(57)【要約】【課題】易な構成で、所望の色を得ることができ、高精度なレーザ光の走査を行うことが可能な走査型光学装置を提供すること。【解決手段】異なる波長域のレーザ光を射出する複数の光源１０と、内部に生じる電界の大きさに応じて屈折率分布が変化することによって、光源１０から射出されるレーザ光を被投射面１５に向かって走査する電気光学素子２１と、該電気光学素子２１から射出された複数のレーザ光の被投射面１５上の走査位置に応じて複数の光源１０を個別に制御する制御手段３０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008107546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長域のレーザ光を射出する複数の光源と、
内部に生じる電界の大きさに応じて屈折率分布が変化することによって、前記光源から射出されるレーザ光を被投射面に向かって走査する電気光学素子と、
該電気光学素子から射出された複数のレーザ光の前記被投射面上の走査位置に応じて前記複数の光源を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする走査型光学装置。
【請求項２】
前記電気光学素子から射出されたレーザ光の走査範囲内に設けられ、前記レーザ光を検知する光検知部を備え、
前記制御手段は前記光検知部によりレーザ光が検知されたタイミングに基づいて前記複数の光源の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の走査型光学装置。
【請求項３】
前記光検知部が、前記被投射面の外部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の走査型光学装置。
【請求項４】
前記電気光学素子から射出され前記被投射面に向かうレーザ光の光路上に設けられるとともに、入射するレーザ光の一部を反射させ残りのレーザ光を透過させる半透過反射部を備え、
前記光検知部が、前記半透過反射部により反射されたレーザ光の光路上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の走査型光学装置。
【請求項５】
前記被投射面上の各画素に到達するレーザ光の前記半透過反射部において反射されたレーザ光が入射する開口部が形成された遮光部材を備え、
前記遮光部材の複数の開口部に対応して前記光検知部が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の走査型光学装置。
【請求項６】
前記制御手段が、前記複数の光源ごとに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【請求項７】
前記電気光学素子がＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3の組成を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の走査型光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光などのビーム状の光を被投射面上でラスタースキャンして画像を表示する走査型画像表示装置が提案されている。この装置では、レーザ光の供給を停止することで完全な黒を表現できるため、例えば液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ等に比べて高コントラストの表示が可能である。また、レーザ光を使用した画像表示装置は、レーザ光が単一波長であるために色純度が高い、コヒーレンスが高いためにビームを整形しやすい（絞りやすい）等の特性を持つことから、高解像度、高色再現性を実現する高画質ディスプレイとして期待されている。また、走査型画像表示装置は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどと異なり、固定された画素を持たないため、画素数という概念がなく、解像度を変換し易いという利点も持っている。
【０００３】
走査型画像表示装置で画像を生成するには、ポリゴンミラー、ガルバノミラーなどのスキャナを用いて光を２次元に走査する必要がある。１個のスキャナを水平方向、垂直方向の２方向に振りつつ光を２次元に走査する方法もあるが、その場合、走査系の構成や制御が複雑になるという問題がある。そこで、光を１次元に走査するスキャナを２組用意し、各々に水平走査と垂直走査を受け持たせるようにした走査型画像表示装置が提案されている。従来は、双方のスキャナともにポリゴンミラーやガルバノミラーを使用するのが普通であり、双方のスキャナに回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いた投写装置が下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１−２４５７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１ではポリゴンミラーを用いた装置が紹介されているが画像フォーマットの高解像度化に伴い、スキャン周波数も高くなってきており、ポリゴンミラーやガルバノミラーでは限界を迎えつつある。そこで、近年、高速側のスキャナにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用したシステムが発表されている。ＭＥＭＳ技術を利用したスキャナ（以下、単にＭＥＭＳスキャナという）とは、シリコン等の半導体材料の微細加工技術を用いて製作するものであり、トーションバネ等で支持したミラーを静電力等により駆動するものである。このスキャナは、静電力とバネの復元力との相互作用でミラーを往復運動させて、光を走査することができる。ＭＥＭＳスキャナを用いることにより、従来のスキャナに比べて高周波数、大偏角のスキャナを実現することができる。これにより、高解像度の画像を表示することが可能になる。
【０００５】
ところで、高速のＭＥＭＳスキャナを実現するには、ミラーを共振点で往復運動させなければならないため、光利用効率などを考えると、走査線が視聴者から見て左から右へスキャンした後に、次の走査線は右から左にスキャンする（両側スキャン）システムとなる。
一方、画像信号はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）をベースに規格が決まっているため、左から右へスキャンした後は短い時間で左に戻り、再度右へスキャンする（片側スキャン）に合わせたフォーマットとなっている。したがって、ＭＥＭＳスキャナの場合、一部のデータは入力された信号の順番を反転して表示しなければならないため、信号の制御が複雑となる。
そこで、ＭＥＭＳスキャン以外の走査手段としては、電気光学（ＥＯ：Electro  Optic）スキャナが考えられる。ＥＯスキャナとはＥＯ結晶に電圧を加えることにより、その結晶中を透過する光の進行方向を変える素子である。このようにＥＯスキャナでは、電圧によりスキャン角を制御できるので、ＣＲＴと同様に片側スキャンによる描画が可能となる。
【０００６】
また、ＥＯスキャナとは、ＥＯ結晶に電圧を印加することにより電子が注入され電子分布に偏りが生じる。そのため、カー効果による屈折率変化にも分布が生じ、入射された光が屈折率の高い側に曲がっていくので、光の走査を可能にしている。また、ＥＯ結晶内部の屈折率分布の傾きが、電子注入量、つまり、印加電圧によるため、印加電圧を変化させることで、ＥＯ結晶から射出される光のスキャン角度を制御することができる。
【０００７】
しかしながら、一般的なＥＯスキャナは、光の屈折を利用したスキャナのため、図１０に示すように、ＥＯ結晶１０１に赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇ，青色光Ｌｂを入射させると、波長が短い光（青色光）Ｌｂは、波長が長い光（赤色光）Ｌｒに比べて屈折角が大きくなり、その結果、ＥＯ結晶１０１から射出されるスキャン角が大きくなってしまう。つまり、異なる波長の光をＥＯ結晶１０１に入射させると、色収差が発生してしまう。そのため、スクリーン１０２上では、赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇ，青色光Ｌｂがバラバラの位置にスキャンされてしまうので、同じタイミングで同画素を表示することができなくなってしまう。
また、印加電圧により屈折率が変わってしまうＥＯスキャナでは、赤色光，緑色光，青色光の屈折率の違いが一定ではないため、同軸上に射出させるための入射角度も一定ではなく、入射角度を赤色光，緑色光，青色光で変えても、ＥＯ結晶から赤色光，緑色光，青色光を常に同軸上に射出させることは困難である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で、所望の色を得ることができ、高精度なレーザ光の走査を行うことが可能な走査型光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の走査型光学装置は、異なる波長域のレーザ光を射出する複数の光源と、内部に生じる電界の大きさに応じて屈折率分布が変化することによって、前記光源から射出されるレーザ光を被投射面に向かって走査する電気光学素子と、該電気光学素子から射出された複数のレーザ光の前記被投射面上の走査位置に応じて前記複数の光源を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子に電圧を印加することにより内部に電界が生じる。この電界により、電気光学素子の屈折率分布が一方向に向かって連続的に増加あるいは減少する。このため、電気光学素子の内部に生じる電界と垂直な方向に進行するレーザ光は、屈折率が低い側から高い側に向かって曲げられ、電気光学素子の射出端面から射出される。
このとき、複数の光源から射出された異なる波長域のレーザ光は、波長域ごとに異なる偏角で射出され、被投射面上を走査される。このため、異なる波長域のレーザ光は、電気光学素子から射出される偏角の違いにより、被投射面上で異なる走査位置に射出される。このとき、制御手段により、複数の光源は、射出されたレーザ光の被投射面上の走査位置に応じて制御される。すなわち、例えば青色レーザ光と赤色レーザ光との走査位置が異なっていても、制御手段により、その走査位置に応じた情報を持つレーザ光が射出されるように各光源を制御する。
ここで、従来のように複数の光源から同じタイミングで、同じ走査位置の情報のレーザ光が射出されると、各走査位置では所望の色を得ることができない。すなわち、所定の走査位置には偏角の小さいレーザ光は、偏角の大きいレーザ光に比べて後から到達する。しかしながら、本発明のように、走査位置に応じた情報を持つレーザ光を異なるタイミングで射出させることにより、各走査位置で所望の色を得ることができる。したがって、高精度なレーザ光の走査を行うことができるため、走査型光学装置を画像表示装置に用いた場合、鮮明な画像を表示することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の走査型光学装置は、前記電気光学素子から射出されたレーザ光の走査範囲内に設けられ、前記レーザ光を検知する光検知部を備え、前記制御手段は前記光検知部によりレーザ光が検知されたタイミングに基づいて前記複数の光源の駆動を制御することを特徴とするが好ましい。
【００１２】
本発明に係る走査型光学装置では、制御手段が、レーザ光の走査範囲内に設けられた光検知部により検知されたレーザ光の信号をレーザ光の走査の開始タイミングとして、複数の光源を個別に制御する。したがって、電気光学素子によるレーザ光の走査に若干揺らぎがあっても、レーザ光の正確な制御を行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の走査型光学装置は、前記光検知部が、前記被投射面の外部に設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る走査型光学装置では、被投射面の幅以上にレーザ光が走査される場合、光検知部により、電気光学素子から射出されたレーザ光のうち被投射面の外部に射出されるレーザ光が検知される。これにより、被投射面に射出されるレーザ光に影響を及ぼさず、複数の光源を制御することができるため、明るいレーザ光が被投射面に射出される。
【００１５】
また、本発明の走査型光学装置は、前記電気光学素子から射出され前記被投射面に向かうレーザ光の光路上に設けられるとともに、入射するレーザ光の一部を反射させ残りのレーザ光を透過させる半透過反射部を備え、前記光検知部が、前記半透過反射部により反射されたレーザ光の光路上に設けられていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子から射出されたレーザ光の一部が、半透過反射部により反射される。そして、半透過反射部により反射されたレーザ光が光検知部により検知される。このとき、半透過反射部は被投射面に射出されるレーザ光の光路上に配置されているため、レーザ光が被投射面上において走査されている位置を直接認識することができる。したがって、より精度良く複数の光源を制御することができる。
【００１７】
また、本発明の走査型光学装置は、前記被投射面上の各画素に到達するレーザ光の前記半透過反射部において反射されたレーザ光が入射する開口部が形成された遮光部材を備え、前記遮光部材の複数の開口部に対応して前記光検知部が配置されていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子から射出され被投射面上の各画素に到達するレーザ光の一部は、半透過反射部により反射される。そして、遮光部材に形成された複数の開口部にレーザ光が入射され、開口部に対応して配置された光検知部によりレーザ光が検知される。
このように、複数の開口部に対応する光検知部を備えることにより、複数の光源から射出されたレーザ光の走査位置を複数の箇所で検知することができるため、より正確に各光源の制御を行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の走査型光学装置は、前記制御手段が、前記複数の光源ごとに設けられていることが好ましい。
すなわち、１つの制御手段により複数の光源ごとに制御すると、制御手段として高性能な回路等を有するものを用いる必要がある。しかしながら、制御手段が、複数の光源ごとに設けられた構成にすることにより、一つ一つの制御手段の回路等の性能を下げることが可能となる。したがって、制御手段を安価に形成することができるため、装置全体のコストを低減させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の走査型光学装置は、前記電気光学素子がＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3の組成を有することが好ましい。
【００２１】
本発明に係る走査型光学装置では、電気光学素子が、高い誘電率を有する誘電体材料であるＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3（タンタル酸ニオブ酸カリウム）の組成を有する結晶である（以下、ＫＴＮ結晶と称す）。ＫＴＮ結晶は、立方晶から正方晶さらに菱面体晶へと温度により結晶系を変える性質を有しており、立方晶においては、大きい２次の電気光学効果を有することが知られている。特に、立方晶から正方晶への相転移温度に近い領域では、比誘電率が発散する現象が起こり、比誘電率の自乗に比例する２次の電気光学効果はきわめて大きい値となる。したがって、ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3の組成を有する結晶は、他の結晶に比べて屈折率を変化させる際に必要になる印加電圧を低く抑えることが可能となる。これにより、省電力化を実現可能な電気光学素子を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る走査型光学装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２３】
［第１実施形態］
本実施形態に係る走査型光学装置１は、３色の光源装置を用いて、スクリーンに画像を投影させる画像表示装置である。
【００２４】
本実施形態に係る画像表示装置１は、図１に示すように、赤色のレーザ光（中心波長：６２０ｎｍ）を射出する赤色光源装置１０Ｒ，緑色のレーザ光（中心波長：５３０ｎｍ）を射出する緑色光源装置１０Ｇ及び青色のレーザ光（中心波長：４６０ｎｍ）を射出する青色光源装置１０Ｂを有する光源１０と、各色のレーザ光を照明光軸上で合成するクロスダイクロイックプリズム１１（色光合成部）と、クロスダイクロイックプリズム１１から射出されたレーザ光をスクリーン（被投射面）１５の水平方向に走査する電気光学素子２１と、電気光学素子２１から射出されたレーザ光をスクリーン１５の垂直方向に走査するガルバノミラー１２とを備えている。また、赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ，青色光源装置１０Ｂには、制御部（制御手段）３０が設けられている。この制御部３０は、スクリーン１５上の走査位置に応じたレーザ光が射出されるように、赤色，緑色，青色光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂごとに制御するものである。なお、色光合成部としては、クロスダイクロイックプリズムに限らず、ダイクロイックミラーを用いても良い。
【００２５】
すなわち、電気光学素子２１は、図１に示すように、スクリーン１５において２方向（垂直方向ｖ、水平方向ｈ）の走査のうち、光源１０から射出される光を水平方向ｈに走査する水平走査用スキャナであり、ガルバノミラー１２は、光走査部２０から射出される光を垂直方向ｖに走査する垂直走査用スキャナである。
なお、ここで言う「水平走査用スキャナ」は、２方向の走査のうち、高速側の走査を担うスキャナであり、「垂直走査用スキャナ」は、低速側の走査を担うスキャナである。
なお、赤色，緑色，青色のレーザ光の波長は一例に過ぎない。
【００２６】
まず、電気光学素子の構成について説明する。
電気光学素子２１は、内部に生じる電界の大きさに応じて屈折率分布が変化することによって、光源１０から射出されるレーザ光を走査するものであり、図３（ａ）に示すように、第１電極２２と、第２電極２３と、光学素子２４とを備えている。なお、図３（ａ）は、電気光学素子２１から射出されスクリーン１５に向かう光の光路図を分かり易く説明するために、ガルバノミラー１２を省略し直線配置としている。
【００２７】
光学素子２４は、電気光学効果を有する誘電体結晶（電気光学結晶）であり、本実施形態ではＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム、ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ3）の組成を有する結晶材料で構成されている。また、ＫＴＮ結晶はカー効果（等方性材料に電場をかけると複屈折性が生じる現象であり、屈折率が内部に生じる電界の二乗に比例する）を利用した結晶である。
また、光学素子２４は、直方体形状であり、光学素子２４の上面２４ａには第１電極２２が配置され、下面２４ｂには第２電極２３が配置されている。この第１電極２２及び第２電極２３には、電圧を印加する電源Ｅが接続されている。また、第１電極２２及び第２電極２３は、図３（ａ）に示すように、光学素子２４内を進行するレーザ光Ｌの進行方向の寸法がほぼ同じである。これにより、第１電極２２と第２電極２３との間の光学素子２４に電界が生じるようになっている。例えば、第２電極２３より第１電極２２に高い電圧が印加されると、第１電極２２から第２電極２３に向かって（矢印Ａに示す方向）電界が生じる。その結果、電気光学結晶の屈折率は第１電極２２から第２電極２３に向かって高くなる。
【００２８】
また、光学素子２４は、図３（ａ）に示すように、電気光学素子２１の入射端面２１ａの第１電極２２に近い側からレーザ光を入射させるように配置されている。これにより、本実施形態の電気光学素子２１は、入射したレーザ光を基準に片側に走査する片側走査を行う。つまり、電気光学素子２１の屈折率分布により、光学素子２４に入射したレーザ光は第２電極２３側のみに曲げられるため、光学素子２４の第１電極２２側からレーザ光を入射させることにより、スキャン範囲を大きく取ることが可能となっている。
さらに、電気光学素子２１は、クロスダイクロイックプリズム１１から射出されたレーザ光Ｌが入射端面２１ａに対して垂直に入射するように配置されている。
【００２９】
次に、電気光学素子の動作について説明する。
第１電極２２には、電源Ｅにより例えば＋１００Ｖの電圧が印加され、第２電極２３には、電源Ｅにより例えば０Ｖの電圧が印加される。第１，第２電極２２，２３に電圧を印加することで、光学素子２４には第１電極２２から第２電極２３に向かって電界が生じる。これにより、図１に示すように、光学素子２４の屈折率は、第１電極２２側が低くなり、第２電極２３側に向かって屈折率が徐々に高くなる。これにより、光学素子２４の内部に生じる電界方向Ａと垂直な方向に進行するレーザ光は、偏向する。具体的には、電気光学素子２１の入射端面２１ａから入射したレーザ光Ｌは、光学素子２４の屈折率が高い第２電極２３側に向かって曲げられる。
【００３０】
次に、光源装置から射出されるレーザ光の走査位置による制御部の制御について説明する。
図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、時刻ｔ＝ｔ０から時刻ｔ＝ｔ４における電気光学素子２１から射出されるレーザ光の光路を示している。また、赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂは、画素（描画位置）Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…を順に描画する。また、画素Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…はスクリーン１５の第１電極２２側から第２電極２３側に向かう方向に配列されている。
【００３１】
また、第１電極２２に印加される電圧の波形は、例えば、図２に示すように、鋸歯状の波形である。この初期値Ｓ１（０Ｖ）の電圧を第１電極２２に印加すると、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ０での赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂから射出され光学素子２４を進行するレーザ光Ｌは直進し、電気光学素子２１の射出端面２１ｂから射出される。そして、赤色レーザ光Ｌｒ０，緑色レーザ光Ｌｇ０，青色レーザ光Ｌｂ０は画素Ｐ０に描画される。なお、実際のレーザ光は幅を持っているため、レーザ光が照射される照射領域Ｋを白丸で示している。
【００３２】
次に、電気光学素子２１に印加する電圧を徐々に大きくし、時刻ｔ１で、図２に示す電圧波形の電圧値Ｓ１ａの電圧が第１電極２２に印加されると、図３（ｂ）に示すように、波長の違いにより、光学素子２４内において各色光の屈折角が異なる。したがって、一般的な結晶を使った光学素子２４の内部を進行する青色レーザ光Ｌｂ１は、赤色レーザ光Ｌｒ１に比べて屈折角が大きくなるので、射出端面２１ｂから射出されるレーザ光の偏角が大きくなる。言い換えると、波長が短いほど光学素子２４の内部における屈折角が大きくなるので、赤色レーザ光Ｌｒ１，緑色レーザ光Ｌｇ１，青色レーザ光Ｌｂ１の順に射出端面２１ｂから射出されるレーザ光の偏角が大きくなる。これにより、赤色レーザ光Ｌｒ１は画素Ｐ１を描画し、緑色レーザ光Ｌｇ１は画素Ｐ２を描画し、青色レーザ光Ｌｂ１は画素Ｐ３を描画する。
このとき、制御部３０は、赤色光源装置１０Ｒを画素Ｐ１に応じた光強度（画素の情報）で描画するように点灯させ、緑色光源装置１０Ｇを画素Ｐ２に応じた光強度（画素の情報）で描画するように点灯させ、青色光源装置１０Ｂを画素Ｐ３に応じた光強度（画素の情報）で描画するように点灯させる。
【００３３】
そして、さらに電気光学素子２１に印加する電圧を徐々に大きくし時刻ｔ２で、図２に示す電圧波形の電圧値Ｓ１ａより大きい電圧値Ｓ１ｂの電圧が第１電極２２に印加されると、図４（ａ）に示すように、電気光学素子２１の射出端面２１ｂから射出されるレーザ光の偏角は、印加電圧値がＳ１ａの場合に射出されるレーザ光の偏角に比べて大きくなる。これにより、赤色レーザ光Ｌｒ１，緑色レーザ光Ｌｇ１，青色レーザ光Ｌｂ２は、時刻ｔ１では隣接する画素を照射していたが、時刻ｔ２では１画素以上の差が開いている。すなわち、青色レーザ光Ｌｂ２は画素Ｐ１０を描画し、赤色レーザ光Ｌｒ２及び緑色レーザ光Ｌｇ２は画素間を照射することになる。
このとき、制御部３０は、青色光源装置１０Ｂを画素Ｐ１０に応じた光強度で描画するように点灯させ、赤色光源装置１０Ｒ及び緑色光源装置１０Ｇを消灯させる。
【００３４】
さらに、第１電極２２に印加する電圧を大きくすると、時刻ｔ３で、図４（ｂ）に示すように、緑色レーザ光Ｌｇ３は画素Ｐ１０を描画し、赤色レーザ光Ｌｒ３及び青色レーザ光Ｌｂ３は画素間を照射することになる。
このとき、制御部３０は、緑色光源装置１０Ｇを画素Ｐ１０に応じた光強度で描画するように点灯させ、赤色光源装置１０Ｒ及び青色光源装置１０Ｂを消灯させる。
【００３５】
次いで、さらに第１電極２２に印加する電圧を大きくすると、時刻ｔ４で、図４（ｃ）に示すように、赤色レーザ光Ｌｒ４は画素Ｐ１０を描画し、緑色レーザ光Ｌｇ４及び青色レーザ光Ｌｂ４は画素間を照射することになる。
このとき、制御部３０は、赤色光源装置１０Ｒを画素Ｐ１０に応じた光強度で描画するように点灯させ、緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂを消灯させる。
以上より、画素Ｐ１０に着目すると、時刻ｔ２で青色レーザ光が照射され、時刻ｔ３で緑色レーザ光が照射され、時刻ｔ４で赤色レーザ光が照射される。これにより、制御部３０は、画素Ｐ１０における信号を青色光源装置１０Ｂ，緑色光源装置１０Ｇ，赤色光源装置１０Ｒの順に遅らせて射出させている。
このように、画素Ｐ１０を描画する赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂのタイミングが異なっていても、スクリーン１５上の１走査ラインを走査する速度は極めて高速であるため、人間の眼の残像特性により各色のレーザ光が積分される。この結果、各色のレーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂが混ざり合って認識される。
【００３６】
このようにして、第１電極２２に印加する電圧を上げ徐々に最大の電圧値Ｓ２（＋１００Ｖ）まで上げると、図１に示すように、クロスダイクロイックプリズム１１から射出され光学素子２４を進行するレーザ光Ｌは、光学素子２４内において印加電圧の上昇とともに徐々に大きく屈折する。これにより、電気光学素子２１の射出端面２１ｂから射出される光は、スキャン範囲において電界方向Ａと同じ方向に走査される。また、制御部３０は、スクリーン１５上を走査する赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂすべての画素（走査位置）に応じてレーザ光を制御している。
なお、電気光学素子２１に印加される印加電圧の値である初期値０Ｖ，最大電圧値＋１００Ｖは一例に過ぎず、電気光学素子２１から射出される光の偏角の大きさや、光学素子２４の厚みによって適宜変更が可能である。
【００３７】
本実施形態に係る画像表示装置１では、制御部３０により、赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂの走査位置が、画素を描画する場合には、その画素に応じた光強度で描画するように赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ，青色光源装置１０Ｂを点灯させる。また、赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂの走査位置が画素間である場合には赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ，青色光源装置１０Ｂからのレーザ光の射出を消灯させる。このように、本実施形態では、制御部３０により、各光源装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから射出されるレーザ光のタイミングを走査位置に応じて射出させることにより、各画素において所望の色を表示することができる。したがって、鮮明な画像を表示することが可能となる。
つまり、本実施形態の画像表示装置１は、簡易な構成で、高精度なレーザ光の走査を行うことが可能である。
【００３８】
さらに、本実施形態の画像表示装置１では、電気光学素子２１から射出されるレーザ光の偏角が大きいため、ＤＣＩ（Digital  Cinema  Initiatives）仕様の４ｋ等の解像度に対応可能となる。したがって、画質の劣化を生じさせることなく、画像をより鮮明にスクリーン１５に表示させることができる。
【００３９】
しかも、電気光学素子２１からなる走査手段は、ＭＥＭＳスキャナより高速に走査することができるため、本実施形態のように、水平走査に電気光学素子からなる走査手段を用いることにより、片側スキャンを使った容易な構成で、高性能な画像表示装置の実現が期待できる。
つまり、本実施形態の画像表示装置１は、簡易な構成で、高精度なレーザ光の走査を行うことが可能である。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る画像表示装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る画像表示装置４０では、フォトダイオード４１を備えている点において第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態の画像表示装置４０は、電気光学素子２１によるレーザ光の走査に若干揺らぎがあり、各走査ラインで、レーザ光の走査を開始するタイミングが若干変動する場合に効果的である。なお、走査ラインごとに、電気光学素子２１によるレーザ光の走査に揺らぎが生じない場合は、第１実施形態の画像表示装置１を用いれば良い。
【００４１】
まず、本実施形態では、スクリーン１５内でのスキャン速度を一定にするために、印加電圧の変動が大きく、スキャン速度に影響が出やすい、スキャン開始及び終了付近をスクリーン外にして、図５に示すように、スクリーン１５の水平方向の幅以上のスキャン範囲内においてレーザ光は走査される。そして、フォトダイオード（光検知出手段；ＰＤ）４１は、図６に示すように、電気光学素子２１から射出されたレーザ光のうちスクリーン１５の外部に射出されるレーザ光の光路上に設けられている。すなわち、フォトダイオード４１は、図５及び図６に示すように、描画範囲の外側であるとともに、レーザ光のスキャン範囲内に配置されている。これにより、フォトダイオード４１は、スクリーン１５の水平方向に走査されるレーザ光の各走査ラインのスキャンの開始タイミングを検知するようになっている。
【００４２】
また、フォトダイオード４１には、第１実施形態の制御部３０と同様の機能を有す制御部（制御手段）４５が接続されている。これにより、フォトダイオード４１により各走査ラインのスキャンタイミングの信号が検知されると、この信号が制御部４５に送られる。そして、制御部４５は、フォトダイオード４１により検出された信号をトリガ（各走査ラインの開始タイミング）とする。そして、制御部４５は、第１実施形態と同様に、時刻ｔでのそれぞれに応じた赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂが射出されるように、赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ，青色光源装置１０Ｂの制御を行う。
【００４３】
本実施形態に係る画像表示装置４０では、フォトダイオード４１により各走査ラインのスキャンタイミングの信号を検出するため、電気光学素子２１によるレーザ光の走査に若干揺らぎがあっても、制御部４５により、正確な画素でレーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの制御を行うことが可能となる。したがって、スクリーン１５に射出されるレーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの光量に影響を及ぼさず、制御部４５により、赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂを制御することができるため、明るいレーザ光がスクリーン１５に射出される。
【００４４】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図７を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置５０では、フォトダイオード５１の配置及びハーフミラー５２を備える点において第２実施形態と異なる。
【００４５】
ハーフミラー（半透過反射部）５２は、図７に示すように、電気光学素子２１から射出されたレーザ光のうちスクリーン１５に射出されるレーザ光の光路上に設けられている。また、ハーフミラー５２は、電気光学素子２１から射出されたレーザ光の一部を反射させ残りのレーザ光を透過させるものである。また、フォトダイオード（光検知部；ＰＤ）５１は、ハーフミラー５２において反射されたレーザ光の光路上に配置されている。すなわち、フォトダイオード５１は、描画範囲内のレーザ光を検知し、各走査ラインのスキャンタイミングを検出するようになっている。
なお、ハーフミラー５２の反射率としては、フォトダイオード５１において検知可能な光強度のレーザ光を反射させれば良く、本実施形態では約１％の反射率となっている。
また、フォトダイオード５１には、制御部（制御手段）５５が設けられている。また、制御部５５は、第２実施形態の制御部４５と同様であり、フォトダイオード５１に検出された信号をトリガとして赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂの制御を行っている。
【００４６】
本実施形態に係る画像表示装置５０では、電気光学素子２１によるレーザ光の走査に若干揺らぎがあっても、制御部５５により、正確な画素でレーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの制御を行うことが可能となる。さらに、ハーフミラー５２はスクリーン１５に射出されるレーザ光の光路上に配置されているため、レーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂがスクリーン１５上において走査されている位置を直接認識することができる。したがって、制御部５５において、より精度良く赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂを制御することができる。
【００４７】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図８を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示装置６０では、複数のフォトダイオード６１を備え、レーザ光を検出する構成において第３実施形態と異なる。
【００４８】
ハーフミラー（半透過反射部）６２は、図８に示すように、第３実施形態と同様に配置され、同様の機能を有するものである。
また、フォトダイオード６１は、ハーフミラーに６２より反射されたレーザ光の走査方向に沿って並べられたフォトダイオード６１ａ，６１ｂ…（図示例では２つ）を備えている。そして、フォトダイオード６１ａ，６１ｂは、電気光学素子２１から射出されたレーザ光を順に検知するようになっている。
さらに、ハーフミラー６２において反射されたレーザ光の光路と複数のフォトダイオード６１ａ，６１ｂとの間には遮光板（遮光部材）６３が設けられている。この遮光板６３には、フォトダイオード６１ａ，６１ｂ…に対応して開口部６３ａ，６３ｂ…が形成されている。この構成により、開口部６３ａ，６３ｂには、各色により偏角が違うため、赤色，緑色，青色レーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂのうち１つのレーザ光のみが通過し、フォトダイオード６１により検知され、他のレーザ光は遮光されるようになっている。すなわち、フォトダイオード６１は、描画範囲内のレーザ光を画素ごとに検知している。
【００４９】
また、フォトダイオード６１には、制御部（制御手段）６５が設けられている。また、制御部６５は、フォトダイオード６１により赤色，緑色，青色レーザ光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの走査位置を直接検出して、この信号をトリガとして赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂの制御を行っている。
【００５０】
ここで、フォトダイオードによりスクリーン１５上の各走査ラインのスキャンタイミングの信号が検出された後は、すべての走査ラインにおいて同じようにレーザ光が走査されるのであれば、第２，第３実施形態の画像表示装置４０，５０を用いれば良い。しかしながら、回路類や電気光学素子２１には、ランダムな揺らぎ（ジッタ等）があるため、各走査ラインのレーザ光の走査が同じタイミングで画素に到達しない場合が生じる。この場合に本実施形態の画像表示装置６０は効果的である。すなわち、画像表示装置６０は、フォトダイオード６１ａ，６１ｂ…に順に検出された信号をトリガとしている。このため、制御部６５により、レーザ光が必ず所定の画素に到達しているときに、画素に応じた光強度（画素の情報）で描画するように、赤色光源装置１０Ｒ，緑色光源装置１０Ｇ及び青色光源装置１０Ｂを制御することが可能となる。したがって、より正確にスクリーン１５上に画像を描画することができるため、より鮮明な画像を得ることが可能となる。
【００５１】
なお、画素Ｐ１，Ｐ２…を描画するレーザ光が反射される位置にフォトダイオード６１を複数設けたが、フォトダイオード６１を画素Ｐ１，Ｐ２…の複数個おきに対応するように設けても良く、さらに位置検出型のフォトダイオードなどを使うことにより、全開口に一つのフォトダイオードとしてもよい。
【００５２】
［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態について、図９を参照して説明する。
第１実施形態の制御部３０は、スクリーン１５上の走査位置に応じたレーザ光が射出されるように、赤色，緑色，青色光源装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇを波長域別に制御したが、本実施形態の画像表示装置７０は、図９に示すように、各光源装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇごとに、赤色用制御部７１ｒ，緑色用制御部７１ｇ，青色用制御部７１ｂを設けている。
すなわち、図１に示す制御部３０にように１つの回路で各源装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇの制御を行うと、スキャン角の違いの影響で、非常に短い時間単位での微調整が必要になる。さらには、その微調整を赤色レーザ光Ｌｒ，緑色レーザ光Ｌｇ，青色レーザ光Ｌｂそれぞれで行わなくてはならなくなってしまう。
【００５３】
このような制御を行うには、例えば水晶発振子を利用した発振回路を用いてクロック信号を発生させる場合、非常に速いクロック周波数で駆動する回路を用いないと、クロック間の時間が長くなり過ぎてしまい、必要な精度が得られなくなってしまう。そこで、本実施形態の画像表示装置７０は、図９に示すように、赤色用制御部７１ｒ，緑色用制御部７１ｇ，青色用制御部７１ｂにより、赤色，緑色，青色光源装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇを独立に制御することができるので、遅いクロック周波数で駆動する回路を用いることができる。したがって、赤色，緑色，青色用制御部７１ｒ，７１ｇ，７１ｂをより安価に形成することができるため、装置全体のコストを低減させることが可能となる。
なお、本実施形態の画像表示装置７０は、赤色，緑色，青色用制御部７１ｒ，７１ｇ，７１ｂが見かけ上は一つになっていても、内部では別の回路で各光源装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇを駆動させるものも含んでいる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、電気光学素子としてＫＴＮ結晶を例に挙げて説明したが、これに限ることはなく、屈折率が線形的に変化する素子であれば良い。例えば、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）等の電気光学効果を有する誘電体結晶であっても良いが、ＬｉＮｂＯ3等の組成を有する結晶は、ＫＴＮ結晶に比べて走査偏角が小さく、また、駆動電圧が高いため、ＫＴＮ結晶を用いることが好ましい。
【００５５】
また、赤色光源装置，緑色光源装置，青色光源装置ごとに一つの光源装置を用いて説明したが、光源装置ごとの明るさに応じて複数の光源装置を備えて、スクリーンに投射される光の輝度を調整しても良い。
また、上記実施形態では、走査型光学装置として画像表示装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、異なる波長のレーザ光を１つの電気光学素子で走査する装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る走査型光学装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る走査型光学装置の電気光学素子の電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図３】本発明の走査型光学装置の電気光学素子から射出されるレーザ光の光路を示す図である。
【図４】本発明の走査型光学装置の電気光学素子から射出されるレーザ光の光路を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る走査型光学装置の被投射面における走査ラインを示す模式図である。
【図６】本発明の走査型光学装置の電気光学素子から射出されるレーザ光の光路を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る走査型光学装置を示す平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る走査型光学装置を示す平面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る走査型光学装置を示す斜視図である。
【図１０】従来の走査型光学装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，４０，５０，６０，７０…画像表示装置（走査型光学装置）、１０…光源、２１…電気光学素子、３０，４５，５５，６５…制御部（制御手段）、５１，６１…フォトダイオード（光検知部）、５２，６２…ハーフミラー（半透過反射部）、６３…遮光板（遮光部材）、６３ａ…開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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