CN101720445B - 扫描式图像显示装置、眼镜型头戴式显示器以及车辆 - Google Patents

Abstract

扫描式图像显示装置(20)包括光源(11)和用激光束二维扫描被扫描面(23)的双轴扫描反射镜(12)。并且，在将双轴扫描反射镜(12)保持在反射面的旋转中心位置的状态下，在从垂直于入射平面(15)的一侧来看的情况下，光源(11)和双轴扫描反射镜(12)被设置的位置关系使得激光束以反射面得第一法线为基准，朝顺时针方向以及逆时针方向中的一个方向倾斜初始入射角α₀并入射到反射面，并且，双轴扫描反射镜(12)和被扫描面(23)被设置的位置关系使得激光束以被反射面(23)的第二法线为基准，朝顺时针方向以及逆时针方向中的另一个方向倾斜初始入射角β₀并入射到被扫描面(23)，所述入射平面(15)是由入射到双轴扫描反射镜(12)的激光束和由双轴扫描反射镜(12)扫描到被扫描面(23)的激光束来定义的。

Description

扫描式图像显示装置、眼镜型头戴式显示器以及车辆

技术领域

本发明涉及利用扫描反射镜二维扫描激光束的头戴式显示器(HMD)等扫描式图像显示装置。 

背景技术

以往，在被安装在使用者的头部并进行图像显示的HMD(头戴式显示器)等图像显示装置中，曾经提出了各种各样的方式，例如：利用作为图像显示部的液晶元件或有机EL等像素式显示装置的方式，以及二维扫描激光束，从而直接描绘到眼睛的视网膜的方式等。 

在这样的图像显示装置中，由于能够减轻使用者的安装负担且长时间使用，因此能够期待显示装置全体的轻量小型化。而且，若与一般的眼镜采用相同的设计构成的话，则能够像通常的眼镜那样随时佩戴并活动自如。 

但是，在利用这种像素式显示装置的方式中，越追求高画质、广视角，显示部以及使用将显示部所发出的光导入到眼睛的棱镜或半反射镜的接目光学系统就会越变得大型化，轻量小型化就比较困难。 

并且，接目光学系统的结构是覆盖在眼前，要想实现像一般的眼镜式的构成是较困难的，虽然叫做眼镜，而实际上形状接近于风镜或头盔，因此很难实现自然的佩戴感。 

另外，激光扫描方式的视网膜扫描式显示器的特征是，采用小型的MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System：微机电系统)微镜器件，从而能够构成极小型的显示装置。 

而且，还提出在接目光学系统中不采用棱镜或半反射镜而采用全 息反射镜，以使光学系统薄型化，从而使装置全体成为眼镜型。(例如，参照专利文献1)。 

图17A、图17B以及图17C示出了这种扫描式图像显示装置100的例子。 

图17A是平面图，图17B是侧视图，图17C是从眼镜一侧看到的图。并且，在上述的各个图中，仅示出了使用者的头部以及扫描式图像显示装置100的左半边，在两眼对应的情况下，则成为左右对称的构成(以下相同)。 

以往的扫描式图像显示装置100如图17A以及图17B所示，包括被配置在用户的眼前的透镜110，以及一端与透镜110的外缘部连接，另一端被固定在用户的侧头部的眼镜腿111。 

在透镜110的与用户的眼睛相对的一侧形成有全息反射镜104。眼镜腿111上被搭载有：射出激光束的光源101、以从光源101射出的激光束来对全息反射镜104进行二维扫描的双轴扫描反射镜102、以及控制各个部的控制部103。 

从光源101射出的激光由双轴扫描反射镜102被投射向透镜110，并由在透镜110的表面形成的全息反射镜104反射，入射到使用者的眼睛120并在视网膜上形成图像。全息反射镜104例如是形成李普曼全息图(Lippmann type hologram)的光聚合物(photopolymer)层，通过施加波长选择性从而仅反射激光束的波长。这样，用户就可以同时看到外边的景色和由激光束描绘的图像。 

在具有这种构成的扫描式图像显示装置100中，在双轴扫描反射镜102中使用MEMS(微机电系统)反射镜的情况下，从眼镜腿111的耳朵121一侧(从用户的角度来看在双轴扫描反射镜的后方)向MEMS反射镜照射激光束的光轴和眼睛120的中心轴略平行。并且，向MEMS反射镜的激光束的入射角(反射面的法线和入射光轴所成的角)α与从双轴扫描反射镜102向全息反射镜104的入射角β相等。也就是说，若配置成来自MEMS反射镜的激光光束不被使用者的脸 遮住而照射到全息反射镜104，则α＝β＝60°左右。 

并且，在与图17A以及图17B同样的构成中也有激光束的入射方向不同的例子(例如，参照专利文献2)。 

专利文献1    日本特开平10-301055号公报 

专利文献2    日本特开2003-029198号公报 

然而，在这种以往的眼镜型HMD中，存在被投影到全息反射镜的图像变形为梯形形状的问题。 

如图17C所示，来自双轴扫描反射镜102的激光束被倾斜地投影在全息反射镜104。一般而言，针对于投射面从斜的位置投影矩形影像的情况下，离扫描中心越远，扫描光束就越被放大投射。这样，投射区域成为梯形形状，离双轴扫描反射镜102近的一侧窄、远的一侧宽。因此，在全息反射镜104被反射，入射到眼睛105并到达视网膜，用户所识别到的图像也会变形为梯形。 

通常，在前置投影仪等中，为了应对梯形变形，而通过图像处理来进行校正。方法是以梯形的上底或下底中短的边长为基准来决定矩形的显示区域，对于从矩形区域多余出来的部分(以下称为无效扫描区域)不进行图像显示，这样，能够向用户显示矩形的图像。 

但是，在这种方法中，投射区域宽的一侧的图像被缩小显示，造成了能够显示的分辨率降低。并且，无效扫描区域越大，显示一帧的图像的时间就越短，图像就会变暗。若要想保持亮度就需要提高光源的光学输出，从而导致耗电量增大。 

而且，在上述的任一个以往的例子中，关于由于从斜方向向透镜110投射而造成的梯形变形，虽然例示了通过图像显示来进行校正，但是对于双轴扫描反射镜102和作为投射面的全息反射镜104的位置关系却没有做任何规定。 

发明内容

本发明为了解决上述的课题，目的在于提供一种扫描式图像显示 装置，能够对扫描反射镜和投射面进行恰当地配置，通过去除或降低投射区域的梯形变形来减少无效扫描区域，以实现良好地显示。 

本发明所涉及的扫描式图像显示装置，包括光源和扫描部，所述光源射出激光束，所述扫描部通过使反射面二维地旋转，从而以该激光束二维扫描被扫描面，所述反射面反射从所述光源射出的激光束。并且，在将所述扫描部保持在所述反射面的旋转中心位置的状态下，在从垂直于入射平面的一侧来看的情况下，所述光源和所述扫描部被设置的位置关系使得，从所述光源射出的激光束，以该激光束的入射位置上的所述反射面的第一法线为基准，朝顺时针方向以及逆时针方向中的一个方向倾斜初始入射角α₀，并以该初始入射角α₀来入射到所述反射面。并且，所述扫描部和所述被扫描面被设置的位置关系使得，由所述扫描部扫描的激光束，以该激光束的入射位置上的所述被扫描面的第二法线为基准，朝顺时针方向以及逆时针方向中的另一个方向倾斜初始入射角β₀，并以该初始入射角β₀入射到所述被扫描面。所述入射平面是由入射到所述扫描部的激光束和由所述扫描部扫描到所述被扫描面的激光束来定义的。 

通过上述的构成，因从斜方向入射到被扫描面而造成的梯形变形和因从斜方向入射到扫描部而造成的梯形变形能够互相抵消。这样，被投影到被扫描面的扫描轨迹能够接近于矩形。 

并且，所述扫描部，通过围绕与所述入射平面垂直的第一旋转轴旋转角振幅±θ_y，并且围绕与所述第一法线以及所述第一旋转轴均垂直的第二旋转轴旋转角振幅±θ_x，从而以从所述光源输出的激光束二维扫描所述被扫描面。并且，也可以是，由围绕所述第二旋转轴旋转了+θ_x的所述扫描部扫描的激光束，和由围绕所述第二旋转轴旋转了-θ_x的所述扫描部扫描的激光束所成的角为垂直扫描角ω(α)，该垂直扫描角ω(α)作为激光束朝向所述扫描部的现实的入射角α((α ₀-θ_y)≤α≤(α₀+θ_y))的函数，满足后述的公式1。 

在公式1的范围内，通过决定初始入射角α₀、β₀以及角振幅θ_x、 θ_y，从而能够将无效面积控制到一半以下，并且能够将梯形比控制在1.5以下。 

而且，也可以是，所述垂直扫描角ω(α)进一步满足后述的公式2。据此，能够使无效扫描区域最小化。 

并且，也可以是，在所述被扫描面相对于所述入射平面以锐角交叉的状态而被设置的情况下，在使所述第一以及第二旋转轴以所述第一法线为旋转中心，按照规定的旋转方向旋转规定的角度的状态下，所述扫描部被设置。具体而言，所述旋转方向可以是，在由所述扫描部扫描的激光束向所述被扫描面的入射位置中，从离所述扫描部最远的入射位置逐渐向所述入射平面接近的方向。据此，能够进一步减少无效面积。 

本发明所涉及的眼镜型头戴式显示器具有：被设置在用户眼睛的前面的透镜；一端与所述透镜连接，而另一端被固定在用户的侧头部的眼镜腿；以及权利要求1中所记载的扫描式图像显示装置。并且，所述光源以及所述扫描部被保持在所述眼镜腿上。并且，所述被扫描面被设置在所述透镜的与用户的眼睛相对的一侧，并且还具有使由所述扫描部扫描的激光束向用户的眼睛的方向偏转的功能。 

并且，该眼镜腿还保持有反射体，该反射体改变从所述光源射出的激光束的朝向，以使该激光束入射到所述扫描部。并且，所述光源和所述反射体以及所述扫描部被设置的位置关系使得，在从用户一侧来看时，从所述光源朝向所述反射体的激光束是从后方朝向前方行进的，并且从所述反射体朝向所述扫描部的激光束是从前方朝向后方行进的。 

本发明所涉及的车辆具有座椅、被设置在座椅的前方的仪表板、被设置在所述仪表板的上方的挡风玻璃以及权利要求1中所记载的扫描式图像显示装置。并且，所述光源以及所述扫描部被保持在所述仪表板。并且，所述被扫描面被设置在所述挡风玻璃的与所述座椅相对的位置，并且所述被扫描面还具有使由所述扫描部扫描的激光束向坐在所述座椅的用户的眼睛方向偏转的功能。

即使在使激光束从斜方向入射到被扫描面的设置中，也能够通过恰当地设置扫描部和被扫描面，从而去除或减小被扫描面的梯形变形。这样，能够减少无效扫描区域实现良好地显示，从而实现更小型的低耗电量的扫描式图像显示装置。 

附图说明

图1是激光束以初始入射角β₀＝0°入射到被扫描面时的扫描式图像显示装置的模式图。 

图2示出了向双轴扫描反射镜的实际入射角α和垂直扫描角ω的关系。 

图3示出了向双轴扫描反射镜的初始入射角α₀和扫描轨迹的左右高度的比的关系。 

图4是本发明的实施例1所涉及的扫描式图像显示装置的模式图。 

图5是从垂直于入射平面的一侧看到的图1以及图4。 

图6示出了在扫描轨迹的梯形比成为1的情况下，向双轴扫描反射镜的初始入射角α₀和向被扫描面的初始入射角β₀的关系。 

图7A示出了初始入射角α₀＝45°、β₀＝0°的情况下的扫描轨迹。 

图7B示出了初始入射角α₀＝45°、β₀＝-26°的情况下的扫描轨迹。 

图7C示出了初始入射角α₀＝45°、β₀＝-45°的情况下的扫描轨迹。 

图7D示出了初始入射角α₀＝45°、β₀＝26°的情况下的扫描轨迹。 

图8A是本发明的实施例2所涉及的扫描式图像显示装置的平面图。 

图8B是图8A的侧视图。 

图9是本发明的实施例2所涉及的扫描式图像显示装置的模式图。 

图10A示出了初始入射角α₀＝70°、β₀＝54.5°的情况下的扫描轨迹。 

图10B示出了初始入射角α₀＝60°、β₀＝54.5°的情况下的扫描轨迹。 

图10C示出了初始入射角α₀＝50°、β₀＝54.5°的情况下的扫描轨迹。 

图10D示出了初始入射角α₀＝30°、β₀＝54.5°的情况下的扫描轨迹。 

图10E示出了初始入射角α₀＝15°、β₀＝54.5°的情况下的扫描轨迹。 

图10F示出了初始入射角α₀＝0°、β₀＝54.5°的情况下的扫描轨迹。 

图11简略示出了被扫描面上的扫描轨迹。 

图12A示出了向双轴扫描反射镜的初始入射角α₀和无效面积的关系。 

图12B示出了向双轴扫描反射镜的初始入射角α₀和梯形比的关系。 

图13A是本发明的实施例3所涉及的扫描式图像显示装置的平面图。 

图13B是图13A的侧视图。 

图13C是从用户一侧所看到的图13A。 

图14是本发明的实施例3所涉及的扫描式图像显示装置的模式图。 

图15A示出了初始入射角α0＝0°、β0＝10°的情况下的扫描轨迹。 

图15B示出了初始入射角α₀＝19.5°、β₀＝10°的情况下的扫描轨迹。 

图15C是在以图15B的状态为基准的情况下，使双轴扫描反射镜逆时针旋转时的图。 

图16示出了将本发明的扫描式图像显示装置搭载在车辆上的一个例子。 

图17A是以往的扫描式图像显示装置的平面图。 

图17B是图17A的侧视图。 

图17C是从用户一侧看到的图17A。 

符号说明

10、20、100  扫描式图像显示装置 

11、101  光源 

12、102  双轴扫描反射镜 

13、23  被扫描面 

14、24、24A、24B  扫描轨迹 

15  入射平面 

16  扫描中心轴 

17  扫描中心点 

30、40  眼镜型HMD 

31、41、110  透镜 

32、111  眼镜腿 

33、104  全息反射镜 

34、35、44、45  反射镜 

36、103  控制部 

50  车辆 

51  仪表板 

52  挡风玻璃 

53  仪表盘 

54  后视镜 

55  方向盘 

56、57  投射开口部 

120  眼睛 

121  耳朵 

具体实施方式

图1是用于说明本发明的前提的模式图。首先，参照图1对作为本发明的前提的扫描式图像显示装置10的构成要素、各个构成要素的位置关系以及工作进行说明。 

图1所示的扫描式图像显示装置10包括：光源11、作为扫描部的双轴扫描反射镜12以及被扫描面13。光源11向双轴扫描反射镜12射出激光束。双轴扫描反射镜12以从光源11射出的激光束，二维扫描被扫描面13。 

作为坐标系，以双轴扫描反射镜12的旋转中心为原点，水平方向为X轴，垂直向上的方向为Y轴，法线方向为Z轴(由于配置上的关系，图1示出的是从里面(与反射面相反一侧的面)看双轴扫描反射镜12的图)。 

双轴扫描反射镜12是具有反射面的MEMS反射镜，该MEMS反射镜的反射面反射从光源11射出的激光束。该双轴扫描反射镜12通过围绕X轴旋转角振幅±θ_x，围绕Y轴旋转角振幅±θ_y，来使激光束二维扫描被扫描面13。因此，由双轴扫描反射镜12二维扫描的激光束在被扫描面13上描绘出扫描轨迹14。 

并且，将双轴扫描反射镜12的扫描范围的中心定义为“扫描中心位置(也称为反射面的“旋转中心位置”)”。更具体而言，围绕X轴的 角振幅为0°、且围绕Y轴的角振幅为0°的状态下的双轴扫描反射镜12的位置(朝向)被定义为扫描中心位置。此时，双轴扫描反射镜12的法线矢量Nm与Z轴一致。并且，将从位于扫描中心位置的双轴扫描反射镜12朝向被扫描面13的激光束的轨迹定义为“扫描中心轴16”，将双轴扫描反射镜12和扫描中心轴16的交点定义为“扫描中心点17”。 

并且，双轴扫描反射镜12在处于扫描中心位置的状态下，设从光源11射出并向双轴扫描反射镜12入射的激光束的初始入射角为α₀，设以双轴扫描反射镜12扫描并向被扫描面13入射的激光束的初始入射角为β₀(在图1中省略图示)。并且，向各个面入射的入射角以面的法线和激光束的轨迹所成的角度来表示。 

如图1所示，在双轴扫描反射镜12处于扫描中心位置的状态下，向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀为从双轴扫描反射镜12的法线矢量Nm向X轴方向所取得的角。也就是说，将光源11和双轴扫描反射镜12设置成使入射平面15与XZ平面一致，所述入射平面15是包括入射光束矢量Vi和法线矢量Nm在内的平面，所述入射光束矢量Vi表示激光束的方向。 

一般而言，以像双轴扫描反射镜12这种平面反射镜反射的激光束从入射平面15上通过。并且，反射角(双轴扫描反射镜12的法线矢量Nm和反射光束所成的角)与入射角相等。因此，以双轴扫描反射镜12反射的反射光束矢量Vr在入射平面15上，与扫描中心轴16一致。 

在此，若将双轴扫描反射镜12围绕Y轴旋转角振幅±θ_y，则法线矢量Nm在XZ平面上移动，在入射平面15与XZ平面一致不变动的状态下，现实中的入射角α以及反射角均变化为(α₀-θ_y)～(α ₀+θ_y)。同时，反射光束矢量Vr在与XZ平面一致的入射平面15上移动。此时，反射光束矢量Vr相对于扫描中心轴16而言，在水平方向上振动±2θ_y。也就是说，双轴扫描反射镜12的水平扫描角成 为4θ_y。 

并且，在图1所示的模式中，被扫描面13被设置成与扫描中心轴16垂直(β₀＝0°)。也就是说，被扫描面13的法线矢量Np₀和扫描中心轴16一致。据此，从双轴扫描反射镜12朝向被扫描面13的激光束的水平方向的光学距离相对于扫描中心轴16是对称的。这样，在此模式中，对于被扫描面13而言，不会产生因激光束从斜方向投射而造成的梯形变形。 

另外，若双轴扫描反射镜12围绕X轴旋转角振幅±θ_x，则法线矢量Nm在垂直方向上旋转。这样，入射平面15以及反射光束矢量Vr相对于XZ平面上下倾斜。 

在此，在图1所示的模式中，由于双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀≠0°，因此双轴扫描反射镜12的垂直扫描角不会像水平扫描角那样成为一个规定的值(4θ_x)，而是依存于现实的入射角α而变化的。更具体而言，入射角α越大垂直扫描角越小，入射角α越小垂直扫描角越大。也就是说，如图1所示，被扫描面13上的扫描轨迹14的上下幅度在被扫描面13的右侧变小，左侧变大(HL₀＞HR₀)。 

上述的状况可以利用矢量的反射公式表示为如下。 

将双轴扫描反射镜12的中心(扫描中心点17)作为原点，水平方向为X轴，与水平方向垂直的方向为Y轴，双轴扫描反射镜12的法线方向为Z轴。针对扫描中心位置的双轴扫描反射镜12的法线矢量Nm ₀＝(0，0，1)，初始入射角α₀的入射光束矢量Vi可以利用围绕Y轴的旋转矩阵R_y以公式3来表示。 

(数式1) 

$\mathrm{Vi}=-{\mathrm{Nm}}_0\·\mathrm{Ry}\left({\mathrm{\α}}_0\right)=-\left(\mathrm{0,0,1}\right)\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\α}}_0& 0& -\sin {\mathrm{\α}}_0\\ 0& 1& 0\\ \sin {\mathrm{\α}}_0& 0& \cos {\mathrm{\α}}_0\end{array}\right]=(-\sin {\mathrm{\α}}_0,0,-\cos {\mathrm{\α}}_0).$ (公式3) 

并且，在使双轴扫描反射镜12围绕X轴旋转角振幅±θ_x时，法 线矢量Nm可以利用围绕X轴的旋转矩阵R_x以公式4来表示。 

(数式2) 

$\mathrm{Nm}={\mathrm{Nm}}_0\·\mathrm{Rx}(\mathrm{\θx}0=\left(\mathrm{0,0,1}\right)\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left(\mathrm{\θx}\right)& \sin \left(\mathrm{\θx}\right)\\ 0& -\sin \left(\mathrm{\θx}\right)& \cos \left(\mathrm{\θx}\right)\end{array}\right]=(0,-\sin \left(\mathrm{\θx}\right),\cos \left(\mathrm{\θx}\right))$ (公式4) 

而且，在仅使双轴扫描反射镜12旋转角振幅θ_x时的反射光束矢量Vr(θ_x)可以利用上述的公式3和公式4以公式5来表示。 

(数式3) 

Vr(θx)＝Vi-2(Nm·Vi)Nm＝(-sinα₀，-2cosα₀ cos(θx)sin(θx)，-cosα₀+2cos²(θx)cosα₀)··(公式5) 

同样，在仅使双轴扫描反射镜12旋转角振幅-θ_x时的反射光束矢量Vr(-θ_x)可以以公式6来表示。 

(数式4) 

Vr(-θx)＝(-sinα₀，2cosα₀ cos(θx)sin(θx)，-cosα₀+2cos²(θx)cosα₀)    (公式6) 

因此，Vr(θ_x)和Vr(-θ_x)所成的角，即垂直扫描角ω可以利用上述的公式5和公式6以公式7来表示。 

(数式5) 

cosω(α)＝Vr(θx)·Vr(-θx)＝1-4cos²(θx)cos²α₀(sin²(θx)-cos²α₀+1)     (公式7) 

例如，θ_x＝±10°时的现实的入射角α和垂直扫描角ω的关系由图2示出。 

如图2所示，在入射角α＝0°时，垂直扫描角ω成为4θ_x＝40°。并且，可以知道随着入射角α的增加(移动到图1的被扫描面13的右侧)，垂直扫描角ω逐渐减小。因此，在初始入射角α₀＝45°，并且在仅使双轴扫描反射镜12围绕Y轴旋转θ_y＝±10°时， 现实的入射角α从35°变化到55°。 

同样，作为现实的入射角α的函数而被表示的垂直扫描角ω(α)的值从ω(35°)＝ωL＝32.5°变化到ω(55°)＝ωR＝22.6°。即扫描光束所描绘的扫描轨迹14的高度左右发生变化。因此在图1中，被投射到被扫描面13的扫描轨迹14的左端的高度HL₀和右端的高度HR₀不同。 

在此，在扫描中心轴16上的从双轴扫描反射镜12到被扫描面13的距离为L时，左端的高度HL₀和右端的高度HR₀能够以公式8和公式9来表示。 

(数式6) 

${\mathrm{HL}}_0=\frac{\mathrm{\π}\×\mathrm{\ωL}}{180}\×\frac{L}{\cos 2\mathrm{\θy}}$ (公式8) 

(数式7) 

${\mathrm{HR}}_0=\frac{\mathrm{\π}\×\mathrm{\ωR}}{180}\×\frac{L}{\cos 2\mathrm{\θy}}$ (公式9) 

图3示出了仅旋转θ_x＝θ_y＝±10°的双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀和扫描轨迹14的左右高度比(HL₀/HR₀)的关系。如图3所示，初始入射角α₀越大，扫描轨迹14的左右高度比也越大。 

如以上所述，在使双轴扫描反射镜12向两个轴方向振动，并以激光束二维扫描被扫描面13的扫描式图像显示装置10，由于朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α≠0°，因此即使朝向被扫描面13的入射角β＝0°，被扫描面13上的扫描轨迹14也会出现梯形变形。 

于是，在本发明的各个实施例1～4中所说明的构成是，通过将因激光束从斜方向被投射(β₀≠0°)到被扫描面13而产生的梯形变形，和因将朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角设为α₀≠0°而产生的梯形变形相互抵消，从而使被扫描面13上的扫描轨迹14成为矩形 形状。 

(实施例1) 

参照图4以及图5，对本发明的实施例1所涉及的扫描式图像显示装置20进行说明。图4是扫描式图像显示装置20的概略构成图。图5是从上方来观看扫描式图像显示装置10和扫描式图像显示装置20的平面图。并且，以与图1所示的不同之处为中心进行说明，对于与图1相同的构成要素赋予相同的参照编号，省略详细说明。 

图4所示的扫描式图像显示装置20与图1所示的扫描式图像显示装置10的不同之处是，被扫描面23不与扫描中心轴16垂直。具体而言，被扫描面23相对于与扫描中心轴16垂直的被扫描面13而言，围绕与水平线垂直的轴，向逆时针方向旋转了角度β₀。也就是说，被扫描面23被设置成使激光束的初始入射角β₀≠0°。进一步而言，被扫描面23的法线矢量Np和扫描中心轴16所成的角与β₀一致。 

以下，参照图5对扫描式图像显示装置10和扫描式图像显示装置20的各个构成要素的位置关系进行详细说明。 

首先，在扫描式图像显示装置10，在从扫描中心点17到被扫描面13上的扫描轨迹14的左端的距离(即“光学距离”，以下相同)为LL，到扫描轨迹14的右端的距离为LR时，则LL＝LR成立。另外，在扫描式图像显示装置20，在从扫描中心点17到被扫描面23上的扫描轨迹24的左端的距离为LL′，到扫描轨迹24的右端的距离为LR′时，则LL′＜LL、LR′＞LR成立。即在实施例1所涉及的扫描式图像显示装置10的被扫描面23，由于激光束从斜方向入射因而产生梯形变形。 

在此，定义从扫描轨迹24的右端延长垂直于扫描中心轴16的垂线和扫描中心轴16的交点为P，从扫描中心点17到点P的距离为A，从扫描轨迹24的右端到点P的距离为B。由于满足B/A＝tan2θ_y、(A-L)/B＝tanβ，因此LR/LR′可以以公式10来表示。 

(数式8) 

$\frac{L}{A}=1-\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0=\frac{\mathrm{LR}}{{\mathrm{LR}}^{\′}}$ (公式10) 

同样，定义从扫描轨迹24的左端延长垂直于扫描中心轴16的垂线和扫描中心轴16的交点为点Q，从扫描中心点17到点Q的距离为C，从扫描轨迹24的左端到点Q的距离为D。由于满足D/C＝tan2θ_y、(L-C)/D＝tanβ，因此LL/LL′可以以公式11来表示。 

(数式9) 

$\frac{L}{C}=1+\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0=\frac{\mathrm{LL}}{{\mathrm{LL}}^{\′}}$ (公式11) 

而且，由于LR＝LL，因此被扫描面23上的扫描轨迹24左端和右端的高度比LR’/LL’可以利用公式10和公式11，以公式12来表示。 

(数式10) 

$\frac{{\mathrm{LR}}^{\′}}{{\mathrm{LL}}^{\′}}=\frac{1+\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}{1-\tan 2{\mathrm{\θ}y\tan \mathrm{\β}}_0}$ (公式12) 

从以上所述，可以知道以下的内容。 

也就是说，由双轴扫描反射镜12二维扫描的激光束的扫描轨迹24，在双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀处于水平面内的情况下，则由于现实的入射角α而左右的高度改变。 

并且，在激光束从斜方向入射(β₀≠0°)到被扫描面23的情况下，由于入射角β而左右高度也会发生改变。因此，若恰当地设定朝向双轴扫描反射镜12的入射角α和朝向被扫描面23的入射角β，则 能够使扫描图形的左右高度相同或使左右高度的比变小。反而言之，由于设置会使高度比变得更大。 

也就是说，可以将各个构成要素设置成，使左右高度比(HL₀/HR₀)和左右光学距离比(LL′/LR′)相互抵消，也就是说使(HL₀/HR₀)×(LL′/LR′)＝1，所述左右高度比(HL ₀/HR₀)是通过以初始入射角α₀在双轴扫描反射镜12进行二维扫描而产生的，所述左右光学距离比(LL′/LR′)是通过以初始入射角β₀将激光束扫描到被扫描面23而产生的。 

因此，针对满足上述公式7的垂直扫描角ω，利用公式8、公式9以及公式12，在公式2的关系成立的条件下设定初始入射角α₀、β₀，则扫描轨迹24的左右高度比成为1。 

(数式11) 

$\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-\mathrm{\θy})}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+\mathrm{\θy})}=\frac{1+\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}{1-\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}$ (公式2) 

在双轴扫描反射镜12的角振幅为θ_x＝θ_y＝±10°的情况下，满足上述公式2的初始入射角α₀、β₀的关系如图6所示。 

这样，要想使由朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀而产生的左右高度比，和由朝向被扫描面23的初始入射角β₀而产生的左右高度比互相抵消，则如图5所示，在从双轴扫描反射镜12的法线矢量Nm的逆时针方向上取初始入射角α₀，在从被扫描面23的法线矢量Np的顺时针方向上取初始入射角β₀。 

在这种情况下，扫描轨迹24受到朝向双轴扫描反射镜12的现实的入射角α的影响，在入射角α变大的右侧高度降低，在入射角α变小的左侧高度增高。与此同时，受到朝向被扫描面23的现实的入射角β的影响，在入射角β变大的右侧高度增高，在入射角β变小的左侧高度降低。也就是说，通过相互抵消而扫描轨迹24接近于矩形。 

并且，得到本发明的效果的构成不受以上所限。也就是说，只要 将初始入射角α₀、β₀设定为，相对于各自的法线矢量Nm、Np为反向旋转就可以。具体而言，只要将初始入射角α₀、β₀的一方设定为相对于法线矢量Nm、Np为顺时针方向，另一方设定为逆时针方向就可以。另外，在针对法线矢量Nm、Np，将初始入射角α₀、β₀取同一方向的情况下，由于两者的相乘效果而造成梯形变形进一步增大。 

例如，从图6中可知，在朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α ₀＝45°时，以朝向被扫描面23的初始入射角β₀＝26°来满足上述的公式2。 

图7A～图7D示出了，朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀＝45°，双轴扫描反射镜12的角振幅固定为θ_x＝θ_y＝±10°，使朝向被扫描面23的初始入射角β₀发生变化的情况下的扫描轨迹14、24、24A、24B。在此，采用的是垂直扫描频率比水平扫描频率高的垂直快速的李萨如(Lissajous)扫描，不论将扫描轨迹14、24、24A、24B哪一个设为快速，图形都是相同的。 

图7A示出了初始入射角β₀＝0°的图，即示出了与扫描中心轴16垂直的被扫描面13上的扫描轨迹14。如图7A所示，扫描轨迹14的左右的高度为HL₀＞HR₀。 

图7B示出了初始入射角β₀＝-26°(由于与初始入射角α₀的方向相反，因此为负号)的情况下的扫描轨迹24。该初始入射角α₀、β₀的组合满足公式2。即扫描轨迹24的左右的高度为HL＝HR。由于左右的高度成为相同，因此显示图像时的无效扫描区域成为最小。在此，“无效扫描区域”是指，扫描轨迹24中实际上没有被显示的图像的区域。 

图7C示出了初始入射角β₀＝-45°的情况下的扫描轨迹24A。从图7B的状态进一步使初始入射角β₀变大，由于入射角β的影响而梯形区域增大。这样，扫描轨迹24A的左右的高度比成为HL＜HR，无效扫描区域增加。 

图7D示出了初始入射角β₀＝26°的情况下的扫描轨迹24B。也 就是将初始入射角β₀取与图7B相反的方向的情况下的扫描图形。从原本左端的高度高的图7A的状态，左端进一步扩大，成为HL＞HR。其比为(HL/HR)＞(HL₀/HR₀)，无效扫描区域进一步增大。 

这样，在被扫描面23相对于扫描中心轴16为倾斜设置的情况下，通过恰当地设定朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀和朝向被扫描面23的初始入射角β₀，从而能够抑制扫描轨迹24的形状的梯形变形。结果是实现了无效扫描区域较少的良好的图像显示。 

通常，如图1所示，在被扫描面13相对于扫描中心轴16被设置为垂直的情况下，在入射光束和扫描光束不干涉的范围内，尽量使初始入射角α₀变小为好。但是，如图3所示，在需要将被扫描面23相对于扫描中心轴16倾斜设置的情况下，就需要考虑上述的这种初始入射角α₀、β₀的关系。 

(实施例2) 

以下，参照图8A、图8B以及图9，对本发明的实施例2所涉及的扫描式图像显示装置进行说明。图8A是扫描式图像显示装置的平面图。图8B是扫描式图像显示装置的侧视图。图9是构成扫描式图像显示装置的构成要素的位置关系的模式图。并且，在图8A以及图8B中仅示出了扫描式图像显示装置的左侧部分，右侧也具有同样的构成。并且，对于与实施例1相同的构成要素赋予相同的参照符号，并省略详细说明。 

实施例2所涉及的扫描式图像显示装置是被佩戴在用户的头部的眼镜型头戴式显示器(HMD：Head-Mounted Display)30。该眼镜型HMD30具有：被设置在用户的眼睛的前方的透镜31，和一端与透镜31的外框部连接而另一端被固定在用户的侧头部的眼镜腿32。 

在透镜31的与用户的眼睛相对的一侧的面上具有全息反射镜33。该全息反射镜33与实施例1的被扫描面23相对应，并且作为偏转部，具有将被扫描的激光束向用户的眼睛方向偏转的功能。 

眼镜腿32除了保持有与实施例1具有相同的构成的光源11和双轴扫描反射镜12，并且还具有将从光源11射出的激光束导入到双轴扫描反射镜12的反射镜(反射体)34、35以及控制眼镜型HMD30的各个部的控制部36。 

在上述构成的眼镜型HMD30中，从光源11射出的激光束经由反射镜34、35，入射到双轴扫描反射镜12。双轴扫描反射镜12通过旋转角振幅θ_x、θ_y，从而以入射的激光束来二维扫描全息反射镜33。全息反射镜33将由双轴扫描反射镜12扫描的激光束向用户的眼睛的方向偏转。该激光束入射到用户的眼睛，并在视网膜上形成图像。 

全息反射镜33例如是形成李普曼全息图的光聚合物层。并且，通过赋予波长选择性，从而能够仅反射从光源11射出的激光束的波长。这样，用户就可以同时看到外边的景色和由激光光束描绘的图像。 

如图8A所示，光源11射出的激光束的朝向是，从用户一侧来看是从后方朝向前方。另外，由反射镜34、35反射的激光束，从用户一侧来看是从前方朝向后方入射到双轴扫描反射镜12的。并且，由双轴扫描反射镜12扫描的激光束，从用户一侧来看是从左后方朝向右前方入射到全息反射镜33的。 

在此，眼镜型HMD30的各个构成要素被设置成，该眼镜型HMD30的入射平面15在双轴扫描反射镜12位于扫描中心位置的情况下，从用户的方向来看成为水平面。也就是说，图8A是从与入射平面15垂直的方向来看眼镜型HMD30的图。 

这样，在图8A，朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀被设定在相对于双轴扫描反射镜12的法线的逆时针方向上。并且，朝向全息反射镜33的初始入射角β₀被设定在相对于全息反射镜33的法线的顺时针方向上。 

在此，在朝向全息反射镜33的初始入射角β₀＝54.5°，从用户的眼睛来看激光束的水平视角为100°，垂直视角为56°(即16∶9)的情况下，如以上所述，由于朝向双轴扫描反射镜12的初 始入射角α₀的大小的影响，扫描轨迹的形状发生变化，双轴扫描反射镜12所必须的旋转角也发生变化。 

具体而言，满足上述公式2的条件的朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀＝70°、θ_x＝±20°、θ_y＝±7.2°。 

根据此状态，使初始入射角α0发生变化的情况下的扫描轨迹的变化状态如图10A～图10F所示。 

图10A示出了满足上述公式2的条件的初始入射角α₀＝70°的情况下的扫描轨迹。此时，扫描轨迹的上下边成为平行，从宽W×高H的图像显示区域(以虚线表示)多余出来的无效扫描区域为最小。 

在以下的图10B～图10F中示出了，以确保宽W×高H的图像显示区域的状态，来使初始入射角α₀变小的情况下的扫描轨迹的形状。并且可以知道，初始入射角α₀越小，扫描轨迹右边的高度HR就越大，上下边成为非平行状态，无效扫描区域增大。 

在这种情况下，朝向全息反射镜33的初始入射角β₀＝54.5°，由于该角度比较大，因此，满足上述公式2的朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀＝70°，也成为一个非常大的角度。并且，此时所需要的双轴扫描反射镜12的垂直方向的角振幅θ_x为±20°，也是一个大的值。 

然而，在小型且快速振动的双轴扫描反射镜12中，实现角振幅θ _x＝±20°是比较困难的。因此，对在初始入射角α₀设定比上述的(70°)更小的值的情况下的无效扫描区域的变化进行了评价。 

图11是对全息反射镜33上的扫描轨迹进行简化后的模式图。 

图11所示的模式图是通过以直线来连接扫描轨迹上的端点而对扫描轨迹进行简化的图。通过计测该模式图的各个部位的面积，从而能够评价针对W×H的图像显示区域的无效扫描区域的大小。 

各个实施例2中的评价例子由图12A和图12B示出。 

图12A示出了利用图11的模式图而算出的朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀和无效面积比例的关系的结果。并且，“无效面积比 例”＝“无效扫描区域的面积”/“图像显示区域的面积(W×H)”。图12B示出了利用图12的模式图而算出朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀和扫描轨迹的梯形比的关系的结果。更具体而言，描绘了针对初始入射角α₀的梯形比(＝HR/H)。 

无效面积比例如图12A所示，初始入射角α₀＝0°时成为最大(约为0.63)，初始入射角α₀＝70°时成为最小(约为0.23)。同样，梯形比如图12B所示，初始入射角α₀＝0°时为最大(约为2.2)，初始入射角α₀＝70°时为最小(1.0)。即无效面积比例以及梯形比例随着初始入射角α₀的增加而减少。 

并且，初始入射角α₀＝60°时的无效面积比例约为4.3，与初始入射角α₀＝0°时相比减少了一半(无效面积比例的最大值以及最小值的中间)。并且，此时的梯形比为1.5。 

因此，针对朝向全息反射镜33的初始入射角β₀的值，只要将朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀设定成能够使梯形比成为1.5，则能够使无效扫描区域减少一半。 

在此，上述公式2的左边表示因朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀而产生的梯形比，右边表示因朝向全息反射镜33的初始入射角β₀而产生的梯形比，这样，要想将无效面积比例抑制在最大值的一半，则需要满足公式13。 

(数式12) 

$1.5\×\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-\mathrm{\θy})}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+\mathrm{\θy})}=\frac{1+\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}{1-\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}$ (公式13) 

也就是说，要想使无效扫描面积比例成为最大值的一半以下，则需要利用公式2以及公式12来设置各个构成要素，以使初始入射角α₀、β₀满足公式1。 

(数式13) 

$\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-\mathrm{\θy})}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+\mathrm{\θy})}\≤\frac{1+\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}{1-\tan 2\mathrm{\θ}y\tan {\mathrm{\β}}_0}\≤1.5\×\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-\mathrm{\θy})}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+\mathrm{\θy})}$ (公式1) 

也就是说，若满足公式1的关系，就能够使相对于图像显示区域的无效区域减少一半。 

(实施例3) 

以下，参照图13A、图13B、图13C以及图14对本发明的实施例3所涉及的扫描式图像显示装置进行说明。图13A是扫描式图像显示装置的平面图。图13B是扫描式图像显示装置的侧视图。图13C是包括图13A所示的扫描中心轴16的与水平线垂直的面的剖面图。图14是示出构成扫描式图像显示装置的构成要素的位置关系的模式图。并且，在图13A～图14仅示出了扫描式图像显示装置的左侧部分，不过右侧部分也是同样的构成。并且，对于与实施例1和实施例2相同的构成要素赋予相同的参考符号，并省略详细说明。 

实施例3所涉及的扫描式图像显示装置是眼镜型HMD40。实施例3所涉及的眼镜型HMD40基本上具有与实施例2所涉及的眼镜型HMD30同样的构成，透镜41与通常的眼镜同样，前方倾斜β(通常为10°左右)。并且，与此相对应，反射镜44、45被设置在双轴扫描反射镜12的下方，并使激光束从下方入射到双轴扫描反射镜12。 

更具体而言，与眼镜型HMD30相比，眼镜型HMD40是以透镜41的上端向前方移动，下端向后方移动了状态而倾斜的。并且，向此方向的倾斜角度针对于垂直于水平线的面为β₀。并且，反射镜44、45使从光源11射出的激光束，从包括扫描中心轴16的垂直的平面上，且从扫描中心轴16的下侧入射到双轴扫描反射镜12。 

这相当于针对图1在与水平线垂直的方向上设置入射平面15。也就是说，如图13C所示，从水平方向(与入射平面15垂直的方向)来看眼镜型HMD30的情况下，朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α ₀被设定为，针对双轴扫描反射镜12的法线为逆时针方向。并且，朝向全息反射镜33的初始入射角β₀被设定为，针对全息反射镜33的法线为顺时针方向。 

在此，在朝向全息反射镜33的初始入射角β₀＝10°时，满足公式2的朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角为α₀＝19.5°。因此，如初始入射角为α＝19.5°、β＝10°，则能够通过使透镜41倾斜来解消梯形变形。 

但是，如图13A所示，全息反射镜33还针对扫描中心轴16在水平方向上倾斜。换而言之，全息反射镜33的倾斜状态为，与入射平面15以锐角(≠90°)交叉。这样，扫描轨迹的右上离双轴扫描反射镜12最远，右上方向成为扩大的状态。 

图15A、图15B以及图15C示出了具有上述构成的眼镜型HMD40的全息反射镜33上的扫描轨迹的形状。 

图15A示出了初始入射角α₀＝0°时的扫描轨迹。此时的扫描轨迹的形状成为，由于全息反射镜33向前倾斜，因此向上方扩大。并且，与此同时由于右侧比较远，因此向右上方扩大。 

图15B示出了初始入射角α₀＝19.5°时的扫描轨迹。这样，通过将初始入射角α₀、β₀设定成满足公式2，从而向上方的扩大得以缓解，左右边几乎成为平行。但是，由于右侧比较远而向右上方扩大，因此扫描线向斜方向倾斜，从而导致以虚线表示的图像显示区域的矩形变小。 

于是，如图15C所示，若将图15B的状态作为基准，使双轴扫描反射镜12按照各个旋转轴(X轴、Y轴)来围绕双轴扫描反射镜12的法线旋转，则扫描轨迹也跟随着旋转。这样，就能够使扫描线不向斜方向倾斜。双轴扫描反射镜12的旋转方向为，离扫描中心点17最远的扫描轨迹上的点向入射平面15接近的方向。 

具体而言，在图15B中，离扫描中心点17最远的扫描轨迹上的点为右上的点R。并且，入射平面15是包括扫描中心轴16的与水平线垂直的面。也就是说，如图15C所示，从图15B所示的状态，若将双轴扫描反射镜12设置为向逆时针方向旋转7°，则扫描轨迹的左右边几乎成为垂直，扫描线的倾斜也可以得到解决。据此，能够确保图像 显示区域，虽然在图像显示区域的上下部分仍然残留有无效扫描区域，但是与图15A以及图15B相比，扫描线几乎成为垂直且平行，从而能够很好地进行显示。 

如以上所述，在利用了双轴扫描反射镜12的扫描式图像显示装置中，通过恰当地设置朝向双轴扫描反射镜12的初始入射角α₀，朝向全息反射镜33(被扫描面)的初始入射角β₀以及围绕双轴扫描反射镜12的法线而设置的角度，从而能够很好地进行显示。 

并且，在本实施例中虽然设想的是双轴共振反射镜，以李萨如(Lissajous)图形为例进行了说明，不过扫描轨迹本身即使是通常的光栅扫描也完全同样。 

(实施例4) 

以下，参照图16对将本发明的扫描式图像显示装置适用于车辆的实施例4进行说明。图16示出了搭载了本发明的扫描式图像显示装置的车辆50。更具体而言，图16是从车辆50的车内向前方看的图。并且，对于与实施例1～3相同的构成赋予相同的参照符号，在此省略详细说明。 

如图16所示，车辆50主要具有：座椅(图中被省略)、被设置在座椅的前方的仪表板51、被设置在仪表板51的上方的挡风玻璃52、被设置在仪表板51的与驾驶席向对的面上的仪表盘53、后视镜54以及方向盘55。 

在具有上述构成的车辆50中，光源11以及双轴扫描反射镜12(在图16中省略图示)被保持在仪表板51的内部。并且，全息反射镜33分别被安装在挡风玻璃52的与座椅(驾驶席和副驾驶席)相对的位置和仪表盘53上。并且，在双轴扫描反射镜12被扫描的激光束由被设置在仪表板51的投射开口部56、57投射到各个全息反射镜33。 

具体而言，激光束从被设置在仪表板51的中央部的投射开口部56，被投射向位于方向盘55的背后的仪表盘53。并且，激光束还从被设置在仪表板51的上面的投射开口部57，被投射向挡风玻璃52。 

并且，在挡风玻璃52以及仪表盘53中也可以不利用全息反射镜33，而可以利用反射屏幕以及半透过扩散屏幕等。 

据此，在仪表盘53显示速度表以及各种指示器，在挡风玻璃52上显示速度、夜视图像、对行人以及障碍物的冲突警告显示等。 

这样，通过本发明中的方法，由于激光束能够从斜方向投射到被扫描面，因此能够在驾驶席的有限的空间中组装扫描式图像显示装置，并且能够将文字和记号等显示到各个位置。 

以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但是本发明并非受到附图所示实施例所限。在与本发明相同的范围或均等的范围内，能够对附图所示的实施例进行各种修改以及变形。 

本发明所涉及的扫描式图像显示装置能够对扫描图形的形状进行恰当地设定，从而能够应用于眼镜型HMD等图像显示装置、显示系统等。 

Claims (6)

1.一种扫描式图像显示装置，包括光源和扫描部，所述光源射出激光束，所述扫描部通过使反射面二维地旋转，从而以该激光束二维扫描被扫描面，所述反射面反射从所述光源射出的激光束，

在将所述扫描部保持在所述反射面的旋转中心位置的状态下，在从垂直于入射平面的一侧来看的情况下，

所述光源和所述扫描部被设置的位置关系使得，从所述光源射出的激光束，以该激光束的入射位置上的所述反射面的第一法线为基准，朝顺时针方向以及逆时针方向中的一个方向倾斜初始入射角α₀，并以该初始入射角α₀来入射到所述反射面，

并且，所述扫描部和所述被扫描面被设置的位置关系使得，由所述扫描部扫描的激光束，以该激光束的入射位置上的所述被扫描面的第二法线为基准，朝顺时针方向以及逆时针方向中的另一个方向倾斜初始入射角β₀，并以该初始入射角β₀入射到所述被扫描面，

所述入射平面是由入射到所述扫描部的激光束和由所述扫描部扫描到所述被扫描面的激光束来定义的，

所述扫描部，通过围绕与所述入射平面垂直的第一旋转轴旋转角振幅±θ_y，并且围绕与所述第一法线以及所述第一旋转轴均垂直的第二旋转轴旋转角振幅±θ_x，从而以从所述光源输出的激光束二维扫描所述被扫描面，

由围绕所述第二旋转轴旋转了+θ_x的所述扫描部扫描的激光束，和由围绕所述第二旋转轴旋转了-θ_x的所述扫描部扫描的激光束所成的角为垂直扫描角ω(α)，该垂直扫描角ω(α)作为激光束朝向所述扫描部的现实的入射角α的函数，满足公式1，其中(α₀-θ_y)≤α≤(α₀+θ_y)，

$\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-{\mathrm{\θ}}_y)}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+{\mathrm{\θ}}_y)}\≤\frac{1+{\tan 2\mathrm{\θ}}_y{\tan \mathrm{\β}}_0}{1-{\tan 2\mathrm{\θ}}_y{\tan \mathrm{\β}}_0}\≤1.5\×\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-{\mathrm{\θ}}_y)}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+{\mathrm{\θ}}_y)}$ ……公式1。

2.如权利要求1所述的扫描式图像显示装置，

所述垂直扫描角ω(α)进一步满足公式2

$\frac{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0-{\mathrm{\θ}}_y)}{\mathrm{\ω}({\mathrm{\α}}_0+{\mathrm{\θ}}_y)}\≤\frac{1+{\tan 2\mathrm{\θ}}_y{\tan \mathrm{\β}}_0}{1-{\tan 2\mathrm{\θ}}_y{\tan \mathrm{\β}}_0}$ ……公式2。

3.如权利要求1所述的扫描式图像显示装置，

在所述被扫描面相对于所述入射平面以锐角交叉的状态而被设置的情况下，在使所述第一以及第二旋转轴以所述第一法线为旋转中心，按照规定的旋转方向旋转规定的角度的状态下，所述扫描部被设置，

所述规定的旋转方向是指，在由所述扫描部扫描的激光束向所述被扫描面的入射位置中，从离所述扫描部最远的入射位置逐渐向所述入射平面接近的方向，

所述规定的角度是指，使所述被扫描面上的扫描轨迹的左右边几乎垂直的角度。

4.一种眼镜型头戴式显示器，具有：被设置在用户眼睛的前面的透镜；一端与所述透镜连接，而另一端被固定在用户的侧头部的眼镜腿；以及权利要求l中所记载的扫描式图像显示装置，

所述光源以及所述扫描部被保持在所述眼镜腿上，

所述被扫描面被设置在所述透镜的与用户的眼睛相对的一侧，并且还具有使由所述扫描部扫描的激光束向用户的眼睛的方向偏转的功能。

5.如权利要求4所述的眼镜型头戴式显示器，

所述眼镜腿还保持有反射体，该反射体改变从所述光源射出的激光束的朝向，以使该激光束入射到所述扫描部，

所述光源和所述反射体以及所述扫描部被设置的位置关系使得，在从用户一侧来看时，从所述光源朝向所述反射体的激光束是从后方朝向前方行进的，并且从所述反射体朝向所述扫描部的激光束是从前方朝向后方行进的。

6.一种车辆，具有座椅、被设置在座椅的前方的仪表板、被设置在所述仪表板的上方的挡风玻璃以及权利要求1中所记载的扫描式图像显示装置，

所述光源以及所述扫描部被保持在所述仪表板，

所述被扫描面被设置在所述挡风玻璃的与所述座椅相对的位置，并且所述被扫描面还具有使由所述扫描部扫描的激光束向坐在所述座椅的用户的眼睛方向偏转的功能。

Images