JP2006343397A - Image projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)共振ミラーを用いてレーザ光をラスタースキャンし画像をスクリーンに投影する画像投影装置に関する。 The present invention relates to an image projection apparatus that raster scans laser light using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) resonant mirror and projects an image on a screen.
従来、例えばパーソナルコンピュータに保存された画像をスクリーンに投影するにはプロジェクタ(画像投影装置)が利用される。 Conventionally, for example, a projector (image projection apparatus) is used to project an image stored in a personal computer onto a screen.
この画像投影装置における画像の投影方式としては、投影すべき画像を表示させた透過型の液晶パネルの一面側から強力な光を透過させて光学画像を生成し、この光学画像を光学レンズを通し拡大してスクリーンに投影する透過光方式がある。 As an image projection method in this image projection apparatus, an optical image is generated by transmitting strong light from one side of a transmissive liquid crystal panel on which an image to be projected is displayed, and this optical image is passed through an optical lens. There is a transmitted light system that magnifies and projects the image onto a screen.
一方で、投影すべき画像の画素を構成するRGB3色のレーザ光線をスクリーン上に照射しラスタースキャンして投影するレーザ光スキャン方式がある(例えば、特許文献1参照。)。 On the other hand, there is a laser beam scanning method in which a screen is projected by irradiating a laser beam of three RGB colors constituting pixels of an image to be projected onto a screen (see, for example, Patent Document 1).
このようなレーザ光スキャン方式による画像投影装置の場合、レーザ光をスキャンさせるためにマイクロメカニカルミラーやガルバノミラー等を用いる必要がある。特許文献1には、ミラーとして所謂ジンバル構造のものを使用してもよいことが記載されている。 In the case of such a laser beam scanning image projection apparatus, it is necessary to use a micromechanical mirror, a galvanometer mirror, or the like in order to scan the laser beam. Patent Document 1 describes that a mirror having a so-called gimbal structure may be used.
またジンバル構造のミラーとしてMEMS共振ミラーが市販されている(例えば、非特許文献1参照。)。
前記従来のレーザ光線をラスタースキャンするデバイスにおいては、メカニカルミラーを必要とするが、非特許文献1に示されるようなMEMS応用の共振ミラーを用いた場合は、高速でスキャンする水平スキャンにおいて共振動作を用いる。 In the conventional device for raster scanning of laser beams, a mechanical mirror is required. However, when a resonant mirror for MEMS application as shown in Non-Patent Document 1 is used, resonant operation is performed in a horizontal scan for scanning at high speed. Is used.
しかし、この共振動作の際にはスキャン動作に伴うスキャン速度がサインカーブを描いて変化するために、水平走査の中央部に比べて左右の切り返し部分のスキャン速度が遅く変化する。このため、スクリーン上に表示される投影画像の中央部が暗くなって左右の縁辺部が明るくなってしまうという問題があった。 However, since the scanning speed accompanying the scanning operation changes in a sine curve during this resonance operation, the scanning speed of the left and right cut-back portions changes slower than the central portion of the horizontal scanning. For this reason, there has been a problem that the center portion of the projected image displayed on the screen becomes dark and the left and right edge portions become bright.
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、MEMS共振ミラーを用いてレーザ光線をラスタースキャンする場合でも、投影画像の明度が均一になるような画像投影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an image projection apparatus in which the brightness of a projected image is uniform even when a laser beam is raster scanned using a MEMS resonant mirror. To do.
請求項1に記載の画像投影装置は、MEMS共振ミラーを用いてレーザ光をラスタースキャンし画像をスクリーンに投影する画像投影装置において、水平方向のラスタースキャン速度の変化に対応してレーザ光の発光強度を調整する制御手段を備えたことを特徴としている。 The image projection apparatus according to claim 1, wherein a laser beam is raster-scanned using a MEMS resonant mirror and an image is projected onto a screen, and the laser beam is emitted in response to a change in a horizontal raster scan speed. A control means for adjusting the strength is provided.
請求項2に記載の画像投影装置は、前記請求項1に記載の画像投影装置において、水平方向のラスタースキャンの左右両端の一定期間において、投影画像の出力を禁止することを特徴としている。
The image projection apparatus according to
請求項1に記載の画像投影装置によれば、水平方向のラスタースキャン速度の変化に対応してレーザ光の発光強度を調整するので、スクリーン上に投影された画像の輝点を均等な明るさにできるようになる。 According to the image projecting device of the first aspect, since the emission intensity of the laser light is adjusted in response to the change in the raster scan speed in the horizontal direction, the bright spots of the image projected on the screen have uniform brightness. To be able to.
請求項2に記載の画像投影装置によれば、前記請求項1に記載の画像投影装置において、水平方向のラスタースキャンの左右両端の一定期間において、投影画像の出力を禁止するので、垂直方向スキャンを伴うミラー旋回動作の不安定期でしかも水平スキャン速度の変動が著しい左右両端部分の画像出力をブランクにしてより歪みのない画像を投影できるようになる。
According to the image projecting device according to
よって、本発明によれば、MEMS共振ミラーを用いてレーザ光線をラスタースキャンする場合でも、投影画像の明度が均一になるような画像投影装置を提供できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an image projection apparatus in which the brightness of a projected image is uniform even when a laser beam is raster scanned using a MEMS resonant mirror.
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るMEMS共振ミラーによりレーザ光線をラスタースキャンしてスクリーンに画像投影する画像投影装置を用いた画像投影システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image projection system using an image projection apparatus that raster-scans a laser beam with a MEMS resonant mirror according to an embodiment of the present invention and projects an image on a screen.
この画像投影装置は、画像投影制御回路10をはじめとして、この画像投影制御回路10から出力されるR,G,B3原色の画像信号に応じた赤色レーザ光線,緑色レーザ光線,青色レーザ光線をそれぞれ発光出力するための光学レンズ系Lを含む赤レーザ光源12R,緑レーザ光源12G,青レーザ光源12B、各レーザ光源12R,12G,12Bからのレーザ光線を1画素密度のRGBレーザ光線LRGBに集束させるためのトライクロイックプリズム13、及びこのトライクロイックプリズム13により集束されて出力された1画素密度のRGBレーザ光線LRGBをスクリーン14の方向に反射すると共に当該スクリーン14の被投影面14aに対してラスタースキャンするためのMEMS共振ミラー15を主な構成要素として備えている。
This image projection apparatus includes an image
そして、画像投影制御回路10への画像情報源として、パーソナルコンピュータ11が接続される。なお、投影すべき画像はパーソナルコンピュータ11にて記憶管理されて出力される画像データに限らず、デジタルカメラ等、各種画像,映像機器から出力される画像情報であればよい。
A personal computer 11 is connected as an image information source to the image
画像投影制御回路10(図2参照)には、パーソナルコンピュータ11から出力された画像情報信号を入力するためのシステムインターフェイス16、システムインターフェイス16により入力された画像情報信号に基づき1画面分の画像データを記憶するための半導体メモリからなるフレームメモリ17、システムインターフェイス16により入力された画像情報信号およびフレームメモリ17に記憶された1画面分の画像データに従いR,G,B3原色の各画像信号SigR,SigG,SigBを各画素毎にそれぞれ前記赤レーザ光源12R,緑レーザ光源12G,青レーザ光源12Bに出力すると共に、これに伴いMEMS共振ミラー15に対する垂直スキャン制御信号SigYおよび水平スキャン制御信号SigX(ラスタースキャン制御信号)を出力するためのミラー/レーザコントローラ18が備えられる。
The image projection control circuit 10 (see FIG. 2) has a
図2は、前記画像投影装置における画像投影制御回路10の内部構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the image
図3は、前記画像投影制御回路10のミラー/レーザコントローラ18に備えられる垂直スキャン制御信号SigYにより飛び越し走査を行わせるためのステップ変換回路を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a step conversion circuit for performing interlaced scanning by the vertical scan control signal SigY provided in the mirror /
MEMS共振ミラー15は、非特許文献1で示されるように、周囲に永久磁石を配したシリコンウエハを加工してなるジンバル状のミラーを有し、当該ミラー内に配線されている電線に電流を流して電磁的に動作させ、その電流波形を制御することでミラーの向きをX方向およびY方向に旋回させるもので、このMEMS共振ミラー15については一般に商品化されている。 As shown in Non-Patent Document 1, the MEMS resonant mirror 15 has a gimbal-like mirror formed by processing a silicon wafer having a permanent magnet arranged around it, and a current is supplied to an electric wire wired in the mirror. The mirror is rotated in the X direction and the Y direction by controlling the current waveform by electromagnetically operating it, and the MEMS resonant mirror 15 is generally commercialized.
MEMS共振ミラー15は、ミラーの大きさや重さ、ステムの弾性などの組み合わせによって固有の振動数を有し、この固有振動数にあわせて電流波形を制御して首振り運動させることで、比較的高速でしかも低消費電力で駆動できる特徴がある。一方、固有振動数に関係なく一定の電流を流すことで、ある角度に安定させ、電流の大きさをステップ状に変化させて異なる角度に遷移させる、スタティック駆動と呼ばれる駆動方法もあるが、この場合、固有振動数よりもずっと低い周波数、すなわち、ゆっくりとしか遷移動作させることができない特徴がある。 The MEMS resonant mirror 15 has a specific frequency depending on a combination of the size and weight of the mirror, the elasticity of the stem, and the like, and by controlling the current waveform in accordance with the natural frequency and swinging it, It has the feature that it can be driven at high speed and with low power consumption. On the other hand, there is a drive method called static drive that stabilizes at a certain angle by flowing a constant current regardless of the natural frequency and changes the magnitude of the current stepwise to make a transition to a different angle. In some cases, the transition operation is performed at a frequency much lower than the natural frequency, that is, slowly.
本画像投影装置においては、X方向の駆動信号として正負の矩形波形を交互に与えることで水平方向の高速首振り運動をさせ、Y方向には電流値を変化させた駆動信号を与えることで垂直方向のスタティック駆動を行わせる。 In this image projection apparatus, by applying positive and negative rectangular waveforms alternately as drive signals in the X direction, a high-speed swing motion in the horizontal direction is performed, and in the Y direction, a drive signal with a changed current value is applied in the vertical direction. Make the direction static drive.
図4は、前記画像投影システムにおけるMEMS共振ミラー15の水平方向首振り動作の様子をグラフにして示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a state of the horizontal swing operation of the MEMS resonant mirror 15 in the image projection system as a graph.
図5、図6は、MEMS共振ミラー15の垂直方向の首振り動作を説明するための図である。 5 and 6 are diagrams for explaining the swinging operation of the MEMS resonant mirror 15 in the vertical direction.
図7は、MEMS共振ミラー15の垂直首振り動作に伴いミラーがステップ応答して安定するまでの様子を拡大波形にして示す図である。 FIG. 7 is an enlarged waveform view showing the state until the mirror is step-responseed and stabilized as the MEMS resonant mirror 15 swings vertically.
輝度の高い光点をラスタースキャンして画像を表示する場合、フレーム周波数は60Hz以上必要であるとされる。ここで、本画像投影装置において、走査線数を600本とし、フレーム周波数を60Hzとする場合は、ライン周波数が36KHzとなる。 When displaying an image by raster scanning a light spot with high luminance, the frame frequency is said to be 60 Hz or more. Here, in this image projection apparatus, when the number of scanning lines is 600 and the frame frequency is 60 Hz, the line frequency is 36 KHz.
しかし、ミラーの首振り動作は、テレビジョン信号におけるビームスキャン波形と同様に、例えば図5で示すような、のこぎり波形に対応させて動作させるのが理想であるが、前述した通りMEMS共振ミラー15が有する特徴から、1mm角程度のスタティック駆動によりこのようなのこぎり波形に対応させた首振りのステップ動作をさせ、当該首振り動作を36KHzの周波数で行わせるのは無理である。 However, the mirror swinging operation is ideally performed in accordance with a sawtooth waveform as shown in FIG. 5, for example, similarly to the beam scan waveform in the television signal, but as described above, the MEMS resonant mirror 15 is operated. Therefore, it is impossible to perform a swinging step operation corresponding to such a sawtooth waveform by static driving of about 1 mm square and to perform the swinging operation at a frequency of 36 KHz.
そこで、本実施形態の画像投影装置においては、36KHzの4分の1である9KHzの共振周波数で首振り動作するように共振ミラー15を設計し、1往復で2ラインの線を描くように動作させる。この場合に、60Hzのフレーム周波数とするとライン数が300本になってしまうので、フレーム周波数を30Hzとし、そのかわりに1フレームを2フィールドに分け、60Hzのフィールド周波数で1本おきにラインを描くことで、1フィールド目で奇数ラインを2フィールド目で偶数ラインを描き、合わせて600本のラインを描くように構成する。この手法はテレビジョンなどにおける飛び越し走査と呼ばれる技術手法と同様である。 Therefore, in the image projection apparatus of the present embodiment, the resonance mirror 15 is designed to swing at a resonance frequency of 9 KHz, which is a quarter of 36 KHz, and operates so as to draw two lines in one round trip. Let In this case, if the frame frequency is 60 Hz, the number of lines becomes 300. Therefore, the frame frequency is set to 30 Hz. Instead, one frame is divided into two fields, and lines are drawn every other line at the field frequency of 60 Hz. Thus, the odd lines are drawn in the first field, the even lines are drawn in the second field, and a total of 600 lines are drawn. This method is similar to a technical method called interlaced scanning in a television or the like.
すなわち、本実施形態の画像投影装置におけるMEMS共振ミラー15では、その飛び越し走査を行わせるために、図6で示すように、折り返しの際の首振りのステップ量を2分の1にして、上りでは2,4,6,8,10,12の段を、下りでは11,9,7,5,3,1の段を走査するようにする。同図6では、ステップ数が上り下りそれぞれ6段で合計12段であるが、600本の走査線数とする場合には300段ずつのステップ数にすればよい。
That is, in the MEMS resonant mirror 15 in the image projection apparatus of this embodiment, in order to perform the interlaced scanning, as shown in FIG. In this case,
縦方向の首振り動作は、図5で示したようなのこぎり波形に対応させて動作させるのがテレビジョンなどと同様で一般的な手法であるが、当該図5で示したのこぎり状の階段波形では、一番上の段から下の段に切り替わるときの角度変異量が大きく、ミラーがステップ応答して安定するまでの時間が長くなってしまうので、一番上から戻るときに一気に一番下までは戻らず、そのまま逆方向にステップ動作する方法を採用するものである。 The vertical swing operation is the same as that for a television or the like, and is performed in accordance with the sawtooth waveform as shown in FIG. 5, but the saw-like staircase waveform shown in FIG. Then, the amount of angle variation when switching from the top level to the bottom level is large, and it takes a long time for the mirror to respond to the step response and stabilize, so when returning from the top level, A method of stepping in the reverse direction as it is without returning to the above is adopted.
図4で示すMEMS共振ミラー15の水平方向首振り動作の様子において、縦軸tは時間、横軸xは首振り角度である。つまり、サインカーブを描いているグラフが時間tに対するスクリーン14上の輝点の動きを表現している。ここで、実際のスクリーン14上では、ミラーの縦方向スキャン(垂直走査)がステップ動作をするので、図4のa点からb点までとc点からd点までの線はスクリーン上で横一直線の表示となる。一方、b点からc点までとd点からe点まではミラーが縦方向にステップ応答しているので直線となることができない。そこで、このような垂直スキャンが伴うところの水平スキャンの両端の部分での画像の投影を禁止する。 In the state of the horizontal swing operation of the MEMS resonant mirror 15 shown in FIG. 4, the vertical axis t is time, and the horizontal axis x is the swing angle. That is, the graph depicting the sine curve represents the movement of the bright spot on the screen 14 with respect to time t. Here, since the vertical scanning of the mirror performs a step operation on the actual screen 14, the lines from point a to point b and point c to point d in FIG. 4 are horizontal straight lines on the screen. Will be displayed. On the other hand, since the mirror is step-responsive in the vertical direction from the point b to the point c and from the point d to the point e, it cannot be a straight line. Therefore, the projection of images at both ends of the horizontal scan where such a vertical scan is involved is prohibited.
すなわち、図6で示したMEMS共振ミラー15の首振り動作の波形は、これはそのままミラーに印加する信号電流に対応しているが、実際のミラーの動きは、当該ミラーが持っている慣性モーメントなどの影響によって、応答動作を開始してから安定するまでに時間が掛かるので、図7に示すように、各ステップ応答動作の初期に不安定動作期間tmが存在する。 That is, the waveform of the swing motion of the MEMS resonant mirror 15 shown in FIG. 6 corresponds to the signal current applied to the mirror as it is, but the actual movement of the mirror is the moment of inertia of the mirror. Because of this, it takes time from the start of the response operation to stabilization, and as shown in FIG. 7, there is an unstable operation period tm at the beginning of each step response operation.
この図7において、a点、b点、c点、d点、e点の時間的な位置は前記図4で示したMEMS共振ミラー15の水平方向首振り動作の該当する位置(a点〜e点)と同じである。 In FIG. 7, the temporal positions of points a, b, c, d, and e correspond to the positions (a to e) corresponding to the horizontal swing operation of the MEMS resonant mirror 15 shown in FIG. Point).
このように、水平方向の共振スキャンの左右両サイドに表示しない(RGBレーザ発光しない)期間を設けて、その間に垂直方向のステップ動作の過渡応答が安定するように構成するとこで、投影画像に対して歪みを生じさせる恐れを完全に無くすことができ、高精細な画像投影を行うことができるようになる。 In this way, a period in which the horizontal resonance scan is not displayed on both the left and right sides (no RGB laser emission) is provided, and the transient response of the vertical step operation is stabilized during that period. On the other hand, the possibility of causing distortion can be completely eliminated, and high-definition image projection can be performed.
前記MEMS共振ミラー15のラスタースキャン動作によって行われるスクリーン14上での輝点の横方向の運動は、図4上部の円により示すとおり、当該円の軌跡上を点が一定の角速度で運動する動きに置き換えると解りやすい。 The lateral movement of the bright spot on the screen 14 performed by the raster scanning operation of the MEMS resonant mirror 15 is the movement of the point moving at a constant angular velocity on the locus of the circle as shown by the circle at the top of FIG. It is easy to understand if you replace it with.
水平方向Xの首振り角度の大きさはx軸上の値で表現できる。すなわち、首振り角度x0=cosθtで表すことができる。また、水平方向スキャン(水平走査)の速さは縦軸上の大きさで表現できる。すなわち、首振り速度y0=sinθtで表すことができる。このことにより、水平ラインの中央部分での走査速度は速く、両端に行くに従って遅くなることがわかる。 The magnitude of the swing angle in the horizontal direction X can be expressed by a value on the x-axis. That is, it can be expressed by the swing angle x0 = cos θt. Further, the speed of horizontal scanning (horizontal scanning) can be expressed by the size on the vertical axis. That is, it can be expressed by the swing speed y0 = sin θt. As a result, it can be seen that the scanning speed in the central portion of the horizontal line is high and decreases as it goes to both ends.
そこで、本実施形態の画像投影システムでは、各レーザ光源12R,12G,12Bから出力されるレーザ光によって水平方向に走査されるスクリーン14上の輝点が均等な明るさになるように、レーザ光源12R,12G,12Bの発光駆動制御を行う構成とする。
Therefore, in the image projection system of the present embodiment, the laser light source is set so that the bright spots on the screen 14 scanned in the horizontal direction by the laser light output from the
前記図2、図3で示した画像投影制御回路10における各機能ブロックの動作について説明する。
The operation of each functional block in the image
画像投影制御回路10において、まず、ミラー/レーザコントローラ18内のクロックジェネレータ19により発生させた基準信号に従って、フレームカウンタ20が計数動作する。このフレームカウンタ20によるカウントデータは、その下位桁の値が図4の回転角θtとなり、ラスタースキャンにおけるX軸(水平)方向の位置を表現し、上位桁の値がラスタースキャンにおけるY軸(垂直)方向の位置を表現する。
In the image
このフレームカウンタ20から得られる下位桁の値はcosθ演算器23で演算された後、アドレスマルチプレクサ22を経由してフレームメモリ17のX方向のアドレス情報として与えられ、上位桁の値はステップ変換回路21にて変換された後にアドレスマルチプレクサ22を経由してフレームメモリ17のY方向のアドレス情報として与えられ、当該フレームメモリ17の記憶位置を画素単位で指し示す。
The lower digit value obtained from the
フレームメモリ17には図4のサインカーブのa点―b点間、c点―d点間に相当する範囲をX方向のサイズとして画像データが記憶されているものとする。この結果フレームメモリ17から画素単位で読み出されてデータラッチされたRGB3原色に分けられた画像データが、各対応するD/AコンバータR(D/A),G(D/A),B(D,A)によりアナログの各画像信号SigR,SigG,SigBに変換され、各色のレーザ発光器(光源)12R.12G,12Bによる発光出力を制御する。
It is assumed that image data is stored in the
このように、前記フレームカウンタ20によるカウントデータの下位桁の値(X軸方向位置)は、cosθ演算器23を通してからアドレス情報としてアドレスマルチプレクサ22に与えられる。すなわち、前述したように、MEMS共振ミラー15の共振駆動における首振り角度は前記式[x0=cosθt]で与えられるので、フレームカウンタ20からのカウントデータの下位桁の値(X軸方向位置)をθtとして代入し、得られたx0をアドレス情報としてアドレスマルチプレクサ22に与えることで、X軸(水平)方向の首振り角度に合わせた位置でフレームメモリ17からの画像データの読み出しとそのRGB3原色レーザ光線の出力を行うことができる。
As described above, the lower digit value (position in the X-axis direction) of the count data by the
また、前述したように、MEMS共振ミラー15によるX軸方向のスキャン速度は、その首振り角度θtに応じて前記式[y0=sinθt]に従い変化する。そこで、前記アドレスマルチプレクサ22からフレームメモリ17に与えられたアドレス情報に応じて当該フレームメモリ17から出力されるRGB3原色の各画像データを、各対応するsinθ演算器23R,24G,24Bを通して出力させることで、スキャン速度の速い中央の走査部分ではより強い発光強度となるような画像データに、速度の遅い両端の走査部分ではより弱い発光強度となるような画像データにコントロールして、投影画像におけるX軸(水平)方向の見た目の明るさが均一になるように構成する。
Further, as described above, the scanning speed in the X-axis direction by the MEMS resonant mirror 15 changes according to the equation [y0 = sin θt] according to the swing angle θt. Therefore, the image data of the RGB three primary colors output from the
また、フレームカウンタ20から出力されるカウントデータの下位桁の値(X軸方向位置)から、MEMS共振ミラー15の水平方向旋回動作が図4に示す正弦波運動するようにコントロールする正負の矩形波信号を生成する必要がある。そこで、このカウントデータ下位桁値とエッジ位置指定レジスタ25から与えられる画像エッジ位置値とを比較して、一致したら出力信号を反転させるようにコンパレータ26が動作するようにして、フレームカウンタ20の下位桁の進行に応じて矩形波形の水平スキャン制御信号SigXが出力されるようにする。
Further, a positive / negative rectangular wave that is controlled so that the horizontal turning operation of the MEMS resonant mirror 15 performs the sine wave movement shown in FIG. 4 from the lower digit value (position in the X-axis direction) of the count data output from the
エッジ位置指定レジスタ25からは、画像データの立ち上がりエッジ位置と立下りエッジ位置の2つの位置情報が与えられるようにしてもよいし、立ち上がりエッジ位置だけが与えられて、後はコンパレータ26の内部回路により1/2デューティの波形が出力されるよう構成してもよい。
The edge
MEMS共振ミラー15には、アンプ2(A2)を通して水平スキャン制御信号SigXとしての矩形波の駆動電力が与えられるが、共振周波数領域ではミラーは図4で示したような正弦波運動をすることになる。 The MEMS resonant mirror 15 is supplied with rectangular wave driving power as the horizontal scan control signal SigX through the amplifier 2 (A2). However, in the resonant frequency region, the mirror performs sinusoidal motion as shown in FIG. Become.
次に、MEMS共振ミラー15のY軸(垂直)方向の制御について説明する。 Next, control in the Y-axis (vertical) direction of the MEMS resonant mirror 15 will be described.
フレームカウンタ20にてカウントされるカウントデータの上位桁の値は、MEMS共振ミラー15によるラスタースキャンにおけるY軸(垂直)方向の位置を指し示す値となる。
The value of the upper digit of the count data counted by the
このフレームカウンタ20から出力されるカウントデータの上位桁の値(Y軸方向位置)は、ステップ変換回路21を通して三角波形飛び越し走査信号となる値に変換されてからアドレスマルチプレクサ22を経由してフレームメモリ17のアドレス情報として与えられる。また、同カウントデータの上位桁の値(Y軸方向位置)は、D/Aコンバータ(D/A)を通してアナログデータに変換され、アンプ1(A1)を通し垂直スキャン制御信号SigYとしてMEMS共振ミラー15に与えられる。
The upper digit value (position in the Y-axis direction) of the count data output from the
ステップ変換回路21は、前述したようにのこぎり波形を三角波形飛び越し走査信号となる値に変換する回路であり、図3で示すように、最上位ビットの値によって下位ビットを反転させるためのEX−OR(排他的論理和回路)を組み合わせた演算回路を有する。あるいはフレームカウンタ20から出力されるカウントデータの上位桁の値(Y軸方向位置)について、その最上位ビットを出力の最下位ビットに割り当てる回路として構成としても良い。
The
したがって、前記構成の画像投影装置によれば、MEMS共振ミラー15を用いて水平スキャンを共振スキャンで、垂直スキャンをスタティックスキャンで行い、フレームカウンタ20によるカウントデータをアドレスマルチプレクサ22にセットしてフレームメモリ17のアドレスを指示しRGB3原色の各画素画像データを出力してレーザスキャンを行う際に、水平方向のラスタースキャン速度の変化に対応してレーザ光の発光強度を調整するようにしたのでクリーン14上の輝点が均等な明るさになる。
Therefore, according to the image projection apparatus having the above configuration, the MEMS resonance mirror 15 is used to perform horizontal scanning by resonance scanning and vertical scanning by static scanning, and the count data from the
なお、前記実施形態では、フレームカウンタ20からのカウントデータの下位桁値(X軸方向位置)を、cosθ演算器23を通してMEMS共振ミラー15の共振駆動における首振り角度式[x0=cosθt]のθtとして代入し、得られたx0をアドレス情報としてアドレスマルチプレクサ22に与えることで、X軸(水平)方向の首振り角度に合わせた位置でフレームメモリ17からの画像データの読み出しとそのRGB3原色レーザ光線の出力を行う構成としたが、画像情報供給源のパーソナルコンピュータ11において予めcosθ演算を施した結果のフレームメモリ17のアドレスに画像データを書き込むようにし、前記cosθ演算器23を用いず、前記カウンタデータ値をそのままフレームメモリ17のアドレスとして与える構成としてもよい。
In the embodiment, the lower digit value (X-axis direction position) of the count data from the
さらに、前記実施形態では、MEMS共振ミラー15によるX軸方向のスキャン速度は、その首振り角度θtに応じて式[y0=sinθt]に従い変化するので、フレームメモリ17から出力されるRGB3原色の各画像データをsinθ演算器23R,24G,24Bを通して出力させることで、スキャン速度の速い部分ではより強い発光強度となるような画像データに、速度の遅い部分ではより弱い発光強度となるような画像データにコントロールする構成としたが、画像情報供給源のパーソナルコンピュータ11において予めsinθ演算を施した結果の画像データをフレームメモリ17に書き込む構成としてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the scanning speed in the X-axis direction by the MEMS resonant mirror 15 changes according to the equation [y0 = sin θt] according to the swing angle θt, so each of the RGB three primary colors output from the
なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in each embodiment or some constituent features are combined, the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved. When the effects described in the column of the effect of the invention can be obtained, a configuration in which these constituent elements are deleted or combined can be extracted as an invention.
10 …画像投影制御回路
11 …パーソナルコンピュータ
12R…赤レーザ光源
12G…緑レーザ光源
12B…青レーザ光源
13 …トライクロイックプレズム
14 …スクリーン
15 …MEMS共振ミラー
16 …システムインターフェイス
17 …フレームメモリ
18 …ミラー/レーザコントローラ
19 …クロックジェネレータ
20 フレームカウンタ
21 …ステップ変換回路
22 …アドレスマルチプレクサ
23 …cosθ演算器
24R,24G,24B…sinθ演算器
25 …エッジ位置指定レジスタ
26 …コンパレータ
SigY …垂直スキャン制御信号
SigX …水平スキャン制御信号
SigR,SigG,SigB…RGB3原色の各画像信号
DESCRIPTION OF
SigY ... Vertical scan control signal
SigX ... Horizontal scan control signal
SigR, SigG, SigB ... RGB three primary color image signals
Claims (4)
水平方向のラスタースキャン速度の変化に対応してレーザ光の発光強度を調整する制御手段を備えたことを特徴とする画像投影装置。 In an image projection apparatus that raster scans laser light using a MEMS resonant mirror and projects an image on a screen,
An image projection apparatus comprising control means for adjusting the emission intensity of laser light in response to a change in raster scan speed in the horizontal direction.
投影すべき画像を記憶する画像メモリと、
画像表示の1フレームに相当する値を、下位桁を水平方向に対応するアドレス値、上位桁を垂直方向に対応するアドレス値としてカウントするフレームカウンタと、
このフレームカウンタによるカウント値の下位桁をコサイン演算するコサイン演算手段と、
前記フレームカウンタによるカウント値の上位桁をステップ変換するステップ変換手段と、
前記コサイン演算手段によるコサイン演算出力と前記ステップ変換手段によるステップ変換出力に従い前記画像メモリをアドレスするアドレス手段と、
前記フレームカウンタによるカウント値の下位桁をサイン演算するサイン演算手段と、
前記アドレス手段によりアドレスされた画素データの値を前記サイン演算手段を介して出力する画像データ出力手段と、
を備えことを特徴とする画像投影装置。 In an image projection apparatus that raster scans laser light using a MEMS resonant mirror and projects an image on a screen,
An image memory for storing an image to be projected;
A frame counter that counts a value corresponding to one frame of image display as an address value corresponding to the lower digit in the horizontal direction and an address value corresponding to the upper digit in the vertical direction;
Cosine computing means for cosine computing the lower digit of the count value by this frame counter;
Step conversion means for step-converting the upper digits of the count value by the frame counter;
Address means for addressing the image memory in accordance with a cosine calculation output by the cosine calculation means and a step conversion output by the step conversion means;
A sine calculating means for calculating a sine of the lower digit of the count value by the frame counter;
Image data output means for outputting the value of the pixel data addressed by the address means via the sine calculation means;
An image projection apparatus comprising:
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