JP2001056444A - レーザディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成により、レーザ光の垂直走査を高精
度に行えるようにする。 【解決手段】レーザダイオード１ｒ、１ｇ、１ｂのレー
ザ光は集光レンズ２、シリンダレンズ３を介して高速回
転する水平走査用ポリゴンミラー４により所定方向に反
射され、反射された各レーザ光は、トロイダルレンズ５
及びｆθレンズ６を介して垂直走査用ポリゴンミラー７
の反射面に入射される。そして、ブラシレスモータ８が
回転することで垂直走査用ポリゴンミラー７が低速回転
し、垂直走査用ポリゴンミラー７の回転により各レーザ
光がその反射面により反射され、蛍光体が配設されたカ
ラーモニタ９上に反射された各レーザ光が照射され、所
定のカラー画像がモニタ９に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ビデオ信号に基
づきＲ、Ｇ、Ｂの各レーザを駆動すると共に、水平走査
手段及び垂直走査手段により、カラーモニタ上で各レー
ザのレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査して画像表
示を行うレーザディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオ信号による画像を表示する
表示手段としてＣＲＴ受像機がある。このＣＲＴ受像機
は、電子ビームを発生する電子銃と、この電子ビームを
偏向する磁界を形成する偏向ヨークとを備え、これらの
作用により電子ビームの主走査（水平走査）及び副走査
（垂直走査）を行い、蛍光体が配設された管面上で電子
ビームを掃引して所定の画像を形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の構造で
は、偏向ヨーク及び偏向のための制御回路のほか、電子
銃を駆動するための高圧電源装置等が必要になり、構成
が非常に複雑になるという問題があった。

【０００４】ところで、このようなＣＲＴ受像機の欠点
を解消するものとして、特開平１−３０２９６６号公報
や特開平３−１８２７１４号公報等に記載のように、レ
ーザビームを水平方向及び垂直方向に走査して画像表示
を行うディスプレイ装置が提案されている。

【０００５】前者の公報には、水平走査にポリゴンミラ
ー、垂直走査にガルバノミラーを使用する旨が記載され
ているが、特にガルバノミラーの揺動により垂直走査す
るため、その揺動における反転時に駆動系に加わる負担
が非常に大きくなる。一方、後者の公報レーザビームの
出射方向を少しずつずらすべく形成された多数の射出部
を多数配列することが記載されているが、これら射出部
の構成が非常に複雑になる。

【０００６】この発明が解決しようとする課題は、簡単
な構成により、レーザ光の垂直走査を高精度に行えるよ
うにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明は、ビデオ信号に基づきＲ、Ｇ、Ｂの各
レーザを駆動すると共に、水平走査手段及び垂直走査手
段により、カラーモニタ上で前記各レーザのレーザ光を
水平方向及び垂直方向にそれぞれ走査して画像表示を行
うレーザディスプレイ装置において、前記垂直走査手段
が、モータ及びこのモータにより回転される回転多面鏡
により構成されることを特徴としている。

【０００８】このような構成によれば、回転多面鏡を一
方向に回転させることで、レーザ光を垂直方向に走査す
るため、簡単な構成によりレーザ光の垂直走査を行うこ
とができる。

【０００９】また、本発明は、前記回転多面鏡の各反射
面の回転方向への幅の調整により、垂直ブランキング期
間が設定されることを特徴としている。このとき、前記
回転多面鏡の隣接する各反射面の成す角度の調整によ
り、垂直ブランキング期間が設定されるようにしてもよ
い。このようにすると、回転多面鏡によるレーザ光の反
射光がカラーモニタの面上にある期間は垂直走査期間に
相当し、カラーモニタの面上から外れる期間は垂直ブラ
ンキング期間に相当することになるため、モータの回転
速度を一定に保持しても、精度よく垂直走査することが
でき、モータの制御も簡単に行うことが可能になる。

【００１０】また、本発明は、前記回転多面鏡の隣接す
る各反射面間に、垂直ブランキング期間設定用の無反射
面を形成したことを特徴としている。こうすれば、回転
多面鏡の反射面によりレーザ光が反射される期間は垂直
走査期間に相当し、レーザ光が回転多面鏡の無反射面に
当たる期間は垂直ブランキング期間に相当することにな
るため、モータの回転速度を一定に保持しても、精度よ
く垂直走査することができ、モータの制御も簡単に行う
ことが可能になる。

【００１１】また、本発明は、前記モータが、ブラシレ
スモータから成ることを特徴としている。こうすること
で、ブラシレスモータを用いることで、回転多面鏡の高
精度な回転を実現することが可能になる。

【００１２】また、本発明は、前記水平走査手段により
走査される前記レーザ光を一部取り出して水平同期の検
出に用いることを特徴としている。こうすると、水平走
査の同期を高精度に実現することができる。

【００１３】また、本発明は、前記垂直走査手段により
走査される前記レーザ光を一部取り出して垂直同期の検
出に用いることを特徴としている。このようにすれば、
垂直走査の同期を高精度に実現することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明を標準テレビジョン方式
のビデオ信号に基づく画像を表示するようにした場合の
一実施形態について、図１ないし図８を参照して説明す
る。但し、図１は全体の概略構成図、図２はブロック
図、図３及び図４は動作説明用のタイミングチャート、
図５ないし図８は一部の側面図である。

【００１５】図１に示すように、チューナ（図示せず）
により受信されたビデオ信号或いはビデオ再生装置（図
示せず）により再生されたビデオ信号が図示しない変換
装置によりＲＧＢ信号に変換され、この変換されたＲＧ
Ｂ信号に基づき後述する制御ドライバによりＲ用、Ｇ
用、Ｂ用の各レーザダイオード１ｒ、１ｇ、１ｂが駆動
される。

【００１６】これらのレーザダイオード１ｒ、１ｇ、１
ｂのレーザ光は、集光レンズ２によりそれぞれ集光さ
れ、シリンダレンズ３を介して図示しないブラシレスモ
ータと共に水平走査手段を構成する水平走査用ポリゴン
ミラー４により所定方向に反射される。このとき、ブラ
シレスモータは高速回転し、水平走査用ポリゴンミラー
４の１つの反射面で１水平ラインの走査が行われる。

【００１７】更に、水平走査用ポリゴンミラー４により
反射された各レーザ光は、トロイダルレンズ５及び非球
面レンズであるｆθレンズ６を介して垂直走査用ポリゴ
ンミラー（回転多面鏡）７の反射面に入射され、この垂
直走査用ポリゴンミラー７と共に垂直走査手段を構成す
るブラシレスモータ８が回転することで垂直走査用ポリ
ゴンミラー７が低速回転し、垂直走査用ポリゴンミラー
７の回転により各レーザ光がその反射面により反射され
て蛍光体が配設されたカラーモニタ９上に照射され、所
定のカラー画像がカラーモニタ９に表示される。尚、図
１中の破線矢印は垂直走査方向を表わす。

【００１８】このとき、垂直走査用ポリゴンミラー７
が、例えば図５に示すように８つの反射面ＣＴを有する
と共に、隣接する反射面ＣＴが所定の角度（ここでは、
１３５゜）を成し、垂直走査用ポリゴンミラー７の１つ
の反射面ＣＴで１回の垂直走査が行われ、レーザ光が隣
接する反射面ＣＴとの境界前後を通過する所定期間が、
垂直ブランキング期間に相当することとなる。

【００１９】ところで、水平走査の開始位置に相当する
ｆθレンズ６の端部には反射面が形成され、この反射面
によりレーザ光が反射されて集光レンズ１１を介してフ
ォトトランジスタ１２に入射されるように、これら集光
レンズ１１及びフォトトランジスタ１２が配置されてお
り、このフォトトランジスタ１２の出力を基準に水平同
期の補正が行われる。

【００２０】次に、制御回路の構成について説明する
と、図２に示すように、チューナ（図示せず）或いはビ
デオ再生装置（図示せず）からのビデオ信号及び同期信
号はビデオインタフェース（以下、インタフェースをＩ
／Ｆという）１５を介してタイミングゲート回路１６、
１７に入力され、タイミングゲート回路１６によりＲ、
Ｇ、Ｂ用レーザダイオード１ｒ、１ｇ、１ｂのどれを駆
動するかが決定される。

【００２１】そして、タイミングゲート回路１６の出力
に従い、制御ドライバ１８が動作して各レーザダイオー
ド１ｒ、１ｇ、１ｂが駆動され、各レーザダイオード１
ｒ、１ｇ、１ｂのレーザ光は、上記したように集光レン
ズ２、シリンダレンズ３、水平走査用ポリゴンミラー
４、トロイダルレンズ５及びｆθレンズ６を介して垂直
走査用ポリゴンミラー７に入射される。

【００２２】一方、ビデオＩ／Ｆ１５から水平同期信号
ＨＳのみがタイミングゲート回路１７に入力され、水平
同期信号ＨＳが検知されるとビデオ信号の入力があると
判断され、水平同期信号ＨＳが検知されないとビデオ信
号の入力がにないと判断され、タイミングゲート回路１
７により水平走査手段を構成するブラシレスモータの回
転及び停止を決定するスタート／エンド信号ＳＥが形
成、出力される。

【００２３】そして、このスタート／エンド信号ＳＥ及
びフォトトランジスタ１２からの検出信号ＤＨが水平走
査用モータ制御回路２０に入力され、水平走査用モータ
制御回路２０により水平同期信号ＨＳと水平走査用ポリ
ゴンミラー４との同期補正が行われ、水平走査用モータ
制御回路２０から水平走査用モータドライバ２１に水平
同期信号ＨＳの周波数である１５．７５ＫＨｚの制御パ
ルス信号が出力され、この制御パルス信号に基づき、水
平走査用モータドライバ２１により水平走査用ブラシレ
スモータが駆動され、水平同期信号ＨＳに同期してポリ
ゴンミラー４が一定速度で回転される。

【００２４】従って、例えばインターレース方式におけ
る水平走査のタイミングチャートは図３に示すようにな
り、タイミングゲート回路１７のスタート／エンド信号
ＳＥにより水平走査用ポリゴンミラー４の回転駆動の制
御が開始され、スタート／エンド信号ＳＥ及びフォトト
ランジスタ１２の検出信号ＤＨが水平走査用モータ制御
回路２０に入力され、水平同期信号ＨＳと水平走査用ポ
リゴンミラー４との同期がとられ、ビデオ信号の入力が
あると判断される間、各水平同期信号ＨＳとの同期がず
れることなく水平走査用ポリゴンミラー４が回転駆動さ
れる。

【００２５】更に、図３に示すように、ビデオ信号の入
力がある期間は、各レーザダイオード１ｒ、１ｇ、１ｂ
が制御ドライバ１８により適宜駆動されてレーザ光が出
射され、水平走査用ポリゴンミラー４によりこれらのレ
ーザ光が反射されると共に水平方向に走査される。尚、
タイミングゲート回路１７によりビデオ信号の入力がな
いと判断されると、タイミングゲート回路１７のスター
ト／エンド信号ＳＥにより、水平走査用モータドライバ
２１による水平走査用ブラシレスモータの駆動が停止さ
れ、水平走査用ポリゴンミラー４の回転駆動が停止され
る。

【００２６】さて、再び図２に戻って、垂直ブランキン
グの開始位置に相当する垂直走査用ポリゴンミラー７の
部位による反射位置にはロータリエンコーダ及びフォト
トランジスタ２３が配設され、ロータリエンコーダのス
リットを介して垂直走査用ポリゴンミラー７による反射
レーザ光はフォトトランジスタ２３に入射されるように
なっており、このフォトトランジスタ２３からの検出信
号ＤＶ及びビデオＩ／Ｆ１５を介した垂直同期信号ＶＳ
が比較回路２４に入力され、フォトトランジスタ２３の
検出信号ＤＳと垂直同期信号ＶＳとの同期補正を行うべ
く、垂直走査用モータ制御回路２５に３０Ｈｚ（ノンイ
ンターレース方式の場合には６０Ｈｚ）の周波数の垂直
同期信号ＶＳが入力される。

【００２７】そして、垂直走査用モータ制御回路２５か
ら垂直走査用モータドライバ２６に垂直同期信号ＶＳが
出力され、垂直同期信号ＶＳに同期するように垂直走査
用モータドライバ２６によりブラシレスモータ８が駆動
され、垂直走査用ポリゴンミラー７が垂直同期信号ＶＳ
に同期して一定速度で回転される。

【００２８】このときのタイミングチャートは、図４に
示すようになり、１フィールドのうち垂直走査期間Ｔｓ
に相当する期間だけ、ブラシレズモータ８が駆動されて
垂直走査用ポリゴンミラー７が回転駆動され、垂直同期
信号ＶＳとの同期がずれることなく垂直走査用ポリゴン
ミラー７によりこれらのレーザ光が反射されると共に垂
直方向に走査される。また、１フィールドのうちの垂直
ブランキング期間Ｔｂに相当する期間は、垂直走査用ポ
リゴンミラー７の回転駆動が停止され、次のフィールド
が開始すれば、再び垂直走査用ポリゴンミラー７が一定
速度で回転駆動される。

【００２９】尚、図２に示すように、フォトトランジス
タ１２の出力信号は水平同期信号発生装置２８にも入力
され、この水平同期信号発生装置２８により形成される
水平同期信号ＨＳがビデオＩ／Ｆ１５を介して外部回路
に同期用として供給されるようになっている。

【００３０】ところで、図６に示すように、垂直走査用
ポリゴンミラー７の８つの面のうち、同図中の太線部分
を反射面ＣＴとし、面と面との境界付近であって隣接す
る反射面ＣＴ間に無反射面ＮＣとした場合には、反射面
ＣＴにレーザ光が入射する期間が垂直走査期間に相当
し、無反射面ＮＣにレーザ光が入射する期間が垂直ブラ
ンキング期間に相当することになる。

【００３１】そのため、ビデオ信号の入力が検知される
間、図４中の１点鎖線に示すように、ブラシレズモータ
８を駆動し続けて垂直走査用ポリゴンミラー７を連続的
に回転駆動してもよく、レーザ光の垂直走査と垂直ブラ
ンキングの各期間を精度よく設定、確保することができ
る。

【００３２】また、このように無反射面ＮＣを設けなく
ても、各反射面ＣＴによるレーザ光の反射光が、カラー
モニタ９の面上にある期間は垂直走査期間に相当し、カ
ラーモニタ９の面上から外れる期間は垂直ブランキング
期間に相当することから、垂直走査用ポリゴンミラー７
の各反射面ＣＴの回転方向への幅や、隣接する反射面Ｃ
Ｔの成す角度の調整により、垂直走査期間及び垂直ブラ
ンキング期間を設定できるため、モータの回転速度を一
定に保持しても、精度よく垂直走査することができる。

【００３３】特に、垂直走査用ポリゴンミラー７の各反
射面の回転方向への幅を調整する場合において、図７に
示すように、例えば垂直走査用ポリゴンミラー７が同じ
６つの反射面を有していても、各反射面の回転方向への
幅を大きくするほど垂直方向への走査範囲を容易に拡大
することができると共に、ミラーの加工時に高い精度を
確保することができ、幅が小さい場合よりも加工し易い
という利点がある。

【００３４】更に、図８に示すように、垂直走査用ポリ
ゴンミラー７として、反射面の数を増やすと、隣接する
反射面の成す角度が次第に大きくなり、隣接する反射面
の境界前後にレーザ光が入射する期間が垂直ブランキン
グ期間に相当することから、この角度が小さければ、隣
接する反射面の境界前後にレーザ光が入射するときに
は、非常に短い垂直ブランキング期間を精度よく再現す
るために、垂直走査用ポリゴンミラー７の回転速度をそ
れまでよりも上昇させる必要が生じる。

【００３５】これに対し、隣接する反射面の成す角度が
大きければ、隣接する反射面の境界前後にレーザ光が入
射するときであっても、垂直走査用ポリゴンミラー７の
回転速度はそれまでと同じでもよく、垂直走査用ポリゴ
ンミラー７の駆動用のブラシレスモータを一定速度で回
転させることが可能になる。

【００３６】このとき、垂直走査用ポリゴンミラー７と
しては、水平走査線数に相当する５２５個の反射面を有
するのが好ましく、更には５２５個の各反射面間に、図
６に示すような無反射面ＮＣを有する構造のものが最も
望ましい。

【００３７】従って、上記した実施形態によれば、垂直
走査用ポリゴンミラー７を一方向に回転させることで、
レーザ光を垂直方向に走査するため、従来のＣＲＴ受像
機のような偏向ヨークや高圧電源装置等を設ける必要が
なく、更に垂直走査用ポリゴンミラー７を揺動させるこ
ともなく、簡単な構成によりレーザ光の垂直走査を行う
ことができる。

【００３８】また、レーザ光を利用したディスプレイで
あるため、ビームスポット径を絞ることで滲みのない鮮
明な画像表示が可能になる。

【００３９】更に、垂直走査用ポリゴンミラー７の反射
面ＣＴと反射面ＣＴとの境界付近であって隣接する反射
面ＣＴ間に無反射面ＮＣ（図６参照）を形成すれば、垂
直走査用ポリゴンミラー７を連続的に回転駆動させて
も、レーザ光の垂直走査と垂直ブランキングの各期間を
精度よく確保することができ、垂直走査用ポリゴンミラ
ー７の駆動用ブラシレスモータの制御を非常に簡単に行
うことができる。

【００４０】なお、上記した実施形態では、主としてイ
ンターレース方式の場合について説明したが、ノンイン
ターレース方式であっても、本発明を同様に適用して上
記しした実施形態と同等の効果を得ることが可能であ
る。

【００４１】また、上記した実施形態では、垂直走査用
ポリゴンミラー７により走査されるレーザ光をフォトト
ランジスタ２３により検出して垂直同期の検出及び補正
を行うようにしているが、必ずしもフォトトランジスタ
２３によりレーザ光を検出する必要はない。

【００４２】また、上記した実施形態では、垂直走査用
ポリゴンミラー７の形状は図１に示すようなものに限定
されるものでないのはいうまでもない。

【００４３】また、上記した実施形態では、垂直走査用
ポリゴンミラー７の駆動用モータとしてブラシレスモー
タ８を用いた場合について説明しているが、ブラシレス
モータ以外のＤＣモータを用いても構わない。

【００４４】また、上記した実施形態では、標準テレビ
ジョン方式のビデオ信号に基づく画像を表示するディス
プレイに本発明を適用した場合ついて説明しているが、
要するにレーザ光を蛍光体が配設されたカラーモニタ上
で水平及び垂直方向に走査して画像を形成するものであ
れば、本発明を同様に適用することができて、上記した
実施形態と同等の効果を得ることができる。

【００４５】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、回転多面鏡を一方向に回転させることで、レー
ザ光を垂直方向に走査するため、簡単な構成によりレー
ザ光の垂直走査を高精度に行うことができ、安価でかつ
構成の簡単なディスプレイ装置を提供することが可能に
なる。

【００４７】また、請求項２、３に記載の発明によれ
ば、各反射面の回転方向への幅や、隣接する反射面の成
す角度の調整により、垂直走査期間及び垂直ブランキン
グ期間を設定できるため、モータの回転速度を一定に保
持しても、精度よく垂直走査することが可能になり、モ
ータの制御も簡単に行うことができる。

【００４８】また、請求項４に記載の発明によれば、回
転多面鏡の反射面によりレーザ光が反射される期間は垂
直走査期間に相当し、レーザ光が回転多面鏡の無反射面
に当たる期間は垂直ブランキング期間に相当することに
なるため、モータの回転速度を一定に保持しても、精度
よく垂直走査することができ、モータの制御も簡単に行
うことが可能になる。

【００４９】また、請求項５に記載の発明によれば、ブ
ラシレスモータを用いることで、回転多面鏡の高精度な
回転を実現することが可能になる。

【００５０】また、請求項６に記載の発明によれば、水
平走査の同期を高精度に実現することができる。

【００５１】また、請求項７に記載の発明によれば、垂
直走査の同期を高精度に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の全体の概略構成図であ
る。

【図２】この発明の一実施形態のブロック図である。

【図３】この発明の一実施形態の動作説明用のタイミン
グチャートである。

【図４】この発明の一実施形態の動作説明用のタイミン
グチャートである。

【図５】この発明の一実施形態の一部の側面図である。

【図６】この発明の一実施形態の一部の側面図である。

【図７】この発明の一実施形態の一部の側面図である。

【図８】この発明の一実施形態の一部の側面図である。

【符号の説明】

１ｒ、１ｇ、１ｂ Ｒ、Ｇ、Ｂ用レーザダイオード ２ 水平走査用ポリゴンミラー（水平走査手段） ７ 垂直走査用ポリゴンミラー（垂直走査手段） ８ ブラシレスモータ（垂直走査手段） ９ カラーモニタ １２、２３ フォトトランジスタ ＣＴ 反射面 ＮＣ 無反射面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオ信号に基づきＲ、Ｇ、Ｂの各レー
   ザを駆動すると共に、水平走査手段及び垂直走査手段に
   より、カラーモニタ上で前記各レーザのレーザ光を水平
   方向及び垂直方向にそれぞれ走査して画像表示を行うレ
   ーザディスプレイ装置において、 前記垂直走査手段が、モータ及びこのモータにより回転
   される回転多面鏡により構成されることを特徴とするレ
   ーザディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 前記回転多面鏡の各反射面の回転方向へ
   の幅の調整により、垂直ブランキング期間が設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザディスプレイ
   装置。
3. 【請求項３】 前記回転多面鏡の隣接する各反射面の成
   す角度の調整により、垂直ブランキング期間が設定され
   ることを特徴とする請求項１に記載のレーザディスプレ
   イ装置。
4. 【請求項４】 前記回転多面鏡の隣接する各反射面間
   に、垂直ブランキング期間設定用の無反射面を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザディスプレイ
   装置。
5. 【請求項５】 前記モータが、ブラシレスモータから成
   ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
   のレーザディスプレイ装置。
6. 【請求項６】 前記水平走査手段により走査される前記
   レーザ光を一部取り出して水平同期の検出に用いること
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレー
   ザディスプレイ装置。
7. 【請求項７】 前記垂直走査手段により走査される前記
   レーザ光を一部取り出して垂直同期の検出に用いること
   を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のレー
   ザディスプレイ装置。