたレーザビームは、リレー光学系110によって垂直走査系102に伝送される。本実施形態においては、リレー光学系110が光路上において複数個のレンズ112,114を並んで備えている。
The
このRSDは、ビームディテクタ120を定位置に備えている。ビームディテクタ120は、ポリゴンミラー104によって偏向されたレーザビーム(すなわち、主走査方向において走査されたレーザビーム)を検出することにより、そのレーザビームの主走査方向における位置を検出するために設けられている。ビームディテクタ120の一例は、ホトダイオードである。
This RSD has a
以上、水平走査系100を説明したが、垂直走査系102は、機械的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー130を備えている。ガルバノミラー130には、水平走査系100から出射したレーザビームがリレー光学系110によって集光されて入射するようになっている。このガルバノミラー130は、それに入射したレーザビームの光軸と交差する回転軸線まわりに揺動させられる。このガルバノミラー130の起動タイミングおよび回転速度は、信号処理回路60から供給される垂直同期信号に基づいて制御される。
Although the
以上説明した水平走査系100と垂直走査系102との共同により、レーザビームが2次元的に走査され、その走査されたレーザビームによって表現される画像が、リレー光学系140を経て観察者の眼10に照射される。本実施形態においては、リレー光学系140が光路上において複数個のレンズ142,144を並んで備えている。
In cooperation with the
図1に示すように、本実施形態においては、波面変調光学系22および走査装置24に使用される各ミラー94,104,130の反射面150,106,152に可視光反応型の光触媒がコーティングされている。光触媒は、それ自体に光が照射されることによって活性化し、光触媒に付着した汚れを離脱または分解する物質である。この光触媒がコーティングされているミラーは、具体的には波面変調光学系22の可動ミラー94と、水平走査系100のポリゴンミラー104と、垂直走査系102のガルバノミラー130とである。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a visible light reaction type photocatalyst is coated on the reflection surfaces 150, 106, 152 of the
ここで、光触媒によるセルフクリーニング作用を説明する。RSD内には、ほこり等の無機分子または油汚れ等の有機分子が浮遊しており、これらが光学手段に付着すると、光学部品から出射する光の量を減少させることがある。特にレーザビームを走査するミラー94,104,130には、その反射面150,106,152のうちの微小領域に光が集光するため、その領域に付着した汚れによって光量が大きく減少する。
Here, the self-cleaning action by the photocatalyst will be described. In the RSD, inorganic molecules such as dust or organic molecules such as oil stains are floating, and if they adhere to the optical means, the amount of light emitted from the optical component may be reduced. In particular, since the light is focused on a minute region of the reflecting
これに対し、各ミラー94,104,130の反射面150,106,152に光触媒がコーティングされてコーティング面とされると、RSD内のほこり、油等の汚れはそのコーティング面に付着する。そのコーティング面に光が照射されると、その光によって光触媒が活性化され、付着した汚れが離脱または分解される。すなわち、光と光触媒との共同作用によって、各ミラー94,104,130がセルフクリーニングされるのである。
In contrast, when the reflection surfaces 150, 106, and 152 of the
ここで、この光触媒が、最も一般的な材料である酸化チタンである場合を例にとり、光触媒のセルフクリーニング作用のメカニズムを、ほこり等の無機物の汚れの離脱と、油等の有機物の汚れの分解とに分けて説明する。 Here, taking the case where this photocatalyst is titanium oxide, which is the most common material, as an example, the mechanism of the self-cleaning action of the photocatalyst is to remove the dirt of inorganic substances such as dust and to decompose the dirt of organic substances such as oil. This will be explained separately.
まず、無機物の汚れの離脱について説明する。光触媒がコーティングされた面に光が照射されると、それによって、光触媒が活性化し、空気中の水分と反応して水酸基のラジカルが発生する。水酸基のラジカルは、強い親水性を持っているため、そのコーティング面に薄い水膜を張り静電気を発生させ難くする作用を有す。 First, the removal of inorganic dirt will be described. When light is irradiated onto the surface coated with the photocatalyst, the photocatalyst is thereby activated and reacts with moisture in the air to generate hydroxyl radicals. Since the hydroxyl radical has a strong hydrophilicity, it has a function of forming a thin water film on the coating surface to make it difficult to generate static electricity.
一方、無機物の汚れは、静電気によって対象面に吸着することが多い。そのため、その対象面に光触媒をコーティングし、そのコーティング面に光を照射して静電気の発生を抑えれば、無機物の汚れがコーティング面に付着することが少なくなる。さらに、光の照射前に既にコーティング面に付着した汚れは、光が照射されればコーティング面と汚れとの間に薄い水膜が発生するため、離脱し易くなる。 On the other hand, inorganic dirt is often adsorbed to the target surface by static electricity. Therefore, if the target surface is coated with a photocatalyst and the coating surface is irradiated with light to suppress the generation of static electricity, the contamination of inorganic matter is less likely to adhere to the coating surface. Furthermore, dirt that has already adhered to the coating surface before the light irradiation is likely to be detached because a thin water film is formed between the coating surface and the dirt when the light is irradiated.
次に、油等の有機物の汚れの分解について説明する。有機物の汚れは、静電気が発生していなくても対象面に付着し易い性質を持っており、さらに、その汚れの上にほこり等の無機物の汚れを付着させ易い性質も持っている。光触媒がコーティングされた表面には、前述のように、光が照射されることによって水酸基のラジカルが発生するが、それと同時に活性酸素も発生する。この活性酸素は有機物を分解する作用がある。 Next, decomposition of organic matter such as oil will be described. Organic dirt has the property of easily adhering to the target surface even when static electricity is not generated, and further has the property of easily attaching inorganic dirt such as dust on the dirt. As described above, radicals of hydroxyl groups are generated on the surface coated with the photocatalyst when irradiated with light, but at the same time, active oxygen is also generated. This active oxygen has an action of decomposing organic substances.
光によってコーティング面に発生した活性酸素は、付着した有機物を気体(例えば、二酸化酸素等)と水分とに分解する。それに伴い、有機物上に付着していた無機物の汚れも離脱する。 The active oxygen generated on the coating surface by light decomposes the adhering organic matter into gas (for example, oxygen dioxide) and moisture. Along with this, the inorganic dirt adhered on the organic matter is also released.
これにより、光触媒がコーティングされた面に付着したほこり等の無機物の汚れと油等の有機物の汚れとを、そのコーティング面に光を照射することのみで、除去することが可能となる。 Thereby, it is possible to remove inorganic dirt such as dust and organic dirt such as oil adhering to the surface coated with the photocatalyst only by irradiating the coating surface with light.
ところで、一般的に使用されている光触媒は紫外光に反応する光触媒(例えば、アナターゼ型酸化チタン)であり、波長が350nm以下の紫外光に反応し作用する。本実施形態に従うRSDが画像を表示するために通常使用されるレーザ光の波長は、波長の最も短い青色レーザ光であっても、約435nm〜480nm程度であって、350nmより長いため、紫外光反応型の光触媒を用いたのではその反応が鈍い。 By the way, a photocatalyst generally used is a photocatalyst that reacts with ultraviolet light (for example, anatase type titanium oxide) and reacts with ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or less. The wavelength of the laser light normally used for displaying an image by the RSD according to the present embodiment is about 435 nm to 480 nm even for the blue laser light having the shortest wavelength, and is longer than 350 nm. If a reaction type photocatalyst is used, the reaction is slow.
これに対し、近年、可視光応答型の光触媒(例えば、ブルッカイト型酸化チタン)が開発された。これは、紫外光のみならず波長が350nmより長波長の可視光にも反応し作用する。 On the other hand, in recent years, a visible light responsive photocatalyst (for example, brookite type titanium oxide) has been developed. This reacts not only with ultraviolet light but also with visible light having a wavelength longer than 350 nm.
本実施形態においては、この可視光応答型の光触媒を使用することにより、このRSDが画像を表示するために通常使用される全波長域のレーザ光にこの光触媒が反応するようになっており、よって、使用されるすべてのレーザ光によって各ミラー94,104,130のクリーニングが行われる。
In this embodiment, by using the visible light responsive photocatalyst, the photocatalyst reacts with laser light in the entire wavelength range that is normally used for the RSD to display an image. Accordingly, the
したがって、本実施形態においては、光触媒がコーティングされた各ミラー94,104,130の反射面150,106,152にレーザビームが照射されれば、ほこり等の汚れが付着し難くなり、さらに、付着してしまった汚れも容易に離脱または分解される。すなわち、レーザビームと光触媒との共同作用によって各ミラー94,104,130の反射面150,106,152がクリーニングされ、汚れによる光量の減少が防止されるのである。
Therefore, in this embodiment, if a laser beam is irradiated on the reflecting
さらに、本実施形態によれば、RSDによる画像表示時に、同じレーザビームにより、画像表示と並行して、光触媒がコーティングされたミラーがクリーニングされるため、クリーニングのための特別な工程が不要であり、クリーニングは通常の工程中に自動的に行われる。 Furthermore, according to the present embodiment, when the image is displayed by RSD, the mirror coated with the photocatalyst is cleaned by the same laser beam in parallel with the image display, so that a special process for cleaning is unnecessary. Cleaning is performed automatically during the normal process.
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、可動ミラー94とポリゴンミラー104とガルバノミラー130とがそれぞれ、前記(1)項における「光学手段」の一例を構成し、可視光応答型の光触媒が、同項における「光触媒」の一例と、前記(6)項における「可視光用光触媒」の一例とをそれぞれ構成しているのである。
As is clear from the above description, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、可動ミラー94とポリゴンミラー104とガルバノミラー130とがそれぞれ、前記(2)項における「選択光学手段」の一例を構成し、光源ユニット20が同項における「光源」の一例を構成しているのである。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、コリメート光学系84と集光レンズ92とレンズ112,114とがそれぞれ、前記(3)項における「集光部」の一例を構成し、可動ミラー94とポリゴンミラー104とガルバノミラー130とがそれぞれ、前記(9)項における「選択光学手段」の一例を構成し、波面変調光学系22が前記(9)項における「波面変調機構」の一例を構成しているのである。
Further, in the present embodiment, the collimating
次に、本発明の第2実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態と共通する要素が多く、異なる要素は光触媒がコーティングされた光学手段に関するもののみであるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, since this embodiment has many elements in common with the first embodiment, and different elements are only related to the optical means coated with the photocatalyst, only the different elements will be described in detail, and the common elements are the same. The detailed description is omitted by quoting using the symbol or name.
第1実施形態においては、光触媒が、光が集光する可動ミラー94とポリゴンミラー104とガルバノミラー130との各反射面にコーティングされている。
In the first embodiment, the photocatalyst is coated on each reflecting surface of the
これに対し、本実施形態においては、図2に示すように、第1実施形態と同様に可視光応答型である光触媒が、水平走査系100のポリゴンミラー104と垂直走査系102のガルバノミラー130との間に配置されたリレー光学系110のレンズ112の入射面170および出射面172と、レンズ114の入射面174および出射面176とにコーティングされている。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the visible light responsive photocatalyst is converted into the
リレー光学系110,114の各レンズ112,114,142,144は、レーザビームの集光および伝達に使用されており、これらレンズ112,114,142,144にほこり等の汚れが付着すると、網膜14上において鮮明な画像が得られない。特に主走査方向の走査を行うポリゴンミラー104と副走査方向の走査を行うガルバノミラー130との間に設置されている複数個のレンズ112,114に汚れが付着すると、レンズ112,114上のある1点の汚れは、ガルバノミラー130の反射面152上に黒点となって現れる。その黒点は、ガルバノミラー130の反射面152上において最初の水平走査線から最後の水平走査線までほぼ同じ位置に現れるため、水平走査と垂直走査とを繰り返して2次元的な画像が表示されたときには、その黒点は黒線となって網膜14上に現れてしまう。
The
したがって、本実施形態においては、光触媒をコーティングする光学手段としてリレー光学系110の各レンズ112,114が選択され、それらレンズ112,114にレーザビームが照射されることにより、ほこり等の汚れが付着し難くなり、付着した汚れも離脱または分解し易くなっている。すなわち、レーザビームと光触媒との共同作用によって各レンズ112,114がクリーニングされ、網膜14上における汚れに起因した黒線の発生が防止されるのである。
Accordingly, in the present embodiment, the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、リレー光学系110のレンズ112,114がそれぞれ、前記(2)または(4)項における「選択光学手段」の一例を構成し、走査装置24が前記(4)項における「走査部」の一例を構成しているのである。
As is apparent from the above description, in this embodiment, the
次に、本発明の第3実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態または第2実施形態と共通する要素が多く、異なる要素は、光触媒がコーティングされる光学手段に関するもののみであるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, since this embodiment has many elements in common with the first embodiment or the second embodiment, and different elements are only related to the optical means on which the photocatalyst is coated, only the different elements will be described in detail. By quoting common elements using the same reference numerals or names, detailed description will be omitted.
第1実施形態においては、光触媒が可動ミラー94とポリゴンミラー104とガルバノミラー130との各反射面150,106,152にコーティングされており、第2実施形態においては、ポリゴンミラー104とガルバノミラー130との間のリレー光学系110にコーティングされている。
In the first embodiment, the photocatalyst is coated on each reflecting
これに対し、本実施形態においては、図3に示すように、光触媒が、さらに、ガルバノミラー130の下流側にあるリレー光学系140のレンズ142の入射面190および出射面192と、レンズ144の入射面194および出射面196にもコーティングされている。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the photocatalyst further includes the
本実施形態においては光触媒が、リレー光学系110の各レンズ112,114と同様に、リレー光学系140の各レンズ142,144の入射面190,194および出射面192,196の両面にコーティングされている。
In the present embodiment, the photocatalyst is coated on both the entrance surfaces 190 and 194 and the exit surfaces 192 and 196 of the
リレー光学系140の各レンズ142,144は、RSDの光学手段のうち観察者の眼10に最も近く、観察者の皮膚または髪の毛と接触し易い光学手段であるため、油等の有機物の汚れが付着し易い。そのようなの汚れがレンズ142,144上に点状に付着すると、レンズ142,144上のある1点の汚れは、網膜14上に黒点となって現れてしまう。
The
したがって、本実施形態においては、可動ミラー94と、走査装置24を含んでそれより下流側に設置されたすべての光学手段94,104,112,114,130,142,144に光触媒がコーティングされ、それにより、網膜14上における画像の明るさの減少と黒線および黒点の発生とが防止されるようになっている。
Therefore, in this embodiment, the photocatalyst is coated on the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、可動ミラー94と、ポリゴンミラー104と、リレー光学系110の各レンズ112,114と、ガルバノミラー130と、リレー光学系140の各レンズ142,144とがそれぞれ、前記(2)項における「選択光学手段」の一例を構成し、走査装置24が前記(4)項における「走査部」の一例を構成しているのである。
As is apparent from the above description, in the present embodiment, the
次に、本発明の第4実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態ないし第3実施形態と共通する要素が多いため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. However, since this embodiment has many elements in common with the first to third embodiments, only the different elements will be described in detail, and the common elements will be cited using the same reference numerals or names. Therefore, detailed description is omitted.
第1実施形態ないし第3実施形態においては、画像表示期間に、画像表示と並行してクリーニングが行われる。これに対し、本実施形態においては、さらに、画像表示期間ではない期間にも、クリーニングが行われる。 In the first to third embodiments, cleaning is performed in parallel with image display during the image display period. In contrast, in the present embodiment, cleaning is also performed during a period other than the image display period.
具体的には、RSDの電源投入時から画像表示期間の開始時までの準備期間と、画像表示期間の終了後の期間とに、クリーニング専用のクリーニングモードに移行し、そのクリーニングモードにおいてクリーニングが行われる。ただし、準備期間には、クリーニングが、ユーザによる指令を待つことなく必ず行われるのに対し、画像表示期間の終了後には、ユーザによる指令を待って選択的に行われる。 Specifically, during the preparation period from when the RSD is turned on until the start of the image display period, and after the end of the image display period, the mode is shifted to a cleaning mode dedicated to cleaning, and cleaning is performed in the cleaning mode. Is called. However, cleaning is always performed in the preparation period without waiting for an instruction from the user, whereas after the end of the image display period, the cleaning is selectively performed after the instruction from the user.
さらに、本実施形態においては、クリーニングモードにおいては、クリーニング対象である光学手段に入射するレーザビームの直径(以下、単に「ビーム径」という。)が、画像表示期間より拡大されるようになっている。すなわち、画像表示期間より広い面積で、光学手段にレーザビームが照射されてクリーニングが行われるようになっているのである。 Furthermore, in the present embodiment, in the cleaning mode, the diameter of the laser beam incident on the optical means to be cleaned (hereinafter simply referred to as “beam diameter”) is expanded from the image display period. Yes. That is, cleaning is performed by irradiating the optical means with a laser beam in an area wider than the image display period.
本実施形態におけるクリーニングモードは、光触媒がコーティングされた各光学手段に照射されるレーザビームのビーム径を、RSDの波面変調光学系22を利用することによって拡大し、画像表示期間よりクリーニングされる領域の面積を拡大するモードとして設定されている。具体的には、クリーニングモードにおいては、波面変調光学系22の可動ミラー94の位置を画像表示期間より集光レンズ92に近づけることによって、ビーム径を拡大する方式を採用している。
The cleaning mode in this embodiment is an area where the beam diameter of the laser beam irradiated to each optical means coated with the photocatalyst is expanded by using the RSD wavefront modulation
ここで、図4の(a)および(b)ならびに図5を用いて、クリーニングモードにおける可動ミラー94の制御と画像表示期間におけるレーザビームの波面の制御とを説明する。
Here, the control of the
図4の(a)および(b)に示すように、画像表示時期間においては、可動ミラー94が、集光レンズ92の焦点位置と、その位置より集光レンズ92に距離dだけ近づいた位置との間を移動させられる。集光レンズ92の焦点位置は可動ミラー94の初期位置であり、その位置より距離dだけ集光レンズ92に接近した位置が可動ミラー94の最大移動位置である。したがって、距離dは、画像表示期間に可動ミラー94が移動する最大距離を意味する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, during the image display period, the
図4の(a)には、集光レンズ92の焦点距離fと、集光レンズ92の主点210から可動ミラー94までの距離(以下、「ミラー−レンズ間距離」と略称する。)とが互いに一致する場合のレーザビームが光路図で表されている。図1におけるコリメート光学系84から出射したレーザビームは平行光としてハーフミラー90に入射して反射し、集光レンズ92に入射して通過した後、可動ミラー94で反射して再び集光レンズ92を通過する。今回は、集光レンズ92の焦点距離fとミラー−レンズ間距離とが互いに一致するため、集光レンズ92から出射したレーザビームは平行光のままハーフミラー90から出射してポリゴンミラー104に入射する。
4A, the focal length f of the condensing
これに対し、図4の(b)には、ミラー−レンズ間距離が集光レンズ92の焦点距離fより距離dだけ短い場合のレーザビームが光路図で表されている。同図の(a)と同様に、コリメート光学系84から入射してハーフミラー90から出射したレーザビームは、集光レンズ92に入射して通過した後、可動ミラー94で反射して再び集光レンズ92を通過する。今回はミラー−レンズ間距離が集光レンズ92の焦点距離fより短いため、集光レンズ92から出射したレーザビームは拡散光となってハーフミラー90をから出射してポリゴンミラー104に入射する。
On the other hand, in FIG. 4B, a laser beam when the distance between the mirror and the lens is shorter than the focal length f of the
したがって、画像表示期間においては、ポリゴンミラー104に入射するレーザビームの照射面積は、集光レンズ92の焦点距離fとミラー−レンズ間距離とが互いに一致する場合に最小であり、ミラー−レンズ間距離が集光レンズ92の焦点距離fより距離dだけ短い場合に最大である。
Therefore, in the image display period, the irradiation area of the laser beam incident on the
これに対し、クリーニングモードにおいては、図5に示すように、可動ミラー94が、ミラー−レンズ間距離が最大距離dである位置よりさらに距離cだけ集光レンズ92に接近する位置まで移動させられる。このとき、ミラー−レンズ間距離は図4の(b)の場合に距離cだけ短いため、可動ミラー94からの出射光はさらに大きく拡散してハーフミラー90を通過してポリゴンミラー104に入射する。
In contrast, in the cleaning mode, as shown in FIG. 5, the
したがって、クリーニングモードにおいては、ポリゴンミラー104に入射するレーザビームの照射面積が画像表示時期間における最大面積より広い。
Therefore, in the cleaning mode, the irradiation area of the laser beam incident on the
その結果、本実施形態においては、波面変調光学系22を利用することにより、光触媒がコーティングされた光学手段に照射されるレーザビームの照射面積が拡大されるため、その光学手段のうちクリーニングされる面積が画像表示期間より広くなる。
As a result, in the present embodiment, by using the wavefront modulation
したがって、本実施形態によれば、上記光学手段のレーザビーム照射領域のうち画像表示期間中のクリーニングだけでは不十分である外周部に対してクリーニングが十分に行われることとなる。 Therefore, according to the present embodiment, the cleaning is sufficiently performed on the outer peripheral portion of the laser beam irradiation region of the optical means, which is insufficient only for the cleaning during the image display period.
以上、本実施形態に従うRSDのうち光学的な部分を主に説明したが、次に、電気的な部分を説明する。 The optical part of the RSD according to the present embodiment has been mainly described above. Next, the electrical part will be described.
図6には、このRSDを制御するための信号処理回路60のハードウェア構成がブロック図で概念的に表されている。信号処理回路60は、CPU220とROM222とRAM224とを有するコンピュータ226を主体として構成されている。ROM222には、後述のクリーニング制御プログラムを始めとする各種のプログラムが予め記憶されており、それらプログラムがCPU220によってRAM224を利用しつつ実行されることにより、所定の処理が実行される。
FIG. 6 conceptually shows a hardware configuration of the
図6に示すように、信号処理回路60には、メインスイッチ230と、スタートスイッチ232と、クリーニングスイッチ234とが接続されている。
As shown in FIG. 6, a
メインスイッチ230は、このRSDの電源およびコンピュータ226の電源を投入するためにユーザにより操作されるスイッチである。このメインスイッチ230は、OFFからONに操作された後、改めてONからOFFに操作されない限り、ONに維持されるように設計されている。
The
これに対し、スタートスイッチ232は、ユーザによってメインスイッチ230がONに操作されてRSDによる画像表示の準備が終了した後にユーザによりOFFからONに操作されるスイッチである。このスタートスイッチ232も、ユーザによりONからOFFに操作されない限り、ONに維持されるように設計されている。
On the other hand, the
また、クリーニングスイッチ234は、ユーザによりスタートスイッチ232がONからOFFに操作された後に、ユーザがクリーニングを希望する場合に、OFFからONに操作されるスイッチである。このクリーニングスイッチ234は、後述のクリーニング制御プログラムによって一回のクリーニングが終了した時に自動的にONからOFFに復元されるように設計されている。
The cleaning
図7には、前述のクリーニング制御プログラムの内容が概念的にフローチャートで表されている。 FIG. 7 conceptually shows the contents of the cleaning control program in a flowchart.
このクリーニング制御プログラムは、ユーザによってメインスイッチ230がOFFからONに操作された後、コンピュータ226によって繰り返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップS1(以下、単に「S1」で表す。他のステップについても同じとする。)において、RSDが準備期間中であるか否かが判定される。
This cleaning control program is repeatedly executed by the
今回は、RSDの電源投入直後であって、RSDが準備期間中であるため、S1の判定はYESとなる。本実施形態においては、準備期間が開始されると、主走査を行うポリゴンミラー104が回転を始め、さらに、副走査を行うガルバノミラー130が設定回数だけ揺動させられる。
This time, immediately after the RSD is turned on and the RSD is in the preparation period, the determination in S1 is YES. In the present embodiment, when the preparation period starts, the
RSDが準備期間中であるためにS1の判定がYESとなれば、S2において、フラグがONであるか否かが判定される。このフラグは、OFF状態で、RSDの準備期間中にクリーニングが終了していないことを示す一方、ON状態で、そのクリーニングが終了したことを示すフラグである。このフラグは、コンピュータ226の電源が投入されるのに伴ってOFF状態に初期化される。
If the determination in S1 is YES because the RSD is in the preparation period, it is determined in S2 whether or not the flag is ON. This flag indicates that the cleaning has not been completed during the RSD preparation period in the OFF state, while the cleaning has been completed in the ON state. This flag is initialized to the OFF state as the
今回は、コンピュータ226の電源投入直後であるため、フラグがOFFであり、そのため、S2の判定がNOとなり、その後、S3に移行する。
Since this time is immediately after the
このS3においては、クリーニングモードが開始される。続いて、S4において、ビーム径が拡大される。具体的には、可動ミラー94が集光レンズ92に近づく向きに、初期位置から距離(f−d−c)だけ移動させられる。その後、S5において、Rレーザ30とGレーザ32とBレーザ34とのうちの少なくとも1個によってレーザビームが発光させられ、これにより、クリーニングが開始される。
In S3, the cleaning mode is started. Subsequently, in S4, the beam diameter is expanded. Specifically, the
その後、S6において、クリーニングを終了させるべきであるか否かが判定される。本実施形態においては、準備期間中に、レーザビームの発光状態でポリゴンミラー104およびガルバノミラー130によって走査が少なくとも1画面以上の設定画面数分行われたならば、一回のクリーニングを終了させるように設計されている。設定画面数分の走査が行われたか否かの判定は、例えば、準備期間の開始時からの経過時間が基準時間に達したか否かの判定として行ったり、準備期間の開始時からの主走査または副走査の回数が基準回数に達したか否かの判定として行うことが可能である。
Thereafter, in S6, it is determined whether or not the cleaning should be terminated. In the present embodiment, during the preparation period, when scanning is performed for at least one set number of screens by the
レーザビームの発光状態で走査が設定画面数分行われたために今回のクリーニングが終了したと仮定すれば、S6の判定がYESとなり、続いて、S7において、レーザビームの発光が終了させられ、S8において、ビーム径が初期値に戻されるように可動ミラー94の位置が初期位置に復元される。その後、S9において、前記フラグがONにされ、これにより、今回のクリーニングが終了したことが表される。
If it is assumed that the current cleaning has been completed because scanning has been performed for the set number of screens in the laser beam emission state, the determination in S6 is YES, and then in S7, the emission of the laser beam is terminated, and in S8. The position of the
以上で、このクリーニング制御プログラムの一回の実行が終了する。 This completes one execution of the cleaning control program.
その後、このクリーニング制御プログラムが、同じ準備期間中に再度実行されると、前回と同様に、S1の判定はYESとなるが、今回は、前記フラグがONにされているため、S2の判定はYESとなり、直ちにこのクリーニング制御プログラムの今回の実行が終了する。 After that, if this cleaning control program is executed again during the same preparation period, the determination of S1 is YES as in the previous case, but since the flag is turned on this time, the determination of S2 is YES, and the current execution of this cleaning control program ends immediately.
このクリーニング制御プログラムの実行が何回か繰り返された後に準備期間が終了すれば、S1の判定がNOとなり、S10に移行する。このS10においては、ユーザによってスタートスイッチ232がONに操作されることに応答して画像表示が行われているか否かが判定される。すなわち、現在、画像表示期間中であるか否かが判定されるのである。
If the preparation period ends after the execution of this cleaning control program is repeated several times, the determination in S1 is NO and the process proceeds to S10. In S10, it is determined whether an image is displayed in response to the
今回は、画像表示期間中ではないと仮定すれば、S10の判定がNOとなり、S11において、ユーザによってクリーニングスイッチ234がONに操作されたか否かが判定される。今回は、ONに操作されていないと仮定すれば、この判定もNOとなり、直ちにこのクリーニング制御プログラムの今回の実行が終了する。
If it is assumed that it is not during the image display period this time, the determination in S10 is NO, and it is determined in S11 whether or not the cleaning
これに対し、今回は、画像表示期間中であると仮定すれば、S10の判定がYESとなり、直ちにこのクリーニング制御プログラムの今回の実行が終了する。画像表示期間中においては、画像表示と並行してクリーニングが自動的に、すなわち、特別な処理なしで行われる。 On the other hand, if it is assumed that this time is during the image display period, the determination in S10 is YES, and the current execution of this cleaning control program is immediately terminated. During the image display period, the cleaning is automatically performed in parallel with the image display, that is, without special processing.
一方、今回は、ユーザによってスタートスイッチ232がOFFに操作されたために今回の画像表示期間が終了したと仮定すれば、S10の判定がNOとなる。その後、ユーザがクリーニングスイッチ234をONに操作したと仮定すれば、S11の判定がYESとなり、S3に移行する。これにより、ユーザの意思に応じてクリーニングモードが開始される。
On the other hand, if it is assumed that the current image display period ends because the
具体的には、準備期間中におけるクリーニングと同様に、S4において、ビーム径が拡大され、S5において、発光が行われる。その後、S6において、クリーニングが終了するのが待たれ、終了したならば、S7において、発光が終了させられ、S8において、ビーム径が初期値に戻される。さらに、S9において、前記フラグがONにされるが、このフラグは、準備期間中のみ機能し、それ以外の期間には機能しない。 Specifically, similarly to the cleaning during the preparation period, the beam diameter is expanded in S4, and light emission is performed in S5. Thereafter, in S6, the cleaning is waited for to end, and if completed, the light emission is ended in S7, and the beam diameter is returned to the initial value in S8. Further, in S9, the flag is turned ON, but this flag functions only during the preparation period and does not function during other periods.
ここで、このクリーニング制御プログラムの一実行例を具体的に説明する。 Here, an example of execution of this cleaning control program will be specifically described.
図8には、このクリーニング制御プログラムの一実行例がタイムチャートで表されている。このタイムチャートにおいては、横軸に時間軸tがとられており、その時間軸t上にいくつかの時刻t1ないしt7がそれらの順に設定されている。 FIG. 8 shows an example of execution of this cleaning control program in a time chart. In this time chart, a time axis t is taken on the horizontal axis, and several times t1 to t7 are set in that order on the time axis t.
まず、時刻t1において、ユーザによってメインスイッチ230がONに操作されると、準備期間が開始され、走査装置24が起動される。それに伴い、ユーザからの指令なしで、クリーニングモードに移行し、クリーニングが行われる。このクリーニングモードおよびクリーニングは、時刻t2に終了する。
First, at time t1, when the
時刻t3において準備期間が終了すると、時刻t4において、ユーザによってスタートスイッチ232がONに操作される。これに伴い、画像表示が開始される。この画像表示と並行し、クリーニングも行われる。
When the preparation period ends at time t3, the
その後、時刻t5において、ユーザによってスタートスイッチ232がOFFに操作されると、画像表示が終了し、これに伴い、画像表示と並行したクリーニングも終了する。続いて、時刻t6において、ユーザによってクリーニングスイッチ234がONに操作されると、再びクリーニングモードに移行してクリーニングが開始され、それらクリーニングモードおよびクリーニングは時刻t7に終了する。
Thereafter, when the user operates the
本実施形態においては、画像表示と並行してクリーニングが行われるため、そのようなクリーニングが一度も行われない場合より、該当する光学手段の清浄さが良好に維持されるが、画像表示の回数、すなわち、RSDの使用頻度が少ない場合には、それに伴ってクリーニングの頻度も少なくなってしまう。 In this embodiment, since cleaning is performed in parallel with image display, the cleaning of the corresponding optical means is maintained better than when such cleaning is never performed, but the number of times of image display That is, when the frequency of use of RSD is low, the cleaning frequency is also reduced accordingly.
これに対し、本実施形態においては、画像表示期間のみならずそれに先行した準備期間にもクリーニングが自動的に行われるため、RSDの使用頻度の割に、該当する光学手段の洗浄さが良好に維持されることとなる。 On the other hand, in the present embodiment, cleaning is automatically performed not only in the image display period but also in the preparation period that precedes it, so that the cleaning of the corresponding optical means is excellent for the frequency of use of the RSD. Will be maintained.
さらに、本実施形態においては、ユーザがクリーニングスイッチ234を操作することによってクリーニングを行うことも可能であるため、RSD個々の事情や、ユーザの要望に応じた適当な時期に、適当な時間でクリーニングを行うことが可能である。したがって、本実施形態によれば、クリーニングに関してRSDの使い勝手を向上させることが容易である。
Further, in the present embodiment, since the user can perform cleaning by operating the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ226のうち図7のクリーニング制御プログラムを実行する部分が前記(7)または(8)項における「クリーニング制御手段」の一例を構成し、コンピュータ226のうち図7におけるS4およびS8を実行する部分が前記(10)項における「波面変調機構制御手段」の一例を構成しているのである。
As is apparent from the above description, in this embodiment, the portion of the
次に、本発明の第5実施形態を説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
第1実施形態ないし第4実施形態はいずれも、本発明を網膜走査型ディスプレイ装置に適用した場合の一実施形態であるが、本実施形態は、本発明をレーザプリンタに適用した場合の一実施形態である。 Each of the first to fourth embodiments is an embodiment when the present invention is applied to a retinal scanning display device, but this embodiment is an embodiment when the present invention is applied to a laser printer. It is a form.
図9には、本実施形態に従うレーザプリンタ250のうちの光学系252が斜視図で示されている。このレーザプリンタ250においては、概略的に説明すれば、半導体レーザ254から出射したレーザ光が、ポリゴンミラー256によって主走査方向に1次元的に走査されることにより、感光体ドラム258に潜像が形成され、その潜像に応じた画像が図示しない印刷媒体に転写される。
FIG. 9 is a perspective view of the
半導体レーザ254から出射したレーザ光は、コリメートレンズ260によって平行光化された後に、ポリゴンミラー256に入射させられる。ポリゴンミラー256は、それの回転軸線のまわりに並んだ複数の反射面262を備えており、入射したレーザビームを1つの反射面が通過するごとに1回の偏向が行われる。その偏向されたレーザビームはf−θレンズ264に入射させられてその進行方向が補正され、そのように進行方向が補正されたレーザビームにより感光体ドラム258に潜像が形成される。
Laser light emitted from the
感光体ドラム258は、一方向に回転させられ、その回転とポリゴンミラー256の回転との共同により、感光体ドラム258上においてレーザビームが2次元的に走査される。その走査によって感光体ドラム258上に潜像が形成され、その形成された潜像は、図示しない転写機構によって印刷媒体に転写される。
The
図9に示すように、本実施形態においては、レーザビームが通過または反射する光学手段の表面に可視光応答型の光触媒がコーティングされている。具体的には、光触媒がコーティングされている光学手段は、コリーメートレンズ260の入射面270および出射面272と、ポリゴンミラー256の反射面262と、f−θレンズ264の入射面274および出射面276とである。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, a visible light responsive photocatalyst is coated on the surface of the optical means through which the laser beam passes or reflects. Specifically, the optical means coated with the photocatalyst includes the
したがって、本実施形態においては、光触媒がコーティングされた光学手段260,256,264が、レーザビームの照射により、人間の手を煩わせることなく、クリーニングされる。 Therefore, in the present embodiment, the optical means 260, 256, 264 coated with the photocatalyst is cleaned by the laser beam irradiation without bothering human hands.
さらに、本実施形態によれば、レーザプリンタ250による画像表示時に、その画像表示と並行して、光触媒がコーティングされた各光学手段260,256,264がクリーニングされるため、クリーニングのための特別な工程なしで、通常の動作中に自動的にクリーニングが行われる。
Furthermore, according to the present embodiment, when the image is displayed by the
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、半導体レーザ254が前記(13)項における「光源」の一例を構成し、レーザビームが同項における「光束」の一例を構成し、ポリゴンミラー256が同項における「走査部」の一例を構成し、感光体ドラム258が同項における「潜像形成部材」の一例を構成し、コリメートレンズ260とポリゴンミラー256とf−θレンズ264とがそれぞれ、同項における「選択光学手段」の一例を構成しているのである。
As is clear from the above description, in this embodiment, the
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[課題を解決するための手段]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are merely examples, and those skilled in the art including the aspects described in the above-mentioned section of [Means for Solving the Problems] will be described. It is possible to implement the present invention in other forms in which various modifications and improvements are made based on the knowledge.
14 網膜
20 光源ユニット
22 波面変調光学系
24 走査装置
84 コリメート光学系
92 集光レンズ
94 可動ミラー
104,256 ポリゴンミラー
110,140 リレー光学系
112,114,142,144 レンズ
130 ガルバノミラー
254 半導体レーザ
258 感光体ドラム
260 コリメートレンズ
264 f−θレンズ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光束の波面を変調する波面変調機構と、
その波面変調機構によって波面が変調された光束が入射する第1光学手段であって、その入射する光束によって当該第1光学手段をクリーニングするための光触媒がコーティングされているものと、
前記クリーニング時に、前記第1光学手段に入射する光束の面積を前記画像の表示時における面積より拡大するように前記波面変調機構を制御する波面変調機構制御手段と
を含み、前記波面変調機構から出射した光束が、前記画像の表示と前記クリーニングとに使用される画像表示装置。 An image display apparatus for displaying on the image display plane by the scanning of the light beam an image to be displayed,
A wavefront modulation mechanism for modulating the wavefront of the luminous flux;
A first optical means on which a light flux whose wavefront is modulated by the wavefront modulation mechanism is incident, and a photocatalyst for cleaning the first optical means is coated with the incident light flux;
Wavefront modulation mechanism control means for controlling the wavefront modulation mechanism so that the area of the light beam incident on the first optical means is larger than the area at the time of displaying the image during the cleaning;
An image display device in which a light beam emitted from the wavefront modulation mechanism is used for displaying the image and for cleaning .
前記光束を出力する光源を含み、
その光源から出力された光束が、前記画像の表示と前記クリーニングとに使用される請求項1に記載の画像表示装置。 further,
Including a light source that outputs the luminous flux;
The image display device according to claim 1, wherein a light beam output from the light source is used for displaying the image and for cleaning.
前記光束を集光する集光部と、
その集光部によって集光された光束が入射する第2光学手段であって、その入射する光束によって当該第2光学手段をクリーニングするための光触媒がコーティングされているものと
を含む請求項2に記載の画像表示装置。 further,
And the condensing unit for focusing the optical flux,
A second optical means for the light beam condensed by the condensing unit is incident to claim 2 comprising as photocatalyst for cleaning the second optical means by means of the optical beam to the incident have been coated The image display device described.
前記光源から出力された光束を主走査位置において主走査方向に走査し、主走査方向に走査された光束を副走査位置において主走査方向と交差する副走査方向に走査する走査部と、
それら主走査位置と副走査位置との間において、主走査方向に走査された光束が入射する第3光学手段であって、その入射する光束によって当該第3光学手段をクリーニングするための光触媒がコーティングされているものと
を含む請求項2または3に記載の画像表示装置。 further,
A scanning unit for scanning in a sub-scanning direction is scanned in the main scanning direction, which intersects the main scanning direction a light beam scanned in the main scanning direction in the sub-scanning position in the main scanning position of light flux outputted from the light source,
A third optical means in which a light beam scanned in the main scanning direction is incident between the main scanning position and the sub-scanning position, and a photocatalyst for cleaning the third optical means by the incident light beam is coated. the image display apparatus according to claim 2 or 3 and a those.
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