JP2008304726A - 走査型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
走査部としてのミラーの反射面の形状とミラーの反射面における光のスポット形状とを適合させることにより、ミラーを小型化するとともに、ミラーの共振周波数を向上させ、解像度が高い映像を表示することが可能な走査型画像表示装置を提供することにある。
【解決手段】
光ビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からの光ビームを、第１の方向と、前記第１の方向と略垂直である第２の方向に回動して走査する走査部とを備え、前記第１の方向の回動幅は、前記第２の方向の回動幅よりも大であって、前記走査部の近傍において、前記光ビームの断面形状は、前記第２の方向よりも前記第１の方向に長い辺を有する楕円状の断面形状を有し、前記辺は、前記走査部の第１の方向と略平行である。
【選択図】図１

Description

本発明は画像信号に応じて光強度変調されたレーザ光を走査することで画像を得る走査型画像表示装置に関する。

特開平５−０６０９８９号公報の図１には、光源１からの円形ビーム光をＸＹ方向偏向器２でマスク３上にラスタ照射するラスタ走査装置において、光源１とＸＹ方向偏向器２との間の光路に、シリンドリカルレンズ５Ａを、その長軸がラスタ走査方向と直交するように、配設した構成が開示されている。

特開平５−０６０９８９公報

しかしながら、特開平５−０６０９８９公報のラスタ走査装置では、ＸＹ方向偏向器のポリゴンミラースキャナの形状と、ポリゴンミラースキャナで反射する円形ビーム光のスポット形状との最適設計がなされていない。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、走査部としてのミラーの反射面の形状とミラーの反射面における光のスポット形状とを適合させることにより、ミラーを小型化するとともに、ミラーの共振周波数を向上させ、解像度が高い映像を表示することが可能な走査型画像表示装置を提供することにある。

本発明の一面は、光ビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からの光ビームを、第１の方向と、前記第１の方向と略垂直である第２の方向に回動して走査する走査部とを備え、前記第１の方向の回動幅は、前記第２の方向の回動幅よりも大であって、前記走査部の近傍において、前記光ビームの断面形状は、前記第２の方向よりも前記第１の方向に長い辺を有する楕円状の断面形状を有し、前記辺は、前記走査部の第１の方向と略平行である。

本発明によれば、走査部としてのミラーを小型化するとともに、ミラーの共振周波数を向上させ、解像度が高い映像を表示することが可能となる。

以下、図面を用いて、実施例について説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについてはその説明を省略する。

尚、以下説明する実施例において、走査部としてのミラーには、Micro Electro Mechanical Systemである半導体製造技術を利用した微小電気機械システム（以下、ＭＥＭＳと云う）を用いて説明するが、ポリゴンミラー又はガルバノミラーを用いても良いことは云うまでもない。

図１、図２、図３を用いて、実施例１を説明する。

図１は、実施例１の走査型画像表示装置の光学系の概略斜視図、図２は光源の一例を示す半導体レーザの概略図、図３は走査部の一例を示す微小ミラーを備えたＭＥＭＳの概略上面図である。

図１において、実施例１に係わる走査型画像表示装置は、光源としての半導体レーザ１０１と、半導体レーザ１０１からの出射する拡散光を平行化する平行化レンズ１０２と、半導体レーザ１０１からの出射した光ビーム１０３をミラー１０５１で反射させて２次元状に走査する走査部としてのＭＥＭＳ１０５と、ＭＥＭＳ１０５の走査によって画像が描画される被照射体としてのスクリーン１０９とを含んでいる。

実施例１の走査型画像表示装置は、上記のように形成されているので、半導体レーザ１０１を出射した拡散光は、平行化レンズ１０２により平行光とされ、ＭＥＭＳ１０５に入射する。ＭＥＭＳ１０５に入射した光ビーム１０３は、ＭＥＭＳ１０５上のミラー１０５１により２次元走査され、スクリーン１０９上に画像が形成される。

ここで、以下の説明を簡単とするため、図１において、Ｚ軸を基準としたＸＹＺ直交座標系を導入する。すなわち、半導体レーザ１０１の中心からミラー１０５１の中心１０５１ａに向かい、ミラー１０５１で折り返されてスクリーン１０９の中心１０９ａに向かう光線をＺ軸（光軸ともいう）とする。このＺ軸はスクリーン１０９の中心１０９ａでスクリーン１０９の面に直交する。また、Ｚ軸に直交する面内で、スクリーン１０９の水平方向（左右方向、横方向）と平行な方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する垂直方向（上下方向、縦方向）をＹ軸とする。

このように座標系を定めた場合、ＭＥＭＳ１０５のミラー１０５１は、スクリーン１０９上において、光ビーム１０３を水平方向（Ｘ軸に平行な方向、第１の方向）に偏向させて水平走査を行う回動軸である水平走査軸（以下、「Ｈ回動軸」という）１０５ｈと、光ビーム１０３を垂直方向（Ｙ軸に平行な方向、第２の方向）に偏向させて垂直走査を行う回動軸である垂直走査軸（以下、「Ｖ回動軸」という）１０５ｖを有することになる。

なお、Ｈ回動軸１０５ｈの方向はＹ軸方向に平行となる。また、半導体レーザ１０１から出射する光ビーム１０３は、Ｈ回動軸１０５ｈに対して略直交する方向からミラー１０５１に斜めに入射することとなる。なお、以下では、表現を簡単とするために、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｈ回動軸に平行な方向を「Ｈ回動軸方向」と省略する。

光源として半導体レーザ１０１を使用する。半導体レーザとしては、直進性が高く、低消費電力である、端面発光半導体レーザ、面発光半導体レーザ、半導体レーザ励起の固体レーザなどが主に用いられる。半導体レーザは、一般に、出射光の光強度分布は楕円形状を有する。そこで、実施例１では、レーザ光源から出射する光ビーム１０３の断面における断面スポット１０４の光強度分布の楕円の長軸１０４１を、ＭＥＭＳのＨ回動軸１０５ｈの方向と略平行とする（詳細は後述）。なお、光強度分布の楕円の短軸を符号１０４２で示す。

ここで、図２を用いて、半導体レーザの強度分布特性について説明する。

図２から明らかなように、半導体レーザ１０１では、光が出射する方向のＺ軸に直交する断面における縦方向（Ｙ軸方向）と横方向（Ｘ軸方向）の構造が非対称であるため、ビームに非点収差が生じやすい。レーザの設計により、上記の非点収差を低減することは可能であるが、製造時のバラツキなどもあり、幾分かの非点収差は必然的に生じてしまう。

非点収差があると、縦横での光線の広がり角に差が生じ、光ビーム１０３のＺ軸に対する断面における断面スポット１０４の光強度分布形状が楕円となってしまう。そして、レーザ光の偏向方向は、楕円光強度分布の短軸１０４２に平行となる。つまり、半導体レーザチップのＰＮ接合面１０１ｊに対して垂直な方向（Ｙ軸方向）は放射角が大きく、平行な方向（Ｘ軸方向）は放射角が狭い。なお、図示しないシリンドリカルレンズやプリズムなどの光学系を追加することで、非点収差を補正し円形スポットとすることができるが、コストアップや装置の大型化に繋がる為、好ましくない。

半導体レーザ１０１を出射した光ビーム１０３（その断面スポット１０４の楕円の長軸１０４１はＹ軸方向）は平行化レンズ１０２によりＺ軸（光軸）に平行な光とされる。しかし、平行化された光ビーム１０３のＺ軸に直交する断面における断面スポット１０４の光強度分布形状は、楕円形状のままである。そして、走査部としてのＭＥＭＳ１０５に入射する。

ＭＥＭＳ１０５は、ミラー１０５１をＨ回動軸１０５ｈおよびＶ回動軸１０５ｖを用いて２次元方向に揺動させて、入射された光ビーム１０３をスクリーン１０９上で走査させるものである。

図３を用いて、実施例１におけるＭＥＭＳの形状について説明する。

図３において、ＭＥＭＳ１０５は、シリコン基板１０５０の内側に、円環状のジンバル１０５４が設けられ、さらに、ジンバル１０５４の内側にミラー１０５１が設けられている。シリコン基板１０５０とジンバル１０５４とは、Ｙ軸に直交する軸方向において対向するよう配置された２つの対をなす捻りバネ１０５３により連結され、同様に、ジンバル１０５４とミラー１０５１とは、Ｙ軸方向において対向するよう配置された２つの対をなす捻りバネ１０５２により連結されている。そして、ミラー１０５１は、対向する２つの捻りバネ１０５２を結ぶＹ軸方向をＨ回動軸１０５ｈとして回動し、また、対向する２つの捻りバネ１０５３を結ぶ方向をＶ回動軸１０５ｖとして回動する。なお、Ｈ回動軸１０５ｈとＶ回動軸１０５ｖとは直交することは言うまでもない。

対向する対を成す捻りバネ１０５２，１０５３は、図示しない静電力，電磁力，圧電力などの駆動力によって回転方向に捻られ、共振運動を行う。ここで共振周波数は数１で表される。

但し、ｋはバネ定数、ｍはミラー１０５１の質量を表す。

高解像度化に向けては共振周波数を高める必要があり、それにはミラー１０５１の質量を下げることが有効である。よって画像表示装置の高解像度化には、ミラー１０５１の面積を最小化することが望ましい。

また、製造時のバラツキにより、ミラー１０５１の質量がばらつき、引いては共振周波数に個体差が生じることが考えられる。ミラー１０５１の質量がばらつく要因としては、エッチングのバラツキによるミラー周辺部の寸法変化が挙げられる。この影響を抑え、解像度のバラツキを低減するには、ミラー１０５１の周辺長が最小となる形状とすることが有効である。このため、実施例１では、高解像度化に向けてミラー１０５１の形状を、面積／周辺長の比率が最も大きい円形としている。

以上のように形成されたＭＥＭＳ１０５は、偏向駆動されない場合、反射した光がスクリーン１０９の中心１０９ａに入射するように、Ｈ回動軸１０５ｈ（つまり、Ｙ軸）廻りに、所定角度傾斜して保持されている。そして、このときのミラー１０５１の面位置を基準にして、ミラー１０５１は、Ｈ回動軸１０５ｈ廻り、およびＶ回動軸１０５ｖ廻りに揺動する。

ここで、説明を簡単とするため、光ビーム１０３がＨ回動軸１０５ｈに直交する方向から斜めに入射し、Ｈ回動軸１０５ｈ廻りの偏向のみを受けて、スクリーン１０９のＸ軸上に照射されるものとする。この理由として、アスペクト比（横：縦）が４：３又は１６：９で表示する場合に、Ｈ回動軸１０５ｈは、Ｖ回動軸１０５ｖよりも振動幅が大きく、ミラー１０５１に入射する光のスポット形状の幅が大きいためである。さらに、通常ミラー１０５１をプリセットする際に、Ｈ回動軸１０５ｈを軸としてプリセットするため、同様に、Ｈ回動軸１０５ｈの振動幅は、Ｖ回動軸１０５ｖよりも振動幅が大きく、光のスポット形状の幅が大きいためである。また、このときのミラー１０５１の法線１０５６に対する光ビーム１０３の入射角をθとする。この場合におけるミラー１０５１に入射する光ビーム１０３をＨ回動軸（Ｙ軸）方向から見た上面視図を図４に示す。図４に示すように、ミラー１０５１上における光ビーム１０３のスポットのＨ回動軸１０５ｈに直交する方向（つまり、Ｖ回動軸１０５ｖ方向）の長さＱは、スポットの入射方向に直交する断面の長さをｑとすると数２で示される。

Ｑ＝ｑ／ｃｏｓθ…（数２）
つまり、スポットの断面長さｑは、ミラー１０５１上ではＨ回動軸１０５ｈに直交する方向に伸びることになる。その伸び倍率は数３で示される。

（伸び倍率）＝１／ｃｏｓθ…（数３）
そこで、半導体レーザから出射する光ビーム１０３の断面スポット１０４における楕円光強度分布の長軸１０４１をＨ回動軸１０５ｈに平行とする。これにより、ミラー１０５１上において、光ビーム１０３の長軸１０４１方向の長さは変化しないが、短軸１０４２方向の長さが数３で示される倍率で拡大される。従って、ミラー１０５１上での光ビームのスポット形状は略円形となる。

実施例１では、ミラー１０５１の形状を、高解像度化に対応させて共振周波数を高めるために略円形状としている。また、ミラー１０５１上でのスポット形状をミラー１０５１の形状に適合した略形状とする。従来では、ミラーの回動軸方向（Ｈ回動軸方向）で光が当たらない部分が生じていた。これに対し、実施例１によれば、ミラーの形状と、ミラー上のスポット形状を適切に適合させることができるので、ミラーのＨ回動軸１０５ｈに直交する方向におけるケラレが生じず、またミラーのＨ回動軸方向における光が当たらない部分を低減することができることになる。従って、効率よく光ビーム１０３を反射させることが可能となる。また、Ｈ回動軸方向ではスポットが伸びないので、ＭＥＭＳのミラー形状を極力小さくでき、共振周波数を上げることも可能となる。また、ＭＥＭＳのミラー形状とミラー上における入射光のスポット形状とを適合させることにより、ＭＥＭＳを最適形状に設計できるので、小さくでき、ミラーの駆動力を低減できる。従って、ＭＥＭＳの更なる小型化が可能となる。

ところで、一般的な半導体レーザの楕円率は、短軸の長さを１とすると、長軸の長さは１.１〜１．５である。そこで、光ビーム１０３のＭＥＭＳ１０５への水平走査方向における入射角（傾斜角度ともいう）θを２０度から４５度の範囲とすることで、最も効率を高めることが出来る。

実施例２では、２つのレーザ光源を１つの光軸上に合成する走査型画像表示装置について、図５を用いて説明する。

図５は、実施例２の走査型画像表示装置の光学系を、ＭＥＭＳのＨ回動軸に平行なＹ軸方向から見た上面視概略図である。

ここで、図５においても、図１で導入したＺ軸を基準としたＸＹＺ直交座標系を使用するものとする。また、実施例２においても、楕円光強度分布の長軸方向をＭＥＭＳのＨ回動軸方向に設定するものとする。既に述べたが、半導体レーザの偏光方向は、レーザ光の楕円光強度分布の短軸に平行である。従って、第１の光源としての半導体レーザ１０１Ａ及び第２の光源としての半導体レーザ１０１Ｂの短軸は、それぞれの直交座標系において、Ｘ軸方向となる。

図５において、２０１は１／２波長板、２０２は２つのレーザ光を合成する合成部としての偏光ビームスプリッタである。尚、以下の説明では、記号Ａは第１の光源側の要素を示し、記号Ｂは第２の光源側の要素を示すもので、疑義が生じない場合には、説明を簡単とするために、記号Ａ，Ｂを省略する。

第１の光源である半導体レーザ１０１Ａから出射した光ビーム１０３Ａ（その偏光方向はＸ軸方向）は、平行化レンズ１０２Ａによって平行光とされ、１／２波長板２０１で偏光方向がＹ軸方向とされて偏光ビームスプリッタ２０２に入射する。もう一方の第２の光源である１０１Ｂから出射した光ビーム１０３Ｂ（その偏光方向はＸ軸方向）も、平行化レンズ１０２Ｂによって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ２０２に入射する。

偏光ビームスプリッタ２０２は、その偏光分離膜２０２ａが半導体レーザ１０１Ａ，１０１ＢのＸＺ面に直交し、かつ、半導体レーザ１０１Ａ，１０１Ｂの各Ｚ軸（光軸）に対して略４５°傾斜するように配置されている。従って、偏光ビームスプリッタ２０２に入射する光ビーム１０３Ａの偏光方向は、偏光分離膜２０２ａに対してＳ偏光光となり、偏光ビームスプリッタ２０２に入射する光ビーム１０３Ｂの偏光方向は、偏光分離膜２０２ａに対してＰ偏光光となる。

すなわち、光ビーム１０３Ａは偏光ビームスプリッタ２０２の偏光分離膜２０２ａで反射され、光ビーム１０３Ｂは偏光分離膜２０２ａをそのまま透過して、同一の光ビーム１０３に合成される。なお、合成された光ビーム１０３の断面スポット１０４は、その長軸方向がＭＥＭＳ１０５のＨ回動軸方向である楕円形状が保持されている。

ＭＥＭＳ１０５は、合成された光ビーム１０３をスクリーン側に反射させるため、実施例１と同様に、光ビーム１０３の入射方向に対して正対して配置されてなく、傾斜して保持されている。従って、偏光ビームスプリッタ２０２で同一の光軸上に合成された光ビーム１０３は、ＭＥＭＳ１０５上のミラー１０５１の２次元方向の揺動によって反射され、スクリーン１０９上に走査画像が形成される。

なお、偏光ビームスプリッタ２０２で光ビーム１０３Ａおよび１０３Ｂを合成するには、半導体レーザ１０１Ａ自体を光ビームの光軸を中心として９０度回転させ、偏光方向を回転させる方法も考えられる。しかし、この場合には、光ビーム１０３Ａの断面スポット１０４Ａの形状が、他方の光ビーム１０３Ｂの断面スポット１０４Ｂに対して９０度回転してしまう。この為、合成後の断面スポット１０３が肥大してしまい、ミラー１０５１を反射する際の効率が低下してしまい好ましくない。

以上、実施例２によると、２つの光ビームを効率よく同時に走査できるため、実施例１の効果に加えて、高輝度化が可能な走査型画像表示装置を提供できる。

次に、実施例３について、図６を用いて説明する。

図６は、実施例３における光源の駆動信号の一例を示す説明図である。

実施例３では、実施例２において、半導体レーザ１０１ＡがＯＮとなっている期間、半導体レーザ１０１ＢはＯＦＦされ、逆に半導体レーザ１０１ＡがＯＦＦとなっている期間、半導体レーザ１０１ＢはＯＮされるように、交互にパルス発光制御される。実施例３では２つの光源を同時に発光させた場合に比べて輝度は落ちるが、光源の発熱量を連続発光の場合に比べて半減できる為、光源の長寿命化が可能となる。

次に、実施例４について、図７を用いて説明する。

図７は、実施例４の走査型画像表示装置の光学系を、ＭＥＭＳのＨ回動軸に平行なＹ軸方向から見た上面概略図である。なお、図７において、ＭＥＭＳ１０５，スクリーン１０９の図示は省略されている。また、図１で導入したＺ軸を基準としたＸＹＺ直交座標系を使用するものとする。また、実施例４でも、半導体レーザの楕円光強度分布の長軸方向をＭＥＭＳのＨ回動軸方向に設定するものとする。

実施例４は、実施例２において、図７に示すように、直角プリズムである偏光ビームスプリッタ２０２に代えて、光ビーム１０３Ａ，１０３Ｂの各Ｚ軸（光軸）に対してそれぞれ傾斜する入射面２０３１Ａ，２０３１Ｂを有する偏光ビームスプリッタ２０３を用いる。また、偏光ビームスプリッタ２０３の各入射面で反射された光強度をそれぞれ検出する検出部４０１Ａと検出部４０１Ｂを備える。

偏光ビームスプリッタ２０３の入射面２０３１Ａ，２０３１Ｂを、各光ビーム１０３Ａ，１０３Ｂに対して僅かに傾斜させることで、偏光ビームスプリッタ２０３の入射面２０３１Ａ，２０３１Ｂでそれぞれ反射した光ビーム３０３Ａ，３０３Ｂが、再度半導体レーザ１０１に入射することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザの余分な発熱を抑え、半導体レーザの長寿命化が可能となる。

また、偏光ビームスプリッタ２０３の入射面２０３１Ａ，２０３１Ｂでそれぞれ反射した光ビーム３０３Ａ，３０３Ｂの光強度を、検出部４０１Ａ，４０１Ｂで検出することで、光ビーム１０３Ａ，１０３Ｂの強度変化をモニターできる。これにより、長時間の使用などにより光ビーム１０３Ａ，１０３Ｂの強度が低下した場合などは、半導体レーザの出力を高めるなどのフィードバック制御が可能となり、長時間使用時の性能変化が小さい走査型画像表示装置を提供できる。

以上により、半導体レーザの長寿命化及び長時間使用時の性能変化が小さい走査型画像表示装置を提供できる。

次に、図８を用いて実施例に５ついて説明する。

図８は、実施例５を示す走査型画像表示装置の光学系を、ＭＥＭＳのＨ回動軸に平行なＹ軸方向から見た上面概略図である。なお、図８において、ＭＥＭＳ１０５，スクリーン１０９の図示は省略する。また、図１で導入したＺ軸を基準としたＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。また、実施例５でも、半導体レーザの楕円光強度分布の長軸方向をＭＥＭＳのＨ回動軸方向に設定するものとする。また、以下の説明では、記号Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤色（以下Ｒ），緑色（以下Ｇ），青色（以下Ｂ）の各光源に関する要素であることを意味し、記号Ａ，Ｂは各色の光源の内、それぞれ第１の光源、第２の光源に関する要素であることを意味する。また疑義が生じない場合には、説明を簡単とするために記号を省略する。

実施例５は、図８から明らかなように、２つの赤色半導体レーザ１０１ＲＡ，１０１ＲＢと、２つの緑色半導体レーザ１０１ＧＡ，１０１ＧＢと、２つの青色半導体レーザ１０１ＢＡ，１０１ＢＢとを合成部で合成した後、合成した光ビームをＭＥＭＳ１０５のミラー１０５１に入射させることに特徴がある。

合成部は、３つの入射面と１つの出射面を有するダイクロイックプリズム３０１と、ダイクロイックプリズム３０１の３つの入射面にそれぞれ装着された偏光ビームスプリッタ２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂとからなる。

偏光ビームスプリッタ２０２Ｒは、光ビーム１０３ＲＡが入射する入射面と、光ビーム１０３ＲＢが入射する入射面を有し、それぞれの入射面には赤色光（Ｒ光）を透過させるダイクロイックコート３０２Ｒが設けられている（ダイクロイックコート３０２を設ける目的は後述）。また、偏光ビームスプリッタ２０２Ｇは、光ビーム１０３ＧＡが入射する入射面と、光ビーム１０３ＧＢが入射する入射面を有し、それぞれの入射面には緑色光（Ｇ光）を透過させるダイクロイックコート３０２Ｇが設けられている。また、偏光ビームスプリッタ２０２Ｂは、光ビーム１０３ＢＡが入射する入射面と、光ビーム１０３ＢＢが入射する入射面を有し、それぞれの入射面には青色光（Ｂ光）を透過させるダイクロイックコート３０２Ｂが設けられている。

まず、偏光ビームスプリッタ２０２による第１の光源からの光と第２の光源からの光を合成する場合について説明するが、合成の動作は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光ともに同じなので、代表としてＲ光を用いて説明し、Ｇ，Ｂ光の合成については、その説明を省略する。

第１の光源である半導体レーザ１０１ＲＡから出射した光ビーム１０３ＲＡ（その偏光方向はＸ軸方向）は平行化レンズ１０２ＲＡによって平行光とされ、１／２波長板２０１Ｒで偏光方向がＹ軸方向とされて偏光ビームスプリッタ２０２Ｒに入射する。もう一方の第２の光源である１０１ＲＢから出射した光ビーム１０３ＲＢ（その偏光方向はＸ軸方向）も、平行化レンズ１０２ＲＢによって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ２０２Ｒに入射する。

偏光ビームスプリッタ２０２Ｒは、その偏光分離膜２０２Ｒａが半導体レーザ１０１ＲＡ，１０１ＲＢの各Ｚ軸に対して略４５°傾斜するように配置されている。従って、偏光ビームスプリッタ２０２Ｒに入射する光ビーム１０３ＲＡの偏光方向は、偏光分離膜２０２Ｒａに対してＳ偏光光となり、偏光ビームスプリッタ２０２Ｒに入射する光ビーム１０３ＲＢの偏光方向は、偏光分離膜２０２ａに対してＰ偏光光となる。

すなわち、光ビーム１０３ＲＡは偏光ビームスプリッタ２０２Ｒの偏光分離膜２０２Ｒａで反射し、光ビーム１０３ＲＢは偏光分離膜２０２Ｒａを透過して、Ｒ光の同一の光ビームに合成される。なお、合成された光ビーム１０３の断面スポット１０４は、その長軸方向がＭＥＭＳ１０５のＨ回動軸方向である楕円形状が保持されている。

次に、Ｒ光の光ビームと、Ｇ光の光ビームと、Ｂ光の光ビームとの合成について説明する。

ダイクロイックプリズム３０１は、内部にクロスするように形成されたＲ反射膜３０１ｒとＢ反射膜３０１ｂを有する。Ｒ反射膜３０１ｒは、Ｒ光を反射し、その他の色光を透過させる作用を有する。また、Ｂ反射膜３０１ｂは、Ｂ光を反射し、その他の色光を透過させる作用を有する。

偏光ビームスプリッタ２０２Ｒで合成された光ビーム１０３Ｒは、ダイクロイックプリズム３０１に入射すると、ダイクロイックプリズム３０１のＲ反射面３０１ｒで反射して、ＭＥＭＳ１０５に向かう。また、同様に偏光ビームスプリッタ２０２Ｂで合成された光ビーム１０３Ｂは、ダイクロイックプリズム３０１のＢ反射面３０１ｂで反射し、ＭＥＭＳ１０５に向かう。また、偏光ビームスプリッタ２０２Ｇで合成された光ビーム１０３Ｇは、ダイクロイックプリズム３０１のＲ反射膜３０１ｒ，Ｂ反射膜３０１ｂを透過して、ＭＥＭＳ１０５に向かう。これにより、３色の光ビーム１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂが合成され、単一の光ビーム１０３が形成される。なお、合成された光ビーム１０３の断面スポット１０４は、その長軸方向がＭＥＭＳ１０５のＨ回動軸方向である楕円形状が保持されている。

ＭＥＭＳ１０５は、合成された光ビーム１０３をスクリーン側に反射させるため、実施例１と同様に、光ビーム１０３の入射方向に対して正対して配置されてなく、傾斜して保持されている。従って、ダイクロイックプリズム３０１で同一の光軸上に合成され、ＭＥＭＳ１０５に入射した光ビーム１０３は、ＭＥＭＳ１０５上のミラー１０５１の２次元方向の揺動によって反射されて、スクリーン１０９上に走査画像が形成される。

ところで、ダイクロイックプリズム３０１に入射したＲ光の光ビーム１０３Ｒは、一部はＲ反射膜３０１ｒを透過し、あるいはＢ反射膜３０１ｂで反射される。Ｒ反射膜３０１ｒを透過して偏光ビームスプリッタ２０２Ｂに漏れ込んだ迷光は、偏光分離膜２０３Ｂａで反射または透過して半導体レーザ１０１ＢＡ，１０１ＢＢに入射する。これにより、半導体レーザ１０１ＢＡ，１０１ＢＢが熱せられ、寿命が低下する懸念がある。同様に、Ｂ反射膜３０１ｂで反射して偏光ビームスプリッタ２０２Ｇに漏れ込んだ迷光は、偏光分離膜２０３Ｇａで反射または透過して半導体レーザ１０１ＧＡ，１０１ＧＢに入射し、半導体レーザ１０１ＧＡ，１０１ＧＢが熱せられ、寿命が低下する懸念がある。このような迷光は、Ｇ光の光ビーム１０３ＧやＢ光の光ビーム１０３Ｂについてもダイクロイックプリズム３０１で生じる。

そこで、実施例５では、偏光ビームスプリッタ２０２の入射面に、対応した光源からの色光のみを透過させるダイクロイックコート３０２を設けることで、他色の光ビームの迷光を除去し、半導体レーザ１０１の余分な発熱を低減することができ、光源の長寿命化を実現する。

また、実施例５では、ダイクロイックプリズム３０１に偏光ビームスプリッタ２０２を接着することが可能となる。これにより、偏光ビームスプリッタ２０２とダイクロイックプリズム３０１との界面における反射損失を低減でき、高輝度化に有利となる。また、組立て時における、偏光ビームスプリッタ２０２、およびダイクロイックプリズム３０１の反射面の角度ずれを低減でき、光ビームをより効率よくミラー１０５１上に入射させることができる。

また、実施例５では、それぞれの光源を分離して配置できる為、他の光源からの放射熱の影響による、光源の発熱を低減することができる。

以上、解像度および輝度に優れた、カラー画像が表示可能な走査型画像表示装置を提供できる。

実施例１の走査型画像表示装置の光学系の概略斜視図である。 半導体レーザの概略説明図である。 ＭＥＭＳの上面概略図である。 ミラーに入射する光ビームをＨ回動軸（Ｙ軸）方向から見た上面視図である。 実施例２の走査型画像表示装置の光学系の上面概略図である。 実施例３における、光源の駆動信号の一例を示す説明図である。 実施例４の走査型画像表示装置の光学系の上面概略図である。 実施例５の走査型画像表示装置の光学系の上面概略図である。

符号の説明

１０１ 半導体レーザ、１０１ｊ ＰＮ接合面、１０２ 平行化レンズ、１０３ 光ビーム、１０４ 断面スポット、１０４１ 長軸、１０４２ 短軸、１０５ ＭＥＭＳ、１０５ｈ Ｈ回動軸、１０５ｖ Ｖ回動軸、１０５０ シリコン基板、１０５１ ミラー、１０５１ａ 中心、１０５２ 捻りバネ、１０５３ 捻りバネ、１０５４ ジンバル、１０５６ 法線、１０９ スクリーン、１０９ａ 中心、２０１ １／２波長板、２０２ 偏光ビームスプリッタ、２０２ａ 偏光分離膜、２０３ 偏光ビームスプリッタ、２０３ａ 偏光分離膜、２０３１ 入射面、３０１ ダイクロイックプリズム、３０１ｒ Ｒ反射面、３０１ｂ Ｂ反射面、３０２ ダイクロイックコート、３０３ 光ビーム、４０１ 検出部。

Claims (9)

1. 光ビームを出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源からの光ビームを、第１の方向と、前記第１の方向と略垂直である第２の方向に回動して走査する走査部とを備え、
   前記第１の方向の回動幅は、前記第２の方向の回動幅よりも大であって、
   前記走査部の近傍において、前記光ビームの断面形状は、前記第２の方向よりも前記第１の方向に長い辺を有する楕円状の断面形状を有し、
   前記辺は、前記走査部の第１の方向と略平行であることを特徴とする走査型画像表示装置。
2. 請求項１に記載の走査型画像表示装置であって、
   前記走査部は、略円形状のミラーであることを特徴とする走査型画像表示装置。
3. 請求項１に記載の走査型画像表示装置であって、
   前記走査部は、ＭＥＭＳであることを特徴とする走査型画像表示装置。
4. 請求項１に記載の走査型画像表示装置であって、
   前記レーザ光源と前記走査部との間に設けられ、前記レーザ光源からの光ビームを平行化する平行化レンズを備えたことを特徴とする走査型画像表示装置。
5. 偏光方向が異なり、光ビームの出射方向が略直交するように配置された第１及び第２のレーザ光源と、
   前記第１及び第２のレーザ光源から出射された光ビームを合成する偏光ビームスプリッタと、
   前記第１又は第２のレーザ光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、前記第１又は前記第２のレーザ光源からの光ビームの偏光方向を変換する１／２波長板と、
   前記偏光ビームスプリッタからの光ビームを第１の方向と、前記第１の方向と略垂直である第２の方向に回動して走査する走査部とを備え、
   前記第１の方向の回動幅は、前記第２の方向の回動幅よりも大であって、
   前記走査部の近傍において、前記光ビームの断面形状は、前記第２の方向よりも前記第１の方向に長い辺を有する楕円状の断面形状を有し、
   前記辺は、前記走査部の第１の方向と略平行であることを特徴とする走査型画像表示装置。
6. 請求項５に記載の走査型画像表示装置であって、
   第１及び第２のレーザ光源をパルス発光制御することにより駆動する駆動部を備えたことを特徴とする走査型画像表示装置。
7. 請求項６に記載の走査型画像表示装置であって、
   前記駆動部は、前記第１及び第２のレーザ光源の発光期間を異ならせるように、前記第１及び第２のレーザ光源を駆動することを特徴とする走査型画像表示装置。
8. 請求項５から７の何れかに記載の走査型画像表示装置であって、
   前記偏光ビームスプリッタの前記第１及び第２のレーザ光源からの各々の光ビームが入射する面の少なくとも何れか一方の面には、特定の偏光方向を有する光ビームを反射する面が形成され、
   前記面は、前記光ビームの光軸に対して傾斜していることを特徴とする走査型画像表示装置。
9. 請求項８に記載の走査型画像表示装置であって、
   前記面で反射した光ビームの光量を検出する検出部を備えたことを特徴とする走査型画像表示装置。

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