JP2007079087A - Image display apparatus and its control method - Google Patents
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Abstract
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の技術に関する。 The present invention relates to an image display device and a method for controlling the image display device, and more particularly to a technique of an image display device that displays an image by scanning a laser beam modulated according to an image signal.
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、単一波長であることから色純度が高いこと、コヒーレンスが高く整形が容易であることを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、良好な色再現性や、高解像度の画像を得られるという利点を有する。レーザ光のラスタースキャンによってちらつきが少ない画像を表示するためには、レーザ光を高速に走査させる必要がある。高速に走査するレーザ光を画像信号に応じて変調するためには、レーザ光を変調させる変調周波数を非常に高くする必要がある。また、明るい画像を表示するためには、非常に大きい光量のレーザ光が必要となる。近年では、変調回路の発達による変調周波数の向上、レーザ光源の製造技術の発達による光量の大幅な増加により、レーザプロジェクタの実現性は高まりつつある。 In recent years, a laser projector that displays an image by scanning laser light has been proposed as an image display device that displays an image. Since the laser light has a single wavelength, the color purity is high, the coherence is high, and shaping is easy. For this reason, the laser projector has an advantage that good color reproducibility and a high-resolution image can be obtained. In order to display an image with little flicker by raster scanning of laser light, it is necessary to scan the laser light at high speed. In order to modulate the laser beam scanned at high speed according to the image signal, it is necessary to make the modulation frequency for modulating the laser beam very high. Further, in order to display a bright image, a very large amount of laser light is required. In recent years, the feasibility of laser projectors is increasing due to the improvement of the modulation frequency due to the development of the modulation circuit and the significant increase in the amount of light due to the development of the manufacturing technology of the laser light source.
画面の全体に単独のレーザ光を走査させる構成とする場合、画像表示装置を簡易かつ低コストな構成にできるという利点がある。これに対して、レーザ光源の製造技術は発達しているものの、単独のレーザ光源からのレーザ光では、画像の表示に必要な光量を賄うには不十分である。特に近年、画像表示装置の画面は大型化の傾向にあることから、さらに大きな光量のレーザ光が必要になることとなる。このように、単独のレーザ光を走査させることで画像を表示することは極めて困難であることから、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させてレーザ光1つ当たりの光量を小さくすることが可能となる。 When a single laser beam is scanned over the entire screen, there is an advantage that the image display device can be configured simply and at low cost. On the other hand, although the manufacturing technology of the laser light source has been developed, the laser light from a single laser light source is insufficient to cover the light amount necessary for displaying an image. Particularly in recent years, since the screen of the image display device tends to be enlarged, a larger amount of laser light is required. Thus, since it is extremely difficult to display an image by scanning a single laser beam, a technique for displaying an image by scanning a plurality of laser beams has been proposed (for example, Patent Documents). 1). When scanning a plurality of laser beams, the amount of light per laser beam can be reduced in inverse proportion to the number of laser beams.
例えば、レーザ光を反射させる反射ミラーを共振させることでレーザ光を走査させる場合、レーザ光を走査させる速度は、被照射領域の中心部に近いほど高速、かつ外縁部に近いほど低速となる。この場合、略均一な光量でレーザ光を走査させたとしても、被照射領域では、中心部で暗く、外縁部に近いほど明るくなるような光量むらを生じてしまう。このような光量むらを低減するためには、レーザ光を走査させる位置に応じてレーザ光の光量を調節することが考えられる。しかしながら、複数のレーザ光を走査させる場合、レーザ光ごとに光量の調節を行うこととすると、レーザ光の光量を調節するための回路等をレーザ光の数だけ設けることとなるため、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、複数のビーム光を走査させ、簡易かつ製造コストを低減可能な構成により光量むらを低減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。 For example, when the laser beam is scanned by resonating a reflection mirror that reflects the laser beam, the scanning speed of the laser beam is higher as it is closer to the center of the irradiated region and is lower as it is closer to the outer edge. In this case, even if the laser beam is scanned with a substantially uniform light amount, unevenness in the light amount is generated such that the irradiated region is darker at the center and brighter as it is closer to the outer edge. In order to reduce such unevenness in the amount of light, it is conceivable to adjust the amount of laser light according to the position where the laser light is scanned. However, when a plurality of laser beams are scanned, if the amount of light is adjusted for each laser beam, a circuit for adjusting the amount of laser light is provided by the number of laser beams. There arises a problem that it is difficult to make the configuration capable of reducing the cost. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an image display device capable of reducing unevenness in light quantity by scanning a plurality of light beams and capable of reducing the manufacturing cost with a simple configuration capable of reducing manufacturing costs, and an image display An object is to provide a method for controlling an apparatus.
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、複数のビーム光を供給する光源部と、光源部からの複数のビーム光を、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、光源部は、第1の方向及び第2の方向の少なくとも一方について複数のビーム光を並列させるように構成され、複数のビーム光により被照射領域に形成される各スポットの位置及びスポット間の位置のうち少なくとも一箇所を基準点とし、複数のビーム光の走査とともに移動する基準点の被照射領域における位置に基づいて、複数のビーム光のうちの2以上のビーム光の光量を調節するように駆動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。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, an image display device that displays an image by scanning a plurality of light beams, the light source unit supplying a plurality of light beams; And a scanning unit that scans a plurality of light beams from the light source unit in a first direction in a region to be irradiated and a second direction substantially orthogonal to the first direction. A plurality of light beams are arranged in parallel with respect to at least one of the first direction and the second direction, and at least one of the positions of the spots and the positions between the spots formed in the irradiated region by the plurality of light beams is provided. It is driven to adjust the light quantity of two or more of the plurality of light beams based on the position of the reference point in the irradiated region as the reference point and moving with the scanning of the plurality of light beams. Toss It is possible to provide an image display device.
ここで、複数のビーム光のうちの2以上のビーム光とは、複数のビーム光のうちの一部である場合、及び複数のビーム光の全てである場合を含むものとする。基準点の位置に基づいて2以上のビーム光の光量を調節することで、各ビーム光の位置に基づきビーム光ごとに光量を調節する場合と比較して、光源部の制御を容易にできる。また、基準点の位置を代表として2以上のビーム光の光量を調節することで、レーザ光の光量を調節するための構成を減少させることが可能となる。このため、ビーム光ごとに光量を調節するための回路等を設ける場合と比較して、画像表示装置を簡易な構成とし、かつ製造コストを低減することができる。なお、基準点の位置に基づいて2以上のビーム光の光量を調節することとすると、基準点からビーム光までの距離に応じて、調節される光量の誤差を生じることが考えられる。これについては、画像を表示する1階調分の光量差以下の誤差であれば、画像への影響が殆ど無いと考えることができる。これにより、複数のビーム光を走査させ、簡易かつ製造コストを低減可能な構成により光量むらを低減することが可能な画像表示装置を得られる。 Here, the two or more light beams among the plurality of light beams include a case where it is a part of the plurality of light beams and a case where it is all of the plurality of light beams. By adjusting the light quantity of two or more light beams based on the position of the reference point, the light source unit can be controlled more easily than when adjusting the light quantity for each light beam based on the position of each light beam. Further, by adjusting the light amount of two or more beam lights with the position of the reference point as a representative, the configuration for adjusting the light amount of the laser light can be reduced. For this reason, compared with the case where the circuit for adjusting light quantity for every beam light, etc. are provided, an image display apparatus can be made a simple structure, and manufacturing cost can be reduced. If the light amounts of two or more light beams are adjusted based on the position of the reference point, it is conceivable that an error in the adjusted light amount occurs depending on the distance from the reference point to the light beam. With regard to this, if the error is equal to or less than the light amount difference for one gradation for displaying an image, it can be considered that there is almost no influence on the image. As a result, an image display device capable of reducing the unevenness in the amount of light can be obtained with a configuration that can scan a plurality of light beams and can easily reduce the manufacturing cost.
また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、一の基準点の位置に基づいて、複数のビーム光の全てについて光量を調節するように駆動されることが望ましい。一のスポットの位置を基準点として複数のビーム光全ての光量を調節することで、ビーム光の光量を調節するための単独の構成を用いて全てのビーム光の光量を調節することが可能である。これにより、さらに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。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit is driven so as to adjust the light amount for all of the plurality of light beams based on the position of one reference point. By adjusting the light amount of all of the multiple light beams with the position of one spot as the reference point, it is possible to adjust the light amount of all the light beams using a single configuration for adjusting the light amount of the light beams. is there. Thereby, it can be set as the structure which can be further simplified and can reduce manufacturing cost.
また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、複数のビーム光を2以上のビーム光群に分け、ビーム光群ごとに光量を調節するように駆動されることが望ましい。ビーム光群ごとに、基準点の位置に基づいてビーム光の光量を調節する。ビーム光群ごとの基準点に基づいて2以上のビーム光の光量を調節する構成とすることで、各ビーム光の位置に基づきビーム光ごとに光量を調節する場合と比較して、光源部の制御を容易にできる。また、ビーム光群ごとに光量を調節することにより、一の基準点に基づいて全てのビーム光の光量の調節を行う場合に比較して、調節される光量の誤差を低減することが可能となる。これにより、ビーム光の光量の誤差を低減することができる。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit is driven so as to divide a plurality of light beams into two or more light beam groups and adjust the light amount for each light beam group. For each light beam group, the amount of light beam is adjusted based on the position of the reference point. By adopting a configuration in which the light quantity of two or more light beams is adjusted based on the reference point for each light beam group, the light quantity of the light source unit is compared with the case where the light quantity is adjusted for each light beam based on the position of each light beam. Easy to control. In addition, by adjusting the amount of light for each light beam group, it is possible to reduce the error of the adjusted light amount, compared to the case of adjusting the light amount of all the light beams based on one reference point. Become. Thereby, the error of the light quantity of beam light can be reduced.
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、2以上のビーム光により形成されるスポットを並列させるラインの略中心位置を基準点とすることが望ましい。2以上のビーム光を並列させるラインの略中心位置を基準点とする場合、基準点と、基準点から最も離れた位置のビーム光との距離を最も短くすることが可能である。よって、2以上のビーム光を並列させるラインの略中心位置を基準点とすることで、基準点を増やすこと無く、調節される光量の誤差を最も少なくすることができる。これにより、ビーム光の光量の誤差を低減することができる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit has a reference point at a substantially center position of a line in which spots formed by two or more light beams are arranged in parallel. When the approximate center position of a line in which two or more light beams are arranged in parallel is used as the reference point, the distance between the reference point and the light beam farthest from the reference point can be made the shortest. Therefore, by setting the approximate center position of the line in which two or more light beams are arranged in parallel as the reference point, the error of the adjusted light amount can be minimized without increasing the reference point. Thereby, the error of the light quantity of beam light can be reduced.
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、被照射領域において第1の方向及び第2の方向について複数のビーム光を並列させるように構成されることが望ましい。第1の方向及び第2の方向について複数のビーム光を並列させることで、第1の方向及び第2の方向の一方についてビーム光を並列させる場合と比較して、各ビーム光の変調周波数を低減することができる。第1の方向及び第2の方向について複数のビーム光を並列させる場合も、第1の方向及び第2の方向の少なくとも一方向についての光量むらを低減するように、ビーム光の光量の調節を行うことができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the light source unit is configured to parallel a plurality of light beams in the first direction and the second direction in the irradiated region. By modulating a plurality of light beams in the first direction and the second direction, the modulation frequency of each light beam can be changed as compared with the case where the light beams are paralleled in one of the first direction and the second direction. Can be reduced. Even when a plurality of light beams are juxtaposed in the first direction and the second direction, the light amount of the light beam is adjusted so as to reduce the light amount unevenness in at least one direction of the first direction and the second direction. It can be carried out.
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、第1の方向及び第2の方向について、複数のビーム光の走査とともに移動する基準点の被照射領域における位置に基づいて、2以上のビーム光の光量を調節するように駆動されることが望ましい。これにより、第1の方向及び第2の方向の双方について光量むらを低減するように、ビーム光の光量の調節を行うことができる。 In a preferred aspect of the present invention, the light source unit includes two or more beams in the first direction and the second direction based on the position in the irradiated region of the reference point that moves together with the scanning of the plurality of light beams. It is desirable to be driven so as to adjust the amount of light. Thereby, the light amount of the beam light can be adjusted so as to reduce the unevenness of the light amount in both the first direction and the second direction.
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、複数のビーム光を、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工程と、を含み、ビーム光供給工程において、第1の方向及び第2の方向の少なくとも一方について複数のビーム光を並列させ、複数のビーム光により被照射領域に形成される各スポットの位置及びスポット間の位置のうち少なくとも一箇所を基準点とし、複数のビーム光の走査とともに移動する基準点の被照射領域における位置を検知する検知工程と、被照射領域における基準点の位置に基づいて、複数のビーム光のうちの2以上のビーム光の光量を調節する光量調節工程と、をさらに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。基準点の位置に基づいて2以上のビーム光の光量を調節することで、各ビーム光の位置に基づきビーム光ごとに光量を調節する場合と比較して、光源部の制御を容易にできる。また、ビーム光ごとに光量を調節するための回路等を設ける場合と比較して、画像表示装置を簡易な構成とし、かつ製造コストを低減することができる。これにより、複数のビーム光を走査させ、簡易かつ製造コストを低減可能な構成により光量むらを低減することができる。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a control method for an image display device for displaying an image by scanning a beam of light, the beam light supplying step for supplying a plurality of light beams, and the irradiation with the plurality of light beams. A scanning step of scanning in a region in a first direction and a second direction substantially orthogonal to the first direction, and in the beam light supplying step, a plurality of at least one of the first direction and the second direction Of reference points that move with the scanning of a plurality of light beams, with at least one of the positions of the spots formed between the plurality of light beams and the positions between the spots as a reference point. A detection step for detecting a position in the irradiated region, and a light amount adjusting process for adjusting the light amount of two or more of the plurality of light beams based on the position of the reference point in the irradiated region. When the control method of the image display apparatus further comprising a can be provided. By adjusting the light quantity of two or more light beams based on the position of the reference point, the light source unit can be controlled more easily than when adjusting the light quantity for each light beam based on the position of each light beam. In addition, the image display device can have a simple configuration and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a circuit for adjusting the amount of light for each light beam is provided. Thereby, a plurality of light beams can be scanned, and the unevenness in the amount of light can be reduced with a simple configuration that can reduce the manufacturing cost.
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。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
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。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
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5個のレーザ光を供給する。各色光用光源部121R、121G、121Bは、例えば、レーザ光を供給する5個のレーザダイオード素子を備えている。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。
Each of the color
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。
The G light from the G
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上へ投写させる。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。
Returning to FIG. 1, the laser light from the
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。
The
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。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the
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。
The
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。
FIG. 4 illustrates a configuration for driving the
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。
Specifically, the
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。
For example, during one frame period of the image, the
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方向へレーザ光を走査させる反射ミラーと、Y方向へレーザ光を走査させる反射ミラーとを設ける構成としても良い。
The
図5は、R光用光源部121Rからのレーザ光の光路について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つのレーザダイオード素子(LD)501を有している。各レーザダイオード素子501は、それぞれ独立に変調されたレーザ光を供給する。
FIG. 5 illustrates the optical path of the laser light from the R
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つのレーザダイオード素子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。また、R光用光源部121Rは、5つのレーザダイオード素子501を設ける構成に限られず、複数の発光部からレーザ光を供給する面発光型半導体レーザを用いる構成としても良い。
The illumination
図6及び図7は、R光用光源部121Rからのレーザ光の走査について説明するものである。図6に示すスポットSP1〜5は、R光用光源部121Rからの5つのレーザ光によって被照射領域に形成される。スポットSP1〜5は、被照射領域においてX方向へ並列される。R光用光源部121Rは、X方向について5つのレーザ光を並列させるように構成されている。また、被照射領域に形成される画素Pの一辺とスポットSPの径とは略同一であって、スポットSP1〜5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。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、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。このように複数のレーザ光を用いることで、レーザ光の個数に反比例させてレーザ光1つ当たりの光量を小さくすることが可能となる。
6 and 7 illustrate scanning of laser light from the R
上述の走査部200を用いることにより、R光用光源部121Rからの5つのレーザ光は、図7に示すように、スクリーン110の被照射領域においてサイン波形状の軌跡を描くように走査される。X方向へレーザ光を走査させる間に、レーザ光を走査させる速度は、被照射領域のうちスクリーン110の中心線Nで最も高速、外縁部m1、m2でそれぞれ最も低速となるように変化する。例えば、X方向についてレーザ光を走査させることが可能な領域のうち8割の領域を被照射領域とする場合、外縁部m1、m2で1つの画素P上を通過する時間を1とすると、中心線Nで1つの画素P上を通過する時間は0.6程度にまで短くなる。中心線Nにおけるレーザ光の明るさに対して外縁部m1、m2におけるレーザ光の明るさを0.6倍に減少させなければ、レーザ光を長く点灯させる分、中心線N付近よりも外縁部m1、m2のほうが明るいような画像が表示されることとなる。よって、レーザ光の光量の調節を行わなければ、スクリーン110では、中心線Nに近いほど暗く、外縁部m1、m2に近いほど明るくなるような光量むらを生じてしまうことになる。
By using the above-described
画像表示装置100は、スポットSP1〜5のうちスポットSP3の位置を基準点Sとし、5つのレーザ光の走査によって移動する基準点Sの被照射領域における位置に基づいて5つのレーザ光の光量を調節する。基準点SであるスポットSP3の位置は、5つのスポットSP1〜5が並列するラインの略中心位置である。一の基準点Sの位置に基づき、基準点Sを代表として5つのレーザ光の全ての光量を調節することで、各ビーム光の位置に基づきビーム光ごとに光量を調節する場合よりR光用光源部121Rの制御を簡易にできる。
The
レーザ光が走査する速度は、被照射領域におけるレーザ光の位置に応じて変化する。本実施例のように複数のレーザ光を並列させる場合、スポットSP1、2、4、5を形成するレーザ光は常に基準点Sとは異なる位置にある。このため、一つの基準点Sを基準として5つのレーザ光の光量を調節する場合、スポットSP1、2、4、5を形成するレーザ光の光量について若干の誤差を生じることとなる。 The speed at which the laser beam scans changes according to the position of the laser beam in the irradiated region. When a plurality of laser beams are arranged in parallel as in the present embodiment, the laser beams forming the spots SP1, 2, 4, 5 are always at positions different from the reference point S. For this reason, when the light amounts of the five laser beams are adjusted using one reference point S as a reference, a slight error occurs in the light amounts of the laser beams forming the spots SP1, 2, 4, and 5.
例えば、X方向へ並列させる画素Pが1920個であるとすると、1920個に対して5画素分位置が異なることによる光量の差は、わずか0.2パーセントである。256階調で画像を表現する場合、0.2パーセント程度の光量差は、1階調分に相当する約0.4パーセントの光量差の半分程度である。よって、基準点SからスポットSPまでの距離に応じて光量の誤差を生じたとしても、画像への影響が殆ど無いと考えることができる。さらに、本実施例のように、5つのスポットSP1〜5が並列するラインの略中心位置であるスポットSP3の位置を基準点Sとすることで、基準点Sと、基準点Sから最も離れたスポットSP1又は5との間隔をそれぞれ2画素分と、最も短くすることが可能である。よって、基準点Sを増やすこと無く、調節される光量の誤差を最も少なくすることができる。 For example, if there are 1920 pixels P arranged in parallel in the X direction, the difference in the amount of light due to the difference in the positions of 5 pixels with respect to 1920 is only 0.2 percent. When an image is expressed with 256 gradations, a light amount difference of about 0.2 percent is about half of a light amount difference of about 0.4 percent corresponding to one gradation. Therefore, even if a light amount error occurs according to the distance from the reference point S to the spot SP, it can be considered that there is almost no influence on the image. Further, the reference point S is the most distant from the reference point S by setting the position of the spot SP3, which is the approximate center position of the line where the five spots SP1 to 5 are arranged in parallel, as in this embodiment. It is possible to make the distance from the spot SP1 or 5 as short as 2 pixels. Therefore, the error of the adjusted light amount can be minimized without increasing the reference point S.
図8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。
FIG. 8 shows a block configuration for controlling the
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。
The
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。
The
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の5個のLD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。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。
The R light
図9は、5つのLD501からのレーザ光の光量を調節するための構成を説明するものである。カウンタ903は、クロック生成部904で発生させたクロックをカウントする。光量調節部902は、ライン開始信号L_Syncが入力されたときからカウントされたクロック数により、基準点Sの位置を認識する。検知工程では、かかる構成により、被照射領域における基準点Sの位置を検知する。
FIG. 9 illustrates a configuration for adjusting the amount of laser light from the five
ルックアップテーブル(LUT)901には、基準点Sの位置と、レーザ光の光量の調節量との対応関係についての情報が記憶されている。光量調節部902は、基準点Sの位置情報に応じてレーザ光の光量の調節量をルックアップテーブル901から読み出し、基準点Sの位置ごとに、最大階調となる光量を決定する。光源制御部722は、光量調節部902で決定された光量が最大光量となるように、画像情報信号に応じた変調信号を生成する。また、光源制御部722は、レーザ光ごとの変調信号を、R光源駆動部732Rに設けられた5つのレーザダイオードドライバ(LDD)905へ出力する。各レーザダイオードドライバ905は、それぞれレーザダイオード素子501を駆動させる。光量調節工程では、かかる構成により、基準点Sの位置に基づいて5つのレーザ光の光量を調節することができる。
The lookup table (LUT) 901 stores information about the correspondence relationship between the position of the reference point S and the adjustment amount of the laser light amount. The light
画像表示装置100は、一の基準点Sの位置に基づいて5つのレーザ光の全ての光量を調節するため、レーザ光の光量を調節する単独の光量調節部902からの出力を用いて全てのレーザ光の光量の調節を行う構成とすることが可能である。このため、レーザ光ごとに光量を調節するための回路等を用いてレーザ光ごとに光量の調節を行う場合と比較して、画像表示装置100を簡易な構成とし、かつ製造コストを低減することができる。これにより、複数のビーム光を走査させ、簡易かつ製造コストを低減可能な構成により光量むらを低減することができるという効果を奏する。
Since the
画像表示装置100は、スポットSP3以外の他のスポットSPの位置を基準点Sとして各レーザ光の光量を調節することとしても良い。例えば、図10に示すように、5つのスポットSP1〜5のうち最も右側のスポットSP1の位置を基準点Sとしても良い。この場合、基準点Sと、基準点Sから最も離れたスポットSP5との間隔は、4画素分の距離となる。このため、図6に示す場合と比較して、調節される光量の誤差は僅かに増大することとなる。
The
画像表示装置100は、5つのスポットSP1〜5をX方向へ並列させてレーザ光を走査させる構成とするものに限られない。例えば、図11に示すように、6つのスポットSP1〜6をX方向へ並列させるように6つのレーザ光を走査させる構成としても良い。この場合、6つのスポットSP1〜6を並列させるラインの略中心位置は、スポットSP3とスポットSP4との中間位置となる。このように、スポットSP間の位置を基準点Sとしても良い。基準点SをスポットSP間の位置とすることで、偶数個のレーザ光を走査させるような場合でも、スポットSPを並列させるラインの略中心位置に基準点Sを設定することが可能となる。スポットSP間の位置を基準点Sとする場合も、スポットSPの位置を基準点Sとする場合と同様にして、基準点Sの位置を検知することが可能である。
The
画像表示装置100は、一の基準点Sに基づいて全てのレーザ光の光量を調節する構成に限られない。例えば、図12に示すように、6つのレーザ光を2つのレーザ光群g1、g2に分け、レーザ光群g1、g2ごとに光量を調節することとしても良い。第1レーザ光群g1は、スポットSP1、2、3を形成させる3つのレーザ光である。第2レーザ光群g2は、スポットSP4、5、6を形成させる3つのレーザ光である。
The
第1レーザ光群g1の3つのレーザ光は、スポットSP2の位置を基準点S1として光量が調節される。基準点S1の位置は、第1レーザ光群g1の3つのレーザ光により形成されるスポットSP1〜3の略中心位置である。第2レーザ光群g2の3つのレーザ光は、スポットSP5の位置を基準点S2として光量が調節される。基準点S2の位置は、第2レーザ光群g2の3つのレーザ光により形成されるスポットSP4〜6の略中心位置である。レーザ光群g1、g2ごとに独自に光量を調節するために、レーザ光群g1、g2に対応して2つの光量調節部が設けられる。 The amount of light of the three laser beams of the first laser beam group g1 is adjusted with the position of the spot SP2 as the reference point S1. The position of the reference point S1 is a substantially central position of the spots SP1 to SP3 formed by the three laser beams of the first laser beam group g1. The amount of light of the three laser beams of the second laser beam group g2 is adjusted with the position of the spot SP5 as the reference point S2. The position of the reference point S2 is a substantially central position of the spots SP4 to SP6 formed by the three laser beams of the second laser beam group g2. In order to independently adjust the light amount for each of the laser light groups g1 and g2, two light amount adjustment units are provided corresponding to the laser light groups g1 and g2.
レーザ光群g1、g2ごとの基準点S1、S2に基づいてそれぞれ2以上のレーザ光の光量を調節する構成とすることで、各レーザ光の位置に基づきレーザ光ごとに光量を調節する場合よりR光用光源部121Rの制御を簡易にできる。また、レーザ光群g1、g2ごとに光量を調節することにより、一の基準点に基づいて全てのレーザ光の光量の調節を行う場合に比較して、調節される光量の誤差を低減することが可能となる。これにより、レーザ光の光量の誤差を低減することができる。なお、複数のレーザ光を2つのレーザ光群に分けて光量を調節する構成には限られない。3つ以上のレーザ光群に分けて光量を調節することとしても良い。但し、レーザ光群の数は、R光用光源部121Rにより供給されるレーザ光の数より少ないことを要する。
By adopting a configuration in which the light quantity of two or more laser lights is adjusted based on the reference points S1 and S2 for each of the laser light groups g1 and g2, the light quantity is adjusted for each laser light based on the position of each laser light. The control of the R
画像表示装置100は、複数のレーザ光によるスポットSPを、主走査方向であるX方向、及び副走査方向であるY方向へ並列させる構成としても良い。例えば、図13に示すように、25個のレーザ光を、X方向へ5つ、Y方向へ5つのアレイ状に配列することとしても良い。R光用光源部121Rは、被照射領域においてX方向及びY方向について25個のレーザ光を並列させるように構成されている。画像表示装置100は、25個のレーザ光を1行から5行までのいずれかの行ごとに走査させることで画像を表示する。X方向及びY方向について複数のレーザ光を並列させることで、X方向についてレーザ光を並列させる場合と比較して、各レーザ光の変調周波数を低減することができる。
The
画像表示装置100は、アレイ状に配置されたスポットSPのうち略中心に位置するスポットSP33の位置を基準点Sとし、被照射領域における基準点Sの位置に基づいて25個のレーザ光の光量を調節する。これにより、X方向についての光量むらを低減するように、各レーザ光の光量の調節を行うことができる。
The
ここで、走査部200(図3参照)は、X方向についてレーザ光を往復させるのに対して、Y方向についてはレーザ光を一方向へのみ走査させる。Y方向についても反射ミラー202の変位によってレーザ光の走査を行うことから、X方向のみならずY方向についても、被照射領域における位置に応じてレーザ光の明るさが変化することが考えられる。画像表示装置100は、X方向のみならずY方向における基準点Sの位置に基づいて各レーザ光の光量の調節を行うこととしても良い。これにより、X方向及びY方向の双方について光量むらを低減するように、レーザ光の光量の調節を行うことができる。基準点Sは、スポットSP33の位置に限られず、他のスポットSPの位置やスポットSP間の位置としても良い。
Here, the scanning unit 200 (see FIG. 3) reciprocates the laser beam in the X direction, but scans the laser beam in only one direction in the Y direction. Since the laser beam is also scanned in the Y direction by the displacement of the
このように、レーザ光を往復させるか一方向へのみ進行させるかに関わらず、被照射領域における位置ごとにレーザ光を走査させる速度が変化する構成であれば、本発明を適用することができる。例えば、走査部として、複数のミラー片を備える回転体を回転させるポリゴンミラーを用いる場合にも、本発明を適用することができる。 As described above, the present invention can be applied to any configuration that changes the speed at which the laser beam is scanned for each position in the irradiated region regardless of whether the laser beam is reciprocated or travels in only one direction. . For example, the present invention can also be applied to a case where a polygon mirror that rotates a rotating body including a plurality of mirror pieces is used as the scanning unit.
また、画像表示装置100は、被照射領域にてスポットSPを隙間無く並列させる構成に限られない。例えば、図14に示すように、スポットSP間に間隔dを設けるように各スポットSPを並列させることとしても良い。間隔dは、例えば、画素Pの幅に相当する長さを有する。この場合、基準点Sと、基準点Sから最も離れたスポットSP1又は5までの距離は、スポットSPを隙間無く並列させる場合よりも長くなる。よって、図6に示す場合と比較して、調節される光量の誤差は僅かに増大することとなる。
Further, the
図15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により光量むらを低減することができる。
FIG. 15 shows a schematic configuration of an
なお、上記の実施例において、各色光用光源部はレーザダイオード素子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。 In the above-described embodiments, each color light source unit uses a laser diode element. However, the present invention is not limited to this as long as it can supply beam-like light. For example, each color light source unit may be configured to use a liquid laser or a gas laser in addition to a solid-state light emitting element such as a solid-state laser and a light-emitting diode element (LED).
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。 As described above, the image display device according to the present invention is suitable for displaying an image using a plurality of light beams.
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 レーザダイオード素子、502 凸レンズ、503 凹レンズ、S 基準点、SP スポット、P 画素、m1、m2 外縁部、N 中心線、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、901 ルックアップテーブル、902 光量調節部、903 カウンタ、904 クロック生成部、905 レーザダイオードドライバ、g1、g2 レーザ光群、S1、S2 基準点、1700 画像表示装置、1705 スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Image display apparatus, 101 Laser apparatus, 102 Illumination optical system, 103 Projection optical system, 105 Reflection part, 107 Housing | casing, 110 Screen, 200 scanning part, 121RR Light source part for 121R G light source part, 121B B Light source section for light, 124, 125 Dichroic mirror, 202 Reflective mirror, 204 Outer frame section, 206 Torsion spring, 207 Torsion spring, 301, 302 First electrode, 305 Mirror side electrode, 306 Second electrode, 307 First Torsion spring, 308 second torsion spring, 501 laser diode element, 502 convex lens, 503 concave lens, S reference point, SP spot, P pixel, m1, m2 outer edge part, N center line, 711 image signal input part, 712 synchronization / Image separation unit, 713 control unit, 714 frame Memory, 715 Scan driver, 716 Horizontal angle sensor, 717 Vertical angle sensor, 718 Signal processor, 721 Image processor, 722 Light source controller, 723 Scan controller, 732R R light source driver, 732G G light source driver, 732B B light source drive unit, 901 look-up table, 902 light amount adjustment unit, 903 counter, 904 clock generation unit, 905 laser diode driver, g1, g2 laser light group, S1, S2 reference point, 1700 image display device, 1705 screen
Claims (7)
前記複数のビーム光を供給する光源部と、
前記光源部からの前記複数のビーム光を、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、
前記光源部は、前記第1の方向及び前記第2の方向の少なくとも一方について前記複数のビーム光を並列させるように構成され、
前記複数のビーム光により前記被照射領域に形成される各スポットの位置及び前記スポット間の位置のうち少なくとも一箇所を基準点とし、前記複数のビーム光の走査とともに移動する前記基準点の前記被照射領域における位置に基づいて、前記複数のビーム光のうちの2以上のビーム光の光量を調節するように駆動されることを特徴とする画像表示装置。 An image display device that displays an image by scanning a plurality of light beams,
A light source unit for supplying the plurality of light beams;
A scanning unit that scans the plurality of light beams from the light source unit in a first direction in a region to be irradiated and in a second direction substantially orthogonal to the first direction;
The light source unit is configured to parallel the plurality of light beams in at least one of the first direction and the second direction,
At least one of the positions of the spots formed in the irradiated region by the plurality of light beams and the position between the spots is used as a reference point, and the target of the reference point moving with the scanning of the plurality of light beams is used. An image display device that is driven so as to adjust the light quantity of two or more of the plurality of light beams based on a position in an irradiation region.
前記複数のビーム光を供給するビーム光供給工程と、
前記複数のビーム光を、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、
前記ビーム光供給工程において、前記第1の方向及び前記第2の方向の少なくとも一方について前記複数のビーム光を並列させ、
前記複数のビーム光により前記被照射領域に形成される各スポットの位置及び前記スポット間の位置のうち少なくとも一箇所を基準点とし、前記複数のビーム光の走査とともに移動する前記基準点の前記被照射領域における位置を検知する検知工程と、
前記被照射領域における前記基準点の位置に基づいて、前記複数のビーム光のうちの2以上のビーム光の光量を調節する光量調節工程と、をさらに含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法。 A method for controlling an image display device that displays an image by scanning a beam of light,
A light beam supplying step for supplying the plurality of light beams;
A scanning step of scanning the plurality of light beams in a first direction in a region to be irradiated and in a second direction substantially orthogonal to the first direction;
In the beam light supplying step, the plurality of beam lights are arranged in parallel in at least one of the first direction and the second direction,
At least one of the positions of the spots formed in the irradiated region by the plurality of light beams and the position between the spots is used as a reference point, and the target of the reference point moving with the scanning of the plurality of light beams is used. A detection step for detecting a position in the irradiation region;
A light amount adjusting step of adjusting a light amount of two or more of the plurality of light beams based on a position of the reference point in the irradiated region. Method.
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