专利名称：光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光束扫描装置，特别涉及通过使偏转反射镜旋转而使光束2维扫描，从而在屏幕等上投影显示图像的光束扫描装置。
背景技术：
近年来，人们提出了一种利用偏转单元使从光源发出的光束2维偏转以使其在 屏幕上扫描，通过视觉暂留效应(余像效应)而在屏幕上投影显示2维图像的光束扫描装置(或扫描型图像显示装置)。这样的光束扫描装置中，使用电流计式反射镜或MEMS (MicroElectro-Mechanical Systems,微电子机械系统)反射镜等反射镜旋转型偏转器件,作为使从光源出射的光束2维偏转的偏转单元。但是，在使用这样的反射镜旋转型偏转器件使光束2维偏转的情况下，存在因水平方向的旋转角(偏转角)与垂直方向的旋转角(偏转角)的组合而在各扫描方向上产生倾斜误差，结果导致显示在屏幕上的2维图像中产生畸变的问题。即，在使用反射镜旋转型偏转器件的光束扫描装置中，为了高质量地显示2维图像，需要良好地修正因光束扫描引起的2维图像的畸变的技术。例如专利文献I中公开了一种用于修正图像畸变的光扫描装置，具有使从光源单元发出的光束在第一扫描方向和与其正交的第二扫描方向上偏转的偏转单元，和将偏转后的光束引导到被扫描面上的扫描光学系统。偏转单元具有在第一扫描方向上正弦波驱动的偏转器，构成扫描光学系统的I个光学面的形状是这样的，即随着从第一扫描方向的中心向周边部而去，第一扫描方向上的2阶微分值向着使偏转光束发散的方向变化，并且该形状在第二扫描方向上是连续的。专利文献I :日本特开2006-178346号公报
发明内容
如专利文献I中公开的现有的修正单元，对于扫描畸变的修正是有效的，但作为畸变修正用的扫描光学系统，需要具备自由曲面形状的3个光学面(反射面或透镜面)，装置的大型化和复杂化不可避免。鉴于以上状况，本发明提供一种通过非常简单的光学系统结构来实现上述图像畸变修正的光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置。上述目的能够通过权利要求中记载的发明而实现。例如，本发明的光束扫描装置，将光束投影到屏幕上，使该光束在该屏幕上2维扫描，其特征在于，包括产生上述光束的光源；通过偏转反射镜的旋转而使从上述光源产生的光束2维偏转的偏转反射镜装置；和对被该偏转反射镜装置偏转的光束的向上述屏幕投影的投影方向进行修正的扫描畸变修正单兀，该扫描畸变修正单兀由I个光学兀件构成，该光学元件具有由关于光束的光轴非对称的、非球面形状的自由曲面形成的透射面或反射面。
此外，本发明的另一光束扫描装置，其特征在于，包括光源；和在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面，具有使从上述光源发出并在上述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能，在被上述光学反射面反射后的光束的光路中，配置有具有规定的顶角的楔形或梯形的光学棱镜，该光学棱镜由具有规定的折射率的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成。此外，本发明的另一光束扫描装置，其特征在于，包括光源；和在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面，具有使从上述光源发出并在上述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能，在被上述光学反射面反射后的光束的光路中，配置有由具有规定的顶角的楔形或梯形的第一光学棱镜和具有规定的顶角的第二光学棱镜相互贴合而成的复合型棱镜，其中，上述第一光学棱镜由具有规定的折射率和规定的阿贝数的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成，上述第二光学棱镜由至少具有与上述第一光学棱镜彼此不同的规定的阿贝数的光学玻璃或光学部件用塑料构成。
此外，本发明的另一光束扫描装置，其特征在于，包括光源；和在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面，具有使从上述光源发出并在上述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能，在从上述光源发出并向上述光学反射面入射的去路光束和在上述光射反射面上反射的归路光束共同、且从彼此大致相反的方向入射的位置上，配置有由具有规定的顶角的楔形或梯形的第一光学棱镜和具有规定的顶角的第二光学棱镜相互贴合而成的复合型棱镜，其中，上述第一光学棱镜由具有规定的折射率和规定的阿贝数的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成，上述第二光学棱镜由至少具有与上述第一光学棱镜彼此不同的规定的阿贝数的光学玻璃或光学部件用塑料构成。此外，本发明的另一光束扫描装置，其特征在于，包括光源；和在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面，具有使从上述光源发出并在上述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能，在隔开规定间隔的位置上，配置有具有规定的顶角的楔形或梯形的第一光学棱镜和具有规定的顶角的第二光学棱镜，其中，上述第一光学棱镜由具有规定的折射率和规定的阿贝数的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成，上述第二光学棱镜由至少具有与上述第一光学棱镜彼此不同的规定的阿贝数的光学玻璃或光学部件用塑料构成，从上述光源发出的去路光束，在透射上述第一光学棱镜和上述第二光学棱镜中的至少任一个后，入射到上述光学反射面，并且，在上述光学反射面上反射的归路光束，依次通过上述第一光学棱镜和上述第二光学棱镜。此外，本发明还提供图像显示装置，其特征在于，具备以上所述的光束扫描装置。根据本发明，可实现一种能够通过使用小型且非常简单的光学元件来对如上所述的图像畸变良好地修正的光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置。
图I是表示本发明的光束扫描装置的第一实施例的立体图。图2A是表示现有的光束扫描装置中产生的扫描畸变的例子的图(ε =0° )。
图2B是表示现有的光束扫描装置中产生的扫描畸变的例子的图(ε =90° )。图3是表示用于设计自由曲面透镜10的透镜面形状的分析模型的图。图4是将自由曲面透镜10的入射面形状3维图形化的图。图5是表示自由曲面透镜10的扫描畸变减小效果的图。图6是表示本发明的光束扫描装置的第二实施例的俯视图。图7是表示用于设计自由曲面反射镜15的反射面形状的分析模型的图。图8是表示本发明的光束扫描型显示装置的第三实施例的概要侧视图。 图9是表示用现有的光束扫描型图像显示装置投影的图像的一例的俯视图。图10是表示来自偏转反射镜的初始反射光轴的仰角与畸变率RMS值D和图像畸变修正棱镜的最佳顶角S的关系的一例的线图。图11是表示用搭载了本发明的图像畸变修正棱镜的光束扫描型图像显示装置投影的图像的一例的俯视图。图12是表示偏转反射镜入射光轴的初始入射角度与偏转反射镜初始反射光轴的最佳仰角和图像畸变修正棱镜的最佳顶角S的关系的一例的线图。图13是表示本发明的图像畸变修正棱镜的第四实施例的概要侧视图。图14是表示本发明的图像畸变修正棱镜和搭载了它的光束扫描型图像显示装置的第五实施例的概要侧视图。图15是表示本发明的图像畸变修正棱镜和搭载了它的光束扫描型图像显示装置的第六实施例的概要侧视图。图16是表示本发明的第六实施例中的各楔形棱镜的顶角的组合的具体例和图像畸变修正性能等光学性能的一例的线图。附图标记说明1,2,3……激光光源4,5,6......准直透镜7,8......波长选择性反射镜9……偏转反射镜装置10......自由曲面透镜11......屏幕12……图像畸变修正用棱镜15......自由曲面反射镜100......光束扫描装置
具体实施例方式以下用
本发明的实施方式。[实施例I]图I是表示本发明的光束扫描装置的第一实施例的立体图。首先说明光束扫描装置100的结构。激光光源I例如出射波长520nm波段的绿色光束，出射的绿色光束被准直透镜4变换为大致平行的光束21。激光光源2例如出射波长640nm波段的红色光束，出射的红色光束被准直透镜5变换为大致平行的光束22。激光光源3例如出射440nm波段的蓝色光束，出射的蓝色光束被准直透镜6变换为大致平行的光束23。从各激光光源1、2、3出射与图像信号的各颜色成分的信号相应强度的光束。波长选择性反射镜7使上述绿色光束21透射并使上述红色光束22反射。波长选择性反射镜8使上述绿色光束21和上述红色光束22透射并使上述蓝色光束23反射。在波长选择性反射镜7、8上透射或反射的各光束21、22、23合成为I束光束24行进。此时各光束的各光轴倾角和位置被调整，以使它们的光束截面彼此重合。合成后的光束24入射到光束扫描用的偏转反射镜装置9。偏转反射镜装置9具有使入射的光束24反射的I个反射镜(以下称偏转反射镜)和2维旋转驱动该偏转反射镜的驱动机构(未图示)，将入射光束24变换为反射光束27投影到离开规定距离的屏幕11上。偏转反射镜在驱动机构的作用下，绕着与图中Z轴大致平行的旋转轴30和与X-Y平面大致平行的旋转轴31分别以规定角度(偏转角)周期性地进行反复旋转运动。这样结构的偏转反射镜装置9称为双轴单面型偏转反射镜装置，该结构在光束扫描装置的小型化或削减光学部件的个数的观点上是有利的。偏转反射镜装置9例如 能够由MEMS反射镜或电流计式反射镜等构成。本实施例中，当令偏转反射镜装置9的入射光束24的光轴为X方向时，将反射光27的光轴设定为大致Y方向，以使两者大致正交。即，在反射光束27投影到屏幕11上的中央位置(扫描原点)的状态下，2束光束24、27所成的角度ε是约90°。换言之，入射光束24对偏转反射镜装置9内的偏转反射镜面的入射角度(与偏转反射镜面的法线方向所成的角度)设定为ε/2=约45°。这样，通过使偏转反射镜装置9的入射光束24与反射光束27的光轴大致正交，能够使光束扫描装置100的结构简化并且小型化。从偏转反射镜装置9投影到屏幕11上的反射光束27，在屏幕11上在水平方向(H轴方向)和垂直方向(V轴方向)上2维扫描。此时,与屏幕11上的反射光束27的扫描位置同步地，分别独立地调制各激光光源1、2、3的光输出，从而利用人眼的视觉暂留现象在屏幕11上显示2维的彩色图像。 本实施例中，在偏转反射镜装置9与屏幕11之间的反射光束27的光路中，作为减小扫描畸变的扫描畸变修正单元，配置自由曲面透镜10。自由曲面透镜10的形状是具有关于中心光轴非对称的规定的非球面形状的透镜，以下将这样的形状称为“自由曲面”。这样，本实施例中，使用自由曲面透镜10这I个光学元件修正扫描畸变，能够实现装置的小型化和低成本化。接着，说明作为扫描畸变修正单元的自由曲面透镜10的功能。首先，说明现有的光束扫描装置中产生的扫描畸变。在使从偏转反射镜装置9反射的光束27直接对屏幕11投影的情况下，在屏幕上2维扫描时，显示的图像中会产生扫描畸变。图2Α和图2Β是表示现有的光束扫描装置中产生的扫描畸变的例子的图。偏转反射镜装置9使偏转反射镜以水平方向最大±12°、垂直方向最大±9°的偏转角反复旋转。在距离偏转反射镜装置9约Im的位置上的屏幕11上显示长方形框的测试图像。横轴表示水平方向(图I的H轴方向)的尺寸，纵轴表示垂直方向(图I的V轴方向)的尺寸。图2Α表示扫描原点上偏转反射镜装置9的入射光束24的光轴与反射光束27的光轴所成的角度ε =0°的情况。图2Β表示扫描原点上偏转反射镜装置9的入射光束24的光轴与反射光束27的光轴所成的角度ε=90°的情况。两图中记号(A)所示的虚线框是本来要显示的正确的长方形框的图像，而记号(B)所示的实线框表示实际显示的长方形框的图像。由两图可知，实际显示在屏幕11上的图像(B)中，相对于本来要显示的正确图像(A)产生图像畸变。扫描畸变的产生,是在对偏转反射镜同时组合水平方向的旋转和垂直方向的旋转时，入射光束对偏转反射镜面的立体入射角偏离期望的角度而引起的，在偏转反射镜方式的光束扫描装置中是不可避免的现象。对图2Α和图2Β进行比较可知，产生的扫描畸变量依赖于入射光束24的光轴与反射光束27的光轴所成的角度ε (或者对偏转反射面的入射角/2)，如图2Β所示，在ε=90°的情况下畸变量增大，并且畸变量在左右方向上非对称，在图像左侧纵向畸变更为显著。接着，说明扫描畸变修正用的自由曲面透镜10的透镜面形状。
图3是表示用于设计自由曲面透镜10的透镜面形状的分析模型的图。此处表示了分析中所涉及的主要部件即偏转反射镜装置9、自由曲面透镜10、屏幕11，对与图I相同的部件标注相同的标记。另外，设从偏转反射镜装置9到自由曲面透镜10的光束的附图标记为25，自由曲面透镜10内的光束的附图标记为26，从自由曲面透镜10到屏幕11的光束的附图标记为27，加以区别。首先，设从激光光源一侧向偏转反射镜装置9入射的光束24的光线矢量(表不光束的行进方向的单位矢量，以下所述的各光线矢量也同样)为I。设偏转反射镜装置9的偏转反射镜面9a的面法线矢量(单位矢量)为N。偏转反射镜装置9中，使偏转反射镜绕着相互垂直的旋转轴30和31反复旋转驱动。偏转反射镜面9a的面法线矢量N由该偏转反射镜的各旋转角决定。在偏转反射镜装置9上反射而去往自由曲面透镜10的光束25的光线矢量A，根据反射的基本公式由[式I]表示。[式I]A = 1-2 · (I*N ) · N其中，[式I]中各矢量是3维矢量，记号“ · ”表示单纯的数量积(乘积)，“*”表示矢量的内积。以后的式中也同样记载。根据[式I ]，求取偏转反射镜装置9的入射光束24的光线矢量I与反射光束25的光线矢量A的关系，决定两个光线矢量所成的立体角Θ。其中，此时决定的立体角Θ，在图3中为了简化而描绘为形成在与图中X-Y平面(即纸面)平行的面内，但实际上当然是也包括Z方向的3维空间内的立体角。接着，被偏转反射镜装置9反射后的由光线矢量A所示的光束25，去往自由曲面透镜10，入射到入射面IOa上的点P。图3的例子中，该入射面IOa是自由曲面形状，设点P上的入射面IOa的面法线矢量为V。根据自由曲面透镜10的设计可以求得该矢量V，但此时矢量V未知。此外设自由曲面透镜10的折射率为η。在点P上折射而在透镜10内行进的光束26的光线矢量B,根据折射的基本公式由[式2]表不。[式2]B = -V- {1-α/η)2 · [I-(A*V)2]} (1/2) +(1/η) · [A_(A*V) · V]接着，在自由曲面透镜10内行进的由光线矢量B所示的光束26，到达透镜10的出射面IOb上的点Q。设点Q上的出射面IOb的面法线矢量为W (未图示)。在点Q上再次折射而出射到自由曲面透镜10外的光束27的光线矢量C，根据折射的基本公式由[式3]表
/Jn ο[式3]C = -W. {1-n2 · [I—(B*W)2]} (1/2)+η · [B-(B*ff) · ff]此处，为了简化，假设出射面IOb是与图中X轴平行的平面。这样，点Q上的出射面IOb的面法线矢量W的XYZ成分是(0，I，O)。从而，根据上述[式I][式2]和[式3]，从自由曲面透镜10出射并去往屏幕11的光束27的光线矢量C，能够根据向偏转反射镜装置9入射的光线矢量I、偏转反射镜装置9的偏转反射镜面9a的面法线矢量N、自由曲面透镜10的入射面IOa的入射点P上的面法线矢量V、透镜的折射率η求出。如果得知了该光线矢量C，则也可以求出沿着光线矢量C行进的光束27到达屏幕11上的位置R。此处，在没有扫描畸变的理想的扫描状态下，对偏转反射镜装置9的各旋转轴30和31施加的旋转角(即偏转反射镜装置9的偏转反射镜面9a的面法线矢量N)与由此使光束27到达屏幕11上的目标点R的坐标(即光束27的光线矢量C)的关系能够另行确定。由此，将理想状态下的面法线矢量N和光线矢量C的数值代入上述[式I][式2]和[式3]，反推自由曲面IOa的面法线矢量V以满足这些公式。由此，对于屏幕11的任意目标点R，能够求出自由曲面透镜10上的对应的入射点P上的面法线矢量V(即自由曲面入射面IOa的斜率的值)。这样，依次给出屏幕11的目标点R的坐标和与其对应的偏转反射镜装置9的旋转角的条件，就可以依次得到自由曲面透镜10上的对应入射点上的斜率的值。通过以屏幕11的扫描中心为原点将这些斜率值依次积分，能够最终确定自由曲面透镜10的入射面IOa的形状。表I
非线 球面系数 i&A\u λ曲率半径R圆锥常数K-----Δ
[mm]X-22 X-Z4X4-Z^ LmmJ------------
X-YiUliiI —10. O -I. O O. O O. O O. O O. O —38
Y-Zlffiii I —26. O -I. O —O. 003 O. O O. O O. O ^Χ； "表I表示通过上述步骤求出的自由曲面透镜10的入射面形状的具体例子。此外，图4是将表I的系数值所示的自由曲面的形状3维图形化而得的。表I中，作为自由曲面透镜10的曲面形状的系数值，按照非球面透镜的透镜面描述方式表示了曲率半径、圆锥常数、非球面常数等。上一行数值表示按图4的X-Y面切断曲面IOa的情况下的截面形状数据，下一行数值表示按Y-Z面切断的情况下的截面形状数据。像这样，是在纵截面(Y-Z截面)和横截面(X-Y截面)上具有不同曲率的曲面形状，这样的形状称为变形(anamorphic)形状。另一方面，最右一栏的偏心量，表示使由上述曲率半径、圆锥常数、非球面常数决定的轴对称的截面沿X轴偏心的距离。该偏心项的存在，表示求出的曲面关于通过原点的中心光轴在X轴方向上非对称。该非对称性是本实施例的自由曲面透镜10的特征，对于修正如图2B所示的左右非对称地产生的扫描畸变是有效的。
图5是表示自由曲面透镜10的扫描畸变减小效果的图。表示的是在光束扫描装置中配置了表I和图4所示的自由曲面透镜10的情况下，在屏幕上显示的长方形框的图像。投影条件与图2B ( ε=90° )同样，记号(A)所示的虚线框表示本来要显示的长方形框的图像，记号(B)所示的实线框表示实际显示的长方形框的图像。将图5的结果与无扫描畸变修正的上述图2Β的结果比较，可知通过设置自由曲面透镜10，能够良好地减小扫描畸变，几乎消除了图2Β中可见的左右非对称的纵向畸变。不过，图3、图4和表I中说明的自由曲面透镜10，为了简化说明，仅光束的入射面IOa是自由曲面，光束的出射面IOb是平面形状。但自由曲面透镜10不限定于该形状，能够通过使出射面IOb为自由曲面形状，来进一步减小扫描畸变，进行更理想的修正。进而，通过组合由具有不同折射率或折射率色散值的玻璃材料制造的多个自由曲面透镜，还能够良好地抑制因玻璃材料折射率的波长依赖性引起的所谓色差。另外，图5的例子中，左右非对称的纵向畸变被良好地降低，但记号(C)所示的横 向偏离方向畸变(即纵方向的直线的畸变)仍有相当的量残留。对于该残留的横向偏离畸变，能够通过如上所述使透镜出射面IOb —侧也为自由曲面形状，进而在透镜曲面形状的系数中追加高次的项而消除。另一方面，这样的横向偏离方向畸变(纵方向的直线的畸变)，也能够用电学上的处理来良好地消除。光束扫描装置中，与偏转反射镜装置9的反射镜偏转驱动同步地，分别独立地调制各激光光源的光输出。于是，在使光束沿水平方向扫描时使其光输出调制的时刻偏移相当于上述横向偏离畸变的时间。并且，通过使时刻偏移量根据画面内的垂直方向位置而相应地变化，能够消除实际上看到的图像的横向偏离方向畸变。本实施例中，叙述了偏转反射镜装置9的入射光束24与反射光束27所成的角度ε为90°的情况，但本实施例不限定于该角度。虽然随着角度ε的大小的不同，发生的扫描畸变的程度也相应地变化，但任何情况下都能够通过设计自由曲面透镜10来同样减少其扫描畸变。此外，上述实施例中，偏转反射镜装置9是在彼此垂直的2个旋转轴上对I个偏转反射镜进行旋转驱动的双轴单面型偏转反射镜装置，但本实施例不限定于此。例如，在具备旋转轴彼此大致垂直的2面偏转反射镜、使入射的光束在2面偏转反射镜上依次反射而构成的单轴双面型偏转反射镜装置中，也同样会产生扫描畸变，因此同样能够应用本实施例的自由曲面透镜10。这样，根据本实施例，能够利用自由曲面透镜10这I个光学元件良好地修正扫描畸变，能够实现高质量显示2维图像的小型且低成本的光束扫描装置。[实施例2]图6是表示本发明的光束扫描装置的第二实施例的俯视图。上述实施例I (图I)中，使用透射型的自由曲面透镜10作为扫描畸变修正单元，但本实施例中使用的是反射型的自由曲面反射镜15。对于与图I相同的构成部件标注相同的标记，省略其重复的说明。从激光光源I、2、3 —侧出射并合成的光束24,被偏转反射镜装置9反射而成为光束25。令偏转反射镜装置9的入射光束24与出射光束25的光轴所成的角度为P。被偏转反射镜装置9反射后的光束25入射到扫描畸变修正用的自由曲面反射镜15，进而被反射成为反射光27，向屏幕11投影。令自由曲面反射镜15的入射光束25与出射光束27的光轴所成的角度为Φ。本实施例中，虽然使光束反射2次，但通过使其反射时的角度P和Φ都为约45°，将从激光光源一侧入射的光束24 (X轴方向)变换为与其大致正交的光束27 (Y轴方向)，向屏幕11出射。通过在偏转反射镜装置9中使装置内的偏转反射镜以规定角度(偏转角)周期性地反复旋转驱动，而使投影在屏幕11上的光束27在水平方向(X方向)和垂直方向(Z方向)上2维扫描以显示图像。本实施例中的自由曲面反射镜15，是反射面形状为具有关于反射面中心非对称的规定的非球面形状的自由曲面形状。由此，可以良好地减小因偏转反射镜装置9使光束2维扫描而引起的扫描畸变。接着，说明扫描畸变修正用的自由曲面反射镜15的反射面形状。图7是表示用于设计自由曲面反射镜15的反射面形状的分析模型的图。首先，令入射到偏转反射镜装置9的偏转反射镜面9a的光束24的光线矢量为I，偏转反射镜面9a的面法线矢量为N。在该偏转反射镜上反射的光束25的光线矢量A，与上 述[式I]同样由[式4]表示。[式4]A = 1-2 · (I*N) · N接着，被偏转反射镜装置9反射后的光线矢量A所示的光束25，去往自由曲面反射镜15，入射到反射面15a上的点P。当令点P上的反射面15a的面法线矢量为V时，在该点P上反射的光束27的光线矢量C由[式5]表示。[式5]C = A-2 · (A*V) · V从而，根据上述[式4]和[式5]，在自由曲面反射镜15上反射而去往屏幕11的光束27的光线矢量C，能够根据向偏转反射镜装置9入射的光线矢量I、偏转反射镜装置9的偏转反射镜面9a的面法线矢量N、自由曲面反射镜15的反射面15a的面法线矢量V求出。如果得知了该光线矢量C，则也可以求出沿着光线矢量C行进的光束27到达屏幕11上的位置Q。此处，在没有扫描畸变的理想的扫描状态下，对偏转反射镜装置9的各旋转轴30和31施加的旋转角(即偏转反射镜装置9的偏转反射镜面9a的面法线矢量N)与由此使光束27到达屏幕11上的目标点Q的坐标(即光束27的光线矢量C)的关系能够另行确定。由此，将理想状态下的面法线矢量N和光线矢量C的关系代入上述[式4]、[式5]，反推自由曲面反射镜15的面法线矢量V以满足这些公式。由此，对于屏幕11的任意目标点Q，能够求出自由曲面反射镜15上的对应的入射点P上的面法线矢量V(即反射面15a的斜率的值)。这样，依次给出屏幕11的目标点Q的坐标和与其对应的偏转反射镜装置9的旋转角的条件，就可以依次得到自由曲面反射镜15上的对应入射点上的斜率的值。通过以屏幕11的扫描中心为原点将这些斜率值依次积分，能够最终确定自由曲面反射镜15的反射面15a的形状。通过使用这样确定的自由曲面反射镜15，与实施例I的情况同样地，能够良好地减小扫描畸变，并且也能够消除画面内的非对称畸变。这样，根据本实施例，能够用自由曲面反射镜15这I个光学元件良好地修正扫描畸变，能够实现高质量显示2维图像的小型且低成本的光束扫描装置。
其中，本实施例中使用反射型的自由曲面反射镜15作为扫描畸变修正单元，所以与使用透射型的自由曲面透镜的实施例I相比，原理上不会发生因透镜折射率的波长依赖性而引起的色差的问题。[实施例3]本实施例与实施例I的不同点在于，配置楔形的棱镜12代替图I的自由曲面透镜10，该楔形棱镜12是图像畸变修正用的光学棱镜。图8是配置楔形棱镜12代替实施例I中的自由曲面透镜的情况下的光束扫描型图像显示装置的图，对于与图I所示的本发明的第一实施例相同的构成部件标注相同的标记。其中，本实施例中设置的图像畸变修正用的楔形棱镜12，如图中所示，光束入射侧 的光学面13与光束出射侧的光学面14的相对倾角规定为棱镜顶角δ，并且光束出射侧光学面14与垂直方向(图中Z轴方向)大致平行地配置。以下，说明该图像畸变修正用棱镜的具体结构及其图像畸变修正效果。首先，说明没有设置任何如本发明所述的图像畸变修正单元的现有的光束扫描型图像显示装置中的图像畸变问题。例如，对于具备使反射镜以水平方向土约14度、垂直方向土约7度的偏转角高速反复偏转的功能的光束扫描用偏转反射镜装置9，图9用计算机模拟重现了使用该光束扫描用偏转反射镜装置9，在距离该偏转反射镜装置9起Im的位置上，在具备与垂直方向平行的屏幕面的投影屏幕11上显示单纯的长方形框的情况下实际描绘的图像。
其中，在用计算机模拟重现表示图像时，令入射到上述偏转反射镜装置9的光束与水平方向(图8的X轴方向)平行，并且初始状态即上述偏转反射镜装置9内的反射镜处于中立状态的情况下入射光束对该反射镜面的入射角(图8中的β )为15度进行模拟。该情况下，在上述偏转反射镜装置9上反射而去往投影屏幕11的原点O的初始反射光束50相对于水平方向(图8的X轴方向)的仰角(图8中的α )必然为30度。此外，为了重现现有的光束扫描型图像显示装置的性能，本图表示没有设置任何用于修正图像畸变的单元的情况的图像。本图中，横轴表示水平方向(相当于图8中的Y轴方向)的图像尺寸，纵轴表示垂直方向(相当于图8中的Z轴方向)的图像尺寸。此外，图中的实线表示实际显示的长方形框的图像，虚线表示本来要显示的理想的长方形框的图像。由本图可知，利用偏转反射镜装置9使光束2维扫描而显示的长方形框的图像，例如上边与下边的长度不同，所以成为梯形，并且本来要描绘为直线的各边成为了圆弧状的曲线。结果，显示图像中产生较大的畸变，所显示的长方形框的4角顶点C1、C2、C3、C4的显示位置从理想的显示位置即虚线表示的理想的长方形框图像的4角顶点位置发生了较大的偏离。存在这样较大的图像畸变时，显示图像的形状不能正确显示，其图像质量受到较大损害。因此，期望尽量消除或修正这样的图像畸变。首先将用于定量地掌握这种图像畸变的大小的评价指标定义如下。S卩，如图中所示，上述长方形框图像的4角顶点C1、C2、C3、C4的距离各自的理想位置的偏离量中，水平方向的偏离成分分别用Hcl、Hc2、Hc3、Hc4表示，垂直方向的偏离成分分别用Vcl、Vc2、Vc3、Vc4表示。接着，对上述各偏离成分除以理想的长方形框图像的水平宽度Lh或垂直宽度Lv，将上述各偏离成分表示为相对于理想长方形框的显示宽度的比率。在此基础上定义各偏离成分比率的均方根(Root Mean Square,简称RMS值)D。即[式6]D = SQRT [ (Hcl/Lh)2+ (Hc2/Lh)2+ (Hc3/Lh)2+ (Hc4/Lh)2+ (Vcl/Lv)2+ (Vc2/Lv)2+(Vc3/Lv)2+ (Vc4/Lv)2]
通过使用由上述[式6]表示的畸变率RMS值D，能够定量地掌握产生的图像畸变的大小。S卩，该畸变率RMS值D的值越大，则图像中图像畸变越大，反之，D的值越接近零，则显示图像中图像畸变越小，越接近理想的显示图像。例如图9表示现有的图像显示装置中的显示图像，畸变率RMS值D为约8. 4%。本发明中，作为大幅降低该畸变率RMS值D、良好地减小或修正显示图像的图像畸变的光学单元，如图8所示，在光束扫描用偏转反射镜装置9与投影屏幕11之间的反射光束光路中配置图像畸变修正用的楔形棱镜12 (以下为了简化记作畸变修正棱镜)。图10是对于图8中从偏转反射镜装置9出射的反射光束的初始光轴25相对于水平方向(图I的X轴方向)的仰角α与上述畸变率RMS值D的关系，在如本发明所述配置了畸变修正棱镜12的情况和现有的没有配置任何图像畸变修正单元的情况下描点绘制的曲线图。图中的线图501表示配置了本发明的畸变修正棱镜12的情况，线图502表示没有配置任何图像畸变修正单元的情况。其中，对于配置了畸变修正棱镜12的情况，寻找畸变率RMS值D取最小值Dmin的畸变修正棱镜10的最佳棱镜顶角δ，对该Dmin描点作图，并且上述最佳棱镜顶角δ的值也在同一曲线图内描绘为线图503。其中，本图中，对偏转反射镜装置9内的反射镜入射的光束的初始入射角β，与图9的情况同样假设为15度。此外，图10中使用的畸变修正棱镜12，例如假设由一般的光学部件用玻璃材料ΒΚ-7 (折射率 nd=l. 51633)构成。由本图可知，无论有无畸变修正棱镜12，畸变率RMS值D都依赖于从偏转反射镜装置9出射的反射光束的初始仰角α而变化，分别在规定的仰角上取最小值。例如，在没有配置畸变修正棱镜12的现有结构的情况下，在线图502内的A点即上述仰角α =0度时D的值为最小值5. 4%。另一方面，在设置了畸变修正棱镜12的情况下，如线图501所示与没有设置的现有结构相比D值明显降低。该情况下，在图中的B点即上述初始仰角α =22度附近时D值为最小值，其值为约1.5%。S卩，通过如图8的实施例所示配置畸变修正棱镜12，并且将上述仰角设定为最佳角度，能够使畸变率RMS值D大幅降低到现有的约3成左右。其中，用于使上述D值取最小值约I. 5%的畸变修正棱镜12的最佳顶角δ为约14度。此外，根据计算机模拟研究的结果，可知若该畸变修正棱镜10的顶角δ在14度±3度的范围内，则畸变率RMS值D为2. 0%以下，图像畸变被充分减小。图11用计算机模拟重现了在来自偏转反射镜装置9的反射光路中配置如上所述的棱镜顶角S =14度的畸变修正棱镜12，并且将上述初始仰角α设定为22度的情况下，在投影屏幕11上描绘的长方形框图像。其中，上述各参数以外的各条件与图9相同。比较本图和图9可知，通过在反射光路中设置畸变修正棱镜12，并对入射到该棱镜的反射光束光轴25的初始仰角α和棱镜顶角δ进行最优化设计，能够大幅减小产生的图像畸变，能够得到与理想的显示图像几乎同等的图像质量。
其中，使畸变率RMS值D最小的上述反射光束光轴25的初始仰角α的最佳值和畸变修正棱镜12的最佳顶角δ，依赖于对偏转反射镜装置9内的反射镜入射的光束的初始入射角β而变化。图12是对上述入射光束的初始入射角β与使畸变率RMS值D最小的上述反射光束初始仰角α的最佳值和畸变修正棱镜12的最佳顶角δ的关系描点绘制的曲线图。图的横轴表示上述初始入射角β，纵轴表示上述初始仰角α的最佳值和畸变修正棱镜的最佳顶角S。其中，上述以外的各条件与图8至图11中设定的条件相同。图中的线图601表示上述初始入射角β与上述初始仰角α的最佳值的关系，线图602表示上述初始入射角β与畸变修正棱镜的最佳顶角δ的关系。两个线图都大致是直线，表示上述β与α和β与δ大致成比例关系。此外，在图中记载了各直线的表达式。S卩，图8至图11的实施例中，都记载了上述初始入射角β为15度的情况，但初始入射角β为15度以外的情况下也能够应用本发明，此时的上述反射光束初始仰角α的最佳值和畸变修正棱镜12的最佳顶角δ，例如能够用图12所示的结果容易地算出。此外，图8至图12的实施例中，都假定使用一般的光学部件用玻璃材料ΒΚ-7作为构成畸变修正棱镜12的玻璃材料，当然也可以使用除此以外的玻璃材料构成棱镜。一般而言，玻璃材料的折射率随入射的光束的波长相应地细微变化。作为表示该波长变化的大小的指标，存在称为折射率色散值或阿贝数的指标。阿贝数越大的玻璃材料，折射率色散值越小，相对于入射的光束波长的折射率变化比例越小。结果，入射光束在棱镜中折射时，由随该入射光束的波长的不同而相应产生的折射率的不同所引起的折射角的变化也能够抑制为较小。于是，例如通过使用阿贝数大于上述ΒΚ-7，从而折射率色散值更小的玻璃材料构成畸变修正棱镜12，能够减小红色、绿色、蓝色各图像显示用光束入射到畸变修正棱镜而发生折射时的折射角的相对偏差，其结果能够将投影屏幕上的上述3原色的相对像素偏移(色差)抑制为尽量小。其中，该情况下，由于新使用的玻璃材料具有与上述ΒΚ-7的折射率(nd=l. 51633)不同的折射率，所以相应地上述反射光束光轴的初始仰角α的最佳值和畸变修正棱镜12的最佳顶角S的值也与使用ΒΚ-7构成的畸变修正棱镜为不同的值。此外，图8至图12的实施例中，限定于畸变修正棱镜12是具备规定顶角δ的楔形棱镜，并且将该棱镜配置在其光束出射侧光学面(图8中的面14)与垂直方向(图中的Z轴方向)大致平行的方向上的例子进行了说明，但棱镜并不限定为这样形状、配置，只要是在光束入射侧光学面(相当于与图8中的面13)与光束出射侧光学面(相当于图8中的面14)之间具备规定的倾斜角5的光学棱镜即可，能够采用任意的形状、配置。以下用[实施例4]介绍畸变修正棱镜12的其他结构例。[实施例4]图13是表示本发明的畸变修正棱镜12的第四实施例的棱镜本体的概要侧视图。其中，本实施例中的光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置，除畸变修正棱镜12以外的构成部件与图8的实施例相同，所以省略附图和详细的说明。本实施例中的畸变修正棱镜12是由分别具有规定的顶角δ I和δ 2的第一楔形棱镜12a和第二楔形棱镜12b如图所示相互贴合而成的复合棱镜，该第一楔形棱镜12a和第二楔形棱镜12b由折射率彼此不同或者折射率色散值或阿贝数不同的至少2种玻璃材料构成。通过采用这样贴合由不同的玻璃材料构成的多个棱镜的结构，能够在棱镜之间相 互补偿各棱镜中因其折射率色散特性而产生的红色、绿色、蓝色各图像显示用光束的折射角的相对偏差。其结果，能够实现良好的图像畸变修正，并且使单一棱镜中不能够完全除去的投影屏幕11上的上述3原色的相对像素偏移(色差)减少至性能上几乎没有问题的程度。例如，在显示如图11所示的长方形框时，在配置如本发明的第三实施例所示的仅由玻璃材料BK-7构成的单一的楔形棱镜作为畸变修正棱镜12的情况下，在显示图形的4角会产生最大约1_左右的上述红色、绿色、蓝色3原色的相对像素偏移(色差)。另一方面，例如通过使用由玻璃材料BK-7 (nd=l. 51633，阿贝数v d=64. I)构成的顶角δ 1=20度的第一棱镜12a，和由高折射率高色散玻璃材料L-LAH83 (nd=l. 864，阿贝数V d=40. 6)构成的顶角δ 2=14. 5度的第二棱镜12b如图6所示贴合而成的复合棱镜构成上述畸变修正棱镜12，能够使上述3原色的相对像素偏移(色差)减少至最大O. 2mm以下。其中，通过如上所述的复合棱镜结构而良好减小色差(color drift)的复合棱镜一般称为消色差棱镜，具备这样的消色差效果的本发明的畸变修正棱镜，不限定于如上所述的玻璃材料BK-7与L-LAH83的组合，也能够用其他玻璃材料的组合实现。不过，在组合其他玻璃材料的情况下，图像畸变修正效果最好的最佳棱镜顶角的组合也因各玻璃材料的折射率及其组合而变化，所以必须用例如本发明中公开的设计方法进行优化设计。此外，将以上说明的图像畸变修正棱镜，例如配置在光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置的光束出射开口部，使用该棱镜密封上述开口部以使尘埃不会进入装置内，由此也能够将该图像畸变修正棱镜兼用作防尘用透明窗部件。[实施例5]图14是表示本发明的光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置的另一个实施例的概要侧视图。其中，图中的点划线表示光束的光轴。此外，本图中，对于与图8所示的本发明的第三实施例相同的构成部件标注相同的标记。本实施例具有如下所述的与图8所示的本发明的第三实施例不同的结构上的特征。首先，第一特征在于，作为图像畸变修正用的棱镜，使用如图13所示的由折射率或折射率色散值彼此不同的规定的玻璃材料构成的2个楔形棱镜贴合而成的复合型棱镜。列举构成该复合棱镜的玻璃材料和形状的具体例子，图中复合型畸变修正棱镜12中所包括的第一棱镜12a，由玻璃材料名BK-7 (折射率nd=l. 51633，阿贝数v d=64. I)的玻璃材料构成，其顶角S I的角度为20度。另一方面，上述复合型畸变修正棱镜12中所包括的第二棱镜12b，由玻璃材料名N-F2 (折射率nd=l. 62004，阿贝数v d=36. 3)的玻璃材料构成，其顶角δ 2的角度为10度。接着，本实施例的第二特征在于，该复合型畸变修正棱镜12配置在上述偏转反射镜装置9跟前，使得从光源单元出射而向光束扫描用的偏转反射镜装置9入射的去路光束，和在该偏转反射镜装置9上反射而去往投影屏幕11的归路光束都透过上述复合型畸变修正棱镜12。列举关于该配置的具体例，从光源单元出射的去路光束的中心光轴48，大致沿水平方向(与图中X轴大致平行的方向)行进，首先从大致直角的方向即入射角约O度的方向入射到复合型畸变修正棱镜12内的入射面14。然后，依次透过构成该复合型畸变修正棱镜12的棱镜12b和12a，从面13出射。接着，从复合型畸变修正棱镜12出射的去路光束49入射到光束扫描用的偏转反射镜装置9，在该偏转反射镜装置9内的反射镜上反射后，成为归路光束，再次从面13 —侧入射到上述复合型畸变修正棱镜12。此时，以规定的设置角度设置上述偏转反射镜装置9内的反射镜，使得上述偏转反射镜装置9处于初始状态(中立状态)时上述归路光束的中心光轴25对入射面13的入射角(面13的面法线与上述归路光束的中心光轴25所成的角度)α为约27度。然后，从入射面13再次入射到上述复合型畸变修正棱镜12的上述归路光束，依次透过构成该复合型畸变修正棱镜12的棱镜12a和12b并再次从面14出射后，成为归路光束27，向投影屏幕11行进。如本实施例所述，使用复合型棱镜作为畸变修正用的棱镜12，并且使去路光束和归路光束从彼此大致相反的方向都入射到上述畸变修正棱镜12，这样，能够对图像畸变和投影屏幕11上因RGB3原色的波长的不同引起的相对像素偏移(色差)都进行良好的补偿， 并且，由于还能够将上述畸变修正棱镜12配置在光束扫描用的偏转反射镜装置9跟前，因此结果上能够使本发明的光束扫描装置或使用它的图像显示装置大幅地小型化。另外，上述本发明的[实施例5]中的畸变修正棱镜12的结构、形状或者与其配置相关的具体参数只是表示其一例，并不限定于此。只要是使用由不同玻璃材料构成的多个棱镜组成的复合型的畸变修正棱镜，并将该畸变修正棱镜配置成使得从光源单元出射而向偏转反射镜装置入射的去路光束和在该偏转反射镜装置上反射而去往投影屏幕的归路光束都透过上述畸变修正棱镜的光束扫描装置或使用它的图像显示装置即可，能够采用任意的结构。[实施例6]图15是表示本发明中的光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置的另一个实施例的概要结构图。其中，图中的点划线表示光束的光轴。此外，本图中，对于与图8、图13、图14所示的本发明的各实施例相同的构成部件标注相同的标记。本实施例中，如下所示具备与上述本发明的第三、第四和第五实施例不同的结构上的特征。首先，本实施例的第一特征在于，构成畸变修正棱镜12的2个楔形棱镜12a和12b配置在离开规定间隔的位置上。其中，该楔形棱镜12a和12b与上述第二和第三实施例同样，由折射率或折射率色散值彼此不同的规定的玻璃材料构成。接着，本实施例的第二特征在于，从光源单元出射而向光束扫描用的偏转反射镜装置9入射的去路光束，在仅透过构成上述畸变修正棱镜12的2个楔形棱镜中的一个的棱镜(图中的例子中是棱镜12a)之后入射到上述偏转反射镜装置9，另一方面，在该偏转反射镜装置9上反射而去往投影屏幕11的归路光束依次透过2个楔形棱镜12a和12b。图16是用于说明本实施例的具体结构例及其光学性能的一例的曲线图。此处，作为本实施例的具体结构例所设想的情况是，第一楔形棱镜12a是使用了一般称为玻璃材料名BK-7的玻璃材料(折射率nd=l. 51633，阿贝数v d=64. I)的具有顶角δ I的等腰三角形形状的棱镜，并且第二楔形棱镜IOb是使用了一般称为玻璃材料名N-F2的玻璃材料(折射率nd=l. 62004，阿贝数v d=36. 3)的具备顶角δ 2的直角三角形(如图15所示将垂直面配置在与偏转反射镜装置9相对一侧)的形状的棱镜。
图16是使用这样的2个楔形棱镜构成如图15所示的畸变修正棱镜12的情况下，以第一楔形棱镜12a的顶角δ I为横轴，在各δ I下，以用于使上述畸变率RMS值D最小的第二楔形棱镜12b的顶角δ 2的最佳角度、此时的畸变率RMS值D的值和因RGB3原色的波长不同引起的投影屏幕11上的相对像素偏移(色差)量的最大值为纵轴，对各参数的关系描点绘制的曲线图。其中，图16中，假设从搭载了上述偏转反射镜装置9和上述畸变修正棱镜12的光束扫描装置到投影屏幕11的距离为40cm。此外，令设置在上述偏转反射镜装置9内的反射镜，与上述图9的情况同样地，以水平方向土约14度、垂直方向土约7度的偏转角2维振动，在初始状态下上述反射镜与垂直方向大致平行地配置。进而，在初始状态下，规定入射到上述偏转反射镜装置9的去路光束的入射角β为15°。其中，为了像这样规定入射到上述偏转反射镜装置9的去路光束的入射角β为15° ,必须将从光源单兀出射而向第一楔形棱镜12a入射的去路光束的入射角Y,与第一楔形棱镜12a的顶角δ I的值相应地设定为最佳角度。进而，投影屏幕11上的相对像素偏移(色差)量的最大值表示的是，在对RGB各光束的初始状态下的光轴倾角进行调整以使图像中心部的相对像素偏移为零后，对上述偏转反射镜装置9内设置的反射镜进行2维偏转驱动而形成图像的情况下，在图像的四角的位置残留的相对像素偏移，即残留色差量的最大值。此外，为了使曲线图易于观看，图9中描点绘制的是上述残留像素偏移(色差)量最大值乘以10倍后的值。由图中可知,第一棱镜12a的顶角δ I和与其对应的第二棱镜12b的最佳顶角δ2之间成比例关系，其关系大致可以用以下关系式表示。[式7]δ 2 O. 94 X δ 1+14. 5进而，在上述第一楔形棱镜12a的顶角δ I与上述第二楔形棱镜12b的顶角δ 2的关系满足图16或上述[式7]的关系的情况下，如果上述顶角δ I为约35°以下，则能够使投影屏幕上的图像畸变率RMS值D成为2%以下，进而如果该顶角δ 在25°至30°之间，则能够将上述RGB各光束残留像素偏移量最大值抑制为O. Imm以下。
如以上所述，通过本实施例的结构，与上述第四和第五实施例同样地，能够对图像畸变和投影屏幕20上因RGB3原色的波长不同引起的相对像素偏移(色差)都进行良好的补偿，并且上述光源单元、光束扫描用偏转反射镜装置9和上述畸变修正棱镜12的配置的设计自由度增大，其结果，能够实现本发明的光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置的进一步小型化。不过，如图9和上述[式7]所示的上述第一楔形棱镜12a的顶角δ I与上述第二楔形棱镜12b的顶角δ 2的关系，只是表示本发明的[实施例6]中的畸变修正棱镜12的结构和形状或其配置的一例，并不限定于此。
S卩，光束扫描装置或使用它的图像显示装置，只要将由彼此不同的规定的玻璃材料构成且分别具备规定的顶角的多个楔形棱镜组成的图像畸变修正用的光学部件，至少配置于在偏转反射镜装置上反射而去往投影屏幕的归路光束的光路中即可，可以采用任意的结构。
权利要求
1.一种光束扫描装置，将光束投影到屏幕上，使该光束在该屏幕上2维扫描，其特征在于，包括 产生所述光束的光源； 通过偏转反射镜的旋转而使从所述光源产生的光束2维偏转的偏转反射镜装置；和对被该偏转反射镜装置偏转的光束的向所述屏幕投影的投影方向进行修正的扫描畸变修正单元， 该扫描畸变修正单兀由I个光学兀件构成，该光学兀件具有由关于光束的光轴非对称的、非球面形状的自由曲面形成的透射面或反射面。
2.如权利要求I所述的光束扫描装置，其特征在于 所述光学元件，是入射面和出射面中的至少一个为自由曲面的自由曲面透镜。
3.如权利要求I所述的光束扫描装置，其特征在于 所述光学元件，是反射面为自由曲面的自由曲面反射镜。
4.如权利要求I 3中任意一项所述的光束扫描装置,其特征在于 所述光学元件的自由曲面，是在纵截面和横截面上具有不同曲率的变形自由曲面。
5.如权利要求I 3中任意一项所述的光束扫描装置,其特征在于 所述光学元件的自由曲面中，所述非球面形状的对称轴相对于所述光束的光轴具有规定距离的偏心。
6.一种光束扫描装置，其特征在于，包括 光源；和 在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面， 具有使从所述光源发出并在所述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能， 在被所述光学反射面反射后的光束的光路中，配置有具有规定的顶角的楔形或梯形的光学棱镜，该光学棱镜由具有规定的折射率的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成。
7.如权利要求6所述的光束扫描装置，其特征在于 所述楔形或梯形的光学棱镜的顶角，在14° ±3°的范围内。
8.一种光束扫描装置，其特征在于，包括 光源；和 在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面， 具有使从所述光源发出并在所述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能， 在被所述光学反射面反射后的光束的光路中，配置有由具有规定的顶角的楔形或梯形的第一光学棱镜和具有规定的顶角的第二光学棱镜相互贴合而成的复合型棱镜，其中，所述第一光学棱镜由具有规定的折射率和规定的阿贝数的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成，所述第二光学棱镜由至少具有与所述第一光学棱镜彼此不同的规定的阿贝数的光学玻璃或光学部件用塑料构成。
9.如权利要求6或7所述的光束扫描装置，其特征在于 将所述楔形或梯形的光学棱镜配置在所述光束扫描装置或者使用该光束扫描装置的图像显示装置的光束出射开口部，使用该光学棱镜密封所述开口部，由此将该光学棱镜兼用作防尘用透明窗部件。
10.如权利要求8所述的光束扫描装置，其特征在于 将所述复合型棱镜配置在所述光束扫描装置或者使用该光束扫描装置的图像显示装置的光束出射开口部，使用该复合型棱镜密封所述开口部，由此将该复合型棱镜兼用作防尘用透明窗部件。
11.一种光束扫描装置，其特征在于，包括 光源；和 在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面， 具有使从所述光源发出并在所述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能， 在从所述光源发出并向所述光学反射面入射的去路光束和在所述光射反射面上反射的归路光束共同、且从彼此大致相反的方向入射的位置上， 配置有由具有规定的顶角的楔形或梯形的第一光学棱镜和具有规定的顶角的第二光学棱镜相互贴合而成的复合型棱镜，其中，所述第一光学棱镜由具有规定的折射率和规定的阿贝数的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成，所述第二光学棱镜由至少具有与所述第一光学棱镜彼此不同的规定的阿贝数的光学玻璃或光学部件用塑料构成。
12.—种光束扫描装置,其特征在于,包括 光源；和 在彼此大致正交的2方向上反复偏转驱动的规定的光学反射面， 具有使从所述光源发出并在所述光学反射面上反射的光束在第一扫描方向和与其大致正交的第二扫描方向上偏转扫描的功能， 在隔开规定间隔的位置上，配置有具有规定的顶角的楔形或梯形的第一光学棱镜和具有规定的顶角的第二光学棱镜，其中，所述第一光学棱镜由具有规定的折射率和规定的阿贝数的透明光学玻璃或光学部件用塑料构成，所述第二光学棱镜由至少具有与所述第一光学棱镜彼此不同的规定的阿贝数的光学玻璃或光学部件用塑料构成， 从所述光源发出的去路光束，在透过所述第一光学棱镜和所述第二光学棱镜中的至少任一个后，入射到所述光学反射面， 并且，在所述光学反射面上反射的归路光束，依次通过所述第一光学棱镜和所述第二光学棱镜。
13.一种图像显示装置，其特征在于 具备权利要求I 12中任一项所述的光束扫描装置。
全文摘要
本发明提供一种光束扫描装置和使用该光束扫描装置的图像显示装置。在利用规定的反射镜面的反复偏转单元使光束2维扫描而在投影屏幕上投影显示2维图像的扫描型图像显示装置中，难以避免因上述反射镜面的2维反复偏转驱动而产生较大的图像畸变。为了解决上述问题，通过在上述反复偏转单元与上述投影屏幕之间的光路中配置自由曲面透镜或具备规定折射率和规定顶角的楔形或梯形棱镜，而对光束扫描时产生的图像畸变进行良好的修正。
文档编号H04N9/31GK102801985SQ20121016696
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月25日 优先权日2011年5月27日
发明者大西邦一 申请人:日立视听媒体股份有限公司