JP2007121802A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同色かつ複数のビーム光を走査させ、画像信号に応じた正確な画像を表示するこ
とが可能な画像表示装置等を提供すること。
【解決手段】画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示装置１
００であって、同色かつ複数のビーム光を供給する光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ
と、光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからのビーム光を、被照射面Ｓ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２００と、を有し、光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、被照射面ＳにおいてＹ方
向へ同色かつ複数のビーム光を並列させるように構成され、走査部２００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より高くなるように
駆動され、かつ、同色かつ複数のビーム光のうちの１つを、被照射面Ｓ上のＹ方向につい
て略等速度で走査させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示方法、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。

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、色純度が高い、コヒーレンスが高
く整形が容易である等の特徴を有する。このため、レーザプロジェクタにより、高解像度
かつ色再現性が良好な画像を表示することが期待されている。レーザ光を用いる場合、被
照射面において、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ことで、ラスタースキャン
により画像を表示することができる。この場合、反射ミラー（例えばガルバノミラー）の
共振動作により主走査方向へレーザ光を走査させることにより、反射ミラーの変位量を増
大させ、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可能である。共振型の
反射ミラーを用いる技術は、例えば、特許文献１に提案されている。

特開平３−１３４６１３号公報

ラスタースキャンによる画像を表示する場合に、同色の複数のレーザ光を同時に走査さ
せる技術が提案されている。同色の複数のレーザ光を同時に走査させることにより、被照
射面におけるレーザ光の光量を増加させ、さらにスペックルの発生を低減させることもで
きると考えられる。部品点数を少なくする観点から、複数のレーザ光は、単独の走査部に
より走査させることが望ましい。また、走査部の安定かつ高速な駆動を行う観点から、走
査部に用いられる反射ミラーをできるだけ小型にすることが望まれる。このため、小型な
反射ミラー上にて複数のレーザ光を集光させるように光源部を構成することが考えられる
。

例えば、走査部とスクリーンとの間隔が短い小型なリアプロジェクタにて大型な画像を
表示するには、反射ミラーの偏向角を大きくすること、走査部からの光を拡大する拡大光
学系を用いることが考えられる。拡大光学系を用いると、レーザ光のスポットも拡大され
ることで高い解像度の画像を表示することが困難となるため、ここでは反射ミラーの偏向
角を大きくする手法が採られることとなる。反射ミラーの偏向角が大きくなるほど、また
走査部をスクリーンに近づけるほど、走査部からスクリーンまでの光路長の変化量は大き
くなる。複数のレーザ光を反射ミラーにて集光させる場合、走査部からスクリーンまでの
光路の長さの変化に応じて、被照射面におけるレーザ光同士の間隔も変化することとなる
。例えば、スクリーンより下側に設けられた走査部から斜め上方向へレーザ光を投写させ
る場合、レーザ光がスクリーン上部へ入射するときには、走査部からスクリーンまでの光
路が長くなるためにレーザ光同士の間隔が大きくなる。また、レーザ光がスクリーンの下
部へ入射するとき、走査部からスクリーンまでの光路が短くなるためにレーザ光同士の間
隔が小さくなる。このように、被照射面上の位置によってレーザ光同士の間隔が異なるこ
ととなると、画像信号に応じた正確な画像を表示することが非常に困難となるため問題で
ある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、同色かつ複数のビーム光を走
査させ、画像信号に応じた正確な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、画像信号に応じて変
調されたビーム光により画像を表示する画像表示装置であって、同色かつ複数のビーム光
を供給する光源部と、光源部からのビーム光を、被照射面において第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、被照射面におい
て第２の方向へ同色かつ複数のビーム光を並列させるように構成され、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より高
くなるように駆動され、かつ、同色かつ複数のビーム光のうちの１つを、被照射面上の第
２の方向について略等速度で走査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。

同色とは、波長領域が同一又は近似することをいうものとする。被照射面上の第２の方
向について略等速度でビーム光を走査させる場合、走査部と被照射面との間の光路の長さ
に関わらず、画像信号に応じた正確な位置へビーム光を入射させることが可能となる。複
数のビーム光のうち一のビーム光について略等速度で走査させることで、ビーム光同士の
間隔のずれを少なくすることができる。但し、各ビーム光について、走査部への入射角度
を異ならせる場合、走査部と被照射面との間の光路の長さは、ビーム光ごとに僅かに異な
ることとなる。略等速度で走査させる一のビーム光以外の他のビーム光については、画像
信号に応じた位置から僅かにずれた位置へ入射することとなる。これに対しては、例えば
、略等速度で走査させる一のビーム光については他のビーム光より光量を大きくする等に
より、画像信号に応じた画像に近い画像を表示することが可能となる。これにより、同色
かつ複数のビーム光を走査させ、画像信号に応じた正確な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によれば、光源部は、同色かつ複数のビーム光を走査部に
て集光させるように構成されることが望ましい。これにより、走査部に用いられる反射ミ
ラーを小型にでき、走査部の安定かつ高速な駆動を行うことができる。本発明の画像表示
装置は、複数のビーム光を走査部にて集光させることで走査部と被照射面との間の光路の
長さが変化する場合であっても、正確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、走査部は、第２の方向に並列する同色かつ複数
のビーム光のうち、第２の方向の中央付近に位置するビーム光を、被照射面上の第２の方
向について略等速度で走査させることが望ましい。複数のビーム光のうち、略等速度で走
査させる一のビーム光以外の他のビーム光は、略等速度の一のビーム光から離れた位置を
走査するほど、画像信号に応じた本来の走査線からのずれが大きくなる。第２の方向の中
央付近に位置するビーム光を略等速度とするように各ビーム光を走査させることで、他の
ビーム光の入射位置のずれを少なくすることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、走査部により第２の方向へ略等速度
で走査させるビーム光について、他のビーム光より光量が大きくなるように駆動されるこ
とが望ましい。略等速度で走査させるビーム光は、例えば、他のビーム光に比べて２０％
以上高い出力とすることができる。略等速度で最も正確な位置を走査するビーム光につい
て高出力とすることで、画像信号に応じた画像に近い画像を表示することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、第２の方向へ並列する複数の画素に
跨る位置にビーム光が入射する場合に、ビーム光により被照射面に形成されるスポットの
うち画素と重なる領域の割合を用いて重み付けされた階調を表現するようにビーム光を変
調することが望ましい。単独の走査部へ複数のビーム光を集光させる場合、走査部に対す
る入射角度はビーム光ごとに異なるため、走査部と被照射面との間の光路の長さがビーム
光ごとに異なることとなる。このため、略等速度で走査させる一のビーム光以外の他のビ
ーム光については、画像信号に応じた正確な位置へ入射させることは困難である。画素間
へビーム光が入射する場合に、本態様によりビーム光の階調を変換することで、画素同士
の境目における階調を正確に表現し、正確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、光源部は、同色かつ複数のビーム光が第２の方
向について重なり合うように走査する場合に、ビーム光により被照射面に形成されるスポ
ットのうちビーム光同士が重なり合う領域の割合に応じて光量を変化させることが望まし
い。走査部と被照射面との間の光路の長さが変化することで、ビーム光同士の間隔が変化
する。ビーム光同士の間隔が狭くなることでビーム光同士が重複すると、重複部分のみが
明るくなってしまうこととなる。本態様によりビーム光の光量を調節することで、ビーム
光同士が重複することによる明るさの変化を低減し、正確な光量分布の画像を表示するこ
とができる。

また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、ビーム光を反射する反射ミラーを有
し、反射ミラーを共振動作させることにより、ビーム光を走査させることが望ましい。反
射ミラーを共振動作させることにより、反射ミラーの変位量を増大させることが可能であ
る。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。反射
ミラーの共振動作を高速にするためには、反射ミラーをできるだけ小型にすることが望ま
しい。本発明では、小型な反射ミラーへ複数のビーム光を集光させることで走査部と被照
射面との間の光路の長さが変化する場合であっても、正確な画像を表示することができる
。

さらに、本発明によれば、画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する
画像表示方法であって、同色かつ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、被照射面において第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が、
第２の方向へビーム光を走査させる周波数より高くなるように駆動され、ビーム光供給工
程において、被照射面において第２の方向へ同色かつ複数のビーム光を並列させ、かつ、
第２の方向へ並列する複数の画素に跨る位置にビーム光が入射する場合に、ビーム光によ
り被照射面に形成されるスポットのうち画素と重なる領域の割合を用いて重み付けされた
階調を表現するようにビーム光を変調することを特徴とする画像表示方法を提供すること
ができる。例えば、走査部の反射ミラーを略等角速度で駆動させる場合、走査部と被照射
面との間の光路の長さが変化するとともに、第２の方向についてビーム光の位置のずれを
生じることとなる。本態様によりビーム光の階調を変換することで、画素同士の境目にお
ける階調を正確に表現し、正確な画像を表示することができる。

さらに、本発明によれば、画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する
画像表示方法であって、同色かつ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、被照射面において第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が、
第２の方向へビーム光を走査させる周波数より高くなるように駆動され、ビーム光供給工
程において、被照射面において第２の方向へ同色かつ複数のビーム光を並列させ、かつ、
同色かつ複数のビーム光が第２の方向について重なり合うように走査する場合に、ビーム
光により被照射面に形成されるスポットのうち複数のビーム光同士が重なり合う領域の割
合に応じて光量を変化させることを特徴とする画像表示方法を提供することができる。例
えば、走査部の反射ミラーを略等角速度で駆動させる場合、走査部と被照射面との間の光
路の長さが変化するとともに、第２の方向についてビーム光の位置のずれを生じることと
なる。レーザ光同士の間隔が狭くなることでレーザ光同士が重複すると、重複部分のみが
明るくなってしまうこととなる。本態様によりビーム光の光量を調節することで、ビーム
光が重複することによる明るさの変化を低減し、正確な画像を表示することができる。

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の一方の面である被照射面Ｓ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、画像信号に応じて変調されたビーム光をスク
リーン１１０の被照射面Ｓにて走査させることにより画像を表示する。

画像表示装置１００は、Ｒ光用光源部１０１Ｒと、Ｇ光用光源部１０１Ｇと、Ｂ光用光
源部１０１Ｂとを有する。Ｒ光用光源部１０１Ｒ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。Ｇ光用光源部１０１Ｇは、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。Ｂ光用光源部１０１Ｂは、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。各色光用光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ
、１０１Ｂとしては、例えば、面発光型半導体レーザを用いることができる。各色光用光
源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、それぞれ画像信号に応じて変調された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。各色光用光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの各色光は、それぞれレンズＬ
Ｎを透過した後、単独の走査部２００へ入射する。

図２は、Ｒ光用光源部１０１Ｒからの５つのレーザ光を走査部２００へ入射させるまで
の構成を説明するものである。画像表示装置１００は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光について同様の
構成を有するため、以下、Ｒ光についての構成を代表例として説明を行うこととする。Ｒ
光用光源部１０１Ｒからの５つのレーザ光は、略等間隔かつ略平行に出射され、レンズＬ
Ｎへ入射する。レンズＬＮは、５つのレーザ光を、走査部２００の反射ミラーへ集光する
。Ｒ光用光源部１０１Ｒからの５つのレーザ光は、レンズＬＮでの屈折作用により、走査
部２００に対してそれぞれ異なる入射角度で入射する。

Ｒ光用光源部１０１Ｒは、図３に示すように、５つのレーザ光のスポットＳＰが被照射
面Ｓにおいて第２の方向であるＹ方向へ並列させるように構成される。なお、画像表示装
置１００は、Ｒ光用光源部１０１Ｒから略平行に出射される複数のレーザ光をレンズＬＮ
により集光させる構成に限られない。例えば、単独のレーザ光を出射させる５つの光源部
を走査部２００へ向けて配置する構成としても良い。

図４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、回転軸である第１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、第１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、第１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、第１トーションばね２０６に略直交する回転軸である第２トーションばね２
０７によって、外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、各色光用光源部１
０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ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、例えば、正方形形状をなしている。

反射ミラー２０２は、外枠部２０４が第１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、第２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、第２トーションばね２０７を中心として回動する。反射ミラー２
０２は、第２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、
各色光用光源部１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ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。単独の走査部２００を用いる構成とすることで、少ない部品点数で簡易な
構成により各色光を走査させることができる。

反射ミラー２０２は、反射ミラー２０２の位置におけるレーザ光のスポットと同程度の
サイズで形成されている。上述のようにＲ光用光源部１０１Ｒからの５つのレーザ光は、
反射ミラー２０２にて集光されることから、レーザ光のスポットと同程度のサイズの反射
ミラー２０２を用いて、５つのレーザ光を走査させることができる。

図５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２０
２がレーザ光を反射させる側を表側とすると、第１電極３０１、３０２は、外枠部２０４
の裏側の空間であって、第１トーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれ設け
られている。第１電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１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２
０４は、第１電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、第１トーションば
ね２０６を中心として回動する。

第２トーションばね２０７は、詳細には、第３トーションばね３０７と第４トーション
ばね３０８とで構成されている。第３トーションばね３０７と第４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電極３０６が設けられている。第２電極３０６に電圧を印加すると、第２電極３
０６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、第２
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。

例えば、走査部２００とスクリーン１１０との間隔が短い小型な画像表示装置１００に
て大型な画像を表示するには、反射ミラー２０２の偏向角を大きくする必要がある。また
、ＨＤＴＶの場合、主走査方向についてレーザ光を往復させる場合のレーザ光の走査周波
数は、例えば、３３．７５ｋＨｚ、ＸＧＡの場合でも例えば２４．１８ｋＨｚとなるため
、反射ミラー２０２を非常に高速に変位させる必要がある。偏向角を大きくし、かつ高速
な変位を可能とするためには、走査部２００は、第２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
くレーザ光を走査させることができる。

反射ミラー２０２の共振周波数ｆ、反射ミラー２０２の質量ｍ、及び反射ミラー２０２
を駆動させるトーションばね２０７のばね定数ｋについて、ｆ∝（ｋ／ｍ）^1/2の関係が
成り立つ。共振周波数ｆを高くするためには、質量ｍを小さくするか、ばね定数ｋを大き
くする（ばねを硬くする）必要がある。反射ミラー２０２が大型である場合、質量ｍが大
きくなるとともにばね定数ｋを大きくしなければならない。これに対して、トーションば
ね２０７を硬くする場合、反射ミラー２０２を変位させるためには非常に大きな駆動力が
必要となることから、反射ミラー２０２を動作させることが難しくなる。以上から、反射
ミラー２０２をできるだけ小型とすることが望ましい。

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１に戻って、走査部２００からの光は、反射部１０５に入射する。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。スクリーン１１０は
、筐体１０７の正面に設けられている。筐体１０７は、筐体１０７内部の空間を密閉する
。スクリーン１１０は、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。スクリーン１１０は、例えば、光を観察者側へ角度変換するフレネルレンズ
や、光を拡散させるレンチキュラーレンズ（いずれも不図示。）等を有する。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６は、被照射面Ｓ上のＹ方向についてのレーザ光の走査について説明するものである
。ここでは、反射部１０５におけるレーザ光の偏向についての図示を省略している。本実
施例の画像表示装置１００は、筐体１０７下部に配置された走査部２００からスクリーン
１１０へ斜めにレーザ光を進行させる構成をなしている。この場合、走査部２００から被
照射面Ｓへの光路は、スクリーン１１０の下部ほど短く、スクリーン１１０の上部ほど長
いこととなる。反射ミラー２０２の偏向角が大きくなるほど、また、走査部２００をスク
リーン１１０に近づけるほど、走査部２００からスクリーン１１０までの光路長の変化量
は大きくなる。

ＹＺ平面にてレーザ光を角度θ変位させたとき、レーザ光がスクリーン１１０上部へ入
射する場合のＹ方向における走査幅Ｗ２は、レーザ光がスクリーン１１０下部へ入射する
場合のＹ方向における走査幅Ｗ１より大きくなる。このため、反射ミラー２０２を略等角
速度で変位させても、Ｙ方向についてのレーザ光の走査速度は、スクリーン１１０の上部
ほど大きく、下部ほど小さくなるように変化してしまう。また、被照射面Ｓ上におけるレ
ーザ光同士の間隔は、スクリーン１１０の上部ほど大きく、下部ほど小さくなる。被照射
面Ｓ上の位置によってレーザ光同士の間隔が異なることとなると、画像信号に応じた正確
な画像を表示することが非常に困難となる。

そこで、本実施例の画像表示装置１００は、５つの同色のレーザ光のうちの１つを、被
照射面Ｓ上のＹ方向について略等速度で走査させる。図７に示すように、Ｙ方向へ並列す
る５つのスポットＳＰ１〜５のうちスポットＳＰ３を形成するレーザ光を主レーザ光ＬＭ
とし、主レーザ光ＬＭをＹ方向について略等速度とする。主レーザ光ＬＭは、第２の方向
であるＹ方向に並列する５つの同色のレーザ光のうち、Ｙ方向の中央に位置するレーザ光
である。これにより、主レーザ光ＬＭについては、走査部２００と被照射面Ｓとの間の光
路の長さに関わらず、画像信号に応じた正確な位置へ入射させることが可能となる。主レ
ーザ光ＬＭ以外の４つのレーザ光については、主レーザ光ＬＭと同じ速度で走査させる。

５つのレーザ光のうち主レーザ光ＬＭについて略等速度で走査させることで、レーザ光
同士の間隔ｄのずれを少なくすることができる。但し、走査部２００に対する入射角度が
レーザ光ごとに異なるため、走査部２００と被照射面Ｓとの間の光路の長さは、レーザ光
ごとに異なることとなる。このため、走査部２００と被照射面Ｓとの間の光路の長さは、
レーザ光ごとに僅かに異なることとなる。略等速度で走査させる一のレーザ光以外の他の
レーザ光については、画像信号に応じた位置から僅かにずれた位置へ入射することとなる
。

主レーザ光ＬＭ以外の他のレーザは、主レーザ光ＬＭから離れた位置を走査するほど、
画像信号に応じた本来の走査線からのずれが大きくなる。Ｙ方向の中央付近に位置するレ
ーザ光を主レーザ光ＬＭとすることで、他のレーザ光の入射位置のずれを少なくすること
ができる。なお、偶数個のレーザ光をＹ方向へ並列させる場合、仮に、Ｙ方向へ並列する
うちの中心位置にレーザ光が存在するものとし、かかる中心位置のレーザ光が略等速度と
なるように複数のレーザ光を走査させる構成としても良い。また、レーザ光の個数に関わ
らず、Ｙ方向へ並列するうちの中心位置のレーザ光以外のレーザ光を略等速度で走査させ
る構成としても良い。

各色光用光源部は、Ｙ方向へ略等速度で走査させる主レーザ光ＬＭについて、他のレー
ザ光より光量が大きくなるように、５つのレーザ光を供給する。主レーザ光は、例えば、
他のレーザ光に比べて２０％以上高い出力とすることができる。略等速度で最も正確な位
置を走査する主レーザ光ＬＭについて他のレーザ光よりも高出力とすることで、画像信号
に応じた画像に近い画像を表示することが可能となる。以上により、走査部２００と被照
射面Ｓとの間の光路長の変化によるレーザ光のずれの影響を最小限とし、解像度の劣化や
輝度の低下を低減することができる。これにより、同色かつ複数のビーム光を走査させ、
画像信号に応じた正確な画像を表示することができるという効果を奏する。

主レーザ光ＬＭ以外の４つのレーザ光については、被照射面Ｓにおける入射位置が画像
信号に応じた位置から僅かにずれることで、図８に示すように、Ｙ方向へ並列する２つの
画素Ｐ１、Ｐ２に跨る位置に入射する場合が考えられる。２つの画素Ｐ１、Ｐ２に跨る位
置にレーザ光が入射する場合の階調は、被照射面Ｓに形成されるスポットＳＰのうち画素
と重なる領域の割合で重み付けすることにより決定される。例えば、レーザ光のスポット
ＳＰのうち画素Ｐ１と重なる領域ＡＲ１の面積と、画素Ｐ２と重なる領域ＡＲ２の面積と
の比率が３対７であるとする。画像信号に応じて画素Ｐ１、画素Ｐ２で表現すべき階調が
それぞれＭ１、Ｍ２である場合、レーザ光の階調Ｍは、以下の式により決定することがで
きる。
Ｍ＝０．３×Ｍ１＋０．７×Ｍ２

画素間へレーザ光が入射する場合に、このようにしてレーザ光の階調を変換することで
、画素同士の境目における階調を正確に表現し、正確な画像を表示することができる。ま
た、走査部２００と被照射面Ｓとの間の光路の長さが変化することで、レーザ光同士の間
隔が変化する。例えば、図９に示すように、Ｘ方向について第ｎ回目のスキャンをしてい
るレーザ光群ＳＣｎのうちのスポットＳＰ５と、第（ｎ＋１）回目のスキャンをしている
レーザ光ＳＣ群（ｎ＋１）のうちのスポットＳＰ１とが、時間差を置いて、重複する部分
を通過することが考えられる。レーザ光同士の間隔が狭くなることでレーザ光同士が重複
すると、斜線を付した重複部分のみが明るくなってしまうこととなる。

同色かつ複数のレーザ光がＹ方向について重なり合うように走査する場合に、各色光用
光源部は、スポットＳＰのうちレーザ光同士が重なり合う領域の割合に応じて光量を変化
させる。例えば、レーザ光同士が重なり合う領域に割合に応じて予め定められた係数を掛
け合わせた光量とすることで、重複部分の明るさを調節することが可能となる。このよう
に、レーザ光の光量を調節することで、レーザ光同士が重複することによる明るさの変化
を低減し、正確な光量分布の画像を表示することができる。

図１０は、レーザ光の走査を制御するためのブロック構成を説明するものである。ここ
では、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち単独の色光である５つのレーザ光を走査させるための構成を用い
て説明を行う。Ａ／Ｄコンバータ７１は、外部の入力装置等から入力される画像信号をア
ナログ形式からディジタル形式へ変換させる。Ａ／Ｄコンバータ７１でディジタル信号に
変換された映像データは、順次フレームメモリ７２に記憶される。

ＲＯＭ７４は、画像信号に応じた正確な画像を表示するためのデータを格納する。ＲＯ
Ｍ７４には、例えば、主レーザ光ＬＭについて、他のレーザ光より光量を大きくするため
の補正係数が記憶されている。その他、ＲＯＭ７４には、例えば、複数の画素に跨る位置
にレーザ光が入射する場合に階調を変換するための補正係数や、レーザ光同士が重なり合
う場合に光量を変化させるための補正係数が、アドレス情報に関連付けて格納されている
。プロセッサ７３は、ＲＯＭ７４に記憶されたデータを用いた演算により、フレームメモ
リ７２の映像データを変換する。プロセッサ７３では、レーザ光ごとの変調信号の生成と
ともに、ＲＯＭ７４に記憶された補正係数の乗算も行われる。また、プロセッサ７３は、
５つのレーザ光により画像を形成するように、各レーザ光への映像データの割り当ても行
う。

プロセッサ７３からの信号は、レーザ光ごとの５つのラインバッファ７５に入力される
。ＰＷＭ変調部７６は、Ｘ方向へレーザ光を走査させるラインごとの映像データをライン
バッファ７５から読み出し、パルス幅変調のためのパルス信号を生成する。ＰＷＭ変調部
７６からのパルス信号は、レーザダイオードドライバ（以下、「ＬＤＤ」という。）７７
へ出力される。各色光用光源部は、５つのＬＤＤ７７によりレーザ光を供給する。このよ
うにビーム光供給工程において、プロセッサ７３で変換された画像信号を用いて変調され
たレーザ光が供給される。

画像表示装置１００は、パルス幅変調によりレーザ光を変調する構成に限られず、振幅
変調によりレーザ光を変調する構成としても良い。この場合、ラインバッファ７５からの
信号をさらにＤ／Ａ変換し、例えばＡＯＭ（音響光学素子）によりレーザ光を変調する構
成とすることができる。画像表示装置１００は、画像信号をアナログ形式からディジタル
形式へ変換させる構成に限られず、例えば、ディジタル形式からアナログ形式へ変換させ
る構成しても良い。また、ディジタル信号である画像信号を、ディジタル形式の光源変調
用パルス信号に変換することとしても良い。

走査部２００は、反射ミラー２０２（図４参照。）に固有の共振周波数で振動するよう
に駆動される。水平走査検知部８１は、走査部２００により、水平方向であるＸ方向へレ
ーザ光を走査させるタイミングを検知する。水平走査検知部８１としては、例えば、検知
用光源部からの光を検出するフォトセンサを用いることができる。反射ミラー２０２で反
射させた検知用光源部からの光をフォトセンサで検出することで、反射ミラー２０２の変
位をモニタすることができる。この他、水平走査検知部８１には、例えば、反射ミラー２
０２の変位を静電力の変化により検出する静電センサや、回転軸であるトーションばねの
変形度合いにより検出するピエゾ抵抗センサ、電磁アクチュエータによる逆起電力を測定
する構成を用いても良い。

画素クロック生成部８２は、水平走査検知部８１からの出力に基づいて生成された水平
同期信号、及び演算されたレーザ光の線速から、画素クロックを生成する。画素信号生成
部８３は、画素クロックから画素信号を生成する。画素信号は、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。垂直同期信号生成部８５は、画素クロックから垂直
同期信号を生成する。このようにして、反射ミラー２０２によりＸ方向へレーザ光を走査
させるための駆動タイミングに基づいて、垂直方向であるＹ方向へレーザ光を走査させる
ための同期信号が生成される。ＰＷＭ変調部７６は、画素信号生成部８３からの画素信号
、及び垂直同期信号生成部８５からの垂直同期信号によりパルス信号のタイミングを決定
する。

垂直駆動信号生成部８７は、画素クロックから生成された垂直同期信号に基づいて、Ｙ
方向へレーザ光を走査させるための垂直駆動信号を生成する。ここで、垂直駆動信号生成
部８７は、垂直同期信号に基づいて、主レーザ光ＬＭが垂直方向について略等速度で走査
するような垂直駆動信号を生成する。垂直駆動部８６は、垂直駆動信号生成部８７からの
垂直駆動信号に応じて、Ｙ方向へレーザ光を走査させるように反射ミラー２０２を駆動さ
せる。反射ミラー２０２は、垂直駆動信号に追従して角速度を変化させることが比較的容
易である。このため、反射ミラー２０２を変位させる走査部２００により、主レーザ光Ｌ
Ｍを略等速度で走査させることができる。以上のようにして、同色かつ複数のレーザ光を
走査させ、画像信号に応じた正確な画像を表示することができる。

次に、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。本変形例の画像表示装
置は、第２の方向であるＹ方向へのレーザ光の走査について、反射ミラー２０２を略等速
度で変位させる点が、上記の画像表示装置１００とは異なる。反射ミラー２０２を簡単な
等角速度運動をさせれば良いため、走査部２００を制御するための構成を簡易かつ低コス
トにできる。本変形例では、Ｙ方向へのレーザ光の走査について、ポリゴンミラーを用い
ても良い。ポリゴンミラーは、複数のミラー片を有する回転体を回転させることで、レー
ザ光を走査させる。ポリゴンミラーを用いることで、さらに簡易な制御が可能となる。

本変形例は、２つの画素に跨る位置にレーザ光が入射する場合の階調は、被照射面Ｓに
形成されるスポットＳＰのうち画素と重なる領域の割合で重み付けすることにより決定さ
れる点は、上記の画像表示装置１００と同様である。これにより、画素同士の境目におけ
る階調を正確に表現し、正確な画像を表示することができる。また、同色かつ複数のレー
ザ光がＹ方向について重なり合うように走査する場合に、各色光用光源部は、スポットＳ
Ｐのうちレーザ光同士が重なり合う領域の割合に応じて光量を変化させる点も、上記の画
像表示装置１００と同様である。これにより、レーザ光同士が重複することによる明るさ
の変化を低減し、正確な光量分布の画像を表示することができる。

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、各色光用光源部は、面
発光型半導体レーザを用いる構成に限られず、複数の端面発光型レーザを配列させても良
い。各色光用光源部は、ビーム光を供給可能な構成であれば良く、半導体レーザを用いる
構成に限られない。例えば、各色光用光源部には、固体レーザ、発光ダイオード素子（Ｌ
ＥＤ）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。

図１１は、本発明の実施例２に係る画像表示装置１１００の概略構成を示す。画像表示
装置１１００は、観察者側に設けられたスクリーン１１０５にレーザ光を供給し、スクリ
ーン１１０５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、出射窓１１０６を透過した後、スクリーン１
１０５に入射する。本実施例の場合も、同色かつ複数のレーザ光を走査させ、画像信号に
応じた正確な画像を表示することができる。

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、同色かつ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。 レーザ光を走査部へ入射させるまでの構成を説明する図。 被照射面に形成されるスポットについて説明する図。 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。 Ｙ方向についてのレーザ光の走査について説明する図。 主レーザ光について説明する図。 ２つの画素に跨るレーザ光の階調の決定について説明する図。 一部が互いに重複するレーザ光の光量の決定について説明する図。 レーザ光の走査を制御するためのブロック構成を説明する図。 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、１０１Ｒ Ｒ光用光源部、１０１Ｇ Ｇ光用光源部、１０１Ｂ
Ｂ光用光源部、１０５ 反射部、１０７ 筐体、１１０ スクリーン、２００ 走査部
、ＬＮ レンズ、Ｓ 被照射面、ＳＰ スポット、２０２ 反射ミラー、２０４ 外枠部
、２０６ 第１トーションばね、２０７ 第２トーションばね、３０１、３０２ 第１電
極、３０５ ミラー側電極、３０６ 第２電極、３０７ 第３トーションばね、３０８
第４トーションばね、ＡＲ１、ＡＲ２ 領域、Ｐ１、Ｐ２ 画素、ＳＣｎ、ＳＣ（ｎ＋１
） レーザ光群、７１ Ａ／Ｄコンバータ、７２ フレームメモリ、７３ プロセッサ、
７５ ラインバッファ、７６ ＰＷＭ変調部、７７ ＬＤＤ、８１ 水平走査検知部、８
２ 画素クロック生成部、８３ 画素信号生成部、８５ 垂直同期信号生成部、８６ 垂
直駆動部、８７ 垂直駆動信号生成部、１１００ 画像表示装置、１１０５ スクリーン
、１１０６ 出射窓

Claims (9)

1. 画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示装置であって、
   同色かつ複数の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、被照射面において第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、前記被照射面において前記第２の方向へ同色かつ複数の前記ビーム光を
   並列させるように構成され、
   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より高くなるように駆動され、かつ、同色かつ複数の
   前記ビーム光のうちの１つを、前記被照射面上の前記第２の方向について略等速度で走査
   させることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記光源部は、同色かつ複数の前記ビーム光を前記走査部にて集光させるように構成さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記走査部は、前記第２の方向に並列する同色かつ複数の前記ビーム光のうち、前記第
   ２の方向の中央付近に位置するビーム光を、前記被照射面上の前記第２の方向について略
   等速度で走査させ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. 前記光源部は、前記走査部により前記第２の方向へ略等速度で走査させるビーム光につ
   いて、他のビーム光より光量が大きくなるように駆動され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の方向へ並列する複数の画素に跨る位置に前記ビーム光が入射
   する場合に、前記ビーム光により前記被照射面に形成されるスポットのうち前記画素と重
   なる領域の割合を用いて重み付けされた階調を表現するように前記ビーム光を変調するこ
   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. 前記光源部は、同色かつ複数の前記ビーム光が前記第２の方向について重なり合うよう
   に走査する場合に、前記ビーム光により前記被照射面に形成されるスポットのうち前記ビ
   ーム光同士が重なり合う領域の割合に応じて光量を変化させることを特徴とする請求項１
   〜５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
7. 前記走査部は、前記ビーム光を反射する反射ミラーを有し、前記反射ミラーを共振動作
   させることにより、前記ビーム光を走査させ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. 画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示方法であって、
   同色かつ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、被照射面において第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が、前記第
   ２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数より高くなるように駆動され、
   前記ビーム光供給工程において、前記被照射面において前記第２の方向へ同色かつ複数
   の前記ビーム光を並列させ、かつ、前記第２の方向へ並列する複数の画素に跨る位置に前
   記ビーム光が入射する場合に、前記ビーム光により前記被照射面に形成されるスポットの
   うち前記画素と重なる領域の割合を用いて重み付けされた階調を表現するように前記ビー
   ム光を変調することを特徴とする画像表示方法。
9. 画像信号に応じて変調されたビーム光により画像を表示する画像表示方法であって、
   同色かつ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、被照射面において第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が、前記第
   ２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数より高くなるように駆動され、
   前記ビーム光供給工程において、前記被照射面において前記第２の方向へ同色かつ複数
   の前記ビーム光を並列させ、かつ、同色かつ複数の前記ビーム光が前記第２の方向につい
   て重なり合うように走査する場合に、前記ビーム光により前記被照射面に形成されるスポ
   ットのうち複数の前記ビーム光同士が重なり合う領域の割合に応じて光量を変化させるこ
   とを特徴とする画像表示方法。

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