特許 7493156 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】2024-05-23

(45)【発行日】2024-05-31

(54)【発明の名称】光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 17/08 20060101AFI20240524BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20240524BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

G02B17/08

G02B13/18

G02B26/10 F

G02B26/10 C

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021513723

(86)(22)【出願日】2020-04-10

(86)【国際出願番号】 JP2020016169

(87)【国際公開番号】W WO2020209374

(87)【国際公開日】2020-10-15

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】P 2019076468

(32)【優先日】2019-04-12

(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】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１９４６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７２４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２７６８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０４７２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９４１２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ １７／０８

Ｇ０２Ｂ １３／１８

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｂ ２７／０２

(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、
前記プリズムの入射面にレーザ光を照射するレーザ素子と、を備え、
前記レーザ素子から出射されるレーザ光の瞳径の長径方向が第１方向であり、前記レーザ素子から出射される前記レーザ光の瞳径の短径方向が第２方向であり、前記第１方向および前記第２方向は互いに直交し、
前記プリズムの内部に前記第１方向の前記レーザ光の光束の第１中間結像位置と、前記第１中間結像位置と異なり、前記第２方向の前記レーザ光の光束の第２中間結像位置とを有し、
前記第２中間結像位置は、前記第１中間結像位置より前記入射面側に位置している、
光学系。

【請求項2】

入射する光を前記第１方向に走査する第１走査素子と、
入射する光を前記第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、
前記プリズムは、前記第１走査素子から前記第２走査素子への光路の間に配置されている、
請求項１に記載の光学系。

【請求項3】

前記第２中間結像位置が、前記第１中間結像位置より前記入射面側に位置することにより、前記第１方向の光学倍率より前記第２方向の光学倍率が大きい、
請求項１に記載の光学系。

【請求項4】

前記第１方向よりも前記第２方向の方が焦点距離が大きい、
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】

前記プリズムの前記反射面は、前記第１方向と前記第２方向とで異なる曲率を有する、
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】

前記プリズムの前記反射面は、入射光に対して偏心している、
請求項１から５のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項7】

前記プリズムは、少なくとも２つの前記反射面を有する、
請求項１から６のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項8】

少なくとも２つの前記反射面は、入射光に対して凹面形状を有する、
請求項７に記載の光学系。

【請求項9】

前記光学系は、前記第２方向に中間結像作用を有さない、
請求項１から８のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項10】

前記第１中間結像位置は、前記レーザ光が前記反射面での反射後に形成される、
請求項５に記載の光学系。

【請求項11】

前記出射面から出射した前記レーザ光の瞳径は、円形状に形成される、
請求項３に記載の光学系。

【請求項12】

前記レーザ素子から出射する前記第１方向の第１出射瞳径φｘ１および前記第２方向の第２出射瞳径φｙ１と、前記プリズムの出射面を通って投斜面に到達する前記第１方向の第１投射瞳径φｘ２および前記第２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、請求項１０または１１に記載の光学系。

【請求項13】

前記プリズムの入射前、または、出射後の光路上に非点収差補正素子を備え、
前記プリズムの前記反射面は、前記第１方向と前記第２方向とで異なる曲率を有する、
請求項２に記載の光学系。

【請求項14】

前記非点収差補正素子は、前記第１走査素子の走査方向の屈折力よりも、前記走査方向と垂直な方向の屈折力の方が大きい、
請求項１３に記載の光学系。

【請求項15】

前記非点収差補正素子は、シリンドリカル形状、トロイダル形状、自由曲面形状、または、これらの形状の組み合わせを有する、
請求項１３または１４に記載の光学系。

【請求項16】

前記非点収差補正素子は、レンズである、
請求項１５に記載の光学系。

【請求項17】

前記非点収差補正素子は、ミラーである、
請求項１５に記載の光学系。

【請求項18】

前記プリズムの入射前または出射後の光路上に配置された視度補正素子を備える、
請求項１５に記載の光学系。

【請求項19】

前記視度補正素子は、回転対称な屈折力を有する、
請求項１８に記載の光学系。

【請求項20】

前記視度補正素子は、前記レーザ素子から前記第１走査素子への光路上に配置されている、
請求項１８に記載の光学系。

【請求項21】

前記視度補正素子は、球面レンズ、または、非球面レンズである、
請求項１９または２０に記載の光学系。

【請求項22】

前記プリズムの反射面は、入射光に対して偏心している、
請求項１３から２１のいずれか１つに記載の光学系。

【請求項23】

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を備え、
前記プリズムに入射される光束の瞳は楕円形であり、前記光束の瞳径の長径方向が第１方向であり、前記プリズムに入射される前記光束の瞳径の短径方向が第２方向であり、前記第１方向および前記第２方向は互いに直交し、
前記プリズムの内部に前記第１方向の光束の第１中間結像位置と、前記第１中間結像位置と異なり、前記第２方向の光束の第２中間結像位置とを有し、
前記第２中間結像位置が、前記第１中間結像位置より前記入射面側に位置していることにより、前記第１方向の光学倍率より前記第２方向の光学倍率が大きい、
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、プリズムに入射した光の結像点にプリズム内の傷やゴミが存在する場合、レーザ光が消失してしまうおそれがある。

【0005】

本開示は、サイズの小型化が可能で、かつ、プリズム内の傷の影響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を備え、前記プリズムの内部に第１方向の光束の第１中間結像位置を有し、前記第１中間結像位置は、前記第１方向と直交する第２方向の光束の第２中間結像位置と異なる。

【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を備え、前記プリズムの内部に第１方向の光束の第１中間結像位置を有し、前記第１方向と直交する第２方向の光束は中間結像を行わない。

【発明の効果】

【0008】

本開示におけるプリズムは、サイズの小型化が可能で、かつ、プリズム内の傷の影響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】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4】中間結像位置（Ｐｘ）におけるレーザ光の瞳径を示す図

【図5】中間結像位置（Ｐｙ）におけるレーザ光の瞳径を示す図

【図6】プリズムを出射したレーザ光の瞳径を示す図

【図7】レーザ光のＸ成分の中間結像位置を示す図

【図8】実施形態２における光学系の構成を示す断面図

【図9】実施形態２の変形例における光学系の構成を示す断面図

【図10】実施形態２の変形例における光学系の構成を示す断面図

【図11】実施形態２の変形例における光学系の構成を示す断面図

【図12】解像度の向上を示す説明図

【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６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。

【0013】

第１走査素子１３は、入射したレーザ光を第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。入射面１５ａおよび出射面１５ｄは、例えば、平板形状を有する。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は、第１反射面１５ｂでプリズム１５内に反射される。

【0016】

第１反射面１５ｂで反射されたレーザ光は、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。

【0017】

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。

【0018】

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いる。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。

【0019】

第２走査素子１７は、プリズム１５から出射されたレーザ光をＹ方向に走査して、投影面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影面１９に投影することが出来る。

【0020】

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。

【0021】

図３に示すように、光学系１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。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。したがって、中間結像位置Ｐｘにおけるレーザ光Ｒの瞳径１１ｃは直線形状を有する。

【0022】

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。

【0023】

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４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。これにより、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。

【0024】

また、図５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６に示すように、円形状に形成されている。

【0025】

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。

【0026】

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７のように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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

[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。プリズム１５の内部にＸ方向の光束であるレーザ光ＲのＸ成分Ｒｘの中間結像位置Ｐｘを有し、中間結像位置Ｐｘは、Ｘ方向と直交するＹ方向の光束であるレーザ光ＲのＹ成分Ｒｙの中間結像位置Ｐｙと異なる。したがって、レーザ光ＲのＸ成分Ｒｘの中間結像位置Ｐｘに傷やゴミなどがあったとしても、中間結像位置ＰｘがＹ方向に長い形状になるので、レーザ光Ｒの瞳径１１ｂが消失することを防ぎ、傷やゴミの影響を低減することができる。また、レーザ光ＲのＹ成分Ｒｙの中間結像位置Ｐｙに傷やゴミなどがあったとしても、中間結像位置ＰｙがＸ方向に長い形状になるので、レーザ光Ｒの瞳径１１ｃが消失することを防ぎ、傷やゴミの影響を低減することができる。また、プリズム内をレーザ光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。

【0030】

また、実施形態１に係る光学系１は、さらに、入射する光をＸ方向に走査する第１走査素子１３と、入射する光をＹ方向に走査する第２走査素子１７と、を備え、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。Ｘ方向の光束の向きに第１走査素子１３が光を走査し、Ｙ方向の光束の向きに第２走査素子１７が光を走査することで、走査方向に合わせて光学倍率を調整することができる。

【0031】

（実施形態２）
次に、図８を用いて、実施形態２を説明する。
[２－１．構成]
図８は、実施形態２に係る光学系１Ａの構成を示す図である。図８に示すように、本実施形態の光学系１Ａは、実施形態１の光学系１に、さらに、非点収差補正素子３１と視度補正素子３３とを備える。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と本実施形態の光学系１Ａとは共通である。

【0032】

非点収差補正素子３１は、プリズム１５の入射前、または、出射後の光路上に配置される。本実施形態において、非点収差補正素子３１は、第１走査素子１３とプリズム１５の入射面１５ａとの間の光路上に配置されている。非点収差補正素子３１は、Ｙ方向に曲率を有しＸ方向には曲率をほぼ有さない素子である。非点収差補正素子３１は、第１走査素子１３の走査方向（Ｘ方向）の屈折力よりも、走査方向と垂直な方向（Ｙ方向）の屈折力の方が大きい。

【0033】

非点収差補正素子３１は、例えば、シリンドリカル形状、トロイダル形状、自由曲面形状、または、これらの形状の組み合わせを有する。非点収差補正素子３１は、レンズであってもよいし、ミラーであってもよい。非点収差補正素子３１は、例えば、シリンドリカルレンズである。

【0034】

視度補正素子３３は、プリズム１５の入射前または出射後の光路上に配置される。本実施形態において、プリズム１５の出射面１５ｄと第２走査素子１７との間の光路上に配置されている。視度補正素子３３は、回転対称な屈折力を有するので、光路に沿って移動することで、Ｘ方向およびＹ方向の両方の解像度を調整することができる。したがって、出射面１５ｄから出射したレーザ光Ｒの光路に沿って移動することで、Ｘ方向およびＹ方向の解像度を調整することができる。視度補正素子３３は、例えば、球面レンズ、または、非球面レンズである。

【0035】

なお、非点収差補正素子３１および視度補正素子３３の配置は、図８に示される例に限定されない。例えば、図９に示すように、視度補正素子３３をレーザ素子１１と第１走査素子１３との間の光路上に配置してもよい。また、図１０に示すように、非点収差補正素子３１をレーザ素子１１と第１走査素子１３との間の光路上に配置してもよい。また、図１１に示すように、非点収差補正素子３１と視度補正素子３３をレーザ素子１１と第１走査素子の光路上に配置してもよい。

【0036】

なお、非点収差補正素子３１の作用により、Ｙ方向の中間結像位置が第１走査素子とプリズム１５の入射面１５ａの間に位置する場合も、レーザ光ＲのＸ成分Ｒｘの中間結像位置Ｐｘのいずれかの点に傷やゴミなどがあったとしても、レーザ光ＲのＸ成分が消失することを防ぎ、傷やゴミの影響を低減する効果を得ることができる。

【0037】

[２－２． 効果等]
非点収差補正素子３１を備える光学系１Ａは、Ｘ方向またはＹ方向のいずれかの解像度を調整することができるので、出射面１５ｄから出射したレーザ光Ｒの光路に沿って移動することで、Ｘ方向またはＹ方向の解像度のずれを補正することができる。

【0038】

（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。

【0039】

実施形態１、２では、レーザ素子１１から出射したレーザ光Ｒを第１走査素子１３および第２走査素子１７によりそれぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向に走査することで映像を投射していたが、これに限定されるものではない。レーザ素子１１の代わりに表示素子４１を配置して、第１走査素子１３および第２走査素子１７を省略してもよい。

【0040】

この実施形態によれば、図１２に示すように、表示素子４１の解像度を上げて投射面１９に投射することができる。また、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれの解像度の上げる率を変えることができる。

【0041】

以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。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。

【0042】

また、上述の実施形態は、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。

【0043】

（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を備え、プリズムの内部に第１方向の光束の第１中間結像位置を有し、第１中間結像位置は、第１方向と直交する第２方向の光束の第２中間結像位置と異なる。

【0044】

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。また、プリズムを用いることで、ミラーを用いるよりも、光路を短くすることができるので、光学系を小型化することができる。

【0045】

（２）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を備え、プリズムの内部に第１方向の光束の第１中間結像位置を有し、前記第１方向と直交する第２方向の光束は中間結像を行わない。

【0046】

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。また、プリズムを用いることで、ミラーを用いるよりも、光路を短くすることができるので、光学系を小型化することができる。

【0047】

（３）（１）または（２）の光学系において、入射する光を第１方向に走査する第１走査素子と、入射する光を第２方向に走査する第２走査素子と、を備え、プリズムは、第１走査素子から第２走査素子への光路の間に配置されている。

【0048】

（４）（１）ないし（３）のいずれか１つの光学系において、第１方向と第２方向とで異なる光学倍率を有する。したがって、第１方向と第２方向とでプリズムから出射される光束の倍率をそれぞれ変えることができる。

【0049】

（５）（１）ないし（４）のいずれか１つの光学系において、第１方向よりも第２方向の方が焦点距離が大きい。

【0050】

（６）（１）ないし（５）のいずれか１つの光学系において、プリズムの反射面は、第１方向と第２方向とで異なる曲率を有する。

【0051】

（７）（１）ないし（６）のいずれか１つの光学系において、プリズムの反射面は、入射光に対して偏心している。

【0052】

（８）（１）ないし（７）のいずれか１つの光学系において、プリズムは、少なくとも２つの反射面を有する。

【0053】

（９）（８）の光学系において、少なくとも２つの反射面は、入射光に対して凹面形状を有する。

【0054】

（１０）（１）ないし（９）のいずれか１つの光学系において、光学系は、第２方向に中間結像作用を有さない。

【0055】

（１１）（１）ないし（１０）のいずれか１つの光学系において、プリズムの入射面にレーザ光を照射するレーザ素子を備える。

【0056】

（１２）（１１）の光学系において、レーザ素子が照射するレーザは、第１方向と第２方向とで瞳径が異なる。

【0057】

（１３）（１１）または（１２）の光学系において、レーザ素子から出射する第１方向の第１出射瞳径φｘ１および第２方向の第２出射瞳径φｙ１と、プリズムの出射面を通って投斜面に到達する第１方向の第１投射瞳径φｘ２および第２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。

【0058】

（１４）（３）の光学系において、プリズムの入射前、または、出射後の光路上に非点収差補正素子を備え、プリズムの反射面は、第１方向と第２方向とで異なる曲率を有する。

【0059】

（１５）（１４）の光学系において、非点収差補正素子は、第１走査素子の走査方向の屈折力よりも、走査方向と垂直な方向の屈折力の方が大きい。

【0060】

（１６）（１４）または（１５）の光学系において、非点収差補正素子は、シリンドリカル形状、トロイダル形状、自由曲面形状、または、これらの形状の組み合わせを有する。

【0061】

（１７）（１６）の光学系において、非点収差補正素子は、レンズである。

【0062】

（１８）（１６）の光学系において、非点収差補正素子は、ミラーである。

【0063】

（１９）（１６）の光学系において、プリズムの入射前または出射後の光路上に配置された視度補正素子を備える。

【0064】

（２０）（１９）の光学系において、視度補正素子は、回転対称な屈折力を有する。

【0065】

（２１）（１６）の光学系において、プリズムの入射面にレーザ光を照射するレーザ素子を備える。

【0066】

（２２）（１９）の光学系において、視度補正素子は、前記レーザ素子から前記第１走査素子への光路上に配置されている。

【0067】

（２３）（２０）または（２２）の光学系において、視度補正素子は、球面レンズ、または、非球面レンズである。

【0068】

（２４）（１４）ないし（２３）のいずれか１つの光学系において、プリズムの反射面は、入射光に対して偏心している。

【産業上の利用可能性】

【0069】

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】

【0070】

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
３１ 非点収差補正素子
３３ 視度補正素子
４１ 表示素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】