JP2017049555A - Optical device and projection device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに異なる波長にピークを有する複数本の光ビームを重ね合わせる光学装置及びそれを備えた投影装置に関する。 The present invention relates to an optical apparatus that superimposes a plurality of light beams having peaks at different wavelengths, and a projection apparatus including the same.
光学装置として、互いに異なる波長にピークを有する複数本の光ビームを重ね合わせる光学装置が従来から知られており、例えば、輝度変調した複数本の光ビームを重ね合わせてスクリーン等の被投影体上に走査させる光走査型の投影装置(プロジェクタ)に適用することができる。 As an optical device, an optical device that superimposes a plurality of light beams having peaks at mutually different wavelengths is conventionally known. For example, a plurality of light beams that have undergone luminance modulation are superimposed on a projection object such as a screen. The present invention can be applied to an optical scanning type projection apparatus (projector) that performs scanning.
かかる光学装置として、特定の波長域の光を反射する一方、それ例外の波長域の光を透過するダイクロイックミラーを用いて、入射した複数本の光ビームを重ね合わせるものが一般的となっている。 As such an optical device, it is common to superimpose a plurality of incident light beams using a dichroic mirror that reflects light in a specific wavelength range and transmits light in an exceptional wavelength range. .
図6は、従来の光学装置10Xにおいて複数本の光ビームを重ね合わせる一般的な構成を示す概略構成図である。図6に示す例では、複数本の光ビームは、赤色の波長にピークを有する赤色のレーザービームLrと、緑色の波長にピークを有する緑色のレーザービームLgと、青色の波長にピークを有する青色のレーザービームLbとの3本の光ビームとされている。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a general configuration for superposing a plurality of light beams in the conventional
図6に示すように、従来の光学装置10Xは、緑色の波長域の光を反射する一方、それ例外の波長域の光(この例では赤色の波長の光)を透過する第1ダイクロイックミラー11Xと、青色の波長域の光を反射する一方、それ例外の波長域の光(この例では赤色の波長の光及び緑色の波長の光)を透過する第2ダイクロイックミラー12Xとを備えている。
As shown in FIG. 6, the conventional
光学装置10Xは、第1ダイクロイックミラー11Xにより、所定の進行方向に進行する赤色のレーザービームLrを通過させる一方、赤色のレーザービームLrに重なるように緑色のレーザービームLgを反射させるようになっている。
The
また、光学装置10Xは、第2ダイクロイックミラー12Xにより、第1ダイクロイックミラー11Xを通過した赤色のレーザービームLr、及び、第1ダイクロイックミラー11Xを反射した緑色のレーザービームLgを通過させる一方、赤色のレーザービームLr及び緑色のレーザービームLgに重なるように青色のレーザービームLbを反射させるようになっている。
The
このような従来の光学装置では、複数枚(図6の例では2枚)のダイクロイックミラーを精度よく位置決めする必要があり、重ね合わせる複数本の光ビームの位置精度が悪化し易い。 In such a conventional optical apparatus, it is necessary to accurately position a plurality of (two in the example of FIG. 6) dichroic mirrors, and the positional accuracy of the superimposed light beams tends to deteriorate.
この点に関し、特許文献1は、複数本の光ビームをそれぞれ反射する複数の入射面を有する光学部材を備えた光学装置を開示している。 In this regard, Patent Document 1 discloses an optical device including an optical member having a plurality of incident surfaces that respectively reflect a plurality of light beams.
しかしながら、特許文献1に記載の光学装置では、複数の入射面を有するので、光学装置が大型化し易い。 However, since the optical device described in Patent Document 1 has a plurality of incident surfaces, the size of the optical device is easily increased.
そこで、本発明は、互いに異なる波長にピークを有する複数本の光ビームを重ね合わせる光学装置であって、重ね合わせる複数本の光ビームの位置精度を向上させることができる上、当該光学装置の小型化を実現させることができる光学装置及びそれを備えた投影装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is an optical device that superimposes a plurality of light beams having peaks at different wavelengths, and can improve the positional accuracy of the superposed multiple light beams, and further reduce the size of the optical device. It is an object of the present invention to provide an optical device capable of realizing the above and a projection device including the same.
前記課題を解決するために、本発明に係る光学装置は、互いに異なる波長にピークを有する複数本の光ビームを重ね合わせる光学装置であって、前記複数本の光ビームを入射する単一の入射面と、重ね合わせた前記複数本の光ビームを出射する単一の出射面とを有する光学部材を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an optical device according to the present invention is an optical device that superimposes a plurality of light beams having peaks at different wavelengths, and a single incident light that enters the plurality of light beams. An optical member having a surface and a single emission surface for emitting the plurality of superimposed light beams is provided.
また、本発明に係る投影装置は、前記本発明に係る光学装置を備え、輝度変調した前記複数本の光ビームを前記光学装置により重ね合わせて被投影体上に走査させることを特徴とする。 In addition, a projection apparatus according to the present invention includes the optical apparatus according to the present invention, and the plurality of light beams whose luminances are modulated are overlapped by the optical apparatus and scanned on the projection target.
本発明において、前記光学部材は、前記単一の入射面から入射した前記複数本の光ビームを光の分散を利用して重ね合わせ、重ね合わせた前記複数本の光ビームを前記単一の出射面から出射する構成とされている態様を例示できる。 In the present invention, the optical member superimposes the plurality of light beams incident from the single incident surface using light dispersion, and the plurality of the light beams superimposed are the single emission. The aspect currently set as the structure radiate | emitted from a surface can be illustrated.
本発明において、前記光学部材は、前記単一の入射面と前記単一の出射面とを有するプリズムからなっている態様を例示できる。 In this invention, the said optical member can illustrate the aspect which consists of a prism which has the said single incident surface and the said single output surface.
本発明において、前記光学部材は、前記単一の入射面から入射した前記複数本の光ビームを光の回折を利用して重ね合わせ、重ね合わせた前記複数本の光ビームを前記単一の出射面から出射する構成とされている態様を例示できる。 In the present invention, the optical member is configured to superimpose the plurality of light beams incident from the single incident surface using light diffraction, and to superimpose the plurality of light beams on the single emission. The aspect currently set as the structure radiate | emitted from a surface can be illustrated.
本発明において、前記光学部材は、前記単一の入射面を有する第1回折素子と、前記単一の出射面を有する第2回折素子とを備えている態様を例示できる。 In the present invention, the optical member may include a first diffractive element having the single incident surface and a second diffractive element having the single exit surface.
本発明において、前記光学部材は、前記単一の入射面と前記単一の出射面とが互いに平行又は略平行とされており、前記複数本の光ビームを互いに平行又は略平行に前記単一の入射面に入射し、重ね合わせた前記複数本の光ビームを、前記単一の入射面に入射する前記複数本の光ビームと平行又は略平行になるように前記単一の出射面から出射する態様を例示できる。 In the present invention, in the optical member, the single incident surface and the single emission surface are parallel or substantially parallel to each other, and the plurality of light beams are parallel or substantially parallel to each other. The plurality of light beams that are incident on the light incident surface and overlapped are emitted from the single light exit surface so as to be parallel or substantially parallel to the plurality of light beams incident on the single light incident surface. The mode to do can be illustrated.
本発明において、前記複数本の光ビームを前記単一の入射面に対して斜めから入射させる構成とされている態様を例示できる。 In the present invention, it is possible to exemplify an aspect in which the plurality of light beams are incident on the single incident surface obliquely.
本発明において、前記単一の入射面から入射した前記複数本の光ビームを前記光学部材により同軸又は略同軸に揃えて1本の複合光ビームとして前記出射面から出射する構成とされている態様を例示できる。 In the present invention, the plurality of light beams incident from the single incident surface are coaxially or substantially coaxially aligned by the optical member and are emitted from the emission surface as one composite light beam. Can be illustrated.
本発明によると、重ね合わせる複数本の光ビームの位置精度を向上させることができる上、光学装置の小型化を実現させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the positional accuracy of a plurality of light beams to be superimposed, and to realize downsizing of the optical device.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[投影装置]
図1は、本発明の実施の形態に係る光学装置10を備えた投影装置100の概略構成を示すシステムブロック図である。図2は、第1実施形態に係る投影装置100における光源装置20の内部構成を示す概略構成図である。また、図3は、第2実施形態に係る投影装置100における光源装置20の内部構成を示す概略構成図である。
[Projector]
FIG. 1 is a system block diagram showing a schematic configuration of a
図1に示す投影装置100は、光走査型の投影装置(プロジェクタ)であり、光学装置10、光源装置20(この例ではレーザー光源装置)、光源装置用駆動装置30(この例ではレーザードライバー)(図1参照)、走査装置40(この例ではMEMS)、走査装置用駆動装置50(具体的にはMSMSドライバー)(図1参照)及び制御装置60(この例ではビデオプロセッサー)(図1参照)を備えている。
A
投影装置100は、制御装置60の指示の下、次のような動作を行う。すなわち、投影装置100は、外部装置200(図1参照)からの画像信号に基づいて光源装置用駆動装置30にて輝度変調した複数本(この例では3本)の光ビーム(具体的にはレーザービームLr,Lg,Lb)を光源装置20から光学装置10に向けて出射する。投影装置100は、光源装置20から出射した複数本の光ビームを光学装置10にて重ね合わせて走査装置40に向けて出射する。そして、投影装置100は、光学装置10にて重ね合わせた光ビームを走査装置用駆動装置50にて駆動された走査装置40によりスクリーン等の被投影体SC(図1参照)上に走査させる。
The
投影装置100は、被投影体SC上に重ね合わせた複数本の光ビームを投射することにより、被投影体SC上に画像を表示する。そして、投影装置100は、被投影体SCに反射した光又は被投影体SCを透過した光により、被投影体SC上に表示される画像をユーザーに視認させる。
The
なお、外部装置200は、投影装置100と一体として設けられてもよい。また、投影装置100において被投影体SCを1つの筐体内に収めるようにしてもよい。
Note that the
光学装置10は、互いに異なる波長にピークを有する複数本の光ビームを重ね合わせるものである。この例では、複数本の光ビームは、赤色の波長にピークを有する赤色のレーザービームLrと、緑色の波長にピークを有する緑色のレーザービームLgと、青色の波長にピークを有する青色のレーザービームLbとの3本の光ビームとされている。光学装置10については、後ほど詳しく説明する。
The
光源装置20は、外部装置200から制御装置60に入力される画像信号に応じて赤色のレーザービームLr、緑色のレーザービームLg及び青色のレーザービームLbを射出する。
The
光源装置20は、図2及び図3に示すように、複数の光源(この例では3つのレーザーダイオード21r,21b,21b)、複数のレンズ(この例では3つのコリメータレンズ22r,22g,22b)及び複数の開口部(この例では3つのアパーチャー部材23r,23g,23b)を備えている。
2 and 3, the
レーザーダイオード21rは、外部装置200から制御装置60に入力される画像信号のうち赤色の画像信号に応じて輝度変調された赤色のレーザービームLrを射出する。レーザーダイオード21gは、外部装置200から制御装置60に入力される画像信号のうち緑色の画像信号に応じて輝度変調された緑色のレーザービームLgを射出する。レーザーダイオード21rは、外部装置200から制御装置60に入力される画像信号のうち青色の画像信号に応じて輝度変調された青色のレーザービームLbを射出する。
The
コリメータレンズ22rは、レーザーダイオード21rから射出された赤色のレーザービームLrを平行光又は略平行光にする。コリメータレンズ22gは、レーザーダイオード21gから射出された緑色のレーザービームLgを平行光又は略平行光にする。コリメータレンズ22bは、レーザーダイオード21bから射出された青色のレーザービームLbを平行光又は略平行光にする。
The
アパーチャー部材23rは、コリメータレンズ22rからの赤色のレーザービームLrを所定サイズのビーム径に整形する。アパーチャー部材23gは、コリメータレンズ22gからの緑色のレーザービームLgを所定サイズのビーム径に整形する。アパーチャー部材23bは、コリメータレンズ22bからの青色のレーザービームLbを所定サイズのビーム径に整形する。
The
光源装置用駆動装置30は、図1に示すように、制御装置60の出力系に電気的に接続されている。光源装置用駆動装置30は、制御装置60の指示の下、外部装置200からの画像信号に基づいて光源装置20を駆動する。光源装置用駆動装置30は、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21g,21bから光学装置10を介して走査装置40に向けて出射するレーザービームLr,Lg,Lbを輝度変調する。ここで、光源装置用駆動装置30は、レーザーダイオード21r,21g,21bから射出するレーザービームLr,Lg,Lbをパルス幅変調又はパワー変調によって制御することができる。
As shown in FIG. 1, the light source
走査装置40は、図1に示すように、光学装置10からのレーザービームLr,Lg,Lbを走査しつつ被投影体SCに投射する。
As shown in FIG. 1, the
詳しくは、走査装置40は、ミラー41と、ミラー41を揺動させる圧電素子等のアクチュエータ42を備えたミラー駆動装置である。光源装置20は、光学装置10を介してレーザービームLr,Lg,Lbを走査装置40におけるミラー41に向けて出射する。
Specifically, the
走査装置40は、この例では、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム)とされている。
In this example, the
走査装置40は、アクチュエータ42によりミラー41を所定の第1方向に沿った第1軸線回りに(第1回動方向Xに)往復回動して光学装置10からのレーザービームLr,Lg,Lbを主走査方向に走査し、かつ、アクチュエータ42によりミラー41を第1方向に直交する第2方向に沿った第2軸線回りに(第2回動方向Yに)往復回動してレーザービームLr,Lg,Lbを副走査方向に走査する。これにより、走査装置40は、光学装置10からのレーザービームLr,Lg,Lbをミラー41により被投影体SCに対して主走査方向及び副走査方向の双方に走査することができる。
The
走査装置用駆動装置50は、図1に示すように、制御装置60の出力系に電気的に接続されている。走査装置用駆動装置50は、制御装置60の指示の下、外部装置200からの画像信号に基づいて走査装置40を作動させる。走査装置用駆動装置50は、走査装置40におけるアクチュエータ42によりミラー41を第1軸線回り(第1回動方向X)及び第2軸線回り(第2回動方向Y)の双方に往復回動させつつレーザービームLr,Lg,Lbを主走査方向及び副走査方向の双方に走査する。
As shown in FIG. 1, the scanning
なお、光源装置20、光源装置用駆動装置30、走査装置40及び走査装置用駆動装置50については、従来公知のものを用いることができ、ここでは、さらなる詳しい説明を省略する。
As the
制御装置60は、図1に示すように、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロコンピュータからなる処理部61と、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリ、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリを含む記憶部62とを有している。制御装置60は、処理部61が記憶部62のROMに予め格納された制御プログラムを記憶部62のRAM上にロードして実行することにより、各種構成要素の作動制御を行うようになっている。記憶部62のRAMは、処理部61に対して作業用のワークエリアを提供する。
As shown in FIG. 1, the
[光学装置]
図4は、第1実施形態に係る投影装置100の光学装置10における光学部材11を説明するための概略側面図である。図5は、第2実施形態に係る投影装置100の光学装置10における光学部材12を説明するための概略側面図である。
[Optical device]
FIG. 4 is a schematic side view for explaining the
第1実施形態及び第2実施形態に係る光学装置10は、図4及び図5に示すように、レーザービームLr,Lg,Lbを入射する単一の入射面11a,12aと、重ね合わせたレーザービームLr,Lg,Lbを出射する単一の出射面11b,12bとを有する光学部材11,12を備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
詳しくは、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21g,21bは、レーザービームLr,Lg,Lbを光学装置10の光学部材11,12における単一の入射面11a,12aの互いに異なる位置に向けて出射する。光学装置10は、光学部材11,12における単一の入射面11a,12aの互いに異なる位置から入射したレーザービームLr,Lg,LbをレーザービームLr,Lg,Lbの全て或いは1つを除いた全ての進行方向を変更して重ね合わせ、重ね合わせたレーザービームLr,Lg,Lbを単一の出射面11b,12bから出射する構成とされている。
Specifically, the
(第1実施形態)
第1実施形態に係る光学装置10における光学部材11は、図4に示すように、単一の入射面11aから入射したレーザービームLr,Lg,Lbを光の分散(屈折)を利用して重ね合わせ、重ね合わせたレーザービームLr,Lg,Lbを単一の出射面11bから出射する構成とされている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 4, the
詳しくは、光学部材11は、単一の入射面11aから入射したレーザービームLr,Lg,Lbの進行方向を光の分散を利用して変更する構成とされている。
Specifically, the
ここで、「光の分散」は、光学部材11の屈折率(すなわち屈折角度θr,θg,θb)が波長によって異なるために生じる現象である。具体的には、光の波長が短い程、屈折率(すなわち屈折角度θr,θg,θb)が大きくなり、光が光学部材11で曲げられる度合いが大きくなる。この例では、赤色のレーザービームLr、緑色のレーザービームLg、青色のレーザービームLbの順で屈折角度θr,θg,θbが大きくなっている。なお、屈折角度θr,θg,θbは、入射する光が進行方向に対して屈折位置で曲げられる角度である。
Here, “light dispersion” is a phenomenon that occurs because the refractive index (that is, the refraction angles θr, θg, θb) of the
光学部材11は、単一の入射面11aと単一の出射面11bとを有するプリズムである。ここで、プリズムとは、周囲の媒質(具体的には空気)とは屈折率の異なるガラスや水晶、樹脂などの光透過性材料(透明な材料)で構成された多面体(例えば6面体)の部材である。この例では、光学部材11は、直方体とされており、ガラス材料又は樹脂材料からなっている。
The
具体的には、プリズムからなる光学部材11は、単一の入射面11aと単一の出射面11bとが互いに平行又は略平行とされている。
Specifically, in the
光学部材11でレーザービームLr,Lg,Lbの波長が短くなるに従って屈折角度θr,θg,θbが大きくなることを見越して、単一の出射面11bでレーザービームLr,Lg,Lbが重なるように、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21b,21b(図2参照)を位置決めする。これにより、単一の入射面11aへのレーザービームLr,Lg,Lbの入射位置及び単一の出射面11bからのレーザービームLr,Lg,Lbの出射位置を決定することができる。
In anticipation that the refraction angles θr, θg, and θb increase as the wavelengths of the laser beams Lr, Lg, and Lb become shorter in the
光学部材11は、レーザービームLr,Lg,Lbを互いに平行又は略平行に単一の入射面11aに入射し、重ね合わせたレーザービームLr,Lg,Lbを、単一の入射面11aに入射するレーザービームLr,Lg,Lbと平行又は略平行になるように単一の出射面11bから出射する。
The
光学装置10は、レーザービームLr,Lg,Lbを単一の入射面11aに対して斜めから入射させる構成とされている。
The
詳しくは、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21b,21bは、レーザービームLr,Lg,Lbが単一の入射面11aに対して90度又は略90度以外の角度で入射するように、配設されている。
Specifically, the
この例では、単一の入射面11aに入射するレーザービームLr,Lg,Lbは、レーザーダイオード21r,21b,21bを並設している並設方向及び進行方向の双方に直交する方向で揃っている又は略揃っている。すなわち、レーザービームLr,Lg,Lbは、並設方向に沿った仮想直線上に位置している又は略位置している。
In this example, the laser beams Lr, Lg, and Lb incident on the
(第2実施形態)
第2実施形態に係る光学装置10における光学部材12は、図5に示すように、単一の入射面12aから入射したレーザービームLr,Lg,Lbを光の回折を利用して重ね合わせ、重ね合わせたレーザービームLr,Lg,Lbを単一の出射面12bから出射する構成とされている。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 5, the
詳しくは、光学部材12は、単一の入射面12aから入射したレーザービームLr,Lg,Lbの進行方向を光の回折を利用して変更する構成とされている。
Specifically, the
ここで、「光の回折」は、光が障害物の背後に回り込んで伝播する現象である。「光の回折」において、光学部材11の回折量(すなわち回折角度φr,φg,φb)が波長によって異なる。具体的には、光の波長が長い程、回折量(すなわち回折角度φr,φg,φb)は大きくなり、光が光学部材12で曲げられる度合いが大きくなる。この例では、青色のレーザービームLb、緑色のレーザービームLg、赤色のレーザービームLrの順で回折角度φb,φg,φrが大きくなっている。なお、回折角度φb,φg,φrは、入射する光が進行方向に対して回折位置で曲げられる角度である。
Here, “light diffraction” is a phenomenon in which light circulates behind an obstacle and propagates. In “light diffraction”, the amount of diffraction (that is, diffraction angles φr, φg, φb) of the
光学部材12は、単一の入射面12aを有する第1回折素子121と、単一の出射面12bを有する第2回折素子122とを備えている。ここで、回折素子としては、代表的には、一方の面に断面形状が鋸歯状の溝を多数形成した光透明型回折素子(いわゆるブレーズド回折素子)を例示できる。この例では、第1回折素子121及び第2回折素子122は、ガラス材料又は樹脂材料からなる透明な板状の基板の一方の面に互いに平行又は略平行な溝を形成することによって作製することができる。第1回折素子121と第2回折素子122とは、互いに同じ回折特性(具体的には同一又は略同一形状及び同一又は略同一間隔の溝)を有するものとされている。第1回折素子121及び第2回折素子122は、溝側の面を互いに対向するように配設することができる。例えば、第2回折素子122の配設位置は、第2回折素子122を第1回折素子121と同じ配設位置から溝側の方に平行移動させて180度回転(上下左右に反転)させた配設位置とすることができる。すなわち、第1回折素子121及び第2回折素子122は、点対称とされている。
The
具体的には、第1回折素子121と第2回折素子122とを備えた光学部材12は、第1回折素子121における単一の入射面12aと第2回折素子122における単一の出射面12bとが互いに平行又は略平行とされている。
Specifically, the
光学部材12でレーザービームLr,Lg,Lbの波長が長くなるに従って回折角度φr,φg,φbが大きくなることを見越して、単一の出射面12bでレーザービームLr,Lg,Lbが重なるように、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21b,21b(図3参照)を位置決めする。これにより、単一の入射面12aへのレーザービームLr,Lg,Lbの入射位置及び単一の出射面12bからのレーザービームLr,Lg,Lbの出射位置を決定することができる。
In anticipation that the diffraction angles φr, φg, and φb increase as the wavelengths of the laser beams Lr, Lg, and Lb increase in the
光学部材12は、レーザービームLr,Lg,Lbを互いに平行又は略平行に単一の入射面12aに入射し、重ね合わせたレーザービームLr,Lg,Lbを、単一の入射面12aに入射するレーザービームLr,Lg,Lbと平行又は略平行になるように単一の出射面12bから出射する。
The
光学装置10は、レーザービームLr,Lg,Lbを単一の入射面12aに対して斜めから入射させる構成とされている。
The
詳しくは、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21b,21bは、レーザービームLr,Lg,Lbが単一の入射面12aに対して90度又は略90度以外の角度で入射するように、配設されている。
Specifically, the
この例では、単一の入射面21aに入射するレーザービームLr,Lg,Lbは、レーザーダイオード21r,21b,21bを並設している並設方向及び進行方向の双方に直交する方向で揃っている又は略揃っている。すなわち、レーザービームLr,Lg,Lbは、並設方向に沿った仮想直線上に位置している又は略位置している。
In this example, the laser beams Lr, Lg, and Lb incident on the single incident surface 21a are aligned in a direction orthogonal to both the direction in which the
(第3実施形態)
第3実施形態に係る光学装置10は、第1実施形態及び第2実施形態において、単一の入射面11a,12aから入射したレーザービームLr,Lg,Lbを光学部材11,12により同軸又は略同軸に揃えて1本の複合光ビームとして単一の出射面11b,12bから出射する構成とされている。単一の出射面11b,12bから出射したレーザービームLr,Lg,Lbの光軸が互いに一致又は略一致している。
(Third embodiment)
In the
具体的には、第3実施形態に係る光学装置10は、第1実施形態において、光学部材11でレーザービームLr,Lg,Lbの波長が短くなるに従って屈折角度θr,θg,θbが大きくなることを見越して、単一の出射面11bでレーザービームLr,Lg,Lbの光軸が互いに一致又は略一致するように、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21b,21b(図2参照)を位置決めする。これにより、単一の入射面11aへのレーザービームLr,Lg,Lbの入射位置及び単一の出射面11bからのレーザービームLr,Lg,Lbの出射位置を決定することができる。
Specifically, in the
また、第3実施形態に係る光学装置10は、第2実施形態において、光学部材12でレーザービームLr,Lg,Lbの波長が長くなるに従って回折角度φr,φg,φbが大きくなることを見越して、単一の出射面12bでレーザービームLr,Lg,Lbの光軸が互いに一致又は略一致するように、光源装置20におけるレーザーダイオード21r,21b,21b(図3参照)を位置決めする。これにより、単一の入射面12aへのレーザービームLr,Lg,Lbの入射位置及び単一の出射面12bからのレーザービームLr,Lg,Lbの出射位置を決定することができる。
The
(本実施の形態について)
以上説明したように、本実施の形態によれば、光学部材11,12により、複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を単一の入射面11a,12aに入射する一方、重ね合わせた複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を単一の出射面11b,12bから出射するので、複数本の光ビームを重ね合わせ易くすることができ、これにより、重ね合わせる複数本の光ビームの位置精度を向上させることができる。しかも、光学部材11,12は、複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を入射する入射面11a,12aは単一の入射面であるので、従来の構成の如く、複数本の光ビームをそれぞれ反射する複数の入射面を必要とすることがなく、従って、光学装置10の小型化を実現させることができる。
(About this embodiment)
As described above, according to the present embodiment, a plurality of light beams (in this example, laser beams Lr, Lg, Lb) are incident on the single incident surfaces 11a, 12a by the
また、第1実施形態及び第3実施形態では、光学部材11は、単一の入射面11aから入射した複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を光の分散を利用して重ね合わせ、重ね合わせた複数本の光ビームを単一の出射面11bから出射する構成とされていることで、複数本の光ビームを重ね合わせる構成を、光の分散を利用した光学部材11の単純な構成で簡単かつ容易に実現させることができる。
In the first and third embodiments, the
また、第1実施形態及び第3実施形態では、光学部材11は、単一の入射面11aと単一の出射面12bとを有するプリズムからなっていることで、複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を重ね合わせる構成を、従来の構成の如く、複数の構成部材を用いることなく、単一の光学部材11で簡単かつ容易に実現させることができる。
In the first embodiment and the third embodiment, the
また、第2実施形態及び第3実施形態では、光学部材12は、単一の入射面12aから入射した複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を光の回折を利用して重ね合わせ、重ね合わせた複数本の光ビームを単一の出射面12bから出射する構成とされていることで、複数本の光ビームを重ね合わせる構成を、光の回折を利用した光学部材12の単純な構成で簡単かつ容易に実現させることができる。
In the second embodiment and the third embodiment, the
また、第2実施形態及び第3実施形態では、光学部材12は、単一の入射面12aを有する第1回折素子121と、単一の出射面12bを有する第2回折素子122とを備えていることで、複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を重ね合わせる構成を、第1回折素子121及び第2回折素子122として従来の回折素子を利用して簡単かつ容易に実現させることができる。
In the second and third embodiments, the
また、第1実施形態から第3実施形態では、光学部材11,12は、単一の入射面11a,12aと単一の出射面11b,12bとが互いに平行又は略平行とされており、複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を互いに平行又は略平行に単一の入射面11a,12aに入射し、重ね合わせた複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を、単一の入射面11a,12aに入射する複数本の光ビームと平行又は略平行になるように単一の出射面11b,12bから出射することで、複数本の光ビームを重ね合わせて単一の出射面11b,12bから出射する構成を、簡単かつ容易に(具体的には、第1実施形態では光学部材11の単純な形状で簡単かつ容易に、第2実施形態では第1回折素子121及び第2回折素子122の単純な配設構成で簡単かつ容易に)実現させることができる。
In the first to third embodiments, the
また、第1実施形態から第3実施形態では、複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を単一の入射面11a,12aに対して斜めから入射させる構成とされていることで、単一の入射面11a,12aに入射される複数本の光ビーム間の単一の入射面11a,12aでの間隔を大きくすることができ、単一の入射面12aへの複数本の光ビームの入射位置を調整し易くすることができる。 In the first to third embodiments, a plurality of light beams (in this example, laser beams Lr, Lg, and Lb) are obliquely incident on the single incident surfaces 11a and 12a. As a result, the interval between the single incident surfaces 11a and 12a between the multiple light beams incident on the single incident surfaces 11a and 12a can be increased. The incident position of the light beam of the book can be easily adjusted.
また、第3実施形態では、単一の入射面11a,12aから入射した複数本の光ビーム(この例ではレーザービームLr,Lg,Lb)を光学部材11,12により同軸又は略同軸に揃えて1本の複合光ビームとして単一の出射面11b,12bから出射する構成とされていることで、光学装置10を投影装置100に適用する際に、被投影体SCに走査する光ビームを複数本の光ビームが同軸又は略同軸に揃った1本の複合光ビームとして扱うことができ、これにより、投影装置100を簡単な構成にすることができる。
In the third embodiment, a plurality of light beams (laser beams Lr, Lg, Lb in this example) incident from a
(その他の実施の形態)
本実施の形態では、光学装置10を投影装置100に適用したが、重ね合わせた複数本の光ビームを用いる装置であれば、何れの装置に適用してもよく、例えば、画像形成装置における像担持体(具体的には感光体)に潜像(具体的には静電潜像)を書き込むレーザー書込装置に適用することもできる。
(Other embodiments)
In the present embodiment, the
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented in various other forms. Therefore, such an embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
10 光学装置
11 光学部材
11a 単一の入射面
11b 単一の出射面
12 光学部材
12a 単一の入射面
12b 単一の出射面
20 光源装置
21b 青色のレーザーダイオード
21g 緑色のレーザーダイオード
21r 赤色のレーザーダイオード
22b コリメータレンズ
22g コリメータレンズ
22r コリメータレンズ
23b アパーチャー部材
23g アパーチャー部材
23r アパーチャー部材
30 光源装置用駆動装置
40 走査装置
41 ミラー
42 アクチュエータ
50 走査装置用駆動装置
60 制御装置
61 処理部
62 記憶部
100 投影装置
121 第1回折素子
122 第2回折素子
200 外部装置
Lb 青色のレーザービーム
Lg 緑色のレーザービーム
Lr 赤色のレーザービーム
SC 被投影体
θb 青色のレーザービームの屈折角度
θg 緑色のレーザービームの屈折角度
θr 赤色のレーザービームの屈折角度
φb 青色のレーザービームの回折角度
φg 緑色のレーザービームの回折角度
φr 赤色のレーザービームの回折角度
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数本の光ビームを入射する単一の入射面と、重ね合わせた前記複数本の光ビームを出射する単一の出射面とを有する光学部材を備えていることを特徴とする光学装置。 An optical device for superimposing a plurality of light beams having peaks at different wavelengths,
An optical device comprising: an optical member having a single incident surface on which the plurality of light beams are incident and a single emission surface on which the plurality of superimposed light beams are emitted.
前記光学部材は、前記単一の入射面から入射した前記複数本の光ビームを光の分散を利用して重ね合わせ、重ね合わせた前記複数本の光ビームを前記単一の出射面から出射する構成とされていることを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 1,
The optical member superimposes the plurality of light beams incident from the single incident surface using light dispersion, and emits the superimposed light beams from the single emission surface. An optical device characterized by being configured.
前記光学部材は、前記単一の入射面と前記単一の出射面とを有するプリズムからなっていることを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 2,
The optical device is composed of a prism having the single entrance surface and the single exit surface.
前記光学部材は、前記単一の入射面から入射した前記複数本の光ビームを光の回折を利用して重ね合わせ、重ね合わせた前記複数本の光ビームを前記単一の出射面から出射する構成とされていることを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 1,
The optical member superimposes the plurality of light beams incident from the single incident surface using light diffraction, and emits the superimposed light beams from the single emission surface. An optical device characterized by being configured.
前記光学部材は、前記単一の入射面を有する第1回折素子と、前記単一の出射面を有する第2回折素子とを備えていることを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 4,
The optical device includes a first diffractive element having the single incident surface and a second diffractive element having the single exit surface.
前記光学部材は、前記単一の入射面と前記単一の出射面とが互いに平行又は略平行とされており、
前記複数本の光ビームを互いに平行又は略平行に前記単一の入射面に入射し、重ね合わせた前記複数本の光ビームを、前記単一の入射面に入射する前記複数本の光ビームと平行又は略平行になるように前記単一の出射面から出射することを特徴とする光学装置。 An optical device according to any one of claims 1 to 5,
In the optical member, the single entrance surface and the single exit surface are parallel or substantially parallel to each other,
The plurality of light beams are incident on the single incident surface in parallel or substantially parallel to each other, and the plurality of superimposed light beams are incident on the single incident surface. An optical device that emits light from the single exit surface so as to be parallel or substantially parallel.
前記複数本の光ビームを前記単一の入射面に対して斜めから入射させる構成とされていることを特徴とする光学装置。 An optical device according to any one of claims 1 to 6,
An optical device characterized in that the plurality of light beams are incident on the single incident surface obliquely.
前記単一の入射面から入射した前記複数本の光ビームを前記光学部材により同軸又は略同軸に揃えて1本の複合光ビームとして前記出射面から出射する構成とされていることを特徴とする光学装置。 An optical device according to any one of claims 1 to 7,
The plurality of light beams incident from the single incident surface are coaxially or substantially coaxially aligned by the optical member and emitted from the emission surface as a single composite light beam. Optical device.
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