(57)【要約】    【課題】  走査画像のＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる２次元走査装置及びそれを用いた走査型画像表示装置を得ること。    【解決手段】  光源手段１０１から発せられた光束を第１の走査方向と、該第１の走査方向と直交する第２の走査方向に偏向する偏向手段１０５と、該偏向手段により偏向された偏向光束を被走査面１０７上に導光する走査光学系１０６と、を有する２次元走査装置において、該被走査面の画角中心に入射する光束の主光線が、該第１、第２の走査方向のうち少なくとも１つの第１の走査方向において、該被走査面に対し傾いて入射し、該走査光学系は、非回転対称形状の反射面を少なくとも２つ有し、該少なくとも２つの反射面は、該第１の走査方向において、該偏向光束の光路を折り畳むように配置されていること。【選択図】    図１
2005234157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、該光源手段から発せられた光束を第１の走査方向と、該第１の走査方向と直交する第２の走査方向に偏向する偏向手段と、該偏向手段により偏向された偏向光束を被走査面上に導光する走査光学系と、を有する２次元走査装置において、
該被走査面の画角中心に入射する光束の主光線が、該第１、第２の走査方向のうち少なくとも１つの第１の走査方向において、該被走査面に対し傾いて入射し、
該走査光学系は、非回転対称形状の反射面を少なくとも２つ有し、該少なくとも２つの反射面は、該第１の走査方向において、該偏向光束の光路を折り畳むように配置されていることを特徴とする２次元走査装置。
【請求項２】
前記偏向光束の主光線が前記少なくとも２つの反射面のうち一方の反射面で反射してから他方の反射面へ到達するまでの光路を基準軸とするとき、該少なくとも２つの反射面の形状は、各々該基準軸に対して前記第１の走査方向において非対称であることを特徴とする請求項１記載の２次元走査装置。
【請求項３】
前記偏向光束の主光線が前記少なくとも２つの反射面のうち一方の反射面で反射してから他方の反射面へ到達するまでの光路を基準軸とするとき、該基準軸を含み前記第１の走査方向とで形成される第１の走査断面内において、該少なくとも２つの反射面は、その該第１の走査断面内における前記第２の走査方向の曲率が該第１の走査方向に沿って移動するに従い大から小へ、もしくは小から大へ徐々に変化する曲率単調変化アナモルフィック面であることを特徴とする請求項１又は２記載の２次元走査装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの反射面のうち１つの反射面は、前記第１の走査断面内における前記第２の走査方向の形状が凸であり、他の１つの反射面は、該第１の走査断面内における該第２の走査方向の形状が凹であることを特徴とする請求項３記載の２次元走査装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの反射面のうち一方の反射面は、前記第１の走査断面内における前記第２の走査方向のパワーが他の反射面のパワーに比べて強い方と、他方の反射面の該第１の走査断面内における該第２の走査方向のパワーが他の反射面のパワーに比べて弱い方とを揃えるようにしたことを特徴とする請求項３記載の２次元走査装置。
【請求項６】
前記光源手段から発せられた光束を前記第１の走査方向から斜めに前記偏向手段の偏向面へ斜入射させたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項７】
前記第１の走査方向において、前記偏向手段から前記走査光学系までの光路でみたとき、前記被走査面への入射角が小さい偏向光束が通過する方のサイドから、前記光源手段から発せられた光束を該偏向手段の偏向面へ斜入射させたことを特徴とする請求項６記載の２次元走査装置。
【請求項８】
前記走査光学系は全体として負のパワーを有し、前記偏向手段と前記被走査面との間に自然収束点を有する収束光束を、該走査光学系により該被走査面近傍に集光させたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項９】
前記走査光学系の瞳を前記偏向手段近傍に配置し、該瞳の像を虚像としたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１０】
前記走査光学系は、２つの非回転対称形状の反射面を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１１】
前記走査光学系は、非回転対称形状の反射面を少なくとも２つ含むプリズムを有していることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１２】
前記第１の走査方向における画角をθｄ１、前記第２の走査方向における画角をθｄ２、前記被走査面上に入射する光束の前記第１の走査方向における幅をＷｉ１、該第２の走査方向における幅をＷｉ２とするとき、
【数１】
2005234157.tif 000018
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１３】
前記走査光学系の第２の走査方向の幅をＤｘ、第１の走査方向の幅をＤｙ、水平走査方向及び垂直走査方向とに垂直なＺ軸方向の幅をＤｚとするとき、
Ｄｘ≦４０(mm)
Ｄｙ≦３０(mm)
Ｄｚ≦３５(mm)
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１４】
前記光源手段は、互いに異なる波長の光束を複数発することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１５】
前記光源手段は、光変調可能な発光素子を有していることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の２次元走査装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の２次元走査装置を搭載したことを特徴とする走査型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２次元走査装置及びそれを用いた走査型画像表示装置に関し、特に偏向手段で偏向された光束（偏向光束）を２次元的に走査することによって被走査面（スクリーン面）上に２次元画像を投影表示するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
光源手段から発せられた光束を偏向手段によって２次元的に偏向し、被走査面上をスポットで２次元的に光走査し、その残像効果によって２次元画像を形成する２次元走査装置は種々と提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
ところで光束が２次元的に偏向および走査されることにより、被走査面上の２次元画像に歪み、所謂ディストーションが生ずることが一般に知られている。ディストーションには、台形歪み、等速走査性のディストーション、直進走査性のディストーション、さらには被走査面上に描かれた画像の枠が湾曲することを称したＴＶディストーションとがある。
【０００４】
特許文献１、２では、屈折面と反射面とを含む光学素子を用い、該光学素子（プリズム部材）の内部で光路を折り返すようにした２次元走査装置であって、偏心収差を補正するために屈折面もしくは反射面を面内面外ともに回転対称軸を有さない非回転対称面にて構成したものが開示されている。
【０００５】
これは１つの光学素子を用いて構成された２次元走査装置でありながらも、広い走査角にわたって、被走査面における走査光の等速性を良好に補正するものである。また高精度な描画に必要なテレセントリック性を達成することもできるものである。
【特許文献１】特開平１１−８４２９１号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１、２にて開示の２次元走査装置は、そもそもＴＶディストーションを補正するものではない。さらにスクリーン等の被走査面に対して画像を斜めに投影した場合、台形歪みが発生して、画像の品位を劣化させるものであったが、特許文献１、２にて開示の２次元走査装置は、台形歪みを補正するものでもない。
【０００７】
本発明は偏向手段により２次元的に偏向されることにより生じるＴＶディストーションや被走査面に対して画像を斜めに投影したことにより生じる台形歪を良好に補正することができる２次元走査装置の提供を目的とする。更には走査光学系を小型化でき、色収差も発生しない２次元走査装置及びそれを用いた走査型画像表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明の２次元走査装置は、
光源手段と、該光源手段から発せられた光束を第１の走査方向と、該第１の走査方向と直交する第２の走査方向に偏向する偏向手段と、該偏向手段により偏向された偏向光束を被走査面上に導光する走査光学系と、を有する２次元走査装置において、
該被走査面の画角中心に入射する光束の主光線が、該第１、第２の走査方向のうち少なくとも１つの第１の走査方向において、該被走査面に対し傾いて入射し、
該走査光学系は、非回転対称形状の反射面を少なくとも２つ有し、該少なくとも２つの反射面は、該第１の走査方向において、該偏向光束の光路を折り畳むように配置されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記偏向光束の主光線が前記少なくとも２つの反射面のうち一方の反射面で反射してから他方の反射面へ到達するまでの光路を基準軸とするとき、該少なくとも２つの反射面の形状は、各々該基準軸に対して前記第１の走査方向において非対称であることを特徴とし
ている。
【００１０】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記偏向光束の主光線が前記少なくとも２つの反射面のうち一方の反射面で反射してから他方の反射面へ到達するまでの光路を基準軸とするとき、該基準軸を含み前記第１の走査方向とで形成される第１の走査断面内において、該少なくとも２つの反射面は、その該第１の走査断面内における前記第２の走査方向の曲率が該第１の走査方向に沿って移動するに従い大から小へ、もしくは小から大へ徐々に変化する曲率単調変化アナモルフィック面であることを特徴としている。
【００１１】
請求項４の発明は請求項３の発明において、
前記少なくとも２つの反射面のうち１つの反射面は、前記第１の走査断面内における前記第２の走査方向の形状が凸であり、他の１つの反射面は、該第１の走査断面内における該第２の走査方向の形状が凹であることを特徴としている。
【００１２】
請求項５の発明は請求項３の発明において、
前記少なくとも２つの反射面のうち一方の反射面は、前記第１の走査断面内における前記第２の走査方向のパワーが他の反射面のパワーに比べて強い方と、他方の反射面の該第１の走査断面内における該第２の走査方向のパワーが他の反射面のパワーに比べて弱い方とを揃えるようにしている。
【００１３】
請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか１項の発明において、
前記光源手段から発せられた光束を前記第１の走査方向から斜めに前記偏向手段の偏向面へ斜入射させたことを特徴としている。
【００１４】
請求項７の発明は請求項６の発明において、
前記第１の走査方向において、前記偏向手段から前記走査光学系までの光路でみたとき、前記被走査面への入射角が小さい偏向光束が通過する方のサイドから、前記光源手段から発せられた光束を該偏向手段の偏向面へ斜入射させたことを特徴としている。
【００１５】
請求項８の発明は請求項１乃至７の何れか１項の発明において、
前記走査光学系は全体として負のパワーを有し、前記偏向手段と前記被走査面との間に自然収束点を有する収束光束を、該走査光学系により該被走査面近傍に集光させたことを特徴としている。
【００１６】
請求項９の発明は請求項１乃至８の何れか１項の発明において、
前記走査光学系の瞳を前記偏向手段近傍に配置し、該瞳の像を虚像としたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１０の発明は請求項１乃至９の何れか１項の発明において、
前記走査光学系は、２つの非回転対称形状の反射面を有することを特徴としている。
【００１８】
請求項１１の発明は請求項１乃至９の何れか１項の発明において、
前記走査光学系は、非回転対称形状の反射面を少なくとも２つ含むプリズムを有していることを特徴としている。
【００１９】
請求項１２の発明は請求項１乃至１１の何れか１項の発明において、
前記第１の走査方向における画角をθｄ１、前記第２の走査方向における画角をθｄ２、前記被走査面上に入射する光束の前記第１の走査方向における幅をＷｉ１、該第２の走査方向における幅をＷｉ２とするとき、
【００２０】
【数１】
2005234157.tif 000003
【００２１】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項１３の発明は請求項１乃至１２の何れか１項の発明において、
前記走査光学系の第２の走査方向の幅をＤｘ、第１の走査方向の幅をＤｙ、水平走査方向及び垂直走査方向とに垂直なＺ軸方向の幅をＤｚとするとき、
Ｄｘ≦４０(mm)
Ｄｙ≦３０(mm)
Ｄｚ≦３５(mm)
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２３】
請求項１４の発明は請求項１乃至１３の何れか１項の発明において、
前記光源手段は、互いに異なる波長の光束を複数発することを特徴としている。
【００２４】
請求項１５の発明は請求項１乃至１４の何れか１項の発明において、
前記光源手段は、光変調可能な発光素子を有していることを特徴としている。
【００２５】
請求項１６の発明の走査型画像表示装置は、
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の２次元走査装置を搭載したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば斜め投影方式を採用し、非回転対称形状に形成された反射面を少なくとも２つ設け、該少なくとも２つの反射面を斜め投影させた走査方向において偏向光束の光路を折り畳むように配置することにより、走査画像のＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる２次元走査装置及びそれを用いた走査型画像表示装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は本発明の実施例１における２次元走査装置の要部斜視図、図２（Ａ）は本発明の実施例１における水平走査方向の要部断面図（水平走査断面図、ＸＺ断面）、図２（Ｂ）は本発明の実施例１における垂直走査方向の要部断面図（垂直走査断面図、ＹＺ断面）である。
【００２９】
図中、１０１は光源手段であり、光変調可能な例えば赤色半導体レーザ（発光素子）等より成っている。１０２は集光レンズ（コリメータレンズ）であり、光源手段１０１から放射された発散光束を平行光束（もしくは収束光束もしくは発散光束）に変換している。１０３は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。１０４は収束光変換光学系であり、単玉の集光レンズより成り、開口絞り１０３を通過した光束を収束光束に変換している。
【００３０】
１０５は偏向手段（２次元偏向手段）であり、例えば反射面を１つの面に有した１次元方向に共振可能な第１の偏向器１０５ａと、等角速度にて偏向が可能な第２の偏向器（偏向ミラー）１０５ｂとを有している。
【００３１】
本実施例では光源手段１０１から発せられた光束を第１の偏向器１０５ａの回動によって水平走査方向（第２の走査方向、Ｘ軸方向）に偏向し、該第１の偏向器１０５ａからの光束（偏向光束）を第２の偏向器１０５ｂの回動によって水平走査方向と垂直な垂直走査方向（第１の走査方向、Ｙ軸方向）へ偏向することで、光源手段１０１から発せられた光束を２次元的に偏向している。
【００３２】
１０６は走査光学系（２次元走査光学系）であり、非回転対称形状の反射面より成る第１、第２の２枚の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂを有しており、偏向手段１０５によって２次元方向に偏向された偏向光束を被走査面１０７近傍にスポットとして結像させている。
【００３３】
１０７は被走査面としてのスクリーン面である。
【００３４】
本実施例においては光源手段１０１から発せられた発散光束は集光レンズ１０２により平行光束に変換され、開口絞り１０３によって光束幅が制限される。開口絞り１０３を通過した光束は収束光変換光学系１０４によって所望な収束度を有した収束光束に変換される。変換された光束は第１の偏向器１０５ａによって水平走査方向に偏向され、さらに第２の偏向器１０５ｂにより垂直走査方向へ偏向されることによって光源手段１０１から発せられた光束を２次元方向に偏向している。そして偏向手段１０５により偏向された偏向光束は走査光学系１０６を介してスクリーン面１０７上に導光され、該スクリーン面１０７上を光走査している。このように第１の偏向器１０５ａにより水平走査方向へ高速に光走査して走査線を描き、第２の偏向器１０５ｂにより垂直走査方向に低速に光走査してス
クリーン面１０７上に２次元画像を表示している。
【００３５】
本実施例では、第１の偏向器１０５ａにはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ- Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術などで作製されたＭＥＭＳデバイスを用いている。
【００３６】
本実施例では図２（Ｂ）に示したように第１の偏向器１０５ａ及び第２の偏向器１０５ｂで偏向された偏向光束が走査光学系１０６を介してスクリーン面１０７上を光走査する。このとき偏向手段１０５によって２次元方向に偏向された偏向光束のうち、水平走査方向（Ｘ軸方向）と垂直走査方向（Ｙ軸方向）の中心である中心画角の偏向光束の主光線を「基準光線Ｌｖｃ」と定義する。
【００３７】
基準光線Ｌｖｃによる水平方向の走査線がＸ軸、垂直方向の走査線がＹ軸に相当する。基準光線Ｌｖｃと水平方向（Ｘ軸方向）とを含む面を水平走査断面（第２の走査断面、ＸＺ断面）、基準光線Ｌｖｃと垂直方向（Ｙ軸方向）とを含む面を垂直走査断面（第１の走査断面、ＹＺ断面）とする。
【００３８】
図３にＭＥＭＳデバイスの要部概要図を示す。
【００３９】
図中、１０５ａは１次元偏向器としてなるＭＥＭＳデバイスである。反射面１０５ａ-１はトーションバー１０５ａ-２によって筐体１０５ａ-３へ支持されており、反射面１０５ａ-１の裏面に備えた磁石が図示しないコイルから発生する磁力に反応して１次元方向に振動する。この振動によって偏向光束が水平走査方向に偏向されるようにＭＥＭＳデバイス１０５ａの向きを合わせている。
【００４０】
また第２の偏向器１０５ｂとして等角速度で変位するステッピングモータに取り付けた平面ミラーを用いている。本実施例においては、第１の偏向器であるＭＥＭＳデバイス１０５ａと第２の偏向器である偏向ミラー１０５ｂとを近づけて配置しており、その間隔を７.０(mm)としている。
【００４１】
２次元走査装置によってスクリーン面１０７上に描かれる走査画像は、入力した映像信号の通りに表示されることが望ましい。しかしながら２次元走査装置では走査光学系１０６の歪曲収差や等速性のディストーションに加えて、ＴＶディストーションが発生し、映像信号で与えられた所望の形状から画像歪が生じ、走査画像の品位を劣化させて問題となっていた。特に２次元走査に起因するＴＶディストーションは、通常、矩形形状であるはずの枠線や格子状の映像が湾曲して表示されるものであり、画像の品位を著しく劣化させるものであった。
【００４２】
また本実施例における２次元走査装置は斜め投影方式にてスクリーン面１０７上に走査画像を表示させている。
【００４３】
本実施例の２次元走査装置では、垂直走査方向においてスクリーン面１０７に対して有限の角度θｖｃ（≠０deg）を有して基準光線Ｌｖｃを入射させている。特に全ての光束については、垂直走査方向の入射角をθｖｉ≧０(deg)以上としている。
【００４４】
このように斜め投影方式により、スクリーン面１０７上に表示した走査画像を上方へシフトさせ、観察者にとって見やすい位置に走査画像を表示することができる。またこの２次元走査装置を搭載した走査型画像表示装置を机の上に置いた場合に、走査画像が机上に表示することなく、全てスクリーン面１０７上に表示できるようにしている。
【００４５】
本実施例では斜め投影方式を用いて走査画像を被走査面としてのスクリーン面１０７上に表示しており、斜め投影するのは垂直走査断面内においてである。このとき垂直走査断面内において基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に対して傾いて入射しており、入射角は１５.１(deg)である。ここで偏向光束がスクリーン面１０７へ入射する角度が大きい方を上方とし、入射角が小さい方を下方としたとき、スクリーン面１０７上の最も上方に入射する光束の主光線はスクリーン面１０７に対して入射角θｖｕ＝２８.２(deg)で入射し、最も下方に入射する光束の主光線はスクリーン面１０７に対して垂直、すなわち入射角θｖｌ＝０.００(deg)で入射している。よって本実施例では全ての光束について垂直走査方向の入射角をθｖｉ≧０.００(deg)としている。一方、水平走査断面においては基準光線Ｌｖｃはスクリーン面１０７に対して垂直に入射している。
【００４６】
このように斜め投影方式でスクリーン面１０７上に画像を表示すると、台形歪みが大き
く発生して表示画像の品位を低下させて問題となる。
【００４７】
また本実施例では水平走査方向に偏向する第１の偏向器１０５ａに対して、その偏向方向と垂直な方向の垂直走査方向から角度をつけて光源手段１０１から発せられた光束（入射光束）を該第１の偏向器１０５ａの偏向面に入射させており、所謂斜入射の構成を採用している。
【００４８】
第１の偏向器１０５ａの偏向方向である水平走査方向から入射光束を第１の偏向器１０５ａへ入射させた偏向面内入射の場合、該第１の偏向器１０５ａの向きにより偏向できる光束幅が異なり、特に入射方向から遠ざかる方向に偏向する場合は入射光束が大きくケラレることにより光量ロスが問題となる。
【００４９】
光源手段１０１から偏向手段１０５へ光束を入射させるときの入射角は入射光束の主光線と基準光線Ｌｖｃとの成す角度で定義される。
【００５０】
ここで偏向面内入射の場合について説明する。
【００５１】
本実施例と同様の画角を想定して、走査光学系１０６の水平画角３７.８０(deg)、垂直画角２１.１７(deg)とし、偏向面内からの入射角を３０(deg)としたとき、第１の偏向器１０５ａの反射面の向きの変化に伴って偏向可能な光束幅が該第１の偏向器１０５ａの反射面の幅に対して９８〜６６％で変化する。偏向可能な光束幅が減少することによって偏向光束の光量も減少して光量ロスが発生する。
【００５２】
一方、本実施例のように垂直走査方向から斜入射させた場合は、偏向可能な光束幅は第１の偏向器１０５ａの反射面の向きの影響をほとんど受けることがない。本実施例では斜入射における入射角２０(deg)としており、偏向可能な光束幅は第１の偏向器１０５ａの反射面の幅に対して９４〜９３％である。これによって第１の偏向器１０５ａの反射面を有効に使用できるようになり、偏向可能な光束幅の減少が極端に少なくなって光量ロスの問題を改善している。
【００５３】
次に走査光学系１０６を構成する第１、第２の２枚の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂについて説明する。
【００５４】
図４（Ａ）は本実施例の２次元走査装置における主要部分の水平走査方向の要部概要図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の垂直走査方向の要部概要図である。図２８は本実施例の２次元走査装置における主要部分の要部概略図である。
【００５５】
本実施例において走査光学系１０６は２枚の走査ミラーから成り、偏向手段１０５側から順に第１の走査ミラー１０６ａ，第２の走査ミラー１０６ｂとしている。
【００５６】
尚、基準光線Ｌｖｃが走査光学系１０６の第１の走査ミラー１０６ａの反射面で反射してから第２の走査ミラー１０６ｂの反射面へ到達するまでの光路を走査光学系１０６の「基準軸ＢＡ」と定義する。
【００５７】
第１、第２の走査ミラー１０６ａ、１０６ｂは垂直走査断面内（ＹＺ断面内）でのみチルト(及びシフト)しており、垂直走査方向においては偏向光束の光路を折り畳むように配置している。また水平走査断面内では基準軸ＢＡに対して対称な配置とし、更に第１、第２の走査ミラー１０６ａ、１０６ｂの反射面の形状を基準軸ＢＡに対して対称な形状としている。
【００５８】
図４（Ｂ）において１０４は前記の如く単玉の集光レンズで構成された収束光変換光学系である。この収束光変換光学系１０４は入射光束を第１の偏向器１０５ａから２３９.７１（ｍｍ）離れた位置に収束させる正のパワーを有している。第１の偏向器１０５ａから被走査面１０７までの距離は基準軸ＢＡに沿って３５７.９０（ｍｍ）であり、収束光変換光学系１０４で収束光束に変換された入射光束の自然収束点は第１の偏向器１０５ａと被走査面１０７との間に配置されている。さらには第１の偏向器１０５ａと走査光学系１０６の最終面（第２の走査ミラー１０６ｂの反射面）までの距離は基準軸ＢＡに沿って３１.７０（ｍｍ）であり、入射光束の自然収束点は走査光学系１０６と被走査面１０７との間に配置されている。
【００５９】
走査光学系１０６は全体として負のパワーを有しており、被走査面１０７の手前で自然収束点を向かえる偏向光束を弱い収束光束に変換して被走査面１０７近傍に結像させている。
【００６０】
表−１に本実施例における走査光学系１０６の構成を示す。
【００６１】
【表１】
2005234157.tif 000004
【００６２】
本実施例の第１、第２の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂには下記(A)式のＸＹ多項式で表現される自由曲面形状を用いている。
【００６３】
【数２】
2005234157.tif 000005
【００６４】
但し、
R : 曲率半径 
K : コーニック定数
Cmn : XｍYｎの係数
m,n : 整数     （ m + n ≦ 8 ）
そして第１、第２の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂの反射面は各々水平走査方向においては基準軸ＢＡに対して対称な形状をしており、垂直走査方向においては基準軸ＢＡに対して非対称な形状をした回転対称軸を有さない非回転対称面より成り、更に垂直走査方向においてはシフトやチルトさせて配置している。
【００６５】
本実施例のように垂直走査方向において斜め投影させた走査型画像表示装置の場合、スクリーン面１０７に表示した走査画像の台形歪みは水平走査方向の走査画像の幅が下方から上方へ向かうにつれて徐々に広がる形状をしている。
【００６６】
そこで本実施例では走査光学系１０６に非回転対称形状に形成された反射面を有する走査ミラーを２枚以上含ませ、このうち少なくとも２つの反射面を垂直走査方向においてチルト(及びシフト)させて偏向光束の光路を折り畳むように配置することにより、台形歪みを良好に補正している。
【００６７】
図５（Ａ）は第１の走査ミラー１０６ａの形状を模式的に示した説明図、図５（Ｂ）は第２の走査ミラー１０６ｂの形状を模式的に示した説明図である。図５（Ａ）の第１の走査ミラー１０６ａは偏向手段１０５側から見た形状であり、下面が反射面である。図５（Ｂ）の第２の走査ミラー１０６ｂは偏向手段１０５側から見た形状であり、上面が反射面である。
【００６８】
図６（Ａ）は第１の走査ミラー１０６ａにおける水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率変化を示した説明図、図６（Ｂ）は第１の走査ミラー１０６ａにおける垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率変化を示した説明図である。
【００６９】
図７（Ａ）は第２の走査ミラー１０６ｂにおける水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率変化を示した説明図、図７（Ｂ）は第２の走査ミラー１０６ｂにおける垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率変化を示した説明図である。
【００７０】
このとき各曲率変化の説明図はスクリーン面１０７側から第１の走査ミラー１０６ａもしくは第２の走査ミラー１０６ｂを見た場合で表示している。
【００７１】
次に第１の走査ミラー１０６ａの面形状について説明する。
【００７２】
本実施例における第１の走査ミラー１０６ａの反射面は後述する曲率単調変化アナモルフィック面で形成されている。
【００７３】
第１の走査ミラー１０６ａは基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率が負であり、反射面形状は凹面であって、正のパワーを有している。基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率は垂直走査方向に沿って移動した際に負から正へ変形し、反射面形状も凹面から平面へ変形し、さらに凸面へと変形する。つまり第１の走査ミラー１０６ａの反射面は垂直走査方向の位置によって樽型トーリック面から鞍型トーリック面へ変形する面である。
【００７４】
この面形状には反射面の垂直走査方向の一端から他端へかけて移動した際に水平走査方向の曲率が小から大(もしくは大から小)へと単調(除々)に変化している。この面形状を以下、「曲率単調変化アナモルフィック面」と称す。
【００７５】
曲率単調変化アナモルフィック面は基準光線Ｌｖｃが被走査面１０７へ傾いて入射する垂直走査方向（第１の走査方向）において反射面の一端から他端へかけて移動した際に垂
直走査方向と直交する水平走査方向（第２の走査方向）の曲率が小から大へ単調増加もしくは大から小へ単調減少する面形状を指している。このため垂直走査方向の反射面形状は基準軸ＢＡに対して非対称な形状をしており、かつ垂直走査方向と水平走査方向とでは曲率が異なるアナモルフィック面であって、回転対称軸を有さない非回転対称面で形成されている。
【００７６】
次に第２の走査ミラー１０６ｂの面形状について説明する。
【００７７】
第２の走査ミラー１０６ｂの反射面も曲率単調変化アナモルフィック面で形成されている。
【００７８】
第２の走査ミラー１０６ｂは基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、水平走査方向の面形状は垂直走査方向に沿って移動した際に凸面から平面へ変形し、さらに凹面へと変形する面であって、パワーも負から正へ変化する。水平走査方向の曲率は垂直走査方向の一端から他端へかけて移動した際、負から正へ単調に変化する曲率単調変化アナモルフィック面である。
【００７９】
また基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向の面形状は該垂直走査方向に沿って移動した際に凸面から平面へ変形し、さらに凹面へと変形する面であって、パワーも負から正へ変化する。垂直走査方向の曲率が該垂直走査方向の一端から他端へかけて移動した際、負から正へ単調に変化する面としている。
【００８０】
本実施例では図２８に示すように第１の走査ミラー１０６ａの反射面の垂直走査断面内（ＹＺ断面内）における水平走査方向の形状が凸（垂直断面内で見たときに子線Ｒが凸）であり、第２の走査ミラー１０６ｂの反射面の垂直走査断面内における水平走査方向の形状が凹（垂直断面内で見たときに子線Ｒが凹）であるようにしている。
【００８１】
また第１の走査ミラー１０６ａの反射面の垂直走査断面内における水平走査方向のパワーが他の反射面のパワーに比べて強い方と、第２の走査ミラー１０６ｂの反射面の垂直走査断面内における水平走査方向のパワーが他の反射面のパワーに比べて弱い方とを揃えるようにしている。
【００８２】
ここで水平走査方向（第2の走査方向）のパワーが強いとは、垂直走査断面内（第1の走査断面内）における水平走査方向の曲率の（垂直断面内の子線Ｒ）中で、パワーの強い（反射面なので、急凹（パワー強  曲率半径の小さい凹面）＞緩凹（パワー弱  曲率半径のやや小さい凹面）＞平面＞緩凸（パワー強  曲率半径のやや小さい凸面）＞急凸（パワー弱  曲率半径の小さい凸面）の順にパワーが強い）面にあたった光線が、他のミラー面上では、そのミラーの中の垂直走査断面内における水平走査方向の曲率のうち、パワーの弱い部分に到達するように構成する。
【００８３】
具体的には図２８に示すように第1の走査ミラー１０６ａの偏向器１０５側の部分に当たって反射した光は、第２の走査ミラー１０６ｂ上でも偏向器１０５側に当たります。そこで第1の走査ミラー１０６ａの偏向器１０５側の部分の垂直断面内における水平走査方向の形状ａを急凸（パワー弱）にした場合、第２の走査ミラー１０６ｂの偏向器１０５側の部分の垂直断面内における水平走査方向の形状ｃを急凹（パワー強）にして対応し、第1の走査ミラー１０６ａの被走査面１０７側の部分の垂直断面内における水平走査方向の形状ｂを緩凸（パワー強）にした場合、第２の走査ミラー１０６ｂの被走査面１０７側の部分の垂直断面内における水平走査方向の形状ｄを緩凹（パワー弱）にして対応している。
つまり各面１０６ａ、１０６ｂのパワーで比較すると形状ａ＜形状ｂ，形状ｃ＞形状ｄなので、形状ａと形状ｃ、そして形状ｂと形状ｄの組み合わせに構成している。
【００８４】
また本実施例では走査光学系１０６の瞳を偏向手段１０５近傍に配置し、該瞳の像を虚像としている。
【００８５】
本実施例では偏向手段１０５によって偏向された偏向光束が第１の走査ミラー１０６ａと第２の走査ミラー１０６ｂとの間で反射してスクリーン面１０７へ導光される。そのため第１の走査ミラー１０６ａでは下向きの反射面となるのに対して、第２の走査ミラー１０６ｂでは上向きの反射面となる。そのため曲率が同じ正でも第１の走査ミラー１０６ａの場合は凸面形状、第２の走査ミラー１０６ｂの場合は凹面形状を表す。
【００８６】
このように構成することにより、本実施例では２次元走査によって生じるＴＶディストーションや斜め投影方式によって生じる台形歪みを良好に補正することができる。
【００８７】
そして第１の走査ミラー１０６ａの基準軸ＢＡを含む垂直走査断面内にある水平走査方向の曲率が大きい方向と、第２の走査ミラー１０６ｂの基準軸ＢＡを含む垂直走査断面内にある水平走査方向の曲率が大きい方向とを同一の方向に配置し、第１の走査ミラー１０６ａの凸面部で反射された光束が該第２の走査ミラー１０６ｂの凹面部で反射されるように構成している。
【００８８】
スクリーン面１０７の上方へ向かう偏向光束が第１の走査ミラー１０６ａの水平走査方向の曲率が正の部分、つまり凸面部で反射されるように第１の走査ミラー１０６ａを構成することで各反射光束が水平走査方向への広がる角度が大きくなり、続いて第２の走査ミラー１０６ｂの水平走査方向の曲率が正の部分、つまり凹面部で反射されるように第２の走査ミラー１０６ｂを構成することで各反射光束が水平走査方向に広がる角度を狭めることができる。
【００８９】
またスクリーン面１０７上の下方へ向かう偏向光束が第２の走査ミラー１０６ｂの水平走査方向の曲率が負の部分、つまり凸面部で反射されるように第２の走査ミラー１０６ｂを構成することで各反射光束が水平走査方向へ広がる角度を大きくすることができる。
【００９０】
本実施例ではこの第１、第２の２枚の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂによって、水平走査方向が同じ場合におけるスクリーン面１０７の上方へ向かう光束の水平走査方向の方向余弦が、スクリーン面１０７の下方へ向かう光束の水平走査方向の方向余弦よりも小さくし、水平走査断面内に射影した際に、これらの光束が略平行となるようにしている。この
ため右辺や左辺など垂直走査方向に伸びる線のＴＶディストーションならびに台形歪みを良好に補正することができる。
【００９１】
図８は本実施例の２次元走査装置における走査画像（格子）を示した説明図である。尚、表−２にＴＶディストーションと台形歪の値を示す。
【００９２】
【表２】
2005234157.tif 000006
【００９３】
次にＴＶディストーション及び台形歪の算出方法について図９（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【００９４】
図９（Ａ）はＴＶディストーションの算出方法を説明する図である。ＴＶディストーションは、表示された画面の枠が湾曲した量を示した収差量であり、画面中央を通る軸に沿った変異量を画面の幅で割ったものである。よって画面枠の各辺におけるＴＶディストーションは以下の式で表される。
【００９５】
上辺 Ｌ１ ： ａ／Ｂ×１００（％）
下辺 Ｌ２ ： ｂ／Ｂ×１００（％）
左辺 Ｌ３ ： ｃ／Ａ×１００（％）
右辺 Ｌ４ ： ｄ／Ａ×１００（％）
また図９（Ｂ）は台形歪みの算出方法を説明する図である。台形歪みは表示された画面の枠が傾斜した量を示した収差量であり、画面の角の変異量を画面の幅で割ったものである。よって画面枠の各辺における台形歪みは以下の式で表される。
【００９６】
上辺 Ｌ１ ： ｅ／２／Ｂ×１００（％）
下辺 Ｌ２ ： ｆ／２／Ｂ×１００（％）
左辺 Ｌ３ ： ｇ／２／Ａ×１００（％）
右辺 Ｌ４ ： ｈ／２／Ａ×１００（％）
また比較例として第１の偏向器１０５ａと第２の偏向器１０５ｂとで被走査面１０７上に光走査して画像を表示させた例を用いる。比較例は本実施例における２次元走査装置の走査光学系を省いた構成であり、斜め投影方式で被走査面１０７上を光走査することや、第１の走査ミラー１０６ａに垂直走査方向から角度２０（deg）で入射させる点は本実施例の構成と同様である。
【００９７】
図１０は比較例の２次元走査装置における走査画像（格子）を示す説明図である。尚、表-３にＴＶディストーションと台形歪みの値を示す。
【００９８】
【表３】
2005234157.tif 000007
【００９９】
図１０に示したように比較例の走査画像は大きな画像歪みがある。特にＴＶディストーションでは上辺が４.６９（％）、下辺が３.３４（％）と大きく湾曲し、台形歪みでは右辺及び左辺が４.０３（％）と歪みが生じており、画像の品位を著しく劣化させることが問題であった。
【０１００】
一方、本実施例の２次元走査装置では図８に示したように前述の走査光学系１０６を用いてＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正している。ＴＶディストーションでは上辺が０.２６（％）、下辺が０.０７（％）、右辺及び左辺が０.２８（％）と非常に小さな湾曲に補正している。また台形歪みでは上辺及び下辺が０.００（％）、右辺が０.０４（％）、左辺が−０.０４（％）と非常に小さな歪みに補正している。このように前述の走査光学系を用いることにより、走査画像のＴＶディストーションならびに台形歪みを良好に補正し、常に高品位な画像を被走査面１０７上に表示することができる。
【０１０１】
本実施例のように垂直走査方向において基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に傾いて入射する場合は、走査光学系１０６が非回転対称形状に形成された反射面を有する走査ミラーを少なくとも２つ有することによって、走査画像に生じるＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる。
【０１０２】
特に第１、第２の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂの反射面がアナモルフィック面であり、かつ垂直走査方向において基準光線Ｌｖｃに対して非対称な面形状で形成したことによって、ＴＶディストーションや台形歪みの補正効果が大きくできる。
【０１０３】
さらに基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向の一端から他端へかけて水平走査方向の曲率が小から大（もしくは大から小）へ単調に変化する曲率単調変化アナモルフィック面を用いることで、ＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる。
【０１０４】
このとき第１、第２の２つの走査ミラー１０６ａ，１０６ｂに各々曲率単調変化アナモルフィック面を用い、該各々の曲率単調変化アナモルフィック面の垂直走査方向の曲率が大きい方を水平走査方向の一端に揃え、一方の走査ミラーの凸部と他方の走査ミラーの凹部とを組合せるように構成することによって、ＴＶディストーションや台形歪みの補正効果をより一層大きくできる。
【０１０５】
そして負のパワーと正のパワーとのベンディングによって像面湾曲を補正することも可能となり、走査画像の全面において高解像度の画像を表示することができる。
【０１０６】
本実施例では光源手段１０１から発せられた光束を偏向手段１０５に角度２０(deg)で斜入射させている。このとき基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７へ傾いて入射する垂直走査方向から斜入射させている。そして斜入射の垂直走査断面内における方向はスクリーン面１０７へ入射する様子によって決められる。
【０１０７】
ここで図２（Ｂ）及び図４（Ｂ）を用いて偏向手段１０５の第２の偏向器１０５ｂから
第１の走査ミラー１０６ａの間の光路に着目し、斜入射の方向を説明する。
【０１０８】
斜入射する垂直走査断面内において、基準光線Ｌｖｃに対して下方に到達する偏向光束Ｌｖｌが通過する方のサイド（図４（Ｂ）下側）から第１の走査ミラー１０６ａへ斜入射させている。第１の偏向器１０５ａから第２の偏向器１０５ｂまでの光路は折り畳まれているが、光学的に展開して上記の方向を考えればよい。本実施例では矢印Ｉｄで示したサイド（図４（Ｂ）中右下側）から入射光束を第１の偏向器１０５ａへ斜入射させている。
【０１０９】
走査光学系１０６によって走査画像のＴＶディストーションを補正する際に水平走査方向のＴＶディストーションと垂直走査方向のＴＶディストーションとを同時に補正することも可能であるが、どちらか一方であれば容易に補正することが可能となる。
【０１１０】
本実施例では垂直走査方向から斜入射させることによってスクリーン面１０７上に描かれる走査線に湾曲を発生させている。斜入射の角度を所望の値に設定して走査線の湾曲量を調整し、走査光学系１０６が垂直走査方向のＴＶディストーション補正する際に生じた水平走査方向のＴＶディストーションの量と相殺させて、水平走査方向及び垂直走査方向のＴＶディストーションを同時に補正している。斜入射の構成をとることによって特には図８に示す格子画像の上辺や下辺といった水平走査方向の線に発生したＴＶディストーションの補正に効果がある。
【０１１１】
つまり基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に傾いて入射する垂直走査方向において、偏向手段１０５から走査光学系１０６までの光路でみたとき、基準光線Ｌｖｃに対してスクリーン面１０７への入射角が小さい偏向光束が通過する方のサイドから、入射光束を偏向手段１０５の偏向面へ斜入射させている。
【０１１２】
本実施例では光源手段１０１から発せられた光束を偏向手段１０５により、水平走査方向の画角３７.８０(deg)、垂直走査方向の画角２１.１７(deg)で偏向している。また各画角の偏向光束を走査光学系１０６によってスクリーン面１０７上に表示された画像の水平走査方向の幅は２３８.３７(mm)、垂直走査方向の幅は１７６.９３(mm)であり、対角１１.７(inch)の画像を表示している。表示画像の幅は画像中心を通過する位置で定義する。
【０１１３】
本実施例では垂直走査方向において基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に傾いて入射した斜め投影を行っており、垂直走査方向が第１の走査方向である。
【０１１４】
ここで垂直走査方向における画角をθｄ１、水平走査方向（第２の走査方向）における画角をθｄ２、スクリーン面上に入射する光束の垂直走査方向における幅をＷｉ１、該水平走査方向における幅をＷｉ２とするとき、
【０１１５】
【数３】
2005234157.tif 000008
【０１１６】
なる条件を満足させている。
【０１１７】
本実施例では垂直走査方向の画角θｄ１＝２１.１７(deg)、水平走査方向の画角θｄ２＝３７.８０(deg)であり、表示画像の垂直走査方向の幅Ｗｉ１＝１７６.９３(mm)、水平走査方向の幅Ｗｉ２＝２３８.３７(mm)であって、
【０１１８】
【数４】
2005234157.tif 000009
【０１１９】
となり、これは条件式(1)を満たしている。
【０１２０】
更に好ましくは上記条件式(1)を次の如く設定するのが良い。
【０１２１】
【数５】
2005234157.tif 000010
【０１２２】
また更に好ましくは上記条件式(1ａ)を次の如く設定するのが良い。
【０１２３】
【数８】
2005234157.tif 000011
【０１２４】
次に上記の条件式(1)の技術的意味について説明する。条件式(1)の下限値を越えると垂直走査方向の像面湾曲の補正が難しくなり、スポットの肥大を招いて解像度が劣化するので良くない。条件式(1)の上限値を越えると台形歪みの補正が難しく成ってくるので良くない。
【０１２５】
本実施例では上記条件式(1)を満足させることにより、台形歪みが良好に補正でき、且つ第１の走査方向の像面湾曲が良好に補正されスポットを所望の大きさとすることができる。
【０１２６】
このように第１の走査方向である垂直走査方向の画角を小さく設定することで、走査光学系１０６の小型化を図るとともに、第２の走査方向である水平走査方向に対して垂直走査方向の画角を小さな比率に設定することで、該垂直走査方向の実質的な焦点距離を短く設定し、走査画像のＴＶディストーションや台形歪み補正を容易にしている。
【０１２７】
また本実施例のように偏向手段１０５が第１、第２の２つの偏向器１０５ａ，１０５ｂによって構成される場合は、スクリーン面１０７上に表示された画像の幅が広い方をスクリーン面１０７から離れた位置に配置するのが好ましい。これにより走査光学系１０６の光学性能の補正がし易くなる。
【０１２８】
本実施例において走査光学系１０６の水平走査方向の幅をＤｘ、垂直走査方向の幅をＤｙ、水平走査方向及び垂直走査方向とに垂直なＺ軸方向の幅をＤｚとするとき、
Ｄｘ≦４０(mm)                    … (2)
Ｄｙ≦３０(mm)                    … (3)
Ｄｚ≦３５(mm)                    … (4)
なる条件を満足するように各要素を設定している。本実施例では、
Ｄｘ＝２５.１６(mm)
Ｄｙ＝１６.０６(mm)
Ｄｚ＝１８.１６(mm)
であり、これは上記条件式(2),(3),(4)を全て満足している。
【０１２９】
更に好ましくは上記条件式(2),(3),(4)を次の如く設定するのが良い。
【０１３０】
Ｄｘ≦３０(mm)                    … (2a)
Ｄｙ≦２３(mm)                    … (3a)
Ｄｚ≦２５(mm)                    … (4a)
さらに偏向手段１０５の中で最もスクリーン面１０７に近い第２の偏向器１０５ｂから２次元走査方向系１０６の最もスクリーン面に近い位置までのＺ軸方向の距離をＬｄとするとき、
Ｌｄ≦４０(mm)                    … (5)
なる条件を満足させている。本実施例では、
Ｌｄ＝２６.６７(mm)
であり、これは上記条件式(5)を満足している。
【０１３１】
更に好ましくは上記条件式(5)を次の如く設定するのが良い。
【０１３２】
Ｌｄ≦３０(mm)                    … (5a)
本実施例ではこれら各条件式を満足させることにより、２次元走査装置が非常にコンパクトなものとなり、この２次元走査装置を搭載する走査型画像表示装置を小型化することができるメリットがある。また光学部品の単価やこれを保持するメカ部材の材料費、ならびに保管場所の占有容積を低減することができるので、コストダウンが図れる等のメリットもある。
【０１３３】
このように２次元走査装置においては偏向手段を用いて２次元方向に光走査してスクリーン面上に画像を表示させる場合、２次元方向に偏向することによってＴＶディストーシ
ョンが生じ、さらには斜め投影方式で表示することでＴＶディストーションに加えて台形歪みが発生し、走査画像の品位を著しく劣化させていたが、上記の如く本実施例の効果により、ＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる。これにより常に高品位な走査画像を表示することのできる２次元走査装置を達成することができる。
【０１３４】
尚、本実施例では走査光学系１０６を構成する第１、第２の２つの走査ミラー１０６ａ，１０６ｂを平面ベースの自由曲面より形成したが、これに限らず、例えば球面ベースの自由曲面や放物線ベースの自由曲面を用いても本発明は上記の実施例１と同様な効果を得ることができる。
【０１３５】
また本実施例では走査光学系１０６を２つの走査ミラー１０６ａ，１０６ｂより構成したが、これに限らず、３つ以上の走査ミラーより構成しても良い。
【０１３６】
図１１は本発明の２次元走査装置を用いた走査型画像表示装置の要部概要図である。
【０１３７】
同図において光源手段１０１から発せられた光束は集光レンズ１０２と収束光変換光学系１０４を介して偏向手段１０５に入射する。偏向手段１０５中には水平走査手段１０５ａと垂直走査手段１０５ｂとが配置されており、入射した光束を２次元方向に偏向できるように構成されている。偏向手段１０５で偏向された偏向光束は第１、第２の２枚の走査ミラー１０６ａ，１０６ｂから成る走査光学系１０６を介してスクリーンや壁などの被走査面１０７に向かう。
【０１３８】
光源手段１０１から発せられた光束は集光レンズ１０２、収束光変換光学系１０４、走査光学系１０６により被走査面１０７上に略集光され、光源像を形成するように構成されている。したがって偏向手段１０５により被走査面１０７上に形成される光源像が光走査される。
【０１３９】
偏向手段１０５中の水平走査手段１０５ａは半導体プロセスにより形成されたマイクロメカニカルミラーであり、ミラー面を機械的な共振動作により揺動するように構成されたものである。垂直走査手段１０５ｂは回転軸を有するステッピングモータなどのモータである。水平走査手段１０５ａ、垂直走査手段１０５ｂはそれぞれ水平走査手段駆動部１１４、同駆動回路１１９、垂直走査手段駆部１１５、同駆動回路１２０と接続されている。また光源手段１０１は光源駆動回路１１３に接続されており、該光源駆動回路１１３、水平駆動回路１１９，垂直駆動回路１２０は制御回路１２１に接続されており、同期を取りながら発光時間、偏向動作が制御される。制御回路１２１には不図示の信号入力手段から映像信号が入力され、その入力信号に基づいて該制御回路１２１は制御を行う。
【０１４０】
矢印１１７は水平走査手段1０５ａの揺動方向を示している。水平走査手段１０５ｂにより偏向された光束は被走査面１０７上を光走査され、図中の往路走査線１０８，復路走査線１０９のような走査線を形成する。
【０１４１】
矢印１１８は垂直走査手段１０５ｂの偏向方向を示しており、矢印１１８方向に回転することにより、被走査面１０７上を矢印１１２方向に走査する。したがって被走査面１０７上には走査線１０８，１０９のような往復した走査線が上から下に向かって形成される。被走査面１０７上の下にくると垂直走査手段１０５ｂは被走査面１０７の上端まで戻りその後繰り返し走査を行う。
【０１４２】
偏向光束は被走査面１０７の有効部１１０の外側まで走査され、その一部で光検知されて同期のタイミングを合わせている。例えば被走査面１０７の有効部１１０の中に水平方向８００画素、垂直方向６００画素あるＳＶＧＡの画像であれば、垂直方向を６０Hzで駆動すると、水平走査線が往路、復路それぞれ３００本となるので、１８kHzの共振周波数が必要になる。尚、図１１では解りやすくするため走査線を間引いた形で概要を示している。
【０１４３】
図１２は本発明の２次元走査装置を用いた走査型画像表示装置の要部概要図である。
【０１４４】
同図において携帯機器１２２には本体部１２３に投射表示部１２４が接続されており、投射表示部１２４に本実施例の２次元走査装置が搭載されている。携帯機器１２２には入力部１２５があり、全ての操作を該入力部１２５で行う構成となっている。携帯機器１２２にはアンテナ１２６が備わっており、データの送受信ができる。本体部１２３には液晶パネルや有機ＥＬなどの表示部１２６が備わっている。文字情報や簡易的な画像などに関
しては不図示の使用者が携帯機器１２２を手で持ちながら、表示部１２６を直接見ることもできる。しかしながら、より大きな画面で観察したい場合や表示部１２６のエリアでは見ることができないような場合、使用者の操作により投射表示部１２４から画像を投影することができる。例えば壁などの被走査面１０７に向けて画像を投射し、走査画像１２８を表示している。
【０１４５】
図１３は本発明の２次元走査装置を用いた走査型画像表示装置の要部概要図である。
【０１４６】
同図において走査型画像表示装置１２９は本体部１３０、ヘッド部１３１、接続部１３２の３つの構成要素から成っている。本体部１３０には光源手段や集光レンズ系があり、ヘッド部１３１には収束光変換光学系や偏向手段、ならびに走査光学系が備わっている。本体部１３０とヘッド部１３１とを接続する接続部１３２は、例えば光ファイバーから成り、光源手段から発せられた光束をヘッド部１３１へ供給している。これにより例えば机の上などを被走査面１０７として走査線１０８，１０９を描き、画像を表示している。このとき、例えばＰＤＡのような携帯情報端末１３３と走査型画像表示装置１２９とをケーブル１３４で接続すれば、携帯情報端末１３３の小さな画面を走査型画像表示装置１２９で投影した大きな画面で見ることができる。
【実施例２】
【０１４７】
図１４（Ａ）は本発明の実施例２の水平走査断面図、図１４（Ｂ）は本発明の実施例２の垂直走査断面図である。同図（Ａ），（Ｂ）において図２（Ａ），（Ｂ）に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１４８】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、光源手段２０１を互いに異なる波長の光束を発する３つの光源（半導体レーザ）２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃより構成したことと、２次元偏向手段を反射面を１面有した２次元方向に共振可能な単一の偏向器２０５より構成したこと、である。その他の構成及び光学作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【０１４９】
即ち、図中、２０１は光源手段であり、各々独立して光変調可能な緑色半導体レーザ２０１ａ、赤色半導体レーザ２０１ｂ、そして青色半導体レーザ２０１ｃの３色のレーザ光源（発光素子）から成っている。本実施例において光源手段２０１から発せられた３色の発散光束はそれぞれに対応した集光レンズ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにより平行光束に変換され、開口絞り２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃによってそれぞれの光束幅を制限される。この後、赤色、緑色、青色の３本のレーザ光束はビーム合成手段であるダイクロイックプリズム２０８によって１本の白色光束に合成される。合成された白色光束は収束光変換光学系１０４によって所望な収束度を有した収束光束に変換され、偏向手段２０５へ入射する入射光束となる。
【０１５０】
２０５は偏向手段(２次元偏向手段)であり、例えば反射面を１面有した２次元方向に共振可能な１つの偏向器によって構成される。光源手段２０１から発せられた３色の発散光束を偏向器２０５によって水平走査方向（第２の走査方向）および垂直走査方向（第１の走査方向）に偏向して２次元方向に偏向している。ここで共振周波数は水平走査方向が高く垂直走査方向が低くなるように設定されており、走査線は水平走査方向に描かれる。
【０１５１】
２０６は走査光学系（２次元走査光学系）であり、第１、第２の２枚の走査ミラー２０６ａ，２０６ｂを有しており、偏向手段２０５によって２次元方向に偏向された偏向光束を被走査面７近傍にスポットとして結像させている。また第１、第２の２枚の走査ミラー２０６ａ，２０６ｂは垂直走査断面内でのみチルト(及びシフト)させており、垂直走査方向においては偏向光束の光路を折り畳むように配置している。
【０１５２】
そして偏向手段２０５により偏向された偏向光束が走査光学系２０６を介して被走査面としてのスクリーン面１０７上に導光され、該スクリーン面１０７上を光走査している。このように偏向手段５によって２次元方向に光走査を行い、スクリーン面１０７上に２次元画像を表示している。
【０１５３】
本実施例でも前述の実施例１と同様にスクリーン面１０７に対して基準光線Ｌｖｃが傾いて入射する垂直走査方向において、第１の走査ミラー２０６ａ及び第２の走査ミラー２０６ｂをチルト(及びシフト)させ、偏向光束の光路を折り畳んでいる。
【０１５４】
図１５はカラー表示用の３色光源とダイクロイックプリズムを用いた色合成手段を示した要部概要図である。同図において図１４（Ａ），（Ｂ）に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１５５】
同図において緑色半導体レーザ２０１ａから出射した発散光束はコリメータレンズ２０２ａで略平行光束に変換され、開口絞り２０３ａで光束幅を制限されてダイクロイックプリズム２０８に入射する。また赤色半導体レーザ２０１ｂから出射した発散光束も同様にコリメータレンズ２０２ｂによって平行光束に変換され、開口絞り２０３ｂによって光束幅を制限されてダイクロイックプリズム２０８へ入射する。このときダイクロイックプリズム２０８で緑色光束と赤色光束とが合成され、黄色光束が形成される。青色半導体レーザ２０１ｃも同様にコリメータレンズ２０２ｃで平行光束に変換され、開口絞り２０３ｃで光束幅を制限してダイクロイックプリズム２０８へ入射している。そして黄色光束と青色光束が合成され、白色光束を形成し、不図示の偏向手段２０５へと導いている。
【０１５６】
図１６は２次元方向に共振可能な偏向器（ＭＥＭＳデバイス）の要部概要図である。
【０１５７】
図中、反射面２０５-１はトーションバー２０５-２によって支持され、中間筐体２０５-３と接続される。また中間筐体２０５-３はトーションバー２０５-４によって支持され、筐体２０５-５に接続されている。ここでトーションバー２０５-２が捩れることにより反射面２０５-１が水平走査方向へ偏向し、トーションバー２０５-４が捩れることにより、中間筐体２０５-３に支持された反射面２０５-１が垂直走査方向に偏向する。これにより偏向器２０５は反射面２０５-１を２次元方向に偏向可能としている。
【０１５８】
本実施例でも前述の実施例１と同様に斜め投影方式によってスクリーン面１０７上に走査画像を表示している。このとき基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に対して垂直走査方向に１５.９(deg)傾いて入射させている。スクリーン１０７面の上方へ到達する偏向光束Ｌｖｕがスクリーン面１０７へ入射する角度θｖｕは２９.４４(deg)であり、スクリーン面１０７の下方へ到達する偏向光束Ｌｖｌがスクリーン面１０７へ入射する角度θｖｌは０.００(deg)である。
【０１５９】
また光源手段２０１から発せられた光束は垂直走査方向において２次元偏向器２０５の反射面に対して入射角１４(deg)で斜入射しており、実施例１に比べて偏向可能な光束幅を広くしている。
【０１６０】
このように本実施例ではスクリーン面１０７に対して基準光線Ｌｖｃが傾いて入射する走査方向と、偏向器２０５に対して斜入射させる走査方向とを同一の走査方向にすることによって、走査光学系２０６でＴＶディストーションや台形歪みを補正し易くしている。
【０１６１】
本実施例では光源手段２０１から赤色、緑色、青色の３色のレーザ光束が発振され、それぞれの映像信号に基づいて光変調を行い、スクリーン面１０７上にカラー画像を表示している。
【０１６２】
カラー画像を表示する際、色ずれが生じて画質を劣化させるという問題点がある。特に走査光学系にプラスチックレンズのみで構成された場合、プラスチックの分散の範囲が狭いために色収差補正が難しく、色ずれの問題が大きく発生する。しかしながら本実施例の走査光学系２０６は第１、第２の２枚の走査ミラー２０６ａ、２０６ｂで構成されているために色収差が発生しないのでカラー画像色ずれが発生しないというメリットがある。
【０１６３】
このように本実施例では波長の異なる複数の光束を発生させる光源手段２０１を用いた場合、走査光学系２０６に複数の走査ミラー２０６ａ、２０６ｂを用いることが好ましく、常に色ずれが発生しない高品位な画像を表示することができる。さらに走査光学系２０６を走査ミラー２枚で構成することにより、光量損失を非常に小さく抑えることができる。また部品点数も少ないことからコストダウンが図れる。
【０１６４】
表−４に本実施例における走査光学系２０６の構成を示す。
【０１６５】
【表４】
2005234157.tif 000012
【０１６６】
本実施例の走査光学系２０６においても前述の実施例１と同様に第１、第２の２つの走査ミラー２０６ａ，２０６ｂを垂直走査方向にシフト及びチルトさせている。その反射面は水平走査方向において基準軸ＢＡに対して対称であり、垂直走査方向においては非対称な非回転対称形状としている。これにより本実施例では斜め投影を行った場合でも台形歪
みを良好に補正している。
【０１６７】
図１７（Ａ）は第１の走査ミラー２０６ａの形状を模式的に示した説明図、図１７（Ｂ）は第２の走査ミラー２０６ｂの形状を模式的に示した説明図である。図１７（Ａ）の第１の走査ミラー２０６ａは偏向手段１０５側から見た形状であり、下面が反射面である。図１７（Ｂ）の第２の走査ミラー２０６ｂは偏向手段１０５側から見た形状であり、上面が反射面である。
【０１６８】
図１８（Ａ）は第１の走査ミラー２０６ａにおける水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率変化を示した説明図、図１８（Ｂ）は第１の走査ミラー２０６ａにおける垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率変化を示した説明図である。
【０１６９】
図１９（Ａ）は第２の走査ミラー２０６ｂにおける水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率変化を示した説明図、図１９（Ｂ）は第２の走査ミラー２０６ｂにおける垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率変化を示した説明図である。
【０１７０】
本実施例おいても前述の実施例１と同様に第１、第２の走査ミラー２０６ａ、２０６ｂの反射面を非回転対称形状に形成し、ＴＶディストーションと台形歪みの補正を行っている。
【０１７１】
次に第１の走査ミラー２０６ａの面形状について説明する。
【０１７２】
第１の走査ミラー２０６ａは基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率は負であり、反射面形状は凹面であって、正のパワーを有している。基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率は垂直走査方向に沿って移動した際に負から正へ変化し、反射面形状も凹面から平面へ変形し、さらに凸面へと変形する。つまり第１の走査ミラー２０６ａの反射面は垂直走査方向の一端から他端にかけて曲率が小から大（もしくは大から小）へ単調に増加する曲率単調変化アナモルフィック面である。
【０１７３】
次に第２の走査ミラー２０６ｂの面形状について説明する。
【０１７４】
第２の走査ミラー２０６ｂは基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率は負であり、反射面形状は凸面であって、負のパワーを有している。基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率は垂直走査方向に沿って移動した際に負から正へ変化し、反射面形状も凸面から平面へ変形し、さらに凹面へと変形する。つまり第２の走査ミラー２０６ｂの反射面は垂直走査方向の一端から他端にかけて曲率が小から大（もしくは大から小）へ単調に増加する曲率単調変化アナモルフィック面である。これにより本実施例ではＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正している。
【０１７５】
本実施例の走査光学系２０６は第１の走査ミラー２０６ａの基準軸ＢＡを含む垂直走査断面における水平走査方向の曲率の大きい方と、第２の走査ミラー２０６ｂの基準軸ＢＡを含む垂直走査断面における水平走査方向の曲率の大きい方とを、垂直走査方向の同一方向に揃えている。このため第１の走査ミラー２０６ａの凸面で反射させた光束を第２の走査ミラー２０６ｂでは凹面で反射させ、該第１の走査ミラー２０６ａの凹面で反射させた光束を該第２の走査ミラー２０６ｂでは凸面で反射させるように構成し、ＴＶディストーションや台形歪みの補正効果を大きくしている。
【０１７６】
図２０は本実施例の２次元走査装置における走査画像（格子）を示した説明図である。尚、表−５にＴＶディストーションと台形歪みの値を示す。
【０１７７】
【表５】
2005234157.tif 000013
【０１７８】
図２０に示したように本実施例の２次元走査装置では前述の走査光学系２０６を用いて、ＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正している。
【０１７９】
ＴＶディストーションでは上辺が０.２１（％）、下辺が０.０４（％）、右辺及び左辺が０.０６（％）と非常に小さな湾曲に補正している。また台形歪みでは上辺及び下辺が０.００（％）、右辺が０.０５（％）、左辺が−０.０５（％）と非常に小さな歪みに補正している。このように前述の走査光学系２０６を用いることにより、走査画像のＴＶディストーションならびに台形歪みを良好に補正し、常に高品位な画像を被走査面１０７上に表示することができる。
【０１８０】
本実施例のように偏向手段に２次元方向に偏向可能な１つの偏向器２０５を用いた場合においても、斜め投影方式を採用し、少なくとも２つの非回転対称反射面を設けることにより、走査画像のＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる。
【０１８１】
また光源手段２０１からの入射光束を偏向器２０５の反射面へ入射させる際、スクリーン面１０７に対して斜めに入射させた走査方向と同一の走査方向から該偏向器２０５の反射面へ斜入射させることにより、走査光学系２０６によって走査画像のＴＶディストーションや台形歪みをさらに良好に補正することができる。
【０１８２】
本実施例においても斜入射の方向は垂直走査方向であり、偏向器２０５から走査光学系２０６までの光路でみたとき、基準光束Ｌｖｃに対してスクリーン面１０７への入射角が小さい偏向光束が通過するサイド（図１４中（Ｂ）下側）から、入射光束を偏向器２０５へ斜入射させている。これによってＴＶディストーションを更に良好に補正している。
【０１８３】
本実施例では前述の実施例１と同様に垂直走査方向において基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に傾いて入射した斜め投影を行っており、垂直走査方向が第１の走査方向である。つまり垂直走査方向の画角θｄ１＝１９.８６(deg)、水平走査方向（第２の走査方向）の画角θｄ２＝３７.８０(deg)であり、表示画像の垂直走査方向の幅Ｗｉ１＝１７６.９９(mm)、水平走査方向の幅Ｗｉ２＝２３９.７０(mm)であって、
【０１８４】
【数６】
2005234157.tif 000014
【０１８５】
であり、前記条件式(1)を満足している。
【０１８６】
このように本実施例では第１の走査方向である垂直走査方向の画角を小さく設定することで、走査光学系２０６の小型化を図るとともに、第２の走査方向である水平走査方向に対して垂直走査方向の画角を小さな比率に設定することで、垂直走査方向の実質的な焦点距離を短く設定し、走査画像のＴＶディストーションや台形歪み補正を容易にしている。
【０１８７】
前述の実施例1と同様に走査光学系２０６の水平走査方向の幅をＤｘ、垂直走査方向の幅をＤｙ、水平走査方向及び垂直走査方向とに垂直なＺ軸方向の幅をＤｚとするとき、
Ｄｘ＝２３.７２ (mm)
Ｄｙ＝２１.２９ (mm)
Ｄｚ＝１６.２７ (mm)
であり、これは前記条件式(2),(3),(4)を全て満足している。
【０１８８】
さらに前述の実施例１と同様に偏向手段２０５の中で最も被走査面１０７に近い偏向器２０５ｂから走査光学系２０６の最も被走査面に近い位置までのＺ軸方向の距離をＬｄとするとき、
Ｌｄ＝２６.０５ (mm)
であり、これは前記条件式(5)を満足している。
【０１８９】
本実施例ではこれら各条件式を満足させることにより、２次元走査装置が非常にコンパクトなものとなり、この２次元走査装置を搭載する走査型画像表示装置を小型化することができるメリットがある。
【０１９０】
このように本実施例における２次元走査装置では走査光学系２０６を２つの走査ミラー２０６ａ，２０６ｂで構成したので色収差が発生せず、複数の波長の光束を発する光源手段２０１を用いた場合でも常に色ずれのないカラー画像を表示することができる。
【０１９１】
尚、光源手段２０１に用いる半導体レーザは、例えば赤外半導体レーザから出射されたレーザ光を、分極反転構造を付けた光学結晶に入射させて波長を半分に変換して緑色や青色のレーザ光を発生させる波長変換レーザを用いても、本発明は上記の実施例と同様な効果を十分に得ることができる。
【実施例３】
【０１９２】
図２１は本発明の実施例３の２次元走査装置の要部斜視図である。図２２（Ａ）は本発明の実施例３の２次元走査装置の水平走査断面図、図２２（Ｂ）は本発明の実施例３の２次元走査装置の垂直走査断面図である。図２１、図２２（Ａ），（Ｂ）において図２（Ａ），（Ｂ）に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１９３】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、走査光学系を非回転対称形状の反射面を少なくとも２つ含む単一のプリズム３０６より構成したことである。その他の構成及び光学作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【０１９４】
即ち、図２１、図２２（Ａ），（Ｂ）において３０６は走査光学系であり、４面を一体に成型した１つのプリズムより成り、偏向手段３０５によって２次元方向に偏向された偏向光束を被走査面１０７近傍にスポットとして結像させている。
【０１９５】
本実施例において光源手段１０１から発せられた発散光束は集光レンズ１０２により平行光束に変換され、開口絞り１０３によって光束幅を制限されている。開口絞り１０３を通過した光束は収束光変換光学系１０４によって所望な収束度を有した収束光束に変換され、偏向手段３０５へ入射する入射光束となる。
【０１９６】
３０５は偏向手段(２次元偏向手段)であり、前述の実施例１と同様に反射面を１面有した１次元方向に共振可能な第１の偏向器３０５ａ及び第２の偏向ミラー３０５ｂによって構成される。光源手段１０１から発せられた光束を第１の偏向器３０５ａによって水平走査方向に偏向し、該第１の偏向器３０５ａからの偏向光束を第２の偏向器３０５ｂで垂直走査方向へ偏向することで、光源手段１０１から発せられた入射光束を偏向手段３０５により２次元方向に偏向している。
【０１９７】
そして偏向手段３０５により偏向された偏向光束が走査光学系３０６を介して被走査面としてのスクリーン面１０７上に導光され、該スクリーン面１０７上を光走査している。このように第１の偏向器３０５ａにより水平走査方向へ高速に光走査して走査線を描き、第２の偏向器３０５ｂにより垂直走査方向に低速に光走査してスクリーン１０７上に２次元画像を表示している。
【０１９８】
本実施例においても前述の実施例１、２と同様に垂直走査方向において基準光線Ｌｖｃがスクリーン面１０７に傾いて入射しており、入射角は１５.３(deg)である。またスクリーン面１０７の上方に到達する偏向光束Ｌｖｕの入射角θｖｕは２６.６４(deg)であり、
スクリーン面１０７の下方に到達する偏向光束Ｌｖｌの入射角θｖｌは０.００(deg)である。
【０１９９】
図２３は本実施例の２次元走査装置の主要部分の要部概要図である。同図において図２２（Ａ），（Ｂ）に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０２００】
本実施例では上記の如く走査光学系を１つのプリズム３０６で構成している。プリズム３０６は入射面３０６ａ（屈折面）、第１、第２の２つの反射面３０６ｂ，３０６ｃ、そして出射面３０６ｄ（屈折面）の４面を一体に成型して構成されている。偏向手段３０５で偏向された偏向光束は入射面３０６ａからプリズム３０６内部へ入射し、第１の反射面３０６ｂで内面反射され、第２の反射面３０６ｃで内面反射された後、出射面３０６ｄから出射してスクリーン面１０７へ導光される。
【０２０１】
表−６に本実施例の走査光学系であるプリズム３０６の構成を示す。
【０２０２】
【表６】
2005234157.tif 000015
【０２０３】
プリズム３０６の各面は、ともに前記(A)式で表現される自由曲面を採用しており、水平走査方向において基準軸ＢＡに対して対称であり、垂直走査方向において非対称な非回転対称面形状より形成している。また各面ともに垂直走査方向においてシフト及びチルトを与えており、垂直走査方向において偏向光束の光路を折り畳むように配置している。
【０２０４】
本実施例のように斜め投影方式を採用し、２枚の非回転対称反射面３０６ｂ，３０６ｃを設け、斜め投影させた走査方向において偏向光束の光路を折り畳むように配置することにより、走査画像のＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる。
【０２０５】
また光源手段１０１から発せられた光束を第１の偏向器３０５ａの反射面へ入射させる際、スクリーン面１０７に対して斜めに入射させた走査方向と同一の走査方向から第１の偏向器３０５ａの反射面へ斜入射させることにより、走査光学系３０６によって走査画像のＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正することができる。尚、斜入射の角度は３０(deg)である。
【０２０６】
本実施例においても前述の実施例１、２と同様に斜入射の方向は垂直走査方向であり、偏向手段３０５から走査光学系３０６までの光路でみたとき、基準光束Ｌｖｃに対してスクリーン面１０７への入射角が小さい偏向光束Ｌｖｌが通過するサイド（図２２（Ｂ）中下側）から、入射光束を第１の偏向器３０５ａへ斜入射させている。これによってＴＶディストーションを更に良好に補正している。
【０２０７】
図２４（Ａ）はプリズム３０６の第１の反射面３０６ｂの形状を示した説明図、図２４（Ｂ）はプリズム３０６の第２の反射面３０６ｃの形状を示した説明図である。図２５（Ａ）はプリズム３０６の第１の反射面３０６ｂの水平走査方向の曲率変化の様子を示した説明図、図２５（Ｂ）はプリズム３０６の第１の反射面３０６ｂの垂直走査方向の曲率変化の様子を示した説明図である。
【０２０８】
次にプリズム３０６の第１の反射面３０６ｂの形状について説明する。
【０２０９】
プリズム３０６の第１の反射面３０６ｂは水平走査方向の曲率と垂直走査方向の曲率とが異なるアナモルフィック面である。そして水平走査方向の曲率が垂直走査方向の一端から他端へかけて徐々に変化する曲率単調変化アナモルフィック面である。
【０２１０】
基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率は負であり、反射面形状は凹面であって、正のパワーを有している。基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、水平走査方向（Ｘ軸方向）の曲率は垂直走査方向に沿って移動した際に負から正へ変化し、反射面形状も凹面から平面へ変形し、さらに凸面へと変形する。つまり第１の反射面３０６ｂは、該反射面３０６ｂの垂直走査方向の一端から他端へかけて移動した際に、水平走査方向の曲率が小から大（もしくは大から小）へと単調に変化する曲率単調変化アナモルフィック面としている。このため第１の走査方向の反射面形状は基準軸に対して非対称形状をしており、かつ第１の走査方向と第２の走査方向とでは曲率が異なるアナモルフィック面であって、非回転対称面で形成されている。
【０２１１】
図２６（Ａ）はプリズム３０６の第２の反射面３０６ｃの水平率査方向の曲率変化の様子を示した説明図、図２６（Ｂ）はプリズム３０６の第２の反射面３０６ｃの垂直走査方向の曲率変化の様子を示した説明図である。
【０２１２】
次にプリズム３０６の第２の反射面３０６ｃの形状について説明する。
【０２１３】
プリズム３０６の第２の反射面３０６ｃも曲率単調変化アナモルフィック面である。基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、垂直走査方向（Ｙ軸方向）の曲率は負であり、反射面形状は凸面であって、負のパワーを有している。
【０２１４】
基準軸ＢＡを含む垂直走査断面において、水平走査方向の曲率は、垂直走査方向に沿って移動した際に負から正へ変化し、反射面形状も凸面から平面へ変形し、さらに凹面へと変形する。つまり第２の反射面３０６ｃは、該反射面３０６ｃの水平走査方向の曲率が垂直走査方向の一端から他端へかけて負か移動した際、負から正へ単調に変化する曲率単調変化アナモルフィック面としている。
【０２１５】
本実施例では偏向手段３０５によって偏向された偏向光束が第１の反射面３０６ｂと第２の反射面３０６ｃとの間で反射して被走査面１０７へ導光される。そのため第１の反射面３０６ｂでは下向きの反射面となるのに対して、第２の反射面３０６ｃでは上向きの反射面となる。そのため曲率が同じ正でも第１の反射面３０６ｂの場合は凸面形状、第２の反射面３０６ｃの場合は凹面形状を表す。
【０２１６】
図２７は本実施例の２次元走査装置における走査画像（格子）を示した説明図である。尚、表−７にＴＶディストーションと台形歪みの値を示す。
【０２１７】
【表７】
2005234157.tif 000016
【０２１８】
このように構成することにより、２次元走査によって生じるＴＶディストーションや斜め投影方式によって生じる台形歪みを良好に補正することができる。
【０２１９】
本実施例のようにプリズムなどの１つの光学材料で構成される光学素子では色収差の補正難しい。このとき屈折面に大きなパワーを持たせると色収差が大きく発生し、スクリーン面１０７へ表示した画像に色にじみが生じて画質を劣化させる虞がある。
【０２２０】
そこで本実施例ではプリズム３０６に２枚の反射面３０６ｂ，３０６ｃを設け、それぞれの反射面を曲率単調変化アナモルフィック面とすることにより、ＴＶディストーションや台形歪みを良好に補正している。特に第１の反射面３０６ｂ、第２の反射面３０６ｃのそれぞれの反射面において、基準軸を含む垂直走査断面における水平走査方向の曲率が垂直走査方向の一端から他端へかけて徐々に変化させ、第１の反射面３０６ｂの水平走査方向の曲率が大きい垂直走査方向の端と第２の反射面３０６ｃの水平走査方向の曲率が大きい垂直走査方向の端とを同一の側に揃え、スクリーン面１０７の上方へ向かう偏向光束が反射する部分を水平走査方向の曲率が大きい垂直走査方向の端とし、スクリーン面１０７の下方へ向かう偏向光束が反射する部分を水平走査方向の曲率が小さい垂直走査方向の端としている。
【０２２１】
本実施例では前述の実施例１、２と同様に垂直走査方向において基準光線がスクリーンに傾いて入射した斜め投影を行っており、垂直走査方向が第１の走査方向である。つまり垂直走査方向の画角θｄ１＝２０.１７(deg)、水平走査方向の画角θｄ２＝３７.８０(deg)であり、表示画像の垂直走査方向の幅Ｗｉ１＝０.００(mm)、水平走査方向の幅Ｗｉ２＝１１８.５５ (mm)であって、
【０２２２】
【数７】
2005234157.tif 000017
【０２２３】
であり、前記条件式(１)を満足している。
【０２２４】
このように第１の走査方向である垂直走査方向の画角を小さく設定することで、走査光学系３０６の小型化を図るとともに、第２の走査方向である水平走査方向に対して垂直走査方向の画角を小さな比率に設定することで、垂直走査方向の実質的な焦点距離を短く設定し、走査画像のＴＶディストーションや台形歪み補正を容易にしている。
【０２２５】
また前述の実施例１、２と同様に走査光学系３０６の水平走査方向の幅をＤｘ、垂直走査方向の幅をＤｙ、水平走査方向及び垂直走査方向とに垂直なＺ軸方向の幅をＤｚとするとき、
Ｄｘ＝２２.５８ (mm)
Ｄｙ＝１７.０７ (mm)
Ｄｚ＝２１.１７ (mm)
であり、これは前記条件式(2),(3),(4)を全て満足している。
【０２２６】
さらに偏向手段３０５の中で最も被走査面１０７に近い偏向器３０５ｂから走査光学系３０６の最も被走査面に近い位置までのＺ軸方向の距離をＬｄとするとき、
Ｌｄ＝２９.６１ (mm)
であり、これは前記条件式(5)を満足している。
【０２２７】
本実施例ではこれら各条件式を満足させることにより、２次元走査装置が非常にコンパクトなものとなり、この２次元走査装置を搭載する画像表示装置を小型化することができるメリットがある。
【０２２８】
尚、本実施例では水平走査方向の走査位置によって発光タイミングを変化させ、第１の偏向器３０５ａの共振運動による走査位置のずれを補正している。この発光タイミングの補正は各走査線で同様に行っている。
【０２２９】
本実施例では垂直走査方向において斜め投影方式を採用したが、これに限らず、例えば水平走査方向において斜め投影方式を採用してもよい。その際、水平走査方向にチルトされた非回転対称反射面を２面以上含む走査光学系を用いると本発明と同等の効果を得ることができる。
【０２３０】
また斜め投影方式によって基準光線がスクリーンへ傾いて入射する走査方向において、偏全ての向光束がスクリーンへ入射する角度が０.００(deg)以上である必要はなく、例えばマイナスの角度で入射する偏向光束があっても本発明の効果を十分に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】本発明の実施例１における２次元走査装置の要部斜視図
【図２】本発明の実施例１における２次元走査装置の要部断面図
【図３】ＭＥＭＳデバイスの要部概要図
【図４】本発明の実施例１における走査光学系の要部概要図
【図５】本発明の実施例１における走査ミラーの形状の説明図
【図６】本発明の実施例１における第１の走査ミラーの曲率変化の説明図
【図７】本発明の実施例１における第２の走査ミラーの曲率変化の説明図
【図８】本発明の実施例１における走査画像（格子）の説明図
【図９】ＴＶディストーションならびに台形歪みの算出方法の説明図
【図１０】比較例における走査画像（格子）の説明図
【図１１】本発明の走査型画像表示装置の要部概要図
【図１２】本発明の走査型画像表示装置の要部概要図
【図１３】本発明の走査型画像表示装置の要部概要図
【図１４】本発明の実施例２における２次元走査装置の要部断面図
【図１５】カラー表示用の３色光源の要部概要図
【図１６】２次元方向に共振可能なＭＥＭＳデバイスの要部概要図
【図１７】本発明の実施例２における走査ミラーの形状の説明図
【図１８】実施例２における第１の走査ミラーの曲率変化の説明図
【図１９】本発明の実施例２における第２の走査ミラーの曲率変化の説明図
【図２０】本発明の実施例２における走査画像（格子）の説明図
【図２１】本発明の実施例３における２次元走査装置の要部斜視図
【図２２】本発明の実施例３における２次元走査装置の要部断面図
【図２３】本発明の実施例３における走査光学系の要部概要図
【図２４】本発明の実施例３における走査ミラーの形状の説明図
【図２５】本発明の実施例３におけるプリズムの第１の反射面の曲率変化の説明図
【図２６】本発明の実施例３におけるプリズムの第２の反射面の曲率変化の説明図
【図２７】本発明の実施例３における走査画像（格子）の説明図
【図２８】本実施例の実施例１における２次元走査装置の主要部分の要部概略図
【符号の説明】
【０２３２】
１０１，２０１  光源手段（半導体レーザ）
１０２  集光レンズ（コリメータレンズ）
１０３  開口絞り
１０４  収束光束変換光学系
１０５，２０５，３０５  偏向手段（偏向器：ＭＥＭＳミラー、ガルバノミラー）
１０６，２０６，３０６  走査光学系（走査ミラー、プリズム）
１０７  被走査面（スクリーン面）
２０８      合成手段（ダイクロイックプリズム）
１０８，１０９  走査線（往路走査線、復路走査線）
１１０  被走査面の有効エリア
１１１  走査帰線
１１２  垂直走査方向
１１３  光源部の制御回路
１１４  水平走査手段の駆動手段
１１５  垂直走査手段の駆動手段
１１６  光路
１１７  水平走査手段の揺動向き
１１８  垂直走査手段の揺動向き
１１９  水平走査手段の駆動回路
１２０  垂直走査手段の駆動回路
１２１  機器の制御回路
１２２  携帯機器
１２３  本体
１２４  投射表示部
１２５  入力部
１２６  表示部
１２７  アンテナ
１２８  表示画像、表示文字
１２９  走査型画像表示装置
１３０  本体部
１３１  ヘッド部
１３２  接続部
１３３  携帯情報端末
１３４  ケーブル
【図１】
2005234157.tif 000019
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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