JP4710353B2 - 光走査装置及び画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置及び画像表示装置、特に、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査することで画像を表示するための光走査装置の技術に関する。
レーザプリンタや、レーザ光を走査することで画像を表示するディスプレイには、レーザ光を走査する光走査装置が用いられる。光走査装置は、レーザ光を反射する反射ミラーを変位させることにより、光源からのレーザ光の進行方向を変化させる。レーザ光の走査には、例えば、複数の反射ミラーを回転させるポリゴンミラーを用いることができる。レーザプリンタによるプリントの高速化や、ディスプレイで表示する画像の高解像度化の要請から、光走査装置は、光を高速に走査することが求められている。ポリゴンミラーを用いて光を高速に走査させるためには、ポリゴンミラーを高速に回転させることが考えられる。しかしながら、ポリゴンミラーは、回転速度を向上させていくに従い、重心のずれや遠心力の影響等により、ミラーの傾きや撓みを起こし易くなる。ミラーの傾きや撓みが起きると、光走査装置は、レーザ光を正確な位置に走査させることが難しくなる。光を走査するための構成としては、ポリゴンミラーの他に、単独の反射ミラーを振動させる構成が考えられる。ポリゴンミラーより小型かつ軽量にできることから、単独の反射ミラーを用いる場合、高速な駆動を安定して行うことが可能となる。また、反射ミラーを共振周波数で駆動することにより、小型な反射ミラーを用いて大きい振幅でレーザ光を走査することもできる。
レーザ光の走査により画像の形成や表示を行う場合、光走査装置は、レーザ光を二次元方向に走査する必要がある。反射ミラーを用いて二次元方向にレーザ光を走査するためには、例えば、反射ミラーを共振させることで水平方向への走査を行い、水平方向への走査よりも遅い速度で垂直方向への走査を行う。この場合、水平方向へレーザ光が1回走査する間に、レーザ光の位置は垂直方向についても移動することから、レーザ光はサイン波形状の軌跡を描くように走査することとなる。このことから、水平方向へ1回レーザ光が走査する間に、レーザ光の入射位置は垂直方向についてずれを生じてしまう。画素が二次元方向にマトリクス状に配列している画像のプリントや表示を行う場合、このようなずれを生じることにより、画質の劣化を引き起こすことがある。また、レーザ光の位置のずれを補正するために、レーザ光の入射位置に応じた新たな画像信号を作り直すことも困難である。このようなレーザ光の入射位置のずれを補正するために、反射ミラーとは別に新たに補正用のミラーを設けることが提案されている。レーザ光の入射位置のずれを補正するためのミラーを設ける技術は、例えば、特許文献1に提案されている。
特表2003−513332号公報
特許文献1に提案されている技術によると、レーザ光を二次元方向に走査するための2つの水平および垂直反射ミラー(56)(58)の位置とは異なる位置に補正用の平面ミラー(100)が設けられる(特許文献1の図8参照)特許文献1では、この平面ミラー(100)を枢動(回動)させることにより、上記補正が行われる。このような平面ミラー(100)は光走査のための水平および垂直反射ミラー(56)(58)の駆動と同期させて駆動する必要があるためその駆動機構や駆動の制御回路を設置する必要があり、構造が複雑になる上光軸の調整が難しく、製造コストが高騰するこのよう従来の技術では、レーザ光を二次元方向に走査する場合に、簡単な構成で画素の配列に合わせて正確にレーザ光を走査することが困難であるという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、二次元方向に配列する画素に合わせて正確に光を走査することが可能な光走査装置、及び高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光走査装置は、ビーム状の光を供給する光源部と、光源部からの光を、第1の方向と、第1の方向に交する第2の方向へ走査させる走査部と、走査部からの光を前記第2の方向偏向することにより、光が走査する位置を補正する補正光学部と、を有し、前記走査部は、前記第2の方向に光を1回走査する間に、前記第1の方向について光を複数回往復させる。
走査部は、光源部からの光を二次元方向に走査する。例えば、走査部が第1の方向へ1回光を走査する間に第2の方向へも光が移動する場合、光源部からの光は、サイン波形状の軌跡を描くように走査する。本発明では、補正光学部を用いることにより、光が走査する位置を補正する。例えば、画素が二次元方向にマトリクス状に配列している画像の表示やプリントを行う場合に、水平方向へ光が走査する間に、垂直方向について生じる光の位置のずれを補正することが可能になる。このようにして、二次元方向に配列する画素に合わせて正確に光を走査することができる。補正光学部を用いて光の位置を補正する構成とすることから、構造の複雑化を回避でき、かつ光軸の調整を容易に行うことが可能となる。これにより、二次元方向に配列する画素に合わせて正確に光を走査することが可能な光走査装置を得られる。
また、本発明の好ましい態様によれば、走査部は、第1の方向へ光を走査する周波数が、第2の方向へ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動し、補正光学部は、第2の方向へ光を偏向することが望ましい。これにより、第1の方向へ光が走査する間に第2の方向について生じる光の位置のずれを補正することができる。
また、本発明の光走査装置によれば、補正光学部は、複数の光学素子を有し、光学素子は、光が走査する位置を補正するために走査部からの光を偏向する方向に対して交する方向に長手方向を有し、かつ、長手方向へ行くにつれて、光学素子で偏向した光の進行方向を変化させるように捩れた形状を備え、前記第1の方向へ光が1回走査する間に、前記第2の方向について光の位置が同一となるように光の位置を補正する。例えば、走査部が第1の方向へ1回光を走査する間に第2の方向へも光が移動する場合、補正光学部は、第2の方向について光の位置を補正する。光学素子は、走査部からの光を偏向する方向に対して略直交する方向に長手方向を有する。また、光学素子は、長手方向へ行くにつれて、光学素子で偏向した光の進行方向を第2の方向について変化させるように捩れた形状を有する。かかる構成の補正光学部を用いることにより、第2の方向における走査部の変位に応じて、光の位置を補正することができる。これにより、第2の方向における走査部の変位に応じて、光が走査する位置を補正することができる。
また、本発明の好ましい態様としては、補正光学部は、捩れる方向が互いに逆方向である光学素子同士を並列させて構成されることが望ましい。例えば、走査部が第2の方向へ1回光を走査する間に第1の方向へ複数回光を走査する場合、第2の方向へ1回光を走査する間、第2の方向についての位置ずれは常に同じ向きについて発生する。補正光学部は、第1の方向へ1回光を走査する間における第2の方向への光の移動を相殺するために、第1の方向について光が往復する間、常に第2の方向の同じ向きに光の位置を移動させる必要がある。捩れる方向が互いに逆方向である光学素子同士をつなぎ合わせて補正光学部を構成することにより、第1の方向について光が往復する間常に、第2の方向の同じ向きに光の位置を移動させることが可能となる。例えば、垂直方向を上から下に1回光が走査する間に水平方向へ複数回光が往復する場合、補正光学部は、水平方向の往路、復路のいずれについても、光の位置を常に上向きに移動させるように捩れた光学素子を用いる。捩れる方向が互いに逆方向である光学素子同士をつなぎ合わせて補正光学部を構成することにより、左向き及び右向きに光が走査する間常に、上向きに光の位置を移動させることが可能となる。これにより、第1の方向について光が往復する間常に、第2の方向の同じ向きに光の位置を移動させることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、補正光学部は、走査部からの光を反射することにより偏向する反射部を備え、光学素子は、反射部に設けられるミラー素子であることが望ましい。ミラー素子を有する反射部を用いて走査部からの光を反射することにより、光が走査する位置を補正することができる。
また、本発明の好ましい態様としては、補正光学部は、走査部からの光を屈折することにより偏向するプリズム体を備え、光学素子は、プリズム体の入射面又は出射面に形成されるプリズム素子であることが望ましい。入射面又は反射面にプリズム素子が形成されたプリズム体を用いて走査部からの光を屈折することにより、光が走査する位置を補正することができる。
また、本発明の好ましい態様としては、光源部からの光を結像する結像光学系を有し、補正光学部は、結像光学系により光源部からの光を結像する位置に設けられることが望ましい。光源部からの光が補正光学部のうち所望の光学素子以外の光学素子に入射した場合、補正光学部からの光は所望の位置以外の位置へ進行してしまう。光源部からの光を補正光学部上に結像する構成とすることにより、補正光学部のうち所望の光学素子に光源部からの光を正確に入射することができる。光源部からの光を補正光学部上に結像するとは、光の走査により生成する像を補正光学部上に結像することを指す。このように補正光学部の所望の光学素子に光源部からの光を正確に入射することにより、走査する光の位置を正確に補正することができる。これにより、走査する光の位置を正確に補正することができる。
また、本発明の好ましい態様としては、補正光学部は、走査部の近傍に設けられることが望ましい。走査部の近傍に補正光学部を設ける場合、補正光学部を小型にすることができる。反射部のミラー素子やプリズム体のプリズム素子は、例えば、マイクロエンボス加工を用いて容易かつ高い精度で形成することができる。これにより、補正光学部を容易かつ高い精度で形成することができる。
さらに、本発明の画像表示装置は、光走査装置からの光をスクリーンにて透過させることで画像を表示する画像表示装置であって、
前記光走査装置は、
ビーム状の光を供給する光源部と、
前記光源部からの光を、第1の方向と、前記第1の方向に交する第2の方向へ走査させる走査部と、を備え、
前記走査部は、前記第2の方向に光を1回走査する間に、前記第1の方向について光を複数回往復させ、
前記スクリーン、又は前記スクリーンの近傍には、前記走査部からの光を前記第2の方向へ偏向することにより、光が走査する位置を補正する補正光学部が設けられ、
前記補正光学部は、複数の光学素子を有し、
前記光学素子は、光が走査する位置を補正するために前記走査部からの光を偏向する方向に対して交する方向に長手方向を有し、かつ、前記長手方向へ行くにつれて、前記光学素子で偏向した光の進行方向を変化させるように捩れた形状を備え、前記第1の方向へ光が1回走査する間に、前記第2の方向について光の位置が同一となるように光の位置を補正する。
スクリーン、又はスクリーンの周辺に補正光学部を設けることにより、光が走査する位置を補正する。例えば、画素が二次元方向にマトリクス状に配列している画像の表示を行う場合に、水平方向へ光が走査する間に、垂直方向について生じる光の位置のずれを補正することが可能になる。このようにして、二次元方向に配列する画素に合わせて正確に光を走査することができる。補正光学部を用いて光の位置を補正する構成とすることから、構造の複雑化を回避でき、かつ光軸の調整を容易に行うことが可能となる。これにより、高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。さらに、スクリーン、又はスクリーンの近傍に補正光学部を設ける場合、補正光学部は、スクリーンと同程度の大型な構成とすることができる。補正光学部を大型にすることが可能であれば、例えば、プレス加工を用いて光学素子を容易かつ高い精度で形成することができる。また、走査部からの光が所望の光学素子とは異なる他の光学素子に入射すると、走査部からの光はスクリーン上の所望の位置以外の位置に進行することとなり、正確に光を走査させることが困難となる。スクリーン、又はスクリーンの近傍に補正光学部を設ける場合、結像光学系を用いてスクリーン上に光源部からの光を結像させることで、光が所望の光学素子とは異なる他の光学素子に入射する事態を無くすことができるか、無視できるレベルとすることが可能となる。これにより、補正光学部を容易かつ高い精度で形成し、かつスクリーン上の正確な位置に光を進行させることができる。
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る画像表示装置100の概略構成を示す。画像表示装置100は、スクリーン110の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン110の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置100に設けられた光走査装置120は、走査部200を用いてレーザ光を走査させる。光走査装置120は、光源部101、結像光学系102、及び走査部200を有する。画像表示装置100は、光走査装置120からの光をスクリーン110にて透過させることで画像を表示する。
光源部101は、ビーム状の光である赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光を、それぞれ画像信号に応じて変調して供給する。光源部101には、レーザ光を変調するための変調部を設けた半導体レーザや、固体レーザを用いることができる。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。光源部101からの各色レーザ光は、結像光学系102に入射する。結像光学系102は、光源部101からの光をスクリーン110上に結像する。結像光学系102を用いてスクリーン110上に光源部101からの光を結像することにより、スクリーン110に高精細な画像を表示することを可能とする。結像光学系102を透過した光は、走査部200に入射する。走査部200は、光源部101からのレーザ光を走査させる。
図2は、走査部200の概略構成を示す。走査部200は、反射ミラー202と、反射ミラー202の周囲に設けられた外枠部204とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。外枠部204は、回転軸であるトーションばね206によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部204は、トーションばね206の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね206を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね206に略直交する回転軸であるトーションばね207によって、外枠部204に連結されている。反射ミラー202は、光源部101からのレーザ光を反射する。反射ミラー202は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。
反射ミラー202は、外枠部204がトーションばね206を中心として回動することにより、スクリーン110においてレーザ光をY方向(図1参照)へ走査するように変位する。また、反射ミラー202は、トーションばね207の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね207を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動することにより、反射ミラー202で反射したレーザ光をX方向へ走査するように変位する。このように、走査部200は、反射ミラー202で反射したレーザ光を、第1の方向であるX方向と、第1の方向に略直交する第2の方向であるY方向へ走査させる。
図3は、走査部200を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー202がレーザ光を反射する側を表側とすると、第1の電極301、302は、外枠部204の裏側の空間であって、トーションばね206に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第1の電極301、302に電圧を印加すると、第1の電極301、302と、外枠部204との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部204は、第1の電極301、302に交互に電圧を印加することにより、トーションばね206を中心として回動する。
トーションばね207は、詳細には、第1のトーションばね307と第2のトーションばね308とで構成されている。第1のトーションばね307と第2のトーションばね308との間には、ミラー側電極305が設けられている。ミラー側電極305の裏側の空間には、第2の電極306が設けられている。第2の電極306に電圧を印加すると、第2の電極306とミラー側電極305との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第2の電極306のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動する。走査部200は、このようにして反射ミラー202を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部200は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により作成することができる。
走査部200は、例えば画像の1フレーム期間において、Y方向へ1回レーザ光を走査する間に、X方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー202を変位させる。このように、走査部200は、第1の方向であるX方向へレーザ光を走査する周波数が、第2の方向であるY方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動する。なお、X方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部200は、トーションばね207を中心として反射ミラー202を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー202を共振させることにより、反射ミラー202の変位量を増大させることができる。反射ミラー202の変位量を増大させることにより、走査部200は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。
なお、走査部200は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、電磁力を用いて駆動する構成や、圧電素子の伸縮力を用いて駆動する構成であっても良い。電磁力を用いる場合、電流に応じて反射ミラー202と永久磁石との間に電磁力を発生させることにより、走査部200を駆動できる。また、走査部200は、X方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、Y方向にレーザ光を走査する反射ミラーとを設けることとしても良い。
図1に戻って、走査部200からのレーザ光は、反射部105に入射する。反射部105は、光が走査する位置を補正する補正光学部である。反射部105は、光走査装置120からの光を反射することで偏向する。反射部105は、筐体107の内面であって、スクリーン110と対向する位置に設けられている。また、反射部105は、走査部200からのレーザ光の光路をスクリーン110の方向へ折り曲げる役割も果たしている。反射部105で反射したレーザ光は、スクリーン110の方向へ進行する。
筐体107は、筐体107内部の空間を密閉する。スクリーン110は、筐体107の所定の一面に設けられている。スクリーン110は、画像信号に応じて変調された光走査装置120からのレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射部105からの光は、スクリーン110の、筐体107の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン110から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。なお、走査部200と反射部105との間の光路中に、光源部101からの光をスクリーン110上に結像するための結像光学系をさらに設けることとしても良い。この場合、光源部101と走査部200との間の結像光学系102は、光源部101からの光を走査部200上に結像することとしても良い。
図4は、レーザ光の位置を補正する前におけるレーザ光の軌跡SC1を説明するものである。上述のように、画像の1フレーム期間において、走査部200は、Y方向へ1回レーザ光を走査する間に、X方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー202を変位させる。X方向へレーザ光が1回走査する間に、レーザ光の位置は、Y方向についても、X方向へのレーザ光の移動よりも遅い速度で移動する。このため、レーザ光の軌跡SC1は、図に示すようなサイン波形状となる。
これに対して、スクリーン110に表示される画像の画素は、通常、二次元方向にマトリクス状に配列している。以上から、X方向へ1回レーザ光が走査する間に、レーザ光の入射位置は、Y方向についてずれを生じてしまう。レーザ光の入射位置のずれを生じることにより、画質の劣化を引き起こすことがある。また、レーザ光の位置のずれを補正するために、レーザ光の入射位置に応じた新たな画像信号を作り直すことも困難である。
図5は、本発明の特徴部分である反射部105の要部斜視構成を示す。反射部105は、複数のミラー素子401、402を隙間無く並列させて構成されている。ミラー素子401、402は、例えば数百マイクロメートル間隔で並列している。ミラー素子401、402は、スクリーン110のX方向と略同一の方向に長手方向を有し、かつ短冊状の板を捩らせたような立体形状を備える光学素子である。反射部105は、スクリーン110で表示する画像の水平解像度に相当する数のミラー素子401、402を有する。ミラー素子401、402が捩れた形状であることから、反射部105の表面は、傾きが不連続に変化するように構成されている。ミラー素子401、402は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。
反射部105は、捩れる方向が互いに逆方向であるミラー素子401、402同士を並列させて構成されている。ミラー素子401及びミラー素子402の接線は、ミラー素子401、402の長手方向へ行くに従い、スクリーン110側から見て凹みを有する谷部403から、スクリーン110側へ突き出た稜部404へと徐々に変化する。反射部105は、ミラー素子401及びミラー素子402の接線が、右端と左端とにおいて、谷部403から稜部404、稜部404から谷部403へと連続的に変化するような形状を有する。
本実施例では、反射部105は、走査部200からの光の光路中スクリーン110の直前であって、スクリーン110の近傍に設けられている。スクリーン110の近傍に反射部105を設けることで、反射部105は、スクリーン110と同程度の大型な構成とすることが可能である。反射部105を大型にすることが可能であれば、例えば、プレス加工を用いてミラー素子401、402を容易かつ高い精度で形成することができる。これにより、反射部105を容易かつ高い精度で形成することができる。
図6は、ミラー素子401、402で反射した光の進行方向について説明するものである。ミラー素子401、402は、長手方向へ行くにつれて、ミラー素子401、402で反射した光の進行方向を変化させるような形状を有する。例えば、ミラー素子401は、スクリーン110の側から見て右から左へ行くにつれて、ミラー素子401で反射した光L1の進行方向を、垂直方向について下から上へと変化させる。これに対して、ミラー素子402は、ミラー素子401とは反対方向に捩れていることから、スクリーン110の側から見て左から右へ行くにつれて、ミラー素子402で反射した光L2の進行方向を、垂直方向について下から上へと変化させる。
ミラー素子401、402で光L1、L2の進行方向を垂直方向について変化させることにより、スクリーン110上の第2の方向であるY方向についてレーザ光が走査する位置を変化させることができる。反射部105は、走査部200からのレーザ光を第2の方向へ偏向することにより、レーザ光が走査する位置を補正する。また、ミラー素子401、402が有する形状の長手方向は、第2の方向に対して略直交する方向である。
図7は、反射部105によるレーザ光の位置の補正について説明するものである。走査部200によりX方向へのレーザ光の走査を開始するとき、反射部105で反射したレーザ光は、マイナスY向きである紙面下向きへレーザ光を偏向させることにより、レーザ光の位置を補正する。次に、X方向へレーザ光が走査するに従い、反射部105で反射したレーザ光は、最もマイナスY側の位置から、プラスY向きである紙面上向きへとY方向における位置を変化させる。X方向の片道についてレーザ光の走査が完了するとき、反射部105は、プラスY向きである紙面上向きへレーザ光を偏向させることにより、レーザ光の位置を補正する。
さらに、X方向について逆向きにレーザ光が走査を開始するとき、反射部105で反射したレーザ光は、再び、マイナスY向きである紙面下向きへレーザ光を偏向させることにより、レーザ光の位置を補正する。ここで、ミラー素子401、402を隙間無く並列していることから、X方向についてのレーザ光の走査を折り返す瞬間に、レーザ光を最もプラスY向きに偏向する状態から最もマイナスY向きに偏向する状態に変化する。その後、X方向へレーザ光が走査するに従い、反射部105は、レーザ光を、最もマイナスY側の位置から、プラスY向きである紙面上向きへとY方向における位置を変化させる。
走査部200は、X方向へ1回レーザ光が走査する間にマイナスY方向へもレーザ光の位置を移動させる。これに対して、反射部105は、プラスY向きにレーザ光の位置を変化させることによって、X方向へ1回レーザ光が走査する間におけるY方向へのレーザ光の移動を相殺させる。このようにして、反射部105は、X方向へ1回レーザ光が走査する間、Y方向についてレーザ光の位置が略同一となるようにレーザ光の位置を補正することができる。反射部105によるレーザ光の位置の補正により、スクリーン110においてレーザ光が走査する軌跡は、サイン波形状の軌跡SC1から、矩形波に近い形状の軌跡SC2に修正される。
矩形波に近い形状の軌跡SC2をとることにより、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査することが可能となる。反射部105を用いてレーザ光の位置を補正する構成とすることから、構造の複雑化を回避でき、かつ光軸の調整を容易に行うことが可能となる。これにより、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査できるという効果を奏する。また、画像表示装置100により、高品質な画像を表示することができる。
なお、画像表示装置100は、高精細な画像を表示するために、結像光学系102を用いてスクリーン110上に光源部101からの光を結像することとしている。図8に示すように、走査部200からのレーザ光は、結像位置であるスクリーン110上以外の光路中では、ある程度広がりを持ったスポットSPをなすことが考えられる。このように広がりを持ったスポットSPを移動させる場合、X方向の往路における照射領域AR1と復路における照射領域AR2とが、斜線部で示すように重なり合うことが考えられる。走査部200とスクリーン110との間の光路中に設けられた反射部105にて複数の照射領域の重なり合いを生じる場合、重なり合った照射領域の光をスクリーン110上の正確な位置に進行させることは非常に困難である。また、ミラー素子401、402の幅よりもスポットSPの径のほうが大きくなると、所望のミラー素子とは異なる他のミラー素子へもレーザ光が入射することとなり、正確な画像表示が妨げられてしまうことも考えられる。
上述のように、反射部105は、走査部200からのレーザ光の光路中スクリーン110の直前であって、スクリーン110の近傍に設けられている。スクリーン110の近傍に反射部105を設ける場合、反射部105上におけるスポットSPは、スクリーン110上のスポットと同程度の大きさか、あるいは広がりを少なくとどめることが可能である。従って、走査部200からのレーザ光が所望のミラー素子とは異なる他のミラー素子に入射する事態を無くすことができるか、無視できるレベルとすることが可能である。これにより、スクリーン110上の正確な位置にレーザ光を進行させることができる。
反射部105は、走査部200からの光を第2の方向へ偏向することにより、レーザ光が走査する位置を補正する構成に限られない。反射部105は、走査からの光第1の方向及び第2の方向のいずれか一方へ偏向することにより、レーザ光が走査する位置を補正する構成であれば良い。例えば、走査部200は、第2の方向へレーザ光を走査する周波数が、第1の方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動する場合、反射部105は、第1の方向へレーザ光を偏向することでレーザ光の位置を補正することができる。
図9は、本発明の実施例2に係る画像表示装置900の概略構成を示す。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の画像表示装置900は、光走査装置920内であって、走査部200の近傍に反射部908が設けられていることを特徴とする。光走査装置920は、光源部101、結像光学系902、走査部200、及び反射部908を有する。
結像光学系902は、光源部101からの光を反射部908上に結像する。反射部908は、結像光学系902により光源部101からの光を結像する位置に設けられている。反射部908は、走査部200からの光を第1の方向及び第2の方向のいずれか一方へ偏向することにより、レーザ光が走査する位置を補正する補正光学部である。また、反射部908は、走査部200からのレーザ光の光路を反射ミラー905の方向へ折り曲げる役割も果たしている。反射部908は、上記実施例1の反射部105をそのまま縮小したような構成を有する。反射部908のミラー素子は、例えば数十マイクロメートル間隔で並列している。
光源部101からのレーザ光が反射部908のうち所望のミラー素子以外の他のミラー素子に入射した場合、反射部908からのレーザ光は、スクリーン110上の所望の位置以外の位置へ進行してしまう。光源部101からの光が結像する位置に反射部908を設けることにより、反射部908のうち所望のミラー素子に光源部101からのレーザ光を正確に入射することができる。このように反射部908のうち所望のミラー素子に光源部101からのレーザ光を正確に入射することにより、走査するレーザ光の位置を正確に補正することができる。これにより、走査するレーザ光の位置を正確に補正することができる。
補正光学部である反射部908と、反射ミラー905との間の光路中には、結像光学系903が設けられている。結像光学系903は、光源部101からの光をスクリーン110上に結像する。結像光学系903を用いてスクリーン110上に光源部101からの光を結像することにより、スクリーン110に高精細な画像を表示することを可能とする。結像光学系903を透過したレーザ光は、反射ミラー905で光路を折り曲げられた後スクリーン110に入射する。反射ミラー905の表面は、略平坦に形成されている。
画像表示装置900は、反射部908を用いてレーザ光の位置を補正することにより、上記実施例1と同様に、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査することができる。これにより、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査でき、高品質な画像を表示することができる。また、反射部908は、走査部200からのレーザ光の光路中走査部200の直後であって、走査部200の近傍に設けられている。走査部200の近傍に反射部908を設ける場合、反射部908を小型にすることができる。反射部908のミラー素子は、例えば、マイクロエンボス加工を用いることにより容易かつ高い精度で形成することができる。これにより、補正光学部である反射部908を容易かつ高い精度で形成することができる。
図10は、本発明の実施例3に係る画像表示装置1000の概略構成を示す。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の画像表示装置1000は、プリズム体1008を有することを特徴とする。走査部200からのレーザ光は、反射ミラー905で光路を折り曲げられた後、スクリーン1010に入射する。プリズム体1008は、スクリーン1010の入射面に設けられている。プリズム体1008は、走査部200からのレーザ光を屈折することにより偏向する補正光学部である。プリズム体1008は、硝子や透明樹脂等の透明部材で構成されている。スクリーン1010は、画像信号に応じて変調された光走査装置120からのレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。さらにスクリーン1010には、プリズム体1008を透過した光を散乱させる散乱層や、観察者の方向へ光を拡散させる拡散層等を設けることとしても良い。
図11は、プリズム体1008の要部断面構成を示す。プリズム体1008は、入射面1101に、プリズム素子1102が形成されている。プリズム素子1102は、X方向に長手方向を有する短冊形状を捩らせたような面を備える光学素子である。プリズム素子1102は、上記実施例1のミラー素子401及びミラー素子402(図5参照)により形成される立体形状と同様の形状を有する。なお、プリズム素子1102は、プリズム体1008の出射面に設ける構成としても良い。
プリズム体1008は、レーザ光が入射する位置のプリズム素子1102の形状に応じて、レーザ光を屈折する。プリズム体1008の入射面1101が上記実施例1の反射部105と同様の形状で構成されていることから、プリズム体1008は、レーザ光の進行方向を、第2の方向であるY方向について変化させる。プリズム体1008は、走査部からのレーザ光を第2の方向へ偏向することにより、レーザ光が走査する位置を補正する。画像表示装置1000は、プリズム体1008を用いてレーザ光の位置を補正することにより、上記実施例1と同様に、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査することができる。これにより、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査でき、高品質な画像を表示することができる。
また、プリズム体1008をスクリーン1010に設ける構成とすることにより、レーザ光は、結像光学系102によって小さいスポット径に絞られた状態でプリズム体1008に入射することになる。従って、走査部200からのレーザ光が所望のプリズム素子とは異なる他のプリズム素子に入射する事態を回避することができる。これにより、スクリーン110上の正確な位置にレーザ光を進行させることができる。さらに、プリズム体1008をスクリーン1010に設ける構成とすることにより、プリズム体1008は、スクリーン1010と略同一のサイズで形成することができる。プリズム体1008を大型にすることが可能であることから、上記実施例1と同様に、プリズム体1008を容易かつ高い精度で形成することができる。
なお、プリズム体1008は、スクリーン1010の入射面に設ける構成に限らず、スクリーン1010の出射面に設ける構成としても良い。但し、外的要因による欠損や傷からプリズム素子1102を防護し、良好な屈折特性を維持するために、プリズム体1008は、筐体107の内部に形成することが望ましい。また、プリズム体1008は、スクリーン1010とは別個に設けることとしても良い。プリズム体1008は、光を散乱させる散乱材を分散することで散乱層としての機能や、光を拡散可能な形状とすることで拡散層としての機能を持たせることとしても良い。
図12は、本発明の実施例4に係る画像表示装置1200の概略構成を示す。画像表示装置1200は、観察者側に設けられたスクリーン1205にレーザ光を供給し、スクリーン1205で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。画像表示装置1200は、上記実施例2と同様に、光走査装置920を有する。上記実施例2と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
画像表示装置1200の観察者側の面には、硝子や透明樹脂等の透明部材からなる出射窓1210が設けられている。光走査装置920からのレーザ光は、結像光学系903及び出射窓1210を透過した後、スクリーン1205に入射する。画像表示装置1200は、反射部908を用いてレーザ光の位置を補正することにより、上記実施例1と同様に、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査することができる。これにより、二次元方向に配列する画素に合わせて正確にレーザ光を走査でき、高品質な画像を表示することができる。
なお、上記各実施例において、画像表示装置はレーザ光を供給する光源部101を用いる構成としているが、ビーム状の光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、光源部101は、発光ダイオード素子(LED)等の固体発光素子を用いる構成としても良い。また、補正光学部を備える本発明の光走査装置は、画像表示装置に用いる以外に、例えば、レーザプリンタ等の、レーザ光を走査させる電子機器に用いることとしても良い。レーザプリンタにおいてもレーザ光が走査する位置を補正することにより、画素のずれが低減された高品質なプリント画像を形成することができる。
以上のように、本発明に係る光走査装置は、画像信号に応じて光を走査させる画像表示装置等に用いる場合に適している。
本発明の実施例1に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 走査部の概略構成を示す図。 走査部を駆動するための構成を説明する図。 レーザ光の位置を補正する前におけるレーザ光の軌跡を説明する図。 反射部の要部斜視構成を示す図。 ミラー素子で反射した光の進行方向を説明する図。 反射部によるレーザ光の位置の補正について説明する図。 照射領域の重なり合いを説明する図。 本発明の実施例2に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 本発明の実施例3に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 プリズム体の要部断面構成を示す図。 本発明の実施例4に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
符号の説明
100 画像表示装置、101 光源部、102 結像光学系、105 反射部、107 筐体、110 スクリーン、120 光走査装置、200 走査部、202 反射ミラー、204 外枠部、206、207 トーションばね、301、302 第1の電極、305 ミラー側電極、306 第2の電極、307 第1のトーションばね、308 第2のトーションばね、401、402 ミラー素子、403 谷部、404 稜部、900 画像表示装置、902、903 結像光学系、905 反射ミラー、908 反射部、920 光走査装置、1000 画像表示装置、1008 プリズム体、1010 スクリーン、1101 入射面、1102 プリズム素子、1200 画像表示装置、1205 スクリーン、1210 出射窓

Claims (8)

  1. ビーム状の光を供給する光源部と、
    前記光源部からの光を、第1の方向と、前記第1の方向に交する第2の方向へ走査させる走査部と、
    前記走査部からの光を前記第2の方向へ偏向することにより、光が走査する位置を補正する補正光学部と、を有し、
    前記走査部は、前記第2の方向に光を1回走査する間に、前記第1の方向について光を複数回往復させ、
    前記補正光学部は、複数の光学素子を有し、
    前記光学素子は、光が走査する位置を補正するために前記走査部からの光を偏向する方向に対して直交する方向に長手方向を有し、かつ、前記長手方向へ行くにつれて、前記光学素子で偏向した光の進行方向を変化させるように捩れた形状を備え、前記第1の方向へ光が1回走査する間に、前記第2の方向について光の位置が同一となるように光の位置を補正することを特徴とする光走査装置。
  2. 前記走査部は、前記第1の方向へ光を走査する周波数が、前記第2の方向へ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動し、
    前記補正光学部は、前記第2の方向へ光を偏向することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記補正光学部は、捩れる方向が互いに逆方向である前記光学素子同士を並列させて構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。
  4. 前記補正光学部は、前記走査部からの光を反射することにより偏向する反射部を備え、
    前記光学素子は、前記反射部に設けられるミラー素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光走査装置。
  5. 前記補正光学部は、前記走査部からの光を屈折することにより偏向するプリズム体を備え、
    前記光学素子は、前記プリズム体の入射面又は出射面に形成されるプリズム素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光走査装置。
  6. 前記光源部からの光を結像する結像光学系を有し、
    前記補正光学部は、前記結像光学系により前記光源部からの光が結像する位置に設けられることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光走査装置。
  7. 前記補正光学部は、前記走査部の近傍に設けられることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光走査装置。
  8. 光走査装置からの光をスクリーンにて透過させることで画像を表示する画像表示装置であって、
    前記光走査装置は、
    ビーム状の光を供給する光源部と、
    前記光源部からの光を、第1の方向と、前記第1の方向に交する第2の方向へ走査させる走査部と、を備え、
    前記走査部は、前記第2の方向に光を1回走査する間に、前記第1の方向について光を複数回往復させ、
    前記スクリーン、又は前記スクリーンの近傍には、前記走査部からの光を前記第2の方向へ偏向することにより、光が走査する位置を補正する補正光学部が設けられ、
    前記補正光学部は、複数の光学素子を有し、
    前記光学素子は、光が走査する位置を補正するために前記走査部からの光を偏向する方向に対して交する方向に長手方向を有し、かつ、前記長手方向へ行くにつれて、前記光学素子で偏向した光の進行方向を変化させるように捩れた形状を備え、前記第1の方向へ光が1回走査する間に、前記第2の方向について光の位置が同一となるように光の位置を補正することを特徴とする画像表示装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS568110A (en) * 1979-07-03 1981-01-27 Fuji Photo Film Co Ltd Light beam scanner
JP2002296534A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Fuji Photo Film Co Ltd 画像記録装置
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS568110A (en) * 1979-07-03 1981-01-27 Fuji Photo Film Co Ltd Light beam scanner
JP2003513332A (ja) * 1999-10-29 2003-04-08 マイクロビジョン インコーポレイテッド ピンチ、タイミング及び歪み補正機能を備える走査表示
JP2002296534A (ja) * 2001-03-29 2002-10-09 Fuji Photo Film Co Ltd 画像記録装置

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