CN113260899B

CN113260899B - 光学系统

Info

Publication number: CN113260899B
Application number: CN202080007614.6A
Authority: CN
Inventors: 葛原聪; 内田恒夫
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: EP3961288B1; JPWO2020218036A1; EP3961288A4; WO2020218036A1; US12189103B2; US20210373304A1; JP7486104B2; EP3961288A1; CN113260899A

Abstract

提供一种光学系统，该光学系统具备：具有入射面(15a)、出射面(15d)和第1反射面(15b)的棱镜(15)；将入射的具有多个波长的光在X方向上扫描并向棱镜(15)的入射面(15a)的方向出射的第1扫描元件(13)；和将从棱镜(15)的出射面(15d)出射的光在与第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件(17)，棱镜(15)的入射面(15a)相对于第1扫描元件(13)具有凸面形状。

Description

光学系统

技术领域

本公开涉及使用了棱镜的光学系统。

背景技术

专利文献1公开了具有在两个方向上分别进行扫描的扫描装置的光学系统。记载了该光学系统使用反射镜来传输扫描的激光。若使用反射镜来传输激光，则由于在反射镜间存在空气的层，因此难以使光学系统的尺寸小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2018-108400号公报

发明内容

发明要解决的课题

虽然若用棱镜的媒介将反射镜间填埋就能将光学系统的尺寸小型化，但谋求进一步的小型化。

本公开提供小型化的使用了棱镜的光学系统。

用于解决课题的手段

本公开的光学系统具备：具有入射面、出射面和一个面以上的反射面的棱镜；将入射的光在第1方向上扫描并向所述棱镜的所述入射面的方向反射的第1扫描元件；和将从所述棱镜的出射面出射的所述光在与所述第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，所述棱镜的所述入射面相对于所述第1扫描元件具有凸面形状。

本公开的光学系统具备：具有入射面、出射面和一个面以上的反射面的棱镜；将入射的光在第1方向上扫描并向所述棱镜的所述入射面的方向反射的第1扫描元件；和将从所述棱镜的出射面出射的所述光在与所述第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，所述棱镜的所述出射面相对于所述第2扫描元件具有凸面形状。

本公开的光学系统具备：具有入射面、出射面和一个面以上的反射面的棱镜；将入射的光在第1方向上扫描并向所述棱镜的所述入射面的方向反射的第1扫描元件；和将从所述棱镜的出射面出射的所述光在与所述第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，所述棱镜具有：反射从所述入射面出射的光的第1反射面；和反射由所述第1反射面反射的光的第2反射面，在将从所述入射面到所述第1反射面的光路长度设为L1且将从所述第1反射面到所述第2反射面的光路长度设为L2时，满足L1＜L2。

发明效果

本公开的光学系统能提供小型化的使用了棱镜的光学系统。

附图说明

图1是表示实施方式1中的光学系统的结构的截面图。

图2是表示实施方式1中刚刚从激光元件照射之后的激光的光瞳径的图。

图3是棱镜的入射面的放大截面图。

图4是表示激光的X分量以及Y分量各自的中间成像位置的图。

图5是表示中间成像位置(Px)处的激光的光瞳径的图。

图6是表示中间成像位置(Py)处的激光的光瞳径的图。

图7是表示在棱镜出射的激光的光瞳径的图。

图8是表示红色、蓝色的各个激光的中间成像位置的图。

图9是表示红色、蓝色的各个激光在棱镜的入射面处的折射的图。

图10是表示激光的X分量的中间成像位置的图。

图11是表示实施方式2中的光学系统的结构的截面图。

图12是表示变形例中的光学系统的结构的截面图。

图13A是表示比较例中的光学系统的结构的截面图。

图13B是表示比较例中的光学系统的结构的截面图。

图14A是表示变形例中的光学系统的结构的截面图。

图14B是表示变形例中的光学系统的结构截面图。

具体实施方式

以下适当参考附图来详细说明实施方式。但有时会省略必要以上的详细说明。例如，有时会省略已经广为人知的事项的详细说明、针对实质相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明变得不必要地冗长，使本领域技术人员的理解容易。

另外，发明者(们)为了本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图以及以下的说明，但其意图并不在于由此来限定权利要求书记载的主题。

(实施方式1)

以下使用图1～图9来说明实施方式1。另外，在本实施方式中，如图2所示那样，例如X方向是从激光元件11出射的激光R的光瞳径11a的长径方向，Y方向是从激光元件11出射的激光R的光瞳径11a的短径方向。X方向以及Y方向相互正交，与XY平面正交的方向是Z方向。

[1-1.结构]

图1是表示本公开所涉及的光学系统1的结构的截面图。光学系统1具备激光元件11、第1扫描元件13、棱镜15和第2扫描元件17。

激光元件11例如是半导体激光器。从激光元件11照射的激光R是光瞳径在X方向和Y方向上不同的平行光。例如如图2所示那样，刚刚从激光元件11照射之后的激光R的光瞳径11a具有在X方向上延伸的椭圆形。从激光元件11照射的激光R由第1扫描元件13在X方向上扫描，并入射到棱镜15的入射面15a。激光R具有多个波长(波段)，以便具有例如R(Red，红)、G(Green，绿)、B(Blue，蓝)的颜色。激光元件11可以将R、G、B的光作为混合成一个光束的激光R来出射，也可以依次出射各个颜色的光束的激光R。

如图1所示那样，第1扫描元件13在作为第1方向的X方向上扫描入射的激光R。第1扫描元件13例如是通过压电驱动而以Y方向为旋转轴被旋转驱动的反射镜。第1扫描元件13例如是垂直方向的扫描器。由此，使平行光在X方向上扩散。

棱镜15具有入射面15a和出射面15d。棱镜15在从入射面15a到出射面15d的光路间还具有一个面以上的反射面，在本实施方式中，例如具有第1反射面15b和第2反射面15c。棱镜15例如是树脂制或玻璃制。

入射面15a与第1扫描元件13对置，由第1扫描元件13在X方向上扫描的激光R在通过入射面15a后向棱镜15内入射。入射面15a和第1反射面15b对置，从入射面15a入射的激光R被第1反射面15b反射到棱镜15内。

如图3所示那样，入射面15a相对于第1扫描元件13具有凸面形状。入射面15a是沿着第1扫描元件13进行扫描的X方向具有曲率的曲面形状，且向棱镜15的外方突出。在图3中，作为比较例而示出入射面15a不是凸面形状的情况下的激光R的行进方向Rv。通过将入射面15a的形状设为凸面形状，能使从入射面15a入射的激光R向内侧折射。如此地，在X方向上扫描的激光R由于能在抑制了其扩展的状态下，例如作为扫描后的激光的中心光线彼此平行的光在棱镜内行进，因此能实现棱镜15的小型化。

另外，入射面15a可以是相对于第1扫描元件13的扫描方向具有凸面形状的旋转非对称面。

另外，与第1扫描元件13的扫描方向相比，入射面15a的向非扫描方向的屈光力可以更小。由此，能抑制在入射面15a产生的非扫描方向的色差。

由第1反射面15b反射的激光R在进行中间成像后，再次使光瞳径扩大，并被第2反射面15c再次反射到棱镜15内。在第2反射面15c反射的激光R从出射面15d向棱镜15外出射。

第1反射面15b以及第2反射面15c分别在作为第1方向的X方向和作为第2方向的Y方向上具有不同的曲率。因此，第1反射面15b以及第2反射面15c具有自由曲面形状。

另外，第1反射面15b以及第2反射面15c可以分别相对于入射光偏心。由此，不使用分束器等光学元件就能使入射光的光路分离。另外，第1反射面15b以及第2反射面15c分别相对于入射光具有凸面形状。

棱镜15的出射面15d可以也具有与入射面15a同样的结构。出射面15d可以相对于第2扫描元件17具有凸面形状。由此，由于能在抑制了在X方向上扫描的激光R的扩展的状态下，将在棱镜15内行进的光聚光到第2扫描元件17，因此能实现棱镜15的小型化。例如，出射面15d沿着第1扫描元件13进行扫描的X方向具有曲率，且向棱镜15的外方突出。另外，入射面15a和出射面15d的X方向的曲率可以具有对称性。另外，出射面15d可以沿着第2扫描元件17进行扫描的Y方向具有曲率，且向棱镜15的外方突出。

另外，与第2扫描元件17的扫描方向相比，出射面15d的向非扫描方向的屈光力可以更小。

第2扫描元件17在Y方向上扫描从棱镜15的出射面15d出射的激光R，并将其投影到投射面19。第2扫描元件17例如是通过压电驱动而以X方向为旋转轴被旋转驱动的反射镜。第2扫描元件17例如是水平扫描器。另外，第2扫描元件17与第1扫描元件13同步地进行扫描，由此能将二维图像投影到投射面19。

本实施方式的光学系统1按从激光元件11起的光路的顺序配置有第1扫描元件13、棱镜15的入射面15a、棱镜15的第1反射面15b、棱镜15的第2反射面15c、棱镜15的出射面15d和第2扫描元件17。因此，棱镜15配置于从第1扫描元件13往第2扫描元件17去的光路之间。

如图4所示那样，光学系统1在棱镜15内的第1反射面15b与棱镜15内的第2反射面15c之间，在激光R的光束的X方向上具有中间成像位置Px。即，激光R通过第1反射面15b来进行中间成像。

另外，由于激光R的X方向的分量即Rx和Y方向的分量即Ry的焦距也不同，因此激光R的X分量Rx的中间成像位置Px和Y分量Ry的中间成像位置Py不同。另外，由于X分量Rx和Y分量Ry各自的焦距不同，因此从棱镜15的出射面15d出射时的各自的放大率也不同。即，光学系统1在X方向和Y方向上具有不同的光学倍率。例如在本实施方式中，由于与X方向相比，Y方向的焦距更大，因此与X方向相比，Y方向的光学倍率更大。

X方向的激光R的光束的中间成像位置Px并不相交于与Y方向的激光R的光束相同的位置，其中，Y方向与X方向正交。即，激光R的X分量Rx的中间成像位置Px不会与激光R的Y分量Ry的中间成像位置Py成为相同的位置。由此，如图5所示那样，中间成像位置Px处的激光R的光瞳径11b具有在Y方向上延伸的直线形状。其结果，在中间成像位置Px有尘土、瑕疵的情况下，能防止激光R的光瞳径11b消失。

另外，如图6所示那样，在激光R的Y分量Ry的中间成像位置Py，激光R的光瞳径11c在激光R的X分量Rx成像前就存在。如此地，中间成像位置Py处的激光R的光瞳径11c也具有在X方向上延伸的直线形状。另外，由于与X方向相比，Y方向的光学系统1的光学倍率更大，因此从出射面15d出射的激光R的光瞳径11d如图7所示那样形成为圆形形状。

从激光元件11出射的X方向的第1出射光瞳径φx1以及Y方向的第2出射光瞳径φy1与通过棱镜15的出射面15d后到达投射面19的X方向的第1投射光瞳径φx2以及Y方向的第2投射光瞳径φy2的关系是

0.1＜(φx1×φy1)/(φx2×φy2)＜0.8

通过满足该关系，中间成像位置Px、Py处的点尺寸变大，能有效地减轻棱镜15的内部的尘土、瑕疵的影响。

接下来，参考图8来说明若是实施方式1的光学系统1就减轻由棱镜15的入射面15a产生的色差。图8(a)是表示蓝色的激光Rb的中间成像位置Pxb的图，图8(b)是表示红色的激光Rr的中间成像位置Pxr的图。另外，在图8(a)以及图8(b)中，为了简易进行说明，将入射面15a以及出射面15d示出为透镜。

若不同波长的R、G、B的光入射到凸面形状的入射面15a，则由于屈光力根据波长而不同，因此各个波长的光的焦距不同。以下对波长之差大的蓝色的激光Rb和红色的激光Rr进行说明。从入射面15a入射的蓝色的激光Rb在焦距fb1的位置形成中间成像位置pxb。中间成像位置pxb与出射面15d的距离成为焦距fb2。另外，从入射面15a入射的红色的激光Rr在焦距fr1的位置形成中间成像位置pxr。中间成像位置pxr与出射面15d的距离成为焦距fr2

通过入射面15a后的光的角度由焦距fb1、fr1分别决定。由于光的波长越短则屈光力越强，因此蓝色的激光Rb的焦距fb1比红色的激光Ra的焦距fr1短。由此，由于颜色的差异而易于产生倍率色差。因此，蓝色的激光Rb的中间成像位置Pxb位于比红色的中间成像位置Pxr更靠入射面15a侧的位置。

若是不在第1扫描元件与第2扫描元件的光路之间形成中间成像位置的光学系统，则该焦距fb1与fr1之差就成为入射到投射面19的角度的偏差，从而产生倍率色差。因此，焦距fb1、fr1之差越大，则倍率色差就越大。但若如实施方式1那样，在第1扫描元件13与第2扫描元件17的光路之间形成中间成像位置Pxb、Pxr，则在出射面15d产生的倍率色差就起到对在入射面15a产生的倍率色差进行补正的作用，出射侧的视角由焦距fb1、fr1与焦距fb2、fr2之比来决定。

由于入射面15a和出射面15d在相同棱镜中是相同材料，因此各自的焦距之比的差即fb1/fb2与fr1/fr2之差比fb1与fr1之差小。由此，相对于不在第1扫描元件与第2扫描元件的光路之间形成中间成像的光学系统，入射到投射面19的光线的倍率色差变小。另外，在从入射面15a到中间成像位置的焦距和从中间成像位置到出射面15d的焦距相等(fb1＝fb2、fr1＝fr2)的情况下，倍率色差成为零。

另外，如图9所示那样，通过在棱镜15内部利用不产生色差的反射面15b以及15c，能补正以入射面15a的屈光力的差异为原因的其他像差、例如轴向色差、场曲像差等的影响。从入射面15a入射的激光R由于屈光力的差异而被分光成各色的光。例如，与红色的激光Rr相比，蓝色的激光Rb向内侧更大地折射。因此，蓝色的激光Rb和红色的激光Rr在反射面15b、15c进行反射的位置不同。红色的激光Rr由于在反射面15b、15c的高的位置进行反射，因此与蓝色的激光Rb相比，较大被弯曲的作用大。由此，能减轻在入射面15a产生的角度差，能抑制从出射面15d出射的光的每种颜色的角度差。

另外，在本实施方式中，光学系统1具有Y方向的中间成像位置Py，但也可以如图10所示那样是在Y方向上不具有中间成像作用从而不存在中间成像位置Py的结构。在该情况下，可以将第1反射面15b的曲率设计成使得被第1反射面15b反射的激光R的Y分量Ry逐渐扩大。

另外，在本实施方式中，设为将第1扫描元件13作为垂直方向的扫描器且将第2扫描元件17作为水平方向的扫描器的组合，但也可以设为将第1扫描元件13作为水平方向的扫描器且将第2扫描元件17作为垂直方向的扫描器的组合。由此，能使入射面15a的尺寸小型。

另外，在本实施方式中，棱镜15具有第1反射面15b、第2反射面15c这两个面的反射面，但也可以仅具有第1反射面15b，还可以具有至少两个面以上的反射面。

另外，在本实施方式中，光学系统1由激光元件11、第1扫描元件13、棱镜15和第2扫描元件17构成，但也可以追加具有屈光力的光学元件。

另外，在本实施方式中，中间成像位置Px形成于棱镜15内，但也可以在从激光元件11起的棱镜15的光路之间追加具有屈光力的光学元件，在棱镜15之外形成中间成像位置Px。

另外，如图4所示那样，在将从入射面15a到第1反射面15b的光路长度设为L1且将从第1反射面15b到第2反射面15c的光路长度设为L2时，满足L1＜L2的关系。根据该结构，由于从第1反射面15b到第2反射面15c的光路长度比从入射面15a到第1反射面15b的光路长度长，因此能如图1所示那样，将入射面15a配置得比第2反射面15c更靠第1反射面15b侧(+Z方向侧)，因而第1扫描元件13也能配置于第1反射面15b侧(+Z方向侧)。其结果，能使光学系统1整体的尺寸小型化。

[1-2.效果等]

实施方式1所涉及的光学系统1具备具有入射面15a、出射面15d和一个面以上的反射面15b、15c的棱镜15。另外，光学系统1具备：将入射的光在第1方向上扫描并向棱镜15的入射面15a的方向反射的第1扫描元件13；和将从棱镜15的出射面15d出射的激光R在与X方向正交的Y方向上扫描的第2扫描元件17。棱镜15的入射面15a相对于第1扫描元件13具有凸面形状。通过这样的结构，若由第1扫描元件13在X方向上扫描的激光R入射到棱镜15的入射面15a，则由于扫描而扩散的激光R就由入射面15a折射成接近于平行，因此能抑制在棱镜15内行进的激光R的光路的扩展。其结果，能使棱镜15小型化。另外，通过使激光R通过棱镜15内，能将光路长度缩短棱镜15的指标(index)的相应量，能使光学系统1小型化。

实施方式1所涉及的光学系统1具备具有入射面15a、出射面15d和一个面以上的反射面15b、15c的棱镜15。另外，光学系统1具备：将入射的光在第1方向上扫描并向棱镜15的入射面15a的方向反射的第1扫描元件13；和将从棱镜15的出射面15d出射的激光R在与X方向正交的Y方向上扫描的第2扫描元件17。棱镜15的出射面15d相对于第2扫描元件17具有凸面形状。如此地，即使是仅出射面15d为凸面形状的结构，也能使从棱镜15的反射面15c入射到出射面15d的光在接近于平行的状态下会聚入射到第2扫描元件17。其结果，能使棱镜15小型化。另外，通过使激光R通过棱镜15内，能将光路长度缩短棱镜15的指标(折射率)的相应量，能使光学系统1小型化。

(实施方式2)

接下来使用图11来说明实施方式2。

[2-1.结构]

图11是表示实施方式2所涉及的光学系统1A的结构的图。如图11所示那样，本实施方式的光学系统1A在实施方式1的光学系统1中进一步具备：与第1扫描元件13和第2扫描元件17的扫描同步地对激光元件11实施按每个波长错开各个波长的发光定时的控制的控制部21。关于这些相异点以外的结构，实施方式1所涉及的光学系统1和本实施方式的光学系统1A是共同的。

激光元件11例如将定时错开来依次出射波长不同的R、G、B的光束的激光Rr、Rg、Rb。控制部21与第1扫描元件13和第2扫描元件17的扫描定时同步地控制各色的激光Rr、Rg、Rb的出射定时。由此，能更加减轻投射到投射面19的像由于色差而产生偏差的情况。

控制部21能由半导体元件等实现。控制部21例如能由微型计算机、CPU、MPU、GPU、DSP、FPGA、ASIC构成。控制部21的功能可以仅由硬件构成，也可以通过组合硬件和软件来实现。控制部21具有硬盘(HDD)、SSD、存储器等存储部，通过将存放于存储部的数据、程序读出并进行各种运算处理，来实现给定的功能。

[2-2.效果等]

具备控制部21的光学系统1A由于对应于第1扫描元件13和第2扫描元件17的扫描定时来控制各色的激光Rr、Rg、Rb的出射定时，因此能补正投射到投射面19的像的色差所引起的偏差。

(其他实施方式)

如以上那样，作为本申请中公开的技术的例示，说明了实施方式1以及2。但本公开中的技术并不限定于此，还能运用于进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。另外，还能组合上述实施方式1以及2中说明的各构成要素来构成新的实施方式。

在实施方式1、2中，棱镜15的出射面15d也是凸面形状，但并不限定于此。棱镜15的出射面15d可以是非凸面形状，例如可以如图12所示那样是平板形状。如此地，也可以是仅棱镜15的入射面15a相对于第1扫描元件13的扫描方向具有凸面形状的结构。在该情况下，将第2反射面15c以及出射面15d设计成使得由第2反射面15c反射的光在通过出射面15d后聚光到第2扫描元件17。

另外，能通过第1反射面15b相对于入射的激光R倾斜的倾斜方向来调整棱镜15的尺寸。图13A表示棱镜15的第1反射面15b的周边部。如图13A所示那样，在包含第1扫描元件13的扫描轴以及入射到第1反射面15b的激光R的平面中，在第1反射面15b相对于入射的激光R不倾斜的情况下，棱镜15的Y方向的尺寸变小。例如，在YZ平面中，在入射到第1反射面15b的激光R的入射角θ是0°或接近于0°的情况下，棱镜15的Y方向的尺寸变小。另一方面，在该情况下，如图13B所示那样，在与第1扫描元件13的扫描轴正交的平面即XZ平面中，由于第1反射面15处的入射角Φ在第1扫描元件13的扫描方向(X方向)上变大，因此棱镜15的X方向的尺寸大型化。

与此相对，如图14A所示那样，在包含第1扫描元件13的扫描轴以及入射到第1反射面15b的激光R的平面中，在第1反射面15b相对于入射的激光R倾斜的情况下，与图13B的入射角Φ相比，能减小入射角θ，因此能抑制棱镜15的Y方向的尺寸的大型化。例如如图14A所示那样，若在YZ平面中第1反射面15b相对于入射的激光R倾斜，则能抑制棱镜15的Y方向的尺寸的大型化，即，在YZ平面中激光R相对于第1反射面15以入射角θ反射的情况下，能抑制棱镜15的Y方向的尺寸的大型化。另外，如图14B所示那样，在XZ平面中，还能将第1扫描元件13的扫描方向(X方向)上的第1反射面15处的入射角Φ设为0°，能使X方向的尺寸小型化。

如此地，第1反射面15b将入射的激光R向与第1扫描元件13的扫描方向(X方向)正交的方向反射。通过使第1扫描元件13在与第1反射面15b处的激光R的反射方向垂直的方向上扫描，能将光学系统1构成得小型化。

如以上那样，作为本公开中的技术的例示而说明了实施方式。为此，提供了附图以及详细的说明。因此，在记载于附图以及详细的说明的构成要素中，不仅包含为了解决课题而必须的构成要素，还能为了例示上述技术而包含并非为了解决课题而必须的构成要素。因此，不应因为这些不是必须的构成要素记载于附图、详细的说明中而直接认定这些不是必须的构成要素是必须的。

另外，由于上述的实施方式用于例示本公开中的技术，因此能在权利要求书或其等同的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。

(实施方式的概要)

(1)本公开的光学系统具备：具有入射面、出射面和一个面以上的反射面的棱镜；将入射的光在第1方向上扫描并向棱镜的入射面的方向反射的第1扫描元件；和将从棱镜的出射面出射的光在与第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，棱镜的入射面相对于第1扫描元件具有凸面形状。

如此地，若由第1扫描元件在第1方向上扫描的光入射到棱镜的入射面，则扫描而扩散的光就由入射面折射成接近于平行，因此可抑制在棱镜内行进的光的光路的扩展。由此，能使棱镜小型化。

(2)在(1)的光学系统中，棱镜的入射面是相对于第1扫描元件进行扫描的第1方向具有凸面形状的旋转非对称面。

(3)在(1)或(2)中，与第1扫描元件进行扫描的第1方向相比，棱镜的入射面的向非扫描方向的屈光力更小。

(4)在(1)到(3)的任一个光学系统中，在第1扫描元件与所述第2扫描元件的光路之间具有第1方向的光的光束的第1中间成像位置。

(5)在(1)到(3)的任一个光学系统中，在棱镜的内部具有第1方向的所述光的光束的第1中间成像位置。

(6)在(4)或(5)的光学系统中，第1中间成像位置和与第1方向正交的第2方向的光的光束的第2中间成像位置不同。如此地，由于在棱镜内，第1方向的光束的第1中间成像位置不会成为第2方向的光束的第2中间成像位置，因此即使在棱镜内的第1方向的光束的第1中间成像位置的一部分存在瑕疵、尘土，也能减轻对第1方向的光束的影响。

(7)在(4)或(5)的光学系统中，不对与第1方向正交的第2方向的光的光束进行中间成像。如此地，由于在棱镜内，第1方向的光束的中间成像位置不会成为第2方向的光束的中间成像位置，因此即使在棱镜内的第1方向的光束的中间成像位置的一部分存在瑕疵、尘土，也能减轻对第1方向的光束的影响。

(8)在(1)到(7)的任一个光学系统中，棱镜的出射面相对于第2扫描元件具有凸面形状。

(9)在(8)的光学系统中，棱镜的出射面是相对于第2扫描元件进行扫描的第2方向具有凸面形状的旋转非对称面。

(10)在(8)或(9)的光学系统中，与第2扫描元件进行扫描的第2方向相比，棱镜的出射面的向非扫描方向的屈光力更小。

(11)在(1)到(10)的任一个光学系统中，具备：对第1扫描元件照射激光作为光的激光元件。

(12)在(11)的光学系统中，所述激光元件照射多个波长的所述激光。如此地，即使激光元件照射多个波长的激光，由于在棱镜内对入射的激光进行中间成像，因此也能减轻波长的差异所引起的色差。

(13)在(12)的光学系统中，具备：与第1扫描元件和第2扫描元件的扫描同步地对激光元件实施按每个波长错开各个波长的发光定时的控制的控制部。由此，能通过由第2扫描元件扫描的光来补正投射到投射面的像的色差所引起的偏差。

(14)另外，本公开的光学系统具备：具有入射面、出射面和一个面以上的反射面的棱镜；将入射的光在第1方向上扫描并向棱镜的入射面的方向反射的第1扫描元件；和将从棱镜的出射面出射的光在与第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，棱镜的出射面相对于第2扫描元件具有凸面形状。

如此地，若从棱镜的出射面向在第2方向上扫描光的第2扫描元件进行出射，则光就以从相对于出射面接近于平行的状态起会聚到第2扫描元件的方式从棱镜出射。由此，能使棱镜小型化。

(15)在(14)的光学系统中，棱镜的出射面是相对于第2扫描元件进行扫描的第2方向具有凸面形状的旋转非对称面。

(16)在(14)或(15)的任一个光学系统中，与第2扫描元件进行扫描的第2方向相比，棱镜的出射面的向非扫描方向的屈光力更小。

(17)在(14)到(16)的任一个光学系统中，在第1扫描元件与第2扫描元件的光路之间具有第1方向的光的光束的第1中间成像位置。

(18)在(14)到(16)的任一个光学系统中，在棱镜的内部具有第1方向的所述光的光束的第1中间成像位置。

(19)在(17)或(18)的光学系统中，第1中间成像位置和与第1方向正交的第2方向的光的光束的第2中间成像位置不同。

(20)在(17)或(18)的光学系统中，不对与第1方向正交的第2方向的光的光束进行中间成像。

(21)在(14)到(20)的任一个光学系统中，具备：对第1扫描元件照射激光作为光的激光元件。

(22)在(21)的光学系统中，激光元件照射多个波长的激光。

(23)在(22)的光学系统中，具备：与第1扫描元件和第2扫描元件的扫描同步地对激光元件实施按每个波长错开各个波长的发光定时的控制的控制部。由此，能通过由第2扫描元件扫描的光来补正投射到投射面的像的色差所引起的偏差。

(24)在(1)的光学系统中，棱镜具有：反射从入射面出射的光的第1反射面；和反射由所述第1反射面反射的光的第2反射面，在将从所述入射面到所述第1反射面的光路长度设为L1且将从所述第1反射面到所述第2反射面的光路长度设为L2时，满足L1＜L2。

由于从第1反射面到第2反射面的光路长度比从入射面到第1反射面的光路长度长，因此能将入射面配置得比第2反射面更靠第1反射面侧。由此，第1扫描元件也能配置于第1反射面侧，能使光学系统整体的尺寸小型化。

(25)另外，本公开的光学系统具备：具有入射面、出射面和一个面以上的反射面的棱镜；将入射的光在第1方向上扫描并向棱镜的入射面的方向反射的第1扫描元件；和将从棱镜的出射面出射的光在与第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，棱镜具有：反射从入射面出射的光的第1反射面；和反射由第1反射面反射的光的第2反射面，在将从入射面到第1反射面的光路长度设为L1且将从第1反射面到第2反射面的光路长度设为L2时，则满足L1＜L2。

由于从第1反射面到第2反射面的光路长度比从入射面到第1反射面的光路长度长，因此能将入射面配置得比第2反射面更靠第1反射面侧，因而第1扫描元件也能配置在第1反射面侧。其结果，能使光学系统整体的尺寸小型化。

(26)在(25)的光学系统中，第1反射面在包含第1扫描元件的扫描轴和透过入射面的光的平面中相对于所入射的光倾斜。由此，能向第1扫描元件的扫描轴的方向反射光，能使棱镜小型化。

工业可利用性

本公开能运用在使用了棱镜等折射光学系统的光学装置中。

附图标记说明

1 光学系统

11 激光元件

11a 光瞳径

13 第1扫描元件

15 棱镜

15a 入射面

15b 第1反射面

15c 第2反射面

15d 出射面

17 第2扫描元件

19 投射面

21 控制部

Claims

1.一种光学系统，具备：

将入射的光在第1方向上扫描并反射的第1扫描元件；

具有入射所述第1扫描元件反射的所述光的入射面、反射从所述入射面入射的光的一个面以上的反射面、和出射由所述一个面以上的反射面反射的所述光的出射面的棱镜；和

将从所述棱镜的出射面出射的所述光在与所述第1方向正交的第2方向上扫描的第2扫描元件，

所述棱镜的所述入射面相对于所述第1扫描元件具有凸面形状。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，

所述棱镜的所述入射面是相对于所述第1扫描元件进行扫描的所述第1方向具有凸面形状的旋转非对称面。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，

与所述第1扫描元件进行扫描的所述第1方向相比，所述棱镜的所述入射面的向非扫描方向的屈光力更小。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光学系统，其中，

在所述第1扫描元件与所述第2扫描元件的光路之间具有所述第1方向的所述光的光束的第1中间成像位置。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的光学系统，其中，

在所述棱镜的内部具有所述第1方向的所述光的光束的第1中间成像位置。

6.根据权利要求4所述的光学系统，其中，

所述第1中间成像位置和与所述第1方向正交的第2方向的所述光的光束的第2中间成像位置不同。

7.根据权利要求4所述的光学系统，其中，

不对与所述第1方向正交的第2方向的所述光的光束进行中间成像。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的光学系统，其中，

所述棱镜的所述出射面相对于所述第2扫描元件具有凸面形状。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其中，

所述棱镜的所述出射面是相对于所述第2扫描元件进行扫描的所述第2方向具有凸面形状的旋转非对称面。

10.根据权利要求8所述的光学系统，其中，

与所述第2扫描元件进行扫描的所述第2方向相比，所述棱镜的所述出射面的向非扫描方向的屈光力更小。

11.根据权利要求1～3中任一项所述的光学系统，其中，

所述光学系统具备：

对所述第1扫描元件照射激光作为所述光的激光元件。

12.根据权利要求11所述的光学系统，其中，

所述激光元件照射多个波长的所述激光。

13.根据权利要求12所述的光学系统，其中，

所述光学系统具备：

与所述第1扫描元件和所述第2扫描元件的扫描同步地对所述激光元件实施按每个波长错开各个波长的发光定时的控制的控制部。

14.一种光学系统，具备：

将入射的光在第1方向上扫描并反射的第1扫描元件；

15.根据权利要求14所述的光学系统，其中，

16.根据权利要求14所述的光学系统，其中，

17.根据权利要求14～16中任一项所述的光学系统，其中，

18.根据权利要求14～16中任一项所述的光学系统，其中，

19.根据权利要求17所述的光学系统，其中，

20.根据权利要求17所述的光学系统，其中，

21.根据权利要求14～16中任一项所述的光学系统，其中，

所述光学系统具备：

对所述第1扫描元件照射激光作为所述光的激光元件。

22.根据权利要求21所述的光学系统，其中，

所述激光元件照射多个波长的所述激光。

23.根据权利要求22所述的光学系统，其中，

所述光学系统具备：

24.根据权利要求1所述的光学系统，其中，

所述棱镜具有：

反射从所述入射面出射的光的第1反射面；和

反射由所述第1反射面反射的光的第2反射面，

在将从所述入射面到所述第1反射面的光路长度设为L1且将从所述第1反射面到所述第2反射面的光路长度设为L2时，满足

L1<L2。

25.一种光学系统，具备：

将入射的光在第1方向上扫描并反射的第1扫描元件；

具有入射所述第1扫描元件反射的所述光的入射面、反射从所述入射面入射的光的第1反射面、反射由所述第1反射面反射的光的第2反射面、和出射由所述第2反射面反射的所述光的出射面的棱镜；和

通过在将从所述入射面到所述第1反射面的光路长度设为L1且将从所述第1反射面到所述第2反射面的光路长度设为L2时，满足

L1<L2，

从而在与所述第1方向和所述第2方向正交的方向上将所述入射面配置得比所述第2反射面更靠所述第1反射面侧。

26.根据权利要求25所述的光学系统，其中，

所述第1反射面在包含所述第1扫描元件的扫描轴和透过所述入射面的光的平面中相对于所入射的光倾斜。