CN1573412A - 扫描装置、激光投影机、以及光学装置 - Google Patents

扫描装置、激光投影机、以及光学装置 Download PDF

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Abstract

提供一种能简便地获得较大的扫描范围的扫描装置、激光打印机、以及光学装置。其特征在于：具有作为使激光进行扫描的扫描部的电流反射镜102、以及供来自电流反射镜102的激光入射的扫描光学***101，扫描光学***101，从电流反射镜102一侧开始依次由具有正的折射能力的第一透镜组G1和第二透镜组G2构成，电流反射镜102设置在第一透镜组G1的激光入射侧的焦点位置附近，第一透镜组G1和第二透镜组G2被配置为得使第一透镜组G1的激光出射侧的焦点位置和第二透镜组G2的激光入射侧的焦点位置大致一致，将第一透镜组G1的焦距除以第二透镜组G2的焦距所得的值的绝对值大于1。

Description

扫描装置、激光投影机、以及光学装置
技术领域
本发明涉及扫描装置，尤其是涉及使光束状的激光进行扫描的扫描装置、激光投影机以及光学装置。
背景技术
迄今，作为使来自激光光源的激光沿二维方向进行扫描的光学***，已知有电流反射镜(ガルバノミラ一)等。电流反射镜利用静电激励器等驱动部，使平面反射镜沿大致正交的两个方向转动，使激光沿二维方向扫描。另外，通过采用显微机械加工技术，从而可高速驱动的电流反射镜的制造变得容易。
可是，以往的电流反射镜转动角度变化量小。因此，在屏幕等的规定面内使激光沿二维方向扫描的情况下，必须使电流反射镜和屏幕之间的距离增大。例如，在备有以往的扫描光学***的激光投影机中，将屏幕设置在近距离处，因此存在有难以获得大投影画面的问题。对于这种问题，可以考虑增大使电流反射镜转动的角度量。在增大转动的角度量的情况下，如果使用静电激励器作为驱动部，则就会出现驱动电压变得非常大、或者反射部变得非常小的问题，因此不够理想。另外，在增大转动的角度量的情况下，如果使用电磁激励器作为驱动部，则会导致驱动电流值增大，因此不够理想。这样，在以往的扫描光学***中，难以简单地获得较大的扫描范围。
发明内容
本发明就是为了解决上述的问题而完成的，目的在于提供一种能简便地获得较大的扫描范围的扫描装置、激光投影机、以及光学装置。
为了解决上述课题、实现发明目的，本发明可提供一种扫描装置，其特征在于，具有：使光束状的激光进行扫描的扫描部；以及来自上述扫描部的上述激光入射的扫描光学***；其中，上述扫描光学***从上述扫描部一侧开始，依次由具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组构成；上述扫描部设置在上述第一透镜组的上述激光入射侧的焦点位置附近；上述第一透镜组和上述第二透镜组被配置成使得上述第一透镜组的上述激光出射侧的焦点位置和上述第二透镜组的上述激光入射侧的焦点位置大致一致；将上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值的绝对值大于1。由此，入射到扫描光学***的第一透镜组中的平行光，从第二透镜组以平行光射出。这样，扫描光学***构成远焦***(アフオ一カル系)。另外，上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值与扫描光学***的角度放大率成比例。这样，本扫描装置具有比1大的角度放大率。因此，扫描光学***将来自扫描部的激光变换成具有比入射角大的出射角的光而射出。其结果，能简便地获得较大的扫描范围。
另外，根据本发明的优选形态，优选为上述第一透镜组和上述第二透镜组分别具有正的折射能力。由此，扫描光学***可作成为所谓的牛顿型光学***。
另外，根据本发明的优选形态，优选为上述第一透镜组具有正的折射能力，上述第二透镜组具有负的折射能力。由此，扫描光学***可作成为所谓的伽里略型光学***。
另外，根据本发明的优选形态，上述扫描部，可以使上述激光沿一维方向或二维方向扫描。
另外，根据本发明，可提供一种激光投影机，其特征在于，具有：供给光束状的激光的激光光源；使上述激光沿二维方向进行扫描的扫描部；以及来自上述扫描部的上述激光入射的扫描光学***；其中，上述扫描光学***，从上述扫描部一侧开始依次由具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组构成；上述扫描部设置在上述第一透镜组的上述激光光源侧的焦点位置附近；上述第一透镜组和上述第二透镜组被配置成使得上述第一透镜组的上述激光出射侧的焦点位置和上述第二透镜组的上述激光入射侧的焦点位置大致一致；将上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值的绝对值大于1。在此，所谓“从扫描部一侧开始依次”，与扫描部的位置并没有关系，而是意味着沿着激光向扫描光学***入射的顺序。由此，入射到扫描光学***的第一透镜组中的平行光，以平行光从第二透镜组射出。这样，扫描光学***构成为远焦***。另外，上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值与扫描光学***的角度放大率成比例。这样，扫描光学***具有比1大的角度放大率。因此，扫描光学***将来自扫描部的激光变换成具有比入射角大的出射角的光而射出。其结果，在扫描光学***和屏幕之间的投射距离缩短了的状态下，也能获得较大的投射画面。
另外，根据本发明的优选形态，优选为上述第一透镜组和上述第二透镜组分别具有正的折射能力。由此，可将激光投影机的扫描光学***设成所谓的牛顿型光学***。
另外，根据本发明的优选形态，优选为上述第一透镜组具有正的折射能力，上述第二透镜组具有负的折射能力。由此，可将激光投影机的扫描光学***设成所谓的伽里略型光学***。
另外，根据本发明，可提供一种光学装置，其特征在于，具有：供给光束状的激光的激光光源；使上述激光进行扫描的扫描部；以及来自上述扫描部的上述激光入射的扫描光学***；其中，上述扫描光学***，从上述扫描部一侧开始依次由具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组构成；上述扫描部设置在上述第一透镜组的上述激光光源侧的焦点位置附近；上述第一透镜组和上述第二透镜组被配置成使得上述第一透镜组的上述激光出射侧的焦点位置和上述第二透镜组的上述激光入射侧的焦点位置大致一致；将上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值的绝对值大于1。在此，所谓“从扫描部一侧开始依次”，与扫描部的位置并没有关系，而是意味着沿着激光向扫描光学***入射的顺序。另外，根据本发明的优选形态，上述扫描部可以使上述激光沿一维方向或二维方向扫描。由此，例如在光学装置是打印机的情况下，能够缩短感光磁鼓和扫描光学***之间的距离。其结果是，能够获得小型的光学装置。
附图说明
图1是表示第一实施形态的扫描光学***的简略结构的图。
图2是表示第一实施形态的扫描光学***的光路的图。
图3是表示第二实施形态的扫描光学***的简略结构的图。
图4是表示第二实施形态的扫描光学***的光路的图。
图5是表示第三实施形态的激光投影机的简略结构的图。
图6是表示第四实施形态的打印机的简略结构的图。
具体实施方式
以下参照附图，详细说明本发明的优选实施形态。
第一实施形态
图1是表示本发明的第一实施形态的扫描装置的简略结构的图。来自激光光源101的光束状的激光入射到作为扫描部的电流反射镜102中。电流反射镜102，通过使反射镜沿大致正交的2轴方向转动，使来自激光光源101的激光沿二维方向扫描。扫描的激光入射到扫描光学***100中。扫描光学***100从扫描部102一侧开始，依次由具有正的折射能力的第一透镜组G1、和具有正的折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组G1具有焦距f1，第二透镜组G2具有焦距f2。
另外，作为扫描部的电流反射镜102，被设置在第一透镜组G1的激光入射侧的焦点位置附近。另外，第一透镜组G1和第二透镜组G2被配置成使得第一透镜组G1的激光出射侧(像侧，图1中的屏幕103一侧)的焦点位置和第二透镜组G2的激光入射侧(物体侧，图1中的电流反射镜102一侧)的焦点位置大致一致。从扫描光学***100射出的激光入射到屏幕103上。通过这样配置，入射到扫描光学***100的第一透镜组G1上的平行光，从第二透镜组G2以平行光射出。这样扫描光学***100构成远焦***。
另外，将第一透镜组G1的焦距f1除以第二透镜组G2的焦距f2所得的值的绝对值|f1/f2|与扫描光学***100的角度放大率γ成比例。
角度放大率γ，在假设从扫描光学***100射出的激光与光轴AX构成的出射角为θ2，入射的激光与光轴AX构成的入射角θ1时，用γ＝θ2/θ1来定义。在本实施形态中，角度放大率γ的绝对值最好比1大。在本实施形态中，角度放大率的绝对值|γ|＝3。
因此，扫描光学***100将来自作为扫描部的电流反射镜102的激光变换成具有比入射角大的出射角的光而射出。从而，能够简便地在屏幕103上获得较大的扫描范围。
在本实施形态中，从图1可知，扫描光学***构成牛顿型光学***。利用图2(a)、(b)进一步对光束状的激光的直径进行说明。图2(a)表示沿光轴AX方向入射直径为d1的激光的形态。直径为d1的入射光由扫描光学***100变换成直径为d2的出射光。直径d1和d2之比等于焦距f1和f2之比。因此，能使扫描光学***100射出的激光的直径d2比直径d1小。另外，图2(b)表示激光从轴外倾斜射入时的形态。直径为d1的激光倾斜入射到扫描光学***100时，也与图2(a)所示的情况一样，作为更小的直径d2的激光射出。这样，在本实施形态中，由于与角度放大率γ的绝对值成反比，所以光束直径缩小。另外，在本实施形态中，虽然第一透镜组G1、第二透镜组G2都是双凸形状的单透镜，但不限于此，也可以由多个透镜构成各透镜组。另外，电流反射镜102，也可以使来自激光光源101的激光沿一维方向扫描。
第二实施形态
图3是表示本发明的第二实施形态的扫描光学***300的简略结构的图。在上述第一实施形态中，第二透镜组G2具有正的折射能力。与此相对，在本实施形态中，其不同点在于第二透镜组G2具有负的折射能力。对与上述第一实施形态相同的部分标以相同的标记，重复的说明从略。扫描光学***300从扫描部102一侧开始，依次由具有正的折射能力的第一透镜组G1、以及具有负的折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组G1的焦距为f1。第二透镜组G2的焦距为f2(负值)。
另外，扫描部、即电流反射镜102，被设置在第一透镜组G1的激光入射侧的焦点位置附近。另外，第一透镜组G1和第二透镜组G2被配置为使第一透镜组G1的激光出射侧(像侧，图3中的屏幕103一侧)的焦点位置、与第二透镜组G2的激光入射侧(物体侧，图3中的电流反射镜102一侧)的焦点位置大致一致。经扫描光学***300而射出的激光入射到屏幕103上。通过这样配置，入射到扫描光学***300的第一透镜组G1中的平行光，从第二透镜组G2以平行光射出。这样扫描光学***300构成远焦***。
另外，由出射角θ2和入射角θ1所定义的角度放大率的绝对值|γ|＝|θ2/θ1|，其最好大于1。在本实施形态中，角度放大率的绝对值|γ|＝3。因此，扫描光学***300将来自作为扫描部的电流反射镜102的激光变换成具有比入射角θ1大的出射角θ2的光而射出。其结果是，能够简便地在屏幕103上获得较大的扫描范围。
在本实施形态中，从图3可知，扫描光学***构成伽里略型光学***。在伽里略型光学***的情况下，与上述第一实施形态中所示的牛顿型光学***相比，具有可将***的全长缩短的优点。其次，利用图4(a)、(b)进一步对激光的直径进行说明。图4(a)表示沿光轴AX方向入射直径为d1的激光的形态。直径为d1的入射光由扫描光学***300变换成直径为d2的出射光。直径d1和d2之比等于焦距f1和f2之比。因此，能够使经扫描光学***300而射出的激光的直径d2比直径d1小。另外，图4(b)表示激光从轴外倾斜射入时的形态。直径为d1的激光倾斜入射到扫描光学***300中时，也与图4(a)所示的情况一样，作为比直径d1小的直径d2的激光射出。这样，在本实施形态中，光束直径因与角度放大率γ的绝对值成反比而缩小。另外，在本实施形态中，虽然第一透镜组G1是双凸形状的单透镜，第二透镜组G2是双凹形状的单透镜，但不限于此，也可以由多个透镜构成各透镜组。另外，在上述第一实施形态和本实施形态中，第一透镜组G1和第二透镜组G2被配置为构成远焦***。可是，并不限于此，也可以将两个透镜组G1、G2配置成使得平行的入射光成为略微向屏幕103侧会聚的光。另外，用于说明上述第一实施形态及第二实施形态的图1至图4，是为了能够易于理解其结构、光路而图示的，并没有准确地表示上述的焦距之比等。
第三实施形态
图5是表示本发明的第三实施形态的激光投影机500的简略结构的图。第一色激光光源501R提供根据图像信号调制过的红色激光(以下称“R光”)。第二色激光光源501G提供根据图像信号调制过的绿色激光(以下称“G光”)。第三色激光光源501B提供根据图像信号调制过的蓝色激光(以下称“B光”)。各色激光光源501R、501G、501B分别由控制器503驱动、控制。各色激光光源501R、501G、501B和控制器503被收容在激光单元520内。作为各色激光光源501R、501G、501B，可使用半导体激光器或固体激光器。
分色镜502R使R光透射，而使G光反射。另外，分色镜502B使R光和G光透射，而使B光反射。来自各色激光光源501R、501G、501B的激光由分色镜502R、502B合成而后通过快门(シヤツタ)504。通过了快门504的激光从开口部505射出。
经开口部505而射出的各色激光入射到作为扫描部的电流反射镜508上。另外，电流反射镜驱动部509使电流反射镜508沿着大致正交的2轴方向转动。由此，能够使各色激光在规定面内进行扫描。由电流反射镜508反射的各色激光透过上述第一实施形态中所示的扫描光学***100而入射到屏幕510上。屏幕510的一个表面被加工成菲涅尔透镜形状。因此，相对于屏幕510从倾斜方向入射的各色激光，被屏幕510向规定方向折射而透过、射出。图未示的观察者就会观察到透过了屏幕510的各色激光。
在本实施形态中，来自激光单元520的各色激光，被电流反射镜508向各种角度偏转反射。而且，扫描光学***100和电流反射镜508，被设置在与上述各实施形态所示的配置同样的位置上。因此，由电流反射镜508偏转的激光，由扫描光学***100以比入射角大的出射角度向屏幕510一侧射出。其结果，能够在扫描光学***100和屏幕510之间的投射距离被缩短了的状态下，获得较大的投射画面。扫描光学***100也可以使用第二实施形态中所示的伽里略型光学***的扫描光学***300。
第四实施形态
图6是表示本发明的第四实施形态的打印机600的简略结构的图。激光光源620提供光束状的激光。作为扫描部的电流反射镜610，使激光沿一维方向或二维方向进行扫描。电流反射镜驱动部609根据来自图未示的控制部的信号，使电流反射镜610的反射镜面转动。由电流反射镜610反射、扫描的激光入射到感光磁鼓603上。感光磁鼓603的表面预先利用带电滚筒604的负电荷而带上均匀的负静电。然后，感光磁鼓603上被光照射的部分(相当于图像部分)的负电荷减弱。由此，在感光磁鼓603上形成静电潜像(打印图像)。其次，带负静电的调色剂(トナ一)被感光磁鼓603上的负电荷弱的部分吸引，在感光磁鼓603上形成调色剂像。利用转印滚筒605从紧密地接触在感光磁鼓603上的纸P的背面侧供给正电荷。由此，调色剂被转印在纸P上。然后，当从纸P夺走正电荷时，纸P就从感光磁鼓603上剥离下来。转印到纸P上的调色剂，由作为定影部的加热滚筒606的热量而熔融。同时，用加压滚筒607进行加压从而被固着在纸P上。利用清除刀片608将残留在感光磁鼓603表面上的调色剂刮掉。然后，感光磁鼓603利用带电滚筒604而被均匀地带上负电。反复执行这一系列的程序，便可在纸P上打印。由此，能够缩短从扫描光学***100到感光磁鼓603的距离。其结果，能获得小型的打印机。另外，在上述各实施形态中，虽然将半导体激光器或固体激光器作为激光光源使用，但不限于此，也可以用发光二极管等。

Claims (8)

1.一种扫描装置，其特征在于，具有：
使光束状的激光进行扫描的扫描部；以及
来自上述扫描部的上述激光入射的扫描光学***；
其中，上述扫描光学***从上述扫描部一侧开始，依次由具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组构成；
上述扫描部设置在上述第一透镜组的上述激光入射侧的焦点位置附近；
上述第一透镜组和上述第二透镜组被配置使得上述第一透镜组的上述激光出射侧的焦点位置和上述第二透镜组的上述激光入射侧的焦点位置大致一致；
将上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值的绝对值大于1。
2.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于：上述第二透镜组具有正的折射能力。
3.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于：上述第二透镜组具有负的折射能力。
4.一种激光投影机，其特征在于，具有：
供给光束状的激光的激光光源；
使光束状的激光沿二维方向进行扫描的扫描部；以及
来自上述扫描部的上述激光入射的扫描光学***；
其中，上述扫描光学***从上述扫描部一侧开始，依次由具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组构成；
上述扫描部设置在上述第一透镜组的上述激光光源侧的焦点位置附近；
上述第一透镜组和上述第二透镜组被配置使得上述第一透镜组的上述激光出射侧的焦点位置和上述第二透镜组的上述激光入射侧的焦点位置大致一致；
将上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值的绝对值大于1。
5.根据权利要求4所述的激光投影机，其特征在于：上述第一透镜组和上述第二透镜组分别具有正的折射能力。
6.根据权利要求4所述的激光投影机，其特征在于：上述第一透镜组具有正的折射能力，上述第二透镜组具有负的折射能力。
7.一种光学装置，其特征在于，具有：
供给光束状的激光的激光光源；
使上述激光进行扫描的扫描部；以及
来自上述扫描部的上述激光入射的扫描光学***；
其中，上述扫描光学***从上述扫描部一侧开始，依次由具有正的折射能力的第一透镜组和第二透镜组构成；
上述扫描部设置在上述第一透镜组的上述激光光源侧的焦点位置附近；
上述第一透镜组和上述第二透镜组被配置使得上述第一透镜组的上述激光出射侧的焦点位置和上述第二透镜组的上述激光入射侧的焦点位置大致一致；
将上述第一透镜组的焦距除以上述第二透镜组的焦距所得的值的绝对值大于1。
8.根据权利要求7所述的光学装置，其特征在于：上述光学装置是打印机。
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