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光走査装置及び画像表示装置 - セイコーエプソン株式会社
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発明の名称 光走査装置及び画像表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17648(P2007−17648A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−198388(P2005−198388)
出願日 平成17年7月7日(2005.7.7)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 山▲崎▼ 哲朗 / 中村 淳司
要約 課題
簡易な構成によりビーム光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能な光走査装置等を提供すること。

解決手段
ビーム光を走査させる光走査装置であって、ビーム光を供給する光源部121Rと、光源部121Rからの光を走査させる走査部200と、走査部200の駆動により発生する振動を検出する振動検出部220と、振動検出部220からの出力に応じて、光走査装置からのビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部であるスイッチ部603と、を有する。
特許請求の範囲
【請求項1】
ビーム光を走査させる光走査装置であって、
前記ビーム光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を走査させる走査部と、
前記走査部の駆動により発生する振動を検出する振動検出部と、
前記振動検出部からの出力に応じて、前記光走査装置からの前記ビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部と、を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項2】
前記ビーム光出射停止部は、前記光源部による前記ビーム光の供給を停止させることで、前記光走査装置からの前記ビーム光の出射を停止させることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
【請求項3】
前記ビーム光出射停止部は、前記光源部から供給される前記ビーム光を遮蔽することで、前記光走査装置からの前記ビーム光の出射を停止させることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
【請求項4】
前記走査部は、回転軸を備える反射ミラーを回動させ、
前記振動検出部は、前記反射ミラーを支持する支持部に配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項5】
前記走査部は、回転軸を備える反射ミラーを回動させ、
前記振動検出部は、前記回転軸の近傍、又は前記回転軸に配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項6】
前記走査部は、回転軸を備える反射ミラーを回動させ、
前記振動検出部は、前記回転軸を中心として回動可能な構成のうち、前記回転軸を挟んで対向する2つの端部の少なくとも一方に配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項7】
前記走査部は、複数のミラー片を備える回転体を回動させ、
前記振動検出部は、前記走査部のうち前記ミラー片上の位置以外の位置に配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項8】
前記振動検出部は、前記回転体が備える回転軸の近傍、又は前記回転軸に配置されることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
【請求項9】
前記走査部は、複数のミラー片を備える回転体を回動させ、
前記振動検出部は、前記回転体を回動させるモータ部に配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項10】
前記振動検出部は、前記走査部の駆動により発生する空気の振動を検出することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項11】
前記ビーム光出射停止部は、前記走査部を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動が停止した場合に、前記ビーム光の出射を停止させることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項12】
前記振動検出部からの出力のうち、前記特定の周波数の振動に基づく信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタ部を有することを特徴とする請求項11に記載の光走査装置。
【請求項13】
前記振動検出部は、前記特定の周波数の振動に応じて共振する共振部を有することを特徴とする請求項11又は12に記載の光走査装置。
【請求項14】
光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、
前記光走査装置は、請求項1〜13のいずれか一項に記載の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光走査装置及び画像表示装置、特に、レーザ光を走査させる光走査装置の技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を用いるレーザプロジェクタが提案されている。ビーム光であるレーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。レーザ光を走査させることにより画像を表示するためには、高出力なレーザ光源が用いられる。レーザプロジェクタでは、レーザ光源を高速に走査させ、かつスクリーンで拡散させることにより、表示を行う。レーザ光源を筐体内に密閉することで、強度が分散されたレーザ光のみを筐体外に供給することができる。従って、明るい画像を表示しながらも、危険とされる所定の強度より大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射されることを防ぐことができる。例えば、レーザ光が供給されているにもかかわらずレーザ光の走査が停止するような異常が発生した場合、スクリーンでレーザ光が拡散されたとしても、大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射されてしまう。このため、走査部の駆動に異常が生じた場合にレーザ光の発振を停止させることで、大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射される事態を防止する技術が提案されている(例えば、特許文献1、2及び3)。
【0003】
【特許文献1】特開昭57−60309号公報
【特許文献2】特開2002−281532号公報
【特許文献3】特開2005−31266号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
走査部の駆動に異常が生じたことを検知する手段として、走査しているレーザ光を光検出器により検出することが考えられる。この場合、レーザ光を走査させる範囲内に光検出器を配置する必要があるため、光検出器を配置することで画像を表示可能な領域が狭められる上、画像を表示するための光を減少させてしまう。画像を表示するための光の減少を防ぐためには、画像を表示するためのレーザ光とは別に供給された検出用の光を用いることが考えられる。この場合、画像表示用のレーザ光を遮らず、さらに他の部品により検出用の光が遮られないような位置に新たな検出用光源部を配置する必要がある。新たに検出用光源部を設けることで、構成が複雑かつ大型となる上、コストが増大すると考えられる。このように、従来の技術では、レーザ光の走査に異常が生じたことを簡易な構成により検知することが困難であるという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によりビーム光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能な光走査装置、及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、ビーム光を走査させる光走査装置であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からの光を走査させる走査部と、走査部の駆動により発生する振動を検出する振動検出部と、振動検出部からの出力に応じて、光走査装置からのビーム光の出射を停止させるビーム光出射停止部と、を有することを特徴とする光走査装置を提供することができる。
【0006】
通常、光走査装置は、ビーム光を走査させるために、質量を持った構造体を変位させる。質量を持った構造体が変位することにより、たとえ微小であっても、走査部の駆動に伴って、必然的に振動が発生する。走査部の駆動によってビーム光の走査が正常に行われているとき、走査部は振動を発生し続ける。これに対して、ビーム光の走査が停止するような異常が発生した場合、走査部からの振動が停止する。振動検出部により走査部からの振動が検出されなくなった場合に、ビーム光の走査に異常があることを認識し、直ちに光走査装置からのビーム光の出射を停止させる。このように、振動検出部からの出力に応じて光走査装置からのビーム光の出射を停止させることにより、大きい強度のビーム光が筐体外へ出射する事態を防止することができる。本発明において走査部の駆動を確認する手段には、走査部の駆動に伴って生じる走査部自身の振動を検出する場合と、走査部の周囲の空気の振動を検出する場合とが含まれる。走査部の駆動により発生する振動が伝播する位置に振動検出部を配置すれば良いことから、光検出器を用いる従来の構成と比較して、高い自由度で構成を決定することが可能である。振動検出部は、振動を検知可能であれば簡易な構成のものを用いても良く、走査部に作り込むことも可能である。このように、振動検出部を用いる構成とすることにより、構成を簡易かつ小型にすることができる。これにより、簡易な構成によりビーム光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能な光走査装置を得られる。
【0007】
また、本発明の好ましい態様によれば、ビーム光出射停止部は、光源部によるビーム光の供給を停止させることで、光走査装置からのビーム光の出射を停止させることが望ましい。これにより、大きい強度のレーザ光が外部へ出射される事態を防止することができる。
【0008】
また、本発明の好ましい態様によれば、ビーム光出射停止部は、光源部から供給されるビーム光を遮蔽することで、光走査装置からのビーム光の出射を停止させることが望ましい。これにより、大きい強度のレーザ光が外部へ出射される事態を防止することができる。
【0009】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、回転軸を備える反射ミラーを回動させ、振動検出部は、反射ミラーを支持する支持部に配置されることが望ましい。これにより、振動検出部によってビーム光を遮られることが無い構成とすることができる。支持部に振動検出部を配置することにより、支持部に伝播する振動を検出することができる。また、ビーム光の走査性能、例えば、偏向角や走査周波数に影響を与えること無く、振動を検出することができる。
【0010】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、回転軸を備える反射ミラーを回動させ、振動検出部は、回転軸の近傍、又は回転軸に配置されることが望ましい。回転軸を備える反射ミラーを回動させる走査部としては、例えば、ジンバル構造を有する振動ミラーを用いることができる。反射ミラーのうち回転軸の近傍に振動検出部を配置する場合、振動検出部を設けることによるビーム光の走査性能への影響を少なくすることができる。また、支持部のうち回転軸の近傍に振動検出部を配置する場合、支持部のうち最も振動が伝わり易い位置で振動を検出することができる。
【0011】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、回転軸を備える反射ミラーを回動させ、振動検出部は、回転軸を中心として回動可能な構成のうち、回転軸を挟んで対向する2つの端部の少なくとも一方に配置されることが望ましい。回転軸を中心として回動可能な構成とは、反射ミラーや、反射ミラーの周囲に設けられた内枠部である。これらの構造体のうち回転軸を挟んで対向する2つの端部は、最も変位が大きい位置である。かかる位置に振動検出部を設けることにより、振動を容易に検出することが可能である。このため、容易かつ正確に振動を検出することができる。振動を検出し易いことから、振動検出部をさらに簡易な構成とすることもできる。
【0012】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、複数のミラー片を備える回転体を回動させ、振動検出部は、走査部のうちミラー片上の位置以外の位置に配置されることが望ましい。複数のミラー片を備える回転体を回動させる走査部としては、例えば、ポリゴンミラーを用いることができる。ミラー片上の位置以外の位置に振動検出部を配置することにより、振動検出部によってビーム光が遮られることが無いような構成とすることができる。
【0013】
また、本発明の好ましい態様としては、振動検出部は、回転体が備える回転軸の近傍、又は回転軸に配置されることが望ましい。回転軸の近傍、又は回転軸に振動検出部を配置することにより、回転体に近い位置で振動を検出することができる。さらに、ビーム光の走査性能への影響を低減することもできる。
【0014】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、複数のミラー片を備える回転体を回動させ、振動検出部は、回転体を回動させるモータ部に配置されることが望ましい。モータ部に振動検出部を配置することにより、回転体からモータ部に伝播する振動を検出することができる。また、ビーム光の走査性能に影響を与えること無く、振動を検出することができる。
【0015】
また、本発明の好ましい態様としては、振動検出部は、走査部の駆動により発生する空気の振動を検出することが望ましい。これにより、走査部の駆動を確認することができる。また、振動検出部は、走査部自体に振動検出部を配置する必要が無く、空気の振動を検出可能な位置に配置すれば良い。このことから、ビーム光の走査性能に影響を与えること無く、振動を検出することができる。
【0016】
また、本発明の好ましい態様としては、ビーム光出射停止部は、走査部を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動が停止した場合に、ビーム光の出射を停止させることが望ましい。これにより、走査部の駆動以外の他の要因による振動から生じる誤作動を低減することができる。
【0017】
また、本発明の好ましい態様としては、振動検出部からの出力のうち、特定の周波数の振動に基づく信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタ部を有することが望ましい。これにより、特定の範囲の周波数の振動が停止した場合にビーム光の出射を停止させることができる。
【0018】
また、本発明の好ましい態様としては、振動検出部は、特定の周波数の振動に応じて共振する共振部を有することが望ましい。共振部を用いることで、特定の周波数で駆動する走査部からの振動に応じて大きく反応し、特定の周波数以外の周波数の振動に対しては反応しにくくすることが可能である。これにより、特定の範囲の周波数の振動が停止した場合にビーム光の出射を停止させることができる。
【0019】
さらに、本発明によれば、光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、光走査装置は、上記の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の光走査装置を用いることにより、簡易な構成によりレーザ光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のビーム光が外部へ出射される事態を防止することが可能である。これにより、簡易な構成によりビーム光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のビーム光が筐体の外部へ出射される事態を防止することが可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例1】
【0021】
図1は、本発明の実施例1に係る画像表示装置100の概略構成を示す。画像表示装置100は、スクリーン110の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン110の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置100に設けられた光走査装置120は、走査部200を用いてレーザ光を走査させる。光走査装置120は、レーザ装置101、照明光学系102、及び走査部200を有する。画像表示装置100は、光走査装置120からの光をスクリーン110に透過させることで画像を表示する。
【0022】
図2は、レーザ装置101の概略構成を示す。レーザ装置101は、ビーム光である赤色光(以下、「R光」という。)を供給するR光用光源部121Rと、ビーム光である緑色光(以下、「G光」という。)を供給するG光用光源部121Gと、ビーム光である青色光(以下、「B光」という。)を供給するB光用光源部121Bと、を有する。R光用光源部121Rは、R光を供給する半導体レーザである。B光用光源部121Bは、B光を供給する半導体レーザである。
【0023】
G光用光源部121Gは、半導体レーザ122と、波長変換素子123とを有する。波長変換素子123としては、例えば、非線形光学結晶を備えるSHG(second harmonic generation)素子を用いることができる。G光用光源部121Gは、半導体レーザ122からのレーザ光を、波長変換素子123により2分の1の波長のレーザ光に変換して出射させる。G光用光源部121Gは、例えば、1040ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの半導体レーザ122を用いることで、520ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのG光を供給する。
【0024】
G光用光源部121Gは、波長変換素子123を用いることにより、容易に入手が可能な汎用の半導体レーザ122を用いることが可能となる。G光用光源部121Gは、G光を供給するものであれば良く、上述のものに限られない。G光用光源部121Gは、例えば、DPSS(Diode Pumped Solid State)レーザ発振器を用いることとしても良い。DPSSレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。
【0025】
各色光用光源部121R、121G、121Bは、それぞれ画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。レーザ装置101には、2つのダイクロイックミラー124、125が設けられている。ダイクロイックミラー124は、R光を透過し、G光を反射する。ダイクロイックミラー125は、R光及びG光を透過し、B光を反射する。R光用光源部121RからのR光は、ダイクロイックミラー124、125を透過した後、レーザ装置101から出射する。
【0026】
G光用光源部121GからのG光は、ダイクロイックミラー124で反射することにより、光路が略90度折り曲げられる。ダイクロイックミラー124で反射したG光は、ダイクロイックミラー125を透過した後、レーザ装置101から出射する。B光用光源部121BからのB光は、ダイクロイックミラー125で反射することにより、光路が略90度折り曲げられる。ダイクロイックミラー125で反射したB光は、レーザ装置101から出射する。レーザ装置101は、このようにして、画像信号に応じて変調されたR光、G光、B光を供給する。図1に戻って、レーザ装置101からのレーザ光は、照明光学系102を経た後走査部200へ入射する。走査部200からの光は、投写光学系103を経た後、反射部105に入射する。照明光学系102、投写光学系103は、レーザ装置101からのレーザ光をスクリーン110上に結像させる。
【0027】
反射部105は、走査部200からのレーザ光をスクリーン110の方向へ反射する。筐体107は、筐体107内部の空間を密閉する。スクリーン110は、筐体107の所定の一面に設けられている。スクリーン110は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射部105からの光は、スクリーン110の、筐体107の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン110から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。
【0028】
図3は、走査部200の概略構成を示す。走査部200は、反射ミラー202と、反射ミラー202の周囲に設けられた外枠部204とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。走査部200は、反射ミラー202と、反射ミラー202の周囲に設けられた内枠部204と、内枠部204の周囲に設けられた外枠部208とを有する。内枠部204は、トーションばね206により、外枠部208に連結されている。反射ミラー202は、トーションばね206に略直交するように設けられたトーションばね207により、内枠部204に連結されている。外枠部208は、内枠部204と、内枠部204に連結された反射ミラー202とを支持する支持部である。内枠部204は、トーションばね206の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね206を中心として回動する。
【0029】
反射ミラー202は、レーザ装置101からのレーザ光を反射する。反射ミラー202は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。反射ミラー202は、内枠部204がトーションばね206を中心として回動することにより、スクリーン110においてレーザ光をY方向(図1参照)へ走査するように変位する。また、反射ミラー202は、トーションばね207の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね207を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動することにより、反射ミラー202で反射したレーザ光をX方向へ走査するように変位する。走査部200は、レーザ装置101からのレーザ光をX方向とY方向へ走査させる。トーションばね206及びトーションばね207は、反射ミラー202を回動させる回転軸である。
【0030】
図4は、走査部200を駆動するための構成を説明するものである。ここでは、外枠部208の図示を省略している。反射ミラー202がレーザ光を反射する側を表側とすると、第1の電極301、302は、内枠部204の裏側の空間であって、トーションばね206に関して略対称な位置にそれぞれ設けられている。第1の電極301、302に電圧を印加すると、第1の電極301、302と、内枠部204との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。内枠部204は、第1の電極301、302に交互に電圧を印加することにより、トーションばね206を中心として回動する。
【0031】
トーションばね207は、詳細には、第1のトーションばね307と第2のトーションばね308とで構成されている。第1のトーションばね307と第2のトーションばね308との間には、ミラー側電極305が設けられている。ミラー側電極305の裏側の空間には、第2の電極306が設けられている。第2の電極306に電圧を印加すると、第2の電極306とミラー側電極305との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第2の電極306のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動する。走査部200は、このようにして反射ミラー202を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部200は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により作成することができる。
【0032】
走査部200は、例えば画像の1フレーム期間において、垂直方向であるY方向へ1回レーザ光を走査する間に、水平方向であるX方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー202を変位させる。このように、走査部200は、第1の方向であるX方向へレーザ光を走査する周波数が、第2の方向であるY方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、X方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部200は、トーションばね207を中心として反射ミラー202を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー202を共振させることにより、反射ミラー202の変位量を増大させることができる。反射ミラー202の変位量を増大させることにより、走査部200は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。なお、反射ミラー202は、共振を用いず駆動することとしても良い。走査部200は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力を用いて駆動する構成であっても良い。また、走査部200は、X方向へレーザ光を走査させる反射ミラーと、Y方向へレーザ光を走査させる反射ミラーとを設ける構成としても良い。
【0033】
図3に戻って、支持部である外枠部208には、振動検出部220が設けられている。振動検出部220は、走査部200の駆動によって発生する走査部200の振動を検出する。振動検出部220は、外枠部208のうち、回転軸であるトーションばね206の近傍に配置されている。外枠部208に振動検出部220を配置することにより、振動検出部220によってレーザ光を遮ることが無い構成とすることができる。内枠部204に連結されたトーションばね206の近傍に振動検出部220を配置していることにより、外枠部208のうち内枠部204からの振動が最も伝わり易い位置で振動を検出することができる。
【0034】
外枠部208に振動検出部220を配置したとしても、反射ミラー202の変位に何ら影響を与えることは無い。このため、外枠部208に振動検出部220を配置することにより、レーザ光の走査性能、例えば、偏向角や走査周波数に影響を与えること無く振動を検出することが可能となる。振動検出部220は、回転軸であるトーションばね206の近傍に設ける構成に限られず、回転軸であるトーションばね206に設けることとしても良い。
【0035】
図5は、振動検出部220の構成を説明するものである。振動検出部220は、可動部501と、可動部501の一端を外枠部208に固定する固定部502とを有する。外枠部208上であって可動部501と対向する位置には、電極503が設けられている。また、固定部502と電極503との間には、電圧が印加されている。固定部502及び可動部501は、導電性の部材で構成されている。さらに、固定部502を構成する部材は、振動の伝播により可動部501を変位可能な程度の可撓性、又は弾性を備えている。
【0036】
走査部200の駆動により振動検出部220に振動が伝播すると、可動部501が振動する。可動部501が振動することにより、可動部501と電極503との間隔が変化する。可動部501と電極503との間隔とともに、可動部501と電極503との間の静電容量も変化する。振動検出部220は、静電容量を測定することにより、振動を検出する。可動部501が振動することにより、可動部501と電極503とが接触を繰り返す場合、振動検出部220は、可動部501と電極503との接触により流れる電流を検出することとしても良い。振動検出部220は、比較的簡易な構成であることから、例えば、MEMS技術により走査部200に作り込むことができる。走査部200に振動検出部220を作り込むことにより、別途振動検出部220を形成する必要を無くし、簡易な構成とすることが可能となる。振動検出部220は、走査部200に作り込むほか、後付けすることとしても良い。
【0037】
図6は、振動検出部220の出力に応じてレーザ光の出射を停止させるための回路構成を説明するものである。図2を用いて説明したR光用光源部121R、G光用光源部121Gに設けられた半導体レーザ122、及びB光用光源部121Bは、いずれも、外部電源からの電力を用いてレーザ光を供給している。本実施例及び以下の実施例において、各色光用光源部のうちのR光用光源部121Rについての回路構成を代表例として図示及び説明を行うこととする。
【0038】
信号処理部601は、振動検出部220からの出力に基づいて、走査部200が正常に駆動しているか否かを判断する。信号処理部601は、走査部200の駆動が正常であるときのデータと、振動検出部220から入力されるデータとを比較し、走査部200の駆動が正常であるか否かを判断する。レーザ光の集中により大きい強度のレーザ光が出射される場合としては、レーザ光の走査が停止する場合のほか、レーザ光が非常に低速となる場合も考えられる。このため、走査部200の駆動が異常であると信号処理部601により判断される場合としては、レーザ光の走査が停止する場合のほか、レーザ光の走査が低速になる場合も含むことが望ましい。
【0039】
スイッチ部603は、走査部200の駆動が正常であると信号処理部601で判断される限り、R光用光源部121Rと電源605との間の経路を接続した状態を維持する。走査部200の駆動が異常であると信号処理部601で判断された場合、スイッチ部603は、R光用光源部121Rと電源605との間の接続を切断するように切り換わる。スイッチ部603によりR光用光源部121Rと電源605との間の接続が切断されることにより、R光用光源部121Rは、レーザ光の供給を停止する。
【0040】
スイッチ部603で接続が切断されることにより、R光用光源部121Rと同様に、G光用光源部121G及びB光用光源部121Bへの電力供給も遮断される。このようにして、走査部200の駆動に異常を生じた場合、光走査装置120は、レーザ光の出射を停止させる。スイッチ部603は、振動検出部220からの出力に応じて、光走査装置120からのレーザ光の出射を停止させるビーム光出射停止部である。
【0041】
このように、振動検出部220からの出力に応じて光走査装置120からのレーザ光の出射を停止させることにより、大きい強度のレーザ光が筐体外へ出射する事態を防止することができる。走査部200の駆動により発生する振動が伝播する位置に振動検出部220を配置すれば良いことから、光走査装置120は、光検出器を用いる従来の構成と比較して、高い自由度で構成を決定することが可能である。振動検出部220としては、振動を検知可能であれば簡易な構成のものを用いても良い。このため、振動検出部220を用いる構成とすることにより、光走査装置120は、構成を簡易かつ小型にすることができる。これにより、簡易な構成によりビーム光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のビーム光が筐体107の外部へ出射される事態を防止することができるという効果を奏する。
【0042】
振動検出部220を設ける位置は、図3を用いて説明する位置に限られない。例えば、図7に示すように、振動検出部220は、内枠部204のうち、回転軸であるトーションばね206の近傍に設けることとしても良い。内枠部204に振動検出部220を設ける場合、内枠部204の変位により内枠部204に伝播する振動を直接検出することが可能である。また、内枠部204のうちトーションばね206の近傍に振動検出部220を配置する場合、振動検出部220を設けることによる内枠部204の変位への影響を小さくすることができる。これにより、振動検出部220を設けることによるレーザ光の走査性能への影響を少なくすることができる。
【0043】
さらに、振動検出部220は、反射ミラー202のうち、回転軸であるトーションばね207の近傍に設けても良い。反射ミラー202に振動検出部220を設ける場合、反射ミラー202の変位により反射ミラー202に伝播する振動を直接検出することが可能である。また、この場合も、反射ミラー202の変位への影響を小さくすることができる。
【0044】
また、図8に示すように、振動検出部220は、内枠部204のうちトーションばね206から最も遠い端部に設けることとしても良い。振動検出部220は、回転軸であるトーションばね206を中心として回動可能な構成である内枠部204のうち、トーションばね206を挟んで対向する2つの端部の一方に配置されている。内枠部204のうち、トーションばね206を挟んで対向する2つの端部は、内枠部204のうち最も変位が大きい位置である。かかる位置に振動検出部220を配置することにより、内枠部204の変位によって生じる振動を容易に検出することができる。このため、容易かつ正確に振動を検出することができる。振動を検出し易いことから、振動検出部220をさらに簡易な構成とすることもできる。振動検出部220は、トーションばね206を挟んで対向する2つの端部の双方に配置することとしても良い。さらに、振動検出部220は、回転軸であるトーションばね207を中心として回動可能な構成である反射ミラー202のうち、トーションばね207を挟んで対向する2つの端部の一方に配置しても良い。
【0045】
振動検出部の構成は、図5を用いて説明するものに限られない。例えば、図9に示す振動検出部920のように、可動部901と、可動部901の中心位置に設けられた固定部902とを備える構成としても良い。振動検出部920に振動が伝播すると、可動部901は、固定部902に接続された部分を中心として左右に振動する。かかる構成の場合も、振動を検出することができる。なお、1つの電極503を用いる構成に限られず、固定部902を挟んで2つの電極を用いて振動を検出する構成としても良い。
【0046】
また、図10に示す振動検出部1020のように、可動部1001と、可動部1001の周囲に設けられた外枠部1002とを備える構成としても良い。可動部1001は、ばね1004によって外枠部1002に連結されている。電極1003は、外枠部1002のうち可動部1001と対向する位置に配置されている。可動部1001は、ばね1004を中心として左右に振動する。電極1003は、可動部1001に対して右側及び左側の少なくとも一方に設けられている。かかる構成の場合も、振動を検出することができる。振動検出部1020は、ばね1004を中心として可動部1001を左右に振動させる構成に限られず、ばね1004を中心として可動部1001を回動させる構成としても良い。さらに、振動検出部は、静電容量の変化や電流の測定によって振動を検出するものに限られない。例えば、振動検出部は、圧電素子を用いる構成とし、圧電素子の変形により発生する電圧を測定することとしても良い。
【0047】
走査部としては、ジンバル構造をもった振動ミラーを用いる構成に限られず、ポリゴンミラーを用いても良い。図11及び図12に示す走査部1200は、複数のミラー片1202を備える回転体1205を回動させるポリゴンミラーである。ミラー片1202は、レーザ装置101(図1参照)からのレーザ光を反射する。ミラー片1202は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。回転体1205は、モータ部1201により、回転軸1203を中心として回動する。走査部1200は、回転体1205を回動させることにより、レーザ光をX方向又はY方向へ走査させる。例えば、走査部1200によりY方向へレーザ光を走査させる場合、X方向へレーザ光を走査させる反射ミラーを併せて用いることにより、二次元方向へレーザ光を走査させることができる。
【0048】
図11に示す構成では、振動検出部220は、回転軸1203に配置されている。振動検出部220は、回転体1205から回転軸1203へ伝播する振動を検出する。回転軸1203に振動検出部220を配置することにより、振動検出部220を設けることによる内枠部204の変位への影響を小さくすることができる。これにより、振動検出部220を設けることによるレーザ光の走査性能への影響を少なくすることができる。なお、振動検出部220は、回転体1205のうち回転軸1203の近傍に配置しても良い。
【0049】
図12に示す構成では、振動検出部220は、モータ部1201に配置されている。モータ部1201に振動検出部220を配置することにより、振動検出部220は、モータ部1201の振動もしくは、回転体1205からモータ部1201に伝播する振動を検出する。また、レーザ光の走査性能に影響を与えること無く、振動を検出することができる。図11及び図12に示す構成のように、走査部1200のうちミラー片1202上の位置以外の位置に振動検出部220を配置することにより、振動検出部220によってレーザ光が遮られることが無いような構成とすることができる。
【0050】
図13は、本実施例の変形例に係る光走査装置の構成を説明するものであって、振動検出部220の出力に応じてレーザ光の出射を停止させるための回路構成を示す。本変形例の光走査装置は、光源部から供給されるレーザ光を遮蔽する遮蔽部1303を有することを特徴とする。遮蔽部1303は、振動検出部220からの出力に応じて、光走査装置からのレーザ光の出射を停止させるビーム光出射停止部である。遮蔽制御部1302は、遮蔽部1303の開閉を制御する。遮蔽制御部1302は、走査部200の駆動が正常であると信号処理部601で判断される限り、レーザ光を通過させるように遮蔽部1303を開放させた状態とする。走査部200の駆動が異常であると信号処理部601で判断された場合、遮蔽制御部1302により遮蔽部1303は閉じられ、レーザ光は遮蔽される。
【0051】
G光用光源部121G及びB光用光源部121Bからのレーザ光も、R光用光源部121Rからのレーザ光と同様に遮蔽される。このようにして、走査部200の駆動に異常を生じた場合、光走査装置は、レーザ光の出射を停止させる。この場合も、大きい強度のビーム光が筐体の外部へ出射される事態を防止することができる。大きい強度のビーム光が筐体の外部へ出射される事態を防止するための構成としては、本実施例にて説明するほか、例えば、スクリーン110の方向以外の方向へレーザ光の光路を変更させる構成や、レーザ光の階調レベルを低下させる構成等を用いても良い。
【実施例2】
【0052】
図14は、本発明の実施例2に係る光走査装置の構成を説明するものである。本実施例の光走査装置は、上記実施例1の画像表示装置100に適用することができる。本実施例の光走査装置は、走査部200の駆動により発生する空気の振動を検出する振動検出部1420を有することを特徴とする。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。振動検出部1420は、空気の振動を検出可能なものであれば良く、例えば音響センサを用いることができる。
【0053】
図15は、振動検出部1420を配置する位置について説明するものである。反射ミラー202がレーザ光を反射する側を表側とすると、振動検出部1420は、図15の側面構成に示すように、反射ミラー202の裏側の空間に設けられる。また、図15の上面構成に示すように、振動検出部1420は、反射ミラー202のうちトーションばね207から最も遠い端部に対向する位置に配置されている。かかる位置に振動検出部1420を配置することにより、反射ミラー202の変位によって生じる空気の振動を容易に検出することができる。振動検出部1420は、反射ミラー202に対向する位置に設ける場合に限られず、内枠部204に対向する位置に設けても良い。さらに、振動検出部1420は、走査部200の駆動によって生じる空気の振動を検出可能であれば、他の位置に配置しても良い。振動検出部1420は、上記実施例1と同様に、走査部200に配置しても良い。
【0054】
空気の振動を検出する振動検出部1420は、走査部200の駆動によって生じる空気の振動を検出可能な位置に配置すれば良く、走査部200自体に配置する必要が無い。このことから、本実施例の光走査装置は、レーザ光の走査性能に影響を与えること無く、振動を検出することができる。本実施例の場合も、上記実施例1と同様に、簡易な構成によりレーザ光の走査に異常が生じたことを検知でき、大きい強度のレーザ光が筐体の外部へ出射される事態を防止することができる。なお、本実施例においてポリゴンミラー型の走査部を用いる場合、振動検出部1420は、例えば、ミラー片に対向する位置に配置することができる。
【0055】
特に、小型な走査部200を用いる場合、振動検出部1420には、小型な音響センサを用いることが望ましい。小型な音響センサとしては、例えば、図16に示すように、複数の振動部1601を備える音響センサ1610を用いることができる。振動部1601は、両端部のうちの一方が中心部1603に接合されている。複数の振動部1601は、中心部1603を中心として左右に設けられている。また、中心部1603は、2つの支持部1602によって基板1604上に支持されている。
【0056】
走査部200の駆動による空気の振動が音響センサ1610に伝播すると、複数の振動部1601のうち空気の振動に共振する振動部1601が振動する。振動検出部1420は、振動部1601の振動により生じる、例えば静電容量の変化を測定することにより、空気の振動を検出する。音響センサ1610は、例えば、MEMS技術により形成することができる。なお、振動部1601は、中心部1603を中心として左右に設ける場合に限られず、中心部1603の左、右のいずれか一方のみに設けることとしても良い。
【0057】
さらに、音響センサ1610は、長さが略同一、又は長さの差が僅かである振動部1601を用いることとしても良い。振動部1601の長さを略同一、又は長さの差を僅かとすることにより、振動検出部1420は、走査部200を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動のみを検出することが可能となる。かかる構成において用いられる振動部1601は、特定の周波数の振動に応じて共振する共振部である。
【0058】
画像表示装置100は、走査部200を駆動させるほか、例えば各色光用光源部を冷却させるための冷却ファンや外部の騒音などの要因により、さまざまな振動が発生することが考えられる。共振部である振動部1601を備えることで、音響センサ1610は、走査部200の駆動を示す特定の周波数の振動に応じて大きく反応し、特定の周波数以外の周波数の振動に対しては反応しにくくすることが可能である。この場合、ビーム光出射停止部であるスイッチ部603(図14参照)は、走査部200を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動が停止した場合に、レーザ光の出射を停止させることができる。これにより、走査部200の駆動以外の他の要因による振動から生じる誤作動を低減することができる。なお、振動検出部1420には、他の音響センサ、例えばダイヤフラム型の音響センサを用いることとしても良い。
【0059】
図17は、走査部200を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動が停止した場合に、レーザ光の出射を停止させるための他の構成について説明するものである。図17に示す回路構成は、振動検出部1420と信号処理部601との間にバンドパスフィルタ部1707が接続されている。バンドパスフィルタ部1707は、振動検出部1420からの出力のうち、特定の周波数の振動に基づく信号を選択的に通過させる。かかる構成の場合も、ビーム光出射停止部であるスイッチ部603は、走査部200を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動が停止した場合に、レーザ光の出射を停止させることができる。なお、上記実施例1においても、走査部200を駆動させる周波数を含む特定の範囲の周波数の振動が停止した場合に、レーザ光の出射を停止させる構成としても良い。
【0060】
なお、上記各実施例の光走査装置は、各色光用光源部に半導体レーザを用いる構成に限られない。各色光用光源部には、他の固体光源、例えば、固体レーザ、発光ダイオード素子(LED)、EL素子のほか、固体光源以外の他の光源、例えば、液体レーザや気体レーザを用いても良い。また、本発明の光走査装置は、画像表示装置100以外の他の装置、例えば、レーザプリンタやバーコードリーダ等の電子機器や、衝突防止のための計測装置等、車両等に搭載される各種装置に用いることとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【0061】
以上のように、本発明に係る光走査装置は、レーザ光を走査させる場合に有用であり、特に、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の実施例1に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
【図2】レーザ装置の概略構成を示す図。
【図3】走査部の概略構成を示す図。
【図4】走査部を駆動するための構成を説明する図。
【図5】振動検出部の構成を説明する図。
【図6】レーザ光の出射を停止させるための回路構成を説明する図。
【図7】振動検出部を設ける他の位置について説明する図。
【図8】振動検出部を設ける他の位置について説明する図。
【図9】振動検出部の他の構成を説明する図。
【図10】振動検出部の他の構成を説明する図。
【図11】ポリゴンミラーである走査部に振動検出部を設ける構成を説明する図。
【図12】ポリゴンミラーである走査部に振動検出部を設ける構成を説明する図。
【図13】実施例1の変形例に係る光走査装置の概略構成を示す図。
【図14】本発明の実施例2に係る光走査装置の構成を説明する図。
【図15】振動検出部を配置する位置について説明する図。
【図16】音響センサの構成を説明する図。
【図17】レーザ光の出射を停止させるための他の構成を説明する図。
【符号の説明】
【0063】
100 画像表示装置、101 レーザ装置、102 照明光学系、103 投写光学系、105 反射部、107 筐体、110 スクリーン、120 光走査装置、200 走査部、121R R光用光源部、121G G光用光源部、121B B光用光源部、122 半導体レーザ、123 波長変換素子、124、125 ダイクロイックミラー、202 反射ミラー、204 内枠部、206、207 トーションばね、208 外枠部、220 振動検出部、301、302 第1の電極、305 ミラー側電極、306 第2の電極、307 第1のトーションばね、308 第2のトーションばね、501 可動部、502 固定部、503 電極、601 信号処理部、603 スイッチ部、605 電源、901 可動部、902 固定部、920 振動検出部、1001 可動部、1002 外枠部、1003 電極、1004 ばね、1020 振動検出部、1200 走査部、1201 モータ部、1202 ミラー片、1203 回転軸、1205 回転体、1302 遮蔽制御部、1303 遮蔽部、1420 振動検出部、1601 振動部、1602 支持部、1603 中心部、1604 基板、1610 音響センサ、1707 バンドパスフィルタ部




 

 


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