JP2006126393A - Optical scanner and image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像表示装置、特に、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査することで画像を表示するための光走査装置、及びその光走査装置を用いる画像表示装置の技術に関する。 The present invention relates to an optical scanning device and an image display device, and more particularly to an optical scanning device for displaying an image by scanning a laser beam modulated in accordance with an image signal, and an image display device using the optical scanning device. Regarding technology.
近年、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置が提案されている。レーザ光を用いる画像表示装置としては、フロント型のプロジェクタやリア型のプロジェクタがある。単色性及び指向性が高いことを特徴とするレーザ光は、明るく色再現性の高い画像を得るために適している。レーザ光の走査によって大型な画像を表示する場合、レーザ光を走査させる走査角度を大きくする必要が生じる。また、レーザ光の走査角度が大きくなると、画像を表示するためにレーザ光を走査する走査部を高速に駆動こととなる。現状において、走査部の駆動を飛躍的に高速化することは困難である。また、走査部を高速に駆動させることが可能であっても、明るい画像を得るためには大きい強度のレーザ光を供給可能なレーザ光源を用いる必要が生じる。このように単独のレーザ光の走査によって画像を表示することが困難である場合、複数のレーザ光により走査領域を分担して走査することが考えられる。走査領域を分担するレーザ光源を多くするほど、走査角度を小さくすることができ、かつ各光源からのレーザ光の強度を小さくすることができる。複数のレーザ光源を用いる表示装置の技術は、例えば、特許文献１に提案されている。 In recent years, an image display device that displays an image using laser light has been proposed. As an image display device using laser light, there are a front type projector and a rear type projector. Laser light characterized by high monochromaticity and directivity is suitable for obtaining a bright and highly reproducible image. When a large image is displayed by scanning with laser light, it is necessary to increase the scanning angle for scanning with laser light. Further, when the scanning angle of the laser beam is increased, the scanning unit that scans the laser beam to display an image is driven at a high speed. At present, it is difficult to dramatically increase the driving speed of the scanning unit. Even if the scanning unit can be driven at a high speed, it is necessary to use a laser light source capable of supplying a high-intensity laser beam in order to obtain a bright image. As described above, when it is difficult to display an image by scanning with a single laser beam, it is conceivable to perform scanning by sharing a scanning region with a plurality of laser beams. As the number of laser light sources sharing the scanning region increases, the scanning angle can be reduced and the intensity of the laser light from each light source can be reduced. A technique of a display device using a plurality of laser light sources is proposed in Patent Document 1, for example.
しかしながら、複数のレーザ光により走査領域を分担する場合、走査領域同士の継ぎ目において必要以上にレーザ光が重なり合う場合や、それとは逆に隙間を生じる場合がある。このように走査領域同士の継ぎ目においてレーザ光の不要な重なり合いや隙間を生じると、高品質な画像を表示することが困難になるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像を得るための光走査装置、及びその光走査装置を用いる画像表示装置を提供することを目的とする。 However, when the scanning region is shared by a plurality of laser beams, the laser beams may overlap more than necessary at the joint between the scanning regions, or conversely, a gap may be generated. Thus, if unnecessary overlap or gaps of laser light occur at the joint between the scanning regions, it is difficult to display a high-quality image. The present invention has been made in view of the above-described problems, and uses an optical scanning device for scanning a light by sharing a scanning region by a plurality of light sources to obtain a high-quality image, and the optical scanning device. An object is to provide an image display device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、ビーム状の光を供給する複数の光源部と、複数の光源部からの光を、光源部ごとの走査領域においてそれぞれ走査させるように駆動する走査部と、を有し、光源部は、走査部が光を走査させる方向について走査領域より小さい照射領域に光を供給することを特徴とする光走査装置を提供することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a plurality of light source units for supplying beam-shaped light, and light from the plurality of light source units in a scanning region for each light source unit, respectively. And a light source unit that supplies light to an irradiation region that is smaller than the scanning region in a direction in which the scanning unit scans the light. Can do.
光源部ごとに走査領域を分担する場合、走査領域同士を正確に継ぎ合わせるように光を走査することは非常に困難である。このため、走査領域同士の継ぎ目において光の不要な重なり合いや隙間を生じ易くなると考えられる。本発明では、光を供給する照射領域を走査領域より小さくすることにより、照射領域同士を正確に継ぎ合わせることを可能としている。照射領域同士を正確に継ぎ合わせることにより、光の不要な重なり合いや隙間の発生を低減し、高品質な画像を表示することが可能となる。また、走査領域のうち、光が逆方向へ折り返す領域を照射領域から除外することにより、略均一な速度でかつ直線状に走査する光を用いて画像を表示することを可能にし、光量分布が良好な画像を得ることもできる。これにより、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像を得るための光走査装置を得られる。 When sharing the scanning area for each light source unit, it is very difficult to scan the light so that the scanning areas are accurately joined together. For this reason, it is considered that unnecessary overlapping or gaps of light are likely to occur at the joints between the scanning regions. In the present invention, the irradiation areas for supplying light are made smaller than the scanning area, so that the irradiation areas can be accurately joined together. By accurately stitching the irradiation areas together, it is possible to reduce unnecessary overlapping of light and gaps and display a high quality image. Further, by excluding the area where the light returns in the reverse direction from the irradiation area, it is possible to display an image using light that is scanned in a straight line at a substantially uniform speed, and the light amount distribution is A good image can also be obtained. As a result, it is possible to obtain an optical scanning device that scans light while sharing a scanning region with a plurality of light sources to obtain a high-quality image.
また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、走査領域のうち照射領域以外の領域において、光の供給を停止することが望ましい。照射領域以外の領域において完全に光の供給を停止することで、照射領域同士を正確に継ぎ合わせることを可能とし、光の不要な重なり合いや隙間の発生を低減できる。また、走査領域のうち、光が逆方向へ折り返す領域での光の供給を停止することにより、略均一な速度で走査している光を用いて画像を表示することを可能とし、光量分布が良好な画像を得ることもできる。これにより、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像を得るための光走査装置を得られる。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit stops supplying light in a region other than the irradiation region in the scanning region. By completely stopping the supply of light in the areas other than the irradiation areas, the irradiation areas can be accurately joined together, and unnecessary overlapping of light and generation of gaps can be reduced. In addition, by stopping the light supply in the area where the light turns back in the reverse direction in the scanning area, it is possible to display an image using light that is scanned at a substantially uniform speed, and the light amount distribution is A good image can also be obtained. As a result, it is possible to obtain an optical scanning device that scans light while sharing a scanning region with a plurality of light sources to obtain a high-quality image.
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、複数の光源部からの光を反射する反射ミラーを備え、所定の軸を中心として反射ミラーを回動することで光を走査させ、走査部が光を走査する方向について、反射ミラーが−θから＋θの角度範囲で回動するとき、光源部から走査部に入射する光線同士がなす角度をαとすると、式（１）を満足することが望ましい。
θ≦α＜４θ （１）
In a preferred aspect of the present invention, the scanning unit includes a reflection mirror that reflects light from the plurality of light source units, and scans the light by rotating the reflection mirror about a predetermined axis. When the reflection mirror rotates in the angle range of −θ to + θ in the direction of scanning light, α satisfies the expression (1), where α is the angle formed by the light beams incident on the scanning unit from the light source unit. Is desirable.
θ ≦ α <4θ (1)
式（１）により複数の光源部の配置を決定することにより、走査領域より小さい照射領域同士を正確に継ぎ合わせることが可能となる。また、好ましくは、式（２）を満足することが望ましい。
２．４θ≦α≦３．６θ （２）
By determining the arrangement of the plurality of light source units according to the expression (1), it becomes possible to accurately join irradiation regions smaller than the scanning region. Moreover, it is preferable that the expression (2) is satisfied.
2.4θ ≦ α ≦ 3.6θ (2)
さらに好ましくは、式（３）を満足することが望ましい。
２．４θ≦α≦３．２θ （３）
More preferably, it is desirable to satisfy Formula (3).
2.4θ ≦ α ≦ 3.2θ (3)
式（２）、さらに式（３）により複数の光源部の位置を限定することで、照射領域で光が走査する速度を均一にし、かつ光が走査する軌跡を直線に近づけることができる。このため、照射領域同士をより正確に継ぎ合わせることを可能とし、さらに光量分布が良好な画像を得ることができる。 By limiting the positions of the plurality of light source units by Equation (2) and Equation (3), the speed at which the light scans in the irradiation region can be made uniform, and the trajectory of the light scanning can be made closer to a straight line. For this reason, it is possible to join the irradiation regions more accurately, and an image with a good light quantity distribution can be obtained.
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、複数の光源部からの光を反射する反射ミラーを備え、所定の軸を中心として反射ミラーを回動することで光を走査させ、反射ミラーは、反射ミラーの法線が略平坦な平面をなすように回動し、光源部は、反射ミラーに入射する光源部からの光が平面に沿って進行するように配置されることが望ましい。かかる要件を満たすように光源部を配置することにより、各光源部について、光の走査方向に対して垂直な方向における光の走査位置を揃えることができる。これにより、照射領域ごとのずれを低減し、高品質な画像を得られる。 As a preferred aspect of the present invention, the scanning unit includes a reflection mirror that reflects light from the plurality of light source units, and rotates the reflection mirror about a predetermined axis to scan the light, thereby reflecting the mirror. It is desirable that the normal line of the reflecting mirror is rotated so as to form a substantially flat plane, and the light source unit is arranged so that light from the light source unit incident on the reflecting mirror travels along the plane. By arranging the light source units so as to satisfy such requirements, the light scanning positions in the direction perpendicular to the light scanning direction can be made uniform for each light source unit. Thereby, the shift | offset | difference for every irradiation area | region is reduced, and a high quality image can be obtained.
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向とに光源部からの光を走査させることが望ましい。第１の方向と第２の方向とについて走査領域より小さい照射領域に光を供給することにより、第１の方向及び第２の方向の双方について、照射領域同士を正確に継ぎ合わせることができる。また、第１の方向及び第２の方向の双方について、光量分布が良好な画像を得ることもできる。これにより、高品質な画像を得られる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the scanning unit scans light from the light source unit in a first direction and a second direction substantially orthogonal to the first direction. By supplying light to the irradiation region smaller than the scanning region in the first direction and the second direction, the irradiation regions can be accurately stitched together in both the first direction and the second direction. In addition, an image with a good light amount distribution can be obtained in both the first direction and the second direction. Thereby, a high quality image can be obtained.
さらに、本発明によれば、上記の光走査装置を有し、光走査装置からの光により所定面に画像を表示することを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の光走査装置を用いることで、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像を表示可能な画像表示装置を得られる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an image display device that has the above-described optical scanning device and displays an image on a predetermined surface by light from the optical scanning device. By using the above optical scanning device, it is possible to obtain an image display device capable of scanning a light by sharing a scanning region by a plurality of light sources and displaying a high-quality image.
また、本発明の好ましい態様としては、光走査装置からの光を透過させるスクリーンを有し、所定面は、光走査装置からの光を出射するスクリーンの面であることが望ましい。これにより、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像をスクリーンに表示可能な画像表示装置を得られる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is preferable that the screen includes a screen that transmits light from the optical scanning device, and the predetermined surface is a surface of the screen that emits light from the optical scanning device. As a result, an image display device capable of scanning light by sharing a scanning region with a plurality of light sources and displaying a high-quality image on a screen can be obtained.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は、スクリーン１１０の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１１０の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１００は、光走査装置１２０を有する。画像表示装置１００は、光走査装置１２０からの光により、所定面であるスクリーン１１０面に画像を表示する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
光走査装置１２０は、光源部１０１、１０２、１０３と、走査部であるガルバノミラー１０４とを有する。光源部１０１、１０２、１０３は、ビーム状の光であるレーザ光を、画像信号に応じて変調して供給する。レーザ光は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を含む。光源部１０１、１０２、１０３には、レーザ光を変調するための変調部を設けた半導体レーザや、固体レーザを用いることができる。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。なお、光源部１０１、１０２、１０３の出射側には、レーザ光を、例えば、直径０．５ｍｍのビーム形状に整形する整形光学系を設けても良い。
The
光源部１０１、１０２、１０３からのレーザ光は、ガルバノミラー１０４で反射した後、反射ミラー１０５に入射する。ガルバノミラー１０４は、各光源部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を、光源部１０１、１０２、１０３ごとの走査領域においてそれぞれ走査させるように駆動する走査部である。また、ガルバノミラー１０４は、スクリーン１１０において、第１の方向であるＸ方向と、第１の方向に略直交する第２の方向であるＹ方向とに各光源部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を走査させる。
Laser light from the
図２は、ガルバノミラー１０４の概略構成を示す。ガルバノミラー１０４は、各光源部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を反射する反射ミラー２０２を備える。反射ミラー２０２は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。反射ミラー２０２は、軸であるトーションばね２０７によって外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として水平方向へ回動する。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
外枠部２０４には、トーションばね２０７に略直交する軸であるトーションばね２０６が設けられている。外枠部２０４及び反射ミラー２０２は、トーションばね２０６を中心として鉛直方向へ回動する。ガルバノミラー１０４は、トーションばね２０６、２０７を中心として反射ミラー２０２を回動することでレーザ光を走査させる。反射ミラー２０２が水平方向に回動するとき、反射ミラー２０２で反射したレーザ光は、図１に示すＸ方向へ走査する。反射ミラー２０２が鉛直方向に回動するとき、反射ミラー２０２で反射したレーザ光は、Ｙ方向へ走査する。
The
図３は、ガルバノミラー１０４を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射する側を表側とすると、第１の電極３０１、３０２は、外枠部２０４の裏側であって、外枠部２０４を回転させるための軸であるトーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれ設けられている。第１の電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１の電極３０１、３０２と、外枠部２０４との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第１の電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、外枠部２０４は、トーションばね２０６を中心として回動する。
FIG. 3 illustrates a configuration for driving the
トーションばね２０７は、詳細には、第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８とで構成されている。第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８との間には、ミラー側電極３０５が設けられている。ミラー側電極３０５の裏側には、第２の電極３０６が設けられている。第２の電極３０６に電圧を印加すると、第２の電極３０６とミラー側電極３０５との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第２の電極３０６のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動する。
Specifically, the
ガルバノミラー１０４は、このようにして反射ミラー２０２を水平方向と鉛直方向との二次元方向に回動するように駆動する。また、共振点において、第２のトーションばね３０８は、ミラー側電極３０５と第２の電極３０６との間の変位量を倍増して、反射ミラー２０２を変位させることができる。ミラー側電極３０５と第２の電極３０６との間の変位量を倍増して反射ミラー２０２を変位させることができることから、ガルバノミラー１０４は、効率よく反射ミラー２０２を回動させることができる。なお、ガルバノミラー１０４は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。
In this way, the
図１に戻って、ガルバノミラー１０４で反射したレーザ光は、反射ミラー１０５に入射する。反射ミラー１０５は、筐体１０７の内面であって、スクリーン１１０と対向する位置に設けられている。反射ミラー１０５に入射したレーザ光は、スクリーン１１０の方向へ進行する。筐体１０７は、光走査装置１２０と反射ミラー１０５とを収納する。また、筐体１０７は、筐体１０７内部の空間を密閉する。
Returning to FIG. 1, the laser light reflected by the
スクリーン１１０は、筐体１０７の所定の一面に設けられている。スクリーン１１０は、画像信号に応じて変調された光走査装置１２０からのレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射ミラー１０５からの光は、スクリーン１１０の、筐体１０７の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン１１０から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。
The
図４は、光源部１０１、１０２、１０３と反射ミラー２０２との関係を説明するものである。図１に示すように、ガルバノミラー１０４からのレーザ光は反射ミラー１０５で進行方向が変換された後スクリーン１１０に入射する。ここでは反射ミラー１０５を省略し、ガルバノミラー１０４からＺ方向に進行したレーザ光が直接スクリーン１１０に入射するものとして説明を行う。光源部１０１、１０２、１０３からの各レーザ光は、それぞれスクリーン１１０を３分割した領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに入射する。領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、スクリーン１１０上にてＸ方向に並列する略同じ面積の領域であって、光源部１０１、１０２、１０３からのレーザ光がそれぞれ照射する照射領域である。
FIG. 4 illustrates the relationship between the
図５は、光源部１０１ａからのレーザ光Ｌ１を例として、レーザ光の走査領域と照射領域とについて説明するものである。走査領域は、レーザ光が点灯し続けている場合に、ガルバノミラー１０４の駆動によってレーザ光が照射する領域である。レーザ光Ｌ１の走査領域は、Ｘ方向の幅ｓ１、Ｙ方向の幅ｓ２の領域である。実線及び破線で示すように、レーザ光Ｌ１は、走査領域においてｓｉｎカーブを描く。照射領域は、画像信号に応じたレーザ光が照射する領域である。レーザ光Ｌ１の照射領域は、Ｘ方向の幅ｍ１、Ｙ方向の幅ｍ２の領域１１０ａである。図５に示すレーザ光Ｌ１の軌跡のうち、実線で示す部分には画像信号に応じたレーザ光Ｌ１が供給され、破線で示す部分ではレーザ光Ｌ１の供給が停止される。
FIG. 5 illustrates the scanning region and the irradiation region of the laser beam, taking the laser beam L1 from the light source unit 101a as an example. The scanning region is a region where the laser light is irradiated by driving the
照射幅ｍ１は、走査幅ｓ１のうち両端部、即ちレーザ光Ｌ１の進行方向が逆向きに変化するｓｉｎ波の曲線部分を除外した部分に相当する。このように、光源部１０１ａは、レーザ光Ｌ１の照射幅ｍ１が走査幅ｓ１より短くなるようにレーザ光Ｌ１を供給する。また、Ｙ方向についても同様に、照射幅ｍ２は走査幅ｓ２の両端部を除外した部分に相当する。光源部１０１ａは、レーザ光Ｌ１の照射幅ｍ２が走査幅ｓ２より短くなるようにレーザ光Ｌ１を供給する。従って、光源部１０１、１０２、１０３は、ガルバノミラー１０４がレーザ光を走査させる方向について、走査領域より小さい照射領域にレーザ光を供給する。また、光源部１０１、１０２、１０３は、走査領域のうち照射領域以外の領域において光の供給を停止する。
The irradiation width m1 corresponds to a portion excluding both ends of the scanning width s1, that is, a curved portion of the sin wave where the traveling direction of the laser light L1 changes in the opposite direction. Thus, the light source unit 101a supplies the laser light L1 so that the irradiation width m1 of the laser light L1 is shorter than the scanning width s1. Similarly, in the Y direction, the irradiation width m2 corresponds to a portion excluding both ends of the scanning width s2. The light source unit 101a supplies the laser light L1 so that the irradiation width m2 of the laser light L1 is shorter than the scanning width s2. Accordingly, the
図６は、スクリーン１１０におけるレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の走査を説明するものである。領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃのうち隣り合う領域では、走査領域のうち、照射領域以外の部分である端部同士が重ね合せられている。照射領域以外の部分を重ね合わせることで、各光源部１０１、１０２、１０３は、走査領域のうち照射領域同士を継ぎ合わせるようにレーザ光を供給する。各領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの境界を通過するタイミングで各光源部１０１、１０２、１０３がレーザ光を供給することにより、照射領域同士の継ぎ目を目立たなくすることができる。
FIG. 6 illustrates scanning of the laser beams L1, L2, and L3 on the
また、走査領域のうち照射領域以外の部分は、レーザ光が逆方向へ折り返す部分である。走査領域においてレーザ光を点灯し続ける場合、レーザ光は、逆方向へ折り返す部分で走査速度が遅くなる。走査領域より小さい照射領域へレーザ光を供給する構成とすることで、Ｘ方向、Ｙ方向の双方について、直線状に、略均一な速度で走査するレーザ光によって画像を表示できる。ガルバノミラー１０４と各光源部１０１、１０２、１０３との駆動の制御については後述する。
Further, a portion other than the irradiation region in the scanning region is a portion where the laser light is turned in the reverse direction. When the laser light is continuously turned on in the scanning region, the scanning speed of the laser light is slowed down at a portion that is turned back in the reverse direction. By adopting a configuration in which laser light is supplied to an irradiation region smaller than the scanning region, an image can be displayed by laser light that scans linearly at a substantially uniform speed in both the X direction and the Y direction. Control of driving of the
図４に戻って、反射ミラー２０２は、レーザ光をＸ方向へ走査させるために、ＸＺ面内において−θから＋θの角度範囲で回動する。このとき、光源部１０１、１０２、１０３から反射ミラー２０２へ入射する光線同士がＸＺ面内でなす角度αは、式（１）を満足する。
θ≦α＜４θ （１）
Returning to FIG. 4, the
θ ≦ α <4θ (1)
光源部１０１と光源部１０２とは、反射ミラー２０２へ入射するレーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２とが式（１）を満足する角度αをなすように配置されている。また、光源部１０２と光源部１０３とは、反射ミラー２０２へ入射するレーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ３とが式（１）を満足する角度αとなるように配置されている。反射ミラー２０２は、−θから＋θへ角度２θだけ回動する間に、各レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ角度４θだけ移動させる。レーザ光同士の間の角度αが４θより小さくなるように光源部１０１、１０２、１０３を配置すると、Ｘ方向について走査領域の端部同士を重ね合わせることができる。
The
光走査装置１２０は、このように光源部１０１、１０２、１０３の配置を決定することにより、走査領域より小さい照射領域同士を正確に継ぎ合わせることが可能となる。また、好ましくは、角度αは、式（２）を満足することが望ましい。
２．４θ≦α≦３．６θ （２）
By determining the arrangement of the
2.4θ ≦ α ≦ 3.6θ (2)
さらに好ましくは、角度αは、式（３）を満足することが望ましい。
２．４θ≦α≦３．２θ （３）
More preferably, the angle α satisfies the expression (3).
2.4θ ≦ α ≦ 3.2θ (3)
光走査装置１２０は、走査領域に占める照射領域の割合を少なくするほど、照射領域でレーザ光が走査する速度を均一にし、かつレーザ光が走査する軌跡を直線に近づけることができる。従って、式（２）、さらに式（３）により角度αを限定することで、照射領域同士をより正確に継ぎ合わせることを可能とし、さらに光量分布が良好な画像を得ることができる。
As the ratio of the irradiation area to the scanning area decreases, the
図７は、光源部１０１、１０２、１０３と反射ミラー２０２との関係をさらに説明するものである。法線Ｎ０は、回動についての反射ミラー２０２の変位量がＸ方向、Ｙ方向ともにゼロである基準位置における反射ミラー２０２の法線である。法線Ｎ１は、反射ミラー２０２がＸ方向について＋θだけ移動したときの反射ミラー２０２の法線である。法線Ｎ２は、反射ミラー２０２がＸ方向について−θだけ移動したときの反射ミラー２０２の法線である。反射ミラー２０２がＸ方向について−θから＋θの角度範囲で回動すると、法線Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２は、略平坦な平面Ｓをなす。
FIG. 7 further explains the relationship between the
レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各光線は、いずれも平面Ｓに略平行である。このように、光源部１０１、１０２、１０３は、反射ミラー２０２に入射するレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が、いずれも平面Ｓに沿って進行するように配置される。平面Ｓに沿ってレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を進行させると、図６に示すように、レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の走査方向であるＸ方向に垂直なＹ方向について、各レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の入射位置を揃えることが可能となる。Ｙ方向について各レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の入射位置を揃えることで、各レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の照射領域のずれを低減し、高品質な画像を得られる。なお、光源部１０１、１０２、１０３と反射ミラー２０２との間に他の反射ミラー等の光路変換部を設ける場合は、光路変換部から反射ミラー２０２へ入射する光が平面Ｓに沿う構成とする。
Each of the laser beams L1, L2, and L3 is substantially parallel to the plane S. As described above, the
図８は、ガルバノミラー１０４と各光源部１０１、１０２、１０３との駆動を制御するための構成を説明するものである。位置検出部８１３は、ガルバノミラー１０４のうちの反射ミラー２０２の位置を検出する。位置検出部８１３が検出するのは、水平方向及び鉛直方向への回動についての反射ミラー２０２の変位量である。位置検出部８１３での検出結果は、制御部８１０におけるクロックタイミング制御部８０３に入力される。制御部８１０は、クロックタイミング制御部８０３のほか、画素変調信号生成部８０１及び画素信号生成部８０２を有する。
FIG. 8 illustrates a configuration for controlling driving of the
クロックタイミング制御部８０３は、位置検出部８１３からの信号から、反射ミラー２０２の水平方向への変位量に基づいて行開始信号を生成し、画素変調信号生成部８０１へ出力する。行開始信号は、Ｘ方向へ走査する各レーザ光が照射領域に入るタイミングを示す。また、クロックタイミング制御部８０３は、位置検出部８１３からの信号から、反射ミラー２０２の鉛直方向への変位量に基づいてフレーム開始信号を生成し、画素変調信号生成部８０１へ出力する。フレーム開始信号は、Ｙ方向へ走査する各レーザ光が照射領域に入るタイミングを示す。このように、位置検出部８１３からの信号は、行開始信号及びフレーム開始信号となって出力される。
The clock
画素信号生成部８０２は、クロックタイミング制御部８０３で生成された画素クロックに基づいて、画素信号を生成する。画素変調信号生成部８０１は、画素信号、行開始信号及びフレーム開始信号に基づいて変調信号を生成する。各光源部１０１、１０２、１０３は、画素変調信号生成部８０１からの変調信号に基づいてレーザ光を変調する。このようにして、各光源部１０１、１０２、１０３は、各レーザ光が照射領域を走査するのに同期して、画像信号に応じた光を供給する。
The pixel
ガルバノミラー駆動部８２０は、水平方向駆動部８１１と鉛直方向駆動部８１２とを有する。水平方向駆動部８１１は、クロックタイミング制御部８０３からのクロック信号に合わせて、反射ミラー２０２を水平方向へ回動させるようにガルバノミラー１０４を駆動する。図３に示す第２の電極３０６には、水平方向駆動部８１１からの信号に基づいた電圧が印加される。鉛直方向駆動部８１２は、クロックタイミング制御部８０３からのクロック信号に合わせて、反射ミラー２０２を鉛直方向へ回動させるようにガルバノミラー１０４を駆動する。図３に示す第１の電極３０１、３０２には、鉛直方向駆動部８１２からの信号に基づいた電圧が印加される。反射ミラー２０２の変位量及び回動の周波数は、位置検出部８１３で検出される。制御部８１０は、位置検出部８１３からの信号に基づいてガルバノミラー１０４の駆動を制御する。このように、位置検出部８１３からの信号は、ガルバノミラー１０４の駆動を制御するための制御信号となって出力される。
The galvanometer
走査領域の両端部では、レーザ光の照射位置がガルバノミラー１０４の揺らぎや振動等の影響を受け易い上、レーザ光の折り返し位置を正確に制御することが非常に困難である。このため、走査領域同士を継ぎ合わせる場合、継ぎ目における光の不要な重なり合いや隙間が生じ易くなると考えられる。これに対して、本実施例では、照射領域を走査領域より小さくすることにより、照射領域同士を正確に継ぎ合わせることを可能としている。照射領域同士を正確に継ぎ合わせることにより、光の不要な重なり合いや隙間の発生を低減し、高品質な画像を表示することが可能となる。
At both ends of the scanning region, the irradiation position of the laser beam is easily affected by fluctuations and vibrations of the
また、走査領域のうち、光が逆方向へ折り返す領域を照射領域から除外することにより、Ｘ方向、Ｙ方向の双方について、直線状に略均一な速度で走査するレーザ光を用いて画像を表示することが可能となる。略均一な速度で走査するレーザ光を用いて画像を表示することにより、光量分布が良好な画像を得ることができる。これにより、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像をスクリーン１１０に表示できるという効果を奏する。画像表示装置１００は、各光源部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を、単独のガルバノミラー１０４によって走査する構成としている。単独のガルバノミラー１０４を用いる構成とすることで、光源部ごとにガルバノミラーを設ける場合と比較して、画像表示装置を簡易な構成にでき、かつ消費電力を低減することができる。
In addition, by excluding the area where the light returns in the reverse direction from the irradiation area, the image is displayed using laser light that scans linearly at a substantially uniform speed in both the X and Y directions. It becomes possible to do. By displaying an image using laser light that scans at a substantially uniform speed, an image with a good light quantity distribution can be obtained. Thereby, the scanning area is shared by the plurality of light sources, the light is scanned, and an effect that a high-quality image can be displayed on the
図９は、本実施例の変形例に係る画像表示装置について説明するものである。本変形例では、６つの光源部からの各レーザ光を、スクリーン９１０を６分割した領域９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄ、９１０ｅ、９１０ｆにそれぞれ入射させる。領域９１０ａ〜９１０ｆは、スクリーン９１０上においてＸ方向に３つ、Ｙ方向に２つのマトリクス状に配置されている。本変形例においても、走査領域より小さい照射領域にレーザ光を供給する。さらに本変形例では、Ｘ方向のみならずＹ方向についても、走査領域の端部同士が重ね合わせられている。本変形例により、Ｘ方向に並列する照射領域同士の継ぎ目のみならず、Ｙ方向に並列する照射領域同士の継ぎ目も目立たなくすることができる。
FIG. 9 illustrates an image display apparatus according to a modification of the present embodiment. In this modification, the laser beams from the six light source units are respectively incident on
図１０は、本発明の実施例２に係る画像表示装置１０００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。画像表示装置１０００は、観察者側に設けられたスクリーン１００５にレーザ光を供給し、スクリーン１００５で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。画像表示装置１０００は、上記実施例１と同様に、光走査装置１２０を有する。
FIG. 10 shows a schematic configuration of an
画像表示装置１０００の観察者側の面には、硝子や透明樹脂等の透明部材からなる出射窓１０１０が設けられている。光走査装置１２０からのレーザ光は、出射窓１０１０を透過した後、スクリーン１００５に入射する。画像表示装置１０００は、光走査装置１２０からの光により、所定面であるスクリーン１００５面に画像を表示する。光源部１０１、１０２、１０３からの各レーザ光は、Ｘ方向についてスクリーン１００５を３分割した領域にそれぞれ入射する。光走査装置１２０を設けることにより、上記実施例１と同様に、照射領域同士の継ぎ目を目立たなくすることができる。これにより、本実施例においても、複数の光源により走査領域を分担して光を走査し、高品質な画像をスクリーン１００５に表示することができる。
An
なお、走査部は、２次元方向に駆動する反射ミラー２０２を設ける構成のガルバノミラー１０４に限られない。例えば、所定の一方向に回動する反射ミラーと、所定の一方向に対し略直交する方向に回動する反射ミラーとを組み合わせて用いる構成としても良い。また、上記各実施例において、光走査装置はレーザ光を供給する光源部を用いる構成としているが、ビーム状の光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、光走査装置の光源として、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の固体発光素子を用いる構成としても良い。
The scanning unit is not limited to the
以上のように、本発明に係る光走査装置は、プレゼンテーションや動画を表示するための画像表示装置に用いる場合に適している。 As described above, the optical scanning device according to the present invention is suitable for use in an image display device for displaying a presentation or a moving image.
１００ 画像表示装置、１０１、１０２、１０３ 光源部、１０４ ガルバノミラー、１０５ 反射ミラー、１０７ 筐体、１１０ スクリーン、１２０ 光走査装置、２０２ 反射ミラー、２０４ 外枠部、２０６、２０７ トーションばね、３０１、３０２ 第１の電極、３０５ ミラー側電極、３０６ 第２の電極、３０７ 第１のトーションばね、３０８ 第２のトーションばね、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ 領域、８０１ 画素変調信号生成部、８０２ 画素信号生成部、８０３ クロックタイミング制御部、８１０ 制御部、８１１ 水平方向駆動部、８１２ 鉛直方向駆動部、８１３ 位置検出部、８２０ ガルバノミラー駆動部、９１０ スクリーン、９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄ、９１０ｅ、９１０ｆ 領域、１０００ 画像表示装置、１００５ スクリーン、１０１０ 出射窓
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の光源部からの光を、前記光源部ごとの走査領域においてそれぞれ走査させるように駆動する走査部と、を有し、
前記光源部は、前記走査部が光を走査させる方向について前記走査領域より小さい照射領域に光を供給することを特徴とする光走査装置。 A plurality of light source units for supplying beam-shaped light;
A scanning unit that drives the light from the plurality of light source units to scan in a scanning region for each of the light source units, and
The optical scanning device characterized in that the light source unit supplies light to an irradiation region smaller than the scanning region in a direction in which the scanning unit scans light.
前記走査部が光を走査する方向について、前記反射ミラーが−θから＋θの角度範囲で回動するとき、前記光源部から前記走査部に入射する光線同士がなす角度をαとすると、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
θ≦α＜４θ The scanning unit includes a reflection mirror that reflects light from the plurality of light source units, and scans the light by rotating the reflection mirror around a predetermined axis.
When the reflection mirror rotates in an angle range of −θ to + θ with respect to the direction in which the scanning unit scans light, when an angle formed by light beams incident on the scanning unit from the light source unit is α, The optical scanning device according to claim 1, wherein a conditional expression is satisfied.
θ ≦ α <4θ
２．４θ≦α≦３．６θ The optical scanning device according to claim 3, further satisfying the following conditional expression:
2.4θ ≦ α ≦ 3.6θ
前記反射ミラーは、前記反射ミラーの法線が略平坦な平面をなすように回動し、
前記光源部は、前記反射ミラーに入射する前記光源部からの光が前記平面に沿って進行するように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。 The scanning unit includes a reflection mirror that reflects light from the plurality of light source units, and scans the light by rotating the reflection mirror around a predetermined axis.
The reflection mirror rotates so that the normal line of the reflection mirror forms a substantially flat plane,
5. The optical scanning according to claim 1, wherein the light source unit is arranged such that light from the light source unit incident on the reflection mirror travels along the plane. apparatus.
前記光走査装置からの光により所定面に画像を表示することを特徴とする画像表示装置。 It has the optical scanning device according to any one of claims 1 to 6,
An image display device, wherein an image is displayed on a predetermined surface by light from the optical scanning device.
前記所定面は、前記光走査装置からの光を出射する前記スクリーンの面であることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。 A screen that transmits light from the optical scanning device;
The image display device according to claim 7, wherein the predetermined surface is a surface of the screen that emits light from the optical scanning device.
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