CN106605163A - 激光光学装置和图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光光学装置，其具有：多个激光光源(1A)和(1B)；准直透镜(2)，该准直透镜具有与连接多个激光光源(1A)和(1B)的线相交的光轴(在从垂直于该线和光轴两者的方向来看的平面图中)并且将分别从多个激光光源(1A)和(1B)射出的光准直；以及偏转元件(3)，该偏转元件将从准直透镜(2)射出的多个光(L2A)和(L2B)偏转，使得其中分别从多个激光光源(1A)和(1B)射出的光被光学处理的输出光接触。

Description

激光光学装置和图像投影装置
技术领域
本发明涉及激光光学装置和投影仪以及具有该装置的平视显示器。
背景技术
对于传统的激光扫描型投影仪，存在使用图13所示的激光光学装置来补偿屏幕上的亮度不足的情况。图13所示的传统激光光学装置具有半导体激光元件101和102、偏振棱镜103和准直透镜104。
半导体激光元件101和102射出相同波长的激光。然而，半导体激光元件101是输出p-偏振光的激光元件，而半导体激光元件102是输出s-偏振光的激光元件。
偏振棱镜103具有透射p-偏振光并反射s-偏振光的偏振表面103A。通过使从半导体激光元件101射出的激光(p-偏振光)透射过偏振表面103A并使从半导体激光元件102射出的激光(s-偏振光)在偏振表面103A反射，两束激光作为一束激光入射到准直透镜104。
准直透镜104将入射光转换成平行光。从准直透镜104射出的平行光被设置于传统激光扫描型投影仪的双轴MEMS(微机电系统)反射镜105反射并投射在屏幕106上。投射在屏幕106上的激光根据双轴MEMS反射镜105的双轴驱动被扫描。
通过使用图13所示的传统激光光学装置，与使用仅具有一个激光元件的激光光学装置的情况相比，屏幕106上的亮度能够基本上增加一倍。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2007-47245 A
发明内容
技术问题
然而，如图13所示的传统光学装置中，在通过偏振棱镜整合多束激光的情况下，整合后的激光变得具有p-偏振分量和s-偏振分量，成为具有未对齐偏振面的光。而且，类似于图13所示的传统激光光学装置，专利文献1的光源装置也通过偏振棱镜整合多束激光，因此，整合后的激光变为具有未对齐偏振面的光。
例如，在将偏振元件设置在图13所示的传统激光光学装置和屏幕106之间的情况下，从图13所示的传统激光光学装置输出具有未对齐偏振面的光；因此，出现偏振元件的效率降低的问题。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种对要被整合的多个光的光学特性没有限制的激光光学装置，以及具有该激光光学装置的投影仪和平视显示器。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的激光光学装置被构造为具有：多个激光光源；准直透镜，该准直透镜具有与连接所述多个激光光源的线相交的光轴(在从垂直于该线和光轴两者的方向来看的平面图中)并且将分别从所述多个激光光源射出的光准直；以及偏转元件，该偏转元件将从准直透镜射出的多个光当中的至少一个偏转，使得其中分别从所述多个激光光源射出的光被光学处理的输出光接触或重叠。
上述构造的激光光学装置可以采用这样的构造：分别从所述多个激光光源射出的光具有相同的偏振特性。
上述构造的激光光学装置可以采用这样的构造：所述多个激光光源存在于同一激光器芯片中。
上述构造的激光光学装置可以采用这样的构造：当激光光源射出接近使用最高温度的光时偏转元件的偏转效率为最大或基本最大。
上述构造的激光光学装置可以采用这样的构造：偏转元件是衍射光栅并且在衍射光栅的衍射光栅表面中形成的沟槽的间距(pitch)沿着槽的纵向方向改变。
上述构造的激光光学装置可以采用这样的构造：与在沿着光轴的方向上使从准直透镜射出的具有相互不同的射出方向的多个光当中的至少一个偏转的情况相比，所述偏转元件使从所述准直透镜射出的具有相互不同的射出方向的多个光当中的至少一个以更大的偏转角偏转。
根据本发明的一个实施方式的投影仪可以采用具有扫描装置的构造，该扫描装置通过沿第一扫描方向和与第一扫描方向正交的第二扫描方向扫描来自上述构造的激光光学装置的光来形成二维投影图像。此外，上述构造的投影仪可以采用如下构造：与二维投影图像的一个像素相对应的投射光包括基于来自所述多个激光光源的光的子投射光，且子投射光的中心沿第一扫描方向排成一行，在其中二维投影图像的像素被连续投影。
根据本发明的一个实施方式的平视显示器可以采用具有上述构造的投影仪和用于显示投影仪的投影图像的投影构件的结构。
此外，在本发明的一个实施方式中的激光光学装置具有：激光光源单元，所述激光光源单元从第一发射点射出第一激光并从与所述第一发射点不同的第二发射点射出第二激光；偏转元件，所述偏转元件接收所述第一激光和所述第二激光，使所述第一激光和所述第二激光的光流当中的至少一个偏转，并且将所述光流作为第一射出光流和第二射出光流射出；和准直透镜，所述准直透镜使从所述偏转元件射出的所述第一射出光流和所述第二射出光流成为平行光流；其中，所述偏转元件使所述第一激光和所述第二激光的所述光流当中的至少一个偏转，使得在所述第一射出光流的光轴和所述第二射出光流的光轴之间形成的角度扩展为比所述第一激光和所述第二激光的光流的扩展角更宽，并且所述第一射出光流的光源的虚像与所述第二射出光流的光源的虚像重叠，且所述偏转元件被布置为使得所述偏转元件和所述激光光源单元之间的距离不大于从下面的公式(1)解出的预定距离，
预定距离L1＝D1/tan(θ1/2) (1)
这里，
D1：第一发射点和第二发射点之间的距离的半值，
θ1：光流的扩展角。
此外，在本发明的一个实施方式中的激光光学装置具有：激光光源单元，所述激光光源单元从第一发射点射出第一激光并从与所述第一发射点不同的第二发射点射出第二激光；准直透镜，所述准直透镜使所述第一激光和所述第二激光成为平行光流；和偏转元件，所述偏转元件使从所述准直透镜射出的多个光中的至少一个偏转，从而从所述准直透镜射出的第一激光和第二激光相互接触或重叠；其中，所述偏转元件被布置为使得所述偏转元件和所述准直透镜之间的距离不小于由下面的公式(2)解出的预定距离，
预定距离L2＝f^2·sin(θ2/2)/D2 (2)
这里，
f：激光光源单元与准直透镜之间的距离，
θ2：第一激光和第二激光的光流的扩展角，
D2：第一发射点和第二发射点之间的距离的半值。
技术效果
根据本发明，能够实现对要被整合的多个光的光学特性没有限制的激光光学装置以及具有该装置的投影仪和平视显示器。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。
图2A是示出在本发明的一个实施方式中使用的偏转元件的一个示例的侧视图。
图2B是示出使用棱镜作为偏转元件的激光光学装置的示意结构的图。
图2C是示出使用棱镜作为偏转元件的激光光学装置的示意结构的图。
图2D是示出使用反射镜作为偏转元件的激光光学装置的示意结构的主视图。
图2E是示出所述使用反射镜作为偏转元件的激光光学装置的示意结构的侧视图。
图2F是示出所述使用反射镜作为偏转元件的激光光学装置的示意结构的俯视图。
图2G是示出所述使用反射镜作为偏转元件的激光光学装置的示意结构的立体图。
图3是示出激光光源单元的一个示例的横截面图。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。
图5是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。
图6是示出光的横截面形状的图。
图7A是示出光的横截面形状的图。
图7B是示出光的横截面形状的图。
图8是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。
图9A是示出在本发明的一个实施方式中使用的偏转元件的一个示例的主视图。
图9B是示出在本发明的一个实施方式中使用的偏转元件的另一示例的主视图。
图10是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。
图11是示出平视显示器的示意结构的图。
图12A是屏幕的主视图。
图12B是屏幕的主视图。
图13是示出传统激光光学装置的一个结构示例的图。
图14是示出根据本发明的一个实施方式的图像投影装置的结构的示意图。
图15是图14中的区域AR1的放大图和根据本发明的一个实施方式的偏转元件的侧视图。
图16是用于描述偏转元件的透射特性的图。
图17A是根据本发明的一个实施方式的偏转元件的平面图。
图17B是根据本发明的一个实施方式的偏转元件的平面图。
图18是根据本发明的一个实施方式的偏转元件的侧视图。
图19A是根据本发明的一个实施方式的激光光源单元的侧视图。
图19B是根据本发明的一个实施方式的激光光源单元、偏转元件和准直透镜的侧视图。
图20是用于描述根据本发明的一个实施方式的偏转元件的结构的立体图。
图21是用于描述根据本发明的一个实施方式的偏转元件的光的反射特性的立体图。
图22是示出根据本发明的一个实施方式的图像投影装置的结构的示意图。
图23A是用于描述根据本发明的一个实施方式的图像投影装置的孔径光阑的图。
图23B是用于描述根据本发明的一个实施方式的图像投影装置的孔径光阑的图。
图23C是用于描述根据本发明的一个实施方式的图像投影装置的孔径光阑的图。
图24是示出根据本发明的一个实施方式的偏转元件的另一示例的侧视图。
图25是示出根据本发明的一个实施方式的偏转元件的另一示例的平面图。
图26是示出根据本发明的一个实施方式的偏转元件的布置的示例的平面图。
图27是示出根据本发明的一个实施方式的偏转元件的布置的示例的平面图。
图28是示出根据本发明的一个实施方式的偏转元件的结构的示例的图。
图29是描述根据本发明一个实施方式的由激光光源单元射出的激光的扩展角的图。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明的示例和实施方式。下面描述的示例和实施方式仅仅是说明性的示例；但是本发明不限于下面描述的示例和实施方式。只要不出现矛盾，能够酌情通过将示例和实施方式组合来实施，并且只要不出现矛盾，在示例和实施方式中描述的示例性示例和修改示例也可以应用于其它示例和实施方式。
<第一示例>
如图1所示，根据本发明的第一示例的一个或多个实施方式的激光光学装置具有激光光源单元1、准直透镜2和偏转元件3(例如衍射光栅)。激光光源单元1具有相互不同的激光光源1A和1B。激光光源单元1射出来自激光光源1A的激光L1A和来自激光光源1B的激光L1B。激光L1A和L1B的波长彼此相同或基本相同。
准直透镜2将从激光光源单元1的激光光源1A和1B射出的激光L1A和L1B转换为平行光或基本平行的光(在下文中，“平行光或基本平行的光”简称为“平行光”)。
准直透镜2的光学中心轴线(光轴)2A被设置为正交于连接两个激光光源1A和1B的线(在从与该线和光轴2A两者垂直的方向来看的平面图中)并穿过这条线的中点；因此，在穿过准直透镜2之后，激光L1A和L1B变为平行光L2A和L2B，它们以彼此相反的方向并且相对于准直透镜2的光学中心轴线2A以相同的角度远离准直透镜2的光学中心轴线2A行进。
从准直透镜2射出的平行光L2A和L2B成为在离准直透镜2距离D的位置处不相交的光束；偏转元件3设置在该位置。注意，与本示例的实施方式不同，偏转元件3可以设置在从准直透镜2射出的平行光L2A和L2B是彼此相交的光束的位置，即，处于不如距准直透镜2的距离D那么远的位置处。
例如，如图2A所示，偏转元件3是在准直透镜2侧具有衍射光栅表面3A和3B的透射型衍射光栅。衍射光栅表面3A是针对激光L1A的波长(设计值)优化的闪耀形状(blazedshape)的表面，衍射光栅表面3B是针对激光L1B的波长(设计值)优化的闪耀形状的表面。
如图2A所示，在衍射光栅表面3A处，仅射出平行光L2A的+1-阶光；平行光L2A在沿着准直透镜2的光学中心轴线2A的方向上衍射。此外，如图2A所示，在衍射光栅表面3B处，仅射出平行光L2B的-1-阶光；平行光L2B在沿着准直透镜2的光学中心轴线2A的方向上衍射。即，偏转元件3分别使从准直透镜2射出的平行光L2A和L2B在沿着准直透镜2的光学中心轴2A的方向上偏转。通过在偏转元件3处的该偏转，其中分别从两个激光光源1A和1B射出的光被光学处理的输出光(平行光L2A的+1-阶光和平行光L2B的-1-阶光)接触，并且两束激光被整合。
从提高衍射光栅表面3A和衍射光栅表面3B的相对位置的精度的角度出发，偏转元件3优选为一体成型品；然而，偏转元件3可以由具有衍射光栅表面3A的构件和具有衍射光栅表面3B的构件构成。注意，与本示例中的实施方式不同，可以使用除衍射光栅之外的偏转元件。作为除衍射光栅之外的偏转元件，能够提及例如棱镜、反射镜和液晶衍射光栅。在使用棱镜P1作为偏转元件的情况下，激光光学装置采用如图2B或图2C所示的结构。当棱镜P1的入射表面被制成为如图2C所示的曲面时，能够获得进一步的效果，例如改善总像差和光束赋形。此外，在使用反射镜M1作为偏转元件的情况下，激光光学装置采用如图2D至图2G所示的结构。
以上描述的根据本示例的实施方式的激光光学装置是具有以下构件的结构：两个激光光源1A，1B；准直透镜2，其具有正交于连接两个激光光源1A和1B的线(在从与该线和光轴2A两者垂直的方向来看的平面图中)的光轴2A并将分别从两个激光光源1A和1B射出的光L1A和L1B准直；和偏转元件3，其将从准直透镜2射出的两束光L2A和L2B偏转，使得其中分别从两个激光光源1A和1B射出的光被光学处理的输出光接触。
根据本示例的实施方式的激光光学装置整合两束激光；因此，能够增加从激光光学装置输出的激光(整合后的激光)的亮度。
此外，根据本示例的实施方式的激光光学装置通过在偏转元件3处偏转来整合两束激光；因此，被整合的两束激光的偏振面可以对齐或未对齐。即，对于根据本示例的实施方式的激光光学装置，被整合的两束激光的光学特性不受限制。
因此，可以使根据本示例的实施方式的激光光学装置采用其中从激光光源1A和1B射出的激光L1A和L1B具有相同的偏振特性的结构。根据该结构，整合后的激光成为具有对齐的偏振面的光。例如，在偏转元件设置在根据本示例的实施方式的激光光学装置的后续阶段的情况下，从根据本示例的实施方式的激光光学装置输出具有对齐的偏振面的光；因此，存在偏转元件效率不会降低的优点。
此外，在图13所示的传统激光光学装置中，半导体激光元件101和半导体激光元件102相互远离。因此，存在以下担心：由于温度变化、老化劣化等引起容纳半导体激光元件101和102的壳体出现变形，而导致半导体激光元件101和半导体激光元件102之间的相对位置关系将会出现大的未对齐，使激光的整合程度变差。
与此相反，在根据本示例的实施方式的激光光学装置中，激光光源1A和激光光源1B彼此靠近。因此，激光光源1A和激光光源1B的相对位置关系不太可能出现位置未对齐。例如，如图3所示，虽然激光光源单元1也可以通过将具有激光光源1A的半导体激光元件和具有激光元件1B的半导体激光元件彼此靠近来配置，但是当激光光源单元1使用具有激光光源1A和1B的单个激光芯片C1来配置时，更加不太可能产生未对齐，这是优选的。
如图1所示，根据本示例的实施方式的投影仪是激光扫描型投影仪，并且具有上述激光光学装置、双轴MEMS反射镜4、执行对激光光源单元1的驱动控制的激光光源驱动器(未示出)、驱动双轴MEMS反射镜4的反射镜伺服单元(未示出)、CPU(未示出)、容纳这些的壳体单元(未示出)以及遮挡设置在壳体单元中的开口部的窗口构件(未示出)。注意，激光光学装置可以根据需要具有除激光光源单元1、准直透镜2和偏转元件3之外的光学元件。
激光光源驱动器能够分别进行与激光光源单元1的激光光源1A和1B的发光ON/OFF、输出等的相关的驱动控制。
反射镜伺服单元根据来自CPU的水平同步信号驱动双轴MEMS反射镜4，以通过双轴MEMS反射镜4沿水平方向转变激光的反射方向。此外，反射镜伺服单元根据来自CPU的垂直同步信号驱动双轴MEMS反射镜4，以通过双轴MEMS反射镜4在垂直方向上转变激光的反射方向。注意，可以使用水平扫描MEMS反射镜和垂直扫描MEMS反射镜来代替双轴MEMS反射镜4。在这种情况下，反射镜伺服单元根据来自CPU的水平同步信号驱动水平扫描MEMS反射镜，并根据来自CPU的垂直同步信号驱动垂直扫描MEMS反射镜。
CPU具有视频处理单元、驱动器控制单元和反射镜控制单元。视频处理单元基于存储在存储单元等(未示出)中的程序、与从输入/输出接口(未示出)输入的视频有关的信息等生成视频信息。视频处理单元将所生成的视频信息转换为单色的视频数据。转换后的单色的视频数据被输出给驱动器控制单元。驱动器控制单元基于单色的视频数据生成光控制信号，并将该光控制信号输出给激光光源驱动器。反射镜控制单元基于视频信息生成用于控制双轴MEMS反射镜4的位置的控制信号，并将该控制信号输出给反射镜伺服单元。
由双轴MEMS反射镜4反射的激光被投影在屏幕5上，并在屏幕5上形成单色的二维图像。
<第二示例>
图4是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。在图4中，与图1相同或相似的部分用相同的附图标记表示。
由根据本示例的实施方式的投影仪提供的根据本示例的实施方式的激光光学装置与根据第一示例的实施方式的激光光学装置的不同之处在于激光光源1B的位置和偏转元件3的位置和结构。
激光光源1B位于准直透镜2的光学中心轴线2A上。因此，激光L1B在穿过准直透镜2之后成为沿着准直透镜2的光学中心轴线2A行进的平行光L2B。
平行光L2B不入射到偏转元件3上，而是仅平行光L2A入射到其上。偏转元件3是在准直透镜2侧具有针对激光L1A的波长(设计值)而优化的闪耀形状的衍射光栅表面的透射型衍射光栅。也就是说，偏转元件3仅使从准直透镜2射出的平行光L2A沿着准直透镜2的光学中心轴线2A的方向偏转。通过在偏转元件3处的这种偏转，两束激光被整合。根据本示例的实施方式，展现出与第一示例的实施方式的效果类似的效果。
此外，在本示例的实施方式中，可以向激光光源单元1追加激光光源，每个激光光源可以被设置成使得激光光源1B在所追加的激光光源和激光光源1A之间，并且也可以追加与所追加的激光光源对应的偏转元件。在这种情况下，通过在偏转元件3处的偏转和在追加的偏转元件处的偏转，三束激光被整合。也就是说，在根据本发明的激光光学装置中，被整合的光的数量不限于两个。<第三示例>
根据本发明的一个实施方式的激光光学装置与根据第一示例的实施方式的激光光学装置的不同之处在于，从激光光源单元1的激光光源1A射出的激光L1A和从激光光源单元1的激光光源1B射出的L1B激光是相互不同的颜色，但是在其它方面与根据第一示例的实施方式的激光光学装置相同。根据本示例的实施方式的激光光学装置能够展现与根据第一示例的实施方式的激光光学装置的效果类似的效果。注意，在准直透镜2仅针对激光L1A的波长或激光L1B的波长进行优化的情况下，通过涂布与两个波长相对应的多涂层或者使得透镜抵消由于缺乏对后续阶段的偏转元件的优化而产生的像差，能够获得与第一示例的实施方式的效率类似的效率。
例如，使从激光光源单元1的激光光源1A射出的激光L1A的波长(设计值)为660nm，并使从激光光源单元1的激光光源1B射出的激光L1B的波长(设计值)为520nm。在这种情况下，当在远场区域中观察时，整合后的激光被分成波长为660nm的区域和波长为520nm的区域，但当在近场区域中观察时其变成一个根据波长660nm和520nm的混合色的激光。
<第四示例>
图5是示出本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。在图5中，与图1相同或相似的部分用相同的附图标记表示。
由根据本示例的实施方式的投影仪提供的根据本示例的实施方式的激光光学装置具有如下结构：蓝色激光光源单元6、绿色激光光源单元7、准直透镜8和9和二向色棱镜10和11被追加到根据第一示例的实施方式的激光光学装置中。
激光光源单元1具有使用AlGaInP(铝-镓-铟-磷)化合物半导体晶体的红色激光光源，并且从激光光源单元1射出的激光L1A和L1B的波长为640nm。对于使用AlGaInP化合物半导体晶体的红色激光光源，由于AlGaInP化合物半导体晶体的特性，每当光源的温度升高1℃时，振荡波长向长波长侧位移约0.2nm。此外，衍射光栅的衍射效率根据入射到其的光的波长而变化。对于半导体激光器，温度越高，发光功率降低越大；因此，通过设计使得当激光光源单元1的红色激光光源在接近使用最大温度下发光时衍射光栅的衍射效率变为最大或基本上最大，能够提高在使用温度范围内的发光亮度的最小值。例如，在设计封装温度为25℃和设计波长为640nm的红色半导体激光器的情况下，假设高温使用期间的封装温度为90℃，波长通过由于温度特性引起的波长波动而从设计波长增加13nm；因此，衍射光栅形状被设定为使得在652nm的波长处的效率最大化。
蓝色激光光源单元6具有单个激光光源。从蓝色激光光源单元6的激光光源射出波长为450nm(设计值)的蓝色激光。从蓝色激光光源单元6射出的蓝色激光在被准直透镜8转换成平行光之后入射到二向色棱镜10。
绿色激光光源单元7具有单个激光光源。从绿色激光光源单元7的激光光源射出波长为520nm(设计值)的绿色激光。从绿色激光光源单元7射出的绿色激光在被准直透镜9转换成平行光之后入射到二向色棱镜11。
二向色棱镜10具有透射红波段的光和反射蓝波段的光的特性。因此，通过在偏转元件3处的偏转被整合的红色激光透射过二向色棱镜10，而从准直透镜8射出的蓝色激光在二向色棱镜10中被反射，两束激光变为单个光束，该光束从二向色棱镜10射出并入射到二向色棱镜11。
二向色棱镜11具有透射红波段的光和蓝波段的光并反射绿波段的光的特性。因此，通过来自二向色棱镜10的光透射过二向色棱镜11而从准直透镜9射出的绿色激光在二向色棱镜11中反射，两束激光成为单个光束，该光束从二向色棱镜11射出并入射到双轴MEMS反射镜4。
与从准直透镜8和9射出的每个平行光的横截面形状为图6所示的正圆或基本正圆(在下文中，“正圆或基本正圆”被简称为“正圆”)不同，通过在偏转元件3处偏转而整合之后的红色激光的横截面形状仅成为两个圆相邻的形状，如图7A和图7B所示。因此，两个圆相邻的该形状接近正圆，如图7B所示，优选使两个圆中的每一个成为长轴:短轴＝1:1.5至1:2的椭圆。例如，有利的是使得激光单元1的每个激光光源的激光发射扩展角的水平和垂直之间的纵横比为1:1.5至1:2。
根据本示例的实施方式的投影仪是激光扫描型投影仪，并且具有上述激光光学装置、双轴MEMS反射镜4、执行对激光光源单元1的驱动控制的红色激光光源驱动器(未示出)、执行对激光光源单元6的驱动控制的蓝色激光光源驱动器(未示出)、执行对激光光源单元7的驱动控制的绿色激光光源驱动器(未示出)、驱动双轴MEMS反射镜4的反射镜伺服单元(未示出)、CPU(未示出)、容纳这些的壳体单元(未示出)和遮挡设置在壳体单元中的开口部的窗口构件。注意，激光光学装置可以根据需要具有除了激光光源单元1、准直透镜2、偏转元件3、蓝色激光光源单元6、绿色激光光源单元7、准直透镜8和9以及二向色棱镜10和11之外的光学元件。
红色激光光源驱动器能够分别进行与激光光源单元1的激光光源1A和1B的发光ON/OFF、输出等相关的驱动控制。此外，蓝色激光光源驱动器能够执行与蓝色激光光源单元6的激光光源的发光ON/OFF、输出等的相关的驱动控制，并且绿色激光光源驱动器可以执行与绿色激光光源单元7的激光光源的发光ON/OFF、输出等相关的驱动控制。
反射镜伺服单元根据来自CPU的水平同步信号驱动双轴MEMS反射镜4，以通过双轴MEMS反射镜4沿水平方向转变激光的反射方向。此外，反射镜伺服单元根据来自CPU的垂直同步信号驱动双轴MEMS反射镜4，以通过双轴MEMS反射镜4沿垂直方向转变激光的反射方向。注意，可以使用水平扫描MEMS反射镜和垂直扫描MEMS反射镜来替代双轴MEMS反射镜4。在这种情况下，反射镜伺服单元根据来自CPU的水平同步信号驱动水平扫描MEMS反射镜，并根据来自CPU的垂直同步信号驱动垂直扫描MEMS反射镜。
CPU具有视频处理单元、驱动器控制单元和反射镜控制单元。视频处理单元基于存储在存储单元等(未示出)中的程序、与从输入/输出接口(未示出)输入的视频有关的信息等生成视频信息。视频处理单元将所生成的视频信息转换为红色、绿色和蓝色三种颜色的视频数据。转换后的三种颜色的视频数据被输出给驱动器控制单元。驱动器控制单元基于红色的视频数据生成红色光控制信号，并将红色光控制信号输出给红色激光光源驱动器。类似地，驱动器控制单元基于蓝色的视频数据生成蓝色光控制信号，并将蓝色光控制信号输出给蓝色激光光源驱动器。同样，驱动器控制单元基于绿色的视频数据生成绿色光控制信号，并且将绿色光控制信号输出给绿色激光光源驱动器。反射镜控制单元基于视频信息生成用于控制双轴MEMS反射镜4的位置的控制信号，并将控制信号输出给反射镜伺服单元。
由双轴MEMS反射镜4反射的激光被投影在屏幕5上，并在屏幕5上形成全色二维图像。
<第五示例>
图8是示出本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。在图8中，与图5相同或相似的部分用相同的附图标记表示。
由根据本示例的实施方式的投影仪提供的根据本示例的激光光学装置与根据第四示例的实施方式的激光光学装置的不同之处在于偏转元件3的形状，并且是进一步增加了调整偏转元件3的在Z轴方向上的位置的位置调整机构12的结构。
由于激光光源单元1的制造误差，从激光光源单元1射出的激光L1A和L1B的波长发生变化。在根据第四示例的实施方式的投影仪中，当从激光光源单元1射出的激光L1A和L1B的波长偏移设计值时，在偏转元件3处的偏转效率降低，并且投射到屏幕5上的红光的亮度降低。
因此，如图9A所示，根据本示例的实施方式的激光光学装置采用偏转元件3的槽距沿着Z轴方向(沟槽的长度方向)变化的结构。通过这种结构，通过调整偏转元件3相对于激光光源单元1的Z轴方向位置，能够抑制偏转元件3处的偏转效率的降低。在图9A所示的示例中，偏转元件3的槽距在Z轴方向上连续变化，但可以采用其中递增变化的形状。此外，在图9A所示的示例中，在页面上从左到右直线地形成网格，但是可以在页面上从左到右以曲线形式形成网格，如图9B所示的示例。在如图9B所示的示例中，在页面上从左到右曲线地形成网格的情况下，当实施通过调整偏转元件3相对于激光光源单元1的Z轴方向位置来调整偏转元件3的槽距的设计时，可获得能够自由地设定偏转元件3相对于激光光源单元1的Z轴方向位置和偏转元件3的从直线到曲线的槽距之间的关系的进一步效果，以及能够将光束赋形的功能结合进来的进一步效果。
注意，与本示例的实施方式不同，可以不设置位置调整机构12，并且可以在制造时使用制造设备或工厂的夹具在将偏转元件3相对于激光光源单元1的Z轴方向位置调整之后将偏转元件3固定到壳体等。
如在第四实施方式中所描述的，由于激光光源单元1的温度，也可能引起从激光L1A和L1B的波长的设计值的位移。因此，可以设置检测激光光源单元1的温度的检测单元，并且位置调整机构12可以基于该检测单元的检测结果来调整偏转元件3相对于激光光源单元1的Z轴方向位置。
<第六示例>
图10是示出根据本发明的一个实施方式的投影仪的示意结构的图。在图10中，与图1相同或相似的部分用相同的附图标记表示。
由根据本示例的实施方式的投影仪提供的根据本示例的实施方式的激光光学装置的结构与根据第一示例的实施方式的激光光学装置的结构不同之处在于偏转元件3的形状。
偏转元件3以相比于沿着准直透镜2的光学中心轴线2A的方向衍射平行光L2A的情况更大的衍射角衍射平行光L2A，并且以相比于沿着准直透镜2的光学中心轴线2B的方向衍射平行光L2B的情况更大的衍射角衍射平行光L2B。在这种情况下，偏转元件3衍射从准直透镜2射出的两束光L2A和L2B，使得其中从两个激光光源1A和1B射出的光被光学处理的输出光重叠。由此，能够减小双轴MEMS反射镜4或屏幕5上的激光的光斑面积。因此，能够提高在屏幕5上形成的二维图像的分辨率。
<第七示例>
下面描述将根据本发明的一个实施方式的投影仪应用于平视显示器的示例。图11是根据本示例的实施方式的平视显示器的示意图。根据本示例的实施方式的平视显示器13安装到汽车14上。注意，平视显示器13可以安装到不一定是汽车的另一交通工具(例如飞机)上。平视显示器13是将来自根据本发明的投影仪15的扫描激光16(投射光)向车辆14的挡风玻璃8A投影并显示叠加在使用者的视野内的投影图像的显示装置。注意，在图11中，单点划线的箭头17示出了坐在汽车14的驾驶员座位上的使用者的视线。
如图11所示，组合器18贴附在挡风玻璃8A的内表面上。该组合器18是用于在使用者的视野中显示根据本发明的投影仪15的投影图像并使用半透明反射材料(例如半反射镜)形成的投影构件。通过将扫描激光16从根据本发明的投影仪15投影到组合器18，在组合器18的预定区域中形成虚像。因此，使用者在察看在汽车14前面的方向(即，视线17的方向)时能够同时察看在汽车14前面的外界的图像和从根据本发明的投影仪15投影的投影图像。
<其它>
在上述实施方式中，连接两个激光光源1A、1B的线和光轴2A在从与该线和光轴2A两者垂直的方向观察的平面图中正交，但不限于正交；连接激光光源单元1的激光光源的线和准直透镜2的光轴2A在从垂直于该线和光轴2A的方向观看的平面图中相交即足矣。
此外，如上所述，在根据实施方式的激光光学装置中，激光光源单元1的激光光源彼此靠近；因此，在激光光源单元1的激光光源之间的相对位置关系中不太可能出现未对齐。然而，存在由于温度变化、老化劣化变化等而在激光光源之间的相对位置关系中引起未对齐的可能性。
在根据上述实施方式的投影仪中，与二维投影图像的一个像素相对应的投射光包括基于来自激光光源单元1的激光光源1A的发射光的第一投射光和基于来自激光光源单元1的激光光源1B的发射光的第二投射光。
这里，如图12A所示，激光光源单元1的激光光源的布置和双轴MEMS反射镜4的水平驱动方向被确定为使得与二维投影图像的一个像素对应的第一投射光19和第二投射光20的中心19A和20B沿着水平扫描方向(二维投影图像的像素连续投影的方向)排成一行。
在激光光源单元1的激光光源之间的相对位置关系发生未对齐的情况下，当与二维图像的一个像素对应的来自激光光源单元1的激光光源的发射光被同时输出时，如图12B所示，与二维投影图像的一个像素对应的第一投射光和第二投射光彼此远离地移动。然而，当作出上述确定时，通过由CPU的驱动器控制单元使与二维投影图像的一个像素对应的来自激光光源单元1的激光光源的发射光的输出定时偏移，能够将图12B所示的投射状态校正为图12A所示的投射状态。由此，通过简单的控制，能够防止在激光光源单元1的激光光源之间的相对位置关系产生偏离的情况下的二维投影图像变成双层。
如使用图13所描述的，对于传统的激光扫描型图像投影装置，已知通过光波合成元件(例如偏振棱镜)使从多个光源产生的激光偏振并使这些激光作为一束激光入射到转换为平行光的透镜，以用于补偿屏幕上的亮度不足的目的(专利文献1)。
如已经描述的，在使用诸如专利文献1所示的偏振棱镜等的光学系统(在下文中也称为“传统光学系统”)的情况下，两个激光器元件当中的一个激光器的偏振面需要与另一个激光器的偏振面正交；即使这些被原样整合和准直，也会产生由具有不同偏振面的光构成的平行光。结果，在光学系统的后续阶段，必须进行使偏振面对齐的转换处理；单独地需要执行该转换处理的光学系统，并且存在与转换处理一起的产生转换损失的可能性。
此外，容纳光学系统的壳体、固定有光学系统的底架等可能由于温度变化、老化劣化等而扭曲或变形。在传统的光学系统中，由于需要布置激光元件使得各个光轴正交，所以两个激光元件之间的相对位置关系可能由于壳体的扭曲或变形等而位移。结果，存在屏幕上的图像将变为双层的可能性。
下面描述的是能够使用从多个发射点射出的激光来合成具有单个偏振面的激光并且用于获得强度高于从单个发射点射出的激光的强度的合成光的示例(第八示例至第十一示例)。
<第八示例至第十一示例的概要>
在本发明的一个实施方式中，激光光学装置具有激光产生单元，该激光产生单元从第一发射点射出第一激光并从不同于第一发射点的第二发射点射出第二激光；偏转元件，该偏转元件接收第一激光和第二激光，将第一激光和第二激光的光流当中的至少一个偏转，并且射出所述光流作为第一射出光流和第二射出光流；以及准直透镜，该准直透镜使从偏转元件射出的第一射出光流和第二射出光流成为平行光流；其中偏转元件使第一激光和第二激光的光流当中的至少一个偏转，使得在第一射出光流和第二射出光流的光轴之间所形成的角度扩展为比在所述第一激光和第二激光的光轴之间所形成的角度更宽，并且第一射出光流的光源的虚像和第二射出光流的光源的虚像重叠。
根据本实施方式的激光光学装置，偏转元件被构造成使第一激光和第二激光的光流偏转，使得第一射出光流和第二射出光流的光轴之间所形成的角度扩展为比第一激光和第二激光的光轴之间所形成的角度更宽，因此第一射出光流和第二射出光流的光源的虚像重叠。因此，从第一发射点射出的第一激光和从第二发射点射出的第二激光能够被合成，即使它们是具有相同偏振面的激光。由此，能够获得的合成波所具有的射出光强度大约是从单个光源射出激光的情况下的发射光强度的两倍，并且具有单个偏振面。
同时，在传统光学系统中，通过使两个发射光流的光轴重叠来增加其强度；然而，例如，在相同或类似的振荡波长的激光的偏振面重叠并且其光轴对齐的状态下，这些光流不能被透射和/或反射。因此，传统技术需要将具有直的偏振面的激光输入到偏转元件以产生具有不同偏振面的合成波并随后将偏振面对齐的处理。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，激光产生单元可以被构造成使得第一激光和第二激光的光流朝向射出方向逐渐扩展，并且偏转元件可以被构造成具有使第一激光和第二激光的光流当中的至少一个偏转的偏转表面，所述偏转表面比第一激光的光流和第二激光的光流交叠的位置更靠近激光产生单元。
根据该结构，第一激光和第二激光的光流在彼此交叠之前入射到偏转表面；因此，能够防止光量损失。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，第一发射点和第二发射点可以被构造成设置在相同的激光发射元件上。
根据该结构，第一发射点和第二发射点设置在同一激光发光元件上。也就是说，第一激光和第二激光从相同的激光发射元件射出。由此，可以防止由于温度波动、随时间变化等导致的第一发射点和第二发射点之间的位置未对齐。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，偏转元件可以被构造成透射型并且具有使第一激光和第二激光的光流当中的至少一个偏转的偏转表面，偏转表面设置在第一激光和第二激光入射的光入射表面的一侧。
由此，不管偏转元件沿第一激光和第二激光的行进方向的厚度如何，都能够使第一发射点和第二发射点与偏转元件的偏转表面更靠近。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，偏转元件可以被构造成具有衍射第一激光的光流的第一衍射表面和衍射第二激光的光流的第二衍射表面的衍射光学元件；第一衍射表面具有第一衍射沟槽部，所述第一衍射沟槽部沿作为第一激光和第二激光被偏转的方向的第一方向根据第一激光的波长以一间距形成并由沿与第一方向正交的第二方向延伸的多个衍射沟槽构成，第二衍射表面具有第二衍射沟槽部，所述第二衍射沟槽部沿第一方向根据第二激光的波长以一间距形成并由沿第二方向延伸的多个衍射沟槽构成。
根据该结构，能够将衍射光学元件用作偏转元件。衍射光学元件具有能够比其它光学元件更容易地减小尺寸的优点。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，第一衍射沟槽部和第二衍射沟槽部当中的至少一个中的多个衍射沟槽可以被构造为使得间距沿第二方向在不同位置变化。
根据该结构，衍射沟槽部沿第一方向的间距被构造为沿第二方向根据位置而变化；因此，在通过衍射表面沿预定方向衍射激光的同时，能够校正在第一方向上的像差。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，第一衍射沟槽部和第二衍射沟槽部当中的至少一个中的多个衍射沟槽可以被构造为包括沟槽宽度沿第二方向逐渐变化的衍射沟槽。
以这种方式，结构能够使得：通过包括沟槽宽度逐渐变化的衍射沟槽的第一衍射沟槽部的衍射沟槽和/或第二衍射沟槽部的衍射沟槽，衍射沟槽部的间距沿第二方向根据位置而变化。由此，通过改变激光在第二方向上的照射位置，能够以最佳间距衍射激光。具体地，即使在从激光产生单元射出的第一激光和/或第二激光的振荡波长由于例如使用温度、制造偏差等而从设计时的振荡波长位移，也可以根据该位移量来调整衍射沟槽的间距。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，偏转元件可以被构造成具有折射第一激光的光束的第一折射表面和折射第二激光的光束的第二折射表面的折射光学元件。
根据该结构，能够将折射光学元件用作偏转元件。折射光学元件具有如下优点：例如能够使用棱镜，并且在使用棱镜的情况下，其结构简单。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，第一折射表面和第二折射表面当中的至少一个可以被构造成以凸透镜形状突出的曲面。
通过使第一折射表面和/或第二折射表面为凸透镜形状的曲面，能够在由折射表面沿预定方向折射激光的同时校正在激光光学装置中产生的像差。
在根据上述实施方式的激光光学装置中，偏转元件可以被构造成具有反射第一激光的光流的第一反射表面和反射第二激光的光流的第二反射表面的反射光学元件。
根据该结构，能够将反射光学元件用作偏转元件。在使用反射光学元件作为偏转元件的情况下，具有偏转角不会根据第一激光和第二激光的波长改变的优点。
在本发明的一个实施方式中，图像投影装置具有根据上述实施方式的激光光学装置和通过将从准直透镜射出的激光进行二维偏转并扫描来投影图像的扫描反射镜。
根据本实施方式，能够通过根据上述实施方式的激光光学装置射出具有单个偏振面和增加的发光强度的合成平行光；因此，与合成不同偏振面的激光的情况相比，能够改善从图像投影装置投影的图像的分辨率，并且能够实现具有高可靠性的图像投影装置。
上述实施方式的图像投影装置可以被构造成具有控制单元，该控制单元接收要由图像投影装置投影的图像数据，并且控制射出与图像数据对应的第一激光的定时和与图像数据对应的第二激光的定时，其中扫描反射镜的扫描方向当中的一个与激光光学装置偏转所述第一激光和第二激光的光流当中的至少一个所沿的方向一致。
根据本实施方式，在由于例如第一发射点和第二发射点之间的相对位置关系中的未对齐而导致从图像投影装置投影的图像出现未对齐的情况下，能够通过由控制单元调整第一激光和第二激光的发光定时来校正图像。由此，由于第一发射点和第二发射点之间的位置未对齐而引起的图像的未对齐所沿的方向和激光的扫描方向被对齐；因此，用于校正上述图像未对齐的时移减小，因此，能够减少临时存储图像数据等的缓冲器的容量。
根据本发明的一个实施方式的激光光学装置，通过扩展第一射出光流的光轴与第二射出光流的光轴之间的角度并将其光源的虚像匹配，即使例如这些是具有相同偏振面的多束激光，其射出强度也能够通过合成增大。也就是说，本发明的激光光学装置使得能够使用从多个发射点射出的激光来合成具有单个偏振面的激光，并且能够获得强度高于从单个发射点射出的激光的强度的合成光。
<第八示例>
图14是示出根据本发明的一个实施方式的图像投影装置100的概念图，并且主要示出与下面描述的激光光学装置200相关的构件。图像投影装置100通过双轴MEMS反射镜4二维地偏转并扫描从激光光学装置200射出的激光，并将激光投射在屏幕5的表面上。从下面描述的激光光源单元1射出的激光的强度由红色激光控制电路71控制。作为控制单元的控制IC 70接收图像数据DIN(例如视频数据)，并向红色激光控制电路71发送基于该图像数据DIN转换为激光强度的转换数据。此外，控制IC 70通过双轴MEMS反射镜4控制二维扫描。
激光光学装置200具有作为激光产生单元或激光发射元件的激光光源单元1、偏转元件3和准直透镜2。此外，激光光学装置200在将从不同发射点射出的激光偏转并将所偏转的光流的光源的虚像匹配后，输出作为与这些虚像的光源的光轴平行的激光的激光(以下也简称为“平行光”)。偏转元件3被构造成使得能够在激光光源单元1的振荡波长处获得最大衍射效率，并且准直透镜2针对激光光源单元1的振荡波长被优化。注意，在本公开中，“平行光”表示基本平行的激光，并且是包括光束直径由于光波特性等而变宽或变窄的激光的概念。
如图14和图15所示，激光光源单元1具有射出第一激光B11(光流S11)的第一发射点110和处于与第一发射点110不同位置的射出具有与第一激光B11相同的振荡波长的第二激光B12(光流S12)。例如，激光光源单元1是具有640nm的振荡波段的红色半导体激光器芯片，并且第一发射点110和第二发射点120被设置成使得在该半导体激光器芯片中沿着芯片表面的Z方向上的位置不同。通过以这种方式构造，使得从单个激光光源单元1射出第一激光B11和第二激光B12，并且能够防止由于温度波动、随时间变化等引起的发射点110，120的位置的未对齐。在本实施方式中，第一发射点110和第二发射点120与激光光源单元1的中心沿Z方向具有相等的间隔D1，并且设置在激光光源单元1的射出侧端部。在图15中，L11是第一激光B11的光流S11的光轴，L12是第二激光B12的光流S12的光轴。
注意，第一发射点110和第二发射点120的位置不限于本实施方式的位置。例如，它们不限于沿Z方向与中心的相等间隔，也不限于激光光源单元1的射出侧端部。此外，发射点120，130不是必须设置在同一激光发射元件上；例如，两个发射点可以分别设置在不同的激光发射元件上。
在本实施方式中，将从激光光源单元1射出的第一激光B11和第二激光B12所沿的方向定义为X1方向，将其相反方向定义为X2方向。此外，将X方向(X1方向和X2方向)定义为与Z方向正交，并且将与X方向和Z方向正交的方向定义为Y方向。在下面描述的第九示例中也是这种情况。
如图15所示，偏转元件3接收从激光光源单元1射出的第一激光B11和第二激光B12，并且将各个光路折向并射出，使得在第一激光B11和第二激光B12的光轴之间沿Z方向的间隔逐渐变宽。偏转元件3具有接收沿Z方向的一侧(Z1方向侧)的第一激光B11的第一衍射部21和接收沿Z方向的另一侧(Z2方向侧)的第二激光B12的第二衍射部22。
第一衍射部21在与激光光源单元1相对的光入射表面侧(X2方向侧)具有第一衍射表面21A，并且在光射出侧(X1方向侧)的具有第一平整表面21B。第一衍射表面21A根据第一激光B11的波长沿Z方向以一间距形成且具有由形成为沿Y方向延伸的多个闪耀沟槽构成的沟槽部21C。通过具有以这种方式的沟槽部21C的第一衍射表面21A，入射到第一衍射表面21A的第一激光B11沿Z1方向折向，并在进一步被折向后作为第一激光射出光B11a(第一射出光流S11a)从第一平整表面21B射出。更具体地，第一衍射部21被构造成在射出第一激光B11时不射出0-阶光和-1-阶光，而是射出+1-阶光(参见图16)。在图15中，L11a是第一激光射出光B11a的第一射出光流S11a的光轴(在下文中也称为“第一光轴L11a”)。
类似地，第二衍射部22在与激光光源单元1相对的光入射表面侧(X2方向侧)具有第二衍射表面22A，并且在光射出侧(X1方向侧)具有第二平坦表面22B。第二衍射表面22A根据第二激光B12的波长沿Z方向以一间距形成且具有由形成为沿Y方向延伸的多个闪耀沟槽构成的沟槽部22C。在本示例的实施方式中，第二衍射表面22A的沟槽部22C被构造成以在第一衍射部21和第二衍射部之间的边界面23为基准与第一衍射部21相对的表面。通过具有以这种方式的沟槽部22C的第二衍射表面22A，入射到第二衍射表面22A的第二激光B12(光流S12)沿Z2方向折向，在第二平整表面22B处进一步折向，并作为第二激光射出光B12a(第二射出光流S12a)射出。更具体地，第二衍射部22被构造成在射出第二激光B12(参见图16)时不射出0-阶光和+1-阶光，而是射出-1-阶光。在图15中，L12a是第二激光射出光B12a的第二射出光流S12a的光轴(在下文中也称为“第二光轴L12a”)。
这种结构能够使得从第一衍射部21射出的第一射出光流S11a的光源的虚像和从第二衍射部22射出的第二射出光流S12a的光源的虚像在虚像发射点130处重叠。虚像发射点130形成在第一衍射表面21A和第二衍射表面22A的第一发射点110和第二发射点120侧(X2方向侧)。13A是从虚像发射点130射出的虚像激光的光轴。
返回到图14，准直透镜2使从偏转元件3射出的光束称为平行光束，并将它们射出到双轴MEMS反射镜4。更具体地，准直透镜2被布置成使得其光学中心轴6A与虚像发射点130的光轴13A重叠，并且使从第一发射点110和第二发射点120射出的光流S11，S12成为平行于光学中心轴6A的平行光流，以作为同一族的光流。从准直透镜2发出的平行光流由用于会聚的透镜(未示出)转换成散漫(loose)的会聚光，并且随后被双轴MEMS反射镜4反射，从而将图像投影在屏幕5的表面上。
如上所述，根据本示例的实施方式，能够执行合成，使得从两个发射点射出的激光的光流好像从一个发射点(例如，虚像发射点130)射出。这里，根据本示例的实施方式的偏转元件3通过偏转使得第一射出光流S11a的第一光轴L11a和第二射出光流S12a的第二光轴L12a之间的角度逐渐变宽来匹配光源的虚像。由此，从第一发射点110射出的激光B11和从第二发射点120射出的激光B12能够被合成，即使这些是具有相同偏振面的激光。
注意，如图15和图17A所示，在本示例的实施方式中，第一衍射表面21A的沟槽部21C的间距被构造成以第一衍射部21和第二衍射部22之间的边界面23为基准沿Z1方向开始从W21到W31然后朝W41逐渐变窄。类似地，第二衍射表面22A的沟槽部22C的间距被构造成以第一衍射部21和第二衍射部22之间的边界面23为基准沿Z2方向开始从W22到W32然后朝W42逐渐变窄。由此，在通过衍射表面沿预定方向衍射激光的同时，能够校正由于第一衍射部21和第二衍射部22的衍射而产生的像差。
注意，第一衍射表面21A和第二衍射表面22A的沟槽部21C，22C的间距不限于上述。例如，在半导体激光器本身校正由此产生的像差的情况下，沟槽部的间距如何变化(未示出)与图17A不同。此外，在不需要校正像差的情况下，第一衍射表面21A和第二衍射表面22A的沟槽部21C，22C的间距根据第一激光B11和第二激光B12的波长分别为预定间距(例如，固定在W21，W22)。
此外，如图17B所示，第一衍射表面21A和第二衍射表面22A的沟槽部21C，22C的槽宽沿Y方向逐渐变化。图17B示出了第一衍射表面21A的沟槽部21C的槽宽从在Y1方向的端部处的W21，W31，W41，...逐渐变为在Y2方向的端部处的W21a，W31a，W41a，...的示例。类似地，示出了第二衍射表面22A的沟槽部22C的槽宽从在Y1方向的端部处的W22，W32，W42，...逐渐变为在Y2方向的端部处的W22a，W32a，W42a，...的示例。在图17B中，结构为使得：在槽宽为例如W21，W31，W41，...的情况下，在670nm的振荡波长处的效率为最佳；且在槽宽为W21a，W31a，W41a，...的情况下，在640nm的振荡波长处的效率为最佳。注意，图17B示出了所有槽宽逐渐变化的示例，但是结构可以为使得所包括的为其中槽宽的一部分逐渐变化的衍射沟槽。
此外，槽宽的变化不需要是直线的；例如如图25所示，第一衍射表面21A的沟槽部21C的槽宽可以从在Y1方向的端部处的W21，W31，W41...向在Y2方向的端部处的W21b，W31b，W41b，...曲线地变化。类似地，第二衍射表面22A的沟槽部22C的槽宽可以从在Y1方向的端部处的W22，W32，W42，...逐渐变为在Y2方向的端部处的W22b，W32b，W42b，...。通过以这种方式曲线地改变槽宽，能够将光束赋形的功能整合到偏转元件3中。此外，通过改变在第一衍射表面21A和第二衍射表面22A形状中形成的光束斑和激光光源单元1之间的相对位置，当实施调整沟槽部21C，22C的间距的设计时，能够从直线到曲线自由地设定在光斑中使用的平均间距相对于位置变化量的关系。
此外，在本示例的实施方式中，偏转元件3被制成衍射型的光学元件，但不限于此。例如，如图18所示，可以应用折射型光学元件作为偏转元件。作为折射型光学元件，例如存在使用下面的第九实施方式中的图18详细描述的棱镜。
<第九示例>
图18是示出本发明的一个实施方式的激光光学装置200的结构的概念图。注意，图像投影装置100的除激光光学装置200以外的构件与图14(第八示例的实施方式)中的构件相同；在本示例中，可以省略其图示和详细描述。
如图18所示，偏转元件30接收从激光光源单元1射出的第一激光B11和第二激光B12，并且将各个光路折向并射出，使得第一激光B11和第二激光B12的光轴之间沿Z方向的间隔逐渐变宽。偏转元件30具有在Z方向一侧(Z1方向侧)的接收第一激光B11的第一折射部31和Z方向的另一侧(Z2方向侧)的接收第二激光B12的第二折射部32。
第一折射部31具有在与激光光源单元1相对的光入射表面侧(X2方向侧)的第一折射表面31A，并且具有在光射出侧(X1方向侧)的第一平坦表面31B。第一折射表面31A是折射第一激光B11的光束S11的折射表面，并且被构造成使得第一激光B11(光流S11)沿Z1方向折向并在进一步被折向后作为第一激光射出光B11a(第一射出光流S11a)从第一平整表面31B射出(参见图16)。
类似地，第二折射部32在与激光光源单元1相对的光入射表面侧(X2方向侧)具有第二折射表面32A，并且在光射出侧(X1方向侧)具有第二平坦表面32B。第二折射表面32A是折射第二激光B12的光流S12的折射表面，并且被构造成使得第二激光B12(光流S12)沿Z2方向折向并在进一步被折向后作为第二激光射出光B12a(第二射出光流S12a)从第二平整表面32B射出(参见图16)。
这种配置使得从第一折射部31射出的光束S11a的光源的虚像和从第二折射部32射出的光束S12a的光源的虚像能够在虚像发射点130处重叠。虚像发射点130形成在第一折射表面31A和第二折射表面32A的第一发射点110和第二发射点120侧(X2方向侧)上。13A是从虚像发射点130射出的虚像激光的光轴。
通过如上述构造偏转元件30，能够将折射型光学元件用作根据本公开的偏转元件。也就是说，在本示例的实施方式中，也能够进行合成，使得从两个发射点射出的激光的光束好像从一个发射点(例如，虚像发射点130)射出。在本示例的实施方式中，光源的虚像也会通过折射匹配，使得第一发射光流S11a的第一光轴L11a与第二发射光流S12a的第二光轴L12a之间的角度逐渐变宽。由此，从第一发射点110射出的激光B11和从第二发射点120射出的激光B12能够被合成，即使这些是具有相同偏振面的激光。
在第一示例和第二示例的实施方式中，透射型的偏转元件3，30被描述为偏转元件；然而，也能够将反射型衍射光栅用作偏转元件。其细节在下面的第十示例中描述。
<第十示例>
图19A至图21是示出根据本发明的一个实施方式的激光光学装置200和偏转元件40的结构的概念图。注意，除了激光光学装置200以外，图像投影装置100的构件与图14(第八示例的实施方式)中的构件相同；在本示例的实施方式中，可以省略其图示和详细描述。
类似于第八示例的实施方式，根据本示例的实施方式的激光光学装置200具有作为激光产生单元的激光光源单元1、偏转元件40和准直透镜2。此外，激光从激光光源单元1的不同发射点射出，并且在通过偏转元件40将这些激光反射并且将反射光流的光源的虚像匹配之后，被变成平行光并且通过准直透镜2输出。
在本实施方式中，将从激光光源单元1射出的第一激光B11和第二激光B12所沿的方向设为Z1方向并将其反方向设为Z2方向。此外，将在偏转元件40处反射的光流的行进方向定义为X1方向并将其反方向定义为X2方向。此外，将X方向(X1方向和X2方向)和Z方向(Z1方向和Z2方向)定义为正交，并且将与X方向和Z方向正交的方向定义为Y方向。
偏转元件40接收从激光光源单元1沿Z1方向射出的第一激光B11和第二激光B12，并反射第一激光B11和第二激光B12，使得被反射光流的光轴折向X1方向侧。此时，第一激光B11和第二激光B12以各自的光路折向为使得作为第一射出光流的反射光流S11b的光轴L11b与作为第二射出光流的反射光流S12b的光轴L12b之间的角度变宽，第一射出光流和第二射出光流是第一激光B11和第二激光B12的反射光流。注意，在图19至图21中，B11b和B12b分别是第一和第二激光B11，B12的反射光。
具体地，偏转元件40在Y方向的一侧(Y1方向侧)具有接收第一激光B11的第一反射部41和在Y方向的另一侧(Y2方向侧)具有接收第二激光B12的第二反射部42。
第一反射部41具有在从第一发射点110发射的第一激光B11的光入射面侧(Z2方向侧)的第一反射表面41A。第一反射表面41A相对于第一激光B11的光轴L11倾斜45度。此外，第一反射表面41A倾斜为使得反射光流S11b的光轴在该倾斜45度的状态下沿Y1方向逐渐变宽。
第二反射部42具有在从第二发射点120射出的第二激光B12的光入射面侧(Z2方向侧)的第二反射表面42A。第二反射表面42A相对于第二激光B12的光轴L12倾斜45度。此外，第二反射表面42A倾斜为使得反射光流S12b的光轴在该倾斜45度的状态下沿Y2方向逐渐变宽。
这种配置使得由第一反射部41反射的反射光流S11b的光源的虚像和由第二折射部42发射的反射光流S12b的光源的虚像能够在虚像发射点130处重叠。虚像发射点130形成在第一反射表面41A和第二反射表面42A的反射光流S11b，S12b的行进方向的相反侧(X2方向侧)。
通过如上述构造偏转元件40，能够将反射型光学元件用作根据本公开的偏转元件。也就是说，在本示例的实施方式中，也能够进行合成，使得从两个发射点射出的激光的光流好像从一个发射点射出。在本示例的实施方式中，光源的虚像也会通过反射匹配，使得反射光流S11b的第一光轴L11b与反射光流S12b的第二光轴L12b之间的角度逐渐变宽。由此，从第一发射点110射出的激光B11和从第二发射点120射出的激光B12能够被合成，即使这些是具有相同偏振面的激光。
在上述第八至第十实施方式中，示出了单色图像投影装置的示例；然而，即使从激光光源单元1的两个发射点射出的激光是具有不同振荡波长的激光，也能够获得类似的效果。例如，即使在从第一发射点110射出红色激光(例如，振荡波长为660nm)和从第二发射点120射出绿色激光(例如，振荡波长为520nm)的情况下也能够获得类似的效果。此外，可以使用多个激光发射元件，使得图像投影装置100能够显示多种颜色。其细节在下面的第十一示例的实施方式中描述。
<第十一示例>
图22是示出根据本发明的一个实施方式的图像投影装置100的概念图并且主要示出与与激光光学装置200相关的构件，与根据示例8的实施方式的图像投影装置100的图示相似。在图22中，与图14中的构件相同的构件用与图14中相同的附图标记来标记，并且这里可以省略其详细描述。
在图22的结构中，激光光源单元1是红色激光器(例如，振荡波长为640nm)。偏转元件3被构造成在红色激光器的振荡波长处获得最大折射效率，并且准直透镜2针对红色激光器的振荡波长被优化。
激光光源单元51是绿色激光器(振荡波长为520nm)，并且是具有单个发射点的激光器元件。类似地，激光光源单元52是蓝色激光器(例如，振荡波长为450nm)，并且是具有单个发射点的激光器元件。51A是激光光源单元51的发射点，且52A是激光光源单元52的发射点。
从激光光源单元51射出的激光B51(光流S51)在通过准直透镜61被转换为与光流S51的光轴L51平行的平行光后入射到二向色棱镜63。二向色棱镜63被构造成透射红色激光器的振荡波长的激光并且反射绿色激光器的振荡波长的激光。由此，从激光光源单元1和激光光源单元51射出的激光在被二向色棱镜63透射/反射之后作为单个合成激光射出。
类似地，从激光光源部52射出的激光B52(光流S52)在通过准直透镜62被转换为与光束S52的光轴L52平行的平行光后入射到二向色棱镜64。二向色棱镜64被构造成透射红色激光器的振荡波长的激光和绿色激光器的振荡波长的激光并反射蓝色激光器的振荡波长的激光。由此，从二向色棱镜63射出的激光和从激光光源单元52射出的激光通过二向色棱镜64透射/反射之后，作为单一的合成激光射出到双轴MEMS反射镜4。
从激光光源单元51射出的绿色激光的强度由绿色激光控制电路72控制。类似地，从激光光源单元52射出的蓝色激光的强度由蓝色激光控制电路73控制。控制IC 70接收图像数据DIN(例如视频数据)，并将基于该图像数据DIN转换为强度的数据发送给红色激光控制电路71、绿色激光控制电路72和蓝色激光控制电路73。74是光电探测器，并且基于通过二向色棱镜64合成的合成激光来感测每个激光器元件的亮度和光轴的未对齐。
控制IC 70通过双轴MEMS反射镜4控制二维扫描，并且基于光电探测器74的感测结果来调整发光强度并且校正从发射点110，120，51A和52A射出的激光的光轴的位置未对齐。上述光轴的位置移动例如通过控制IC 70接收图像数据DIN并根据该图像数据DIN调整从发射点射出的激光的射出定时来实现。
在本实施方式中，透过准直透镜2的红色激光的强度分布(参见图23A)可以与透过准直透镜61的绿色激光的强度分布的强度分布(参见图23B)和透过准直透镜61的绿色激光的强度分布(参见图23C)不同。因此，如图23A所示，在激光光源单元1中，优选地调整激光光源单元1的激光射出的水平方向上的扩展角和垂直方向上的扩展角之间的纵横比以扩展到全孔径。由此，能够获得相对于孔径的最大光利用效率，并且能够获得较高RIM强度的平行光。注意，上述纵横比能够通过例如激光的发射角来调整。此外，优选将激光光源单元1的孔径光阑(aperture stopping)之后的纵横比设定为例如1:1至1:2。然而，纵横比不限于上述值，而可以是其它设定值。此外，可以设定偏转元件3的第一衍射表面21A和第二衍射表面22A的衍射角，使得透过准直透镜2的红色激光的强度分布(参见图23A)中的两个点在屏幕5表面上重叠。
注意，在图22中，示出了将衍射型光学元件用作激光光学器件的偏转元件的示例，但是不限于此；即使应用诸如图18所示的折射型光学元件或诸如图19A，图19B所示的反射型光学元件，也能够获得类似的效果。
<变型例>
注意，在第八示例的实施方式中，激光光源单元1的红色半导体激光器可以能够例如是AlGaInP(铝镓铟磷酸盐)的化合物半导体晶体。已知由于该晶体的特性，激光光源单元1的温度每增加1℃则振荡波长向长波长侧位移约0.2nm。此外，利用偏转元件3，±1-阶光的效率由入射到第一衍射表面21A和第二衍射表面22A的沟槽部21C，22C的深度的光线的波长确定。在一般的半导体激光器中，随着半导体芯片的温度升高，发光功率降低。因此，激光光源单元1可以被设计为使得在实际使用中偏转元件3的效率在最高温度下最大化。由此，具有在使用环境温度的范围内能够提高关于最小发光亮度的效率的优点。
此外，在第八示例的实施方式中，描述了偏转元件3具有第一衍射部21和第二衍射部22的两个衍射部的示例，但是不限于此；例如也可以将第一衍射部21的第一衍射表面22A或第二衍射部22的第二衍射表面22A替换为平坦表面。也就是说，在第八示例的实施方式中，可以采用从偏转元件3省去第一衍射部21或第二衍射部22的结构。图24示出了图15的第二衍射表面22A被平坦表面替代的结构。同样在这种情况下，从第一衍射部21射出的第一射出光流S11a的光源的虚像和从平坦表面22B射出的第二射出光流S12a的光源的虚像在虚像发射点130重叠。也就是说，得到了与第八示例的实施方式的效果类似的效果。尽管未示出，但与上述类似，在第九示例的实施方式中，可以采用省去第一折射部31或第二折射部32的结构；同样在这种情况下，也会获得与第九示例的实施方式的效果类似的效果。
此外，在上述第十一示例的实施方式中，激光光源单元51，52被制成具有单个发射点的激光元件，但是不限于此。例如，激光光源单元51和/或激光光源单元52可以被制成具有多个发射点。在这种情况下，有利的是在激光光源单元51与准直透镜61之间和/或激光光源单元52与准直透镜62之间设置根据第八示例至第十示例的实施方式的衍射光栅。此外，在上述各实施方式中，将激光光源单元1描述为具有两个发射点，但不限于此。例如，激光光源单元1可以具有三个或更多个发射点。
<偏转元件的布置的示例>
图26和图27示出了在上述示例的实施方式中的偏转元件的布置的示例。
图26示出如在上述第八示例，第九示例等所示的偏转元件3布置在激光光源单元1和准直透镜2之间的结构中的构件的物理位置关系。
如图26和图28所示，偏转元件3具有将从第一发射点110射出的激光引导到双轴MEMS反射镜4的第一区域(第一衍射部21)和从第二发射点120射出的激光引导到双轴MEMS反射镜4的第二区域(第二衍射部22)。边界面23设置在第一区域和第二区域之间。
注意，从第二发射点120射出的一部分激光入射到第一区域，但是该部分激光被第一区域偏转，而不会到达双轴MEMS反射镜4。类似地，从第一发射点110射出的一部分激光入射到第二区域，但是该部分激光被第二区域偏转而不会到达双轴MEMS反射镜4。
在这些示例中，偏转元件3的偏振面设置在从两个发射点射出并穿过准直透镜2的激光的各个光流重叠的位置或者比该位置更近的位置。此时，偏转元件3和准直透镜2之间的距离L变得不大于从下面的公式(3)解出的预定距离。
预定距离L1＝D1/tan(θ1/2) (3)
这里，
D1：第一发射点110和第二发射点120之间的距离的半值，和
θ1：从第一发射点110和第二发射点120射出的激光的光束的扩展角。
D1和θ1是取决于激光器芯片的结构而确定的值。这里，表示发射点之间的间隔的半值的D1优选地是小的值，以减小偏转元件的偏转角。然而，当D1的值太小时，由于发射点之间的热干扰，激光输出降低；激光光源单元1和偏转元件3之间的距离变得太近而使得构件彼此干扰，并且激光光源单元1和偏转元件3之间的允许位置精度变得苛刻。同时，当D1太大时，激光光源的芯片变大，增加了成本；芯片的封装件变大，增大了产品尺寸；并且偏转角变大，产生了像差并且使得呈现质量恶化。
此外，当作为激光的光流的扩展角的θ1的值太小时，呈现点尺寸变大，降低了呈现分辨率；光流直径变得太小，增加了光强度密度；并且光学构件的所需耐光性能变得苛刻。同时，当θ1的值太大时，光的利用效率恶化，降低了亮度；激光光源单元1和偏转元件3之间的距离变得太近，导致这些构件中的干扰；并且光学构件的尺寸变大，增加了产品的尺寸。
考虑到这些条件，例如，D1的值可以为30μm到150μm或45μm到150μm，并且θ1的值可以为5度至40度。例如，在将θ1设为20度，将D1的值设为55μm时，L1的值大致为0.3mm。注意，这里所示的值仅是一个示例，而满足上述公式的任何值都可以用作设计值。
注意，如图29所示，光流的扩展角θ1是比包括作为从第一发射点110或第二发射点120射出的激光的总光量Q的一半的Q/2的光量的激光的扩展角更大的角度。
图27示出了在如上述第一示例、第二示例等所示的准直透镜2布置在激光光源单元1和偏转元件3之间的结构中的构件的物理位置关系。
如图27和图28所示，偏转元件3具有将从第二发射点120射出的激光引导到双轴MEMS反射镜4的第一区域(第一衍射部21)和将从第一发射点110射出的激光引导到双轴MEMS反射镜4的第二区域(第二衍射部22)。边界面23设置在第一区域和第二区域之间。
注意，从第一发射点110射出的一部分激光入射到第一区域，但是该部分激光被第一区域偏转而不会到达双轴MEMS反射镜4。类似地，从第二发射点120射出的一部分激光入射到第二区域，但是该部分激光被第二区域偏转而不会到达双轴MEMS反射镜4。
在这些示例中，偏转元件3的偏转表面设置在从两个发射点射出并通过准直透镜2的激光的各个光束重叠的位置或者比该位置更远的位置。此时，偏转元件3和准直透镜2之间的距离L变得不小于从下面的公式(4)解出的预定距离。
预定距离L2＝f^2·sin(θ2/2)/D2 (4)
这里，
f：激光光源单元1与准直透镜2之间的距离(准直透镜2的焦距)，
θ2：从激光光源单元1的第一发射点和第二发射点射出的激光的光束的扩展角，
D2：第一发射点和第二发射点之间的距离的半值。
D2和θ2是根据激光器芯片的结构而确定的值。这里，表示发射点之间的间隔的半值的D2优选地是小的值，以减小偏转元件的偏转角。然而，当D2的值太小时，由于发射点之间的热干扰，激光输出降低，准直透镜2和偏转元件3之间的距离变长，增加了产品的尺寸并且减小了轴线未对齐容差，并且激光光源单元1和准直透镜2之间的允许位置精度变得苛刻。同时，当D2太大时，激光光源的芯片变大，增加了成本；芯片的封装件变大，增大了产品尺寸；并且偏转角变大，产生了像差并且使得呈现质量恶化。
此外，当作为激光的光流的扩展角的θ2的值太小时，呈现点尺寸变大，降低了呈现分辨率；光流直径变得太小，增加了光强度密度；并且光学构件的所需耐光性能变得苛刻。同时，当θ2的值太大时，光的使用效率恶化，降低了亮度；准直透镜2和偏转元件3之间的距离变得太长，增加了产品的尺寸并减小了轴线未对齐容差；并且光学构件的尺寸变大，增加了产品尺寸。
考虑到这些条件，例如，D2的值可以为30μm至150μm或45μm至150μm，并且θ2的值可以为5度至40度。此外，考虑到从发射点射出的激光的引入效率与关于位置未对齐的光轴未对齐的风险之间的折衷，可以将f的值设为2mm至3mm。例如，在将θ1设为20度，将D2设为55μm并将f设为2.2mm时，L2的值基本上为15.3mm。注意，这里所示的值仅是一个示例，而满足上述公式的任何值都可以用作设计值。
注意，如图29所示，光束的扩展角θ2是比包括作为从第一发射点110或第二发射点120射出的激光的总光量Q的一半的Q/2的光量的激光的扩展角更大的角度。
工业适用性
本发明对于在从发射激光的激光光学装置中的多个发射点射出的激光中获得具有单个偏振面并且具有增大的发光强度的合成光有用。
附图标记列表
1 激光光源单元(激光发光元件，激光发生单元)
2，8，9，61，62 准直透镜
3，30，40 偏转元件
4 双轴MEMS反射镜
5 屏幕
6 蓝色激光光源单元
7 绿色激光光源单元
10，11 二向色棱镜
12 位置调整机构
13 平视显示器
15 根据本发明的投影仪
18 组合器
21A 第一衍射表面(偏转表面)
21C 沟槽部(第一衍射沟槽部)
22A 第二衍射表面(偏转表面)
22C 沟槽部(第二衍射沟槽部)
31A 第一折射表面(偏转表面)
32A 第二折射表面(偏转表面)
41A 第一反射表面
42A 第二反射表面
70 控制IC(控制单元)
100 图像投影装置
110 第一发射点
120 第二发射点
200 激光光学装置
C1 激光器芯片
M1 反射镜
P1 棱镜
B11 第一激光
S11a 第一射出光流
L11a 第一光轴
B12 第二激光
S12a 第二射出光流
L12a 第二光轴

Claims (20)

1.一种激光光学装置，包括：
激光光源单元，所述激光光源单元从第一发射点射出第一激光并从与所述第一发射点不同的第二发射点射出第二激光；
偏转元件，所述偏转元件接收所述第一激光和所述第二激光，使所述第一激光和所述第二激光的光流当中的至少一个偏转，并且将所述光流作为第一射出光流和第二射出光流射出；和
准直透镜，所述准直透镜使从所述偏转元件射出的所述第一射出光流和所述第二射出光流成为平行光流；其中，
所述偏转元件使所述第一激光和所述第二激光的所述光流当中的至少一个偏转，使得在所述第一射出光流和所述第二射出光流的光轴之间形成的角度扩展为比所述第一激光和所述第二激光的光轴之间形成的角度更宽，并且所述第一射出光流的光源的虚像与所述第二射出光流的光源的虚像重叠，以及
所述偏转元件被布置为使得所述偏转元件和所述激光光源单元之间的距离不大于从下面的公式(1)解出的预定距离，
预定距离L1＝D1/tan(θ1/2) (1)
这里，
D1：所述第一发射点和所述第二发射点之间的距离的半值，
θ1：所述光流的扩展角。
2.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，
所述偏转元件具有使所述第一激光和所述第二激光的光流当中的至少一个偏转的偏转表面，并且，
所述偏转表面布置在比所述第一激光的光流和所述第二激光的光流重叠的位置更靠近所述激光光源单元的位置。
3.根据权利要求1或2所述的激光光学装置，其中，所述第一发射点和所述第二发射点设置在相同的激光发射元件上。
4.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，
所述偏转元件是透射型的并且具有使所述第一激光和所述第二激光的光流当中的至少一个偏转的偏转表面，并且，
所述偏转表面设置在所述第一激光和所述第二激光入射的光入射表面侧。
5.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，
所述偏转元件是具有衍射所述第一激光的光流的第一衍射表面和衍射所述第二激光的光流的第二衍射表面的衍射光学元件，
所述第一衍射表面以根据所述第一激光的波长的间距沿作为所述第一激光和所述第二激光偏转的方向的第一方向形成，并且具有由沿着与所述第一方向正交的第二方向延伸的多个衍射沟槽构成的第一衍射沟槽部，且
所述第二衍射表面以根据所述第二激光的波长的间距沿所述第一方向形成，并且具有由沿着所述第二方向延伸的多个衍射沟槽构成的第二衍射沟槽部。
6.根据权利要求5所述的激光光学装置，其中，在所述第一衍射沟槽部和所述第二衍射沟槽部当中的至少一个中的所述多个衍射沟槽被构造成使得所述间距沿所述第一方向在不同位置处变化。
7.根据权利要求5或6所述的激光光学装置，其中，在所述第一衍射沟槽部和所述第二衍射沟槽部当中的至少一个中的所述多个衍射沟槽包括槽宽沿所述第二方向逐渐变化的衍射沟槽。
8.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，所述偏转元件是具有折射所述第一激光的光流的第一折射表面和折射所述第二激光的光流的第二折射表面的折射光学元件。
9.根据权利要求8所述的激光光学装置，其中，D1为30μm至150μm，且θ1为5度至40度。
10.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，所述偏转元件是具有反射所述第一激光的光流并将该光流作为所述第一射出光流而射出的第一反射表面和反射所述第二激光的光流并将该光流作为所述第二射出光流而射出的第二反射表面的反射光学元件。
11.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，所述光流的扩展角是比包括从所述第一发射点或所述第二发射点射出的激光的总光量的一半光量的激光的扩展角更大的角度。
12.根据权利要求1所述的激光光学装置，其中，
所述偏转元件具有：
将从所述第一发射点射出的激光引导到扫描反射镜的第一区域和
将从所述第二发射点射出的激光引导到所述扫描反射镜的第二区域，且
所述第一区域和所述第二区域由一条边界线隔开。
13.一种图像投影装置，包括：
根据权利要求1至12中任一项所述的激光光学装置；和
扫描反射镜，所述扫描反射镜通过将从所述准直透镜射出的激光进行二维偏转和扫描来投影图像。
14.根据权利要求13所述的图像投影装置，还包括：
控制单元，所述控制单元接收要通过图像投影装置投影的图像数据，并且控制发射与所述图像数据对应的所述第一激光和与所述图像数据对应的所述第二激光的定时；其中，
所述扫描反射镜的扫描方向当中的一个扫描方向与所述激光光学装置使所述第一激光和所述第二激光的光流当中的至少一个偏转的方向对准。
15.一种激光光学装置，包括：
激光光源单元，所述激光光源单元从第一发射点射出第一激光并从与所述第一发射点不同的第二发射点射出第二激光；
准直透镜，所述准直透镜使所述第一激光和所述第二激光成为平行光流；和
偏转元件，所述偏转元件使从所述准直透镜射出的所述第一激光和所述第二激光当中的至少一个偏转；其中，
所述偏转元件被布置为使得所述偏转元件和所述准直透镜之间的距离不小于由下面的公式(2)解出的预定距离，
预定距离L2＝f^2·sin(θ2/2)/D2 (2)
这里，
f：所述激光光源单元与所述准直透镜之间的距离，
θ2：所述第一激光和所述第二激光的光流的扩展角，
D2：所述第一发射点和所述第二发射点之间的距离的半值。
16.根据权利要求15所述的激光光学装置，其中，
所述偏转元件具有使从所述准直透镜射出的所述第一激光和所述第二激光的光流当中的至少一个偏转的偏转表面，并且，
所述偏转表面布置在比所述第一激光的光流和所述第二激光的光流重叠的位置更远离所述激光光源单元的位置。
17.根据权利要求15所述的激光光学装置，其中，所述光流的扩展角是比包括从所述第一发射点或所述第二发射点射出的激光的总光量的一半光量的激光的扩展角更大的角度。
18.根据权利要求15所述的激光光学装置，其中，
所述偏转元件具有：
将从所述第一发射点射出的激光引导到扫描反射镜的第一区域；
将从所述第二发射点射出的激光引导到所述扫描反射镜的第二区域，且
所述第一区域和所述第二区域由一条边界线隔开。
19.根据权利要求15所述的激光光学装置，其中，D2为30μm至150μm，且θ2为5度至40度。
20.根据权利要求15所述的激光光学装置，其中，与在沿着光轴的方向上使从所述准直透镜射出的具有相互不同的射出方向的多个光当中的至少一个偏转的情况相比，所述偏转元件使从所述准直透镜射出的具有相互不同的射出方向的多个光当中的至少一个以更大的偏转角偏转。
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