JP2011154324A - Image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの光源から出射された光をスクリーン等に投影して画像を表示する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device that displays an image by projecting light emitted from a light source such as a projector or a head-up display onto a screen or the like.
プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの画像表示装置は、画像を表示するスクリーンなどの画像表示部と、光源として赤、青、緑等の2種類以上のレーザ光源やレーザ光源から出射されたレーザ光を画像表示部へ走査して画像を描画するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーなどの描画手段を備えている本体部と、から構成されている。 An image display device such as a projector or a head-up display has an image display unit such as a screen for displaying an image, two or more types of laser light sources such as red, blue, and green as light sources, and laser light emitted from the laser light source. And a main body having drawing means such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror that scans the display and draws an image.
この種の画像表示装置が自動車などの車両に搭載されると、車両の走行中などに発生する振動によってスクリーンへ描画される画像が上下に振動してしまい、見難くなったり乗り物酔いなどの不快感を持つという問題があった。 When this type of image display device is mounted on a vehicle such as an automobile, the image drawn on the screen vibrates up and down due to vibrations that occur while the vehicle is running, which makes it difficult to see or cause motion sickness. There was a problem of having pleasure.
このような問題に対して、例えば、特許文献1に記載された映像情報表示システムが提案されている。特許文献1に記載の映像情報表示システムは、振動センサを設けて、その振動センサからの信号に基づいてスクリーンに照射される照射映像情報のぶれを抑制している。
For such a problem, for example, a video information display system described in
しかしながら、特許文献1に記載の映像表示システムのように振動センサでぶれを抑制すると、例えば、振動が加わったが本体部とスクリーンの相対位置がずれない場合でも、検出した振動によってぶれを抑制しようとするためにスクリーンに表示される画像がずれてしまうことがあった。
However, if the vibration is suppressed by the vibration sensor as in the video display system described in
また、本体部に振動が加わった場合でも上下方向に平行移動する場合とスクリーンへの照射角度が移動する場合では、後者の方がスクリーンにおける画像の移動量が大きいが、1つの振動センサでは、どちらかの区別がつかず区別するためには複数の振動センサを設ける必要がある。そのため、部品点数の増加や制御の複雑化などでコストがかかるという問題がある。 In addition, even when vibration is applied to the main body, when moving in parallel in the vertical direction and when the irradiation angle to the screen moves, the latter has a larger amount of image movement on the screen, but with one vibration sensor, In order to distinguish one of them, it is necessary to provide a plurality of vibration sensors. Therefore, there is a problem that costs increase due to an increase in the number of parts and complicated control.
そこで、本発明は、例えば、振動が加わった際に適切に画像の描画位置を補正することができる画像表示装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an image display device that can appropriately correct the drawing position of an image when vibration is applied, for example.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の画像表示装置は、画像が表示される画像表示部と、前記画像を形成する複数の第一のレーザ光源と、前記第一のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ走査させて前記画像を描画する描画手段と、を備えた画像表示装置において、可視光以外の波長のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ向かって反射する反射手段と、前記画像表示部の画像表示領域外に設けられ、前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光する受光素子と、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する補正手段と、を備えていることを特徴としている。
In order to solve the above problem, an image display device according to
Reflecting means for reflecting the laser light emitted from the second laser light source toward the image display unit, and a laser provided outside the image display area of the image display unit and emitted from the second laser light source A light receiving element that receives light, and a correction unit that corrects a position of the image drawn on the image display unit based on a signal received by the light receiving element are provided.
以下、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる画像表示装置は、第二のレーザ光源から出射された可視光以外の波長のレーザ光を反射手段で画像表示部へ向かって反射して、画像表示部の画像表示領域外に設けられた受光素子で第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光して、受光素子が受光した信号に基づいて、補正手段で画像表示部に描画される画像の位置を補正しているので、受光素子が検出する画像表示部に対するレーザ光源側の位置関係に基づいて補正するために、相対位置がずれない場合は補正せずに、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。 Hereinafter, an image display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. An image display device according to an embodiment of the present invention reflects a laser beam having a wavelength other than visible light emitted from a second laser light source toward an image display unit by a reflection unit, and displays an image on the image display unit. The laser beam emitted from the second laser light source is received by the light receiving element provided outside the region, and the position of the image drawn on the image display unit is corrected by the correcting means based on the signal received by the light receiving element. Therefore, in order to perform correction based on the positional relationship on the laser light source side with respect to the image display unit detected by the light receiving element, if the relative position does not deviate, the correction is not performed. Even when the image moves small due to parallel movement in the vertical direction or when the image moves largely due to movement of the irradiation angle, the drawing position of the image can be corrected appropriately.
また、描画手段が、反射手段を兼ねてもよい。このようにすることにより、反射手段を別に設ける必要がないので、画像表示装置を小型化することができる。 The drawing unit may also serve as the reflecting unit. By doing so, there is no need to provide a separate reflecting means, and the image display device can be downsized.
また、補正手段が、受光素子が受光した信号を基準として、画像の描画タイミングを補正してもよい。このようにすることにより、電気的に振動に対する補正を行っているので、第二のレーザ光源と受光素子を追加するのみで、機械的な部材の追加を行う必要が無く安価に振動補正を行うことができる。 Further, the correction means may correct the image drawing timing with reference to the signal received by the light receiving element. By doing so, the vibration is corrected electrically, so that only the second laser light source and the light receiving element are added, and it is not necessary to add a mechanical member, and the vibration is corrected at low cost. be able to.
また、受光素子が受光した信号が、受光素子がレーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であって、パルス信号の立下りと、描画手段の駆動信号に基づいて画像の描画タイミングを補正してもよい。このようにすることにより、特に左右方向に画像が大きくずれた場合でも確実に補正することができ、画像表示部の表示領域外の領域を小さくして画像表示領域を大きくすることができる。また、受光素子を小型化することができる。 The signal received by the light receiving element is a pulse signal that rises when the light receiving element receives the laser beam and falls when the laser beam stops receiving the laser beam. The pulse signal falls and the drawing means is driven. The image drawing timing may be corrected based on the signal. In this way, even when the image is greatly shifted in the left-right direction, correction can be made reliably, and the area outside the display area of the image display unit can be reduced and the image display area can be increased. In addition, the light receiving element can be reduced in size.
また、描画手段の描画方向を変更する描画方向変更手段を備え、補正手段が、受光素子が受光した信号に基づいて、描画方向変更手段の描画方向を変更して画像の描画位置を補正してもよい。このようにすることにより、機械的に補正することができるので、描画のタイミング制御などを変更する必要が無く回路やソフトウェアの変更を少なくすることができる。 The image forming apparatus further includes a drawing direction changing unit that changes a drawing direction of the drawing unit, and the correction unit changes the drawing direction of the drawing direction changing unit based on the signal received by the light receiving element to correct the drawing position of the image. Also good. In this way, since the correction can be made mechanically, it is not necessary to change the drawing timing control and the like, and changes in the circuit and software can be reduced.
また、反射手段の反射方向を変更する反射方向変更手段を備え、反射方向変更手段が、受光素子が受光した信号に基づいて受光素子の中心に第二のレーザ光源のレーザ光が受光するように反射手段の反射方向を変更し、補正手段が、受光素子が受光した信号に基づいて、画像表示部に描画される前記画像の位置を補正してもよい。このようにすることにより、常に受光素子の中心に第二のレーザ光源のレーザ光が受光されるように制御して、その制御に基づいて補正するために、周波数の高い振動にも対応することができ、強い衝撃が加わることによって短時間に受光素子に対するレーザ光源側の相対位置が大きくずれた場合にも対応することができる。 Further, a reflection direction changing means for changing the reflection direction of the reflection means is provided, and the reflection direction changing means receives the laser beam of the second laser light source at the center of the light receiving element based on the signal received by the light receiving element. The reflection direction of the reflection unit may be changed, and the correction unit may correct the position of the image drawn on the image display unit based on the signal received by the light receiving element. By doing so, control is performed so that the laser beam of the second laser light source is always received at the center of the light receiving element, and correction is performed based on the control. It is also possible to cope with a case where the relative position on the laser light source side with respect to the light receiving element greatly deviates in a short time due to a strong impact.
また、反射方向変更手段が、描画手段の描画方向も変更してもよい。このようにすることにより、反射方向変更手段の制御に合わせて描画手段も制御することができ、1つの機構で双方の制御を行うことができる。 The reflection direction changing unit may also change the drawing direction of the drawing unit. By doing in this way, a drawing means can also be controlled according to control of a reflection direction change means, and both control can be performed by one mechanism.
また、第一のレーザ光源の一つが、第二のレーザ光源を含んだ、2波長のレーザ光を出射するレーザ光源で構成されてもよい。このようにすることにより、レーザ光源の数を減らすことができるので、画像表示装置を小型化することができる。 In addition, one of the first laser light sources may include a laser light source that emits two-wavelength laser light including the second laser light source. By doing so, the number of laser light sources can be reduced, so that the image display device can be miniaturized.
本発明の第1の実施例にかかる画像表示装置1を図1ないし図14を参照して説明する。画像表示装置1は、図1に示すように画像信号入力部2と、ビデオASIC3と、フレームメモリ4と、ROM5と、RAM6と、レーザドライバASIC7と、MEMS制御部8と、レーザ光源ユニット9と、スクリーン11と、を備え、ビデオASIC3、フレームメモリ4、ROM5、RAM6、レーザドライバASIC7、MEMS制御部8、レーザ光源ユニット9を本体部として1つの筐体などに収容し、本体部とスクリーン11がそれぞれ車両の車室内に取り付けられている。
An
画像信号入力部2は、外部から入力される画像信号を受信してビデオASIC3に出力する。
The image
補正手段としてのビデオASIC3は、画像信号入力部2から入力される画像信号およびレーザ光源ユニット9から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバASIC7やMEMS制御部8を制御するブロックであり、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)として構成されている。ビデオASIC3は、同期/画像分離部31と、ビットデータ変換部32と、発光パターン変換部33と、タイミングコントローラ34と、を備えている。また、本実施例においては、後述する受光素子12からの受光信号も入力される。
The video ASIC 3 as correction means is a block that controls the
同期/画像分離部31は、画像信号入力部2から入力された画像信号から画像表示部であるスクリーン11に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ4に書き込む。また、同期信号はタイミングコントローラ34へ出力される。
The synchronization /
ビットデータ変換部32は、フレームメモリ4に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。
The
発光パターン変換部33は、ビットデータ変換部32で変換されたビットデータを後述する赤色レーザLD1と緑色レーザLD2と青色レーザLD3の発光パターンを表わす信号に変換する。また、発光パターン変換部は、後述する走査位置情報(例えばMEMSミラー98の角度などの情報)に基づいて、赤外レーザLD4の発光パターンを表す信号を生成する。
The light emission
タイミングコントローラ34は、同期/画像分離部31から入力された同期信号と受光素子12からの受光信号に基づいて同期/画像分離部31、ビットデータ変換部32の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ34は、後述するMEMS制御部8の動作タイミングも制御する。即ち、タイミングコントローラ34が、本実施例における振動補正の制御を行っている。
The
フレームメモリ4は、同期/画像分離部31で分離された画像データが書き込まれる。ROM5は、ビデオASIC3が動作するための制御プログラムやデータ等が記憶されている。RAM6は、ビデオAISC3が動作する際のワークメモリとして各種データ等が逐次読み書きされる。
In the frame memory 4, the image data separated by the synchronization /
レーザドライバASIC7は、後述するレーザ光源ユニット9に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)として構成されている。レーザドライバASIC7は、赤色レーザ駆動回路71と、緑色レーザ駆動回路72と、青色レーザ駆動回路73と、赤外レーザ駆動回路74と、を備えている。
The
赤色レーザ駆動回路71は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、赤色レーザLD1を駆動する。緑色レーザ駆動回路72は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、緑色レーザLD2を駆動する。青色レーザ駆動回路73は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、青色レーザLD3を駆動する。
The red
赤外レーザ駆動回路74は、発光パターン変換部33が出力する信号に基づき、赤外レーザLD4を駆動する。
The infrared
MEMS制御部8は、タイミングコントローラ34が出力する信号に基づきレーザ光源ユニット9内の後述するMEMSミラー98を制御する。MEMS制御部8は、サーボ回路81と、ドライバ回路82と、を備えている。
The
サーボ回路81は、タイミングコントローラ34からの信号に基づき、MEMSミラー98の動作を制御する。
The
ドライバ回路82は、サーボ回路81が出力するMEMSミラー98の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
The
レーザ光源ユニット9は、図2に示すように、赤色レーザLD1と、緑色レーザLD2と、青色レーザLD3と、赤外レーザLD4と、コリメータレンズ91、92、93、94と、波長選択性素子95と、偏光ビームスプリッター96と、1/4波長板97と、MEMSミラー98と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the laser
第一のレーザ光源としての赤色レーザLD1は、赤色のレーザ光を出射する。第一のレーザ光源としての緑色レーザLD2は、緑色のレーザ光を出射する。第一のレーザ光源としての青色レーザLD3は、青色のレーザ光を出射する。 The red laser LD1 as the first laser light source emits red laser light. The green laser LD2 as the first laser light source emits green laser light. The blue laser LD3 as the first laser light source emits blue laser light.
第二のレーザ光源としての赤外レーザLD4は、可視光以外の波長である赤外レーザ光を出射する。 The infrared laser LD4 as the second laser light source emits infrared laser light having a wavelength other than visible light.
コリメータレンズ91は、赤色レーザLD1から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子95へ出射する。コリメータレンズ92は、緑色レーザLD2から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子95へ出射する。コリメータレンズ93は、青色レーザLD3から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子95へ出射する。コリメータレンズ94は、赤外レーザLD4から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子95へ出射する。
The
波長選択性素子95は、赤色レーザLD1から出射されたレーザ光を反射面95aで偏光ビームスプリッター96へ向かって反射させ、緑色レーザLD2から出射されたレーザ光を反射面95bで偏光ビームスプリッター96へ向かって反射させ、青色レーザLD3から出射されたレーザ光を反射面95cで偏光ビームスプリッター96へ向かって反射させ、赤外レーザLD4から出射されたレーザ光を透過させる。このようにすることで、各レーザからの出射光が重ね合わされる。
The wavelength
偏光ビームスプリッター96は、波長選択性素子95から出射されたレーザ光1/4波長板97へ向かって反射する。
The
1/4波長板97は、偏向ビームスプリッター96で反射されたレーザ光を透過する、透過したレーザ光はMEMSミラー98に向かう。
The quarter-
描画手段としてのMEMSミラー98は、1/4波長板97を透過したレーザ光をスクリーン11に向かって反射する。また、画像信号入力部2に入力された画像を表示するためにMEMS制御部8からの制御によりスクリーン11上を走査するように可動し、その際の走査位置情報(例えばMEMSミラー98の角度などの情報)をビデオASIC3へ出力する。
The
画像表示部としてのスクリーン11は、レーザ光源ユニット9から出射した画像が表示(描画)される。またスクリーン11は、略中央に画像描画領域Vがあり、その画像描画領域Vの外側、つまり、スクリーン11の外周部に受光素子12が設けられている。
The
受光素子12は、赤外レーザLD4が出射したレーザ光を受光する素子であり、赤外光が受光可能な素子で構成される。また、受光素子12は、スクリーン11において、レーザ光源ユニット9が走査する範囲で画像描画領域Vより外側の領域(オーバースキャンする領域)であれば任意の位置に設けて良い。図2では一例としてスクリーンの右上に配置している。
The
次に、上述した構成の画像表示装置1における振動補正動作について図3ないし図10を参照して説明する。
Next, the vibration correction operation in the
まず、振動が加わっていない場合を図3および図4に示す。図3は、スクリーン11上の画像描画領域Vおよび受光素子12とレーザ光源ユニット9(MEMSミラー98)の走査軌跡Sとの関係を示している。図4は、図3の場合の左右方向のMEMSミラー98の駆動電流、上下方向のMEMSミラー98の駆動電流(実線)と角度情報(点線)、受光素子出力、描画エリアを示す信号、赤外レーザのON/OFFを示す信号、を表示した波形図である。
First, the case where vibration is not applied is shown in FIGS. FIG. 3 shows the relationship between the image drawing region V on the
走査軌跡Sは、図中A点が走査開始点とすると、そこから左から右への走査を所定本数の走査線分行って1フレーム分の描画を行い、最下方の最終ラインからA点にまた戻って次のフレームの走査を行う動作を繰り返すことを示している。 If the point A in the figure is the scanning start point, the scanning trajectory S is scanned from left to right for a predetermined number of scanning lines and drawn for one frame, from the last line at the bottom to the point A. It also shows that the operation of returning and scanning the next frame is repeated.
図4において、図3の場合の左右方向のMEMSミラー98の駆動電流は一定の周波数の正弦波となっている。ここで、左右方向のMEMSミラー98の駆動電流がプラス電流は際は右側に走査され、マイナス電流の際は左側に走査される。また、上下方向のMEMSミラー98の駆動電流はA点より後はマイナス方向の電流となりA点より前はプラス方向の電流となることで、マイナス電流の際は画像を描画して徐々に角度情報が下向きになり、プラス電流の際は最下端からA点に戻るため角度情報が上向きになる。
In FIG. 4, the drive current of the
受光素子12の出力は、走査軌跡Sが受光素子12を通過した場合に発生する、つまり、レーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であり、図3の場合はA点を基準とすると第2波目と第3波目の左右方向のMEMSミラー98の駆動電流の正弦波における最大値(山の頂上)で発生する。つまり、このときに走査軌跡Sが受光素子12を通過している。描画エリアを示す信号は、画像が描画される範囲(画像描画領域Vである赤色レーザLD1、緑色レーザLD2、青色レーザLD3の点灯領域)を示している。また、この描画エリアを示す信号は、受光素子12の出力パルスの立下りからt2時間後に発生する。このt2は受光素子12の位置や大きさおよび走査軌跡Sの速度(リフレッシュレート)などから予め定まる値である。
The output of the
赤外レーザLD4のON/OFFを示す信号は、左右方向のMEMSミラー98の駆動電流の正弦波におけるプラス側(山側)でONにする。つまり、スクリーン11の受光素子12が設けられている右側のオーバースキャン領域でONされる。この操作はビデオASIC3が行う。なお、赤外レーザLD4は、可視光線ではないため、走査軌跡Sに沿って画像表示領域Vの範囲も点灯したまま走査しても画像への影響が殆どないため構わない。
A signal indicating ON / OFF of the infrared laser LD4 is turned ON on the plus side (peak side) in the sine wave of the drive current of the
ここで、振動などにより画像描画領域Vが下方向にずれた場合を図5ないし図7に示す。図5は図3に対して1ライン下方向にずれた場合である。この場合、受光素子12の出力が、Aを基準とすると第1波目の左右方向のMEMSミラー98の駆動電流の正弦波における最大値から発生する。この状態の波形が図6である。描画エリア補正前は補正前の図4と同じタイミングで描画を始める場合であり、描画エリア補正後は補正後のタイミングで描画を始める場合である。なお、赤外レーザLD4のON/OFFを示す信号は省略している。
Here, FIGS. 5 to 7 show cases where the image drawing region V is shifted downward due to vibration or the like. FIG. 5 shows a case where the line is shifted downward by one line with respect to FIG. In this case, the output of the
描画エリアを示す信号は、通常は図3に示したように最初の受光素子12の出力パルスの直後に発生する。つまり、最初の受光素子12の出力パルスの直後から画像の描画が行われている。したがって、図5の場合も最初の受光素子12の出力パルスが発生した直後から画像の描画を行う(赤色レーザLD1、緑色レーザLD2、青色レーザLD3を駆動する)ように補正することで、図7に示すように、スクリーン11における画像描画領域Vの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。つまり、スクリーン11の同じ位置に常に描画することができる。即ち、受光素子12が受光した信号を基準として、画像の描画タイミングを補正している。
The signal indicating the drawing area is normally generated immediately after the output pulse of the first
次に、振動などにより画像描画領域Vが右方向にずれた場合を図8ないし図10に示す。この場合、走査軌跡Sが受光素子12の領域を通る時間が長くなるため受光素子12の出力パルスの幅が広くなる。この状態の波形が図9である。描画エリア補正前は補正前の図4と同じタイミングで描画を始める場合であり、描画エリア補正後は補正後のタイミングで描画を始める場合である。なお、赤外レーザLD4のON/OFFを示す信号は省略している。
Next, the case where the image drawing area V is shifted rightward due to vibration or the like is shown in FIGS. In this case, since the time during which the scanning locus S passes through the region of the
描画エリアを示す信号は、図3に示したように受光素子12の出力パルスの立下りからt2時間後に発生する。受光素子12の出力信号の幅が広くなると受光素子12の出力パルスの立下りからt2未満となってしまうため、t2となるように描画エリアを示す信号をずらす、つまり、画像の描画タイミングをずらすように補正することで、図10に示すように、スクリーン11における画像描画領域Vの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。
The signal indicating the drawing area is generated t2 hours after the fall of the output pulse of the
これは、左方向にずれた場合も同様であり、左方向にずれた場合は、受光素子12の出力パルスの幅が狭くなるが、描画エリアを示す信号を受光素子12の出力パルスの立下りからt2となるようにすることでスクリーン11における画像描画領域Vの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。
The same applies to the case of shifting to the left direction. When shifting to the left direction, the width of the output pulse of the
また、振動などにより画像描画領域Vが右方向にずれる量が多いと図11に示したように走査軌跡Sが受光素子12を超えてしまうため、図12に示すように受光素子12の出力パルスの中心が一旦凹んでしまう。受光素子12の出力パルスの正規の立下りfは、左右方向のMEMSミラー98の駆動電流の正弦波における最大値よりも後に必ず発生するため、右方向のMEMSミラー98の駆動電流の正弦波における最大値mの検出後に発生する受光素子12の出力パルスの立下りfを検出することで、正しく補正することができる。これは、受光素子をスクリーン11の左側に設け、左方向にずれる量が多い場合でも同様である。即ち、パルス信号の立下りfと、描画手段の駆動信号に基づいて画像の描画タイミングを補正している。
Further, if the amount of image drawing area V is shifted to the right due to vibration or the like, the scanning locus S exceeds the
本実施形態によれば、画像表示装置1において、レーザ光源ユニット9に赤外レーザLD4を設け、スクリーン11の画像描画領域Vの外側に赤外レーザLD4のレーザ光を受光する受光素子12を設けて、受光素子12の出力信号を基準として画像の描画タイミングを補正しているので、スクリーン11の同じ位置に常に描画することができるために、相対位置がずれない場合は補正せず、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
According to this embodiment, in the
また、電気的に振動に対する補正を行っているので、赤外レーザLD4と受光素子12を追加するのみで、機械的な部材の追加を行う必要が無く安価に振動補正を行うことができる。
Further, since the correction for vibration is performed electrically, the vibration correction can be performed at low cost by adding only the infrared laser LD4 and the
また、左右方向のMEMSミラー駆動電流の最大値m検出以降の受光素子の出力信号の立下りfの検出で、画像の描画タイミングを補正しているので、右方向に画像が大きくずれた場合でも確実に補正することができ、画像表示部の表示エリア外の領域を小さくして画像表示エリアを大きくすることができる。また、受光素子を小型化することができる。 In addition, since the image drawing timing is corrected by detecting the falling f of the output signal of the light receiving element after the detection of the maximum value m of the MEMS mirror driving current in the left-right direction, even when the image is greatly shifted in the right direction. Correction can be performed reliably, and the area outside the display area of the image display unit can be reduced to increase the image display area. In addition, the light receiving element can be reduced in size.
なお、上述した実施例では、受光素子12が1箇所設けられていたが、複数設けてもよい。例えば、図2の場合はスクリーン11の右上に設けたが、加えてスクリーン11の中心に対して点対称となる左下にも設ければ、1フレーム内で2回振動補正を行うことができるので、より検出精度を高めることができる。また、受光素子12の位置は、スクリーンの画像描画領域V外のオーバースキャンされる外周領域であれば任意の位置でよく、その位置における描画タイミングのずれを検出して、そのずれ分を次のフレームの先頭から補正すればよい。
In the embodiment described above, one
また、上述した実施例では、赤外レーザLD4を独立して設けていたが、赤色レーザLD1、緑色レーザLD2、青色レーザLD3のいずれかを赤外レーザ光も出射可能な2波長レーザとしてもよい。この場合、図13や図14に示すように、2波長レーザLD5の赤外レーザ光(図13の二点鎖線)は、他の3色のレーザ光(図13の一点鎖線)に対して、出射位置がわずかにずれてしまう。そのため走査軌跡SもS´へずれてしまう。しかしながら、このずれ分が予め判明していれば、その分を考慮して補正を行えばよく、上述した方法を適用することができる。即ち、予め判明している振動がない場合のタイミングを基準として、その基準からずれた場合はその基準に合わせるように補正すればよい。 In the above-described embodiment, the infrared laser LD4 is provided independently. However, any one of the red laser LD1, the green laser LD2, and the blue laser LD3 may be a two-wavelength laser capable of emitting infrared laser light. . In this case, as shown in FIG. 13 and FIG. 14, the infrared laser light (two-dot chain line in FIG. 13) of the two-wavelength laser LD5 is compared to the other three colors of laser light (one-dot chain line in FIG. 13). The emission position is slightly shifted. Therefore, the scanning locus S is also shifted to S ′. However, if the deviation is known in advance, the correction may be performed in consideration of the deviation, and the above-described method can be applied. In other words, the timing when there is no previously known vibration is used as a reference, and if it deviates from that reference, it may be corrected to match that reference.
次に、本発明の第2の実施例にかかる画像表示装置1を図15および図16を参照して説明する。なお、前述した第1の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
Next, an
本実施例では、図15に示したようにMEMS制御部8にガルバノ制御回路83が追加され、図16に示したようにガルバノ機構99が追加されている点が第1の実施例と異なる。
This embodiment is different from the first embodiment in that a
描画方向変更手段としてのガルバノ機構99は、MEMSミラー98の角度(描画方向)を機械的に変更して画像描画領域Vの補正を行う機構であり、ガルバノ制御回路83によって制御される。ガルバノ制御回路83は、受光素子12の出力信号に基づいたタイミングコントローラ34からの制御信号によって制御される。したがって、ガルバノ機構99ガルバノ機構99は、受光素子12の出力信号によって補正を行っている。なお、MEMSミラー98の画像描画動作(走査動作)は第1の実施例と同様にドライバ回路82から制御されている。つまり、ガルバノ機構99は、画像描画動作と独立して振動検出時の補正動作のみを行っている。
The
第1の実施例では、受光素子12の出力信号に基づいて画像の描画タイミングを変更していたが、本実施例では、受光素子12の出力信号に基づいて画像描画領域Vのずれ量だけ描画方向を補正する。例えば、図5のように1ライン下にずれた場合はガルバノ機構99が1ライン上にずらすようにMEMSミラー98の角度を変更することでスクリーン11の同じ位置に常に描画することができる。即ち、受光素子12が受光した信号に基づいて、ガルバノ機構99の描画方向を変更して画像の描画位置を補正している。
In the first embodiment, the image drawing timing is changed based on the output signal of the
本実施例によれば、受光素子12の出力信号に基づいてガルバノ機構99で画像描画領域Vの位置を補正しているので、機械的に補正することができるので、描画の制御などを変更する必要が無く回路やソフトウェアの変更を少なくすることができる。
According to the present embodiment, since the position of the image drawing region V is corrected by the
次に、本発明の第3の実施例にかかる画像表示装置1を図17ないし図19を参照して説明する。なお、前述した第1、第2の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
Next, an
本実施例では、図17に示したように、誤差信号生成回路101が追加され、受光素子12が受光素子12´に変更され、また、図18に示したように、レーザ光源ユニット9に赤外線用ミラー100が追加され、偏光ビームスプリッター96が赤外レーザLD4からのレーザ光のみを赤外線用ミラー100へ透過する偏光ビームスプリッター96´に変更され、反射方向変更手段としてのガルバノ機構99は、MEMSミラー98と、赤外線用ミラー100の双方の角度(描画方向)を変更している点が第2の実施例と異なる。
In this embodiment, an error
受光素子12´は、図19に示したようにA,B,C,Dに4分割されており、それぞれの部分で受光した光量に応じた信号を出力する。誤差信号生成回路101は、受光素子12´の4つの出力信号から上下方向と左右方向の誤差信号を生成しガルバノ制御回路83に出力する。
As shown in FIG. 19, the light receiving element 12 'is divided into four parts A, B, C, and D, and outputs a signal corresponding to the amount of light received by each part. The error
赤外線用ミラー100は、赤外レーザLD4から出射されたレーザ光をスクリーン11の受光素子12´に向けて反射している。
The
本実施例では、通常、赤外レーザLD4から出射されたレーザ光は赤外線用ミラー100によって受光素子12´の中心に向けて反射されている。そのため、振動が加わらない状態ではA,B,C,Dの各受光領域に等しく光が当たり誤差信号生成回路101では上下方向と左右方向の誤差信号が発生しない。しかし、振動が加わった状態となると、A,B,C,Dの各受光領域のいずれかに偏ってレーザ光が当たるため誤差信号生成回路101では上下方向や左右方向の誤差信号が発生し、ガルバノ制御回路83ではその誤差信号を打ち消す方向にガルバノ機構99を動作させて赤外線用ミラー100の角度を変更する。つまり、受光素子12´、誤差信号生成回路101、ガルバノ制御回路83でフィードバックループを形成しサーボ制御を行っている。したがって、本実施例ではMEMS制御部8が補正手段として機能している。そして、このガルバノ機構99はMEMSミラー98の角度も赤外線用ミラー100と同様に動作させることで、画像描画領域Vの補正を行っている。即ち、ガルバノ機構99が、受光素子12が受光した信号に基づいて受光素子12の中心に赤外レーザLD4のレーザ光が受光するように赤外線用ミラー100とMEMSミラー98の反射方向を変更し、MEMS制御部8が、受光素子12が受光した信号に基づいて、スクリーン11に描画される画像の位置を補正している。
In the present embodiment, the laser light emitted from the infrared laser LD4 is normally reflected toward the center of the
本実施例によれば、受光素子12を4分割型の受光素子12´にし、赤外線用ミラー100を設け、受光素子12´の出力信号に基づいてガルバノ機構99が受光素子12´中心にレーザ光が当たるようにサーボ制御し、そのサーボ制御の際に、赤外線用ミラー100と同様にMEMSミラー98も動作させるので、フレーム単位ではなく常に補正を行うことができるために、周波数の高い振動にも対応することができ、強い衝撃が加わることによって短時間に受光素子12´に対するレーザ光源側の相対位置が大きくずれた場合にも対応することができる。
According to the present embodiment, the
なお、特にガルバノ機構99を使用した場合は、補正範囲が大きく取れるので、車両走行による振動に限らず、例えば、乗員がスクリーン11に触れて画面がずれた、または、角度が変わってしまった場合も追従して表示させることができる。
In particular, when the
前述した実施例によれば、以下の画像表示装置1が得られる。
According to the embodiment described above, the following
(付記)画像が表示されるスクリーン11と、画像を形成する複数の赤色レーザLD1、緑色レーザLD2、青色レーザLD3と、赤色レーザLD1、緑色レーザLD2、青色レーザLD3から出射されたレーザ光をスクリーン11へ走査させて画像を描画するMEMSミラー98と、を備えた画像表示装置1において、
可視光以外の波長のレーザ光を出射する赤外レーザLD4と、
赤外レーザLD4から出射されたレーザ光をスクリーン11へ向かって反射するMEMSミラー98と、
スクリーン11の画像表示領域V外に設けられ、赤外レーザLD4から出射されたレーザ光を受光する受光素子12と、
受光素子12が受光した信号に基づいて、スクリーン11に描画される画像の位置を補正するビデオASIC3と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置1。
(Supplementary note)
An infrared laser LD4 that emits laser light having a wavelength other than visible light;
A
A
A video ASIC 3 for correcting the position of an image drawn on the
The
この画像表示装置1によれば、受光素子12が検出するスクリーン11に対する赤色レーザLD1、緑色レーザLD2、青色レーザLD3側の位置関係に基づいて補正するために、相対位置がずれない場合は補正せず、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
According to this
なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, the Example mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to an Example. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 画像表示装置
3 ビデオASIC(補正手段)
8 MEMS制御部(補正手段)
11 スクリーン(画像表示部)
12 受光素子
12´ 受光素子
98 MEMSミラー(描画手段、反射手段)
99 ガルバノ機構(描画方向変更手段、反射方向変更手段)
100 赤外線用ミラー(反射手段)
LD1 赤色レーザ(第一のレーザ光源)
LD2 緑色レーザ(第一のレーザ光源)
LD3 青色レーザ(第一のレーザ光源)
LD4 赤外レーザ(第二のレーザ光源)
LD5 2波長レーザ(2波長のレーザ光を出射するレーザ光源)
DESCRIPTION OF
8 MEMS control unit (correction means)
11 Screen (image display part)
12 light receiving element 12 '
99 Galvano mechanism (drawing direction changing means, reflection direction changing means)
100 Infrared mirror (reflection means)
LD1 Red laser (first laser light source)
LD2 Green laser (first laser light source)
LD3 Blue laser (first laser light source)
LD4 infrared laser (second laser light source)
Claims (8)
可視光以外の波長のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ向かって反射する反射手段と、
前記画像表示部の画像表示領域外に設けられ、前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する補正手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。 An image display unit that displays an image, a plurality of first laser light sources that form the image, and a laser beam emitted from the first laser light source scans the image display unit to draw the image. In an image display device comprising a drawing means,
A second laser light source that emits laser light having a wavelength other than visible light;
Reflecting means for reflecting the laser light emitted from the second laser light source toward the image display unit;
A light receiving element that is provided outside the image display area of the image display unit and receives the laser light emitted from the second laser light source;
Correction means for correcting the position of the image drawn on the image display unit based on a signal received by the light receiving element;
An image display device comprising:
前記補正手段が、前記パルス信号の立下りと、前記描画手段の駆動信号に基づいて前記画像の描画タイミングを補正することを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。 The signal received by the light receiving element is a pulse signal that rises when the light receiving element receives laser light and falls when the laser light is no longer received.
The image display apparatus according to claim 3, wherein the correction unit corrects the drawing timing of the image based on a fall of the pulse signal and a driving signal of the drawing unit.
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記描画方向変更手段の描画方向を変更して前記画像の描画位置を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。 A drawing direction changing means for changing a drawing direction of the drawing means;
3. The image according to claim 1, wherein the correction unit corrects a drawing position of the image by changing a drawing direction of the drawing direction changing unit based on a signal received by the light receiving element. Display device.
前記反射方向変更手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて前記受光素子の中心に前記第二のレーザ光源のレーザ光が受光するように前記反射手段の反射方向を変更し、
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 A reflection direction changing means for changing the reflection direction of the reflection means;
The reflection direction changing means changes the reflection direction of the reflection means so that the laser beam of the second laser light source is received at the center of the light receiving element based on a signal received by the light receiving element,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects a position of the image drawn on the image display unit based on a signal received by the light receiving element.
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