CN100363778C - 光扫描装置及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于采用束状的光显示色再现性高的图像的光扫描装置及图像显示装置。具有:供给具有互不相同波长谱的束状的光的至少4个光源部(101R、101Y、101G1、101G2、101B);和使来自光源部(101R、101Y、101G1、101G2、101B)的束状的光,向第1方向和大致正交于第1方向的第2方向进行扫描的扫描部(200)。
Description
技术领域
本发明,涉及光扫描装置及图像显示装置,尤其,使相应于图像信号受到调制的激光进行扫描的光扫描装置的技术。
背景技术
近年来,提出了采用激光显示图像的图像显示装置。为了采用激光显示彩色图像,要用多束色光,例如,红色(R)光、绿色(G)光、蓝色(B)光。激光,以单色性高为特征。若使单色性高的激光进行扫描,则与采用使用通常的3原色的图像显示方式的情况相比较可以显示宽范围的色彩。采用激光的图像显示装置,作为通过宽范围的色彩而显示色再现性高的图像的装置被期待。作为使多束色光进行扫描的图像显示装置的技术,例如,在专利文献1中有所提及。
【专利文献1】特开2002-55296号公报
可是,在采用R、G、B的各激光的现有的技术中,难以充分地表现在从R、G、B的各峰值波长偏离的波长中具有峰值的颜色,例如,黄色或翡翠绿。因此,存在问题:有即使采用激光,也得不到色再现性高的图像的情况。
发明内容
本发明,鉴于上述的问题作出,目的在于提供用于采用束状的光显示色再现性高的图像的光扫描装置、及图像显示装置。
为了解决上述问题,达到目的,依照本发明,能够提供光扫描装置,其特征在于,具有:供给具有互不相同波长谱的束状的光的至少4个光源部;和使来自光源部的束状的光,向第1方向和大致正交于第1方向的第2方向进行扫描的扫描部。
所谓“具有互不相同波长谱”,是指峰值波长之间的差为±5nm的范围以外的范围的情况,或者相对峰值波长的峰值波长之间的差为±1%的范围以外的范围的情况。因为设置供给波长范围互不相同的光的至少4个光源部,所以例如,可以使除现有R、G、B的各色光以外,还使R、G、B以外的其他的波长谱的光进行扫描。因此,能够比采用使R、G、B的各色光进行扫描的现有的光扫描装置的情况表现宽范围的色彩。由此,可得到用于采用束状的光显示色再现性高的图像的光扫描装置。并且,因为除采用现有采用的各色光用光源部之外,还采用用于供给其他的波长谱的光的光源部,所以可以使显示图像所必需的束状的光的功率更加分散。由此,还能够减轻各光源部的负担。
并且,依照本发明的理想方式,优选:具有供给红色光的红色光用光源部,供给绿色光的绿色光用光源部,和供给蓝色光的蓝色光用光源部;而且,还具有供给在550纳米~590纳米具有峰值的波长谱的光的光源部和供给在470纳米~500纳米具有峰值的波长谱的光的光源部的至少一方。例如,设R光、G光、B光分别在650纳米、530纳米、440纳米具有峰值。通过供给在550纳米~590纳米具有峰值的波长谱的光,可以充分地表现在R、G的各波长之间具有峰值的黄色。并且,通过供给在470纳米~500纳米具有峰值的波长谱的光,可以充分地表现在G、B的各波长之间具有峰值的翡翠绿。由此,能够充分地表现黄色及翡翠绿的至少一色,得到高的色再现性。
并且,依照本发明的理想方式,优选:供给在550纳米~590纳米具有峰值的波长谱的光的光源部,或者,供给在470纳米~500纳米具有峰值的波长谱的光的光源部,具有波长变换元件。为波长变换元件之一的二次谐波产生(Second Harmonic Generation;SHG)元件,将束状的光,对于入射的光变换成具有2分之1的波长的光。在供给在550纳米~590纳米具有峰值的波长谱的光的光源部,能够采用供给在1100纳米~1180纳米具有峰值的激光的半导体激光光源。在供给在470纳米~500纳米具有峰值的波长谱的光的光源部,能够采用供给在940纳米~1000纳米具有峰值波长的激光的半导体激光元件。由此,能够为采用容易得到的常用的激光光源的构成。
并且,作为本发明的理想方式,优选:供给互不相同的波长谱的光的光源部,互相独立受到调制。由此,能够采用互不相同的波长谱的光,显示色再现性高的图像。
并且,作为本发明的理想方式,优选:光源部,对于互不相同的波长谱之中的至少1种设置大于或等于1个。由此能够相应于各色光用光源部的最大输出而供给束状的光。
并且,作为本发明的理想方式,优选:扫描部,具有反射束状的光的反射镜;反射镜,相比较于与向一片反射镜入射的色光不同的其他色光,以高的反射率对向一片反射镜入射的色光进行反射。反射镜,与宽范围的波长范围的光相比较,对于窄波长范围的光能够容易地实现高反射率。通过仅使能够成为高的反射率的波长范围的光向反射镜入射,能够减少被反射镜吸收的光。通过减少向反射镜的光的吸收能够减少向反射镜的热的蓄积。通过减少向反射镜的热的蓄积,能够降低反射镜的劣化,能够得到高的可靠性。
并且,作为本发明的理想方式,优选:至少一片反射镜,对至少2色的色光进行反射。反射镜,可以对多种色光之中峰值波长相近的色光彼此为高的反射率。通过以一片反射镜反射多种色光,能够使反射镜的片数比按每种色光设置反射镜的情况减少。由此,能够使光扫描装置的部件数量减少,为简易的构成。
并且,作为本发明的理想方式,优选:反射镜,对至少2色的色光之中的最大灰度等级的光量为最大的一色的色光,以与至少2色的色光之中除一色的色光以外的其他的色光相比较高的反射率进行反射。使多种色光进行反射的反射镜的情况下,与仅使1种色光进行反射的反射镜相比较,可认为反射率要降低。因为对最大灰度等级的光量小的色光使热向反射镜蓄积的影响较小,所以通过对最大灰度等级的光量为最大的一色的色光使其反射率比其他的色光高,可以减少热的蓄积。
并且,作为本发明的理想方式,优选:具有供给第1色光的第1色光用光源部,和供给第2色光的第2色光用光源部;第1色光用光源部及第2色光用光源部,以互不相同的个数设置。在第1色光用光源部及第2色光用光源部在最大输出上互相有差别的情况下,能够对第1色光用光源部及第2色光用光源部,相应于输出以互不相同的个数设置。通过设置相应于输出的个数的光源部,不必使最大输出大的光源部的输出,下降到与最大输出小的其他的光源部的输出相同的程度,能够避免最大输出大的光源部白白浪费。由此,可得到可以相应于各色光的输出平衡而高效地使多束色光进行扫描的光扫描装置。并且,因为不必超出需要地多设置最大输出大的光源部,所以能够使光扫描装置为简易并且低成本的构成。
并且,作为本发明的理想方式,优选:光源部,具有波长变换元件,并通过对向波长变换元件入射的基波进行调制而表现灰度等级。通过对基波进行调制,能够与不进行波长变换的情况同样地表现灰度等级。
并且,作为本发明的理想方式,优选:扫描部,对互相近似的颜色的至少2色的色光,与除互相近似的色光以外的其他的色光相比较,使束状的光进行扫描的被扫描面上的间隔窄而进行扫描。所谓互相近似的颜色,是指来自各色光用光源部的各色光之中峰值波长相近的颜色。由此,能够减少闪烁。
并且,作为本发明的理想方式,优选:光源部,具有供给激光的激光光源,及对来自激光光源的光进行波长变换的波长变换元件;具有对激光光源和波长变换元件进行绝热的绝热部。波长变换元件,有时候表现出波长变换的效率相应于温度发生变化的温度特性。通过由绝热部对波长变换元件、和为发热体的激光光源进行热绝缘,能够减少因来自激光光源的热引起的波长变换效率的变化。
并且,作为本发明的理想方式,优选:具有供给第1色光的第1色光用光源部,和供给第2色光的第2色光用光源部;第1色光用光源部,采用对来自第1激光光源的光进行波长变换的第1色光用波长变换元件而供给第1色光;第2色光用光源部,具有供给第2色光的第2激光光源;绝热部,对第1激光光源及第2激光光源,和第1色光用波长变换元件进行绝热。通过为对第1激光光源及第2激光光源,和第1色光用波长变换元件进行绝热的构成,能够将第1色光用光源部及第2色光用光源部配置为一个封装体,并且减少因来自第1激光光源及第2激光光源的热引起的波长变换效率的变化。由此,能够减少波长变换效率的变化,并使光源部紧凑。
进而,依照本发明,能够提供图像显示装置,其通过来自光扫描装置的光而显示图像,其特征在于:光扫描装置,是上述的光扫描装置。通过采用上述的光扫描装置,可以采用束状的光而显示色再现性高的图像。由此,可得到可以采用束状的光而显示色再现性高的图像的图像显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的图像显示装置的概略构成的图。
图2是对G2光源部的构成进行说明的图。
图3是表示扫描部的概略构成的图。
图4是对用于驱动扫描部的构成进行说明的图。
图5是对各色光的波长特性进行说明的图。
图6是对用于控制各色光的扫描的构成进行说明的图。
图7是表示基波的光密度和SHG元件的出射光量的关系的图。
图8是表示本发明的实施例2的光扫描装置的概略构成的图。
图9是对G1Y用第1反射镜的反射特性进行说明的图。
图10是表示本发明的实施例3的光扫描装置的概略构成的图。
图11是对被扫描面中的各色光的扫描位置进行说明的图。
图12是对各色光用光源部附近的优选的构成进行说明的图。
图13是表示本发明的实施例4的图像显示装置的概略构成的图。
符号说明
100图像显示装置,101光源部组,101R R光源部,101Y Y光源部,101G1 G1光源部,101G2 G2光源部,101B B光源部,102、103投影光学***,105反射部,107壳体,110屏幕,120光扫描装置,200扫描部,221半导体激光光源,222透镜***,223 SHG元件,202反射镜,204 外框部,206、207扭簧,301、302第1电极,305 镜侧电极,306 第2电极,307 第1扭簧,308 第2扭簧,111 图像信号输入部,112 同步/图像分离部,113 控制部,114 帧存储器,115 扫描驱动部,121 图像处理部, 122 光源控制部,123 扫描控制部,125 水平角度传感器,126 垂直角度传感器,127 信号处理部,601 原色变换部,603R R驱动信号产生部,603Y Y驱动信号产生部,603G1 G1驱动信号产生部,603G2 G2驱动信号产生部,603B B驱动信号产生部,605R R光源驱动部,605Y Y光源驱动部,605G1 G1光源驱动部,605G2 G2光源驱动部,605B B光源驱动部,800 光扫描装置,801 G1Y用第1反射镜,802 R用第1反射镜,803 BG2用第1反射镜,804 第1分色镜,805 第2分色镜,806 第2反射镜,1001凸透镜,1002 凹透镜,1003 第1分色镜,1004 第2分色镜,1200G1G1光源部,1200R R光源部,1201 G1光源用半导体激光器,1202 R光源用半导体激光器,1203 准直透镜,1204 SHG元件,1205 散热部,1206 绝热部,1207 温度控制部,1300 图像显示装置,1305 屏幕
具体实施方式
以下参照附图,详细地说明本发明的实施例。
实施例1
图1,表示本发明的实施例1的为图像显示装置100的概略构成。图像显示装置100,是通过将激光供给到屏幕110的一方的面,并观看从屏幕110的另一方的面所出射的光而观看图像的,所谓背投投影机。设置于图像显示装置100的光扫描装置120,使相应于图像信号受到调制的激光进行扫描。图像显示装置100,通过使来自光扫描装置120的激光透射到屏幕110而显示图像。
光扫描装置120,具有:具备5个光源部101R、101Y、101G1、101G2、101B的光源部组101。光源部101R、101Y、101G1、101G2、101B,将是具有互不相同的波长谱的束状的光的激光,相应于图像信号进行调制而供给。所谓“具有互不相同波长谱”,是指峰值波长之间的差为±5nm的范围以外的范围的情况,或者相对于峰值波长的峰值波长之间的差为±1%的范围以外的范围的情况。R光源部101 R,是供给在650纳米具有峰值的波长谱的红色光的红色光用光源部。G1光源部101 G1,是供给在520纳米具有峰值的波长谱的绿色光的绿色光用光源部。B光源部101 B,是供给在440纳米具有峰值的波长谱的蓝色光的蓝色光用光源部。
Y光源部101 Y,是供给在570纳米具有峰值的波长谱的黄色光的光源部。G2光源部101 G2,是供给在490纳米具有峰值的波长谱的翡翠绿光的光源部。作为R光源部101 R、B光源部101 B,能够采用设置有用于对激光进行调制的调制部的半导体激光光源、或固体激光光源。作为Y光源部101 Y、G1光源部101 G1、G2光源部101 G2,能够采用具备是波长变换元件的SHG元件的SHG激光光源。
各光源部,并不限于波长谱的峰值波长是上述的构成。R光源部101 R,在600~700纳米具有峰值波长即可。G1光源部101 G1,在500~550纳米具有峰值波长即可。B光源部101 B,在400~470纳米具有峰值波长即可。Y光源部101 Y,在550~590纳米具有峰值波长即可。G2光源部101 G2,在470~500纳米具有峰值波长即可。
图2,对G2光源部101G2的构成进行说明。设置于G2光源部101G2的半导体激光光源221,供给在980纳米具有峰值的波长谱的激光。来自半导体激光光源221的激光,被透镜***222平行化之后,入射到SHG元件223。在半导体激光光源221,设置用于对激光进行调制的调制部。SHG元件223,将来自半导体激光光源221的激光,变换成2分之1的波长的激光而出射。在980纳米具有峰值的波长谱的激光,被变换成在490纳米具有峰值的波长谱的激光。作为SHG元件223,例如,能够采用非线性光学晶体。
G2光源部101G2,为了供给在470~500纳米具有峰值波长的激光,能够采用供给在940~1000纳米具有峰值波长的激光的半导体激光元件221。Y光源部101 Y及G2光源部101G2,通过采用SHG元件,可以采用容易得到的常用的半导体激光光源。作为用于各光源部的半导体激光光源和固体激光光源,需要相应于图像信号而能够对激光进行调制。
Y光源部101 Y及G1光源部101G1,也具有与G2光源部101G2同样的构成。例如,Y光源部101 Y,为了供给在550~590纳米具有峰值波长的激光,能够采用供给在1100~1180纳米具有峰值波长的激光的半导体激光光源221。还有,Y光源部101 Y、G1光源部101G1、G2光源部101G2,也可以采用DPSS(Diode Pumped Solid State,二极管泵浦固体)激光振荡器。DPSS激光振荡器,通过采用来自激光光源的激光激励固体晶体,而供给激光。各光源部,分别供给最大灰度等级的激光时可得到良好的白平衡那样地构成。并且,供给互不相同的波长谱的光的各光源部,互相独立受到调制。
图3,表示扫描部200的概略构成。扫描部200,具有反射镜202,和设置于反射镜202的四周的外框部204,形成所谓的双重万向架结构。外框部204,通过为旋转轴的扭簧206,连接于未图示的固定部。外框部204,利用扭簧206的扭转,和向原来的状态的回复,以扭簧206为中心转动。反射镜202,通过大致正交于扭簧206的为旋转轴的扭簧207,连接于外框部204。反射镜202,反射来自各光源部的激光。反射镜202,能够通过形成高反射性的构件,例如铝或银等的金属薄膜构成。
反射镜202,通过外框部204以扭簧206为中心转动,进行移位而使激光在屏幕110上向Y方向(参照图1)进行扫描。并且,反射镜202,利用扭簧207的扭转,和向原来的状态的回复,以扭簧207为中心转动。反射镜202,通过以扭簧207为中心转动,进行移位而使由反射镜202反射的激光向X方向进行扫描。如此地,扫描部200,使来自备光源部的激光,在是被照射区域的屏幕110上向为第1方向的X方向、和大致正交于第1方向的为第2方向的Y方向进行扫描。
图4,对用于驱动扫描部200的构成进行说明。若以反射镜202反射激光的一侧为表侧,则第1电极301、302,分别设置于为外框部204的里侧的空间的、关于扭簧206大致对称的位置。一施加电压于第1电极301、302,则在第1电极301、302,和外框部204之间,就产生相应于电位差的预定的力,例如静电力。外框部204,通过交替地施加电压于第1电极301、302,以扭簧206为中心转动。
扭簧207,详细来说,由第1扭簧307和第2扭簧308所构成。在第1扭簧307和第2扭簧308之间,设置镜侧电极305。在镜侧电极305的里侧的空间,设置第2电极306。一施加电压于第2电极306,则在第2电极306和镜侧电极305之间,就产生相应于电位差的预定的力,例如静电力。若对任一个第2电极306都施加相同相位的电压,则反射镜202,就以扭簧207为中心转动。扫描部200,通过如此地使反射镜202进行转动,而使激光向二维方向进行扫描。扫描部200,例如,能够通过MEMS(MicroElectro Mechanical Systems,微电子机械***)技术而制作。
扫描部200,例如在图像的1帧期间,在使激光向为垂直方向的Y方向进行1次扫描之间,对为水平方向的X方向使激光多次往复那样地使反射镜202移位。如此地,扫描部200,使激光向为第1方向的X方向进行扫描的频率,比使激光向为第2方向的Y方向进行扫描的频率高那样地受到驱动。还有,为了高速地进行向X方向的激光的扫描,扫描部200,优选为以扭簧207为中心使反射镜202发生谐振的构成。通过使反射镜202发生谐振,能够增大反射镜202的移位量。通过增大反射镜202的移位量,扫描部200,能够以较少能量高效地使激光进行扫描。还有,反射镜202,也可以不采用谐振而进行驱动。
还有,扫描部200,并不限于通过相应于电位差的静电力进行驱动的构成。例如,也可以为采用电磁力进行驱动的构成,或采用压电元件的伸缩力进行驱动的构成。在采用电磁力的情况下,通过相应于电流在反射镜202和永久磁石之间产生电磁力,能够驱动扫描部200。另外,扫描部200,也可以为设置使激光在X方向上进行扫描的反射镜,和使激光在Y方向上进行扫描的反射镜的构成。进而,也可以为设置分担各色光而使之扫描的多个扫描部的构成。
返回到图1,来自扫描部200的激光,透射投影光学***103之后,入射到反射部105。反射部105,设置于为壳体107的内面的、与屏幕110对向的位置。反射部105,向屏幕110的方向反射来自光扫描装置120的激光。壳体107,密闭壳体107内部的空间。屏幕110,设置于壳体107的预定的一面。屏幕110,是使相应于图像信号受到调制的来自光扫描装置120的激光进行透射的透射型屏幕。来自反射部105的光,从屏幕110的、壳体107的内部侧的面入射之后,从观看者侧的面出射。观看者,通过观看从屏幕110出射的光,观看图像。
图5,表示用于对来自光扫描装置120的各色光的波长特性进行说明的xy色度图。全部的颜色,通过对R、G、B的各强度比(刺激值)进行坐标表示,而在三维空间上被表现出来(RGB表色系)。各色光的刺激值,以混合的颜色看起来为色温度4800K的白色时必要的各色的辉度为1,由相对于其的相对比所表示。从RGB表色系的三维空间适当地变换坐标轴使得以正的值表示全部的色度,则是XYZ表示系。将是三维空间的XYZ表示系投影于XY面上则是xy色度图。在xy色度图中,颜色的要素之中除去关于明度的信息,仅表示色调和彩度。
点NR、NG、NB,是用于采用通常的3原色的图像显示方式中的R光、G光、B光的各色度坐标。由以点NR、NG、NB为顶点的三角形所围的区域S1,在采用通常的3原色的图像显示方式中,表示通过加色混合所得到的色彩的区域。点R,表示从R光源部101R供给的R光的色度坐标。点G1,表示从G1光源部101G供给的G光的色度坐标。点B,表示从B光源部101B供给的B光的色度坐标。
因为从激光光源供给的各色光单色性高,所以点R、G、B,比点NR、NG、NB处于色度图的外缘侧。因此,采用R光源部101R、G1光源部101G、B光源部101B所得到的色彩的区域S2,成为比区域S1宽的区域。光扫描装置,在采用R光源部101R、G1光源部101G、B光源部101B的3个的情况下,与采用利用通常的3原色的图像显示方式的情况相比较可以表现宽范围的色彩。
点Y,表示从Y光源部101Y供给的黄色光的色度坐标。点G2,表示从G2光源部101G供给的翡翠绿光的色度坐标。本实施例的光扫描装置120,通过5色的色光的加色混合,能够表现由以点R、Y、G1、G2、B为顶点的五边形所围的区域S3的色彩。区域S3,是带影线而示的2块部分,即以点Y、R、G1所围的部分和以点G2、G1、B所围的部分,加到区域S2后的区域。从而,光扫描装置120,通过设置Y光源部101 Y及G2光源部101G2,可以充分地表现在从R、G、B的各峰值波长偏离的波长上具有峰值的黄色、翡翠绿。
图6,对用于控制各色光的扫描的构成进行说明。图像信号输入部111,进行从输入端子所输入的图像信号的特性校正、放大等。图像信号,可以是模拟方式及数字方式的任何一种方式。同步/图像分离部112,将来自图像信号输入部111的信号,分离为图像信息信号、垂直同步信号、水平同步信号,并向控制部113进行输出。控制部113之中的扫描控制部123,基于垂直同步信号、水平同步信号,产生对扫描部200进行驱动的驱动信号。扫描驱动部115,响应来自控制部113的驱动信号对扫描部200进行驱动。
水平角度传感器125,对使激光在屏幕110上向X方向进行扫描的反射镜202(参照图3)的摆角进行检测。垂直角度传感器126,对使激光在屏幕110上向Y方向进行扫描的反射镜202的摆角进行检测。信号处理部127,分别从垂直角度传感器126的移位、水平角度传感器125的移位,产生帧起始信号F-Sync、行起始信号L-Sync,并向控制部113输出。
在R、G、B的图像信息信号输入到控制部113的情况下,原色变换部601,将R、G、B的图像显示信号,变换成对于通过各光源部所供给的各色光的图像显示信号。原色变换部601中的图像显示信号的变换,例如,能够通过矩阵变换及灰度等级校正而进行。关于用于通过多色的原色显示图像的显示信号的变换的技术,例如,公开于特开2000-338950号公报、特开2004-86245号公报中。
图像处理部121,将输入到控制部113的图像信息分成对每条扫描线的信息而输出到帧存储器114。帧存储器114,对来自图像处理部121的图像信号以帧为单位进行存储。光源控制部122,对从帧存储器114所读出的每行的图像信息信号进行输出。并且,控制部113,基于根据帧起始信号F-Sync、行起始信号L-Sync所运算出的线速度、及垂直同步信号、水平同步信号,产生像素定时时钟。像素定时时钟,是用于识别激光通过各像素上的定时的信号,用于使相应于图像信号受到调制的激光入射到正确的位置。
R驱动信号产生部603R,基于由原色变换部601所产生的对R光的图像信息信号,产生使之同步于像素定时时钟的驱动信号。R光源驱动部605R,相应于来自R驱动信号产生部603R的驱动信号,对R光源部101R进行驱动。Y驱动信号产生部603Y,基于由原色变换部601所产生的对黄色光的图像信息信号,产生使之同步于像素定时时钟的驱动信号。Y光源驱动部605Y,相应于来自Y驱动信号产生部603Y的驱动信号,对Y光源部101Y进行驱动。G1驱动信号产生部603 G1,基于由原色变换部601所产生的对G光的图像信息信号,产生使之同步于像素定时时钟的驱动信号。G1光源驱动部605 G1,相应于来自G1驱动信号产生部603 G1的驱动信号,对G1光源部101 G1进行驱动。
G2驱动信号产生部603 G2,基于由原色变换部601所产生的对翡翠绿光的图像信息信号,产生使之同步于像素定时时钟的驱动信号。G2光源驱动部605 G2,相应于来自G2驱动信号产生部603 G2的驱动信号,对G2光源部101 G2进行驱动。B驱动信号产生部603B,基于由原色变换部601所产生的对B光的图像信息信号,产生使之同步于像素定时时钟的驱动信号。B光源驱动部605B,相应于来自B驱动信号产生部603B的驱动信号,对B光源部101B进行驱动。在采用振幅调制进行各光源部的模拟控制的情况下,各驱动信号产生部,产生具有相应于图像信息使振幅受到了调制的脉冲的驱动信号。而在采用脉冲宽度调制进行各光源部的数字控制的情况下,各驱动信号产生部,产生具有相应于图像信息使脉冲宽度受到了调制的脉冲的驱动信号。通过如此的构成,各光源部,互相独立受到调制。
若采用本实施例的光扫描装置120,则能够比采用使R、G、B的各色光进行扫描的现有的光扫描装置的情况表现宽范围的色彩。并且,通过使供给互不相同的波长谱的光的各光源部互相独立受到调制,可以采用互不相同的波长谱的光显示色再现性高的图像。由此,起到能够采用激光显示色再现性高的图像的效果。并且,因为除现有采用的各色光用光源部之外,还采用用于供给其他的波长谱的光的光源部,所以可以使显示图像所必需的激光的功率进一步分散。由此,还能够减轻各光源部的负担。
还有,作为对各色光的扫描进行控制的构成,虽然作为将对R、G、B的图像信息信号变换成对5色的色光的图像显示信号的构成进行了说明,但是,本实施例的光扫描装置120,并不限于输入对R、G、B的图像信号的构成。例如,也可以为输入取入针对R、G、B以外的其他的色光的图像信息的图像信号的构成。该情况下,与输入对R、G、B的图像信号的情况相比较,可以表现更宽的范围的色彩。
在本实施例,虽然除了R光源部101 R、G1光源部101 G1、B光源部101 B以外还设置Y光源部101 Y及G2光源部101 G2,但是也可以为设置Y光源部101 Y及G2光源部101 G2之中至少一方的构成。通过在R、G、B上追加黄色、翡翠绿的任何一色而采用,可以表现比使R、G、B的各色光进行扫描的现有的光扫描装置宽范围的色彩。
例如,在采用R光源部101 R、G1光源部101 G1、B光源部101 B及G2光源部101 G2的四个的情况下,优选:使分别供给最大灰度等级的激光时的光量平衡为R∶G1∶B∶G2=59%,23%,14%,4%。由此,能够得到良好的白平衡。与此同样地,在采用R光源部101 R、G1光源部101 G1、B光源部101 B及Y光源部101 Y的四个的情况下,优选:使分别供给最大灰度等级的激光时的光量平衡为R∶G1∶B∶Y=56%,21%,16%,4%。
并且,并不限于一定要包括R、G、B的情况,只要是采用供给具有互不相同的波长谱的激光的至少4色的色光的构成,就可得到能够表现宽范围的色彩的效果。而且,也可以为采用多于或等于5色的色光的构成。在本实施例,作为追加到R、G、B的色光,采用在R及G的峰值波长之间的大致中间具有峰值的黄色、在G及B的峰值波长之间的大致中间具有峰值的翡翠绿。作为追加到R、G、B的色光,也可以选择在R、G、B的任何一色的峰值波长的附近具有峰值的色光。例如,通过采用在G的峰值波长的附近具有峰值的色光,可以使近于G的色光的再现性提高,并且使G光的功率分散。
光源部,并不限于对各色光都设置1个的构成。光源部,对于互不相同的波长谱之中的至少一个设置大于或等于1个即可,也可以对于某色光设置大于或等于2个。特别地,考虑到:关于采用SHG激光光源的Y光源部101 Y、G1光源部101 G1、G2光源部101 G2,最大光量比是半导体激光光源等的R光源部101 R和B光源部101 B小。即使在最大光量上如此存在差别的情况下,通过相应于输出平衡而确定各光源部的个数,也可有效地得到良好的白平衡。
采用SHG激光光源的光源部,通过设置调制部于半导体激光光源,能够对向是波长变换元件的SHG元件入射的基波进行调制。通过对基波进行调制,能够与采用不进行波长变换的光源部的情况同样地表现灰度等级。还有,SHG元件的出射光量,如在图7中所示地,伴随于基波的光密度的变化而呈现近于指数函数的变化。在采用振幅调制表现灰度等级的情况下,需要产生考虑了因SHG元件引起的波长变换效率的变化的驱动信号。还有,因为只要基波的光密度一定SHG元件的波长变换效率就不会发生变化,所以在采用脉冲宽度调制表现灰度等级的情况下,不必考虑波长变换效率的变化。
作为波长变换元件,并不限于采用SHG元件的情况。作为波长变换元件,也可以采用SHG元件以外的其他的元件,例如三次谐波产生(ThirdHarmonic Generation;THG)元件,或光参量振荡(Optical ParametricOscillation)元件。在THG元件中,能够采用都使和频发生的第1非线性光学晶体,及第2非线性光学晶体。第1非线性光学晶体,与SHG元件同样地使2次谐波出射。第2非线性光学晶体,利用2次谐波、和未由第1非线性光学晶体进行波长变换的基波,使是2次谐波和基波的和频的3次谐波出射。3次谐波,具有基波的3分之1的波长。THG元件,将来自半导体激光光源的激光,变换成3分之1的波长的激光而出射。通过采用THG元件,例如,能够利用为红外光的1240nm的基波,而使为紫色光的413nm的3次谐波出射。
相对于SHG元件及THG元件进行基波的短波长变换,OPO元件,进行基波的长波长变换。在OPO元件中,能够采用将1个高频波分割成2个低频波而出射的非线性光学晶体。并且,在OPO元件中,可并用使用2片镜体的光谐振器。作为向OPO元件入射的基波,例如,能够采用来自THG元件的高频波。例如,在通过THG元件由1060nm的红外光产生出335nm的紫外光之后,通过进行由OPO元件进行的长波长变换,能够使488nm的可见光与1300nm的红外光一起出射。如此地,通过使半导体激光光源和波长变换元件适当组合,能够供给预期的波长的激光。
实施例2
图8,表示本发明的实施例2的光扫描装置800的要部概略构成。本实施例的光扫描装置800,采用具备使激光向X方向进行扫描的第1反射镜801、802、803,和使激光向Y方向进行扫描的第2反射镜806的扫描部而使各色光进行扫描。在来自G1光源部101 G1的绿色光,及来自Y光源部101 Y的黄色光进行入射的位置,设置第1分色镜804。第1分色镜804,通过使来自G1光源部101 G1的绿色光进行透射,并且反射来自Y光源部101 Y的黄色光,而对两色光进行合成向G1Y用第1反射镜801入射。
来自R光源部101 R的红色光,向R用第1反射镜802入射。在来自B光源部101 B的蓝色光,及来自G2光源部101 G2的翡翠绿光进行入射的位置,设置第2分色镜805。第2分色镜805,通过使来自B光源部101B的蓝色光进行透射,并且反射来自G2光源部101G2的翡翠绿光,而对两色光进行合成向BG2用第1反射镜803入射。
R用第1反射镜802,反射来自R光源部101 R的红色光而导向第2反射镜806。G1Y用第1反射镜801,反射来自G1光源部101 G1的绿色光及来自Y光源部101 Y的黄色光而导向第2反射镜806。BG2用第1反射镜803,反射来自B光源部101 B的蓝色光及来自G2光源部101 G2的翡翠绿光而导向第2反射镜806。第2反射镜806,反射来自各第1反射镜801、802、803的各色光而导向屏幕110。各第1反射镜801、802、803,及第2反射镜806,例如,能够通过涂敷电介质多层膜形成。第1反射镜801、802、803,及第2反射镜806,除了采用电介质多层膜的构成之外,也可以为采用金属膜的构成。
设来自R光源部101 R、G1光源部101 G1、B光源部101 B、G2光源部101 G2、Y光源部101 Y的各激光的峰值波长分别为650nm、520nm、440nm、490nm、570nm。该情况下,如使最大灰度等级的光量平衡,为例如R∶G1∶B∶G2∶Y=56%∶21%∶16%∶4%∶4%,则可得到良好的白平衡。
R用第1反射镜802,与不同于向R用第1反射镜802入射的激光的红色的其他的颜色的光相比较,以高的反射率反射红色光。G1Y用第1反射镜801,与不同于向G1Y用第1反射镜801入射的激光的绿色及黄色的其他的颜色的光相比较,以高的反射率反射绿色光及黄色光。BG2用第1反射镜803,与不同于向BG2用第1反射镜803入射的激光的蓝色及翡翠绿色的其他的颜色的光相比较,以高的反射率反射蓝色光及翡翠绿光。
反射镜,与宽范围的波长区域的光相比较,对于窄波长区域的光能够容易地实现高反射率。例如,在仅使一色的色光进行反射的R用第1反射镜802的情况下,能够容易地实现接近100%的反射率。并且,认为:在使多色的色光进行反射的反射镜的情况下,与仅使一色的色光进行反射的反射镜相比较,反射率要下降。在本实施例,G1Y用第1反射镜801,对5色的色光之中波长差比较小的绿色光和黄色光进行反射。BG2用第1反射镜803,对5色的色光之中波长差比较小的蓝色光和翡翠绿光进行反射。通过选择波长差比较小的2色的色光,对于G1Y用第1反射镜801及BG2用第1反射镜803,也能够实现比使宽范围的波长区域的光进行反射的情况高的反射率。
通过仅使能够为高反射率的波长区域的光向各第1反射镜801、802、803入射,能够减少被各第1反射镜801、802、803所吸收的光。通过减少向反射镜的光的吸收能够减少向反射镜的热的蓄积。通过减少向反射镜的热的蓄积,能够降低反射镜的劣化,能够得到高可靠性。并且,通过以G1Y用第1反射镜801及BG2用第1反射镜803分别对2色的色光进行反射,能够使反射镜的片数比按每色光都设置反射镜的情况少些。通过减少反射镜的数量,能够减少光扫描装置800的部件数量,形成为简易的构成。
图9,对G1Y用第1反射镜801的反射特性进行说明。如上述地,为了得到良好的白平衡,相对于使来自G1光源部101 G1的绿色光的光量为21%,来自Y光源部101 Y的黄色光的光量为4%左右。G1Y用第1反射镜801,对绿色光及黄色光之中的最大灰度等级的光量较大的绿色光,以比黄色光高的反射率进行反射。根据在图9中所示的反射特性,相对于对520nm的绿色光可实现接近100%的反射率,对570nm的黄色光则为99%左右的反射率。BG2用第1反射镜803,也能够对蓝色光及翡翠绿光之中的最大灰度等级的光量较大的蓝色光,为比翡翠绿光高的反射率。
如此地,即使对以反射镜进行反射的多色的色光的全部不能实现最大反射率,仍可以对最大灰度等级的光量为最大的一色的色光,为比其他的色光高的反射率。因为最大灰度等级的光量小的色光使热向反射镜蓄积的影响较少,所以通过使最大灰度等级的光量为最大的一色的色光为比其他的色光高的反射率,可以减少热的蓄积。
还有,第1反射镜801、802、803及色光的组合并不限于上述。只要是使波长差比较小的多色的色光组合而向第1反射镜入射的构成即可。例如,也可以由1片第1反射镜对来自G1光源部101 G1的绿色光和来自G2光源部101 G2的翡翠绿光进行反射。并且,能够相应于采用光扫描装置800进行扫描的色光的波长,而确定反射镜的片数和色光的组合。例如,也可以由1片第1反射镜对多于或等于3色的色光进行反射。该情况下,反射镜,能够对多于或等于3色的色光之中的最大灰度等级的光量为最大的一色的色光,使其与其他的色光相比较为高的反射率。
进而,也可以为对于5色的色光采用5片第1反射镜的构成。该情况下,通过对各反射镜实现接近100%的反射率,能够使反射镜中的热的蓄积为最小限度。本实施例,并不限于采用具备第1反射镜及第2反射镜的扫描部的构成,也可以如上述实施例1地为采用使激光向2个方向扫描的扫描部的构成。
实施例3
图10,表示本发明的实施例3的光扫描装置的要部概略构成。本实施例的光扫描装置,具有:8个G1光源部101G1,2个B光源部101B,2个R光源部101R,2个G2光源部101G2,1个Y光源部101Y。G1光源部101G1,是供给为第1色光的绿色光的第1色光用光源部。R光源部101R,是供给为第2色光的红色光的第2色光用光源部。除了相应于输出平衡而以互不相同的个数设置为第1色光用光源部的G1光源部101G1及为第2色光用光源部的R光源部101R之外,对其他的光源部101B、101G2、101Y也相应于输出平衡而确定个数。
G1光源部101G1以外的各色光用光源部101B、101Y、101R、101G2,朝向相对于G1光源部101G1供给绿色光的方向大致正交的方向而配置。通过将G1光源部101G1以外的其他的光源部101B、101Y、101R、101G2,与G1光源部101G1分离而配置,能够对于个数为最多的G1光源部101G1确保充足的空间。在来自B光源部101B的蓝色光及来自Y光源部101Y的黄色光,和来自G1光源部101G1的绿色光进行交叉的位置,设置第1分色镜1003。第1分色镜1003,使绿色光进行透射,并且反射蓝色光及黄色光。在G1光源部101G1及第1分色镜1003之间,设置凸透镜1001及凹透镜1002。凸透镜1001及凹透镜1002,配合于未图示的扫描部,进行来自G1光源部101G1的8束的激光的会聚及平行化。
在来自R光源部101R的红色光及来自G2光源部101G2的翡翠绿光,和来自G1光源部101G1的绿色光进行交叉的位置,设置第2分色镜1004。第2分色镜1004,使绿色光、蓝色光及黄色光进行透射,并反射红色光及翡翠绿光。还有,只要可以使来自G1光源部101G1的8束激光向扫描部入射,也可以采用其他的构成而取代凸透镜1001及凹透镜1002。
来自G1光源部101G1的绿色光,通过凸透镜1001及凹透镜1002间隔变窄之后,对2片分色镜1003、1004进行透射。来自B光源部101B的蓝色光及来自Y光源部101Y的黄色光,被第1分色镜1003反射而光路弯折90度之后,对第2分色镜1004进行透射。来自R光源部101R的红色光及来自G2光源部101G2的翡翠绿光,被第2分色镜1004反射而光路弯折90度之后,与对第2分色镜1004进行透射后的绿色光、蓝色光及黄色光一同,向未图示出的扫描部的方向行进。如此地,对各色光进行合成而向扫描部入射。扫描部,使所合成的各色光进行扫描。
例如,一般来说,相对于红色激光光源廉价并且为大输出,绿色激光光源昂贵并且为低输出。若使G1光源部101G1及R光源部101R为相同个数,则为了得到良好的白平衡,需要将R光源部101R的输出降低到与G1光源部101G1的输出相同的程度,而造成浪费。对绿色光及红色光以外的色光,在虽然认可输出差但使光源部的个数一致的情况下,也造成浪费。在造成光源部的浪费的情况下,招致光学***的大型化、复杂化,引起价格的高涨和妨碍小型化。
在本实施例,通过以互不相同的个数设置各色光用光源部之中至少2个,能够在最大输出上互相存在差的情况下,相应于输出平衡而确定各色光用光源部的个数。因此,不必将最大输出较大的光源部的输出,降低到与最大输出较小的其他的光源部的输出相同的程度,能够避免最大输出较大的光源部变得浪费。由此,可得到可以相应于各色光的输出平衡而高效地使多束色光进行扫描的光扫描装置。并且,因为不必超出需要地多设置最大输出大的光源部,所以能够简易并且廉价地构成光扫描装置。在按每色光而使光源部的个数不相同的情况下,若按每种激光设置扫描部,则不但光扫描装置的构成变得复杂而且难以驱动。通过如本实施例地对各色光进行合成而向扫描部入射,则即使为按每色光设置不相同的个数的光源部的构成,也能够减轻构成的复杂化和驱动的负担。
还有,用于对各色光进行合成的构成和各色光用光源部的个数及配置,并不限于在本实施例进行的说明。能够相应于从各色光用光源部供给的色光的波长和输出差而设定适当构成。并且,并不限于使合成为1种的各色光向扫描部入射的构成,如在图8中所示的光扫描装置800那样地采用多片反射镜的情况下,也可以用不同的个数设置各色光用光源部之中至少2个。
在此,关于红色、绿色、蓝色以外的色光的追加,对采用光扫描装置的图像显示装置的优点进行说明。例如,在采用3个空间光调制装置的所谓3板式投影机的情况下,一般以十字分色棱镜对来自3个空间光调制装置的调制光进行合成。多于或等于4色的色光的合成,可以通过追加十字分色棱镜进行。另外,在采用多个十字分色棱镜对多色的色光进行合成的情况下,由于使色光向十字分色棱镜入射的位置而在从空间光调制装置到投影透镜的光学距离上产生差。为了进行从空间光调制装置到投影透镜的光学距离的调整,进而需要校正透镜等。可认为:在3板式投影机的情况下,由于与色光的追加一并追加十字分色棱镜、校正透镜,而使光学***变得复杂起来。
在采用1个空间光调制装置的所谓单板式投影机的情况下,例如,采用对1帧进行分割,顺序进行每色光的调制的方法。在该情况下,色光的数量越多则1帧之内分配于各色的期间越短,而且也难以使灰度等级数增加。而且,还存在为了减少色乱,色光的色数越多越必须增高帧频的困难。
在通过光扫描装置使各色光进行扫描的图像显示装置的情况下,有不用按每色光对帧进行分割,能够在1帧中使各色光同时进行扫描的优点。并且,还有只要可以相应于图像信号使各色光进行扫描,就能够不必在追加光源部、扫描部以外使结构复杂,而容易地增加色光的色数,并且能够使光学***为简易的构成的优点。
在采用光扫描装置使各色光进行扫描的情况下,优选:对互相近似的色的色光,与其他的色光相比较,使被扫描面中的间隔窄而进行扫描。所谓互相近似的色,是指来自各色光用光源部的各色光之中峰值波长相近的色。例如,如在图11中所示地,除了红色光(R)、绿色光(G1)、蓝色光(B1)之外,使近似于绿色的色光(G2)、近似于蓝色的色光(B2)进行扫描。互相近似的颜色的G1及G2,与为其他的色光的R、B1、B2相比较,使之在屏幕110上的间隔窄而进行扫描。另外,相互近似的色B1及B2,与为其他的色光的R、G1、G2相比较,使之在屏幕110上的间隔窄而进行扫描。如此地,通过对互相近似的颜色的色光使扫描位置接近,并且对其他的色光使扫描位置远离,可以减少闪烁。
图12,对各色光用光源部附近的优选的构成进行说明。在图12中所示的R光源部1200R及G1光源部1200G1,设置于1个封装体内。G1光源部1200G1,是供给是第1色光的绿色光的第1色光用光源部。R光源部1200R,是供给是第2色光的红色光的第2色光用光源部。
G1光源部1200G1,使分别经过准直透镜1203的3束来自G1光源用半导体激光器1201的光向SHG元件1204入射。SHG元件1204,是对来自为第1激光光源的G1光源用半导体激光器1201的光进行波长变换的第1色光用波长变换元件。G1光源部1200G1,供给被SHG元件1204波长变换过的光。R光源部1200R,具有为供给是第2色光的红色光的第2激光光源的3个R光源用半导体激光器1202。R光源部1200R,供给分别经过准直透镜1203的3束来自R光源用半导体激光器1202的光。
3个G1光源用半导体激光器1201及3个R光源用半导体激光器1202,全都配置于散热部1205之上。散热部1205,将由于G1光源用半导体激光器1201及R光源用半导体激光器1202的驱动而产生的热向封装体外散热。设置为与SHG元件1204相接触的温度控制部1207,对SHG元件1204的温度进行控制。
是波长变换元件的SHG元件1204,表现出波长变换效率根据温度发生变化的特性。温度控制部1207,对SHG元件1204的温度进行控制,使得SHG元件1204的温度成为基准值的预定范围,例如±1度。在温度控制部1207及散热部1205之间,设置绝热部1206。绝热部1206,通过温度控制部1207及散热部1205,对为第1激光光源的G1光源用半导体激光器1202及为第2激光光源的R光源用半导体激光器1202,和是第1色光用波长变换元件的SHG元件1204进行绝热。绝热部1206,例如,能够由玻璃构件或陶瓷构件来构成。
由于通过绝热部1206而使SHG元件1204和为发热体的半导体激光器1201、1202进行热绝缘,能够减少因来自半导体激光器1201、1202的热引起的波长变换效率的变化。并且,R光源部1200R及G1光源部1200G1,即使在收置于1个封装体的情况下,通过使绝热部1206介于两光源部的半导体激光器1201、1202和SHG元件1204之间,能够减少波长变换效率的变化。由此,能够减少波长变换效率的变化,并且使光源部紧凑化。
还有,也可以为除了R光源部1200R及G1光源部1200 G1之外,集成其他的色光用光源部的构成。另外,不仅在集成采用波长变换元件的光源部和未采用波长变换元件的光源部的情况,就连在集成采用波长变换元件的光源部彼此的情况下,也能够通过设置绝热部来减少波长变换效率的变化。而且,不仅是对2色的色光集成光源部的情况,也可以对多于或等于3色的色光集成光源部。
实施例4
图13,表示本发明的实施例4的图像显示装置1300的概略构成。图像显示装置1300,是将激光供给到设置于观看者侧的屏幕1305,并通过观看以屏幕1305反射的光而观看图像的,所谓前投影型的投影机。图像显示装置1300,与上述实施例1同样地,具有光扫描装置120。对与上述实施例1相同的部分附加相同的符号,并省略重复的说明。来自光扫描装置120的激光,透射投影光学***103之后,入射到屏幕1305。本实施例的情况,也能够采用束状的光而显示色再现性高的图像。
还有,在上述各实施例中,虽然光扫描装置为采用供给激光的光源部的构成,但是只要是可以供给束状的光的构成,并不限于此。例如,各光源部,也可以为采用发光二极管元件(LED)等固体发光元件的构成。并且,本发明的光扫描装置,除了用于图像显示装置之外,例如,也可以用于激光打印机等的使激光进行扫描的电子设备中。
如以上地,本发明的光扫描装置,适合用于相应于图像信号使光进行扫描的图像显示装置中的情况。
Claims (14)
1.一种光扫描装置,其特征在于,具有:
供给具有互不相同波长谱的束状的光的至少4个光源部;和
使来自上述光源部的上述束状的光,向第1方向和大致正交于上述第1方向的第2方向进行扫描的扫描部。
2.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
具有:供给红色光的红色光用光源部、供给绿色光的绿色光用光源部和供给蓝色光的蓝色光用光源部;
还具有供给在550纳米~590纳米具有峰值的波长谱的光的光源部,和供给在470纳米~500纳米具有峰值的波长谱的光的光源部的至少一方。
3.按照权利要求2所述的光扫描装置,其特征在于:
供给在550纳米~590纳米具有峰值的波长谱的光的上述光源部,或者供给在470纳米~500纳米具有峰值的波长谱的光的上述光源部,具有波长变换元件。
4.按照权利要求1~3中的任何一项所述的光扫描装置,其特征.在于:
供给互不相同的上述波长谱的光的上述光源部,互相独立地被调制。
5.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
上述光源部,对于互不相同的上述波长谱中的至少1种设置有多于或等于1个。
6.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
上述扫描部,具有反射上述束状的光的反射镜;
上述反射镜,相比较于与向一片反射镜入射的色光不同的其他色光,以高的反射率对上述向一片反射镜入射的色光进行反射。
7.按照权利要求6所述的光扫描装置,其特征在于:
至少一片上述反射镜,对至少2种色光进行反射。
8.按照权利要求7所述的光扫描装置,其特征在于:
上述反射镜,对上述至少2种色光中的最大灰度等级的光量为最大的1种色光,与上述至少2种色光中的除上述1种色光以外的其他的色光相比较,以高的反射率进行反射。
9.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
具有:供给第1色光的第1色光用光源部,和供给第2色光的第2色光用光源部;
上述第1色光用光源部及上述第2色光用光源部,以互不相同的个数设置。
10.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
上述光源部,具有波长变换元件,通过对向上述波长变换元件入射的基波进行调制而表现灰度等级。
11.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
上述扫描部,对峰值波长相邻近的至少2种色光,与除上述峰值波长相邻近的色光以外的其他的色光相比较,使上述束状的光进行扫描的被扫描面中的间隔窄地使其进行扫描。
12.按照权利要求1所述的光扫描装置,其特征在于:
上述光源部,具有:供给激光的激光光源,及对来自上述激光光源的光进行波长变换的波长变换元件;
具有对上述激光光源和上述波长变换元件进行绝热的绝热部。
13.按照权利要求12所述的光扫描装置,其特征在于:
具有:供给第1色光的第1色光用光源部,和供给第2色光的第2色光用光源部;
上述第1色光用光源部,采用对来自第1激光光源的光进行波长变换的第1色光用波长变换元件而供给上述第1色光;
上述第2色光用光源部,具有供给上述第2色光的第2激光光源;
上述绝热部,对上述第1激光光源及上述第2激光光源、和上述第1色光用波长变换元件进行绝热。
14.一种图像显示装置,其通过来自光扫描装置的光而显示图像,其特征在于:
上述光扫描装置,是权利要求1~13中的任何一项所述的光扫描装置。
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