JP4513225B2 - 光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置 - Google Patents
光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光束を走査する光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、赤、緑、青の微弱な光束を２次元光走査装置で走査して観察者の瞳孔に投入することにより網膜上に直接描画を行う、いわゆる網膜走査型ディスプレイと呼ばれる装置が、本願出願人による特許第２８７４２０８号公報等において提案されている。かかる網膜走査型ディスプレイの主要構成要素であって、映像信号に基づいて出射される光束を走査するための光走査装置としては、浮遊ポリゴン型やガルバノミラー型等によるものが研究されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の光走査装置においては、装置の小型化、光走査の高速化、高解像度化という３つの課題を同時に解決可能なものは提案されていない。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、装置を小型化するとともに、光走査の高速化及び高解像度化を実現することができる光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成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】
この目的を達成するために、請求項１に記載の光走査装置は、入射した光束を所定方向へ偏向する光偏向手段を有する浮遊回転板と、内部に空間部が形成され、前記浮遊回転板をその空間部内に収納するとともに浮遊状態で回転可能に支持する収納筐体と、その収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させる浮遊回転駆動手段とを備え、前記収納筐体の前記光偏向手段に対向する面の少なくとも一部が透光性部材により構成され、前記光偏向手段は、前記透光性部材を透過して前記浮遊回転板に対して略垂直に入射した光束を、前記浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するように構成され、前記光偏向手段は、回折手段により構成され、前記光束は前記浮遊回転板の回転中心に入射されることを特徴とする。
【０００６】
従って、浮遊回転駆動手段は、収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に光束が入射されると、光偏向手段が光束を所定方向へ偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができる。よって、収納筐体の内部に極めて小型の浮遊回転板を収納する構成とすることにより、光走査装置を小型化することができる。また、浮遊回転板を収納筐体内に収納したので、空気の流れから隔離されて、安定性が向上する。また、収納筐体内で浮遊回転板を安定的且つ高速に回転させることにより、高速に光走査することができる。
また、浮遊回転板に対して略垂直に光束を入射させるとともに浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向し、浮遊回転板の回転により走査する。よって、光束が同一平面内で走査されるため、光学系が単純になるとともに、光走査装置をより小型に構成することが可能となる。
また、浮遊回転板に入射された光束は、回折手段により偏向される。よって、光偏向手段を浮遊回転板の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができる。さらに、前記光束は前記浮遊回転板の回転中心から入射できる。
【０００７】
また、請求項２に記載の光走査装置では、前記回折手段は、前記浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子からなることを特徴とする。
【０００８】
従って、光束が浮遊回転板に入射されると、その浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子が光束を所定方向に偏向する。よって、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の光走査装置では、前記回折手段は、前記浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の立体構造により構成された回折格子からなることを特徴とする。従って、光束が浮遊回転板に入射されると、その浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の立体構造により構成された回折格子が光束を所定方向に偏向する。よって、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の光走査装置では、前記回折手段は、その回折手段を構成する個別の格子要素が有する入射した光束に対する回折強度分布の最大方向と、その回折手段が有する回折方向とが同じであることを特徴とする。
【００１１】
従って、各格子要素による回折強度が最大になる方向と、複数の格子要素により形成され周期性に起因して生じる回折方向とが一致して、両方の相乗効果により回折効率を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項５に記載の光走査装置では、前記回折格子の格子ピッチの間隔は、入射される光の波長の整数倍であることを特徴とする。
【００１３】
従って、浮遊回転板の中心軸線方向から入射した光束は、浮遊回転板の平面方向に回折のピークを有する。
【００１４】
また、請求項６に記載の光走査装置では、前記光偏向手段は、複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、略同一面上で前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
従って、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができる。
【００１６】
また、請求項７に記載の光走査装置では、前記光偏向手段は、複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
従って、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができる。
【００１８】
また、請求項８に記載の光走査装置では、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力する検出手段と、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にする制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
従って、検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力し、制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にすることができる。よって、浮遊回転板の回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができる。
【００２０】
また、請求項９に記載の光走査装置では、前記検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の位置及び回転速度を検出して信号を出力し、前記制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の位置及び回転速度を所望の状態にすることを特徴とする。
【００２１】
従って、浮遊回転板の並進位置や前記中心軸線の傾き及び回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができる。
【００２２】
また、請求項１０に記載の光走査装置では、前記収納筐体は、その内部に形成された空間部が減圧されていることを特徴とする。
【００２３】
従って、浮遊回転板は、その減圧された空間部内において空気抵抗をほとんど受けることがないのでエネルギーの損失が少なく、高い安定性を保ちつつ、且つ高速に回転駆動される。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
また、請求項１１に記載の光走査装置では、前記光偏向手段が、入射された光束を前記浮遊回転板の回転中心から前記浮遊回転板の複数の半径方向へ回折するために、各回折方向に対応した複数の回折手段が略同一面上で前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
従って、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が、入射された光束を複数方向へ回折することができる。
【００２８】
また、請求項１２に記載の光走査装置では、前記光偏向手段が、入射された光束を前記浮遊回転板の回転中心から前記浮遊回転板の複数の半径方向へ回折するために、各回折方向に対応した複数の回折手段が前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
従って、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が入射された光束を複数方向へ回折することができる。
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
また、請求項１３に記載の光走査装置では、前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に、光束を前記光偏向手段を介して伝搬させるための導波路構造が形成されている。
【００３５】
従って、光偏向手段により偏向された光束を、前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に形成された導波路構造が伝搬させるので、結合光学系を簡単な構造とすることができる。
【００３６】
また、請求項１４に記載の光走査装置では、前記浮遊回転板には、複数の磁極が前記中心軸線を中心として円形状に配置され、前記収納筐体は、前記空間部を挟んで対向する一対の面上に、それぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石が前記中心軸線を中心として円形状に配置されていることを特徴とする。
【００３７】
従って、前記浮遊回転板に中心軸線を中心として円形状に配置された複数の磁極と、前記収納筐体に前記空間部を挟んで対向する一対の面上に中心軸線を中心として円形状に配置されたそれぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石により、浮遊回転板を浮遊させるとともに回転駆動させることができる。
【００３８】
また、請求項１５に記載の光走査装置では、入射した光束を所定方向へ偏向する光偏向手段を有する浮遊回転板と、その浮遊回転板を浮遊状態で回転可能に支持する支持手段と、前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させる浮遊回転駆動手段とを備え、前記光偏向手段は、前記浮遊回転板に対して略垂直に入射した光束を、前記浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するように構成され、前記光偏向手段は、回折手段により構成され、前記光束は前記浮遊回転板の回転中心に入射されることを特徴とする。
【００３９】
従って、浮遊回転駆動手段は、前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に略垂直に光束が入射されると、光偏向手段が光束を浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができる。
【００４０】
また、請求項１６に記載の画像形成装置では、少なくとも１つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、前記変調された光束を二次元的に走査させる走査手段と、前記走査された光束を投影するための光学系とを備えたものを対象として、特に、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。
【００４１】
従って、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を投影することにより、スクリーン上などに画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができる。
【００４２】
また、請求項１７に記載の画像形成装置では、少なくとも１つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、前記変調された光束を二次元的に走査させる走査手段と、前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射するための光学系とを備えたものを対象として、特に、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。
【００４３】
従って、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、その変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射することにより、観察者の網膜上に画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。まず、光走査装置１の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００４５】
図１は、光走査装置１の構造を模式的に表した斜視図であり、図２はその断面構造を模式的に表した断面図である。尚、以下の説明においては、図１に示されるように、後述する浮遊回転板２の中心軸線に沿って上下方向にＺ軸を、浮遊回転板２の半径方向にＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸と直交するＹ軸をとることとする。
【００４６】
光走査装置１は、図１あるいは図２に示されるように、浮遊回転板２と、内部に空間部３ａが形成されて浮遊回転板２をその空間部３内に収納する収納筐体３とから構成されている。浮遊回転板２は、シリコン等の材質からなる円盤状の部材であり、基板層５と、その基板層５の上に積層形成された光偏向層６とから構成されている。また、浮遊回転板２は、厚さが約１ｍｍ程度、直径が約５ｍｍ程度と極めて小型に形成される。
【００４７】
基板層５には、磁極としての４個の永久磁石５ａが中心軸線を中心として円形状に等間隔で配置されており、それぞれＳ極が＋Ｚ方向（上向き）、Ｎ極が−Ｚ方向（下向き）になるように配置されている。
【００４８】
光偏向層６には、光束を導くための透明な光導波路２０が形成され、回転中心を含む円形の領域に、光束を偏向するための回折部７１が形成されている。尚、回折部７１が本発明の光偏向手段及び回折手段を構成するものである。回折部７１は、図３に示す浮遊回転板２の回転中心付近の拡大断面図に表されるように、ストライプ状の屈折率分布を有する領域である。すなわち、回折部７１は、光導波路２０と屈折率が異なる複数の格子領域７１ａが等間隔なストライプ状に形成された回折格子である。格子間隔、すなわち、各格子領域７１ａのピッチは、入射される光束の波長の整数倍に設定されている。尚、光導波路２０と格子領域７１ａとは、単に屈折率が異なっていればよく、屈折率の大小関係は問わない。光偏向層６の上面部には、図２に示すように、後述する発光素子６０から出射される光を強く反射するための位置検出用高反射部６ａが等間隔に４箇所設けられている。
【００４９】
収納筐体３は、ガラス材料からなり、全体が円筒状に形成され、且つ内部に空間部を有するカプセル状の部材である。収納筐体３は、円筒外周部をなす壁面部材３ｄと、円筒上面部をなす上面ガラス板３ｂと、円筒下面部をなす底板３ｃとから構成され、内部にはこれらの部材に囲まれた空間部３ａが形成されている。つまり、上面ガラス板３ｂと底板３ｃとは、空間部３ａを挟んで、その空間部３ａに収納される浮遊回転板２のＺ軸方向において対向している。
【００５０】
そして、上面ガラス板３ｂ及び底板３ｃには、それぞれ８個の電磁石３ｅが中心軸線を中心として円形状に等間隔となるように配置されている。また、上面ガラス板３ｂは、浮遊回転板２上に設けられた光偏向層６に対して、光源から出射される光束をＺ軸に沿って＋方向から−方向へ垂直に入射させるために、光束が透過可能な透明なガラス材料により構成されている。尚、上面ガラス板３ｂが、本発明の透光性部材を構成するものである。
【００５１】
また、上面ガラス板３ｂには、発光ダイオード等からなる発光素子６０が、位置検出用の光を出射するように下向きに設けられている。また、上面ガラス板３ｂには、位置検出用高反射部６ａによる反射光を受光して光量の変化を検出するための受光素子６２が設けられている。
【００５２】
壁面部材３ｄには、Ｚ軸方向において浮遊回転板２に設けられた光導波路２０と略同一の高さに光導波路５１がリング状に形成されている。よって、光導波路２０内をＸＹ平面上のいずれかの方向に伝搬した光束は、更に光導波路５１内を伝搬した後、この光導波路５１より装置外方へ出射されるのである。尚、光導波路２０及び光導波路５１が、本発明の導波路構造を構成するものである。
【００５３】
収納筐体３内部の空間部３ａは、浮遊回転板２の回転時における空気抵抗を減ずるために減圧封止されており、略真空状態となるまで減圧されていることが望ましい。
【００５４】
次に、光走査装置１の電気的構成について図２を参照して説明する。
光走査装置１は、浮遊回転板２を駆動、制御するための制御部８を備えている。制御部８は、浮遊回転駆動回路９と、位置回転速度検出回路１０と、位置回転制御回路１１とから構成されている。尚、浮遊回転駆動回路９が本発明の浮遊回転駆動手段を、位置回転速度検出回路１０、発光素子６０、受光素子６２及び位置検出用高反射部６ａが検出手段を、位置回転制御回路１１が制御手段をそれぞれ構成するものである。
【００５５】
浮遊回転駆動回路９は、浮遊回転板２を浮遊させるとともに、浮遊回転板２の中心軸線（浮遊回転板２の円形中心を通るＺ軸に平行な直線）周りに回転駆動させるために、各電磁石３ｅ，３ｆに電流を供給する電気回路である。各電磁石に供給する電流量とタイミングは、位置回転制御回路１１で求められたバランスによって決定される。
【００５６】
ここで、浮遊回転板２を浮遊・回転駆動させる原理について、図４及び図５を参照して説明する。
【００５７】
まず、上面ガラス板３ｂ上の８個の電磁石３ｅ及び底板３ｃ上の８個の電磁石３ｆに、＋Ｚ方向（上向き）をＮ極、−Ｚ方向（下向き）をＳ極とする同一の強さの磁力が発生するように、各電磁石３ｅ，３ｆにそれぞれ電流を流す。ここで、浮遊回転板２上に設けた永久磁石５ａは、前述したように、Ｓ極が＋Ｚ方向（上向き）、Ｎ極が−Ｚ方向（下向き）である。よって、永久磁石５ａは、上面においては上面ガラス板３ｂ上の電磁石３ｅの下側と極性が同一であり、且つ、下面においては底板３ｃ上の電磁石３ｆの上側と極性が同一であるので、浮遊回転板２上に設けた永久磁石５ａは、上面ガラス板３ｂ上の電磁石３ｅ及び底板３ｃ上の電磁石３ｆとそれぞれ反発し合い、浮遊回転板２は空間部３ａ内で浮遊状態となる。また、各電磁石３ｅ，３ｆにおいて発生する磁力の強さが同一であるので、磁場のバランスがとれた状態となっており、浮遊回転板２は回転することなく静止状態を維持している。
【００５８】
次に、図５に示すように、上面ガラス板３ｂの円形中心を挟んで対向する一対の電磁石３ｅ、及び、空間部３ａを挟んでこれらの電磁石３ｅに対応する底板３ｃ上の一対の電磁石３ｆに対して、磁場のバランスをとりながら磁力を低減するようにこれらの電磁石３ｅ，３ｆへ流す電流を減少させる。これにより、近接した磁極、すなわち、浮遊回転板２上の永久磁石５ａのうち、磁力を低減させた電磁石３ｅ，３ｆに最も近接した永久磁石５ａに、浮遊回転板２を回転させる方向のトルクが発生する。
【００５９】
位置回転速度検出回路１０は、上面ガラス板３ｂに設けられた発光素子６０を発光させるとともに、同じく上面ガラス板３ｂに設けられた受光素子６１からのアナログ信号の強度及びタイミングより浮遊回転板２の並進位置、中心軸線の傾き及び中心軸線周りの回転速度を検出し、回転速度、回転中心からのずれ、回転軸方向位置からのずれ及び浮遊回転板２の傾きをそれぞれ示すデジタル信号を出力する電気回路である。ここで、浮遊回転板２の並進位置とは、浮遊回転板２の回転軸（Ｚ軸）方向位置及び回転軸に垂直な平面（ＸＹ平面）位置（本来の回転中心からのずれ）を意味する。
【００６０】
つまり、浮遊回転板２上に設けられた４箇所の位置検出用高反射部６ａは、浮遊回転板２の回転に伴って発光素子６０に対向する位置に達した時に、発光素子６０により発せられる光を反射し、反射光が受光素子６１に入射される。回転軸（Ｚ軸）方向の位置は、受光素子６１からの入力信号の強度の平均値により算出される。具体的には、浮遊回転板２が最適位置にある場合に受光素子６１上で集光するように設定しておき、浮遊回転板２が最適位置からずれた場合に受光素子６１に入射する光量が低下することを検出することにより、Ｚ軸方向の位置を検出する。
【００６１】
一方、回転軸に垂直な平面（ＸＹ平面）位置は、回転中心が設定位置からずれると、１回転で４回発生する入力信号の間隔に時間差が生じることを利用して検出し、回転速度は、受光素子６１からの入力信号の周期により検出される。また、浮遊回転板２に設けられた４カ所の位置検出用高反射部６からの反射光に対する信号強度の大小により、浮遊回転板２の中心軸線の傾きを検出する。
【００６２】
位置回転制御回路１１は、位置回転速度検出回路１０からの出力信号及び設定された回転速度に基づいて浮遊回転駆動回路へ帰還を与えることにより、浮遊回転板２の収納筐体３に対する並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を補正して所望の状態に制御する電気回路である。ここで、位置回転制御回路１１からの出力は、各電磁石３ｅ，３ｆのスイッチング周期、平均電流量、電磁石３ｅ，３ｆの同一平面内における電流量バランス、電磁石３ｅ，３ｆの上下における電流量バランスなどである。
【００６３】
すなわち、前述したように、浮遊回転駆動回路９が電磁石３ｅ，３ｆに電流を供給することにより浮遊回転板２を浮遊させ、且つ回転駆動させるのであるが、位置回転制御回路１１は、浮遊回転板２の収納筐体３に対する並進位置、及び回転速度が所望の状態となるように位置回転速度検出回路１０からの出力信号を浮遊回転駆動回路９に帰還させることにより、各電磁石３ｅ，３ｆに供給する電流値を制御するのである。
【００６４】
詳細には、位置回転制御回路１１は、設定された回転速度で回転するように電磁石３ｅ、３ｆに加える電流の大きさ、各電磁石のスイッチングのタイミングを算出する。回転速度が設定速度と等しいかどうかを判断し、遅れがあれば電流値を補正する。また、信号間隔のズレに応じて、同一平面内の電磁石へ与える電流のバランスを変更する。さらに、信号の大きさに応じて、上下の電磁石へ与える電流のバランスを変更する。
【００６５】
次に、本実施形態の光走査装置１において、光を走査させる場合の作用について説明する。
【００６６】
図１及び図２に示すように、光源（図示せず）から浮遊回転板２に向かって光束が発せられると、その光束は上面ガラス板３ｂを透過し、光偏向層６上に形成された回折部７１に対して略垂直に光束が入射される。
【００６７】
回折部７１は、その格子間隔が入射光の波長の整数倍に設定されているため、浮遊回転板２の中心軸線方向から入射した光束は、浮遊回転板２のＸＹ平面方向に回折のピークを有する。回折部７１が単純なストライプ構造で形成されている場合、浮遊回転板２の中心軸線方向（Ｚ軸方向）から入射された光束は、その一部がＸＹ平面方向かつ回折格子７のストライプと垂直な方向に回折され、±Ｘ方向にそれぞれ偏向された２本の光束となって光導波路２０内を伝搬する。光導波路２０を伝搬した光束は、光偏向層６の端部より出射され、さらに収納筐体３の壁面部材３ｄにリング状に形成された光導波路５１に入射する。光束はこの光導波路５１を伝搬した後、その端面から装置外方へ出射される。従って、出射された光束は、浮遊回転板２の回転にともなって、回転走査されるのである。
【００６８】
以上説明したことから明らかなように、本発明の実施形態の光走査装置１によれば、収納筐体３の内部に極めて小型の浮遊回転板２を収納する構成とすることにより、光走査装置１を小型化することができるという効果がある。また、浮遊回転板２を収納筐体３内に収納したので、空気の流れから隔離されて、安定性が向上するという効果がある。また、収納筐体３内で浮遊回転板２を安定的且つ高速に回転させることにより、高速に光走査することができるという効果がある。また、浮遊回転板２の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができるという効果がある。
【００６９】
また、浮遊回転板２は、減圧封止された空間部３ａ内において空気抵抗をほとんど受けることがないのでエネルギーの損失が少なく、高い安定性を保ちつつ、且つ高速に回転駆動されるという効果がある。また、外部からの汚れや、異物の混入を防止できるので、初期の特性を長期に保つことができる。
また、浮遊回転板２に対して略垂直に光束を入射させるとともに浮遊回転板２と平行なＸＹ平面上の所定方向に偏向し、浮遊回転板２の回転により走査する。よって、光束が同一平面内で走査されるため、光学系が単純になるとともに、光走査装置１を極めて小型に構成することが可能となるという効果がある。
浮遊回転板２に入射された光束は、回折部７１により偏向されるように構成したので、光偏向手段を浮遊回転板２の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができるという効果がある。
【００７０】
また、回折部７１は、浮遊回転板２上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子であるので、シリコン等の材質からなる浮遊回転板２上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。回折部７１により偏向された光束を、光導波路２０及び５１が伝搬させるので、結合光学系を簡単な構造とすることができるという効果がある。尚、光導波路２０及び５１は、省略して構成することも可能であり、浮遊回転板２又は収納筐体３のいずれか一方に設ける構成でも構わない。
【００７１】
尚、光偏向層６の構成は前述した実施形態に限られず、種々の変更を施して実施することが可能である。以下に、光偏向層６の変形例について説明する。
【００７２】
図６に示す変形例では、回折部７２が、光偏向層６の半径方向中心部の近傍に等間隔なストライプ状の格子溝、すなわち、凹凸を形成した回折格子により構成されている。よって、この変形例においては、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。この場合、凹凸のピッチは、入射光の波長の整数倍になっており、図６の紙面の左右方向に入射光を回折する。さらに、浮遊回転板２を回転させれば、回折した光をＸＹ平面内で走査することができる。
【００７３】
また、図７に示す変形例では、回折部７３が、回折部７２と同様に等間隔なストライプ状の凹凸により形成された回折格子であるが、格子要素（すなわち、各凹凸）がＸＹ平面に対してθ＝４５度の角度で形成されている。格子要素が４５度に形成されていると、真上から垂直に入射した光は真横に反射されるため、単独の格子要素による回折分布は真横方向（ＸＹ平面方向）が強度最大となる。さらに、回折部７３は、真上からの入射光を真横に回折する方向となるような場合にブラッグ条件を満たすように格子要素の周期（格子間隔）を設定することで、前者との相乗効果により回折効率をさらに向上させるようにしたものである。ここで、回折部７３が形成される面と各凹凸とのなす角度をθ、格子間隔、すなわち凹凸のピッチをｄ、光束の波長をλとしたときに、ｄ・ｃｏｓθ＝ｎλ（ｎは整数）の関係が成り立つ場合にブラッグ条件が満たされることになる。ブラッグ条件が満たされる場合、各格子面でＸＹ平面方向に反射された波が同位相となって強め合うので回折の条件が最も良好となる。
【００７４】
よって、この変形例においては、各格子要素による回折強度が最大になる方向と、複数の格子要素により形成された回折部の周期性に起因して生じる回折方向とが一致して、両方の相乗効果により回折効率を向上させることができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、明るい回折光をＸＹ平面内で走査することができる。
【００７５】
図８に示す変形例は、赤、緑、青のそれぞれ異なる波長を持った光束を回折する赤色光用回折部７４Ｒ、緑色光用回折部７４Ｇ、青色光用回折部７４ＢをＺ軸方向に積層して形成したものであり、３種類の波長の光束を回折することができる。よって、この変形例においては、中心軸線方向に積層されて浮遊回転板２に形成された各光束の波長に対応した回折部が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、赤、青、緑の異なる波長の光束をＸＹ平面内で走査することができる。
【００７６】
図９に示す変形例は、赤、緑、青のそれぞれ異なる波長を持った光束を回折する赤色光用回折部７５Ｒ、緑色光用回折部７５Ｇ、青色光用回折部７５Ｂを略同一面上（ＸＹ平面上）で浮遊回転板２に形成したものであり、図８の変形例と同様に３種類の波長の光束を回折することができる。よって、この変形例においては、略同一面上で浮遊回転板に形成された各光束の波長に対応した回折部が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、赤、青、緑の異なる波長の光束をＸＹ方向のほぼ同一平面内で走査することができる。
【００７７】
図１０に示す変形例は、±Ｘ方向に光を回折する回折部７６と±Ｙ方向に光を回折する回折部７７とをＺ軸方向に積層して形成したものであり、４方向に光束を偏向することができる。よって、この変形例においては、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、ＸＹ平面内で一度に複数の方向に光を走査することができる。
【００７８】
図１１に示す変形例は、±Ｘ方向に光を回折する回折部と±Ｙ方向に光を回折する回折部とをＸＹ平面上で重ね合わせて形成した回折格子部を備えたものであり、図１０の変形例と同様に４方向に光束を偏向することができる。よって、この変形例においては、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が、入射された光束を複数方向へ回折することができるという効果がある。
【００７９】
図１２に示す変形例は、回折部７９を浮遊回転板２の周縁付近に配置し、所定幅のリング状に形成したものである。回折部７９は、円周方向に等間隔で４つの領域に分割されている。そして、±Ｘ方向に回折方向を有する領域が回転中心を挟んで対向するとともに、±Ｙ方向に回折方向を有する領域が回転中心を挟んで対向し、各領域はそれぞれ９０度の走査角を有している。従って、浮遊回転板２が１回転する毎に、回折光を９０度の走査角で４回の走査をすることができる。なお、この場合、真上からの入射光を真横に回折できるようなブラッグ条件を満たす格子面を用いれば、より明るい光を走査できる。
【００８０】
図１３乃至図１４に示す浮遊回転板２は、回折手段として多面鏡を用いた変形例である。
【００８１】
図１３に示す変形例は、浮遊回転板２上に四角錐形状の反射鏡３１を形成したものであり、Ｚ軸方向から入射した光束は、ＸＹ平面方向に偏向され、浮遊回転板２の回転により走査される。
よって、この変形例においては、反射鏡３１が光束を反射することにより、光束を所定方向に偏向することができるので、高い偏向効率を実現できるとともに、光源波長の変動に対しても安定して光束を偏向することができるという効果がある。
【００８２】
図１４は、浮遊回転板２を多角柱形状（図１４では八角柱）とし、その側面に反射鏡３２を形成したものであり、通常のポリゴンスキャナーと同様に、入射光を反射鏡３２によりＸＹ平面方向に反射させて走査することができる。
よって、この変形例においては、八角柱の側面部分に形成された反射鏡３２が光束を反射するので、浮遊回転板２の１回転あたりの走査線を多くとることができるという効果がある。
【００８３】
尚、浮遊回転板２は、図１３及び図１４に示した形状以外の多角柱や、多角錐、又は多角錐台の形状に形成しても構わないことは勿論である。
次に、光走査装置１を備えた画像形成装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８４】
図１５は、光走査装置１を用いた画像形成装置の一実施形態である投影型ディスプレイ１００の全体構成図である。投影型ディスプレイ１００では、水平走査系に前記実施形態の光走査装置１が用いられている。外部からの映像信号及び水平走査系の光センサからのＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）信号が光源ユニット部１０１に供給されると、映像信号供給回路１０５が映像信号及び水平同期信号、垂直同期信号を発生する。ここで、ＢＤ信号とは、画像の開始端を決定するために用いられる信号である。Ｂレーザドライバ１０６、Ｇレーザドライバ１０７、Ｒレーザドライバ１０８は映像信号に基づいて、Ｂレーザ光源１０９、Ｇレーザ光源１１１，Ｒレーザ光源から青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光をそれぞれ出射する。これら３色のレーザ光は、コリメート光学系１１２によりそれぞれコリメートされた後、ダイクロイックミラー１１３により合成され、結合光学系１１４により光ファイバ１１５に導かれる。
【００８５】
光ファイバ１１５によって導かれたレーザ光は、第１リレー光学系１１６により水平走査系１１７の光走査装置１の偏向面に垂直方向から入射される。偏向面から水平に出射されたレーザ光は水平方向に走査されて、第２リレー光学系１１８によって垂直走査系１１９のガルバノミラーに入射される。レーザ光は、垂直走査系１１９により垂直方向に走査され、第３リレー光学系１２０によりスクリーン１２１上に投影されることにより、２次元走査された画像が表示されるのである。
【００８６】
よって、投影型ディスプレイ１００においては、主要構成要素である光走査装置１が、小型で、高速・高解像度であるので、投影型ディスプレイ１００を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【００８７】
次に、光走査装置１を用いた画像形成装置の他の実施形態である網膜走査型ディスプレイ２００の構成について図面を参照しながら説明する。
図１６は、光走査装置１を用いた網膜走査型ディスプレイ２００の全体構成を示す全体構成図である。画像表示装置２００では、水平走査系に前記実施形態の光走査装置１が用いられている。第３リレー光学系２２０以外の各構成は、図１４に示す投影型ディスプレイ１００と同様であるので、これらについては説明を省略し、第３リレー光学系２２０についてのみ説明する。第３リレー光学系２２０は、水平走査系１１７及び垂直走査系１１９により２次元走査された光束を観察者の瞳孔に入射させ、最終的に観察者の網膜上に投影するための複数のレンズを組み合わせて構成した光学系である。観察者は、このように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光により画像を認識することができるのである。
【００８８】
よって、網膜走査型ディスプレイ２００においては、主要構成要素である光走査装置１が、小型で、高速・高解像度であるので、網膜走査型ディスプレイ２００を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【００８９】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００９０】
例えば、前記実施形態の光走査装置１では、浮遊回転板２を磁気力により浮遊・回転させるように構成したが、静電力、あるいは磁気力及び静電力の組み合わせにより浮遊回転板２を浮遊・回転させるように構成してもよい。例えば、前記実施形態における永久磁石５ａに代えて浮遊回転板２上に電極パターンを形成するともに、電磁石３ｅ，３ｆに代えて前記電極パターンに対向する電極を収納筐体３に設ける。そして、制御部８より収納筐体３の電極に電気信号を送ることにより浮遊回転板２上の電極パターンと収納筐体３に設けた電極との間に静電力を発生させて、浮遊回転板２の浮遊・回転を制御するようにしてもよい。尚、静電力により円盤を浮遊・回転させるための制御方法は、特開平８−３２０２３１号公報、特許第３０８６００３号公報等に開示されている。
【００９１】
また、前記実施形態の光走査装置１では、浮遊回転板２をガラスカプセル状の収納筐体３内に収納する構成としたが、これに限られるものではない。要するに、光束を浮遊回転板２の光偏向層６に対して垂直に入射し、浮遊回転板２の面方向と平行な円周方向に偏向する構成であれば、光走査装置を小型化することができるのである。
【００９２】
また、前記実施形態の光走査装置１は、投影型ディスプレイ１００や網膜走査型ディスプレイ２００以外の画像形成装置にも利用可能であることは言うまでもない。例えば、光走査装置１をレーザプリンタに組み込んで、感光体ドラム上にレーザ光を走査させるように構成してもよい。
【００９３】
また、前記実施形態の光走査装置１では、浮遊回転板２の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して制御するように構成したが、浮遊回転板２の並進位置がずれないように収納筐体３を構成すれば、回転速度のみを検出手段により検出し、制御手段により回転速度のみを制御するように構成してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に記載の光走査装置によれば、浮遊回転駆動手段は、収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に光束が入射されると、光偏向手段が光束を所定方向へ偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができる。よって、収納筐体の内部に極めて小型の浮遊回転板を収納する構成とすることにより、光走査装置を小型化することができるという効果がある。また、浮遊回転板を収納筐体内に収納したので、空気の流れから隔離されて、安定性が向上するという効果がある。また、収納筐体内で浮遊回転板を安定的且つ高速に回転させることにより、高速に光走査することができるという効果がある。
また、この光走査装置によれば、浮遊回転板に対して略垂直に光束を入射させるとともに浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向し、浮遊回転板の回転により走査する。よって、光束が同一平面内で走査されるため、光学系が単純になるとともに、光走査装置をより小型に構成することが可能となるという効果がある。
また、この光走査装置によれば、浮遊回転板に入射された光束は、回折手段により偏向される。よって、光偏向手段を浮遊回転板の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができるという効果がある。さらに、光束は浮遊回転板の回転中心に入射できる。
【００９５】
また、請求項２に記載の光走査装置によれば、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。
【００９６】
また、請求項３に記載の光走査装置によれば、よって、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。
【００９７】
また、請求項４に記載の光走査装置によれば、各格子要素による回折強度が最大になる方向と、複数の格子要素により形成され周期性に起因して生じる回折方向とが一致して、両方の相乗効果により回折効率を向上させることができるという効果がある。
【００９８】
また、請求項５に記載の光走査装置によれば、浮遊回転板の中心軸線方向から入射した光束は、浮遊回転板の平面方向に回折のピークを有するようにできる。
【００９９】
また、請求項６に記載の光走査装置によれば、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。
【０１００】
また、請求項７に記載の光走査装置によれば、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。
【０１０１】
また、請求項８に記載の光走査装置によれば、検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力し、制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にすることができる。よって、浮遊回転板の回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができるという効果がある。
【０１０２】
また、請求項９に記載の光走査装置によれば、前記検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して信号を出力し、前記制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を所望の状態にすることができる。よって、浮遊回転板の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができる。
【０１０３】
また、請求項１０に記載の光走査装置によれば、浮遊回転板は、減圧封止された空間部内において空気抵抗をほとんど受けることがないのでエネルギーの損失が少なく、高い安定性を保ちつつ、且つ高速に回転駆動されるという効果がある。
【０１０４】
また、請求項１１に記載の光走査装置によれば、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が、入射された光束を複数方向へ回折することができるという効果がある。
【０１０５】
また、請求項１２に記載の光走査装置によれば、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が入射された光束を複数方向へ回折することができるという効果がある。
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
また、請求項１３に記載の光走査装置によれば、光偏向手段により偏向された光束を、前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に形成された導波路構造が伝搬させるので、結合光学系を簡単な構造とすることができるという効果がある。
【０１０９】
また、請求項１４に記載の光走査装置によれば、前記浮遊回転板に中心軸線を中心として円形状に配置された複数の磁極と、前記収納筐体に前記空間部を挟んで対向する一対の面上に中心軸線を中心として円形状に配置されたそれぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石により、浮遊回転板を浮遊させるとともに回転駆動させることができるという効果がある。
【０１１０】
また、請求項１５に記載の光走査装置によれば、浮遊回転駆動手段は、前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に略垂直に光束が入射されると、光偏向手段が光束を浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができるという効果がある。また、この光走査装置によれば、浮遊回転板に入射された光束は、回折手段により偏向される。よって、光偏向手段を浮遊回転板の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができるという効果がある。さらに、光束は浮遊回転板の回転中心に入射できる。
【０１１１】
また、請求項１６に記載の画像形成装置によれば、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を投影することにより、スクリーン上などに画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【０１１２】
また、請求項１７に記載の画像形成装置によれば、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、その変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射することにより、観察者の網膜上に画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の光走査装置の概略構成及び作用を説明する斜視図である。
【図２】 光走査装置の構成及び作用を説明する断面図である。
【図３】 屈折率分布により形成した回折格子を有する浮遊回転板の部分断面図である。
【図４】浮遊回転板の静止状態を説明する説明図である。
【図５】浮遊回転板が回転駆動される状態を説明する説明図である。
【図６】 立体構造により形成した回折格子を有する浮遊回転板の変形例の部分断面図である。
【図７】 回折効率を向上させるように凹凸の角度を設定した浮遊回転板の変形例の部分断面図である。
【図８】 ３種類の波長に対応する回折格子を積層して構成した浮遊回転板の変形例の部分断面図である。
【図９】 ３種類の波長に対応する回折格子を浮遊回転板の略同一面上に構成した浮遊回転板の部分断面図である。
【図１０】 回折方向の異なる複数個の回折格子を積層して構成した浮遊回転板の部分断面図である。
【図１１】 回折方向の異なる複数個の回折格子を浮遊回転板の略同一面上に構成した浮遊回転板の部分断面図である。
【図１２】 回折格子を浮遊回転板の周辺部に配置した変形例を示す斜視説明図である。
【図１３】 浮遊回転板上に四角錘形状の反射鏡を形成した変形例を示す斜視説明図である。
【図１４】 浮遊回転板を多面鏡により構成した変形例を示す斜視説明図である。
【図１５】 投影型ディスプレイの構成を示す全体構成図である。
【図１６】 網膜走査型ディスプレイの構成を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１ 光走査装置
２ 浮遊回転板
３ 収納筐体
３ａ 空間部
３ｂ 上面ガラス板
３ｃ 底板
３ｅ 電磁石
３ｆ 電磁石
５ 基板
５ａ 永久磁石
６ 光偏向層
６ａ 位置検出用高反射部
２０ 光導波路
５１ 光導波路
６０ 発光素子
６１ 受光素子
７１ 回折部
７２ 回折部
７３ 回折部
７４Ｒ 赤色光用回折部
７４Ｇ 緑色光用回折部
７４Ｂ 青色光用回折部
７５Ｒ 赤色光用回折部
７５Ｇ 緑色光用回折部
７５Ｂ 青色光用回折部
１００ 投影型ディスプレイ
２００ 網膜走査型ディスプレイ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光束を走査する光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、赤、緑、青の微弱な光束を２次元光走査装置で走査して観察者の瞳孔に投入することにより網膜上に直接描画を行う、いわゆる網膜走査型ディスプレイと呼ばれる装置が、本願出願人による特許第２８７４２０８号公報等において提案されている。かかる網膜走査型ディスプレイの主要構成要素であって、映像信号に基づいて出射される光束を走査するための光走査装置としては、浮遊ポリゴン型やガルバノミラー型等によるものが研究されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の光走査装置においては、装置の小型化、光走査の高速化、高解像度化という３つの課題を同時に解決可能なものは提案されていない。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、装置を小型化するとともに、光走査の高速化及び高解像度化を実現することができる光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成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】
この目的を達成するために、請求項１に記載の光走査装置は、入射した光束を所定方向へ偏向する光偏向手段を有する浮遊回転板と、内部に空間部が形成され、前記浮遊回転板をその空間部内に収納するとともに浮遊状態で回転可能に支持する収納筐体と、その収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させる浮遊回転駆動手段とを備え、前記収納筐体の前記光偏向手段に対向する面の少なくとも一部が透光性部材により構成され、前記光偏向手段は、前記透光性部材を透過して前記浮遊回転板に対して略垂直に入射した光束を、前記浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するように構成され、前記光偏向手段は、回折手段により構成され、前記光束は前記浮遊回転板の回転中心に入射されることを特徴とする。
【０００６】
従って、浮遊回転駆動手段は、収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に光束が入射されると、光偏向手段が光束を所定方向へ偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができる。よって、収納筐体の内部に極めて小型の浮遊回転板を収納する構成とすることにより、光走査装置を小型化することができる。また、浮遊回転板を収納筐体内に収納したので、空気の流れから隔離されて、安定性が向上する。また、収納筐体内で浮遊回転板を安定的且つ高速に回転させることにより、高速に光走査することができる。
また、浮遊回転板に対して略垂直に光束を入射させるとともに浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向し、浮遊回転板の回転により走査する。よって、光束が同一平面内で走査されるため、光学系が単純になるとともに、光走査装置をより小型に構成することが可能となる。
また、浮遊回転板に入射された光束は、回折手段により偏向される。よって、光偏向手段を浮遊回転板の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができる。さらに、前記光束は前記浮遊回転板の回転中心から入射できる。
【０００７】
また、請求項２に記載の光走査装置では、前記回折手段は、前記浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子からなることを特徴とする。
【０００８】
従って、光束が浮遊回転板に入射されると、その浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子が光束を所定方向に偏向する。よって、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の光走査装置では、前記回折手段は、前記浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の立体構造により構成された回折格子からなることを特徴とする。従って、光束が浮遊回転板に入射されると、その浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の立体構造により構成された回折格子が光束を所定方向に偏向する。よって、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の光走査装置では、前記回折手段は、その回折手段を構成する個別の格子要素が有する入射した光束に対する回折強度分布の最大方向と、その回折手段が有する回折方向とが同じであることを特徴とする。
【００１１】
従って、各格子要素による回折強度が最大になる方向と、複数の格子要素により形成され周期性に起因して生じる回折方向とが一致して、両方の相乗効果により回折効率を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項５に記載の光走査装置では、前記回折格子の格子ピッチの間隔は、入射される光の波長の整数倍であることを特徴とする。
【００１３】
従って、浮遊回転板の中心軸線方向から入射した光束は、浮遊回転板の平面方向に回折のピークを有する。
【００１４】
また、請求項６に記載の光走査装置では、前記光偏向手段は、複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、略同一面上で前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
従って、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができる。
【００１６】
また、請求項７に記載の光走査装置では、前記光偏向手段は、複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
従って、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができる。
【００１８】
また、請求項８に記載の光走査装置では、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力する検出手段と、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にする制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
従って、検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力し、制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にすることができる。よって、浮遊回転板の回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができる。
【００２０】
また、請求項９に記載の光走査装置では、前記検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の位置及び回転速度を検出して信号を出力し、前記制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の位置及び回転速度を所望の状態にすることを特徴とする。
【００２１】
従って、浮遊回転板の並進位置や前記中心軸線の傾き及び回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができる。
【００２２】
また、請求項１０に記載の光走査装置では、前記収納筐体は、その内部に形成された空間部が減圧されていることを特徴とする。
【００２３】
従って、浮遊回転板は、その減圧された空間部内において空気抵抗をほとんど受けることがないのでエネルギーの損失が少なく、高い安定性を保ちつつ、且つ高速に回転駆動される。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
また、請求項１１に記載の光走査装置では、前記光偏向手段が、入射された光束を前記浮遊回転板の回転中心から前記浮遊回転板の複数の半径方向へ回折するために、各回折方向に対応した複数の回折手段が略同一面上で前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
従って、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が、入射された光束を複数方向へ回折することができる。
【００２８】
また、請求項１２に記載の光走査装置では、前記光偏向手段が、入射された光束を前記浮遊回転板の回転中心から前記浮遊回転板の複数の半径方向へ回折するために、各回折方向に対応した複数の回折手段が前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
従って、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が入射された光束を複数方向へ回折することができる。
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
また、請求項１３に記載の光走査装置では、前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に、光束を前記光偏向手段を介して伝搬させるための導波路構造が形成されている。
【００３５】
従って、光偏向手段により偏向された光束を、前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に形成された導波路構造が伝搬させるので、結合光学系を簡単な構造とすることができる。
【００３６】
また、請求項１４に記載の光走査装置では、前記浮遊回転板には、複数の磁極が前記中心軸線を中心として円形状に配置され、前記収納筐体は、前記空間部を挟んで対向する一対の面上に、それぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石が前記中心軸線を中心として円形状に配置されていることを特徴とする。
【００３７】
従って、前記浮遊回転板に中心軸線を中心として円形状に配置された複数の磁極と、前記収納筐体に前記空間部を挟んで対向する一対の面上に中心軸線を中心として円形状に配置されたそれぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石により、浮遊回転板を浮遊させるとともに回転駆動させることができる。
【００３８】
また、請求項１５に記載の光走査装置では、入射した光束を所定方向へ偏向する光偏向手段を有する浮遊回転板と、その浮遊回転板を浮遊状態で回転可能に支持する支持手段と、前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させる浮遊回転駆動手段とを備え、前記光偏向手段は、前記浮遊回転板に対して略垂直に入射した光束を、前記浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するように構成され、前記光偏向手段は、回折手段により構成され、前記光束は前記浮遊回転板の回転中心に入射されることを特徴とする。
【００３９】
従って、浮遊回転駆動手段は、前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に略垂直に光束が入射されると、光偏向手段が光束を浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができる。
【００４０】
また、請求項１６に記載の画像形成装置では、少なくとも１つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、前記変調された光束を二次元的に走査させる走査手段と、前記走査された光束を投影するための光学系とを備えたものを対象として、特に、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。
【００４１】
従って、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を投影することにより、スクリーン上などに画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができる。
【００４２】
また、請求項１７に記載の画像形成装置では、少なくとも１つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、前記変調された光束を二次元的に走査させる走査手段と、前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射するための光学系とを備えたものを対象として、特に、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。
【００４３】
従って、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、その変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射することにより、観察者の網膜上に画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光走査装置及び光走査装置を備えた画像形成装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。まず、光走査装置１の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００４５】
図１は、光走査装置１の構造を模式的に表した斜視図であり、図２はその断面構造を模式的に表した断面図である。尚、以下の説明においては、図１に示されるように、後述する浮遊回転板２の中心軸線に沿って上下方向にＺ軸を、浮遊回転板２の半径方向にＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸と直交するＹ軸をとることとする。
【００４６】
光走査装置１は、図１あるいは図２に示されるように、浮遊回転板２と、内部に空間部３ａが形成されて浮遊回転板２をその空間部３内に収納する収納筐体３とから構成されている。浮遊回転板２は、シリコン等の材質からなる円盤状の部材であり、基板層５と、その基板層５の上に積層形成された光偏向層６とから構成されている。また、浮遊回転板２は、厚さが約１ｍｍ程度、直径が約５ｍｍ程度と極めて小型に形成される。
【００４７】
基板層５には、磁極としての４個の永久磁石５ａが中心軸線を中心として円形状に等間隔で配置されており、それぞれＳ極が＋Ｚ方向（上向き）、Ｎ極が−Ｚ方向（下向き）になるように配置されている。
【００４８】
光偏向層６には、光束を導くための透明な光導波路２０が形成され、回転中心を含む円形の領域に、光束を偏向するための回折部７１が形成されている。尚、回折部７１が本発明の光偏向手段及び回折手段を構成するものである。回折部７１は、図３に示す浮遊回転板２の回転中心付近の拡大断面図に表されるように、ストライプ状の屈折率分布を有する領域である。すなわち、回折部７１は、光導波路２０と屈折率が異なる複数の格子領域７１ａが等間隔なストライプ状に形成された回折格子である。格子間隔、すなわち、各格子領域７１ａのピッチは、入射される光束の波長の整数倍に設定されている。尚、光導波路２０と格子領域７１ａとは、単に屈折率が異なっていればよく、屈折率の大小関係は問わない。光偏向層６の上面部には、図２に示すように、後述する発光素子６０から出射される光を強く反射するための位置検出用高反射部６ａが等間隔に４箇所設けられている。
【００４９】
収納筐体３は、ガラス材料からなり、全体が円筒状に形成され、且つ内部に空間部を有するカプセル状の部材である。収納筐体３は、円筒外周部をなす壁面部材３ｄと、円筒上面部をなす上面ガラス板３ｂと、円筒下面部をなす底板３ｃとから構成され、内部にはこれらの部材に囲まれた空間部３ａが形成されている。つまり、上面ガラス板３ｂと底板３ｃとは、空間部３ａを挟んで、その空間部３ａに収納される浮遊回転板２のＺ軸方向において対向している。
【００５０】
そして、上面ガラス板３ｂ及び底板３ｃには、それぞれ８個の電磁石３ｅが中心軸線を中心として円形状に等間隔となるように配置されている。また、上面ガラス板３ｂは、浮遊回転板２上に設けられた光偏向層６に対して、光源から出射される光束をＺ軸に沿って＋方向から−方向へ垂直に入射させるために、光束が透過可能な透明なガラス材料により構成されている。尚、上面ガラス板３ｂが、本発明の透光性部材を構成するものである。
【００５１】
また、上面ガラス板３ｂには、発光ダイオード等からなる発光素子６０が、位置検出用の光を出射するように下向きに設けられている。また、上面ガラス板３ｂには、位置検出用高反射部６ａによる反射光を受光して光量の変化を検出するための受光素子６２が設けられている。
【００５２】
壁面部材３ｄには、Ｚ軸方向において浮遊回転板２に設けられた光導波路２０と略同一の高さに光導波路５１がリング状に形成されている。よって、光導波路２０内をＸＹ平面上のいずれかの方向に伝搬した光束は、更に光導波路５１内を伝搬した後、この光導波路５１より装置外方へ出射されるのである。尚、光導波路２０及び光導波路５１が、本発明の導波路構造を構成するものである。
【００５３】
収納筐体３内部の空間部３ａは、浮遊回転板２の回転時における空気抵抗を減ずるために減圧封止されており、略真空状態となるまで減圧されていることが望ましい。
【００５４】
次に、光走査装置１の電気的構成について図２を参照して説明する。
光走査装置１は、浮遊回転板２を駆動、制御するための制御部８を備えている。制御部８は、浮遊回転駆動回路９と、位置回転速度検出回路１０と、位置回転制御回路１１とから構成されている。尚、浮遊回転駆動回路９が本発明の浮遊回転駆動手段を、位置回転速度検出回路１０、発光素子６０、受光素子６２及び位置検出用高反射部６ａが検出手段を、位置回転制御回路１１が制御手段をそれぞれ構成するものである。
【００５５】
浮遊回転駆動回路９は、浮遊回転板２を浮遊させるとともに、浮遊回転板２の中心軸線（浮遊回転板２の円形中心を通るＺ軸に平行な直線）周りに回転駆動させるために、各電磁石３ｅ，３ｆに電流を供給する電気回路である。各電磁石に供給する電流量とタイミングは、位置回転制御回路１１で求められたバランスによって決定される。
【００５６】
ここで、浮遊回転板２を浮遊・回転駆動させる原理について、図４及び図５を参照して説明する。
【００５７】
まず、上面ガラス板３ｂ上の８個の電磁石３ｅ及び底板３ｃ上の８個の電磁石３ｆに、＋Ｚ方向（上向き）をＮ極、−Ｚ方向（下向き）をＳ極とする同一の強さの磁力が発生するように、各電磁石３ｅ，３ｆにそれぞれ電流を流す。ここで、浮遊回転板２上に設けた永久磁石５ａは、前述したように、Ｓ極が＋Ｚ方向（上向き）、Ｎ極が−Ｚ方向（下向き）である。よって、永久磁石５ａは、上面においては上面ガラス板３ｂ上の電磁石３ｅの下側と極性が同一であり、且つ、下面においては底板３ｃ上の電磁石３ｆの上側と極性が同一であるので、浮遊回転板２上に設けた永久磁石５ａは、上面ガラス板３ｂ上の電磁石３ｅ及び底板３ｃ上の電磁石３ｆとそれぞれ反発し合い、浮遊回転板２は空間部３ａ内で浮遊状態となる。また、各電磁石３ｅ，３ｆにおいて発生する磁力の強さが同一であるので、磁場のバランスがとれた状態となっており、浮遊回転板２は回転することなく静止状態を維持している。
【００５８】
次に、図５に示すように、上面ガラス板３ｂの円形中心を挟んで対向する一対の電磁石３ｅ、及び、空間部３ａを挟んでこれらの電磁石３ｅに対応する底板３ｃ上の一対の電磁石３ｆに対して、磁場のバランスをとりながら磁力を低減するようにこれらの電磁石３ｅ，３ｆへ流す電流を減少させる。これにより、近接した磁極、すなわち、浮遊回転板２上の永久磁石５ａのうち、磁力を低減させた電磁石３ｅ，３ｆに最も近接した永久磁石５ａに、浮遊回転板２を回転させる方向のトルクが発生する。
【００５９】
位置回転速度検出回路１０は、上面ガラス板３ｂに設けられた発光素子６０を発光させるとともに、同じく上面ガラス板３ｂに設けられた受光素子６１からのアナログ信号の強度及びタイミングより浮遊回転板２の並進位置、中心軸線の傾き及び中心軸線周りの回転速度を検出し、回転速度、回転中心からのずれ、回転軸方向位置からのずれ及び浮遊回転板２の傾きをそれぞれ示すデジタル信号を出力する電気回路である。ここで、浮遊回転板２の並進位置とは、浮遊回転板２の回転軸（Ｚ軸）方向位置及び回転軸に垂直な平面（ＸＹ平面）位置（本来の回転中心からのずれ）を意味する。
【００６０】
つまり、浮遊回転板２上に設けられた４箇所の位置検出用高反射部６ａは、浮遊回転板２の回転に伴って発光素子６０に対向する位置に達した時に、発光素子６０により発せられる光を反射し、反射光が受光素子６１に入射される。回転軸（Ｚ軸）方向の位置は、受光素子６１からの入力信号の強度の平均値により算出される。具体的には、浮遊回転板２が最適位置にある場合に受光素子６１上で集光するように設定しておき、浮遊回転板２が最適位置からずれた場合に受光素子６１に入射する光量が低下することを検出することにより、Ｚ軸方向の位置を検出する。
【００６１】
一方、回転軸に垂直な平面（ＸＹ平面）位置は、回転中心が設定位置からずれると、１回転で４回発生する入力信号の間隔に時間差が生じることを利用して検出し、回転速度は、受光素子６１からの入力信号の周期により検出される。また、浮遊回転板２に設けられた４カ所の位置検出用高反射部６からの反射光に対する信号強度の大小により、浮遊回転板２の中心軸線の傾きを検出する。
【００６２】
位置回転制御回路１１は、位置回転速度検出回路１０からの出力信号及び設定された回転速度に基づいて浮遊回転駆動回路へ帰還を与えることにより、浮遊回転板２の収納筐体３に対する並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を補正して所望の状態に制御する電気回路である。ここで、位置回転制御回路１１からの出力は、各電磁石３ｅ，３ｆのスイッチング周期、平均電流量、電磁石３ｅ，３ｆの同一平面内における電流量バランス、電磁石３ｅ，３ｆの上下における電流量バランスなどである。
【００６３】
すなわち、前述したように、浮遊回転駆動回路９が電磁石３ｅ，３ｆに電流を供給することにより浮遊回転板２を浮遊させ、且つ回転駆動させるのであるが、位置回転制御回路１１は、浮遊回転板２の収納筐体３に対する並進位置、及び回転速度が所望の状態となるように位置回転速度検出回路１０からの出力信号を浮遊回転駆動回路９に帰還させることにより、各電磁石３ｅ，３ｆに供給する電流値を制御するのである。
【００６４】
詳細には、位置回転制御回路１１は、設定された回転速度で回転するように電磁石３ｅ、３ｆに加える電流の大きさ、各電磁石のスイッチングのタイミングを算出する。回転速度が設定速度と等しいかどうかを判断し、遅れがあれば電流値を補正する。また、信号間隔のズレに応じて、同一平面内の電磁石へ与える電流のバランスを変更する。さらに、信号の大きさに応じて、上下の電磁石へ与える電流のバランスを変更する。
【００６５】
次に、本実施形態の光走査装置１において、光を走査させる場合の作用について説明する。
【００６６】
図１及び図２に示すように、光源（図示せず）から浮遊回転板２に向かって光束が発せられると、その光束は上面ガラス板３ｂを透過し、光偏向層６上に形成された回折部７１に対して略垂直に光束が入射される。
【００６７】
回折部７１は、その格子間隔が入射光の波長の整数倍に設定されているため、浮遊回転板２の中心軸線方向から入射した光束は、浮遊回転板２のＸＹ平面方向に回折のピークを有する。回折部７１が単純なストライプ構造で形成されている場合、浮遊回転板２の中心軸線方向（Ｚ軸方向）から入射された光束は、その一部がＸＹ平面方向かつ回折格子７のストライプと垂直な方向に回折され、±Ｘ方向にそれぞれ偏向された２本の光束となって光導波路２０内を伝搬する。光導波路２０を伝搬した光束は、光偏向層６の端部より出射され、さらに収納筐体３の壁面部材３ｄにリング状に形成された光導波路５１に入射する。光束はこの光導波路５１を伝搬した後、その端面から装置外方へ出射される。従って、出射された光束は、浮遊回転板２の回転にともなって、回転走査されるのである。
【００６８】
以上説明したことから明らかなように、本発明の実施形態の光走査装置１によれば、収納筐体３の内部に極めて小型の浮遊回転板２を収納する構成とすることにより、光走査装置１を小型化することができるという効果がある。また、浮遊回転板２を収納筐体３内に収納したので、空気の流れから隔離されて、安定性が向上するという効果がある。また、収納筐体３内で浮遊回転板２を安定的且つ高速に回転させることにより、高速に光走査することができるという効果がある。また、浮遊回転板２の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができるという効果がある。
【００６９】
また、浮遊回転板２は、減圧封止された空間部３ａ内において空気抵抗をほとんど受けることがないのでエネルギーの損失が少なく、高い安定性を保ちつつ、且つ高速に回転駆動されるという効果がある。また、外部からの汚れや、異物の混入を防止できるので、初期の特性を長期に保つことができる。
また、浮遊回転板２に対して略垂直に光束を入射させるとともに浮遊回転板２と平行なＸＹ平面上の所定方向に偏向し、浮遊回転板２の回転により走査する。よって、光束が同一平面内で走査されるため、光学系が単純になるとともに、光走査装置１を極めて小型に構成することが可能となるという効果がある。
浮遊回転板２に入射された光束は、回折部７１により偏向されるように構成したので、光偏向手段を浮遊回転板２の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができるという効果がある。
【００７０】
また、回折部７１は、浮遊回転板２上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子であるので、シリコン等の材質からなる浮遊回転板２上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。回折部７１により偏向された光束を、光導波路２０及び５１が伝搬させるので、結合光学系を簡単な構造とすることができるという効果がある。尚、光導波路２０及び５１は、省略して構成することも可能であり、浮遊回転板２又は収納筐体３のいずれか一方に設ける構成でも構わない。
【００７１】
尚、光偏向層６の構成は前述した実施形態に限られず、種々の変更を施して実施することが可能である。以下に、光偏向層６の変形例について説明する。
【００７２】
図６に示す変形例では、回折部７２が、光偏向層６の半径方向中心部の近傍に等間隔なストライプ状の格子溝、すなわち、凹凸を形成した回折格子により構成されている。よって、この変形例においては、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。この場合、凹凸のピッチは、入射光の波長の整数倍になっており、図６の紙面の左右方向に入射光を回折する。さらに、浮遊回転板２を回転させれば、回折した光をＸＹ平面内で走査することができる。
【００７３】
また、図７に示す変形例では、回折部７３が、回折部７２と同様に等間隔なストライプ状の凹凸により形成された回折格子であるが、格子要素（すなわち、各凹凸）がＸＹ平面に対してθ＝４５度の角度で形成されている。格子要素が４５度に形成されていると、真上から垂直に入射した光は真横に反射されるため、単独の格子要素による回折分布は真横方向（ＸＹ平面方向）が強度最大となる。さらに、回折部７３は、真上からの入射光を真横に回折する方向となるような場合にブラッグ条件を満たすように格子要素の周期（格子間隔）を設定することで、前者との相乗効果により回折効率をさらに向上させるようにしたものである。ここで、回折部７３が形成される面と各凹凸とのなす角度をθ、格子間隔、すなわち凹凸のピッチをｄ、光束の波長をλとしたときに、ｄ・ｃｏｓθ＝ｎλ（ｎは整数）の関係が成り立つ場合にブラッグ条件が満たされることになる。ブラッグ条件が満たされる場合、各格子面でＸＹ平面方向に反射された波が同位相となって強め合うので回折の条件が最も良好となる。
【００７４】
よって、この変形例においては、各格子要素による回折強度が最大になる方向と、複数の格子要素により形成された回折部の周期性に起因して生じる回折方向とが一致して、両方の相乗効果により回折効率を向上させることができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、明るい回折光をＸＹ平面内で走査することができる。
【００７５】
図８に示す変形例は、赤、緑、青のそれぞれ異なる波長を持った光束を回折する赤色光用回折部７４Ｒ、緑色光用回折部７４Ｇ、青色光用回折部７４ＢをＺ軸方向に積層して形成したものであり、３種類の波長の光束を回折することができる。よって、この変形例においては、中心軸線方向に積層されて浮遊回転板２に形成された各光束の波長に対応した回折部が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、赤、青、緑の異なる波長の光束をＸＹ平面内で走査することができる。
【００７６】
図９に示す変形例は、赤、緑、青のそれぞれ異なる波長を持った光束を回折する赤色光用回折部７５Ｒ、緑色光用回折部７５Ｇ、青色光用回折部７５Ｂを略同一面上（ＸＹ平面上）で浮遊回転板２に形成したものであり、図８の変形例と同様に３種類の波長の光束を回折することができる。よって、この変形例においては、略同一面上で浮遊回転板に形成された各光束の波長に対応した回折部が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、赤、青、緑の異なる波長の光束をＸＹ方向のほぼ同一平面内で走査することができる。
【００７７】
図１０に示す変形例は、±Ｘ方向に光を回折する回折部７６と±Ｙ方向に光を回折する回折部７７とをＺ軸方向に積層して形成したものであり、４方向に光束を偏向することができる。よって、この変形例においては、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。さらに、浮遊回転板２を回転することで、ＸＹ平面内で一度に複数の方向に光を走査することができる。
【００７８】
図１１に示す変形例は、±Ｘ方向に光を回折する回折部と±Ｙ方向に光を回折する回折部とをＸＹ平面上で重ね合わせて形成した回折格子部を備えたものであり、図１０の変形例と同様に４方向に光束を偏向することができる。よって、この変形例においては、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が、入射された光束を複数方向へ回折することができるという効果がある。
【００７９】
図１２に示す変形例は、回折部７９を浮遊回転板２の周縁付近に配置し、所定幅のリング状に形成したものである。回折部７９は、円周方向に等間隔で４つの領域に分割されている。そして、±Ｘ方向に回折方向を有する領域が回転中心を挟んで対向するとともに、±Ｙ方向に回折方向を有する領域が回転中心を挟んで対向し、各領域はそれぞれ９０度の走査角を有している。従って、浮遊回転板２が１回転する毎に、回折光を９０度の走査角で４回の走査をすることができる。なお、この場合、真上からの入射光を真横に回折できるようなブラッグ条件を満たす格子面を用いれば、より明るい光を走査できる。
【００８０】
図１３乃至図１４に示す浮遊回転板２は、回折手段として多面鏡を用いた変形例である。
【００８１】
図１３に示す変形例は、浮遊回転板２上に四角錐形状の反射鏡３１を形成したものであり、Ｚ軸方向から入射した光束は、ＸＹ平面方向に偏向され、浮遊回転板２の回転により走査される。
よって、この変形例においては、反射鏡３１が光束を反射することにより、光束を所定方向に偏向することができるので、高い偏向効率を実現できるとともに、光源波長の変動に対しても安定して光束を偏向することができるという効果がある。
【００８２】
図１４は、浮遊回転板２を多角柱形状（図１４では八角柱）とし、その側面に反射鏡３２を形成したものであり、通常のポリゴンスキャナーと同様に、入射光を反射鏡３２によりＸＹ平面方向に反射させて走査することができる。
よって、この変形例においては、八角柱の側面部分に形成された反射鏡３２が光束を反射するので、浮遊回転板２の１回転あたりの走査線を多くとることができるという効果がある。
【００８３】
尚、浮遊回転板２は、図１３及び図１４に示した形状以外の多角柱や、多角錐、又は多角錐台の形状に形成しても構わないことは勿論である。
次に、光走査装置１を備えた画像形成装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８４】
図１５は、光走査装置１を用いた画像形成装置の一実施形態である投影型ディスプレイ１００の全体構成図である。投影型ディスプレイ１００では、水平走査系に前記実施形態の光走査装置１が用いられている。外部からの映像信号及び水平走査系の光センサからのＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）信号が光源ユニット部１０１に供給されると、映像信号供給回路１０５が映像信号及び水平同期信号、垂直同期信号を発生する。ここで、ＢＤ信号とは、画像の開始端を決定するために用いられる信号である。Ｂレーザドライバ１０６、Ｇレーザドライバ１０７、Ｒレーザドライバ１０８は映像信号に基づいて、Ｂレーザ光源１０９、Ｇレーザ光源１１１，Ｒレーザ光源から青色レーザ光、緑色レーザ光、赤色レーザ光をそれぞれ出射する。これら３色のレーザ光は、コリメート光学系１１２によりそれぞれコリメートされた後、ダイクロイックミラー１１３により合成され、結合光学系１１４により光ファイバ１１５に導かれる。
【００８５】
光ファイバ１１５によって導かれたレーザ光は、第１リレー光学系１１６により水平走査系１１７の光走査装置１の偏向面に垂直方向から入射される。偏向面から水平に出射されたレーザ光は水平方向に走査されて、第２リレー光学系１１８によって垂直走査系１１９のガルバノミラーに入射される。レーザ光は、垂直走査系１１９により垂直方向に走査され、第３リレー光学系１２０によりスクリーン１２１上に投影されることにより、２次元走査された画像が表示されるのである。
【００８６】
よって、投影型ディスプレイ１００においては、主要構成要素である光走査装置１が、小型で、高速・高解像度であるので、投影型ディスプレイ１００を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【００８７】
次に、光走査装置１を用いた画像形成装置の他の実施形態である網膜走査型ディスプレイ２００の構成について図面を参照しながら説明する。
図１６は、光走査装置１を用いた網膜走査型ディスプレイ２００の全体構成を示す全体構成図である。画像表示装置２００では、水平走査系に前記実施形態の光走査装置１が用いられている。第３リレー光学系２２０以外の各構成は、図１４に示す投影型ディスプレイ１００と同様であるので、これらについては説明を省略し、第３リレー光学系２２０についてのみ説明する。第３リレー光学系２２０は、水平走査系１１７及び垂直走査系１１９により２次元走査された光束を観察者の瞳孔に入射させ、最終的に観察者の網膜上に投影するための複数のレンズを組み合わせて構成した光学系である。観察者は、このように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光により画像を認識することができるのである。
【００８８】
よって、網膜走査型ディスプレイ２００においては、主要構成要素である光走査装置１が、小型で、高速・高解像度であるので、網膜走査型ディスプレイ２００を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【００８９】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００９０】
例えば、前記実施形態の光走査装置１では、浮遊回転板２を磁気力により浮遊・回転させるように構成したが、静電力、あるいは磁気力及び静電力の組み合わせにより浮遊回転板２を浮遊・回転させるように構成してもよい。例えば、前記実施形態における永久磁石５ａに代えて浮遊回転板２上に電極パターンを形成するともに、電磁石３ｅ，３ｆに代えて前記電極パターンに対向する電極を収納筐体３に設ける。そして、制御部８より収納筐体３の電極に電気信号を送ることにより浮遊回転板２上の電極パターンと収納筐体３に設けた電極との間に静電力を発生させて、浮遊回転板２の浮遊・回転を制御するようにしてもよい。尚、静電力により円盤を浮遊・回転させるための制御方法は、特開平８−３２０２３１号公報、特許第３０８６００３号公報等に開示されている。
【００９１】
また、前記実施形態の光走査装置１では、浮遊回転板２をガラスカプセル状の収納筐体３内に収納する構成としたが、これに限られるものではない。要するに、光束を浮遊回転板２の光偏向層６に対して垂直に入射し、浮遊回転板２の面方向と平行な円周方向に偏向する構成であれば、光走査装置を小型化することができるのである。
【００９２】
また、前記実施形態の光走査装置１は、投影型ディスプレイ１００や網膜走査型ディスプレイ２００以外の画像形成装置にも利用可能であることは言うまでもない。例えば、光走査装置１をレーザプリンタに組み込んで、感光体ドラム上にレーザ光を走査させるように構成してもよい。
【００９３】
また、前記実施形態の光走査装置１では、浮遊回転板２の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して制御するように構成したが、浮遊回転板２の並進位置がずれないように収納筐体３を構成すれば、回転速度のみを検出手段により検出し、制御手段により回転速度のみを制御するように構成してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に記載の光走査装置によれば、浮遊回転駆動手段は、収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に光束が入射されると、光偏向手段が光束を所定方向へ偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができる。よって、収納筐体の内部に極めて小型の浮遊回転板を収納する構成とすることにより、光走査装置を小型化することができるという効果がある。また、浮遊回転板を収納筐体内に収納したので、空気の流れから隔離されて、安定性が向上するという効果がある。また、収納筐体内で浮遊回転板を安定的且つ高速に回転させることにより、高速に光走査することができるという効果がある。
また、この光走査装置によれば、浮遊回転板に対して略垂直に光束を入射させるとともに浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向し、浮遊回転板の回転により走査する。よって、光束が同一平面内で走査されるため、光学系が単純になるとともに、光走査装置をより小型に構成することが可能となるという効果がある。
また、この光走査装置によれば、浮遊回転板に入射された光束は、回折手段により偏向される。よって、光偏向手段を浮遊回転板の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができるという効果がある。さらに、光束は浮遊回転板の回転中心に入射できる。
【００９５】
また、請求項２に記載の光走査装置によれば、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。
【００９６】
また、請求項３に記載の光走査装置によれば、よって、シリコン等の材質からなる浮遊回転板上に容易に回折格子を形成することができるという効果がある。
【００９７】
また、請求項４に記載の光走査装置によれば、各格子要素による回折強度が最大になる方向と、複数の格子要素により形成され周期性に起因して生じる回折方向とが一致して、両方の相乗効果により回折効率を向上させることができるという効果がある。
【００９８】
また、請求項５に記載の光走査装置によれば、浮遊回転板の中心軸線方向から入射した光束は、浮遊回転板の平面方向に回折のピークを有するようにできる。
【００９９】
また、請求項６に記載の光走査装置によれば、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。
【０１００】
また、請求項７に記載の光走査装置によれば、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、複数種類の波長の光束を回折することができるという効果がある。
【０１０１】
また、請求項８に記載の光走査装置によれば、検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力し、制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にすることができる。よって、浮遊回転板の回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができるという効果がある。
【０１０２】
また、請求項９に記載の光走査装置によれば、前記検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して信号を出力し、前記制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を所望の状態にすることができる。よって、浮遊回転板の並進位置、中心軸線の傾き及び回転速度を検出して、光走査を精密に制御することができる。
【０１０３】
また、請求項１０に記載の光走査装置によれば、浮遊回転板は、減圧封止された空間部内において空気抵抗をほとんど受けることがないのでエネルギーの損失が少なく、高い安定性を保ちつつ、且つ高速に回転駆動されるという効果がある。
【０１０４】
また、請求項１１に記載の光走査装置によれば、略同一面上で前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が、入射された光束を複数方向へ回折することができるという効果がある。
【０１０５】
また、請求項１２に記載の光走査装置によれば、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成された複数の回折手段が入射された光束を複数方向へ回折することができるという効果がある。
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
また、請求項１３に記載の光走査装置によれば、光偏向手段により偏向された光束を、前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に形成された導波路構造が伝搬させるので、結合光学系を簡単な構造とすることができるという効果がある。
【０１０９】
また、請求項１４に記載の光走査装置によれば、前記浮遊回転板に中心軸線を中心として円形状に配置された複数の磁極と、前記収納筐体に前記空間部を挟んで対向する一対の面上に中心軸線を中心として円形状に配置されたそれぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石により、浮遊回転板を浮遊させるとともに回転駆動させることができるという効果がある。
【０１１０】
また、請求項１５に記載の光走査装置によれば、浮遊回転駆動手段は、前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させるので、浮遊回転板に略垂直に光束が入射されると、光偏向手段が光束を浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するとともに、浮遊回転板の回転により光束を走査させることができるという効果がある。また、この光走査装置によれば、浮遊回転板に入射された光束は、回折手段により偏向される。よって、光偏向手段を浮遊回転板の表面に２次元的に形成することができ、単純な構造で偏向効果を発揮させることができるという効果がある。さらに、光束は浮遊回転板の回転中心に入射できる。
【０１１１】
また、請求項１６に記載の画像形成装置によれば、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を投影することにより、スクリーン上などに画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【０１１２】
また、請求項１７に記載の画像形成装置によれば、変調手段は、少なくとも１つの光源から出射される光束を画像信号に応じて変調し、その変調された光束は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を含む走査手段が二次元的に走査させる。そして、光学系が前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射することにより、観察者の網膜上に画像を形成することができる。よって、主要構成要素である光走査装置が、小型で、高速・高解像度であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、高解像度の画像を高速に形成するとすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の光走査装置の概略構成及び作用を説明する斜視図である。
【図２】 光走査装置の構成及び作用を説明する断面図である。
【図３】 屈折率分布により形成した回折格子を有する浮遊回転板の部分断面図である。
【図４】浮遊回転板の静止状態を説明する説明図である。
【図５】浮遊回転板が回転駆動される状態を説明する説明図である。
【図６】 立体構造により形成した回折格子を有する浮遊回転板の変形例の部分断面図である。
【図７】 回折効率を向上させるように凹凸の角度を設定した浮遊回転板の変形例の部分断面図である。
【図８】 ３種類の波長に対応する回折格子を積層して構成した浮遊回転板の変形例の部分断面図である。
【図９】 ３種類の波長に対応する回折格子を浮遊回転板の略同一面上に構成した浮遊回転板の部分断面図である。
【図１０】 回折方向の異なる複数個の回折格子を積層して構成した浮遊回転板の部分断面図である。
【図１１】 回折方向の異なる複数個の回折格子を浮遊回転板の略同一面上に構成した浮遊回転板の部分断面図である。
【図１２】 回折格子を浮遊回転板の周辺部に配置した変形例を示す斜視説明図である。
【図１３】 浮遊回転板上に四角錘形状の反射鏡を形成した変形例を示す斜視説明図である。
【図１４】 浮遊回転板を多面鏡により構成した変形例を示す斜視説明図である。
【図１５】 投影型ディスプレイの構成を示す全体構成図である。
【図１６】 網膜走査型ディスプレイの構成を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１ 光走査装置
２ 浮遊回転板
３ 収納筐体
３ａ 空間部
３ｂ 上面ガラス板
３ｃ 底板
３ｅ 電磁石
３ｆ 電磁石
５ 基板
５ａ 永久磁石
６ 光偏向層
６ａ 位置検出用高反射部
２０ 光導波路
５１ 光導波路
６０ 発光素子
６１ 受光素子
７１ 回折部
７２ 回折部
７３ 回折部
７４Ｒ 赤色光用回折部
７４Ｇ 緑色光用回折部
７４Ｂ 青色光用回折部
７５Ｒ 赤色光用回折部
７５Ｇ 緑色光用回折部
７５Ｂ 青色光用回折部
１００ 投影型ディスプレイ
２００ 網膜走査型ディスプレイ
Claims (17)
- 入射した光束を所定方向へ偏向する光偏向手段を有する浮遊回転板と、
内部に空間部が形成され、前記浮遊回転板をその空間部内に収納するとともに浮遊状態で回転可能に支持する収納筐体と、
その収納筐体に収納された前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させる浮遊回転駆動手段と
を備え、
前記収納筐体の前記光偏向手段に対向する面の少なくとも一部が透光性部材により構成され、
前記光偏向手段は、前記透光性部材を透過して前記浮遊回転板に対して略垂直に入射した光束を、前記浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するように構成され、
前記光偏向手段は、回折手段により構成され、
前記光束は前記浮遊回転板の回転中心に入射されることを特徴とする光走査装置。 - 前記回折手段は、前記浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の屈折率分布により構成された回折格子からなることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
- 前記回折手段は、前記浮遊回転板上に形成された等間隔のピッチを有するストライプ状の立体構造により構成された回折格子からなることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
- 前記回折手段は、その回折手段を構成する個別の格子要素が有する入射した光束に対する回折強度分布の最大方向と、その回折手段が有する回折方向とが同じであることを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
- 前記回折格子の格子ピッチの間隔は、入射される光の波長の整数倍であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記光偏向手段は、複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、略同一面上で前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
- 前記光偏向手段は、複数種類の波長の光束をそれぞれ回折するための各光束の波長に対応した回折手段が、前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
- 前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の回転速度を検出して信号を出力する検出手段と、
その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の回転速度を所望の状態にする制御手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光走査装置。 - 前記検出手段は、前記収納筐体に対する前記浮遊回転板の位置及び回転速度を検出して信号を出力し、
前記制御手段は、その検出手段の出力信号に基づいて前記浮遊回転駆動手段を制御することによって、前記浮遊回転板の位置及び回転速度を所望の状態にすることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。 - 前記収納筐体は、その内部に形成された空間部が減圧されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記光偏向手段は、入射された光束を前記浮遊回転板の回転中心から前記浮遊回転板の複数の半径方向へ回折するために、各回折方向に対応した複数の回折手段が略同一面上で前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記光偏向手段は、入射された光束を前記浮遊回転板の回転中心から前記浮遊回転板の複数の半径方向へ回折するために、各回折方向に対応した複数の回折手段が前記中心軸線方向に積層されて前記浮遊回転板に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記浮遊回転板及び前記収納筐体のいずれか一方、若しくは両方に、光束を前記光偏向手段を介して伝搬させるための導波路構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の光走査装置
- 前記浮遊回転板には、複数の磁極が前記中心軸線を中心として円形状に配置され、前記収納筐体は、前記空間部を挟んで対向する一対の面上に、それぞれ独立して磁場を制御可能な複数の電磁石が前記中心軸線を中心として円形状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の光走査装置。
- 入射した光束を所定方向へ偏向する光偏向手段を有する浮遊回転板と、
その浮遊回転板を浮遊状態で回転可能に支持する支持手段と、
前記浮遊回転板を、静電力若しくは磁気力、又は静電力及び磁気力の両方により浮遊させるとともに、前記浮遊回転板の中心軸線の周りに回転させる浮遊回転駆動手段とを備え、
前記光偏向手段は、前記浮遊回転板に対して略垂直に入射した光束を、前記浮遊回転板と略平行な平面上の所定の単一方向若しくは複数方向に偏向するように構成され、
前記光偏向手段は、回折手段により構成され、
前記光束は前記浮遊回転板の回転中心に入射されることを特徴とする光走査装置。 - 少なくとも１つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、前記変調された光束を二次元的に走査させる走査手段と、前記走査された光束を投影するための光学系とを備えた画像形成装置において、
請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 少なくとも１つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、前記変調された光束を二次元的に走査させる走査手段と、前記走査された光束を観察者の瞳孔に入射するための光学系とを備えた画像形成装置において、
請求項１乃至１５のいずれかに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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