光图案生成装置的制作方法

1.本发明涉及光图案生成装置。


背景技术：

2.在光图案生成装置中，存在利用激光光源和衍射光学元件(diffractive optical element：doe)的光图案生成装置。衍射光学元件对激光光源射出的激光的强度分布和相位分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面上形成规定的光图案。
3.在专利文献1中记载有如下的光图案生成装置：对像面上显示的光图案进行切换，由此在像面上显示动画。更详细地讲，该光图案生成装置具有由分别对激光的相位分布进行调制的多个光学元件要素构成的圆板状的衍射光学元件、以及使该衍射光学元件旋转的旋转机构。多个光学元件要素相当于衍射光学元件被从圆板面的中心部向圆板面的外周部呈放射状延伸的多个线划分而成的各部分。旋转机构将穿过圆板面的中心部且与圆板面垂直的轴作为旋转轴而使衍射光学元件在一个方向上旋转，连续地切换多个光学元件要素中的激光通过的光学元件要素，由此，对像面上显示的光图案进行切换。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特许第6508425号


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.在上述专利文献1的技术中，根据衍射光学元件中的多个光学元件要素的各配置和基于旋转机构的旋转方向，唯一地决定像面上形成的光图案的顺序，因此，存在要显示的光图案的顺序的灵活性受到限制这样的问题。
9.本发明正是为了解决上述这种问题而完成的，其目的在于，提供提高要显示的光图案的顺序的灵活性的技术。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的光图案生成装置具有：激光光源，其射出激光；光扫描仪，其使激光光源射出的激光偏转；以及衍射光学元件部，其由多个衍射光学元件要素构成，多个衍射光学元件要素分别对由光扫描仪偏转后的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面上形成规定的光图案，光扫描仪能够变更使激光光源射出的激光偏转的偏转方向，以使激光光源射出的激光朝向多个衍射光学元件要素中的任意衍射光学元件要素偏转。
12.发明效果
13.根据本发明，能够提高要显示的光图案的顺序的灵活性。
附图说明
14.图1是示出实施方式1的光图案生成装置的结构的图。
15.图2是示出实施方式1的光图案生成装置的衍射光学元件部的结构的图。
16.图3是示出通过图2所示的衍射光学元件部中的多个衍射光学元件要素后的各激光在像面上形成的光图案的图。
17.图4是示出实施方式2的光图案生成装置的结构的图。
18.图5是示出实施方式2的光图案生成装置的衍射光学元件部的结构的图。
19.图6是示出通过图5所示的衍射光学元件部中的多个衍射光学元件要素后的激光在像面上形成的光图案的图。
20.图7是示出使用二维扫描元件作为实施方式2的光图案生成装置的光扫描仪的例子的图。
21.图8是示出使用一维扫描元件和寻址光学系统作为实施方式2的光图案生成装置的光扫描仪的例子的图。
22.图9是示出实施方式3的光图案生成装置的结构的图。
23.图10是示出实施方式3的入射角校正光学系统的第1具体例的结构的图。
24.图11是示出实施方式3的入射角校正光学系统的第2具体例的结构的图。
25.图12是示出实施方式4的光图案生成装置的结构的图。
26.图13是示出实施方式5的光图案生成装置的结构的图。
具体实施方式
27.下面，为了更加详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
28.实施方式1
29.图1是示出实施方式1的光图案生成装置100的结构的图。如图1所示，光图案生成装置100具有激光光源1、激光驱动器2、聚光光学系统3、光扫描仪4、光扫描仪驱动器6、衍射光学元件部7和控制部8。另外，在后述的从衍射光学元件部7射出的激光的光路上设置有像面9。
30.激光光源1射出激光。激光驱动器2与激光光源1连接。激光驱动器2对激光光源1射出的激光的波形或强度进行控制。
31.聚光光学系统3设置于激光光源1射出的激光的光路上。聚光光学系统3将激光光源1射出的激光转换成会聚于像面9上的光。聚光光学系统3例如是使透过的激光折射的透镜等光学元件或反射激光的镜等光学元件。
32.在实施方式1中，对使用聚光光学系统3的结构进行说明，但是，也可以代替聚光光学系统3而使用准直光学系统。该情况下，准直光学系统将激光光源1射出的激光转换成平行光。由此，在光图案生成装置100和像面9非常远的情况下，也能够在像面9上形成光图案。或者，在激光光源1具有聚光功能的情况下，光图案生成装置100也可以不具有聚光光学系统3。由此，能够减少光学系统的部件数量，能够实现低成本化和小型化。
33.光扫描仪4设置于激光光源1射出的激光的光路上。光扫描仪4使激光光源射出的激光偏转。在实施方式1中，光扫描仪4设置于从聚光光学系统3射出的激光的光路上。光扫描仪4使从聚光光学系统3射出的激光偏转。
34.光扫描仪驱动器6与光扫描仪4连接。光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4使激光偏转的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻。光扫描仪驱动器6例如是mems(micro electro-mechanical systems：微机电系统)、声光元件或电流扫描仪。
35.衍射光学元件部7设置于从光扫描仪4射出的激光的光路上。衍射光学元件部7由多个衍射光学元件要素10构成，多个衍射光学元件要素10分别对光扫描仪4偏转后的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
36.衍射光学元件部7的材料例如是玻璃或树脂。在实施方式1中，衍射光学元件部7是单一的衍射光学元件，该单一的衍射光学元件被划分为多个部分，该多个部分中的各部分相当于衍射光学元件要素10。但是，衍射光学元件部7不限于该结构。例如，衍射光学元件部7也可以二维地并排配置多个衍射光学元件作为多个衍射光学元件要素10。
37.上述的光扫描仪4能够变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向，以使激光光源1射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。换言之，光扫描仪4能够变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向，以使激光光源1射出的激光入射到多个衍射光学元件要素中的任意衍射光学元件要素。
38.在实施方式1中，光扫描仪4能够变更使从聚光光学系统3射出的激光偏转的偏转方向，以使从聚光光学系统3射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。
39.上述的光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以便光扫描仪4使激光光源1射出的激光在任意的时刻朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。在实施方式1中，光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以便光扫描仪4使从聚光光学系统3射出的激光在任意的时刻朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。
40.更具体而言，光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素10，由此在像面9上显示动画。
41.控制部8与激光驱动器2和光扫描仪驱动器6分别连接，经由激光驱动器2对激光光源1进行控制，经由光扫描仪驱动器6对光扫描仪4进行控制。
42.下面，对衍射光学元件部7的结构进行详细说明。对衍射光学元件部7中的多个衍射光学元件要素10分别设定光路长度图案和透射率图案中的至少一方，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
43.例如，在对多个衍射光学元件要素10分别设定光路长度图案以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案的情况下，由此，多个衍射光学元件要素10分别能够对光扫描仪4偏转后的激光的相位分布进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
44.例如，在对多个衍射光学元件要素10分别设定透射率图案以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案的情况下，由此，多个衍射光学元件要素10分别能够对光扫描仪4偏转后的激光的强度分布进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
45.多个衍射光学元件要素10的各光路长度图案或各透射率图案例如通过反复傅里
叶变换法而被优化。多个衍射光学元件要素10中的各激光的强度分布或相位分布和像面9上形成的光图案具有傅里叶变换的关系。因此，如果对期望的光图案进行傅里叶逆变换，则可求出多个衍射光学元件要素10中的各激光的强度分布或相位分布。
46.但是，在多个衍射光学元件要素10中分别能够实现的激光的强度分布或相位分布中，存在与入射到多个衍射光学元件要素10的各入射激光的强度分布或相位分布相伴的制约，在简单的傅里叶逆变换中，无法得到满足该制约的多个衍射光学元件要素10中的各激光的强度分布或相位分布。
47.因此，关于多个衍射光学元件要素10中的各激光的强度分布或相位分布，根据反复傅里叶变换法反复进行傅里叶变换，由此被优化成满足该制约。根据得到的强度分布或相位分布设定多个衍射光学元件要素10的各光路长度图案或各透射率图案。
48.接着，对实施方式1的光图案生成装置100的动作进行说明。另外，设控制部8根据未图示的内部存储器中保存的信息或从外部输入的信息分别对激光驱动器2和光扫描仪驱动器6进行控制。
49.首先，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以使光扫描仪4将使从聚光光学系统3射出的激光偏转的偏转方向变更成朝向多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素的第1偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从聚光光学系统3射出的激光偏转的偏转方向变更成该第1偏转方向。
50.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
51.接着，聚光光学系统3将激光光源1射出的激光转换成会聚于像面9上的光。接着，光扫描仪4使从聚光光学系统3射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素偏转。
52.接着，多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素对光扫描仪4偏转后的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成第1光图案。接着，通过多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素后的激光在像面9上形成第1光图案。
53.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1停止射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令停止射出激光。
54.接着，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以使光扫描仪4将使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向变更成朝向多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素的第2偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向变更成该第2偏转方向。
55.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
56.接着，聚光光学系统3将激光光源1射出的激光转换成会聚于像面9上的光。接着，光扫描仪4使从聚光光学系统3射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素偏转。
57.接着，多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素对光扫描仪4偏转后的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成第2
光图案。接着，通过多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素后的激光在像面9上形成第2光图案。
58.光图案生成装置100通过反复进行以上的动作，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上显示动画。
59.接着，对实施方式1的光图案生成装置100的动作的具体例进行说明。图2是示出衍射光学元件部7的结构的图。图3是示出通过图2所示的衍射光学元件部7中的多个衍射光学元件要素10后的各激光在像面9上形成的光图案的图。
60.如图2所示，多个衍射光学元件要素10分别具有多个被周期性地分割而成的微小部分，对该多个部分分别设定光路长度或透射率中的至少一方，以使通过所属的衍射光学元件要素后的激光在像面9上形成规定的光图案。即，对多个衍射光学元件要素10分别设定光路长度图案和透射率图案中的至少一方，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
61.如图2和图3所示，图2的a指示的衍射光学元件要素对相位分布和强度分布中的至少一方进行调制后的激光在像面9上形成的规定的光图案是图3的a指示的光图案。图2的b指示的衍射光学元件要素对相位分布和强度分布中的至少一方进行调制后的激光在像面9上形成的规定的光图案是图3的b指示的光图案。图2的c指示的衍射光学元件要素对相位分布和强度分布中的至少一方进行调制后的激光在像面9上形成的规定的光图案是图3的c指示的光图案。
62.而且，如上所述，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，由此，在像面9上显示在图3的a指示的光图案、图3的b指示的光图案和图3的c指示的光图案之间切换要显示的光图案而成的动画。
63.如上所述，实施方式1的光图案生成装置100具有：激光光源1，其射出激光；光扫描仪4，其使激光光源1射出的激光偏转；以及衍射光学元件部7，其由多个衍射光学元件要素10构成，多个衍射光学元件要素10分别对光扫描仪4偏转后的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案，光扫描仪4能够变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向，以使激光光源1射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。
64.根据上述的结构，光扫描仪4能够使激光光源1射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。即，能够切换多个衍射光学元件要素10中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素。由此，能够提高要显示的光图案的顺序的灵活性。
65.例如，在图2所示的衍射光学元件部7中，将光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素从a指示的衍射光学元件要素切换成b指示的衍射光学元件要素，接着，将光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素从b指示的衍射光学元件要素切换成a指示的衍射光学元件要素。这样，通过切换光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，交替显示图3的a指示的光图案和图3的b指示的光图案。即，仅显示不高兴的面部的光图案。
66.或者，在图2所示的衍射光学元件部7中，将光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素从b指示的衍射光学元件要素切换成c指示的衍射光学元件要素，接着，将光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素从c指示的衍射光学元件要素切换成b指示的
衍射光学元件要素。这样，通过切换光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，交替显示图3的b指示的光图案和图3的c指示的光图案。即，仅显示笑脸的面部的光图案。
67.或者，在图2所示的衍射光学元件部7中，也可以将光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素从b指示的衍射光学元件要素切换成该衍射光学元件要素的右上方、右方、右下方、左上方、左方或左下方的任意一个衍射光学元件要素。如上所述，实施方式1的光图案生成装置100能够切换光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素。由此，能够提高要显示的光图案的顺序的灵活性。
68.此外，在现有的光图案生成装置中，如上所述，为了切换要显示的光图案，使用使尺寸比较大的衍射光学元件旋转的结构，因此，存在很难实现尺寸的小型化这样的问题。但是，在实施方式1的光图案生成装置100中，为了切换要显示的光图案，使用通过光扫描仪4使激光偏转的结构。由此，与现有的光图案生成装置的尺寸相比，实施方式1的光图案生成装置100能够实现小型化。
69.此外，实施方式1的光图案生成装置100还具有光扫描仪驱动器6，该光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以便光扫描仪4使激光光源1射出的激光在任意的时刻朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。
70.根据上述的结构，能够将使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向在期望的时刻变更成期望的偏转方向。即，能够将多个衍射光学元件要素10中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素在期望的时刻切换成期望的衍射光学元件要素。由此，能够提高要显示的光图案的顺序的灵活性。
71.此外，实施方式1的光图案生成装置100在激光光源1与光扫描仪4之间设置有聚光光学系统3，该聚光光学系统3将激光光源1射出的激光转换成会聚于像面9上的光。
72.根据上述的结构，能够在像面9上良好地显示光图案。
73.此外，对实施方式1的光图案生成装置100中的多个衍射光学元件要素10分别设定光路长度图案和透射率图案中的至少一方，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
74.根据上述的结构，能够在像面9上良好地显示规定的光图案。
75.实施方式2
76.在实施方式1的光图案生成装置100中，光扫描仪4使激光偏转，因此，激光针对衍射光学元件部7的入射角根据光扫描仪4的偏转方向而不同。因此，如图3所示，存在如下问题：在像面9上，要显示的光图案的位置不同。在实施方式2的光图案生成装置中，为了解决该问题，使用结构与实施方式1的衍射光学元件部7的结构不同的带补偿构造的衍射光学元件部。
77.下面，参照附图对实施方式2进行说明。另外，对具有与实施方式1中说明的结构相同的功能的结构标注相同标号并省略其说明。
78.图4是示出实施方式2的光图案生成装置101的结构的图。除了代替衍射光学元件部7而具有衍射光学元件部20以外，光图案生成装置101具有与实施方式1的光图案生成装置100的结构相同的结构。
79.衍射光学元件部20由多个衍射光学元件要素21构成，多个衍射光学元件要素21分
别对光扫描仪4偏转后的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。进而，对实施方式2的多个衍射光学元件要素21分别设定间距，以使通过后的激光在像面9上的相同位置形成规定的光图案。另外，本说明书中的“相同位置”意味着大致相同的位置、完全相同的位置、大致恒定的位置或完全恒定的位置。
80.实施方式2的光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素21中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上的相同位置显示动画。
81.下面，对衍射光学元件部20的结构进行详细说明。对衍射光学元件部20中的多个衍射光学元件要素21分别设定光路长度图案和透射率图案中的至少一方，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。
82.更详细地讲，多个衍射光学元件要素21分别具有多个被周期性地分割而成的微小部分，对该多个部分分别设定光路长度和透射率中的至少一方，以使通过所属的衍射光学元件要素后的激光在像面9上形成规定的光图案。在实施方式2中，在该结构的基础上，对多个衍射光学元件要素21分别还设定上述的多个部分的各部分的宽度即间距，以使通过后的激光在像面9上的相同位置形成规定的光图案。另外，这里的宽度是衍射光学元件部20中的与激光的入射面和出射面平行的方向的宽度。
83.更详细地讲，多个衍射光学元件要素21分别具有周期性的构造，因此，近似地作为衍射光栅来处理。例如，在将多个衍射光学元件要素21分别假设为一维的衍射光栅的情况下，在激光针对多个衍射光学元件要素21中的各衍射光学元件要素的入射角θin与出射角θout之间，以下的式(1)成立。
84.sin(θin)＝mλ/p-sin(θout)
…
(1)
85.其中，m是多个衍射光学元件要素21的各衍射次数，λ是激光的波长，p是上述的间距。此外，将θin设为多个衍射光学元件要素21的各入射面的法线所成的角，将θout设为多个衍射光学元件要素21的各出射面的法线所成的角。
86.如图4所示，分别入射到多个衍射光学元件要素21的激光的入射角按照每个衍射光学元件要素而不同。此外，从多个衍射光学元件要素21分别射出的激光的出射角需要设定成，从多个衍射光学元件要素21分别射出的激光在像面9上形成的光图案的位置一致。因此，可知需要按照每个衍射光学元件要素适当地设定mλ/p，以使该入射角和该出射角满足上述的式(1)的关系。通常，m和λ不具有自由度，因此，归结于对间距p进行优化的问题。
87.实际上，多个衍射光学元件要素21分别具有二维的构造，此外，其各透射率图案和各光路长度图案未必是周期性的，因此，将多个衍射光学元件要素21分别假设为一维的衍射光栅的式(1)严格来讲并不成立。但是，按照上述的思路，在多个衍射光学元件要素21的各透射率图案和各光路长度图案中的至少一方的基础上，还对多个衍射光学元件要素21的各间距进行优化，由此，能够使分别透过多个衍射光学元件要素21后的激光在像面9上形成的光图案的位置一致。
88.另外，除了通过多个衍射光学元件要素21中的第1衍射光学元件要素后的激光形成第1光图案的像面9上的位置和通过多个衍射光学元件要素21中的第2衍射光学元件要素后的激光形成第2光图案的像面9上的位置一致以外，实施方式2的光图案生成装置101的动
作与实施方式1的光图案生成装置100的动作相同。
89.接着，对实施方式2的光图案生成装置101的动作的具体例进行说明。图5是示出衍射光学元件部20的结构的图。图6是示出通过图5所示的衍射光学元件部20中的多个衍射光学元件要素21后的激光在像面9上形成的光图案的图。
90.如图5所示，多个衍射光学元件要素21分别具有多个被周期性地分割而成的微小部分，对该多个部分分别设定光路长度和透射率中的至少一方，以使通过所属的衍射光学元件要素后的激光在像面9上形成规定的光图案。进而，对多个衍射光学元件要素21分别设定上述的多个部分的各部分的宽度即间距，以使通过后的激光在像面9上的相同位置形成规定的光图案。另外，这里的宽度是衍射光学元件部20中的与激光的入射面和出射面平行的方向的宽度。例如，图5的a指示的衍射光学元件要素的间距比图5的b指示的衍射光学元件要素的间距和图5的c指示的衍射光学元件要素的间距大。
91.如图5和图6所示，图5的a指示的衍射光学元件要素对相位分布和强度分布中的至少一方进行调制后的激光在像面9上形成的规定的光图案是图6的a指示的光图案。图5的b指示的衍射光学元件要素对相位分布和强度分布中的至少一方进行调制后的激光在像面9上形成的规定的光图案是图6的b指示的光图案。图5的c指示的衍射光学元件要素对相位分布和强度分布中的至少一方进行调制后的激光在像面9上形成的规定的光图案是图6的c指示的光图案。
92.如图6的a、b和c的各光图案所示，通过多个衍射光学元件要素21后的各激光在像面9上的相同位置形成规定的光图案。而且，如上所述，连续地切换多个衍射光学元件要素21中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，由此，在像面9上显示在图6的a指示的光图案、图6的b指示的光图案和图6的c指示的光图案之间切换要显示的光图案而成的动画。
93.接着，参照附图对实施方式2的光图案生成装置101的光扫描仪4的具体例进行说明。图7是示出使用二维扫描元件22作为光扫描仪4的例子的图。图8是示出使用一维扫描元件23和寻址光学系统24作为光扫描仪4的例子的图。
94.在图7所示的例子中，光扫描仪4是能够二维地变更使激光光源射出的激光偏转的偏转方向的二维扫描元件22。如图7所示，二维扫描元件22能够变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向，以使激光光源1射出的激光朝向二维配置的多个衍射光学元件要素21中的任意衍射光学元件要素偏转。
95.在图8所示的例子中，光扫描仪4由能够一维地变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向的一维扫描元件23、以及将一维扫描元件23偏转后的激光的传播方向二维地变化成朝向多个衍射光学元件要素21中的任意衍射光学元件要素的方向的寻址光学系统24构成。
96.另外，图8所示的寻址光学系统24由多个反射镜构成。但是，寻址光学系统24不限于该结构。例如，寻址光学系统24也可以是棱镜等。此外，图7所示的二维扫描元件22以及图8所示的一维扫描元件23和寻址光学系统24分别可以应用于实施方式1的光图案生成装置100、后述的实施方式3的光图案生成装置、后述的实施方式4的光图案生成装置或后述的实施方式5的光图案生成装置。
97.如上所述，对实施方式2的光图案生成装置101中的多个衍射光学元件要素21分别
设定间距，以使通过后的激光在像面9上的相同位置形成规定的光图案。
98.根据上述的结构，通过多个衍射光学元件要素21后的各激光在像面9上的相同位置形成光图案。由此，连续地切换多个衍射光学元件要素21中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
99.此外，实施方式2的光图案生成装置101还具有光扫描仪驱动器6，该光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以使光扫描仪4使激光光源1射出的激光在任意的时刻朝向多个衍射光学元件要素21中的任意衍射光学元件要素偏转，光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素21中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上的相同位置显示动画。
100.根据上述的结构，光扫描仪驱动器6对光扫描仪4进行控制，由此，连续地切换多个衍射光学元件要素21中的、光扫描仪4偏转后的激光通过的衍射光学元件要素。由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
101.此外，实施方式2的光图案生成装置101中的光扫描仪4由能够一维地变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向的一维扫描元件23、以及将一维扫描元件23偏转后的激光的传播方向二维地变化成朝向多个衍射光学元件要素21中的任意衍射光学元件要素的方向的寻址光学系统24构成。
102.根据上述的结构，一维扫描元件23能够变更使激光光源1射出的激光偏转的偏转方向，以使激光光源1射出的激光朝向二维配置的多个衍射光学元件要素21中的任意衍射光学元件要素偏转。由此，能够切换二维配置的多个衍射光学元件要素21中的、一维扫描元件23偏转后的激光通过的衍射光学元件要素。由此，能够提高要显示的光图案的顺序的灵活性。
103.实施方式3
104.如上所述，在实施方式1的光图案生成装置100中，存在如下问题：在像面9上，要显示的光图案的位置不同。为了解决该问题，实施方式3的光图案生成装置还具有入射角校正光学系统和再次聚光光学系统。
105.下面，参照附图对实施方式3进行说明。另外，对具有与实施方式1中说明的结构相同的功能的结构标注相同标号并省略其说明。
106.图9是示出实施方式3的光图案生成装置102的结构的图。与实施方式1的光图案生成装置100的结构相比，光图案生成装置102代替聚光光学系统3而具有准直光学系统30。此外，光图案生成装置102还具有入射角校正光学系统31和再次聚光光学系统32。
107.准直光学系统30设置于激光光源1与光扫描仪4之间。准直光学系统30将激光光源射出的激光转换成平行光。
108.另外，在激光光源1具有生成平行光的功能的情况下，光图案生成装置102也可以不具有准直光学系统30。由此，能够减少光学系统的部件数量，能够实现低成本化和小型化。
109.实施方式3的光扫描仪4能够变更使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向，以使从准直光学系统30射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。更详细地讲，光扫描仪4能够变更使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转
方向，以使从准直光学系统30射出的激光经由后述的入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素。
110.入射角校正光学系统31设置于光扫描仪4与衍射光学元件部7之间。入射角校正光学系统31将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。另外，这里，设多个衍射光学元件要素10的各入射面位于同一面上，多个衍射光学元件要素10的各出射面位于同一面上。
111.实施方式3的衍射光学元件部7中的多个衍射光学元件要素10分别对从入射角校正光学系统31以相同的入射角入射的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。另外，通过多个衍射光学元件要素10后的各激光是以相同的出射角出射的平行光。即，没有对实施方式3的衍射光学元件部7中的多个衍射光学元件要素10分别如实施方式2的多个衍射光学元件要素21那样设定间距。
112.再次聚光光学系统32设置于衍射光学元件部7与像面9之间。再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上的相同位置。更详细地讲，再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的平行光不依赖于通过的衍射光学元件要素而会聚于像面9上的相同位置。通过再次聚光光学系统32后的激光不依赖于通过的衍射光学元件要素而在像面9上的相同位置形成规定的光图案。即，由再次聚光光学系统32决定像面9上形成的光图案的位置，因此，如上所述，不需要对多个衍射光学元件要素10分别设定间距。
113.实施方式3的光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从入射角校正光学系统31射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上的相同位置显示动画。
114.接着，对实施方式3的光图案生成装置102的动作进行说明。另外，设控制部8根据未图示的内部存储器中保存的信息或从外部输入的信息分别对激光驱动器2和光扫描仪驱动器6进行控制。
115.首先，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以使光扫描仪4将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成第1偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成该第1偏转方向。另外，由光扫描仪4向该第1偏转方向偏转后的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
116.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
117.接着，准直光学系统30将激光光源射出的激光转换成平行光。接着，光扫描仪4使该激光向第1偏转方向偏转，以使从准直光学系统30射出的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
118.接着，入射角校正光学系统31将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素的平行光。
119.接着，多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素对从入射角校正光学系统31射出的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像
面9上形成第1光图案。
120.接着，再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上。接着，从再次聚光光学系统32射出的激光在像面9上形成第1光图案。
121.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1停止射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令停止射出激光。
122.接着，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以使光扫描仪4将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成第2偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成该第2偏转方向。另外，由光扫描仪4向该第2偏转方向偏转后的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素。
123.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
124.接着，准直光学系统30将激光光源1射出的激光转换成平行光。接着，光扫描仪4使该激光向第2偏转方向偏转，以使从准直光学系统30射出的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
125.接着，入射角校正光学系统31将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素的平行光。另外，入射到上述的第1衍射光学元件要素的平行光的入射角和入射到该第2衍射光学元件要素的平行光的入射角一致。
126.接着，多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素对从入射角校正光学系统31射出的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成第2光图案。
127.接着，再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上。接着，从再次聚光光学系统32射出的激光在像面9上形成第2光图案。另外，像面9上形成的上述的第1光图案的位置和像面9上形成的该第2光图案的位置一致。
128.光图案生成装置102通过反复进行以上的动作，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从入射角校正光学系统31射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上显示动画。
129.接着，对实施方式3的入射角校正光学系统31的第1具体例进行说明。图10是示出入射角校正光学系统31的第1具体例的结构的图。
130.如图10所示，第1具体例的入射角校正光学系统31由远心光学系统33和准直光学系统阵列34构成。
131.远心光学系统33使光扫描仪4偏转后的激光的主光线与光轴平行。另外，在图10中，远心光学系统33表示为透镜，但是，不限于该结构。远心光学系统33也可以是反射该激光以使光扫描仪4偏转后的激光的主光线与光轴平行的镜等。
132.准直光学系统阵列34将远心光学系统33使主光线与光轴平行后的激光转换成平行光。更详细地讲，准直光学系统阵列34由多个准直光学系统构成，该多个准直光学系统分别将远心光学系统33使主光线与光轴平行后的激光转换成平行光。另外，在图10中，准直光
学系统阵列34表示为凸透镜阵列，但是，不限于该结构。准直光学系统阵列34也可以是将远心光学系统33使主光线与光轴平行后的激光转换成平行光的凹透镜阵列。
133.或者，准直光学系统阵列34也可以是反射该激光以将远心光学系统33使主光线与光轴平行后的激光转换成平行光的反射镜阵列。
134.关于远心光学系统33和准直光学系统阵列34的各结构，更详细地讲，如图10所示，光扫描仪4的出射面与远心光学系统33的入射面的间隔跟远心光学系统33的焦距f1一致。由此，从远心光学系统33射出的激光的主光线与远心光学系统33的光轴平行。
135.此外，如图10所示，远心光学系统33的出射面与准直光学系统阵列34的各入射面的间隔跟远心光学系统33的焦距f1与准直光学系统阵列34的各焦距f2之和一致。由此，从准直光学系统阵列34射出的各激光成为平行光。
136.接着，对实施方式3的入射角校正光学系统31的第2具体例进行说明。图11是示出入射角校正光学系统31的第2具体例的结构的图。
137.如图11所示，第2具体例的入射角校正光学系统31由棱镜阵列35构成。棱镜阵列35将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。另外，设棱镜阵列35的各光轴平行。
138.如上所述，实施方式3的光图案生成装置102在光扫描仪4与衍射光学元件部7之间设置有入射角校正光学系统31，该入射角校正光学系统31将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光，在衍射光学元件部7与像面9之间设置有再次聚光光学系统32，该再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上的相同位置。
139.根据上述的结构，通过再次聚光光学系统32后的激光在像面9上的相同位置形成光图案。由此，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的激光通过的衍射光学元件要素，由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
140.此外，根据上述的结构，不需要为了在像面9上的相同位置显示光图案而如实施方式2那样调整多个衍射光学元件要素10的各间距。由此，能够削减多个衍射光学元件要素10的设计和制造所花费的成本。
141.此外，根据上述的结构，入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的激光是入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。由此，在衍射光学元件部7由多个衍射光学元件构成的情况下，在制造衍射光学元件部7后，也能够变更多个衍射光学元件要素10的各配置位置。或者，能够将多个衍射光学元件要素10中的至少一个以上的衍射光学元件要素替换成其他衍射光学元件要素。例如，准备多个其他的衍射光学元件，根据状况或用途取下多个衍射光学元件要素10中的至少一个以上的衍射光学元件要素，追加其他的衍射光学元件要素，由此，能够在像面9上显示与状况或用途对应的光图案。
142.此外，实施方式3的光图案生成装置102中的入射角校正光学系统31由使光扫描仪4偏转后的激光的主光线与光轴平行的远心光学系统33、以及分别将该远心光学系统33使主光线与光轴平行后的激光转换成平行光的准直光学系统阵列34构成。
143.根据上述的结构，通过入射角校正光学系统31和准直光学系统阵列34，光扫描仪4
偏转后的激光被良好地转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。而且，通过再次聚光光学系统32后的激光在像面9上的相同位置形成光图案。由此，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的激光通过的衍射光学元件要素，由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
144.此外，实施方式3的光图案生成装置102中的入射角校正光学系统31由棱镜阵列35构成，该棱镜阵列35将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。
145.根据上述的结构，通过棱镜阵列35，光扫描仪4偏转后的激光被良好地转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。而且，通过再次聚光光学系统32后的激光在像面9上的相同位置形成光图案。由此，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的激光通过的衍射光学元件要素，由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。此外，与使用入射角校正光学系统31和准直光学系统阵列34的情况相比，减少光学系统的数量，因此，能够实现光图案生成装置102的小型化。
146.此外，实施方式3的光图案生成装置102还具有光扫描仪驱动器6，该光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以便光扫描仪4使激光光源1射出的激光在任意的时刻朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转，光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从入射角校正光学系统31射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上的相同位置显示动画。
147.根据上述的结构，光扫描仪驱动器6对光扫描仪4进行控制，由此，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从入射角校正光学系统31射出的激光通过的衍射光学元件要素。由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
148.实施方式4
149.在实施方式3中，说明了在激光光源1与光扫描仪4之间设置有准直光学系统30的结构。在实施方式4中，对在激光光源1与光扫描仪4之间设置有光扫描仪聚光光学系统的结构进行说明。
150.下面，参照附图对实施方式4进行说明。另外，对具有与实施方式1中说明的结构相同的功能的结构标注相同标号并省略其说明。
151.图12是示出实施方式4的光图案生成装置103的结构的图。与实施方式1的光图案生成装置100的结构相比，光图案生成装置103代替聚光光学系统3而具有光扫描仪聚光光学系统40。此外，光图案生成装置103还具有光扫描仪准直光学系统41和再次聚光光学系统32。
152.光扫描仪聚光光学系统40设置于激光光源1与光扫描仪4之间。光扫描仪聚光光学系统40使激光光源1射出的激光会聚于光扫描仪4。由此，在光扫描仪4的有效开口比较小的情况下，也能够使激光入射到光扫描仪4，能够抑制渐晕。
153.另外，在图12中，光扫描仪聚光光学系统40表示为透镜，但是，不限于该结构。光扫描仪聚光光学系统40也可以是反射该激光以使激光光源1射出的激光会聚于光扫描仪4的镜等。或者，在激光光源1具有使激光会聚于光扫描仪4的功能的情况下，光图案生成装置
103也可以不具有光扫描仪聚光光学系统40。由此，能够减少光学系统的部件数量，能够实现低成本化和小型化。
154.实施方式4的光扫描仪4能够变更使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光偏转的偏转方向，以使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转。更详细地讲，光扫描仪4能够变更使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光偏转的偏转方向，以使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光经由后述的光扫描仪准直光学系统41入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素。
155.光扫描仪准直光学系统41设置于光扫描仪4与衍射光学元件部7之间。光扫描仪准直光学系统41将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光。另外，这里，设多个衍射光学元件要素10的各入射面位于同一面上，多个衍射光学元件要素10的各出射面位于同一面上。
156.另外，在图12中，光扫描仪准直光学系统41表示为透镜，但是，不限于该结构。光扫描仪准直光学系统41也可以是反射该激光以将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光的镜等。
157.关于光扫描仪准直光学系统41的结构，更详细地讲，如图12所示，光扫描仪4与光扫描仪准直光学系统41的间隔跟光扫描仪准直光学系统41的焦距f3一致。由此，从光扫描仪准直光学系统41射出的各激光成为平行光。
158.实施方式4的衍射光学元件部7中的多个衍射光学元件要素10分别对从光扫描仪准直光学系统41以相同的入射角入射的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成规定的光图案。另外，通过多个衍射光学元件要素10后的各激光是以相同的出射角出射的平行光。
159.实施方式4的再次聚光光学系统32设置于衍射光学元件部7与像面9之间。再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上的相同位置。
160.实施方式4的光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从光扫描仪准直光学系统41射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上的相同位置显示动画。
161.接着，对实施方式4的光图案生成装置103的动作进行说明。另外，设控制部8根据未图示的内部存储器中保存的信息或从外部输入的信息分别对激光驱动器2和光扫描仪驱动器6进行控制。
162.首先，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以使光扫描仪4将使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光偏转的偏转方向变更成第1偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光偏转的偏转方向变更成该第1偏转方向。另外，由光扫描仪4向该第1偏转方向偏转后的激光经由光扫描仪准直光学系统41入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
163.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
164.接着，光扫描仪聚光光学系统40使激光光源1射出的激光会聚于光扫描仪4。接着，光扫描仪4使该激光向第1偏转方向偏转，以使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光经由光扫描仪准直光学系统41入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
165.接着，光扫描仪准直光学系统41将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素的平行光。
166.接着，多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素对从光扫描仪准直光学系统41射出的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成第1光图案。
167.接着，再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上。接着，从再次聚光光学系统32射出的激光在像面9上形成第1光图案。
168.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1停止射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令停止射出激光。
169.接着，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以便光扫描仪4将使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光偏转的偏转方向变更成第2偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光偏转的偏转方向变更成该第2偏转方向。另外，由光扫描仪4向该第2偏转方向偏转后的激光经由光扫描仪准直光学系统41入射到多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素。
170.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
171.接着，光扫描仪聚光光学系统40使激光光源1射出的激光会聚于光扫描仪4。接着，光扫描仪4使该激光向第2偏转方向偏转，以使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光经由光扫描仪准直光学系统41入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
172.接着，光扫描仪准直光学系统41将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素的平行光。另外，上述的入射到第1衍射光学元件要素的平行光的入射角和该入射到第2衍射光学元件要素的平行光的入射角一致。
173.接着，多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素对从光扫描仪准直光学系统41射出的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面9上形成第2光图案。
174.接着，再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上。接着，从再次聚光光学系统32射出的激光在像面9上形成第2光图案。另外，像面9上形成的上述的第1光图案的位置和像面9上形成的该第2光图案的位置一致。
175.光图案生成装置103通过反复进行以上的动作，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从光扫描仪准直光学系统41射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上显示动画。
176.如上所述，实施方式4的光图案生成装置103在激光光源1与光扫描仪4之间设置有光扫描仪聚光光学系统40，该光扫描仪聚光光学系统40使激光光源1射出的激光会聚于光扫描仪4，在光扫描仪4与衍射光学元件部7之间设置有光扫描仪准直光学系统41，该光扫描
仪准直光学系统41将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光，在衍射光学元件部7与像面9之间设置有再次聚光光学系统32，该再次聚光光学系统32使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于像面9上的相同位置。
177.根据上述的结构，通过再次聚光光学系统32后的激光在像面9上的相同位置形成光图案。由此，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的激光通过的衍射光学元件要素，由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
178.此外，根据上述的结构，通过光扫描仪聚光光学系统40，在光扫描仪4的有效开口比较小的情况下，也能够使激光入射到光扫描仪4，能够抑制渐晕。
179.此外，实施方式4的光图案生成装置103还具有光扫描仪驱动器6，该光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以便光扫描仪4使从光扫描仪聚光光学系统40射出的激光在任意的时刻朝向多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素偏转，光扫描仪驱动器6控制光扫描仪4的偏转方向和对光扫描仪4的偏转方向进行变更的时刻，以连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从光扫描仪准直光学系统41射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面9上的相同位置显示动画。
180.根据上述的结构，光扫描仪驱动器6对光扫描仪4进行控制，由此，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从光扫描仪准直光学系统41射出的激光通过的衍射光学元件要素。由此，能够在像面9上的相同位置显示动画。
181.实施方式5
182.在实施方式3和实施方式4中，说明了在衍射光学元件部7与像面9之间设置有再次聚光光学系统32的结构。在实施方式5中，对在衍射光学元件部7与像面9之间设置有可变焦点光学系统的结构进行说明。
183.下面，参照附图对实施方式5进行说明。另外，对具有与实施方式1或实施方式3中说明的结构相同的功能的结构标注相同标号并省略其说明。
184.图13是示出实施方式5的光图案生成装置104的结构的图。与实施方式3的光图案生成装置102的结构相比，光图案生成装置104代替再次聚光光学系统32而具有可变焦点光学系统50。此外，光图案生成装置104还具有焦点调整驱动器51。
185.可变焦点光学系统50设置于衍射光学元件部7与像面9之间。可变焦点光学系统50能够变更焦距，以使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。可变焦点光学系统50例如是具有变焦功能的多个透镜或液体透镜等。
186.焦点调整驱动器51与控制部8和可变焦点光学系统50连接。焦点调整驱动器51控制可变焦点光学系统50的焦距，以使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。在实施方式5中，焦点调整驱动器51根据控制部8的命令控制可变焦点光学系统50的焦距，以使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。另外，可变焦点光学系统50的焦距也可以手动变更。该情况下，光图案生成装置104也可以不具有焦点调整驱动器51。由此，能够减少部件数量，能够实现低成本化和小型化。
187.接着，对实施方式5的光图案生成装置104的动作进行说明。另外，设控制部8根据
未图示的内部存储器中保存的信息或从外部输入的信息分别对激光驱动器2、光扫描仪驱动器6和焦点调整驱动器51进行控制。
188.首先，焦点调整驱动器51控制可变焦点光学系统50的焦距，以使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于像面52上的相同位置。
189.接着，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以使光扫描仪4将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成第1偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成该第1偏转方向。另外，由光扫描仪4向该第1偏转方向偏转后的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
190.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
191.接着，准直光学系统30将激光光源射出的激光转换成平行光。接着，光扫描仪4使该激光向第1偏转方向偏转，以使从准直光学系统30射出的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
192.接着，入射角校正光学系统31将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素的平行光。
193.接着，多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素对从入射角校正光学系统31射出的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像面52上形成第1光图案。
194.接着，可变焦点光学系统50使通过多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素后的激光会聚于像面52上。接着，从可变焦点光学系统50射出的激光在像面52上形成第1光图案。
195.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1停止射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令停止射出激光。
196.接着，光扫描仪驱动器6根据控制部8的命令对光扫描仪4进行控制，以便光扫描仪4将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成第2偏转方向。光扫描仪4根据光扫描仪驱动器6的命令，将使从准直光学系统30射出的激光偏转的偏转方向变更成该第2偏转方向。另外，由光扫描仪4向该第2偏转方向偏转后的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素。
197.接着，激光驱动器2根据控制部8的命令对激光光源1进行控制，以使激光光源1射出激光。激光光源1根据激光驱动器2的命令射出激光。
198.接着，准直光学系统30将激光光源1射出的激光转换成平行光。接着，光扫描仪4使该激光向第2偏转方向偏转，以使从准直光学系统30射出的激光经由入射角校正光学系统31入射到多个衍射光学元件要素10中的第1衍射光学元件要素。
199.接着，入射角校正光学系统31将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素的平行光。另外，上述的入射到第1衍射光学元件要素的平行光的入射角和该入射到第2衍射光学元件要素的平行光的入射角一致。
200.接着，多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素对从入射角校正光学系统31射出的激光的相位分布和强度分布中的至少一方进行调制，以使通过后的激光在像
面52上形成第2光图案。
201.接着，可变焦点光学系统50使通过多个衍射光学元件要素10中的第2衍射光学元件要素后的激光会聚于像面52上。接着，从可变焦点光学系统50射出的激光在像面52上形成第2光图案。另外，像面52上形成的上述的第1光图案的位置和像面52上形成的该第2光图案的位置一致。
202.光图案生成装置104通过反复进行以上的动作，连续地切换多个衍射光学元件要素10中的、从入射角校正光学系统31射出的激光通过的衍射光学元件要素，由此在像面52上显示动画。
203.另外，在改变光图案生成装置104与像面52的位置关系的情况下，变更上述的内部存储器中保存的信息或从外部输入的信息，由此，控制部8经由焦点调整驱动器51调整可变焦点光学系统50的焦距。
204.如上所述，实施方式5的光图案生成装置104在光扫描仪4与衍射光学元件部7之间设置有入射角校正光学系统31，该入射角校正光学系统31使光扫描仪4偏转后的激光入射到多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向，在衍射光学元件部7与像面9之间设置有可变焦点光学系统50，该可变焦点光学系统50能够变更焦距，以使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。
205.根据上述的结构，通过变更可变焦点光学系统50的焦距，能够在任意的像面上的相同位置显示光图案。
206.根据放置光图案生成装置104的状况或光图案生成装置104的用途，光图案生成装置104与像面之间的距离可能变动。但是，根据上述的结构，通过变更可变焦点光学系统50的焦距，能够在变动后的像面显示光图案。即，光图案生成装置104能够应对各种状况或各种用途。
207.此外，实施方式5的光图案生成装置104还具有焦点调整驱动器51，该焦点调整驱动器51控制可变焦点光学系统50的焦距，以便可变焦点光学系统50使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。
208.根据上述的结构，能够良好地变更可变焦点光学系统50的焦距，能够在任意的像面上的相同位置显示光图案。
209.另外，在实施方式5中，说明了将可变焦点光学系统50和焦点调整驱动器51应用于实施方式3的光图案生成装置102的例子，但是，可变焦点光学系统50和焦点调整驱动器51也可以应用于实施方式4的光图案生成装置103。
210.该情况下，光图案生成装置在激光光源1与光扫描仪4之间设置有光扫描仪聚光光学系统40，该光扫描仪聚光光学系统40使激光光源1射出的激光会聚于光扫描仪4，在光扫描仪4与衍射光学元件部7之间设置有光扫描仪准直光学系统41，该光扫描仪准直光学系统41将光扫描仪4偏转后的激光转换成入射到任意衍射光学元件要素的入射角度恒定而不依赖于光扫描仪4的偏转方向的平行光，在衍射光学元件部7与像面9之间设置有可变焦点光学系统50，该可变焦点光学系统50能够变更焦距，以使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。
211.此外，该情况下，光图案生成装置还具有焦点调整驱动器51，该焦点调整驱动器51
控制可变焦点光学系统50的焦距，以便可变焦点光学系统50使通过多个衍射光学元件要素10中的任意衍射光学元件要素后的激光会聚于任意的像面上的相同位置。
212.根据上述的各结构，发挥与实施方式5的光图案生成装置104发挥的各效果相同的效果。
213.另外，本技术能够在其发明范围内进行各实施方式的自由组合、或各实施方式的任意结构要素的变形、或各实施方式中的任意结构要素的省略。
214.产业上的可利用性
215.本发明的光图案生成装置能够提高要显示的光图案的顺序的灵活性，因此，能够用于显示光图案的技术。
216.标号说明
217.1：激光光源；2：激光驱动器；3：聚光光学系统；4：光扫描仪；6：光扫描仪驱动器；7：衍射光学元件部；8：控制部；9：像面；10：多个衍射光学元件要素；20：衍射光学元件部；21：多个衍射光学元件要素；22：二维扫描元件；23：一维扫描元件；24：寻址光学系统；30：准直光学系统；31：入射角校正光学系统；32：再次聚光光学系统；33：远心光学系统；34：准直光学系统；35：棱镜阵列；40：光扫描仪聚光光学系统；41：光扫描仪准直光学系统；50：可变焦点光学系统；51：焦点调整驱动器；52：像面；100、101、102、103、104：光图案生成装置。