JP2011100073A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被走査面上の走査位置による反射光の明るさの差異を低減させることのできる光走査装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】光を反射する光反射部材２１と、光反射部材２１を軸Ａ回りに揺動可能に支持する支持部材２６とを含む走査部２を有し、光反射部材２１が揺動することにより、光反射部材２１によって反射された反射光を半球面スクリーンＳＣ１上に走査可能な光スキャナー１０と、光スキャナー１０が設けられ、軸Ａに垂直な軸Ｂ回りに回動可能に構成された中空モーター７０と、を備え、光スキャナー１０は、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光の所定方向の走査速度を変更するために、走査部２の半球面スクリーンＳＣ１に対する空間的位置を変更するＺステージ８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明に係るいくつかの態様は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により作製され、光反射部材が所定軸回りに揺動運動する光走査装置及び画像形成装置に関する。

従来、この種の光走査装置は、光反射部材によって反射させた反射光を、平面又は略平面の被走査面（スクリーン）における互いに直交する２方向、例えばＸ―Ｙ方向に走査させていた。しかし、被走査面（スクリーン）が非平面、例えば、図２５に示すような半球型である場合、Ｘ―Ｙ方向に走査させる光走査装置では、図２６に示す斜線部分を走査することになり、被走査面（スクリーン）以外の領域にも反射光を走査させるので非効率である、という問題があった。

従来、この問題を解決するため、光反射部材（ガルバノミラー）による一次元走査と、モーターによる回動（回転）動作を組み合わせることにより、一次元の走査線（走査軌跡）を被走査面（スクリーン）上に走査させ、被走査面（スクリーン）上を円形に二次元走査可能にしたもの（例えば特許文献１参照）が知られている。

特開２００４−４２７６号公報

しかしながら、従来の光走査装置では、例えば、光反射部材を共振振動させ、光反射部材の角度を正弦関数的に変化させていた。このため、例えば、光反射部材を揺動運動させ、反射光を被走査面の一方向に走査させる場合、半球型の被走査面の頂点（中央）における反射光の走査速度が最も早く、被走査面の両端に向かうにつれて走査速度が低下していた。よって、一定光量の光源から光を入射させる場合、被走査面の走査位置によって明るさ（輝度）が異なるという問題があった。また、特許文献１のものは、モーターによって光反射部材と一緒に光源（レーザー）も回動（回転）させる構成であるため、モーターに負荷イナーシャが大きくなり、モーターの大型化を招くという問題もあった。

本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、被走査面上の走査位置による反射光の明るさの差異を低減させることのできる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る光走査装置は、光を反射する光反射部材と、光反射部材を第１の軸回りに揺動可能に支持する支持部材とを含む走査部を有し、光反射部材が揺動することにより、光反射部材によって反射された反射光を被走査面上に走査可能な光スキャナーと、光スキャナーが設けられ、第１の軸に垂直な第２の軸回りに回動可能に構成された回動体と、を備え、光スキャナーは、被走査面上における反射光の所定方向の走査速度を変更するために、走査部の被走査面に対する空間的位置を変更する変更手段を有する。

かかる構成によれば、光反射部材が揺動することにより、光反射部材によって反射された反射光を被走査面上に走査可能な光スキャナーと、第２の軸回りに回動可能に構成された回動体と、を備える。これにより、光反射部材を第１の軸回りに揺動させるとともに、光スキャナーが設けられた回動体を第１の軸に垂直な第２の軸回りに回動させることにより、例えば、半球型の被走査面上に、過不足無く反射光を走査させることができる。また、被走査面上における反射光の所定方向の走査速度を変更するために、走査部の被走査面に対する空間的位置が変更される。ここで、走査部の被走査面に対する空間的位置を変更する、例えば、走査部を第１の軸回りに回動させたり、走査部を移動させたりすることにより、被走査面上における反射光の走査速度を変えることができる。よって、例えば、光反射部材の揺動運動に応じて走査部の被走査面に対する空間的位置を変更することにより、被走査面上における反射光の走査速度を所定速度にすることが可能となる。これにより、例えば、光源から一定光量の光を光反射部材に入射させる場合に、被走査面上の走査位置による反射光の明るさの差異を低減させることができる。

好ましくは、変更手段により変更された走査速度が所定速度になるように、変更手段を制御する制御手段を更に備える。

かかる構成によれば、変更手段により変更された走査速度が所定速度になるように、変更手段が制御される。これにより、例えば、光反射部材の揺動運動による被走査面上における走査速度の変化を相殺するように、変更手段が制御されるので、変更後の被走査面上における走査速度を所定速度にすることができる。これにより、例えば、光源から一定光量の光を光反射部材に入射させる場合に、被走査面上における反射光の明るさを一定又は略一定にすることができる。

好ましくは、変更手段は、走査部と被走査面との距離を変更するように、走査部を移動させる。

かかる構成によれば、走査部と被走査面との距離を変更するように、変更手段によって走査部が移動させられる。これにより、例えば、光反射部材の揺動運動に応じて、走査部と被走査面との距離を変更するように走査部が移動するので、変更後の被走査面上における走査速度を容易に所定速度にすることができる。これにより、例えば、光源から一定光量の光を光反射部材に入射させる場合に、被走査面上における反射光の明るさを容易に一定又は略一定にすることができる。

好ましくは、変更手段は、走査部が設けられ、第２の軸方向に移動する第２軸方向移動体である。

かかる構成によれば、変更手段は、走査部が設けられ、第２の軸方向に移動する第２軸方向移動体である。これにより、第２軸方向移動体が回動体の回動軸方向に移動することで、走査部が被走査面に接近し、又は被走査面から遠ざかるので、走査部と被走査面との距離を変更するように、走査部を容易に移動させることができる。

好ましくは、変更手段は、走査部が設けられ、第１及び第２の軸に直交する第３の軸方向に移動する第３軸方向移動体である。

かかる構成によれば、変更手段は、走査部が設けられ、第３の軸方向に移動する第３軸方向移動体である。これにより、第３軸方向移動体が回動体の回動軸及び光反射部材の揺動軸に直交する方向に移動することで、走査部が被走査面に接近し、又は被走査面から遠ざかるので、走査部と被走査面との距離を変更するように、走査部を容易に移動させることができる。

好ましくは、被走査面が球体の内面であり、制御手段は、反射光が球体の中心を通るように、第３軸方向移動体を制御する。

かかる構成によれば、反射光が球体の中心を通るように、第３軸方向移動体が制御される。ここで、第３軸方向移動体は、回動体の回動軸及び光反射部材の揺動軸に直交する方向に移動するので、被走査面における反射光の走査軌跡と平行に移動する。よって、反射光が球体の中心を通るように、第３軸方向移動体を制御することにより、光反射部材の揺動角（振れ角）によらずに、反射光を球体の内面である被走査面に直角に走査（照射）させることができる。これにより、被走査面上における走査位置によらずに、反射光の入射角度を直角又は略直角にすることができ、どの方向から被走査面を見ても（被走査面を見る角度によらずに）、被走査面上における反射光の明るさを一定又は略一定にすることができる。

好ましくは、変更手段は、走査部を第１の軸回りに回動させる。

かかる構成によれば、変更手段によって、走査部が第１の軸回りに回動させられる。これにより、例えば、光反射部材の第１の軸回りの揺動運動に応じて走査部が当該第１の軸回りに回動するので、被走査面上における変更後の走査速度を容易に所定速度にすることができる。これにより、例えば、光源から一定光量の光を光反射部材に入射させる場合に、被走査面上における反射光の明るさを容易に一定又は略一定にすることができる。

好ましくは、変更手段は、圧電アクチュエーターである。

かかる構成によれば、走査部を第１の軸回りに回動させる変更手段が、圧電アクチュエーターである。これにより、例えば、第１の軸の両側に圧電アクチュエーターを配置して伸縮運動させることで、走査部を容易に当該第１の軸回りに回動させることができる。

好ましくは、変更手段は、リニアアクチュエーターである。

かかる構成によれば、走査部を第１の軸回りに回動させる変更手段が、リニアアクチュエーターである。これにより、例えば、所定軸の両側にリニアアクチュエーターを配置して伸縮運動させることで、走査部を容易に当該所定軸回りに回動させることができる。また、リニアアクチュエーターは、入力された制御信号に対してリニアに走査部を回動（変位）させることができる。

好ましくは、変更手段は、モーターである。

かかる構成によれば、走査部を第１の軸回りに回動させる変更手段が、モーターである。これにより、例えば、ローター（回転子）の回動軸（回転軸）と走査部の第１の軸とが一致する（同軸になる）ように走査部を配置することで、走査部を容易に当該第１の軸回りに回動させることができる。

好ましくは、被走査面が球体の内面であり、光反射部材は球体の中心に配置される。

かかる構成によれば、光反射部材が球体の中心に配置される。これにより、光反射部材の揺動角（振れ角）によらずに、反射光を球体の内面である被走査面に直角に走査（照射）させることができる。これにより、被走査面上における走査位置によらずに、反射光の入射角度を直角又は略直角にすることができ、どの方向から被走査面を見ても（被走査面を見る角度によらずに）、被走査面上における反射光の明るさを一定又は略一定にすることができる。

好ましくは、回動体は、第２の軸の近傍の部分に中空に形成された中空部を有し、回動体を挟んで光スキャナーと反対側に配置され、光を出射する光源と、光源から出射されて中空部を通過した光が光反射部材に入射し、光反射部材によって反射された反射光が入射するように構成されたミラーと、を更に備える。

かかる構成によれば、光源が回動体を挟んで光スキャナーと反対側に配置され、光源から出射されて中空部を通過した光が光反射部材に入射し、光反射部材によって反射された反射光が入射するように、ミラーが構成される。これにより、回動体を挟んで光スキャナーと反対側に光源を配置し、光源から出射されて回動体の中空部を通過した光が光スキャナーの光反射部材に入射し、光反射部材によって反射された反射光が入射するように、ミラーを構成したので、被走査面に走査される反射光が光源や配線によって遮られることがない。また、回動体や光スキャナーの外部に光源を配置したので、光源を回動させる必要がなく、モーターなどの駆動系に余分な負荷をかけずに済むとともに、光源の駆動信号、特にレーザー光源における駆動信号がノイズの影響を受けにくくなり、安定した光源を実現することができる。さらに、光源は回動体を挟んで光スキャナーと反対側であればよく、ミラーは回動体の中空部を通過した光が光反射部材に入射し、光反射部材によって反射された反射光が入射すればよいので、光源及びミラーは位置、大きさ、数などの制約（制限）が少なく、光学系（光源及びミラー）の設計自由度が高いという利点がある。

好ましくは、回動体は、第２の軸の近傍の部分に中空に形成された中空部を有し、回動体を挟んで光スキャナーと反対側に配置され、光を出射する光源と、光源から出射されて中空部を通過した光が、光反射部材に入射するように構成されたミラーと、を更に備える。

かかる構成によれば、光源が回動体を挟んで光スキャナーと反対側に配置され、光源から出射されて中空部を通過した光が光反射部材に入射するように、ミラーが構成される。これにより、回動体を挟んで光スキャナーと反対側に光源を配置し、光源から出射されて回動体の中空部を通過した光が光スキャナーの光反射部材に入射するように、ミラーを構成したので、被走査面に走査される反射光が光源や配線によって遮られることがない。また、回動体や光スキャナーの外部に光源を配置したので、光源を回動させる必要がなく、モーターなどの駆動系に余分な負荷をかけずに済むとともに、光源の駆動信号、特にレーザー光源における駆動信号がノイズの影響を受けにくくなり、安定した光源を実現することができる。さらに、光源は回動体を挟んで光スキャナーと反対側であればよく、ミラーは回動体の中空部を通過した光が反射部材に入射すればよいので、光源及びミラーは位置、大きさ、数などの制約（制限）が少なく、光学系（光源及びミラー）の設計自由度が高いという利点がある。

本発明に係る画像形成装置は、前述した本発明に係る光走査装置を備える。

かかる構成によれば、前述した本発明に係る光走査装置を備えるので、例えば、被走査面の長手方向において、走査位置による明るさの差異を低減させることができ、優れた走査特性を有する光走査装置を実現することができる。これにより、高解像度の画像を形成することができ、優れた描画特性を有する画像形成装置を実現することができる。

本発明に係る光走査装置の第１実施形態における構成を説明する概略側面図である。 図１に示した光スキャナーの本体の構成を説明する平面図である。 図１に示したＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。 図１に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。 図１に示した光スキャナーのＺステージの動作を説明する図である。 図１に示した光スキャナーのＺステージの動作を説明する図である。 図１に示した中空モーターの他の例を示す斜視図である。 図１に示した光走査装置の動作を説明する図である。 図１に示した光スキャナーと被走査面との関係を説明する平面図である。 図１に示した光スキャナーの反射光を走査させる被走査面を説明する正面図である。 光反射部材の揺動角の一例を示すグラフである。 図１に示した光スキャナーと図１に示した半球面スクリーンとの関係を説明する側面図である。 図１に示した被走査面の他の例を説明する側面図である。 図１に示した被走査面の他の例を説明する側面図である。 図１に示した被走査面の他の例を説明する側面図である。 図１３に示した顔型スクリーンの斜視図である。 本発明に係る光走査装置の第２実施形態における構成を説明する概略側面図である。 図１７に示した光スキャナーの動作を説明する図である。 図１７に示した光スキャナーの動作を説明する図である。 本発明に係る光走査装置の第３実施形態における構成を説明する概略側面図である。 図２０に示した光スキャナーの動作を説明する斜視図である。 図２０に示した光スキャナーの動作を説明する斜視図である。 本発明に係る光走査装置の第３実施形態における他の構成を説明する概略側面図である。 図２０乃至図２３に示した光スキャナーの変形例を説明する斜視図である。 図２０に示した光走査装置の変形例を説明する概略側面図である。 従来の光走査装置において半球型のスクリーンに反射光を走査させる場合を説明する図である。 図２６に示す光走査装置の走査領域を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、図面に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する座標軸であり、Ｙ軸はＸ軸に対して水平方向に直交し、Ｚ軸はＸ軸に対して垂直方向に直交するものとする。また、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。

＜光走査装置＞
（第１実施形態）
図１乃至図１４は、本発明に係る光走査装置の第１実施形態を示すものである。図１は、本発明に係る光走査装置の第１実施形態における構成を説明する概略側面図である。図１に示すように、光走査装置１００は、光スキャナー（光学デバイス）１０と、中空モーター７０と、ミラー８１，８２，８３と、光源９０と、を備える。光走査装置１００は、光源９０から出射された光を対象物、例えば半球面スクリーンＳＣ１などの被走査面に走査（照射）するためのものである。

図２は、図１に示した光スキャナーの本体の構成を説明する平面図である。図１に示す光スキャナー１０は、本体１とＺステージ８とを備える。図２に示すように、本体１は、反射した光（以下、反射光という）を被走査面に走査させるための走査部２を備える。走査部２は、入射された光を反射する光反射部材２１と、光反射部材２１を軸Ａ回りに揺動可能に支持する支持部材２６と、を含んで構成される。

支持部材２６は、内側に設けられた光反射部材２１を取り囲む枠状の枠部（フレーム）２７と、枠部２７に支持され、軸Ａで光反射部材２１を軸支する一対の軸部材２８と、を含んで構成される。なお、光反射部材２１と一対の軸部材２８とは、後述する揺動手段６によって一対の軸部材２８がねじれ変形し、光反射部材２１が軸Ａ回りに揺動する振動系ＳＩを構成する。

支持部材２６、すなわち、枠部２７と一対の軸部材２８とは、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより、一体形成されている。また、光反射部材２１と一対の軸部材２８も、同様にシリコン基板をエッチング加工することにより、一体形成することができる。なお、光反射部材２１と、支持部材２６とは、同一平面又は略同一平面となるように、一体形成されるのが好ましい。

本実施形態では、光反射部材２１の平面形状として円形のものを示したが、これに限定されず、光スキャナー１０の光反射部材２１として求められる役割を果たす限り、楕円形、矩形、多角形などの他の形状であってもよい。

図３は、図２に示したＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。なお、図３に示したＩ−Ｉ線は軸Ａから所定距離ずらして配置している。図３に示すように、光反射部材２１の一方の面（図３において上側の面）には、入射した光を反射する金属膜２２が成膜される。金属膜２２は、例えばシリコン基板をエッチング加工して所定の形状に成形したものに、真空蒸着、スパッタリング、金属箔の接合などの成膜方法を施すことにより、成膜することができる。

光反射部材２１の他方の面（図３において下側の面）には、図示しない接着剤を介して後述する磁性体６１が接合される。磁性体６１は、本体１を平面視したときに、軸Ａに直交する方向（図２においてＸ軸方向）に磁化されている。すなわち、磁性体６１は、軸Ａを介して対向する互いに極性の異なる一対の磁極を有する。

また、本体１は、走査部２を支持する支持基板３と、支持基板３を介して走査部２と対向する対向基板５と、を備える。

支持基板３は、例えばガラスやシリコンを主な材料として構成されている。支持基板３の平面形状は、枠部２７と略同一形状をなしている。なお、支持基板３の平面形状は、特に限定されず、走査部２を支持することができればよい。また、枠部２７の形状などによっては、支持基板３を省略してもよい。支持基板３と走査部２との接合方法は、特に限定されず、例えば、接着剤を用いて接合してもよいし、陽極接合により接合してもよい。また、例えば、走査部２と支持基板３との間に、ＳｉＯ₂を主な材料として構成されたＳｉＯ₂層が介在していてもよい。

対向基板５は、板状をなしており、支持基板３を介して走査部２と対向するように設けられている。対向基板５は、例えばガラスやシリコンを主な材料として構成される。対向基板５の上面にはコイル６２が設けられる。

図４は、図２に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。なお、図４では、説明の便宜上、磁性体６１の左側をＮ極とし、右側をＳ極としたものを示す。図４に示すように、揺動手段６は、磁性体６１と、コイル６２と、電源６３とを含んで構成される。

磁性体６１は、例えば永久磁石であり、その材料はネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石などの硬磁性体を着磁したものを好適に用いることができる。なお、既に着磁された硬磁性体（すなわち、永久磁石）でもよいし、硬磁性体を光反射部材２１に設けた後に、硬磁性体を着磁することで永久磁石としてもよい。

コイル６２は、磁性体６１に磁界を作用させるためのものであり、磁性体６１の直下に設けられる。すなわち、コイル６２は、光反射部材２１の下面に対向するように設けられている。これにより、コイル６２から発生する磁界を効率的に磁性体６１に作用させることができる。なお、コイル６２は磁心に巻き付けられていてもよい。

また、コイル６２は、電源６３と電気的に接続されている。電源６３から所定周波数の交流電流が供給されると、コイル６２は、上方（光反射部材２１側）に向く磁界と、下方に向く磁界とを交互に発生させる。すなわち、磁性体６１（光反射部材２１）が図４において軸Ａに関して時計回り（右回り）方向のトルクを受ける磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、反時計回り（左回り）方向のトルクを受ける磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とを、交互に発生させる。このような磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、一対の軸部材２８をねじれ変形させつつ、光反射部材２１を軸Ａ回りに揺動させる。このように、光反射部材２１が軸Ａ回りに揺動することにより、走査部２は、光反射部材２１によって反射された反射光を対象物、例えばスクリーン（被走査面）上に走査させることが可能となる。

電源６３が供給する交流電流の所定周波数は、振動系ＳＩの固有振動数（ねじり共振周波数）と一致、又は略一致するように設定するのが好ましい。このように、共振を利用することで、光反射部材２１を軸Ａ回りに揺動させるときに、少ない消費電力で振れ角（揺動角）を大きくすることができる。

本実施形態では、磁性体６１とコイル６２との間の電磁力を利用した揺動方式を示したが、これに限定されず、静電引力を利用した方式や、圧電素子を揺動手段として利用した揺動方式を採用してもよい。例えば、静電引力を利用した方式の場合には、磁性体６１は不要であり、コイル６２の代わりに、対向基板５上において光反射部材２１に対向する位置に、１つ又は複数の電極が設置される。そして、光反射部材２１と当該電極との間に所定周波数の交流電圧を印加することにより、光反射部材２１と電極との間に静電引力を発生させ、一対の軸部材２８をねじれ変形させながら、光反射部材２１を軸Ａ回りに揺動させるようにしてもよい。

図５及び図６は、図１に示した光スキャナーのＺステージの動作を説明する図である。図５及び図６に示すように、Ｚステージ８は、可動部８ａと固定部８ｂとを有する。可動部８ａには、走査部２を含む本体１と、ミラー８３とが設けられ、固定されている。このとき、本体１は、図２及び図４に示した軸Ａが図１に示した軸Ｂに垂直になる（図５及び図６において、軸ＢがＺ軸方向に相当し軸ＡがＹ軸方向に相当する）ように、配置される。図５に示すように、可動部８ａは、可動していない状態（以下、初期状態という）で固定部８ｂ上に載置されている。図６に示すように、Ｚステージ８は、例えば圧電素子（ピエゾ素子）から構成され、可動部８ａを支持するアクチュエーター８ｃを有する。図５及び図６に示すように、Ｚステージ８は、制御回路４と電気的に接続されており、制御回路４に制御されてアクチュエーター８ｃが伸縮する。

具体的には、アクチュエーター８ｃが伸縮することにより、図６に示すように、可動部８ａが矢印で示すように上方向（図６におけるＺ軸方向）に移動（上昇）し、図５に示すように、可動部８ａが矢印で示すように下方向（図５におけるＺ軸方向）に移動（下降）し、初期状態（元の位置）に戻る。すなわち、Ｚステージ８は、本発明における第２軸方向移動体の一具体例に相当する。

図１に示す中空モーター７０は、軸Ｂ回りに３６０度回動可能（回転可能）に構成された回動体（回転体）である。中空モーター７０には、光スキャナー１０（本体１及びＺステージ８）と、ミラー８１，８２とが設けられ、固定されている。光スキャナー１０及びミラー８１，８２は、中空モーター７０とともに軸Ｂ回りに回動（回転）する。また、中空モーター７０は、軸Ｂの近傍の部分に中空に形成された中空部７０ａを有する。中空部７０ａにおける軸Ｂに垂直な断面は、光が通過可能な大きさ以上であればよい。中空モーター７０には、ダイレクトドライブモーター、ステッピングモーター、サーボモーター、ＤＣモーターなどを用いることができる。

図７は、図１に示した中空モーターの他の例を示す斜視図である。なお、図１に示す中空モーター７０に代えて、図７に示すように、モーター７１、第１の回転ギア７２、及び第２の回転ギア７３から構成される回動体（回転体）を用いるようにしてもよい。モーター７１には、ダイレクトドライブモーター、ステッピングモーター、サーボモーター、ＤＣモーターなどを用いることができる。第１の回転ギア７２は、モーター７１に接続し、軸Ｂ’の回りに３６０度回動（回転）可能である。第２の回転ギア７３は第１の回転ギア７２に咬合し、軸Ｂの回りに３６０度回動（回転）可能である。第２の回転ギア７３は、軸Ｂの近傍の部分に光が通過可能な程度の大きさ以上の中空に形成された中空部７３ａを有する。また、第２の回転ギア７３には、光スキャナー１０（図示省略）と、ミラー８１，８２とが設けられ、固定されている。光スキャナー１０及びミラー８１，８２は、第２の回転ギア７３とともに回動（回転）する。このように、高価な中空モーター７０の代わりにモーター７１、第１の回転ギア７２、及び第２の回転ギア７３から構成される回動体（回転体）を用いることにより、本実施形態の光走査装置１００を低コストで製造することができる。

光源９０は、光を出射するためのものであり、例えば、レーザー光を出射するレーザー光源である。また、光源９０は、中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０及びミラー８１，８２，８３と反対側に配置される。光源９０から出射した光Ｌｉは、軸Ｂに沿って中空モーター７０の中空部７０ａを通過するように調整されている。なお、光源９０から出射される光Ｌｉは、赤色の光、緑色の光、及び青色の光を、例えばクロスダイクロイックプリズムなどで合成した３色の合成光であってもよい。

前述したように、ミラー８１，８２は、それぞれ中空モーター７０に設けられて固定され、ミラー８３はＺステージ８に設けられて固定される。図１に示したように、ミラー８１は中空モーター７０の軸Ｂ上に配置され、ミラー８２はミラー８１から一定距離離れた位置に配置される。ミラー８３は、ミラー８２によって反射された光Ｌｉが入射する位置に配置される。また、図５及び図６に示したように、ミラー８３は、反射した光Ｌｉが本体１（走査部２）の光反射部材２１に入射するように調整されている。

本実施形態では、ミラー８１，８２を中空モーター７０に設け、ミラー８３をＺステージ８に設けるようにしたが、これに限定されない。本発明のミラーは、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが、光スキャナー１０の光反射部材２１に入射するように構成されていればよく、ミラーの数、ミラーの配置（位置）、ミラーの大きさなどは適宜変更してもよい。

図１に示す半球面スクリーンＳＣ１は、点Ｏを頂点とする半球の内面を被走査面とするスクリーンである。なお、図１に示すように、光スキャナー１０の光反射部材２１が揺動していないときに、光源９０から出射された光Ｌｉが図２乃至図４に示す光反射部材２１に入射し、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄが、軸Ｂ上の半球面スクリーンＳＣ１の頂点Ｏに照射（走査）されるように調整することが望ましい。これにより、反射光Ｄを半球面スクリーンＳＣ１に直径走査させることが可能となる。

次に、図８を参照して光走査装置１００の動作について説明する。図８は、図１に示した光走査装置の動作を説明する図である。図８に示すように、光源９０から出射された光Ｌｉは、中空モーター７０の中空部７０ａを通過し、ミラー８１，８２，８３を介して、光スキャナー１０の光反射部材２１（図示省略）に入射する。よって、光反射部材２１が軸Ａ回りに揺動する（図中矢印ｑ方向に揺動する）ことにより、光反射部材２１によって反射された反射光が、図８に示す矢印Ｑの方向に走査される（直径走査される）。

さらに、中空モーター７０が軸Ｂ回りに回動（回転）する（図中矢印ｐ方向に回動する）ことにより、光反射部材２１によって反射された反射光が図８に示す矢印Ｐの方向に走査される。このように、光反射部材２１における軸Ａ回りの揺動と、中空モーター７０の軸Ｂ回りの回動（回転）とを組み合わせることにより、半球面スクリーンＳＣ１全体に光反射部材２１の反射光を走査させることができる。なお、この場合に、中空モーター７０は１８０度回動（回転）すればよい。

次に、図９乃至図１１を参照して、被走査面上における反射光の走査速度について説明する。図９は、図１に示した光スキャナーと被走査面との関係を説明する平面図であり、図１０は、図１に示した光スキャナーの反射光を走査させる被走査面を説明する正面図である。前述したように、図１に示した光スキャナー１０は、光反射部材２１が軸Ａ回りに揺動することにより、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄを被走査面、例えば、スクリーン上の所定方向（一方向）に走査させることができる。図９に示すように、光スキャナー１０の本体１（走査部２）は、Ｚステージ８の初期状態で、平面スクリーンＳＣ２から距離Ｌだけ離れた位置にある。厳密には、本体１の光反射部材２１（図示省略）が平面スクリーンＳＣ２から距離Ｌだけ離れた位置にある。図９又は図１０に示すように、走査部２を含む本体１は、光源９０からの光Ｌｉを光反射部材２１によって反射させ、矩形状の平面スクリーンＳＣ２の所定方向（図１０における長手方向（横方向））に反射光Ｄを走査させる。ここで、本体１の光反射部材２１が揺動していないときに、反射光Ｄの走査位置をＸ₀とする。また、走査位置Ｘ₀から一方向側（図９における左側）へ走査させたときの光反射部材２１の揺動角θをプラスの角度とし、走査位置Ｘ₀から他方向側（図９における右側）へ走査させたときの光反射部材２１の揺動角θをマイナスの角度とする。

図１１は、光反射部材の揺動角の一例を示すグラフである。図９及び図１０に示した例において、本体１（走査部２）における振動系ＳＩ（光反射部材２１）が所定の振動数（周波数）で揺動し、反射光Ｄを平面スクリーンＳＣ２上の走査位置をＸ₀から走査させ、走査位置Ｘ₁と走査位置Ｘ₂との間で往復走査させる場合（Ｘ₀→Ｘ₁→Ｘ₀→Ｘ₂→Ｘ₀→Ｘ₁→…）、図１１に示すように、光反射部材２１の揺動角θは、正弦関数で時間変化する（θ＝ｓｉｎ（ｔ））。この場合、図示を省略するが、揺動角θの速度ω₁は、余弦関数で時間変化する（ω₁＝ｄθ／ｄｔ＝ｃｏｓ（ｔ））。

このように所定の振動数（周波数）で振動系ＳＩ（光反射部材２１）が揺動して反射光Ｄを走査させる場合、平面スクリーンＳＣ２上の走査位置ｘは、距離Ｌと揺動角θとを用いて、以下の式（１）のように表すことができる。
ｘ＝Ｌ×ｔａｎθ …（１）

よって、変更手段により走査速度を変更する前の走査速度ｖ₁（以下、変更前の走査速度という）は、以下の式（２）のように表すことができる。
ｖ₁＝ｄｘ／ｄｔ＝Ｌ×｛１／（ｃｏｓθ）²｝ …（２）

以上説明したように、所定の振動数（周波数）で本体１の振動系ＳＩ（光反射部材２１）が揺動して反射光Ｄを走査させる場合、走査位置ｘにより走査速度ｖ₁が変化する。これは、被走査面が図１に示した半球面スクリーンＳＣ１であっても同様である。

図１２は、図１に示した光スキャナーと図１に示した半球面スクリーンとの関係を説明する側面図である。図１２に示すＺステージ８は、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの走査速度を変えるために、本体１（走査部２）の空間的位置を変更する。具体的には、Ｚステージ８は、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更するように、本体１（走査部２）を移動させる。すなわち、Ｚステージ８は、本発明における変更手段の一具体例に相当する。

図５及び図６に示した制御回路４は、Ｚステージ８により変更された走査速度（以下、変更後の走査速度という）が所定速度になるように、Ｚステージ８を制御する。具体的には、制御回路４は、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更することにより、変更前の走査速度の変化を相殺するように、Ｚステージ８を制御する。

ここで、例えば、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を短くすることにより変更前の走査速度を下げることができる。また、例えば、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を長くすることにより変更前の走査速度を上げることができる。よって、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更することにより、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの走査速度を変化させ、変更前の走査速度の変化を相殺すれば、変更後の走査速度を所定速度にすることが可能となる。

従って、制御回路４は、例えば、変更前の走査速度が高いときに、Ｚステージ８の可動部８ａを上昇させて本体１（走査部２）を半球面スクリーンＳＣ１に接近させ、変更前の走査速度を下げる。また、制御回路４は、例えば、変更前の走査速度が低いときに、Ｚステージ８の可動部８ａを下降させて（元の位置に戻して）本体１（走査部２）を半球面スクリーンＳＣ１から遠ざけ、変更前の走査速度を上げる。これにより、変更後の走査速度を、周期的に向き（方向）を変えながら一定又は略一定にすることができる。

なお、本発明において、「空間的位置を変更する」とは、所定の空間座標系、例えば、直交座標系や極座標系において、少なくとも一つの座標（パラメータ）を変更することをいい、物体の一部が空間的位置を変更する場合も含む。例えば、走査部２が軸Ａ回りに回動する場合、走査部２における一対の軸部材２８は半球面スクリーンＳＣ１に対する空間的位置を変えないが、光反射部材２１と枠部２７とのうち少なくとも一方は半球面スクリーンＳＣ１に対する空間的位置を変えるので、走査部２は「空間的位置を変更する」ことに該当する。

図１３乃至図１５は、図１に示したに示した被走査面の他の例を説明する側面図であり、図１６は図１５に示した顔型スクリーンの斜視図である。本実施形態では、光走査装置１００が反射光Ｄを走査させる被走査面として、半球面スクリーンＳＣ１の場合を示したが、これに限定されない。例えば、図１３に示すように、完全には半球ではないが略半球の内面である略半球面スクリーンＳＣ３であってもよいし、図１４に示すように、半球（又は略半球）と平面とを組み合わせた疑似半球面の内面である疑似半球面スクリーンＳＣ４であってもよい。また、図１５及び図１６に示すように、人の顔の形状を模した顔型スクリーンＳＣ５であってもよい。このように、本発明の光走査装置１００は、少なくとも一部に曲面を有するスクリーンを被走査面として反射光を走査させる場合に適している。

このように、本実施形態における光走査装置１００によれば、光反射部材２１が揺動することにより、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄを被走査面上に走査可能な光スキャナー１０と、軸Ｂ回りに回動（回転）可能に構成された中空モーター７０と、を備える。これにより、光反射部材２１を軸Ａ回りに揺動させるとともに、光スキャナー１０が設けられた中空モーター７０を軸Ａに垂直な軸Ｂ回りに回動させることにより、例えば、半球面スクリーンＳＣ１に、過不足無く反射光Ｄを走査させることができる。また、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの所定方向の走査速度を変更するために、本体１（走査部２）の半球面スクリーンＳＣ１に対する空間的位置が変更される。ここで、本体１（走査部２）の半球面スクリーンＳＣ１に対する空間的位置を変更する、例えば、走査部２を軸Ａ回りに回動させたり、本体１（走査部２）を移動させたりすることにより、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光の走査速度を変えることができる。よって、例えば、光反射部材２１の揺動運動に応じて本体１（走査部２）の半球面スクリーンＳＣ１に対する空間的位置を変更することにより、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光の走査速度を所定速度にすることが可能となる。これにより、例えば、光源９０から一定光量の光を光反射部材２１に入射させる場合に、半球面スクリーンＳＣ１上の走査位置による明るさの差異を低減させることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、Ｚステージ８により変更された走査速度が所定速度になるように、Ｚステージ８が制御される。これにより、例えば、光反射部材２１の揺動運動による半球面スクリーンＳＣ１上における走査速度の変化を相殺するように、Ｚステージ８が制御されるので、半球面スクリーンＳＣ１上における変更後の走査速度を所定速度にすることができる。これにより、例えば、光源９０から一定光量の光を光反射部材２１に入射させる場合に、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの明るさを一定又は略一定にすることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更するように、Ｚステージ８によって本体１（走査部２）が移動させられる。これにより、例えば、光反射部材２１の揺動運動に応じて、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更するようにＺステージ８の可動部８ａが移動するので、半球面スクリーンＳＣ１上における変更後の走査速度を容易に所定速度にすることができる。これにより、例えば、光源９０から一定光量の光を光反射部材２１に入射させる場合に、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの明るさを容易に一定又は略一定にすることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、変更手段は、走査部２が設けられ、軸Ｂの方向に移動するＺステージ８である。これにより、Ｚステージ８の可動部８ａが中空モーター７０の回動軸である軸Ｂの方向に移動することで、本体１（走査部２）が半球面スクリーンＳＣ１に接近し、又は半球面スクリーンＳＣ１から遠ざかるので、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更するように、本体１（走査部２）を容易に移動させることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、光源９０が中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０と反対側に配置され、光源９０から出射されて中空部７０ａを通過した光Ｌｉが光反射部材２１に入射するように、ミラー８１，８２，８３が構成される。これにより、中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０と反対側に光源９０を配置し、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが光スキャナー１０の光反射部材２１に入射するように、ミラー８１，８２，８３を構成したので、半球面スクリーンＳＣ１上に走査される反射光Ｄが光源９０や配線によって遮られることがない。また、中空モーター７０や光スキャナー１０の外部に光源９０を配置したので、光源９０を回動させる必要がなく、モーターなどの駆動系に余分な負荷をかけずに済むとともに、光源９０の駆動信号、特にレーザー光源における駆動信号がノイズの影響を受けにくくなり、安定した光源９０を実現することができる。さらに、光源９０は中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０と反対側であればよく、ミラー８１，８２，８３は中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光が光反射部材２１に入射すればよいので、光源９０及びミラー８１，８２，８３は位置、大きさ、数などの制約（制限）が少なく、光学系（光源及びミラー）の設計自由度が高いという利点がある。

（第２実施形態）
図１７乃至図１９は、本発明に係る光走査装置の第２実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

第２実施形態と第１実施形態との相違点は、Ｚステージ８に代えてＸステージ９を備えるようにしたことである。

図１７は、本発明に係る光走査装置の第２実施形態における構成を説明する概略側面図である。図１７に示すように、光スキャナー１０Ａは、Ｘステージ９を備える。Ｘステージ９は、中空モーター７０に固定されたレール９ａと、レール９ａ上に設置された移動部９ｂとを有する。移動部９ｂには、走査部２を含む本体１が設けられ、固定されている。また、レール９ａは、図２及び図４に示した軸Ａと軸Ｂとに直交する方向（図１７において、軸ＡがＹ軸方向、軸ＢがＺ軸方向に対してＸ軸方向）に伸び、中空モーター７０に設けられ、固定されている。移動部９ｂは、本体１（走査部２）とともにレール９ａに沿って移動する。すなわち、Ｘステージ９は、本発明における第３軸方向移動体の一具体例に相当する。

ミラー８１，８４は、それぞれ中空モーター７０に設けられ、固定されている。ミラー８１は、中空モーター７０の軸Ｂ上に配置される。ミラー８４は、ミラー８１によって反射された光Ｌｉが入射する位置に配置される。また、ミラー８４は、反射した光Ｌｉが本体１（走査部２）の光反射部材２１（図示省略）に入射するように調整されている。

本実施形態では、ミラー８１，８４を中空モーター７０に設けるようにしたが、これに限定されない。第１実施形態と同様に、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが、光スキャナー１０の光反射部材２１に入射するように構成されていればよく、ミラーの数、ミラーの配置（位置）、ミラーの大きさなどは適宜変更してもよい。

Ｘステージ９は、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの走査速度を変えるために、本体１（走査部２）の空間的位置を変更する。具体的には、Ｘステージ９は、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更するように、本体１（走査部２）を移動させる。すなわち、Ｘステージ９は、本発明における変更手段の一具体例に相当する。

図１８及び図１９は、図１７に示した光スキャナーの動作を説明する図である。図１８及び図１９に示すように、Ｘステージ９は、制御回路４に電気的に接続されており、制御回路４に制御されて移動部９ｂが移動する。制御回路４は、Ｘステージ９により変更された走査速度（以下、変更後の走査速度という）が所定速度になるように、Ｘステージ９を制御する。具体的には、制御回路４は、第１実施形態と同様に、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更することにより、変更前の走査速度の変化を相殺するように、Ｘステージ９を制御する。

すなわち、制御回路４は、例えば、図１８に示すように、半球面スクリーンＳＣ１の走査範囲における左端に反射光Ｄを走査させるときに、Ｘステージ９の移動部９ｂをレール９ａの右端に移動させる。また、制御回路４は、例えば、図１９に示すように、半球面スクリーンＳＣ１の右端に反射光Ｄを走査させるときに、Ｘステージ９の移動部９ｂをレール９ａの左端に移動させる。このように、Ｘステージ９の移動部９ｂをレール９ａの左端又は右端に移動させて本体１（走査部２）を半球面スクリーンＳＣ１から遠ざけ、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を長くすることで、変更前の走査速度を上げる。一方、制御回路４は、例えば、図１７に示したように、半球面スクリーンＳＣ１の頂点Ｏに反射光Ｄを走査させるときに、Ｘステージ９の移動部９ｂをレール９ａの中央に移動させる。このように、Ｘステージ９の移動部９ｂをレール９ａの中央に移動させて本体１（走査部２）を半球面スクリーンＳＣ１に接近させ、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を短くすることで、変更前の走査速度を下げる。これにより、変更後の走査速度を、周期的に向き（方向）を変えながら一定又は略一定にすることができる。

なお、制御回路４は、図１７乃至図１９に示したように、反射光Ｄが半球面スクリーンＳＣ１の中心Ｃを通るように、Ｘステージ９を制御するのが好ましい。これにより、反射光Ｄを半球面スクリーンＳＣ１上に直角に走査（照射）させることができる。

本実施形態では、被走査面として、半球面スクリーンＳＣ１の場合を示し、反射光Ｄが半球面スクリーンＳＣ１の中心Ｃを通るようにしたが、これに限定されない。図１３に示したように、略半球面スクリーンＳＣ３であってもよいし、図１４に示したように、疑似半球面スクリーンＳＣ４であってもよい。また、球体の内面である球面スクリーン（図示省略）であってもよい。これらの場合に、制御回路４は、反射光Ｄが各被走査面の中心を通るように、Ｘステージ９を制御するのが好ましい。

なお、本発明において、「球体」とは、球体の他に、半球体、略半球体、半球体（略半球体）と平面とを組み合わせた疑似半球体などの略球体も含む意味である。

このように、本実施形態における光走査装置１００によれば、変更手段は、本体１（走査部２）が設置され、軸Ａ及び軸Ｂに直交する方向に移動するＸステージ９である。これにより、Ｘステージ９の移動部９ｂが中空モーター７０の回動軸である軸Ｂ及び光反射部材２１の揺動軸である軸Ａに直交する方向に移動することで、本体１（走査部２）が半球面スクリーンＳＣ１に接近し、又は半球面スクリーンＳＣ１から遠ざかるので、本体１（走査部２）と半球面スクリーンＳＣ１との距離を変更するように、本体１（走査部２）を容易に移動させることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、反射光Ｄが半球面スクリーンＳＣ１の中心Ｃを通るように、Ｘステージ９が制御される。ここで、Ｘステージ９の移動部９ｂは、中空モーター７０の回動軸である軸Ｂ及び光反射部材２１の揺動軸である軸Ａに直交する方向に移動するので、半球面スクリーンＳＣ１における反射光Ｄの走査軌跡と平行に移動する。よって、反射光Ｄが半球面スクリーンＳＣ１の中心Ｃを通るように、Ｘステージ９を制御することにより、光反射部材２１の揺動角（振れ角）によらずに、反射光Ｄを半球面スクリーンＳＣ１に直角に走査（照射）させることができる。これにより、半球面スクリーンＳＣ１上における走査位置によらずに、反射光Ｄの入射角度を直角又は略直角にすることができ、どの方向から半球面スクリーンＳＣ１を見ても（半球面スクリーンＳＣ１を見る角度によらずに）、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの明るさを一定又は略一定にすることができる。

（第３実施形態）
図２０乃至図２３は、本発明に係る光走査装置の第３実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態又は第２実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

第３実施形態と第１実施形態との相違点は、Ｚステージ８に代えてアクチュエーター３Ａを備えるようにしたことである。

図２０は、本発明に係る光走査装置の第３実施形態における構成を説明する概略側面図である。図２０に示すように、光スキャナー１０Ｂは、本体１Ｂのみを備える。光スキャナー１０Ｂは、中空モーター７０に設けられ、固定されている。

ミラー８１，８５，８６は、それぞれ中空モーター７０に設けられ、固定されている。ミラー８１は、中空モーター７０の軸Ｂ上に配置される。ミラー８５は、ミラー８１によって反射された光Ｌｉが入射する位置に配置され、ミラー８６は、ミラー８５によって反射された光Ｌｉが入射する位置に配置される。また、ミラー８６は、反射した光Ｌｉが走査部２を含む本体１Ｂの光反射部材２１（図示省略）に入射するように調整されている。

本実施形態では、ミラー８１，８５，８６を中空モーター７０に設けるようにしたが、これに限定されない。第１実施形態と同様に、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが、光スキャナー１０の光反射部材２１に入射するように構成されていればよく、ミラーの数、ミラーの配置（位置）、ミラーの大きさなどは適宜変更してもよい。

図２１及び図２２は、図２０に示した光スキャナーの動作を説明する斜視図である。図２１及び図２２に示すように、光スキャナー１０Ｂ（本体１Ｂ）は、走査部２を支持する支持基板３に代えて、アクチュエーター３Ａを備える。４つのアクチュエーター３Ａは、矩形状の枠部２７の角部をそれぞれ支持する。各アクチュエーター３Ａは、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）から構成される圧電アクチュエーター、又はリニアアクチュエーターなどである。また、各アクチュエーター３Ａは、制御回路４と電気的に接続されており、制御回路４に制御されて伸縮する。

具体的には、アクチュエーター３Ａは、伸縮することにより、走査部２を軸Ａ回りに回動させる。すなわち、図２１に示すように、枠部２７の右側を支持する２つのアクチュエーター３Ａがそれぞれ矢印で示すように下方に縮むとともに、枠部２７の左側を支持する２つのアクチュエーター３Ａがそれぞれ矢印で示すように上方に伸びることにより、走査部２は軸Ａに関して時計回り（右回り）に回動（回転）する。また、図２２に示すように、枠部２７の右側を支持する２つのアクチュエーター３Ａがそれぞれ矢印で示すように上方に伸びるとともに、枠部２７の左側を支持する２つのアクチュエーター３Ａがそれぞれ矢印で示すように下方に縮むことにより、走査部２は軸Ａに関して反時計回り（左回り）に回動（回転）する。

アクチュエーター３Ａは、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの走査速度を変えるために、走査部２の空間的位置を変更する。すなわち、アクチュエーター３Ａは、本発明における変更手段の一具体例に相当する。

制御回路４は、アクチュエーター３Ａにより変更された走査速度（以下、変更後の走査速度という）が所定速度になるように、アクチュエーター３Ａを制御する。具体的には、制御回路４は、走査部２を軸Ａ回りに回動させることにより、変更前の走査速度の変化を相殺するように、各アクチュエーター３Ａを制御する。

ここで、例えば、光反射部材２１が揺動する方向（例えば時計回り）と逆方向（例えば反時計回り）に、走査部２を軸Ａ回りに回動させることにより、変更前の走査速度を下げることができる。また、例えば、光反射部材２１が揺動する方向（例えば時計回り）と同方向（例えば時計回り）に、走査部２を軸Ａ回りに回動させることにより、変更前の走査速度を上げることができる。よって、走査部２を軸Ａ回りに回動させることにより、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの走査速度を変化させ、変更前の走査速度の変化を相殺すれば、変更後の走査速度を所定速度にすることが可能となる。

従って、制御回路４は、例えば、変更前の走査速度が高いときに、アクチュエーター３Ａにより光反射部材２１が揺動する方向と逆方向に走査部２を回動させ、変更前の走査速度を下げる。また、制御回路４は、例えば、変更前の走査速度が低いときに、アクチュエーター３Ａにより光反射部材２１が揺動する方向と同方向に走査部２を回動させ、変更前の走査速度を上げる。これにより、変更後の走査速度を、周期的に向き（方向）を変えながら一定又は略一定にすることができる。

図２３は、本発明に係る光走査装置の第３実施形態における他の構成を説明する概略側面図である。本実施形態では、光スキャナー１０Ｂの光反射部材２１が揺動していないときに、反射光Ｄが半球面スクリーンＳＣ１の頂点Ｏを照射するように調整し、光反射部材２１が揺動することにより、反射光Ｄを直径走査させる場合を示したが、これに限定されない。例えば、図２３に示すように、光スキャナー１０Ｂの光反射部材２１が揺動していないときに、反射光Ｄと半球面スクリーンＳＣ１の水平軸とのなす角度が４５度となるように調整してもよい。この場合、中空モーター７０が３６０度回動（回転）することにより、半球面スクリーンＳＣ１全体に反射光Ｄを走査させることができる。なお、図２３に示したように、光スキャナー１０Ｂ（の光反射部材２１）を半球面スクリーンＳＣ１の中心Ｃに配置するのが好ましい。これにより、反射光Ｄを半球面スクリーンＳＣ１上に直角に走査（照射）させることができる。

このように、本実施形態における光走査装置１００によれば、アクチュエーター３Ａによって、走査部２が軸Ａ回りに回動させられる。これにより、例えば、光反射部材２１の軸Ａ回りの揺動運動に応じて走査部２が当該軸Ａ回りに回動するので、半球面スクリーンＳＣ１上における変更後の走査速度を容易に所定速度にすることができる。これにより、例えば、光源９０から一定光量の光を光反射部材２１に入射させる場合に、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの明るさを容易に一定又は略一定にすることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、走査部２を軸Ａ回りに回動させる変更手段が、圧電アクチュエーターである。これにより、例えば、軸Ａの両側に各圧電アクチュエーターを配置して伸縮運動させることで、走査部２を容易に軸Ａ回りに回動させることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、走査部２を軸Ａ回りに回動させる変更手段が、リニアアクチュエーターである。これにより、例えば、軸Ａの両側に各リニアアクチュエーターを配置して伸縮運動させることで、走査部２を容易に軸Ａ回りに回動させることができる。また、リニアアクチュエーターは、入力された制御信号に対してリニアに走査部２を回動（変位）させることができる。

また、本実施形態における光走査装置１００によれば、光反射部材２１が半球面スクリーンＳＣ１の中心Ｃに配置される。これにより、光反射部材２１の揺動角（振れ角）によらずに、反射光Ｄを半球体の内面である半球面スクリーンＳＣ１に直角に走査（照射）させることができる。これにより、半球面スクリーンＳＣ１上における走査位置によらずに、反射光Ｄの入射角度を直角又は略直角にすることができ、どの方向から半球面スクリーンＳＣ１を見ても（半球面スクリーンＳＣ１を見る角度によらずに）、半球面スクリーンＳＣ１上における反射光Ｄの明るさを一定又は略一定にすることができる。

（第３実施形態の変形例）
図２４は、本発明に係る光走査装置の第３実施形態の変形例を示すものである。なお、前述した第３実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

変形例と第３実施形態との相違点は、アクチュエーター３Ａに代えてモーター７を備えるようにしたことである。

図２４は、図２０乃至図２３に示した光スキャナーの変形例を説明する斜視図である。図２４に示すように、光スキャナー１０Ｃは、モーター７を備える。モーター７は、ローター（回転子）７ａを有し、ローター７ａの回動軸（回転軸）と走査部２の軸Ａとが一致する（同軸になる）ように、走査部２を含む本体１Ｃがローター７ａの先端部に設置される。なお、本体１Ｃは、枠部２７を支持するものとして、アクチュエーター３Ａに代えて前述の支持基板３を備えていてもよい。

モーター７は、第３実施形態と同様に、図２１及び図２２に示した制御回路４（図示省略）に電気的に接続されており、制御回路４に制御されてローター７ａが回動（回転）する。このように、ローター７ａが回動（回転）することにより、第３実施形態のアクチュエーター３Ａと同様に、走査部２を軸Ａ回りに回動させる。

このように、本実施形態における光走査装置１００によれば、走査部２を軸Ａ回りに回動させる変更手段が、モーター７である。これにより、例えば、ローター（回転子）７ａの回動軸（回転軸）と走査部２の軸Ａとが一致する（同軸になる）ように本体１Ｃ（走査部２）を配置することで、第３実施形態と同様に、走査部２を容易に軸Ａ回りに回動させることができる。

（第３実施形態の他の変形例）
図２５は、図２０に示した光走査装置の変形例を説明する概略側面図である。なお、前述した第３実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

変形例と第３実施形態との相違点は、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが光反射部材２１に入射し、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄがミラー８７に入射するように構成したことである。

図２５は、本発明に係る光走査装置の第３実施形態の変形例を説明における構成を説明する概略側面図である。図２５に示すように、光スキャナー１０Ｂは、本体１Ｂのみを備える。光スキャナー１０Ｂは、中空モーター７０に設けられ、固定されている。本体１Ｂの光反射部材２１（図示省略）は、中空モーター７０の軸Ｂ上に配置され、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが入射する。

ミラー８７は、中空モーター７０に設けられ、固定されている。ミラー８７は、本体１Ｂの光反射部材２１によって反射された反射光Ｄが入射する位置に配置される。なお、ミラー８７によって反射された反射光Ｄは、光スキャナー１０の光反射部材２１が揺動していないときに、軸Ｂ上の半球面スクリーンＳＣ１の頂点Ｏに照射（走査）されるように調整されている。

本実施形態では、ミラー８７を中空モーター７０に設けるようにしたが、これに限定されない。本体１Ｂの光反射部材２１によって反射された反射光Ｄが入射するように構成されていればよく、ミラーの数、ミラーの配置（位置）、ミラーの大きさなどは適宜変更してもよい。

また、本実施形態では、本体１Ｂを備えた光スキャナー１０Ｂを用いるようにしたが、これに限定されず、例えば、前述した変形例の光スキャナー１０Ｃを用いるようにしてもよい。

このように、本実施形態における光走査装置１００によれば、光源９０が中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０Ｂと反対側に配置され、光源９０から出射されて中空部７０ａを通過した光Ｌｉが光反射部材２１に入射し、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄが入射するように、ミラー８７が構成される。これにより、中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０Ｂと反対側に光源９０を配置し、光源９０から出射されて中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光Ｌｉが光スキャナー１０Ｂの光反射部材２１に入射し、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄが入射するように、ミラー８７を構成したので、半球面スクリーンＳＣ１上に走査される反射光Ｄが光源９０や配線によって遮られることがない。また、中空モーター７０や光スキャナー１０Ｂの外部に光源９０を配置したので、光源９０を回動させる必要がなく、モーターなどの駆動系に余分な負荷をかけずに済むとともに、光源９０の駆動信号、特にレーザー光源における駆動信号がノイズの影響を受けにくくなり、安定した光源９０を実現することができる。さらに、光源９０は中空モーター７０を挟んで光スキャナー１０Ｂと反対側であればよく、ミラー８７は中空モーター７０の中空部７０ａを通過した光が光反射部材２１に入射し、光反射部材２１によって反射された反射光Ｄが入射すればよいので、光源９０及びミラー８７は位置、大きさ、数などの制約（制限）が少なく、光学系（光源及びミラー）の設計自由度が高いという利点がある。

＜画像形成装置＞
前述した本発明に係る光走査装置１００は、例えば、画像を投影するスクリーンの少なくとも一部が曲面のプロジェクタ、イメージング用ディスプレイなどを備える画像形成装置に好適に適用することができる。なお、本発明に係る画像形成装置は、前述した光走査装置１００とほぼ同様の構成であるため、図示及びその説明を省略する。

このように、本実施形態に係る画像形成装置によれば、前述した本発明に係る光走査装置１００を備える。これにより、例えば、被走査面の長手方向において、走査位置による明るさの差異を低減させることができ、優れた走査特性を有する。これにより、高解像度の画像を形成することができ、優れた描画特性を有する画像形成装置を実現することができる。

なお、前述の各実施形態の構成を組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしてもよい。また、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ…本体、２…走査部、３Ａ…アクチュエーター、４…制御回路、７…モーター、８…Ｚステージ、９…Ｘステージ、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…光スキャナー、２１…光反射部材、２６…支持部材、２７…枠部、２８…軸部材、７０…中空モーター、７０ａ…中空部、８１〜８７…ミラー、９０…光源、Ａ…軸、Ｂ…軸、Ｃ…中心、ＳＣ１…半球面スクリーン

Claims (14)

1. 光を反射する光反射部材と、前記光反射部材を第１の軸回りに揺動可能に支持する支持部材と、を含む走査部を有し、前記光反射部材が揺動することにより、前記光反射部材によって反射された反射光を被走査面上に走査可能な光スキャナーと、
   前記光スキャナーが設けられ、前記第１の軸に垂直な第２の軸回りに回動可能に構成された回動体と、を備え、
   前記光スキャナーは、前記被走査面上における前記反射光の所定方向の走査速度を変更するために、前記走査部の前記被走査面に対する空間的位置を変更する変更手段を有する
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 前記変更手段により変更された前記走査速度が所定速度になるように、前記変更手段を制御する制御手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記変更手段は、前記走査部と前記被走査面との距離を変更するように、前記走査部を移動させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記変更手段は、前記走査部が設けられ、前記第２の軸方向に移動する第２軸方向移動体である
   ことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記変更手段は、前記走査部が設けられ、前記第１及び第２の軸に直交する第３の軸方向に移動する第３軸方向移動体である
   ことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
6. 前記被走査面が球体の内面であり、
   前記制御手段は、前記反射光が前記球体の中心を通るように、前記第３軸方向移動体を制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記変更手段は、前記走査部を前記第１の軸回りに回動させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
8. 前記変更手段は、圧電アクチュエーターである
   ことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記変更手段は、リニアアクチュエーターである
   ことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
10. 前記変更手段は、モーターである
    ことを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
11. 前記被走査面が球体の内面であり、
    前記光反射部材は、前記球体の中心に配置される
    ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の光走査装置。
12. 前記回動体は、前記第２の軸の近傍の部分に中空に形成された中空部を有し、
    前記回動体を挟んで前記光スキャナーと反対側に配置され、光を出射する光源と、
    前記光源から出射されて前記中空部を通過した光が前記光反射部材に入射し、前記光反射部材によって反射された前記反射光が入射するように構成されたミラーと、を更に備える
    ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の光走査装置。
13. 前記回動体は、前記第２の軸の近傍の部分に中空に形成された中空部を有し、
    前記回動体を挟んで前記光スキャナーと反対側に配置され、光を出射する光源と、
    前記光源から出射されて前記中空部を通過した光が、前記光反射部材に入射するように構成されたミラーと、を更に備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光走査装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光走査装置を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。

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