JP2007121383A - 変調信号発生装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】階調つぶれが発生しないように画像データから非線形に変換したアナログの変調信号を生成する。
【解決手段】γ補正部３６は、ＬＵＴ３６ａから入力される８ビットの画像データに対応する補正画像データを取り出すことにより、非線形なガンマ補正を行う。補正画像データは、１２ビットで画像データと同じ階調域を表現することより、階調の表現の分解能を画像データによるものよりも高くしてある。変換で得られる補正画像データは、Ｄ／Ａ変換部３８によってアナログの変調信号に変換され、この変調信号に基づいてレーザ光が変調される。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ光を変調する際の変調信号を発生させる変調信号発生装置及び画像形成装置に関するものである。

スクリーンにレーザ光を照射して、そのレーザ光を走査することにより画像を表示するプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたプロジェクタ装置では、赤色，緑色，青色のレーザ光を出力する色ごとに設けたレーザ光源部を設け、これらからそれぞれ出力されるレーザ光を光変調器に通した後に、ダイクロックミラーを用いて１本のレーザ光束とし、このレーザ光を二次元走査してスクリーンに照射することにより、カラー画像を描画している。

また、近年ではアナログ信号に代えて、デジタルの画像データで画像情報を取り扱う機器が多いが、レーザ光を光変調するには特許文献１のようにレーザ光源とは別に設けた変調器に与える変調信号または、レーザ光源部を構成する半導体レーザ素子の駆動電流を変化させる直接変調の際の変調信号はアナログ信号となっている。このため、例えば上記のようなプロジェクタでは、画像データをアナログの変調信号に変換するＤ／Ａ変換器を備えている。
特開平２００１−２６４６６２号公報

ところで、Ｄ／Ａ変換器は、その特性上非線形な変換を行うことができないので、ガンマ補正等の非線形処理を行うことができないため、例えばアナログの変調信号に非線形な信号処理を行っているが、回路が複雑になるという欠点があった。一方、所定のビット数の画像データで非線形な変換処理を行った場合では、丸め誤差の影響で階調つぶれが発生し、滑らかな階調再現をすることができなくなるという問題があった。

本発明は上記問題を解消するためになされたもので、簡単な回路構成で非線形処理を行い好ましい階調再現を得ることができる変調信号発生装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の変調信号発生装置では、画像データのビット数よりも大きいビット数で前記画像データが表現可能な階調域を表現するとともに、前記画像データの各階調値を非線形に変換した階調値を示す補正画像データに入力される画像データを変換する非線形変換手段と、補正画像データをアナログの変調信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備えたものである。

請求項２記載お変調信号発生装置では、非線形変換手段が、画像データの各階調値に対応する階調値を示す補正画像データが前記画像データの各値に対応付けられて記憶されたルックアップテーブルを備え、入力される画像データに対応する補正画像データを前記ルックアップテーブルから取り出して出力するようにしたものである。

請求項３記載の変調信号発生装置では、ルックアップテーブルの補正画像データを書き換えるために外部と接続されるインタフェース手段を備えたものである。請求項４記載の変調信号発生装置では、画像データを８ビット、補正画像データを１２ビットとしたものである。

請求項５記載の画像形成装置では、上記のように構成される変調信号発生装置を備え、レーザ光を照射して画像を形成するようにしたものである。

本発明によれば、画像データを同じ階調域を表現するがビット数の大きな補正画像データに変化して非線形な変換を行い、その補正画像データをアナログの変調信号に変換するから、階調つぶれがなく、滑らかな階調再現性を得ることができる。

本発明を実施した画像形成装置としてのプロジェクタ装置を図１に示す。プロジェクタ装置２は、その筐体３に設けた開口３ａからレーザ光をスクリーン４に照射し、その照射するレーザ光を主走査方向（矢印Ｍ方向）と副走査方向（矢印Ｓ方向）に走査することで、スクリーン４上の表示エリア５にカラー画像を描画する。筐体３内には、光源ユニット６，走査手段を構成する副走査装置７及び主走査装置８、これらを制御・駆動するための各種回路からなる回路ユニット９を設けてある。なお、説明の便宜上、図１では、スクリーン４に対してプロジェクタ装置２を大きく描いてある。

光源ユニット６は、複数ライン分のレーザ光、この例では３ライン分のレーザ光を出力する。カラー画像を表示するために、１ライン分のレーザ光は赤色，緑色，青色の３色のレーザ光としてあり、光源ユニット６は各色３本ずつ、計９本のレーザ光を出力する。レーザ光の並ぶ方向は、１ラインの伸びる主走査方向と直交する副走査方向となっている。

光源ユニット６からの各レーザ光は、副走査装置７に入射する。副走査装置６は、各レーザ光を副走査方向に偏向して副走査するためのものであり、１回の主走査ごとに３ライン分ずつレーザ光の照射位置を副走査方向に移動させる。この副走査方向への移動は、主走査位置がレーザ光を消灯した表示エリア５の外にあるとき行う。

主走査装置８は、副走査ミラー装置７で偏向された各レーザ光を主走査方向に偏向して主走査するものであり、入射する各レーザ光をスクリーン４に向けて反射すする主走査ミラー8ａと駆動機構８ｂとから構成してあり、駆動機構８ｂは、主走査ミラー8ａを高速に揺動するためのＤＣモータ等から構成してある。主走査ミラー8ａを駆動機構８ｂによって揺動することにより、各レーザ光の照射位置は、主走査方向に移動する。この例においては、各レーザ光の照射位置の主走査方向の往復動によって６ライン分の表示を行う。

図２に光源ユニット６に組み込んだ光源部１０及びレンズアレイ板１１を示す。また、光源部１０を分解した状態を図３に示す。光源部１０は、レーザ光の出力方向に積層した赤色，緑色，青色用の各半導体基板１２〜１４とからなり、その前面にレンズアレイ板１１を組み付けてある。

光源部１０は、上から順番に赤色，緑色，青色、赤色，緑色・・・・青色の９本のレーザ光ＬＲ１，ＬＧ１，ＬＢ１，ＬＲ２，ＬＧ２，・・・ＬＢ３を出力する。９本の各色のレーザ光ＬＲ１，ＬＧ１，ＬＢ１，ＬＲ２，ＬＧ２，・・・ＬＢ３は、３ライン分レーザ光であって、赤色，緑色，青色の順番に並んだ３本のレーザ光が１ライン分のレーザ光であり、レーザ光ＬＲ１，ＬＧ１，ＬＢ１と、レーザ光ＬＲ２，ＬＧ２，ＬＢ２と、レーザ光ＬＲ３，ＬＧ３，ＬＢ３とがそれぞれ１ライン分である。

後方に向かって赤色用の半導体基板１２，緑色用の半導体基板１３，青色用の半導体基板１４が順番に積層してあり、各色用の半導体基板１２〜１４には、それぞれ対応する色のレーザ光を出力するレーザ素子１５，１６，１７をそれぞれ形成してあり、これらは前方から見たときに、副走査方向に沿って、所定のピッチでライン状に並ぶように配してある。レーザ素子１５，１６，１７は、いずれも光の共振する方向が半導体基板の面に対して垂直であり、レーザ光を半導体基板の面に対して垂直な方向に出力する面発光型レーザ半導体素子であり、その端部より前方（矢線Ａ方向）に出力する。

赤色用の半導体基板１２は、副走査方向に沿って、所定のピッチで３個の突出部１２ａと切欠き１２ｂとを交互に形成した櫛歯形状としてあり、各突出部１２ａに１個ずつ赤色のレーザ光を出力するレーザ素子１５を設けてある。切欠き１２ｂは、後方に配した緑色用の半導体基板１３のレーザ素子１６からのレーザ光ＬＧ１〜ＬＧ３、及び青色用の半導体基板１４のレーザ素子１７からのレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３を遮ることなく前方に通すために設けており、緑色用及び青色用の半導体基板１３，１４の各突出部１３ａ，１４ａと重なる部分を切り欠くように形成してある。

緑色用の半導体基板１３は、赤色用の半導体基板１２と同様に、所定のピッチで突出部１３ａと切欠き１３ｂとを交互に形成した櫛歯形状としてあり、各突出部１３ａに１個ずつ緑色のレーザ光を出力するレーザ素子１６を設けてある。各突出部１３ａは、赤色用の半導体基板１２の突出部１２ａと重ならないように、各突出部１２ａに対して副走査方向に突出部１個分ずらしてあり、レーザ素子１６から出力される各レーザ光ＬＧ１〜ＬＧ３は、赤色用の半導体基板１２の切欠き１２ｂを通って前方に出力される。緑色用の半導体基板１３に設けた切欠き１３ｂは、後方に配した青色用の半導体基板１４のレーザ素子１７からのレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３を遮ることなく前方に通すために設けたものであり、青色用の半導体基板１４の各突出部１４ａと重なる部分を切り欠くように形成してある。

青色用の半導体基板１４についても、赤色用，緑色の半導体基板１２，１３と同様であり、突出部１４ａと切欠き１４ｂとを交互に形成した櫛歯形状であり、各突出部１４ａに１個ずつ青色のレーザ光を出力するレーザ素子１７ａ〜１７ｃを設けてあり、各突出部１４ａは、赤色及び緑色用の各半導体基板１２，１３の突出部１２ａ，１３ａと重ならないように、副走査方向にずらして設けてある。

なお、この例では、後方に向かって赤色，緑色，青色の順番で各半導体基板１２〜１４を積層しているが、その順番は任意に決めることができる。また、各半導体基板１２〜１４をそれぞれ櫛歯形状としているが、各半導体基板１２〜１４を積層したときに、前方にある半導体基板が後方にある半導体基板に設けたレーザ素子からのレーザ光を遮らないようにすることができる形状であればよく、少なくとも他の色の基板に設けたレーザ素子からのレーザ光の光路上の部分に切欠きを形成しておけばよい。このため、例えば、最も後方にある青色用の半導体基板１４に、切欠き１４ｂを形成しなくてもよく、また中間にある緑色用の半導体基板１３には、その後方の青色用の半導体基板１４からのレーザ光を通すだけの切欠きを形成しておけばよい。また、切欠きの形状は、レーザ素子からのレーザ光を通すことができればどのような形状でもよく、また切欠きに代えて開口とすることもできる。

通常同一の半導体基板上には、同色の面発光型のレーザ素子だけしか配列することができないが、本発明では、上記のように色の異なる複数色の面発光型のレーザ素子を色毎にそれぞれの半導体基板に配列し、各色の半導体基板をレーザ光の出力方向に重ねることによって、色の異なるレーザ光をライン状に並べて出力することができるようにしている。

各レーザ素子１５〜１７は、同じ色のレーザ素子同士が副走査方向に１ラインの間隔となるように配してあるが、同一ラインのレーザ素子同士については、１ラインの間隔で配してもよいし、それよりも小さい間隔で配してもよい。この場合、半導体基板１２〜１４を相対的にずらして積層するようにしてもよい。また、この例では、３ライン分の場合について説明しているが、より多く、例えば各色について４０個ずつレーザ素子を設け４０ライン分のレーザ光を出力するようにすることもできる。

レンズアレイ板１１は、光源部１０の前面に組み付けられる。このレンズアレイ板１１は、各レーザ光が通るそれぞれの位置にコリメート用のマイクロレンズ１１ａを形成しており、各マイクロレンズ１１ａは入射するレーザ光ＬＲ１〜ＬＲ３，ＬＧ１〜ＬＧ３，ＬＢ１〜ＬＢ３を適当な径の平行な光束に変換して出力する。

レーザ素子１５〜１７に近接した位置にマイクロレンズ１１ａを配して、各レーザ光をコリメートするので、上記のように構成される光源部１０の各色のレーザ素子１５〜１７がレーザ光の出力方向に前後していても特には問題とならない。なお、レーザ素子の前後に応じて、マイクロレンズ１１ａを前後させて階段状に配することもできる。また、各色のレーザ素子１５〜１７とマイクロレンズ１１ａとの距離、レーザ光の波長に応じてマイクロレンズ１１ａのパワーを増減してもよい。

図４は、この例に用いた副走査装置７を示すものである。副走査装置７としては、半導体プロセス技術を用いて１つの基板上に機能素子を形成した、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）と呼ばれる微小デバイスとして作成された電磁駆動式光スキャナを用いている。副走査装置７は、矩形状のフレーム２１の内側にミラー２２を配してある。このミラー２２は、その両端に設けた一対のトーションバー２３によってフレーム２１に連結されおり、トーションバー２３を軸とする方向に揺動自在にされている。また、ミラー２２の周縁には、駆動コイル２４を設けてある。フレーム２１の外側には、トーションバー２３と直交する方向に磁界を与える一対の磁石２５を配してある。この一対の磁石２５による磁界中におかれた駆動コイル２４に電流を流すことにより、ミラー２２を回転させるローレンツ力が発生し、トーションバー２３の復元力につりあう位置にまでミラー２２が回転する。駆動コイル２４に流す電流の向きと、大きさによってミラー２２の回転方向と回転量が決まる。

上記のように構成される副走査装置７は、ミラー２２の回転軸の方向が副走査方向（レーザ光が並ぶ方向）と直交するように配され、１回の主走査が完了するごとに、ミラー２２の回転量を一定量増加させて、レーザ光の照射位置が副走査方向に３ライン分移動し、また１画面分の主走査が完了する毎に所定の所期位置に戻るように制御する。

なお、この例では電磁駆動式光スキャナを用いて副走査を行っているが、主走査方向についても、電磁駆動式光スキャナを用いることができる。また、2軸方向にミラーの揺動ができる１個の電磁駆動式光スキャナを用いて主走査及び副走査を行うこともできる。また、ポリゴンミラー等のその他の走査装置を用いることができる。

図５にプロジェクタ装置２の電気的な構成を示す。コントローラ３１は、プロジェクタ装置２の各部を制御する。画像メモリ３２は、静止画を表示する場合に表示すべき静止画の赤色，緑色，青色の１フレーム分の画像データが外部のコンピュータ等から入力されて書き込まれる。画像メモリ３２に書き込まれた画像データは、画像を表示する際に繰り返し読み出される。

また、動画を表示する場合には、Ａ／Ｄ変換器３３に外部からビデオ信号が入力される。Ａ／Ｄ変換器３３は、入力されるビデオ信号を赤色，緑色，青色の各画像データに変換して、スキャンコンバータ３４に送る。画像メモリ３２に書き込まれる画像データ，Ａ／Ｄ変換器３３から出力される画像データは、８ビットデータとなっており２５６階調数を表現可能となっている。

スキャンコンバータ３４は、入力されるビデオ信号とプロジェクタ装置２による画像表示の走査速度の差を吸収するためのものであり、複数フレーム分のメモリ容量を要したメモリと各メモリの入出力を制御するメモリコントローラ等から構成され、１フレーム分の画像データをメモリから複数回読み出している間に、次のフレームの画像データを別のメモリに記録し、この記録の完了後にメモリを切替えて１フレーム分の画像データをメモリから読み出す。

セレクタ３５は、画像メモリ３２とスキャンコンバータ３４とのいずれか一方を選択し、選択した側からの画像データをγ補正部３６に送る。セレクタ３５による選択は、操作部（図示省略）の操作にしたがってコントローラ３１で制御される。

γ補正部３６は、入力される画像の階調を適正に再現する補正を行うものであり、例えばＣＲＴ等のディスプレイのガンマ特性に合わせて生成された画像データを、特有なガンマ特性を有するこのプロジェクタ装置２で適切な階調表現となるようにガンマ補正する。γ補正部３６は、入力される画像データに対応するγ補正した補正画像データを各値の画像データに対応付けて予め記憶したＬＵＴ（ルックアップテーブル）３６ａを有しており、画像データが入力されると、それに対応する補正画像データをＬＵＴ３６ａから取り出して出力することにより、ガンマ補正を行う。

ＬＵＴ３６ａに予め記憶された補正画像データは、入力される画像データのビット数（この例では８ビット）よりも大きなビット数、例えば１２ビットで画像データの階調域を表現する。すなわち、同じ幅の階調域を大きなビット数で表現することより、補正画像データによる階調の表現の分解能が画像データによるものよりも高くしてある。これにより、非線形なガンマ補正を行った際に、８ビットでは丸め誤差の影響で階調のつぶれが発生してしまうような場合でも、そのような階調のつぶれの発生をなくし滑らかな階調表現となるようにしている。

γ補正部３６から出力される補正画像データは、バッファメモリ部３７に送られる。このバッファメモリ部３７は、９個のレーザ素子に各々に対応するように設けた９個のラインメモリから構成される。各ラインメモリは、１ライン分の１色の補正画像データを記憶する容量を有する。各ラインメモリに対応するレーザ素子で表示すべき１ラインの１色の補正画像データが書き込まれることにより、バッファメモリ部３７には１回の主走査で同時に表示すべき３ライン分の補正画像データが書き込まれる。バッファメモリ部３７は、３ライン分の補正画像データを同時に読み出して順次に出力する。バッファメモリ部３７の内容は、１回の主走査による３ライン分の表示が完了する毎に次の３ライン分の補正画像データに更新される。なお、各ラインメモリから補正画像データを読み出す方向は、主走査時のレーザ光の移動方向に応じたものとされ、その読み出し方向を交互に切り替える。

Ｄ／Ａ変換部３８は、前述のγ補正部３６とともに変調信号発生装置を構成している。Ｄ／Ａ変換部３８は、バッファメモリ部３７の各ラインメモリのそれぞれに対応して設けた９個のＤ／Ａ変換器から構成してあり、各Ｄ／Ａ変換器は、対応するラインメモリから主走査期間中に主走査に同期して入力される補正画像データをその値を線形変換した信号レベルに変換して出力する。これにより、ラインメモリ部３７に記憶した３ライン分の３色の補正画像データがそれぞれアナログの変調信号に変換される。

レーザ駆動回路３９は、光源部１０の各レーザ素子１５，１６，１７をそれぞれ対応する変調信号に基づいて駆動する。このレーザ駆動回路３９は、例えば変調信号に応じた駆動電流がレーザ素子に流れるように制御するＡＣＣ（Auto Current Control）モードで動作し、各レーザ光を直接変調する。

光源ユニット６には、例えばペルチェ素子と放熱板とから構成される冷却器４１を設けてあり、この冷却器４１を温度制御回路４２による制御下で作動させることによって、光源部１０の温度が一定に保たれるようにしてある。これにより、各レーザ素子１５〜１７から出力されるレーザ光の強さが駆動電流に応じたものとなるようにしてある。

走査制御回路４４は、副走査装置７、主走査装置８の駆動を制御する。走査位置検出部４５は、主走査ミラー8ａに検出光を照射する投光部と、レーザ光の照射位置が表示エリア５の縁になったときに主走査ミラー8ａで反射された検出光を受光するように配された受光部とから構成され、受光部で検出光を受光した際にタイミング信号を出力する。このタイミング信号は、コントローラ３１に送られ、副走査ミラー装置７による副走査のタイミング、主走査の際のレーザ素子１５〜１７の点灯・消灯のタイミング制御に用いられる。

図６にレーザ光の照射状態を示す。なお、図６では、赤色のレーザ光ＬＲ１〜ＬＲ３が照射される位置を符号Ｒ１〜Ｒ３で、緑色のレーザ光ＬＧ１〜ＬＧ３が照射される位置を符号Ｇ１〜Ｇ３で、青色のレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３が照射される位置を符号Ｂ１〜Ｂ３で示してある。スクリーン４には、副走査方向に沿って赤色、緑色，青色，赤色，緑色・・・青色と一列に並んで１ラインについて３色のレーザ光が３ライン分照射される。

例えば「Ｎ」を１，２，３・・・・としたときに、赤色のレーザ光ＬＲ１，緑色のレーザ光ＬＧ１，青色のレーザ光Ｂ１が第Ｎラインを表示するために照射しているときには、各色のレーザ光ＬＲ２，ＬＧ２，ＬＢ２が第Ｎ＋１ラインを、各色のレーザ光ＬＲ３，ＬＧ３，ＬＢ３が第Ｎ＋１ラインを表示するために照射される。１ライン中の各色のレーザ光の照射位置が重ねってはいないが、これらの位置が近接しているために、視覚的には３色を合成したカラーのラインとして認識される。

図７にレーザ光の走査状態を示す。なお、図７では各レーザ光ＬＲ１〜ＬＲ３，ＬＧ１〜ＬＧ３，ＬＢ１〜ＬＢ３の照射位置ＬＡとして示してある。照射位置ＬＡは、表示エリア５の一方の外側から他方の外側まで１回の主走査によって移動する。この移動は、前述のように主走査装置８によって行われる。この１回の主走査中では、タイミング信号に基づいて、照射位置ＬＡが表示エリア５内のときにだけレーザ素子が点灯させる点灯期間とし、表示エリア５の外側のときにはレーザ素子が消灯する消灯期間となるように制御される。

１回の主走査中に、照射位置ＬＡが表示エリア５の外側に達すると、すなわち消灯期間となると、照射位置ＬＡは、副走査方向に３ライン分移動される。この副走査方向の移動は、副走査ミラーによって行われる。この３ライン分の移動後に、先の主走査時の移動とは逆の方向に照射位置ＬＡが移動して次の主走査を行う。このようにして、１回の主走査で３ラインずつ表示を行い、主走査ごとに副走査を行うことで、表示エリア５の全面にカラー画像を描画する。

次に上記構成の作用について説明する。例えば静止画を表示する場合には、外部のコンピュータなどから表示すべき画像の画像データをプロジェクタ装置２に入力し、画像メモリ３２に書き込む。この書き込み完了後、操作部を操作してセレクタ３５で画像メモリ３２が選択されるようにする。

セレクタ３５の選択完了後、画像メモリ３２から第１ラインの例えば赤色の画像データが順次に読み出されてγ補正部３６に送られる。γ補正部３６は、順次に入力される画像データについて、その入力された画像データの値に応じた赤色の補正画像データをＬＵＴ３６ａから取り出す。これにより、画像データがガンマ補正された補正画像データに変換されて出力される。そして、γ補正部３６からの赤色の各補正画像データは、バッファメモリ部３７の１個のラインメモリに書き込まれる。

このようにして、第１ラインの赤色の各補正画像データがラインメモリに書き込まれると、続いて画像メモリ３２から第１ラインの緑色の画像データが順次に読み出され、赤色の画像データと同様に、γ補正部３６でガンマ補正された補正画像データに変換されて、バッファメモリ部３７に送られる。そして、この第１ラインの緑色の補正画像データは、赤色の補正画像データが書き込まれたラインメモリとは別のラインメモリに書き込まれる。

第１ラインの緑色の各補正画像データがラインメモリに書き込まれると、さらに第１ラインの青色の画像データが画像メモリ３２から順次に読み出され、同様な手順で補正画像データに変換された後に、赤色，緑色の補正画像データが書き込まれたラインメモリとは別のラインメモリに書き込まれる。

上記のようにして第１ラインの３色の補正画像データがバファメモリ部３７に書き込まれた後には、第２ラインの画像データが画像メモリ３２から色毎に順次に読み出され、第１ラインと同様な手順により補正画像データに変換されてバファメモリ部３７に書き込まれる。このときに、第２ラインの補正画像データは、第１ラインとは別のラインメモリに色別にそれぞれ書き込まれる。また、この第２ラインの補正画像データの書き込み後には、同様にして、第３ラインの各色の画像データが画像メモリ３２から順次に読み出され、補正画像データに変換されてバファメモリ部３７に書き込まれる。

以上のようにして、第１〜第３ラインの各補正画像データがバファメモリ部３７に書き込まれると、主操作装置８による主走査が開始され、各レーザ光の照射位置が表示エリア５の外側から縁に達すると、タイミング信号が走査位置検出部４５よりコントローラ３１に入力される。すると、このコントローラ３１の指示によりレーザ駆動部３９による各レーザ素子１５〜１７の点灯されるとともに、バッファメモリ３７から第１〜第３ラインの各色の補正画像データが順次に読み出され、Ｄ／Ａ変換部３８によって変調信号にそれぞれ変換されて、その各変調信号がレーザ駆動回路３９に入力される。これにより各レーザ素子１５〜１７から出力されるレーザ光のそれぞれが変調信号で変調されながら、それらの照射位置が主走査方向に移動する。

このときに、レーザ光ＬＲ１，ＬＧ１，ＬＢ１は、それぞれ対応する色の第１ラインの補正画像データから生成された変調信号に基づいて駆動される。また、レーザ光ＬＲ２，ＬＧ２，ＬＢ２は、それぞれ対応する色の第２ラインの補正画像データから生成された変調信号に基づいて、またレーザ光ＬＲ３，ＬＧ３，ＬＢ３は、それぞれ対応する色の第３ラインの補正画像データから生成された変調信号に基づいて変調される。したがって、この１回目の主走査によって第１〜第３ラインが表示される。

１回目の主走査でレーザ光の照射位置が走査開始側と反対側の表示エリア５の縁に達すると、そのときに発生するタイミング信号に応答して、各レーザ素子１５〜１７が消灯される。また、コントローラ３１から走査制御回路４４を介して副走査の指示が副走査装置７に与えられる。これにより、副走査装置７のミラー２２の一方向における回転量が一定量増大され、レーザ光の照射位置が副走査方向に３ライン分移動される。

また、各レーザ素子１５〜１７が消灯して消灯期間となっている間には、画像メモリ３２から第４〜第６ラインの画像データが読み出され、第１〜第３ラインの場合と同様に、セレクタ３５，γ補正部３６を介して補正画像データに変換されてバッファメモリ部３７に書き込まれる。

レーザ光の主走査が折り返されて、照射位置が再び表示エリア５の縁に達すると、レーザ駆動部３９による各レーザ素子１５〜１７の点灯されるとともに、第４〜第６ラインの各色の補正画像データがバッファメモリ３７から順次に読み出され、Ｄ／Ａ変換部３８で
それぞれ変調信号に変換されてレーザ駆動回路３９に入力される。このときには、第１〜第３ラインと反対方向にバファメモリ部３７の補正画像データが読み出される。これにより各レーザ素子１５〜１７から出力されるレーザ光のそれぞれが第４〜第６ラインの変調信号で変調されながら２回目の主走査が行われる。

２回目の主走査でレーザ光の照射位置が反対側の表示エリア５の縁に達すると、各レーザ素子１５〜１７が消灯した消灯期間となるとともに、副走査装置７のミラー２２の一方向における回転量がさらに一定量増大され、レーザ光の照射位置が副走査方向に３ライン分移動される。また、この消灯期間中に、第７〜第９ラインの画像データの読み出しが行われ、その補正画像データがバッファメモリ部３７に書き込まれ、表示エリア５内に達したときに読み出されて、それらから作成された変調信号で各レーザ光が変調されて、第７〜第９ラインが表示される。以降、同様にして最終ラインまでの表示が行われる。

最終ラインの表示が完了すると、レーザ光を第１〜第３ラインの照射位置となるように、副走査装置８が戻され、その後に上記と同様な手順で、第１〜最終ラインまでの表示が行われ、それが繰り返し行われる。観察者は、残像現象によってこのようにレーザ光で表示される画像を１つの画像として認識することができる。

そして、γ補正する際には、８ビットの画像データを非線形変換して１２ビットの補正画像データに変換し、その補正画像データをＤ／Ａ変換して変調信号を得ているので、階調つぶれがなく階調再現性のよい画像が描画される。

なお、動画の場合には、フレームが周期的に変化することに応じて、スキャンコンバータ３４から送り出される画像データが周期的に変化するので、レーザ光によって表示される画像（フレーム）が周期的に切り替わって動画として表示される。

図８に示す例は、ＬＵＴの内容を書き換えるためのインタフェースを設けたものである。プロジェクタ装置２には、インタフェース手段としてのインタフェース回路５０と端子５１を設けてある。インタフェース回路５０は、端子５１を介して外部のコンピュータ５２と接続されて通信を行い、γ補正部３６のＬＵＴ３６の各補正画像データをコンピュータ５２から送信されてくるものに書き換える。この例では、インタフェース回路５０は、例えばＲＳ２３２Ｃ等の通信規格に準拠して通信を行う。なお、外部からＬＵＴ３６の各補正画像データを書き換えることが可能であれば、インタフェース手段の構成は、上記のものに限られない。

上記構成によれば、好ましい階調再現を得るために、容易に補正画像データを変更することができる。この変更は、例えば工場での出荷時の調整に有用で有る他、ユーザの下で使用に供される場合でも、ガンマ特性の異なる画像データを入力する場合にも利用できる。

上記各実施形態では、非線形変換としてガンマ補正を行う場合について説明したが、他の非線形変換を行う信号処理にも本発明を利用できる。また、直接変調の他に、出力されたレーザ光の透過光量を変える変調器を用いた場合にも利用できる。

上記実施形態では、カラー画像を表示する場合について説明したが、単色で画像を表示する場合にも、本発明を利用でき、単色で画像を表示する場合には、１色の複数のレーザ素子を同一の半導体基板にライン状に配列することができる。また、上記実施形態では、プロジェクタ装置の例について説明したが、レーザ光を走査して画像を形成するものであれば、各種の機器に利用できる。例えば、レーザ光を印画紙に照射するプリンタ装置などにも利用できる。

本発明を実施したプロジェクタ装置の概略を示す斜視図である。 光源部を示す斜視図である。 光源部の各半導体基板を分解して示す分解斜視図である。 副走査装置の一例を示す斜視図である。 プロジェクタ装置の電気的な構成を示すブロック図である。 各レーザ光の照射状態を示す説明図である。 各レーザ光の走査状態を示す説明図である。 ＬＵＴの内容を書き換えるためのインタフェースを設けた例を示すものである。

符号の説明

２ プロジェクタ装置
６ 光源ユニット
７ 副走査装置
８ 主走査装置
１０ 光源部
１１ａ マイクロレンズ
１２〜１４ 半導体基板
１５〜１６ レーザ素子
３６ γ補正部
３６ａ ＬＵＴ
３８ Ｄ／Ａ変換器

Claims (5)

1. 画像データの階調値に基づいてレーザ光を変調するためのアナログの変調信号を発生する変調信号発生装置において、
   前記画像データのビット数よりも大きいビット数で前記画像データが表現可能な階調域を表現するとともに、前記画像データの各階調値を非線形に変換した階調値を示す補正画像データに入力される画像データを変換する非線形変換手段と、補正画像データをアナログの変調信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備えたことを特徴とする変調信号発生装置。
2. 前記非線形変換手段は、前記画像データの各階調値に対応する階調値を示す前記補正画像データが前記画像データの各値に対応付けられて記憶されたルックアップテーブルを備え、入力される画像データに対応する補正画像データを前記ルックアップテーブルから取り出して出力することを特徴とする請求項１記載の変調信号発生装置。
3. 前記ルックアップテーブルの補正画像データを書き換えるために外部と接続されるインタフェース手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の変調信号発生装置。
4. 前記画像データが８ビットであり、補正画像データが１２ビットであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の変調信号発生装置。
5. 前記請求項１ないし４のいずれか１項に記載の変調信号発生装置を備え、レーザ光を照射して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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