专利名称：扫描装置、图像显示装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及扫描装置、图像显示装置及其控制方法。本发明尤其是涉及扫描激光而将图像显示到被投影面上的扫描装置、图像显示装置及其控制方法。
背景技术：
以往，已知有如下的投影式图像显示装置将从卤素灯、高压水银灯等光源射出的非相干光投影到液晶光阀等面状的图像显示元件上，并将来自该图像显示元件的出射光通 过投影透镜放大投影到被投影面而显示图像。在这种投影式图像显示装置中，由于使用非相干光，因此存在耗电大的问题、显示图像的亮度小的问题。此外，从光源射出的非相干光的波长频带较宽，因此难以扩大色度范围。进而，作为图像显示元件使用面状的图像显示元件，因此装置难以小型化。此外，如果显示图像没有投影到投影透镜的焦点深度以内，则其显示图像无法对焦。因此，使用者需要根据被投影面的位置来进行对焦调节，有损便利性。作为用于解决上述问题的技术，提案或开发了使用射出激光的激光光源的图像显示装置。这种图像显示装置包括如下的扫描式图像显示装置通过扫描部ニ维扫描(水平扫描和垂直扫描)从光源射出的激光，并投影到被投影面上，从而显示图像。在上述扫描式图像显示装置中，为了以较短的投影距离投影较大的画面，需要扫描角度大的扫描部。作为扫描部，例如可以使用共振型微机械镜、电扫描器等。此时，若增大扫描角度，则驱动用的静电促动器或电磁促动器的驱动电流増加，从而存在耗电増大的问题。此外，共振型微机械镜若增大扫描角度，则装置的耐久性下降，可转动地支撑镜子的铰接部等可能会断裂。因此，难以取得可靠性。作为用于解决上述问题、増大扫描部的扫描角度的技术，例如有专利文献I所公开的扫描装置。图14是用于说明专利文献I所公开的扫描装置的图。在图14所示的扫描装置中，从未图示的光源到出射侧，配置有扫描部131、聚光透镜Gl和发散透镜G2。它们被配置成使得聚光透镜Gl的出射侧的焦点位置H和发散透镜G2的入射侧的焦点位置f2 —致。根据该构成，可以使从发散透镜G2射出的激光的出射角e 2大于从扫描部131入射到聚光透镜Gl的激光的入射角01。结果，可以在被投影面(未图示)上获得较大的扫描范围。在这种扫描式图像显示装置中，为了增大能够进行对焦调节的范围、且显示高清晰的图像，而具有在被投影面上配置光束腰的构成(例如參照专利文献2)。在先技术文献专利文献专利文献I :日本国特开2005-18040号公报专利文献2 :日本国特开2003-21800号公报
发明内容
发明要解决的问题近年来开发了如下的技术确保了被投影面上的扫描范围较大，并且在被投影面上配置光束腰，而在被投影面上的整个画面上显示对焦的高清晰的图像。在图15A所示的图像显示装置中，焦距f2的发散透镜142被配置在A点和B点之间。A点为焦距fl的聚光透镜141的出射侧的焦点。B点是从A点向光源侧移动了焦距f2的点。通过在A点和B点之间使聚光透镜141和发散透镜142的相对距离变化，能够调整成将光束腰配置到被投影面143上。但是，在图15A所示的构成中，若聚光透镜141和发散透镜142的距离改变，则对应于该距离的变化，从发散透镜142射出的出射角、即扫描角会发生变动。具体地说，如图15B所示，被投影面143距离发散透镜142较远时，与如图15C所示被投影面143较近时相比，扫描角0’较小。这成为有损扫描式图像显示装置的如下优点的原因与投影距离成比例地将图像投影得较大。如图I 所不,扫描角9 ’不同的两个光束144、145的光程长度不同。此时,为了将光程长度不同的光束(例如光束144、145)的光束腰均配置到被投影面143上，例如考虑了进行与扫描角9 ’的变动同步地改变聚光透镜141和发散透镜142的距离的控制。然而，若这样构成，会变化到扫描角e ’的放大率(自发散透镜142的出射角相对于从扫描部131入射到聚光透镜141的入射角的比率)。因此，存在难以独立控制光束腰调整和扫描角调整的问题。因此，难以在被投影面143上的整个画面上简易地进行对焦的高清晰的图像显示。本发明正是鉴于上述问题而提出的。本发明的目的的一例在于提供一种扫描装置、图像显示装置及其控制方法，在确保了被投影面上的扫描范围较大的基础上，能够在被投影面上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的扫描从光源射出的光束的扫描装置包括光束聚集部，聚集从上述光源射出的光束；光束发散部，配置在上述光束聚集部的出射侧，使由上述光束聚集部聚集的光束发散；第I扫描部，配置在上述光束聚集部和上述光束发散部之间，扫描由上述光束聚集部聚集的光束；和移动部，对应于上述第I扫描部的扫描角，使上述光束聚集部和上述光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动。发明效果根据本发明,通过将光束发散部配置在第I扫描部的出射侧，与从第I扫描部入射到光束发散部的光束的入射角相比，可以使从光束发散部射出的出射角较大。因此，可以使被投影面上的扫描范围比第I扫描部的扫描角大。尤其是,通过对应于第I扫描部的扫描角使光束聚集部和光束发散部中的至少ー方沿着各自的光轴方向移动，可以在确保了被投影面上的扫描范围较大的基础上，在被投影面上的整个画面上进行对焦的高清晰的图像显示。
图I是表示本发明第I实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。图2A是与图I所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的动作原理的说明图。
图2B是与图I所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的动作原理的说明图。图3是表示本发明第I实施方式中的透镜间隔D和后焦距BF的关系的图表。图4是与图I所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的扫描角放大倍率的说明图。图5是表不本发明第I实施方式中的间隔s和扫描角放大倍率P / a的关系的图表。图6A是表示本发明第I实施方式的图像显示装置的简要构成图。图6B是表示本发明第I实施方式的图像显示装置的简要构成图。 图7A是用于说明本发明第I实施方式的图像显示装置的动作的说明图。图7B是用于说明本发明第I实施方式的图像显示装置的动作的说明图。图7C是用于说明本发明第I实施方式的图像显示装置的动作的说明图。图8A是用于说明本发明第I实施方式的图像显示装置的其他动作的说明图，是表示图像显示装置的主要部分的放大图。图SB是用于说明本发明第I实施方式的图像显示装置的其他动作的说明图，是发散透镜的移动量和垂直扫描部的扫描角度的时序图。图9A是用于说明本发明第2实施方式的扫描装置的构成的图，是扫描装置的简要构成图。图9B是用于说明本发明第2实施方式的扫描装置的构成的图，是扫描部的简要构成图。图IOA是用于说明本发明第3实施方式的扫描装置的构成的简要构成图，是扫描装置的俯视图。图IOB是用于说明本发明第3实施方式的扫描装置的构成的简要构成图，是扫描装置的立体图。图11是用于说明本发明第4实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。图12A是用于说明本发明第5实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。图12B是用于说明本发明第5实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。图13是本发明其他实施方式的构成的扫描装置的简要构成图。图14是用于说明现有的扫描装置的图。图15A是用于说明现有的扫描装置的图。图15B是用于说明现有的扫描装置的图。图15C是用于说明现有的扫描装置的图。图15D是用于说明现有的扫描装置的图。
具体实施例方式接下来參照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对具有相同功能的结构标以相同的符号，有时会省略其说明。(第I实施方式)(扫描装置)
图I是表示本发明第I实施方式的扫描装置的构成的简要构成图。如图I所不,本实施方式的扫描装置10包括激光光源5、聚光透镜(光束聚集部)
I、扫描部(第I扫描部)2、发散透镜(光束发散部)3和移动部4。激光光源5射出激光(光束)。聚光透镜I聚集由激光光源5射出的激光。扫描部2被入射从聚光透镜I射出的激光，并扫描激光。发散透镜3使由扫描部2扫描的激光发散。移动部4使聚光透镜I和发散透镜3沿着各自的光轴方向独立地移动。在该扫描装置10中，从激光光源5射出的激光由聚光透镜I聚光并被扫描部2扫描后，由发散透镜3发散而投影到焦平面6上。图2A和图2B是与图I所示的扫描装置相当的扫描装置的简要构成图，是用于说明扫描装置的动作原理的说明图。以下的动作是在将发散透镜3和扫描部2的间隔s維持一定的状态下仅使聚光透镜I移动的动作。因此，在图2A和图2B中省略了发散透镜3的移动部4的图示。在图2A中，聚光透镜I和发散透镜3的透镜间隔(激光的光轴上的间隔)被设定为D，扫描部2和发散透镜3的间隔被设定为S。此时，从发散透镜3到焦平面6的距离、即后焦距成为BF。在图2B中，相对于图2A的状态，将扫描部2和发散透镜3的间隔s维持一定，另一方面，通过移动部4使聚光透镜I向光轴方向上的出射侧移动。此时，聚光透镜I和发散透镜3的透镜间隔被设定为D’(D>D’)。聚光透镜I和发散透镜3的间隔从图2A中的透镜间隔D变为图2B中的透镜间隔D’时，后焦距从BF变为8 ’，焦距发生变化び 〈8 ’)。聚光透镜I和发散透镜3的焦距分别标记为fd、fc。此时，透镜间隔D和后焦距BF的关系用以下的数学式I表示。[数学式I]
权利要求
1.一种扫描装置，扫描从光源射出的光束，其中，包括 光束聚集部，聚集从上述光源射出的光束； 光束发散部，配置在上述光束聚集部的出射侧，使由上述光束聚集部聚集的光束发散; 第I扫描部，配置在上述光束聚集部和上述光束发散部之间，扫描由上述光束聚集部聚集的光束；和 移动部，对应于上述第I扫描部的扫描角，使上述光束聚集部和上述光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动。
2.根据权利要求I所述的扫描装置，其中，上述移动部对应于上述第I扫描部的扫描角使上述光束聚集部移动，以使光束的焦点位于被投影面。
3.根据权利要求I或2所述的扫描装置，其中，上述移动部对应于上述第I扫描部的扫描角使上述光束发散部移动，以使每单位时间的扫描位移在被投影面上等间隔。
4.根据权利要求广3中任一项所述的扫描装置，其中，还包括 偏振光束分离器，配置在上述光束聚集部和上述第I扫描部之间；以及 1/4波长板，配置在上述偏振光束分离器和上述第I扫描部之间。
5.根据权利要求4所述的扫描装置，其中，在上述偏振光束分离器和上述光束发散部之间配置有第2扫描部。
6.根据权利要求广3中任一项所述的扫描装置，其中， 还包括配置于上述光束聚集部和上述第I扫描部之间的镜子， 上述镜子被配置成向上述第I扫描部的入射角低于45度。
7.根据权利要求6所述的扫描装置，其中， 上述光源具有射出各自的偏振方向正交的光束的第I光源及第2光源， 上述光源在上述第I光源及上述第2光源、与上述光束聚集部之间，还具有将从上述第I光源及上述第2光源射出的光束合成的光合成部。
8.ー种图像显示装置，具有权利要求广7中任一项所述的扫描装置，其中， 向外部的被投影面上扫描光束而显示图像。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中，还具有信号处理部，该信号处理部根据上述第I扫描部的扫描角，控制上述光束聚集部和上述第I扫描部的距离、以及上述光束发散部和上述第I扫描部的距离。
10.ー种图像显示装置的控制方法，该图像显示装置为权利要求8或9所述的图像显示装置，在该控制方法中，包括 改变上述光束聚集部和上述第I扫描部的距离以使光束的焦点总是位于预定的被投影面内。
全文摘要
扫描从光源射出的光束的扫描装置包括光束聚集部，聚集从上述光源射出的光束；光束发散部，配置在上述光束聚集部的出射侧，使由上述光束聚集部聚集的光束发散；第1扫描部，配置在上述光束聚集部和上述光束发散部之间，扫描由上述光束聚集部聚集的光束；和移动部，对应于上述第1扫描部的扫描角，使上述光束聚集部和上述光束发散部中的至少一方沿着各自的光轴方向移动。
文档编号G03B21/14GK102652275SQ20108005639
公开日2012年8月29日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者今井浩 申请人:日本电气株式会社