CN100472273C - 显示装置及其扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明在屏幕上使相干光扫描以放映影像的显示装置中，在放映HDTV等的高解像度的影像时必须以超高速使多角镜旋转，不仅必须使用高性能的多角镜，而且多角镜旋转时的噪声和功耗成为问题。通过在相干光的扫描光学系统中插入多重反射用的镜(6a)、(6b)，在多角镜(5)的1个面扫描1行部分的相干光的期间内可得到多条扫描线，可减少多角镜的转速。

Description

显示装置及其扫描方法

技术领域

本发明涉及使相干光投射到屏幕上或透过屏幕以放映影像的显示装置及其扫描方法。

背景技术

现有的使用相干光的显示装置例如已知有专利文献1中记载的显示装置那样使用空间调制元件的显示装置。此外，除了上述专利文献1中记载的显示装置之外，如图7(a)中所示，有使用多角镜将相干光投射到屏幕上的显示装置。以下说明图7(a)中示出的现有的激光显示装置。

图7(a)是示出现有的激光显示装置的概略结构的图。

该激光显示装置100具有与RGB3色对应的激光光源101a～101c和根据输入影像信号的原色信号Sa～Sc对从激光光源101a～101c输出的激光La～Lc进行强度调制的光调制器106a～106c。此外，激光显示装置100具有合成用光调制器106b调制的激光Lb与用光调制器106c调制的激光Lc的二色镜102a和合成用光调制器106a调制的激光La与来自二色镜102a的激光的二色镜102b。再者，该激光显示装置100具有在x方向上扫描用二色镜102b合成的激光的多角镜104、在屏幕108上在y方向上扫描来自多角镜104的光以便形成2维图像的电流计镜(galvano mirror)105和将用电流计镜反射的激光投射到屏幕108上的投射透镜107。

其次说明其动作。

根据输入影像信号的各原色信号Sa～Sc，用光调制器106a～106c对来自与RGB3色对应的激光光源101a～101c的激光La～Lc进行强度调制，用由二色镜102a、102b构成的光学系统进行合成。再者，利用多角镜104在x方向上扫描用二色镜102b合成的激光，利用电流计镜105在y方向上扫描用二色镜102b合成的激光。利用投射透镜107在屏幕108上投射在该2维方向上扫描的激光，由此，在屏幕108上显示2维图像。

如上所述，在现有的激光显示装置100中，由于从RGB各自的激光光源101a～101c照射的光是单色光，故通过使用适当波长的激光光源，可显示的色范围比NTSC信号宽，再者，可进行色纯度高度鲜艳的图像的显示。

图7(b)是示出可与上述现有的激光显示装置连接的设备的图。图7(b)的激光显示装置100假定利用RGB端子输入影像信号，只要是笔记本PC等的个人计算机201、视频游戏机202、DVD等的光盘播放机203、包含与VTR的一体型的光盘刻录机204、照相机一体型VTR205、安装型VTR206、BS/CS调谐器207、TV208、包含与各种光盘驱动器的一体型的硬盘209、因特网广播用STB(Set Top Box)210、CATV用STB211、地面波数字广播用STB212、BS HDTV广播用STB213等的具有RGB信号输出端子的设备，就可连接。

除此以外，也可与连接激光显示装置的设备输出的信号的格式相一致地设置D4输入端子、DVI-D输入端子、IEEE1394端子、组合端子、S端子、视频端子等。

专利文献1：特开2003-98476号公报(第4页，图1)

在使用上述现有的激光显示装置显示具有相当于HDTV的解像度的图像时，必须高速旋转多角镜。例如，为了放映高清晰图像，2000条(水平方向)×1125条(垂直方向)的扫描线是必要的。而且，必须以每秒大于等于30次的速度扫描上述扫描线。在该情况下，在用多角镜的1面进行扫描期间，通过进行2000次的切换来实现水平方向的像素显示。与此不同，由于垂直方向的扫描与多角镜的面数和转速相关联，故产生以下的问题。

即，关于多角镜的转速，在将多角镜的面数定为20面的情况下，转速(RPM)＝1125(条)×30(次)×60(秒)÷20(面)＝约10万(RPM)，但为了实现这样的高速旋转，不仅必须使用高性能的多角镜，而且必须有高性能的电机和耐久性高的电机轴承部.进而，在使之这样地高速旋转的情况下，除了旋转时的噪声变大外，还产生电机的功耗也变大的问题。

此外，也可考虑不使多角镜的转速增加，而是通过增加多角镜的面数来增加扫描线的数目，但在增加多角镜的面数的情况下，多角镜本身的大小变大，产生激光显示装置的小型化变得困难的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述这样的问题而作出的，其目的在于在使用多角镜扫描相干光并投射到屏幕上的方式的显示装置中得到在不增加多角镜的转速且不增加多角镜的面数的情况下可显示HDTV等的具有高解像度的图像的显示装置及其扫描方法。

为了解决上述课题，与本申请的方案1的发明有关的显示装置，具有扫描相干光的相干光扫描系统，使用该相干光扫描系统将相干光投射到屏幕上，其特征在于，上述相干光扫描系统具有：多角镜，利用其旋转反射相干光，以便进行屏幕上的扫描；以及光路形成部，形成上述相干光的至屏幕的光路，以便利用由上述多角镜的1个反射面反射的相干光在屏幕上进行多条扫描。

由此，与使用单个多角镜的情况相比，增加在同一时间内可扫描的行数，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案2的发明有关的显示装置的特征在于：在方案1中记载的显示装置中，上述光路形成部转换由上述多角镜的旋转方向决定的上述相干光的扫描方向。

由此，由于可在屏幕上分别投射扫描方向变化的相干光，故增加在同一时间内可扫描的行数，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案3的发明有关的显示装置的特征在于：在方案2中记载的显示装置中，上述光路形成部设置在上述多角镜的反射光路上，由反射来自该多角镜的相干光的反射镜构成。

由此，利用由反射镜进一步反射多角镜反射了的相干光这样的简单的结构，增加在同一时间内可扫描的行数，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案4的发明有关的显示装置的特征在于：在方案3中记载的显示装置中，上述反射镜配置在反射上述多角镜的旋转角处于一定范围内时的来自上述多角镜的相干光的位置上。

由此，由于利用反射镜使多角镜反射了的相干光的扫描方向变化，可在屏幕上分别投射扫描方向变化了的相干光，故增加在同一时间内可扫描的行数，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案5的发明有关的显示装置的特征在于：在方案4中记载的显示装置中，配置多片上述反射镜。

由此，可使多角镜反射了的相干光的扫描方向更多地变化，可进一步增加在同一时间内可扫描的行数。

此外，与本申请的方案6的发明有关的显示装置的特征在于：在方案5中记载的显示装置中，上述多个反射镜是配置成其反射面相互间彼此对置的2片反射镜，上述2片反射镜配置成由该2片反射镜分别反射的上述相干光和通过上述2片反射镜之间的上述相干光在上述屏幕上扫描同一范围。

由此，通过只设定2片反射镜的配置，就可从上述多角镜反射了的相干光得到3条扫描线，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案7的发明有关的显示装置的特征在于：在方案6中记载的显示装置中，上述反射镜对上述相干光进行多重反射。

由此，可从上述多角镜反射的相干光扫描更多的扫描线，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案8的发明有关的显示装置的特征在于：在方案6中记载的显示装置中，上述2片反射镜配置成能以与上述相干光的扫描方向正交的轴为中心旋转。

由此，只通过调整反射镜的角度，就可在同一范围内扫描通过相干光投射到屏幕上得到的多条扫描线。

此外，与本申请的方案9的发明有关的显示装置的特征在于：在方案1中记载的显示装置中，上述光路形成部具有偏转入射到上述多角镜的1个反射面上的单一光束的相干光以生成多条光束并朝向上述多角镜射出的高速偏转器。

由此，在利用多角镜扫描相干光时，由于事先在倍增了扫描线的状态下进行扫描，故相应地可减少多角镜的转速.

此外，与本申请的方案10的发明有关的显示装置的特征在于：在方案9中记载的显示装置中，上述高速偏转器由EO(电光)偏转器件构成。

由此，在利用多角镜扫描相干光时，由于事先在倍增了扫描线的状态下进行扫描，故相应地可减少多角镜的转速.

此外，与本申请的方案11的发明有关的显示装置的特征在于：在方案9中记载的显示装置中，上述高速偏转器沿对于上述多角镜的扫描方向大致正交的方向偏转上述相干光。

由此，由于伴随因多角镜产生的相干光的扫描可倍增扫描线，故相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案11的发明有关的显示装置的特征在于：在方案1中记载的显示装置中，上述光路形成部具有在上述多角镜的反射光路上设置的、具备至少1个形成自由曲面形状的反射面的自由曲面镜。

由此，通过用自由曲面镜反射相干光可倍增扫描线，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案13的发明有关的显示装置的特征在于：在方案12中记载的显示装置中，上述自由曲面镜具有大于等于2面的反射面。

由此，由于按反射面的数目来倍增扫描线，故相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案14的发明有关的显示装置的特征在于：在方案13中记载的显示装置中，上述反射面具有自由曲面形状的第1、第3反射面和被该第1、第3反射面夹住的平坦形状的第2反射面.

由此，由于可利用上述自由曲面镜得到3条扫描线，故相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案15的发明有关的显示装置的特征在于：在方案14中记载的显示装置中，关于上述第1至第3反射面，入射到该第1至第3反射面上的上述相干光分别成为在上述屏幕上扫描同一范围的形状。

由此，只通过决定自由曲面镜的配置位置或反射面的自由曲面形状就可倍增扫描线，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案16的发明有关的显示装置，具有扫描相干光的相干光扫描系统，使用上述相干光扫描系统将相干光投射到屏幕上，其特征在于，上述相干光扫描系统具有：多角镜，在其旋转方向上扫描相干光；以及光路形成部，使上述相干光的扫描条数倍增，上述光路形成部具有：高速偏转器，偏转单一光束的相干光以生成多条光束并朝向上述多角镜射出；以及反射镜，设置在上述多角镜的反射光路上，反射来自该多角镜的多条相干光。

由此，可进一步倍增扫描线，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案17的发明有关的显示装置，具有扫描相干光的相干光扫描系统，使用上述相干光扫描系统将相干光投射到屏幕上，其特征在于，上述相干光扫描系统具有：多角镜，在其旋转方向上扫描相干光；以及光路形成部，使上述相干光的扫描条数倍增，上述光路形成部具有：高速偏转器，偏转单一光束的相干光以生成多条光束并朝向上述多角镜射出；以及自由曲面镜，设置在在上述多角镜的反射光路上，具备至少1个形成自由曲面形状的反射面。

由此，可进一步倍增扫描线，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案18的发明有关的相干光扫描方法是一种在屏幕上进行相干光的扫描的相干光扫描方法，其特征在于：使反射相干光的多角镜旋转，以便利用由该多角镜反射的相干光在屏幕上进行扫描，形成上述相干光的至屏幕的光路，以便利用由上述多角镜的1个反射面反射的相干光在上述屏幕上进行多条扫描。

由此，与使用单个多角镜的情况相比，增加在同一时间内可扫描的行数，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案19的发明有关的相干光扫描方法是一种在屏幕上进行相干光的扫描的相干光扫描方法，其特征在于：使反射相干光的多角镜旋转，以便利用由该多角镜反射的相干光在屏幕上进行扫描，利用在从上述多角镜至屏幕的反射光路上配置的至少1个镜子使由上述多角镜的1个反射面反射的相干光反射，以便利用该相干光在上述屏幕上进行多条扫描。

由此，利用由反射镜进一步反射多角镜反射了的相干光这样的简单的结构，增加在同一时间内可扫描的行数，相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案20的发明有关的相干光扫描方法是一种在屏幕上进行相干光的扫描的相干光扫描方法，其特征在于：在与上述多角镜的扫描方向大致正交的方向上偏转单一相干光以生成多条光束，使反射该多条相干光的多角镜旋转，利用由该多角镜反射的多条相干光在上述屏幕上进行多条扫描。

由此，在利用多角镜扫描相干光时，由于事先在倍增了扫描线的状态下进行扫描，故相应地可减少多角镜的转速。

此外，与本申请的方案21的发明有关的相干光扫描方法是一种在屏幕上进行相干光的扫描的相干光扫描方法，其特征在于：使反射相干光的多角镜旋转，以便利用由该多角镜反射的相干光在屏幕上进行扫描，利用在从上述多角镜至屏幕的反射光路上配置的、具有自由曲面形状的自由曲面镜反射由上述多角镜的1个反射面反射的上述相干光，以便利用该相干光在上述屏幕上进行多条扫描。

由此，由于利用自由曲面镜反射多角镜的反射光时扫描线倍增，故相应地可减少多角镜的转速。

按照本发明，在减少了多角镜的转速的状态下可实现高精细的图像显示，可减少多角镜旋转时的噪声和在该旋转中需要的功耗。此外，即使是将多角镜的转速固定为规定转速的情况，也没有必要为了增加扫描线的数目而增加多角镜的面数，可防止多角镜的大型化。

附图说明

图1是说明本发明的实施形态1的显示装置的图。

图2(a)是实施形态1的动作说明图，是示出用镜6a反射激光的情况的图。

图2(b)是实施形态1的动作说明图，是示出不用镜6a和6b的任一方反射激光的情况的图。

图2(c)是实施形态1的动作说明图，是示出用镜6b反射激光的情况的图。

图3(a)是说明实施形态1的屏幕上的扫描线的图。

图3(b)是说明实施形态1的使用了高速偏转器的垂直扫描的校正的图。

图3(c)是说明实施形态1的使用了高速偏转器的水平扫描的校正的图。

图4(a)是说明本发明的实施形态2的显示装置的图。

图4(b)是示出实施形态2的使用高速偏转器以增加扫描线数的动作的图。

图4(c)是示出实施形态2的对通过使用高速偏转器所增加的行进行校正的动作的图。

图5(a)是说明本发明的实施形态3的显示装置的图。

图5(b)是用于说明决定实施形态3中的自由曲面镜的形状的原理的图。

图6是说明本发明的实施形态3的显示装置的图。

图7(a)是现有的显示装置的结构概略图.

图7(b)是示出可与现有的显示装置连接的设备的例子的图。

符号的说明

1、2、3 光源

4 激光

5 多角镜

6a、6b 镜

7 电流计镜

8 投射透镜

9 屏幕

10a、10b 二色镜

11a、11b、11c、11d、16 高速偏转器

12、12a 自由曲面镜

13、14、15 光调制器

20、20a、20b 控制器

21 激光驱动器

22、22a、22b、22c 偏转器驱动器

23 电机驱动器

24 电机

25、25a、27 倾斜器驱动器

26、26a、28 镜驱动器

30、31、32、33 激光显示装置

30a、31a、32a、33a 相干光扫描系统

30b、30c、30d、30e 光路形成部

VP 假想像面

FCS1、FCS2、FCS3、FCS1a、FCS2a、FCS3a 反射面

具体实施方式

(实施形态1)

本实施形态1通过使因多角镜产生的反射光再入射到2片镜子上，在用多角镜的一面反射激光的期间内在屏幕上可扫描多个行。

图1是说明本发明的实施形态1的显示装置的概略结构图。

图1中示出的激光显示装置30具有：与红色、绿色、蓝色的3色的各原色信号RGB对应的激光光源1～3；根据图像信号对从激光光源1～3输出的激光L1～L3进行强度调制的光调制器13～15；合成用光调制器14调制的激光L2和用光调制器15调制的激光L3的二色镜10a；合成用光调制器13调制的激光L1和来自二色镜10a的激光的二色镜10b；以及在垂直方向和水平方向上偏转来自二色镜10b的激光L4的高速偏转器11a、11b。

此外，上述激光显示装置30具有：由多角镜5、入射镜6a、6b、电流计镜7和投射透镜8构成的相干光扫描系统30a；以及显示由投射透镜8投射的激光L4的屏幕9。在上述相干光扫描系统30a中，在x方向上扫描用二色镜10b合成的激光L4。入射镜6a、6b入射用多角镜5反射的激光L4并引导到电流计镜7上。该入射镜6a、6b在相干光扫描系统30a形成了光路形成部30b。再有，后面叙述光路形成部30b的细节。电流计镜7在y方向上扫描激光L4。投射透镜8对用电流计镜7反射的激光L4进行聚光，投射到屏幕9上。

再者，激光显示装置30具有控制器20、激光驱动器21、偏转器驱动器22、倾斜器驱动器25、镜倾斜器26、电机驱动器23和电机24。电机24使多角镜5旋转。第1镜倾斜器26使电流计镜7旋转。此外，激光驱动器21、偏转器驱动器22、倾斜器驱动器25和电机驱动器23分别驱动激光光源1～3、高速偏转器11a、11b、倾斜器26和电机24，控制器20经上述各驱动器控制激光显示装置30的动作。

其次，说明其动作。

在图1中，激光驱动器21接受外部输入的RGB信号，对激光光源1、2、3施加驱动电流，激光光源1、2、3输出红色、绿色、蓝色的3色的激光L1、L2、L3。在用光调制器13、14、15对激光L1、L2、L3进行了强度调制后，使用二色镜10a、10b进行合成，成为激光L4。在用高速偏转器11a、11b进行了垂直方向和水平方向的偏转后，对多角镜5照射激光L4。

用多角镜5的一面反射的激光L4首先经镜6a入射到电流计镜7上.然后，如果多角镜5旋转，则激光L4不经入射镜6a、6b直接入射到电流计镜7上。再者，如果多角镜5旋转，则激光L4经镜6b入射到电流计镜7上。

控制器20经倾斜器驱动器25控制镜倾斜器26的倾斜角度，由此，在入射用多角镜5的一面反射激光L4的期间内，一边使该倾斜角度变化，一边将激光L4引导到投射透镜8上。入射到投射透镜8的激光L4投射到屏幕9上，由此，在用多角镜5的一面反射激光L4的期间内，在屏幕9上进行3条扫描。

其次，使用图2和图3说明由光路形成部30a得到的扫描线的倍增的原理。

图2(a)至图2(c)是表示用多角镜5和入射镜6a、6b反射的激光L4的图。此外，示意性地表示激光L4的反射角处于图2(a)至图2(c)示出的θ1至θ3的情况的上述行存储器中的RGB信号的输入输出关系。图3(a)、(b)是表示通过用多角镜5的一面反射得到的屏幕9上的扫描线的图。

在图2(a)中，用多角镜5反射的激光L4，根据多角镜5的旋转，首先从多角镜5一侧的端部朝向电流计镜7一侧的端部扫描镜6a上。在激光L4扫描镜6a上的期间内，即在由多角镜5反射的激光L4的反射角度处于用图2(a)中的虚线包围的角度θ1的范围时，扫描电流计镜7上的激光L4的扫描方向与多角镜5的旋转方向为反方向，在屏幕9上进行图3(a)的l1中示出的从左朝向右下方方向的扫描。

如果多角镜5从图2(a)的状态起旋转，由多角镜5反射的激光L4的射出角度成为图2(b)那样的角度θ2，则激光L4扫描镜6a和6b在电流计镜7一侧的端部之间，直接引导到电流计镜7，经投射透镜8投影到屏幕9上。扫描该期间的电流计镜7上的激光L4的扫描方向与多角镜5的旋转方向相同，在屏幕9上进行图3(a)的l2中示出的从右朝向左下方方向的扫描。

然后，如果多角镜5进一步旋转，则激光L4从电流计镜7一侧的端部朝向多角镜5一侧的端部扫描镜6b上.在激光L4扫描镜6b上的期间内，即在由多角镜5反射的激光L4的反射角度处于用图2(c)中的虚线包围的角度θ3的范围时，扫描电流计镜7上的激光L4的扫描方向与多角镜5的旋转方向为反方向，在屏幕9上进行图3(a)的l3中示出的从左朝向右下方方向的扫描。

为了能进行以上那样的扫描，用镜6a和6b反射的激光L4和通过入射镜6a、6b间的激光L4必须在屏幕9上扫描彼此相等的范围。为此，在图2(a)至图2(c)示出的激光L4的射出角度θ1、θ2、θ3之间θ1＝θ2＝θ3的关系必须成立。因而，以满足上述关系那样的规定角度配置入射镜6a、6b。

此外，如图3(a)中所示，由于利用以上的扫描得到的屏幕9上的3条扫描线l1～l3是对用单个多角镜5进行扫描的情况的1行部分的扫描线长度进行了3分割，故必须进行校正，使得屏幕9上的各扫描线长度成为屏幕9上的1个扫描线长度。因此，在本实施形态1中，求出各扫描线l1～l3成为屏幕9上的本来的1行长度那样的从多角镜5到屏幕9的光路长度，配置相干光扫描系统30a中包含的各构成要素以便满足上述光路长度，再者，假定在入射镜6a、6b的后级配置fθ透镜等的fθ校正光学系统(未图示)。由此，屏幕9上的3条扫描线具有图3(b)的l1’～l3’中示出那样的各自的扫描范围相等且与用单个多角镜扫描1行的情况同样的扫描范围。

这样得到的屏幕9上的扫描线l1’～l3’，如图3(b)中所示，从水平方向起有若干倾斜。因此，在本实施形态1中，使用高速偏转器11a进行激光L4的垂直方向的校正，能进行用图3(b)中的虚线示出那样的水平扫描。此外，激光L4的水平方向的位置校正也是必要的。即，在不进行激光L4的水平方向的位置校正的情况下，如图3(c)中所示，由于在屏幕9上发生水平方向的浓度斑，故使用高速偏转器11b进行激光L4的水平方向的位置校正，使水平方向的浓度变得均匀。在本实施形态1中，使用EO(电光)偏转器件作为高速偏转器11a、11b，控制器20经偏转器驱动器22控制这些高速偏转器11a、11b的偏转角，但即使使用校正用的透镜来代替高速偏转器11a、11b，也可实现。

此外，在屏幕9上的扫描，如从图3(a)或图3(b)可明白，成为在左右往复屏幕上的扫描，不成为从左至右依次扫描屏幕上的所谓的逐行扫描。

因此，为了能进行逐行扫描，设置由CCD等的模拟存储器构成的行存储器(未图示)，这样来进行控制，暂时将RGB信号输入该行存储器中，利用控制器20转换来自行存储器的RGB信号的读出顺序。具体地说，在对激光光源1、2、3输入RGB信号之前，将其输入到行存储器中，在图2(a)和图2(c)的状况、即，扫描电流计镜7上的激光L4的扫描方向与多角镜5的旋转方向为反方向的状况下，如图2(a)和图2(c)的各图中所示，按在行存储器中写入RGB信号的顺序读出数据。此外，在图2(b)的状况、即，扫描电流计镜7上的激光L4的扫描方向与多角镜5的旋转方向为同一方向的状况下，如图2(b)中所示，按与在行存储器中写入RGB信号的顺序相反的顺序读出数据。利用这样的控制，在本实施形态1的激光显示装置30中可实现逐行扫描。关于上述行存储器，也可在数字存储器的前级和后级设置AD变换器和DA变换器。

而且，为了能与用单个多角镜5进行扫描的情况进行同样的影像显示，控制器20这样来进行控制，使得在扫描图3(a)的各扫描线l1～l3的期间内对激光光源1、2、3输出本来的1行部分的影像数据。即，在扫描各扫描线l1～l3的期间内，控制器20这样来进行控制，使得对激光光源1、2、3压缩并输出屏幕9上的1行部分的信息，由此，可进行与用单个多角镜5进行扫描的情况同样的影像显示。

这样，按照本实施形态1，由于在多角镜5的反射光路上配置一对入射镜6a、6b，对其配置角度和从多角镜5到屏幕9的距离进行最佳化，故在用多角镜5的反射面1个面反射激光L4的期间内，可在屏幕9上进行3条扫描，由此，可抑制多角镜5的转速，可谋求减少多角镜旋转时的噪声和功耗。在将多角镜5的转速固定为规定转速的情况下，没有必要为了更多地扫描屏幕9上而增加多角镜5的面数，可防止多角镜5的大型化。

再有，在本实施形态1中，说明了使用一对入射镜6a、6b的情况，但镜可以是1片，在该情况下，可将多角镜5的转速抑制为1/2。此外，如果通过使用更长的镜或使用更多的镜与本实施形态1相比使激光L4进行多重反射，则可进一步减少多角镜5的转速。

此外，为了将各扫描线l1～l3定为屏幕9上的本来的1行长度，如上所述，不调整从多角镜5到屏幕9的光路长度，而是配置成能以与屏幕9的垂直方向平行的轴为中心旋转镜6a、6b，同时设置驱动入射镜6a、6b的镜倾斜器和倾斜器驱动器，根据控制器20的控制使入射镜6a、6b的倾斜角适当地变化。

此外，在屏幕9的上端以及下端和中央附近，图像的浓度分布、即扫描线的间隔不是相同的，必须对其进行校正，但例如可使用fθ透镜进行这样的校正，此外，也可利用校正电路驱动EO调制器来调整行间隔。

此外，即使将上述实施形态1的激光显示装置30应用于对屏幕9照射激光L4并监视反射光的类型(前面投射型)的激光显示装置或激光L4透过屏幕的类型(背面投射)的激光显示装置的哪一种，都可得到与本实施形态1同样的效果。此外，在本实施形态1中，假定入射镜6a、6b的形状是平面的，但入射镜6a、6b的形状可根据该激光显示装置的类型进行最佳化，可以是平面以外的形状。

此外，在上述实施形态1中，示出了将相干光扫描系统30a应用于激光显示装置的情况，但也可适用于激光束打印，应用于其印刷的高速化或高品位化等。此外，也可适用于利用激光束打印进行印刷的复印机或传真机。

此外，在上述实施形态1中，假定输入RGB信号，但也可通过设置D4输入端子、DVI-D输入端子、IEEE1394端子、组合端子、S端子、视频端子等与RGB信号以外的信号格式相对应。

(实施形态2)

本实施形态2通过使用高速偏转器偏转朝向多角镜的入射光并在多角镜的1个面上预先入射多条相干光，在屏幕上同时可扫描多个行。

图4(a)是说明本发明的实施形态2的激光显示装置31的概略结构图。

本实施形态2的激光显示装置31与上述的实施形态1的激光显示装置30相比，光路形成部30c的结构不同，其它的结构是相同的。因此，在图4(a)中，对于与实施形态1的激光显示装置30同样的构成要素，使用相同的符号，省略其详细的说明。

本实施形态2的光路形成部30c由高速偏转器11c和高速偏转器11d构成。高速偏转器11c在水平方向、即与多角镜的扫描方向平行的方向上高速地偏转激光L4。高速偏转器11d在垂直方向、即与多角镜的扫描方向正交的方向上高速地偏转激光L4。在本实施形态2中，使用了EO(电光)偏转器件作为高速偏转器11c、11d。EO偏转器件通过施加电压对激光L4供给电场而偏转激光L4。由于EO偏转器件非常高速地反应，故适合于显示装置那样需要超高速扫描的装置。

其次，说明其动作。

在图4(a)中，激光驱动器21接受外部输入的RGB信号，对激光光源1、2、3施加驱动电流，激光光源1、2、3输出红色、绿色、蓝色的3色的激光L1、L2、L3。在用光调制器13、14、15对激光L1、L2、L3进行了强度调制后，使用二色镜10a、10b进行合成，成为激光L4。

利用高速偏转器11c对激光L4进行水平方向的偏转，进而，利用高速偏转器11d实质上倍增为3条激光，照射到多角镜5上。由多角镜5反射的3条激光L4引导到电流计镜7，用电流计镜7反射，引导到投射透镜8上。入射到投射透镜8上的3条激光L4投射到屏幕9上，在屏幕9上同时扫描3条扫描线。

其次，说明由光路形成部30c产生的扫描线倍增的原理。

图4(b)是表示不进行由高速偏转器11c产生的激光L4的偏转的情况的屏幕9上的扫描线的图，此外，图4(c)是表示进行了由高速偏转器11c产生的激光L4的偏转的情况的屏幕9上的扫描线的图。

利用高速偏转器11d沿垂直方向、即与多角镜的扫描方向正交的方向高速地偏转激光L4。因此，实质上3条激光入射到多角镜5的一面上，在屏幕9上，如图4(b)所示那样，在垂直方向上进行以3阶段跳跃那样的扫描。

在此，在不进行激光L4的水平方向的位置校正的情况下，由于屏幕9上的各像素因多角镜5的旋转而如图4(b)所示那样倾斜地排列，故使用高速偏转器11c进行水平方向的位置校正，如图4(c)所示那样进行校正，使得各像素在垂直方向上成为整齐的排列。此外，通过使用高速偏转器11c，即使对于在水平方向上产生的浓度斑，也可使其变得均匀。

控制器20a经偏转器驱动器22a控制高速偏转器11c、11d以便能进行这些偏转。再有，关于电机的转速控制等其它的控制对象，进行与实施形态1中的控制器20同样的控制。此外，与上述实施形态1同样，通过使用fθ透镜或EO调制器可调整在屏幕9的上端和下端与中央附近之间产生的扫描线间隔的不均匀。

这样，按照本实施形态2，由于使用高速偏转器11d在与屏幕的垂直方向对应的方向上偏转入射到多角镜5上的激光L4，故实质上多条激光入射到多角镜5上，在用多角镜5的一面反射激光的期间内，在屏幕9上可同时进行多条扫描。其结果，可抑制多角镜5的转速，可谋求减少多角镜旋转时的噪声和功耗。

此外，按照本实施形态2，由于在屏幕9上得到多条扫描线，故没有必要使用扫描线倍增用镜或行存储器等，具有既用少的部件数目且减少机械的调整部位又可谋求减少多角镜5的转速的效果。

此外，在将多角镜5的转速固定为规定转速的情况下，没有必要为了更多地扫描屏幕9上而增加多角镜5的面数，因此，可防止多角镜5的大型化。

再有，在本实施形态2中，在3个方向上偏转入射到多角镜5上的激光L4的方向，但如果可进行激光L4的朝向更多方向的偏转，则可更加减少多角镜的转速。

此外，即使将上述实施形态2的激光显示装置31应用于前面投射型的激光显示装置或背面投射型的激光显示装置的哪一种，都可得到与本实施形态1同样的效果。

此外，也可将上述实施形态2的相干光扫描系统31a适用于激光束打印，应用于其印刷的高速化或高品位化等，此外，也可适用于利用激光束打印进行印刷的复印机或传真机。

此外，在上述实施形态2中，假定输入RGB信号，但也可通过设置D4输入端子、DVI-D输入端子、IEEE1394端子、组合端子、S端子、视频端子等与RGB信号以外的信号格式相对应。

再者，通过在本实施形态2的相干光扫描系统31a中装入上述实施形态1的光路形成部30b，可进一步增加扫描线数，减少多角镜的转速。

(实施形态3)

本实施形态3通过使由多角镜反射的激光入射到自由曲面镜上，可在屏幕上扫描多个行。

图5(a)是说明本发明的实施形态3的激光显示装置32的概略结构图。

本实施形态3的激光显示装置32与上述的实施形态1的激光显示装置30相比，光路形成部30d的结构不同，其它的结构是相同的。因此，在图5(a)中，对于与实施形态1的激光显示装置30同样的构成要素，使用相同的符号，省略其详细的说明。

本实施形态3的光路形成部30d由自由曲面镜12构成，假定自由曲面镜12不发生像差，可在任意的方向上扫描激光。

如图5(a)中所示，自由曲面镜12具有第1、第2、第3反射面FCS1、FCS2、FCS3，反射面FCS1和FCS3形成自由曲面形状，在反射面FCS1与FCS3之间夹住的反射面FCS2形成了平坦的形状。此外，将反射面FCS1、FCS2、FCS3的形状设计成用各自的反射面反射的激光L4在屏幕9上扫描彼此相等的范围。再有，与实施形态1同样，将相干光扫描系统32a配置成通过分别用反射面FCS1、FCS2、FCS3反射得到的扫描线的长度成为屏幕9上的1条扫描线的长度.???

如下述那样可决定上述自由曲面镜12的自由曲面形状。图5(b)是扫描光学系统的概念图。在图5(b)中，5表示多角镜，8表示投射透镜，9表示屏幕，12表示自由曲面镜。投射透镜8将假想像面VP上的图像1对1地投射到屏幕9上。

通过依次计算镜面上的各点处的面的斜率可求出自由曲面镜12的形状。例如，根据从多角镜5到自由曲面上的点A的光束与朝向假想像面VP上的目标点A’的光束构成的角，可求出图5(b)的镜12上的A点处的水平方向的斜率。

使用该自由曲面镜12的光学系统的特征在于可简单地除去用多角镜扫描时的扫描速度的变动。即，在将由多角镜5扫描的光点直接投射到屏幕上时，具有下述的特征：使用多角镜5的扫描角θ、多角镜5与屏幕9间的距离L并利用x＝L×tanθ来表示屏幕上的扫描位置x，扫描速度随扫描角θ而变化。作为校正该现象的方法，例如有将来自多角镜的光束通过所谓的fθ透镜投射到屏幕上的方法，但fθ透镜必须使用非球面透镜等特殊的设计。但是，在使用自由曲面镜12的光学系统中，在决定自由曲面镜12的形状时，通过对扫描角θ以线性的方式设定假想像面VP上的目标点的位置，可对由多角镜5产生的扫描角θ进行线性的光点位置扫描，由此，可除去图3(b)中示出的那样的水平方向的浓度斑。

其次，说明其动作。再有，在以下的说明中，控制器20b与实施形态1同样，经倾斜器驱动器25a控制镜倾斜器26a的倾斜角度，在电流计镜7入射用自由曲面镜12的各反射面反射的反射光的期间内，一边使该倾斜角度变化，一边将激光L4引导到投射透镜8上。

在图5(a)中，激光驱动器21接受外部输入的RGB信号，对激光光源1、2、3施加驱动电流，激光光源1、2、3输出红色、绿色、蓝色的3色的激光L1、L2、L3。在用光调制器13、14、15对激光L1、L2、L3进行了强度调制后，使用二色镜10a、10b进行合成，成为激光L4。在用高速偏转器16进行了水平方向和垂直方向的位置校正后，将激光L4入射到多角镜5上。

用多角镜5反射的激光L4首先入射到自由曲面镜12的第1反射面FCS1上，随着多角镜5的旋转，从多角镜5一侧的端部起依次扫描反射面FCS1。用反射面FCS1反射的激光L4以用图5(a)的粗线l1示出的光路入射到电流计镜7和投射透镜8上，在屏幕9上从左朝向右方向投射。

如果多角镜5再旋转，则激光L4入射到第2反射面FCS2上，从多角镜5一侧的端部起依次扫描反射面FCS2。用反射面FCS2反射的激光L4以用图5(a)的虚线l示出的光路入射到电流计镜7和投射透镜8上，在屏幕9上从右朝向左方向投射。

然后，如果多角镜5再旋转，则激光L4入射到第3反射面FCS3上，从多角镜5一侧的端部起依次扫描反射面FCS3。用反射面FCS3反射的激光L4以用图5(a)的细线l3示出的光路入射到电流计镜7和投射透镜8上，在屏幕9上从左朝向右方向投射。再有，关于电机的转速控制或使用行存储器(未图示)的RGB信号的输出控制等控制器20进行的其它的控制，进行与实施形态1同样的控制。

这样，按照本实施形态3，由于在多角镜5的反射光路上配置具有多个反射面的自由曲面镜12，将自由曲面镜12的形状设计成用各反射面反射的激光L4分别在屏幕9上具有相等的扫描范围，假定将用自由曲面镜12的各反射面反射的各自的激光L4投射到屏幕9上，故在用多角镜5的一个反射面反射激光L4的期间内，在屏幕9上可进行多条扫描，由此，可抑制多角镜5的转速，可谋求减少多角镜旋转时的噪声和功耗。此外，即使是将多角镜5的转速固定为规定转速的情况，也没有必要为了更多地扫描屏幕9上而增加多角镜5的面数，因此，可谋求多角镜5的小型化。

再有，即使将上述实施形态3的激光显示装置32应用于前面投射型的激光显示装置或背面投射型的激光显示装置的哪一种，都可得到与本实施形态3同样的效果。

此外，也可将上述实施形态3的相干光扫描系统32a适用于激光束打印，应用于其印刷的高速化或高品位化等，此外，也可适用于利用激光束打印进行印刷的复印机或传真机。

此外，在上述实施形态3中，假定输入RGB信号，但也可通过设置D4输入端子、DVI-D输入端子、IEEE1394端子、组合端子、S端子、视频端子等与RGB信号以外的信号格式相对应。

再者，通过在本实施形态3的相干光扫描系统32a中装入上述实施形态1或实施形态2的光路形成部30b、30c，可进一步增加扫描线数，减少多角镜的转速。

(实施形态4)

本实施形态4通过使由多角镜反射的激光入射到自由曲面镜上，可在屏幕上扫描多个行，而且，通过在自由曲面镜中设置垂直方向的旋转机构，在不设置电流计镜的情况下可实现屏幕上的2维扫描。

图6是说明本发明的实施形态4的激光显示装置33的概略结构图。

本实施形态4的激光显示装置33利用自由曲面镜12的旋转来进行上述的实施形态3的激光显示装置32中的利用电流计镜7的旋转进行的垂直扫描。

即，本实施形态4的激光显示装置33具有代替实施形态3的激光显示装置32相干光扫描系统32a的由多角镜5、可旋转的自由曲面镜12a、旋转自由曲面镜12a的旋转机构(未图示)和投射透镜8构成的相干光扫描系统33a，再者，具备驱动该旋转机构的镜倾斜器28和倾斜器驱动器27。

因而，该激光显示装置33没有实施形态3中的电流计镜7、镜倾斜器26a和倾斜器驱动器25a。

此外，对自由曲面镜12a的反射面FCS1a、FCS2a、FCS3a的形状进行最佳化，以便防止在垂直方向上驱动自由曲面镜12a的情况的激光L4的变形，不对垂直方向的扫描产生影响。关于这样的自由曲面镜12a的反射面的形状，可根据与上述的实施形态3同样的工艺来决定。

其次说明其动作.

在图6中，使用二色镜10a、10b合成从激光光源1、2、3输出的激光L1、L2、L3，成为激光L4。用多角镜5反射激光L4，与实施形态3同样，依次入射到第1、第2、第3反射面FCS1、FCS2、FCS3上。

控制器20b经倾斜器驱动器27控制镜倾斜器28，在用各反射面反射激光L4的期间内，自由曲面镜12a一边使该倾斜角度变化，一边将激光L4引导到投射透镜8上。将入射到投射透镜8上的激光L4投射到屏幕9上，由此，在用多角镜5的一面反射激光L4的期间内，用l1～l3示出的光路将激光L4投射到屏幕9上，在屏幕9上在水平方向上进行3条扫描。再有，关于电机24的转速控制等其它的控制，进行与上述实施形态3中的控制器20同样的控制。

这样，按照本实施形态4，在多角镜5的反射光路上配置具有多个反射面的自由曲面镜12a，将自由曲面镜12a的各反射面的形状定为用各反射面反射的激光L4在屏幕9上分别具有相等的扫描范围的形状，再者，由于在多角镜5扫描激光L4的期间内使自由曲面镜12a对于屏幕9在垂直方向上旋转，可实现用少的部件数目抑制了多角镜5的转速的、多角镜旋转时的噪声和功耗小的激光显示装置。

再有，即使将上述实施形态4的激光显示装置33应用于前面投射型的激光显示装置或背面投射型的激光显示装置的哪一种，都可得到与本实施形态4同样的效果。此外，在本实施形态4中，假定镜6a、6b的形状是平面的，但镜6a、6b的形状可根据该激光显示装置的类型进行最佳化，可以是平面以外的形状。

此外，也可将上述实施形态4的相干光扫描系统33a适用于激光束打印，应用于其印刷的高速化或高品位化等，此外，也可适用于利用激光束打印进行印刷的复印机或传真机。

此外，在上述实施形态4中，假定输入RGB信号，但也可通过设置D4输入端子、DVI-D输入端子、IEEE1394端子、组合端子、S端子、视频端子等与RGB信号以外的信号格式相对应。

再者，通过在本实施形态4的相干光扫描系统30e中装入上述实施形态1或实施形态2的光路形成部30b、30c，可进一步增加扫描线数，减少多角镜的转速。

产业上利用的可能性

与本发明有关的显示装置及其扫描方法通过扫描相干光在可实现显示影像的显示用器件的低功耗化、静音化方面是有用的。

Claims (3)

1.一种显示装置，具有扫描相干光的相干光扫描系统，使用该相干光扫描系统将相干光投射到屏幕上，其特征在于：

上述相干光扫描系统具有：

多角镜，利用其旋转反射相干光，以便进行屏幕上的扫描；以及

光路形成部，形成上述相干光的至屏幕的光路，以便利用由上述多角镜的1个反射面反射的相干光在屏幕上进行多条扫描，

上述光路形成部由2片反射镜构成，该2片反射镜转换由上述多角镜的旋转方向决定的上述相干光的扫描方向，在转换时对影像信号进行反转，并且该2片反射镜在上述多角镜的反射光路上被设置成其反射面相互间彼此对置，反射来自上述多角镜的相干光，

上述2片反射镜在反射上述多角镜的旋转角分别处于一定范围内时的来自上述多角镜的相干光的各位置上，被配置成能以与上述相干光的扫描方向正交的轴为中心进行旋转，以便由该2片反射镜分别反射的上述相干光和通过了上述2片反射镜之间的上述相干光在上述屏幕上扫描同一范围。

2.一种显示装置，具有扫描相干光的相干光扫描系统，使用上述相干光扫描系统将相干光投射到屏幕上，其特征在于：

上述相干光扫描系统具有：

多角镜，在其旋转方向上扫描相干光；以及

光路形成部，使上述相干光的扫描条数倍增，

上述光路形成部具有：

高速偏转器，偏转单一光束的相干光以生成多条光束并朝向上述多角镜射出；以及

2片反射镜，该2片反射镜设置在上述多角镜的反射光路上，转换由上述多角镜的旋转方向决定的上述相干光的扫描方向，在转换时对上述影像信号进行反转，并且该2片反射镜在上述多角镜的反射光路上被设置成其反射面相互间彼此对置，反射来自上述多角镜的相干光，

上述2片反射镜在反射上述多角镜的旋转角分别处于一定范围内时的来自上述多角镜的相干光的各位置上，被配置成能以与上述相干光的扫描方向正交的轴为中心进行旋转，以便由该2片反射镜分别反射的上述相干光和通过了上述2片反射镜之间的上述相干光在上述屏幕上扫描同一范围。

3.一种使相干光在屏幕上进行扫描的相干光扫描方法，其特征在于：

使反射相干光的多角镜旋转，以便利用由该多角镜反射的相干光在屏幕上进行扫描，

利用光路形成部反射由上述多角镜的1个反射面反射的相干光，使得在上述屏幕上利用该相干光进行多条扫描，上述光路形成部由2片反射镜构成，该2片反射镜转换由上述多角镜的旋转方向决定的上述相干光的扫描方向，在转换时对影像信号进行反转，并且该2片反射镜在上述多角镜的反射光路上被设置成其反射面相互间彼此对置，反射来自上述多角镜的相干光，上述2片反射镜在反射上述多角镜的旋转角分别处于一定范围内时的来自上述多角镜的相干光的各位置上，被配置成能以与上述相干光的扫描方向正交的轴为中心进行旋转，以便由该2片反射镜分别反射的上述相干光和通过了上述2片反射镜之间的上述相干光在上述屏幕上扫描同一范围。

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