JP6627994B2 - Optical deflector, optical scanning device, image forming device, and vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び車両に係り、更に詳しくは、光を偏向する光偏向器、該光偏向器を備える光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置及び該画像形成装置を備える車両に関する。 The present invention relates to an optical deflector, the optical scanning apparatus, relates to an image forming apparatus and a vehicle, and more particularly, an optical deflector for deflecting the light, an optical scanning device Ru comprising a light deflector, an image comprising the optical scanning device The present invention relates to a forming apparatus and a vehicle including the image forming apparatus.
従来、光源からの光により被走査面を走査する光スキャナパッケージが知られている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical scanner package that scans a surface to be scanned with light from a light source is known (for example, see Patent Document 1).
この光スキャナパッケージは、光源からの光の光路上に配置された光透過窓部材と、該光透過窓部材を透過した光を光透過窓部材に向けて反射させる揺動可能なミラーとを含み、光源からの光を被走査面に向けて偏向する光偏向器を備えている。 The optical scanner package includes a light transmitting window member disposed on an optical path of light from a light source, and a swingable mirror that reflects light transmitted through the light transmitting window member toward the light transmitting window member. And an optical deflector for deflecting light from the light source toward the surface to be scanned.
しかしながら、特許文献1に開示されている光スキャナパッケージでは、光源からの光の光透過窓部材の表面での反射光の影響で、被走査面に異常な像が発生するおそれや被走査面を安定して走査できないおそれがあった。 However, in the optical scanner package disclosed in Patent Literature 1, an abnormal image may be generated on the surface to be scanned due to the influence of light reflected from the surface of the light transmitting window member of the light from the light source, or the surface to be scanned may be reduced. There was a risk that scanning could not be performed stably.
本発明は、光を通過させる開口を有する収容体と、前記収容体に収容され、基準面から所定の回転軸周りに回動することで前記開口を介して入射された光を偏向するミラーと、前記開口に取り付けられ、前記基準面に対して前記回転軸周りに傾斜した光透過板と、を備える光偏向器であって、前記ミラーは、第1軸周りに回動可能であるとともに前記第1軸に直交する第2軸周りに回動可能であり、前記第1軸周りの回動の周波数が前記第2軸周りの回動の周波数よりも高く、前記基準面からの前記ミラーの前記第2軸周りの最大振れ角は、前記基準面に対する前記光透過板の傾き角よりも小さく、前記第1軸周りの最大振れ角が前記第2軸周りの最大振れ角よりも大きいものであり、前記光透過板は、前記基準面に対して前記第2軸周りに傾斜している光偏向器である。 The present invention relates to a container having an opening through which light passes, and a mirror accommodated in the container and deflecting light incident through the opening by rotating around a predetermined rotation axis from a reference plane. A light transmissive plate attached to the opening and inclined about the rotation axis with respect to the reference plane, wherein the mirror is rotatable about a first axis and The mirror is rotatable about a second axis orthogonal to the first axis, and the frequency of rotation about the first axis is higher than the frequency of rotation about the second axis . The maximum deflection angle around the second axis is smaller than the inclination angle of the light transmitting plate with respect to the reference plane, and the maximum deflection angle around the first axis is larger than the maximum deflection angle around the second axis. And the light transmitting plate is arranged around the second axis with respect to the reference plane. An optical deflector that obliquely.
本発明によれば、被走査面に異常な像が発生することを防止でき、かつ被走査面を安定して走査できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of an abnormal image on a to-be-scanned surface can be prevented, and a to-be-scanned surface can be scanned stably.
以下に、本発明の一実施形態を図1〜図3を参照して説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのプロジェクタ装置100が概略的に示されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a
プロジェクタ装置100は、例えば建物の床もしくは設置台に載置された状態、建物の天井から吊り下げられた状態、又は建物の壁に掛けられた状態等で用いられる。以下では、図1に示される鉛直方向をZ軸方向とするXYZ3次元直交座標系を適宜用いて説明する。
The
プロジェクタ装置100は、一例として、図1に示されるように、光走査装置5、制御装置7などを備えている。
The
光走査装置5は、光源としてのLD10(レーザダイオード)と、光偏向器20と、遮光部材30とを含む。
The
LD10は、+X方向にレーザ光を射出する。以下では、LD10から射出されたレーザ光を「射出光」とも称する。
The
光偏向器20は、パッケージ20a及びカバーガラス20bを含む収容体と、該収容体に収容されたミラー20cとを有する。ここでは、一例として、収容体のXZ断面形状は、略台形状とされている。
The
パッケージ20aは、無蓋の箱形部材であり、開口が射出光の光路上に位置するように(−X側を向くように)配置されている。パッケージ20aの材料としては、例えばセラミック、樹脂、アルミニウム等が用いられる。ここでは、パッケージ20aは、一例として、XZ断面略J字状の部材から成り、後述する駆動手段に電力を供給するための配線部材(不図示)が設けられている。
The
カバーガラス20bは、透明又は半透明のガラス板から成り、パッケージ20aの開口を覆うように該パッケージ20aの開口端に接合されている。すなわち、カバーガラス20bは、射出光の光路上に配置され、光透過窓部材として機能する。ここでは、一例として、カバーガラス20bは、Y軸に平行に配置されている。
The
ミラー20cは、所謂MEMSミラーであり、カバーガラス20bを透過した射出光の光路上に反射面が位置するように、パッケージ20a内で該パッケージ20aに互いに直交する第1軸及び第2軸周りに独立に揺動可能に支持されている。ここでは、第1軸は、XZ平面に平行でXY平面に対して所定角度θだけ傾斜する方向に延びている。第2軸は、Y軸に平行である。ミラー20cは、収容体に収容されることで、外気から遮蔽され、ダストや湿気から保護されている。
The
詳述すると、図2に示されるように、ミラー20cは、第1枠部材の内側で第1軸周りに揺動可能にトーションバーを介して第1枠部材に支持され、該第1枠部材は、第2枠部材の内側で第2軸周りに揺動可能にトーションバーを介して第2枠部材に支持されている。そして、ミラー20cは、不図示の駆動手段(アクチュエータ)によって第1軸周りの第1の揺動範囲内で及び第2軸周りの第2の揺動範囲内で独立に駆動されるようになっている。第2枠部材は、パッケージ20aに支持されている。ここでは、第1の揺動範囲(第1の角度範囲)は、第2の揺動範囲(第2の角度範囲)よりも大きく設定されている。駆動手段としては、例えば電磁方式、圧電方式などが用いられる。なお、上述したミラー20cを第1軸周り及び第2軸周りに独立に揺動させる構成は、一例であって、適宜変更可能である。図2では、収容体の図示は、省略されている。
More specifically, as shown in FIG. 2, the
遮光部材30については、後述する。
The
光偏向器20は、パッケージ20aに対してミラー20cを実装する工程(MEMSプロセス)、パッケージ20aに対してカバーガラス20bを接合する工程(封止工程)が一連に行われることで、製造される。
The
以上のように構成される光走査装置5では、LD10からのレーザ光がカバーガラス20bの表面(−X側の面)に入射し、該カバーガラス20bを透過した光がミラー20cの反射面に入射する。ミラー20cの反射面に入射したレーザ光は、ミラー20cの第1軸周り及び第2軸周りの位置に応じた方向に(カバーガラス20bに向けて)反射され、カバーガラス20bの裏面(+X側の面)に入射する。カバーガラス20bの裏面に入射したレーザ光のうち、カバーガラス20bを透過したレーザ光が、被走査面(スクリーンSの表面)に導かれる。
In the
この際、例えば、ミラー20cを第1軸周りに高周波数で振動させつつ第2軸周りに低周波数で振動させることで、被走査面の所定の走査領域を2次元走査することができる(図2参照)。すなわち、第1軸周りに対応する走査方向である主走査方向に高速で往復走査させつつ第2軸周りに対応する走査方向である副走査方向に低速で片道走査させることで、上記走査領域をラスタスキャンすることができる。
At this time, for example, by vibrating the
ここでは、走査領域は、第1軸周りに対応する走査方向である主走査方向(Y軸方向)を長手方向とし、第2軸周りに対応する走査方向である副走査方向(Z軸方向)を短手方向とする略矩形状とされている。 Here, the scanning region has a main scanning direction (Y-axis direction), which is a scanning direction corresponding to around the first axis, as a longitudinal direction, and a sub-scanning direction (Z-axis direction), which is a scanning direction corresponding to around the second axis. Is a substantially rectangular shape having a short side direction.
図1に戻り、制御装置7は、画像処理部7aと、LD制御部7bと、ミラー制御部7cとを含む。
Returning to FIG. 1, the
画像処理部7aは、例えばパソコン等の上位装置からの画像情報に対して所定の処理(例えば歪み補正処理、画像サイズ変更処理、解像度変換処理等)を施し、LD制御部7bに送る。
The
LD制御部7bは、画像処理部からの画像情報に基づいて、駆動信号(パルス信号)を強度変調してLD10に出力する。また、LD制御部7bは、ミラー制御部7cからの後述する同期信号に基づいてLD10の発光タイミング(LD10に駆動信号を供給するタイミング)を決定する。
The
ミラー制御部7cは、ミラー20cの第1軸及び第2軸周りの位置情報を検出する不図示のセンサからの検出信号に基づいて、ミラー20cの振れ角とLD10の発光タイミングとの同期をとるための同期信号をLD制御部7bに出力する。
The mirror controller 7c synchronizes the deflection angle of the
以上のように構成されるプロジェクタ装置100では、LD10から画像情報に基づいて変調されたレーザ光が射出され、光偏向器20で被走査面に向けて偏向される。この結果、被走査面の所定の走査領域が主走査方向及び副走査方向に2次元走査され、該走査領域に所望の画像が形成される。
In the
ところで、特に、半導体レーザ(レーザダイオード)は、射出光の高い指向性により、高い光利用効率を得られることから、本実施形態のような走査型のプロジェクタ装置の光源に適している。 By the way, in particular, a semiconductor laser (laser diode) is suitable for a light source of a scanning type projector device as in the present embodiment because a high directivity of emitted light can provide high light use efficiency.
しかしながら、射出光がカバーガラス20bの表面に入射すると一部がカバーガラス20bを透過し、残部(例えば数%未満)がカバーガラス20bの表面で反射され迷光となる。
However, when the emitted light is incident on the surface of the
この場合、仮に射出光のカバーガラス20bの表面での反射光(以下では、表面反射光とも称する)が上記走査領域に入射すると、該走査領域に形成された画像に異常な像が発生し、画像品質が低下してしまう(図4参照)。
In this case, if the reflected light of the emitted light on the surface of the
すなわち、LD10からのレーザ光により発生する迷光は、その指向性のために強度が高く視認されやすい。光偏向器20によって偏向されたレーザ光(動的ビーム)に対し、偏向されない迷光(静止ビーム)が発生すると、わずかであっても相対的に明るくなってしまうため視認され、画像品質が低下してしまう。
That is, the stray light generated by the laser light from the
そこで、本実施形態では、カバーガラス20bとミラー20cとの位置関係は、表面反射光の光路が上記走査領域から外れるように設定されている。ここでは、カバーガラス20bとミラー20cとの位置関係は、表面反射光の光路が副走査方向(Z軸方向)に関して走査領域から外れるように設定されている。
Therefore, in the present embodiment, the positional relationship between the
詳述すると、カバーガラス20bとミラー20cとの位置関係は、ミラー20cが第1軸周りの第1の揺動範囲内の任意の位置に位置し、かつ第2軸周りの第2の揺動範囲内の任意の位置に位置しているとき、ミラー20cの反射面とカバーガラス20bの表面とが、非平行となるように設定されている。この場合、ミラー20cの第1軸周り及び第2軸周りの位置によらず、ミラー20cの反射面とカバーガラス20bの表面とが平行にならず、表面反射光が走査領域に入射するのを防止できる。
More specifically, the positional relationship between the
具体的には、図3から分かるように、ミラー20cの第2軸周りの基準面(振動中心)からの最大振れ角α(鋭角)は、カバーガラス20bの表面と該基準面に平行な平面との成す角β(鋭角)、すなわちカバーガラス20bの基準面に対する傾け角よりも小さく設定されている。ここでは、上記基準面は、第1軸及び第2軸を含む平面とされている。
Specifically, as can be seen from FIG. 3, the maximum deflection angle α (the acute angle) from the reference plane (the center of vibration) around the second axis of the
また、図1から分かるように、カバーガラス20bとミラー20cとの位置関係は、LD10からのレーザ光(射出光)の光路及び表面反射光の光路が光偏向器20で偏向されたレーザ光(走査光)の光路に対して−Y方向から見て同じ側にあるように設定されている。すなわち、射出光の光路及び表面反射光の光路は、Y軸に平行な所定の仮想平面に対して走査光の光路とは反対側にある。
As can be seen from FIG. 1, the positional relationship between the
この場合、射出光のカバーガラス20bへの入射角を小さくできるため、射出光のカバーガラス20bに対する透過率を高めることができる。この結果、光利用効率を向上させることができる。
In this case, since the incident angle of the emitted light on the
また、図1から分かるように、カバーガラス20bとミラー20cとの位置関係は、射出光の光路及び走査光の光路が表面反射光の光路に対して−Y方向から見て同じ側にあるように設定されている。すなわち、射出光の光路及び走査光の光路は、Y軸に平行な所定の仮想平面に対して表面反射光の光路とは反対側にある。
As can be seen from FIG. 1, the positional relationship between the
この場合、表面反射光の光路を走査領域から十分に遠ざけることができる。なお、表面反射光の光路が走査領域に近いと、表面反射光が走査領域付近の装置内の他の部材で散乱されて、比較的高い強度で走査領域に入射するおそれがある。 In this case, the optical path of the surface reflected light can be sufficiently separated from the scanning area. If the optical path of the surface reflected light is close to the scanning area, the surface reflected light may be scattered by other members in the apparatus near the scanning area, and may enter the scanning area with relatively high intensity.
ここで、仮に表面反射光がLD10に戻ると、LD10のレーザ発振が不安定になり、出力変動が起きる。この結果、被走査面を安定して走査することができなくなる。
Here, if the surface reflected light returns to the
そこで、本実施形態では、射出光のカバーガラス20bへの入射角が0°以外に設定され、表面反射光がLD10に直接的に戻ることを防止している。
Therefore, in the present embodiment, the incident angle of the emitted light on the
しかしながら、表面反射光の光路が射出光の光路から十分離れていないと、表面反射光が装置内の他の部材で散乱され、散乱光が比較的強度が強い状態でLD10に入射するおそれがある
However, if the optical path of the surface reflected light is not sufficiently separated from the optical path of the emitted light, the surface reflected light may be scattered by other members in the device, and the scattered light may enter the
そこで、本実施形態では、図1に示されるように、表面反射光の光路上に上記遮光部材30が配置されている。遮光部材30は、入射された表面反射光を射出光の光路から離れる方向に反射する姿勢で配置されている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
なお、遮光部材30の入射面(表面反射光が入射される面)は、光を拡散反射するような面(例えば粗い面)であることが好ましい。また、遮光部材30は、表面反射光の少なくとも一部を吸収する機能を有していても良いし、表面反射光の一部を透過させる機能を有していても良い。なお、遮光部材30が表面反射光の大半を吸収する機能を有する場合には、遮光部材30の姿勢は、任意でも良い。
It is preferable that the light incident surface (the surface on which the surface reflected light is incident) of the
以上説明した本実施形態の光走査装置5は、LD10と、該LD10からのレーザ光(射出光)の光路上に配置されたカバーガラス20bと、該カバーガラス20bを透過したレーザ光をカバーガラス20bに向けて反射させる反射面を有する揺動可能なミラー20cとを含み、LD10からのレーザ光を被走査面に向けて偏向する光偏向器20と、LD10からのレーザ光のカバーガラス20bの表面での反射光(表面反射光)の光路上に配置された遮光部材30と、を備えている。
The
この場合、表面反射光が遮光部材30で遮光されるため、表面反射光が被走査面の走査領域に入射するのを防止でき、かつ表面反射光がLD10に戻るのを防止できる。
In this case, since the surface reflected light is shielded by the
この結果、被走査面に異常な像が発生することを防止でき、かつ被走査面を安定して走査できる。 As a result, an abnormal image can be prevented from being generated on the surface to be scanned, and the surface to be scanned can be stably scanned.
より具体的には、ミラー20cは、第1軸周りの第1の揺動範囲内及び第2軸周りの第2の揺動範囲内で揺動可能であり、ミラー20cが第1の揺動範囲内の任意の位置に位置し、第2の揺動範囲内の任意の位置に位置するとき、ミラー20cの反射面とカバーガラス20bの表面とは、非平行である。
More specifically, the
一方、図4に示される比較例の光走査装置では、光偏向器が所謂フラットパッケージを有しており、揺動範囲内の所定位置に位置するミラーの反射面に対してカバーガラスの表面が平行となる。 On the other hand, in the optical scanning device of the comparative example shown in FIG. 4, the light deflector has a so-called flat package, and the surface of the cover glass is positioned with respect to the reflection surface of the mirror located at a predetermined position within the swing range. Be parallel.
この場合、表面反射光が走査領域の中央部に入射し、画像中央部での明るい点となって認識されてしまう(異常な像が発生する)。そこで、ミラーに対するカバーガラスの距離を十分に長くし、表面反射光の光路を走査光から離すことも考えられるが、パッケージの大型化を招き、コストアップを招いてしまう。また、仮にミラーに対してカバーガラスをわずかに、すなわち反射面の最大振れ角よりも小さい角度だけ傾けたとしても、表面反射光が走査領域の周辺部に入射し、画像周辺部での明るい点となって認識されてしまう(異常な像が発生する)。 In this case, the surface reflected light enters the central portion of the scanning area and is recognized as a bright point at the central portion of the image (an abnormal image is generated). Therefore, it is conceivable to make the distance of the cover glass to the mirror sufficiently long so as to separate the optical path of the surface reflected light from the scanning light, but this will increase the size of the package and increase the cost. Also, even if the cover glass is slightly tilted with respect to the mirror, that is, an angle smaller than the maximum deflection angle of the reflection surface, the surface reflected light enters the periphery of the scanning area, and a bright spot at the periphery of the image is obtained. Is recognized (an abnormal image is generated).
ところで、カバーガラス20bの基準面(第1軸及び第2軸を含む平面)に対する傾け角を大きくするためには、パッケージ20aの高さ寸法(パッケージ20aのXZ断面における互いに平行な二辺部のうち長い方の辺部の長さ)を長くする必要があり、パッケージ20aの加工が容易でなくなり、結果として、光偏向器20の大型化及び高コスト化を招く。
By the way, in order to increase the inclination angle of the
そこで、光偏向器20では、ミラー20cは、表面反射光の光路は、第1軸周り及び第2軸周りのうち第2軸周り(揺動範囲が小さい方の軸周り)に対応する副走査方向(Z軸方向)に関して走査領域から外れている。
Therefore, in the
この場合、仮に表面反射光の光路が第1軸(揺動範囲が大きい方の軸周り)に対応する主走査方向(Y軸方向)に関して走査領域から外れるようにする場合に比べて、カバーガラス20bの基準面に対する傾け角を小さくすることができ、ひいては光偏向器の大型化及び高コスト化を抑制できる。
In this case, the cover glass is compared with a case where the optical path of the surface reflected light is out of the scanning area in the main scanning direction (Y-axis direction) corresponding to the first axis (around the axis having the larger swing range). It is possible to reduce the angle of inclination of the
なお、図5に示される変形例1のプロジェクタ装置200のように、カバーガラス22bとミラー20cとの位置関係は、射出光の光路及び走査光の光路が、Y軸に平行な所定の仮想平面に対して(−Y側から見て)表面反射光の光路に対して異なる側にあるように、すなわち−Y側から見て表面反射光の光路を挟むように設定されても良い。
Note that, as in the
変形例1でも、表面反射光が遮光部材30で遮光されるため、表面反射光が走査領域に入射するのを防止でき、かつ表面反射光がLD10に戻るのを防止できる。また、変形例1では、上記実施形態に比べて、表面反射光の光路と走査光との光路の−Y方向から見た角度差を小さくできるため、カバーガラス20bの傾け角を小さくでき、光偏向器の小型化及び低コスト化を図ることができる。
Also in the first modification, since the surface reflected light is shielded by the
また、図6及び図7にそれぞれ示される変形例2及び変形例3のプロジェクタ装置300、400のように、LD10と光偏向器20、22との間の光路上に配置されたレンズ60を備えていても良い。ここでは、レンズ60として、一例として、射出光を平行化、弱発散又は弱収束させるカップリングレンズが用いられる。なお、レンズ60は、カップリングレンズ以外のレンズであっても良い。
Also, like the
そして、変形例2及び変形例3では、レンズ60と光偏向器20、22との間に遮光部材30が配置されている。この結果、表面反射光がレンズ60を介してLD10に戻るのを防止できる。
In the second and third modifications, the
また、図8及び図9にそれぞれ示される変形例4及び変形例5のプロジェクタ装置500、600のように、LD10と光偏向器20、22との間の光路上に配置されたレンズ60と、該レンズ60と光偏向器20、22との間の光路上に配置された開口部材80とを備えていても良い。なお、プロジェクタ装置500、600は、遮光部材30を備えていない。
Also, like the
開口部材80は、レンズ60を介した射出光の一部を通過させる開口を有しており、射出光を整形する。また、開口部材80は、開口の周辺部が開口を通過したレーザ光のカバーガラス20b、22bの表面での反射光(表面反射光)の光路上に位置している。すなわち、開口部材80は、表面反射光を遮光する遮光部を有している。
The opening
変形例4及び5のプロジェクタ装置500、600では、開口部材80は、射出光を整形する機能と表面反射光を遮光する機能を併有しているため、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
In the
なお、開口部材80のうち表面反射光が入射する部分は、表面反射光が光偏向器に向かわないように角度をつけても良いし、粗面にして十分に散乱させるようにしても良いし、表面反射光の少なくとも一部を吸収する材料で形成しても良い。
The portion of the
また、図10に示される変形例6のプロジェクタ装置700のように、カバーガラス24bを基準面(第1軸及び第2軸を含む平面)に平行に配置しても良い。
Further, as in the
変形例6では、光偏向器24のパッケージ24aがXZ断面略U字状の部材から成るフラットパッケージであり、図4に示される比較例と同様に、表面反射光は、走査光の光路に向けて進行する。
In Modification 6, the
そこで、変形例6では、表面反射光の光路上(進路上)であって走査光の光路から外れた位置に遮光部材30が配置されている。この結果、表面反射光を遮光することができる。なお、遮光部材30で反射(散乱)された光がLD10及び光偏向器24に向かわないように遮光部材30の姿勢を調整することが好ましい。
Therefore, in the sixth modification, the
変形例6によると、光偏向器24に加工が容易で小型のフラットパッケージを用いることができるため、小型化及びコストダウンを図ることができる。
According to the sixth modification, a small-sized flat package that is easy to process can be used for the
また、図11に示される変形例7の光偏向器26のように、ミラー20cを保持するパッケージ26a(第1の保持部)と、カバーガラス26bを保持する保持部材26c(第2の保持部)とを接合することとしても良い。
Further, like the
このような構成を採用することで、パッケージ26aとしてフラットパッケージを用いることができ、かつカバーガラス26bを基準面に対して傾斜して配置することができる。
By employing such a configuration, a flat package can be used as the
変形例7によると、パッケージの加工を容易化でき、かつ上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the seventh modification, the processing of the package can be facilitated, and the same effect as the above embodiment can be obtained.
また、上記実施形態及び各変形例では、光偏向器が画像形成装置としてのプロジェクタ装置に用いられているが、これに限らず、例えば図12に示される画像形成装置としてのヘッドアップディスプレイ装置1000に用いられても良い。ヘッドアップディスプレイ1000は、例えば車両、航空機、船舶等に搭載される。
Further, in the above embodiment and each of the modifications, the optical deflector is used in the projector device as the image forming device. However, the present invention is not limited to this. For example, the head-up
詳述すると、ヘッドアップディスプレイ1000は、一例として図12に示されるように、光偏向器で偏向されたレーザ光(走査光)の光路上に配置された、2次元配列された複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ(光透過部材)と、該マイクロレンズアレイを介したレーザ光の光路上に配置された半透明部材(例えばコンバイナ)と、を備えている。この場合、光偏向器による第1軸及び第2軸周りのレーザ光の偏向動作に伴い該レーザ光によりマイクロレンズアレイの表面(被走査面)が2次元走査され、該被走査面に画像が形成される。そして、マイクロレンズアレイを介した画像光が半透明部材に入射し、該画像光の虚像が形成される。すなわち、観察者は、半透明部材を介して画像光の虚像を視認することができる。この際、マイクロレンズアレイによって画像光が拡散されるため、所謂スペックルノイズを低減することができる。
More specifically, as shown in FIG. 12 as an example, a head-up
なお、マイクロレンズアレイに代えて、マイクロレンズアレイ以外の光透過部材(例えば透過スクリーン)を用いても良い。また、例えばマイクロレンズアレイ、透過スクリーン等の光透過部材と半透明部材との間の光路上に例えば凹面鏡、平面鏡等のミラーを設けても良い。また、半透明部材を例えば車両、航空機、船舶等の光透過窓部(例えば窓ガラス)で代用しても良い。 It should be noted that a light transmitting member (for example, a transmission screen) other than the micro lens array may be used instead of the micro lens array. Further, for example, a mirror such as a concave mirror or a plane mirror may be provided on an optical path between a light transmitting member such as a microlens array and a transmissive screen and a translucent member. Further, the translucent member may be replaced with a light transmitting window (for example, window glass) of a vehicle, an aircraft, a ship, or the like.
そこで、ヘッドアップディスプレイ1000と、該ヘッドアップディスプレイ1000の光偏向器で偏向され上記光透過部材を透過した光の光路上に配置された光透過窓部(例えば窓ガラス)と、を備える車両(例えば自動車、列車等)を提供することができる。この場合、上記光透過部材を透過した画像光が光透過窓部に入射し、該画像光の虚像が形成される。すなわち、観察者は、光透過窓部を介して画像光の虚像を視認することができる。
Therefore, a vehicle (eg, a window glass) including a head-up
また、ヘッドアップディスプレイ装置1000と同様の構成を有する、ヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ(原稿表示装置)等の虚像を視認することを目的とした画像形成装置、及び該画像形成装置を備える車両を提供することもできる。
Further, the present invention provides an image forming apparatus having the same configuration as the head-up
また、上記実施形態及び各変形例の光偏向器を備える光走査装置は、例えばプリンタ、複写機、光プロッタ等の画像形成装置にも採用でき、該画像形成装置を提供することもできる。 Further, the optical scanning device provided with the optical deflectors of the above-described embodiment and each modified example can be employed in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and an optical plotter, and can also provide the image forming apparatus.
また、上記実施形態及び各変形例では、カバーガラスとミラーの位置関係は、−Y方向から見て射出光の光路及び表面反射光の光路が走査光の光路に対して同じ側にあるように設定されているが、異なる側(反対側)にあるように設定されても良い。 In the above-described embodiment and each modification, the positional relationship between the cover glass and the mirror is such that the optical path of the emitted light and the optical path of the surface reflected light are on the same side with respect to the optical path of the scanning light when viewed from the −Y direction. Although set, it may be set to be on a different side (opposite side).
また、上記実施形態及び各変形例では、カバーガラスとミラーの位置関係は、表面反射光の光路が副走査方向に関して走査領域から外れるように設定されているが、これに限られない。例えば、表面反射光の光路を、主走査方向に関して走査領域から外れるようにしても良いし、副走査方向及び主走査方向の双方に関して走査領域から外れるようにしても良い。なお、表面反射光の光路を主走査方向に関して走査領域から外れるようにするためには、ミラーの第1軸周りの基準面(振動中心)からの最大振れ角(鋭角)を、カバーガラスの表面と該基準面に平行な平面との成す角(鋭角)よりも小さく設定すれば良い。 Further, in the above-described embodiment and each of the modifications, the positional relationship between the cover glass and the mirror is set such that the optical path of the surface reflected light deviates from the scanning region in the sub-scanning direction, but is not limited thereto. For example, the optical path of the surface reflected light may deviate from the scanning area in the main scanning direction, or may deviate from the scanning area in both the sub-scanning direction and the main scanning direction. In order to make the optical path of the surface reflected light deviate from the scanning area in the main scanning direction, the maximum deflection angle (acute angle) from the reference plane (the center of vibration) around the first axis of the mirror is set to the surface of the cover glass. May be set to be smaller than the angle (acute angle) between the angle and the plane parallel to the reference plane.
この場合、カバーガラスとミラーの位置関係は、+Z方向から見て射出光の光路及び表面反射光の光路が走査光の光路に対して同じ側にあるように設定されても良いし、異なる側(反対側)にあるように設定されても良い。また、カバーガラスとミラーの位置関係は、+Z方向から見て射出光の光路及び表面反射光の光路が走査光の光路に対して同じ側にあるように設定されても良いし、異なる側(反対側)にあるように設定されても良い。また、この場合、+Z方向から見て射出光の光路及び走査光の光路が表面反射光の光路に対して同じ側にあるように設定されても良いし、異なる側(反対側)にあるように設定されても良い。 In this case, the positional relationship between the cover glass and the mirror may be set so that the optical path of the emitted light and the optical path of the surface reflected light are on the same side with respect to the optical path of the scanning light when viewed from the + Z direction. (Opposite side). The positional relationship between the cover glass and the mirror may be set so that the optical path of the emitted light and the optical path of the surface reflected light are on the same side with respect to the optical path of the scanning light when viewed from the + Z direction. On the other side). In this case, when viewed from the + Z direction, the optical path of the emitted light and the optical path of the scanning light may be set to be on the same side with respect to the optical path of the surface reflected light, or may be on different sides (opposite side). May be set.
また、上記実施形態及び各変形例では、光透過窓部材として、カバーガラスが用いられているが、これに限らず、要は、光を透過させる部材であれば良い。 Further, in the above-described embodiment and each of the modifications, the cover glass is used as the light transmitting window member. However, the present invention is not limited to this, and any member may be used as long as it is a light transmitting member.
また、上記実施形態及び各変形例において、遮光部の形状、大きさ、数、姿勢、配置は、適宜変更可能である。 Further, in the above-described embodiment and each of the modifications, the shape, size, number, posture, and arrangement of the light shielding portions can be appropriately changed.
また、上記実施形態及び各変形例では、光走査装置の光源として、LD(レーザダイオード)、すなわち端面発光レーザを用いているが、これに限らず、例えば、VCSEL(面発光レーザ)やレーザ以外の光源を用いても良い。 Further, in the above-described embodiments and the respective modifications, an LD (laser diode), that is, an edge emitting laser is used as a light source of the optical scanning device. However, the present invention is not limited to this. May be used.
上記実施形態及び各変形例では、制御装置は、画像処理部を有しているが、必ずしも有していなくても良い。 In the above-described embodiment and each of the modifications, the control device has the image processing unit, but need not necessarily have the image processing unit.
また、上記実施形態及び各変形例では、LD制御部は、LD10を画像情報に基づいて直接変調しているが、これに代えて、例えば、LD10から射出されたレーザ光を画像情報に基づいて変調する光変調部を設けても良い。すなわち、外部変調方式を採用しても良い。
Further, in the above-described embodiment and each of the modifications, the LD control unit directly modulates the
また、上記実施形態及び各変形例では、互いに直交する2つの走査方向(主走査方向及び副走査方向)に2次元走査するための1つの光偏向器が採用されているが、これに代えて、例えば1つの走査方向に1次元走査するための光偏向器、すなわち一軸周りにのみ揺動するミラーを含む光偏向器を採用しても良い。また、例えば一軸周りにのみ揺動するミラーを含む光偏向器を2つ組み合わせて、互いに直交する2つの走査方向に2次元走査するようにしても良い。このような一軸周りにのみ揺動するミラーを含む光偏向器であっても、上記実施形態及び各変形例と同様の構成を採用することで、被走査面に異常な像が発生することを防止でき、かつ被走査面を安定して走査することができる。 In the above-described embodiment and each modification, one optical deflector for two-dimensional scanning in two scanning directions (main scanning direction and sub-scanning direction) orthogonal to each other is adopted. For example, an optical deflector for performing one-dimensional scanning in one scanning direction, that is, an optical deflector including a mirror that swings only around one axis may be employed. Alternatively, two-dimensional scanning may be performed in two scanning directions orthogonal to each other by combining two optical deflectors each including a mirror that swings only around one axis. Even in such an optical deflector including a mirror that swings only around one axis, by adopting the same configuration as that of the above-described embodiment and each modified example, it is possible to prevent an abnormal image from being generated on the surface to be scanned. Thus, the scanning surface can be stably scanned.
5…光走査装置、10…LD(光源)、20…光偏向器、20b、22b、24b、26b…カバーガラス(光透過窓部材)、20c…ミラー、26a…パッケージ(第1の保持部)、26c…保持部材(第2の保持部)、30…遮光部材(遮光部)、60…レンズ、80…開口部材、100、200、300、400、500、600、700…プロジェクタ装置(画像形成装置)、1000…ヘッドアップディスプレイ装置(画像形成装置)。 5: Optical scanning device, 10: LD (light source), 20: Optical deflector, 20b, 22b, 24b, 26b: Cover glass (light transmitting window member), 20c: Mirror, 26a: Package (first holding unit) , 26c: holding member (second holding portion), 30: light shielding member (light shielding portion), 60: lens, 80: opening member, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: projector device (image forming) Device), 1000: Head-up display device (image forming device).
Claims (6)
前記収容体に収容され、基準面から所定の回転軸周りに回動することで前記開口を介して入射された光を偏向するミラーと、
前記開口に取り付けられ、前記基準面に対して前記回転軸周りに傾斜した光透過板と、を備える光偏向器であって、
前記ミラーは、第1軸周りに回動可能であるとともに前記第1軸に直交する第2軸周りに回動可能であり、前記第1軸周りの回動の周波数が前記第2軸周りの回動の周波数よりも高く、前記基準面からの前記ミラーの前記第2軸周りの最大振れ角は、前記基準面に対する前記光透過板の傾き角よりも小さく、前記第1軸周りの最大振れ角が前記第2軸周りの最大振れ角よりも大きいものであり、
前記光透過板は、前記基準面に対して前記第2軸周りに傾斜している光偏向器。 A container having an opening through which light passes,
A mirror that is housed in the housing body and deflects light incident through the opening by rotating about a predetermined rotation axis from a reference plane;
A light deflector attached to the opening, and a light transmitting plate inclined around the rotation axis with respect to the reference plane,
The mirror is rotatable about a first axis and is also rotatable about a second axis orthogonal to the first axis, and a frequency of rotation about the first axis is about the second axis. Higher than the frequency of rotation, the maximum deflection angle of the mirror about the second axis from the reference surface is smaller than the inclination angle of the light transmitting plate with respect to the reference surface, and the maximum deflection angle about the first axis. The angle is greater than the maximum deflection angle about the second axis;
The light deflector, wherein the light transmission plate is inclined around the second axis with respect to the reference plane.
前記光透過板は、前記第2の開口に取り付けられることで、前記基準面に対して前記回転軸周りに傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。 The container has a first member having a first opening having an opening surface parallel to the reference surface, and a second member attached to the first opening and having an opening surface inclined with respect to the reference surface. A second member having an opening;
The optical deflector according to claim 1 , wherein the light transmitting plate is attached to the second opening so as to be inclined around the rotation axis with respect to the reference plane.
前記光源からの光が前記光偏向器の光透過板の表面で反射することによる表面反射光の光路が、前記走査領域から外れるように設定されていることを特徴とする光走査装置。 A light source, and an optical deflector according to claim 1 or 2 , which deflects light from the light source, an optical scanning device that scans a scanning region with light deflected by the optical deflector,
An optical scanning device, wherein an optical path of surface reflected light due to reflection of light from the light source on a surface of a light transmitting plate of the optical deflector is set out of the scanning area.
前記光走査装置の光源を画像情報に基づいて強度変調する強度変調部又は前記光源から射出された光を画像情報に基づいて変調する変調部と、を備える画像形成装置。 An optical scanning device according to claim 3 ,
An image forming apparatus, comprising: an intensity modulator that modulates the intensity of a light source of the optical scanning device based on image information or a modulator that modulates light emitted from the light source based on image information.
前記画像形成装置の光偏向器で偏向され前記光透過部材を透過した光の光路上に配置された光透過窓部と、を備える車両。
An image forming apparatus according to claim 5 ,
A light transmission window disposed on an optical path of light deflected by a light deflector of the image forming apparatus and transmitted through the light transmission member.
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