CN102652275A - 扫描装置、图像显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

扫描从光源射出的光束的扫描装置包括：光束聚集部，聚集从上述光源射出的光束；光束发散部，配置在上述光束聚集部的出射侧，使由上述光束聚集部聚集的光束发散；第1扫描部，配置在上述光束聚集部和上述光束发散部之间，扫描由上述光束聚集部聚集的光束；和移动部，对应于上述第1扫描部的扫描角，使上述光束聚集部和上述光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动。

Description

扫描装置、图像显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及扫描装置、图像显示装置及其控制方法。本发明尤其是涉及扫描激光而将图像显示到被投影面上的扫描装置、图像显示装置及其控制方法。

背景技术

以往，已知有如下的投影式图像显示装置：将从卤素灯、高压水银灯等光源射出的非相干光投影到液晶光阀等面状的图像显示元件上，并将来自该图像显示元件的出射光通过投影透镜放大投影到被投影面而显示图像。

在这种投影式图像显示装置中，由于使用非相干光，因此存在耗电大的问题、显示图像的亮度小的问题。此外，从光源射出的非相干光的波长频带较宽，因此难以扩大色度范围。进而，作为图像显示元件使用面状的图像显示元件，因此装置难以小型化。此外，如果显示图像没有投影到投影透镜的焦点深度以内，则其显示图像无法对焦。因此，使用者需要根据被投影面的位置来进行对焦调节，有损便利性。

作为用于解决上述问题的技术，提案或开发了使用射出激光的激光光源的图像显示装置。这种图像显示装置包括如下的扫描式图像显示装置：通过扫描部二维扫描（水平扫描和垂直扫描）从光源射出的激光，并投影到被投影面上，从而显示图像。

在上述扫描式图像显示装置中，为了以较短的投影距离投影较大的画面，需要扫描角度大的扫描部。作为扫描部，例如可以使用共振型微机械镜、电扫描器等。此时，若增大扫描角度，则驱动用的静电促动器或电磁促动器的驱动电流增加，从而存在耗电增大的问题。此外，共振型微机械镜若增大扫描角度，则装置的耐久性下降，可转动地支撑镜子的铰接部等可能会断裂。因此，难以取得可靠性。

作为用于解决上述问题、增大扫描部的扫描角度的技术，例如有专利文献1所公开的扫描装置。图14是用于说明专利文献1所公开的扫描装置的图。

在图14所示的扫描装置中，从未图示的光源到出射侧，配置有扫描部131、聚光透镜G1和发散透镜G2。它们被配置成使得聚光透镜G1的出射侧的焦点位置f1和发散透镜G2的入射侧的焦点位置f2一致。根据该构成，可以使从发散透镜G2射出的激光的出射角θ2大于从扫描部131入射到聚光透镜G1的激光的入射角θ1。结果，可以在被投影面（未图示）上获得较大的扫描范围。

在这种扫描式图像显示装置中，为了增大能够进行对焦调节的范围、且显示高清晰的图像，而具有在被投影面上配置光束腰的构成（例如参照专利文献2）。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2005-18040号公报

专利文献2：日本国特开2003-21800号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来开发了如下的技术：确保了被投影面上的扫描范围较大，并且在被投影面上配置光束腰，而在被投影面上的整个画面上显示对焦的高清晰的图像。

在图15A所示的图像显示装置中，焦距f2的发散透镜142被配置在A点和B点之间。A点为焦距f1的聚光透镜141的出射侧的焦点。B点是从A点向光源侧移动了焦距f2的点。通过在A点和B点之间使聚光透镜141和发散透镜142的相对距离变化，能够调整成将光束腰配置到被投影面143上。

但是，在图15A所示的构成中，若聚光透镜141和发散透镜142的距离改变，则对应于该距离的变化，从发散透镜142射出的出射角、即扫描角会发生变动。

具体地说，如图15B所示，被投影面143距离发散透镜142较远时，与如图15C所示被投影面143较近时相比，扫描角θ’较小。这成为有损扫描式图像显示装置的如下优点的原因：与投影距离成比例地将图像投影得较大。

如图15D所示，扫描角θ’不同的两个光束144、145的光程长度不同。此时，为了将光程长度不同的光束（例如光束144、145）的光束腰均配置到被投影面143上，例如考虑了进行与扫描角θ’的变动同步地改变聚光透镜141和发散透镜142的距离的控制。然而，若这样构成，会变化到扫描角θ’的放大率（自发散透镜142的出射角相对于从扫描部131入射到聚光透镜141的入射角的比率）。因此，存在难以独立控制光束腰调整和扫描角调整的问题。因此，难以在被投影面143上的整个画面上简易地进行对焦的高清晰的图像显示。

本发明正是鉴于上述问题而提出的。本发明的目的的一例在于提供一种扫描装置、图像显示装置及其控制方法，在确保了被投影面上的扫描范围较大的基础上，能够在被投影面上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的扫描从光源射出的光束的扫描装置包括：光束聚集部，聚集从上述光源射出的光束；光束发散部，配置在上述光束聚集部的出射侧，使由上述光束聚集部聚集的光束发散；第1扫描部，配置在上述光束聚集部和上述光束发散部之间，扫描由上述光束聚集部聚集的光束；和移动部，对应于上述第1扫描部的扫描角，使上述光束聚集部和上述光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动。

发明效果

根据本发明，通过将光束发散部配置在第1扫描部的出射侧，与从第1扫描部入射到光束发散部的光束的入射角相比，可以使从光束发散部射出的出射角较大。因此，可以使被投影面上的扫描范围比第1扫描部的扫描角大。

尤其是，通过对应于第1扫描部的扫描角使光束聚集部和光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动，可以在确保了被投影面上的扫描范围较大的基础上，在被投影面上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

图2A是与图1所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的动作原理的说明图。

图2B是与图1所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的动作原理的说明图。

图3是表示本发明第1实施方式中的透镜间隔D和后焦距BF的关系的图表。

图4是与图1所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的扫描角放大倍率的说明图。

图5是表示本发明第1实施方式中的间隔s和扫描角放大倍率β/α的关系的图表。

图6A是表示本发明第1实施方式的图像显示装置的简要构成图。

图6B是表示本发明第1实施方式的图像显示装置的简要构成图。

图7A是用于说明本发明第1实施方式的图像显示装置的动作的说明图。

图7B是用于说明本发明第1实施方式的图像显示装置的动作的说明图。

图7C是用于说明本发明第1实施方式的图像显示装置的动作的说明图。

图8A是用于说明本发明第1实施方式的图像显示装置的其他动作的说明图，是表示图像显示装置的主要部分的放大图。

图8B是用于说明本发明第1实施方式的图像显示装置的其他动作的说明图，是发散透镜的移动量和垂直扫描部的扫描角度的时序图。

图9A是用于说明本发明第2实施方式的扫描装置的构成的图，是扫描装置的简要构成图。

图9B是用于说明本发明第2实施方式的扫描装置的构成的图，是扫描部的简要构成图。

图10A是用于说明本发明第3实施方式的扫描装置的构成的简要构成图，是扫描装置的俯视图。

图10B是用于说明本发明第3实施方式的扫描装置的构成的简要构成图，是扫描装置的立体图。

图11是用于说明本发明第4实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

图12A是用于说明本发明第5实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

图12B是用于说明本发明第5实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

图13是本发明其他实施方式的构成的扫描装置的简要构成图。

图14是用于说明现有的扫描装置的图。

图15A是用于说明现有的扫描装置的图。

图15B是用于说明现有的扫描装置的图。

图15C是用于说明现有的扫描装置的图。

图15D是用于说明现有的扫描装置的图。

具体实施方式

接下来参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对具有相同功能的结构标以相同的符号，有时会省略其说明。

（第1实施方式）

（扫描装置）

图1是表示本发明第1实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

如图1所示，本实施方式的扫描装置10包括：激光光源5、聚光透镜（光束聚集部）1、扫描部（第1扫描部）2、发散透镜（光束发散部）3和移动部4。激光光源5射出激光（光束）。聚光透镜1聚集由激光光源5射出的激光。扫描部2被入射从聚光透镜1射出的激光，并扫描激光。发散透镜3使由扫描部2扫描的激光发散。移动部4使聚光透镜1和发散透镜3沿着各自的光轴方向独立地移动。

在该扫描装置10中，从激光光源5射出的激光由聚光透镜1聚光并被扫描部2扫描后，由发散透镜3发散而投影到焦平面6上。

图2A和图2B是与图1所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的动作原理的说明图。以下的动作是在将发散透镜3和扫描部2的间隔s维持一定的状态下仅使聚光透镜1移动的动作。因此，在图2A和图2B中省略了发散透镜3的移动部4的图示。

在图2A中，聚光透镜1和发散透镜3的透镜间隔（激光的光轴上的间隔）被设定为D，扫描部2和发散透镜3的间隔被设定为s。此时，从发散透镜3到焦平面6的距离、即后焦距成为BF。

在图2B中，相对于图2A的状态，将扫描部2和发散透镜3的间隔s维持一定，另一方面，通过移动部4使聚光透镜1向光轴方向上的出射侧移动。此时，聚光透镜1和发散透镜3的透镜间隔被设定为D’（D>D’）。

聚光透镜1和发散透镜3的间隔从图2A中的透镜间隔D变为图2B中的透镜间隔D’时，后焦距从BF变为BF’，焦距发生变化（BF<BF’）。聚光透镜1和发散透镜3的焦距分别标记为fd、fc。此时，透镜间隔D和后焦距BF的关系用以下的数学式1表示。

[数学式1]

$\frac{1}{\mathrm{fd}}=\frac{1}{\mathrm{fc}-D}+\frac{1}{\mathrm{BF}}$

图3是表示聚光透镜1的焦距fc为40mm、发散透镜3的焦距fd为-27mm时的、透镜间隔D和后焦距BF的关系的图表。

如图3所示，根据上述数学式1，使透镜间隔D例如从14mm移动到16mm而仅移动了2mm时，后焦距BF却从700mm大幅变化为220mm。

图4是与图1所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的扫描角放大倍率的说明图。另外，扫描角放大倍率是指：从发散透镜3射出的激光12和发散透镜3的光轴13所成的角度（自发散透镜3的出射角）β相对于从扫描部2射出的激光11和光轴13所成的角度（扫描部2的扫描角）α的倍率（β/α）。

如图4所示，将激光12与光轴13的交点14、和发散透镜3之间的间隔设为s’时，间隔s’、角度α和角度β的关系通过以下的数学式2和数学式3表示。并且，若根据数学式2和数学式3消去s’，则可以获得数学式4

[数学式2]

$\frac{1}{\mathrm{fd}}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s^{\text{'}}}$

[数学式3]

$\frac{s^{\text{'}}}{s}=\frac{\tan \mathrm{\&alpha;}}{\tan \mathrm{\&beta;}}$

[数学式4]

$\frac{1}{\mathrm{fd}}=\frac{1}{s}+\frac{\tan \mathrm{\&beta;}}{s\&CenterDot;\tan \mathrm{\&alpha;}}$

若发散透镜3的焦距fd固定，则根据数学式4可知，扫描角放大倍率仅取决于扫描部2和发散透镜3的间隔s。因此，在本实施方式中，固定发散透镜3，并通过移动部4使聚光透镜1沿着光轴方向移动，从而在将间隔s维持一定的状态下使透镜间隔D可变。因此，即使改变透镜间隔D，扫描角放大倍率β/α也不发生变化。

图5是表示在与图3相同的条件下、即聚光透镜1的焦距fc为40mm、发散透镜3的焦距fd为-27mm时的、间隔s和扫描角放大倍率β/α的关系的图表。

如图5所示，例如设间隔s为14mm时，扫描角放大倍率β/α成为约1.5倍。在该状态下，使聚光透镜1移动而使透镜间隔D例如从14mm变为16mm而仅移动了2mm时，扫描角放大倍率β/α保持1.5倍，并且如图3所示，后焦距BF可以从700mm变为220mm。

（图像显示装置）

图6A和图6B是表示本实施方式的图像显示装置的简要构成图。

如图6A所示，本实施方式的图像显示装置50包括上述扫描装置10、信号处理装置（信号处理部）21和驱动装置22。信号处理装置21将影像信号23分离为调制信号24和同步信号25。驱动装置22根据从信号处理装置21输出的同步信号24而使移动部4驱动。同步信号25根据扫描部2的扫描角α而使移动部4驱动。在本实施方式的图像显示装置50中，图像清晰度被设定为水平1280像素、垂直1024像素，画面尺寸在投影距离100cm下被设定为水平160cm、垂直120cm。但是，图像清晰度也可以应用其他像素数。

如图6B所示，激光光源5包括红色激光器32、绿色激光器33、蓝色激光器34和颜色合成部35。红色激光器32产生红色的激光。绿色激光器33产生绿色的激光。蓝色激光器34产生蓝色的激光。颜色合成部35可以使合成各激光器32～34的输出光的分色镜等。

红色激光器32优选使用波长640nm的半导体激光器，蓝色激光器33优选使用波长440nm的半导体激光器。红色激光器32、蓝色激光器33的调制通过电流控制来进行。

绿色激光器34优选使用波长1064nm的红外激光器的第2高次谐波532nm下的激光光源。绿色激光器34的调制使用声光元件。此外，绿色激光器34的调制也可以采用对红外激光器进行调制而变换为第2高次谐波的方法，或者使用光纤激光器、半导体激光器等。各激光器32～34的光束直径为900μm左右。

使用半导体激光器作为光源时，出于降低散斑（speckle）的目的，可以在激光光源的影像调制电流上重叠高频电流（例如频率为300MHz左右）。

激光的强度调制可以使用光栅型MEMS调制器、波导路型调制器、电光晶体等各种光调制器等。激光器的强度调制可以通过在扫描1像素的时间内进行脉宽调制来进行。激光器32～34与扫描部2同步地以像素时钟（12.7nsec）的1/6以下的2nsec单位进行发光时序/强度控制。

使扫描部2进行水平扫描时，使用共振型微机械扫描元件作为扫描部2。共振型微机械扫描元件在往复扫描中使用，以摆角±20°、频率31KHz进行驱动。作为共振型微机械扫描元件，优选使用耐31KHz的驱动的直径1400μm的尺寸的圆形镜。

使扫描部2进行垂直扫描时，使用电镜（galvano-mirror）作为扫描部2。电镜以摆角±15°、60Hz的锯齿波进行驱动。此时，作为电镜优选使用1500μm×6000μm左右的尺寸的矩形镜。

水平扫描、垂直扫描可以使用声光元件、电光晶体等，也可以具备通过使用了光子晶体的棱镜等来增大触角的光学系统。水平扫描、垂直扫描的元件的光束偏转部（镜子等）的大小，若比校准的光束直径大，则也可以为其他的尺寸、形状。

在本实施方式的图像显示装置50中，向信号处理装置21输入影像信号23后，通过信号处理装置21将影像信号23分离为调制信号24和同步信号25。调制信号24被输入到激光光源5，与同步信号25同步地调制激光光源5。同步信号25被输入到驱动装置22，根据同步信号25的时序来驱动移动部4。

（图像显示装置的动作方法）

图7A～7C是用于说明上述图像显示装置的动作的说明图。在以下的说明中，对通过扫描装置10垂直扫描激光的情况进行说明。即，在图7A～7C所示的扫描装置10中，将聚光透镜1和发散透镜3配置成彼此的光轴正交，并且在各透镜1、3的光轴的交点配置垂直扫描部71。符号72为投影从发散透镜3射出的激光的被投影面。聚光透镜1的焦距fc为40mm，发散透镜3的焦距fd为-27mm。

图7A所示的状态为从聚光透镜1射出并由垂直扫描部71偏转的朝向（自发散透镜3的出射角β）为0°的情况。此时，从发散透镜3到被投影面72的光程长度l₁从发散透镜3沿着水平方向（光轴方向）成为300mm。该被投影面72的位置被配置成与扫描角α为0°时的后焦距BF一致。在图7A中，聚光透镜1和发散透镜3的透镜间隔（光轴上的间隔）被设定为15.2mm。

图7B的状态为由垂直扫描部71偏转的朝向（自发散透镜3的出射角β）为60°的情况。此时，从发散透镜3到被投影面72的光程长度l₂成为600mm。

因此，在图7B的状态下，根据数学式1和图3，使透镜间隔D从15.2mm变为14.2mm而使聚光透镜1向发散透镜3侧（聚光透镜1的出射侧）移动1mm（符号m）。这样一来，后焦距BF从300mm变为600mm，可以在被投影面72上配置光束腰（参照图3）。

图7C为聚光透镜的移动量和垂直扫描部的扫描角度的时序图。图中Tv表示垂直扫描元件71的扫描期间（周期）。

这样一来，在本实施方式中，如图7C所示，若使聚光透镜1与垂直扫描部71同步地按照数学式1移动，则可以将光束腰总是配置在被投影面72上。

使聚光透镜1移动的移动部4可以使用音圈电机等。若为数学式1所示的设计条件，则聚光透镜1、发散透镜3的焦距fd、聚光透镜1的移动量m可以适当变更。作为移动部4，除了使用音圈电机等磁促动器之外，也可以使用压电元件等静电促动器。

因此，根据本实施方式，通过将发散透镜3配置在垂直扫描部71（扫描部2）的出射侧，可以使从发散透镜3射出的出射角大于从垂直扫描部71入射到发散透镜3的激光的入射角。因此，可以使被投影面72上的扫描范围大于垂直扫描部71的扫描角。

尤其是，通过在聚光透镜1和发散透镜3之间配置垂直扫描部71，并根据垂直扫描部71的扫描角α使聚光透镜1移动，如上所述可以不改变扫描角放大倍率（β/α）地在被投影面72上配置光束腰。

即，为了在被投影面72上配置光束腰，即使聚光透镜1和发散透镜3的距离发生变化，由垂直扫描部71反射而入射到发散透镜3的激光的入射角度也不变。因此，从发散透镜3射出的激光的出射角β相对于垂直扫描部71的扫描角α的比率不会发生变化。结果，可以同步地进行垂直扫描部71的扫描角调整和聚光透镜1的移动所引起的光束腰调整。从而，在确保了被投影面72上的扫描范围较大的基础上，可以在被投影面72上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。

图8A和图8B是用于说明图像显示装置的其他动作的说明图。图8A是表示图像显示装置的主要部分的放大图。图8B是发散透镜的移动量和垂直扫描部的扫描角度的时序图。

扫描位移P1、P2是与垂直扫描部71的单位扫描角相对应的被投影面72上的单位时间的扫描位移。如图8A和图8B所示，通过以使扫描位移P1、P2成为等间隔的方式移动发散透镜3的位置，可以矫正扫描中的图像失真（箭头R）。此时，扫描位移P1、P2为扫描角放大后的角度β（自发散透镜3的出射角β）的正切。角度β通过扫描位移的反正切函数求出。角度β的控制如下进行：按照数学式4控制发散透镜3和扫描部71的间隔s，并使扫描角放大倍率（β/α）变化。上述图7A～7C所示的动作和图8A、图8B所示的动作可以同时进行。此时，对应于扫描位移P1、P2按照数学式1使聚光透镜1移动。

（第2实施方式）

接下来对本发明的第2实施方式进行说明。

图9A和图9B是用于说明本发明第2实施方式的扫描装置的构成的图。图9A是扫描装置的简要构成图。图9B是扫描部的简要构成图。

如图9A和图9B所示，在第2实施方式的扫描装置200中，在聚光透镜1的出射侧配置有具备偏振光分离面91a的偏振光束分离器91。在聚光透镜1的出射侧，以将偏振光束分离器91夹在中间的方式配置扫描部2和发散透镜3。此时，发散透镜3的光轴被配置成在偏振光分离面91a中与聚光透镜1的光轴正交。即，以与垂直于偏振光束分离器91中的与聚光透镜1的相向面的面平行的方式配置扫描部2和发散透镜3。在偏振光束分离器91和扫描部2之间配置有1/4波长板92。

本实施方式的扫描部2如图9B所示使用常平架（gimbal）型扫描镜。该扫描部2包括框体95、扫描镜93、一对第1铰接部94a、和一对第2铰接部94b。框体95俯视为矩形。扫描镜93呈圆形，配置在框体95的中心。一对第1铰接部94a从框体95中相向的边的中心分别向框体95的中心延伸，而支撑扫描镜93。一对第2铰接部94b朝向框体95的外侧以与第1铰接部94a的延伸方向正交的方式延伸。在这种扫描部2中，使扫描镜93绕第1铰接部94a转动，并且使框体95绕第2铰接部94b转动，从而可以通过一个扫描镜93进行水平扫描和垂直扫描。绕第1铰接部94a的方向为水平扫描方向h。绕第2铰接部94b的方向为垂直扫描方向v。扫描镜93的直径形成为1000μm左右。

在本实施方式中，从激光光源5射出的激光相对于偏振光束分离器91的偏振光分离面91a为S偏振光，由偏振光分离面91a反射的激光通过1/4波长板92，从而成为右旋圆偏振光。

之后，由扫描部2的扫描镜93反射的激光成为左旋圆偏振光，再度通过1/4波长板92。由此，通过了1/4波长板92的激光相对于偏振光束分离器91的偏振光分离面91a成为P偏振光，透过偏振光分离面91a。透过了偏振光束分离器91的激光入射到发散透镜3。

根据本实施方式，起到了与上述第1实施方式同样的效果。进而，根据本实施方式，激光相对于扫描镜93垂直入射，因此不会如上述第1实施方式的垂直扫描部71那样倾斜入射。从而，可以缩小入射到扫描镜93的激光的光束直径，可以使扫描镜93的尺寸小型化。并且，通过使扫描镜93的尺寸小型化，可以减少作用于扫描部2的惯性力矩。结果，可以提高扫描镜93的扫描频率、摆角等，可以显示高清晰的图像。

此外，在本实施方式中通过偏振光束分离器91使聚光透镜1和发散透镜3之间的光路折返，从而也具有能够使扫描装置整体小型化的效果。

即使以垂直入射到扫描镜93为目的，而在图14所示的现有的构成中在扫描部131的出射侧配置偏振光束分离器，也需要在偏振光束分离器之后配置聚光透镜G1和发散透镜G2。因此，无法获得本发明实施方式这样的小型化的效果。

（第3实施方式）

接下来对本发明的第3实施方式进行说明。

图10A和图10B是用于说明第3实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。图10A是第3实施方式的扫描装置的俯视图。图10B是第3实施方式的扫描装置的立体图。

如图10A所示，在第3实施方式的扫描装置210中，以将偏振光束分离器91夹在中间的方式相向配置有水平扫描部（第1扫描部）101和垂直扫描部（第2扫描部）102。水平扫描部（第1扫描部）101被支撑成可绕转动轴103转动，而水平扫描激光。垂直扫描部102被支撑成可绕转动轴104转动，而垂直扫描激光。在本实施方式中，水平扫描部101使用具有直径1000μm左右的扫描镜105的共振型微机械扫描元件。垂直扫描部102使用尺寸为1500μm×6000μm的电镜106。

在垂直扫描部102的出射侧，以与水平扫描部101的光轴方向正交的方式配置有发散透镜3。

根据本实施方式，与上述第2实施方式同样地向水平扫描部101的扫描镜105垂直入射激光，因此可以使扫描镜105的尺寸小型化。

此外，伴随扫描镜105的尺寸的小型化，可以减少作用于扫描镜105的惯性力矩，扫描镜105的扫描频率、摆角等提高，可以显示高清晰的图像。

此外，在本实施方式中通过偏振光束分离器91使聚光透镜1和发散透镜3之间的光路折返，因此可以使扫描装置整体小型化。

（第4实施方式）

接下来对本发明的第4实施方式进行说明。

图11是用于说明第4实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

如图11所示，第4实施方式的扫描装置220包括偏振光束分离器91、聚光透镜1、发散透镜3、水平扫描部101、垂直扫描部102、1/4波长板92、和1/4波长板93。聚光透镜1和发散透镜3将偏振光束分离器91夹在中间而相向配置。水平扫描部101和垂直扫描部102将偏振光束分离器91夹在中间并配置成与聚光透镜1和发散透镜3的光轴正交。1/4波长板92配置在水平扫描部101和偏振光束分离器91之间。1/4波长板93配置在垂直扫描部102和偏振光束分离器91之间。

从激光光源5射出的激光相对于偏振光束分离器91的偏振光分离面91a为S偏振光。由偏振光分离面91a反射的激光通过1/4波长板92，从而成为右旋圆偏振光。

之后，由水平扫描部101的扫描镜105反射的激光成为左旋圆偏振光，并再度通过1/4波长板92。由此，通过了1/4波长板92的激光相对于偏振光束分离器91的偏振光分离面91a成为P偏振光，透过偏振光分离面91a。并且，透过了偏振光束分离器91的激光透过1/4波长板93，成为左旋圆偏振光。由垂直扫描部102的扫描镜106反射的激光成为右旋圆偏振光，再度通过1/4波长板93，成为S偏振光。

并且，成为S偏振光的激光由偏振光束分离器91反射，而入射到发散透镜3。

根据本实施方式，起到了与上述第3实施方式同样的效果。进而，根据本实施方式，两个扫描部101、102将偏振光束分离器91夹在中间而相向配置，因此易于安装装置。

（第5实施方式）

接下来对本发明的第5实施方式进行说明。

图12A和图12B是用于说明第5实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。

如图12A所示，本发明的第5实施方式的扫描装置230构成为，在聚光透镜1和水平扫描部101之间配置有镜子121。镜子121被配置成：从镜子121反射并入射到水平扫描部101的激光的入射角γ为45°以下（在本实施方式中例如γ=30°）。在图12A中，δ=60°，ε=15°。

如图12B所示，本实施方式的激光光源5包括偏振光束分离器（光合成部）191、激光器（第1光源、第2光源）122、133。偏振光束分离器191具有偏振光分离面191a。激光器122、133向偏振光束分离器191射出激光。此时，激光器122相对于偏振光分离面191a成为P偏振光，激光器123相对于偏振光分离面191a成为S偏振光。即，本实施方式的激光光源5在通过偏振光束分离器191将偏振方向正交的两个激光合成之后入射到聚光透镜3。

在上述第2～第4实施方式中，为了尽量缩小水平扫描部101的扫描镜105，而构成为利用偏振光束分离器91以入射角0°入射（垂直入射）。此时，为了实现激光器输出的增加，考虑使两个激光器向偏振光束分离器91入射，而将这些激光器的激光合成。但是，在该构成中，在偏振光束分离器91的偏振光分离面91a上激光器分离，无法期待激光器输出的增加。

与此相对，根据本实施方式，在入射到聚光透镜1的前段将两个激光合成，并通过镜子121使所合成的激光不分离地反射，因此能够增加激光器输出，并且能够在投影面72（参照图7A～7C）上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。

此外，在本实施方式中，使激光以45°以下的入射角入射到水平扫描部101，因此可以防止镜子121的大型化，并且可以进行高清晰且高亮度的图像显示。

进而，在本实施方式中，将偏振方向不同的两个激光合成，因此可以提供激光器特有的散斑噪声小、观察者的不适感小的图像。

以上参照实施方式说明本发明，但本发明不限于上述实施方式。对本发明的构成以及详细情况，可以进行本领域技术人员在本发明的范畴内能够理解的各种变更。

例如在第1实施方式中，对通过移动部4改变聚光透镜1和垂直扫描部71的距离的情况进行了说明，但不限于该构成。例如，也可以使用图13所示的由以使厚度沿着周向不同的方式形成的玻璃构成的旋转轮211（w1：玻璃厚度小，w2：玻璃厚度大），并使该旋转轮211绕旋转轴X旋转，从而切换光程长度。也可以使用电光元件，利用均匀取向液晶等来电改变光程长度。

上述第2～第5实施方式的扫描装置200、210、220、230的动作与第1实施方式的扫描装置10相同。可以利用这些扫描装置200、210、220、230构成与第1实施方式相同的投影式图像显示装置50。

该申请主张以2009年12月14日申请的日本申请特愿2009-283219为基础的优先权，在此援引其全部公开。

产业利用性

本发明可以适用于扫描装置、图像显示装置及其控制方法。根据这些扫描装置、图像显示装置及其控制方法，能够在确保了被投影面上的扫描范围较大的基础上，在被投影面上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。

符号说明

1   聚光透镜（光束聚集部）

2   扫描部（第1扫描部）

3   发散透镜（光束发散部）

4   移动部

5   激光光源（光源）

21  信号处理装置（信号处理部）

71、102  垂直扫描部（第1扫描部）

72     被投影面

91     偏振光束分离器

921/4  波长板

101    水平扫描部（第2扫描部）

122    激光器（第1光源）

123    激光器（第2光源）

191    偏振光束分离器（光合成部）

Claims (10)

1.一种扫描装置，扫描从光源射出的光束，其中，包括：

光束聚集部，聚集从上述光源射出的光束；

光束发散部，配置在上述光束聚集部的出射侧，使由上述光束聚集部聚集的光束发散；

第1扫描部，配置在上述光束聚集部和上述光束发散部之间，扫描由上述光束聚集部聚集的光束；和

移动部，对应于上述第1扫描部的扫描角，使上述光束聚集部和上述光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的扫描装置，其中，上述移动部对应于上述第1扫描部的扫描角使上述光束聚集部移动，以使光束的焦点位于被投影面。

3.根据权利要求1或2所述的扫描装置，其中，上述移动部对应于上述第1扫描部的扫描角使上述光束发散部移动，以使每单位时间的扫描位移在被投影面上等间隔。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的扫描装置，其中，还包括：

偏振光束分离器，配置在上述光束聚集部和上述第1扫描部之间；以及

1/4波长板，配置在上述偏振光束分离器和上述第1扫描部之间。

5.根据权利要求4所述的扫描装置，其中，在上述偏振光束分离器和上述光束发散部之间配置有第2扫描部。

6.根据权利要求1~3中任一项所述的扫描装置，其中，

还包括配置于上述光束聚集部和上述第1扫描部之间的镜子，

上述镜子被配置成向上述第1扫描部的入射角低于45度。

7.根据权利要求6所述的扫描装置，其中，

上述光源具有射出各自的偏振方向正交的光束的第1光源及第2光源，

上述光源在上述第1光源及上述第2光源、与上述光束聚集部之间，还具有将从上述第1光源及上述第2光源射出的光束合成的光合成部。

8.一种图像显示装置，具有权利要求1~7中任一项所述的扫描装置，其中，

向外部的被投影面上扫描光束而显示图像。

9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中，还具有信号处理部，该信号处理部根据上述第1扫描部的扫描角，控制上述光束聚集部和上述第1扫描部的距离、以及上述光束发散部和上述第1扫描部的距离。

10.一种图像显示装置的控制方法，该图像显示装置为权利要求8或9所述的图像显示装置，在该控制方法中，包括：

改变上述光束聚集部和上述第1扫描部的距离以使光束的焦点总是位于预定的被投影面内。

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