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JP2007121538A - Image display device - Google Patents

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JP2007121538A
JP2007121538A JP2005311460A JP2005311460A JP2007121538A JP 2007121538 A JP2007121538 A JP 2007121538A JP 2005311460 A JP2005311460 A JP 2005311460A JP 2005311460 A JP2005311460 A JP 2005311460A JP 2007121538 A JP2007121538 A JP 2007121538A
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JP
Japan
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optical system
light
condensing optical
scanning unit
image display
Prior art date
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JP2005311460A
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Japanese (ja)
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Inventor
Tetsuro Yamazaki
哲朗 山▲崎▼
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device that can display an image with high resolution with a simple configuration. <P>SOLUTION: The image display device displays an image by scanning an irradiation objective surface S with a beam light modulated according to image signals. The device is equipped with a light source unit 101G for supplying the beam light, a scanning unit for scanning the beam light from the light source unit 101G, and a condensing optical system LM1 for condensing the beam light, wherein the scanning unit is equipped with a reflecting mirror 202 for reflecting the beam light, and the condensing optical system LN1 forms a beam waist BW at a position farther from the reflecting mirror 202 than the middle position M between the reflecting mirror 202 and the irradiation objective surface S. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像表示装置、特に、画像信号に応じて変調されたビーム光を走査させるこ
とにより画像を表示する画像表示装置の技術に関する。
The present invention relates to an image display apparatus, and more particularly to a technique of an image display apparatus that displays an image by scanning a light beam modulated in accordance with an image signal.

近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を走査させることで画像を表示す
るレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、色純度が高い、コヒーレンスが高
く整形が容易である等の特徴を有する。このため、レーザプロジェクタにより、高解像度
かつ色再現性が良好な画像を表示することが期待されている。レーザ光の走査には、光を
反射している状態の反射ミラーを振動させることによって光を走査させる構成を用いるこ
とができる。レーザプロジェクタにおいて、反射ミラーを用いてレーザ光を走査させる技
術は、例えば、特許文献1に提案されている。
In recent years, a laser projector that displays an image by scanning laser light has been proposed as an image display device that displays an image. Laser light has features such as high color purity, high coherence, and easy shaping. Therefore, it is expected that a laser projector displays an image with high resolution and good color reproducibility. For scanning with laser light, a configuration in which light is scanned by vibrating a reflecting mirror in a state of reflecting light can be used. For example, Patent Document 1 proposes a technique for scanning a laser beam using a reflection mirror in a laser projector.

特開2003−21800号公報JP 2003-21800 A

高い解像度の画像を表示するには、画像の1フレーム期間において多くの画素を形成す
るために、レーザ光を高速に走査させることとなる。反射ミラーの高速かつ正確な駆動を
行うには反射ミラーの偏向角をできるだけ小さくすることが望まれることから、特に、大
型な画像を表示する場合には、スクリーン等の被照射面と反射ミラーとの間の距離を長く
することが求められている。ビーム径が最小となるビームウェストが反射ミラーの位置と
なるように光学系を構成すると、被照射面に形成されるレーザ光のスポットが一つの画素
より大きくなることが考えられる。被照射面と反射ミラーとの間の距離を長くするほど、
またビームウェストにてレーザ光を細く絞るほど、被照射面におけるスポットは大きくな
る。この場合、一つの画素にスポットを収めるためにさらに光学系を追加する必要がある
ことから、光学系の複雑化を招くこととなる。また、特許文献1に提案される構成では、
被照射面の位置にビームウェストを形成している。この場合、反射ミラーにおけるビーム
径が大きくなることから、大型な反射ミラーを用いる必要を生じる。反射ミラーが大型に
なると、高速かつ大きな偏向角で反射ミラーを振動させることが非常に困難である。
In order to display a high-resolution image, laser light is scanned at a high speed in order to form many pixels in one frame period of the image. In order to drive the reflecting mirror at high speed and accurately, it is desirable to make the deflection angle of the reflecting mirror as small as possible. Therefore, particularly when displaying a large image, an irradiated surface such as a screen and the reflecting mirror There is a need to increase the distance between the two. If the optical system is configured such that the beam waist having the minimum beam diameter is the position of the reflecting mirror, it is conceivable that the spot of the laser beam formed on the irradiated surface is larger than one pixel. The longer the distance between the illuminated surface and the reflecting mirror,
The spot on the irradiated surface becomes larger as the laser beam is narrowed down by the beam waist. In this case, since it is necessary to add an optical system in order to fit a spot in one pixel, the optical system becomes complicated. In the configuration proposed in Patent Document 1,
A beam waist is formed at the position of the irradiated surface. In this case, since the beam diameter in the reflection mirror becomes large, it is necessary to use a large reflection mirror. When the reflecting mirror becomes large, it is very difficult to vibrate the reflecting mirror at a high speed and with a large deflection angle.

被照射面、及び反射ミラーのいずれか一方にビームウェストを形成することによる不具
合を回避するために、被照射面と反射ミラーとの中間位置にビームウェストを形成するこ
とが考えられる。しかしながら、反射ミラーから被照射面までに1m以上の光路を確保す
るような場合には、被照射面から反射ミラーまでの光路にて、画素や反射ミラーに収まる
程度、例えば1mmほどのビーム径を維持させることは非常に困難である。このように、
ビーム光の走査により画像を表示する従来の技術では、簡易な構成により高い解像度の画
像を表示することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなさ
れたものであり、簡易な構成により高い解像度の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。
In order to avoid problems caused by forming a beam waist on either the irradiated surface or the reflecting mirror, it is conceivable to form a beam waist at an intermediate position between the irradiated surface and the reflecting mirror. However, in the case where an optical path of 1 m or more is secured from the reflecting mirror to the irradiated surface, the beam diameter of about 1 mm, for example, fits in the pixel or the reflecting mirror in the optical path from the irradiated surface to the reflecting mirror. It is very difficult to maintain. in this way,
In the conventional technique for displaying an image by scanning light beams, there is a problem that it is difficult to display an image with a high resolution with a simple configuration. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an image display apparatus capable of displaying a high-resolution image with a simple configuration.

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、画像信号に応じて変
調されたビーム光を、被照射面を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であ
って、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を走査させる走査部と、ビー
ム光を集光させる集光光学系と、を有し、集光光学系は、走査部と被照射面との中間位置
よりも走査部から遠い位置においてビームウェストを形成す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。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, there is provided an image display device that displays an image by scanning a surface to be irradiated with a light beam modulated in accordance with an image signal. A light source unit that supplies the beam light, a scanning unit that scans the beam light from the light source unit, and a condensing optical system that condenses the beam light. It is possible to provide an image display device characterized by forming a beam waist at a position farther from the scanning unit than an intermediate position with respect to the surface.

走査部と被照射面との中間位置よりも走査部から遠い位置においてビームウェイトを形
成する構成とすると、走査部の位置にビームウェストを形成する場合と比較して、被照射
面でのスポット径を低減することが可能となる。被照射面の位置にビームウェストを形成
する場合と比較すると、走査部でのビーム径を低減することができる。本発明によると、
画面サイズ及び解像度に応じた画素領域にスポットを収め、かつ、走査部の位置にてビー
ム径が最小となるように、ビームウェストの位置の最適化が可能となる。画素領域にスポ
ットを収めることで解像度に応じた高精細な表示を可能とする。走査部の位置におけるビ
ーム径を最小とすることで、走査部に用いられる反射ミラーのサイズを小さくすることが
できる。反射ミラーを小型にできることで、高速かつ大きな偏向角により反射ミラーを振
動させることが可能となる。さらに、本発明はビームウェストの位置を適宜調整するのみ
で実現可能であるから、新たな光学系を不要とし、簡易な構成とすることができる。これ
により、簡易な構成により高い解像度の画像を表示することが可能な画像表示装置を得ら
れる。
When the beam weight is formed at a position farther from the scanning unit than the intermediate position between the scanning unit and the irradiated surface, the spot diameter on the irradiated surface is compared with the case where the beam waist is formed at the position of the scanning unit. Can be reduced. Compared with the case where a beam waist is formed at the position of the irradiated surface, the beam diameter at the scanning portion can be reduced. According to the present invention,
It is possible to optimize the position of the beam waist so that the spot is placed in the pixel area corresponding to the screen size and the resolution, and the beam diameter is minimized at the position of the scanning unit. By placing spots in the pixel area, high-definition display according to the resolution is possible. By minimizing the beam diameter at the position of the scanning unit, the size of the reflection mirror used in the scanning unit can be reduced. Since the reflection mirror can be made small, the reflection mirror can be vibrated at high speed and with a large deflection angle. Furthermore, since the present invention can be realized only by adjusting the position of the beam waist as appropriate, a new optical system is not required and a simple configuration can be achieved. Thereby, an image display device capable of displaying an image with a high resolution with a simple configuration can be obtained.

また、本発明の好ましい態様によれば、集光光学系は、中間位置と被照射面との間の光
路中においてビームウェストを形成することが望ましい。これにより、画素領域にスポッ
トを収めることができ、かつ走査部の位置でのビーム径を小さくすることができる。
According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the condensing optical system forms a beam waist in the optical path between the intermediate position and the irradiated surface. As a result, spots can be accommodated in the pixel region, and the beam diameter at the position of the scanning unit can be reduced.

また、本発明の好ましい態様によれば、光源部と走査部との間に設けられ、光源部から
のビーム光を走査部にて集光させる第1集光光学系と、走査部と被照射面との間に設けら
れ、第1集光光学系からのビーム光を集光させることによりビームウェストを形成する第
2集光光学系と、を有することが望ましい。第1集光光学系は、走査部の反射ミラーにて
ビーム径が十分小さくなるようにビーム光を集光させる。走査部と被照射面との間に設け
られる第2集光光学系のみを用いる場合と比較して、第1集光光学系を併せて用いること
で、走査部の位置でのビーム径を小さくすることが可能となる。これにより、走査部の位
置でのビーム径をさらに小さくし、かつ最適な位置にビームウェストを設定することがで
きる。
Moreover, according to the preferable aspect of this invention, the 1st condensing optical system which is provided between the light source part and the scanning part and condenses the beam light from a light source part in a scanning part, a scanning part, and to-be-irradiated And a second condensing optical system that forms a beam waist by condensing the beam light from the first condensing optical system. The first condensing optical system condenses the beam light so that the beam diameter becomes sufficiently small by the reflection mirror of the scanning unit. Compared to the case of using only the second condensing optical system provided between the scanning unit and the irradiated surface, the beam diameter at the position of the scanning unit is reduced by using the first condensing optical system together. It becomes possible to do. Thereby, the beam diameter at the position of the scanning unit can be further reduced and the beam waist can be set at an optimum position.

また、本発明の好ましい態様としては、走査部と第2集光光学系との間に設けられ、ビ
ーム光のビーム径を調整するビーム径調整光学系を有し、第2集光光学系は、ビーム径調
整光学系からのビーム光を集光させることが望ましい。第2集光光学系には、第1集光光
学系により走査部付近にて集光された後のレーザ光が入射する。第1集光光学系による集
光後所定のビーム径に戻ったビーム光を第2集光光学系へ入射させるためには、走査部と
第2集光光学系との間の距離を長く取ることとなる。走査しているビーム光を第2集光光
学系で取り込むためには、走査部と第2集光光学系との間の距離が長くなるに従い大型な
第2集光光学系が必要となる。ビーム径調整光学系によりビーム径を適宜調整可能な構成
とすることで、走査部と第2集光光学系との間の距離を長く取る必要が無くなる。また、
走査部に近い位置に第2集光光学系を配置可能とすることで、小型な第2集光光学系を用
いることができる。このように、光学系の構成に応じてビーム径を適宜調整することで、
光学系の構成の自由度を増加させることができる。
Moreover, as a preferable aspect of the present invention, a beam diameter adjusting optical system that adjusts the beam diameter of the beam light is provided between the scanning unit and the second light collecting optical system. It is desirable to collect the beam light from the beam diameter adjusting optical system. The laser light after being condensed near the scanning unit by the first condensing optical system is incident on the second condensing optical system. In order to make the beam light that has returned to a predetermined beam diameter after being condensed by the first condensing optical system enter the second condensing optical system, the distance between the scanning unit and the second condensing optical system is increased. It will be. In order to capture the scanning beam light with the second condensing optical system, a larger second condensing optical system is required as the distance between the scanning unit and the second condensing optical system becomes longer. By adopting a configuration in which the beam diameter can be appropriately adjusted by the beam diameter adjusting optical system, it is not necessary to increase the distance between the scanning unit and the second condensing optical system. Also,
By enabling the second condensing optical system to be disposed at a position close to the scanning unit, a small second condensing optical system can be used. Thus, by appropriately adjusting the beam diameter according to the configuration of the optical system,
The degree of freedom of the configuration of the optical system can be increased.

また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、ビーム光を反射する反射ミラーを有
し、反射ミラーを共振動作させることによりビーム光を走査させることが望ましい。反射
ミラーを共振動作させることにより、反射ミラーの変位量を増大させることが可能である
。これにより、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。本発明
では、小型で共振動作させることが可能な反射ミラーを用いることができる。
Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the scanning unit includes a reflection mirror that reflects the beam light, and the beam light is scanned by causing the reflection mirror to resonate. By causing the reflecting mirror to resonate, the amount of displacement of the reflecting mirror can be increased. Thereby, the laser beam can be efficiently scanned with a small amount of energy. In the present invention, it is possible to use a reflection mirror that is small and can be resonated.

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、互いに異なるピーク波長を有する複
数の色光であるビーム光を供給し、集光光学系は、色光ごとに設けられ、かつ、ピーク波
長に対応する位置にビームウェストを形成することが望ましい。ビーム光は、波長が大き
いほど広がり易い。ピーク波長に対応する位置にビームウェストを形成する集光光学系を
用いることにより、被照射面における各色光のスポットの大きさを均一にすることができ
る。これにより、色ずれを低減し、高品質な画像を表示することができる。
As a preferred embodiment of the present invention, the light source unit supplies beam light that is a plurality of color lights having different peak wavelengths, and the condensing optical system is provided for each color light and corresponds to the peak wavelength. It is desirable to form a beam waist at the position. The beam light tends to spread as the wavelength increases. By using a condensing optical system that forms a beam waist at a position corresponding to the peak wavelength, the spot size of each color light on the irradiated surface can be made uniform. Thereby, color shift can be reduced and a high quality image can be displayed.

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。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

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は、画像信号に応じて変調されたビーム光を、スクリーン110の
被照射面S上を走査させることにより画像を表示する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an image display apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The image display device 100 is a so-called rear projector that supplies laser light to one surface of the screen 110 and observes an image by observing light emitted from the other surface of the screen 110. The image display apparatus 100 displays an image by causing the light beam modulated according to the image signal to scan on the irradiated surface S of the screen 110.

画像表示装置100は、R光用光源部101Rと、G光用光源部101Gと、B光用光
源部101Bとを有する。R光用光源部101Rは、ビーム光である赤色レーザ光(以下
、「R光」という。)を供給する半導体レーザである。G光用光源部101Gは、ビーム
光である緑色レーザ光(以下、「G光」という。)を供給する半導体レーザである。B光
用光源部101Bは、ビーム光である青色レーザ光(以下、「B光」という。)を供給す
る半導体レーザである。各色光用光源部101R、101G、101Bは、それぞれ画像
信号に応じて変調されたレーザ光であって、互いに異なるピーク波長を有する色光を供給
する。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。
The image display apparatus 100 includes an R light source unit 101R, a G light source unit 101G, and a B light source unit 101B. The R light source unit 101R is a semiconductor laser that supplies red laser light (hereinafter referred to as “R light”) that is beam light. The G light source unit 101G is a semiconductor laser that supplies green laser light (hereinafter referred to as “G light”), which is beam light. The light source unit 101B for B light is a semiconductor laser that supplies blue laser light (hereinafter referred to as “B light”) that is beam light. Each of the color light source units 101R, 101G, and 101B supplies laser light that is modulated according to an image signal and has different peak wavelengths. As the modulation according to the image signal, either amplitude modulation or pulse width modulation may be used.

集光光学系LN1は、R光用光源部101Rとクロスダイクロイックプリズム103と
の間、G光用光源部101Gとクロスダイクロイックプリズム103との間、B光用光源
部101Bとクロスダイクロイックプリズム103との間にそれぞれ設けられている。こ
のように、集光光学系LN1は、色光ごとに設けられている。集光光学系LN1は、それ
ぞれレーザ光を集光させる。集光光学系LN1は単独のレンズにより構成する場合に限ら
れず、複数のレンズにより構成することとしても良い。各色光用光源部101R、101
G、101Bからの光は、それぞれ集光光学系LN1を透過した後、クロスダイクロイッ
クプリズム103へ入射する。
The condensing optical system LN1 includes a light source unit for R light 101R and a cross dichroic prism 103, a light source unit for G light 101G and a cross dichroic prism 103, and a light source unit for B light 101B and a cross dichroic prism 103. Each is provided in between. Thus, the condensing optical system LN1 is provided for each color light. The condensing optical system LN1 condenses each laser beam. The condensing optical system LN1 is not limited to being configured by a single lens, and may be configured by a plurality of lenses. Each color light source 101R, 101
The light from G and 101B passes through the condensing optical system LN1 and then enters the cross dichroic prism 103.

クロスダイクロイックプリズム103は、2つのダイクロイック膜103a、103b
を有する。第1ダイクロイック膜103a、及び第2ダイクロイック膜103bは、X字
型に直交して配置される。R光用光源部101RからのR光は、第1ダイクロイック膜1
03aで反射し、かつ第2ダイクロイック膜103bを透過することにより、走査部20
0の方向へ進行する。G光用光源部101GからのG光は、第1ダイクロイック膜103
a及び第2ダイクロイック膜103bを透過することにより、走査部200の方向へ進行
する。B光用光源部101BからのB光は、第2ダイクロイック膜103bで反射し、か
つ第1ダイクロイック膜103aを透過することにより、走査部200の方向へ進行する
。このように、クロスダイクロイックプリズム103は、R光、G光及びB光を合成する
The cross dichroic prism 103 includes two dichroic films 103a and 103b.
Have The first dichroic film 103a and the second dichroic film 103b are arranged orthogonal to the X shape. The R light from the R light source 101R is emitted from the first dichroic film 1
Reflecting at 03a and transmitting through the second dichroic film 103b, the scanning unit 20
Proceed in the direction of zero. The G light from the G light source 101G is emitted from the first dichroic film 103.
The light travels in the direction of the scanning unit 200 by passing through a and the second dichroic film 103b. The B light from the B light source unit 101B is reflected by the second dichroic film 103b and passes through the first dichroic film 103a, thereby traveling toward the scanning unit 200. Thus, the cross dichroic prism 103 combines the R light, the G light, and the B light.

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、回転軸である第1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、第1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、第1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、第1トーションばね206に略直交する回転軸である第2トーションばね2
07によって、外枠部204に連結されている。反射ミラー202は、各色光用光源部1
01R、101G、101B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、例えば、正方形形状をなしている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the scanning unit 200. The scanning unit 200 has a so-called double gimbal structure having a reflection mirror 202 and an outer frame portion 204 provided around the reflection mirror 202. The outer frame portion 204 is connected to a fixed portion (not shown) by a first torsion spring 206 that is a rotation shaft. The outer frame portion 204 rotates around the first torsion spring 206 by utilizing the twist of the first torsion spring 206 and the restoration to the original state. The reflection mirror 202 is a second torsion spring 2 that is a rotation axis substantially orthogonal to the first torsion spring 206.
07 is connected to the outer frame portion 204. The reflection mirror 202 is a light source unit 1 for each color light.
The laser beams from 01R, 101G, and 101B are reflected. The reflection mirror 202 can be configured by forming a highly reflective member, for example, a metal thin film such as aluminum or silver. The reflection mirror 202 has a square shape, for example.

反射ミラー202は、外枠部204が第1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、第2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、第2トーションばね207を中心として回動する。反射ミラー2
02は、第2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、
各色光用光源部101R、101G、101Bからのレーザ光をX方向とY方向へ繰り返
し走査させる。
The reflecting mirror 202 is displaced so that the laser beam is scanned in the Y direction (see FIG. 1) on the screen 110 when the outer frame portion 204 rotates about the first torsion spring 206. In addition, the reflection mirror 202 rotates around the second torsion spring 207 using the twist of the second torsion spring 207 and the restoration to the original state. Reflective mirror 2
02 is rotated around the second torsion spring 207, thereby reflecting the mirror 202.
The laser beam reflected by is displaced so as to scan in the X direction. Thus, the scanning unit 200
Laser light from each color light source unit 101R, 101G, 101B is repeatedly scanned in the X and Y directions.

図3は、走査部200を駆動させるための構成を説明するものである。反射ミラー20
2がレーザ光を反射させる側を表側とすると、第1電極301、302は、外枠部204
の裏側の空間であって、第1トーションばね206に関して略対称な位置にそれぞれ設け
られている。第1電極301、302に電圧を印加すると、第1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2
04は、第1電極301、302に交互に電圧を印加することにより、第1トーションば
ね206を中心として回動する。
FIG. 3 illustrates a configuration for driving the scanning unit 200. Reflection mirror 20
When the side 2 reflects the laser beam is the front side, the first electrodes 301 and 302 are formed of the outer frame portion 204.
Are provided at substantially symmetrical positions with respect to the first torsion spring 206. When a voltage is applied to the first electrodes 301 and 302, the first electrodes 301 and 302,
A predetermined force corresponding to the potential difference, for example, an electrostatic force, is generated between the outer frame portion 204 and the outer frame portion 204. Outer frame 2
04 rotates about the first torsion spring 206 by alternately applying a voltage to the first electrodes 301 and 302.

第2トーションばね207は、詳細には、第3トーションばね307と第4トーション
ばね308とで構成されている。第3トーションばね307と第4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電極306が設けられている。第2電極306に電圧を印加すると、第2電極3
06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、第2
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
Specifically, the second torsion spring 207 includes a third torsion spring 307 and a fourth torsion spring 308. Third torsion spring 307 and fourth torsion spring 308
A mirror-side electrode 305 is provided between the two. A second electrode 306 is provided in the space behind the mirror side electrode 305. When a voltage is applied to the second electrode 306, the second electrode 3
A predetermined force corresponding to the potential difference, for example, an electrostatic force, is generated between 06 and the mirror side electrode 305. When a voltage having the same phase is applied to any of the second electrodes 306, the reflection mirror 202 is
It rotates around the torsion spring 207. The scanning unit 200 rotates the reflection mirror 202 in this way, thereby scanning the laser light in the two-dimensional direction. The scanning unit 200 can be created by, for example, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.

走査部200は、例えば画像の1フレーム期間において、副走査方向であるY方向へ1
回レーザ光を走査させる間に、主走査方向である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。X方向を第1の方向、Y方向を第1の方向に
略直交する第2の方向とすると、走査部200は、第1の方向へレーザ光を走査する周波
数が、第2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、第2トーションばね
207を中心として反射ミラー202を共振動作させる構成とすることが望ましい。反射
ミラー202を共振動作させることにより、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、
共振動作以外の動作により駆動することとしても良い。
For example, the scanning unit 200 moves 1 in the Y direction which is the sub-scanning direction in one frame period of the image.
While scanning the laser beam twice, the reflection mirror 202 is displaced so as to reciprocate the laser beam a plurality of times in the X direction which is the main scanning direction. Assuming that the X direction is the first direction and the Y direction is the second direction substantially orthogonal to the first direction, the scanning unit 200 has a frequency at which the laser beam is scanned in the first direction. Driven to be higher than the frequency of scanning light. In order to scan the laser beam in the X direction at high speed, it is desirable that the scanning unit 200 be configured to resonate the reflecting mirror 202 around the second torsion spring 207. By causing the reflection mirror 202 to resonate, the amount of displacement of the reflection mirror 202 can be increased. By increasing the amount of displacement of the reflection mirror 202, the scanning unit 200 can efficiently scan the laser beam with less energy. The reflection mirror 202 is
It may be driven by an operation other than the resonance operation.

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、
圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。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
る構成としても良い。さらに、走査部200は、ガルバノミラーを用いる構成に限らず、
複数のミラー片を有する回転体を回転させるポリゴンミラーを用いても良い。
The scanning unit 200 is not limited to the configuration driven by the electrostatic force corresponding to the potential difference. For example,
A configuration in which the piezoelectric element is driven by using an expansion / contraction force or electromagnetic force may be used. The scanning unit 200 may include a reflection mirror that scans the laser light in the X direction and a reflection mirror that scans the laser light in the Y direction. Furthermore, the scanning unit 200 is not limited to a configuration using a galvanometer mirror,
You may use the polygon mirror which rotates the rotary body which has a some mirror piece.

図1に戻って、走査部200からの光は、反射部105に入射する。反射部105は、
走査部200からのレーザ光をスクリーン110の方向へ反射する。スクリーン110は
、筐体107の正面に設けられている。筐体107は、筐体107内部の空間を密閉する
。スクリーン110は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリ
ーンである。スクリーン110は、例えば、光を観察者側へ角度変換するフレネルレンズ
や、光を拡散させるレンチキュラーレンズ(いずれも不図示。)等を有する。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。
Returning to FIG. 1, the light from the scanning unit 200 enters the reflecting unit 105. The reflector 105 is
The laser beam from the scanning unit 200 is reflected in the direction of the screen 110. The screen 110 is provided on the front surface of the housing 107. The housing 107 seals the space inside the housing 107. The screen 110 is a transmissive screen that transmits laser light modulated in accordance with an image signal. The screen 110 includes, for example, a Fresnel lens that converts the angle of light toward the viewer, a lenticular lens that diffuses light (both not shown), and the like. The observer
The image is viewed by observing the light emitted from the screen 110.

図4は、スクリーン110の被照射面Sに形成されるレーザ光のスポットSP、及びレ
ーザ光の走査により表示される画素Pを示す。画素Pは一辺の長さdの正方形形状をなし
ている。スポットSPは、半径ωPの円形状をなしている。半径ωPは、被照射面Sにおけ
るレーザ光のビーム半径である。本明細書において、ビーム半径とは、いずれもガウスビ
ーム半径を指すものとする。ビーム半径ωPがd/2以下であれば、画素Pの領域にスポ
ットSPを収めることができる。画像表示装置100は、画素Pの領域にスポットSPを
収めることにより、解像度に応じた高精細な表示を行うことができる。
FIG. 4 shows the spot SP of the laser beam formed on the irradiated surface S of the screen 110 and the pixel P displayed by scanning the laser beam. The pixel P has a square shape with a side length d. The spot SP has a circular shape with a radius ω P. The radius ω P is the beam radius of the laser light on the irradiated surface S. In this specification, the beam radius refers to a Gaussian beam radius. If the beam radius ω P is equal to or less than d / 2, the spot SP can be contained in the region of the pixel P. The image display apparatus 100 can perform high-definition display according to the resolution by placing the spot SP in the region of the pixel P.

例えば、対角線方向へ50インチの画面サイズのスクリーン110において1920×
1080ピクセルのフルハイビジョンの画像を表示する場合を考える。この場合、一つの
画素Pの一辺の長さdは、およそ0.5765mmである。レーザ光が画素Pの領域にち
ょうど収まるスポットSPを形成するとき、被照射面Sにおけるレーザ光のビーム半径ω
Pは、0.5765/2≒0.288(mm)となる。
For example, 1920 × on a screen 110 having a screen size of 50 inches diagonally.
Consider the case of displaying a full high-definition image of 1080 pixels. In this case, the length d of one side of one pixel P is approximately 0.5765 mm. When forming a spot SP in which the laser light just fits in the region of the pixel P, the beam radius ω of the laser light on the irradiated surface S
P is 0.5765 / 2≈0.288 (mm).

図5は、被照射面Sにレーザ光のビームウェストを形成する従来の構成を説明するもの
である。ビームウェストは、ガウスビームにおいて波面の曲率がゼロ、かつビーム径が最
小となる位置をいう。ここでは、各色光のうちG光の光路を代表例として説明を行う。ま
た、便宜上、G光用光源部101Gからスクリーン110までの光路が一つの直線上にあ
るものとして図示することとし、説明に不要な構成の図示を省略している。ビームウェス
トの位置から距離zの位置におけるガウスビームのビーム半径ω(z)は、以下の式(1
)により表すことができる。
FIG. 5 illustrates a conventional configuration for forming a laser beam beam waist on the surface S to be irradiated. The beam waist is a position where the wavefront curvature is zero and the beam diameter is minimum in a Gaussian beam. Here, the light path of G light among each color light will be described as a representative example. For the sake of convenience, the optical path from the G light source 101G to the screen 110 is shown as being on a single straight line, and illustrations of components unnecessary for the description are omitted. The beam radius ω (z) of the Gaussian beam at a position z from the position of the beam waist is expressed by the following equation (1
).

Figure 2007121538
Figure 2007121538

但し、λはビーム光の波長、M2はビーム品質、ω0はビームウェストにおけるビーム半
径をそれぞれ示す。ビーム品質M2は、実際のビーム光の拡がり角を、理想的な回折限界
ビームの拡がり角で除した比を表す。ビーム品質M2は1以上の数値で表される。
Where λ is the wavelength of the light beam, M 2 is the beam quality, and ω 0 is the beam radius at the beam waist. The beam quality M 2 represents a ratio obtained by dividing an actual beam light divergence angle by an ideal diffraction limited beam divergence angle. The beam quality M 2 is represented by a numerical value of 1 or more.

例えば、図5に示す構成において、反射ミラー202から被照射面Sまでの距離L0
1.5mとする場合を考える。被照射面Sの位置にビームウェストを形成することから、
ビームウェストにおけるビーム半径ω0=ωP=0.288mmである。G光のピーク波長
λ=550nm、ビーム品質M2=1.0であるとすると、反射ミラー202の位置にお
けるビーム半径ωSは、式(1)にz=1.5×103を代入することで算出できる。
ωS=ω(1.5×103)≒0.956mm
For example, consider the case where the distance L 0 from the reflecting mirror 202 to the irradiated surface S is 1.5 m in the configuration shown in FIG. Since a beam waist is formed at the position of the irradiated surface S,
The beam radius ω 0 = ω P = 0.288 mm at the beam waist. Assuming that the peak wavelength λ of G light is 550 nm and the beam quality M 2 is 1.0, the beam radius ω S at the position of the reflecting mirror 202 is substituted with z = 1.5 × 10 3 in the equation (1). Can be calculated.
ω S = ω (1.5 × 10 3 ) ≒ 0.956mm

よって、被照射面Sの位置にビームウェストを形成する場合、一辺が2×0.956=
1.912(mm)以上である反射ミラー202を用意すれば良いこととなる。
Therefore, when the beam waist is formed at the position of the irradiated surface S, one side is 2 × 0.956 =
It is sufficient to prepare the reflection mirror 202 that is 1.912 (mm) or more.

図6は、本実施例の画像表示装置100の特徴的部分の構成を説明するものである。画
像表示装置100は、集光光学系LN1により、反射ミラー202と被照射面Sとの中間
位置Mと被照射面Sとの間の光路中においてビームウェストBWを形成することを特徴と
する。ビームウェストBWは、被照射面Sからの距離がL1である位置に形成されている
。なお、反射ミラー202から被照射面Sまでの距離L0を1.5mとし、波長λ、ビー
ム品質M2はいずれも図5の説明と同じであるとする。
FIG. 6 illustrates the structure of the characteristic part of the image display apparatus 100 of the present embodiment. The image display apparatus 100 is characterized in that a beam waist BW is formed in the optical path between the intermediate position M between the reflection mirror 202 and the irradiated surface S and the irradiated surface S by the condensing optical system LN1. The beam waist BW is formed at a position where the distance from the irradiated surface S is L 1 . It is assumed that the distance L 0 from the reflecting mirror 202 to the irradiated surface S is 1.5 m, the wavelength λ, and the beam quality M 2 are the same as those described in FIG.

被照射面Sの位置におけるビーム半径ωPを0.288mmとすると、上記式(1)を
用いて、被照射面S及びビームウェストBWの間の距離L1と、反射ミラー202の位置
におけるビーム半径ωSとの関係を図7のように表すことができる。図7に示す関係から
、被照射面Sからの距離L1=136.507mmの位置にビームウェストBWを形成す
る場合に、反射ミラー202の位置におけるビーム半径ωSが最小となることがわかる。
なお、L1が237mm付近となる部分でグラフが途切れているのは、L1が237mm以
上となる場合には条件を満足する状態が存在しないことを示している。
When the beam radius ω P at the position of the irradiated surface S is 0.288 mm, the distance L 1 between the irradiated surface S and the beam waist BW and the beam at the position of the reflecting mirror 202 are calculated using the above equation (1). The relationship with the radius ω S can be expressed as shown in FIG. From the relationship shown in FIG. 7, it can be seen that when the beam waist BW is formed at the position of the distance L 1 = 136.507 mm from the irradiated surface S, the beam radius ω S at the position of the reflecting mirror 202 is minimized.
Note that the discontinuity of the graph at a portion where L 1 is near 237 mm indicates that there is no state that satisfies the condition when L 1 is 237 mm or more.

反射ミラー202の位置におけるビーム半径ωSは、上記式(1)にz=1.5×103
−136.507を代入することで算出できる。
ωS=ω(1.5×103−136.507)≒0.911mm
The beam radius ω S at the position of the reflecting mirror 202 is expressed by z = 1.5 × 10 3 in the above equation (1).
It can be calculated by substituting −136.507.
ω S = ω (1.5 × 10 3 −136.507) ≈0.911 mm

よって、本実施例によると、一辺が2×0.911=1.822(mm)以上である反
射ミラー202を用いることが可能となる。これにより、被照射面Sの位置にビームウェ
ストを形成する従来の場合と比較して、反射ミラー202の一辺を約5%小さくすること
が可能となる。反射ミラー202の厚みを同一とする場合、反射ミラー202の一辺を約
5%小さくすることにより、反射ミラー202の振動周波数を約15%も向上させること
ができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to use the reflection mirror 202 whose one side is 2 × 0.911 = 1.822 (mm) or more. As a result, one side of the reflection mirror 202 can be reduced by about 5% compared to the conventional case in which a beam waist is formed at the position of the irradiated surface S. When the thickness of the reflection mirror 202 is the same, by reducing one side of the reflection mirror 202 by about 5%, the vibration frequency of the reflection mirror 202 can be improved by about 15%.

このように、本発明によると、画面サイズ及び解像度に応じた画素領域にスポットSP
を収め、かつ、走査部200の位置にてビーム径が最小となるように、ビームウェストB
Wの位置の最適化が可能となる。画素領域にスポットSPを収めることで解像度に応じた
高精細な表示を可能とする。走査部200の位置におけるビーム径を最小とすることで、
反射ミラー202のサイズを小さくすることができる。反射ミラー202を小型にできる
ことで、高速かつ大きな偏向角により反射ミラー202を振動させることが可能となる。
さらに、本発明はビームウェストBWの位置を適宜調整するのみで実現可能であるから、
新たな光学系を不要とし、簡易な構成とすることができる。これにより、簡易な構成によ
り高い解像度の画像を表示することができるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the spot SP is formed in the pixel area corresponding to the screen size and the resolution.
And the beam waist B so that the beam diameter is minimized at the position of the scanning unit 200.
The position of W can be optimized. By placing the spot SP in the pixel area, high-definition display according to the resolution is enabled. By minimizing the beam diameter at the position of the scanning unit 200,
The size of the reflection mirror 202 can be reduced. Since the reflecting mirror 202 can be made small, the reflecting mirror 202 can be vibrated at a high speed and with a large deflection angle.
Furthermore, the present invention can be realized only by adjusting the position of the beam waist BW as appropriate.
A new optical system is not required and a simple configuration can be achieved. Thereby, there exists an effect that a high resolution image can be displayed with a simple configuration.

なお、ビームウェストBWの位置は、上記式(1)の各パラメータに応じて適宜設定す
ることが可能である。また、集光光学系LN1は、中間位置Mと被照射面Sとの間の光路
中にビームウェストBWを形成する構成に限られない。集光光学系LN1は、走査部20
0と被照射面Sとの中間位置Mよりも走査部200から遠い位置においてビームウェスト
BWを形成する構成であれば良い。例えば、集光光学系LN1は、走査部200からスク
リーン110までの光路の延長上であって、走査部200から見て被照射面Sよりも遠い
位置にビームウェストBWを形成することとしても良い。
The position of the beam waist BW can be appropriately set according to each parameter of the above formula (1). Further, the condensing optical system LN1 is not limited to the configuration in which the beam waist BW is formed in the optical path between the intermediate position M and the irradiated surface S. The condensing optical system LN1 includes a scanning unit 20
Any configuration may be used as long as the beam waist BW is formed at a position farther from the scanning unit 200 than an intermediate position M between 0 and the irradiated surface S. For example, the condensing optical system LN1 may form the beam waist BW on the extension of the optical path from the scanning unit 200 to the screen 110 and at a position farther from the irradiated surface S when viewed from the scanning unit 200. .

図8は、被照射面Sにおける各色光のずれを低減するための構成を説明するものである
。上記の式(1)から、ビーム光の波長λが大きいほど、距離zにおけるビーム半径ω(
z)が大きくなることがわかる。R光、G光、B光の各ピーク波長は、例えば、650n
m、550nm、450nmである。R光のピーク波長はG光のピーク波長より大きいこ
とから、R光用光源部101R、G光用光源部101Gから被照射面Sまでの距離がいず
れも略同一である場合、被照射面SにおけるスポットSPは、G光よりR光のほうが大き
くなる。また、B光のピーク波長はG光のピーク波長より小さいことから、B光用光源部
101B、G光用光源部101Gから被照射面Sまでの距離がいずれも略同一である場合
、被照射面SにおけるスポットSPは、G光よりB光のほうが小さくなる。このため、各
色光用光源部から被照射面Sまでの距離が略同一、かつ同じ位置にビームウェストを形成
する集光光学系LN1を用いると、スクリーン110にて色ずれを生じることがある。
FIG. 8 illustrates a configuration for reducing the shift of each color light on the irradiated surface S. FIG. From the above equation (1), as the wavelength λ of the beam light is larger, the beam radius ω (
It can be seen that z) increases. Each peak wavelength of R light, G light, and B light is, for example, 650 n
m, 550 nm, and 450 nm. Since the peak wavelength of the R light is larger than the peak wavelength of the G light, when the distances from the R light source unit 101R and the G light source unit 101G to the irradiated surface S are substantially the same, the irradiated surface S The spot SP at R is larger for the R light than for the G light. Further, since the peak wavelength of the B light is smaller than the peak wavelength of the G light, when the distances from the B light source unit 101B and the G light source unit 101G to the irradiated surface S are substantially the same, The spot SP on the surface S is smaller for the B light than for the G light. For this reason, when the condensing optical system LN1 in which the distances from the light source portions for the respective color lights to the irradiated surface S are substantially the same and the beam waist is formed at the same position, color shift may occur in the screen 110.

このため、各集光光学系LN1は、いずれもピーク波長に対応する位置にビームウェス
トを形成することが望ましい。R光に対して設けられる集光光学系LN1は、G光に対し
て設けられる集光光学系LN1より被照射面Sに近い位置にビームウェストを形成する。
これにより、被照射面Sの位置におけるビーム径の拡がりを相殺することができる。B光
に対して設けられる集光光学系LN1は、G光に対して設けられる集光光学系LN1より
走査部200に近い位置にビームウェストを形成する。これにより、被照射面Sの位置に
おけるビーム径の収縮を相殺することができる。このようにピーク波長に対応する位置に
ビームウェストを形成する集光光学系LN1を用いることにより、被照射面Sにおける各
色光のスポットSPの大きさを均一にすることができる。これにより、スクリーン110
における色ずれを低減し、高品質な画像を表示することができる。このほか、上記の式(
1)によると、ビーム品質M2が大きいほど、距離zにおけるビーム半径ω(z)が大き
くなる。このため、ビーム品質M2が大きい光源に対して設けられる集光光学系LN1ほ
ど、走査部200に近い位置にビームウェストを形成するように構成することとしても良
い。
For this reason, it is desirable for each condensing optical system LN1 to form a beam waist at a position corresponding to the peak wavelength. The condensing optical system LN1 provided for the R light forms a beam waist at a position closer to the irradiated surface S than the condensing optical system LN1 provided for the G light.
Thereby, the expansion of the beam diameter at the position of the irradiated surface S can be offset. The condensing optical system LN1 provided for the B light forms a beam waist at a position closer to the scanning unit 200 than the condensing optical system LN1 provided for the G light. Thereby, shrinkage of the beam diameter at the position of the irradiated surface S can be canceled out. Thus, by using the condensing optical system LN1 that forms the beam waist at the position corresponding to the peak wavelength, the size of the spot SP of each color light on the irradiated surface S can be made uniform. Thus, the screen 110
The color misregistration can be reduced, and a high-quality image can be displayed. In addition, the above formula (
According to 1), the larger the beam quality M 2 , the larger the beam radius ω (z) at the distance z. Therefore, as the focusing optical system LN1 provided for the source beam quality M 2 is larger, it may be configured to form a beam waist at a position closer to the scanning unit 200.

図9は、本発明の実施例2に係る画像表示装置の特徴的部分の構成を説明するものであ
る。本実施例の画像表示装置は、第1集光光学系LN1及び第2集光光学系LN2を有す
ることを特徴とする。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。ここでは、図6と同様に、各色光のうちG光の光路を代表例として説明を行う
。第1集光光学系LN1は、G光用光源部101Gと反射ミラー202との間に設けられ
ている。第1集光光学系LN1は、G光用光源部101GからのG光を走査部の反射ミラ
ー202にて集光させる。
FIG. 9 illustrates the structure of the characteristic part of the image display apparatus according to the second embodiment of the present invention. The image display apparatus of the present embodiment has a first condensing optical system LN1 and a second condensing optical system LN2. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Here, as in FIG. 6, the light path of G light among each color light will be described as a representative example. The first condensing optical system LN1 is provided between the G light source 101G and the reflection mirror 202. The first condensing optical system LN1 condenses the G light from the G light source unit 101G by the reflection mirror 202 of the scanning unit.

第2集光光学系LN2は、反射ミラー202と被照射面Sとの間に設けられている。反
射ミラー202と第2集光光学系LN2との間には、ビーム径調整光学系901が設けら
れている。ビーム径調整光学系901は、レーザ光のビーム径を調整する。ビーム径調整
光学系901は、単独のレンズにより構成する場合に限られず、複数のレンズにより構成
することとしても良い。第2集光光学系LN2は、第1集光光学系LN1、反射ミラー2
02、ビーム径調整光学系901を順次経たG光を集光させる。本実施例の構成において
は、第2集光光学系LN2により、反射ミラー202及び被照射面Sの中間位置と、被照
射面Sとの間の位置にビームウェストBWが形成される。
The second condensing optical system LN2 is provided between the reflection mirror 202 and the irradiated surface S. A beam diameter adjusting optical system 901 is provided between the reflecting mirror 202 and the second condensing optical system LN2. The beam diameter adjusting optical system 901 adjusts the beam diameter of the laser light. The beam diameter adjusting optical system 901 is not limited to being configured by a single lens, and may be configured by a plurality of lenses. The second condensing optical system LN2 includes the first condensing optical system LN1 and the reflection mirror 2.
02, G light sequentially passing through the beam diameter adjusting optical system 901 is condensed. In the configuration of the present embodiment, a beam waist BW is formed at a position between the intermediate position between the reflection mirror 202 and the irradiated surface S and the irradiated surface S by the second condensing optical system LN2.

反射ミラー202から被照射面Sまでの距離L0が1.5m、第2集光光学系LN2か
ら被照射面Sまでの距離L2が1.4mであるとする。上記実施例1と同様に、G光のピ
ーク波長λ=550nm、ビーム品質M2=1.0とする。被照射面Sの位置におけるビ
ーム半径ωPを0.288mmとすると、上記式(1)を用いて、被照射面S及びビーム
ウェストBWの間の距離L1と、第2集光光学系LN2の位置におけるビーム半径ωLとの
関係を図10のように表すことができる。図10に示す関係から、被照射面Sからの距離
1=144.314mmの位置にビームウェストBWを形成する場合に、第2集光光学
系LN2の位置におけるビーム半径ωLが最小となることがわかる。このとき第2集光光
学系LN2の位置におけるビーム半径ωL=0.850mmである。
Assume that the distance L 0 from the reflection mirror 202 to the illuminated surface S is 1.5 m, and the distance L 2 from the second condensing optical system LN2 to the illuminated surface S is 1.4 m. As in the first embodiment, the peak wavelength λ of G light is 550 nm and the beam quality M 2 is 1.0. When the beam radius ω P at the position of the irradiated surface S is 0.288 mm, the distance L 1 between the irradiated surface S and the beam waist BW and the second condensing optical system LN2 are calculated using the above equation (1). The relationship with the beam radius ω L at the position can be expressed as shown in FIG. From the relationship shown in FIG. 10, when the beam waist BW is formed at the position of the distance L 1 = 144.314 mm from the irradiated surface S, the beam radius ω L at the position of the second condensing optical system LN2 is minimized. I understand that. At this time, the beam radius ω L at the position of the second condensing optical system LN2 is 0.850 mm.

第1集光光学系LN1及びビーム径調整光学系901は、第2集光光学系LN2の位置
におけるビーム半径ωL=0.850mmとなるように構成される。さらに、本実施例で
は、第1集光光学系LN1及びビーム径調整光学系901の構成に応じて、反射ミラー2
02の位置におけるビーム半径ωSを適宜決定することが可能である。例えば、第1集光
光学系LN1は、反射ミラー202の位置にビームウェストを形成するように構成されて
いる。例えば、第1集光光学系LN1により、反射ミラー202の位置におけるビーム半
径ωSを0.4mmとすることができる。反射ミラー202の位置におけるビーム半径ωS
を0.5mm以下とすることにより、一辺が1mm以下の反射ミラー202を用いること
が可能となる。なお、第1集光光学系LN1は、反射ミラー202の位置にビームウェス
トを形成する構成とする場合に限らず、反射ミラー202内にレーザ光を集光させること
が可能な構成であれば良い。
The first condensing optical system LN1 and the beam diameter adjusting optical system 901 are configured to have a beam radius ω L = 0.850 mm at the position of the second condensing optical system LN2. Further, in this embodiment, the reflecting mirror 2 is selected according to the configuration of the first condensing optical system LN1 and the beam diameter adjusting optical system 901.
The beam radius ω S at the position 02 can be determined as appropriate. For example, the first condensing optical system LN1 is configured to form a beam waist at the position of the reflection mirror 202. For example, the first condensing optical system LN1 can set the beam radius ω S at the position of the reflecting mirror 202 to 0.4 mm. Beam radius ω S at the position of the reflecting mirror 202
By setting the length to 0.5 mm or less, it becomes possible to use the reflection mirror 202 having a side of 1 mm or less. The first condensing optical system LN1 is not limited to the configuration in which the beam waist is formed at the position of the reflecting mirror 202, but may be any configuration that can condense the laser light in the reflecting mirror 202. .

ビーム径調整光学系901は、第1集光光学系LN1により集光されたレーザ光を、第
2集光光学系LN2の位置にて所定のビーム半径ωLにまで拡げ、ビーム径を調整する。
第1集光光学系LN1による集光後、ビーム径調整光学系901を経ずに所定のビーム径
にまで拡げられたレーザ光を第2集光光学系LN2へ入射させるためには、反射ミラー2
02と第2集光光学系LN2との間の距離を長く取ることとなる。走査しているレーザ光
を第2集光光学系LN2で取り込むためには、反射ミラー202と第2集光光学系LN2
との間の距離が長くなるに従い大型な第2集光光学系LN2が必要となる。
The beam diameter adjusting optical system 901 adjusts the beam diameter by expanding the laser beam condensed by the first condensing optical system LN1 to a predetermined beam radius ω L at the position of the second condensing optical system LN2. .
In order to make the laser beam expanded to a predetermined beam diameter after passing through the first focusing optical system LN1 and not passing through the beam diameter adjusting optical system 901 enter the second focusing optical system LN2, a reflection mirror 2
The distance between 02 and the second condensing optical system LN2 is long. In order to capture the laser beam being scanned by the second condensing optical system LN2, the reflecting mirror 202 and the second condensing optical system LN2 are used.
The longer the distance between the two, the larger the second condensing optical system LN2 becomes necessary.

ビーム径調整光学系901によりビーム径を適宜調整可能な構成とすることで、反射ミ
ラー202と第2集光光学系LN2との間の距離を長く取る必要が無くなる。また、反射
ミラー202に近い位置に第2集光光学系LN2を配置可能とすることで、第2集光光学
系LN2の有効径を小さくでき、小型な第2集光光学系LN2を用いることができる。こ
のように、光学系の構成に応じてビーム径を適宜調整することで、光学系の構成の自由度
を増加させることができる。なお、被照射面Sの画素領域、及び反射ミラー202にてレ
ーザ光を収めることができる限り、ビーム径調整光学系901を省略しても良い。また、
ビーム径調整光学系901の機能を第2集光光学系LN2に持たせることとしても良い。
By adopting a configuration in which the beam diameter can be appropriately adjusted by the beam diameter adjusting optical system 901, it is not necessary to increase the distance between the reflecting mirror 202 and the second condensing optical system LN2. In addition, the second condensing optical system LN2 can be disposed at a position close to the reflecting mirror 202, whereby the effective diameter of the second condensing optical system LN2 can be reduced, and the small second condensing optical system LN2 is used. Can do. Thus, the degree of freedom of the configuration of the optical system can be increased by appropriately adjusting the beam diameter according to the configuration of the optical system. Note that the beam diameter adjusting optical system 901 may be omitted as long as laser light can be stored in the pixel region of the irradiated surface S and the reflection mirror 202. Also,
The function of the beam diameter adjusting optical system 901 may be provided to the second condensing optical system LN2.

第1集光光学系LN1と第2集光光学系LN2とを併せて用いることで、反射ミラー2
02と被照射面Sとの間に設けられる第2集光光学系LN2のみを用いる場合と比較して
、反射ミラー202の位置でのビーム径を小さくすることが可能となる。これにより、反
射ミラー202の位置でのビーム径をさらに小さくし、かつ最適な位置にビームウェスト
BWを設定することができる。
By using the first condensing optical system LN1 and the second condensing optical system LN2 together, the reflection mirror 2 is used.
Compared to the case of using only the second condensing optical system LN2 provided between 02 and the irradiated surface S, the beam diameter at the position of the reflecting mirror 202 can be reduced. Thereby, the beam diameter at the position of the reflection mirror 202 can be further reduced, and the beam waist BW can be set at an optimum position.

図11は、本発明の実施例3に係る画像表示装置1100の概略構成を示す。画像表示
装置1100は、観察者側に設けられたスクリーン1110にレーザ光を供給し、スクリ
ーン1110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。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。走査部200からのレーザ光は、出射窓1106を透過した後、スクリーン1
110に入射する。本実施例の場合も、上記の画像表示装置100と同様に、集光光学系
LN1により、走査部200及び被照射面Sの中間位置と、被照射面Sとの間の光路中に
おいてビームウェストを形成する。これにより、簡易な構成により高い解像度の画像を表
示することができる。
FIG. 11 shows a schematic configuration of an image display apparatus 1100 according to the third embodiment of the present invention. The image display device 1100 is a so-called front projection type projector that supplies laser light to a screen 1110 provided on the viewer side and observes an image by observing light reflected by the screen 1110. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The laser beam from the scanning unit 200 passes through the emission window 1106 and then is displayed on the screen 1.
110 is incident. Also in the case of the present embodiment, similarly to the image display device 100 described above, the beam waist is formed in the optical path between the scanning unit 200 and the intermediate position of the irradiated surface S and the irradiated surface S by the condensing optical system LN1. Form. Thereby, an image with high resolution can be displayed with a simple configuration.

なお、上記の実施例において、各色光用光源部は半導体レーザ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、各色光用光源
部は、固体レーザ、液体レーザやガスレーザを用いる構成としても良い。
In the above embodiment, each color light source unit uses a semiconductor laser. However, the present invention is not limited to this as long as it can supply beam-shaped light. For example, each color light source unit may be configured to use a solid laser, a liquid laser, or a gas laser.

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、画像信号に応じて変調されたビーム光を
走査させることにより画像を表示する場合に適している。
As described above, the image display device according to the present invention is suitable for displaying an image by scanning the light beam modulated according to the image signal.

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。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 走査部の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of a scanning part. 走査部を駆動させるための構成を説明する図。The figure explaining the structure for driving a scanning part. レーザ光のスポット及び画素を示す図。The figure which shows the spot and pixel of a laser beam. 被照射面にレーザ光のビームウェストを形成する構成を説明する図。3A and 3B illustrate a configuration for forming a laser beam beam waist on an irradiated surface. 画像表示装置の特徴的部分の構成を説明する図。3A and 3B illustrate a structure of a characteristic part of an image display device. ビームウェストの位置及びビーム半径の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of a beam waist, and a beam radius. 被照射面における各色光のずれを低減するための構成を説明する図。The figure explaining the structure for reducing the shift | offset | difference of each color light in a to-be-irradiated surface. 本発明の実施例2に係る画像表示装置の特徴的部分の構成を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a characteristic part of an image display device according to a second embodiment of the invention. ビームウェストの位置及びビーム半径の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of a beam waist, and a beam radius. 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。FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image display device according to a third embodiment of the invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 画像表示装置、101R R光用光源部、101G G光用光源部、101B
B光用光源部、103 クロスダイクロイックプリズム、103a 第1ダイクロイッ
ク膜、103b 第2ダイクロイック膜、105 反射部、107 筐体、110 スク
リーン、200 走査部、LN1 集光光学系、S 被照射面、202 反射ミラー、2
04 外枠部、206 第1トーションばね、207 第2トーションばね、301、3
02 第1電極、305 ミラー側電極、306 第2電極、307 第3トーションば
ね、308 第4トーションばね、P 画素、SP スポット、BW ビームウェスト、
M 中間位置、901 ビーム径調整光学系、LN1 第1集光光学系、LN2 第2集
光光学系、1100 画像表示装置、1106 出射窓、1110 スクリーン
100 image display device, 101R R light source unit, 101G G light source unit, 101B
B light source unit, 103 cross dichroic prism, 103a first dichroic film, 103b second dichroic film, 105 reflecting unit, 107 housing, 110 screen, 200 scanning unit, LN1 condensing optical system, S irradiated surface, 202 Reflection mirror, 2
04 outer frame portion, 206 first torsion spring, 207 second torsion spring, 301, 3
02 First electrode, 305 Mirror side electrode, 306 Second electrode, 307 Third torsion spring, 308 Fourth torsion spring, P pixel, SP spot, BW beam waist,
M intermediate position, 901 beam diameter adjusting optical system, LN1 first condensing optical system, LN2 second condensing optical system, 1100 image display device, 1106 exit window, 1110 screen

Claims (6)

画像信号に応じて変調されたビーム光を、被照射面上を走査させることにより画像を表
示する画像表示装置であって、
前記ビーム光を供給する光源部と、
前記光源部からの前記ビーム光を走査させる走査部と、
前記ビーム光を集光させる集光光学系と、を有し、
前記集光光学系は、前記走査部と前記被照射面との中間位置よりも前記走査部から遠い
位置においてビームウェストを形成することを特徴とする画像表示装置。
An image display device that displays an image by scanning an irradiated surface with a beam light modulated in accordance with an image signal,
A light source unit for supplying the light beam;
A scanning unit that scans the light beam from the light source unit;
A condensing optical system for condensing the beam light,
2. The image display apparatus according to claim 1, wherein the condensing optical system forms a beam waist at a position farther from the scanning unit than an intermediate position between the scanning unit and the irradiated surface.
前記集光光学系は、前記中間位置と前記被照射面との間の光路中において前記ビームウ
ェストを形成することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
The image display apparatus according to claim 1, wherein the condensing optical system forms the beam waist in an optical path between the intermediate position and the irradiated surface.
前記光源部と前記走査部との間に設けられ、前記光源部からの前記ビーム光を前記走査
部にて集光させる第1集光光学系と、
前記走査部と前記被照射面との間に設けられ、前記第1集光光学系からの前記ビーム光
を集光させることにより前記ビームウェストを形成する第2集光光学系と、を有すること
を特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。
A first condensing optical system that is provided between the light source unit and the scanning unit and condenses the beam light from the light source unit by the scanning unit;
A second condensing optical system provided between the scanning unit and the irradiated surface and forming the beam waist by condensing the beam light from the first condensing optical system. The image display device according to claim 1, wherein:
前記走査部と前記第2集光光学系との間に設けられ、前記ビーム光のビーム径を調整す
るビーム径調整光学系を有し、
前記第2集光光学系は、前記ビーム径調整光学系からの前記ビーム光を集光させること
を特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。
A beam diameter adjusting optical system that is provided between the scanning unit and the second condensing optical system and adjusts a beam diameter of the beam light;
The image display apparatus according to claim 3, wherein the second condensing optical system condenses the beam light from the beam diameter adjusting optical system.
前記走査部は、前記ビーム光を反射する反射ミラーを有し、前記反射ミラーを共振動作
させることにより前記ビーム光を走査させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一
項に記載の画像表示装置。
5. The scanning unit according to claim 1, wherein the scanning unit includes a reflection mirror that reflects the light beam, and causes the light beam to scan by resonating the reflection mirror. 6. Image display device.
前記光源部は、互いに異なるピーク波長を有する複数の色光である前記ビーム光を供給
し、
前記集光光学系は、前記色光ごとに設けられ、かつ、前記ピーク波長に対応する位置に
前記ビームウェストを形成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画
像表示装置。
The light source unit supplies the light beams that are a plurality of color lights having different peak wavelengths,
The image display according to claim 1, wherein the condensing optical system is provided for each of the color lights and forms the beam waist at a position corresponding to the peak wavelength. apparatus.
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