JP2009058753A - Projection graphic display device using deflection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain twice the scan speed without improving a driving frequency and driving voltage in a mirror part and without making a magnet and yoke or the like large in scale, in a deflection device for deflecting light beam emitted from a light source with a movable mirror that are reciprocatingly rotated. <P>SOLUTION: The movable mirror in the deflection device comprises a V-shaped structure mirror having a first mirror surface 42a and a second mirror surface 42b having a different reflection direction from the first mirror surface 42a in an opposite direction and is symmetrically provided to a movable section 41 with the boundary between a ridge line where the first mirror surface intersects with the second mirror surface and a surface that contains a rotating axis Ax2 of the movable section 41. Accordingly, scanning for two-lines is performed on the first mirror surface 42a during a half-cycle period, that is, the first half of a reciprocating rotational motion of the V-shaped structure mirror, and also scanning for the two-lines is performed on the second mirror surface 42b during the second half thereof, thereby scanning for four-lines is performed during one cycle period of the reciprocating rotational motion of the movable section 41. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源から放射される光線を、可動ミラーを利用して高速スキャンを行う偏向装置とそれを用いた投影型映像表示装置に関する。   The present invention relates to a deflecting device that performs high-speed scanning of light emitted from a light source using a movable mirror, and a projection-type image display device using the deflecting device.

現在の市場に出ている投影型表示装置は光源に超高圧水銀型発光管やハロゲンランプが使用されているが、それら光源の寿命が4,000から6,000時間レベルであるため、日常のテレビとして使用した場合、2年から3年でランプ交換をしなければならなく、支障を来たしている。   Projection-type display devices on the market currently use ultra-high pressure mercury-type arc tubes and halogen lamps as light sources, but the lifespan of these light sources is on the order of 4,000 to 6,000 hours. When used as a television, lamps have to be replaced in two to three years, which has been a problem.

そのため、昨今では、光源にLEDやレーザ等の固体照明素子を使用する提案が増加している。光源に固体照明素子を用いた場合、その寿命は20,000時間以上と考えられており、またそれらの発光スペクトル特性から、色再現性に優れる等のメリットがある。中でも、レーザ光源は発光スペクトル幅が狭くその色域が広いため、色再現性でLEDより優れており、またレーザ光のコリメート特性から、光学系での光利用率の向上や、機構の小型化が期待できる観点から究極の光源と言われている。   Therefore, recently, proposals for using solid state lighting elements such as LEDs and lasers as light sources are increasing. When a solid-state lighting element is used as a light source, the lifetime is considered to be 20,000 hours or more, and there are merits such as excellent color reproducibility from their emission spectrum characteristics. Above all, the laser light source has a narrow emission spectrum width and a wide color gamut, so it is superior to LEDs in color reproducibility. Also, due to the collimating characteristics of the laser light, the light utilization rate in the optical system is improved and the mechanism is downsized. Is said to be the ultimate light source from the perspective that can be expected.

レーザ素子を光源とした投影型映像表示装置に、偏向装置を用いたスキャン方式によるものがある。図14は、従来のスキャン方式による投影型映像表示装置の基本構成を示す。この投影型映像表示装置は、光源照明部では、光源に赤色、緑色、青色(以下順にR,G,B)のレーザ素子(以下LD)1R、1G、1Bを配置し、光源の下流には、レンズ(2R,2G,2B)を配置し各色の光線をコリメート光線に成形している。レンズ(2R,2G,2B)の出射側には、光路合成手段としてダイクロイックミラー(以下DM)3R,3G,3Bを配置し所望の波長を反射、もしくは透過させ、R,G,B光線を光軸Ax1上に揃える。ここで、光学系の上流とはLD光源で、最下流をスキャン面17とする。   Among projection-type image display apparatuses using a laser element as a light source, there is one using a scanning method using a deflecting device. FIG. 14 shows a basic configuration of a projection-type image display apparatus using a conventional scanning method. In the projection type image display device, in the light source illumination unit, red, green, and blue (hereinafter, R, G, B) laser elements (hereinafter referred to as LD) 1R, 1G, and 1B are disposed as light sources, and downstream of the light source. The lenses (2R, 2G, 2B) are arranged to form the light beams of each color into collimated light beams. On the exit side of the lenses (2R, 2G, 2B), dichroic mirrors (hereinafter referred to as DM) 3R, 3G, 3B are arranged as optical path combining means to reflect or transmit desired wavelengths, and to emit R, G, B rays. Align on axis Ax1. Here, the upstream of the optical system is the LD light source, and the most downstream is the scanning surface 17.

光源照明部から出射した光線Laは、軸Ax9を中心に往復回動運動する平面ミラーを備えた偏向装置15で水平方向に偏向され、さらに軸Ax10を中心に往復回動運動する平面ミラーを備えた偏向装置16で垂直方向に偏向されてスキャン面17上に光線が投影される。具体的には、偏向装置15の往復回動周波数が22KHzで、偏向装置16の往復回動周波数が60Hzであれば、垂直解像度720本の所謂ハイビジョン(HD)TV並みの高解像度映像表示が行なえる。   The light beam La emitted from the light source illumination unit is deflected in a horizontal direction by a deflecting device 15 including a plane mirror that reciprocates around an axis Ax9, and further includes a plane mirror that reciprocates around an axis Ax10. The light is projected on the scan surface 17 by being deflected in the vertical direction by the deflecting device 16. Specifically, if the reciprocating rotation frequency of the deflecting device 15 is 22 KHz and the reciprocating rotational frequency of the deflecting device 16 is 60 Hz, a high-resolution video display equivalent to a so-called high-definition (HD) TV with 720 vertical resolutions can be performed. The

一般に、偏向装置としてはポリゴンミラーやガルバノミラーが用いられているが、高解像度の映像表示装置には、より高速に光を偏向制御できるMicro Electrical Mechanical System(以下MEMS)技術を用いたミラーデバイスが使用されている。   In general, a polygon mirror or a galvanometer mirror is used as a deflecting device. However, a high-resolution video display device includes a mirror device using a micro electric mechanical system (hereinafter, MEMS) technology that can control deflection of light at a higher speed. in use.

図15は、電磁力型のMEMSを用いた従来の偏向装置の一例を示し、図15(A)は平面図、図15(B)はB−B断面図である。偏向装置4′は、中央部にAg、AlやCu蒸着等で平面ミラー42′が形成された可動部41が一対のヒンジ43a,43aにより固定部側である環状部材44に連結され、また、環状部材44の左右に設けられた磁石45a,45bとミラー可動部41の両サイドに設けられたコイル電線46とでミラー駆動手段を構成している。そして、コイル電線46に電流を正負切り替えて流すことで電磁力(ローレンツ力)を発生させ、可動部41を軸Ax2を回転軸として往復回動駆動する構成となっている。   FIGS. 15A and 15B show an example of a conventional deflecting device using an electromagnetic force type MEMS. FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a cross-sectional view along BB. In the deflection device 4 ', a movable portion 41 having a plane mirror 42' formed by Ag, Al, Cu deposition or the like at the center is connected to an annular member 44 on the fixed portion side by a pair of hinges 43a, 43a. The magnets 45 a and 45 b provided on the left and right sides of the annular member 44 and the coil electric wires 46 provided on both sides of the mirror movable portion 41 constitute mirror driving means. Then, an electromagnetic force (Lorentz force) is generated by flowing the current through the coil wire 46 by switching between positive and negative, and the movable portion 41 is driven to reciprocately rotate about the axis Ax2.

しかし、電磁力型では、大きなローレンツ力で高速スキャンを行おうとすると、磁石やヨーク等が大型化してしまうという問題がある。また、自己発熱、ねじれに伴う金属疲労による低寿命化の問題がある。投影型映像表示装置の偏向装置に用いるMEMSミラーデバイスの改善提案としては、MEMSの振り角を大きくするための技術として、例えば、特許文献1のように光源から出射した光線を、MEMSの第1のミラー面と第2のミラー面に同時に照射するようにしたものや、特許文献2のように可動ミラー部の支点の位置を変更するようにした振角改善、あるいは、スキャン角改善が多く、高速スキャンに関するものとしては、可動ミラーの形状や大きさ、材質などを工夫して共振周波数を制御することにより改善するようにしたものなどが見られる程度である。   However, in the electromagnetic force type, there is a problem that a magnet, a yoke, and the like are increased in size when high-speed scanning is performed with a large Lorentz force. In addition, there is a problem of life reduction due to metal fatigue accompanying self-heating and twisting. As a proposal for improving the MEMS mirror device used in the deflection device of the projection type image display device, as a technique for increasing the swing angle of the MEMS, for example, as disclosed in Patent Document 1, a light beam emitted from a light source is used as the first MEMS device. The mirror surface and the second mirror surface are irradiated at the same time, and the swing angle improvement or the scan angle improvement that the position of the fulcrum of the movable mirror part is changed as in Patent Document 2, As for the high-speed scanning, there is a degree that can be improved by controlling the resonance frequency by devising the shape, size and material of the movable mirror.

投影型映像表示装置において、目的の空間解像度と時間解像度に対する偏向装置やレーザ光源LDの必要な性能に関して説明する。1280×720のHD解像度で、フレームレートを60fpsの投影型表示装置を実現する場合、先ず偏向装置の駆動周波数(速度)は、720本の垂直ラインを1秒間に60回描画(スキャン)しなければならないので、720×60=43kHz以上が必要である。図15のように可動部41の中央部にヒンジ43a,43bが位置する場合、1周期間で往復の2ラインの描画が行なえるから、実質的に必要な駆動周波数は43kHzの半分の、21.5kHzとなる。   In the projection type video display device, the necessary performance of the deflection device and the laser light source LD for the target spatial resolution and temporal resolution will be described. When realizing a projection display device with a HD resolution of 1280 × 720 and a frame rate of 60 fps, first, the driving frequency (speed) of the deflecting device must draw (scan) 720 vertical lines 60 times per second. Therefore, 720 × 60 = 43 kHz or more is necessary. As shown in FIG. 15, when the hinges 43a and 43b are located at the central portion of the movable portion 41, two reciprocal lines can be drawn in one cycle, so the substantially necessary drive frequency is 21 times half of 43 kHz. .5 kHz.

レーザ光源においては、1画素にレーザ光線を照射できる時間が、1/(1280×720×60)=1/(55MHz)secであり、この期間毎に各LD(1R,1G,1B)の光出力、即ち階調を切り替える必要がある。階調に関しては、LD光源に印加する電流を可変させる直接変調方式と、AOM(音響光学素子)を用いてそれに印加する電力を可変させる間接変調方式が有る。   In the laser light source, the time during which one pixel can be irradiated with a laser beam is 1 / (1280 × 720 × 60) = 1 / (55 MHz) sec, and the light of each LD (1R, 1G, 1B) for each period. It is necessary to switch the output, that is, the gradation. Regarding gradation, there are a direct modulation method in which the current applied to the LD light source is variable and an indirect modulation method in which the electric power applied thereto is varied using an AOM (acousto-optic element).

また、前記スキャン方式における別の投影手段として、図16に示すように、固体発光素子(1R,1G,1B)とDIGITAL MIRROR DEVICE(以下DMD)と呼ばれるミクロンオーダーの画素分の可動ミラーアレイを組合せ制御することで画像を構成するものがある。前記スキャン方式と異なる点を以下説明する。   Further, as another projection means in the scanning method, as shown in FIG. 16, a solid-state light emitting element (1R, 1G, 1B) and a movable mirror array for pixels of micron order called DIGITAL MIRROR DEVICE (hereinafter DMD) are combined. There is what constitutes an image by controlling. Differences from the scanning method will be described below.

光源照明部では、光源に赤色、緑色、青色(以下順にR,G,B)のレーザ素子LD(1R、1G、1B)を配置し、光源の下流には、レンズ(2R,2G,2B)を配置し各色の光線をコリメート光線に成形している。レンズ(2R,2G,2B)の出射側には、集光レンズ18、ロッドインテグレータ19、リレーレンズ20、ミラー21、が配置される。LD1R,1G,1BとDMD22は、水平、垂直同期信号や画像信号により発光タイミングや偏向方向が制御されており、DMD22にR画像信号が入力されている時間帯にLD1Rが発光する。同様にDMD22にG,B画像信号が入力されている時間帯にLD1G、1Bが時間順次発光する。このように、DMD22も時間順次的にR,G,B画像を構成し、前記R、G、B光線がDMD22に入出射することで、時間順次的にR、G、B画像光線が形成される。また、DMD22の光路の下流には投影レンズ23が配置されており、スクリーン24上には、投影レンズ23により、時間順次的にR、G、B映像が投射される。この際、スクリーン24上に投射されたR,G,B映像は各々が180Hz以上の人間の色分解能以上、即ち1フレーム(R+G+B)映像が60Hz以上の速さで切り替えられることで、錯覚的にカラー映像として視認される。
特開2006−201350号公報 特開2003−208420号公報
In the light source illumination unit, red, green, and blue (R, G, and B) laser elements LD (1R, 1G, and 1B) are disposed as light sources, and lenses (2R, 2G, and 2B) are disposed downstream of the light sources. Are arranged to shape each color beam into a collimated beam. A condenser lens 18, a rod integrator 19, a relay lens 20, and a mirror 21 are disposed on the exit side of the lenses (2R, 2G, 2B). The LD 1 R, 1 G, 1 B and DMD 22 are controlled in light emission timing and deflection direction by horizontal and vertical synchronization signals and image signals, and the LD 1 R emits light in the time zone in which the R image signal is input to the DMD 22. Similarly, the LDs 1G and 1B emit light sequentially in time during which the G and B image signals are input to the DMD 22. As described above, the DMD 22 also sequentially forms R, G, B images, and the R, G, B light beams enter and exit the DMD 22 to form R, G, B image light beams in time sequence. The A projection lens 23 is disposed downstream of the optical path of the DMD 22, and R, G, and B images are projected on the screen 24 in time sequence by the projection lens 23. At this time, each of the R, G, B images projected on the screen 24 is switched over at a human color resolution of 180 Hz or more, that is, one frame (R + G + B) image is switched at a speed of 60 Hz or more. Visible as a color image.
JP 2006-201350 A JP 2003-208420 A

MEMS技術を用いたミラー型偏向装置においては、ハイビジョンクラスの垂直解像度720本、1080本やそれ以上の高解像度の表示装置を実現する場合、各21.5kHz,33kHz、それ以上の高速動作と広い振角を要し、これらを実現するには、静電力型では、数百Vの電圧が必要になり高耐圧部材を使用しなければならず、デバイス用周辺回路が大型化してしまうという問題がある。   In the mirror type deflection device using the MEMS technology, when realizing a high-resolution display device having a high resolution of 720, 1080 or higher, a high-definition class, high-speed operation of 21.5 kHz, 33 kHz or more and wide vibrations are possible. In order to realize these, the electrostatic force type requires a voltage of several hundred volts, and a high voltage member must be used, and there is a problem that the peripheral circuit for the device becomes large. .

本発明は、上述したような現状に鑑みてなされたものであり、ミラー部の駆動周波数や駆動電圧を高くすることなく、また、磁石やヨーク等を大型にすることなく2倍のスキャン速度が得られる偏向装置を実現し、その偏向装置を用いることにより、小型でハイビジョンクラス以上の高解像度に対応でき、また、立体映像表示やステレオ映像表示のサービスも可能な投影型映像表示装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the current situation as described above, and has a double scanning speed without increasing the driving frequency and driving voltage of the mirror section and without increasing the size of the magnet, yoke, or the like. Provided a projection-type image display device that realizes the obtained deflection device and that can be used in a small-sized, high-definition class or higher-resolution by using the deflection device, and that can also provide stereoscopic video display and stereo video display services. The purpose is that.

上述の課題を達成するために、本発明の第1の技術手段は、光源から入射する光線を、往復回動する可動部に設けたミラーによって偏向する偏向装置において、
前記ミラーは、第1のミラー面と該第1のミラー面と反射方向が異なる第2のミラー面とを有するV字構造体ミラーで構成され、前記可動部に対し、前記第1のミラー面と第2のミラー面が交わる稜線と前記可動部の回動軸とを含む面を境に左右対称に設けられ、前記V字構造体ミラーの往復回動運動の前半の半周期間に前記第1のミラー面で2ライン分のスキャンを行ない、後半の半周期間に前記第2のミラー面でさらに2ライン分のスキャンを行うことにより前記可動部の1周期の往復回動運動で4ライン分のスキャンが行えるようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above-described problem, a first technical means of the present invention is a deflection apparatus that deflects a light beam incident from a light source by a mirror provided on a movable part that reciprocally rotates.
The mirror is composed of a V-shaped structure mirror having a first mirror surface and a second mirror surface having a reflection direction different from that of the first mirror surface, and the first mirror surface with respect to the movable portion. Are provided symmetrically with respect to a plane including a ridge line intersecting the second mirror surface and the rotation axis of the movable part, and the first half cycle of the first half of the reciprocating rotation of the V-shaped structure mirror. A scan for 2 lines is performed on the mirror surface, and another 2 lines are scanned on the second mirror surface during the latter half of the period, so that the reciprocating motion of the movable part for 4 lines is performed for 4 lines. A feature is that scanning can be performed.

第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記V字構造体ミラーは、MEMSの平面可動部に設けられることを特徴とする。   According to a second technical means, in the first technical means, the V-shaped structure mirror is provided in a planar movable portion of the MEMS.

第3の技術手段は、第2の技術手段において、前記可動部は前記回動軸と直交する軸を有し、該軸を中心に回動可能になっていることを特徴とする。   According to a third technical means, in the second technical means, the movable portion has an axis orthogonal to the rotation axis, and is rotatable about the axis.

第4の技術手段は、投影型映像表示装置であって、固体発光素子の発光を映像信号で変調する光源照明部と、前記光源照明部から出射された光線を水平スキャンする第1〜3のいずれかの技術手段である偏向装置と、該偏向装置の第1のミラー面でスキャンされた光線を反射する第1の補助ミラー及び前記第2のミラー面でスキャンされた光線を反射する第2の補助ミラーと、当該第1及び第2の補助ミラーで反射された光線の光路を一致さる光路合成素子と、を備え、当該光路合成された光線を垂直スキャンして投影することを特徴とする。   The fourth technical means is a projection-type image display device, wherein a light source illumination unit that modulates light emission of a solid state light emitting element with a video signal, and first to first scans that horizontally scan light rays emitted from the light source illumination unit. Any one of the technical means, the first auxiliary mirror that reflects the light beam scanned by the first mirror surface of the deflection device, and the second light beam that reflects the light beam scanned by the second mirror surface. And an optical path synthesizing element that matches the optical paths of the light beams reflected by the first and second auxiliary mirrors, and projects the light beams synthesized by the optical path by vertical scanning. .

第5の技術手段は、第4の技術手段において、前記光源照明部から出射された光線が、前記V字構造体ミラーにおける第1のミラー面と第2のミラー面に同時に入射する期間は前記固体発光素子の駆動を停止することを特徴とする。   A fifth technical means is the fourth technical means, wherein the light beam emitted from the light source illumination unit is incident on the first mirror surface and the second mirror surface of the V-shaped structure mirror at the same time. The driving of the solid state light emitting device is stopped.

第6の技術手段は、第4又は5の技術手段において、前記第1の補助ミラーと第2の補助ミラーのいずれか一方の光路上において光線の偏光方向を90度回転させる偏光変換素子を、該補助ミラーの光入射側、ミラー上、もしくは光出射側に配置すると共、前記第1の補助ミラーで反射した光線と第2の補助ミラーで反射した互いに異なる偏光光線を同一光路に合成する偏光光線合成素子を配置したことを特徴とする。   A sixth technical means is the polarization converting element according to the fourth or fifth technical means, wherein the polarization conversion element rotates the polarization direction of the light beam by 90 degrees on the optical path of any one of the first auxiliary mirror and the second auxiliary mirror. Polarized light that is arranged on the light incident side, on the mirror, or on the light emitting side of the auxiliary mirror, and combines the light beam reflected by the first auxiliary mirror and the different polarized light beam reflected by the second auxiliary mirror in the same optical path. A light combining element is arranged.

第7の技術手段は、第4〜6のいずれかの技術手段において、前記光源照明部には、複数の固体発光素子を具備し該複数の固体発光素子から出射した光線群の光路を一致させる光路合成素子が設けられることを特徴とする。   A seventh technical means is the technical means according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the light source illumination unit includes a plurality of solid light emitting elements, and the light paths of the light beams emitted from the plurality of solid light emitting elements are made to coincide with each other. An optical path combining element is provided.

第8の技術手段は、第6又は7の技術手段において、前記第1のミラー面と、前記第2のミラー面で反射される光線の変調映像信号を、それぞれ独立して立体映像で投影するようにしたことを特徴とする。   According to an eighth technical means, in the sixth or seventh technical means, the modulated image signals of the light beams reflected by the first mirror surface and the second mirror surface are independently projected as a stereoscopic image. It is characterized by doing so.

第9の技術手段は、第8の技術手段において、前記第1の補助ミラーから投影された第1の偏光映像と、第2の補助ミラーから投影された第2の偏光映像のそれぞれの1ラインを重ねて投影するようにしたことを特徴とする。   According to a ninth technical means, in the eighth technical means, one line of each of the first polarized image projected from the first auxiliary mirror and the second polarized image projected from the second auxiliary mirror. It is characterized in that it is projected in an overlapping manner.

第10の技術手段は、第1〜3のいずれかの技術手段である偏向装置を用いた投影型映像表示装置であって、固体発光素子の発光を映像信号で変調する光源照明部から出射された光線を前記偏向装置に入射し、V字構造体ミラーの前記第1のミラー面と前記第2のミラー面でスキャンされる光線の変調映像信号をそれぞれ独立の映像とし、前記第1のミラー面及び第2のミラー面でスキャンされた光線をそれぞれ垂直スキャンして異なる表示領域に前記独立した2つの映像を投影するようにしたことを特徴とする。   A tenth technical means is a projection type video display device using a deflecting device which is any one of the first to third technical means, and is emitted from a light source illumination unit which modulates light emission of a solid state light emitting element with a video signal. And the modulated image signals of the light beams scanned by the first mirror surface and the second mirror surface of the V-shaped structure mirror are made into independent images, respectively, and the first mirror The light beams scanned by the surface and the second mirror surface are each vertically scanned to project the two independent images onto different display areas.

本発明によれば、以下のような効果が得られる。
・偏向装置の可動ミラー部が往復回動運動する1周期間で4ラインのスキャンが行なえるので、ミラー面が平面である従来の偏向装置と比較し、ミラー部の駆動周波数や駆動電圧を高くすることなく、また、磁石やヨーク等を大型にすることなく2倍のスキャン速度を得ることが可能となる。
・V字構造体のミラーを偏向装置の可動部の往復振動軸を境に対称形とすることで、光学設計の上で、片側の設計だけすれば良く、開発期間を短縮できることや、スキャン面にライン表示をさせる際に、各ライン長の制御が行い易くなる。
・本発明の偏向装置を用いることにより容易に、異なる2つの投影領域に同一、もしくは異なる映像を投影するステレオ映像表示が可能な投影型映像表示装置を提供することできる。
・ミラー可動部を、回転軸を中心に往復回動駆動する従来と同等の簡易な装置構成であるにもかかわらず、スキャン速度を2倍にすることが可能となる。
・V字構造体ミラーを直交する2軸方向に回動可能な可動部に設けることで、投影型映像表示装置における偏向装置が1つで済むので装置の小型化が可能となり、また、その偏向装置を用いることで簡単にステレオ映像表示が可能な投影型映像表示装置を提供することができる。
・本発明の偏向装置に2つの補助ミラーを組み合わせることで、2つの投影映像の合成や隣接、分離させることが可能となり、投影箇所を自由に可変できる投影型映像表示装置や投影型ステレオ映像表示装置を容易に作製することができる。
・本発明の偏向装置と、2つの補助ミラー及び光路合成素子を組み合わせることで、平面ミラー型の偏向装置の駆動周波数に比べて半分の駆動周波数でフルハイビジョンクラスの投影表示が可能となることと併せ、1つの偏向装置でスクリーン上にP波画像とS波画像が同時に投影可能となるため、それぞれに対応した偏光フィルタ(めがね等)を使用することで、立体映像表示サービスが可能な投影型映像表示装置を提供することできる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
・ Because the movable mirror part of the deflecting device can perform four-line scanning during one cycle of reciprocating rotation, the mirror drive frequency and driving voltage are higher than those of the conventional deflecting device with a flat mirror surface. It is possible to obtain a double scanning speed without increasing the size of the magnet and the yoke.
-By making the mirror of the V-shaped structure symmetrical with respect to the reciprocating vibration axis of the movable part of the deflecting device, it is only necessary to design one side in terms of optical design, shortening the development period, and scanning surface When displaying a line, it becomes easy to control each line length.
-By using the deflection | deviation apparatus of this invention, the projection type video display apparatus which can perform the stereo video display which projects the same or different image | video on two different projection areas easily can be provided.
The scan speed can be doubled despite the simple device configuration equivalent to the conventional device in which the mirror movable part is driven to reciprocate around the rotation axis.
-By providing the V-shaped structure mirror in a movable part that can rotate in two orthogonal axes, only one deflecting device in the projection-type image display device is required, so that the size of the device can be reduced. By using the apparatus, it is possible to provide a projection type video display device that can easily display a stereo video.
-By combining two auxiliary mirrors with the deflection device of the present invention, it becomes possible to synthesize, adjoin, and separate two projection images, and a projection type video display device and projection type stereo video display that can freely change the projection location The device can be easily manufactured.
-By combining the deflecting device of the present invention, two auxiliary mirrors, and an optical path combining element, full high-definition class projection display can be performed at a driving frequency half that of a plane mirror type deflecting device. In addition, since a P-wave image and an S-wave image can be simultaneously projected on the screen by one deflecting device, a projection type capable of providing a stereoscopic video display service by using a polarizing filter (such as glasses) corresponding to each of them. A video display device can be provided.

以下に、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明のV字構造体のミラーを一体化した偏向装置を用いた投影型画像表示装置の基本概念図を示す図1により、その構成と光線の振る舞いについて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below. First, the configuration and the behavior of light rays will be described with reference to FIG. 1 which shows a basic conceptual diagram of a projection type image display device using a deflection device integrated with a V-shaped structure mirror of the present invention.

光源照明部においては、光源には、赤色、緑色、青色のレーザダイオード光源(以下LD)1R、1G、1Bを使用し、レンズ群(2R、2G、2B)を配置し、LD(1R、1G、1B)の出射光線をコリメート化している。レンズ群(2R、2G、2B)によりコリメート化した光線は、特定波長の光線のみ反射し、その他の光線を透過させるダイクロイックミラー(以下DM)3R,3G,3Bにより同一光路を通過し、図1中の[I]に到達する。DM(3R)では、赤色光線Rは反射され、DM(3G)で緑色光線Gは反射され、赤色光線Rは透過する。DM(3B)では、青色光線Bは反射され、赤色光線Rと緑色光線Gは透過する。また、DM(3R)に関しては、全反射ミラーでも同様の光線の振る舞いとなる。   In the light source illumination unit, red, green, and blue laser diode light sources (hereinafter referred to as LDs) 1R, 1G, and 1B are used as light sources, lens groups (2R, 2G, and 2B) are arranged, and LDs (1R, 1G) are disposed. 1B) is collimated. Light rays collimated by the lens groups (2R, 2G, 2B) pass through the same optical path by dichroic mirrors (hereinafter referred to as DM) 3R, 3G, 3B that reflect only light rays having a specific wavelength and transmit other light rays. [I] in the middle is reached. In DM (3R), the red light R is reflected, and in DM (3G), the green light G is reflected and the red light R is transmitted. In DM (3B), the blue ray B is reflected and the red ray R and the green ray G are transmitted. In addition, regarding DM (3R), the light beam behaves similarly in the total reflection mirror.

本実施形態では、表示解像度を1280×720ドット、フレーム周波数を60Hzの投影映像表示装置を作製するため、偏向部において、第1の偏向装置4には光線を水平1軸方向に偏向するタイプでその駆動周波数が11kHzのミラー型MEMSを使用した。第2の偏向装置7には、光線を垂直1軸方向に偏向し、その駆動周波数が60Hzのものを使用した。また、偏光部の図示[I]に到達する光線をP波(P偏光)になるように各シングルモードのレーザダイオード(以下LD)を使用し、配置方向を定めた。   In the present embodiment, in order to produce a projection image display device having a display resolution of 1280 × 720 dots and a frame frequency of 60 Hz, the first deflection device 4 is a type that deflects light rays in the horizontal uniaxial direction in the deflection unit. A mirror type MEMS having a driving frequency of 11 kHz was used. As the second deflecting device 7, a light deflecting light beam in one vertical axis direction and having a driving frequency of 60 Hz was used. In addition, each single mode laser diode (hereinafter referred to as LD) was used to determine the arrangement direction so that the light beam reaching the illustration [I] of the polarization part becomes P wave (P polarization).

本実施形態における光線の振舞いは、先ず始めの駆動半周期間では、各LD(1R、1G、1B)を出射した光線は、第1の偏向装置4のV字構造体の第1ミラー面42aで水平スキャンされ、第1の補助ミラー5aで反射し、P波を透過する光路合成素子6を通過し、第2の偏向装置7によって垂直スキャンされて、スクリーン(スキャン)面8に到達する。   In the present embodiment, the behavior of the light beam is as follows. During the first driving half cycle, the light beam emitted from each LD (1R, 1G, 1B) is reflected on the first mirror surface 42a of the V-shaped structure of the first deflecting device 4. The light is horizontally scanned, reflected by the first auxiliary mirror 5 a, passes through the optical path combining element 6 that transmits the P wave, is vertically scanned by the second deflecting device 7, and reaches the screen (scan) plane 8.

そして、残りの駆動半周期間で、各LD(1R、1G、1B)を出射した光線は、第1の偏向装置4のV字構造体の第2ミラー面42bで水平スキャンされ、第2の補助ミラー5bに入射する。この際、第2の補助ミラー5bの光線出射側には、偏光方向を90度回転する波長板(λ/2板)9を挿入しS偏光に変換しており、光路合成素子6内部の誘電体薄膜形成面6aで反射し、進行方向が変わり、第1の補助ミラー5aからのP波が進行した同一光路上を進み、第2の偏向装置7により垂直スキャンされ、スキャン面8に到達する。   Then, the light beams emitted from the LDs (1R, 1G, 1B) during the remaining driving half cycles are horizontally scanned by the second mirror surface 42b of the V-shaped structure of the first deflecting device 4 to obtain the second auxiliary Incident on the mirror 5b. At this time, a wavelength plate (λ / 2 plate) 9 whose polarization direction is rotated by 90 degrees is inserted on the light emission side of the second auxiliary mirror 5b to convert it into S-polarized light. Reflected by the body thin film forming surface 6a, the traveling direction is changed, the P wave from the first auxiliary mirror 5a travels on the same optical path, and is vertically scanned by the second deflecting device 7 and reaches the scanning surface 8. .

本実施形態では、各LD(1R、1G、1B)は、1画素での階調を表現するため、1/(1280×720×60)secで電流可変制御している。また、LD1Gに関しては、1064nmの赤外LDにSHG素子を組み合わせて632nmの光線を得ている。なお、LD(1R、1G、1B)のP偏光をS偏光にする方法としては、第2の補助ミラー5bの反射面にλ/4板を使用する方法と、第2の補助ミラー5bの入射側、もしくは出射側にλ/2板を使用する方法がある。   In the present embodiment, each LD (1R, 1G, 1B) is variably controlled at 1 / (1280 × 720 × 60) sec in order to express the gradation of one pixel. Regarding LD1G, a 632 nm light beam is obtained by combining an SHG element with an infrared LD of 1064 nm. In addition, as a method of changing the P-polarized light of LD (1R, 1G, 1B) to S-polarized light, a method of using a λ / 4 plate for the reflecting surface of the second auxiliary mirror 5b, and incidence of the second auxiliary mirror 5b There is a method of using a λ / 2 plate on the side or the emission side.

図2は、光源照明部と偏向部についての信号制御を行う制御回路ブロック図を示し、制御部33では、映像信号(入力)に含まれる水平同期信号、並びに垂直同期信号によってLD階調制御、即ち電流制御を行い、併せて、水平方向の偏向装置と、垂直方向の偏向装置のシークエンスを行ない、各制御信号や駆動電圧を光源照明部31と偏向部32に供給する。また、画像信号は、予め、フレームメモリに構築される時点で、スキャン方向に合わせてデータ並べ替えを行っている。具体的には、1ライン目が左から右へのスキャン方向の場合、1ライン目の画像信号はそのまま、フレームメモリ構築され、2ライン目が右から左の場合、2ライン目の画像信号は、逆配列に変換され、フレームメモリに構築される。また、入力映像信号が立体画像に対応している場合は、後述する立体映像表示のための画像処理も行われる。   FIG. 2 is a control circuit block diagram for performing signal control for the light source illumination unit and the deflection unit. In the control unit 33, the LD gradation control is performed by the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal included in the video signal (input). That is, current control is performed, and at the same time, a horizontal deflection device and a vertical deflection device are sequenced, and each control signal and drive voltage are supplied to the light source illumination unit 31 and the deflection unit 32. The image signals are rearranged in advance in accordance with the scan direction at the time of being built in the frame memory. Specifically, when the first line is in the scanning direction from left to right, the image signal of the first line is constructed as it is, and when the second line is from right to left, the image signal of the second line is , Converted to an inverse array and constructed in a frame memory. When the input video signal corresponds to a stereoscopic image, image processing for stereoscopic video display described later is also performed.

次に、図3から図6を用いて上述した実施形態に係る偏向装置の構造と光学設計の詳細について説明する。図3は、1軸方向に偏向制御する電磁(ローレンツ)力により、1つの平面可動部が振動するMEMS(MECHANICAL ELECTRO MACHINE SYSTEM)にV字構造体ミラーを設けた例を示したものであり、図3(A)は偏向装置の平面図、図3(B)は、図3(A)におけるA−A断面図である。V字構造体ミラー42は、可動部41に対し、第1のミラー面42aと第2のミラー面42bが交わる稜線と可動部41の回動軸Ax2とを含む面を境に左右対称に設けられている。固定部である環状部材(ヨーク)44には、回転軸Ax2を境に左右に1対の磁石45a,45aが対称配置され、平面可動部41には、V字構造体ミラー42の周囲にコイル電線46が形成されており、このコイル電線46に印加する電流値を制御することで平面可動部41が回転駆動される。MEMSでは、前述したローレンツ力、可動部の材料や形状および自重により決まる共振周波数が存在し、V字構造体ミラー42を含む平面可動部41を共振駆動させることで、高速振動で広い振り角が得られる。本実施形態で使用したMEMSの駆動周波数は11kHzで振り角が±15degである。また、V字構造体ミラーは、Ag全反射薄膜でミラー面42a、42bを形成(接着)した。なお、実際のV字型構造体にはMEMSの平面可動部41と貼り付けるための耳が具備されているが、ここでは省略している。ミラーを設けるV字構造体については、プレス加工で成形したが、ガラス材等の三角柱プリズムにミラーを形成したものや、MEMSを作製する際のエッチング加工時に一体成形しても構わない。   Next, the structure and optical design details of the deflecting device according to the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an example in which a V-shaped structure mirror is provided on a MEMS (MECHANICAL ELECTRO MACHINE SYSTEM) in which one plane movable part vibrates by an electromagnetic (Lorentz) force that controls deflection in one axis direction. 3A is a plan view of the deflecting device, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The V-shaped structure mirror 42 is provided symmetrically with respect to the movable portion 41 with respect to a plane including a ridge line where the first mirror surface 42a and the second mirror surface 42b intersect with the rotation axis Ax2 of the movable portion 41. It has been. A pair of magnets 45a, 45a are symmetrically arranged on the annular member (yoke) 44, which is a fixed part, on the left and right with respect to the rotation axis Ax2, and the planar movable part 41 has a coil around the V-shaped structure mirror 42. The electric wire 46 is formed, and the plane movable part 41 is rotationally driven by controlling the current value applied to the coil electric wire 46. In MEMS, there is a resonance frequency determined by the aforementioned Lorentz force, the material and shape of the movable part, and its own weight. By driving the planar movable part 41 including the V-shaped structure mirror 42 by resonance, a wide swing angle can be obtained with high-speed vibration. can get. The drive frequency of the MEMS used in this embodiment is 11 kHz and the swing angle is ± 15 deg. The V-shaped structure mirror was formed (adhered) to mirror surfaces 42a and 42b with an Ag total reflection thin film. In addition, although the actual V-shaped structure is provided with an ear for attaching to the planar movable portion 41 of the MEMS, it is omitted here. The V-shaped structure provided with the mirror is formed by press working. However, it may be integrally formed at the time of etching processing when a mirror is formed on a triangular prism such as a glass material or a MEMS.

図4は、V字構造体ミラーを直交する2軸の周り振動するMEMSの平面可動部に取り付けるようにした、本発明の第2の実施形態に係る偏向装置の断面図を示す。なお、図3の場合と同様の機能を有する部分については同じ番号が付してある。本実施形態の場合、V字構造体ミラー42が設けられる第1の可動部41は、一対のヒンジ43a,43aによって第2の可動部47に連結され、第2の可動部47は、一対のヒンジ43b,43bによって固定部である環状部材44に連結され、ジンバル機構によってV字構造体ミラー42は、直交する2軸を回転軸として回動可能になっている。環状部材44には、水平スキャン用の一対の磁石45a,45bと垂直スキャン用の一対の対の磁石45c,45dとがそれぞれ左右と上下に対称配置され、また、水平スキャン用のコイル46a,46aは第1の可動部41の周辺に、垂直スキャン用のコイル46b,46bは第2の可動部47の周辺にそれぞれ配設され、各スキャン方向の駆動手段が構成されている。この偏向装置40を用いることにより、小型の投影型映像表示装置で後述するステレオ映像表示のサービスも可能となる。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a deflecting device according to the second embodiment of the present invention in which a V-shaped structure mirror is attached to a planar movable part of a MEMS that vibrates around two orthogonal axes. In addition, the same number is attached | subjected about the part which has the same function as the case of FIG. In the case of this embodiment, the 1st movable part 41 in which the V-shaped structure mirror 42 is provided is connected with the 2nd movable part 47 by a pair of hinges 43a and 43a, and the 2nd movable part 47 is a pair of pair. The V-shaped structure mirror 42 is connected to an annular member 44, which is a fixed portion, by hinges 43b and 43b, and is rotatable about two orthogonal axes as rotation axes by a gimbal mechanism. On the annular member 44, a pair of horizontal scanning magnets 45a and 45b and a pair of vertical scanning magnets 45c and 45d are symmetrically arranged in the left and right and up and down directions, respectively, and horizontal scanning coils 46a and 46a. Are arranged around the first movable part 41, and the coils 46b and 46b for vertical scanning are arranged around the second movable part 47, respectively, and constitute driving means for each scanning direction. By using this deflecting device 40, it is possible to provide a stereo video display service, which will be described later, with a small projection type video display device.

次に、レーザ光源LDからの光線が、MEMS上に形成したV字構造体第1のミラー面42aに入射した際の振る舞いを図5により、V字構造体第2のミラー面42bに入射した際の振る舞いを図6により説明する。なお、ここでは垂直スキャンに関する説明は省略する。   Next, the behavior when the light beam from the laser light source LD is incident on the first mirror surface 42a of the V-shaped structure formed on the MEMS is incident on the second mirror surface 42b of the V-shaped structure according to FIG. This behavior will be described with reference to FIG. Here, the description regarding the vertical scan is omitted.

図5(1)は、MEMSのコイル電線46(図3)に流れる駆動電流が0の場合を示し、可動部41が回動していない(光学角度0°)場合の光線の振る舞いであり、光線がV字構造体の両ミラー面(42a,42b)に同時に入射しており、光線は2方向に分かれる。このままではスキャン面での映像表示に支障を来たすので、光線が同時にV字構造体の両ミラー面(42a,42b)に照射している期間は、LD光源をOFFさせ、スクリーン上へLD光線を投影しないようにするのが好ましい。図5(2)は、MEMSのコイル電線46に流れる電流の振幅が正の領域で増加した際のもので、可動部41が回動し始めた場合の光線の振る舞いである。この時、LDからの光線はV字構造体第1のミラー面42aで反射され、スクリーンにLD(1R、1G、1B)の光線が到達する(図示の白点)。図5(3)は、駆動電流が正の領域で最大振幅となった場合で、MEMSの可動部41が最大振り角(+15deg)まで回動する。この時、スキャン面8には、1ライン目のスキャンが完了する(図示の黒点から白点間)。図5(4)は、駆動電流の振幅が正の領域で減少していく場合で、MEMSの可動部41が逆方向に偏向することと併せ、前記の1ライン目のスキャン方向とは逆方向にスキャンする。そして、駆動電流の振幅が0になった時に、2ライン目のスキャンが完了する。以上が、MEMSの半周期間のスキャン状態であり、V字構造体第1のミラー面42aにて2ラインのスキャンを行っている。   FIG. 5 (1) shows the case where the drive current flowing through the coil coil wire 46 (FIG. 3) of the MEMS is 0, and is the behavior of the light beam when the movable part 41 is not rotating (optical angle 0 °). Light rays are simultaneously incident on both mirror surfaces (42a, 42b) of the V-shaped structure, and the light rays are divided into two directions. If this is the case, the image display on the scan plane will be hindered. Therefore, the LD light source is turned off and the LD light beam is emitted onto the screen during the period when the light beam is simultaneously irradiating both mirror surfaces (42a, 42b) of the V-shaped structure. It is preferable not to project. FIG. 5 (2) shows the behavior of the light beam when the amplitude of the current flowing through the coil coil wire 46 of the MEMS increases in a positive region, and when the movable portion 41 starts to rotate. At this time, the light beam from the LD is reflected by the first mirror surface 42a of the V-shaped structure, and the light beam of the LD (1R, 1G, 1B) reaches the screen (white point in the figure). FIG. 5 (3) shows a case where the drive current has a maximum amplitude in the positive region, and the movable portion 41 of the MEMS rotates to the maximum swing angle (+15 deg). At this time, scanning of the first line is completed on the scan surface 8 (between the black point and the white point in the figure). FIG. 5 (4) shows a case where the amplitude of the drive current decreases in the positive region. In addition to the fact that the MEMS movable portion 41 is deflected in the reverse direction, the scan direction of the first line is the reverse direction. To scan. Then, when the amplitude of the drive current becomes zero, the second line scan is completed. The above is the scan state during the half cycle of MEMS, and two lines are scanned on the V-shaped structure first mirror surface 42a.

図6(5)は、MEMSのコイル電線46に供給する駆動電流の振幅が0の場合で、可動部41が回動していない(光学角度0°)場合の光線の振る舞いであり、この場合も前記と同様にLD光源をOFFさせ、スクリーン上へLD光線を照射しないようにしている。図6(6)は、MEMSのコイル電線46の駆動電流の振幅が負の領域で増加した際のもので、可動部41が回動し始めた時の光線の振る舞いである。この時、LDからの光線はV字型ミラーの第2のミラー面42bでスキャンされ、所望のスキャン面(スクリーン)8に、LD(1R、1G、1B)の光線が到達する(図示の白点)。図6(7)は、駆動電流が負の領域で最大振幅になった場合のもので、MEMSの可動部41が最大振り角(−15deg)まで回動する。この時、スキャン面8には、V字型ミラーの第2のミラー面42bにより3ライン目のスキャンが完了する(図示の黒点から白点間)。図6(8)は、駆動電流の振幅が負の領域で減少していく場合で、MEMSのV字型ミラーの第2ミラー面42bが逆方向に偏向することと併せ、前記の3ライン目のスキャン方向とは逆方向にスキャンする。そして、駆動電流の振幅が0になった時に、4ライン目のスキャンが完了する。このように、MEMSの駆動1周期間にV字型ミラーの両ミラー面42a,42bにより4ライン分のスキャン、もしくは、投影画像表示が行なえる。   FIG. 6 (5) shows the behavior of the light beam when the amplitude of the drive current supplied to the coil coil wire 46 of the MEMS is 0 and the movable portion 41 does not rotate (optical angle 0 °). Similarly to the above, the LD light source is turned off so that the LD light beam is not irradiated onto the screen. FIG. 6 (6) shows the behavior of the light beam when the amplitude of the drive current of the coil coil wire 46 of the MEMS increases in the negative region, and when the movable portion 41 starts to rotate. At this time, the light beam from the LD is scanned by the second mirror surface 42b of the V-shaped mirror, and the light beam of the LD (1R, 1G, 1B) reaches the desired scan surface (screen) 8 (white in the drawing). point). FIG. 6 (7) shows the case where the drive current has a maximum amplitude in the negative region, and the movable portion 41 of the MEMS rotates to the maximum swing angle (−15 deg). At this time, the scanning of the third line is completed on the scanning surface 8 by the second mirror surface 42b of the V-shaped mirror (between the black point and the white point in the drawing). FIG. 6 (8) shows a case where the amplitude of the drive current decreases in the negative region, and the second line 42b of the MEMS V-shaped mirror is deflected in the reverse direction, and the third line described above. Scan in the direction opposite to the scan direction. Then, when the amplitude of the drive current becomes 0, the fourth line scan is completed. In this way, scanning for four lines or projection image display can be performed by both mirror surfaces 42a and 42b of the V-shaped mirror during one MEMS drive period.

図7は、本発明による偏向装置の変形例を示す。本変形例は、偏向装置におけるミラー部を、平面ミラーとV字型ミラーとを組み合わせて構成するようにしたものであり、この場合の偏向装置(4−1,4−2)は、MEMSの可動部上にAg蒸着により形成した平面ミラー42−1と、平面ミラー42−1の出射光側に、第1の実施形態に用いたものと同様のV字型ミラー42−2を固定配置して構成される。   FIG. 7 shows a modification of the deflection device according to the invention. In this modification, the mirror unit in the deflecting device is configured by combining a plane mirror and a V-shaped mirror. In this case, the deflecting device (4-1, 4-2) is a MEMS. A flat mirror 42-1 formed by Ag vapor deposition on the movable part and a V-shaped mirror 42-2 similar to that used in the first embodiment are fixedly arranged on the outgoing light side of the flat mirror 42-1. Configured.

光源照明部に関しては、図1と同様、LD(1R、1G、1B)を使用し、レンズ群(2R、2G、2B)を配置し、DM(3R、3G、3B)により光線を同一光路上で通過させ、図1中[I]に到達させる。[I]からの光線はMEMSの平面可動部41′における平面ミラー42−1上の略中央に到達するようにした。平面ミラー42−1でスキャンされた光線は、V字構造体ミラー42−1の第1ミラー面42aに始めの半周期間入射し、残りの半周期間でV字構造体ミラー42−2の第2ミラー面42bに入射する。以後の光線の振る舞いは、実施の形態1と同様であるので省略する。   As for the light source illumination unit, as in FIG. 1, LD (1R, 1G, 1B) is used, lens groups (2R, 2G, 2B) are arranged, and light rays are transmitted on the same optical path by DM (3R, 3G, 3B). 1 to reach [I] in FIG. The light beam from [I] reaches the approximate center on the plane mirror 42-1 in the planar movable part 41 ′ of the MEMS. The light beam scanned by the plane mirror 42-1 is incident on the first mirror surface 42a of the V-shaped structure mirror 42-1 for the first half cycle, and the second half of the V-shaped structure mirror 42-2 is used for the remaining half cycle. Incident on the mirror surface 42b. Since the subsequent light beam behavior is the same as that of the first embodiment, it will be omitted.

次に、本発明による偏向装置の光学設計の詳細について、図8により説明する。図8は、MEMS4の可動部41が光軸Ax5から、θ2deg偏向した状態を示しており、図中の軸Ax2はMEMS4の可動部41の回転軸、軸Ax6は軸Ax2とV字構造体ミラー面の頂点を結ぶ線をあらわしている。また、V字構造体ミラー42の第1ミラー面42aと基準軸Ax4が成す角をθ3、光軸Ax5と軸Ax6が成す角をθ4、V字構造体42の第1ミラー面42aと光軸Ax5が成す角をθ5とし、V字構造体42の第1ミラー面42aの法線Ax7とすると、光線Laが光軸Ax5を進行しV字構造体42の第2ミラー面42bで反射し、光軸Ax5に対してθyの角度で反射した時、θyは次のように求められる。すなわち、法線Ax7は、θyの2等分線であり、Ax7はV字構造体42の第1ミラー面42aの法線であるから

θy/2+θ5=90
θy=2×(90−θ5) ・・・(1)

また、三角形T1,T2,T3より

θ3+θ5+90=180
θ5=90−θ3 ・・・(2)

また、三角形T2,T3,T4より

θ1+θ4+θ3+90=180
θ3=90−(θ1+θ4)・・・(3)

また、θ2とθ4は偏向角であるから

θ4=θ2 ・・・(4)

従って、(1)式は

θy=2×[90−(θ1+θ2)]・・・(5)

ここで、設計時にV字構造体のミラー面42a,42bの頂点の半角θ1=40deg、可動部の最大振り角θ2=15degとすると、式(5)より

θy(max)=94deg ・・・(6)

また、偏向角3degの時に、光線Laが片側のミラー面42aだけに入射したとすると、同様に(5)式より

θy(min)=70deg ・・・(7)

従って、(6)、(7)式より、この場合の、スキャン角θyは94−70=24degとなる。
Next, details of the optical design of the deflection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a state in which the movable part 41 of the MEMS 4 is deflected by θ2 deg from the optical axis Ax5. In the figure, the axis Ax2 is the rotation axis of the movable part 41 of the MEMS 4, and the axis Ax6 is the axis Ax2 and the V-shaped structure mirror. Represents a line connecting the vertices of the face. The angle formed by the first mirror surface 42a of the V-shaped structure mirror 42 and the reference axis Ax4 is θ3, the angle formed by the optical axis Ax5 and the axis Ax6 is θ4, and the first mirror surface 42a of the V-shaped structure 42 and the optical axis. Assuming that the angle formed by Ax5 is θ5 and the normal line Ax7 of the first mirror surface 42a of the V-shaped structure 42, the light beam La travels along the optical axis Ax5 and is reflected by the second mirror surface 42b of the V-shaped structure 42, When reflected at an angle of θy with respect to the optical axis Ax5, θy is determined as follows. That is, the normal line Ax7 is a bisector of θy, and Ax7 is a normal line of the first mirror surface 42a of the V-shaped structure 42.

θy / 2 + θ5 = 90
θy = 2 × (90−θ5) (1)

From triangles T1, T2, and T3

θ3 + θ5 + 90 = 180
θ5 = 90−θ3 (2)

From triangles T2, T3, and T4

θ1 + θ4 + θ3 + 90 = 180
θ3 = 90− (θ1 + θ4) (3)

Also, θ2 and θ4 are deflection angles.

θ4 = θ2 (4)

Therefore, equation (1) is

θy = 2 × [90− (θ1 + θ2)] (5)

Here, assuming that the half angle θ1 = 40 deg of the vertexes of the mirror surfaces 42a, 42b of the V-shaped structure and the maximum swing angle θ2 = 15 deg of the movable part at the time of design,

θy (max) = 94 deg (6)

If the light beam La is incident only on the mirror surface 42a on one side when the deflection angle is 3 deg, the equation (5) is similarly applied.

θy (min) = 70 deg (7)

Therefore, from the equations (6) and (7), the scan angle θy in this case is 94−70 = 24 deg.

水平方向のスキャン角θyが小さい時、即ち画角が小さい時には、LD光源径の横寸法をレンズ設計やスリットにより予め結像倍率分小さくし、シリンドリカルレンズや、fθレンズ等を、場合によっては投影レンズ群と併せて用いることで画角を広げることが可能になる。   When the horizontal scan angle θy is small, that is, when the angle of view is small, the horizontal dimension of the LD light source diameter is reduced in advance by the lens design and slit by the imaging magnification, and a cylindrical lens, fθ lens, etc. are projected depending on circumstances. By using it together with the lens group, it becomes possible to widen the angle of view.

次に、図9により、軸Ax2を回転軸として回動するV字構造体ミラー面(42a,42b)、補助ミラー(5a,5b)、光路合成素子6(便宜上図示せず)の光学設計の詳細について説明する。上方から入射する光線がV字構造体の第1ミラー面42aで反射した反射光線と光軸Ax5との成す角度をθ6、第1の補助ミラー5aに入射する光線と反射する光線が成す角をθ7、その反射光線と光軸Ax5と成す角をθ8とする。   Next, referring to FIG. 9, the optical design of the V-shaped structure mirror surfaces (42a, 42b), the auxiliary mirrors (5a, 5b), and the optical path combining element 6 (not shown for convenience) rotating about the axis Ax2 as a rotation axis. Details will be described. The angle formed between the reflected light beam reflected from the first mirror surface 42a of the V-shaped structure and the optical axis Ax5 is θ6, and the angle formed between the light beam incident on the first auxiliary mirror 5a and the reflected light beam is formed. The angle between θ7 and the reflected light beam and the optical axis Ax5 is θ8.

図示した光線をスキャン角θy(max)−θy(min)を2等分する光線とすると、θ6は前式の(6)、(7)より、
θ6=θy(min)+[θy(max)−θy(min)]/2 ・・・(8)
=70°+(94°−70°)/2 =82°

第1の補助ミラー5aの法線Ax8と光軸Ax5が成す角をθ9とし、
基準軸Ax4に対して、第1の補助ミラー5aはθ10傾いているとすると

θ10+θ9=90°
θ10=90°−θ9 ・・・(9)

三角形T4、T5、T6の関係から

θ6+θ9+θ7/2=180°
θ9=180°−(θ6+θ7/2)・・・(10)

また、三角形T5、T6、T7の関係から
θ6+θ7+θ8=180°
θ7=180°−(θ6+θ8)・・・(11)
以上から、(9)は、
θ10=90°−[180°−(θ6+θ7/2)]
=90°−180°+θ6+[180°−(θ6+θ8)]/2
=41°−θ8/2 ・・・(12)
Assuming that the illustrated light beam is a light beam that bisects the scan angle θy (max) −θy (min), θ6 can be calculated from the above equations (6) and (7).
θ6 = θy (min) + [θy (max) −θy (min)] / 2 (8)
= 70 ° + (94 ° -70 °) / 2 = 82 °

The angle formed by the normal Ax8 of the first auxiliary mirror 5a and the optical axis Ax5 is θ9,
Suppose that the first auxiliary mirror 5a is inclined by θ10 with respect to the reference axis Ax4.

θ10 + θ9 = 90 °
θ10 = 90 ° −θ9 (9)

From the relationship of triangles T4, T5, T6

θ6 + θ9 + θ7 / 2 = 180 °
θ9 = 180 ° − (θ6 + θ7 / 2) (10)

Also, from the relationship of triangles T5, T6, and T7, θ6 + θ7 + θ8 = 180 °
θ7 = 180 ° − (θ6 + θ8) (11)
From the above, (9) is
θ10 = 90 ° − [180 ° − (θ6 + θ7 / 2)]
= 90 ° −180 ° + θ6 + [180 ° − (θ6 + θ8)] / 2
= 41 ° −θ8 / 2 (12)

ここで、図1や図7において、光路合成素子6の光線入射面に光線(の中心光線)を垂直に入射するように設計する際にはθ8を45degとすれば良いので、(12)式から、
θ10==41−45/2=18.5degとなる。
Here, in FIG. 1 and FIG. 7, when designing so that the light beam (the central light beam) vertically enters the light beam incident surface of the optical path combining element 6, θ8 may be set to 45 deg. From
θ10 == 41−45 / 2 = 18.5 deg.

図10は、第2の実施形態として図4に示した偏向装置40を利用し、入力映像信号に含まれる2つの映像情報を、異なる場所に投影するステレオ映像表示についての説明図である。なお、光源照明部は省略してあるが、図1の場合と同様にLD(1R、1G、1B)を用いる。図10(A)において、V字構造体ミラー42は、直交する2軸方向にそれぞれ往復回動駆動されることにより、1ライン目と2ライン目、の映像は、スクリーンS1に投影され、3ライン目と4ライン目はスクリーンS2に投影される。そして順次、スクリーンS1には、5,6ライン目、9,10ライン目・・・、スクリーンS2には、7,8ライン目、11、12ライン目・・・が投影される。このように1つの偏向装置で、図10(B)に示すように壁や柱の異なる2面(前記スクリーンS1,S2)に同時に同じ、もしくは異なる投影映像を形成できる。したがって、この偏向装置40を用いることにより、投影型ステレオ映像表示装置における偏向装置を1つにすることができるので、装置の小型が可能となる。   FIG. 10 is an explanatory diagram of a stereo video display that uses the deflecting device 40 shown in FIG. 4 as the second embodiment and projects two pieces of video information included in the input video signal at different locations. Although the light source illumination unit is omitted, LD (1R, 1G, 1B) is used as in the case of FIG. In FIG. 10A, the V-shaped structure mirror 42 is driven to reciprocate and rotate in two orthogonal directions, so that the images of the first and second lines are projected onto the screen S1. Lines 4 and 4 are projected on the screen S2. Then, the fifth, sixth, ninth, tenth lines,... Are projected on the screen S1, and the seventh, eighth, eleventh, twelfth lines, etc. are projected on the screen S2. In this way, the same or different projection images can be simultaneously formed on two surfaces (the screens S1 and S2) having different walls and columns as shown in FIG. Therefore, by using this deflecting device 40, the number of the deflecting devices in the projection type stereo video display device can be made one, so that the size of the device can be reduced.

図11は、第1の実施形態として図3に示した偏向装置4を利用したステレオ映像表示の例を示す。本例の場合は、図11(A)に示すように、可動部にV字構造体ミラー42が設けられた偏光器4を水平スキャン用とし、垂直スキャン用の偏向装置7を別途設けるようにしたもので、偏向装置4と偏向装置7との間の光路上に2つの補助ミラー5a,5bをそれぞれ配置する構成となっている。光源照明部には図1の場合と同様にLD(1R、1G、1B)を用いている。本例の場合も図10の場合と同様に、1ライン目と2ライン目、の映像は、スクリーンS3に投影され、3ライン目と4ライン目はスクリーンS4に投影される。そして順次、スクリーンS3には、5,6ライン目、9,10ライン目・・・、スクリーンS4には、7,8ライン目、11、12ライン目・・・が投影される。   FIG. 11 shows an example of a stereo video display using the deflecting device 4 shown in FIG. 3 as the first embodiment. In the case of this example, as shown in FIG. 11A, the polarizer 4 provided with the V-shaped structure mirror 42 in the movable portion is used for horizontal scanning, and the deflection device 7 for vertical scanning is separately provided. Thus, two auxiliary mirrors 5a and 5b are arranged on the optical path between the deflecting device 4 and the deflecting device 7, respectively. As in the case of FIG. 1, LD (1R, 1G, 1B) is used for the light source illumination unit. In the case of this example as well, as in the case of FIG. 10, the images of the first and second lines are projected on the screen S3, and the third and fourth lines are projected on the screen S4. Then, the fifth, sixth, ninth, tenth lines,... Are projected onto the screen S3, and the seventh, eighth line, eleventh, twelfth lines, etc. are projected onto the screen S4.

ステレオ映像表示の用途としては、例えば、図11(B)のように車のインパネの異なる2面(スクリーンS3,S4)に投影映像を形成でき、2つの補助ミラー5a、5bの位置、角度等を調節可能とすることで、スクリーンS3とスクリーンS4の表示位置や表示画面サイズが調節可能となる。   As an application of the stereo image display, for example, as shown in FIG. 11B, a projected image can be formed on two different surfaces (screens S3 and S4) of the vehicle instrument panel, and the positions and angles of the two auxiliary mirrors 5a and 5b. The display position and the display screen size of the screens S3 and S4 can be adjusted.

次に、本発明に係る偏向装置を用いて立体映像表示を行う例について、図1、図12、13にもとづいて説明する。なお、光源照明部にはこれまで説明した実施形態と同様に、3原色のLD(1R、1G、1B)を用いた。光源照明部からの光線は、順次、水平方向スキャン用の偏向装置4におけるV字構造体42のミラー面42a、42bに入射する。この際、LD(1R、1G、1B)はV字構造体ミラー面42a,4bに対して、P偏光としたがS偏光でも構わない。   Next, an example in which stereoscopic video display is performed using the deflection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that, as in the above-described embodiments, the three primary colors LD (1R, 1G, 1B) were used for the light source illumination unit. Light rays from the light source illumination unit sequentially enter the mirror surfaces 42 a and 42 b of the V-shaped structure 42 in the horizontal scanning deflecting device 4. At this time, LD (1R, 1G, 1B) is P-polarized with respect to the V-shaped structure mirror surfaces 42a, 4b, but may be S-polarized.

偏向装置4のV字構造体ミラー42が1回の往復運動をする半周期で、LD(1R、1G、1B)はV字構造体ミラー42の第1ミラー面42aで水平スキャンされ、第1の補助ミラー5aで反射して光路合成素子6に入射する。光路合成素子6は偏光ビームスプリッタ(PBS)と一般には呼ばれているものを、光線の入出射を逆に使用したものであり、第1の補助ミラー5aで反射した光線のP波は、そのまま透過する。   The LD (1R, 1G, 1B) is horizontally scanned by the first mirror surface 42a of the V-shaped structure mirror 42 in a half cycle in which the V-shaped structure mirror 42 of the deflecting device 4 reciprocates once. Is reflected by the auxiliary mirror 5 a and enters the optical path combining element 6. The optical path synthesizing element 6 is a so-called polarization beam splitter (PBS), which uses light incident / exit reversely, and the P wave of the light reflected by the first auxiliary mirror 5a remains as it is. To Penetrate.

光路合成素子6を透過した光線は第2の偏向装置7で垂直スキャンされてスクリーン8に到達し、1ライン目、2ライン目が投影される。次いで、V字構造体ミラー42が1回の往復運動をする残りの半周期で、LD(1R、1G、1B)はV字構造体ミラー42の第2ミラー面42bで水平スキャンされ、第2の補助ミラー5bで反射し、光路合成素子6に入射する。本実施形態においては、第2の補助ミラー5bのミラー面にはλ/4板を施しており、LD(1R、1G、1B)のP波は、第2の補助ミラー5bを出射した際に、S波に変換される。P波をS波に変換する方法としては、図1のところでも記載したように、第2の補助ミラー5bの反射面にλ/4板を設ける方法の他に、第2の補助ミラー5bの入射側、もしくは出射側にλ/2板を配置させる方法によっても同様の効果が得られる。   The light beam transmitted through the optical path combining element 6 is vertically scanned by the second deflecting device 7 and reaches the screen 8, and the first and second lines are projected. Next, in the remaining half cycle in which the V-shaped structure mirror 42 reciprocates once, LD (1R, 1G, 1B) is horizontally scanned by the second mirror surface 42b of the V-shaped structure mirror 42, and the second Is reflected by the auxiliary mirror 5 b and enters the optical path combining element 6. In the present embodiment, a λ / 4 plate is applied to the mirror surface of the second auxiliary mirror 5b, and the P wave of the LD (1R, 1G, 1B) is emitted from the second auxiliary mirror 5b. , Converted to S wave. As a method of converting the P wave into the S wave, as described in FIG. 1, in addition to the method of providing a λ / 4 plate on the reflection surface of the second auxiliary mirror 5b, the second auxiliary mirror 5b The same effect can be obtained by a method of arranging a λ / 2 plate on the incident side or the emission side.

S波に変換された光線は、光路合成素子6に入射し、偏光光線合成素子6の内部に形成された誘電体薄膜形成面6aにより反射され、透過したP波と同一の光路を進行し、第2の偏向装置7で垂直スキャンされ、スクリーン8に到達して3ライン目、4ライン目が投影され、スクリーン8には、図12(A)に示したように、P波とS波により、画像が表示される。ここで、入力映像信号に立体映像情報が含まれている場合、観測者の左目の前に、P波を透過する第1のフィルタ11を配置すると、左目にはP波による1ライン目と2ライン目の画像だけが視認され、右目の前にS波を透過する第2のフィルタ12を配置すると、右目にはS波による3ライン目と4ライン目の画像だけが視認される。したがって、2ライン目(P波)と3ライン目(S波)(以降の4ライン目と5ライン目、6ライン目と7ライン目・・・)は同一画像を表示させ、該2ライン目には左目における視差を考慮した画像とし、該3ライン目には右目における視差を考慮した画像とすることで、立体的な映像を観測者に認識させることが可能となる。   The light beam converted into the S wave is incident on the optical path synthesis element 6, reflected by the dielectric thin film forming surface 6a formed inside the polarization beam synthesis element 6, and travels the same optical path as the transmitted P wave, The second scanning device 7 performs vertical scanning, reaches the screen 8 and projects the third line and the fourth line. The screen 8 is subjected to P wave and S wave as shown in FIG. , The image is displayed. Here, when stereoscopic video information is included in the input video signal, if the first filter 11 that transmits the P wave is arranged in front of the left eye of the observer, the first eye and the second line due to the P wave are placed on the left eye. If only the image of the line is visually recognized and the second filter 12 that transmits the S wave is arranged in front of the right eye, only the images of the third line and the fourth line by the S wave are visually recognized by the right eye. Therefore, the second line (P wave) and the third line (S wave) (the fourth line and the fifth line, the sixth line and the seventh line, etc.) display the same image, and the second line In this case, an image taking the parallax in the left eye into consideration and an image taking the parallax in the right eye into consideration in the third line can make the observer recognize a stereoscopic video.

図12(B)は、図12(A)のスクリーン8に4ライン目までの画像が表示された際の、第1の偏向装置4に印加された駆動電流13aと、第2の偏向装置7に印加された駆動電流13bを示す。駆動電流13aの1周期は(i)−(v)で、先ず(i)−(ii)に移行する際、即ち、駆動電流の振幅が正の領域で増加していく時には、スクリーン8上に1ライン目が表示される。(ii)−(iii)に移行する際、即ち、駆動電流の振幅が正の領域で減少する時には、スクリーン8上に2ライン目が表示される。振幅が正の領域にある場合には、第1の偏向装置4のV字構造体ミラー42の第1ミラー面42aに光線が照射している。次に、駆動電流13aの(iii)−(iv)期間の駆動電流の振幅が負の領域で増加する時には、スクリーン8上に3ライン目が表示され、(iv)−(v)期間の駆動電流の振幅が負の領域で減少する時には、スクリーン8上に4ライン目が表示される。振幅が負の領域にある場合には、第1の偏向装置4のV字構造体ミラー42の第のミラー面42bに光線が照射している。図12においては、第2の偏向装置7の駆動電流は、30Hzもしくは60Hzの正弦波としているため、各目の視野角を考慮に入れた同一画像である2ライン目と3ライン目が1ライン分ずれてしまうことにより、同一画像がずれてしまうことで立体表現能力にやや支障を来たす。   FIG. 12B shows the drive current 13a applied to the first deflecting device 4 and the second deflecting device 7 when images up to the fourth line are displayed on the screen 8 in FIG. The drive current 13b applied to is shown. One cycle of the drive current 13a is (i)-(v), and when it first shifts to (i)-(ii), that is, when the amplitude of the drive current increases in a positive region, it is displayed on the screen 8. The first line is displayed. When shifting to (ii)-(iii), that is, when the amplitude of the drive current decreases in the positive region, the second line is displayed on the screen 8. When the amplitude is in the positive region, the light beam irradiates the first mirror surface 42 a of the V-shaped structure mirror 42 of the first deflecting device 4. Next, when the amplitude of the drive current 13a during the period (iii)-(iv) increases in the negative region, the third line is displayed on the screen 8, and the drive during the period (iv)-(v) When the current amplitude decreases in the negative region, the fourth line is displayed on the screen 8. When the amplitude is in the negative region, the light beam irradiates the first mirror surface 42 b of the V-shaped structure mirror 42 of the first deflecting device 4. In FIG. 12, since the driving current of the second deflecting device 7 is a sine wave of 30 Hz or 60 Hz, the second line and the third line, which are the same image taking into account the viewing angle of each eye, are one line. By shifting the difference, the same image is shifted, which causes a slight hindrance to the stereoscopic expression ability.

そこで、図13(B)のように第2の偏向装置7の駆動電流14bを、ステップ波とした。すなわち、P波による2ライン目の表示が終了した(ii)−(iii)の期間の後、(iii)−(iv)の期間では駆動電流14bの電圧値を固定することで、図13(A)のようにS波で2ライン目を重複しスキャン(表示)させることができ、立体表示性能が向上する。なお、図12、13では、第1の偏向装置4及び第2の偏向装置7に印加する駆動電流を正弦波で行なったが、矩形波や、ノコギリ波を使用することや、それらの波形を組み合わせることで、更にP波とS波を同一ライン上で重ねることが可能であり、立体表示性能が向上する。   Therefore, as shown in FIG. 13B, the drive current 14b of the second deflection device 7 is a step wave. That is, after the period of (ii)-(iii) when the display of the second line by the P wave is finished, the voltage value of the drive current 14b is fixed in the period of (iii)-(iv), so that FIG. As in A), the second line can be overlapped and scanned (displayed) by the S wave, and the stereoscopic display performance is improved. 12 and 13, the drive current applied to the first deflecting device 4 and the second deflecting device 7 is a sine wave. However, a rectangular wave, a sawtooth wave, By combining, it is possible to overlap the P wave and the S wave on the same line, and the stereoscopic display performance is improved.

本実施形態の場合も、従来では、1280×720ドットの解像度でフレーム周波数60Hzを得るためには、22kHzで駆動できるMEMSを使用する必要があったが、本発明では、その半分の11kHz駆動で720PのHD画像が得られた。更には、従来の22kHzのMEMSを本発明に適応すれば、水平解像度1080PのHD画像が得られ、最大水平解像度1400Pまで高性能化が可能となる。   Also in the case of the present embodiment, conventionally, in order to obtain a frame frequency of 60 Hz with a resolution of 1280 × 720 dots, it was necessary to use a MEMS that can be driven at 22 kHz. A 720P HD image was obtained. Furthermore, if a conventional 22 kHz MEMS is applied to the present invention, an HD image with a horizontal resolution of 1080P can be obtained, and high performance can be achieved up to a maximum horizontal resolution of 1400P.

以上に説明したように、本発明によれば、ミラー部の駆動周波数や駆動電圧を高くすることなく、また、磁石やヨーク等を大型にすることなく2倍のスキャン速度が得られる偏向装置を実現することができ、その偏向装置を用いることにより、小型でハイビジョンクラス以上の高解像度に対応でき、しかも簡単な構成で立体映像表示やステレオ映像表示のサービスも可能な投影型映像表示装置を提供することできる。なお、本発明の偏向装置はスキャナーに用いることも可能であることは言うまでもない。   As described above, according to the present invention, there is provided a deflecting device capable of obtaining twice the scanning speed without increasing the driving frequency and driving voltage of the mirror section and without increasing the size of the magnet, the yoke and the like. Providing a projection-type video display device that can be realized by using the deflecting device, is small, can handle high resolutions higher than the high-definition class, and can also provide stereoscopic video display and stereo video display services with a simple configuration. Can do. Needless to say, the deflecting device of the present invention can also be used in a scanner.

本発明による偏向装置を用いた投影型映像表示装置の基本的構成の説明図である。It is explanatory drawing of the fundamental structure of the projection type video display apparatus using the deflection | deviation apparatus by this invention. 図1の投影型映像表示装置における光源照明部と偏向部の信号制御についての説明図である。It is explanatory drawing about the signal control of the light source illumination part and the deflection | deviation part in the projection type video display apparatus of FIG. 本発明による偏向装置の第1の実施の形態に係る説明図である。It is explanatory drawing which concerns on 1st Embodiment of the deflection | deviation apparatus by this invention. 本発明による偏向装置の第2の実施の形態に係る説明図である。It is explanatory drawing which concerns on 2nd Embodiment of the deflection | deviation apparatus by this invention. 本発明の偏向装置におけるV字構造体ミラーの往復回動運動の前半周期に行われるスキャンについての説明図である。It is explanatory drawing about the scan performed in the first half period of the reciprocating rotational motion of the V-shaped structure mirror in the deflection | deviation apparatus of this invention. 本発明の偏向装置におけるV字構造体ミラーの往復回動運動の後半周期に行われるスキャンについての説明図である。It is explanatory drawing about the scan performed in the latter half period of the reciprocating rotational motion of the V-shaped structure mirror in the deflection | deviation apparatus of this invention. 本発明による偏向装置の第1の実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 1st Embodiment of the deflection | deviation apparatus by this invention. 本発明の実施の形態におけるV字構造体ミラーの光学設計に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the optical design of the V-shaped structure mirror in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるV字構造体ミラーの下流に補助ミラーが配置される場合の光学設計に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding an optical design in case an auxiliary | assistant mirror is arrange | positioned downstream of the V-shaped structure mirror in embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における偏向装置を利用してステレオ映像表示を行う場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of performing a stereo image display using the deflection | deviation apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態おける偏向装置と補助ミラーを組み合わせてステレオ映像表示を行う場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of performing a stereo image display combining the deflection | deviation apparatus and auxiliary | assistant mirror in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の偏向装置を利用する立体映像表示についての説明図である。It is explanatory drawing about the three-dimensional video display using the deflection | deviation apparatus of this invention. 本発明の偏向装置を利用して立体表示を行う場合の立体表示性能を高める方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the method of improving the stereoscopic display performance in the case of performing a stereoscopic display using the deflection | deviation apparatus of this invention. 従来のミラー型MEMSと固体照明素子を用いた投影型表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the projection type display apparatus using the conventional mirror type MEMS and a solid-state lighting element. 従来の平面ミラー型MEMSの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional plane mirror type MEMS. 従来の画素型表示デバイスと固体照明素子を用いた投影型表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the projection type display apparatus using the conventional pixel type display device and a solid-state lighting element.

符号の説明Explanation of symbols

1R,1G,1B…固体発光素子、2R,2G,2B…集光レンズ、3R,3G,3B…ダイクロイックミラー、4…第1の偏向装置、41…可動部、42…V字構造体ミラー、42a…第1のミラー面、42b…第2のミラー面、43a,43b…ヒンジ、44…環状部材(ヨーク)、5a,5b,5c,5d…磁石、46,46a,46b…コイル電線、5a…第1の補助ミラー、5b…第2の補助ミラー、6…光路合成素子、7…第2の偏向装置、8…スキャン面(スクリーン)、9…波長板、11a…第1のフィルタ(偏光タイプ)、11b…第2のフィルタ(偏光タイプ)、12a,13a…MEMSの水平スキャン用の駆動電流波形、12b,13b…MEMSの垂直スキャン用の駆動電流波形。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1R, 1G, 1B ... Solid light emitting element, 2R, 2G, 2B ... Condensing lens, 3R, 3G, 3B ... Dichroic mirror, 4 ... 1st deflection | deviation apparatus, 41 ... Movable part, 42 ... V-shaped structure body mirror, 42a ... first mirror surface, 42b ... second mirror surface, 43a, 43b ... hinge, 44 ... annular member (yoke), 5a, 5b, 5c, 5d ... magnet, 46, 46a, 46b ... coil wire, 5a DESCRIPTION OF SYMBOLS 1st auxiliary | assistant mirror, 5b ... 2nd auxiliary | assistant mirror, 6 ... Optical path composition element, 7 ... 2nd deflection | deviation apparatus, 8 ... Scan surface (screen), 9 ... Wave plate, 11a ... 1st filter (polarization) Type), 11b ... second filter (polarization type), 12a, 13a ... drive current waveform for horizontal scan of MEMS, 12b, 13b ... drive current waveform for vertical scan of MEMS.

Claims (10)

光源から入射する光線を、往復回動する可動部に設けたミラーによって偏向する偏向装置において、
前記ミラーは、第1のミラー面と該第1のミラー面と反射方向が異なる第2のミラー面とを有するV字構造体ミラーで構成され、前記可動部に対し、前記第1のミラー面と第2のミラー面が交わる稜線と前記可動部の回動軸とを含む面を境に左右対称に設けられ、前記V字構造体ミラーの往復回動運動の前半の半周期間に前記第1のミラー面で2ライン分のスキャンを行ない、後半の半周期間に前記第2のミラー面でさらに2ライン分のスキャンを行うことにより前記可動部の1周期の往復回動運動で4ライン分のスキャンが行えるようにしたことを特徴とする偏向装置。
In a deflecting device that deflects light incident from a light source by a mirror provided in a movable part that reciprocally rotates,
The mirror is composed of a V-shaped structure mirror having a first mirror surface and a second mirror surface having a reflection direction different from that of the first mirror surface, and the first mirror surface with respect to the movable portion. Are provided symmetrically with respect to a plane including a ridge line intersecting the second mirror surface and the rotation axis of the movable part, and the first half cycle of the first half of the reciprocating rotation of the V-shaped structure mirror. A scan for 2 lines is performed on the mirror surface, and another 2 lines are scanned on the second mirror surface during the latter half of the period, so that the reciprocating motion of the movable part for 4 lines is performed for 4 lines. A deflecting device characterized in that scanning can be performed.
前記V字構造体ミラーは、MEMSの平面可動部に設けられることを特徴とする請求項1に記載の偏向装置。   The deflection apparatus according to claim 1, wherein the V-shaped structure mirror is provided on a planar movable portion of the MEMS. 前記可動部は前記回動軸と直交する軸を有し、該軸を中心に回動可能になっていることを特徴する請求項2に記載の偏向装置。   The deflection apparatus according to claim 2, wherein the movable portion has an axis orthogonal to the rotation axis, and is rotatable about the axis. 固体発光素子の発光を映像信号で変調する光源照明部と、
前記光源照明部から出射された光線を水平スキャンする請求項1〜3のいずれかに記載の偏向装置と、
前記偏向装置の第1のミラー面でスキャンされた光線を反射する第1の補助ミラー及び前記第2のミラー面でスキャンされた光線を反射する第2の補助ミラーと、当該第1及び第2の補助ミラーで反射された光線の光路を一致さる光路合成素子と、を備え、
当該光路合成された光線を垂直スキャンして投影することを特徴とする投影型映像表示装置。
A light source illumination unit that modulates light emission of a solid state light emitting device with a video signal;
The deflecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light beam emitted from the light source illumination unit is horizontally scanned.
A first auxiliary mirror that reflects the light beam scanned by the first mirror surface of the deflecting device; a second auxiliary mirror that reflects the light beam scanned by the second mirror surface; An optical path combining element that matches the optical path of the light beam reflected by the auxiliary mirror,
A projection-type image display device, wherein the light beam combined with the optical path is vertically scanned and projected.
前記光源照明部から出射された光線が、前記V字構造体ミラーにおける第1のミラー面と第2のミラー面に同時に入射する期間は前記固体発光素子の駆動を停止することを特徴とする請求項4に記載の投影型映像表示装置。   The solid-state light emitting device is stopped during a period in which light emitted from the light source illumination unit is simultaneously incident on the first mirror surface and the second mirror surface of the V-shaped structure mirror. Item 5. A projection display apparatus according to Item 4. 前記第1の補助ミラーと第2の補助ミラーのいずれか一方の光路上において光線の偏光方向を90度回転させる偏光変換素子を、該補助ミラーの光入射側、ミラー上、もしくは光出射側に配置すると共、前記第1の補助ミラーで反射した光線と第2の補助ミラーで反射した互いに異なる偏光光線を同一光路に合成する偏光光線合成素子を配置したことを特徴とする請求項4又5に記載の投影型映像表示装置。   A polarization conversion element that rotates the polarization direction of the light beam by 90 degrees on the optical path of either the first auxiliary mirror or the second auxiliary mirror is provided on the light incident side, the mirror, or the light emission side of the auxiliary mirror. 6. A polarized light beam combining element that combines the light beam reflected by the first auxiliary mirror and the different polarized light beams reflected by the second auxiliary mirror in the same optical path. The projection type image display apparatus described in 1. 前記光源照明部には、複数の固体発光素子を具備し該複数の固体発光素子から出射した光線群の光路を一致させる光路合成素子が設けられることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の投影型映像表示装置。   The light source illumination unit includes a plurality of solid-state light emitting elements, and is provided with an optical path synthesizing element that matches the optical paths of light beams emitted from the plurality of solid-state light emitting elements. The projection type image display apparatus described in 1. 前記第1のミラー面と、前記第2のミラー面で反射される光線の変調映像信号を、それぞれ独立して立体映像で投影するようにしたことを特徴とする請求項6又は7に記載の投影型映像表示装置。   The modulated image signal of the light beam reflected by the first mirror surface and the second mirror surface is projected independently as a three-dimensional image, respectively. Projection-type image display device. 前記第1の補助ミラーから投影された第1の偏光映像と、第2の補助ミラーから投影された第2の偏光映像のそれぞれの1ラインを重ねて投影するようにしたことを特徴とする請求項8に記載の投影型映像表示装置。   One line of each of the first polarized image projected from the first auxiliary mirror and the second polarized image projected from the second auxiliary mirror is projected in an overlapping manner. Item 9. A projection display apparatus according to Item 8. 請求項1〜3のいずれかに記載の偏向装置を用い、固体発光素子の発光を映像信号で変調する光源照明部から出射された光線を前記偏向装置に入射し、V字構造体ミラーの前記第1のミラー面と前記第2のミラー面でスキャンされる光線の変調映像信号をそれぞれ独立の映像とし、前記第1のミラー面及び第2のミラー面でスキャンされた光線をそれぞれ垂直スキャンして異なる表示領域に前記独立した2つの映像を投影するようにしたことを特徴とする投影型映像表示装置。   Using the deflecting device according to any one of claims 1 to 3, a light beam emitted from a light source illumination unit that modulates light emission of a solid state light emitting element with a video signal is incident on the deflecting device, and the V-shaped structure mirror The modulated image signals of the light beams scanned on the first mirror surface and the second mirror surface are made independent images, respectively, and the light beams scanned on the first mirror surface and the second mirror surface are respectively vertically scanned. A projection-type image display apparatus, wherein the two independent images are projected onto different display areas.
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