JP2003021801A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低消費電力で、小型化に適した画像表示装置
を提供する。 【解決手段】 １０１は面発光型赤色の面発光型ＬＥＤ
１０１ａ〜１０１ｎを等間隔で１次元状に配列した光源
である。１０３は集光素子であるレンズ、１０５は走査
素子であるガルバノミラー、１０７は表示面である。ガ
ルバノミラー１０５を動かすことで表示面１０７上に、
発光素子の数に対応した走査線１０９ａ〜１０９ｎが形
成される。ガルバノミラー１０５の反射面は、レンズ１
０３の光源１０１と反対側の焦点面（焦点距離ｆ）に位
置するように配置されている。光源１０１とガルバノミ
ラー１０５を介した表示面１０７とが、レンズ１０３の
結像関係にあるようにそれぞれ配置されている。
を提供する。 【解決手段】 １０１は面発光型赤色の面発光型ＬＥＤ
１０１ａ〜１０１ｎを等間隔で１次元状に配列した光源
である。１０３は集光素子であるレンズ、１０５は走査
素子であるガルバノミラー、１０７は表示面である。ガ
ルバノミラー１０５を動かすことで表示面１０７上に、
発光素子の数に対応した走査線１０９ａ〜１０９ｎが形
成される。ガルバノミラー１０５の反射面は、レンズ１
０３の光源１０１と反対側の焦点面（焦点距離ｆ）に位
置するように配置されている。光源１０１とガルバノミ
ラー１０５を介した表示面１０７とが、レンズ１０３の
結像関係にあるようにそれぞれ配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光やＬＥＤ
光からなるアレイ状光源を走査して、文字情報やテレビ
画面やコンピュータ画面などをスクリーンや壁などに映
し出す画像表示装置に関する。
光からなるアレイ状光源を走査して、文字情報やテレビ
画面やコンピュータ画面などをスクリーンや壁などに映
し出す画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＥＤなどの発光素子を２次元状
に並べて２次元画像情報を表示するディスプレイ装置は
広く実用化されており、また、このような２次元画像情
報を投影光学系を用いてスクリーン上に投影するプロジ
ェクタについても提案されている。
に並べて２次元画像情報を表示するディスプレイ装置は
広く実用化されており、また、このような２次元画像情
報を投影光学系を用いてスクリーン上に投影するプロジ
ェクタについても提案されている。
【０００３】しかし、このような装置においては、ＬＥ
Ｄの画素数がそのまま表示画像の画素数となるため、高
解像度の画像を表示するためには膨大な数のＬＥＤが必
要となる。例えば、８００ドット×６００ドットの解像
度の画像を表示するには、単色画像の場合でも４８００
００個のＬＥＤが必要（カラーの場合はその３倍）とな
り、装置の大型化、消費電力の増加、コストの増加とい
った弊害が発生する。よって、携帯可能な小型プロジェ
クタへの応用は困難である。
Ｄの画素数がそのまま表示画像の画素数となるため、高
解像度の画像を表示するためには膨大な数のＬＥＤが必
要となる。例えば、８００ドット×６００ドットの解像
度の画像を表示するには、単色画像の場合でも４８００
００個のＬＥＤが必要（カラーの場合はその３倍）とな
り、装置の大型化、消費電力の増加、コストの増加とい
った弊害が発生する。よって、携帯可能な小型プロジェ
クタへの応用は困難である。
【０００４】このような問題を回避するため、複数の発
光素子を１次元状に配置し、それらからの光ビームを直
交する方向に走査することで２次元画像情報を投影する
装置が提案されている。例えば、図６は特開平１−２７
９２８４号公報に開示されている光学系を示したもので
あり、図中１０３２は紙面垂直方向に並べられたＬＥＤ
アレイ光源である。１０３３は共振型スキャナーと呼ば
れる振動鏡でミラー１０３４を高速に振動する。１０３
５はレンズである。１０４３は保護板であり、１０３１
は筐体である。光源１０３２からの光はミラー１０３４
によって反射され、平行光として瞳１０３６に入射され
る。観察者は無限遠に目の焦点を合わせることで網膜上
に２次元画像情報を形成することになる。
光素子を１次元状に配置し、それらからの光ビームを直
交する方向に走査することで２次元画像情報を投影する
装置が提案されている。例えば、図６は特開平１−２７
９２８４号公報に開示されている光学系を示したもので
あり、図中１０３２は紙面垂直方向に並べられたＬＥＤ
アレイ光源である。１０３３は共振型スキャナーと呼ば
れる振動鏡でミラー１０３４を高速に振動する。１０３
５はレンズである。１０４３は保護板であり、１０３１
は筐体である。光源１０３２からの光はミラー１０３４
によって反射され、平行光として瞳１０３６に入射され
る。観察者は無限遠に目の焦点を合わせることで網膜上
に２次元画像情報を形成することになる。
【０００５】また、レーザビームプリンターにおいて
も、複数の発光素子からのビームを１方向に走査するこ
とで２次元画像情報を描画する装置が提案されている。
例えば、雑誌ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（２０００）Ｎｏ．
７、１８５頁〜２０２頁に開示されている。図７（ａ）
はその概略図を示したものである。１１０１は駆動回
路、１１０３は面発光レーザアレイ、１１０５は拡大投
影光学系、１１０７は折り返しミラー、１１０９は感光
体である。面発光レーザアレイ１１０３は図７（ｂ）の
ように面発光レーザ１１０３−１が２次元状に並んで構
成されており、感光体１１０９上に拡大投影されて複数
のスポットを形成する。感光体１１０９の回転によりス
ポットが副走査方向に走査されて、感光体１１０９上に
所定の間隔でならんだ走査線（潜像）が形成される。そ
の結果、２次元画像情報を有する潜像が形成されるもの
である。レーザアレイの間隔Ｄは走査線の間隔に応じて
設定されている。
も、複数の発光素子からのビームを１方向に走査するこ
とで２次元画像情報を描画する装置が提案されている。
例えば、雑誌ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（２０００）Ｎｏ．
７、１８５頁〜２０２頁に開示されている。図７（ａ）
はその概略図を示したものである。１１０１は駆動回
路、１１０３は面発光レーザアレイ、１１０５は拡大投
影光学系、１１０７は折り返しミラー、１１０９は感光
体である。面発光レーザアレイ１１０３は図７（ｂ）の
ように面発光レーザ１１０３−１が２次元状に並んで構
成されており、感光体１１０９上に拡大投影されて複数
のスポットを形成する。感光体１１０９の回転によりス
ポットが副走査方向に走査されて、感光体１１０９上に
所定の間隔でならんだ走査線（潜像）が形成される。そ
の結果、２次元画像情報を有する潜像が形成されるもの
である。レーザアレイの間隔Ｄは走査線の間隔に応じて
設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１−２７９２８４号公報の例においては、光源１０
３２からの光を平行光にするためにレンズ１０３５と光
源１０３２との距離を規定しているが、レンズ１０３５
とミラー１０３４との間隔については何ら記載されてい
ない。特にレンズとミラーとの距離が近い場合には、ミ
ラーはレンズと同程度の大きさが必要となり、小型化に
適さない。さらに、ミラーの大きさが共振周波数や動作
電力に影響してしまい、動画等、高速走査が要求される
画像の表示が困難になるとともに、高消費電力となって
しまう。また、ミラーサイズが十分でない場合にはＬＥ
Ｄの位置によって光の利用効率が異なってしまうため、
中央部のＬＥＤに比べ周辺部のＬＥＤの光出力が大きく
なるような補正が必要となり、制御性がよくない。
開平１−２７９２８４号公報の例においては、光源１０
３２からの光を平行光にするためにレンズ１０３５と光
源１０３２との距離を規定しているが、レンズ１０３５
とミラー１０３４との間隔については何ら記載されてい
ない。特にレンズとミラーとの距離が近い場合には、ミ
ラーはレンズと同程度の大きさが必要となり、小型化に
適さない。さらに、ミラーの大きさが共振周波数や動作
電力に影響してしまい、動画等、高速走査が要求される
画像の表示が困難になるとともに、高消費電力となって
しまう。また、ミラーサイズが十分でない場合にはＬＥ
Ｄの位置によって光の利用効率が異なってしまうため、
中央部のＬＥＤに比べ周辺部のＬＥＤの光出力が大きく
なるような補正が必要となり、制御性がよくない。
【０００７】レーザビームプリンターの例では、感光体
上に潜像が形成されるものであり、これをそのままプロ
ジェクション型の画像表示装置に適応することは困難で
ある。
上に潜像が形成されるものであり、これをそのままプロ
ジェクション型の画像表示装置に適応することは困難で
ある。
【０００８】そこで本発明は、低消費電力で、小型化に
適した画像表示装置を提供することを目的とする。
適した画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、画像の走査線数と同数の発光素子によっ
て入力された画像信号に応じて発散光を出射する発光素
子アレイと、この発光素子アレイからの複数の光ビーム
を反射して一方向に走査する走査素子と、前記複数の光
ビームを表示面上に集光して画像を形成する投影光学系
とを備えた画像表示装置において、前記投影光学系は、
前記発光素子アレイと走査素子との間に設けられた第１
の集光素子を有し、この第１の集光素子の走査素子側の
焦点面上、あるいはその近傍に前記走査素子の反射面が
設けられていることを特徴とする。
め、本発明は、画像の走査線数と同数の発光素子によっ
て入力された画像信号に応じて発散光を出射する発光素
子アレイと、この発光素子アレイからの複数の光ビーム
を反射して一方向に走査する走査素子と、前記複数の光
ビームを表示面上に集光して画像を形成する投影光学系
とを備えた画像表示装置において、前記投影光学系は、
前記発光素子アレイと走査素子との間に設けられた第１
の集光素子を有し、この第１の集光素子の走査素子側の
焦点面上、あるいはその近傍に前記走査素子の反射面が
設けられていることを特徴とする。
【００１０】以上の構成によって、画像表示装置におい
て、発光素子アレイからのすべての光を合わせた光ビー
ムは、走査素子の位置において最も小さい径となり、走
査素子の面積を小さくすることができる。
て、発光素子アレイからのすべての光を合わせた光ビー
ムは、走査素子の位置において最も小さい径となり、走
査素子の面積を小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本明細書中では、発
光素子から拡がりを持って放射される光のことを発散光
と表現する。
て図面を参照して説明する。なお、本明細書中では、発
光素子から拡がりを持って放射される光のことを発散光
と表現する。
【００１２】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１の画像表示装置の模式的な構成図である。１０１ａ〜
１０１ｎは赤色の面発光型ＬＥＤ、１０１は面発光型Ｌ
ＥＤ１０１ａ〜１０１ｎを等間隔で１次元状に配列した
光源である。１０３は集光素子であるところのレンズ、
１０５は走査素子であるところのガルバノミラー、１０
７は表示面である。ガルバノミラー１０５を動かすこと
で表示面１０７上に、発光素子の数に対応した走査線１
０９ａ〜１０９ｎが形成される。ＬＥＤ１０１ａ〜ｎは
等間隔で並んでいるので、走査線１０９ａ〜１０９ｎも
等間隔となる。
１の画像表示装置の模式的な構成図である。１０１ａ〜
１０１ｎは赤色の面発光型ＬＥＤ、１０１は面発光型Ｌ
ＥＤ１０１ａ〜１０１ｎを等間隔で１次元状に配列した
光源である。１０３は集光素子であるところのレンズ、
１０５は走査素子であるところのガルバノミラー、１０
７は表示面である。ガルバノミラー１０５を動かすこと
で表示面１０７上に、発光素子の数に対応した走査線１
０９ａ〜１０９ｎが形成される。ＬＥＤ１０１ａ〜ｎは
等間隔で並んでいるので、走査線１０９ａ〜１０９ｎも
等間隔となる。
【００１３】図２は、図１の光学系を示すものであり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。ここでは、表
現上わかりやすくするために、ガルバノミラー１０５に
よる反射光を透過している状態で記載している。
（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。ここでは、表
現上わかりやすくするために、ガルバノミラー１０５に
よる反射光を透過している状態で記載している。
【００１４】ガルバノミラー１０５の反射面は、レンズ
１０３の光源１０１と反対側の焦点面（焦点距離ｆ）に
位置するように配置されている。また、光源１０１とガ
ルバノミラー１０５を介した表示面１０７とが、レンズ
１０３の結像関係にあるようにそれぞれ配置されてい
る。
１０３の光源１０１と反対側の焦点面（焦点距離ｆ）に
位置するように配置されている。また、光源１０１とガ
ルバノミラー１０５を介した表示面１０７とが、レンズ
１０３の結像関係にあるようにそれぞれ配置されてい
る。
【００１５】また、レンズ１０３に必要な大きさは、Ｌ
ＥＤを配列している方向には長く、その直交方向には短
くてよいので、長方形状に加工されている。
ＥＤを配列している方向には長く、その直交方向には短
くてよいので、長方形状に加工されている。
【００１６】このような光学系とすることにより、ＬＥ
Ｄ１０１ａ〜１０１ｎからのすべての光を合わせた光ビ
ームは、ガルバノミラー１０５の位置において最も小さ
い径となり、ガルバノミラー１０５の面積を小さくする
ことが可能となる。その結果、高速駆動が可能で、かつ
低消費電力での駆動が可能となる。ＬＥＤ１０１ａ〜１
０１ｎからのそれぞれの光ビームは、ガルバノミラー１
０５の位置においてほぼ同一のビーム径を有することに
なるので、それぞれのＬＥＤに対する光の利用効率をほ
ぼ等しくできる。よって、画像の明るさを中央部と上下
部で等しくするための特別な工夫は不要で、光源の中央
部のＬＥＤと周辺部のＬＥＤとの光出力を一様にしてお
けばよく、制御性が向上する。
Ｄ１０１ａ〜１０１ｎからのすべての光を合わせた光ビ
ームは、ガルバノミラー１０５の位置において最も小さ
い径となり、ガルバノミラー１０５の面積を小さくする
ことが可能となる。その結果、高速駆動が可能で、かつ
低消費電力での駆動が可能となる。ＬＥＤ１０１ａ〜１
０１ｎからのそれぞれの光ビームは、ガルバノミラー１
０５の位置においてほぼ同一のビーム径を有することに
なるので、それぞれのＬＥＤに対する光の利用効率をほ
ぼ等しくできる。よって、画像の明るさを中央部と上下
部で等しくするための特別な工夫は不要で、光源の中央
部のＬＥＤと周辺部のＬＥＤとの光出力を一様にしてお
けばよく、制御性が向上する。
【００１７】（実施形態１に基づく実施例）光源１０１
として、赤色の面発光型ＬＥＤを５０μｍ間隔で１００
個、１次元状に集積化したもの（全体では５ｍｍ長）を
用い、レンズ１０３は焦点距離１５ｍｍの単レンズを８
ｍｍ×１３ｍｍの長方形状に加工したものを用いる。ガ
ルバノミラー１０５は機械的組み立てによって形成され
たミラーであり、レンズ１０３の焦点面の位置に配置
し、走査周波数６０Ｈｚで鋸波駆動する。ミラーの面積
は５ｍｍ□の正方形とする。また、光学系の倍率が１０
倍になるように光源１０１とレンズ１０３の距離を設定
しておく。このような光学素子を用いることで、ＬＥＤ
の駆動回路やガルバノミラーの駆動機構を含めても、６
×４×２ｃｍ程度の筐体内に光源、レンズ、ガルバノミ
ラーを納めることが可能となる。
として、赤色の面発光型ＬＥＤを５０μｍ間隔で１００
個、１次元状に集積化したもの（全体では５ｍｍ長）を
用い、レンズ１０３は焦点距離１５ｍｍの単レンズを８
ｍｍ×１３ｍｍの長方形状に加工したものを用いる。ガ
ルバノミラー１０５は機械的組み立てによって形成され
たミラーであり、レンズ１０３の焦点面の位置に配置
し、走査周波数６０Ｈｚで鋸波駆動する。ミラーの面積
は５ｍｍ□の正方形とする。また、光学系の倍率が１０
倍になるように光源１０１とレンズ１０３の距離を設定
しておく。このような光学素子を用いることで、ＬＥＤ
の駆動回路やガルバノミラーの駆動機構を含めても、６
×４×２ｃｍ程度の筐体内に光源、レンズ、ガルバノミ
ラーを納めることが可能となる。
【００１８】光学系の利用効率のばらつきは光源の中央
部と周辺部で４％以下に抑えることができ、同一基板か
ら切り出して作成したＬＥＤアレイを出力補正のための
特別な工夫無しで用いることができる。ミラーの面積を
小さくした場合、利用効率そのものは小さくなるが、Ｌ
ＥＤ間の利用効率のばらつきはほとんどない。よって、
ＬＥＤの出力が十分ある場合にはミラーの面積をさらに
小さくして、さらなる低消費電力化を図ることもでき
る。
部と周辺部で４％以下に抑えることができ、同一基板か
ら切り出して作成したＬＥＤアレイを出力補正のための
特別な工夫無しで用いることができる。ミラーの面積を
小さくした場合、利用効率そのものは小さくなるが、Ｌ
ＥＤ間の利用効率のばらつきはほとんどない。よって、
ＬＥＤの出力が十分ある場合にはミラーの面積をさらに
小さくして、さらなる低消費電力化を図ることもでき
る。
【００１９】ガルバノミラー１０５の偏向角が±約９度
（反射光の走査角は±１８度）であり、各ＬＥＤの変調
周波数が約１ＫＨｚであった場合、表示面１０７には、
縦５ｃｍ、横８ｃｍの画像（解像度縦１００画素、横１
６０画素）が表示され、文字情報や高解像度を要求しな
い画像を表示することが可能である。画像の横の幅はミ
ラーの走査角で決まり、走査角の大きいミラーを用いれ
ば幅を拡大することができる。横方向の解像度はＬＥＤ
の変調周波数で決まり、変調周波数を高くすることでさ
らに高解像度化できる。さらにＬＥＤのアレイ数をふや
すことで縦方向の画素数を増やすことができる。また光
学系の倍率を大きくすれば画像サイズを大きくできる。
（反射光の走査角は±１８度）であり、各ＬＥＤの変調
周波数が約１ＫＨｚであった場合、表示面１０７には、
縦５ｃｍ、横８ｃｍの画像（解像度縦１００画素、横１
６０画素）が表示され、文字情報や高解像度を要求しな
い画像を表示することが可能である。画像の横の幅はミ
ラーの走査角で決まり、走査角の大きいミラーを用いれ
ば幅を拡大することができる。横方向の解像度はＬＥＤ
の変調周波数で決まり、変調周波数を高くすることでさ
らに高解像度化できる。さらにＬＥＤのアレイ数をふや
すことで縦方向の画素数を増やすことができる。また光
学系の倍率を大きくすれば画像サイズを大きくできる。
【００２０】本実施形態において、光源としては面発光
レーザアレイや端面発光型半導体レーザアレイ、単面発
光型ＬＥＤアレイ、あるいはスーパールミネッセントダ
イオードアレイを用いてもよい。また、面型発光素子ア
レイの場合は、２列構成で千鳥状に発光素子を配置して
もよい。千鳥状に配置した場合は、アレイ光源の長さを
半分にできるので、レンズやミラーの大きさもそれに応
じて小さくでき、更なる小型化に有効である。
レーザアレイや端面発光型半導体レーザアレイ、単面発
光型ＬＥＤアレイ、あるいはスーパールミネッセントダ
イオードアレイを用いてもよい。また、面型発光素子ア
レイの場合は、２列構成で千鳥状に発光素子を配置して
もよい。千鳥状に配置した場合は、アレイ光源の長さを
半分にできるので、レンズやミラーの大きさもそれに応
じて小さくでき、更なる小型化に有効である。
【００２１】また、走査素子としては、半導体プロセス
で形成されたＳｉを母体とする共振ミラーであってもよ
い。この場合、さらなる小型化が可能となる。このタイ
プのミラーは１ｋＨｚ以上の比較的高い走査周波数のほ
うがミラーの特性上都合がよいので、それに応じて発光
素子の変調周波数を制御すればよい。
で形成されたＳｉを母体とする共振ミラーであってもよ
い。この場合、さらなる小型化が可能となる。このタイ
プのミラーは１ｋＨｚ以上の比較的高い走査周波数のほ
うがミラーの特性上都合がよいので、それに応じて発光
素子の変調周波数を制御すればよい。
【００２２】加えて、走査素子として回転ポリゴンミラ
ーを用いることも可能である。
ーを用いることも可能である。
【００２３】さらに、集光素子として単レンズを用いた
が、複数枚のレンズ群で構成されてもよく、所定の曲率
を持つ凸ミラーや凹ミラーであってもよい。
が、複数枚のレンズ群で構成されてもよく、所定の曲率
を持つ凸ミラーや凹ミラーであってもよい。
【００２４】表示面としては、専用のスクリーンを用い
てもよく、壁や天井などに表示させてもよい。
てもよく、壁や天井などに表示させてもよい。
【００２５】（実施形態２）図３は、本発明の実施形態
２の画像表示装置の模式的な構成図である。本図は、図
１と異なり、ガルバノミラー１０５の前後に設けられた
コリメートレンズ２０３と集光レンズ２０７によって投
影光学系が構成されている。その他は図１と同様であ
り、同一部材には同一番号を付する。２０９ａ〜２０９
ｎはＬＥＤ１０１ａ〜１０１ｎに対応した走査線であ
る。
２の画像表示装置の模式的な構成図である。本図は、図
１と異なり、ガルバノミラー１０５の前後に設けられた
コリメートレンズ２０３と集光レンズ２０７によって投
影光学系が構成されている。その他は図１と同様であ
り、同一部材には同一番号を付する。２０９ａ〜２０９
ｎはＬＥＤ１０１ａ〜１０１ｎに対応した走査線であ
る。
【００２６】図４は、図３の光学系を示すものであり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。ここでは、表
現上わかりやすくするために、ガルバノミラー１０５に
よる反射光を透過している状態で記載している。
（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。ここでは、表
現上わかりやすくするために、ガルバノミラー１０５に
よる反射光を透過している状態で記載している。
【００２７】ガルバノミラー１０５の反射面は、コリメ
ートレンズ２０３の光源１０１と反対側の焦点面（焦点
距離ｆ）に位置するように配置されている。また、光源
１０１はコリメートレンズ２０３の光源側の焦点面に位
置するように配置されている。その結果、ＬＥＤ１０１
ａ〜１０１ｎからの光はそれぞれ平行光の状態でガルバ
ノミラー１０５に照射される。さらに、ガルバノミラー
１０５によって走査された光は集光レンズ２０７によっ
て表示面１０７上に集光され、走査線２０９ａ〜２０９
ｎを形成する。
ートレンズ２０３の光源１０１と反対側の焦点面（焦点
距離ｆ）に位置するように配置されている。また、光源
１０１はコリメートレンズ２０３の光源側の焦点面に位
置するように配置されている。その結果、ＬＥＤ１０１
ａ〜１０１ｎからの光はそれぞれ平行光の状態でガルバ
ノミラー１０５に照射される。さらに、ガルバノミラー
１０５によって走査された光は集光レンズ２０７によっ
て表示面１０７上に集光され、走査線２０９ａ〜２０９
ｎを形成する。
【００２８】実施形態１と同様、コリメートレンズ２０
３に必要な大きさは、ＬＥＤを配列している方向には長
く、その直交方向には短くてよいので、長方形状に加工
して体積を小さくしてもよい。
３に必要な大きさは、ＬＥＤを配列している方向には長
く、その直交方向には短くてよいので、長方形状に加工
して体積を小さくしてもよい。
【００２９】実施形態１では、走査された光ビームが集
光する位置は、像面湾曲収差によって中央部と周辺部で
若干異なり中央部のほうが離れた位置で集光する（図２
（ｂ）参照）ため、表示面上で画像の画質が若干落ちて
しまう。また、中心を０としたときの走査角をθとする
と、表示面上でのビームの位置はｔａｎθで決まるの
で、ガルバノミラー１０５が等角速度で動いている場合
は、中央部と周辺部でＬＥＤの変調周波数を変える必要
がある。それに対し、本実施形態では、集光レンズ２０
７にｆ−θレンズを用いたり、収差補正レンズを用いる
ことで解決できるので、ＬＥＤの変調時の制御性の向
上、画質の向上を図ることができる。
光する位置は、像面湾曲収差によって中央部と周辺部で
若干異なり中央部のほうが離れた位置で集光する（図２
（ｂ）参照）ため、表示面上で画像の画質が若干落ちて
しまう。また、中心を０としたときの走査角をθとする
と、表示面上でのビームの位置はｔａｎθで決まるの
で、ガルバノミラー１０５が等角速度で動いている場合
は、中央部と周辺部でＬＥＤの変調周波数を変える必要
がある。それに対し、本実施形態では、集光レンズ２０
７にｆ−θレンズを用いたり、収差補正レンズを用いる
ことで解決できるので、ＬＥＤの変調時の制御性の向
上、画質の向上を図ることができる。
【００３０】本実施形態において、集光レンズ２０７と
して、複数枚のレンズ群で構成されてもよく、所定の曲
率を持つ凸ミラーや凹ミラーであってもよい。また、実
施形態１と同様、発光素子や走査素子については様々な
形態をとり得る。
して、複数枚のレンズ群で構成されてもよく、所定の曲
率を持つ凸ミラーや凹ミラーであってもよい。また、実
施形態１と同様、発光素子や走査素子については様々な
形態をとり得る。
【００３１】さらに、本実施形態ではコリメートレンズ
２０３を用いてＬＥＤからの光を平行光としたが、平行
光でなくてもよい。例えば図１（図２）のような光学系
において、ガルバノミラー１０５の表示面側に本実施形
態のような集光レンズを付加してもよい。
２０３を用いてＬＥＤからの光を平行光としたが、平行
光でなくてもよい。例えば図１（図２）のような光学系
において、ガルバノミラー１０５の表示面側に本実施形
態のような集光レンズを付加してもよい。
【００３２】（実施形態３）図５（ａ）は、本発明の実
施形態３の画像表示装置における光源の模式的な構成図
である。また、図５（ｂ）は表示面上での走査線の様子
を示している。
施形態３の画像表示装置における光源の模式的な構成図
である。また、図５（ｂ）は表示面上での走査線の様子
を示している。
【００３３】図５（ａ）において、３０１−１は赤色の
面発光型ＬＥＤ、３０１は面発光型ＬＥＤ３０１−１を
２次元状に配列した光源である。光源以外の構成は図１
と同様であり、詳細は省略する。これら複数のＬＥＤ
は、表示面上に形成された走査線の間隔が等間隔で並ぶ
ように所定のピッチで２次元状に並んでいる。図５
（ｂ）において、３０３−１は表示面１０７上に形成さ
れた走査線であり、ＬＥＤ３０１−１からの光に対応し
ている。図５（ｂ）のように、各走査線は、横方向には
図５（ａ）のＬＥＤの横方向の間隔に対応したずれを伴
っており、縦方向には所定の間隔で等間隔に並んでい
る。図５（ｂ）中３０５で示した領域を画像領域とすれ
ば、この領域に所定の解像度の画像を表示することがで
きる。各ＬＥＤを駆動する際は、走査線の横方向のずれ
に相当する時間をずらして各ＬＥＤに変調信号を与えれ
ばよい。
面発光型ＬＥＤ、３０１は面発光型ＬＥＤ３０１−１を
２次元状に配列した光源である。光源以外の構成は図１
と同様であり、詳細は省略する。これら複数のＬＥＤ
は、表示面上に形成された走査線の間隔が等間隔で並ぶ
ように所定のピッチで２次元状に並んでいる。図５
（ｂ）において、３０３−１は表示面１０７上に形成さ
れた走査線であり、ＬＥＤ３０１−１からの光に対応し
ている。図５（ｂ）のように、各走査線は、横方向には
図５（ａ）のＬＥＤの横方向の間隔に対応したずれを伴
っており、縦方向には所定の間隔で等間隔に並んでい
る。図５（ｂ）中３０５で示した領域を画像領域とすれ
ば、この領域に所定の解像度の画像を表示することがで
きる。各ＬＥＤを駆動する際は、走査線の横方向のずれ
に相当する時間をずらして各ＬＥＤに変調信号を与えれ
ばよい。
【００３４】本実施形態では、レンズ等の光学素子の大
きさを変えることなく容易に発光素子の数、すなわち走
査線の数を増やすことが可能となり、高解像度の画像を
表示させることが可能となる。
きさを変えることなく容易に発光素子の数、すなわち走
査線の数を増やすことが可能となり、高解像度の画像を
表示させることが可能となる。
【００３５】（実施形態３に基づく実施例）光源３０１
として、赤色の面発光型ＬＥＤを縦に５０μｍ間隔で１
００個、横に５０μm間隔で６個、合計６００個を２次
元状に集積化したもの（全体では５ｍｍ×０．３ｍｍ）
を用いる。横方向には若干角度を持たせて並べてあり、
その結果、走査線は等間隔となる。このような光源３０
１を図１の光学系に適応する。光源３０１の大きさは実
施形態１に基づく実施例で用いた光源１０１とほとんど
変わっておらず、レンズ１０３やガルバノミラー１０５
は実施形態１に基づく実施例と同じ大きさのものを用い
ることができ、６×４×２ｃｍ程度の筐体内に光源、レ
ンズ、ガルバノミラーを納めることが可能となる。
として、赤色の面発光型ＬＥＤを縦に５０μｍ間隔で１
００個、横に５０μm間隔で６個、合計６００個を２次
元状に集積化したもの（全体では５ｍｍ×０．３ｍｍ）
を用いる。横方向には若干角度を持たせて並べてあり、
その結果、走査線は等間隔となる。このような光源３０
１を図１の光学系に適応する。光源３０１の大きさは実
施形態１に基づく実施例で用いた光源１０１とほとんど
変わっておらず、レンズ１０３やガルバノミラー１０５
は実施形態１に基づく実施例と同じ大きさのものを用い
ることができ、６×４×２ｃｍ程度の筐体内に光源、レ
ンズ、ガルバノミラーを納めることが可能となる。
【００３６】ガルバノミラー１０５の偏向角が±約９度
（反射光の走査角は±１８度）であり、各ＬＥＤの変調
周波数が約５ＫＨｚであり、投影光学系の倍率が３０倍
になるように各光学素子を配置した場合、表示面１０７
上には縦１５ｃｍ、横２１ｃｍの画像（解像度縦６００
画素、横８００画素）を表示できる。
（反射光の走査角は±１８度）であり、各ＬＥＤの変調
周波数が約５ＫＨｚであり、投影光学系の倍率が３０倍
になるように各光学素子を配置した場合、表示面１０７
上には縦１５ｃｍ、横２１ｃｍの画像（解像度縦６００
画素、横８００画素）を表示できる。
【００３７】本実施形態において、光源３０１中のＬＥ
Ｄの配列の仕方はこれに限ったものではなく、走査線が
等間隔に並ぶようにＬＥＤの配列が縦方向にずれていれ
ばどのようなものでもよい。
Ｄの配列の仕方はこれに限ったものではなく、走査線が
等間隔に並ぶようにＬＥＤの配列が縦方向にずれていれ
ばどのようなものでもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学素子を最適配置することによって、低消費電力で、
小型化に適した画像表示装置を提供することができる。
光学素子を最適配置することによって、低消費電力で、
小型化に適した画像表示装置を提供することができる。
【図１】本発明による実施形態１の画像表示装置の模式
的な構成図である。
的な構成図である。
【図２】実施形態１の画像表示装置の光学系の模式的な
構成図である。
構成図である。
【図３】実施形態２の画像表示装置の模式的な構成図で
ある。
ある。
【図４】実施形態２の画像表示装置の光学系の模式的な
構成図である。
構成図である。
【図５】実施形態３の光源の模式的な構成図及びスクリ
ーンの拡大図である。
ーンの拡大図である。
【図６】従来の画像表示装置の模式的な構成図である。
【図７】従来のレーザビームプリンターの模式的な構成
図である。
図である。
１０１，３０１ 光源
１０１ａ〜１０１ｎ，３０１−１ ＬＥＤ
１０３ レンズ
１０５ ガルバノミラー
１０７ 表示面
１０９ａ〜１０９ｎ，２０９ａ〜２０９ｎ，３０３−１
走査線 ２０３ コリメートレンズ ２０７ 集光レンズ ３０５ 画像領域
走査線 ２０３ コリメートレンズ ２０７ 集光レンズ ３０５ 画像領域
Claims (10)
- 【請求項１】 画像の走査線数と同数の発光素子によっ
て入力された画像信号に応じて発散光を出射する発光素
子アレイと、この発光素子アレイからの複数の光ビーム
を反射して一方向に走査する走査素子と、前記複数の光
ビームを表示面上に集光して画像を形成する投影光学系
とを備え、 前記投影光学系は、前記発光素子アレイと走査素子との
間に設けられた第１の集光素子を有し、 この第１の集光素子の走査素子側の焦点面上、あるいは
その近傍に前記走査素子の反射面が設けられていること
を特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２】 前記投影光学系が、前記走査素子と表示
面との間に設けられた第２の集光素子をさらに有するこ
とを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。 - 【請求項３】 前記発光素子アレイは、前記第１の集光
素子の発光素子アレイ側の焦点面上、あるいはその近傍
に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載
の画像表示装置。 - 【請求項４】 表示面上での走査線の間隔が一定となる
ように、前記発光素子アレイの各発光素子が１次元状あ
るいは２次元状に配置されていることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項５】 前記発光素子アレイが、面発光レーザア
レイあるいは面発光型ＬＥＤアレイであることを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項６】 前記発光素子アレイが、端面発光型半導
体レーザアレイ、単面発光型ＬＥＤアレイ、あるいはス
ーパールミネッセントダイオードアレイであることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示装
置。 - 【請求項７】 前記走査素子が、ガルバノミラーあるい
は回転ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項８】 前記走査素子が半導体プロセスによって
形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載の画像表示装置。 - 【請求項９】 前記ガルバノミラーが機械的組み立てに
よって形成されていることを特徴とする請求項７記載の
画像表示装置。 - 【請求項１０】 前記第１、第２の集光素子は、単一あ
るいは複数のレンズ、又は所定の曲率を有するミラーで
構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれ
かに記載の画像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001209578A JP2003021801A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001209578A JP2003021801A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003021801A true JP2003021801A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19045210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001209578A Pending JP2003021801A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003021801A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100816546B1 (ko) | 2006-11-30 | 2008-03-25 | 에이치비전자주식회사 | 투사장치를 가진 조작패널조립체 |
| JP2008276189A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Hoya Corp | マルチビーム走査光学系 |
| CN111344593A (zh) * | 2017-08-21 | 2020-06-26 | 业纳光学系统有限公司 | 用于带有被遮盖元件覆盖的扫描镜的lidar扫描器的发射装置 |
-
2001
- 2001-07-10 JP JP2001209578A patent/JP2003021801A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100816546B1 (ko) | 2006-11-30 | 2008-03-25 | 에이치비전자주식회사 | 투사장치를 가진 조작패널조립체 |
| JP2008276189A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Hoya Corp | マルチビーム走査光学系 |
| CN111344593A (zh) * | 2017-08-21 | 2020-06-26 | 业纳光学系统有限公司 | 用于带有被遮盖元件覆盖的扫描镜的lidar扫描器的发射装置 |
| CN111373278A (zh) * | 2017-08-21 | 2020-07-03 | 业纳光学系统有限公司 | 带有通过准直性的遮盖元件覆盖的扫描镜的发射装置 |
| JP2020531911A (ja) * | 2017-08-21 | 2020-11-05 | イエーノプティーク オプティカル システムズ ゲーエムベーハー | カバー要素によって覆われたスキャンミラーを備えたライダースキャナ用の送信器 |
| JP7232818B2 (ja) | 2017-08-21 | 2023-03-03 | イエーノプティーク オプティカル システムズ ゲーエムベーハー | カバー要素によって覆われたスキャンミラーを備えたライダースキャナ用の送信器 |
| US11764539B2 (en) | 2017-08-21 | 2023-09-19 | Jenoptik Optical Systems Gmbh | Transmitting device for a LIDAR scanner having a scanning mirror covered by a cover element |
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