JP5914979B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の光走査装置は、光を反射する光反射部を有し、回動中心軸まわりに回動し、その最大振れ角の大きさが可変の可動部と、
前記可動部の前記最大振れ角を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、
前記光反射部に向かって光を照射する光源と、
前記光源からの光が前記光反射部で反射した反射光を受ける受光部と、
前記可動部の前記最大振れ角に応じて前記受光部の位置を変更する変位駆動部とを有することを特徴とする。
これにより、可動板の最大振れ角を変更しても、当該最大振れ角の検出精度を確実に維持することができる。
これにより、可動板の最大振れ角を変更しても、当該最大振れ角の検出精度をより確実に維持することができる。
これにより、可動板の最大振れ角を変更しても、当該最大振れ角の検出精度をより確実に維持することができる。
本発明の光走査装置では、前記変位駆動部は、
回転するシャフトを有するモーターと、
該モーターの作動を制御する機能を有する制御部と、
前記シャフトに連結され、前記受光部を支持する支持梁とを有することが好ましい。
これにより、変位駆動部の構成を比較的簡単なものとすることができる。
これにより、変位駆動部で受光部を変位させる際の制御が容易となる。
本発明の光走査装置では、前記変位駆動部は、前記可動部と前記受光部との距離を一定に規制する機能を有することが好ましい。
これにより、光源から発せられた光が可動板の光反射部で反射して、受光部に到達するまでの光の光路長を一定とすることができ、よって、受光部で反射光を安定して受光することができる。
これにより、受光部は、受光した光の強度に応じた強さの電流を生じるものとなる。そして、この電流の大きさと予め設定された所定の閾値との大小関係とに基づいて、受光部が光を受光しているか否かの判断が容易となる。
本発明の光走査装置では、前記光源は、レーザー光を照射するよう構成されていることが好ましい。
レーザー光は指向性、収束性、高輝度性等の優れた光学特性を有する光であるため、可動部の光反射部に向けてレーザー光を確実に照射することができる。
これにより、例えば直立したスクリーンに画像を投影する際にその画像の水平方向の大きさを変更したい場合には、最大振れ角の大きさを可変とすることにより、その変更を確実に行なうことができる。
これにより、可動板の最大振れ角を変更しても、当該最大振れ角の検出精度をより確実に維持することができる。
本発明の画像形成装置は、光を反射する光反射部を有し、回動中心軸まわりに回動し、その最大振れ角の大きさが可変の可動部と、
前記可動部の前記最大振れ角を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、
前記光反射部に向かって光を照射する光源と、
前記光源からの光が前記光反射部で反射した反射光を受ける受光部と、
前記可動部の前記最大振れ角に応じて前記受光部の位置を変更する変位駆動部と、を有し、
前記光反射部で光を走査して画像を形成することを特徴とする。
これにより、可動板の最大振れ角を変更しても、当該最大振れ角の検出精度をより確実に維持することができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の画像形成装置(第1実施形態)が備えるプロジェクターの概略構成を示す図、図2は、図1に示すプロジェクターに内蔵された光走査装置を示す斜視図、図3および図4は、それぞれ、図2に示す光走査装置の作動状態を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図2中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
スクリーン600は、例えば建物の壁等に固定されている。このスクリーン600の表示面600aは、光不透過性の、すなわち、不透明な例えば白色のものである。これにより、プロジェクター700からの、後述する表示光LL”で画像を鮮明に表示することができる。
なお、コリメーターレンズ220r、220g、220bに代えてコリメーターミラーを用いることができ、この場合も、平行光束の細いビームを形成することができる。また、各色のレーザー光源210r、210g、210bから平行光束が出射される場合、コリメーターレンズ220r、220g、220bは、省略することができる。さらに、レーザー光源210r、210g、210bについては、同様の光束を発生する発光ダイオード等の光源に置換することができる。また、図1の各色のレーザー光源210r、210g、210b、コリメーターレンズ220r、220g、220b、およびダイクロイックミラー230r、230g、230bの順番はあくまで1例であり、各色の組み合わせ(赤色はレーザー光源210r、コリメーターレンズ220r、ダイクロイックミラー230r、緑色はレーザー光源210g、コリメーターレンズ220g、ダイクロイックミラー230g、青色はレーザー光源210b、コリメーターレンズ220b、ダイクロイックミラー230b)を保持したままその順序は自由に設定できる。例えば、光スキャナー310に近い順に、青色、赤色、緑色という組み合わせも可能である。
可動板311a(光反射部311eを除く)や可動板331a(光反射部331eを除く)は、それぞれ、例えばシリコンを主材料として構成されている。光反射部311e、331eは、それぞれ、例えば、例えば蒸着により形成された金属薄膜で構成されている。
さて、図1、図2に示すように、光走査装置1は、さらに、光スキャナー310の可動板311aが最大振れ角θmaxで回動していることを検出する回動検出手段(検出部)2を備えている。光走査装置1では、回動検出手段2の作動により、後述する所定の検出精度(最大振れ角θmax±1度)の範囲内で可動板311aが最大振れ角θmaxで回動していることを保証することができる。
また、光源21は、制御部400と電気的に接続されている。これにより、光源21の点灯・消灯の制御を行なうことができる。
モーター24は、回転するシャフト241を有する、例えばサーボモーターである。モーター24は、モータードライバー28を介して、制御部400と電気的に接続されている。制御部400からのシャフト241の回動条件(追従角度θ0、回動速度等)に関する命令は、モータードライバー28に伝達される。モータードライバー28は、その命令に従ってモーター24の作動を制御することができる。
図2〜図4に示すように、モーター24は、シャフト241の回動中心軸J3が可動板311aの回動中心軸J1と同軸上に位置するように配置されている。これにより、後述する制御部400での「比θmax/θ0が一定となる関係を満足する」制御が容易となる。
制御部400では、最大振れ角θmaxと追従角度θ0との比θmax/θ0が一定となる関係を満足するように制御する。比θmax/θ0としては、特に限定されず、例えば、1を越え1.3以下のうちのいずれかの値であるのが好ましく、1.01以上1.25以下のうちのいずれかの値であるのがより好ましい。なお、比θmax/θ0の値は、制御部400に予め記憶されており、以下の説明では、例えば1.03と設定されているものとする。
そして、図3に示す第1の状態から、可動板311aが例えば80度の最大振れ角θmaxで回動する、図4に示す第2の状態となったとする。この場合も、比θmax/θ0=1.03を満足すればよいので、受光部22を78度の追従角度θ0となる位置に配置しておけばよい。
このような制御により、最大振れ角θmaxが大幅に変動したとしても、受光部22での最大振れ角θmaxの検出精度を確実に維持することができる。これにより、可動板311aが最大振れ角θmaxで回動していることを保証することができる。
図5は、本発明の画像形成装置の第2実施形態を示す斜視図、図6は、図5に示す画像形成装置が備えるプロジェクターの概略構成を示す図、図7は、図5に示す画像形成装置が備えるスクリーン(表示装置)を示す断面図、図8は、図7に示すスクリーンの透過率と液晶高分子複合層に印加される電圧の強さとの関係を示すグラフ、図9および図10は、それぞれ、スクリーンの作動状態を示す図である。なお、以下では、説明の都合上、図5、図9および図10中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図7中の上側を「前(正面)」または「前方」、下側を「後(背面)」または「後方」と言う。
本実施形態は、スクリーンおよびプロジェクターの構成がそれぞれ異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
また、図6に示すように、本実施形態の画像形成装置100では、プロジェクター700の光源ユニット200がアドレス光用光源200aをさらに有するものとなっている。
まず、スクリーン500について説明する。
図7に示すように、スクリーン500は、第1の電極511が形成された第1の基板510、光導電膜520、配向膜530、液晶高分子複合層(液晶層)540、配向膜550および第2の電極561が形成された第2の基板560が表示面500a側からこの順で積層することにより構成されたスクリーン本体580と、第1の電極511および第2の電極561間に電圧を印加する電圧印加手段570とを有している。このような構成とすることにより、簡単に、前述したような光透過状態と光拡散状態とを切り替えることのできるスクリーン500を得ることができる。
第1の基板510の背面(液晶高分子複合層540側の面)には、膜状の第1の電極511が形成されており、第2の基板560の前面(液晶高分子複合層540側の面)には、膜状の第2の電極561が形成されている。第1の電極511および第2の電極561は、それぞれ、光透過性を有しており実質的に無色透明である。このような第1の電極511および第2の電極561は、電圧印加手段570に電気的に接続されており、電圧印加手段570によって、第1の電極511および第2の電極561間に電圧を印加するとこれらの間に電界が生じ、生じた電界が光導電膜520および液晶高分子複合層540に作用する。
電荷発生物質としては、特に限定されず、例えば、a−Si、ZnS、ZnO、CdS、CdSe、Se、SeTe、TiOなどの無機材料、フタロシアニン系、アゾ系、多環キノン系、インジゴ系、キナクリドン系、ペリレン系、スクエアリウム系、アズレニウム系、シアニン系、ピリリウム系などの有機材料を用いることができる。
高分子542としては、液晶相の状態において液晶541と相溶して、その後、硬化する際に、液晶541と相分離するものが使用される。このような高分子542としては、例えば、高分子主鎖にベンゼン骨格あるいはビフェニル骨格を有する側鎖をつけたものであれば、熱可塑性高分子、熱硬化型高分子、紫外線硬化型高分子の別を問わず、広く用いることができる。
このような液晶高分子複合層540によれば、電圧が印加されていないときは、無色透明な光透過状態となり、電圧を印加することにより白濁した光拡散状態とすることができるため、画像形成装置100の用途に適したスクリーン500を得ることができる。なお、このような光透過状態と光拡散状態との切り替えは、表示面500aの各部位で独立して行うことができる。
この光透過状態と光拡散状態との切り替えについて詳細に説明する。
図8に示すように、スクリーン500は、液晶高分子複合層540に印加される電圧の強さがV1を超えるまでは80%程度の高い透過率を保ち、実質的に無色透明の状態を保っている。そして、電圧の強さがV1を超えてからV2に達するまでの間に急峻に透過率が低下し、V2を超えると透過率がほぼゼロになる。このように、スクリーン500では、液晶高分子複合層540に印加される電圧の大きさに対してリニアに透過率が低下するのではなく、所定の電圧V1を超えたときに、急峻に透過率が低下することが分かる。
以上のような構成のスクリーン500の使用方法について説明する。
このように、スクリーン500は、スタンバイ状態では無色透明とし、画像が表示される領域のみを光拡散状態とするように使用される。これにより、前述のような優れた広告宣伝効果を発揮することができる。
図6に示すように、本実施形態では、プロジェクター700は、レーザー光LLを出射する光源ユニット200を有している。この光源ユニット200は、表示光用光源200bの他に、表示面500aに所望の画像を表示することができるように、表示面500aの前記画像に対応する領域を光拡散状態とするためのアドレス光LL’を出射するアドレス光用光源200aを有している。
このように、アドレス光LL’として赤外レーザーを用いることにより、アドレス光LL’が観察者に視認されるのを防止することができるとともに、アドレス光LL’が表示面500aに表示された画像の色合い等に影響を与えるのを防止でき、表示面500aに所望の画像を表示することができる。
光走査装置1は、光スキャナー310および330の駆動により、光源ユニット200から出射したレーザー光LLをスクリーン500の表示面500aに走査することができる。ここで、レーザー光LLは、画像表示用のレーザー光である表示光LL”と、表示面500aの所望の領域を光拡散状態とするためのレーザー光であるアドレス光LL’が結合したレーザー光である。そのため、光走査装置1によって、表示光LL”とアドレス光LL’を表示面500aの同じ部位に同時に照射することができるため、確実に、光拡散状態となった部位に表示光LL”を照射することができ、スクリーン500に所望の画像を表示することができる。
以上、本発明の光走査装置および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光走査装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
Claims (11)
- 光を反射する光反射部を有し、回動中心軸まわりに回動し、その最大振れ角の大きさが可変の可動部と、
前記可動部に第1の光を照射する第1の光源と、
前記可動部の前記最大振れ角を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、
前記光反射部に向かって第2の光を照射する第2の光源と、
前記第2の光源からの前記第2の光が前記光反射部で反射した第2の反射光を受ける受光部と、
前記可動部の前記最大振れ角に応じて前記受光部の位置を変更する変位駆動部と、を有し、
前記第2の光源と前記受光部とは、前記第1の光源からの前記第1の光が前記光反射部で反射した第1の反射光が通過する領域と異なる領域に配置されることを特徴とする光走査装置。 - 前記最大振れ角をθmaxとし、前記第2の光源と前記可動部の前記回動中心軸と前記受光部とのなす角度を2θ0としたとき、前記変位駆動部は、θmaxとθ0との比θmax/θ0が一定となるように前記受光部の位置を変更する請求項1に記載の光走査装置。
- 前記比θmax/θ0は、1を越え1.3以下のうちのいずれかの値である請求項2に記載の光走査装置。
- 前記変位駆動部は、
回転するシャフトを有するモーターと、
該モーターの作動を制御する機能を有する制御部と、
前記シャフトに連結され、前記受光部を支持する支持梁とを有する請求項1ないし3のいずれかに記載の光走査装置。 - 前記シャフトは、前記可動部の前記回動中心軸と同軸上に配置されている請求項4に記載の光走査装置。
- 前記変位駆動部は、前記可動部と前記受光部との距離を一定に規制する機能を有する請求項1ないし5のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記受光部は、フォトダイオードである請求項1ないし6のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記第2の光源は、レーザー光を照射するよう構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の光走査装置。
- 直立したスクリーンに光で画像を形成する際に、前記可動部は、前記スクリーンに対して前記光反射部で水平方向に光を走査する請求項1ないし8のいずれかに記載の光走査装置。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の光走査装置を備え、前記光反射部で光を走査して、該光で画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
- 光を反射する光反射部を有し、回動中心軸まわりに回動し、その最大振れ角の大きさが可変の可動部と、
前記可動部に第1の光を照射する第1の光源と、
前記可動部の前記最大振れ角を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、
前記光反射部に向かって第2の光を照射する第2の光源と、
前記第2の光源からの前記第2の光が前記光反射部で反射した第2の反射光を受ける受光部と、
前記可動部の前記最大振れ角に応じて前記受光部の位置を変更する変位駆動部と、を有し、
前記第2の光源と前記受光部とは、前記第1の光源からの前記第1の光が前記光反射部で反射した第1の反射光が通過する領域と異なる領域に配置され、
前記光反射部で前記第1の光を走査して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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