JP2007057556A - 画像表示装置及び画像表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ製造コストを低減可能な構成を用いて複数のビーム光による画像表示を行うことが可能な画像表示装置等を提供すること。
【解決手段】複数のビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を、被照射領域において第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方向へ走査させる走査部と、を有し、走査部は、Ｘ方向へビーム光を走査させる周波数が、Ｙ方向へビーム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、かつ、Ｘ方向についてビーム光を往復させるように走査させ、光源部は、被照射領域におけるビーム光のスポットＳＰをＹ方向へ並列させ、かつ、Ｘ方向へビーム光を走査させる走査線の奇数本分の幅に相当する間隔ｄ１でスポットＳＰを並列させるように構成される。
【選択図】 図８

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、画像信号に応じて変調されたビーム光を走査させることで画像を表示する画像表示装置の技術に関する。

近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を走査させることで画像を表示するレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。レーザ光の走査により画像を表示する場合、画像を表示する画面が大きくなるに従い、レーザ光の出力を大きくする必要がある。例えば、６０インチの画面において輝度５００ニットで画像を表示するためには、５〜１０ワットもの出力が必要となる。単独のレーザ光によりこのような高出力を賄う場合、非常に大型かつ高価なレーザ光源が必要となる。このため、複数のレーザ光を走査させることにより画像を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。複数のレーザ光を走査させる場合、レーザ光の個数に反比例してレーザ光１つ当たりの出力を小さくすることが可能となる。

特開２００２−３５０７５７号公報 特開２００３−１７２９００号公報

ラスタースキャンにより画像を表示する場合、例えば、副走査方向である垂直方向へ１回レーザ光を走査させる間に、主走査方向である水平方向について複数回レーザ光を往復させる振動ミラーを用いることができる。また、通常、二次元の画像情報は、水平方向の細かい走査線に分けられ、左から右、上から下の一次元のデータにして画像表示装置に入力される。主走査方向についてレーザ光を往復させる場合、レーザ光を右から左へ走査させる走査線について、左から右へ並べられたデータを右から左の逆方向へ並べ替える必要がある。単独のレーザ光を走査させる場合、走査線１本おきに右から左へ並べ替えたデータを用意する。これに対して、副走査方向に並列された複数のレーザ光を１行ごとに走査させる場合、全ての走査線について左から右への正方向のデータと、右から左への逆方向のデータとを用意する必要がある。このため、従来の技術により複数のビーム光を往復走査させる場合、ラインバッファ等のメモリが多く必要となること、複雑かつ高価な回路が必要となること等により、画像表示装置を簡易かつ製造コストを低減可能な構成と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、簡易かつ製造コストを低減可能な構成を用いて複数のビーム光による画像表示を行う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、複数のビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を、被照射領域において第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有し、走査部は、第１の方向へビーム光を走査させる周波数が、第２の方向へビーム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、かつ、第１の方向についてビーム光を往復させるように走査させ、光源部は、被照射領域におけるビーム光のスポットを第２の方向へ並列させ、かつ、第１の方向へビーム光を走査させる走査線の奇数本分の幅に相当する間隔でスポットを並列させるように構成され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。

例えば、走査線１本分の幅に相当する間隔でスポットを並列させるとする。主走査方向である第１の方向を水平方向とすると、一のビーム光は、例えば、１行目の画素上を左から右へ走査された後、２行目の画素上を右から左へ走査される。ビーム光同士は走査線１本分、言い換えると１画素分の間隔でスポットを形成することから、一のビーム光が３行目の画素上を走査すると同時に、次のビーム光が１行目の画素上の走査を開始する。このようにビーム光を走査させると、全てのビーム光について、奇数本目の走査線については左から右の正方向に配列されたデータ、偶数本目の走査線については右から左の逆方向に配列されたデータを用意すれば良いこととなる。走査線１本おきにデータの並べ替えを行う構成とすれば良いことから、全ての走査線について正方向に配列されたデータ及び逆方向に配列されたデータが必要となる従来の構成と比較して、データの並べ替え回数を減少させることが可能となる。データの並べ替え回数を減少させることで、ラインバッファ等のメモリの個数を減少でき、簡易かつ製造コストを低減可能な構成とすることが可能となる。これにより、簡易かつ製造コストを低減可能な構成を用いて複数のビーム光による画像表示を行う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によれば、走査線ごとの画像情報を記憶する記憶部を有し、第２の方向へ並列する奇数番目の走査線と偶数番目の走査線とで、記憶部から読み出される画像情報の配列順が互いに逆であることが望ましい。例えば、記憶部であるラインバッファから読み出す画像情報を、奇数番目の走査線については正方向、偶数番目の走査線については逆方向、とすることが可能である。これにより、走査線の奇数本分の幅に相当する間隔の複数のレーザ光を第１の方向について往復させ、画像信号に応じた画像を表示できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、記憶部は、奇数番目の走査線についての画像情報を記憶する第１記憶部と、偶数番目の走査線についての画像情報を記憶する第２記憶部と、を有し、第１記憶部は、入力時と同じ、又は入力時とは逆転された配列順で画像情報が読み出され、第２記憶部は、入力時とは逆転された、又は入力時と同じ配列順で画像情報が読み出されることが望ましい。これにより、奇数番目の走査線と偶数番目の走査線とで、記憶部から読み出される画像情報の配列順を互いに逆とすることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、走査部は、共振動作させることによりビーム光を走査させる反射ミラーを有することが望ましい。これにより、少ないエネルギーで効率良くビーム光を走査させることができる。本発明では、ビーム光を往復走査させる場合にラインバッファ等のメモリを少なくし、簡易かつ製造コストを低減可能な構成とすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、第２の方向へスポットを並列させる同色のビーム光を供給することが望ましい。同色のビーム光とは、互いに略同一又は近似する波長領域を有するビーム光であるとする。複数かつ同色のビーム光を供給することにより、複数のビーム光に出力を分担させることができる。

さらに、本発明によれば、ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、複数のビーム光を供給するビーム光供給工程と、ビーム光を、被照射領域において第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査工程と、を含み、走査工程において第１の方向へビーム光を走査させる周波数は、第２の方向へビーム光を走査させる周波数に比べて高く、ビーム光供給工程では、被照射領域におけるビーム光のスポットを第２の方向へ並列させ、かつ、第１の方向へビーム光を走査させる走査線の奇数本分の幅に相当する間隔でスポットを並列させる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。走査線の奇数本分の幅に相当する間隔で複数のビーム光を供給することにより、走査線１本おきにデータの並べ替えを行う構成にできる。このため、全ての走査線について正方向のデータ及び逆方向のデータが必要な従来の構成と比較して、ラインバッファ等のメモリを少なくし、簡易かつ製造コストを低減可能な構成とすることが可能となる。これにより、簡易かつ製造コストを低減可能な構成を用いて複数のビーム光による画像表示を行うことができる。

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１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は、複数のビーム光であるレーザ光を水平方向であるＸ方向、及び垂直方向であるＹ方向へ走査させることにより画像を表示する。

図２は、レーザ装置１０１の概略構成を示す。レーザ装置１０１は、ビーム光である赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用光源部１２１Ｒと、ビーム光である緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用光源部１２１Ｇと、ビーム光である青色レーザ光（以下、「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用光源部１２１Ｂと、を有する。

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同色かつ５つのレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。レーザ装置１０１には、２つのダイクロイックミラー１２４、１２５が設けられている。ダイクロイックミラー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１２４、１２５を透過した後、レーザ装置１０１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１２４で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー１２５を透過した後、レーザ装置１０１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１２５で反射したＢ光は、レーザ装置１０１から出射する。レーザ装置１０１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１に戻って、レーザ装置１０１からのレーザ光は、照明光学系１０２を経た後走査部２００へ入射する。走査部２００からの光は、投写光学系１０３を経た後、反射部１０５に入射する。照明光学系１０２及び投写光学系１０３は、レーザ装置１０１からのレーザ光をスクリーン１１０上に結像させる。反射部１０５は、走査部２００からのレーザ光をスクリーン１１０の方向へ反射する。筐体１０７は、筐体１０７内部の空間を密閉する。

スクリーン１１０は、筐体１０７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。反射部１０５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。

図３は、走査部２００の概略構成を示す。走査部２００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、いわゆる二重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、レーザ装置１０１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、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、スクリーン１１０においてレーザ光をＹ方向（図１参照）へ走査させるように変位する。また、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Ｘ方向へ走査するように変位する。このように、走査部２００は、レーザ装置１０１からのレーザ光をＸ方向とＹ方向へ繰り返し走査させる。

図４は、走査部２００を駆動させるための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射させ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。走査部２００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。走査部２００は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。

走査部２００は、例えば画像の１フレーム期間において、副走査方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、主走査方向であるＸ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。Ｘ方向を第１の方向、Ｙ方向を第１の方向に略直交する第２の方向とすると、走査部２００は、第１の方向へレーザ光を走査する周波数が、第２の方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、Ｘ方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部２００は、トーションばね２０７を中心として反射ミラー２０２を共振動作させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振動作させることにより、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、走査部２００は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。なお、反射ミラー２０２は、共振動作以外の動作により駆動することとしても良い。

走査部２００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。走査部２００は、Ｘ方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、Ｙ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。

図５は、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光路を説明するものである。ここでは、各色光用光源部のうちＲ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光を供給するための構成を代表例として説明することとし、また説明に不要な構成の図示を省略している。Ｒ光用光源部１２１Ｒは、５つのレーザ素子５０１を有している。レーザ素子５０１は、例えば、端面発光型半導体レーザである。各レーザ素子５０１は、それぞれ独立に変調されたレーザ光を供給する。

Ｒ光用光源部１２１Ｒと走査部２００との間に設けられた照明光学系１０２は、凸レンズ５０２と凹レンズ５０３とを組み合わせて構成することができる。照明光学系１０２は、凸レンズ５０２の収束作用、及び凹レンズ５０３の拡散作用により、５つのレーザ光の間隔を調節する。走査部２００とスクリーン１１０との間の投写光学系１０３は、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光をスクリーン１１０上に投写させる。照明光学系１０２及び投写光学系１０３を用いることにより、スクリーン１１０に高精細な画像を表示することができる。なお、５つのレーザ素子５０１は、全てを一体に配置する構成に限られず、レーザ光の所望の間隔に応じて互いに離して配置することとしても良い。

図６は、スクリーン１１０の被照射領域に形成される画素Ｐについて説明するものである。画像表示装置１００は、画像信号に応じて変調されたレーザ光により、Ｙ方向にｎ個、Ｘ方向にｍ個の画素Ｐが形成される。ここで、被照射領域の左上部を基準としてＸ方向の座標をｉ（＝１〜ｍ）、Ｙ方向の座標をｊ（＝１〜ｎ）として任意の画素ＰをＰｉｊと表すとする。

従来、副走査方向にスポットを並列させる複数のレーザ光を走査させる技術が提案されている。例えば、図７に示すように、Ｙ方向について画素Ｐと同じピッチでスポットＳＰ１〜５を並列させる場合を考える。Ｙ方向についての画素Ｐのピッチとは、言い換えるとＸ方向へレーザ光を走査させる走査線のピッチである。画素Ｐの一辺とスポットＳＰの径とが略同一であるとすると、スポットＳＰを隙間無く並列させるように各レーザ光の間隔が調節される。ここでは、５つのレーザ光を１行ごとに走査させることとし、５つのレーザ光を用いて画像信号に応じた階調を表現するものとする。

図７において、Ｘ方向への第１回目のスキャンＳＣ１では、スポットＳＰ１〜５のうち下端のスポットＳＰ１を１行目（ｉ＝１）の画素Ｐ上を左から右へ移動させる。このとき、スポットＳＰ１を形成するレーザ光を変調するために、画素Ｐ１１、Ｐ１２、…Ｐ１（ｍ−１）、Ｐ１ｍの順に配列された画像情報が用いられる。次に、第２回目のスキャンＳＣ２では、スポットＳＰ１を２行目（ｉ＝２）の画素Ｐ上、スポットＳＰ２を１行目の画素Ｐ上をそれぞれ右から左へ移動させる。このとき、スポットＳＰ１を形成するレーザ光を変調するために、画素Ｐ２ｍ、Ｐ２（ｍ−１）、…Ｐ２２、Ｐ２１の順に配列された画像情報が用いられる。また、スポットＳＰ２を形成するレーザ光に対しては、画素Ｐ１ｍ、Ｐ１（ｍ−１）、…Ｐ１２、Ｐ１１の順に配列された画像情報が用いられる。

Ｘ方向についてレーザ光を１往復させる間に、１行目の画素Ｐに対しては、左から右への正方向に配列されたデータと、右から左への逆方向に配列されたデータとを用意する必要があることとなる。さらに、かかる走査を繰り返す場合、全ての走査線について正方向のデータと逆方向のデータとを用意しなければならない。このため、従来の技術により複数のレーザ光を往復走査させる場合、ラインバッファ等のメモリが多く必要となること、複雑かつ高価な回路が必要となること等により、画像表示装置を簡易かつ製造コストを低減可能な構成とすることが困難となる。

図８及び図９は、本発明の画像表示装置１００によるレーザ光の走査について説明するものである。画像表示装置１００は、Ｙ方向に並列させるスポットＳＰ１〜５を、走査線１本分の幅に相当する間隔ｄ１で並列させることを特徴とする。レーザ光の間隔は、光源部１２１Ｒにおけるレーザ素子５０１の配置や照明光学系１０２、投写光学系１０３の構成（図５参照）により適宜調節することが可能である。走査線１本分の幅とは、Ｙ方向についての画素Ｐのピッチと同じである。画像表示装置１００は、５つのレーザ光を１行ごとに走査させることとし、５つのレーザ光を用いて画像信号に応じた階調を表現する。

図８に示すＸ方向への第１回目のスキャンＳＣ１では、スポットＳＰ１を形成するレーザ光を変調するために、画素Ｐ１１、Ｐ１２、…Ｐ１（ｍ−１）、Ｐ１ｍの順に配列された画像情報が用いられる。次に、第２回目のスキャンＳＣ２では、スポットＳＰ１を２行目（ｉ＝２）の画素Ｐ上を右から左へ移動させる。このとき、スポットＳＰ２による画素Ｐの形成は行われない。第２回目のスキャンＳＣ２では、スポットＳＰ１を形成するレーザ光を変調するために、画素Ｐ２ｍ、Ｐ２（ｍ−１）、…Ｐ２２、Ｐ２１の順に配列された画像情報が用いられる。

次に、図９に示す第３回目のスキャンＳＣ３では、スポットＳＰ１を３行目（ｉ＝３）の画素Ｐ上、スポットＳＰ２を１行目の画素Ｐ上をそれぞれ左から右へ移動させる。このとき、スポットＳＰ１を形成するレーザ光を変調するために、画素Ｐ３１、Ｐ３２、…Ｐ３（ｍ−１）、Ｐ３ｍの順に配列された画像情報が用いられる。また、スポットＳＰ２を形成するレーザ光に対しては、画素Ｐ１１、Ｐ１２、…Ｐ１（ｍ−１）、Ｐ１ｍの順に配列された画像情報が用いられる。

Ｘ方向についてレーザ光を１往復半させるために、１行目及び３行目の画素Ｐに対しては、左から右への正方向に配列されたデータのみが用いられる。また、２行目の画素Ｐに対しては、右から左への逆方向に配列されたデータのみが用いられる。さらに、かかる走査を繰り返すことにより、第２の方向であるＹ方向へ並列する奇数番目の全ての走査線に対しては正方向に配列されたデータ、偶数番目の全ての走査線に対しては逆方向に配列されたデータをそれぞれ用意すれば良いこととなる。画像表示装置１００は、第２の方向であるＹ方向へ並列する奇数番目の走査線と偶数番目の走査線とで、画像情報の配列順が互いに逆となるように制御される。

このように、本発明によれば、走査線１本おきにデータの並べ替えを行う構成とすることにより、Ｘ方向についてレーザ光を往復させ、かつ画像信号に応じた画像を表示することが可能である。このため、全ての走査線について正方向に配列されたデータ及び逆方向に配列されたデータが必要となる従来の構成と比較して、データの並べ替え回数を減少させることが可能となる。データの並べ替え回数を減少させることで、ラインバッファ等のメモリの個数を減少でき、簡易かつ製造コストを低減可能な構成とすることが可能となる。これにより、簡易かつ製造コストを低減可能な構成を用いて複数のビーム光による画像表示を行うことができるという効果を奏する。複数のレーザ光を走査させる場合、レーザ光の個数に反比例してレーザ光１つ当たりの出力を小さくすることが可能である。このため、複数のレーザ光を走査させることで、小型かつ安価なレーザ素子を用いて明るい画像を表示することができる。

図１０は、画像表示装置１００を制御するためのブロック構成を示すものである。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。例えば、画像信号入力部７１１は、アナログ形式の画像信号をディジタル形式の光源変調用強度信号に変換して出力する。この他、画像信号入力部７１１は、ディジタル形式の画像信号をディジタル形式の光源変調用強度信号として出力する構成としても良い。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のうちの画像処理部７２１は、画像情報をフレームごとの情報に分けて、フレームメモリ７１４へ出力する。フレームメモリ７１４は、画像処理部７２１からの画像信号をフレーム単位で格納する。

制御部７１３のうちの走査制御部７２３は、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、走査部２００を駆動させ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走査部２００を駆動させる。走査工程においては、かかる構成により、レーザ光を被照射領域においてＸ方向とＹ方向へ走査させる。水平角度センサ７１６は、スクリーン１１０にてレーザ光をＸ方向へ走査させる反射ミラー２０２（図３参照）の振り角を検出する。垂直角度センサ７１７は、スクリーン１１０にてレーザ光をＹ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角を検出する。信号処理部７１８は、垂直角度センサ７１７の変位からフレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、水平角度センサ７１６の変位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。

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度、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。

図１１は、画像処理部７２１からの信号を変換するための構成を説明するものである。画像処理部７２１は、フレームメモリ７１４に格納されたフレームごとの画像情報のうち、奇数番目の走査線についての画像情報を第１ラインバッファ８０１へ、偶数番目の走査線についての画像情報を第２ラインバッファ８０２へ出力する。第１ラインバッファ８０１は、奇数番目の走査線についての画像情報を記憶する第１記憶部である。第２ラインバッファ８０２は、偶数番目の走査線についての画像情報を記憶する第２記憶部である。

画像処理部７２１へ入力される画像情報が、画像の左から右、上から下の正方向に配列しているとすると、第１ラインバッファ８０１は、入力時と同じ正方向の配列順の画像情報を光源制御部７２２へ出力する。第２ラインバッファ８０２は、入力時とは逆転された逆方向の配列順の画像情報を光源制御部７２２へ出力する。光源制御部７２２は、画像情報に応じてパルス幅が制御された光源駆動用パルス信号を出力する。光源駆動用パルス信号は、各色光の５つのレーザ光に対して、上述の画素タイミングクロックに同期させて出力される。

図１０に戻って、Ｒ光源駆動部７３２Ｒは、光源制御部７２２からの光源駆動パルス信号に基づいて、Ｒ光用光源部１２１Ｒを駆動させる。Ｒ光源駆動部７３２Ｒは、光源駆動パルス信号に応じてＲ光用光源部１２１Ｒから供給する５つのレーザ光の点灯及び消灯を制御する。Ｇ光源駆動部７３２Ｇも、Ｒ光源駆動部７３２Ｒと同様にして、Ｇ光用光源部１２１Ｇを駆動させる。Ｂ光源駆動部７３２Ｂも、Ｒ光源駆動部７３２Ｒと同様にして、Ｂ光用光源部１２１Ｂを駆動させる。各色光用光源部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂは、画像信号に応じてパルス幅が制御された駆動信号に応じて駆動される。ビーム光供給工程においては、かかる構成により、複数のレーザ光を供給する。

画像表示装置１００は、アナログ形式の画像信号をディジタル形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。画像信号入力部７１１は、アナログ形式の画像信号を増幅することにより、アナログ形式の光源変調用強度信号を出力する構成や、ディジタル形式の画像信号をアナログ形式の信号に変換する構成としても良い。

第２ラインバッファ８０２は、読み出される画像情報の配列順が入力時とは逆転する構成であれば、画像情報の読み出し時に画像情報の配列順を逆転させる構成に限られない。例えば、配列順を逆転させた画像情報を書き込み、書き込まれた配列順で画像情報を読み出すこととしても良い。さらに、第１ラインバッファ８０１及び第２ラインバッファ８０２は、読み出される画像情報の配列順が互いに逆であれば良く、第１ラインバッファ８０１により入力時と同じ配列順の画像信号、第２ラインバッファ８０２により入力時とは逆転された配列順の画像情報を読み出す場合に限られない。例えば、第２ラインバッファ８０２が入力時と同じ配列順の画像情報を、第１ラインバッファ８０１が入力時とは逆転された配列順の画像情報を出力する構成としても良い。また、画像情報の配列順については本実施例で説明するものに限られず、入力される画像情報やレーザ光を走査させる態様等に応じたものとすることが可能である。

画像表示装置１００は、各色光について５つのレーザ光を供給する構成に限られず、各色光について複数のレーザ光を供給する構成であれば良い。また、１つの走査部２００を用いて各色光を走査させる場合に限られず、例えば、色光ごと異なる走査部を用いることとしても良い。この場合、色光ごとにレーザ光の本数を異ならせることとしても良い。また、各色光用光源部としては、複数のレーザ素子５０１（図５参照）を設ける構成に限られず、面発光型半導体レーザ等、複数の発光部を備える構成としても良い。さらに、各色光用光源部は、スポットをＹ方向に並列させる構成とする場合に限らず、図１２に示すようにスポットＳＰをアレイ状に並列させる構成としても良い。

図１３は、本実施例の変形例に係る画像表示装置について説明するものである。上記の画像表示装置１００がスポットＳＰを走査線１本分の幅に相当する間隔で並列させるのに対して、本変形例の画像表示装置は、スポットＳＰを走査線３本分の幅に相当する間隔ｄ２で並列させる。本変形例の画像表示装置は、各色光について３つのレーザ光を用いて画像を表示する。第１回目のスキャンＳＣ１から第４回目のスキャンＳＣ４までは、スポットＳＰ１を形成させる１つのレーザ光のみをＸ方向について２往復させる。そして、第５回目のスキャンＳＣ５では、スポットＳＰ１を５行目（ｉ＝５）の画素Ｐ上、スポットＳＰ２を１行目の画素Ｐ上をそれぞれ左から右へ移動させる。

本変形例の場合も、第２の方向であるＹ方向へ並列する奇数番目の全ての走査線に対しては正方向に配列されたデータ、偶数番目の全ての走査線に対しては逆方向に配列されたデータをそれぞれ用意することで画像を表示することができる。走査線奇数本分の幅に相当する間隔でスポットを並列させるように複数のレーザ光を各色光用光源部から供給する構成とすることで、簡易かつ製造コストを低減可能な構成により画像を表示することが可能となる。なお、各色光用光源部は、走査線奇数本分の幅に相当する間隔で全てのスポットを並列させる構成であれば良く、等間隔のレーザ光を供給する構成に限られない。例えば、走査線１本分の幅に相当する間隔、及び走査線３本分の幅に相当する間隔が混在するように複数のレーザ光を供給することとしても良い。

図１４は、本発明の実施例２に係る画像表示装置１７００の概略構成を示す。画像表示装置１７００は、観察者側に設けられたスクリーン１７０５にレーザ光を供給し、スクリーン１７０５で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。走査部２００からのレーザ光は、投写光学系１０３を透過した後、スクリーン１７０５に入射する。本実施例の場合も、簡易かつ製造コストを低減可能な構成を用いて複数のビーム光による画像表示を行うことができる。

なお、上記の実施例において、各色光用光源部は半導体レーザを用いる構成としているが、ビーム状の光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、各色光用光源部は、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、複数のビーム光を用いて画像を表示する場合に適している。

本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 レーザ装置の概略構成を示す図。 走査部の概略構成を示す図。 走査部を駆動させるための構成を説明する図。 Ｒ光用光源部からのレーザ光の光路を説明する図。 スクリーンの被照射領域に形成される画素について説明する図。 従来の技術によるレーザ光の走査について説明する図。 本発明の画像表示装置によるレーザ光の走査について説明する図。 本発明の画像表示装置によるレーザ光の走査について説明する他の図。 画像表示装置を制御するためのブロック構成を示す図。 画像処理部からの信号を変換するための構成を説明する図。 アレイ状に並列されたスポットについて説明する図。 実施例１の変形例に係る画像表示装置について説明する図。 本発明の実施例２に係る画像表示装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１００ 画像表示装置、１０１ レーザ装置、１０２ 照明光学系、１０３ 投写光学系、１０５ 反射部、１０７ 筐体、１１０ スクリーン、２００ 走査部、１２１Ｒ Ｒ光用光源部、１２１Ｇ Ｇ光用光源部、１２１Ｂ Ｂ光用光源部、１２４、１２５ ダイクロイックミラー、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、５０１ レーザ素子、５０２ 凸レンズ、５０３ 凹レンズ、Ｐ 画素、ＳＰ スポット、７１１ 画像信号入力部、７１２ 同期／画像分離部、７１３ 制御部、７１４ フレームメモリ、７１５ 走査駆動部、７１６ 水平角度センサ、７１７ 垂直角度センサ、７１８ 信号処理部、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、８０１ 第１ラインバッファ、８０２ 第２ラインバッファ、１７００ 画像表示装置、１７０５ スクリーン

Claims (6)

1. 複数のビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、
   前記ビーム光を供給する光源部と、
   前記光源部からの前記ビーム光を、被照射領域において第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有し、
   前記走査部は、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数が、前記第２の方向へ前記ビーム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、かつ、前記第１の方向について前記ビーム光を往復させるように走査させ、
   前記光源部は、前記被照射領域における前記ビーム光のスポットを前記第２の方向へ並列させ、かつ、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる走査線の奇数本分の幅に相当する間隔で前記スポットを並列させるように構成されることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記走査線ごとの画像情報を記憶する記憶部を有し、前記第２の方向へ並列する奇数番目の走査線と偶数番目の走査線とで、前記記憶部から読み出される画像情報の配列順が互いに逆であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記記憶部は、前記奇数番目の走査線についての前記画像情報を記憶する第１記憶部と、前記偶数番目の走査線についての前記画像情報を記憶する第２記憶部と、を有し、
   前記第１記憶部は、入力時と同じ、又は入力時とは逆転された配列順の前記画像情報が読み出され、
   前記第２記憶部は、入力時とは逆転された、又は入力時と同じ配列順の前記画像情報が読み出されることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記走査部は、共振動作させることにより前記ビーム光を走査させる反射ミラーを有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. 前記光源部は、前記第２の方向へ前記スポットを並列させる同色の前記ビーム光を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
   複数の前記ビーム光を供給するビーム光供給工程と、
   前記ビーム光を、被照射領域において第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査工程と、を含み、
   前記走査工程において前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数は、前記第２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数に比べて高く、
   前記ビーム光供給工程では、前記被照射領域における前記ビーム光のスポットを前記第２の方向へ並列させ、かつ、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる走査線の奇数本分の幅に相当する間隔で前記スポットを並列させることを特徴とする画像表示装置の制御方法。

Images