JP2006259242A - Optical equipment and adjusting method - Google Patents
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Description
本発明は光学機器および調整方法に関し、特に、1次元表示素子を用いて、より歪みの少ない画像を表示させることができるようにした光学機器および調整方法に関する。 The present invention relates to an optical apparatus and an adjustment method, and more particularly, to an optical apparatus and an adjustment method that can display an image with less distortion using a one-dimensional display element.
近年、新しい放送方式の導入や、演算素子の進歩に伴う画像処理速度の向上、あるいは、フィルムを使って拡大投影を行う従来形態(所謂アナログシネマ)から、ディジタル信号処理を利用した形態(ディジタルシネマ)への変換等において、高解像度に対する要求が高まりつつある。液晶ライトバルブなどの2次元表示素子は、このような高解像化への流れに追随することが難しい状況にあり、その理由として画素数の増加や画素サイズの小型化に起因する不都合が挙げられる。 In recent years, the introduction of a new broadcasting system, the improvement of image processing speed accompanying the advancement of arithmetic elements, or the form using digital signal processing (digital cinema) from the conventional form (so-called analog cinema) that performs enlarged projection using film. ), The demand for high resolution is increasing. A two-dimensional display element such as a liquid crystal light valve is in a situation where it is difficult to follow the trend toward higher resolution, and this is due to inconveniences due to an increase in the number of pixels and a reduction in pixel size. It is done.
例えば、表示素子のサイズを固定したままで、(総)画素数を増やすことによって高解像化を図ろうとすると、表示部の開口部についての縮小化を余儀なくされる結果、明るさが犠牲になる(明るいプロジェクタ装置の実現が困難になる)。一方、画素サイズを固定のままで高解像化を図ろうとすると、必然的に表示素子のサイズが大きくなってしまうという不都合を招き、光学系を含めた装置が大型化したり、高価なものになってしまう。 For example, if an attempt is made to increase the resolution by increasing the (total) number of pixels while keeping the size of the display element fixed, the aperture of the display unit is forced to be reduced, resulting in a sacrifice in brightness. (It becomes difficult to realize a bright projector device). On the other hand, trying to achieve high resolution with a fixed pixel size inevitably incurs the disadvantage of increasing the size of the display element, which increases the size of the device including the optical system and makes it expensive. turn into.
尚、画素の小サイズ化については、表示素子の製造工程において、より小さな異物混入の防止対策を講じる必要をもたらす。また、表示素子の大型化においては、生産装置そのものの大型化が必要となる。 Note that the reduction in the size of the pixels necessitates taking measures to prevent a smaller amount of foreign matter from being mixed in the display element manufacturing process. In addition, in order to increase the size of the display element, it is necessary to increase the size of the production apparatus itself.
この点で、1次元表示素子を用いて所定方向への走査を行う構成形態を採用すれば、素子の画素配列数を大幅に低減することができる。 In this regard, if a configuration in which scanning is performed in a predetermined direction using a one-dimensional display element is employed, the number of pixel arrays of elements can be greatly reduced.
一例として、高精細度テレビあるいは高品位テレビ、所謂HDTV(High Definition TeleVision)において、2次元表示素子を用いる場合には、1920×1080≒207万画素に相当する素子数が必要であるのに対して、1次元表示素子を用いてH(水平)方向に走査を行うシステムでは、1080画素に相当する素子数で実現できるので、後者の優位性は明らかである。 As an example, when a two-dimensional display element is used in a high-definition television or a high-definition television, so-called HDTV (High Definition TeleVision), the number of elements corresponding to 1920 × 1080≈2,070,000 pixels is required. In a system that scans in the H (horizontal) direction using a one-dimensional display element, the latter advantage is obvious because it can be realized with the number of elements corresponding to 1080 pixels.
そこで、1次元表示素子を用いることにより高解像度化への対応を図る技術が提案されている。このような1次元表示素子を用いて画像を表示する表示装置として、例えば、1次元表示素子としての、一方向に配列されている1次元光変調素子に対して線状ビーム(線状の光)を照射し、その線状ビームが、1次元光変調素子において空間変調されることにより得られた光を、ガルバノミラーを用いて1次元光変調素子の配列方向と直交する方向に沿って走査しながらスクリーンに投影することにより、画像を表示する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In view of this, there has been proposed a technique for achieving a higher resolution by using a one-dimensional display element. As a display device that displays an image using such a one-dimensional display element, for example, a linear beam (linear light) is applied to a one-dimensional light modulation element arranged in one direction as a one-dimensional display element. ) And the light obtained by spatially modulating the linear beam in the one-dimensional light modulation element is scanned along a direction orthogonal to the arrangement direction of the one-dimensional light modulation element using a galvano mirror. However, a method for displaying an image by projecting it on a screen has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、スクリーンに画像を表示させる表示装置を複数個用いて、それぞれの表示装置が表示させる画像を所定の方向に並べたり、複数の画像を重ね合わせたりして1つの画像を表示させることによって、スクリーン上により大きい画像、またはより光量の大きい画像を表示することができる。 By the way, by using a plurality of display devices that display images on the screen, images displayed by the respective display devices are arranged in a predetermined direction, or a plurality of images are superimposed to display one image. A larger image or a larger amount of light can be displayed on the screen.
この場合、各表示装置によりスクリーンに表示された画像が歪んでいると、スクリーン上において隣り合う画像の境界が目立たないように画像を並べたり、画像どうしを正確に重ね合わせたりすることができなくなってしまう。 In this case, if the image displayed on the screen by each display device is distorted, it is impossible to arrange the images so that the border between adjacent images is not conspicuous on the screen or to superimpose the images accurately. End up.
例えば、液晶パネルやDMD(Digital Micro mirror Device)(商標)などの2次元表示素子を利用した表示装置を用いる場合、図1Aに示すようなスクリーン上に表示される画像の歪みは、主に、スクリーンに対して表示装置が傾いていることにより生じる。図1Aにおいては、スクリーンに表示された画像は、図中、時計回りの方向に傾いた状態で表示されている。したがって、スクリーンに対して表示装置自体を傾けて(角度を調整して)、表示装置を配置し直すことによって、図1Bに示すように、スクリーン上における画像の歪みを補正することができる。図1Bでは、画像の図中、左右の端の辺が上下方向に平行となり、画像の図中、上下の端の辺が横方向に平行となっており、歪みのない長方形の画像が表示されている。 For example, when a display device using a two-dimensional display element such as a liquid crystal panel or DMD (Digital Micro mirror Device) (trademark) is used, distortion of an image displayed on the screen as shown in FIG. This is caused by the tilt of the display device with respect to the screen. In FIG. 1A, the image displayed on the screen is displayed in a state tilted in the clockwise direction in the drawing. Therefore, by tilting the display device itself (adjusting the angle) with respect to the screen and rearranging the display device, distortion of the image on the screen can be corrected as shown in FIG. 1B. In FIG. 1B, the left and right edge sides in the image are parallel to the vertical direction, and the upper and lower edge sides in the image are parallel to the horizontal direction, and a rectangular image without distortion is displayed. ing.
これに対して、例えば、GLV(Grating Light Valve)(商標)などにより構成される1次元表示素子を利用した表示装置を用いる場合、例えば、図2Aに示すように、1次元光変調素子において空間変調されることにより得られた、図中、上下方向に長い1次元像11−1(を結像させるための光)は、例えば、ガルバノミラーなどにより、図中、左側から右側の方向に走査されてスクリーンに投影される。このとき、光源や1次元光変調素子が、ガルバノミラーに対して傾いていたり、レンズなどから構成される結像光学系の光軸のずれなどにより像が傾いたりすると、図2Bに示すように、ガルバノミラーに入射する1次元像11−2は、縦方向に平行ではない傾いたものとなる。ガルバノミラーに入射した1次元像11−2は、傾いたままガルバノミラーにより、図中、左側から右側の方向に走査されてスクリーンに投影される。 On the other hand, for example, when a display device using a one-dimensional display element constituted by GLV (Grating Light Valve) (trademark) or the like is used, for example, as shown in FIG. The one-dimensional image 11-1 (light for forming an image) that is obtained by modulation and is long in the vertical direction in the figure is scanned from the left side to the right side in the figure by, for example, a galvanometer mirror. And projected onto the screen. At this time, if the light source or the one-dimensional light modulation element is tilted with respect to the galvanometer mirror, or if the image is tilted due to a deviation of the optical axis of the imaging optical system composed of a lens or the like, as shown in FIG. 2B. The one-dimensional image 11-2 incident on the galvanometer mirror is inclined not parallel to the vertical direction. The one-dimensional image 11-2 incident on the galvanometer mirror is scanned from the left side to the right side in the figure and projected onto the screen by the galvanometer mirror while being tilted.
したがって、図3Aに示すように、ガルバノミラーが傾いたままの1次元像を図中、左側から右側の方向、および右側から左側の方向に走査するので、これにより形成される2次元像は平行四辺形となり、2次元像はそのままスクリーンに投影されて、スクリーン上には、図3Bに示すように、平行四辺形の歪んだ画像が表示されることになる。 Therefore, as shown in FIG. 3A, since the one-dimensional image with the galvanometer mirror tilted is scanned from the left side to the right side and from the right side to the left side, the two-dimensional image formed thereby is parallel. The two-dimensional image is projected on the screen as it is, and a distorted image of the parallelogram is displayed on the screen as shown in FIG. 3B.
光源や1次元光変調素子のガルバノミラーに対する傾き、または結像光学系の光軸のずれなどによる像の傾きによって生じる画像の歪みは、投影される像自体が歪んでいるので、表示装置を配置し直すことでは補正することができない。上述した技術では、1次元表示素子を利用した表示装置を用いて、このような歪みを生じさせることなく画像を表示させることができなかった。 Image distortion caused by the tilt of the light source or the one-dimensional light modulation element with respect to the galvanometer mirror or the tilt of the image due to the deviation of the optical axis of the imaging optical system causes the projected image itself to be distorted. It cannot be corrected by reworking. In the above-described technique, an image cannot be displayed without causing such distortion using a display device using a one-dimensional display element.
そのため、1次元表示素子を用いた表示装置においては、スクリーン上において、重ね合わせた画像にずれが生じて、スクリーンに表示される画像の色がずれて見えたり、隣り合う画像と画像との間に隙間ができたりして、スクリーン上に正確に画像を並べたり、重ね合わせたりすることができなかった。 For this reason, in a display device using a one-dimensional display element, the superimposed images are shifted on the screen, and the colors of the images displayed on the screen appear to be shifted, or between adjacent images. As a result, there was a gap in the image, and the images could not be accurately arranged or superimposed on the screen.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、1次元表示素子を利用した表示装置を用いて、より歪みの少ない画像を表示させることができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to display an image with less distortion using a display device using a one-dimensional display element.
本発明の光学機器は、平行光線である第1の像を形成するための光を反射する反射手段の反射面を、所定の第1の直線を軸として回動させて、反射面において反射された第1の像を形成するための光の、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直な第2の直線に対する角度を調整する調整手段と、反射手段に反射された平行光線である第1の像を形成するための光であって、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ、第2の直線に垂直な第3の直線と平行な方向に走査された第1の像を形成するための光を集光して、光軸に垂直な第1の平面上に、走査された第1の像からなる第2の像を結像させる結像手段とを備えることを特徴とする。 The optical apparatus of the present invention is reflected on the reflecting surface by rotating the reflecting surface of the reflecting means for reflecting the light for forming the first image, which is a parallel light beam, about the predetermined first straight line. Adjusting means for adjusting the angle of the light for forming the first image with respect to the second straight line perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image, and parallel rays reflected by the reflecting means Scanning in the direction parallel to the third straight line perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image and perpendicular to the second straight line. Imaging means for condensing the light for forming the first image and forming a second image composed of the scanned first image on the first plane perpendicular to the optical axis It is characterized by providing.
調整手段には、反射手段としてのガルバノミラーの反射面に入射した第1の像を形成するための光の第2の直線に対する角度を調整させるようにすることができる。 The adjustment means can adjust the angle of the light for forming the first image incident on the reflection surface of the galvanometer mirror as the reflection means with respect to the second straight line.
光学機器には、入射した光を視準して平行光線である第1の像を形成するための光を生成させ、生成させた第1の像を形成するための光を反射手段に入射させる視準手段をさらに設けることができる。 The optical device collimates the incident light, generates light for forming a first image that is a parallel light beam, and causes the light for forming the generated first image to enter the reflecting means. A collimation means can further be provided.
本発明の調整方法は、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直な第1の直線と平行な方向に走査された平行光線である第1の像を形成するための光を集光して、光軸に垂直な第1の平面上に、走査された第1の像からなる第2の像を結像させる結像手段に、平行光線である第1の像を形成するための光を反射手段の反射面において反射させて、入射させる反射ステップと、反射手段の反射面を所定の第2の直線を軸として回動させて、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ第1の直線に垂直な第3の直線に対する、反射面において反射された第1の像を形成するための光の角度を調整する調整ステップとを含むことを特徴とする。 In the adjustment method of the present invention, the light for forming the first image, which is a parallel light beam scanned in a direction parallel to the first straight line perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image, is used. A first image that is a parallel light beam is formed on an imaging unit that focuses and forms a second image composed of the scanned first image on a first plane perpendicular to the optical axis. Light for reflecting the light for reflection on the reflecting surface of the reflecting means and making it incident, and light for forming the first image by rotating the reflecting surface of the reflecting means about the predetermined second straight line Adjusting the angle of light for forming the first image reflected on the reflecting surface with respect to the third straight line perpendicular to the traveling direction of the first straight line and perpendicular to the first straight line. .
本発明の光学機器においては、平行光線である第1の像を形成するための光を反射する反射手段の反射面が、所定の第1の直線を軸として回動されて、反射面において反射された第1の像を形成するための光の、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直な第2の直線に対する角度が調整され、反射手段に反射された平行光線である第1の像を形成するための光であって、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ、第2の直線に垂直な第3の直線と平行な方向に走査された第1の像を形成するための光が集光されて、光軸に垂直な第1の平面上に、走査された第1の像からなる第2の像が結像される。 In the optical apparatus of the present invention, the reflecting surface of the reflecting means for reflecting the light for forming the first image that is a parallel light beam is rotated about the predetermined first straight line and reflected on the reflecting surface. The parallel light beam reflected by the reflecting means is adjusted with respect to the second straight line perpendicular to the traveling direction of the light beam for forming the first image of the light beam for forming the first image. Light for forming a first image, scanned in a direction perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image and parallel to a third straight line perpendicular to the second straight line The light for forming the first image is collected, and a second image composed of the scanned first image is formed on the first plane perpendicular to the optical axis.
本発明の調整方法においては、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直な第1の直線と平行な方向に走査された平行光線である第1の像を形成するための光を集光して、光軸に垂直な第1の平面上に、走査された第1の像からなる第2の像を結像させる結像手段に、平行光線である第1の像を形成するための光が反射手段の反射面において反射されて、入射される反射ステップと、反射手段の反射面が所定の第2の直線を軸として回動されて、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ第1の直線に垂直な第3の直線に対する、反射面において反射された第1の像を形成するための光の角度が調整される。 In the adjustment method of the present invention, the light for forming the first image, which is a parallel light beam scanned in the direction parallel to the first straight line perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image. The first image, which is a parallel light beam, is formed on the imaging means that forms a second image consisting of the scanned first image on the first plane perpendicular to the optical axis. The light to be reflected is reflected on the reflecting surface of the reflecting means, and the incident reflecting step and the reflecting surface of the reflecting means are rotated about a predetermined second straight line to form the first image. The angle of the light for forming the first image reflected on the reflecting surface with respect to the third straight line perpendicular to the light traveling direction and perpendicular to the first straight line is adjusted.
本発明によれば、画像を表示させることができる。特に、1次元表示素子を利用した表示装置を用いて、より歪みの少ない画像を表示させることができる。 According to the present invention, an image can be displayed. In particular, an image with less distortion can be displayed using a display device using a one-dimensional display element.
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本明細書に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。 Embodiments of the present invention will be described below. The correspondence relationship between the invention described in this specification and the embodiments of the invention is exemplified as follows. This description is intended to confirm that the embodiments supporting the invention described in this specification are described in this specification. Therefore, although there is an embodiment which is described in the embodiment of the invention but is not described here as corresponding to the invention, it means that the embodiment is not It does not mean that it does not correspond to the invention. Conversely, even if an embodiment is described herein as corresponding to an invention, that means that the embodiment does not correspond to an invention other than the invention. Absent.
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出現、追加される発明の存在を否定するものではない。 Further, this description does not mean all the inventions described in this specification. In other words, this description is for the invention described in the present specification, which is not claimed in this application, that is, for the invention that will be applied for in the future or that will appear and be added by amendment. It does not deny existence.
請求項1に記載の光学機器は、平行光線である第1の像を形成するための光を反射する反射手段(例えば、図4の走査部35)の反射面を、所定の第1の直線(例えば、図4の直線B1に平行な直線)を軸として回動させて、反射面において反射された第1の像を形成するための光の、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直な第2の直線(例えば、図4のz軸方向に平行な直線)に対する角度を調整する調整手段(例えば、図4のシム36)と、反射手段に反射された平行光線である第1の像を形成するための光であって、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ、第2の直線に垂直な第3の直線(例えば、図4のx軸方向に平行な直線)と平行な方向に走査された第1の像を形成するための光を集光して、光軸に垂直な第1の平面(例えば、図7の像面121)上に、走査された第1の像からなる第2の像を結像させる結像手段(例えば、図4の2次光学系34−2)とを備えることを特徴とする。
The optical apparatus according to
請求項2に記載の光学機器は、調整手段(例えば、図4のシム36)は、反射手段としてのガルバノミラー(例えば、図4の走査部35)の反射面に入射した第1の像を形成するための光の第2の直線に対する角度を調整することを特徴とする。
In the optical apparatus according to
請求項3に記載の光学機器は、入射した光を視準して平行光線である第1の像を形成するための光を生成し、生成した第1の像を形成するための光を反射手段(例えば、図4の走査部35)に入射させる視準手段(例えば、図4の2次光学系34−1)をさらに備えることを特徴とする。
The optical apparatus according to
請求項4に記載の調整方法は、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直な第1の直線(例えば、図4のx軸方向に平行な直線)と平行な方向に走査された平行光線である第1の像を形成するための光を集光して、光軸に垂直な第1の平面(例えば、図7の像面121)上に、走査された第1の像からなる第2の像を結像させる結像手段(例えば、図4の2次光学系34−2)に、平行光線である第1の像を形成するための光を反射手段(例えば、図4の走査部35)の反射面において反射させて、入射させる反射ステップ(例えば、図18のステップS13の処理)と、反射手段の反射面を所定の第2の直線(例えば、図4の直線B1に平行な直線)を軸として回動させて、第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ第1の直線に垂直な第3の直線(例えば、図4のz軸方向に平行な直線)に対する、反射面において反射された第1の像を形成するための光の角度を調整する調整ステップ(例えば、図18のステップS15の処理)とを含むことを特徴とする。
The adjustment method according to
本発明は、プリンタなどの画像出力装置、スキャナなどの画像読取装置、光を1次元光変調素子において変調することにより得られる1次元像を、走査手段により走査することで2次元像を形成し、これを投影表示する前面投射型、または背面投射型の表示装置などに適用できる。 The present invention forms an image output device such as a printer, an image reading device such as a scanner, and a one-dimensional image obtained by modulating light with a one-dimensional light modulation element by scanning with a scanning unit. It can be applied to a front projection type or rear projection type display device that projects and displays this.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図4は、本発明を適用した表示装置の構成例を示す斜視図である。図中、x軸、y軸、およびz軸は、それぞれ互いに直交する座標系の軸を表しており、矢印A1は、走査ミラー55を回動させる方向を表している。また、直線B1は、x軸およびy軸のそれぞれと、直線B1とのなす角度が45度のxy平面上の直線であり、走査ミラー55の位置を調整するために、走査部35を回動させる軸と平行な直線を表している。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of a display device to which the present invention is applied. In the drawing, the x axis, the y axis, and the z axis represent axes of a coordinate system orthogonal to each other, and the arrow A1 represents the direction in which the
表示装置は、基盤31、1次元変調部32、シュリーレン光学系33、2次光学系34−1、2次光学系34−2、走査部35、およびシム36を含むように構成され、水平な基盤31上に、1次元変調部32、シュリーレン光学系33、2次光学系34−1、2次光学系34−2、走査部35、およびシム36が配置されている。
The display device includes a
1次元変調部32は、例えば、光源、1次元表示素子の一例としての1次元光変調素子、光源から射出した光を1次元光変調素子に入射(照射)させる照明光学系などからなり、1次元像を形成するための光を射出し、シュリーレン光学系33の外装の入射口51から、シュリーレン光学系33に入射させる。
The one-
なお、1次元変調部32の詳細は後述するが、光源はz軸方向に配列されており、光を射出して、照明光学系を介してz軸方向に配列されているGLVなどの1次元光変調素子に入射させる。そして、1次元光変調素子は光源から入射した光を回折させ、これにより生じた回折光を空間変調して、空間変調された光(回折光)を入射口51からシュリーレン光学系33に入射させる。
Although the details of the one-
シュリーレン光学系33は、例えば、複数のミラーなどからなり、1次元変調部32から入射した光のうち、特定の回折光成分を分離させて(遮断して)、分離させていない回折光をシュリーレン光学系33の外装の出射口52から出射させ、2次光学系34−1の外装の入射口53から2次光学系34−1に入射させる。
The schlieren
2次光学系34−1および2次光学系34−2は複数のレンズからなる、2次元像を結像させるための光学系であり、2次光学系34−1と2次光学系34−2との間に配置された走査部35に関して対称的な構造となっている。
The secondary optical system 34-1 and the secondary optical system 34-2 are optical systems for forming a two-dimensional image including a plurality of lenses. The secondary optical system 34-1 and the secondary optical system 34- 2 is symmetric with respect to the
2次光学系34−1は、シュリーレン光学系33から入射した光を視準し、視準した光を、x軸と平行な方向に2次光学系34−1の外装の出射口54から出射させて、走査部35の走査ミラー55に入射させる(照射する)。
The secondary optical system 34-1 collimates the light incident from the schlieren
走査部35は、例えば、ガルバノミラーなどから構成され、2次光学系34−1からの光を反射する走査ミラー55、および走査ミラー55を矢印A1の方向に回動させる駆動部56を備えている。走査ミラー55は平板状のミラーであり、駆動部56の図示せぬ回転軸に固定されている。また、走査ミラー55の回動の中心の位置は、その反射面が2次光学系34−1から入射する光(x軸)に対して45度の角度をなす位置となっており、2次光学系34−1から入射した光を反射して、反射した光を2次光学系34−2の外装の入射口57から、2次光学系34−2に入射させる。
The
駆動部56は、図示せぬ駆動回路から供給された駆動信号に基づいて、駆動部56の図示せぬガルバノモータの回転軸を回動させることにより、回転軸に固定されている走査ミラー55をz軸に平行な直線(ガルバノモータの回転軸)を軸として、矢印A1の方向に回動させ、走査ミラー55に照射された光をx軸と平行な方向に走査させる。駆動部56は、ガルバノモータの軸方向を固定するように、ガルバノモータを保持している。走査部35において走査された光(光束)は、2次光学系34−2の外装の入射口57から、2次光学系34−2に入射する。
The
2次光学系34−2は、走査部35から入射した光(光束)を集光して、集光した光を2次光学系34−2の外装の出射口58から出射させて、2次光学系34−2の光軸に垂直な平面上に2次元像を形成(結像)させる。なお、図示は省略するが、例えば、2次光学系34−2の後段には、2次光学系34−2から出射した2次元像を中間像として、これを図示せぬスクリーン上に拡大投影するための投影光学系が配置されており、投影光学系は、2次光学系34−2から入射した光(光束)をスクリーンに投影して、スクリーンに2次元の画像を表示させる。
The secondary optical system 34-2 condenses the light (light flux) incident from the
また、基盤31と走査部35の駆動部56との間には、必要に応じてシム36が挿入される。シム36は、例えば、金属などの薄い板で形成されており、シム36と走査部35の駆動部56とが当接するシム36の面には、傾斜が設けられている。したがって、シム36が、基盤31と走査部35の駆動部56との間に挿入されることにより、走査部35(の走査ミラー55)が、走査ミラー55を固定(保持)している駆動部56のガルバノモータの回転軸を含む直線上の点を通り、かつ直線B1と平行な直線を軸として回動されて、2次光学系34−1から走査ミラー55の反射面に入射する光の角度が調整される。
Further, a
基盤31上の1次元変調部32、シュリーレン光学系33、2次光学系34−1のそれぞれは、走査ミラー55を回動させて光を走査しない場合(走査ミラー55を矢印A1の方向に回動させない場合)、1次元変調部32から出射した光が、シュリーレン光学系33、および2次光学系34−1を介して走査ミラー55の反射面に対して45度の角度をなすように(x軸と平行に)して、走査ミラー55に入射するように配置されているが、1次元変調部32を構成するGLVなどの1次元光変調素子や、1次元変調部32乃至2次光学系34−1のそれぞれを構成する各光学素子などが傾いて配置されていると、走査ミラー55に入射する光は、z軸に対して傾いてしまう。このような場合、画像を表示させる光が走査ミラー55において走査され、2次光学系34−2を介してスクリーン上に投影されることによって表示される画像は、例えば、図3で示したように、長方形の画像ではない、平行四辺形の歪んだ画像となってしまう。
Each of the one-
そこで、図5に示すように、基盤31と走査部35の駆動部56との間にシム36を挿入して、矢印A11または矢印A12の方向に走査ミラー55を傾けて、2次光学系34−1からの光が、走査ミラー55の反射面に入射する角度を調整することによって画像の歪みを補正し、歪みのない長方形の2次元画像を表示させることができる。なお、矢印Rおよび矢印Qは、それぞれx軸およびy軸を、z軸を回転軸として、図中、時計回りに45度だけ回転させた方向を示す。また、図5において、図4における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。
Therefore, as shown in FIG. 5, the
例えば、シム36の表面上の所定の位置から、矢印Rの方向にいくにしたがってz軸方向の厚みが薄くなるシム36を、基盤31と駆動部56との間に挿入することによって、走査部35を、走査ミラー55を固定(保持)している駆動部56のガルバノモータの回転軸を含む直線上の点を通り、かつ矢印Qと平行な直線を軸として、矢印A11の方向に回動させることができる。
For example, by inserting the
同様に、シム36の表面上の所定の位置から、矢印Rの方向にいくにしたがってz軸方向の厚みが厚くなるシム36を、基盤31と駆動部56との間に挿入することによって、走査部35を、走査ミラー55を固定(保持)している駆動部56のガルバノモータの回転軸を含む直線上の点を通り、かつ矢印Qと平行な直線を軸として、矢印A12の方向に回動させることができる。
Similarly, scanning is performed by inserting the
また、例えば、一定の厚さの複数のシム36を基盤31と駆動部56との間に挿入することによっても、走査部35を矢印A11の方向に回動させることができる。この場合、駆動部56と基盤31とが当接する駆動部56の面の一部分にシム36が挿入される。逆に、基盤31と駆動部56との間に挿入されたシム36を1つずつ抜いていくと、走査部35を矢印A12の方向に回動させることができる。
Also, for example, the
なお、2次光学系34−1からの光が、走査ミラー55の反射面に入射する角度、すなわち、走査部35を基盤31に対して傾ける角度の調整は、走査部35自体を回動させずに、走査ミラー55だけを矢印A11または矢印A12の方向に回動させるようにしてよく、また、走査部35を矢印A11または矢印A12の方向に、リニアに回動させることができる機構を走査部35に設けるようにしてもよい。さらに、基盤31と駆動部56との間に、複数のシム36を1つずつ挿入することによって、走査部35を基盤31に対して傾ける角度を段階的に調整することも可能である。
The angle at which the light from the secondary optical system 34-1 is incident on the reflection surface of the
このように、2次光学系34−1からの光が、走査ミラー55の反射面に入射する角度(すなわち、走査ミラー55の反射面に入射した光が反射する方向)を調整することによって、例えば、図6に示すように、2次光学系34−1から走査ミラー55の反射面に、z軸方向に対して傾いた線状の光が入射した場合においても、走査ミラー55(走査部35)から2次光学系34−2に、z軸方向に平行な線状の光を入射させることができる。なお、図6において、図5における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。また、より詳細には、2次光学系34−1から走査ミラー55の反射面に入射する光は、y軸方向と平行な方向に広がりを有するが、図6では、説明のため、y軸方向と平行な方向に広がりを有さない線状の光が入射するものとする。
In this way, by adjusting the angle at which the light from the secondary optical system 34-1 is incident on the reflection surface of the scanning mirror 55 (that is, the direction in which the light incident on the reflection surface of the
図中、点E1、点F1、点G1、および点H1のそれぞれは、長方形状の走査ミラー55の反射面の頂点のそれぞれを示しており、点E1’および点F1’は、点H1および点G1を通る直線を軸として点E1および点F1を、図中、手前側に所定の角度θだけ回動させた点を示している。また、点K1および点K2を結ぶ直線は、2次光学系34−1から走査ミラー55に入射する線状の光を表しており、点K1および点K2は、それぞれ2次光学系34−1からの線状の光の端点が通過する点(位置)を表している。
In the figure, point E1, point F1, point G1, and point H1 respectively indicate the vertices of the reflection surface of the
さらに、点J1、点J3、点K3、および点K5のそれぞれは、2次光学系34−1から出射して点K1を通過した光が、2次光学系34−2に入射するまでに通過する点(位置)を示しており、点J2、点K4、および点K6のそれぞれは、2次光学系34−1から出射して点K2を通過した光が、2次光学系34−2に入射するまでに通過する点(位置)を示している。 Further, each of the point J1, the point J3, the point K3, and the point K5 passes until the light emitted from the secondary optical system 34-1 and passing through the point K1 enters the secondary optical system 34-2. The points (positions) to be transmitted are shown. The light emitted from the secondary optical system 34-1 and passed through the point K2 to each of the points J2, K4, and K6 enters the secondary optical system 34-2. The points (positions) that pass before the incidence is shown.
基盤31と駆動部56との間にシム36が挿入されていない場合、すなわち、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55の反射面に入射する角度(走査ミラー55の反射面に入射した光が反射する方向)が調整されていない場合、走査ミラー55は、走査ミラー55の反射面の頂点E1と頂点H1とを結ぶ直線、および頂点F1と頂点G1とを結ぶ直線が、それぞれz軸と平行になるように、基盤31上に配置されている。この状態においては、2次光学系34−1から走査ミラー55に入射する光、および走査ミラー55から2次光学系34−2に入射する光は、それぞれ、z軸に平行な方向に長い線状の光となることが理想的である。
When the
ここで、点K1および点K2を結ぶ直線で表される線状の光が、2次光学系34−1からx軸方向とは反対の方向に出射し、走査ミラー55に入射する場合を考える。点K1および点K2を結ぶ直線は、z軸方向に平行な直線を、y軸方向とは反対の方向に所定の角度だけ傾けた直線となっている。このとき、2次光学系34−1から出射した線状の光のうち、点K1を通過して走査ミラー55の反射面に入射する、x軸方向とは反対の方向に進む光は、点E1、点F1、点G1、および点H1のそれぞれを頂点とする長方形状の走査ミラー55の反射面上の点J1において反射し、点K3を通過して2次光学系34−2に入射する。一方、2次光学系34−1から出射した線状の光のうち、点K2を通過して走査ミラー55の反射面に入射する、x軸方向とは反対の方向に進む光は、点E1、点F1、点G1、および点H1のそれぞれを頂点とする長方形状の走査ミラー55の反射面上の点J2において反射し、点K4を通過して2次光学系34−2に入射する。
Here, a case is considered where linear light represented by a straight line connecting the points K1 and K2 is emitted from the secondary optical system 34-1 in a direction opposite to the x-axis direction and is incident on the
したがって、走査ミラー55から2次光学系34−2には、点K3および点K4を結ぶ直線で表される線状の光が入射することになる。ここで、点K3および点K4を結ぶ直線は、点K1および点K2を結ぶ直線と平行な直線となり、走査ミラー55はz軸方向と平行な直線を軸として回動するようになされているので、点K3および点K4を結ぶ直線で表される線状の光は、x軸方向またはx軸方向とは反対の方向に走査されることになる。その結果、光が2次光学系34−2から出射し、さらに投影光学系を介してスクリーン上に照射されることで表示(投影)される画像は、長方形ではなく、平行四辺形の歪んだ画像となる。
Therefore, linear light represented by a straight line connecting the point K3 and the point K4 enters the secondary optical system 34-2 from the
これに対して、基盤31と駆動部56との間にシム36を挿入し、走査ミラー55の反射面を、点H1および点G1を通る直線を軸として、図中、手前側に所定の角度θだけ回動させた場合、すなわち、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55の反射面に入射する角度(走査ミラー55の反射面に入射した光が反射する方向)を調整した場合、走査ミラー55の反射面は、点E1’、点F1’、点G1、および点H1のそれぞれを頂点とする長方形で表され、走査ミラー55の反射面の頂点E1’と頂点H1とを結ぶ直線、および頂点F1’と頂点G1とを結ぶ直線は、それぞれz軸に平行となっていない。
On the other hand, a
ここで、点K1および点K2を結ぶ直線で表される線状の光が、2次光学系34−1から出射し、走査ミラー55に入射する場合を考える。このとき、2次光学系34−1から出射した線状の光のうち、点K1を通過して走査ミラー55の反射面に入射する、x軸方向とは反対の方向に進む光は、点E1’、点F1’、点G1、および点H1のそれぞれを頂点とする長方形状の走査ミラー55の反射面上の点J3において反射し、点K5を通過して2次光学系34−2に入射する。一方、2次光学系34−1から出射した線状の光のうち、点K2を通過して走査ミラー55の反射面に入射する、x軸方向とは反対の方向に進む光は、点E1’、点F1’、点G1、および点H1のそれぞれを頂点とする長方形状の走査ミラー55の反射面上の点J2において反射し、点K6を通過して2次光学系34−2に入射する。
Here, consider a case where linear light represented by a straight line connecting the points K1 and K2 is emitted from the secondary optical system 34-1 and is incident on the
したがって、走査ミラー55から2次光学系34−2には、点K5および点K6を結ぶ直線で表される線状の光が入射することになる。ここで、点K5および点K6を結ぶ直線は、z軸と平行な直線となり、走査ミラー55は、点H1および点G1を通る直線を軸として、z軸と平行な直線を角度θだけ、図中、手前側に回動させた直線に平行な直線を軸として回動するようになされているので、点K5および点K6を結ぶ直線で表される線状の光は、x軸方向またはx軸方向とは反対の方向に走査されることになる。その結果、光が2次光学系34−2を出射し、さらに投影光学系を介してスクリーン上に照射されることで表示(投影)される画像は、歪みのない長方形の画像となり、基盤31と駆動部56との間に、シム36を挿入して、走査ミラー55(走査部35)を所定の角度だけ回動させることにより、スクリーン上に歪みのない画像を投影することができるようになる。
Therefore, linear light represented by a straight line connecting the point K5 and the point K6 enters the secondary optical system 34-2 from the
図7は、表示装置のより具体的な構成例を示す図である。なお、図中、点線は、1次元変調部32から出射した光の光路を表している。また、図7において、図4における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a more specific configuration example of the display device. In the figure, the dotted line represents the optical path of the light emitted from the one-
1次元変調部32は、光源81、照明光学系82、および1次元光変調素子83を含むように構成されている。光源81は、例えば、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)にそれぞれ発光する複数個の半導体レーザまたは固体レーザなどのレーザ光源からなり、赤、緑、および青の光のそれぞれを射出し、照明光学系82に入射させる。
The one-
例えば、光源81を構成する、赤色に発光するレーザ光源のそれぞれは、z軸方向(xy平面の法線に平行な方向であって、図中、手前側に向かう方向)に1列に配列(z軸方向に沿って1列に配置)されており、レーザ光源がそれぞれ射出した赤色の光は、照明光学系82を介して1次元光変調素子83に入射するようになされている。同様に、赤色に発光するレーザ光源とは別に、光源81を構成する、緑色に発光するレーザ光源のそれぞれは、z軸方向に1列に配列されており、レーザ光源がそれぞれ射出した緑色の光は、照明光学系82を介して1次元光変調素子83に入射するようになされている。さらに、光源81を構成する、青色に発光するレーザ光源のそれぞれも、z軸方向に1列に配列されており、レーザ光源がそれぞれが射出した青色の光は、照明光学系82を介して1次元光変調素子83に入射するようになされている。
For example, each of the laser light sources that emit red light that constitutes the
照明光学系82は、例えば、複数のレンズから構成され、光源81から入射した光を集光し、集光した光を1次元光変調素子83に入射させる。例えば、照明光学系82は、光源81から入射した赤色の光、緑色の光、および青色の光をそれぞれ集光し、それぞれの色(赤、緑、青)の光(線状の光)を変調するための1次元光変調素子83に入射させる。
The illumination
1次元光変調素子83は、照明光学系82から入射した赤色の線状の光、緑色の線状の光、および青色の線状の光をそれぞれ変調して、変調したそれぞれの色の光を、図示せぬダイクロイックミラーまたはプリズムなどを介して、シュリーレン光学系33に入射させる。より詳細には、1次元光変調素子83からダイクロイックミラーまたはプリズムなどに入射した赤色の光、緑色の光、および青色の光のそれぞれは、ダイクロイックミラーまたはプリズムにおいて合成され、合成された光は、1次元変調部32からシュリーレン光学系33に入射する。
The one-dimensional
1次元光変調素子83は、例えば、赤色、緑色、および青色のそれぞれの線状の光を変調するためのGLVのそれぞれなどからなり、各色の線状の光を変調するGLVのそれぞれは、表面に反射膜が形成された可動するリボン電極(以下、可動リボン電極と称する)、表面に反射膜が形成された固定されているリボン電極(以下、固定リボン電極と称する)、シリコン基板上のポリシリコン薄膜からなる共通電極などを含むように構成されている。
The one-dimensional
可動リボン電極および固定リボン電極は、共通電極上にz軸方向に沿うようにして交互に配置されており、駆動電圧が印加されていない状態において、可動リボン電極および固定リボン電極の各反射面(反射膜が形成されている面)は、共通電極からの高さが等しくなるようになされている。 The movable ribbon electrode and the fixed ribbon electrode are alternately arranged on the common electrode along the z-axis direction, and each of the reflecting surfaces of the movable ribbon electrode and the fixed ribbon electrode (when the drive voltage is not applied) ( The surface on which the reflective film is formed is made equal in height from the common electrode.
また、可動リボン電極に駆動電圧が印加されると、可動リボン電極と共通電極との間に静電力が生じ、その静電力に応じて可動リボン電極が移動または変形し、可動リボン電極の反射面と、固定リボン電極の反射面との共通電極からの高さが異なる(一致しなくなる)ようになされている。そのため、照明光学系82から入射した光のうち、固定リボン電極の反射面において反射した光と、可動リボン電極の反射面において反射した光とでは光路差が生じ、これによりGLVが反射型回折格子として機能し、所定の次数を含む回折光が生じる。このようにしてGLVにおいて生じた回折光は空間的に変調されて、後段の図示せぬダイクロイックミラーまたはプリズムなどに入射する。
Further, when a driving voltage is applied to the movable ribbon electrode, an electrostatic force is generated between the movable ribbon electrode and the common electrode, and the movable ribbon electrode moves or deforms according to the electrostatic force, and the reflecting surface of the movable ribbon electrode The height from the common electrode to the reflecting surface of the fixed ribbon electrode is different (no longer coincident). Therefore, among the light incident from the illumination
なお、ここでは、1次元光変調素子としてGLVを用いる例について説明したが、GLVに限らず、DMD、反射型の液晶素子などを用いるようにしてもよい。 Here, an example in which GLV is used as the one-dimensional light modulation element has been described, but not limited to GLV, a DMD, a reflective liquid crystal element, or the like may be used.
1次元変調部32から出射した光は、シュリーレン光学系33に入射する。シュリーレン光学系33は、正鏡84、副鏡85、およびミラー86から構成される。
The light emitted from the one-
正鏡84は、その反射面がy軸方向とは反対の方向に凹なミラーであり、正鏡84は、1次元変調部32から入射した光を反射して、副鏡85に入射させる。副鏡85は、その反射面がy軸方向に凸なミラーであり、正鏡84から入射した光を反射し、再び正鏡84に入射させる。正鏡84は、副鏡85から入射した光を反射して、ミラー86に入射させる。ミラー86は、反射面が平面状のミラーであり、正鏡84から入射した光を反射して、2次光学系34−1に入射させる。なお、ミラー86において反射された光は、2次光学系34−1に入射する直前の位置で1次元像を形成(結像)するようになされている。
The
2次光学系34−1は、例えば、テレセントリック性を有する等倍の結像光学系であり、光軸回りの回転対称面を有するレンズ87乃至レンズ93のそれぞれを含むように構成される。2次光学系34−1は、シュリーレン光学系33から入射した光を、レンズ87乃至レンズ93のそれぞれを透過させることにより視準して、視準した光(平行光線)を走査ミラー55に入射させる。
The secondary optical system 34-1 is, for example, an equal-magnification imaging optical system having telecentricity, and is configured to include each of
レンズ87乃至レンズ93のそれぞれの屈折力は、レンズ87、レンズ90、レンズ91、およびレンズ92のそれぞれが正のパワーを有しており、レンズ88、レンズ89、およびレンズ93のそれぞれが負のパワーを有している。
The refractive power of each of the
また、レンズ88は負のメニスカスレンズであり、レンズ88とレンズ89とのレンズ間隔は、他のレンズどうしのレンズ間隔に比べて相対的に長く、レンズ88とレンズ89とが互いに対向する面は、ともに凹面となっている。さらに、レンズ93の走査ミラー55に対向する面(出射面)も凹面となっている。
The
2次光学系34−1から出射した光は、走査ミラー55において反射されて、2次光学系34−2に入射する。このとき、走査ミラー55はz軸と平行な直線を軸として回動し、2次光学系34−1から入射した光をx軸方向、またはx軸方向とは反対の方向に走査する。また、走査ミラー55は、上述したように、必要に応じて、y軸を図中、時計回りに45度だけ回転させた方向に平行な直線を軸として回動させられて、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55(の反射面)に入射する角度が調整される。
The light emitted from the secondary optical system 34-1 is reflected by the
なお、このように、走査ミラー55を回動させて、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55(の反射面)に入射する角度を調整した場合、走査ミラー55を傾けるので、2次光学系34−1から2次光学系34−2までの光路長が変化するが、2次光学系34−1は、シュリーレン光学系33から入射した光を視準して平行光線を生成し、生成した平行光線を、走査ミラー55を介して2次光学系34−2に入射させるので、フォーカスずれに対する影響は少ない。
As described above, when the
2次光学系34−2は、例えば、テレセントリック性を有する等倍の結像光学系であり、光軸回りの回転対称面を有するレンズ94乃至レンズ100のそれぞれを含むように構成される。2次光学系34−2は、走査ミラー55から入射した光(平行光線)を、レンズ94乃至レンズ100のそれぞれを透過させることにより集光して、2次光学系34−2の光軸に垂直な像面121(xz平面に平行な平面)上に2次元像を結像させる。
The secondary optical system 34-2 is, for example, an equal-magnification imaging optical system having telecentricity, and is configured to include each of the
レンズ94乃至レンズ100のそれぞれは、走査ミラー55を挟んでレンズ93、レンズ92、レンズ91、レンズ90、レンズ89、レンズ88、およびレンズ87のそれぞれと対称的な配置とされており、レンズ94乃至レンズ100のそれぞれは、対応するレンズ87乃至レンズ93のそれぞれと同一のレンズパラメータを有している。また、レンズ94乃至レンズ100のそれぞれの屈折力は、レンズ94、レンズ98、およびレンズ99のそれぞれが負のパワーを有しており、レンズ95、レンズ96、レンズ97、およびレンズ100のそれぞれが正のパワーを有している。
Each of the
さらに、レンズ99は負のメニスカスレンズであり、レンズ99とレンズ98とのレンズ間隔は、他のレンズどうしのレンズ間隔に比べて相対的に長く、レンズ99とレンズ98とが互いに対向する面は、ともに凹面となっている。さらに、レンズ94の走査ミラー55に対向する面(出射面)も凹面となっている。
Further, the
ここで、シュリーレン光学系33の諸元、並びに2次光学系34−1、走査ミラー55、および2次光学系34−2の諸元を、それぞれ表1および表2に示す。なお、2次光学系34−1、走査ミラー55、および2次光学系34−2からなる光学系のFナンバーについては、1次元光変調素子83を構成するリボン電極の配列方向(以下、長軸方向とも称する)、すなわち、z軸方向が10であり、光を走査する方向が5である。また、2次光学系34−1から走査ミラー55の反射面に入射する光の入射角度の範囲は、45±9.5度とされる。そして、1次元光変調素子83の長軸方向(z軸方向)における長さを任意単位で“14”とするとき、2次元像の大きさは、“32.9×14”(任意単位)の長方形である(長辺の長さ32.9は光が走査される方向の長さを示し、z軸方向においては等倍率とされる)。
Here, the specifications of the schlieren
表1および表2には、それぞれのレンズの入射面若しくは出射面、またはミラーの反射面を表す面番号、面番号で表される面の曲率半径、面番号で表される面から次の面番号で表される面までの面間隔、面の作用、レンズの材質、および回転角度(備考)が示されている。 Tables 1 and 2 include the surface number representing the entrance surface or exit surface of each lens or the reflecting surface of the mirror, the radius of curvature of the surface represented by the surface number, and the surface represented by the surface number to the next surface. The surface distance to the surface represented by the number, the effect of the surface, the lens material, and the rotation angle (remarks) are shown.
表1において、“OBJ”は物点(1次元光変調素子83)を表している。面番号1および面番号3は、正鏡84の反射面を表し、面番号2は、副鏡85の反射面を表し、面番号4は、ミラー86の反射面を表している。
In Table 1, “OBJ” represents an object point (one-dimensional light modulation element 83).
また、表2において、面番号5、面番号7、面番号9、面番号11、面番号13、面番号15、および面番号17のそれぞれは、レンズ87乃至レンズ93のそれぞれの光の入射面(シュリーレン光学系33からの光がそれぞれのレンズに入射する面)のそれぞれを表しており、面番号6、面番号8、面番号10、面番号12、面番号14、面番号16、および面番号18のそれぞれは、レンズ87乃至レンズ93のそれぞれの光の出射面(シュリーレン光学系33からの光がそれぞれのレンズから出射する面)のそれぞれを表している。
In Table 2, the surface number 5, surface number 7, surface number 9,
さらに、面番号19は、走査ミラー55の反射面を表しており、面番号20、面番号22、面番号24、面番号26、面番号28、面番号30、および面番号32のそれぞれは、レンズ94乃至レンズ100のそれぞれの光の入射面(走査ミラー55からの光がそれぞれのレンズに入射する面)のそれぞれを表しており、面番号21、面番号23、面番号25、面番号27、面番号29、面番号31、および面番号33のそれぞれは、レンズ94乃至レンズ100のそれぞれの光の出射面(走査ミラー55からの光がそれぞれのレンズから出射する面)のそれぞれを表している。さらに、また、“IMG”は、像面121(2次元像面)を表している。
Further, the surface number 19 represents the reflection surface of the
さらに、また、表1および表2における面間隔については、正鏡84、副鏡85、およびミラー86のそれぞれでの反射により符号が逆転し、さらに、走査ミラー55での反射により、レンズ94乃至レンズ100では符号が逆転する。
Further, the surface spacings in Tables 1 and 2 are reversed in sign by reflection at the
さらに、表1および表2における面の作用では、“REFL”は反射面を表し、無表示のもの(但し、OBJおよびIMGを除く)は透過面を表している。備考における“ADE”、“BDE”、および“CDE”のそれぞれは、図7のz軸と平行な方向の軸をY軸とし、Y軸に垂直かつ互いに垂直な軸をX軸およびZ軸とし、さらに、そのうちの光軸方向をZ軸方向とした場合に、それぞれX軸、Y軸、およびZ軸を中心軸とした回転角度(単位:°)を表している。表2の例では、面番号が19の走査ミラー55の反射面は、入射側光軸に対して45度の角度をもって設定され、その反射面によって90度の角度(反射角45度)で反射される光を走査中心として所定の角度(±9.5度)で光の走査が行われる。なお、表1および表2に示す表中の座標系についてはローカルな設定としている(例えば、反射によって座標系の設定方向がかわる)。
Furthermore, in the operation of the surfaces in Tables 1 and 2, “REFL” represents a reflective surface, and those not displayed (except OBJ and IMG) represent a transmissive surface. Each of “ADE”, “BDE”, and “CDE” in the remark is an axis in a direction parallel to the z axis in FIG. 7 and an axis perpendicular to the Y axis and perpendicular to each other is an X axis and a Z axis. Further, when the optical axis direction is the Z-axis direction, the rotation angles (units: degrees) about the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis as the central axes are shown. In the example of Table 2, the reflection surface of the
また、表2から分かるように、面番号19で表される走査ミラー55の反射面を基準として、面番号の和が38となる面同士が同じパラメータ値を有しており(例えば、レンズ88およびレンズ99)、走査ミラー55の反射面に関して対称性を有するレンズ構成が採用されている。なお、各レンズ面(入射面および出射面)は球面となっている。
Further, as can be seen from Table 2, on the basis of the reflection surface of the
さらに、レンズ88およびレンズ89、またはレンズ98およびレンズ99の間隔(39.56)は、レンズ87乃至レンズ100からなるレンズ系全体の焦点距離“100”(任意単位)の30乃至50%以内とされ、レンズ同士の対向面がともに凹面とされている。また、レンズ88およびレンズ99はメニスカスレンズとされている。
Further, the distance (39.56) between the
さらに、また、2次光学系34−1または2次光学系34−2を構成するレンズの一部(例えば、レンズ87、レンズ90、レンズ97、およびレンズ100)は、アッベ数が80以上の低分散ガラス(FCD1_HOYA:屈折率Nd=1.49700、アッベ数νd=81.6)を用いて形成されている。また、レンズ91、レンズ92、レンズ94、およびレンズ95は、屈折率が1.7以上の高屈折率ガラス(TAFD5_HOYA:屈折率Nd=1.83500、TAF1_HOYA:屈折率Nd=1.77250)を用いて形成されている。
Furthermore, some of the lenses (for example, the
次に、図8乃至図12を参照して、2次光学系34−1、走査ミラー55、および2次光学系34−2からなる光学系の横収差について説明する。
Next, the lateral aberration of the optical system including the secondary optical system 34-1, the
図8乃至図12のそれぞれは、2次元像を形成するための光の波長が、波長λ=532nmにおける場合の横収差を示す図であり、図8では、走査ミラー55の反射面が、2次光学系34−1から入射する光(入射方向に平行な直線)に対して45度をなし、図9では、走査ミラー55の反射面が、2次光学系34−1から入射する光に対して(45+2.5)度をなし、図10では、走査ミラー55の反射面が、2次光学系34−1から入射する光に対して(45+5)度をなし、図11では、走査ミラー55の反射面が、2次光学系34−1から入射する光に対して(45+7.5)度をなし、図12では、走査ミラー55の反射面が、2次光学系34−1から入射する光に対して(45+9.5)度をなす場合をそれぞれ示している。
Each of FIGS. 8 to 12 is a diagram showing lateral aberration when the wavelength of light for forming a two-dimensional image is a wavelength λ = 532 nm. In FIG. 45 degrees with respect to the light incident from the secondary optical system 34-1 (straight line parallel to the incident direction), and in FIG. 9, the reflecting surface of the
また、図8乃至図12において、下から順に物体高0、7、10、14の場合を示し、図中、左側は、1次元光変調素子83の長軸方向の収差、図中、右側は、光を走査する方向の収差を示している。図8乃至図12において、“Y-FAN”とは、図7のz軸と平行な方向の軸をY軸とし、Y軸に垂直かつ互いに垂直な軸をX軸およびZ軸とし、さらに、光軸方向をZ軸方向とした場合に、Y軸方向を1次元光変調素子83の配列方向とし、Z軸方向を光軸方向とするときのYZ面を表し、YZ面内の瞳座標に対して表示している。同様に、“X-FAN”とは、X軸方向に光を走査する場合のXZ面を表す。図8乃至図12の例においては、1画素のサイズが0.25であり、高い結像性能を示している。
8 to 12, the
ところで、図5に示したように、矢印A11または矢印A12の方向に走査ミラー55を回動させて、2次光学系34−1からの光が、走査ミラー55の反射面に入射する角度を調整すると、レンズ93(図7)から走査ミラー55の反射面に入射する光の、レンズ93の出射面から走査ミラー55の反射面までの光路長、および走査ミラー55の反射面からレンズ94(図7)に入射する光の、走査ミラー55の反射面からレンズ94の入射面までの光路長が変化する。
By the way, as shown in FIG. 5, the
図7に示した2次光学系34−2は、このように走査ミラー55を回動することによって光路長が変化した場合においても、像面121において、いわゆる面倒れやフォーカスずれが生じにくい構成とされている。
The secondary optical system 34-2 shown in FIG. 7 has a configuration in which a so-called plane tilt or focus shift hardly occurs on the
ここで、図13に示す、像面121(図7)上に結像する2次元像161の図中、右側の部分(点線で囲まれている部分)に含まれている、2次元像161上の点P1乃至点P9におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれを考える。なお、図中、X1方向は、図7におけるx軸方向と反対の方向であり、Y1方向は、図7におけるz軸方向と平行な方向である。
Here, in the figure of the two-
図13では、点P2、点P5、および点P8のそれぞれを通る直線は、X1方向に平行な直線となっており、同様に、点P1、点P4、および点P7のそれぞれを通る直線は、X1方向に平行な直線となっており、点P3、点P6、および点P9のそれぞれを通る直線は、X1方向に平行な直線となっている。また、点P1乃至点P3のそれぞれを通る直線は、Y1方向に平行な直線となっており、同様に、点P4乃至点P6のそれぞれを通る直線は、Y1方向に平行な直線となっており、点P7乃至点P9のそれぞれを通る直線は、Y1方向に平行な直線となっている。 In FIG. 13, straight lines passing through each of the points P2, P5, and P8 are parallel to the X1 direction, and similarly, straight lines passing through the points P1, P4, and P7 are The straight line is parallel to the X1 direction, and the straight line passing through each of the points P3, P6, and P9 is a straight line parallel to the X1 direction. Further, the straight lines passing through each of the points P1 to P3 are parallel to the Y1 direction, and similarly, the straight lines passing through each of the points P4 to P6 are parallel to the Y1 direction. The straight lines passing through the points P7 to P9 are parallel to the Y1 direction.
また、点P1から点P2までの距離、および点P1から点P3までの距離は、14(任意単位(例えば、14mm))とされている。さらに、走査ミラー55は、2次光学系34−1、走査ミラー55、および2次光学系34−2からなる光学系の光軸が、走査ミラー55の反射面の中心を通るように配置されている。ここで、走査ミラー55の反射面の中心とは、走査ミラー55の反射面が、例えば、図6に示した頂点E1、頂点F1、頂点G1、および頂点H1を頂点とする長方形である場合、頂点E1および頂点G1を結ぶ直線と、頂点F1および頂点H1を結ぶ直線との交点をいう。
The distance from the point P1 to the point P2 and the distance from the point P1 to the point P3 are 14 (arbitrary unit (for example, 14 mm)). Further, the
走査ミラー55の反射面が、2次光学系34−1から入射する光に対して45度の角度をなす位置(以下、基準位置とも称する)にある場合、すなわち、2次光学系34−1からの光が、走査ミラー55の反射面に対して45度の角度で入射する場合、走査ミラー55の反射面において反射した光は、2次光学系34−2を透過して、点P2および点P3を結ぶ直線上に像(1次元像)を結ぶ。
When the reflecting surface of the
そして、図13のY1方向と平行な直線を軸として、走査ミラー55の反射面が、図中、右方向を向くように、走査ミラー55を3.5度だけ回動させた場合、すなわち、図7において、走査ミラー55を、基準位置からz軸方向と平行な直線(走査部35の回転軸)を軸として、図中、時計回りに3.5度だけ回動させた場合、走査ミラー55の反射面において反射した光は、2次光学系34−2を透過して、点P5および点P6を結ぶ直線上に像(1次元像)を結ぶ。
Then, when the
また、図13のY1方向と平行な直線を軸として、走査ミラー55の反射面が、図中、右方向を向くように、走査ミラー55をさらに、3.5度だけ回動させた場合、すなわち、図7において、走査ミラー55を、基準位置からz軸方向と平行な直線(走査部35の回転軸)を軸として、図中、時計回りに7度だけ回動させた場合、走査ミラー55の反射面において反射した光は、2次光学系34−2を透過して、点P8および点P9を結ぶ直線上に像(1次元像)を結ぶ。
Further, when the
ここで、例えば、走査ミラー55の反射面の中心を通り、図5の矢印Qの方向に平行な直線を軸として、走査ミラー55を矢印A11(図5)の方向に0.1度だけ回動させると、2次元像161(図13)の図中、左右端の辺(例えば、点P8および点P9を結ぶ直線で表される辺)を左側に0.07度だけ傾けることができる。すなわち、画像の歪みを0.07度分だけ補正することができる。
Here, for example, the
この場合、例えば、図14Aに示すように、2次光学系34−1から走査ミラー55に入射する光を矢印A31で表し、走査ミラー55に入射した光が、走査ミラー55の反射面において反射した光を矢印A32で表し、互いに直交する座標系の軸をX2軸、Y2軸、およびZ2軸とすると、X2軸を軸(回転軸)として走査ミラー55を、走査ミラー55の図中、上側の辺(点E1と点F1とを結ぶ直線により表される辺)が、手前側に回動する方向に0.1度だけ回動させる。なお、図中、図6における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、繰り返しになるのでその説明は省略する。
In this case, for example, as shown in FIG. 14A, the light incident on the
図14Aでは、点E1と点G1とを結ぶ直線、および点F1と点H1とを結ぶ直線の交点が、走査ミラー55の反射面の中心であり、X2軸、Y2軸、およびZ2軸のそれぞれは、走査ミラー55の反射面の中心を通るようになされている。また、X2軸は、点E1と点F1とを結ぶ直線、および点H1と点G1とを結ぶ直線に平行となっており、Y2軸は、点E1と点H1とを結ぶ直線、および点F1と点G1とを結ぶ直線に平行となっており、Z2軸は、点E1、点F1、点G1、および点H1を含む走査ミラー55の反射面の法線と平行となっている。
In FIG. 14A, the intersection of the straight line connecting the point E1 and the point G1 and the straight line connecting the point F1 and the point H1 is the center of the reflecting surface of the
また、図14Aに示す走査ミラー55を図中、上方向から下方向(Y2軸方向と反対方向)に見た場合、図14Bに示すように、矢印A31で表される光は、2次元光学系34−1から走査ミラー55に入射し、さらに矢印A32で表されるように、走査ミラー55において反射し、2次光学系34−2に入射する。さらに、また、X2軸は、走査ミラー55の反射面と接しており、Z2軸は、走査ミラー55の反射面と垂直に交わっている。
Further, when the
このように、走査ミラー55を矢印A11(図5)の方向に0.1度だけ回動させた場合、点P1乃至点P9におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれは、図15に示すようになる。なお、X1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれは、走査ミラー55を回動させないとき(走査ミラー55を図5の矢印A11または矢印A12の方向に回動させない状態)の点P1乃至点P9におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれに対する相対値であり、いずれも単位は“μm“とされる。
As described above, when the
図15では、2次元像161上の位置、その位置におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれが示されている。例えば、点P1におけるX1方向のフォーカスずれは1.3であり、点P1におけるY1方向のフォーカスずれは0である。また、点P2におけるX1方向のフォーカスずれは0.2であり、点P2におけるY1方向のフォーカスずれは1.3であり、点P3におけるX1方向のフォーカスずれは−2.4であり、点P3におけるY1方向のフォーカスずれは−1.3であり、点P4におけるX1方向のフォーカスずれは0であり、点P4におけるY1方向のフォーカスずれは0である。
FIG. 15 shows a position on the two-
さらに、点P5におけるX1方向のフォーカスずれは0.8であり、点P5におけるY1方向のフォーカスずれは0.8であり、点P6におけるX1方向のフォーカスずれは−0.8であり、点P6におけるY1方向のフォーカスずれは−0.8であり、点P7におけるX1方向のフォーカスずれは0であり、点P7におけるY1方向のフォーカスずれは0である。さらに、また、点P8におけるX1方向のフォーカスずれは−0.8であり、点P8におけるY1方向のフォーカスずれは−0.5であり、点P9におけるX1方向のフォーカスずれは0.8であり、点P9におけるY1方向のフォーカスずれは0.5である。 Further, the focus shift in the X1 direction at the point P5 is 0.8, the focus shift in the Y1 direction at the point P5 is 0.8, the focus shift in the X1 direction at the point P6 is -0.8, and the point P6 The focus shift in the Y1 direction at − is 0.8, the focus shift in the X1 direction at the point P7 is 0, and the focus shift in the Y1 direction at the point P7 is 0. Further, the focus shift in the X1 direction at the point P8 is −0.8, the focus shift in the Y1 direction at the point P8 is −0.5, and the focus shift in the X1 direction at the point P9 is 0.8. The focus shift in the Y1 direction at the point P9 is 0.5.
点P1乃至点P9のうちの、X1方向のフォーカスずれの最大値(絶対値)は、2.4であり、また、点P1乃至点P9のうちの、Y1方向のフォーカスずれの最大値(絶対値)は、0.8であり、フォーカスずれが充分に小さいことが分かる。また、2次元像161の上端の点P2と、2次元像161の下端の点P3とのフォーカスずれの差を取ると、点P2におけるX1方向のフォーカスずれと、点P3におけるX1方向のフォーカスずれとの差は、2.6(0.2−(−2.4))であり、点P2におけるY1方向のフォーカスずれと、点P3におけるY1方向のフォーカスずれとの差は、2.6(1.3−(−1.3)であり、フォーカスずれが充分に小さく、フォーカス位置(フォーカス方向)の倒れがほとんどないことが分かる。
Among the points P1 to P9, the maximum value (absolute value) of the focus shift in the X1 direction is 2.4, and among the points P1 to P9, the maximum value of the focus shift in the Y1 direction (absolute) (Value) is 0.8, and it can be seen that the focus shift is sufficiently small. Further, when a difference in focus deviation between the upper end point P2 of the two-
一方、例えば、ミラー86(図7)の反射面の中心を通り、図7のz軸を軸(回転軸)として、時計回りに45度だけx軸を回転させた方向に平行な直線を軸として、ミラー86の反射面が、z軸方向とは反対の方向を向く方向に、ミラー86を0.05度だけ回動させると、上述した走査ミラー55を0.1度だけ回動させる場合と同様に、2次元像161(図13)の図中、左右端の辺(例えば、点P8および点P9を結ぶ直線で表される辺)を左側に0.07度だけ傾けることができ、画像の歪みを0.07度分だけ補正することができる。
On the other hand, for example, a straight line passing through the center of the reflecting surface of the mirror 86 (FIG. 7) and parallel to the direction in which the x-axis is rotated 45 degrees clockwise with the z-axis of FIG. When the
この場合、例えば、図16Aに示すように、正鏡84からミラー86に入射する光を矢印A51で表し、ミラー86に入射した光が、ミラー86の反射面において反射した光を矢印A52で表し、互いに直交する座標系の軸をX3軸、Y3軸、およびZ3軸とすると、X3軸を軸(回転軸)としてミラー86を、ミラー86の図中、上側の辺(点E21と点F21とを結ぶ直線により表される辺)が、手前側に回動する方向に0.05度だけ回動させる。なお、点E21、点F21、点G21、および点H21は、それぞれ、長方形状であるミラー86の反射面の頂点を表している。
In this case, for example, as shown in FIG. 16A, the light incident on the
図16Aでは、点E21と点G21とを結ぶ直線、および点F21と点H21とを結ぶ直線の交点が、ミラー86の反射面の中心であり、X3軸、Y3軸、およびZ3軸のそれぞれは、ミラー86の反射面の中心を通るようになされている。また、X3軸は、点E21と点F21とを結ぶ直線、および点H21と点G21とを結ぶ直線に平行となっており、Y3軸は、点E21と点H21とを結ぶ直線、および点F21と点G21とを結ぶ直線に平行となっており、Z3軸は、点E21、点F21、点G21、および点H21を含むミラー86の反射面の法線と平行となっている。
In FIG. 16A, the intersection of the straight line connecting the point E21 and the point G21 and the straight line connecting the point F21 and the point H21 is the center of the reflecting surface of the
また、図16Aに示すミラー86を図中、上方向から下方向(Y3軸方向と反対方向)に見た場合、図16Bに示すように、矢印A51で表される光は、正鏡84からミラー86に入射し、さらに矢印A52で表されるように、ミラー86において反射し、2次光学系34−1に入射する。さらに、また、X3軸は、ミラー86の反射面と接しており、Z3軸は、ミラー86の反射面と垂直に交わっている。
Further, when the
このように、ミラー86を0.05度だけ回動させた場合、点P1乃至点P9におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれは、図17に示すようになる。なお、X1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれは、ミラー86を回動させないときの点P1乃至点P9におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれに対する相対値であり、いずれも単位は“μm“とされる。
As described above, when the
図17では、2次元像161上の位置、その位置におけるX1方向のフォーカスずれ、およびY1方向のフォーカスずれが示されている。例えば、点P1におけるX1方向のフォーカスずれは0.1であり、点P1におけるY1方向のフォーカスずれは0.1である。また、点P2におけるX1方向のフォーカスずれは−18.6であり、点P2におけるY1方向のフォーカスずれは−18.7であり、点P3におけるX1方向のフォーカスずれは18.6であり、点P3におけるY1方向のフォーカスずれは18.9であり、点P4におけるX1方向のフォーカスずれは0.1であり、点P4におけるY1方向のフォーカスずれは0.1である。
FIG. 17 shows a position on the two-
さらに、点P5におけるX1方向のフォーカスずれは−18.7であり、点P5におけるY1方向のフォーカスずれは−18.2であり、点P6におけるX1方向のフォーカスずれは18.9であり、点P6におけるY1方向のフォーカスずれは18.4であり、点P7におけるX1方向のフォーカスずれは0.7であり、点P7におけるY1方向のフォーカスずれは−0.5である。さらに、また、点P8におけるX1方向のフォーカスずれは−17.8であり、点P8におけるY1方向のフォーカスずれは−17.4であり、点P9におけるX1方向のフォーカスずれは18.0であり、点P9におけるY1方向のフォーカスずれは17.6である。 Further, the focus shift in the X1 direction at the point P5 is −18.7, the focus shift in the Y1 direction at the point P5 is −18.2, and the focus shift in the X1 direction at the point P6 is 18.9. The focus shift in the Y1 direction at P6 is 18.4, the focus shift in the X1 direction at point P7 is 0.7, and the focus shift in the Y1 direction at point P7 is -0.5. Further, the focus shift in the X1 direction at the point P8 is -17.8, the focus shift in the Y1 direction at the point P8 is -17.4, and the focus shift in the X1 direction at the point P9 is 18.0. The focus shift in the Y1 direction at the point P9 is 17.6.
点P1乃至点P9のうちの、X1方向のフォーカスずれの最大値(絶対値)は、18.9であり、また、点P1乃至点P9のうちの、Y1方向のフォーカスずれの最大値(絶対値)は、18.4であり、図15(走査ミラー55を回動させた場合)におけるX1方向のフォーカスずれの最大値2.4、およびY1方向のフォーカスずれの最大値0.8と比べて、フォーカスずれが非常に大きいことが分かる。
Among the points P1 to P9, the maximum value (absolute value) of the focus shift in the X1 direction is 18.9, and among the points P1 to P9, the maximum value of the focus shift in the Y1 direction (absolute) Value) is 18.4, which is compared with the maximum defocus value 2.4 in the X1 direction and the maximum defocus value 0.8 in the Y1 direction in FIG. 15 (when the
また、2次元像161の上端の点P2と、2次元像161の下端の点P3とのフォーカスずれの差を取ると、点P2におけるX1方向のフォーカスずれと、点P3におけるX1方向のフォーカスずれとの差は、−37.4(−18.6−(18.8))であり、点P2におけるY1方向のフォーカスずれと、点P3におけるY1方向のフォーカスずれとの差は、−37.6(−18.7−(18.9)であり、図15(走査ミラー55を回動させた場合)における点P2におけるX1方向のフォーカスずれと、点P3におけるX1方向のフォーカスずれとの差2.6、および点P2におけるY1方向のフォーカスずれと、点P3におけるY1方向のフォーカスずれとの差2.6と比べて、フォーカスずれの差が大きく、また、点P2および点P3におけるフォーカスずれの符号が逆転しており、フォーカス位置(フォーカス方向)の倒れが大きいことが分かる。すなわち、ミラー86を回動させて2次元像161の歪みを補正すると、2次元像が光軸方向に大きく倒れてしまうことが分かる。
Further, when a difference in focus deviation between the upper end point P2 of the two-
以上のように、2次元像の歪みを補正するための調整を行う素子(図17における場合、ミラー86)から出射した光が、他の結像光学系を介して、面倒れやフォーカスずれが生じにくい構成とされている2次光学系34−2に入射した場合、すなわち、平行光線ではない光が2次光学系34−2に入射した場合、2次元像の歪みを補正するための調整を行う素子と、2次光学系34−2との間の結像光学系(例えば、2次光学系34−1)において、フォーカスずれが生じてしまう。このような場合、2次光学系34−1や2次光学系34−2などの位置の調整を再び行い、フォーカスずれを補正しなければならず、光学系を構成する各素子の位置の調整が煩雑になってしまう。
As described above, the light emitted from the element (
また、2次元像の歪みを補正する方法として、1次元変調部32を構成する光源81、照明光学系82のレンズ、または1次元光変調素子83の位置を調整することもできるが、これらの1次元変調部32を構成する素子の位置を調整する場合もまた、各素子の位置の調整が煩雑になってしまう。例えば、1次元光変調素子83の位置を調整することで2次元像の歪みを補正する場合、赤色(R)の光を変調する1次元光変調素子83、緑色(G)の光を変調する1次元光変調素子83、および青色(B)の光を変調する1次元光変調素子83のそれぞれの位置を調整しなければならない。
Further, as a method of correcting the distortion of the two-dimensional image, the position of the
これに対して、面倒れやフォーカスずれが生じにくい構成とされている2次光学系34−2に光を入射させる、走査ミラー55(走査部35)を回動させて2次元像の歪みを補正する場合、走査ミラー55から出射した光は平行光線であり、結像光学系を介さずに、直接2次光学系34−2に入射するので、面倒れやフォーカスずれをほとんど生じさせることなく、2次元像の歪みを補正することができる。なお、図13の2次元画像161の図中、右側の部分に含まれる点におけるフォーカスずれだけについて説明したが、2次元画像161の左側の部分についても同様であり、点P2および点P3を結ぶ直線を基準として左右対称の結果が得られる。
On the other hand, the scanning mirror 55 (scanning unit 35) is rotated so that the light is incident on the secondary optical system 34-2 that is not easily tilted or out of focus. In the case of correction, the light emitted from the
次に、図18のフローチャートを参照して、表示装置を組み立てる作業者が、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55に入射する角度(走査ミラー55の反射面に入射した光が反射する方向)を調整する、走査ミラーの角度調整の処理を説明する。
Next, referring to the flowchart of FIG. 18, an operator who assembles the display device makes an angle at which the light from the secondary optical system 34-1 enters the scanning mirror 55 (the light incident on the reflecting surface of the
ステップS11において、基盤31上に1次元変調部32、シュリーレン光学系33、2次光学系34−1、走査部35、および2次光学系34−2のそれぞれを構成する各素子が配置される。
In step S11, each element constituting each of the one-
ステップS12において、光源81は発光する。光源81が発光すると、光源81から射出した光は、照明光学系82を介して1次元光変調素子83に入射する。そして、1次元光変調素子83に入射した光は、1次元光変調素子83において変調されて、シュリーレン光学系33および2次光学系34−1を介して、走査ミラー55に入射する。
In step S12, the
2次光学系34−1から走査ミラー55に光が入射すると、ステップS13において、走査ミラー55は、2次光学系34−1から入射した光を反射して、2次光学系34−2に入射させる。
When light is incident on the
ステップS14において、2次光学系34−2は、走査ミラー55から入射した光を集光して、集光した光を後段の投影光学系を介してスクリーンに投射させ、線状の画像(1次元の画像)を表示させる。すなわち、2次光学系34−2は、走査ミラー55から入射した光を集光して、集光した光を後段の投影光学系に入射させる。そして、投影光学系は、2次光学系34−2から入射した光を拡大してスクリーンに投影し、線状の画像を表示させる。
In step S <b> 14, the secondary optical system 34-2 collects the light incident from the
ステップS15において、基盤31と駆動部56との間に、必要に応じてシム36が挿入されることにより、走査部35(走査ミラー55)が回動されて、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55に入射する角度が調整される。このとき、例えば、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55に入射する角度は、基盤31と駆動部56との間にシム36が挿入されることによって、図5で示したように、矢印A11または矢印A12の方向に走査部35(走査ミラー55)が回動され、スクリーンに表示された線状の画像が、所望の角度となるように、例えば、スクリーンに表示されている線状の画像が図5におけるz軸方向と平行となるように調整される。そして、さらに、必要に応じて、2次光学系34−2および投影光学系を構成する素子(例えば、レンズなど)の位置が調整されて、走査ミラーの角度調整の処理は終了する。
In step S15, the
このようにして、基盤31と駆動部56との間に、必要に応じてシム36が挿入されることにより、走査部35(走査ミラー55)が回動されて、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55に入射する角度が調整される。
In this manner, the
このように、2次光学系34−1からの光が走査ミラー55に入射する角度を調整することによって、表示装置は、スクリーンにより歪みの少ない画像を表示させることができる。
In this way, by adjusting the angle at which the light from the secondary optical system 34-1 enters the
また、表示装置は、図7に示した構成に限らず、例えば、図19に示すような構成とすることもできる。なお、図19において、図7における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。 Further, the display device is not limited to the configuration shown in FIG. 7, and may be configured as shown in FIG. 19, for example. In FIG. 19, parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate because it is repeated.
図19に示す表示装置は、図7に示した表示装置の2次光学系34−1と走査ミラー55(走査部35)との間に、新たにミラー201を設けた構成となっている。ミラー201の反射面は、z軸を軸として、y軸を反時計回りに45度だけ回転させた方向と平行になるように配置されており、また、走査ミラー55は、ミラー201の反射面と、走査ミラー55の反射面とが平行になるように配置されている。
The display device shown in FIG. 19 has a configuration in which a
ミラー201は、2次光学系34−1から出射した、y軸方向に進む光をx軸方向に反射して、走査ミラー55に入射させる。走査ミラー55は、ミラー201から入射した光をy軸方向に反射して、2次光学系34−2に入射させる。また、走査ミラー55は、z軸と平行な直線を軸として回動し、ミラー201からの光をx軸方向またはx軸方向とは反対の方向に走査する。
The
ここで、スクリーンに表示される画像の歪みを補正するための調整は、走査ミラー55(走査部35)を回動させるのではなく、ミラー201を回動させることにより行う。すなわち、例えば、基盤31と、ミラー201との間にシム36を挿入することによって、z軸を軸として、y軸を反時計回りに45度だけ回転させた方向と平行な直線を軸として、ミラー201を回動させることにより、2次光学系34−1からの光がミラー201の反射面に入射する角度を調整することで、スクリーンに表示される画像の歪みを補正する。ミラー201から出射した光(平行光線)は、結像光学系を介さずに2次光学系34−2に入射するため、上述したように、フォーカスずれを生じさせることなく、スクリーンに表示される画像の歪みを補正することができる。
Here, the adjustment for correcting the distortion of the image displayed on the screen is performed by rotating the
このように、スクリーンに表示される画像の歪みを補正するための調整は、走査部35に限らず、2次光学系34−1と、2次光学系34−2との間に配置されるミラーなどを回動させる(傾ける)ことによって行うことができる。なお、走査部35として、ガルバノミラーを用いると説明したが、例えば、ポリゴンミラーなどを用いた構成とすることも可能である。
As described above, the adjustment for correcting the distortion of the image displayed on the screen is not limited to the
以上のように、本発明によれば、画像を表示させるための発光するようにしたので、画像を表示させることができる。また、本発明によれば、2次元像を形成するための2次光学系の間に配置されたミラーなどの素子を回動させるようにしたので、1次元表示素子を利用した表示装置を用いて、より歪みの少ない画像を表示させることができる。 As described above, according to the present invention, since light is emitted for displaying an image, the image can be displayed. In addition, according to the present invention, since elements such as a mirror disposed between secondary optical systems for forming a two-dimensional image are rotated, a display device using a one-dimensional display element is used. Thus, an image with less distortion can be displayed.
31 基盤, 32 1次元変調部, 33 シュリーレン光学系, 34−1,34−2 2次光学系, 35 走査部, 36 シム, 55 走査ミラー, 56 駆動部, 81 光源, 83 1次元光変調素子, 87 レンズ, 88 レンズ, 89 レンズ, 90 レンズ, 91 レンズ, 92 レンズ, 93 レンズ, 94 レンズ, 95 レンズ, 96 レンズ, 97 レンズ, 98 レンズ, 99 レンズ, 100 レンズ, 201 ミラー 31 substrate, 32 one-dimensional modulation unit, 33 schlieren optical system, 34-1, 34-2 secondary optical system, 35 scanning unit, 36 shim, 55 scanning mirror, 56 driving unit, 81 light source, 83 one-dimensional light modulation element , 87 lens, 88 lens, 89 lens, 90 lens, 91 lens, 92 lens, 93 lens, 94 lens, 95 lens, 96 lens, 97 lens, 98 lens, 99 lens, 100 lens, 201 mirror
Claims (4)
前記反射手段に反射された平行光線である前記第1の像を形成するための光であって、前記第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ、前記第2の直線に垂直な第3の直線と平行な方向に走査された前記第1の像を形成するための光を集光して、光軸に垂直な第1の平面上に、走査された前記第1の像からなる第2の像を結像させる結像手段と
を備えることを特徴とする光学機器。 The reflecting surface of the reflecting means for reflecting the light for forming the first image, which is a parallel light beam, is rotated about a predetermined first straight line, and the first image reflected on the reflecting surface is reflected. Adjusting means for adjusting the angle of the light for forming the second straight line perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image;
Light for forming the first image, which is a parallel light beam reflected by the reflecting means, perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image and on the second straight line The light for forming the first image scanned in the direction parallel to the third vertical straight line is collected, and the first scanned on the first plane perpendicular to the optical axis is collected. An optical apparatus comprising: an image forming unit that forms a second image composed of an image.
ことを特徴とする請求項1に記載の光学機器。 The said adjustment means adjusts the angle with respect to the said 2nd straight line of the light for forming the said 1st image which injected into the reflective surface of the galvanometer mirror as said reflection means. Optical equipment.
ことを特徴とする請求項1に記載の光学機器。 Collimating means for collimating incident light to generate light for forming the first image, which is a parallel light beam, and causing the generated light for forming the first image to enter the reflecting means The optical apparatus according to claim 1, further comprising:
前記反射手段の前記反射面を所定の第2の直線を軸として回動させて、前記第1の像を形成するための光の進行方向に垂直かつ前記第1の直線に垂直な第3の直線に対する、前記反射面において反射された前記第1の像を形成するための光の角度を調整する調整ステップと
を含むことを特徴とする調整方法。 The light for forming the first image, which is a parallel light beam scanned in a direction parallel to the first straight line perpendicular to the traveling direction of the light for forming the first image, is collected, and the light Light for forming the first image, which is a parallel light beam, is applied to an imaging unit that forms a second image composed of the scanned first image on a first plane perpendicular to the axis. A reflecting step for reflecting the light on the reflecting surface of the reflecting means and making it incident;
The reflecting surface of the reflecting means is rotated about a predetermined second straight line as an axis, and a third perpendicular to the traveling direction of light for forming the first image is perpendicular to the first straight line. An adjustment step of adjusting an angle of light for forming the first image reflected on the reflecting surface with respect to a straight line.
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JP2001042237A (en) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Video display device |
JP2001201710A (en) * | 2000-01-20 | 2001-07-27 | Canon Inc | Optical scanner and projector |
-
2005
- 2005-03-17 JP JP2005076696A patent/JP2006259242A/en active Pending
Patent Citations (2)
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