特許 7432883 光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-08

(45)【発行日】2024-02-19

(54)【発明の名称】光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20240209BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 D

G02B26/10 C

G02B26/10 B

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021515986

(86)(22)【出願日】2020-04-10

(86)【国際出願番号】 JP2020016171

(87)【国際公開番号】W WO2020218035

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】P 2019086433

(32)【優先日】2019-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】葛原 聡

(72)【発明者】

【氏名】内田 恒夫

【審査官】中村 百合子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－９４１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－４７２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４７１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／１０－２６／１２

Ｇ０２Ｂ ２７／００－３０／６０

Ｇ０２Ｂ ９／００－２５／０４

Ｇ０９Ｇ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射面と出射面と１面以上の反射面とを有するプリズムと、
入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査して前記プリズムの前記入射面の方向へ反射する第１走査素子と、
前記プリズムの出射面から出射する前記光を前記第１方向と直交する第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、
前記プリズムの前記入射面は、前記第１走査素子に対して凹面形状を有する、
光学系。

【請求項2】

前記プリズムの前記入射面は、前記第１走査素子の走査する前記第１方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面である、
請求項１に記載の光学系。

【請求項3】

前記プリズムの前記入射面は、前記第１走査素子の走査する前第１方向よりも非走査方向への屈折力が小さい、
請求項１又は２に記載の光学系。

【請求項4】

前記第１走査素子と前記第２走査素子の光路の間に前記第１方向の前記光の光束の第１中間結像位置を有する、
請求項１から３のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項5】

前記プリズムの内部に前記第１方向の前記光の光束の第１中間結像位置を有する、
請求項１から４のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項6】

前記第１中間結像位置は、前記第１方向と直交する第２方向の前記光の光束の第２中間結像位置と異なる、
請求項５に記載の光学系。

【請求項7】

前記第１方向と直交する第２方向の前記光の光束に対して中間結像が行われない、
請求項５に記載の光学系。

【請求項8】

前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子に対して凹面形状を有する、
請求項１から７のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項9】

前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子の走査する前記第２方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面である、
請求項８に記載の光学系。

【請求項10】

前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子の走査する前記第２方向よりも非走査方向への屈折力が小さい、
請求項８又は９に記載の光学系。

【請求項11】

前記第１走査素子に前記光としてレーザ光を照射するレーザ素子を備える、
請求項１から１０のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項12】

前記レーザ素子に対して、前記第１走査素子と前記第２走査素子の走査と同期して、それぞれの波長の発光タイミングを波長ごとにずらす制御を実施する制御部を備える、
請求項１１に記載の光学系。

【請求項13】

入射面と出射面と１面以上の反射面とを有するプリズムと、
入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査して前記プリズムの前記入射面の方向へ反射する第１走査素子と、
前記プリズムの出射面から出射する前記光を前記第１方向と直交する第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、
前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子に対して凹面形状を有する、
光学系。

【請求項14】

前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子の走査する前記第２方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面である、
請求項１３に記載の光学系。

【請求項15】

前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子の走査する前記第２方向よりも非走査方向への屈折力が小さい、
請求項１３又は１４に記載の光学系。

【請求項16】

前記第１走査素子と前記第２走査素子の光路の間に前記第１方向の前記光の光束の第１中間結像位置を有する、
請求項１３から１５のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項17】

前記プリズムの内部に前記第１方向の前記光の光束の第１中間結像位置を有する、
請求項１３から１６のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項18】

前記第１中間結像位置は、前記第１方向と直交する第２方向の前記光の光束の第２中間結像位置と異なる、
請求項１７に記載の光学系。

【請求項19】

前記第１方向と直交する第２方向の前記光の光束に対して中間結像が行われない、
請求項１７に記載の光学系。

【請求項20】

前記第１走査素子に前記光としてレーザ光を照射するレーザ素子を備える、
請求項１３から１９のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項21】

前記レーザ素子に対して、前記第１走査素子と前記第２走査素子の走査と同期して、それぞれの波長の発光タイミングを波長ごとにずらす制御を実施する制御部を備える、
請求項２０に記載の光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プリズムを用いた光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、２方向にそれぞれ走査する走査装置を有する光学系を開示する。この光学系は、走査されたレーザをミラーを用いて伝送することが記載されている。ミラーを用いてレーザを伝送すると、ミラー間に空気の層があるので、光学系のサイズを小型化しにくい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１０８４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光学系のサイズを小型化するために、ミラー間をプリズムの媒質で埋めると、プリズムで色収差が発生するおそれがある。

【0005】

本開示は、プリズムで発生する色収差を低減した光学系を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の光学系は、入射面と出射面と１面以上の反射面とを有するプリズムと、
入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査して前記プリズムの前記入射面の方向へ反射する第１走査素子と、
前記プリズムの出射面から出射する前記光を前記第１方向と直交する第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、
前記プリズムの前記入射面は、前記第１走査素子に対して凹面形状を有する。

【0007】

本開示の光学系は、入射面と出射面と１面以上の反射面とを有するプリズムと、
入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査して前記プリズムの前記入射面の方向へ反射する第１走査素子と、
前記プリズムの出射面から出射する前記光を前記第１方向と直交する第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、
前記プリズムの前記出射面は、前記第２走査素子に対して凹面形状を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示における光学系は、プリズムで発生する色収差を低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１における光学系の構成を示す断面図

【図2】実施形態１におけるレーザ素子から照射直後のレーザ光の瞳径を示す図

【図3】プリズムの入射面の拡大断面図

【図4】プリズムの出射面の拡大断面図

【図5】レーザ光のＸ成分およびＹ成分のそれぞれの中間結像位置を示す図

【図6】中間結像位置（Ｐｘ）におけるレーザ光の瞳径を示す図

【図7】中間結像位置（Ｐｙ）におけるレーザ光の瞳径を示す図

【図8】プリズムを出射したレーザ光の瞳径を示す図

【図9】レーザ光のＸ成分の中間結像位置を示す図

【図10】実施形態２における光学系の構成を示す断面図

【図11】変形例における光学系の構成を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

【0011】

（実施形態１）
以下、図１～図９を用いて、実施形態１を説明する。なお、本実施形態において、図２に示すように、例えば、Ｘ方向は、レーザ素子１１から出射されるレーザ光Ｒの瞳径１１ａの長径方向であり、Ｙ方向は、レーザ素子１１から出射されるレーザ光Ｒの瞳径１１ａの短径方向である。Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交し、ＸＹ平面に直交する方向がＺ方向である。
[１－１．構成]
図１は、本開示に係る光学系１の構成示す断面図である。光学系１は、レーザ素子１１と、第１走査素子１３と、プリズム１５と、第２走査素子１７とを備える。

【0012】

レーザ素子１１は、例えば、半導体レーザである。レーザ素子１１から照射されるレーザ光Ｒは、Ｘ方向とＹ方向とで瞳径が異なる平行光である。例えば、図２に示すように、レーザ素子１１から照射直後のレーザ光Ｒの瞳径１１ａは、Ｘ方向に延びた楕円形を有する。レーザ素子１１から照射されるレーザ光Ｒは、第１走査素子１３によりＸ方向に走査されてプリズム１５の入射面１５ａに入射する。レーザ光Ｒは、例えば、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の色を有するように、複数の波長または波長域を有する。レーザ素子１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を一つの光束に混合したレーザ光Ｒとして出射してもよいし、それぞれの色の波長域の光束のレーザ光Ｒを順次出射してもよい。

【0013】

図１に示すように、第１走査素子１３は、入射したレーザ光Ｒを第１方向としてのＸ方向に走査する。第１走査素子１３は、例えば、圧電駆動によりＹ方向を回転軸として回転駆動されるミラーである。第１走査素子１３は、例えば、垂直方向のスキャナである。これにより、平行光がＸ方向に拡散される。

【0014】

プリズム１５は、入射面１５ａと、出射面１５ｄとを有する。プリズム１５は、入射面１５ａから出射面１５ｄまでの光路間に、さらに、１面以上の反射面を有しており、本実施形態では、例えば、第１反射面１５ｂと、第２反射面１５ｃとを有する。プリズム１５は、例えば、樹脂製またはガラス製である。

【0015】

入射面１５ａは第１走査素子１３と対向しており、第１走査素子１３によりＸ方向に走査されたレーザ光Ｒが入射面１５ａを通ってプリズム１５内へ入射される。入射面１５ａと第１反射面１５ｂとは対向しており、入射面１５ａから入射したレーザ光Ｒは、第１反射面１５ｂでプリズム１５内に反射される。

【0016】

図３に示すように、入射面１５ａは、第１走査素子１３に対して凹面形状を有する。入射面１５ａは、第１走査素子１３の走査するＸ方向に沿って曲率を有する曲面形状であり、プリズム１５の内部方向に凹みを有する。

【0017】

また、入射面１５ａは、第１走査素子１３の走査方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面であってもよい。このように、入射面１５ａの形状をアプラナチック面に近づけることで入射面１５ａで発生する色収差を低減することができる。

【0018】

特に、入射面１５ａの曲率半径ｒが第１走査素子１３から入射面１５ａまでの距離と同じであれば、レーザ光Ｒが入射面１５ａに対して垂直入射となるので、入射面１５ａにおいて色収差が発生しない。

【0019】

また、入射面１５ａは、第１走査素子１３の走査方向よりも非走査方向への屈折力が小さくてもよい。

【0020】

第１反射面１５ｂで反射されたレーザ光Ｒは、出射面１５ｄに対向して配置された第２反射面１５ｃで再びプリズム１５内に反射される。第２反射面１５ｃで反射されたレーザ光Ｒは、出射面１５ｄに進行し、出射面１５ｄからプリズム１５外へ出射される。

【0021】

第１反射面１５ｂおよび第２反射面１５ｃは、それぞれ、第１方向としてのＸ方向と第２方向としてのＹ方向とで異なる曲率を有する。したがって、第１反射面１５ｂおよび第２反射面１５ｃは、自由曲面形状を有している。

【0022】

また、第１反射面１５ｂおよび第２反射面１５ｃは、それぞれ、入射光に対して偏心してもよい。これにより、ビームスプリッタ等の光学素子を用いずに、入射光の光路を分離することが可能となる。また、第１反射面１５ｂおよび第２反射面１５ｃは、それぞれ、入射光に対して凹面形状を有する。

【0023】

プリズム１５の出射面１５ｄも、入射面１５ａと同様の構成を有してもよい。出射面１５ｄは、第２走査素子１７に対して凹面形状を有してもよい。図４に示すように、例えば、出射面１５ｄは、第２走査素子１７の走査するＹ方向に沿って曲率を有し、プリズム１５の内部方向に凹みを有する。

【0024】

また、出射面１５ｄは、第２走査素子１７の走査方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面であってもよい。このように、出射面１５ｄの形状をアプラナチック面に近づけることで出射面１５ｄで発生する色収差を低減することができる。

【0025】

また、出射面１５ｄは、第２走査素子１７の走査方向よりも非走査方向への屈折力が小さくてもよい。

【0026】

第２走査素子１７は、プリズム１５の出射面１５ｄから出射されたレーザ光ＲをＹ方向に走査して、投射面１９に投影する。第２走査素子１７は、例えば、圧電駆動によりＸ方向を回転軸として回転駆動されるミラーである。第２走査素子１７は、例えば、水平スキャナである。また、第２走査素子１７は第１走査素子１３と同期して走査しており、これにより二次元画像を投射面１９に投影することが出来る。

【0027】

本実施形態における光学系１は、レーザ素子１１からの光路の順に、第１走査素子１３と、プリズム１５の入射面１５ａと、プリズム１５の第１反射面１５ｂと、プリズム１５の第２反射面１５ｃと、プリズム１５の出射面１５ｄと、第２走査素子１７が配置されている。したがって、プリズム１５は、第１走査素子１３から第２走査素子１７への光路の間に配置されている。

【0028】

図５に示すように、光学系１は、第１走査素子１３と第２走査素子１７との間で、または、プリズム１５内の第１反射面１５ｂと、プリズム１５内の第２反射面１５ｃとの間で、レーザ光Ｒの光束のＸ方向において中間結像位置Ｐｘを有する。

【0029】

また、レーザ光ＲのＸ方向の成分であるＲｘとＹ方向の成分であるＲｙの焦点距離も異なっているので、レーザ光ＲのＸ成分Ｒｘの中間結像位置ＰｘとＹ成分Ｒｙの中間結像位置Ｐｙとは異なっている。また、Ｘ成分ＲｘとＹ成分Ｒｙのそれぞれの焦点距離が異なっているので、プリズム１５の出射面１５ｄから出射される際のそれぞれの拡大率も異なる。すなわち、光学系１は、Ｘ方向とＹ方向とで異なる光学倍率を有する。例えば、本実施形態において、Ｘ方向よりもＹ方向の方が焦点距離が大きいので、Ｘ方向よりもＹ方向の光学倍率が大きい。

【0030】

Ｘ方向のレーザ光Ｒの光束の中間結像位置Ｐｘは、Ｘ方向と直交するＹ方向のレーザ光Ｒの光束と同じ位置で交わらない。すなわち、レーザ光ＲのＸ成分Ｒｘの中間結像位置Ｐｘは、レーザ光ＲのＹ成分Ｒｙの中間結像位置Ｐｙと同じ位置にならない。これにより、図６に示すように、中間結像位置Ｐｘにおけるレーザ光Ｒの瞳径１１ｂは、Ｙ方向に延びた直線形状を有している。この結果、中間結像位置Ｐｘにゴミや傷があった場合に、レーザ光Ｒの瞳径１１ｂが消失することを防ぐことが出来る。

【0031】

また、図７に示すように、レーザ光ＲのＹ成分Ｒｙの中間結像位置Ｐｙにおいて、レーザ光Ｒの瞳径１１ｃは、レーザ光ＲのＸ成分Ｒｘが結像する前に存在する。このように、中間結像位置Ｐｙにおけるレーザ光Ｒの瞳径１１ｃも、Ｘ方向に延びた直線形状を有している。なお、光学系１の光学倍率がＸ方向よりもＹ方向の方が大きいので、出射面１５ｄから出射したレーザ光Ｒの瞳径１１ｄは、図８に示すように、円形状に形成されている。

【0032】

レーザ素子１１から出射するＸ方向の第１出射瞳径φｘ１およびＹ方向の第２出射瞳径φｙ１と、プリズム１５の出射面１５ｄを通って投射面１９に到達するＸ方向の第１投射瞳径φｘ２およびＹ方向の第２投射瞳径φｙ２との関係が、
０．１＜（φｘ１×φｙ１）／（φｘ２×φｙ２）＜０．８
である。この関係を満たすことで、中間結像位置Ｐｘ、Ｐｙにおけるスポットサイズが大きくなり、プリズム１５の内部におけるゴミや傷の影響を効果的に軽減することが出来る。

【0033】

なお、本実施形態において、光学系１は、Ｙ方向の中間結像位置Ｐｙを有していたが、図９に示すようにＹ方向に中間結像作用を有しておらず、中間結像位置Ｐｙのない構成でもよい。この場合、第１反射面１５ｂで反射したレーザ光ＲのＹ成分Ｒｙが徐々に拡大するように、第１反射面１５ｂの曲率が設計されていてもよい。

【0034】

なお、本実施形態において、第１走査素子１３を垂直方向のスキャナ、第２走査素子１７を水平方向のスキャナの組合せとしたが、第１走査素子１３を水平方向のスキャナ、第２走査素子１７を垂直方向のスキャナの組合せとしてもよい。

【0035】

なお、本実施形態において、プリズム１５は、第１反射面１５ｂ、第２反射面１５ｃの２面の反射面を有しているが、第１反射面１５ｂだけを有していてもよいし、少なくとも２面以上の反射面を有していてもよい。

【0036】

なお、本実施形態において、中間結像位置Ｐｘはプリズム１５内に形成していたが、レーザ素子１１からプリズム１５の光路の間に、屈折力を有する光学素子を追加し、プリズム１５の外に中間結像位置Ｐｘを形成してもよい。

【0037】

[１－２．効果等]
実施形態１に係る光学系１は、入射面１５ａと出射面１５ｄと１面以上の反射面１５ｂ、１５ｃとを有するプリズム１５を備える。また、光学系１は、入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査してプリズム１５の入射面１５ａの方向へ反射する第１走査素子１３と、プリズム１５の出射面１５ｄから出射するレーザ光ＲをＸ方向と直交するＹ方向に走査する第２走査素子１７と、を備える。プリズム１５の入射面１５ａは、第１走査素子１３に対して凹面形状を有する。このような構成により、第１走査素子１３によりＸ方向に走査されたレーザ光Ｒがプリズム１５の入射面１５ａに入射すると、レーザ光Ｒは入射面１５ａに対して垂直入射の状態に近づけられた状態でプリズム１５内に入射する。これにより、プリズム１５の入射面１５ａにおいて、色収差が発生するのを低減することができる。また、プリズム１５内をレーザ光Ｒを通すことで、プリズム１５のインデックス分だけ光路長を短縮することができ、光学系１を小型化することができる。

【0038】

実施形態１に係る光学系１は、入射面１５ａと出射面１５ｄと１面以上の反射面１５ｂ、１５ｃとを有するプリズム１５を備える。また、光学系１は、入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査してプリズム１５の入射面１５ａの方向へ反射する第１走査素子１３と、プリズム１５の出射面１５ｄから出射するレーザ光ＲをＸ方向と直交するＹ方向に走査する第２走査素子１７と、を備える。プリズム１５の出射面１５ｄは、第２走査素子１７に対して凹面形状を有する。このような構成により、プリズム１５の出射面１５ｄからＹ方向にレーザ光Ｒを走査する第２走査素子１７に出射すると、レーザ光Ｒは出射面１５ｄに対して垂直出射の状態に近づけられた状態でプリズム１５から出射する。これにより、プリズム１５の出射面１５ｄにおいて、色収差が発生するのを低減することができる。また、プリズム１５内をレーザ光Ｒを通すことで、プリズム１５のインデックス分だけ光路長を短縮することができ、光学系１を小型化することができる。

【0039】

（実施形態２）
次に、図１０を用いて、実施形態２を説明する。
[２－１．構成]
図１０は、実施形態２に係る光学系１Ａの構成を示す図である。図１０に示すように、本実施の形態の光学系１Ａは、実施形態１の光学系１に、さらに、レーザ素子１１に対して、第１走査素子１３と第２走査素子１７の走査と同期して、それぞれの波長の発光タイミングを波長ごとにずらす制御を実施する制御部２１を備える。これらの相違点以外の構成について、実施形態１に係る光学系１と本実施の形態の光学系１Ａとは共通である。

【0040】

レーザ素子１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの光束のレーザ光Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｂをそれぞれタイミングをずらして順次出射する。制御部２１は、第１走査素子１３と第２走査素子１７の走査タイミングに同期して、各色のレーザ光Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｂの出射タイミングを制御する。これにより、投射面１９に投射する像が色収差によりずれるのをより低減することができる。

【0041】

制御部２１は、半導体素子などで実現可能である。制御部２１は、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣで構成することができる。制御部２１の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。制御部２１は、ハードディスク（ＨＤＤ）、ＳＳＤ、メモリ等の記憶部を有しており、記憶部に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、所定の機能を実現する。

【0042】

[２－２．効果等]
制御部２１を備える光学系１Ａは、第１走査素子１３と第２走査素子１７の走査タイミングに応じて、各色のレーザ光Ｒｒ、Ｒｇ、Ｒｂの出射タイミングを制御するので、投射面１９に投射される像の色収差によるずれを補正することができる。

【0043】

（他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態１および２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施形態１および２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

【0044】

実施形態１、２では、プリズム１５の出射面１５ｄも凹面形状であったが、これに限定されるものではない。プリズム１５の出射面１５ｄは、非凹面形状でもよく、例えば、図１１に示すように、平板形状でもよい。このように、プリズム１５の入射面１５ａだけが第１走査素子１３の走査方向に対して凹面形状を有する構成でもよい。また、逆に、プリズム１５の出射面１５ｄだけが第２走査素子１７の走査方向に対して凹面形状を有する構成でもよく、この場合、プリズム１５の入射面１５ａは、非凹面形状でもよく、例えば、平板形状でもよい。

【0045】

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0046】

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

【0047】

（実施形態の概要）
（１）本開示の光学系は、入射面と出射面と１面以上の反射面とを有するプリズムと、入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査してプリズムの入射面の方向へ反射する第１走査素子と、プリズムの出射面から出射する光を第１方向と直交する第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、プリズムの入射面は、第１走査素子に対して凹面形状を有する。

【0048】

このように、プリズムの入射面が第１走査素子に対して凹面形状を有するので、第１走査素子により第１方向に走査された光がプリズムの入射面に入射すると、光は入射面に対して垂直入射の状態に近づけられた状態でプリズム内に入射する。これにより、プリズムの入射面において、色収差が発生するのを低減することができる。

【0049】

（２）（１）の光学系において、プリズムの入射面は、第１走査素子の走査する第１方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面である。

【0050】

（３）（１）または（２）の光学系において、プリズムの入射面は、第１走査素子の走査する第１方向よりも非走査方向への屈折力が小さい。

【0051】

（４）（１）ないし（３）のいずれか１つの光学系において、第１走査素子と第２走査素子の光路の間に第１方向の光の光束の第１中間結像位置を有する。

【0052】

（５）（１）ないし（４）のいずれか１つの光学系において、プリズムの内部に第１方向の光の光束の第１中間結像位置を有する。

【0053】

（６）（５）の光学系において、第１中間結像位置は、第１方向と直交する第２方向の光の光束の第２中間結像位置と異なる。このように、プリズム内において、第１方向の光束の第１中間結像位置が第２方向の光束の第２中間結像位置になっていないので、プリズム内の第１方向の光束の第１中間結像位置の一部に傷やゴミが存在しても、第１方向の光束への影響を低減することができる。

【0054】

（７）（５）の光学系において、第１方向と直交する第２方向の光の光束に対して中間結像が行われない。このように、プリズム内において、第１方向の光束の中間結像位置が第２方向の光束の中間結像位置になっていないので、プリズム内の第１方向の光束の中間結像位置の一部に傷やゴミが存在しても、第１方向の光束への影響を低減することができる。

【0055】

（８）（１）ないし（７）のいずれか１つの光学系において、プリズムの出射面は、第２走査素子に対して凹面形状を有する。

【0056】

（９）（８）の光学系において、プリズムの出射面は、第２走査素子の走査する第２方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面である。

【0057】

（１０）（８）または（９）の光学系において、プリズムの出射面は、第２走査素子の走査する第２方向よりも非走査方向への屈折力が小さい。

【0058】

（１１）（１）ないし（１０）のいずれか１つの光学系において、第１走査素子に光としてレーザ光を照射するレーザ素子を備える。

【0059】

（１２）（１１）の光学系において、レーザ素子に対して、第１走査素子と第２走査素子の走査と同期して、それぞれの波長の発光タイミングを波長ごとにずらす制御を実施する制御部を備える。これにより、第２走査素子により走査された光により投射面に投射される像の色収差によるずれを補正することができる。

【0060】

（１３）また、本開示の光学系は、入射面と出射面と１面以上の反射面とを有するプリズムと、入射する、複数の波長を有する光を第１方向に走査してプリズムの入射面の方向へ反射する第１走査素子と、プリズムの出射面から出射する光を第１方向と直交する第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、プリズムの出射面は、第２走査素子に対して凹面形状を有する。

【0061】

このように、プリズムの出射面が第２走査素子に対して凹面形状を有するので、プリズムの出射面から第２方向に光を走査する第２走査素子に出射すると、光は出射面に対して垂直出射の状態に近づけられた状態でプリズムから出射する。これにより、プリズムの出射面において、色収差が発生するのを低減することができる。

【0062】

（１４）（１３）の光学系において、プリズムの出射面は、第２走査素子の走査する第２方向に対して凹面形状を有する、回転非対称面である。

【0063】

（１５）（１３）または（１４）の光学系において、プリズムの出射面は、第２走査素子の走査する第２方向よりも非走査方向への屈折力が小さい。

【0064】

（１６）（１３）ないし（１５）のいずれか１つの光学系において、第１走査素子と第２走査素子の光路の間に第１方向の光の光束の第１中間結像位置を有する。

【0065】

（１７）（１３）ないし（１６）のいずれか１つの光学系において、プリズムの内部に第１方向の前記光の光束の第１中間結像位置を有する。

【0066】

（１８）（１７）の光学系において、第１中間結像位置は、第１方向と直交する第２方向の光の光束の第２中間結像位置と異なる。

【0067】

（１９）（１７）の光学系において、第１方向と直交する第２方向の光の光束に対して中間結像が行われない。

【0068】

（２０）（１３）ないし（１９）のいずれか１つの光学系において、第１走査素子に光としてレーザ光を照射するレーザ素子を備える。

【0069】

（２１）（２０）の光学系において、レーザ素子に対して、第１走査素子と第２走査素子の走査と同期して、それぞれの波長の発光タイミングを波長ごとにずらす制御を実施する制御部を備える。これにより、第２走査素子により走査された光により投射面に投射される像の色収差によるずれを補正することができる。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本開示は、プリズムなどの屈折光学系を用いた光学装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ 光学系
１１ レーザ素子
１１ａ 瞳径
１３ 第１走査素子
１５ プリズム
１５ａ 入射面
１５ｂ 第１反射面
１５ｃ 第２反射面
１５ｄ 出射面
１７ 第２走査素子
１９ 投射面
２１ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】