JP4430364B2 - Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method - Google Patents

Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method Download PDF

Info

Publication number
JP4430364B2
JP4430364B2 JP2003327751A JP2003327751A JP4430364B2 JP 4430364 B2 JP4430364 B2 JP 4430364B2 JP 2003327751 A JP2003327751 A JP 2003327751A JP 2003327751 A JP2003327751 A JP 2003327751A JP 4430364 B2 JP4430364 B2 JP 4430364B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
scanning
light modulation
optical system
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003327751A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005092015A (en
Inventor
篤 川村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2003327751A priority Critical patent/JP4430364B2/en
Publication of JP2005092015A publication Critical patent/JP2005092015A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4430364B2 publication Critical patent/JP4430364B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Description

この発明はライン像走査型画像表示装置および表示画像の歪み補正方法に関する。この発明のライン像走査型画像表示装置は、プロジェクタ等の投影装置や車載ナビゲータ、各種ディスプレイに利用できる。   The present invention relates to a line image scanning image display apparatus and a display image distortion correction method. The line image scanning image display apparatus of the present invention can be used for a projection apparatus such as a projector, an in-vehicle navigator, and various displays.

「1次元状に配列された多数の微小な光変調素子を有する光変調手段」における各光変調素子からの光を結像光学系により物体光として伝達し、この結像レンズ系から射出した結像光束を、偏向手段により光変調素子の配列方向に直交する方向へ偏向させ、偏向される光束を、走査光学系を介して画像表示面上に1次元状のライン像として結像させつつ画像表示面を走査させ、画像表示面上に2次元の画像を表示する「ライン像走査型画像表示装置」が知られている(非特許文献1、特許文献1)。   The light from each light modulation element in the “light modulation means having a number of minute light modulation elements arranged in a one-dimensional shape” is transmitted as object light by the imaging optical system, and is emitted from this imaging lens system. The image light beam is deflected in a direction orthogonal to the arrangement direction of the light modulation elements by the deflecting means, and the deflected light beam is imaged as a one-dimensional line image on the image display surface via the scanning optical system. There is known a “line image scanning image display device” that scans a display surface and displays a two-dimensional image on the image display surface (Non-Patent Document 1, Patent Document 1).

「1次元状に配列された多数の微小な光変調素子を有する光変調手段」としては、GLV(グレーティングライトバルブ)やLDアレイ、さらにはデジタル・マイクロミラー・デバイスが従来から広く知られ、BBLV(Both End Fixed Beam Light Valve)も知られている(特許文献2)。   As “light modulating means having a large number of minute light modulating elements arranged in one dimension”, GLV (grating light valve), LD array, and digital micromirror device have been widely known. (Both End Fixed Beam Light Valve) is also known (Patent Document 2).

このようなライン像走査型画像表示装置で、平面状の画像表示面に「長方形形状の適正な2次元の画像」を光学的に得ようとすると、偏向光束に作用する走査光学系には、像面湾曲補正機能や歪曲収差補正機能、さらには画像表示面上の走査速度を等速化する等速化機能が必要とされる。これらの機能の全てを光学的に良好に実現することは「少ないレンズ枚数の走査光学系」では極めて困難であり、このため走査光学系を構成するレンズ枚数が増大してしまう。   In such a line image scanning type image display device, when a “rectangular appropriate two-dimensional image” is optically obtained on a planar image display surface, the scanning optical system acting on the deflected light beam includes: A field curvature correction function, a distortion aberration correction function, and a constant speed function for making the scanning speed on the image display surface constant are required. It is extremely difficult to achieve all these functions optically well with a “scanning optical system having a small number of lenses”, and therefore the number of lenses constituting the scanning optical system increases.

このようにレンズ枚数の多い走査光学系の場合、レンズ枚数の多いことに起因してコスト高を招来するのみならず、偏向光束の偏向範囲をカバーするために、偏向手段から離れる位置に配置されるレンズほど大型になるため、画像表示装置自体も大型化し易い。   In the case of such a scanning optical system having a large number of lenses, the cost is increased due to the large number of lenses, and the scanning optical system is arranged at a position away from the deflecting means to cover the deflection range of the deflected light flux. The larger the lens, the larger the image display device itself.

光プリンタ等に関連して知られた光走査装置の技術分野においては「光走査の等速特性を電気的に補正する技術」が従来から知られている(特許文献3)。   In the technical field of an optical scanning device known in relation to an optical printer or the like, a “technology for electrically correcting the constant speed characteristic of optical scanning” has been conventionally known (Patent Document 3).

しかしながら、像面湾曲は電気的には補正できず、従来は、像面湾曲・歪曲収差とも特許文献1のように光学的に行われており、このため、走査光学系のレンズ枚数が増大する(例えば、特許文献1記載のものでは走査光学系はレンズ3〜5枚で構成されている。)という事態を招来していた。   However, the field curvature cannot be corrected electrically, and conventionally, both the field curvature and the distortion are optically performed as in Patent Document 1, which increases the number of lenses of the scanning optical system. (For example, in the case described in Patent Document 1, the scanning optical system is composed of 3 to 5 lenses.).

Calibration of a Scanned Liner GLV Projection System R.W.Corrigan et.al. Silicon Light MachinesCalibration of a Scanned Liner GLV Projection System R.W.Corrigan et.al.Silicon Light Machines 特開2002−131838号公報JP 2002-131838 A 特開2002−214550号公報JP 2002-214550 A 特開平14−277788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 14-277788

この発明は、ライン像走査型画像表示装置において、走査光学系を簡素かつ小型化ならしめ、なおかつ、画像表示面上に適正な2次元の画像を表示できるようにし、もって、ライン像走査型画像表示装置の低コスト化・コンパクト化を実現することを課題とする。   In the line image scanning image display apparatus, the scanning optical system can be made simple and small, and an appropriate two-dimensional image can be displayed on the image display surface. It is an object of the present invention to realize cost reduction and downsizing of a display device.

この発明のライン像走査型画像表示装置は、光変調手段、結像光学系、偏向手段、走査光学系を有する。
「光変調手段」は、1次元状に配列された多数の微小な光変調素子を有する。微小な光変調素子はその個々が「1画素」の表示を受け持つ。
「結像光学系」は、光変調手段における光変調素子の配列を物体とし、各光変調素子からの光束を物体光として伝達し、光軸に直交する所定のV方向の1次元状のライン像として結像させる機能を有する
The line image scanning type image display device of the present invention has a light modulation means, an imaging optical system, a deflection means, and a scanning optical system.
The “light modulating means” has a large number of minute light modulating elements arranged one-dimensionally. Each small light modulation element is responsible for displaying “one pixel”.
The “imaging optical system” is a one-dimensional line in a predetermined V direction perpendicular to the optical axis, which uses an array of light modulation elements in a light modulation means as an object, transmits a light beam from each light modulation element as object light, and It has a function of forming an image.

即ち、ライン像の長手方向がV方向である。V方向が「光変調手段における光変調素子の配列方向」に対応することは言うまでもない。   That is, the longitudinal direction of the line image is the V direction. It goes without saying that the V direction corresponds to “the arrangement direction of the light modulation elements in the light modulation means”.

光変調手段において、多数の光変調素子は1次元状に配列されるが、配列は1列配列に限らない。例えば、光変調素子を互いに平行且つ近接させて3列に配列し、配列の1列を赤画像表示用の素子列、別の1列を緑画像表示用の素子列、他の1列を青画像表示用の素子列とすることができる。このような場合、画像表示面上には、赤・緑・青の3列のライン画像が互いに平行且つ近接して結像することになる。   In the light modulation means, a large number of light modulation elements are arranged one-dimensionally, but the arrangement is not limited to a one-row arrangement. For example, light modulation elements are arranged in three rows in parallel and close to each other. One row of the arrangement is an element row for red image display, another row is an element row for green image display, and the other row is blue. It can be an element array for image display. In such a case, three lines of red, green, and blue line images are formed in parallel and close to each other on the image display surface.

光変調手段は、LEDアレイ等のように自己発光型のものでもよいし、特許文献2により公知のBBLVやデジタル・マイクロミラー・デバイスを外部の光源からの光で照射するようにしたものでも良い。   The light modulation means may be a self-luminous type such as an LED array, or may be one in which a known BBLV or digital micromirror device is irradiated with light from an external light source according to Patent Document 2. .

「偏向手段」は、結像光学系から射出する光束を、V方向に対して直交するH方向に偏向走査する。
「走査光学系」は、偏向手段により偏向された光束に対し、主として像面湾曲を補正し、表示画像の像面を平面化する光学系である。表示画像は、実際には「平面的な画像表示面」に表示される。
The “deflecting means” deflects and scans the light beam emitted from the imaging optical system in the H direction orthogonal to the V direction.
The “scanning optical system” is an optical system that mainly corrects the curvature of field with respect to the light beam deflected by the deflecting unit and planarizes the image surface of the display image. The display image is actually displayed on a “planar image display surface”.

上述の如く、結像光学系は「各光変調素子からの光束を物体光として伝達して1次元状のライン像として結像させる機能」を有するから、1次元状のライン像それ自体は結像光学系により結像するが、走査光学系を用いることなく偏向手段による偏向を行うと、ライン像の走査により表示される表示画像の像面は平面ではなく「円筒面状」になる。走査光学系は、このような円筒面状の像面を像面湾曲とし、この像面湾曲を補正して表示画像の像面を平面化し、画像表示面と合致させるのである。従って、走査光学系は、像面湾曲を補正し、表示画像の像面を平面化する機能を持たねばならない。   As described above, since the imaging optical system has the function of “transmitting the light flux from each light modulation element as object light to form a one-dimensional line image”, the one-dimensional line image itself is formed. Although the image is formed by the image optical system, when the deflection is performed by the deflecting unit without using the scanning optical system, the image plane of the display image displayed by the scanning of the line image becomes a “cylindrical surface” instead of a plane. The scanning optical system uses such a cylindrical image surface as a field curvature, corrects this field curvature, planarizes the image surface of the display image, and matches the image display surface. Therefore, the scanning optical system must have a function of correcting the curvature of field and flattening the image plane of the display image.

請求項1記載のライン像走査型画像表示装置は以下の点を特徴とする。
即ち、走査光学系は像面湾曲を補正するに足る「屈折力」を有し、偏向手段に近接して配置されるN(1≦N≦2)枚のレンズで構成される。
また、光変調手段における光変調素子の使用数:Aを、表示画像のH方向の位置に応じて可変制御する「光変調素子使用数制御手段」を有する。
The line image scanning image display apparatus according to claim 1 is characterized by the following points.
In other words, the scanning optical system has “refractive power” sufficient to correct the curvature of field , and is composed of N (1 ≦ N ≦ 2) lenses disposed close to the deflecting unit.
Further, the present invention has “light modulation element use number control means” for variably controlling the number A of light modulation elements used in the light modulation means in accordance with the position of the display image in the H direction.

走査光学系が「像面湾曲を補正する。」とは、走査光学系が像面湾曲のみを補正する場合と、他の補正機能を有する場合とを含む。他の補正機能とは、例えば等速化特性の補正とか歪曲収差(結像光学系により結像されるライン像には曲がりがないので、この場合の歪曲収差はV方向の歪曲収差である。)の補正等である。 The scanning optical system “corrects field curvature” includes the case where the scanning optical system corrects only field curvature and the case where it has other correction functions. Other correction functions include, for example, correction of constant velocity characteristics and distortion (since the line image formed by the imaging optical system is not bent, the distortion in this case is a distortion in the V direction. ) Correction.

走査光学系は「他の補正機能」を持たなくても良く、上記等速化特性補正機能や歪曲収差補正機能は、等速化特性や歪曲収差を若干改善する程度のものでもよい。走査光学系は「像面湾曲を補正するに足る屈折力」を有すれば足りるので、等速化特性や歪曲収差も、上記屈折力で補正できる範囲でよいのである。 The scanning optical system may not have “another correction function”, and the constant velocity characteristic correction function and the distortion aberration correction function may be those that slightly improve the constant velocity characteristic and the distortion aberration. The scanning optical system only needs to have “refractive power sufficient to correct curvature of field”. Therefore, the constant speed characteristic and distortion can be corrected within the above-described refractive power .

換言すると、走査光学系に十分な歪曲収差補正機能がないので、像面湾曲を補正して表示画像を平面化すると、「ライン像の長さ」が、H方向の中央部から周辺部に向かうにつれて大きくなる。これが上に述べたV方向の歪曲収差である。   In other words, since the scanning optical system does not have a sufficient distortion correction function, when the display surface is flattened by correcting the curvature of field, the “line image length” increases from the center in the H direction to the periphery. As it grows. This is the distortion in the V direction described above.

この発明のライン画像走査型画像表示装置では、このようなV方向の歪曲収差による表示画像の変形を補正するために、光変調手段における光変調素子の使用数:Aを、表示画像のH方向の位置に応じて可変制御するのであり、請求項1記載のライン画像走査型画像表示装置は、これを実行するための「光変調素子使用数制御手段」を有するのである。
「光変調素子使用数制御手段」は、具体的にはマイクロコンピュータやあるいはその機能の一部として設定できる。
In the line image scanning type image display device of the present invention, in order to correct the deformation of the display image due to the distortion in the V direction, the number of light modulation elements used in the light modulation means: A is set in the H direction of the display image. The line image scanning image display apparatus according to claim 1 has “light modulation element use number control means” for executing this control.
Specifically, the “light modulation element usage number control means” can be set as a microcomputer or a part of its function.

請求項1記載のライン像走査型画像表示装置の光変調素子使用数制御手段は「表示画像のH方向における周辺部を走査するときの光変調素子の使用数:A(周辺部)を、表示画像のH方向における中心部を走査するときの使用数:A(中心部)より少なくする」ように可変制御する。この場合、光変調素子使用数制御手段が「光変調素子の使用数:Aを、表示画像の中心部から周辺部へ向かうに従って徐々に減少させる」ように可変制御することができ、さらに「表示画像のH方向における中心部から周辺部へ向かうに従って、光変調手段に印加する画像信号における画素変調信号を、表示画像のH方向の位置に対する所定の関係で間引くことにより使用数:Aを変化させるとともに、間引かれた表示画素よりも結像光学系の光軸から離れた側にあって「間引かれなかった表示画素」を、結像光学系の光軸側へ、V方向に平行に順次シフトさせ、結像光学系の光軸から最も離れた画素に対応する光変調素子から順に非使用状態とする」ように可変制御することができるThe light modulation element use number control means of the line image scanning type image display apparatus according to claim 1 displays: “A use number of light modulation elements when scanning the peripheral part in the H direction of the display image: A (peripheral part)”. The number of uses when scanning the central portion in the H direction of the image is variably controlled to be less than A (central portion). In this case, the light modulation element usage number control means can be variably controlled such that “the number of light modulation elements used: A is gradually decreased from the center to the periphery of the display image”. The number of uses: A is changed by thinning out the pixel modulation signal in the image signal applied to the light modulation means in a predetermined relationship with the position in the H direction of the display image as it goes from the center in the H direction to the periphery. At the same time, the “display pixel that has not been thinned out” on the side farther from the optical axis of the imaging optical system than the thinned display pixel is parallel to the optical axis side of the imaging optical system in the V direction. It can be variably controlled so that the light modulation elements corresponding to the pixels farthest from the optical axis of the imaging optical system are sequentially shifted to the non-use state.

走査光学系の向きや構成によっては、H方向の中途部分を走査するときに「ライン画像の端部位置」が単純には高くならず部分的に低くなることがあり、中途部分で使用数:Aの減少の割合を減らしてライン画像の長さの歪みを補正できる。このときでも、請求項1記載のように「周辺部では使用数:Aを少なくする」ように設定するのが全体の性能からは望ましく、画素数をより少にして歪みを補正する。 Depending on the direction and configuration of the scanning optical system, the “end position of the line image” may not be simply increased but may be partially lowered when scanning the middle part in the H direction. It is possible to correct the distortion of the length of the line image by reducing the rate of decrease of A. Even at this time, it is desirable from the viewpoint of overall performance to set “reducing the number of uses: A in the peripheral portion” as described in claim 1 , and the distortion is corrected by reducing the number of pixels.

また、請求項2記載のように、H方向の中心部から周辺部に向かうにつれて、使用数:Aを徐々に減少させることは、走査光学系に非球面を多用しない場合や、多用してもあまり高次の項を使用しない場合や、球面を主体にした像面湾曲補正などの場合の補正方法として有効である。 In addition, as described in claim 2 , the number of uses: A is gradually decreased from the central portion in the H direction toward the peripheral portion, even if the aspherical surface is not frequently used or used frequently in the scanning optical system. This is effective as a correction method in the case where a very high-order term is not used or in the case of field curvature correction mainly using a spherical surface.

請求項3記載の場合には、間引いた画素分だけ「V方向の画素数」が減るのでライン画像の明るさが低下するが、V方向の歪曲収差:10%程度以下の通常の補正では、明るさの低下は実用上無視しても目立たない。明るさの低下が問題となるような場合には、ライン画像の走査に同期して光源の明るさを可変にするなどの方法で対処できる。 In the case of claim 3, the brightness of the line image is lowered because the “number of pixels in the V direction” is reduced by the thinned out pixels, but the distortion in the V direction is about 10% or less in normal correction, The decrease in brightness is inconspicuous even if ignored in practice. When a decrease in brightness is a problem, it can be dealt with by changing the brightness of the light source in synchronization with the scanning of the line image.

上記請求項1〜3の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置における「結像光学系」は、光変調素子側がテレセントリックであるとともに、偏向手段近傍に実質的な絞りを有することが好ましい。この場合、結像光学系を「光変調手段側から偏向手段側へ向かって順次、強い正のパワーを有する単レンズと、3枚以上のレンズから成る群を配置した構成」とすることができる The "imaging optical system" in the line image scanning type image display device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light modulation element side is telecentric and has a substantial aperture near the deflecting means. preferable. In this case, the imaging optical system can be “a configuration in which a group of a single lens having a strong positive power and a group of three or more lenses is arranged sequentially from the light modulation means side to the deflection means side”. .

通常の光変調素子は「配列直交方向に発光が最大になる指向性」を有することが多いが、請求項4記載のように、結像光学系の光変調素子側をテレセントリックとすることにより、各光変調素子からの光取り込みの「バラツキ」を低減し、ライン画像の長手方向(V方向)の「明るさむら」を低減できる。また、偏向手段近傍に実質的な絞りを有するようにすることにより、偏向手段の偏向部を小さく設定でき、「偏向のバラツキ」や「駆動電力/消費電力」を低減でき、省エネにつながる。 Ordinary light modulation elements often have “directivity that maximizes light emission in the direction orthogonal to the array”, but as described in claim 4 , by making the light modulation element side of the imaging optical system telecentric, It is possible to reduce “inconsistency” in light capture from each light modulation element and to reduce “brightness unevenness” in the longitudinal direction (V direction) of the line image. In addition, by having a substantial aperture in the vicinity of the deflecting means, the deflecting portion of the deflecting means can be set small, and “variation in deflection” and “driving power / power consumption” can be reduced, leading to energy saving.

請求項5記載のように結像光学系を構成すると、強い正のパワーを有する単レンズは光変調素子側をテレセントリックに構成するために極めて有効で、各光変調素子の指向中心の光を瞳の中心近傍に導く役割をする。勿論、この部分を2枚以上のレンズに分割し、各レンズのパワーを小さくして加工性を向上させるなどの効果を狙うことも可能である。 When the imaging optical system is configured as described in claim 5, the single lens having a strong positive power is extremely effective for telecentric configuration of the light modulation element side, and the light at the directional center of each light modulation element is reflected in the pupil. It plays a role of guiding to the vicinity of the center. Of course, it is possible to divide this part into two or more lenses and reduce the power of each lens to improve the workability.

また、請求項5記載の場合における結像光学系の「3枚以上のレンズから成る群」は、走査光学系以後の画素の再現を大きく決定する部分であり(その思想で小型を実現しており)、特に白色光/多色光で使用し「色収差の補正が必要なとき」には、3枚以上の構成は必須である。この群は近軸色収差、球面収差、V方向の非点格差、コマ収差、倍率の色収差を補正し、像性能の多くを分担することで走査光学系を簡単にする。   In addition, the “group of three or more lenses” of the imaging optical system in the case of claim 5 is a part that largely determines the reproduction of pixels after the scanning optical system. In particular, when used in white light / multicolor light and “when chromatic aberration correction is required”, a configuration of three or more is essential. This group corrects paraxial chromatic aberration, spherical aberration, astigmatism in the V direction, coma aberration, and chromatic aberration of magnification, and simplifies the scanning optical system by sharing much of the image performance.

請求項5記載のライン像走査型画像表示装置における結像光学系の「光変調手段側に配置される強い正のパワーを有する単レンズ」は、少なくとも1面を、V方向とH方向で近軸曲率が略等しいトロイダル面もしくは「特殊トロイダル面」とすることが好ましい(請求項6)。このような面を、画角で光線が分離している光変調素子側に配置されるレンズに適用することで、サジタル像面の制御を比較的独立して行うことができ、このレンズに続いて配置されるレンズ群の構成を簡素化でき、結像光学系が広角で明るい仕様が要求されるときなどに有効である。特殊トロイダル面については後述する。 6. The “single lens having a strong positive power arranged on the light modulation means side” of the imaging optical system in the line image scanning image display device according to claim 5 has at least one surface close in the V direction and the H direction. Preferably, the toroidal surface or “special toroidal surface” has substantially the same axial curvature. By applying such a surface to the lens arranged on the side of the light modulation element where the light rays are separated at the angle of view, the sagittal image plane can be controlled relatively independently. This is effective when the image forming optical system is required to have a wide-angle and bright specification. The special toroidal surface will be described later.

請求項1〜6の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置における「走査光学系」は、V方向・H方向共に「補正過剰の像面湾曲」を有するものであることができ(請求項7)、この場合、走査光学系を「少なくとも1面が共軸非球面である単レンズ」として構成することができる(請求項8)。 The “scanning optical system” in the line image scanning image display device according to any one of claims 1 to 6 can have “overcorrected field curvature” in both the V direction and the H direction ( In this case, the scanning optical system can be configured as “a single lens in which at least one surface is a coaxial aspheric surface” ( claim 8 ).

この発明のライン画像走査型画像表示装置では、走査光学系を用いない状態ではライン画像の走査による表示画像には、偏向手段による偏向の起点と像面との距離を半径とするアナモフィックな像面湾曲(円筒面形状)が発生する。従って、「走査光学系」の第1の役割はかかるアナモフィックな像面湾曲の補正であるが、H方向にパワーを持たないアナモフィック面で補正したのではH方向の像面を補正できない。従って、走査光学系はV方向とH方向とで、ともに補正過剰の像面湾曲を有することが必要である。光学系全体で像面湾曲が良好であるためには、結像光学系のV方向の像面湾曲は補正不足になっていることがよい。   In the line image scanning type image display device of the present invention, an anamorphic image plane having a radius of the distance between the starting point of deflection by the deflection means and the image plane is displayed on the display image obtained by scanning the line image without using the scanning optical system. Curvature (cylindrical surface shape) occurs. Accordingly, the first role of the “scanning optical system” is to correct such an anamorphic curvature of field, but if the correction is performed with an anamorphic surface having no power in the H direction, the image plane in the H direction cannot be corrected. Therefore, the scanning optical system needs to have an excessively corrected field curvature in both the V direction and the H direction. In order for the field curvature of the entire optical system to be good, it is preferable that the field curvature in the V direction of the imaging optical system is insufficiently corrected.

請求項8記載のように、走査光学系を「少なくとも1面を共軸非球面とした単レンズ」とすることにより最小の構成枚数でありながら、走査全域で走査光学系としての光学性能を実現できる。勿論、両面を非球面としたり2枚構成にするなど、仕様に応じて使い分けすることもできる。 As described in claim 8 , the scanning optical system is “a single lens having at least one surface as a coaxial aspheric surface”, so that the optical performance as the scanning optical system can be realized in the entire scanning area while the number of constituent elements is minimum. it can. Of course, both surfaces can be aspherical or can be used in accordance with the specifications, such as a two-sheet configuration.

また、請求項1〜8の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置において、偏向手段を「ガルバノミラー(鏡面の偏向角が正弦振動する光偏向器)」とし、「表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で長くする」ように画像信号を処理する画像信号処理手段を有することができる(請求項9)。「画素ライン」は、光変調手段における光変調素子の1次元状の配列を謂う。
請求項1〜8の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置においてはまた、偏向手段を「ポリゴンミラー」とし、「表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で短くする」ように画像信号を処理する画像信号処理手段を有することができる(請求項10)。
The line image scanning image display device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the deflection means is a "galvano mirror (an optical deflector whose mirror surface deflection angle is sinusoidally oscillated)" and "the display image H toward the periphery from the center in the direction, the modulation time of one pixel in the light modulation means may comprise an image signal processing means for processing the image signal so as "to increase pixel line basis (claim 9). The “pixel line” is a so-called one-dimensional array of light modulation elements in the light modulation means.
The line image scanning image display apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the deflecting means is a "polygon mirror", and "light modulation is performed from the central portion to the peripheral portion in the H direction of the display image." It may have an image signal processing means for processing the image signal of one pixel of the modulation time shortening by pixel line unit "as in section (claim 10).

請求項9、10の「画像信号処理手段」は、具体的にはマイクロコンピュータやその機能の一部として設定でき、上述の「光変調素子使用数制御手段」と共に同一のマイクロコンピュータで実現できる。 The “image signal processing means” according to claims 9 and 10 can be specifically set as a microcomputer or a part of its function, and can be realized by the same microcomputer as the above-mentioned “light modulation element use number control means”.

請求項1〜10の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置は、表示画像を「ライン画像走査型画像表示装置とは別体」のスクリーンに表示するようにできることは勿論であるが、「表示画像を結像させる画像表示面としてスクリーン」を装置の一部として有することができ(請求項11)、この場合、走査光学系とスクリーンとの間の光路を1枚以上の折り返しミラーで屈曲させた構成とすることができる(請求項12)。このようにスクリーンを一体化することにより、リアプロジェクション型の画像表示装置を高性能且つ軽量・低コストに実現できる。 The line image scanning image display apparatus according to any one of claims 1 to 10 can display a display image on a screen "separate from the line image scanning image display apparatus". may have as a part of the device "display image screen as an image display surface for forming an image of" (claim 11), in this case, one or more folding mirrors the light path between the scanning optical system and the screen It can be set as the structure bent by ( claim 12 ). By integrating the screen in this way, a rear projection type image display apparatus can be realized with high performance, light weight and low cost.

この発明の「表示画像の歪み補正方法」は上記請求項3記載のライン像走査型画像表示装置において、表示画像のV方向の歪みを補正する方法であって、表示画像のH方向における中心部から周辺部へ向かうに従って、光変調手段に印加する画像信号における画素変調信号を、表示画像のH方向の位置に対する所定の関係で間引くことにより使用数:Aを変化させるとともに、間引かれなかった表示画素を結像光学系の光軸側へ順次シフトさせ、結像光学系の光軸から最も離れた画素に対応する光変調素子から順に非使用状態とするように可変制御する。 The “display image distortion correction method” according to the present invention is a method for correcting distortion in the V direction of a display image in the line image scanning image display apparatus according to claim 3, wherein the display image is centered in the H direction. The number of uses: A was changed by thinning out the pixel modulation signal in the image signal applied to the light modulation means in a predetermined relationship with respect to the position in the H direction of the display image as it moved from the peripheral portion to the peripheral portion, and was not thinned out The display pixels are sequentially shifted to the optical axis side of the imaging optical system, and are variably controlled so that the light modulation elements corresponding to the pixels farthest from the optical axis of the imaging optical system are sequentially in a non-use state.

上記の如く、この発明においては、走査光学系に要求されるのは「主として像面湾曲を補正する機能」であり、これに必要な屈折力は僅少であるので、走査光学系を1枚もしくは2枚のレンズで構成してこれらを偏向手段に近接させて配置することができる。従って走査光学系をコンパクト且つ安価に実現でき、ライン画像走査型画像表示装置を低コスト且つコンパクトに実現できる。   As described above, in the present invention, what is required of the scanning optical system is “mainly the function of correcting the curvature of field”, and the refractive power required for this is very small. It can be composed of two lenses and these can be arranged close to the deflection means. Accordingly, the scanning optical system can be realized in a compact and inexpensive manner, and the line image scanning image display apparatus can be realized in a low cost and in a compact manner.

また「光変調素子使用数制御手段」により、光変調手段における光変調素子の使用数:Aを表示画像のH方向の位置に応じて可変制御することにより、V方向の歪曲収差を電気的手法で補正し、良好な表示画像を表示することができる。   Further, by using the “light modulation element use number control means”, the number of use of the light modulation elements in the light modulation means: A is variably controlled according to the position of the display image in the H direction, so that the distortion aberration in the V direction can be electrically It is possible to correct the image and display a good display image.

請求項9、10記載の発明のように、画像信号処理手段により「表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で調整する」ことにより、ライン画像のH方向の走査の非等速性による表示画像の歪みを軽減もしくは補正することができる。 According to the ninth and tenth aspects of the present invention, the image signal processing means “adjusts the modulation time of one pixel in the light modulation means in units of pixel lines as it goes from the central portion to the peripheral portion in the H direction of the display image”. Accordingly, it is possible to reduce or correct the distortion of the display image due to the non-constant speed of scanning in the H direction of the line image.

図1に即してライン像走査型画像表示装置の実施の1形態を説明する。
図1(a)において、符号10は照明光学系、符号20は光変調器、符号30は結像光学系、符号40は偏向手段、符号50は走査光学系、符号60は画像表示面を示す。
光変調器20は自己非発光型で照明手段を必要とするものであり、照明光学系10と光偏向器20とにより「光変調手段」を構成している。
An embodiment of a line image scanning image display apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1A, reference numeral 10 denotes an illumination optical system, reference numeral 20 denotes an optical modulator, reference numeral 30 denotes an imaging optical system, reference numeral 40 denotes deflection means, reference numeral 50 denotes a scanning optical system, and reference numeral 60 denotes an image display surface. .
The light modulator 20 is a self-light-emitting type and requires illumination means, and the illumination optical system 10 and the light deflector 20 constitute “light modulation means”.

照明光学系10は、ハロゲンランプのような「線状の発光源」を有するランプ11からの光を、反射鏡12とシリンドリカルレンズ13とにより、光変調器20の変調領域に、図1(a)の図面に直交する方向を長手方向とするスリット状に集光するように構成されている。ランプ11の線状の発光源は、光変調器20の変調領域長よりもやや長い発光長を有している。反射鏡12の断面形状は円形状のほか、楕円、放物線や高次項を含む非円弧であってもよい。   The illumination optical system 10 transmits light from a lamp 11 having a “linear light source” such as a halogen lamp into a modulation region of the light modulator 20 by a reflecting mirror 12 and a cylindrical lens 13 as shown in FIG. ) In the shape of a slit whose longitudinal direction is the direction orthogonal to the drawing. The linear light emission source of the lamp 11 has a light emission length slightly longer than the modulation region length of the light modulator 20. The cross-sectional shape of the reflecting mirror 12 may be an ellipse, a non-arc including a parabola or a higher-order term in addition to a circular shape.

光変調器20は、反射型の光変調素子であるBBLVを、図1(a)において図面に直交する方向へ配列して有するものである。光変調素子であるBBLVは、図1(c)左図に示すように、V字状の溝を有する基板21上に、可撓性の短冊状反射部材22をその1方の端部を固定してV字状の溝を跨ぐように配置し、開口を有する遮光板23とカラーフィルタ24を適宜の接合手法で一体化したものである。   The light modulator 20 has BBLV, which is a reflection type light modulation element, arranged in a direction orthogonal to the drawing in FIG. As shown in the left diagram of FIG. 1C, BBLV, which is a light modulation element, fixes a flexible strip-shaped reflecting member 22 on one side of a substrate 21 having a V-shaped groove. The light shielding plate 23 having an opening and the color filter 24 are integrated by an appropriate joining method.

図1(c)左図は「光変調オン」の使用状態であり、照射される照明光Lが短冊状反射部材22により反射され、画像光L0として遮光版23の開口を通過し、カラーフィルタ24を透過して色分解される。図1(c)の右図は「光変調オフ」の非使用状態であり、短冊形反射部材22はV字溝に沿って撓められ、反射光は遮光板23により遮光される。   The left figure of FIG.1 (c) is the use state of "light modulation ON", and the illumination light L irradiated is reflected by the strip-shaped reflection member 22, passes through the opening of the light-shielding plate 23 as image light L0, and a color filter 24 is separated into colors. The right diagram in FIG. 1C shows a state in which “light modulation is off” is not used, the strip-shaped reflecting member 22 is bent along the V-shaped groove, and the reflected light is blocked by the light blocking plate 23.

個々の短冊形反射部材のオンオフが1画素の情報を表すが、光変調器における1画素相当の大きさは19μm×20μmであり、19μm幅の方向が光変調素子の配列方向であり、配列ピッチは20μmである。   The ON / OFF of each strip-shaped reflecting member represents information of one pixel, but the size corresponding to one pixel in the optical modulator is 19 μm × 20 μm, the direction of 19 μm width is the arrangement direction of the light modulation elements, and the arrangement pitch Is 20 μm.

光変調器20には、図1(c)に即して説明した如きBBLVによる光変調素子が、図1(b)に示すように3列に配列されている。光変調素子20における配列LRは赤、配列LGは緑、配列LBは青の画像情報を表現するためのものであり、それぞれ赤・緑・青のカラーフィルタで反射光を色分解する。各配列における光変調素子の配列数は768個であり、光変調素子の配列長は15.36mm(19μm×768)である。   In the optical modulator 20, the light modulation elements based on BBLV as described with reference to FIG. 1C are arranged in three rows as shown in FIG. The array LR in the light modulation element 20 is for expressing image information of red, the array LG is green, and the array LB is blue. The reflected light is color-separated by red, green, and blue color filters, respectively. The number of the light modulation elements in each array is 768, and the array length of the light modulation elements is 15.36 mm (19 μm × 768).

図1の実施の形態では、赤・緑・青の各色に光変調素子の1列が対応しているが、各色を光変調素子の複数列で構成するようにしてもよく、カラーフィルタに代えて3色の照明光をそれぞれ光変調素子列上に集光させても良い。ELアレイ、LEDアレイ、LDアレイのような自己発光型の光変調手段であれば照明光学系10は不要である。   In the embodiment of FIG. 1, one row of light modulation elements corresponds to each color of red, green, and blue. However, each color may be constituted by a plurality of rows of light modulation elements, and instead of a color filter. The three colors of illumination light may be condensed on the light modulation element array. The illumination optical system 10 is not necessary if it is a self-luminous light modulation means such as an EL array, LED array, or LD array.

後述する実施例に示すように、結像光学系30は複数枚のレンズにより構成されるが、光変調器20側をテレセントリックにするため、光変調器20側に比較的パワーの強い正レンズが用いられている。各光変調素子から射出する光束は、指向性の中心が光軸に平行である場合、結像光学系30の入射瞳に向かって有効に光束を取り込むことができ、光変調素子配列方向の明るさのむらを低減できる。   As will be described later in the embodiment, the imaging optical system 30 is composed of a plurality of lenses. However, in order to make the optical modulator 20 side telecentric, a positive lens with relatively high power is provided on the optical modulator 20 side. It is used. When the center of directivity is parallel to the optical axis, the light beam emitted from each light modulation element can be taken in effectively toward the entrance pupil of the imaging optical system 30, and the brightness in the light modulation element array direction Unevenness can be reduced.

また、実施例に示すようにパワーの強い正レンズに続き「3枚構成のレンズ群」が用いられている。結像光学系のみで考えると「後置して絞りがあるビハインド絞り」であるが「縮小共役側を像面にする通例」に従えば、技術的にはフロント絞りに分類されるレンズ系になる。   Further, as shown in the embodiment, a “three-lens lens group” is used after the positive lens having strong power. Considering only the imaging optical system, it is a “behind diaphragm with a rear-end diaphragm”, but technically, it is a lens system that is classified as a front diaphragm according to the “conventional way of using the reduction conjugate side as the image plane”. Become.

光変調器20は結像光学系30に対し「フルシフト状態」で配置され、図1(a)の図面に直交する方向において、光変調素子の配列の「一方の端部にある光変調素子」が結像光学系30の光軸位置に位置するようになっている。   The light modulator 20 is arranged in a “full shift state” with respect to the imaging optical system 30, and “light modulation element at one end” of the array of light modulation elements in a direction orthogonal to the drawing of FIG. Is positioned at the optical axis position of the imaging optical system 30.

結像光学系30は焦点距離:36mm、共役長:1.5mで、画像表示面60(実態的にはスクリーン面である。)上に39倍の拡大像を結像する。従って、光変調器20における配列長:15.36mmの光変調素子列からの光は図1(a)の図面に直交する方向長さ:600mmの「ライン像」として結像する。このライン像の長手方向(図1(a)で図面に直交する方向)がV方向である。   The imaging optical system 30 has a focal length of 36 mm and a conjugate length of 1.5 m, and forms a 39 times magnified image on the image display surface 60 (actually a screen surface). Accordingly, the light from the light modulation element array having the arrangement length of 15.36 mm in the light modulator 20 is formed as a “line image” having a length of 600 mm in the direction orthogonal to the drawing of FIG. The longitudinal direction of this line image (the direction perpendicular to the drawing in FIG. 1A) is the V direction.

図1の実施の形態では、偏向手段40として「最大振れ角が15度で正弦波振動するガルバノミラー」を用いている。偏向手段40近傍に「実質的な絞り」を有するので、偏向手段の偏向ミラー面の有効径を最小にすることができ、回転駆動の精度向上や駆動電力の低減が可能となっている。   In the embodiment of FIG. 1, a “galvanomirror that vibrates sinusoidally with a maximum deflection angle of 15 degrees” is used as the deflecting means 40. Since the “substantial aperture” is provided in the vicinity of the deflecting means 40, the effective diameter of the deflecting mirror surface of the deflecting means can be minimized, and the accuracy of rotational driving can be improved and the driving power can be reduced.

偏向手段40がガルバノミラーであるため、偏向面に入射する光束の入射角は時間的に正弦波振動する。従って、画像表示面60上におけるH方向でのライン像の移動を「光学的に等速化」するには、H方向の像高:h、入射角:θ、像面までの距離:Lが、
h=L・sin-1(θ)
を満足するような「H方向の歪曲収差補正(等速性補正)」が必要である。
Since the deflection means 40 is a galvanometer mirror, the incident angle of the light beam incident on the deflection surface oscillates sinusoidally in time. Therefore, in order to “optically equalize” the movement of the line image in the H direction on the image display surface 60, the image height in the H direction: h, the incident angle: θ, and the distance to the image surface: L are: ,
h = L · sin −1 (θ)
"H direction distortion correction (constant velocity correction)" is required.

即ち、図1の実施の形態において、走査光学系50に「このような歪曲収差補正」を行わせれば、ライン像の移動を光学的に等速化できるが、この実施の形態においては、走査光学系50には「主として像面湾曲を補正するに足る僅少な屈折力」を持たせるので、走査光学系50による上記等速性補正の実質的な補正は行わず、等速性補正は請求項10記載の「表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で長くするように画像信号を処理する画像信号処理手段」を用いて電気的に行う。   That is, in the embodiment of FIG. 1, if the scanning optical system 50 performs “such distortion correction”, the movement of the line image can be made optically uniform, but in this embodiment, scanning is performed. Since the optical system 50 is given “mainly a slight refractive power sufficient to correct curvature of field”, the above-described constant velocity correction by the scanning optical system 50 is not substantially performed, and the constant velocity correction is requested. Item 10. “Image signal processing means for processing an image signal so that the modulation time of one pixel in the light modulation means becomes longer in units of pixel lines from the center to the periphery in the H direction of the display image” And do it electrically.

ガルバノミラー40の有効振れ角が結像光学系の光軸となす角:45゜を基準に±8.2度である時、ミラーから1.4m離れた画像表示面60上で±400mm(=幅800mm)のライン像走査を行うとき、走査の最周辺部で−7.5%のリニアリティが発生する。   When the effective deflection angle of the galvanometer mirror 40 is ± 8.2 degrees with respect to the angle of the optical axis of the imaging optical system: 45 °, ± 400 mm (== 400 mm on the image display surface 60 1.4 m away from the mirror) When a line image scan with a width of 800 mm is performed, a linearity of -7.5% occurs at the outermost peripheral portion of the scan.

このリニアリティ補正は以下の如くに行われる。
図1(a)に示す高周波クロック発生回路78において「画素クロックの8倍の高周波クロック」を生成し、この高周波クロックを分周回路76で分周することにより、画素クロックを生成している。走査の周辺部側でリニアリティが負であることは中心部に比べて走査速度が遅すぎることを意味するので、m+nの画素ラインのうちに、時間幅:8/8の画素クロックをm個、時間幅:9/8の画素クロックをn個とし、時間幅:9/8の画素クロックによる画素ラインの走査の長さを相対的に大きくし、クロックm、nの個数配分によりリニアリティの補正を行うことが可能である。
This linearity correction is performed as follows.
In the high frequency clock generation circuit 78 shown in FIG. 1A, a “high frequency clock eight times the pixel clock” is generated, and the high frequency clock is divided by the frequency dividing circuit 76 to generate the pixel clock. The fact that the linearity is negative on the peripheral side of scanning means that the scanning speed is too slow compared with the central part, so that m pixel clocks having a time width of 8/8 are included in m + n pixel lines. The time width: 9/8 pixel clocks are set to n, the scanning length of the pixel line by the time width: 9/8 pixel clocks is made relatively large, and linearity correction is performed by distributing the number of clocks m and n. Is possible.

例えば、上記―7.5%のリニアリティを補正する場合であれば、
1/(1−7.5%)=1/(1−0.075)={m+(9n/8)}/(m+n)
であるから、m=9、n=19、m+n=25がこの関係を満足する。
For example, when correcting the linearity of -7.5% above,
1 / (1-7.5%) = 1 / (1-0.075) = {m + (9n / 8)} / (m + n)
Therefore, m = 9, n = 19, and m + n = 25 satisfy this relationship.

従って、25個の画素ライン信号を出力するとき、時間幅:8/8の画素クロックを9回、時間幅:9/8の画素クロックを16回、適当な配列のもとに繰り返す規則を用いることにより、−7.5%のリニアリティによる等速性のずれ(=画素ラインの等間隔性のずれ)を補正できる。   Therefore, when 25 pixel line signals are output, a rule is used in which a pixel clock having a time width of 8/8 is repeated 9 times and a pixel clock having a time width of 9/8 is repeated 16 times in an appropriate arrangement. Thus, it is possible to correct a constant velocity deviation (= pixel line equal interval deviation) due to a linearity of −7.5%.

ライン像をH方向に走査するにあたり、リニアリティは連続的に変化するが、走査領域を複数の区域に分割し、各区域におけるリニアリティの変化が略同程度となるように各区域の大きさを定め、これら区域ごとに上記の如き時間幅の異なる画素クロックの混合の割合を調整することにより、全走査領域でリニアリティを有効に補正可能である。この補正方法は、原理的に特許文献3に記載された方法と同じである。   When scanning a line image in the H direction, the linearity changes continuously, but the scanning area is divided into multiple areas, and the size of each area is determined so that the linearity changes in each area are approximately the same. By adjusting the mixing ratio of the pixel clocks having different time widths as described above for each of these areas, the linearity can be effectively corrected in the entire scanning region. This correction method is in principle the same as the method described in Patent Document 3.

図2は、V方向における歪曲の補正を説明するための図である。
上に説明したように、図1の実施の形態において、光変調器20は結像光学系30に対してフルシフト状態で配置され、図1(a)の図面に直交する方向において、光変調素子配列の一方の端部にある光変調素子が、結像光学系30の光軸上に位置するようになっている。
FIG. 2 is a diagram for explaining correction of distortion in the V direction.
As described above, in the embodiment of FIG. 1, the light modulator 20 is arranged in a full shift state with respect to the imaging optical system 30, and in the direction orthogonal to the drawing of FIG. The light modulation element at one end of the array is positioned on the optical axis of the imaging optical system 30.

この状態で画像表示面上にライン像を結像させ、これをH方向に走査して表示される表示画像の状態を示したのが図2(a)である。同図における縦軸はV方向即ち「ライン像の長手方向」、横軸はH方向、即ち走査方向である。なお、V方向はH方向に比して縮小して描いてある。   FIG. 2A shows the state of a display image displayed by forming a line image on the image display surface in this state and scanning it in the H direction. In the figure, the vertical axis represents the V direction, that is, “the longitudinal direction of the line image”, and the horizontal axis represents the H direction, that is, the scanning direction. Note that the V direction is drawn smaller than the H direction.

V方向において、光変調器20が結像素子30に対してフルシフト状態では、光変調素子配列の一方の端部にある光変調素子からの光の「結像位置の軌跡(走査線)」は図2(a)のV=0の横線SL0のように直線となり曲がりは発生しない。しかし、Vの値が大きくなるに従い走査線は「下向きに凸の弓形」に曲がり、他端の光変調素子からの光の走査線は図2(a)の曲線SL1のようになる。走査線SL1のV座標は、H=0(ガルバノミラーの偏向ミラーが基準位置:45度にあるときのライン像の結像位置)において600mmであるが、H=±200mmではV=606.8mm、H=±400mm(偏向ミラーが基準位置±8.2度にあるときのライン像の結像位置)ではV=630.8mmとなる。   In the V direction, when the optical modulator 20 is in a full shift state with respect to the imaging element 30, the “imaging position locus (scanning line)” of the light from the optical modulation element at one end of the optical modulation element array is It becomes a straight line like the horizontal line SL0 of V = 0 in FIG. However, as the value of V increases, the scanning line bends in a “downwardly convex arcuate shape”, and the scanning line of light from the light modulation element at the other end becomes as shown by a curve SL1 in FIG. The V coordinate of the scanning line SL1 is 600 mm at H = 0 (the image formation position of the line image when the deflection mirror of the galvano mirror is at 45 degrees), but at H = ± 200 mm, V = 606.8 mm. , H = ± 400 mm (the image formation position of the line image when the deflection mirror is at the reference position ± 8.2 degrees), V = 630.8 mm.

即ち、光偏向器20における768個の光変調素子の配列によるライン像は、H=±400では630.8mmの長さに結像する。これはH=0におけるライン像の長さ:600mmに対して、
600/630.8=0.9512≒0.95=19/20
から19:20である。
That is, a line image formed by the arrangement of 768 light modulation elements in the optical deflector 20 is formed to a length of 630.8 mm when H = ± 400. This is because the length of the line image at H = 0: 600 mm,
600 / 630.8 = 0.9512≈0.95 = 19/20
19:20.

即ち、H=0における光変調素子19個分の配列が、H=±400では20個分の配列に拡大されていることになる。従って、H=±400mmの位置にライン像を結像させるときには、光変調素子の配列:20個ごとに1個を間引いて「オフ状態」とし、オフ状態となった部分を埋め合わせるように、隣接する画素を光軸方向(V=0の方向)へ順次シフトさせ、768個のうち「周辺部の38個を非使用状態にする」と、
630.8・(768−38)/768=599.59≒600mm
となり、周辺部以外の使用状態にある730個の光変調素子により表された物体の、H=±400mmにおけるライン像の長さを600mmに補正することができる。
That is, the array for 19 light modulation elements at H = 0 is expanded to the array for 20 at H = ± 400. Therefore, when a line image is formed at a position of H = ± 400 mm, adjacent ones are arranged so as to make an “off state” by thinning one out of every 20 light modulation element arrays, and to make up for the off state portion. The pixels to be shifted are sequentially shifted in the optical axis direction (the direction of V = 0), and among the 768 pieces, “38 pieces in the peripheral portion are set to an unused state”
630.8. (768-38) /768=599.59≈600 mm
Thus, the length of the line image at H = ± 400 mm of the object represented by the 730 light modulation elements in use other than the peripheral portion can be corrected to 600 mm.

同様に、任意のH位置におけるライン像の長さをV(H)とし、V(H)/V(0)に応じて光変調素子の「間引き数」を決定し、これら非使用の画素を周辺部にシフトさせ、周辺部の光変調素子を除く「使用状態の光変調素子」でライン画像を表示すれば、ライン像のH方向の表示領域にわたってライン像の長さを実質的に一定に揃えることができる。なお、間引く画素は、一定間隔ごとに間引くようにしても良いしランダムに間引くようにしても良い。   Similarly, the length of the line image at an arbitrary H position is V (H), and the “decimation number” of the light modulation element is determined according to V (H) / V (0). If the line image is displayed on the “light modulation element in use” except for the light modulation element in the peripheral part, the length of the line image is made substantially constant over the display area in the H direction of the line image. Can be aligned. Note that the pixels to be thinned out may be thinned out at regular intervals or randomly.

例えば、H=±200mmでのライン像の長さは606.8mmで、
600/606.8=0.9888≒0.99=99/100
であるから、光変調素子の配列100個ごとに1個を間引き、768個のうち周辺部8個の光変調素子を非使用状態にすることにより、
606.8・(768−8)/768=600.48≒600
となり、ライン像の長さを600mmに補正できる。
For example, the length of the line image at H = ± 200 mm is 606.8 mm.
600 / 606.8 = 0.9888≈0.99 = 99/100
Therefore, by thinning out one out of every 100 light modulation element arrays, by making the light modulation elements in the peripheral portion out of 768 into a non-use state,
606.8 · (768-8) /768=600.48≈600
Thus, the length of the line image can be corrected to 600 mm.

ライン像の長さ:V(H)のHによる変化は一様でないが、実用的には「同じ規則の補正(例えば、Hの増加と共に、画素の間引き数を直線的あるいは等差的に増加させる規則の補正)」でも表示画像の歪みを低減できるし、このような同じ規則の補正は比較的簡単に実施できる。   The length of the line image: The change of V (H) due to H is not uniform. However, practically, “correction of the same rule (for example, with increasing H, the pixel decimation number increases linearly or equally) The correction of the rule to be performed) can also reduce the distortion of the displayed image, and such correction of the same rule can be performed relatively easily.

図2(b)において「V方向に並んだ升目」は光変調器の光変調素子の像を模型化して示している。ハッチを付した升目は「間引かれる画素」を示し、矢印は、間引かれた画素に隣接する画素を結像光学系の光軸方向へ順次シフトすることを示している。図2(c)では、間引かれて非使用状態となった画素がライン画像の周辺部に集められた状態を示している。図2(c)において破線で示す枠は、上記の如く補正された「表示画像の輪郭」を示している。   In FIG. 2B, the “cells arranged in the V direction” are modeled images of the light modulation elements of the light modulator. The hatched meshes indicate “pixels to be thinned out”, and the arrows indicate that pixels adjacent to the thinned pixels are sequentially shifted in the optical axis direction of the imaging optical system. FIG. 2C shows a state in which pixels that have been thinned out and are not in use are collected at the periphery of the line image. A frame indicated by a broken line in FIG. 2C indicates the “contour of the display image” corrected as described above.

以上、ライン像の走査に伴う表示画像の歪みの低減について説明したが、「結像光学系のV方向の歪曲収差を含むV方向の画素間隔の補正」を上記補正に含めて同時に実行することも可能である。   As described above, the reduction of the distortion of the display image due to the scanning of the line image has been described. However, the “correction of the pixel interval in the V direction including the distortion in the V direction of the imaging optical system” is included in the above correction and executed simultaneously. Is also possible.

上記の「光変調手段における光変調素子の使用数:A(光変調素子の配列数から非使用状態の光変調素子数を差し引いた数)を、表示画像のH方向の位置に応じて可変制御する光変調素子使用数制御手段は、図1(a)に示すフレームメモリ72と画像処理部74とで構成される。   The above-mentioned “number of use of light modulation elements in light modulation means: A (number obtained by subtracting the number of light modulation elements in an unused state from the number of light modulation elements arranged) is variably controlled according to the position of the display image in the H direction. The means for controlling the number of used light modulation elements includes the frame memory 72 and the image processing unit 74 shown in FIG.

即ち、フレームメモリ72に記憶された画像情報(各画素に応じて光変調素子のオンオフを決定する情報)から、光変調素子の配列1ライン分の情報ごとに、間引く画素を決定して画素を間引いた後の情報を連続させて(間引いた画素の隣接画素を順次結像光学系の光軸方向へシフトさせることにより行う。)1ライン像の画像情報として、変調回路70に入力させる。   That is, from the image information stored in the frame memory 72 (information for determining on / off of the light modulation element according to each pixel), the pixel to be thinned is determined for each information of one line of the light modulation element array. The information after thinning is made continuous (performed by sequentially shifting adjacent pixels of the thinned pixels in the optical axis direction of the imaging optical system) and input to the modulation circuit 70 as image information of one line image.

このようにして、表示画像のH方向における中心部から周辺部へ向かうに従って、光変調手段に印加する画像信号における画素変調信号を、表示画像のH方向の位置に対する所定の関係で間引くことにより使用数:Aを変化させるとともに、間引かれなかった表示画素を結像光学系の光軸側へ順次シフトさせ、結像光学系の光軸から最も離れた画素から順に非使用状態とするように可変制御する「表示画像の歪み補正方法」が実施される。 In this way, the pixel modulation signal in the image signal applied to the light modulation means is thinned out with a predetermined relationship with respect to the position in the H direction of the display image as it goes from the center in the H direction to the periphery in the display image. Number: A is changed, and display pixels that have not been thinned out are sequentially shifted toward the optical axis side of the imaging optical system so that the pixels that are farthest from the optical axis of the imaging optical system are sequentially in a non-use state. A “display image distortion correction method ” is variably controlled.

以下、結像光学系と走査光学系との具体的な実施例を挙げる。   Hereinafter, specific examples of the imaging optical system and the scanning optical system will be described.

各実施例とも、結像光学系は、強い正のパワーを有し、光変調器側から数えて第2面がXZ面(図1(a)の図面に平行な面)内に非円弧形状を有する「湾曲軸トロイダル面」である単レンズを光変調器側に配し、その偏向手段側に4枚構成のレンズ群を配して構成されている。偏向手段であるガルバノミラーは図1(a)に示す如く、結像光学系の光軸に対して偏向ミラーを45度傾けた状態を基準位置とし、光変調器側からの光線は直角に曲げられ走査光学系に入射する。   In each of the embodiments, the imaging optical system has a strong positive power, and the second surface counted from the optical modulator side has a non-arc shape in the XZ plane (a plane parallel to the drawing of FIG. 1A). A single lens which is a “curved axis toroidal surface” having the above is arranged on the optical modulator side, and a four lens group is arranged on the deflecting means side. As shown in FIG. 1A, the galvanometer mirror as a deflecting means has a state in which the deflecting mirror is inclined 45 degrees with respect to the optical axis of the imaging optical system as a reference position, and the light beam from the optical modulator side is bent at a right angle. Is incident on the scanning optical system.

「非球面」は座標を光軸方向:X、V方向:Y、H方向:Zとし、V方向の近軸曲率半径:Rv、H方向の近軸曲率半径:Rh、曲率半径の逆数である曲率(C=1/R)を用いて、V方向断面(XY面)の非円弧形状をX軸に回転して得られる周知の式:
X=Cv・Y2/[1+√{1−(Kv+1)・Cv2・Y2}]+a04・Y4+a06・Y6
+a08・Y8+a10・Y10+a12・Y12
で表現する。
“Aspherical surface” has coordinates of optical axis direction: X, V direction: Y, H direction: Z, paraxial radius of curvature in V direction: Rv, paraxial radius of curvature in H direction: Rh, reciprocal of radius of curvature. A well-known formula obtained by rotating the non-arc shape of the cross section in the V direction (XY plane) about the X axis using the curvature (C = 1 / R):
X = Cv · Y 2 / [1 + √ {1− (Kv + 1) · Cv 2 · Y 2 }] + a 04 · Y 4 + a 06 · Y 6
+ A 08・ Y 8 + a 10・ Y 10 + a 12・ Y 12
It expresses with.

「特殊トロイダル面」は、XZ面内に非円弧形状を有する湾曲軸トロイダル面であり、Y方向に曲率が変化する項
Cs=Ch+b02・Y2+b04・Y4+b06・Y6+b08・Y8+b10・Y10+b12・Y12
を用い、
X=Cv・Y2/[1+√{1−(Kv+1)・Cv2・Y2}]+a04・Y4+a06・Y6
+a08・Y8+a10・Y10+a12・Y12
+Cs・Z2/[1+√{1−(Kh+1)・Cs2・Z2}]
+(d00+d02・Y2+d04・Y4+d06・Y6+d08・Y8+d10・Y10+d12・Y12)・Z4
で表現される。なお、各実施例ともKv=Kh=0である。
The “special toroidal surface” is a curved-axis toroidal surface having a non-arc shape in the XZ plane, and a term whose curvature changes in the Y direction.
Cs = Ch + b 02 · Y 2 + b 04 · Y 4 + b 06 · Y 6 + b 08 · Y 8 + b 10 · Y 10 + b 12 · Y 12
Use
X = Cv · Y 2 / [1 + √ {1− (Kv + 1) · Cv 2 · Y 2 }] + a 04 · Y 4 + a 06 · Y 6
+ A 08・ Y 8 + a 10・ Y 10 + a 12・ Y 12
+ Cs · Z 2 / [1 + √ {1- (Kh + 1) · Cs 2 · Z 2 }]
+ (D 00 + d 02 · Y 2 + d 04 · Y 4 + d 06 · Y 6 + d 08 · Y 8 + d 10 · Y 10 + d 12 · Y 12 ) · Z 4
It is expressed by In each example, Kv = Kh = 0.

走査光学系は両面非球面の単レンズである。
No. 面の説明 Rv d Nd νd
00 光変調素子 0.0 16.862
01 球面 69.644 9.37 1.70091 54.52
02 特殊トロイダル面 -34.451 6.06
03 球面 18.604 5.87 1.69680 55.46
04 球面 88.046 1.517
05 球面 -91.461 0.8 1.77737 25.53
06 球面 17.198 7.04
07 球面 -14.087 3.78 1.84666 23.78
08 球面 -17.821 0.1
09 球面 500.000 3.29 1.69680 55.46
10 球面 -26.321 7.0
11 偏向面 0.0 10.0
12 非球面 48.188 3.0 1.53046 55.84
13 非球面 49.361 。
The scanning optical system is a double-sided aspherical single lens.
No. Description of surface Rv d Nd νd
00 Light modulation element 0.0 16.862
01 Spherical surface 69.644 9.37 1.70091 54.52
02 Special toroidal surface -34.451 6.06
03 Spherical surface 18.604 5.87 1.69680 55.46
04 Spherical surface 88.046 1.517
05 Spherical surface -91.461 0.8 1.77737 25.53
06 Spherical surface 17.198 7.04
07 Spherical surface -14.087 3.78 1.84666 23.78
08 Spherical surface -17.821 0.1
09 Spherical surface 500.000 3.29 1.69680 55.46
10 Spherical surface -26.321 7.0
11 Deflection surface 0.0 10.0
12 Aspheric surface 48.188 3.0 1.53046 55.84
13 Aspherical surface 49.361.

第2面:XZ面内に非円弧形状を有する湾曲軸トロイダル面
Rh = -34.451
面の係数
0/8次 2/10次 4/12次 6次
a 5.447E-06 -7.842E-09
3.277E-11 -6.611E-14 5.638E-17
b 2.775E-05 -1.534E-07 9.445E-10
-4.788E-12 1.215E-14 -1.159E-17
d 6.774E-06 7.249E-08 -6.972E-09 1.097E-10
-7.184E-13 2.086E-15 -2.222E-18 。
Second surface: curved axis toroidal surface having a non-arc shape in the XZ plane
Rh = -34.451
Surface factor
0/8 order 2/10 order 4/12 order 6th order
a 5.447E-06 -7.842E-09
3.277E-11 -6.611E-14 5.638E-17
b 2.775E-05 -1.534E-07 9.445E-10
-4.788E-12 1.215E-14 -1.159E-17
d 6.774E-06 7.249E-08 -6.972E-09 1.097E-10
-7.184E-13 2.086E-15 -2.222E-18.

第12面:非球面
面の係数
0/8次 2/10次 4/12次 6次
a 2.389E-06 -3.456E-08
3.672E-10 -1.869E-12 2.591E-15
第13面:非球面
面の係数
0/8次 2/10次 4/12次 6次
a 2.816E-06 -3.374E-08
3.168E-10 -1.402E-12 1.727E-14 。
12th surface: Aspheric surface coefficient
0/8 order 2/10 order 4/12 order 6th order
a 2.389E-06 -3.456E-08
3.672E-10 -1.869E-12 2.591E-15
13th surface: Aspheric surface coefficient
0/8 order 2/10 order 4/12 order 6th order
a 2.816E-06 -3.374E-08
3.168E-10 -1.402E-12 1.727E-14.

入射瞳位置:光変調器から無限遠、物体側NA=0.183、半画角=24.2°、ガルバノミラーの有効偏向角:±8.2°、光線偏向範囲:±16.4°、H方向走査長:±400mm。   Entrance pupil position: infinity from light modulator, object side NA = 0.183, half angle of view = 24.2 °, effective deflection angle of galvano mirror: ± 8.2 °, ray deflection range: ± 16.4 ° , H direction scanning length: ± 400 mm.

図3に、実施例1の結像光学系と走査光学系のレンズ構成を示す。(a)はXY面内の図、(b)はXZ面内の図である。符号L1は「強い正のパワーを有し、光変調器側から数えて第2面がXZ面内に非円弧形状を有する「湾曲軸トロイダル面」である単レンズ、符号40はガルバノミラー、符号L6は走査光学系を構成する単レンズを示す。XY断面で光変調器20は完全にシフトされ、光軸より下方に配置されている。   FIG. 3 shows lens configurations of the imaging optical system and the scanning optical system of Example 1. (A) is a figure in XY plane, (b) is a figure in XZ plane. Reference symbol L1 is “a single lens having a strong positive power, and the second surface is a“ curved axis toroidal surface ”having a non-arc shape in the XZ plane as counted from the optical modulator side, reference symbol 40 is a galvanometer mirror, L6 indicates a single lens constituting the scanning optical system. The optical modulator 20 is completely shifted in the XY cross section and is disposed below the optical axis.

実施例1に関する歪曲収差図を図4に、MTF特性図を図5に示す。MTFはd線(587.6nm)、g線(435.8nm)、He−Neレーザ光(632.8nm)に、2:1:1のウエイトをかけた波動光学系な計算値である。3つの図はそれぞれ画像表示面上のH=0.0、H=±200、H=±400で、各図にはV=0.0、V=300、V=600における特性を、Y軸にMTF、X軸にデフォーカスをとり表示してある。実線は「V方向」、破線あるいは鎖線は「H方向」である。プロットした周波数はナイキストである0.64本/mmである。   FIG. 4 shows a distortion diagram for Example 1, and FIG. 5 shows an MTF characteristic diagram. MTF is a calculated value of a wave optical system in which a weight of 2: 1: 1 is applied to d-line (587.6 nm), g-line (435.8 nm), and He—Ne laser light (632.8 nm). The three figures are H = 0.0, H = ± 200, and H = ± 400 on the image display surface, respectively. In each figure, the characteristics at V = 0.0, V = 300, and V = 600 are shown on the Y axis. Are displayed with MTF and defocus on the X-axis. The solid line is the “V direction”, and the broken line or the chain line is the “H direction”. The plotted frequency is Nyquist 0.64 lines / mm.

走査光学系は、球面だけで構成される2枚のレンズである。
No. 面の説明 Rv d Nd νd
00 光変調素子 0.0 18.12
01 球面 86.342 7.84 1.70091 54.52
02 特殊トロイダル面 -36.641 6.06
03 球面 18.220 5.87 1.69680 55.46
04 球面 85.420 1.26
05 球面 -139.68 0.8 1.77737 25.53
06 球面 17.203 6.33
07 球面 -14.226 3.78 1.84666 23.78
08 球面 -17.795 0.1
09 球面 437.695 3.29 1.69680 55.46
10 球面 -27.978 7.0
11 偏向面 0.0 7.0
12 球面 51.922 3.0 1.53046 55.84
13 球面 52.054 7.0
14 球面 -133.97 3.0 1.53046 55.84
15 球面 -122.02 。
The scanning optical system is two lenses composed only of a spherical surface.
No. Description of surface Rv d Nd νd
00 Light modulation element 0.0 18.12
01 Spherical 86.342 7.84 1.70091 54.52
02 Special toroidal surface -36.641 6.06
03 Spherical surface 18.220 5.87 1.69680 55.46
04 Spherical surface 85.420 1.26
05 Spherical surface -139.68 0.8 1.77737 25.53
06 Spherical surface 17.203 6.33
07 Spherical surface -14.226 3.78 1.84666 23.78
08 Spherical surface -17.795 0.1
09 Spherical surface 437.695 3.29 1.69680 55.46
10 Spherical surface -27.978 7.0
11 Deflection surface 0.0 7.0
12 Spherical surface 51.922 3.0 1.53046 55.84
13 Spherical surface 52.054 7.0
14 Spherical surface -133.97 3.0 1.53046 55.84
15 spherical surface -122.02.

第2面:XZ面で非球面を有する湾曲軸トロイダル面
Rh = -36.641
面の係数
0/8次 2/10次 4/12次 6次
a 5.084E-06 -6.252E-09
1.914E-11 -3.080E-14 1.762E-17
b 2.404E-05 -7.583E-08 3.212E-10
-2.835E-12 1.148E-14 -1.512E-17
d 5.255E-06 1.019E-07 -6.173E-09 9.952E-11
-7.186E-13 2.349E-15 -2.841E-18 。
Second surface: curved toroidal surface having an aspherical surface in the XZ plane
Rh = -36.641
Surface factor
0/8 order 2/10 order 4/12 order 6th order
a 5.084E-06 -6.252E-09
1.914E-11 -3.080E-14 1.762E-17
b 2.404E-05 -7.583E-08 3.212E-10
-2.835E-12 1.148E-14 -1.512E-17
d 5.255E-06 1.019E-07 -6.173E-09 9.952E-11
-7.186E-13 2.349E-15 -2.841E-18.

入射瞳位置:光変調器から370mm、ガルバノミラーの有効偏向角:±8.3°、光線偏向範囲:±16.6°、H方向走査長:±400mm。他は実施例1と同じである。   Entrance pupil position: 370 mm from optical modulator, effective deflection angle of galvano mirror: ± 8.3 °, beam deflection range: ± 16.6 °, H direction scanning length: ± 400 mm. Others are the same as Example 1.

図6に、実施例2の結像光学系と走査光学系のレンズ構成を図3に倣って示す。符号L6、L7が走査光学系を構成する2枚の球面レンズを示している。また、実施例2に関する歪曲収差図・MTF特性図を、それぞれ図4、図5に倣って図7、図8に示す。   FIG. 6 shows the lens configuration of the imaging optical system and the scanning optical system of Example 2 in the same manner as FIG. Reference numerals L6 and L7 indicate two spherical lenses constituting the scanning optical system. In addition, distortion diagrams and MTF characteristic diagrams relating to Example 2 are shown in FIGS. 7 and 8, respectively, following FIGS. 4 and 5.

図9は、図1に示す実施の形態において、偏向手段41として「ポリゴンミラー」を用いた例を示している。この場合には等速特性はfθ特性であるが、実施例1の方法と同様の方法を適用して補正することができる。   FIG. 9 shows an example in which a “polygon mirror” is used as the deflecting means 41 in the embodiment shown in FIG. In this case, the constant velocity characteristic is the fθ characteristic, but it can be corrected by applying a method similar to the method of the first embodiment.

図10は、図1に示す実施の形態の変形例で、表示画像を結像させる画像表示面としてスクリーンSCを有し、走査光学系50とスクリーンSCとの間の光路を、1枚以上の折り返しミラーMLで屈曲させた構成となっている。   FIG. 10 is a modification of the embodiment shown in FIG. 1, and includes a screen SC as an image display surface on which a display image is formed, and an optical path between the scanning optical system 50 and the screen SC is set to one or more. It is configured to be bent by a folding mirror ML.

図1(図9)に実施の形態を示したライン像走査型画像表示装置は、1次元状に配列された多数の微小な光変調素子を有する光変調手段10、20と、この光変調手段における光変調素子の配列を物体とし、各光変調素子からの光束を物体光として伝達し、所定のV方向の1次元状のライン像として結像させる結像光学系30と、この結像光学系30から射出する光束を、V方向に対して直交するH方向に偏向走査する偏向手段40(41)と、この偏向手段により偏向された光束に対し、主として像面湾曲を補正し、表示画像の像面を平面化する走査光学系50とを有し、走査光学系50は主として像面湾曲を補正するに足る僅少な屈折力を有し、偏向手段に近接して配置されるN(1≦N≦2)枚のレンズで構成され、光変調手段における光変調素子の使用数:A(光変調素子の配列数から前記間引き数を差し引いた数)を、表示画像のH方向の位置に応じて可変制御する、光変調素子使用数制御手段72、74を有する(請求項1)。   The line image scanning image display apparatus shown in FIG. 1 (FIG. 9) has light modulation means 10 and 20 having a large number of minute light modulation elements arranged in a one-dimensional manner, and the light modulation means. An imaging optical system 30 that uses the arrangement of the light modulation elements in FIG. 5 as an object, transmits a light beam from each of the light modulation elements as object light, and forms an image as a one-dimensional line image in a predetermined V direction. Deflection means 40 (41) that deflects and scans the light beam emitted from the system 30 in the H direction orthogonal to the V direction, and the curvature of field is mainly corrected for the light beam deflected by this deflection means, and the display image is displayed. A scanning optical system 50 for flattening the image plane, and the scanning optical system 50 has a slight refractive power that is mainly sufficient to correct curvature of field, and is arranged close to the deflecting means N (1 ≦ N ≦ 2) Consists of lenses, and in the light modulation means Light modulation element use number control means 72, 74 for variably controlling the number of light modulation elements used: A (number obtained by subtracting the thinning number from the number of light modulation element arrays) according to the position in the H direction of the display image. (Claim 1).

光変調素子使用数制御手段72,74は、表示画像のH方向における周辺部を走査するときの光変調素子の使用数:A(周辺部)を、表示画像のH方向における中心部を走査するときの使用数:A(中心部)より少なくするように可変制御し、また、使用数:Aを、表示画像の中心部から周辺部へ向かうに従って徐々に減少させるように可変制御するThe light modulation element use number control means 72 and 74 scan the center part in the H direction of the display image with the use number A (peripheral part) of the light modulation element when scanning the peripheral part in the H direction of the display image. The number of times used is variably controlled so as to be smaller than A (center portion), and the number of uses: A is variably controlled so as to gradually decrease from the center portion to the peripheral portion of the display image.

光変調素子使用数可変手段72,74はまた、表示画像のH方向における中心部から周辺部へ向かうに従って、光変調手段に印加する画像信号における画素変調信号を、表示画像のH方向の位置に対する所定の関係で間引くことにより使用数:Aを変化させるとともに、間引かれなかった表示画素を結像光学系の光軸側へ順次シフトさせ、結像光学系30の光軸から最も離れた画素に対応する光変調素子から順に非使用状態とするように可変制御する。結像光学系30は光変調手段側がテレセントリックであるとともに、偏向手段近傍に実質的な絞りを有する。 The light modulation element usage number varying means 72 and 74 also convert the pixel modulation signal in the image signal applied to the light modulation means to the position in the H direction of the display image as it goes from the center to the periphery in the H direction of the display image. The number of uses: A is changed by thinning out in a predetermined relationship, and the display pixels that are not thinned out are sequentially shifted toward the optical axis side of the imaging optical system so as to be the farthest pixel from the optical axis of the imaging optical system 30 Are controlled so as to be in a non-use state in order from the light modulation element corresponding to . The imaging optical system 30 is telecentric on the light modulation means side and has a substantial stop near the deflection means.

また、上に挙げた実施例1、2の結像光学系は、光変調手段側から偏向手段側へ向かって順次、強い正のパワーを有する単レンズL1と、3枚以上のレンズから成る群を配置してなり、光変調手段側に配置される強い正のパワーを有する単レンズL1の少なくとも1面(第2面)が、特殊トロイダル面であり、また、これら実施例における走査光学系は、V方向・H方向共に補正過剰の像面湾曲を有し、実施例1では走査光学系は、両面が共軸非球面である単レンズであるIn addition, the imaging optical systems of Examples 1 and 2 listed above are a group consisting of a single lens L1 having a strong positive power and three or more lenses sequentially from the light modulating means side to the deflecting means side. the result was placed, at least one surface of the single lens having a strong positive power disposed on the light modulating means side L1 (second surface) is a special toroidal surface, also the scanning optical system in these embodiments has overcorrection of field curvature in the V direction · H direction both the scanning optical system in example 1 is a single lens having both surfaces are coaxial aspherical.

図1のライン像走査型画像表示装置においては、偏向手段40がガルバノミラーであり、表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で長くするように画像信号を処理する画像信号処理手段76、78を有する。図9のライン像走査型画像表示装置においては、偏向手段41がポリゴンミラーであるから、画像信号処理手段76、78は、表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で短くするように画像信号を処理するIn the line image scanning image display apparatus of FIG. 1, the deflecting means 40 is a galvanometer mirror, and the modulation time of one pixel in the light modulating means is changed in units of pixel lines from the center to the periphery in the H direction of the display image. in an image signal processing unit 76, 78 for processing the image signal so as to increase. In the line image scanning image display apparatus of FIG. 9, since the deflecting means 41 is a polygon mirror, the image signal processing means 76 and 78 are light modulating means as they move from the central portion to the peripheral portion in the H direction of the display image. The image signal is processed so as to shorten the modulation time of one pixel in each pixel line.

また、図10に実施の形態を示したライン像走査型画像表示装置は、表示画像を結像させる画像表示面としてスクリーンSCを有し、走査光学系50とスクリーンSCとの間の光路を、1枚の折り返しミラーMLで屈曲させた構成となっている
Further, the line image scanning image display apparatus shown in FIG. 10 has a screen SC as an image display surface on which a display image is formed, and an optical path between the scanning optical system 50 and the screen SC is It is configured to be bent by a single folding mirror ML.

ライン像走査型画像表示装置の実施の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment of a line image scanning type image display apparatus. 発明の特徴部分を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characterizing part of invention. 実施例1の結像光学系と走査光学系のレンズ構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating lens configurations of an imaging optical system and a scanning optical system in Example 1. 実施例1の歪曲収差を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing distortion aberration of Example 1. 実施例1のMTF特性図を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an MTF characteristic diagram of Example 1. 実施例2の結像光学系と走査光学系のレンズ構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating lens configurations of an imaging optical system and a scanning optical system of Example 2. 実施例2の歪曲収差を示す図である。6 is a diagram showing distortion aberration of Example 2. FIG. 実施例2のMTF特性図を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an MTF characteristic diagram of Example 2. ライン像走査型画像表示装置の実施の別形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another form of implementation of a line image scanning type image display apparatus. ライン像走査型画像表示装置の実施の他の形態を特徴部分のみ略示する図である。FIG. 11 is a diagram schematically showing only another characteristic part of another embodiment of the line image scanning image display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 照明光学系
20 光変調器
30 結像光学系
40 偏向手段
50 走査光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Illumination optical system 20 Optical modulator 30 Imaging optical system 40 Deflection means 50 Scanning optical system

Claims (13)

1次元状に配列された多数の微小な光変調素子を有する光変調手段と、
この光変調手段における上記光変調素子の配列を物体とし、上記各光変調素子からの光束を物体光として伝達し、光軸に直交する所定のV方向の1次元状のライン像として結像させる機能を有する結像光学系と、
この結像光学系から射出する光束を、上記V方向に対して直交するH方向に偏向走査し、上記ライン像の結像位置を円筒面状に変化させる偏向手段と、
この偏向手段により偏向された光束による円筒面状の結像面を像面湾曲として像面湾曲補正を行い、上記円筒面状の結像面を平面化する走査光学系とを有し、
上記走査光学系は、上記像面湾曲を補正する屈折力を有し、上記偏向手段に近接して配置されるN(1≦N≦2)枚のレンズで構成され、
上記光変調手段における光変調素子の使用数:Aを、上記表示画像のH方向の位置に応じて可変制御する光変調素子使用数制御手段を有し、
この光変調素子使用数制御手段が、上記表示画像のH方向における周辺部を走査するときの光変調素子の使用数:A(周辺部)を、上記表示画像のH方向における中心部を走査するときの使用数:A(中心部)より少なくするように可変制御することを特徴とするライン像走査型画像表示装置。
A light modulation means having a large number of minute light modulation elements arranged one-dimensionally;
Using the arrangement of the light modulation elements in the light modulation means as an object, the light flux from each of the light modulation elements is transmitted as object light and formed as a one-dimensional line image in a predetermined V direction perpendicular to the optical axis . An imaging optical system having a function ;
Deflecting means for deflecting and scanning the light beam emitted from the imaging optical system in the H direction orthogonal to the V direction, and changing the imaging position of the line image into a cylindrical surface ;
A scanning optical system that performs field curvature correction with a cylindrical imaging surface formed by the light beam deflected by the deflecting means as field curvature, and planarizes the cylindrical imaging surface ;
The scanning optical system is composed of N (1 ≦ N ≦ 2) lenses having a refractive power for correcting the curvature of field and disposed in proximity to the deflecting unit,
A light modulation element use number control means for variably controlling the number of light modulation elements used in the light modulation means: A according to the position of the display image in the H direction;
The light modulation element usage number control means scans the central portion of the display image in the H direction with the use number A (peripheral portion) of the light modulation element when scanning the peripheral portion in the H direction of the display image. Number of times of use: A line image scanning image display device variably controlled so as to be less than A (center portion) .
請求項1記載のライン像走査型画像表示装置において、
光変調素子使用数制御手段が、光変調素子の使用数:Aを、表示画像の中心部から周辺部へ向かうに従って徐々に減少させるように可変制御することを特徴とするライン像走査型画像表示装置。
The line image scanning image display device according to claim 1,
The line image scanning image display characterized in that the light modulation element use number control means variably controls the use number A of the light modulation element so as to gradually decrease from the central part to the peripheral part of the display image. apparatus.
請求項2記載のライン像走査型画像表示装置において、
光変調素子使用数可変手段が、
表示画像のH方向における中心部から周辺部へ向かうに従って、光変調手段に印加する画像信号における画素変調信号を、表示画像のH方向の位置に対する所定の関係で間引くことにより使用数:Aを変化させるとともに、間引かれた表示画素よりも上記結像光学系の光軸から離れた側にあって間引かれなかった表示画素を、上記光軸側へV方向に平行に順次シフトさせ、上記結像光学系の光軸から最も離れた画素に対応する光変調素子から順に非使用状態とするように可変制御することを特徴とするライン像走査型画像表示装置
The line image scanning type image display device according to claim 2,
The light modulation element use number variable means is
The number of uses: A is changed by thinning out the pixel modulation signal in the image signal applied to the light modulation means in a predetermined relationship with the position in the H direction of the display image as it goes from the center to the periphery in the H direction of the display image. In addition, the display pixels on the side farther from the optical axis of the imaging optical system than the thinned display pixels and not thinned out are sequentially shifted in parallel to the V direction toward the optical axis, A line image scanning type image display apparatus variably controlled so that light modulation elements corresponding to pixels farthest from the optical axis of the imaging optical system are sequentially in a non-use state .
請求項1〜3の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置において、The line image scanning image display apparatus according to any one of claims 1 to 3,
結像光学系は光変調手段側がテレセントリックであるとともに、偏向手段近傍に実質的な絞りを有することを特徴とするライン像走査型画像表示装置。  A line image scanning image display apparatus characterized in that the imaging optical system is telecentric on the light modulation means side and has a substantial aperture near the deflection means.
請求項4記載のライン像走査型画像表示装置において、
結像光学系が、光変調手段側から偏向手段側へ向かって順次、正のパワーを有する単レンズと、3枚以上のレンズから成るレンズ群を配置してなることを特徴とするライン像走査型画像表示装置。
The line image scanning image display device according to claim 4,
A line image scanning characterized in that the imaging optical system comprises a single lens having a positive power and a lens group composed of three or more lenses sequentially from the light modulating means side to the deflecting means side. Type image display device.
請求項5記載のライン像走査型画像表示装置において、
光変調手段側に配置される正のパワーを有する単レンズの少なくとも1面が、V方向とH方向で近軸曲率がほぼ等しいトロイダル面であるか、
もしくは、光軸方向とH方向とを含む面内で非円弧形状を有する湾曲軸トロイダル面であることを特徴とするライン像走査型画像表示装置。
The line image scanning image display device according to claim 5,
Whether at least one surface of a single lens having positive power arranged on the light modulation means side is a toroidal surface having substantially the same paraxial curvature in the V direction and the H direction,
Alternatively, the line image scanning image display device is a curved axis toroidal surface having a non-arc shape in a plane including the optical axis direction and the H direction .
請求項1〜6の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置において、
走査光学系が有する、V方向・H方向共に補正過剰の像面湾曲により、ライン画像の走査による円筒面状の結像面を平面化することを特徴とするライン像走査型画像表示装置
In the line image scanning image display device according to any one of claims 1 to 6,
A line image scanning type image display apparatus comprising a scanning optical system that planarizes a cylindrical imaging surface obtained by scanning a line image by overcorrecting field curvature in both the V direction and the H direction .
請求項7記載のライン像走査型画像表示装置において、
走査光学系が、少なくとも1面が共軸非球面である単レンズであることを特徴とするライン像走査型画像表示装置
The line image scanning image display device according to claim 7,
A line image scanning image display apparatus, wherein the scanning optical system is a single lens having at least one surface that is a coaxial aspheric surface .
請求項1〜8の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置において、In the line image scanning image display device according to any one of claims 1 to 8,
偏向手段がガルバノミラーであり、  The deflection means is a galvanometer mirror,
表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で長くするように画像信号を処理する画像信号処理手段を有することを特徴とするライン像走査型画像表示装置。  A line having image signal processing means for processing an image signal so that the modulation time of one pixel in the light modulation means becomes longer in units of pixel lines from the central portion to the peripheral portion in the H direction of the display image. Image scanning image display device.
請求項1〜8の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置において、
偏向手段がポリゴンミラーであり、
表示画像のH方向における中心部から周辺部に向かうに従い、光変調手段における1画素の変調時間を画素ライン単位で短くするように画像信号を処理する画像信号処理手段を有することを特徴とするライン像走査型画像表示装置
In the line image scanning image display device according to any one of claims 1 to 8,
The deflecting means is a polygon mirror;
A line having image signal processing means for processing an image signal so as to shorten the modulation time of one pixel in the light modulation means in units of pixel lines from the central portion in the H direction to the peripheral portion of the display image. Image scanning image display device .
請求項1〜10の任意の1に記載のライン像走査型画像表示装置において、In the line image scanning image display device according to any one of claims 1 to 10,
表示画像を結像させる画像表示面としてスクリーンを有することを特徴とするライン像走査型画像表示装置。  A line image scanning image display device comprising a screen as an image display surface for forming a display image.
請求項11記載のライン像走査型画像表示装置において、
走査光学系とスクリーンとの間の光路を、1枚以上の折り返しミラーで屈曲させたことを特徴とするライン像走査型画像表示装置
The line image scanning image display device according to claim 11,
A line image scanning image display apparatus, wherein an optical path between a scanning optical system and a screen is bent by one or more folding mirrors .
請求項3記載のライン像走査型画像表示装置において、表示画像のV方向の歪みを補正する方法であって、The line image scanning image display device according to claim 3, wherein the display image is corrected in the V-direction distortion.
表示画像のH方向における中心部から周辺部へ向かうに従って、光変調手段に印加する画像信号における画素変調信号を、表示画像のH方向の位置に対する所定の関係で間引くことにより使用数:Aを変化させるとともに、間引かれなかった表示画素を結像光学系の光軸側へ順次シフトさせ、上記結像光学系の光軸から最も離れた画素に対応する光変調素子から順に非使用状態とするように可変制御することを特徴とする表示画像の歪み補正方法。  The number of uses: A is changed by thinning out the pixel modulation signal in the image signal applied to the light modulation means in a predetermined relationship with the position in the H direction of the display image as it goes from the center to the periphery in the H direction of the display image. In addition, the display pixels that have not been thinned out are sequentially shifted to the optical axis side of the imaging optical system, and the light modulation elements corresponding to the pixels farthest from the optical axis of the imaging optical system are sequentially set to the unused state. A display image distortion correction method characterized by variably controlling the display image as described above.
JP2003327751A 2003-09-19 2003-09-19 Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method Expired - Fee Related JP4430364B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003327751A JP4430364B2 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003327751A JP4430364B2 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005092015A JP2005092015A (en) 2005-04-07
JP4430364B2 true JP4430364B2 (en) 2010-03-10

Family

ID=34457527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003327751A Expired - Fee Related JP4430364B2 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4430364B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100827619B1 (en) 2006-10-11 2008-05-07 삼성전기주식회사 Method for correcting image distortion and Apparatus thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005092015A (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101587285B (en) Projector, image projection method, and head-up display device using the projector
US9247221B2 (en) Scanning type projector
JP3588283B2 (en) Projection lens and projector using it
US9201224B2 (en) Projector zoom lens and projector
US20060176577A1 (en) Projection lens system and projector
US7184220B2 (en) Projection zoom lens and projector
CN110873949B (en) Projection optical system and image projection apparatus
JP2019164176A (en) Projection optical system unit, projection optical system, and projection optical device
US20020154418A1 (en) Wide angle projection lens and projection display device
JPWO2016208196A1 (en) Head-up display and mobile body equipped with head-up display
US7339753B2 (en) Light scanning apparatus and imaging apparatus
US7009778B2 (en) Imaging optical system, image display apparatus and imaging optical apparatus
US20110211242A1 (en) Light scanning apparatus
JP2004004256A (en) Optical scanner and two-dimensional image forming apparatus
JP2004361651A (en) Telecentric lens system and scanning optical system/image display device and image photographing device
JP2010134343A (en) Projection optical system and projection apparatus using the same
JP4211373B2 (en) Projection lens and projector provided with the same
JP4430364B2 (en) Line image scanning image display apparatus and display image distortion correction method
JP4487164B2 (en) Projection device
JPH0643361A (en) Image reading lens
JPWO2009057522A1 (en) Scanning projector
JP2018132565A (en) Projection optical system and image display device
JP4174287B2 (en) Two-dimensional scanning device and image display device
JP4344081B2 (en) Projection zoom lens and projector apparatus
JP2004279544A (en) Line image scanning type picture display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090915

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091208

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091217

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees