JP2008065310A - 走査型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の走査型画像表示装置は、光源(レーザ2R,2G,2B)と、水平走査用スキャナ(MEMSスキャナ4)と、垂直走査用スキャナ(ガルバノスキャナ5)と、第1フレームにおける水平走査用スキャナによる走査が終了した時点から第2フレームにおける映像信号の垂直同期信号に対応する水平走査開始信号が入力される時点までの時間内で垂直走査用スキャナによる走査を一旦停止し、水平走査開始信号の入力タイミングと同期して垂直走査用スキャナによる走査を初期位置から再開するように、垂直走査用スキャナの動作を制御する垂直走査用スキャナ制御手段(制御部21)とを備えている。
【選択図】図2
Description
この構成によれば、スキャナ使用時の特性変化等に対してより柔軟に対応することができる。
第1の方法は、前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記走査可能線数が整数でない場合にその値より大きい次の整数から前記走査可能線数を引いた差分に対応する停止時間を求め、前記第1フレームにおける前記水平走査用スキャナによる水平走査が終了した時点から前記停止時間だけ前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を停止し、前記停止時間を経過した後に前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を再開させ、第2フレーム以降も前記停止時間に基づいて当該フレームにおける停止時間を算出する、というものである。
第1の方法は、前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記第2フレームにおける前記垂直同期信号の入力後に初めて入力される前記水平走査開始信号が、前記往路側の水平走査開始信号、前記復路側の水平走査開始信号のうち、前記水平走査用スキャナの走査方向が前記映像信号内の画素データ列の出力順序と合致していない方の水平走査開始信号であると判断したとき、前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を停止したままにしておき、前記水平走査用スキャナの走査方向が前記映像信号内の画素データ列の出力順序と合致している方の水平走査開始信号であると判断したとき、当該水平走査開始信号をトリガーとして、前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を再開させる、というものである。
なお、本発明の全般にわたって「一旦停止」との文言を用いているが、本発明における「一旦停止」とは、スキャナを停止させ、その停止状態を所定時間維持することを意味しており、スキャナが往復運動する際に折り返しの死点で一瞬停止することとは異なる概念である。
共振型のMEMSスキャナは、小型、高速、高精度、静粛性が高い等の特徴を持っているため、この構成によれば、小型、静粛で表示品位の高い走査型画像表示装置を実現することができる。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図3を参照して説明する。
本実施形態では、レーザ光を走査してスクリーン上に画像を表示するレーザスキャン型画像表示装置(走査型画像表示装置)を例に挙げて説明する。
図1は本実施形態のレーザスキャン型画像表示装置の要部を示す斜視図、図2は同装置の制御部を示すブロック図、図3は同制御部内の各種制御信号のタイミングチャート、である。
映像フォーマットをシネマ対応、ハイビジョン対応時に用いられる1080p(解像度:1920×1080{2200×1125},60Hz)と仮定する。なお、{ }内の解像度は光ビームの帰線時間を考慮した値である。この映像フォーマットを持つ映像信号に対応できるようにMEMSスキャナ4を設計すると、1/60秒(1フレーム時間)間に1125ライン(目標走査線数)を走査する周波数で共振するMEMSスキャナ4を製作する必要がある。すなわち、本実施形態のMEMSスキャナ4が往復描画であることを考えると、1125ライン×60Hz/2=33.75kHzで共振するMEMSスキャナ4を製作する必要がある。
例えば、次の第2フレームでは、第1フレームの最初からの積算で考えると、1134ライン目から2266.67ライン目までを描画することになる。このとき、水平走査の描画位置はスクリーン7の左端から0.67ライン分(2/3ライン分)進んだところにある。ここで、今回は第2フレーム目なので、1フレームあたりのガルバノスキャナ5の停止時間である0.67ライン×2=1.33ライン(4/3ライン分)が停止時間となる。すなわち、2266.67ラインの水平走査が終了してから(2268ライン目までの間の)1.33ライン分の時間はガルバノスキャナ5を一旦停止させて垂直走査を止め、1.33ライン分の時間が経過した時点でガルバノスキャナ5による垂直走査を再開させる。
上記実施形態では、MEMSスキャナ4の動作速度が設計値よりも速く出来てしまった場合を考えたが、ここでは逆に遅く出来てしまった場合を考える。例えば、上記実施形態と同じ前提条件で設計目標値が33.75kHzのところ、32.5kHzのMEMSスキャナ4ができてしまったとする。この場合、共振周波数が32.5kHzのMEMSスキャナ4は、1フレーム(1/60秒)の間に1083.33ライン(走査可能線数)を描画することになる。この場合であっても、1081ラインから1125ラインの間の帰線期間は何も描画されないため、画像には影響がない。そこで、上記実施形態と同様、1083.33ライン分の水平走査が終了してから1084ライン目までの間の0.67ライン分の時間はガルバノスキャナ5を一旦停止させて垂直走査を止め、0.67ライン分の時間が経過した後に垂直走査を再開させればよい。第2フレーム以降は上記実施形態と同様である。
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。
本実施形態のレーザスキャン型画像表示装置の基本構成は第1実施形態と全く同様であり、垂直走査の再開タイミングの制御方法が第1実施形態と異なるのみである。よって、この点について図4を用いて説明する。図4は本実施形態の画像表示装置における制御部内の各種制御信号のタイミングチャート、である。
以下、本発明の第3の実施の形態について説明する。
本実施形態のレーザスキャン型画像表示装置の基本構成は第1実施形態と全く同様であり、垂直走査の再開タイミングの制御方法は第2実施形態と同様である。また、MEMSスキャナの共振周波数の変動を考慮する点のみが第2実施形態と異なっている。図5は本実施形態の画像表示装置の制御部内の各種制御信号のタイミングチャート、である。
第1の方法は、ガルバノスキャナ駆動信号生成部24が「垂直同期信号入力後に初めて入力される水平走査開始信号が復路側の水平走査開始信号である」と判断したときには、ガルバノスキャナ5による垂直走査を停止したままにしておき、「往路側の水平走査開始信号である」と判断したときに、当該水平走査開始信号をトリガーとしてガルバノスキャナ5による垂直走査を再開させる、というものである。
以下、本発明の第4の実施の形態について説明する。
本実施形態のレーザスキャン型画像表示装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、さらに制御部21内のカウンタ23がMEMSスキャナ4の実際の走査周波数を検出する水平走査周波数検出手段として機能する。そして、ガルバノスキャナ駆動信号生成部24が、ガルバノスキャナ駆動回路27にガルバノスキャナ5の駆動速度を制御する速度信号を送出し、カウンタ23が検出したMEMSスキャナ4の走査周波数の変動に追従してガルバノスキャナ5の走査周波数を変動させる機能をさらに有している。
Claims (10)
- 光源と、
前記光源から射出される光を水平方向に走査する水平走査用スキャナと、
前記光を垂直方向に走査する垂直走査用スキャナと、
映像信号のフォーマットで決まる前記水平走査用スキャナが走査すべき目標走査線数と前記水平走査用スキャナが実際に走査可能な走査可能線数との間に差異があり、前記走査可能線数から前記目標走査線数を引いた差分が正の値である場合に、第1フレームにおける前記水平走査用スキャナによる水平走査が終了した時点から第2フレームにおける前記映像信号の垂直同期信号に対応する水平走査開始信号が入力される時点までの時間内で前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を待機させ、前記水平走査開始信号の入力タイミングと同期して前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を初期位置から再開するように、前記垂直走査用スキャナの動作を制御する垂直走査用スキャナ制御手段と、を備えたことを特徴とする走査型画像表示装置。 - 前記垂直走査用スキャナを一旦停止させることにより前記垂直走査を待機させることを特徴とする請求項1に記載の走査型画像表示装置。
- 前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記走査可能線数が整数でない場合にその値より大きい次の整数から前記走査可能線数を引いた差分に対応する停止時間を求め、前記第1フレームにおける前記水平走査用スキャナによる水平走査が終了した時点から前記停止時間だけ前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を停止し、前記停止時間を経過した後に前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を再開させ、前記第2フレーム以降も前記停止時間に基づいて当該フレームにおける停止時間を算出することを特徴とする請求項2に記載の走査型画像表示装置。
- 前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記第2フレームにおける前記垂直同期信号が入力された後に初めて入力される前記水平走査開始信号をトリガーとして、前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を再開させることを特徴とする請求項1または2に記載の走査型画像表示装置。
- 前記水平走査用スキャナが往復走査を行うものであり、
前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記第2フレームにおける前記垂直同期信号の入力後に初めて入力される前記水平走査開始信号が、往路側の水平走査開始信号であるのか、復路側の水平走査開始信号であるのかを判別し、その判別結果に応じて前記水平走査用スキャナの走査方向と前記映像信号内の画素データ列の出力順序とを合致させることを特徴とする請求項4に記載の走査型画像表示装置。 - 前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記第2フレームにおける前記垂直同期信号の入力後に初めて入力される前記水平走査開始信号が、前記往路側の水平走査開始信号、前記復路側の水平走査開始信号のうち、前記水平走査用スキャナの走査方向が前記映像信号内の画素データ列の出力順序と合致していない方の水平走査開始信号であると判断したとき、前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を停止したままにしておき、前記水平走査用スキャナの走査方向が前記映像信号内の画素データ列の出力順序と合致している方の水平走査開始信号であると判断したとき、当該水平走査開始信号をトリガーとして、前記垂直走査用スキャナの垂直走査を再開させることを特徴とする請求項5に記載の走査型画像表示装置。
- 前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記第2フレームにおける前記垂直同期信号の入力後に初めて入力される前記水平走査開始信号が、前記往路側の水平走査開始信号、前記復路側の水平走査開始信号のうち、前記水平走査用スキャナの走査方向が前記映像信号内の画素データ列の出力順序と合致していない方の水平走査開始信号であると判断したとき、当該水平走査開始信号をトリガーとして前記垂直走査用スキャナによる垂直走査を再開させるとともに、前記映像信号内の画素データ列の出力順序を逆転させることを特徴とする請求項5に記載の走査型画像表示装置。
- 前記水平走査用スキャナの走査周波数を検出する水平走査周波数検出手段を備え、
前記垂直走査用スキャナ制御手段が、前記水平走査周波数検出手段が検出した前記水平走査用スキャナの走査周波数の変動に追従して前記垂直走査用スキャナの走査周波数を変動させる機能をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の走査型画像表示装置。 - 光源と、
前記光源から射出される光を水平方向に走査する水平走査用スキャナと、
前記光を垂直方向に走査する垂直走査用スキャナと、
第1フレームにおける前記水平走査用スキャナによる水平走査が終了した時点から第2フレームにおける前記映像信号の垂直同期信号に対応する水平走査開始信号が入力される時点までの時間内で前記垂直走査用スキャナが一旦停止するように、前記垂直走査用スキャナの動作を制御する垂直走査用スキャナ制御手段と、を備えたことを特徴とする走査型画像表示装置。 - 前記水平走査用スキャナが共振型のMEMSスキャナであることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の走査型画像表示装置。
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