JP5304839B2

JP5304839B2 - 光走査装置及び画像表示装置

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Publication number: JP5304839B2
Application number: JP2011106986A
Authority: JP
Inventors: 高司武田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: CN100363778C; CN1854803A; JP2011209736A

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させる光走査装置の技術に関する。

近年、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置が提案されている。レーザ光を用いてカラー画像を表示するためには、複数の色光、例えば、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光が用いられる。レーザ光は、単色性が高いことを特徴とする。単色性が高いレーザ光を走査させると、通常の３原色を用いた映像表示方式を用いる場合と比較して広範囲な色彩を表現することが可能である。レーザ光を用いる画像表示装置は、広範囲な色彩により色再現性の高い画像を表示するものとして期待されている。複数の色光を走査させる画像表示装置の技術としては、例えば、特許文献１に提案されるものがある。

特開２００２−５５２９６号公報

しかしながら、Ｒ、Ｇ、Ｂの各レーザ光を用いる従来の技術では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ピーク波長から離れた波長にピークを有する色、例えば、黄色やエメラルドグリーンを十分に表現することが困難である。このため、レーザ光を用いても、色再現性の高い画像を得られない場合が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、ビーム状の光を用いて色再現性の高い画像を表示するための光走査装置、及び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、本発明によれば、互いに異なる波長スペクトルを有するビーム状の光を供給する少なくとも４つの光源部と、光源部からのビーム状の光を、第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有することを特徴とする光走査装置を提供することができる。

「互いに異なる波長スペクトルを有する」とは、ピーク波長同士の差が±５ｎｍの範囲以外の範囲である場合、あるいはピーク波長に対するピーク波長同士の差が±１％の範囲以外の範囲である場合をいうものとする。互いに波長領域が異なる光を供給する少なくとも４つの光源部を設けることから、例えば、従来のＲ、Ｇ、Ｂの各色光に加えて、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の他の波長スペクトルの光を走査させることが可能である。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を走査させる従来の光走査装置を用いる場合よりも広範囲な色彩を表現することができる。これにより、ビーム状の光を用いて色再現性の高い画像を表示するための光走査装置を得られる。また、従来用いる各色光用光源部に加えて、他の波長スペクトルの光を供給するための光源部を用いることから、画像を表示するのに必要なビーム状の光のパワーをより分散させることが可能となる。これにより、各光源部の負荷を軽減することもできる。

また、本発明の好ましい態様によれば、赤色光を供給する赤色光用光源部と、緑色光を供給する緑色光用光源部と、青色光を供給する青色光用光源部と、を有し、さらに、５５０ナノメートル以上５９０ナノメートル以下にピークを有する波長スペクトルの光を供給する光源部と、４７０ナノメートル以上５００ナノメートル以下にピークを有する波長スペクトルの光を供給する光源部と、の少なくとも一方を有することが望ましい。例えば、Ｒ光は６５０ナノメートル、Ｇ光は５３０ナノメートル、Ｂ光は４４０ナノメートルにそれぞれピークを有するとする。５５０ナノメートル以上５９０ナノメートル以下にピークを有する波長スペクトルの光を供給することにより、Ｒ、Ｇの各波長の間にピークを有する黄色を十分に表現することが可能となる。また、４７０ナノメートル以上５００ナノメートル以下にピークを有する波長スペクトルの光を供給することにより、Ｇ、Ｂの各波長の間にピークを有するエメラルドグリーンを十分に表現することが可能となる。これにより、黄色及びエメラルドグリーンの少なくとも一方を十分に表現し、高い色再現性を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、５５０ナノメートル以上５９０ナノメートル以下にピークを有する波長スペクトルの光を供給する光源部、又は、４７０ナノメートル以上５００ナノメートル以下にピークを有する波長スペクトルの光を供給する光源部は、波長変換素子を有することが望ましい。波長変換素子の一つである第二高調波発生（Second Harmonic Generation;SHG）素子は、ビーム状の光を、入射する光に対して２分の１の波長を有する光に変換する。５５０〜５９０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの光を供給する光源部には、１１００〜１１８０ナノメートルにピーク波長を有するレーザ光を供給する半導体レーザ光源を用いることができる。４７０〜５００ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの光を供給する光源部には、９４０〜１０００ナノメートルにピーク波長を有するレーザ光を供給する半導体レーザ素子を用いることができる。これにより、入手が容易な汎用のレーザ光源を用いる構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、互いに異なる波長スペクトルの光を供給する光源部は、互いに独立して変調されることが望ましい。これにより、互いに異なる波長スペクトルの光を用いて、色再現性の高い画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、互いに異なる波長スペクトルのうちの少なくとも１つに対して１つ以上設けられることが望ましい。これにより、各色光用光源部の最大出力に応じてビーム状の光を供給することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、ビーム状の光を反射する反射ミラーを有し、反射ミラーは、一の反射ミラーへ入射する色光とは異なる他の色光と比較して、一の反射ミラーへ入射する色光を高い反射率で反射することが望ましい。反射ミラーは、広範囲な波長領域の光と比較して、狭い波長領域の光に対して容易に高反射率を実現することができる。高い反射率にできる波長領域の光のみを反射ミラーへ入射させることで、反射ミラーへ吸収される光を低減することができる。反射ミラーへの光の吸収を低減することで反射ミラーへの熱の蓄積を低減することができる。反射ミラーへの熱の蓄積を低減することで、反射ミラーの劣化を低減でき、高い信頼性を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、少なくとも一の反射ミラーは、少なくとも２つの色光を反射することが望ましい。反射ミラーは、複数の色光のうちピーク波長が近い色光同士について高い反射率とすることが可能である。一の反射ミラーで複数の色光を反射することで、色光ごとに反射ミラーを設ける場合よりも反射ミラーの数を少なくすることができる。これにより、光走査装置の部品点数を減少させ、簡易な構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、反射ミラーは、少なくとも２つの色光のうち、最大階調における光量が最大である一の色光について、少なくとも２つの色光のうち一の色光以外の他の色光と比較して高い反射率で反射することが望ましい。複数の色光を反射させる反射ミラーの場合、一つの色光のみを反射させる反射ミラーと比較して、反射率が低下することが考えられる。最大階調における光量が小さい色光については反射ミラーへ熱を蓄積させる影響が少ないことから、最大階調における光量が最大である一の色光について他の色光よりも高い反射率とすることで、熱の蓄積を低減することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１色光を供給する第１色光用光源部と、第２色光を供給する第２色光用光源部と、を有し、第１色光用光源部及び第２色光用光源部は、互いに異なる個数で設けられることが望ましい。第１色光用光源部及び第２色光用光源部が互いに最大出力に差がある場合、第１色光用光源部及び第２色光用光源部を、出力に応じて互いに異なる個数で設けることができる。出力に応じた個数の光源部を設けることで、最大出力が大きい光源部の出力を、最大出力が小さい他の光源部の出力と同じ程度にまで落とす必要が無く、最大出力が大きい光源部が無駄になることを回避できる。これにより、各色光の出力バランスに応じて効率良く複数の色光を走査させることが可能な光走査装置を得られる。また、最大出力が大きい光源部を必要以上に多く設ける必要が無くなることから、光走査装置を簡易かつ安価な構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、波長変換素子を有し、波長変換素子へ入射させる基本波を変調することで階調を表現することが望ましい。基本波を変調することで、波長変換を行わない場合と同様に階調を表現することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、互いに近似する色の少なくとも２つの色光について、互いに近似する色光以外の他の色光と比較して、ビーム状の光を走査させる被走査面における間隔を狭くして走査させることが望ましい。互いに近似する色とは、各色光用光源部からの各色光のうちピーク波長が近い色をいうものとする。これにより、フリッカを低減することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、レーザ光を供給するレーザ光源、及びレーザ光源からの光を波長変換する波長変換素子を有し、レーザ光源と波長変換素子とを断熱する断熱部を有することが望ましい。波長変換素子は、温度に応じて波長変換の効率が変化する温度特性を示す場合がある。波長変換素子と、発熱体であるレーザ光源とを断熱部により熱的に絶縁することにより、レーザ光源からの熱による波長変換効率の変化を低減することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１色光を供給する第１色光用光源部と、第２色光を供給する第２色光用光源部と、を有し、第１色光用光源部は、第１レーザ光源からの光を波長変換する第１色光用波長変換素子を用いて第１色光を供給し、第２色光用光源部は、第２色光を供給する第２レーザ光源を有し、断熱部は、第１レーザ光源及び第２レーザ光源と、第１色光用波長変換素子とを断熱することが望ましい。第１レーザ光源及び第２レーザ光源と、第１色光用波長変換素子とを断熱する構成とすることで、第１色光用光源部と第２色光用光源部を一のパッケージに配置し、かつ第１レーザ光源及び第２レーザ光源からの熱による波長変換効率の変化を低減することができる。これにより、波長変換効率の変化を低減し、かつ光源部をコンパクトにすることができる。

さらに、本発明によれば、光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、光走査装置は、上記の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の光走査装置を用いることにより、ビーム状の光を用いて色再現性の高い画像を表示することが可能である。これにより、ビーム状の光を用いて色再現性の高い画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。

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。Ｇ２光源部の構成を説明する図。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。各色光の波長特性について説明する図。各色光の走査を制御するための構成を説明する図。基本波の光密度とＳＨＧ素子の出射光量との関係を示す図。本発明の実施例２に係る光走査装置の概略構成を示す図。Ｇ１Ｙ用第１反射ミラーの反射特性について説明する図。本発明の実施例３に係る光走査装置の概略構成を示す図。被走査面における各色光の走査位置について説明する図。各色光用光源部付近の好適な構成について説明する図。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。

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、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させる。画像表示装置１００は、光走査装置１２０からのレーザ光をスクリーン１１０に透過させることで画像を表示する。

光走査装置１２０は、５つの光源部１０１Ｒ、１０１Ｙ、１０１Ｇ１、１０１Ｇ２、１０１Ｂを備える光源部群１０１を有する。光源部１０１Ｒ、１０１Ｙ、１０１Ｇ１、１０１Ｇ２、１０１Ｂは、互いに異なる波長スペクトルを有するビーム状の光であるレーザ光を、画像信号に応じて変調して供給する。「互いに異なる波長スペクトルを有する」とは、ピーク波長同士の差が±５ｎｍの範囲以外の範囲である場合、あるいはピーク波長に対するピーク波長同士の差が±１％の範囲以外の範囲である場合をいうものとする。Ｒ光源部１０１Ｒは、６５０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの赤色光を供給する赤色光用光源部である。Ｇ１光源部１０１Ｇ１は、５２０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの緑色光を供給する緑色光用光源部である。Ｂ光源部１０１Ｂは、４４０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの青色光を供給する青色光用光源部である。

Ｙ光源部１０１Ｙは、５７０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの黄色光を供給する光源部である。Ｇ２光源部１０１Ｇ２は、４９０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのエメラルドグリーン光を供給する光源部である。Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｂ光源部１０１Ｂとしては、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光源や、固体レーザ光源を用いることができる。Ｙ光源部１０１Ｙ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｇ２光源部１０１Ｇ２としては、波長変換素子であるＳＨＧ素子を備えるＳＨＧレーザ光源を用いることができる。

各光源部は、波長スペクトルのピーク波長が上記するものである構成に限られない。Ｒ光源部１０１Ｒは、６００〜７００ナノメートルにピーク波長を有するものであれば良い。Ｇ１光源部１０１Ｇ１は、５００〜５５０ナノメートルにピーク波長を有するものであれば良い。Ｂ光源部１０１Ｂは、４００〜４７０ナノメートルにピーク波長を有するものであれば良い。Ｙ光源部１０１Ｙは、５５０〜５９０ナノメートルにピーク波長を有するものであれば良い。Ｇ２光源部１０１Ｇ２は、４７０〜５００ナノメートルにピーク波長を有するものであれば良い。

図２は、Ｇ２光源部１０１Ｇ２の構成を説明するものである。Ｇ２光源部１０１Ｇ２に設けられた半導体レーザ光源２２１は、９８０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのレーザ光を供給する。半導体レーザ光源２２１からのレーザ光は、レンズ系２２２で平行化された後、ＳＨＧ素子２２３に入射する。半導体レーザ光源２２１には、レーザ光を変調するための変調部が設けられている。ＳＨＧ素子２２３は、半導体レーザ光源２２１からのレーザ光を、２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。９８０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのレーザ光は、４９０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのレーザ光に変換される。ＳＨＧ素子２２３としては、例えば、非線形光学結晶を用いることができる。

Ｇ２光源部１０１Ｇ２は、４７０〜５００ナノメートルにピーク波長を有するレーザ光を供給するために、９４０〜１０００ナノメートルにピーク波長を有するレーザ光を供給する半導体レーザ素子２２１を用いることができる。Ｙ光源部１０１Ｙ及びＧ２光源部１０１Ｇ２は、ＳＨＧ素子を用いることにより、入手が容易な汎用の半導体レーザ光源を用いることが可能となる。各光源部に用いられる半導体レーザ光源や固体レーザ光源としては、画像信号に応じてレーザ光を変調できるものであることを要する。

Ｙ光源部１０１Ｙ及びＧ１光源部１０１Ｇ１も、Ｇ２光源部１０１Ｇ２と同様の構成を有する。例えば、Ｙ光源部１０１Ｙは、５５０〜５９０ナノメートルにピーク波長を有するレーザ光を供給するために、１１００〜１１８０ナノメートルにピーク波長を有するレーザ光を供給する半導体レーザ光源２２１を用いることができる。なお、Ｙ光源部１０１Ｙ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｇ２光源部１０１Ｇ２は、ＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ発振器を用いることとしても良い。ＤＰＳＳレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。各光源部は、それぞれが最大階調のレーザ光を供給するときに良好なホワイトバランスが得られるように構成されている。また、互いに異なる波長スペクトルの光を供給する各光源部は、互いに独立して変調される。

図３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、各光源部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）へ走査させるように変位する。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方向へ走査させるように変位する。このように、走査部２００は、各光源部からのレーザ光を、被照射領域であるスクリーン１１０において第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４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、垂直方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、水平方向である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させる周波数が、第２の方向であるＹ方向へレーザ光を走査させる周波数に比べて高くなるように駆動される。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させることができる。なお、反射ミラー２０２は、共振を用いず駆動することとしても良い。

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させる反射ミラーと、Ｙ方向にレーザ光を走査させる反射ミラーとを設ける構成としても良い。さらに、各色光を分担して走査させる複数の走査部を設ける構成としても良い。

図１に戻って、走査部２００からのレーザ光は、投写光学系１０３を透過した後、反射部１０５に入射する。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。反射部１０５は、光走査装置１２０からのレーザ光をスクリーン１１０の方向へ反射する。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により、画像を鑑賞する。

図５に、光走査装置１２０からの各色光の波長特性について説明するためのｘｙ色度図を示す。すべての色は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各強度比（刺激値）を座標表示することにより、三次元空間上に表される（ＲＧＢ表色系）。各色光の刺激値は、混合した色が色温度４８００Ｋの白色に見えるときに必要な各色の輝度を１とし、それに対する相対比で表される。ＲＧＢ表色系の三次元空間からすべての色度を正の値で表わせるよう座標軸を適当に変換したのが、ＸＹＺ表示系である。三次元空間であるＸＹＺ表示系をＸＹ面上に投影したものがｘｙ色度図である。ｘｙ色度図には、色の要素のうち明度に係る情報を除外して、色相と彩度のみが表される。

点ＮＲ、ＮＧ、ＮＢは、通常の３原色を用いた映像表示方式に用いられるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各色度座標である。点ＮＲ、ＮＧ、ＮＢを頂点とする三角形で囲まれる範囲Ｓ１は、通常の３原色を用いた映像表示方式において、加色混合により得られる色彩の範囲を表すものである。点Ｒは、Ｒ光源部１０１Ｒから供給されるＲ光の色度座標を示す。点Ｇ１は、Ｇ１光源部１０１Ｇから供給されるＧ光の色度座標を示す。点Ｂは、Ｂ光源部１０１Ｂから供給されるＢ光の色度座標を示す。

レーザ光源から供給される各色光は単色性が高いことから、点Ｒ、Ｇ、Ｂは、点ＮＲ、ＮＧ、ＮＢよりも色度図の外縁側にスポットされる。このことから、Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｇ１光源部１０１Ｇ、Ｂ光源部１０１Ｂを用いて得られる色彩の範囲Ｓ２は、範囲Ｓ１よりも広範囲となる。光走査装置は、Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｇ１光源部１０１Ｇ、Ｂ光源部１０１Ｂの３つを用いる場合、通常の３原色を用いた映像表示方式を用いる場合と比較して広範囲な色彩を表現することが可能である。

点Ｙは、Ｙ光源部１０１Ｙから供給される黄色光の色度座標を示す。点Ｇ２は、Ｇ２光源部１０１Ｇから供給されるエメラルドグリーン光の色度座標を示す。本実施例の光走査装置１２０は、５つの色光の加色混合により、点Ｒ、Ｙ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂを頂点とする五角形で囲まれる範囲Ｓ３の色彩を表現することができる。範囲Ｓ３は、ハッチングを付して示した２つの部分、点Ｙ、Ｒ、Ｇ１で囲まれる部分と、点Ｇ２、Ｇ１、Ｂで囲まれる部分とが範囲Ｓ２に加えられた範囲である。従って、光走査装置１２０は、Ｙ光源部１０１Ｙ及びＧ２光源部１０１Ｇ２を設けることにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ピーク波長から離れた波長にピークを有する黄色やエメラルドグリーンを十分に表現することが可能となる。

図６は、各色光の走査を制御するための構成を説明するものである。画像信号入力部１１１は、入力端子から入力された画像信号の特性補正や増幅等を行う。画像信号は、アナログ方式及びディジタル方式のいずれであっても良い。同期／画像分離部１１２は、画像信号入力部１１１からの信号を、画像情報信号、垂直同期信号、水平同期信号に分離し、制御部１１３へ出力する。制御部１１３のうち、走査制御部１２３は、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、走査部２００を駆動する駆動信号を生成する。走査駆動部１１５は、制御部１１３からの駆動信号に応答して走査部２００を駆動する。

水平角度センサ１２５は、スクリーン１１０にてレーザ光をＸ方向へ走査させる反射ミラー２０２（図３参照）の振り角を検出する。垂直角度センサ１２６は、スクリーン１１０にてレーザ光をＹ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角を検出する。信号処理部１２７は、垂直角度センサ１２６の変位からフレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、水平角度センサ１２５の変位からライン開始信号Ｌ＿Ｓｙｎｃをそれぞれ生成し、制御部１１３へ出力する。

Ｒ、Ｇ、Ｂについての画像情報信号が制御部１１３に入力される場合、原色変換部６０１は、Ｒ、Ｇ、Ｂについての画像表示信号を、各光源部により供給される各色光についての画像表示信号に変換する。原色変換部６０１における画像表示信号の変換は、例えば、マトリクス変換及び階調補正により行うことができる。多数の原色により画像を表示するための表示信号の変換についての技術は、例えば、特開２０００−３３８９５０号公報、特開２００４−８６２４５号公報に開示されている。

画像処理部１２１は、制御部１１３に入力された画像情報を走査線ごとの情報に分けてフレームメモリ１１４に出力する。フレームメモリ１１４は、画像処理部１２１からの画像信号をフレーム単位で格納する。光源制御部１２２は、フレームメモリ１１４から読み出される行ごとの画像情報信号を出力する。また、制御部１１３は、フレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、ライン開始信号Ｌ＿Ｓｙｎｃから演算された線速度、及び垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、画素タイミングクロックを生成する。画素タイミングクロックは、レーザ光が各画素上を通るタイミングを知るための信号であって、画像信号に応じて変調されたレーザ光を正確な位置に入射させるためのものである。

Ｒ駆動信号生成部６０３Ｒは、原色変換部６０１で生成されたＲ光についての画像情報信号に基づいて、画素タイミングクロックに同期させた駆動信号を生成する。Ｒ光源駆動部６０５Ｒは、Ｒ駆動信号生成部６０３Ｒからの駆動信号に応じて、Ｒ光源部１０１Ｒを駆動する。Ｙ駆動信号生成部６０３Ｙは、原色変換部６０１で生成された黄色光についての画像情報信号に基づいて、画素タイミングクロックに同期させた駆動信号を生成する。Ｙ光源駆動部６０５Ｙは、Ｙ駆動信号生成部６０３Ｙからの駆動信号に応じて、Ｙ光源部１０１Ｙを駆動する。Ｇ１駆動信号生成部６０３Ｇ１は、原色変換部６０１で生成されたＧ光についての画像情報信号に基づいて、画素タイミングクロックに同期させた駆動信号を生成する。Ｇ１光源駆動部６０５Ｇ１は、Ｇ１駆動信号生成部６０３Ｇ１からの駆動信号に応じて、Ｇ１光源部１０１Ｇ１を駆動する。

Ｇ２駆動信号生成部６０３Ｇ２は、原色変換部６０１で生成されたエメラルドグリーン光についての画像情報信号に基づいて、画素タイミングクロックに同期させた駆動信号を生成する。Ｇ２光源駆動部６０５Ｇ２は、Ｇ２駆動信号生成部６０３Ｇ２からの駆動信号に応じて、Ｇ２光源部１０１Ｇ２を駆動する。Ｂ駆動信号生成部６０３Ｂは、原色変換部６０１で生成されたＢ光についての画像情報信号に基づいて、画素タイミングクロックに同期させた駆動信号を生成する。Ｂ光源駆動部６０５Ｂは、Ｂ駆動信号生成部６０３Ｂからの駆動信号に応じて、Ｂ光源部１０１Ｂを駆動する。振幅変調を用いて各光源部のアナログ制御を行う場合、各駆動信号生成部は、画像情報に応じて振幅が制御されたパルスを有する駆動信号を生成する。パルス幅変調を用いて各光源部のディジタル制御を行う場合、各駆動信号生成部は、画像情報に応じてパルス幅が制御されたパルスを有する駆動信号を生成する。かかる構成により、各光源部は、互いに独立して変調される。

本実施例の光走査装置１２０を用いると、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を走査させる従来の光走査装置を用いる場合よりも広範囲な色彩を表現することができる。また、互いに異なる波長スペクトルの光を供給する各光源部を互いに独立して変調することにより、互いに異なる波長スペクトルの光を用いて色再現性の高い画像を表示することが可能である。これにより、レーザ光を用いて色再現性の高い画像を表示することができるという効果を奏する。また、従来用いる各色光用光源部に加えて、他の波長スペクトルの光を供給するための光源部を用いることから、画像を表示するのに必要なレーザ光のパワーをより分散させることが可能となる。これにより、各光源部の負荷を軽減することもできる。

なお、各色光の走査を制御する構成として、Ｒ、Ｇ、Ｂについての画像情報信号を５つの色光についての画像表示信号に変換するものとして説明しているが、本実施例の光走査装置１２０は、Ｒ、Ｇ、Ｂについての画像信号が入力される構成に限られない。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の他の色光についての画像情報が取り込まれた画像信号が入力される構成であっても良い。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂについての画像信号が入力される場合と比較して、さらに広範囲な色彩を表現することが可能となる。

本実施例では、Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｂ光源部１０１Ｂ以外にＹ光源部１０１Ｙ及びＧ２光源部１０１Ｇ２を設けることとしているが、Ｙ光源部１０１Ｙ及びＧ２光源部１０１Ｇ２のうち少なくとも一方を設ける構成としても良い。Ｒ、Ｇ、Ｂに黄色、エメラルドグリーンのいずれか一方を追加して用いることにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を走査させる従来の光走査装置よりも広範囲な色彩を表現することが可能となる。

例えば、Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｂ光源部１０１Ｂ及びＧ２光源部１０１Ｇ２の４つを用いる場合、それぞれが最大階調のレーザ光を供給するときの光量バランスをＲ：Ｇ１：Ｂ：Ｇ２＝５９％、２３％、１４％、４％とすることが望ましい。これにより、良好なホワイトバランスを得ることができる。これと同様に、Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｂ光源部１０１Ｂ及びＹ光源部１０１Ｙの４つを用いる場合は、それぞれが最大階調のレーザ光を供給するときの光量バランスをＲ：Ｇ１：Ｂ：Ｙ＝５６％、２１％、１６％、４％とすることが望ましい。

また、Ｒ、Ｇ、Ｂを必ずしも含む場合に限らず、互いに異なる波長スペクトルを有するレーザ光を供給する少なくとも４つの色光を用いる構成であれば、広範囲な色彩を表現できる効果を得られる。さらに、５つ以上の色光を用いる構成としても良い。本実施例では、Ｒ、Ｇ、Ｂに追加する色光として、Ｒ及びＧのピーク波長同士の略中間にピークを有する黄色や、Ｇ及びＢのピーク波長同士の略中間にピークを有するエメラルドグリーンを用いている。Ｒ、Ｇ、Ｂに追加する色光としては、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１つのピーク波長の近くにピークを有する色光を選択することとしても良い。例えば、Ｇのピーク波長の近くにピークを有する色光を選択して用いることにより、Ｇに近い色光の再現性を向上させ、かつＧ光のパワーを分散させることが可能となる。

光源部は、各色光について１つずつを設ける構成に限られない。光源部は、互いに異なる波長スペクトルのうちの少なくとも１つに対して１つ以上設けられれば良く、ある色光については２つ以上設けることとしても良い。特に、ＳＨＧレーザ光源を用いるＹ光源部１０１Ｙ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｇ２光源部１０１Ｇ２については、半導体レーザ光源等であるＲ光源部１０１ＲやＢ光源部１０１Ｂよりも最大光量が小さくなることが考えられる。このように最大光量に差がある場合であっても、出力バランスに応じて各光源部の個数を決定することにより、効率的に良好なホワイトバランスを得られる。

ＳＨＧレーザ光源を用いる光源部は、半導体レーザ光源に変調部を設けることにより、波長変換素子であるＳＨＧ素子へ入射させる基本波を変調することができる。基本波を変調することで、波長変換を行わない光源部を用いる場合と同様に階調を表現することができる。なお、ＳＨＧ素子の出射光量は、図７に示すように、基本波の光密度の変化に伴って指数関数に近い変化を示す。振幅変調を用いて階調を表現する場合、ＳＨＧ素子による波長変換効率の変化を考慮した駆動信号を生成する必要がある。なお、基本波の光密度が一定であればＳＨＧ素子の波長変換効率は変化しないことから、パルス幅変調を用いて階調を表現する場合は、波長変換効率の変化についての考慮は不要である。

波長変換素子としては、ＳＨＧ素子を用いる場合に限られない。波長変換素子として、ＳＨＧ素子以外の他の素子、例えば、第三高調波発生（Third Harmonic Generation；THG）素子や、光パラメトリック発振（Optical Parametric Oscillation）素子を用いても良い。ＴＨＧ素子には、いずれも和周波を発生させる第１の非線形光学結晶、及び第２の非線形光学結晶を用いることができる。第１の非線形光学結晶は、ＳＨＧ素子と同様にして第２高調波を出射させる。第２の非線形光学結晶は、第２高調波と、第１の非線形光学結晶で波長変換されなかった基本波とを用いて、第２高調波と基本波の和周波である第３高調波を出射させる。第３高調波は、基本波の３分の１の波長を有する。ＴＨＧ素子は、半導体レーザ光源からのレーザ光を、３分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。ＴＨＧ素子を用いることにより、例えば、赤外光である１２４０ｎｍの基本波を用いて、紫色光である４１３ｎｍの第３高調波を出射させることができる。

ＳＨＧ素子及びＴＨＧ素子が基本波の短波長変換を行うのに対して、ＯＰＯ素子は、基本波の長波長変換を行う。ＯＰＯ素子には、１つの高周波を２つの低周波に分割して出射させる非線形光学結晶を用いることができる。また、ＯＰＯ素子には、２つのミラーを用いた光共振器が併用される。ＯＰＯ素子へ入射させる基本波としては、例えば、ＴＨＧ素子からの高周波を用いることができる。例えば、ＴＨＧ素子により１０６０ｎｍの赤外光から３５５ｎｍの紫外光を発生させた後、ＯＰＯ素子による長波長変換を行うことで、１３００ｎｍの赤外光とともに４８８ｎｍの可視光を出射させることができる。このように、半導体レーザ光源と波長変換素子とを適宜組み合わせることで、所望の波長のレーザ光を供給することができる。

図８は、本発明の実施例２に係る光走査装置８００の要部概略構成を示す。本実施例の光走査装置８００は、レーザ光をＸ方向へ走査させる第１反射ミラー８０１、８０２、８０３と、レーザ光をＹ方向へ走査させる第２反射ミラー８０６を備える走査部を用いて各色光を走査させる。Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光、及びＹ光源部１０１Ｙからの黄色光が入射する位置には、第１ダイクロイックミラー８０４が設けられている。第１ダイクロイックミラー８０４は、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光を透過させ、かつＹ光源部１０１Ｙからの黄色光を反射させることにより、両色光を合成してＧ１Ｙ用第１反射ミラー８０１へ入射させる。

Ｒ光源部１０１Ｒからの赤色光は、Ｒ用第１反射ミラー８０２へ入射する。Ｂ光源部１０１Ｂからの青色光、及びＧ２光源部１０１Ｇ２からのエメラルドグリーン光が入射する位置には、第２ダイクロイックミラー８０５が設けられている。第２ダイクロイックミラー８０５は、Ｂ光源部１０１Ｂからの青色光を透過させ、かつＧ２光源部１０１Ｇ２からのエメラルドグリーン光を反射させることにより、両色光を合成してＢＧ２用第１反射ミラー８０３へ入射させる。

Ｒ用第１反射ミラー８０２は、Ｒ光源部１０１Ｒからの赤色光を反射して第２反射ミラー８０６へ導く。Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１は、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光、及びＹ光源部１０１Ｙからの黄色光を反射して第２反射ミラー８０６へ導く。ＢＧ２用第１反射ミラー８０３は、Ｂ光源部１０１Ｂからの青色光、及びＧ２光源部１０１Ｇ２からのエメラルドグリーン光を反射して第２反射ミラー８０６へ導く。第２反射ミラー８０６は、各第１反射ミラー８０１、８０２、８０３からの各色光を反射してスクリーン１１０へ導く。各第１反射ミラー８０１、８０２、８０３、及び第２反射ミラー８０６は、例えば、誘電体多層膜をコーティングすることで形成できる。第１反射ミラー８０１、８０２、８０３、第２反射ミラー８０６は、誘電体多層膜を用いる構成の他、金属膜を用いる構成としても良い。

Ｒ光源部１０１Ｒ、Ｇ１光源部１０１Ｇ１、Ｂ光源部１０１Ｂ、Ｇ２光源部１０１Ｇ２、Ｙ光源部１０１Ｙからの各レーザ光のピーク波長がそれぞれ６５０ｎｍ、５２０ｎｍ、４４０ｎｍ、４９０ｎｍ、５７０ｎｍであるとする。この場合、最大階調における光量バランスを、例えばＲ：Ｇ１：Ｂ：Ｇ２：Ｙ＝５６％：２１％：１６％：４％：４％とすると、良好なホワイトバランスを得られる。

Ｒ用第１反射ミラー８０２は、Ｒ用第１反射ミラー８０２へ入射するレーザ光の赤色とは異なる他の色の光と比較して、赤色光を高い反射率で反射する。Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１は、Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１へ入射するレーザ光の緑色及び黄色とは異なる他の色の光と比較して、緑色光及び黄色光を高い反射率で反射する。ＢＧ２用第１反射ミラー８０３は、ＢＧ２用第１反射ミラー８０３へ入射するレーザ光の青色及びエメラルドグリーン色とは異なる他の色の光と比較して、青色光及びエメラルドグリーン光を高い反射率で反射する。

反射ミラーは、広範囲な波長領域の光と比較して、狭い波長領域の光に対して容易に高反射率を実現することができる。例えば、一つの色光のみを反射させるＲ用第１反射ミラー８０２の場合、容易に１００％近い反射率を実現できる。また、複数の色光を反射させる反射ミラーの場合、一つの色光のみを反射させる反射ミラーと比較して、反射率が低下することが考えられる。本実施例では、Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１は、５つの色光のうち比較的波長差が小さい緑色光と黄色光とを反射する。ＢＧ２用第１反射ミラー８０３は、５つの色光のうち比較的波長差が小さい青色光とエメラルドグリーン光とを反射する。比較的波長差が小さい２つの色光を選択することで、Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１及びＢＧ２用第１反射ミラー８０３についても、広範囲な波長領域の光を反射させる場合よりも高い反射率を実現できる。

高い反射率にできる波長領域の光のみを各第１反射ミラー８０１、８０２、８０３へ入射させることで、各第１反射ミラー８０１、８０２、８０３へ吸収される光を低減することができる。反射ミラーへの光の吸収を低減することで反射ミラーへの熱の蓄積を低減することができる。反射ミラーへの熱の蓄積を低減することで、反射ミラーの劣化を低減でき、高い信頼性を得ることができる。また、Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１及びＢＧ２用第１反射ミラー８０３でそれぞれ２つの色光を反射することで、色光ごとに反射ミラーを設ける場合よりも反射ミラーの数を少なくすることができる。反射ミラーの数を少なくすることで、光走査装置８００の部品点数を減少させ、簡易な構成とすることができる。

図９は、Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１の反射特性について説明するものである。上記のように、良好なホワイトバランスを得るには、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光の光量を２１％とするのに対して、Ｙ光源部１０１Ｙからの黄色光の光量は４％程度となる。Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー８０１は、緑色光及び黄色光のうち、最大階調における光量が大きい緑色光について、黄色光より高い反射率で反射する。図９に示す反射特性によると、５２０ｎｍの緑色光について１００％近い反射率が実現されるのに対して、５７０ｎｍの黄色光について９９％程度の反射率となる。ＢＧ２用第１反射ミラー８０３についても、青色光及びエメラルドグリーン光のうち、最大階調における光量が大きい青色光について、エメラルドグリーン光より高い反射率とすることができる。

このように、反射ミラーで反射する複数の色光の全てについて最大反射率を実現できなくても、最大階調における光量が最大である一の色光について、他の色光よりも高い反射率とすることが可能である。最大階調における光量が小さい色光については反射ミラーへ熱を蓄積させる影響が少ないことから、最大階調における光量が最大である一の色光について他の色光よりも高い反射率とすることで、熱の蓄積を低減することが可能となる。

なお、第１反射ミラー８０１、８０２、８０３及び色光の組合せは上述のものに限られない。比較的波長差が小さい複数の色光を組み合わせて第１反射ミラーへ入射させる構成であれば良い。例えば、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光とＧ２光源部１０１Ｇ２からのエメラルドグリーン光を１つの第１反射ミラーで反射させることとしても良い。また、光走査装置８００を用いて走査させる色光の波長に応じて、反射ミラーの数や色光の組合せを決定することができる。例えば、１つの第１反射ミラーで３つ以上の色光を反射させることとしても良い。この場合、反射ミラーは、３つ以上の色光のうち、最大階調における光量が最大である一の色光について、他の色光と比較して高い反射率とすることができる。

さらに、５つの色光に対して５つの第１反射ミラーを用いる構成としても良い。この場合、各反射ミラーについて１００％近い反射率を実現することで、反射ミラーにおける熱の蓄積を最小限とすることができる。本実施例は、第１反射ミラー及び第２反射ミラーを備える走査部を用いる構成に限られず、上記実施例１のように２方向へレーザ光を走査させる走査部を用いる構成としても良い。

図１０は、本発明の実施例３に係る光走査装置の要部概略構成を示す。本実施例の光走査装置は、８個のＧ１光源部１０１Ｇ１、２個のＢ光源部１０１Ｂ、２個のＲ光源部１０１Ｒ、２個のＧ２光源部１０１Ｇ２、１個のＹ光源部１０１Ｙを有する。Ｇ１光源部１０１Ｇ１は、第１色光である緑色光を供給する第１色光用光源部である。Ｒ光源部１０１Ｒは、第２色光である赤色光を供給する第２色光用光源部である。第１色光用光源部であるＧ１光源部１０１Ｇ及び第２色光用光源部であるＲ光源部１０１Ｒが出力バランスに応じて互いに異なる個数で設けられる他、他の光源部１０１Ｂ、１０１Ｇ２、１０１Ｙについても出力バランスに応じて個数が決定されている。

Ｇ１光源部１０１Ｇ１以外の各色光用光源部１０１Ｂ、１０１Ｙ、１０１Ｒ、１０１Ｇ２は、Ｇ１光源部１０１Ｇ１が緑色光を供給する方向に対して略直交する方向を向けて配置されている。Ｇ１光源部１０１Ｇ１と、Ｇ１光源部以外の他の光源部１０１Ｂ、１０１Ｙ、１０１Ｒ、１０１Ｇ２を離して配置することで、個数が最大となるＧ１光源部１０１Ｇ１に対して十分なスペースを確保することができる。Ｂ光源部１０１Ｂからの青色光及びＹ光源部１０１Ｙからの黄色光と、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光とが交差する位置には、第１ダイクロイックミラー１００３が設けられている。第１ダイクロイックミラー１００３は、緑色光を透過し、青色光及び黄色光を反射する。Ｇ１光源部１０１Ｇ１及び第１ダイクロイックミラー１００３の間には、凸レンズ１００１及び凹レンズ１００２が設けられている。凸レンズ１００１及び凹レンズ１００２は、不図示の走査部に合わせて、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの８本のレーザ光の集束及び平行化を行う。

Ｒ光源部１０１Ｒからの赤色光及びＧ２光源部１０１Ｇ２からのエメラルドグリーン光と、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光とが交差する位置には、第２ダイクロイックミラー１００４が設けられている。第２ダイクロイックミラー１００４は、緑色光、青色光及び黄色光を透過し、赤色光及びエメラルドグリーン光を反射する。なお、Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの８本のレーザ光を走査部へ入射可能であれば凸レンズ１００１及び凹レンズ１００２に代えて他の構成を用いても良い。

Ｇ１光源部１０１Ｇ１からの緑色光は、凸レンズ１００１及び凹レンズ１００２で間隔が狭められた後、２つのダイクロイックミラー１００３、１００４を透過する。Ｂ光源部１０１Ｂからの青色光、及びＹ光源部１０１Ｙからの黄色光は、第１ダイクロイックミラー１００３で反射し光路が９０度折り曲げられた後、第２ダイクロイックミラー１００４を透過する。Ｒ光源部１０１Ｒからの赤色光、及びＧ２光源部１０１Ｇ２からのエメラルドグリーン光は、第２ダイクロイックミラー１００４で反射し光路が９０度折り曲げられた後、第２ダイクロイックミラー１００４を透過した緑色光、青色光及び黄色光とともに、不図示の走査部の方向へ進行する。このようにして、各色光を合成して走査部へ入射させる。走査部は、合成された各色光を走査させる。

例えば、一般に、赤色レーザ光源は安価かつ大出力であるのに対して、緑色レーザ光源は高価かつ低出力である。Ｇ１光源部１０１Ｇ１及びＲ光源部１０１Ｒを同じ個数とすると、良好なホワイトバランスを得るためには、Ｒ光源部１０１Ｒの出力をＧ１光源部１０１Ｇ１の出力と同じ程度にまで落とす必要が生じ、無駄を生じさせてしまう。緑色光及び赤色光以外の色光についても、出力差が認められるにもかかわらず光源部の数を揃える場合、無駄が生じることとなる。光源部の無駄が生じる場合、光学系の大型化、複雑化も招くこととなり、価格の高騰や小型化の妨げが引き起こされる。

本実施例では、各色光用光源部のうち少なくとも２つを互いに異なる個数で設けることにより、互いに最大出力に差がある場合に、出力バランスに応じて各色光用光源部の個数を決定することができる。そのため、最大出力が大きい光源部の出力を、最大出力が小さい他の光源部の出力と同じ程度にまで落とす必要が無く、最大出力が大きい光源部が無駄になるようなことを回避できる。これにより、各色光の出力バランスに応じて効率良く複数の色光を走査させることが可能な光走査装置を得られる。また、最大出力が大きい光源部を必要以上に多く設ける必要が無くなることから、光走査装置を簡易かつ安価な構成とすることができる。色光ごとに光源部の数を異ならせる場合、レーザ光ごとに走査部を設けることとすると、光走査装置の構成が複雑になるばかりでなく駆動が困難となる。本実施例のように各色光を合成して走査部へ入射させることで、色光ごとに異なる数の光源部を設ける構成としても、構成の複雑化や駆動の負担を軽減することができる。

なお、各色光を合成するための構成や各色光用光源部の個数及び配置は、本実施例で説明するものに限られない。各色光用光源部から供給される色光の波長や出力差に応じて適宜構成を設定することができる。また、１つに合成された各色光を走査部へ入射させる構成に限られず、図８に示す光走査装置８００のように複数の反射ミラーを用いる場合も、各色光用光源部のうち少なくとも２つを異なる個数で設けることとしても良い。

ここで、赤色、緑色、青色以外の色光の追加に関して、光走査装置を用いる画像表示装置の利点について説明する。例えば、３つの空間光変調装置を用いるいわゆる３板式プロジェクタの場合、３つの空間光変調装置からの変調光をクロスダイクロイックプリズムで合成するのが一般的である。４つ以上の色光の合成は、クロスダイクロイックプリズムを追加することで可能となる。また、複数のクロスダイクロイックプリズムを用いて複数の色光を合成する場合、クロスダイクロイックプリズムへ色光を入射させる位置によって空間光変調装置から投写レンズまでの光学距離に差が生じることとなる。空間光変調装置から投写レンズまでの光学距離の調整を行うには、さらに補正レンズ等が必要となる。３板式プロジェクタの場合、色光の追加とともにクロスダイクロイックプリズムや補正レンズを追加することにより光学系が複雑になることが考えられる。

１つの空間光変調装置を用いるいわゆる単板式プロジェクタの場合、例えば、１フレームを分割して、色光ごとの変調を順次行う手法が採られる。この場合、色光の数が多くなるほど１フレームのうち各色に割り当てられる期間が短くなる上、階調数を増加させることも困難となる。さらに、カラーブレイクアップを低減するには、色光の数が多くなるほどフレーム周波数を増加させねばならないという困難もある。

光走査装置により各色光を走査させる画像表示装置の場合、色光ごとにフレームを分割せず、１フレーム中にて各色光を同時に走査させることができるという利点がある。また、画像信号に応じて各色光を走査させることが可能であれば光源部や走査部を追加する以外に構造を複雑にする必要が無く色光の数を容易に増やすことができ、かつ光学系を簡易な構成にできるという利点もある。

光走査装置を用いて各色光を走査させる場合、互いに近似する色の色光について、他の色光と比較して、被走査面における間隔を狭くして走査させることが望ましい。互いに近似する色とは、各色光用光源部からの各色光のうちピーク波長が近い色をいうものとする。例えば、図１１に示すように、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ１）、青色光（Ｂ１）の他、緑色に近似する色光（Ｇ２）、青色に近似する色光（Ｂ２）を走査させるとする。互いに近似する色のＧ１及びＧ２は、他の色光であるＲ、Ｂ１、Ｂ２と比較して、スクリーン１１０上における間隔を狭くして走査させる。また、互いに近似する色のＢ１及びＢ２は、他の色光であるＲ、Ｇ１、Ｇ２と比較して、スクリーン１１０上における間隔を狭くして走査させる。このように、互いに近似する色の色光について走査位置を近づけ、かつ他の色光について走査位置を遠ざけることで、フリッカを低減することが可能となる。

図１２は、各色光用光源部付近の好適な構成について説明するものである。図１２に示すＲ光源部１２００Ｒ及びＧ１光源部１２００Ｇ１は、１つのパッケージ中に設けられている。Ｇ１光源部１２００Ｇ１は、第１色光である緑色光を供給する第１色光用光源部である。Ｒ光源部１２００Ｒは、第２色光である赤色光を供給する第２色光用光源部である。

Ｇ１光源部１２００Ｇは、それぞれコリメータレンズ１２０３を経た３つのＧ１光源用半導体レーザ１２０１からの光をＳＨＧ素子１２０４へ入射させる。ＳＨＧ素子１２０４は、第１レーザ光源であるＧ１光源用半導体レーザ１２０１からの光を波長変換する第１色光用波長変換素子である。Ｇ１光源部１２００Ｇは、ＳＨＧ素子１２０４で波長変換された光を供給する。Ｒ光源部１２００Ｒは、第２色光である赤色光を供給する第２レーザ光源である３つのＲ光源用半導体レーザ１２０２を有する。Ｒ光源部１２００Ｒは、それぞれコリメータレンズ１２０３を経た３つのＲ光源用半導体レーザ１２０２からの光を供給する。

３つのＧ１光源用半導体レーザ１２０１及び３つのＲ光源用半導体レーザ１２０２は、いずれも放熱部１２０５上に配置されている。放熱部１２０５は、Ｇ１光源用半導体レーザ１２０１及びＲ光源用半導体レーザ１２０２の駆動により発生した熱をパッケージ外へ放出する。ＳＨＧ素子１２０４と接するように設けられた温度制御部１２０７は、ＳＨＧ素子１２０４の温度を制御する。

波長変換素子であるＳＨＧ素子１２０４は、温度により波長変換効率が変化する特性を示す。温度制御部１２０７は、ＳＨＧ素子１２０４の温度が基準値の所定範囲、例えば±１度となるように、ＳＨＧ素子１２０４の温度を制御する。温度制御部１２０７及び放熱部１２０５の間には、断熱部１２０６が設けられている。断熱部１２０６は、温度制御部１２０７及び放熱部１２０５を介して、第１レーザ光源であるＧ１光源用半導体レーザ１２０２及び第２レーザ光源であるＲ光源用半導体レーザ１２０２と、第１色光用波長変換素子であるＳＨＧ素子１２０４とを断熱する。断熱部１２０６は、例えば、硝子部材やセラミック部材により構成することができる。

ＳＨＧ素子１２０４と、発熱体である半導体レーザ１２０１、１２０２とを断熱部１２０６により熱的に絶縁することにより、半導体レーザ１２０１、１２０２からの熱による波長変換効率の変化を低減することができる。また、Ｒ光源部１２００Ｒ及びＧ１光源部１２００Ｇ１は、１つのパッケージに収める場合であっても、両光源部の半導体レーザ１２０１、１２０２とＳＨＧ素子１２０４の間に断熱部１２０６を介在させることで、波長変換効率の変化を低減することができる。これにより、波長変換効率の変化を低減し、かつ光源部をコンパクトにすることができる。

なお、Ｒ光源部１２００Ｒ及びＧ１光源部１２００Ｇ１の他、他の色光用光源部を集積させる構成としても良い。また、波長変換素子を用いる光源部と波長変換素子を用いない光源部とを集積させる場合のみならず、波長変換素子を用いる光源部同士を集積させる場合にも、断熱部を設けることで波長変換効率の変化を低減することができる。さらに、２つの色光について光源部を集積させる場合のみならず、３つ以上の色光について光源部を集積させることとしても良い。

図１３は、本発明の実施例４に係る画像表示装置１３００の概略構成を示す。画像表示装置１３００は、観察者側に設けられたスクリーン１３０５にレーザ光を供給し、スクリーン１３０５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１３００は、上記実施例１と同様に、光走査装置１２０を有する。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。光走査装置１２０からのレーザ光は、投写光学系１０３を透過した後、スクリーン１３０５に入射する。本実施例の場合も、ビーム状の光を用いて色再現性の高い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、光走査装置はレーザ光を供給する光源部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、各光源部は、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、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。

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に用いる場合に適している。

１００画像表示装置、１０１光源部群、１０１ＲＲ光源部、１０１ＹＹ光源部、１０１Ｇ１Ｇ１光源部、１０１Ｇ２Ｇ２光源部、１０１ＢＢ光源部、１０２、１０３投写光学系、１０５反射部、１０７筐体、１１０スクリーン、１２０光走査装置、２００走査部、２２１半導体レーザ光源、２２２レンズ系、２２３ＳＨＧ素子、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、１１１画像信号入力部、１１２同期／画像分離部、１１３制御部、１１４フレームメモリ、１１５走査駆動部、１２１画像処理部、１２２光源制御部、１２３走査制御部、１２５水平角度センサ、１２６垂直角度センサ、１２７信号処理部、６０１原色変換部、６０３ＲＲ駆動信号生成部、６０３ＹＹ駆動信号生成部、６０３Ｇ１Ｇ１駆動信号生成部、６０３Ｇ２Ｇ２駆動信号生成部、６０３ＢＢ駆動信号生成部、６０５ＲＲ光源駆動部、６０５ＹＹ光源駆動部、６０５Ｇ１Ｇ１光源駆動部、６０５Ｇ２Ｇ２光源駆動部、６０５ＢＢ光源駆動部、８００光走査装置、８０１Ｇ１Ｙ用第１反射ミラー、８０２Ｒ用第１反射ミラー、８０３ＢＧ２用第１反射ミラー、８０４第１ダイクロイックミラー、８０５第２ダイクロイックミラー、８０６第２反射ミラー、１００１凸レンズ、１００２凹レンズ、１００３第１ダイクロイックミラー、１００４第２ダイクロイックミラー、１２００Ｇ１Ｇ１光源部、１２００ＲＲ光源部、１２０１Ｇ１光源用半導体レーザ、１２０２Ｒ光源用半導体レーザ、１２０３コリメータレンズ、１２０４ＳＨＧ素子、１２０５放熱部、１２０６断熱部、１２０７温度制御部、１３００画像表示装置、１３０５スクリーン。

Claims

赤色光を出射する第１の光源部、緑色光を出射する第２の光源部、青色光を出射する第３の光源部、５５０ナノメートル以上５９０ナノメートル以下にピーク波長を有する色光を出射する第４の光源部、４７０ナノメートル以上５００ナノメートル以下にピーク波長を有する色光を出射する第５の光源部、を含む５つの光源部群と、
前記光源部群から出射する複数の色光を、第１の方向および前記第１の方向と交差する第２の方向へ走査させる走査部と、を備え、
前記走査部は、
前記赤色光を当該赤色光とは異なる他の色光の反射率よりも高い反射率で反射し、かつ走査する第１の反射ミラーと、
前記緑色光を当該緑色光とは異なる他の色光の反射率よりも高い反射率で反射し、かつ走査する第２の反射ミラーと、
前記青色光を当該青色光とは異なる他の色光の反射率よりも高い反射率で反射し、かつ走査する第３の反射ミラーと、
前記５５０ナノメートル以上５９０ナノメートル以下にピーク波長を有する色光を当該色光とは異なる他の色光の反射率よりも高い反射率で反射し、かつ走査する第４の反射ミラーと、
前記４７０ナノメートル以上５００ナノメートル以下にピーク波長を有する色光を当該色光とは異なる他の色光の反射率よりも高い反射率で反射し、かつ走査する第５の反射ミラーと、を有し、
前記光源部群から出射する複数の色光のうち互いに近似する色の少なくとも２つの色光について、前記互いに近似する色光以外の他の色光と比較して、前記光源部群から出射する色光を走査させる被走査面における間隔を狭くして走査させることを特徴とする光走査装置。
前記光源部群は、互いに独立して変調されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記光源部群は、互いに異なるピーク波長のうちの少なくとも１つに対して１つ以上設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
第１色光を出射する第１色光用光源部と、第２色光を出射する第２色光用光源部と、を有し、
前記第１色光用光源部及び前記第２色光用光源部は、互いに異なる個数で設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
前記光源部群は、波長変換素子を有し、前記波長変換素子へ入射させる基本波を変調することで階調を表現することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
前記光源部群は、レーザ光を出射するレーザ光源、及び前記レーザ光源からの光を波長変換する波長変換素子を有し、
前記レーザ光源と前記波長変換素子とを断熱する断熱部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
第１色光を出射する第１色光用光源部と、第２色光を出射する第２色光用光源部と、を有し、
前記第１色光用光源部は、第１レーザ光源から出射する光を波長変換する第１色光用波長変換素子を用いて前記第１色光を出射し、
前記第２色光用光源部は、前記第２色光を出射する第２レーザ光源を有し、
前記断熱部は、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源と、前記第１色光用波長変換素子とを断熱することを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
光走査装置からの光により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、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置。