JP2007025191A - 画像表示装置及び画像表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することが可能な画像表示装置等を提供すること。
【解決手段】画像信号に応じたビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置１００であって、走査領域において光源部からのビーム光を第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査可能に設けられた複数の光走査部１０１、１０２、１０３を有し、複数の光走査部１０１、１０２、１０３は、走査領域を第１の方向に並列させるように配置され、走査領域のうち第１の方向における略中央部分に位置する走査中央領域を合成させることにより表示領域を形成させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の制御方法、特に、複数の光走査部により走査されるレーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置の技術に関する。

レーザ光を走査させることで画像を表示する画像表示装置には、レーザ光を走査させる光走査部が用いられる。光走査部は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を二次元方向へ走査させる。画像表示装置は、光走査部からのレーザ光をスクリーン等にて走査させることにより画像を表示する。レーザ光をスクリーンにて走査させることにより画像を表示する技術としては、例えば、特許文献１に提案されている。

特開２００３−２１８０４号公報

平面状のスクリーンにレーザ光を走査させる場合、レーザ光を供給する光源部からスクリーンまでの距離は、スクリーンの中央ほど短く、端に近くなるほど長くなる。このため、平面状のスクリーンに表示される画像は、スクリーンの中央ほど明るく、スクリーンの端ほど暗くなってしまう。このような明るさの違いは、スクリーンが大型であるほど顕著となる。これを防ぐ手段として、曲面状のスクリーンを用いることにより光源装置からスクリーンまでの距離の差を少なくすることが考えられる。曲面状のスクリーンを用いると、スクリーンの設計や設置場所に関する自由度が少なくなる上、画像を観察可能な位置にも制限が加えられるという不具合を生じる。また、スクリーンの端における明るさに合わせてスクリーンの中央の明るさを調節するような補正を行うことも考えられる。この場合、本来の光量より低い光量のレーザ光で階調を表現することとなることから、画像が暗くなり、また表現可能な階調の刻みが半減してしまうという不具合を生じる。また、大型なスクリーンへレーザ光を走査させる場合、レーザ光を走査させる反射ミラー部等への負担も大きくなる。このように、従来の技術では、ビーム光を用いて、明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することが可能な画像表示装置、及び画像表示装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、画像信号に応じたビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置であって、走査領域において光源部からのビーム光を第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査可能に設けられた複数の光走査部を有し、複数の光走査部は、走査領域を第１の方向に並列させるように配置され、走査領域のうち第１の方向における略中央部分に位置する走査中央領域を合成させることにより表示領域を形成させることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。

平面状のスクリーン等にビーム光を走査させる場合、走査領域のうち走査中央領域へは、光源部からスクリーンまでの短い光路を経た光が入射する。複数の光走査部の走査中央領域を合成させて表示領域を形成することにより、明るく、明るさむらが少ない大型画像を表示することが可能である。また、各光走査部は走査領域より狭い走査中央領域のみにビーム光を走査させれば良いため、ビーム光を走査させる反射ミラー等の振り角を少なくすることが可能である。このため、反射ミラー等の負担軽減、及び耐久性の向上を図ることができる。また、表示領域の明るさを低下させるような調節を行う必要も無いことから、表現可能な階調の刻みを半減させるようなことも無い。複数の光走査部からのビーム光を用いて画像を表示する場合、各光走査部の解像度を合計した解像度によって１つの画像を表示することができる。このことから、１つの光走査部を用いて画像を形成する場合に比較して、高解像度な画像を容易に形成することができる。これにより、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、光走査部ごとの走査中央領域からの光を検出する光検出部と、光検出部からの出力に応じて光走査部を制御する制御部と、を有することが望ましい。光検出部からの出力に応じて各光走査部を制御することにより、複数の光走査部を用いてシームレスかつ高品質な画像を得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、制御部は、光検出部からの出力に応じて、光走査部ごとのビーム光の光量を制御することが望ましい。これにより、表示領域を形成する走査中央領域ごとの明るさむらを低減することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光走査部は、走査中央領域の一部を互いに重畳させて表示領域を形成させることが望ましい。これにより、走査中央領域同士の継目部分が目立たない高品質な画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出部は、光走査部ごとの走査中央領域の位置を検知し、制御部は、光検出部からの出力に応じて、表示領域に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるように光走査部を制御することが望ましい。ビーム光を走査させる位置を調節することにより、複数の光走査部からのビーム光を画素単位で重畳させることができる。重畳させる部分における階調表現を複数のビーム光で分担させることで、階調の刻みを減少させることも無くなる上、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。これにより、複数の光走査部を用いて高品質な画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、走査中央領域同士が重畳する重畳領域において、複数の光走査部に対して分割されたパルス信号を用いて変調されたビーム光を走査させるように、光走査部を制御することが望ましい。これにより、階調の刻みを減少させること無く、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、略平坦な平面状のスクリーンに画像を表示することが望ましい。これにより、スクリーンの設計や設置場所に関する自由度を低減させず、かつ画像を観察可能な位置の制限を少なくすることができる。

さらに、本発明によれば、複数の光走査部からのビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、ビーム光を第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査可能な走査領域を第１の方向に並列させるように複数の光走査部を配置する光走査部配置工程と、走査領域のうち第１の方向における略中央部分に位置する走査中央領域からの光を検出する光検出工程と、走査中央領域を合成させて表示領域を形成するように光走査部を制御する光走査部制御工程と、を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法を提供することができる。複数の光走査部の走査中央領域を合成させて表示領域を形成することにより、明るく、明るさむらが少ない大型画像を表示することが可能である。これにより、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光走査部制御工程において、光走査部ごとのビーム光の光量を制御することが望ましい。これにより、表示領域を形成する走査中央領域ごとの明るさむらを低減することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光検出工程において、光走査部ごとのビーム光の色むらを検出し、光走査部制御工程において、ビーム光の色むらを補正するように光走査部を制御することが望ましい。これにより、表示領域を形成する走査中央領域ごとの色むらを低減することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は、スクリーン１１０の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１１０の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１００に設けられた第１光走査部１０１、第２光走査部１０２、第３光走査部１０３は、それぞれ、スキャナ１１５を用いて、光源装置１１１からのレーザ光を走査させる。画像表示装置１００は、画像信号に応じたレーザ光により、スクリーン１１０上の表示領域に画像を表示する。

図２は、画像表示装置１００におけるレーザ光の光路について説明するものである。３つの光走査部１０１、１０２、１０３は、光源装置１１１からのビーム光であるレーザ光を、走査領域において第１の方向であるＸ方向と、第１の方向に略直交する第２の方向であるＹ方向へ走査可能に設けられている。３つの光走査部１０１、１０２、１０３は、３つの走査領域を第１の方向であるＸ方向に並列させるように配置されている。

３つの光走査部１０１、１０２、１０３は、いずれも同様の構成を有する。光源装置１１１は、ビーム光であるレーザ光を供給する。光源装置１１１からのレーザ光は、照明光学系１１２を透過した後、スキャナ１１５に入射する。スキャナ１１５は、光源装置１１１からのレーザ光を二次元方向へ走査させる。

図３は、光源装置１１１の概略構成を示す。光源装置１１１は、赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」という。）を供給する光源部であるＲ光用光源部１２１Ｒと、緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という。）を供給する光源部であるＧ光用光源部１２１Ｇと、青色レーザ光（以下、「Ｂ光」）という。）を供給する光源部であるＢ光用光源部１２１Ｂと、を有する。Ｒ光用光源部１２１Ｒは、Ｒ光を供給する半導体レーザである。Ｂ光用光源部１２１Ｂは、Ｂ光を供給する半導体レーザである。

Ｇ光用光源部１２１Ｇは、半導体レーザ１２２と、波長変換素子１２３とを有する。波長変換素子１２３としては、例えば、非線形光学結晶を備えるＳＨＧ（second harmonic generation）素子を用いることができる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、半導体レーザ１２２からのレーザ光を、波長変換素子１２３により２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、例えば、１０４０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの半導体レーザ１２２を用いることで、５２０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのＧ光を供給する。

Ｇ光用光源部１２１Ｇは、波長変換素子１２３を用いることにより、容易に入手が可能な汎用の半導体レーザ１２２を用いることが可能となる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、Ｇ光を供給するものであれば良く、上述のものに限られない。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、例えば、ＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ発振器を用いることとしても良い。ＤＰＳＳレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。

各色光用光源部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂは、それぞれ画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調には、例えば、ＰＷＭが用いられる。光源装置１１１には、２つのダイクロイックミラー部１２４、１２５が設けられている。ダイクロイックミラー部１２４は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー部１２５は、Ｒ光及びＧ光を透過し、Ｂ光を反射する。Ｒ光用光源部１２１ＲからのＲ光は、ダイクロイックミラー部１２４、１２５を透過した後、光源装置１１１から出射する。

Ｇ光用光源部１２１ＧからのＧ光は、ダイクロイックミラー部１２４で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー部１２４で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー部１２５を透過した後、光源装置１１１から出射する。Ｂ光用光源部１２１ＢからのＢ光は、ダイクロイックミラー部１２５で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー部１２５で反射したＢ光は、光源装置１１１から出射する。光源装置１１１は、このようにして、画像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する。

図４は、スキャナ１１５の概略構成を示す。スキャナ１１５は、反射ミラー２０２と、反射ミラー２０２の周囲に設けられた外枠部２０４とを有する、いわゆるジンバル構造をなしている。外枠部２０４は、回転軸であるトーションばね２０６によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部２０４は、トーションばね２０６の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０６を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０６に略直交する回転軸であるトーションばね２０７によって、外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、光源装置１１１からのレーザ光を反射する。反射ミラー２０２は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。

反射ミラー２０２は、トーションばね２０７の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０７を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動することにより、反射ミラー２０２で反射したレーザ光を第１の方向、例えば水平方向へ走査するように変位する。反射ミラー２０２は、外枠部２０４がトーションばね２０６を中心として回動することにより、レーザ光を第２の方向、例えば垂直方向へ走査するように変位する。スキャナ１１５は、光源装置１１１からのレーザ光を第１の方向と第２の方向へ走査させる。

図５は、スキャナ１１５を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射する側を表側とすると、第１の電極３０１、３０２は、外枠部２０４の裏側の空間であって、トーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第１の電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１の電極３０１、３０２と、外枠部２０４との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部２０４は、第１の電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、トーションばね２０６を中心として回動する。

トーションばね２０７は、詳細には、第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８とで構成されている。第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８との間には、ミラー側電極３０５が設けられている。ミラー側電極３０５の裏側の空間には、第２の電極３０６が設けられている。第２の電極３０６に電圧を印加すると、第２の電極３０６とミラー側電極３０５との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第２の電極３０６のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動する。スキャナ１１５は、このようにして反射ミラー２０２を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。スキャナ１１５は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。

スキャナ１１５は、例えば画像の１フレーム期間において、第２の方向へ１回レーザ光を走査させる間に、第１の方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー２０２を変位させる。このように、スキャナ１１５は、第１の方向へレーザ光を走査させる周波数が、第２の方向へレーザ光を走査させる周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、第１の方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、スキャナ１１５は、トーションばね２０７を中心として反射ミラー２０２を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振させることにより、反射ミラー２０２の変位量を増大させることができる。反射ミラー２０２の変位量を増大させることにより、スキャナ１１５は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査させることができる。なお、反射ミラー２０２は、共振を用いず駆動することとしても良い。

なお、スキャナ１１５は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。レーザ光を走査させる構成としては、二次元方向へレーザ光を走査させるスキャナ１１５に限らず、第１の方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、第２の方向にレーザ光を走査する反射ミラーとを設ける構成としても良い。さらに、ジンバル構造を持ったスキャナ１１５に代えて、複数のミラー片を有する回転体を回転させるポリゴンミラーを用いても良い。

図２に戻って、スキャナ１１５からのレーザ光は、投写光学系１１３を透過した後、スクリーン１１０に入射する。照明光学系１１２、及び投写光学系１１３は、光源装置１１１からのレーザ光をスクリーン１１０上に結像させる。スクリーン１１０は、筐体１０７（図１参照）の所定の一面に設けられている。スクリーン１１０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。スキャナ１１５からの光は、スクリーン１１０の、筐体１０７の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン１１０から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。光走査部１０１、１０２、１０３は、各色光について１つのレーザ光を走査させる構成に限られず、各色光について複数のレーザ光を走査させる構成としても良い。

図６は、走査中央領域について説明するものである。例えば、第１光走査部１０１を用いてＸ方向へレーザ光を走査させるように反射ミラー２０２（図４参照）を最大振り角で変位させたとする。このとき、第１光走査部１０１は、走査領域ＡＲ０にてレーザ光を走査させる。各光走査部１０１、１０２、１０３は、それぞれの走査領域がＸ方向へ並列するように配置されている。走査中央領域ＡＲ１は、走査領域ＡＲ０のうち第１の方向であるＸ方向における略中央部分に位置している。図７に示すように、走査中央領域ＡＲ１は、走査領域ＡＲ０のうち光源装置１１１からの光路が短いレーザ光が入射する。

図８は、画像表示装置１００の表示領域ＡＲ４について説明するものである。表示領域ＡＲ４は、第１光走査部１０１の走査中央領域ＡＲ１と、第２光走査部１０２の走査中央領域ＡＲ２と、第３光走査部１０３の走査中央領域ＡＲ３とを合成させることにより形成される。走査中央領域ＡＲ１と走査中央領域ＡＲ２、走査中央領域ＡＲ２と走査中央領域ＡＲ３は、それぞれ一部を互いに重畳させている。表示領域ＡＲ４は、隣接する走査中央領域の一部を互いに重畳させて形成されている。

図２に戻って、スキャナ１１５の周辺には、検出用光源部１１６及び走査位置検出部１１７が設けられている。検出用光源部１１６及び走査位置検出部１１７は、スキャナ１１５が光源装置１１１からのレーザ光を反射させる側とは反対側の空間に設けられている。走査位置検出部１１７は、反射ミラー２０２（図４参照）で反射した検出用光源部１１６からの検出光により、二次元方向におけるスキャナ１１５の変位を検出する。走査位置検出部１１７からの出力により、スクリーン１１０におけるレーザ光の位置を検知することができる。なお、反射ミラー２０２のうち少なくとも検出光が入射する部分に、表面と同様に高反射性の部材を形成しても良い。高反射性の部材で検出光を反射する構成とすることにより、走査位置検出部１１７にてＳ／Ｎ比が高い信号を得ることができる。

撮像装置１０８は、画像表示装置１００の外部に設置されている。撮像装置１０８は、スクリーン１１０を透過した光を検出する。撮像装置１０８は、光走査部１０１、１０２、１０３ごとの走査中央領域からの光を検出する光検出部である。撮像装置１０８は、走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の輝度むら、色むら、走査中央領域の位置を検知する。

図９は、画像表示装置１００により画像を表示するための構成を示す。例えば、外部の映像信号出力機器であるＰＣ等からの画像情報信号は、制御部７１３に入力される。また、撮像装置１０８で検知されたデータも、制御部７１３へ入力される。制御部７１３は、光検出部である撮像装置１０８からの出力に応じて各光走査部１０１、１０２、１０３を制御する。

図１０は、第１光走査部１０１を制御するための構成を示すものである。第２光走査部１０２、第３光走査部１０３も、第１光走査部１０１と同様の構成により制御される。画像信号入力部７１１は、入力端子から入力された画像信号の特性補正や増幅等を行う。また、画像信号入力部７１１は、例えば、アナログ式の画像信号を、ディジタル式の光源変調用パルス信号に変換する。同期／画像分離部７１２は、画像信号入力部７１１からの信号を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれについての画像情報信号、垂直同期信号、水平同期信号に分離し、制御部７１３へ出力する。制御部７１３は、画像情報をフレームごとの情報に分けて、記憶部７１４へ出力する。

記憶部７１４は、撮像装置１０８により検知された光走査部１０１、１０２、１０３ごとの走査中央領域の位置から、表示領域ＡＲ４に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるための制御情報を記憶する。各光走査部１０１、１０２、１０３からのレーザ光の走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３は、事前に画素レベルで位置決めを行うことは非常に困難である。そこで、図１１に示すように、表示領域ＡＲ４に基づいて画素を設定し直すことにより、走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の位置関係に関わらずずれの無い画像を表示することが可能となる。

走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２同士の重畳領域ＡＲ５の画素は、第１光走査部１０１からのレーザ光と、第２光走査部１０２からのレーザ光とを用いて形成される。走査中央領域ＡＲ２、ＡＲ３同士の重畳領域ＡＲ６の画素は、第２光走査部１０２からのレーザ光と、第３光走査部１０３からのレーザ光とを用いて形成される。表示領域ＡＲ４に基づいて設定される画素を用いて画像を表示するための情報には、各光走査部１０１、１０２、１０３についてレーザ光の走査を開始させる位置、レーザ光の走査方向、及びレーザ光の走査を終了させる位置を示すデータ等が含まれる。

図１２は、重畳領域ＡＲ５、ＡＲ６における画素の形成について説明するものである。例えば、重畳領域ＡＲ５のある画素の階調を表現するために信号Ｓ３が生成されるとする。信号Ｓ３のパルスは、第１光走査部１０１からレーザ光を供給させる信号Ｓ１と、第２光走査部１０２からレーザ光を供給させる信号Ｓ２とに分別される。このように、光走査部１０１、１０２は、重畳領域ＡＲ５において、光走査部１０１、１０２に対して分割されたパルス信号を用いてレーザ光を変調する。重畳領域ＡＲ６についても同様に、第２光走査部１０２、第３光走査部１０３に対して分割されたパルス信号を用いてレーザ光を変調する。このようにして、信号Ｓ３に基づいて１台の光走査部からレーザ光を走査させる場合と同様に画素を形成できる。

なお、図１１に示すように信号Ｓ３のパルスを交互に分別させる場合に限られず、他の手法を用いてパルスを分別することとしても良い。また、画像信号に応じたレーザ光の変調にはＰＷＭを用いる場合に限られず、振幅変調を用いても良い。振幅変調を用いる場合、画素の階調を表現するための信号Ｓ３の振幅を、信号Ｓ１と信号Ｓ２とに分割することにより、表示領域ＡＲ４を形成することができる。

図１０に戻って、画像処理部７２１は、垂直同期信号、水平同期信号、及び記憶部７１４から読み出した制御情報に基づいて、スキャナ１１５を駆動する駆動信号を生成する。走査駆動部７１５は、制御部７１３からの駆動信号に応答してスキャナ１１５を駆動する。走査位置検出部１１７は、反射ミラー２０２の変位からスクリーン１１０におけるレーザ光の位置を検知し、走査位置情報を制御部７１３へ出力する。また、走査位置検出部１１７は、レーザ光をＸ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角、及びレーザ光をＹ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角を検出する。走査位置検出部１１７は、反射ミラー２０２をＹ方向へ走査させる振り角からフレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、反射ミラー２０２をＸ方向へ走査させる振り角からライン開始信号Ｌ＿Ｓｙｎｃをそれぞれ生成し、制御部７１３へ出力する。

走査制御部７２３は、走査位置検出部１１７からの走査位置情報に基づいて、スキャナ１１５をフィードバック制御する。これにより、スキャナ１１５を正確に駆動させることができる。制御部７１３は、フレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、ライン開始信号Ｌ＿Ｓｙｎｃから演算された線速、及び垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、画素タイミングクロックを生成する。画素タイミングクロックは、レーザ光が各画素上を通るタイミングを知るための信号であって、画像信号に応じて変調されたレーザ光を正確な位置に入射させるためのものである。

さらに、記憶部７１４は、撮像装置１０８により検知された走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の輝度むら、及び色むらを補正するための補正情報を記憶する。撮像装置１０８により検知された輝度むらや色むらが閾値以上である場合、記憶部７１４に記憶される補正情報の書換えを行う。また、撮像装置１０８により検知された輝度むらや色むらが閾値以下である場合、制御部７１３は、記憶部７１４に記憶された補正情報に基づいて光源装置１１１の駆動を補正する。

例えば、輝度むらの補正には、表示領域ＡＲ４を格子状に分割、例えば３２分割し、分割された各領域の中心点を測定点として輝度を測定し、各位置の輝度を基準値に合わせるように補正することにより行う。基準値としては、例えば、表示領域ＡＲ４の中心点の輝度を用いることができる。ある測定点における輝度が基準値より小さいような場合には、不足する輝度を補うために要求される補正量が算出される。さらに、測定点同士の間の領域については、補間値を用いて補正量を算出する。このようにして、表示領域ＡＲ４全体の輝度むら、色むらを補正することができる。スクリーン１１０における輝度の補正は、全面を略均一とするように行うほか、中心を明るく、外縁部に近くなるほど暗くなるように行うこととしても良い。

例えば、色むらの補正についても、分割された各領域の中心点を測定点としてＲＧＢの各成分の輝度を測定し、各位置のレベルを基準値に等しくなるように補正することにより行う。キャリブレーション用画像として、例えば、表示領域ＡＲ４の全面においてＲ、Ｇ、Ｂのいずれも２５５階調を表示させ、そのときの各測定点のＲＧＢの比が基準値と等しくなるようにＲ、Ｇ、Ｂの各補正量を算出する。また、測定点同士の間の領域については、補間値を用いて補正量を算出する。

輝度むら、色むらのいずれについても、算出された補正量と測定とを繰り返すことにより値のずれを収束させる。このようにして補正量を算出した後、例えば、標準値を補正後の数値に変換するための乗数が求められる。かかる乗数は、補正値として、走査領域ＡＲ４上の位置と関連付けられて記憶部７１４に記憶される。補正には、全階調について同一の補正値を用いる場合に限らず、階調ごとに求められた補正値を用いることとしても良い。この場合、全階調をいくつかの段階、例えば４段階に分けて補正値を求め、各階調についての補正値を補間値により求めることとしても良い。

画像処理部７２１は、記憶部７１４から読み出された制御情報、及び補正情報に基づいて、フレームごとの画像情報信号を変換させる。光源制御部７２２は、画像処理部７２１で変換された１フレームごとの画像情報信号を出力する。Ｒ光源駆動部７３２Ｒは、光源制御部７２２からの駆動信号に基づいて、Ｒ光用光源部１２１Ｒを駆動させる。Ｇ光源駆動部７３２Ｇは、光源制御部７２２からの駆動信号に基づいて、Ｇ光用光源部１２１Ｇを駆動させる。Ｂ光源駆動部７３２Ｂは、光源制御部７２２からの駆動信号に基づいて、Ｂ光用光源部１２１Ｂを駆動させる。このようにして、各光走査部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を用いて、表示領域ＡＲ４に画像を表示することができる。

複数の光走査部１０１、１０２、１０３の走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３を合成させて表示領域ＡＲ４を形成することにより、明るく、明るさむらが少ない大型画像を表示することが可能である。また、各光走査部１０１、１０２、１０３は走査領域より狭い走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３のみにレーザ光を走査させれば良いため、レーザ光を走査させるスキャナ１１５の振り角を少なくすることが可能である。このため、スキャナ１１５の負担軽減、及び耐久性の向上を図ることができる。また、表示領域ＡＲ４の明るさを低下させるような調節を行う必要も無いことから、表現可能な階調の刻みを半減させるようなことも無い。複数の光走査部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を用いて画像を表示する場合、各光走査部１０１、１０２、１０３の解像度を合計した解像度によって１つの画像を表示することができる。このことから、１つの光走査部を用いて画像を形成する場合に比較して、高解像度な画像を容易に形成することができる。これにより、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することができるという効果を奏する。

各光走査部１０１、１０２、１０３は、アナログ信号である画像信号をディジタル式の光源変調用パルス信号に変換する構成に限られない。例えば、画像信号入力部７１１は、ディジタル信号である画像信号をアナログ式の光源変調用強度信号に変換することとしても良い。また、画像信号入力部７１１は、ディジタル信号である画像信号を、ディジタル式の光源変調用パルス信号に変換することとしても良い。

図１３は、各光走査部１０１、１０２、１０３を制御する工程のフローチャートを示す。各光走査部１０１、１０２、１０３は、光走査部配置工程において、走査領域を第１の方向であるＸ方向に並列されるように配置されている。各光走査部１０１、１０２、１０３が配置された後、ステップＳ１において、撮像装置１０８を用いて、各走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の検知を行う。走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の検知は、各光走査部１０１、１０２、１０３からのレーザ光を、それぞれ走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の全面に走査させることにより行う。

次に、ステップＳ２において、走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の位置から、表示領域ＡＲ４に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるために制御情報を生成し、記憶部７１４に記憶される。さらに、ステップＳ３において、撮像装置１０８を用いて、走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３ごとの輝度及び色むらを検出する。ステップＳ１及びステップＳ３は、光走査部１０１、１０２、１０３ごとの走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３からの光を検出する光検出工程である。

次に、ステップＳ４において、輝度むら及び色むらを補正するための補正情報を生成し、記憶部７１４に記憶される。ステップＳ５では、記憶部７１４から読み出された制御情報及び補正情報に基づいて、各光走査部１０１、１０２、１０３が制御される。各光走査部１０１、１０２、１０３は、制御情報により、表示領域ＡＲ４に基づいて設定される画素を用いて画像を表示するように制御される。また、補正情報を用いて各光走査部１０１、１０２、１０３のレーザ光の光量を制御することにより、輝度むら及び色むらが補正される。

画像表示装置１００は、記憶部７１４に記憶された制御情報及び補正情報を用いた制御により画像を表示する。ステップＳ１〜Ｓ５は、例えば、初期設定として画像表示装置１００の出荷時やメンテナンス時に行うこととしても良い。表示領域ＡＲ４に基づいて設定される画素を用いて画像を表示するための制御は、各光走査部１０１、１０２、１０３を移動させない限り、記憶部７１４に記憶された制御情報に基づいて行うことができる。

さらに、輝度むら及び色むらの検出は、例えば、所定の表示時間が経過するたび、若しくは画像表示装置１００の駆動開始ごと等に行うことが望ましい。ステップＳ６において、走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３ごとの輝度むら及び色むらが閾値以下である限り、記憶部７１４に記憶された補正情報を用いてレーザ光の光量が制御される。走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３ごとの輝度むら及び色むらが閾値以上であることが検知された場合に、ステップＳ４に戻って、制御情報が更新される。このようにして、経時変化によって生じる輝度むらや色むらを補正することができる。

本実施例の画像表示装置１００は、外部に設けられた撮像装置１０８を用いる構成としているが、画像表示装置１００の内部に撮像装置１０８を内蔵させても良い。画像表示装置１００の内部に撮像装置１０８を設ける場合、撮像装置１０８は、スクリーン１１０で反射した光を検出する。この場合、外部の機器を用いること無く走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３からの光を検出することができる。

図１に示す画像表示装置１００は、第１光走査部１０１、第２光走査部１０２、第３光走査部１０３のいずれも光源装置１１１からスクリーン１１０までの光路が略同じ長さとなるように構成されているが、異なる光路長となるように各光走査部１０１、１０２、１０３を配列しても良い。この場合、光源装置１１１からスクリーン１１０までの光路が短くなるように配置された光走査部ほど、出力が小さい光源装置１１１を用いることも可能である。これにより、出力が同等な光源装置１１１を用いる場合と比較して、画像表示装置１００を安価とすることができる。

画像表示装置１００は、Ｘ方向に並列された３つの光走査部１０１、１０２、１０３を備える構成に限られない。画像表示装置１００は、複数の光走査部を並列させる構成であれば良い。さらに、複数の光走査部をＸ方向及びＹ方向にアレイ状に配列させても良い。さらに、画像表示装置１００は、筐体１０７内部に光走査部１０１、１０２、１０３を設けるリア型プロジェクタに限られず、いわゆるフロント投写型プロジェクタとしても良い。フロント投写型プロジェクタとしても、明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することができる。この場合、撮像装置１０８に代えて、スキャナ１１５からスクリーン１１０との間の距離を測定する距離センサを設け、距離センサの出力を用いて走査中央領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３の位置を検知することとしても良い。距離センサを用いることで、光走査部とスクリーンとの距離に応じた画像の表示が可能となる。また、曲面状のスクリーンにも明るさ分布が良好な画像を表示することができる。

なお、各色光用光源部にはレーザ光を供給する半導体レーザを用いる構成としているが、ビーム光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、各色光用光源部には、面発光レーザや固体レーザ、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の固体発光素子のほか、液体レーザやガスレーザを用いる構成としても良い。

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、大型かつ高品質な画像を表示する場合に有用である。

本発明の実施例に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 画像表示装置におけるレーザ光の光路について説明する図。 光源部の概略構成を示す図。 スキャナの概略構成を示す図。 スキャナを駆動するための構成を説明する図。 走査中央領域について説明する図。 走査中央領域について説明する他の図。 画像表示装置の表示領域について説明する図。 画像表示装置により画像を表示するための構成を示す図。 第１光走査部を制御するための構成を示す図。 表示領域に基づく画素の設定について説明する図。 重畳領域における画素の形成について説明する図。 光走査部を制御する工程のフローチャートを示す図。

符号の説明

１００ 画像表示装置、１０１ 第１光走査部、１０２ 第２光走査部、１０３ 第３光走査部、１０７ 筐体、１０８ 撮像装置、１１０ スクリーン、１１１ 光源装置、１１２ 照明光学系、１１３ 投写光学系、１１５ スキャナ、１１６ 検出用光源部、１１７ 走査位置検出部、１２１Ｒ Ｒ光用光源部、１２１Ｇ Ｇ光用光源部、１２１Ｂ Ｂ光用光源部、１２２ 半導体レーザ、１２３ 波長変換素子、１２４、１２５ ダイクロイックミラー部、２０２ 反射ミラー、２０４ 外枠部、２０６ トーションばね、２０７ トーションばね、３０１、３０２ 第１の電極、３０５ ミラー側電極、３０６ 第２の電極、３０７ 第１のトーションばね、３０８ 第２のトーションばね、ＡＲ０ 走査領域、ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３ 走査中央領域、ＡＲ４ 表示領域、７１１ 画像信号入力部、７１２ 同期／画像分離部、７１３ 制御部、７１４ 記憶部、７１５ 走査駆動部、７２１ 画像処理部、７２２ 光源制御部、７２３ 走査制御部、７３２Ｒ Ｒ光源駆動部、７３２Ｇ Ｇ光源駆動部、７３２Ｂ Ｂ光源駆動部、ＡＲ５、ＡＲ６ 重畳領域

Claims (10)

1. 画像信号に応じたビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置であって、
   走査領域において光源部からの前記ビーム光を第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査可能に設けられた複数の光走査部を有し、
   前記複数の光走査部は、前記走査領域を前記第１の方向に並列させるように配置され、前記走査領域のうち前記第１の方向における略中央部分に位置する走査中央領域を合成させることにより前記表示領域を形成させることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記光走査部ごとの前記走査中央領域からの光を検出する光検出部と、
   前記光検出部からの出力に応じて前記光走査部を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御部は、前記光検出部からの出力に応じて、前記光走査部ごとの前記ビーム光の光量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記複数の光走査部は、前記走査中央領域の一部を互いに重畳させて前記表示領域を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記光検出部は、前記光走査部ごとの前記走査中央領域の位置を検知し、
   前記制御部は、前記光検出部からの出力に応じて、前記表示領域に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるように前記光走査部を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記制御部は、前記走査中央領域同士が重畳する重畳領域において、複数の前記光走査部に対して分割されたパルス信号を用いて変調された前記ビーム光を走査させるように、前記光走査部を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 略平坦な平面状のスクリーンに画像を表示することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
8. 複数の光走査部からのビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
   前記ビーム光を第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査可能な走査領域を第１の方向に並列させるように複数の光走査部を配置する光走査部配置工程と、
   前記走査領域のうち前記第１の方向における略中央部分に位置する前記走査中央領域からの光を検出する光検出工程と、
   前記走査中央領域を合成させて前記表示領域を形成するように前記光走査部を制御する光走査部制御工程と、を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
9. 前記光走査部制御工程において、前記光走査部ごとの前記ビーム光の光量を制御することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置の制御方法。
10. 前記光検出工程において、前記光走査部ごとの前記ビーム光の色むらを検出し、
    前記光走査部制御工程において、前記ビーム光の色むらを補正するように前記光走査部を制御することを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の制御方法。

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