扫描型投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种扫描型投影装置，能够以简单的构成来投影明亮且高画质的图像。本发明专利技术的扫描型投影装置，二维投射激光而生成图像，包括：射出具有与上述图像的像素对应的光强度的椭圆光束的激光的光源；把从上述光源射出的激光平行化的准直透镜；缩小从上述准直透镜射出的激光的预定方向的光束宽度的光束缩小整形元件；把从上述光束缩小整形单元射出的激光变换成与投影距离对应的会聚光的聚光透镜；以及二维扫描并投射从上述聚光透镜射出的激光的二维扫描单元。另外，从上述光源射出的椭圆光束的激光的椭圆长轴方向与上述光束缩小整形元件的光束缩小方向一致。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种扫描型投影装置，能够以简单的构成来投影明亮且高画质的图像。本专利技术的扫描型投影装置，二维投射激光而生成图像，包括：射出具有与上述图像的像素对应的光强度的椭圆光束的激光的光源；把从上述光源射出的激光平行化的准直透镜；缩小从上述准直透镜射出的激光的预定方向的光束宽度的光束缩小整形元件；把从上述光束缩小整形单元射出的激光变换成与投影距离对应的会聚光的聚光透镜；以及二维扫描并投射从上述聚光透镜射出的激光的二维扫描单元。另外，从上述光源射出的椭圆光束的激光的椭圆长轴方向与上述光束缩小整形元件的光束缩小方向一致。【专利说明】扫描型投影装置
本专利技术涉及二维扫描激光而进行图像显示的扫描型投影装置，涉及提供高分辨率的图像的激光的光学元件的构成。
技术介绍
近年来，通过提高可见光半导体激光器的输出和降低价格，实现了使从半导体激光器射出的激光在被投影面上二维扫描而显示图像的扫描型投影装置。该扫描型投影装置，由于直接调制激光的光强度而显示图像，所以与现有的使用液晶屏等的投影装置相比具有对比度极高的优点。而且，与以液晶屏、数字微镜器件(DMD)为图像调制元件的投影装置不同，扫描型投影装置由于直接调制激光的光强度而显示图像，所以具有投影光的能效高的特征，所以作为下一代显示器件备受期待。例如，在专利文献I中公开了光扫描型投影仪的技术的一例。具体地，公开了包括:分别发出R、G、B光的光源部；使光源光的光束直径大致相等的两个楔形棱镜；在同轴上合成多个光源光的光束的色合成部；使合成光在二维方向上偏转的光束扫描部；以及使偏转的合成光的偏转角扩大而投射光的自由曲面棱镜的光扫描型投影仪。<专利文献1>日本特开2010 - 32797号公报
技术实现思路
(专利技术要解决的问题)为了用扫描型投影装置得到高辉度、高效率的投影图像，必须使与显示图像对应地调制了光强度的激光在扫描型投影装置内部无损失地射出。因此，需要提高扫描反射镜的反射率，提高光路中的透镜和反射镜的透射率、反射率。而且，在扫描型投影装置中，为了得到被投影面上的光束直径与I个像素相当的高画质，被投射面上的激光的光束直径必须具有与分辨率一致的尺寸。另一方面，从作为光源的半导体激光器输出的激光的截面为椭圆形状。因此，为了使激光无损失地通过光学部件且在被投影面上成为预定的尺寸，希望对激光进行光束整形。在上述专利文献I中公开了，通过两个楔形棱镜使光轴合成的激光光源的光束直径相等，但没有提及激光的效率和被投影面上的光束形状。本专利技术的目的在于提供可以以简单的构成来投影明亮且高画质的图像的扫描型投影装置。(用来解决问题的手段)为了解决上述问题，本专利技术的扫描型投影装置，二维投射激光而生成图像，包括:射出具有与上述图像的像素对应的光强度的椭圆光束的激光的光源；把从上述光源射出的激光平行化的准直透镜；缩小从上述准直透镜射出的激光的预定方向的光束宽度的光束缩小整形元件；把从上述光束缩小整形单元射出的激光变换成与投影距离对应的会聚光的聚光透镜；以及二维扫描并投射从上述聚光透镜射出的激光的二维扫描单元。另外，从上述光源射出的椭圆光束的激光的椭圆长轴方向与上述光束缩小整形元件的光束缩小方向一致。(专利技术的效果)根据本专利技术，通过根据光束扫描部的形状对椭圆形状的光源光束进行整形，可以降低激光的损失，并且可以根据分辨率对被投射面上的激光的光束直径进行调整，所以可以得到高辉度、高效率的投影图像。【专利附图】【附图说明】图1是实施例的扫描型投影装置的构成图。图2是说明光束缩小整形棱镜的功能的图。图3是示出扫描元件上的激光的光束直径的示意图。图4是示出现有的扫描型投影装置中的扫描元件上的激光的光束直径的示意图。图5是用扫描型投影装置向被投射面上投影图像的示意图。图6是示出实施例1的出射光束直径dy、dz与理想像素的宽度L的关系的图。图7是示出现有的扫描型投影装置的出射激光的光束直径dz、dy与理想像素的宽度L的关系的图。图8是其它实施例的扫描型投影装置的说明图。图9是其它实施例的扫描型投影装置的说明图。图10是其它实施例的扫描型投影装置的说明图。图11是其它实施例的扫描型投影装置的说明图。图12是其它实施例的扫描型投影装置的说明图。(附图标记说明)101,102,103:激光光源；102、103、104:准直透镜;107、108:反射镜；109:光束缩小整形棱镜；110:聚光透镜；111:扫描元件；112:透明盖【具体实施方式】以下用附图详细说明本专利技术的实施方式。(实施例1)图1是示出实施例1的扫描型投影装置100的构成的图。扫描型投影装置100射出与显示图像对应地调制的激光，在被投射面1000上形成投影像。图中，单点划线表示激光的光轴。在图1中，以被投射面1000的面方向为x-y轴面，以被投射面1000的垂直方向为z轴方向。实施例的扫描型投影装置100包括:激光光源101、102、103，准直透镜104、105、106，反射镜107、108，光束缩小整形棱镜109，聚光透镜110，扫描元件111和透明盖112。激光光源101、102、103是分别作为发散光输出绿色波长光、红色波长光、蓝色波长光的半导体激光器。准直透镜104、105、106把激光光源101、102、103的出射光变换成平行光。反射镜107、108是透射或反射特定波长的光的波长选择性反射镜，进行半导体激光的光束合成。反射镜107是使绿色波长的光透射、使红色波长的光反射的波长选择性反射镜。在反射镜107中，从激光光源101输出且被准直透镜104变换成平行光的绿色波长的激光透射，从激光光源102输出且被准直透镜105变换成平行光的红色波长的激光被反射。由此，得到绿色波长的激光和红色波长的激光的合成光。反射镜108是具有使红色和绿色波长的光透射，使蓝色波长的光反射的功能的波长选择性反射镜。在反射镜108中，来自反射镜107的绿色波长的激光和红色波长的激光的合成光透射，从激光光源103输出且被准直透镜106变换成平行光的蓝色波长的激光被反射。由此，得到绿色波长的激光、红色波长的激光和蓝色波长的激光的合成光。然后，激光入射到光束缩小整形棱镜109。光束缩小整形棱镜109，与图中y方向垂直，相对于图中x-z平面是斜面。光束缩小整形棱镜109利用其形状使激光的光束截面缩小整形，细节见后述。被光束缩小整形棱镜109进行了光束整形的激光入射到聚光透镜110。聚光透镜110具有把激光变换成弱会聚光以使得在外部设置的被投射面1000上光束直径为与预定的分辨率一致的最佳尺寸的功能。关于它的细节也见后述。通过聚光透镜110的激光入射到扫描元件111。扫描元件111具有激光的反射面，以使得反射面朝两个方向倾斜的方式被双轴地支撑。该支撑轴为水平扫描轴和垂直扫描轴，通过绕各扫描轴偏转驱动反射镜面，在被投射面1000上二维扫描激光。扫描兀件111可以通过使用例如,微电机械系统(以下简称MEMS)镜、电流镜等实现。在用扫描元件111 二维扫描的激光的出射部设置有透明盖112。透明盖112由三色波长的透射率十分高的透明玻璃或塑料构成，可以防止因进入扫描型投影装置100内的粉尘等造成的光学部件的透射率劣化、扫描元件111的故障等。下面，说明激光光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描型投影装置，二维投射激光而生成图像，其特征在于包括：光源，射出具有与上述图像的像素对应的光强度的椭圆光束的激光；准直透镜，把从上述光源射出的激光平行化；光束缩小整形元件，缩小从上述准直透镜射出的激光的预定方向的光束宽度；聚光透镜，把从上述光束缩小整形单元射出的激光变换成与投影距离对应的会聚光；以及二维扫描单元，二维扫描并投射从上述聚光透镜射出的激光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：日下裕美，濑尾欣穂，大内敏，畑木道生，
申请(专利权)人：日立视听媒体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP