JP2006184770A - Color image display apparatus - Google Patents
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Description
本発明はカラー画像をスクリーンに投射するカラー画像表示装置に係り、特に、赤色(R),緑色(G),青色(B)の各色ビーム光をスクリーン上で二次元的に走査してカラー画像を描画するカラー画像表示装置に関する。 The present invention relates to a color image display device that projects a color image onto a screen, and in particular, a color image obtained by two-dimensionally scanning red (R), green (G), and blue (B) light beams on a screen. The present invention relates to a color image display device that draws the image.
下記の特許文献1,2に記載されている従来のレーザディスプレイ装置では、赤色光を発光するR用レーザ光源,緑色光を発光するG用レーザ光源,青色光を発光するB用レーザ光源の各々から出射された各色ビーム光をポリゴンミラー等の走査手段に反射させてスクリーン上を走査させることで、カラー画像をスクリーンに投射する様になっている。走査手段としては、ポリゴンミラーに限らず他の方式のミラー、例えば特許文献3に記載されている様に、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて制作された二次元走査用のミラーを用いることも可能である。
In the conventional laser display devices described in
従来のレーザディスプレイ装置で用いるレーザ光源は、R用レーザ光源から出射した赤色ビーム光と、G用レーザ光源から出射した緑色ビーム光と、B用レーザ光源から出射した青色ビーム光とを、ファイバ等の導波路やダイクロイックミラー等で構成される光学系を通すことで1本の同心のビーム光に合波し、その後に、走査手段であるミラーに合波したビーム光を反射させ、スクリーンにカラー画像を投射するようにしている。 A laser light source used in a conventional laser display device is a fiber that uses red beam light emitted from an R laser light source, green beam light emitted from a G laser light source, and blue beam light emitted from a B laser light source. By passing through an optical system consisting of a waveguide, dichroic mirror, etc., it is combined into one concentric light beam, and then reflected to the mirror, which is a scanning means, and reflected on the screen. An image is projected.
従来のレーザディスプレイ装置で用いるレーザ光源は、R,G,Bの各色ビーム光を1本のビーム光に合波した後に走査手段であるミラーに出射する構成のため、合波のための光学系が複雑となり、装置が大型化してしまうと共にコストが嵩んでしまうという問題がある。 The laser light source used in the conventional laser display apparatus has a configuration in which R, G, and B color light beams are combined into one beam light and then output to a mirror that is a scanning unit. However, there is a problem that the apparatus becomes larger and the cost increases.
例えば、何処にでもある白い壁や白板等をスクリーンに見立ててカラー画像をレーザディスプレイ装置から投射する用途を考えると、レーザディスプレイ装置を携帯型にする必要があり、光学系の構成は単純で小型の方が望ましい。しかし、合波用の光学系を省略した場合、カラー画像を構成する各ドットにおけるスクリーン上の赤色光照射点位置,緑色光照射点位置,青色光照射点位置の位置ズレが生じ、この位置ズレがある程度大きくなると、画像の解像度を劣化させてしまう。 For example, considering the application of projecting a color image from a laser display device with a white wall, white plate, etc. everywhere as a screen, the laser display device needs to be portable, and the configuration of the optical system is simple and compact Is preferred. However, when the optical system for multiplexing is omitted, the position of the red light irradiation point position, the green light irradiation point position, and the blue light irradiation point position on the screen at each dot constituting the color image is generated. If it becomes large to some extent, the resolution of the image is degraded.
本発明の目的は、小型で低コストのカラー画像表示装置を提供すると共に、解像度の高いカラー画像を表示することが可能なカラー画像表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a color image display device that is small and low-cost, and that can display a color image with high resolution.
本発明のカラー画像表示装置は、3原色の第1色ビーム光光源と第2色ビーム光光源と第3色ビーム光光源とが隣接して配置された光源装置と、入力するビデオ信号に基づいて前記光源装置から一列且つ並行に出射される第1色のビーム光と第2色のビーム光と第3色のビーム光とを描画面上に集光するレンズ系と、該レンズ系から出射する前記第1色,第2色,第3色の各ビーム光を前記描画面上に反射すると共に該第1色,第2色,第3色のビーム光を該描画面上で走査する走査手段とを備えることを特徴とする。 The color image display device of the present invention is based on a light source device in which a first color beam light source of three primary colors, a second color beam light source, and a third color beam light source are arranged adjacent to each other, and an input video signal. A first color beam light, a second color beam light, and a third color beam light emitted from the light source device in parallel in a row on the drawing surface, and emitted from the lens system The first color, the second color, and the third color beam light are reflected on the drawing surface, and the first color, the second color, and the third color beam light are scanned on the drawing surface. Means.
本発明のカラー画像表示装置は、前記光源装置から一列且つ並行に出射される第1色のビーム光と第2色のビーム光と第3色のビーム光の位置ズレを補正して前記描画面上での前記第1色の投射像と前記第2色の投射像と前記第3色の投射像とを重ね合わせる補正手段を備えることを特徴とする。 The color image display device according to the present invention corrects a positional deviation between the first color beam light, the second color beam light, and the third color beam light emitted from the light source device in a row and in parallel, and thereby draws the drawing surface. The image forming apparatus includes a correcting unit that superimposes the first color projection image, the second color projection image, and the third color projection image.
本発明のカラー画像表示装置の前記補正手段は、前記第1色ビーム光光源と前記第2色ビーム光光源と前記第3色ビーム光光源の各々に入力する前記ビデオ信号の相対的遅延量を制御する制御手段で構成されることを特徴とする。 The correction means of the color image display device of the present invention is configured to calculate a relative delay amount of the video signal input to each of the first color beam light source, the second color beam light source, and the third color beam light source. It is characterized by comprising control means for controlling.
本発明のカラー画像表示装置の前記補正手段は、前記走査手段の反射面に形成された回折格子で構成されることを特徴とする。 The correction means of the color image display device of the present invention is characterized by comprising a diffraction grating formed on the reflection surface of the scanning means.
本発明のカラー画像表示装置の前記補正手段は、上記制御手段及び上記回折格子で構成されることを特徴とする。 The correction means of the color image display device of the present invention is characterized by comprising the control means and the diffraction grating.
本発明のカラー画像表示装置の前記光源装置には、前記第1色ビーム光光源と第2色ビーム光光源と第3色ビーム光光源とが隣接して一列に配置されることを特徴とする。 In the light source device of the color image display device of the present invention, the first color beam light source, the second color beam light source, and the third color beam light source are arranged adjacent to each other in a line. .
本発明のカラー画像表示装置の前記走査手段は、前記第1色のビーム光と前記第2色のビーム光と前記第3色のビーム光を前記描画面上の水平方向及び垂直方向に走査する偏向ミラーで構成されることを特徴とする。 The scanning means of the color image display device of the present invention scans the first color beam light, the second color beam light, and the third color beam light in a horizontal direction and a vertical direction on the drawing surface. It is characterized by comprising a deflecting mirror.
本発明のカラー画像表示装置の前記走査手段は、前記第1色のビーム光と前記第2色のビーム光と前記第3色のビーム光を前記描画面上の水平方向に走査する第1偏向ミラーと垂直方向に走査する第2偏向ミラーで構成されることを特徴とする。 The scanning means of the color image display device according to the present invention is configured to scan the first color beam light, the second color beam light, and the third color beam light in a horizontal direction on the drawing surface. It is characterized by comprising a second deflection mirror that scans in the vertical direction with the mirror.
本発明のカラー画像表示装置は、前記走査手段の前方位置に設けられ該走査手段で前記水平方向に走査される前記ビーム光を検出したとき該検出位置をカラー画像の水平方向の描画始端位置とする受光センサを備えることを特徴とする。 The color image display device of the present invention is provided at a position in front of the scanning means, and when the beam light scanned in the horizontal direction is detected by the scanning means, the detected position is set as a drawing start end position in the horizontal direction of the color image. It is characterized by comprising a light receiving sensor.
本発明のカラー画像表示装置は、前記走査手段の走査が前記水平方向の往復行で行われ前記カラー画像の前記水平方向の描画が往行,復行の夫々で行われることを特徴とする。 The color image display device of the present invention is characterized in that the scanning of the scanning means is performed in the horizontal reciprocating row, and the horizontal drawing of the color image is performed in the forward and backward directions.
本発明によれば、3原色の各色用のレーザ光源を並置して各色毎のビーム光を並行に出射し描画面(スクリーン)に投射する構成のため、光源の構成が簡単で小型となり、製造コストが低減する。また、描画面上でのカラー画像を構成する各ドットにおいて、R,G,Bの各像の投射点位置が補正手段によって重ね合わされるため、画像の解像度が向上する。 According to the present invention, since the laser light sources for the three primary colors are juxtaposed and the beam light for each color is emitted in parallel and projected onto the drawing surface (screen), the configuration of the light source is simple and small, and the manufacturing is performed. Cost is reduced. In addition, in each dot constituting the color image on the drawing surface, the projection point positions of the R, G, and B images are superimposed by the correcting unit, so that the resolution of the image is improved.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るカラー画像表示装置を構成するレーザディスプレイ装置の要部構成図である。このレーザディスプレイ装置は、レーザ光源装置1と、レーザ光源装置1から出射された赤色(R)ビーム光2と緑色(G)ビーム光3と青色(B)ビーム光4とをスクリーン20の表面に集光するレンズ系5と、レンズ系5で集光されたR,G,Bの各色ビーム光2,3,4を二次元的に走査しながら反射してスクリーン20に投射する偏向ミラー6と、レーザ光源装置1に入力するビデオ信号R,G,Bの入力タイミングを制御する制御部7とを備えて構成される。偏向ミラー6としては、例えば、周知のポリゴンミラーや上述した特許文献3記載のミラーを用いることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a laser display apparatus constituting a color image display apparatus according to a first embodiment of the present invention. The laser display device includes a laser light source device 1 and red (R)
図2は、レーザ光源装置1の正面模式図である。円筒状のステム8内には、水平に台座9が設けられ、その上に、紙面の手前側に赤色ビーム光2を出射する赤色光レーザ光源10と、緑色ビーム光3を出射する緑色光レーザ光源11と、青色ビーム光4を出射する青色光レーザ光源12が隣接して設けられる。レーザ光源10,11,12は水平方向に一列に隣接して設けられるが、この「水平方向」が、本実施形態では、スクリーン20における水平方向(X方向)の走査方向となる。
FIG. 2 is a schematic front view of the laser light source device 1. A
図1の制御部7は、赤色光レーザ光源10の入力段に設けられた遅延回路13と、緑色光レーザ光源11の入力段に設けられた遅延回路14と、青色光レーザ光源12の入力段に設けられた遅延回路15と、各遅延回路13,14,15の遅延タイミングを制御するタイミング制御手段16とを備える。電気信号であるビデオ信号R,G,Bの夫々は遅延回路14,15,16に入力され、各遅延回路14,15,16からビデオ信号R,G,Bが出力された時に該当レーザ光源10,11,12からビーム光2,3,4が出射される。
The control unit 7 in FIG. 1 includes a delay circuit 13 provided in the input stage of the red light
図2に示す様に、本実施形態におけるレーザ光源装置1からは、赤色ビーム光2と緑色ビーム光3と青色ビーム光4とが並行に出射され、各色共通のレンズ系5で集光され、偏向ミラー6で反射されてスクリーン20上に投射されるが、各色レーザ光源10,11,12に水平方向の位置ズレが存在し、可動する偏向ミラー6上での各ビーム光2,3,4の入射角も異なるため、スクリーン上にカラー画像を描画するときの各ドットの投射点位置が、R,G,Bでズレてしまう。
As shown in FIG. 2, the
つまり、あるドットを表示するビデオ信号R,G,Bを、図3に示す様に、同一タイミングで各色レーザ光源10,11,12に入射すると、当該ドットのスクリーン20上での投射点位置が、R,G,Bでずれてしまう。この位置ズレが小さい場合には問題ないが、スクリーン20までの距離やレーザ光源装置1における各レーザ光源10,11,12間の距離によって、スクリーン20上でR,G,Bの位置ズレが大きくなると、カラー画像の解像度が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、図1の制御部7により、各ドットにおけるビデオ信号R,G,Bの各色レーザ光源10,11,12への入力タイミングを制御し、スクリーン20上における各ドットのR,G,Bの投射点位置が一致する様に制御する。
That is, when the video signals R, G, and B for displaying a certain dot are incident on the respective color
図4は、制御部7が行うタイミング制御の説明図である。本実施形態では、図2に示す各色レーザ光源10,11,12の配列で、中央の緑色光レーザ光源11から出射される緑色光の投射像に、赤色光の投射像と、青色光の投射像とが重なるように、各遅延回路13,14,15の夫々の遅延タイミングを制御する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of timing control performed by the control unit 7. In the present embodiment, in the arrangement of the respective color
図4に示す例では、同一タイミングで各色ビーム光2,3を投射したときに緑色の投射像Gに対して先行してスクリーンに投射される赤色の投射像Rが、遅れてスクリーンに投射され緑色の投射像Gに重なる様に、遅延回路13の遅延量を遅延回路14の遅延量より長く設定する。また、同一タイミングで各色ビーム光3,4を投射したときに緑色の投射像Gに対して遅れてスクリーンに投射される青色の投射像Bが、先行してスクリーンに投射される緑色の投射像Gに重なる様に、遅延回路15の遅延量を遅延回路14の遅延量より短く設定する。
In the example shown in FIG. 4, when the
これにより、カラー画像を構成する各ドットにおけるR,G,B光のスクリーン20への到達時間に瞬間的な差が生じるが、視覚的に同一ドットにR,G,B光が投射されるために、カラー画像の解像度は高くなる。
As a result, there is an instantaneous difference in the arrival time of the R, G, B light on the
尚、遅延回路13,14,15の各遅延量は、無限遠でR,G,Bの各投射像が一致するように調製するのが良いが、スクリーンまでの距離に応じて手動調整する機能を設けてもよい。また、一番先行する色のビデオ信号に対して他の色のビデオ信号を遅延させればよいため、各色毎に遅延回路を設けるのではなく、2つの遅延回路を設けるだけでもよい。図4の例では、遅延回路15は省略できる。
The delay amounts of the
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係るカラー画像表示装置であるレーザディスプレイ装置の要部構成図である。本実施形態では、図1の第1実施形態で用いた制御部7は採用せずに、偏向ミラー6の代わりに、グレーティング(回折格子)付き偏向ミラー21を用いたことを特徴とし、他の構成は、第1の実施形態と同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of a laser display device which is a color image display device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the control unit 7 used in the first embodiment of FIG. 1 is not employed, but a deflection mirror 21 with a grating (diffraction grating) is used instead of the deflection mirror 6. The configuration is the same as in the first embodiment.
グレーティング付き偏向ミラー21は、例えば特許文献3に記載された二次元タイプのミラーに、多数の縞模様を回折格子22として蒸着形成すれば実現できる。同一タイミングで各色レーザ光源10,11,12から出射しグレーティング付き偏向ミラー21に入射したR,G,Bのビーム光2,3,4は、ビーム光2,3,4の波長の違いによって異なる反射角で反射されるため、無限遠でR,G,B光が一致するような回折格子22を形成しておく。
The deflecting mirror 21 with a grating can be realized by vapor-depositing a large number of stripe patterns as a
これにより、レーザ光源装置1内の各色レーザ光源10,11,12の配置位置に位置ズレが存在しても、スクリーン上の各ドットでR,G,Bの投射点位置を一致させることができ、高解像度のカラー画像を表示することが可能となる。
As a result, even if there is a positional shift in the arrangement positions of the respective color
尚、本実施形態では、X方向(水平方向)とY方向(垂直方向)の両方にミラーを振ることが可能な、即ち二次元走査が可能な偏向ミラーに回折格子22を設けたが、より精度良くR,G,Bのスクリーン上での投射点位置を一致させるために、X方向にミラーを走査する第1の偏向ミラーと、Y方向にミラーを走査する第2の偏向ミラーとを別々に設け、両方の偏向ミラーの夫々に揺動方向に垂直な回折格子22を設け、レーザ光源10,11,12から出射した各色ビーム光2,3,4を両方の偏向ミラーで順に反射してスクリーン20に投射する構成としてもよい。
In the present embodiment, the
尚また、本実施形態では、回折格子によってR,G,B光の反射角を変更する構成のため、図2に示す各色レーザ光源10,11,12で、中間波長の緑色光レーザ光源11を真ん中に設ける必要がある。これに対し、第1の実施形態では、各色レーザ光源10,11,12の配列順は任意である。
In this embodiment, since the reflection angles of the R, G, and B light are changed by the diffraction grating, the green laser
(第3の実施形態)
上述した第2の実施形態では、偏向ミラー21に回折格子22を設けたが、回折格子22は一旦形成すると、その間隔等は不変となり変更調整できない。このため、スクリーン20を設ける位置によってはR,G,Bの投射点位置に、目立つ位置ズレが生じてしまうことがある。このため、第3の実施形態では、第2の実施形態のレーザディスプレイ装置に、第1の実施形態と同様の制御部7を設ける。これにより、スクリーン上でのR,G,B光の投射点位置の微小な位置ズレ補正が可能となる。
(Third embodiment)
In the second embodiment described above, the
(第4の実施形態)
上述した各実施形態で用いたレーザ光源装置1では、図2に示す様に一列即ち一直線上に各色レーザ光源10,11,12を配置したが、一直線上に各色レーザ光源10,11,12を配置できない場合もある。例えば、緑色光レーザ光源11を赤色光レーザ光源10や青色光レーザ光源12と同程度の小型で実現するために、波長1060nmのレーザ光を発光するレーザ光源と、波長1060nmのレーザ光を波長530(緑色)のレーザ光に変換する波長変換素子とを直列配置し、これに赤色光レーザ光源10と青色光レーザ光源12を並置すること構成が考えられる。この場合、冷却のためのヒートシンクの配置位置なども工夫する必要があり、各色レーザ光源10,11,12を一直線上に配置するのが困難になることもある。
(Fourth embodiment)
In the laser light source device 1 used in each of the embodiments described above, the color
斯かる場合は、小型の赤色光レーザ光源10と青色光レーザ光源12とを一直線上に配置し、緑色のビーム光3を赤色ビーム光2と青色ビーム光4との中間位置に並行に挿入する光学系をレーザ光源装置1の正面部に設けることで解決できる。この光学系の一例を図6に示す。
In such a case, the small red light
図6(a)に示す光学系は、45度に傾斜し緑色光を反射し赤色光と青色光とを透過するダイクロイックミラー25を内部に持つ正方形のプリズム体26と、緑色のビーム光3を反射してダイクロイックミラー25に45度の角度で入射するミラー27,28とで構成される。斯かる光学系を用いることで、図6(b)に示す様に、R,G,Bの各ビーム光2,3,4を一列且つ並行に配置することが可能になり、第1,第2,第3の各実施形態のレーザ光源装置1として使用可能となる。尚、緑色のビーム光3を1本のファイバに入射させ、このファイバの出端を赤色光レーザ光源10と青色光レーザ光源12の中間位置に配置することでもよい。
The optical system shown in FIG. 6A includes a
(第5の実施形態)
図7は、本発明の第5の実施形態に係るカラー画像表示装置であるレーザディスプレイ装置の要部構成図である。第1の実施形態と比較して、偏向ミラー6の出射側前方所定位置に、フォトセンサ30,31を設けた点が異なる。本実施形態では、偏向ミラー6を水平方向(X方向)に振ることでR,G,Bの各色ビーム光2,3,4をスクリーン20上で往復行走査し、往行,復行の各行毎にカラー画像を描画する。このとき、垂直方向にカラー画像の位置ズレが生じる虞がある。そこで、各行の描画開始位置をフォトセンサ30,31で検出し、フォトセンサ30,31がビーム光を検出した時点を始端としてカラー画像の描画を行う。これにより、画像の垂直方向の位置ズレが防止可能となる。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram of a main part of a laser display device which is a color image display device according to the fifth embodiment of the present invention. Compared to the first embodiment, the difference is that
また、偏向ミラー6の往復の揺動動作において、スクリーンの左端側の描画位置およびスクリーンの右端側の描画位置の揺動動作のリニアリティは低下する。このため、フォトセンサ30,31が未だビーム光2,3,4を検出していないときの描画を停止することで、位置ズレ防止の他に、カラー画像の左右端部における歪みを防止できる。
Further, in the reciprocating swinging operation of the deflection mirror 6, the linearity of the swinging operation of the drawing position on the left end side of the screen and the drawing position on the right end side of the screen is lowered. Therefore, by stopping drawing when the
尚、本実施形態では、偏向ミラー6で水平方向(X方向)の走査の他に垂直方向(Y方向)の走査も同時に行っているため、フォトセンサ30,31は、若干垂直方向に長手のものを使用し、垂直方向に偏向ミラー6が揺動しても、フォトセンサ30,31がビーム光2,3,4を検出できる構成にする必要がある。
In the present embodiment, since the scanning in the vertical direction (Y direction) is performed simultaneously with the scanning in the horizontal direction (X direction) by the deflecting mirror 6, the
偏向ミラーとして、水平方向走査用と垂直方向走査用の2つを別に設ける構成であれば、フォトセンサ30,31は、水平方向走査用の偏向ミラーの前方に配置すればよく、また、垂直方向に長手のフォトセンサを使用する必要はない。
If two horizontal scanning and vertical scanning are separately provided as the deflection mirror, the
尚また、本実施形態では、水平方向の往行と復行の両方の走査で画像描画を行うためフォトセンサ30の他にフォトセンサ31を設けたが、往行だけで描画を行う構成であれば、フォトセンサ31は不要である。
In the present embodiment, the
本発明によれば、小型,低コストで高解像度のカラー画像を描画できるため、特に携帯型のカラー画像表示装置として有用である。 According to the present invention, since a high-resolution color image can be drawn with a small size and at low cost, it is particularly useful as a portable color image display device.
1 レーザ光源装置
2 赤色ビーム光
3 緑色ビーム光
4 青色ビーム光
5 レンズ系
6 偏向ミラー(走査手段)
7 制御部
10 赤色光レーザ光源
11 緑色光レーザ光源
12 青色光レーザ光源
13,14,15 遅延回路
16 タイミング制御手段
21 グレーティング付き偏向ミラー(走査手段)
22 グレーティング(回折格子)
30,31 フォトセンサ(受光センサ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser
7
22 grating (diffraction grating)
30, 31 Photo sensor (light receiving sensor)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061124 |