(57)【要約】【課題】表示画質を劣化させることなく、レーザ光の走査角度を拡大して、より大きな画像を投影して表示することができる投影型画像表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの回動軸を有する第１光偏向素子１０と、２つの回動軸を有する第２光偏向素子２０とを投影型画像表示装置が備えて、第１光偏向素子１０が光学系２からのレーザ光を反射して第２光偏向素子２０へ入射させ、第２光偏向素子２０がこの光を反射してスクリーン５へ投影する構成とする。第１光偏向素子１０の回動と、第２光偏向素子２０の一の回動軸での回動とにより、画像の水平方向の走査を行う。また、第２光偏向素子２０の他の回動軸での回動により、画像の垂直方向の走査を行う。【選択図】図１
2009271375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を光偏向素子により偏向して投影することにより画像を表示する投影型画像表示装置において、
ミラー面及び該ミラー面を回動させる回動軸を有し、該回動軸で回動する前記ミラー面にて光を反射することにより光の偏向を行う第１光偏向素子と、
ミラー面及び該ミラー面をそれぞれ異なる方向に回動させる２つの回動軸を有し、該２つの回動軸で回動する前記ミラー面にて光を反射することにより光の偏向を行う第２光偏向素子と
を備え、
前記第１光偏向素子が反射した光が前記第２光偏向素子へ入射するように、前記第１光偏向素子及び第２光偏向素子が配設してあること
を特徴とする投影型画像表示装置。
【請求項２】
前記第１光偏向素子のミラー面の回動及び前記第２光偏向素子の一の回動軸によるミラー面の回動により、表示する画像の水平方向の走査を行い、
前記第２光偏向素子の他の回動軸によるミラー面の回動により、表示する画像の垂直方向の走査を行うようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の投影型画像表示装置。
【請求項３】
前記第２光偏向素子の前記一の回動軸によるミラー面の回動と、前記第１光偏向素子のミラー面の回動とが同位相で行われるようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の投影型画像表示装置。
【請求項４】
前記第２光偏向素子を複数備えること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の投影型画像表示装置。
【請求項５】
複数の前記第２光偏向素子がそれぞれ有する一の回動軸が互いに平行に配され、他の回動軸が一致して配されていること
を特徴とする請求項４に記載の投影型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を光偏向素子を用いて偏向し、偏向した光を投影することによって画像表示を行う投影型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話器に内蔵されたカメラ、及び携帯電話器・移動体端末向けの１セグメント部分受信サービス（所謂、ワンセグ）等の普及により、携帯電話器などの小型端末に静止画像又は動画像の画像を表示させる機会が増加している。しかし、これらの小型端末に搭載されたディスプレイは小型であるため、表示される画像が小さく、視認性が低い。そこで近年では、小型端末に搭載された小型のディスプレイへの画像表示のみでなく、小型端末を利用してより大画面での画像表示を行うことが望まれており、偏向したレーザ光の投影により画像を形成する投影型画像表示装置（所謂、レーザスキャンプロジェクタ）を小型端末に搭載することが期待されている。
【０００３】
図８は、従来の投影型画像表示装置の構成を示す模式図である。図において１０１Ｒ、１０１Ｇ及び１０１Ｂは、それぞれ赤色、緑色及び青色のレーザ光を発するレーザ光源である。レーザ光源１０１Ｒ、１０１Ｇ及び１０１Ｂからそれぞれ出射した３色のレーザ光は、光学系１０２にて径の小さな平行光に収束されて第１光偏向素子１１０へ出射される。第１光偏向素子１１０は、１つの回動軸を有しており、ミラー面を回動軸にて回動させることにより、光学系１０２からのレーザ光を偏向して第２光偏向素子１２０へ反射する。第２光偏向素子１２０は、第１光偏向素子１１０の回動軸に対して直交する回動軸を有しており、ミラー面を回動軸にて回動させることにより、第１光偏向素子１１０からのレーザ光を更に偏向してスクリーン１０５へ出射する。
【０００４】
この構成により投影型画像表示装置は、径の小さいレーザ光を第１光偏向素子１１０により図中のｙ方向に広がりを持つ光に変換し、この光を更に第２光偏向素子１２０によりｚ方向に広がりを持つ光に変換することができる。即ち、投影型画像表示装置は、第１光偏向素子１１０が画像の水平方向の走査を行い、第２光偏向素子１２０が垂直方向の走査を行って、スクリーン１０５に画像を投影して表示することができる。
【０００５】
図９は、従来の投影型画像表示装置による画像表示を説明するための模式図であり、スクリーン１０５に投影される画像の構成を模式的に図示したものである。投影型画像表示装置は、スクリーン１０５の左から右へ、右から左へを順に繰り返しながら、上から下へ順にレーザ光を走査することによって、スクリーン１０５に１つの画像を形成する。スクリーン１０５の左から右へ、右から左への走査は第１光偏向素子１１０の回動により実現され、上から下への走査は第２光偏向素子１２０の回動により実現される。
【０００６】
また投影型画像表示装置が動画像の表示を行う場合には、１秒間に３０〜６０程度の数の画像を連続的に表示する必要がある。このとき、第２光偏向素子１２０の回動速度は、１秒間に表示する画像数に依存する。これに対して、第１光偏向素子１１０の回動速度は、１秒間に表示する画像数と、１つの画像の解像度（水平方向のライン数）との積に依存するため、第１光偏向素子１１０は高速動作が要求される。例えば１９２０×１０８０の解像度の画像を１秒間に６０回表示する場合、第２光偏向素子１２０は１秒間に６０回の回動を行えばよいが、第１光偏向素子１１０は１０８０÷２×６０＝３２４００回の回動を行う必要がある。
【０００７】
ここで、光偏向素子の回動とはシーソーのように揺れ動くこと、即ち３６０°以下の所定角範囲内で正逆回転することであり、１回の回動とは正逆回転の１往復分をいうものとする。よって、図９に示すように第１光偏向素子１１０は１回の回動で２ライン分の走査を行うことができるため、第１光偏向素子１１０の１秒間の回動数は、水平方向のライン数の半分と１秒間に表示する画像数との積である。
【０００８】
投影型画像表示装置において、表示する画像のサイズを大きくするためには光偏向素子の回動角度を大きくする必要がある。しかしながら、光偏向素子の回動角度を大きくすると回動速度を高速化することが困難となるため表示する画像の解像度又は１秒間に表示する画像数を低減しなければならず、表示する画像の画質が低下するという問題がある。逆に、画質を高めるために光偏向素子の回動速度を高速化すると光偏向素子の回動角度を大きくすることが困難となるため、表示する画像のサイズが小さくなるという問題がある。即ち、従来の投影型画像表示装置では、光偏向素子の回動角度の拡大と回動速度の高速化とが背反の関係にあり、表示する画像の高画質化と画像サイズの拡大との両方を実現することは困難であった。
【０００９】
特許文献１においては、直交する２方向に移動自在に支持されたステージに曲面ミラーを設け、この曲面ミラーを直行する２方向に移動させてレーザ光を走査する構成の光スキャナが提案されている。図１０は、特許文献１に係る光スキャナの構成を示す模式図であり、（ａ）に特許文献１の光スキャナが備える曲面ミラーを示し、（ｂ）には比較のために従来の投影型画像表示装置が備える第１光偏向素子１１０を示してある。特許文献１に係る光スキャナは、略半球形の曲面ミラー１５１を備えており、曲面ミラー１５１を平行移動させることによって入射したレーザ光の反射角度を変化させることができる。これにより、従来の投影型画像表示装置が備える第１光偏向素子１１０の回動による反射角度の変化と比較して、特許文献１に係る光スキャナはより大きな角度範囲でレーザ光を反射することができ、レーザ光による走査角度を拡大することができるため、画像をより大きく表示することができる。
【特許文献１】特開２００５−１８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に係る光スキャナは、略半球形の曲面ミラー１５１を用いてレーザ光を反射するため、レーザ光が広がりを持って反射されるという問題がある。図１１は、特許文献１に係る光スキャナの問題点を説明するための模式図であり、（ａ）に特許文献１の光スキャナにおける曲面ミラー１５１の入射及び反射を示し、（ｂ）には比較のために従来の投影型画像表示装置の第１光偏向素子１１０の入射及び反射を示してある。例えば従来の投影型画像表示装置の第１光偏向素子１１０には光学系１０２から赤色、緑色及び青色の３つのレーザ光が平行光として入射される。第１光偏向素子１１０のミラー面は平面であるため、平行光として入射した平行光は、平行光として反射される。
【００１１】
これに対して曲面ミラー１５１の場合には、ミラー面が曲面であるため、レーザ光が入射する位置によってミラー面に対する入射角度が異なり、レーザ光の反射方向が異なる。よって、曲面ミラー１５１に平行光が入射した場合であっても、反射されるレーザ光は平行光でなく、スクリーンに投影されるレーザ光のスポット径が大きくなるため、投影される画像において隣接する画素を表示するためのレーザ光が重なり合い、投影される画像がぼやけるため、表示画質が劣化するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、表示画質を劣化させることなく、レーザ光の走査角度を拡大して、より大きな画像を投影して表示することができる投影型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る投影型画像表示装置は、光源からの光を光偏向素子により偏向して投影することにより画像を表示する投影型画像表示装置において、ミラー面及び該ミラー面を回動させる回動軸を有し、該回動軸で回動する前記ミラー面にて光を反射することにより光の偏向を行う第１光偏向素子と、ミラー面及び該ミラー面をそれぞれ異なる方向に回動させる２つの回動軸を有し、該２つの回動軸で回動する前記ミラー面にて光を反射することにより光の偏向を行う第２光偏向素子とを備え、前記第１光偏向素子が反射した光が前記第２光偏向素子へ入射するように、前記第１光偏向素子及び第２光偏向素子が配設してあることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る投影型画像表示装置は、前記第１光偏向素子のミラー面の回動及び前記第２光偏向素子の一の回動軸によるミラー面の回動により、表示する画像の水平方向の走査を行い、前記第２光偏向素子の他の回動軸によるミラー面の回動により、表示する画像の垂直方向の走査を行うようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る投影型画像表示装置は、前記第２光偏向素子の前記一の回動軸によるミラー面の回動と、前記第１光偏向素子のミラー面の回動とが同位相で行われるようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る投影型画像表示装置は、前記第２光偏向素子を複数備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る投影型画像表示装置は、複数の前記第２光偏向素子がそれぞれ有する一の回動軸が互いに平行に配され、他の回動軸が一致して配されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、少なくとも１つの回動軸を有する第１光偏向素子と、２つの回動軸を有する第２光偏向素子とを用い、光源からの光を第１光偏向素子が反射して第２光偏向素子へ入射させ、この光を第２光偏向素子が反射して投影することによって、投影型画像表示装置は画像表示を行う。第２光偏向素子を２つの回動軸で回動させることによって、走査角度の拡大を実現することができる。
例えば、第１光偏向素子の回動と、第２光偏向素子の一の回動軸での回動とにより画像の水平方向の走査を同位相で行い、第２光偏向素子の他の回動軸での回動により画像の垂直方向の走査を行うことができる。これにより、第１光偏向素子の回動角度を拡大することなく、投影型画像表示装置における画像の水平方向の走査角度を拡大することができるため、大きな画像表示と、表示する画像の高画質化との両方を実現することが可能となる。
【００１９】
また、投影型画像表示装置が複数の第２光偏向素子を備える構成とすることができる。このとき、各第２光偏向素子が有する水平方向の走査を行うための一の回動軸を平行に配し、他の回動軸を一致させて、複数の第２光偏向素子を並べてもよい。複数の第２光偏向素子を備えることによって、第２光偏向素子を１つ備える場合と比較して、各第２光偏向素子を小型化することができ、回動速度を高速化することができるため、表示する画像の更なる高画質化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による場合は、少なくとも１つの回動軸を有する第１光偏向素子が光源からの光を反射して第２光偏向素子へ入射させ、２つの回動軸を有する第２光偏向素子がこの光を反射して投影することで画像表示を行う構成とすることにより、第１光偏向素子の回動角度を拡大することなく、投影型画像表示装置の走査角度を拡大することができる。よって、第１光偏向素子の回動速度を高速化することができるため高画質な画像表示を行うことができると共に、走査角度の拡大によって大きな画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る投影型画像表示装置の構成を示す模式図である。図において１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂは、それぞれ赤色、緑色及び青色のレーザ光を発するレーザ光源であり、レーザ変調部３により発光制御がなされている。レーザ変調部３は、図示は省略するが表示画像に係る画像信号が与えられており、この画像信号に応じて各色のレーザ光の強度を制御する。
【００２２】
レーザ光源１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂからそれぞれ出射した各色のレーザ光は光学系２に入射する。光学系２は、レーザ光源１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂからの３つのレーザ光を略平行且つビーム径の小さなレーザ光に成形することによって、３つのレーザ光を同一光軸上に合成する。レーザ変調部３が３つのレーザ光の強度を制御し、光学系２が３つのレーザ光を合成することによって、表示画像の各画素の色に合成されたレーザ光が光学系２から第１光偏向素子１０へ出射される。光学系２から出射されたレーザ光は、第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０にて偏向され、スクリーン５に画像として投影される。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る投影型画像表示装置の第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０の構成を示す模式図である。第１光偏向素子１０は、レーザ光を反射するミラー面１１と、このミラー面１１を回動させる少なくとも１つの回動軸１２とを有している（図２（a）参照）。また第２光偏向素子２０は、レーザ光を反射するミラー面２１と、このミラー面２１を回動させる第１回動軸２２と、この第１回動軸２２に略直交してミラー面２１を回動させる第２回動軸２３とを有している（図２（b）参照）。第１回動軸２２による回動と、第２回動軸２３による回動とは独立して行うことができる。なお本実施の形態において回動とは、例えばシーソーのように回動軸を中心にして揺れ動く動作、即ち３６０°以下の所定角範囲内で正逆回転する動作を示すものとする。
【００２４】
第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０が有するミラー面を回動させる方法には、電磁方式、静電方式及び圧電方式等の種々の方法があるが、本発明においてはいずれの方法でミラー面を回動させてもよい。図示は省略するが、投影型画像表示装置は第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０が有するミラー面をいずれかの方法で回動させる光偏向素子制御部を備えており、光偏向素子制御部によりミラー面の回動速度及び回動方向等が制御されている。
【００２５】
また、投影型画像表示装置において、第１光偏向素子１０は、光学系２から出射されたレーザ光に対して回動軸１２が９０°より小さい所定角度で交差する位置に配設されている。また第２光偏向素子２０は、第１回動軸２２が光学系２から出射されたレーザ光に対して略平行となり、第１回動軸２２と第１光偏向素子１０の回動軸１２の延長線とが９０°より小さい所定角度で交差するように、且つ、第２回動軸２３が光学系２から出射されたレーザ光に対して略垂直となるように、投影型画像表示装置において配設されている。換言すれば、図１において光学系２のレーザの出射方向をｘ方向とし、画像が投影されるスクリーン５の水平方向をｙ方向とし、スクリーン５の垂直方向をｚ方向とした場合に、ｘｙ平面に対する第１光偏向素子１０の回動軸１２及び第２光偏向素子２０の第１回動軸２２の投影像が一直線上となるように、第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０が配設されている。
【００２６】
光学系２から出射されたレーザ光は、第１光偏向素子１０のミラー面１１に入射する。第１光偏向素子１０のミラー面１１は回動軸１２にて回動しており、図中のｘ方向に入射した光はｙ方向に広がりを持つ光に変換されて第２光偏向素子１０へ反射される。これにより、第１光偏向素子１０によって、スクリーン５に投影される画像の水平方向に関する（前段の）走査が行われる。
【００２７】
第１光偏向素子１０から出射されたｙ方向に広がりを持つ光は、第２光偏向素子２０のミラー面２１に入射する。第２光偏向素子２０のミラー面２１は第１回動軸２２にて回動しており、第１光偏向素子１０からの光はｙ方向に更に広がりを持つ光に変換されてスクリーン５へ反射される。これにより、第２光偏向素子２０によって、スクリーン５に投影される画像の水平方向に関する（後段の）走査が行われる。即ち、本発明に係る投影型画像表示装置は、第１光偏向素子１０のみでなく、第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０の両方を利用して水平方向の走査を行う。
【００２８】
なお、第１光偏向素子１０の回動と、第２光偏向素子２０の第１回動軸２２による回動とは同位相で行う。即ち、第１光偏向素子１０の回動が一端側に到達した場合には第２光偏向素子２０の回動も一端側に到達してスクリーン５の一端側に光を反射し、第１光偏向素子１０の回動が中央位置に到達した場合には第２光偏向素子２０の回動も中央位置に到達してスクリーン５の中央位置に光を反射し、第１光偏向素子１０の回動が他端側に到達した場合には第２光偏向素子２０の回動も他端側に到達してスクリーン５の他端側に光を反射するように、第１光偏向素子１０の回動と、第２光偏向素子２０の第１回動軸２２による回動とは回動速度、回動方向及び回動タイミング等が調整してある。
【００２９】
また、第２光偏向素子２０のミラー面２１は第２回動軸２３にて回動しており、第１光偏向素子１０からの光はｚ方向に広がりを持つ光に変換されてスクリーン５へ反射される。これにより、第２光偏向素子によって、スクリーン５に投影される画像の垂直方向に関する走査が行われる。即ち、本発明に係る投影型画像表示装置では、第２光偏向素子１０は水平方向及び垂直方向の両方向に関する走査を行う。よって、投影型画像表示装置は、第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０により水平方向及び垂直方向の走査を行うことができ、スクリーン５へ略矩形の画像を投影して表示することができる。
【００３０】
図３は、投影型画像表示装置による画像表示を説明するための模式図であり、スクリーン５に投影される画像（動画）の構成を模式的に図示したものである。投影型画像表示装置は、スクリーン５の左から右へ、右から左へを順に繰り返しながら、上から下へ順にレーザ光を走査することによって、人間の目には残像効果によってレーザ光が二次元画像として認識され、スクリーン５に１つの画像を形成することができる。スクリーン５の左から右へ、右から左への走査は、第１光偏向素子１０の回動と、第２光偏向素子２０の第１回動軸２２による回動とによって実現される。またスクリーン５の上から下への走査は、第２光偏向素子２０の第２回動軸２３による回動によって実現される。
【００３１】
なお、投影型画像表示装置によるレーザ光の走査の順は図３に示すものに限らない。例えば、スクリーン５の上から下へ、下から上へを順に繰り返しながら、左から右へ順にレーザ光を走査する方法など、その他の方法であってもよい。投影型画像表示装置は第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０の回動を制御する光偏向素子制御部を備えているが、この光偏向素子制御部による回動速度及び回動方向等の制御を変更することによって、レーザ光の走査の順を変更することができる。また、投影型画像表示装置は、表示する画像に係る画像信号が入力され、入力された画像信号をレーザ光の走査順に応じて変換する画像信号処理部（図示は省略する）を備えている。この画像信号処理部は、入力された画像信号に含まれる各画素の情報をレーザ光の走査順に並べ替えることによって画像信号の変換を行い、変換後の画像信号をレーザ変調部３へ与える。第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０によるレーザ光の走査順に応じて画像信号処理部が適切に画像信号を変換することによって、レーザ光の走査をいかなる順序で行ったとしても投影型画像表示装置は画像表示を適切に行うことができる。
【００３２】
また、例えば投影型画像表示装置が１９２０×１０８０の高精細な画像を１秒間に６０回表示して動画表示を行う場合、図３に示す順にレーザ光の走査を行うと、第１光偏向素子１０は１秒間に１０８０÷２×６０＝３２４００回の回動を行う必要がある。このため、図８に示した従来の投影型画像表示装置では、第１光偏向素子１１０の回動角度の拡大と回動速度の高速化とが背反の関係にあり、表示画像の高画質化と画像サイズの拡大との両方を実現することが困難であった。
【００３３】
これに対して本発明に係る投影型画像表示装置は、第１光偏向素子１０及び第２光偏向素子２０の２つの光偏向素子を用いて水平方向の走査を行う構成であるため、第１光偏向素子１０の回動角度及び回動速度が従来と同じであっても、第２光偏向素子２０により水平方向の走査角度を拡大することができる。なお、垂直方向の走査は第２光偏向素子２０の回動のみによって行うが、垂直方向の回動は１秒間に６０回のみでよいため、走査角度の拡大は容易である。
【００３４】
図４は、水平方向に関するレーザ光の走査角度を説明するための模式図であり、（ａ）に本発明に係る投影型画像表示装置の場合を示し、（ｂ）には比較のために従来の投影型画像表示装置の場合を示してある。図４においては、第１光偏向素子１０（１１０）から第２光偏向素子２０（１２０）までの距離をｄ１とし、第２光偏向素子２０（１２０）からスクリーン５（１０５）までの距離をｄ２とする。また、第１光偏向素子１０（１１０）によるレーザ光の水平方向の走査角度をαとし、第２光偏向素子２０によるレーザ光の水平方向の走査角度をβとする。
【００３５】
光学系２からのレーザ光は、第１光偏向素子１０（１１０）にて水平方向に±αの走査角度だけ広げられて、第２光偏向素子２０（１２０）へ入射する。従来の投影型画像表示装置では、第２光偏向素子１２０は水平方向の走査に寄与しないため、スクリーン１０５へは水平方向に関して±αの広がりで光が投影される（図４（ｂ）参照）。このとき、スクリーン１０５に投影される画像の水平方向に関する幅ｈは、以下の（式１）で表される。
ｈ  ＝  ２×（ｄ１＋ｄ２）×ｔａｎα    …（式１）
【００３６】
本発明に係る投影型画像表示装置では、第１光偏向素子１０が出射した光は、第２光偏向素子２０にて水平方向に±βの走査角度だけ更に広げられてスクリーン５へ投影される（図４（ａ）参照）。このとき、スクリーン５に投影される画像の水平方向に関する幅ｈは、以下の（式２）で表される。
ｈ  ＝  ２×{ｄ１×ｔａｎα＋ｄ２×ｔａｎ（α＋β）}    …（式２）
【００３７】
ここで、例えばｄ１＝５ｍｍ、ｄ２＝５０ｃｍ、α＝１０°、β＝１０°とする。上記（式１）より、従来の投影型画像表示装置が投影する画像の水平方向に関する幅ｈ≒１７．８ｃｍである。また上記（式２）より、本発明に係る投影型画像表示装置が投影する画像の水平方向に関する幅ｈ≒３６．６ｃｍである。よって、本発明に係る投影型画像表示装置は、従来の投影型画像表示装置と比較して、水平方向に約２倍の幅を有する大きな画像を表示することができる。
【００３８】
以上の構成の本発明に係る投影型画像表示装置においては、１つの回動軸１２を有する第１光偏向素子１０が光学系２からのレーザ光を水平方向に走査して第２光偏向素子２０へ入射させ、２つの回動軸２２及び２３を有する第２光偏向素子２０がこの光を水平方向及び垂直方向に走査してスクリーン５へ投影する構成とすることにより、第１光偏向素子１０の回動角度を拡大することなく、水平方向に関する走査角度を拡大することができる。よって、第１光偏向素子１０の回動速度を高速化することができ、高画質な画像表示を行うことができると共に、走査角度の拡大によって大きな画像を表示することができる。
【００３９】
また例えば、第１光偏向素子１０を低速に且つ広い角度で回動させ、第２光偏向素子２０を第１回動軸２２にて低速に且つ広い角度で回動させ、第２光偏向素子２０を第２回動軸２３にて高速且つ狭い角度で回動させることができるが、この場合に投影型画像表示装置は水平方向に長い画像を表示することができる。このように、本発明に係る投影型画像表示装置は、第１光偏向素子１０の回動と、第２光偏向素子２０の２つの回動軸による回動とを適宜に制御することによって、従来の投影型画像表示装置では表示することが容易でないサイズ又は形状の画像を表示することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る投影型画像表示装置の構成を示す模式図である。なお、図５においては投影型画像表示装置が備えるレーザ光源１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂ、光学系２並びにレーザ変調部３は図示を省略してある。また、図６は、本発明の実施の形態２に係る投影型画像表示装置の第２光偏向素子の構成を示す模式図である。
【００４１】
実施の形態２に係る投影型画像表示装置は、１つの第１光偏向素子１０と、３つの第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃとを備えている。３つの第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃは、光学系２からのレーザ光に対して略直交する方向（ｙ方向）に並べて配され、レーザ光を反射するミラー面２１ａ〜２１ｃをそれぞれ有している。各ミラー面２１ａ〜２１ｃは、略平行に配された第１回動軸２２ａ〜２２ｃにてそれぞれ独立して回動させることができ、且つ、第１回動軸２２ａ〜２２ｃに略直交する共通の第２回動軸２３にて揃って回動させることができる。なお、第１回動軸２２ａ〜２２ｃによる各ミラー面２１ａ〜２１ｃの回動は、同一方向且つ同位相となるように行われる。
【００４２】
光学系２からのレーザ光は第１光偏向素子１０にてｙ方向に広がりを持つ光として反射され（水平方向に走査され）、第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃへ入射する。このとき、第１光偏向素子２０にて反射された光は、第１光偏向素子１０の回動位置に応じて３つの第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃのいずれか１つに入射する。３つの第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃのうち、左側に配された第２光偏向素子２０ａに入射した光はスクリーン５の左側に反射されて画像の左部分を形成し、中央に配された第２光偏向素子２０ｂに入射した光はスクリーン５の中央に反射された画像の中央部分を形成し、右側に配された第２光偏向素子２０ｃに入射した光はスクリーン５の右側に反射されて画像の右部分を形成する。これにより、スクリーン５には水平方向に大きな１つの画像が形成される。
【００４３】
このように、投影型画像表示装置が複数の第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃを備えることによって、サイズが大きな１つの第２光偏向素子２０（実施の形態１参照）を備える場合と比較して、第２光偏向素子の水平方向の走査に係る回動をより高速化することができるという利点がある。図７は、レーザ光のスポット半径と第２光偏向素子２０のサイズとの関係を説明するための模式図であり、光学系２からのレーザ光が第１光偏向素子１０にて反射されてから第２光偏向素子２０へ入射するまでを模式的に示したものである。なお、図７においては、第１光偏向素子１０から第２光偏向素子２０までの距離をｄとし、第１光偏向素子１０により光学系２からのレーザ光が±θの広がりを持って反射されるものとし、光学系２から第１光偏向素子１０へ入射するレーザ光のスポット半径をｒとする。
【００４４】
このとき、第２光偏向素子２０におけるレーザ光の広がり（水平方向の幅）ｈは、以下の（式３）で表される。
ｈ  ＝  ２×（ｄ×ｔａｎθ＋ｒ）    …（式３）
よって、第２光偏向素子２０は少なくとも（式３）で表される幅ｈの大きさが必要である。例えばθ＝１０°、ｄ＝５ｍｍ、ｒ＝０．１ｍｍとすると、ｈ≒１．９６ｍｍである。
【００４５】
光偏向素子を高速に回動させる場合、共振周波数に応じた回動を行うことが好ましい。慣性モーメントなどの物理的性質により、光偏向素子のサイズが小さい方が共振周波数は大きくなる。従って、光偏向素子のサイズを小さくすることによって、光偏向素子の回動を高速化することができ、より高精細な画像表示が可能となる。
【００４６】
実施の形態２に係る投影型画像表示装置は、複数の第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃを備える構成であるため、各第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃのサイズを小さくすることができる。よって、サイズが大きな１つの第２光偏向素子２０より、サイズの小さな複数の第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃは高速に回動を行うことができるため、実施の形態２に係る投影型画像表示装置はより高精細な画像表示を行うことができる。
【００４７】
なお、実施の形態２においては投影型画像表示装置が３つの第２光偏向素子２０ａ〜２０ｃを備える構成としたが、これに限るものではなく、２つ又は４つ以上の第２光偏向素子を備える構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る投影型画像表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る投影型画像表示装置の第１光偏向素子及び第２光偏向素子の構成を示す模式図である。
【図３】投影型画像表示装置による画像表示を説明するための模式図である。
【図４】水平方向に関するレーザ光の走査角度を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る投影型画像表示装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る投影型画像表示装置の第２光偏向素子の構成を示す模式図である。
【図７】レーザ光のスポット半径と第２光偏向素子のサイズとの関係を説明するための模式図である。
【図８】従来の投影型画像表示装置の構成を示す模式図である。
【図９】従来の投影型画像表示装置による画像表示を説明するための模式図である。
【図１０】特許文献１に係る光スキャナの構成を示す模式図である。
【図１１】特許文献１に係る光スキャナの問題点を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ  レーザ光源（光源）
２  光学系
３  レーザ変調部
５  スクリーン
１０  第１光偏向素子
１１  ミラー面
１２  回動軸
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  第２光偏向素子
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  ミラー面
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  第１回動軸
２３  第２回動軸
【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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【図１１】
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