JP2004219480A

JP2004219480A - マルチビーム走査装置

Info

Publication number: JP2004219480A
Application number: JP2003003649A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hama; 善博浜; Mikio Horie; 幹生堀江
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-08-05
Also published as: US7006269B2; US20040141220A1

Abstract

【課題】高精度な制御機構を必要とすることなく垂直方向走査を行なうことが可能なマルチビーム光源装置を提供することである。
【解決手段】マルチビーム光源ユニットから出射された光ビームを偏向させる第１のポリゴンミラーと、第１のポリゴンミラーによって偏向された光束を略等速的に走査させるｆθレンズ光学系と、ｆθレンズ光学系を通過した光ビームを、直交する方向に偏向する第２のポリゴンミラーであって、第１のポリゴンミラーによる１主走査ラインごとに前記ビームを１ライン分偏向させるよう駆動される第２のポリゴンミラーと、第２のポリゴンミラー上で偏向した光束をスクリーンに投影する投影光学系と、所定の画像情報および複数の光ビームの光量を時間的に変調する光源制御手段と、を有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン上に映像を投影するマルチビーム走査装置に関する。
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−２４９９４８号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６６７７号公報
【特許文献３】特開２００２−３００４９７号公報
従来より、例えば特許文献１に記載されているようなマルチビーム光源装置が利用されている。このようなマルチビーム光源装置の適用例としては、特許文献２および３に記載のもののような、マルチビーム光源装置からのビームをスクリーンに投射し、スクリーン上に所定の像を形成するプロジェクタ装置がある。このようなプロジェクタ装置は、光束を液晶パネルに透過させてスクリーンに投影する投影型のプロジェクタと比べて、結像光学系なしでもクリアな画像が得られるという利点がある。
【０００２】
しかしながら、このようなマルチビーム光源装置を用いたプロジェクタの場合、ガルバノミラーのような揺動する光学部材を使用して垂直方向の走査を行なっている。この場合、１往復が数１０分の１秒程度という高速の揺動運動を正確に行なう必要がある。高速の揺動運動や往復運動を正確に行なうためには、急加速／急減速を正確に行なう必要があるため、従来のマルチビーム光源装置用いたプロジェクタは、高精度な制御機構を必要としていた。
【０００３】
また、特許文献２に記載されているプロジェクタは、ＲＧＢ各色のビームを合成プリズムで合成し、一本のビームとしてスクリーン上に投射する構成となっている。しかしながら、このような波長選択性を有する反射／透過特性を組み合わせた部品は高価であるという問題があった。
【０００４】
また、特許文献１に記載されているプロジェクタは、複数のビームをそのままスクリーン上に投射する構成となっている。しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタは、各光ビームの開き角を大きく取っているため、ｆθレンズ上で各ビームが走査される位置が大きく異なることとなり、ｆθレンズの特長である等速性がビームごとに異なることとなる。従って、このようなプロジェクタでは色ずれが発生するという問題があった。
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題に鑑み、本発明は、高精度な制御機構を必要とすることなく垂直方向走査を行なうことが可能なマルチビーム光源装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、色ずれの少ない画像を投影可能であり、かつ合成プリズムのような高価な光学部材を必要としないマルチビーム光源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のマルチビーム走査装置は、マルチビーム光源ユニットから出射された光ビームを偏向させる第１のポリゴンミラーと、第１のポリゴンミラーによって偏向された光束を略等速的に走査させるｆθレンズ光学系と、ｆθレンズ光学系を通過した光ビームを、直交する方向に偏向する第２のポリゴンミラーであって、第１のポリゴンミラーによる１主走査ラインごとに前記ビームを１ライン分偏向させるよう駆動される第２のポリゴンミラーと、第２のポリゴンミラー上で偏向した光束をスクリーンに投影する投影光学系と、所定の画像情報および複数の光ビームの光量を時間的に変調する光源制御手段と、を有する。
【０００６】
本発明によれば、第１のポリゴンミラーによって主走査を行い、第２のポリゴンミラーによって副走査を行う構成としているため、第１及び第２のポリゴンミラーをそれぞれ等速回転するのみという簡素な駆動機構によって、正確な走査が行われる。従って、本発明によれば、複雑な駆動制御機構を必要とすることなくカラー画像をスクリーン上に表示させることができる。
【０００７】
また、マルチビーム光源ユニットが、それぞれ第１及び第２の発光素子から射出される第１及び第２の光ビームを偏向器を用いて偏向させることにより被走査面上で同時に走査させるものであって、マルチビーム光源ユニットは、第１の光ビームを入射させる光入射部と、第２の光ビームの光束の一部を遮光しつつ、光入射部から入射された第１の光ビームを射出することにより、第１の光ビームを第２の光ビームに隙間なく隣接させた状態で偏向器へ向けて射出する光射出部とを有するプリズムを備える構成としてもよい。
【０００８】
このような構成とすることにより、複数の光ビームを小さい開き角で隣接させて出射させることが可能となり、色ずれの少ない画像を投影可能となる。さらに、この構成で使用するプリズムは単一波長の光ビームのみを想定した安価なものでよい。従って、本構成によるマルチビーム走査装置は、合成プリズムのような高価な光学部材を必要としない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態のマルチビーム走査装置の構成を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態のマルチビーム走査装置１０１の上面図である。また、図２は、図１を矢印Ａ方向から投影した、本実施形態のマルチビーム走査装置１０１の側面図である。本実施形態のマルチビーム走査装置１０１は、光源ユニット１１０と、水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０と、ｆθレンズ１５０と、垂直走査方向偏向ポリゴンモータユニット１６０と、水平同期反射鏡１９０ａと、水平同期センサ１９１と、垂直同期センサ１９２と、を有する。
【００１０】
光源ユニット１１０は、マルチビームレーザアレイ１１１を有する。マルチビームレーザアレイ１１１は青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲを有する。青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲはこの順番で水平平面上に配列されており、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光をパルス状に照射するようになっている。青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲから照射されたレーザ光は、それぞれコリメータレンズＣＬＢ、ＣＬＧ、ＣＬＲに入射して平行光に変換される。
【００１１】
次いで、これらのレーザ光は、プリズムユニット１１２に入射する。プリズムユニット１１２はレーザ光のそれぞれを、各レーザ光が同一水平面上で互いに平行かつ近接するように偏向する。
【００１２】
プリズムユニット１１２の詳細な機構を以下に説明する。図３は、本実施形態の光源ユニット１１０の拡大図である。プリズムユニット１１２は、それぞれ青色、緑色および赤色のレーザ光ＢＢ、ＢＧ、ＢＲが入射する第１、第２および第３のプリズム１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから構成されている。第２のプリズム１１２ｂは、第１および第３のプリズム１１２ａ、１１２ｃの間に配置されており、その対向する２つの側面の一方において第１のプリズム１１２ａの側面と、他方において第３のプリズム１１２ｃの側面とそれぞれ貼り合わせられている。
【００１３】
第１および第２のプリズム１１２ａ、１１２ｂが貼り合わせられている面Ｆ１には、入射してくる光ビームを鏡面反射するための第１の反射膜１１２ｄが設けられている。また、第２および第３のプリズム１１２ｂ、１１２ｃが貼り合わせられている面Ｆ２にも第１の反射膜１１２ｄと同様の第２の反射膜１１２ｅが設けられている。
【００１４】
さらに、第１および第３のプリズム１１２ａ、１１２ｃがそれぞれ有する面のうち、第２のプリズム１１２ｂと貼り合わせられている面と対向している側面には、それぞれレーザ光ＢＢおよびＢＲを反射させるための第３及び第４の反射膜１１２ｆ、１１２ｇが設けられている。なお、上記の４つの反射膜としては、例えば金属の薄膜を用いることができる。
【００１５】
第２のプリズム１１２ｂは、台形の断面形状を有しており、互いに平行な底面１１２ｈと、底面より幅の狭い上面１１２ｉとを有している。この第２のプリズム１１２ｂは、底面１１２ｆが緑色レーザ光源ＬＤＧ側に、上面１１２ｉが水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０側に位置するように緑色レーザ光ＢＧの光路上に配置されている。このために、緑色レーザ光ＢＧは、第２のプリズム１１２ｂにその底面１１２ｈから入射し、その上面１１２ｉから水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０に向けて出射する。
【００１６】
第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅは、上記のような形状をした第２のプリズム１１２ｂの側面に配置されているので、それら反射膜の間は、第２のプリズム１１２ｂの上面の幅とほぼ等しい隙間Ｓ１が存在する。第２のプリズム１１２ｂの上面１１２ｉは、緑色レーザ光ＢＧのビーム幅よりも幅が狭い。したがって、第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅの間の隙間Ｓ１も緑色レーザ光ＢＧのビーム幅より狭い。
【００１７】
本実施形態では、緑色レーザ光ＢＧの主光線が第２のプリズム１１２ｂの上面１１２ｉのほぼ中央を通過するように、プリズムユニット１１２が配置されている。このために、緑色レーザ光ＢＧの光束の外縁は、第１の反射膜１１２ｄおよび第２の反射膜１１２ｅに照射される。第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅに照射された光束は、水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０があるのと異なる方向へ反射される。このため、緑色レーザ光ＢＧは、プリズムユニット１１２を通過することで、そのビーム幅を第１および第２の反射膜１１２ｄ、１１２ｅの隙間Ｓ１に制限される。
【００１８】
青色レーザ光ＢＢは、第１のプリズム１１２ａ内へその前面１１２ｊから入射し、第３の反射膜１１２ｆにおいて第１の反射膜１１２ｄへ向けて反射される。さらに、青色レーザ光ＢＢは、第１の反射膜１１２ｄで反射され、第１のプリズム１１２ａの後面１１２ｋから水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０へ向けてへ出射される。
【００１９】
第３の反射膜１１２ｆは、第１の反射膜１１２ｄのポリゴンミラー１３１側の端部にも青色レーザ光ＢＢが照射されるような角度で青色レーザ光ＢＢを反射させる。これにより、第１の反射膜１１２ｄで反射された青色レーザ光ＢＢは、緑色レーザ光ＢＧがプリズムユニット１１２から出射する位置の極めて近傍の位置において、あるいは緑色レーザ光ＢＧと隙間なく隣接する位置においてプリズムユニット１１２から出射される。したがって、マルチビーム走査装置１０１において、青色レーザ光ＢＢと緑色レーザ光ＢＧとの間の水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０のポリゴンミラー１３１（図１）が回転する方向における開き角θは、極めて小さい。
【００２０】
赤色レーザ光ＢＲは、第３のプリズム１１２ｃ内へその前面１１２ｌから入射し、第４の反射膜１１２ｇにおいて第２の反射膜１１２ｅへ向けて反射される。さらに、赤色レーザ光ＢＲは、第２の反射膜１１２ｅで反射され、第３のプリズム１１２ｃの後面１１２ｍから水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０へ向けて出射する。赤色レーザ光ＢＲの場合も、第４の反射膜１１２ｇは、第２の反射膜１１２ｅのポリゴンミラー１３１側の端部にも赤色レーザ光ＢＲが照射されるような角度で赤色レーザ光ＢＲを反射させる。したがって、赤色レーザ光ＢＲと緑色レーザ光ＢＧとの間の水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０のポリゴンミラー１３１が回転する方向における開き角θも極めて小さい。
【００２１】
以上のように、本実施形態のプリズムユニット１１２によれば、青色、緑色、赤色レーザ光が同一水平面上で互いに平行かつ近接するように出射される。
【００２２】
プリズムユニット１１２から出射されたレーザ光は水平方向に進行し、シリンドリカルレンズ１１３およびスリット１１４を通過して水平走査方向偏向ポリゴンモータユニットに向かう。シリンドリカルレンズ１１３は、各レーザ光がポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａの近傍に於いて、鉛直方向においてのみに収束するようなパワーを有する。また、スリット１１４は、青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光を通過させることにより、各レーザ光の有効光束の断面形状を定めるスリットである。本実施形態においては、スリット１１４は、青色レーザ光と赤色レーザ光のビーム幅を緑色レーザ光とほぼ同一にする。
【００２３】
水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット１３０は、水平偏向ポリゴンミラー１３１と、水平偏向ポリゴンミラー１３１を回転駆動する水平偏向ポリゴンモータ１３２と、を有する。レーザ光は、この水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａに入射するようになっている。水平偏向ポリゴンミラー１３１はその回転軸１３１ｂが鉛直方向となるよう配置されており、水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａはそれぞれ水平面に対して垂直に傾いている。従って、水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面に入射したレーザ光は、それぞれ反射面１３１ａで偏向し、各レーザ光が互いに平行かつ近接する状態を保ったまま水平に進む。水平偏向ポリゴンモータ１３２は水平偏向ポリゴンミラー１３１を回転軸１３１ｂ周りに図１中反時計回りで等速回転駆動するよう構成されており、水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａに入射したレーザ光は、一定周期で図１中下から上に向かって水平方向走査が行われるように反射面１３１ａから出射される。
【００２４】
水平偏向ポリゴンミラー１３１の反射面１３１ａから出射されたレーザ光は、ｆθレンズ１５０を通過した後、垂直走査方向偏向ポリゴンモータユニット１６０に入射する。
【００２５】
垂直走査方向偏向ポリゴンモータユニット１６０は、垂直偏向ポリゴンミラー１６１と、垂直偏向ポリゴンミラー１６１を回転駆動する垂直偏向ポリゴンモータ１６２と、ミラー１６３と、を有する。レーザ光は、この垂直偏向ポリゴンミラー１６１の反射面１６１ａに入射するようになっている。垂直偏向ポリゴンミラー１６１はその回転軸１６１ｂが水平方向となるよう配置されている。従って、垂直偏向ポリゴンミラー１６１の反射面１６１ａに入射したレーザ光は、それぞれ反射面１６１ａで上向き方向に偏向し、各レーザ光が互いに平行かつ近接する状態を保ったままミラー１６３に入射する（図２）。ミラー１６３に入射したレーザ光は、ミラー１６３で更に偏向される。垂直偏向ポリゴンモータ１６２は垂直偏向ポリゴンミラー１６１を回転軸１６１ｂ周りに図２中反時計回りで等速回転駆動するよう構成されており、垂直偏向ポリゴンミラー１６１の反射面１６１ａおよびミラー１６３に入射したレーザ光は、一定周期で図２中上から下に向かって垂直方向走査が行われるように反射面１６１ａから出射される。
【００２６】
以上のような構成のマルチビーム走査装置１０１において、垂直方向走査が行われる周期を、水平方向走査が行なわれる周期の整数倍とすることにより、一回の垂直方向走査（副走査）が行なわれる間に水平方向走査（主走査）が複数（数１００〜数１０００）回行なわれる。すなわち、マルチビーム走査装置１０１は、水平偏向ポリゴンミラー１３１による偏向可能角度と、垂直偏向ポリゴンミラー１６１およびミラー１６３による偏向可能角度とによって定義される領域（走査エリア）内を走査する。
【００２７】
この走査エリアを遮るようにスクリーン２００が配置されており、赤色、緑色、青色のレーザ光束はスクリーン２００に入射する。垂直方向走査が行なわれる周期を例えば１／３０秒と短くすることによって、スクリーン２００の観察者からは走査エリア全域に渡ってスクリーン２００がレーザ光束に照射されているように見える。
【００２８】
また、図１及び図２に示されるように、水平同期反射鏡１９０ａは走査エリアの端部（図１中下端）に配置されている。水平同期反射鏡１９０ａは水平方向の同期を取り、水平同期反射鏡１９０ａに入射したレーザ光を反射して水平同期センサ１９１に入射させる。水平同期センサ１９１は、水平同期センサ１９１に水平同期反射鏡１９０ａからの反射光が入射したかどうかを検知可能である。本実施形態においてはレーザ光が最も図１中下側に偏向した時に、レーザ光が水平同期反射鏡１９０ａ上で反射して水平同期センサ１９１に入射するようになっている。水平同期センサ１９１の検知結果は水平同期信号として使用される。すなわち、水平同期センサ１９１にレーザ光が入射した時間からの経過時間から、レーザ光の出射方向の水平成分を検出可能である。また、走査エリアの端部（図２中上端）には垂直同期反射鏡１９０ｂが配置されている。レーザ光が最も図２中上側に偏向した時に、レーザ光は垂直同期反射鏡１９０ｂ上で反射して垂直同期センサ１９２に入射するようになっている。この垂直同期センサ１９２による検出結果を垂直同期信号として使用する。この垂直同期信号を用いて、レーザ光の出射方向の鉛直成分を検出可能である。従って、水平同期信号と垂直同期信号を用いてレーザ光の出射方向を検出可能である。
【００２９】
本実施形態のマルチビーム走査装置１０１は、ＮＴＳＣ信号等のコンポジット信号やＲＧＢビデオ信号が入力され、コンポジット信号やＲＧＢビデオ信号の映像情報に基づいてレーザ光の出力を時間的に変調させる光源制御ユニット１８０を有する。
【００３０】
本実施形態の光源制御ユニット１８０のブロック図を図４に示す。光源制御ユニット１８０は、キャプチャ回路１８１、セレクタ１８２、ビデオメモリ１８３ａおよび１８３ｂ、ビデオ回路１８４を有する。
【００３１】
キャプチャ回路１８１には、コンポジット信号またはＲＧＢビデオ信号が入力される。また、キャプチャ回路１８１には、フォトディテクタ１９２から得られる垂直同期信号が入力される。
【００３２】
キャプチャ回路１８１は、垂直同期信号の周期（すなわち走査エリア内を一回走査する時間）と同じ間隔でコンポジット信号またはＲＧＢビデオ信号をデジタル画像データとしてキャプチャする。キャプチャされた画像データは、水平ライン数が走査エリア内の主走査ライン数と一致するように画像変換を行なった後、ＲＧＢ３色に色分解される。また、この色分解時にガンマ補正や色空間変換などの画像処理が行なわれる。
【００３３】
色分解によって得られたＲＧＢ３枚のデジタル画像データは、セレクタ１８２に送信される。セレクタ１８２は、ＲＧＢ３枚のデジタル画像データをビデオメモリ１８３ａかビデオメモリ１８３ｂのいずれか一方に記録する。
【００３４】
ビデオ回路１８４は、ビデオメモリ１８３ａまたは１８３ｂに保存されたＲＧＢ３枚のデジタル画像データから水平同期信号および垂直同期信号に同期する映像信号に変換し、さらにこの映像信号から青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲの出力を変調する出力変調信号を生成する。この出力変調信号は青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲに送られる。青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲはこの出力変調信号に基づいて青色、緑色および赤色のレーザ光ＢＢ、ＢＧ、ＢＲの出力を時間的に変調する。このけっか、スクリーン２００上にはキャプチャ回路１８１によってキャプチャされた映像が表示されるようになる。
【００３５】
本実施形態の光源制御ユニット１８０は、いわゆるダブルバッファ方式を採用している。すなわち、ビデオメモリ１８３ａおよび１８３ｂの一方にＲＧＢ３枚のデジタル画像データが記録されている間に、他方のビデオメモリに保存されたＲＧＢ３枚のデジタル画像データの内容がビデオ回路１８４によって出力変調信号に変換され、青色レーザ光源ＬＤＢ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、赤色レーザ光源ＬＤＲに出力される。
【００３６】
プリズムユニット１１２から出射されるレーザ光ＢＢ、ＢＧ、ＢＲは、水平偏向ポリゴンミラー１３１に向かって水平方向に進む。スクリーンのどの位置にレーザ光が入射するのかは、水平偏向ポリゴンミラー１３１および垂直偏向ポリゴンミラー１６１の位相のみならず、各レーザ光が水平偏向ポリゴンミラー１３１に入射する時の入射位置及び入射角によって変わる。すなわち、同時刻に出射されたレーザ光ＢＢ、ＢＧ、ＢＲが水平偏向ポリゴンミラー１３１に入射する時の入射位置及び入射角はそれぞれ異なるため、レーザ光ＢＢ、ＢＧ、ＢＲがスクリーン２００に入射する位置も異なる。本実施例においては、レーザ光ＢＲがスクリーン２００のある点に入射している時、レーザ光ＢＧはレーザ光ＢＲの入射位置よりも図１中下側の別の点に入射し、レーザ光ＢＢはレーザ光ＢＧの入射位置よりも図１中下側のさらに別の点に入射するようになっている。従って、赤色レーザ光源ＬＤＲ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、青色レーザ光源ＬＤＢそれぞれ用の出力変調信号の出力タイミングを同時にすると、レーザ光ＢＧおよびＢＢによってスクリーン２００上に投影される映像は、レーザ光ＢＲによる映像よりも若干図１中下側にずれる。このような現象を回避するため、緑色レーザ光源ＬＤＧ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力タイミング、青色レーザ光源ＬＤＢ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力タイミングを、赤色レーザ光源ＬＤＲ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力タイミングより若干遅らせる。
【００３７】
図５は、赤色レーザ光源ＬＤＲ、緑色レーザ光源ＬＤＧ、青色レーザ光源ＬＤＢそれぞれ用の出力変調信号の出力タイミングを説明するためのタイムチャートである。赤色レーザ光が時刻ｔ０Ｒに水平同期センサ１９１に入射され、赤色レーザ光用の水平同期信号が入力されると、時刻ｔ０Ｒから時間Ｔ経過後の時刻ｔ１Ｒに赤色レーザ光源ＬＤＲ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力が始まる。次いで、緑色レーザ光が時刻ｔ０Ｇに水平同期センサ１９１に入射され、緑色レーザ光用の水平同期信号が入力されると、時刻ｔ０Ｇから時間Ｔ経過後の時刻ｔ１Ｇに緑色レーザ光源ＬＤＧ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力が始まる。次いで、青色レーザ光が時刻ｔ０Ｂに水平同期センサ１９１に入射され、青色レーザ光用の水平同期信号が入力されると、時刻ｔ０Ｂから時間Ｔ経過後の時刻ｔ１Ｂに青色レーザ光源ＬＤＢ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力が始まる。ＲＧＢ各出力変調信号の１主走査ライン分の出力はそれぞれ時刻ｔ２Ｒ、ｔ２Ｇ、ｔ２Ｂに終了する。次いで、時刻ｔ３Ｒに次の赤色レーザ光用の水平同期信号が入力されると、時刻ｔ３Ｒから時間Ｔ経過後の時刻ｔ４Ｒに赤色レーザ光源ＬＤＲ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力が始まる。次いで、時刻ｔ３Ｇに次の緑色レーザ光用の水平同期信号が入力されると、時刻ｔ３Ｇから時間Ｔ経過後の時刻ｔ４Ｇに緑色レーザ光源ＬＤＧ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力が始まる。次いで、時刻ｔ３Ｂに次の青色レーザ光用の水平同期信号が入力されると、時刻ｔ３Ｂから時間Ｔ経過後の時刻ｔ４Ｂに青色レーザ光源ＬＤＢ用の１主走査ライン分の出力変調信号の出力が始まる。
【００３８】
本実施形態においては、時刻ｔ１Ｒに赤色レーザ光ＢＲがスクリーン２００に入射する位置と、時刻ｔ１Ｇに緑色レーザ光ＢＧがスクリーン２００に入射する位置と、時刻ｔ１Ｂに青色レーザ光ＢＢがスクリーン２００に入射する位置とがそれぞれ等しくなるように、各出力変調信号の出力タイミングが設定されている。従って、本実施形態によれば、レーザ光ＢＧおよびＢＢによってスクリーン２００上に投影される映像が、レーザ光ＢＲによる映像からずれることはない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高精度な制御機構を必要とすることなく垂直方向走査を行なうことが可能なマルチビーム光源装置が実現される。また、本発明によれば、色ずれの少ない画像を投影可能であり、かつ合成プリズムのような高価な光学部材を必要としないマルチビーム光源装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のマルチビーム走査装置の上面図である。
【図２】図１を矢印Ａ方向から投影した、本発明の実施の形態のマルチビーム走査装置の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態の光源ユニットの拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態の光源制御ユニットのブロック図である。
【図５】赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、青色レーザ光源それぞれ用の出力変調信号の出力タイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０１マルチビーム走査装置
１１０光源ユニット
１１０マルチビームレーザアレイ
１３０水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット
１３１水平偏向ポリゴンミラー
１３１ａ反射面
１３１ｂ回転軸
１３２水平偏向ポリゴンモータ
１５０ｆθレンズ
１６０垂直走査方向偏向ポリゴンモータユニット
１６１垂直偏向ポリゴンミラー
１６１ａ反射面
１６１ｂ回転軸
１６２垂直偏向ポリゴンモータ
１６３ミラー
１８０光源制御ユニット
１８１キャプチャ回路
１８２セレクタ
１８３ａ，１８３ｂビデオメモリ
１８４ビデオ回路
１９０ａ水平同期反射鏡
１９０ｂ垂直同期反射鏡
１９１水平同期センサ
１９２垂直同期センサ
２００スクリーン
ＬＤＲ赤色レーザ光源
ＬＤＧ緑色レーザ光源
ＬＤＢ青色レーザ光源

Claims

波長の異なる複数の光ビームを出射するマルチビーム光源ユニットと、
前記マルチビーム光源ユニットから出射された光ビームを偏向させる第１のポリゴンミラーと、
前記第１のポリゴンミラーによって偏向された光ビームを略等速的に走査させるｆθレンズ光学系と、
前記ｆθレンズ光学系を通過した光ビームを、直交する方向に偏向する第２のポリゴンミラーであって、前記第１のポリゴンミラーによる１主走査ラインごとに前記ビームを１ライン分偏向させるよう駆動される第２のポリゴンミラーと、
第２のポリゴンミラー上で偏向した光ビームをスクリーンに投影する投影光学系と、
前記第１のポリゴンミラーによる主走査ライン中の所定位置を水平同期信号として、また、前記第２のポリゴンミラーによる副走査エリア中の所定位置を垂直同期信号として検出する同期信号検出手段と、
所定の画像情報および前記同期信号検出手段の検出結果に基づいて前記複数の光ビームの光量を時間的に変調する光源制御手段と、
を有することを特徴とする、マルチビーム走査装置。
前記マルチビーム光源ユニットは、少なくとも互いに波長の異なる第１、第２、および第３の光ビームを出射し、
前記同期信号検出手段は、第１、第２、および第３の光ビームのそれぞれについて前記第１のポリゴンミラーによる主走査ライン中の所定位置を水平同期信号として検出する、
ことを特徴とする、請求項１に記載のマルチビーム走査装置。
前記マルチビーム光源ユニットは、赤色、緑色、および青色のレーザ光ビームを出射するレーザ光源を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のマルチビーム走査装置。
前記光源制御手段は、
前記所定の画像情報を赤色、緑色および青色各色の単色画像情報に分解する画像分解手段と、
前記単色画像情報のそれぞれから、前記水平同期信号および前記垂直同期信号に同期する映像信号に変換する信号生成手段と、
前記映像信号に基づいて前記レーザ光源の出力を変調する出力変調信号を生成して前記レーザ光源のそれぞれに出力する出力変調手段と、
を有することを特徴とする、請求項３に記載のマルチビーム走査装置。
前記レーザ光源の１つからスクリーン上に投影される単色映像の投影位置が、前記レーザ光源の他のものからスクリーン上に投影される単色映像の投影位置からずれないように、前記レーザ光源のそれぞれに出力される各出力変調信号の出力タイミングが前記水平同期信号に基づいて設定されていることを特徴とする、請求項４に記載のマルチビーム走査装置。
前記マルチビーム光源ユニットは、それぞれ第１及び第２の発光素子から射出される第１及び第２の光ビームを偏向器を用いて偏向させることにより被走査面上で同時に走査させるものであって、
前記マルチビーム光源ユニットは、前記第１の光ビームを入射させる光入射部と、前記第２の光ビームの光束の一部を遮光しつつ、前記光入射部から入射された前記第１の光ビームを射出することにより、前記第１の光ビームを前記第２の光ビームに隙間なく隣接させた状態で前記偏向器へ向けて射出する光射出部とを有するプリズムを備える
ことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載のマルチビーム走査装置。
前記光射出部は、前記第１の光ビームが臨界角より大きな角度で入射し、前記偏向器へ向けて全反射する反射面を含むことを特徴とする、請求項６に記載のマルチビーム走査装置。
前記プリズムの光射出部は、反射膜が形成された反射面を含み、
前記プリズムの反射面は、前記第１の光ビームを前記偏向器へ向けて反射すると共に、前記第２の光ビームの光束の一部を遮光することを特徴とする、請求項６に記載のマルチビーム走査装置。
前記光射出部は、面取りがなされた前記プリズムの角部であり、前記角部を形成する一方の面が前記第１の光ビームを前記偏向器へ向けて反射する反射面であり、前記第１の光ビームは、前記面取りされた部分に一部を射出するように前記反射面に照射されることを特徴とする、請求項６に記載のマルチビーム走査装置。
前記プリズムの前記面取りされた部分は、射出された前記第１の光ビームを散乱させるように表面が加工されていることを特徴とする、請求項９に記載のマルチビーム走査装置。
前記プリズムは、前記面取りされた部分に射出する前記第１の光ビームの光量を制限する光量制限部を有することを特徴とする、請求項９に記載のマルチビーム走査装置。
前記光量制限部は、前記面取りされた部分へ向かう前記第１の光ビームの一部を散乱させるように前記角部を形成する他方の面に設けられた遮光溝部であることを特徴とする請求項１１に記載のマルチビーム走査装置。
前記面取りされた部分の幅より前記遮光溝部の深さが小さく、前記面取りされた部分において前記第１の光ビームが散乱される領域は、前記面取りされた部分の幅と前記遮光溝部の深さとの差にほぼ等しい幅を有することを特徴とする、請求項１２に記載のマルチビーム走査装置。
前記マルチビーム光源ユニットは、それぞれ第１及び第２の発光素子から射出される第１及び第２の光ビームを偏向器を用いて偏向させることにより被走査面上で同時に走査させるものであって、
前記マルチビーム光源ユニットは、前記第１の光ビームを前記第２の光ビームの方へ向けて反射する第１の反射面と、前記第１の反射面で反射された前記第１の光ビームを前記偏向器へ向けて反射すると共に、前記第２の光ビームの光束の一部を遮光する第２の反射面とを有するプリズムを備えることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載のマルチビーム走査装置。
前記第１及び第２の反射面の少なくとも一方は、少なくとも一部に、前記第１の光ビームが臨界角より大きな角度で入射し、全反射する領域を有することを特徴とする、請求項１４に記載のマルチビーム走査装置。
前記マルチビーム光源ユニットは、それぞれ第１及び第２の発光素子から射出される第１及び第２の光ビームを偏向器を用いて偏向させることにより被走査面上で同時に走査させるものであって、
前記マルチビーム光源ユニットは、端部を前記第２の光ビームの光路内に配置することにより前記第２の光ビームの光束の一部を遮光すると共に、前記端部を含む部位で前記第１の光ビームを前記偏向器へ向けて反射するミラーを有することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載のマルチビーム走査装置。