JP2008145455A - 走査型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トリミングによらずに画像のサイズやアスペクト比の変更が可能な走査型画像表示装置を提供する。
【解決手段】走査型画像表示装置２００は、光源１０１ｇ，１０１ｒ，１０１ｂと、ミラー１０５Ｈ，１０５Ｖを回動させて該光源からの光束を走査する走査ユニット１０５と、使用者が画像の表示条件を入力するために操作される入力ユニット１３０と、該入力ユニットからの信号に応じて、走査ユニットにおけるミラーの回動角度を変更する制御手段１２１，１４１とを有する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、光源からの光束を走査することによって画像を表示する走査型画像表示装置に関する。

上記のような走査型表示装置として、例えば特許文献１には、画像信号に応じて変調されたレーザ光を回動するミラーによって２次元方向に走査してスクリーン上に画像を表示（投射）するものが開示されている。

レーザ光を走査する走査型画像表示装置では、レーザ光の強度は、レーザ光の走査領域全体に分散される。このため、レーザ光は、走査領域全体において画像を表示可能な明るさであることを必要とする。

これに対して、ＪＩＳ Ｃ ６８０２規格で定められたレーザ製品のクラス分けの観点から、装置の筐体に設けられたレーザ光を通過させるためのレーザ光射出窓（射出口）でのレーザ光の照度を規制値以下にする必要がある。

このため、特許文献１にて開示された装置では、スクリーン上にある値以下の強度でレーザ光が入射するような位置に射出窓が設けられている。
特開２００５−１０７４５６号公報（段落００２８、図１等）

特許文献１にて開示された装置に代表される従来の走査型画像表示装置では、走査ミラーの回動角度、つまりは光束の走査可能角度は固定である。このため、表示画像のサイズを変えるためには、装置からスクリーンまでの投射距離を変更するか、ミラーの回動角度範囲の一部においてのみ光源からの光束を該ミラーに入射させる（すなわちトリミングする）必要がある。

しかしながら、装置の設置場所によっては投射距離を変更することが難しく、所望の画像サイズが得られないことがある。また、走査ミラーの回動角度が固定であると、特定のアスペクト比の画像しか表示することができない。

また、トリミングすることで画像サイズを小さくする場合でも、ミラーの回動角度は実際に画像表示のために光束を走査する角度よりも大きいままである。このため、走査ユニットにおける無駄な電力消費が発生する。

さらに、トリミングでは、入力される画像信号の一部の情報がカットされるので、画像サイズを変更すると表示画素数が変化する。例えば、画像サイズが小さくなると表示画素数が少なくなる。

本発明は、トリミングによらずに画像のサイズやアスペクト比の変更が可能な走査型画像表示装置を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての走査型画像表示装置は、光源と、ミラーを回動させて該光源からの光束を走査する走査ユニットと、使用者が画像の表示条件を入力するために操作される入力ユニットと、該入力ユニットからの信号に応じて、走査ユニットにおけるミラーの回動角度を変更する制御手段とを有することを特徴とする。

なお、上記走査型画像表示装置と、該走査型画像表示装置に画像信号を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、使用者の操作に応じてミラーの回動角度を変更することで、光束の走査範囲、すなわち画像のサイズやアスペクト比を変更することができる。このため、投射距離を変えなくても、使用者が任意の画像サイズやアスペクト比を選択することができる。しかも、画像表示に寄与しない回動角度でミラーを駆動する必要がないので、省電力化が可能である。また、トリミングによらずに画像サイズを変更することで、画像サイズにかかわらず表示画素数を一定とすることも可能である。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１Ａには、本発明の実施例１である走査型画像表示装置２００の構成を示す。

１００は本装置の筐体であり、以下に説明する構成部品を収納する。１０１ｒ，１０１ｂ，１０１ｇはレーザ光源であり、１０１ｒは赤色半導体レーザ、１０１ｂは青色半導体レーザ、１０１ｇは赤外半導体レーザである。

なお、本実施例では、光源として半導体レーザを使用する場合について説明するが、光源はこれに限らない。例えば、固体レーザから連続発振されているレーザ光を、外部変調器を用いて画像信号に応じて強度変調して使用してもよい。また、ＬＥＤを光源として用いてもよい。

レーザ光源１０１ｒ，１０１ｂ，１０１ｇは、光源駆動回路１２０と電気的に接続されている。１０５は走査ユニットであり、走査ユニット制御回路１４１と電気的に接続されている。１４０は回動角設定回路であり、走査ユニット制御回路１４１と電気的に接続されている。光源駆動回路１２０と回動角設定回路１４０は、コントローラ１２１に電気的に接続されている。

コントローラ１２１は、画像供給装置１８０から供給される画像信号（映像信号）に基づいて、光源駆動回路１２０及び走査ユニット制御回路１４１を介してレーザ光源１０１ｒ，１０１ｂ，１０１ｇと走査ユニット１０５を同期制御する。これにより、画像信号に応じた画像がスクリーン（表示面）１０７上に投射表示される。画像供給装置１８０は、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナ、携帯電話、ＰＤＡ、ビデオカメラ等を含む。なお、走査型画像表示装置２００と画像供給装置１８０とにより画像表示システムが構成される。このことは、図示しないが、後述する以下の実施例でも同様である。

レーザ光源（赤色及び青色半導体レーザ）１０１ｒ，１０１ｂから発せられた赤色及び青色の発散レーザ光束はそれぞれ、コリメーターレンズ１０２ｒ，１０２ｂによって平行光束に変換される。

レーザ光源（赤外半導体レーザ）１０１ｇから発せられた発散光束は、集光レンズ１１０を通じて分極反転分布を有するＬＮ結晶１１１に入射し、第２次高調波である緑色のレーザ光に波長変換される。該緑色レーザ光は、コリメーターレンズ１０２ｇによって平行光束に変換される。

コリメーターレンズ１０２ｒ，１０２ｂ，１０２ｇから射出した赤色、青色及び緑色の平行光束は、色合成光学素子としてのクロスダイクロイックプリズム１０３によって１つの光束に合成される。クロスダイクロイックプリズム１０３を射出した光束は、集光光学系１０４を介して走査ユニット１０５に入射する。

走査ユニット１０５は、図１Ｂに示すように、水平走査ミラー１０５Ｈと垂直走査ミラー１０５Ｖとを含み、入射したレーザ光（ビーム）を水平方向Ｈと垂直方向Ｖからなる２次元方向に走査する。水平走査ミラー１０５Ｈは、半導体製造技術を用いて製作されたＭＥＭＳ（Micro-ElectroMechanical System）ミラーデバイスであり、電磁力を用いてミラー１０５Ｈを往復回動（揺動又は振動）させることができる。また、垂直走査ミラー１０５Ｖは、ガルバノミラーである。

なお、水平走査ミラー１０５Ｈ及び垂直走査ミラー１０５Ｖの両方にＭＥＭＳミラーデバイスを用いてもよいし、走査ユニット１０５として、１つのミラーを２次元方向に回動させて光束の水平走査と垂直走査が可能なＭＥＭＳミラーデバイスを用いてもよい。

走査ユニット１０５によって走査されたレーザビームは、筐体１００に設けられ、レーザービームが射出（通過）するための射出口である射出窓１０６を通して筐体１００の外部に射出し、表示面であるスクリーン１０７に向かう。射出窓１０６には、平行平板ガラス等の透光部材が取り付けられている。コリメーターレンズ１０２ｒ，１０２ｂ，１０２ｇ及び集光光学系１０４によって、レーザ光源１０１ｒ，１０１ｂ，１０１ｇからのレーザビームによるスポット像をスクリーン１０７上に形成する。走査ユニット１０５によって該スポット像を２次元方向に走査することで、スクリーン１０７上に２次元画像が形成される。

コントローラ１２１，回動角設定回路１４０及び走査ユニット制御回路１４１について説明する。コントローラ１２１，回動角設定回路１４０及び走査ユニット制御回路１４１は、制御手段として機能する。

画像供給装置１８０からの画像信号は、画像信号入力部１５０を介してコントローラ１２１に入力される。コントローラ１２１は、入力された画像信号が表す画像（入力画像）のアスペクト比を読み取る。例えばＮＴＳＣ方式では、アスペクト比は４：３である。

画像信号から読み取ったアスペクト比（４：３）は、走査ユニット１０５における各ミラーの回動角度（以下、ミラー回動角という）の初期設定値を決定するための情報として、回動角設定回路１４０に送られる。回動角設定回路１４０は、表示画像のアスペクト比が、入力画像のアスペクト比である４：３と一致するように、水平方向のミラー回動角θＨと垂直方向のミラー回動角θＶの初期設定値（θＨ０，θＶ０）を決定する。

ここで、本実施例では、ミラー回動角θＨ，θＶは、各ミラーの水平方向及び垂直方向での全回動角度範囲を意味する。

回動角設定回路１４０で決定されたミラー回動角θＨ，θＶの初期設定値（θＨ０，θＶ０）は、走査ユニット制御回路１４１に送られる。走査ユニット制御回路１４１は、ミラー回動角θＨ０で水平走査ミラー１０５Ｈを、ミラー回動角θＶ０で垂直走査ミラー１０５Ｖを駆動する。これにより、スクリーン１０７上には、アスペクト比４：３の画像が表示される。

本実施例では、走査ユニット１０５から射出窓１０６までの距離を４０ｍｍ、射出窓１０６からスクリーン１０７までの投射距離を３１０ｍｍとした場合の初期設定値として、θＨ０＝２０°，θＶ０＝１５°とする。これにより、スクリーン１０７上に対角１２インチ相当の画像が表示される。

また、入力画像がアスペクト比１６：９のＨＤＴＶ方式の画像である場合には、回動角設定回路１４０では、アスペクト比１６：９に対応したミラー回動角の初期設定値が決定される。このように、回動角設定回路１４０は、入力画像に一致したアスペクト比の画像を表示できるようにミラー回動角の初期設定値を決定する。

次に、本実施例の特徴であるミラー回動角可変機能に関わる表示条件入力ユニット１３０、回動角設定回路１４０及び走査ユニット制御回路１４１について説明する。

表示条件入力ユニット１３０は、液晶パネル等の表示デバイスにより構成され、コントローラ１２１と電気的に接続されている。表示条件入力ユニット１３０には、使用者がマニュアル操作によって表示画像のサイズやアスペクト比の設定値を入力するための表示条件入力ボタン１３０Ｚ１，１３０Ｚ２，１３０Ｈ１，１３０Ｈ２，１３０Ｖ１，１３０Ｖ２が配置（表示）される。表示条件入力ユニット１３０は、該ボタンの操作に応じた信号を出力する。

コントローラ１２１は、表示条件入力ユニット１３０からの信号に基づいて、水平方向のミラー回動角θＨ及び垂直方向のミラー回動角θＶを算出する。算出されたミラー回動角θＨ，θＶは、回動角設定回路１４０を介して走査ユニット制御回路１４１に送られる。走査ユニット制御回路１４１は、入力されたミラー回動角θＨ，θＶにしたがって、水平走査ミラー１０５Ｈと垂直走査ミラー１０５Ｖを駆動する。すなわち、表示条件入力ユニット１３０からの信号に基づいて、ミラー回動角が変更される。具体的には、走査ユニット１０５に印加するミラー駆動電圧の値を変えることで、ミラー回動角を変更する。

表示条件入力ボタン１３０Ｚ１，１３０Ｚ２について説明する。表示条件入力ボタン１３０Ｚ１，１３０Ｚ２は、表示画像のアスペクト比を保持したまま画像サイズを拡大／縮小する「ズーム機能」における拡大倍率を指定するためのものである。表示条件入力ボタン１３０Ｚ１を押すと表示画像が縮小され、表示条件入力ボタン１３０Ｚ２を押すと拡大される。

図２を用いて「ズーム機能」について説明する。図２において、Ｐ１及びＰ２は、走査型画像表示装置２００によってスクリーン１０７上に表示された２次元画像（有効画像）の領域である。表示条件入力ボタン１３０Ｚ２を継続して押すことにより、水平及び垂直方向のミラー回動角が大きくなり、走査ユニット１０５によるレーザ光の水平及び垂直方向の走査角が大きくなる。この結果、画像領域は、Ｐ１でのアスペクト比を保持したまま徐々にＰ２の状態まで拡大される。

この状態から表示条件入力ボタン１３０Ｚ１を継続的に押すと、水平及び垂直方向のミラー回動角が小さくなり、走査ユニット１０５によるレーザ光の水平及び垂直方向の走査角が小さくなる。この結果、画像領域は、Ｐ２でのアスペクト比を保持したまま徐々にＰ１の状態まで縮小される。

Ｐ１とＰ２の間で表示条件入力ボタン１３０Ｚ１，１３０Ｚ２を押すのを止めると、そのときのサイズの画像が表示される。

このように、表示条件入力ボタン１３０Ｚ１，１３０Ｚ２を操作することで、使用者は、投射距離を変えることなく任意のサイズの画像を表示させることができる。このため、装置２００の設置場所の自由度が少ない場合でも、任意のサイズの画像を得ることができる。

次に、表示条件入力ボタン１３０Ｈ１，１３０Ｈ２，１３０Ｖ１，１３０Ｖ２について説明する。表示条件入力ボタン１３０Ｈ１，１３０Ｈ２は、表示画像の水平方向での拡大倍率を指定するためのものである。表示条件入力ボタン１３０Ｈ１を押すと、表示画像が水平方向において縮小され、表示条件入力ボタン１３０Ｈ２を押すと、表示画像が水平方向において拡大される。

また、表示条件入力ボタン１３０Ｖ１，１３０Ｖ２は、表示画像の垂直方向での拡大倍率を指定するためのものである。表示条件入力ボタン１３０Ｖ１を押すと、表示画像が垂直方向において縮小され、表示条件入力ボタン１３０Ｖ２を押すと、表示画像が垂直方向において拡大される。

図３を用いて「アスペクト比変換機能」について説明する。図３において、Ｐ３及びＰ４は、走査型画像表示装置２００によってスクリーン１０７上に表示された２次元画像（有効画像）の領域を示す。表示条件入力ボタン１３０Ｈ２を継続して押すと、水平方向のミラー回動角のみが大きくなり、走査ユニット１０５によるレーザ光の走査範囲が水平方向においてのみ大きくなる。この結果、画像領域は、Ｐ３の状態から水平方向においてのみ徐々にＰ４の状態まで拡大される。

この状態から表示条件入力ボタン１３０Ｈ１を継続して押すと、水平方向のミラー回動角のみが小さくなり、走査ユニット１０５によるレーザ光の走査範囲が水平方向においてのみ小さくなる。この結果、画像領域は、Ｐ３の状態から水平方向においてのみ徐々にＰ４の状態まで縮小される。

Ｐ３とＰ４の間で表示条件入力ボタン１３０Ｈ２，１３０Ｈ１を押すのを止めると、そのときのアスペクト比の画像が表示される。

また、垂直方向に関しても、表示条件入力ボタン１３０Ｖ１，１３０Ｖ２の操作によって、表示画像を任意の倍率に拡大／縮小することができる。また、水平方向及び垂直方向の両方を同時に任意の倍率に拡大／縮小することもできる。

このように、表示条件入力ボタン１３０Ｈ１，１３０Ｈ２，１３０Ｖ１，１３０Ｖ２を操作することで、使用者は、表示画像のアスペクト比を任意に設定できる。これにより、例えば、通常のアスペクト比４：３の画像を拡大して、臨場感のあるアスペクト比１６：９のワイド画像を表示させることができる。

本実施例の「ズーム機能」及び「アスペクト比変換機能」は、画像信号の一部の情報をカットするトリミングではなく、走査ユニット１０５のミラー回動角を変更して画像のサイズ及びアスペクト比を変更する。このため、画像縮小後も画素数（画像情報）を縮小前と同じ画素数で表示できる。

表示条件入力ユニット１３０からの信号に基づいて決定されたミラー回動角θＨ，θＶは、メモリ１２２に記憶させることも可能である。例えば、走査型画像表示装置２００の電源をオフし、その後、再び起動した場合には、前回の表示条件として記憶されたミラー回動角θＨ，θＶで直ちに動作することもできる。これにより、再起動後も、前回と同じサイズ又はアスペクト比の画像を表示させることができる。

さらに、不図示のメモリ消去ボタンの操作を通じてコントローラ１２１に指示を与えることで、メモリ１２２内に記憶された表示条件（ミラー回動角θＨ，θＶ）を初期設定値にリセットすることも可能である。この場合、表示画像は、初期設定値に対応したサイズ及びアスペクト比となる。

ここで、上記「ズーム機能」を用いて表示画像のアスペクト比を保持したままサイズを変更した場合でも、射出窓１０６での光束の走査面積Ｓ（ｍ^２）と射出窓１０６での照度Ａ（ｌｘ）は、以下の関係を維持する。Ｌ（ｍＷ）は、装置から射出するフルホワイト表示状態での赤色、青色及び緑色レーザ光量の総和である。

Ｓ×Ａ＝Ｌ …（１）
この関係は、スクリーン１０７上での表示画像領域の面積とスクリーン１０７上での表示画像の照度にも当てはまる。したがって、「ズーム機能」で表示画像を拡大した場合（走査面積Ｓが増加した場合）は表示画像が暗くなり、縮小した場合（走査面積Ｓが減少した場合）は表示画像が明るくなる。

ここで、画像を縮小することで射出窓１０６での照度Ａが大きくなり、ＪＩＳ Ｃ ６８０２規格等で定められたレーザ製品のクラス分けの条件としての規定値を超える可能性がある。このため、画像のサイズ及びアスペクト比にかかわらず、射出窓１０６での照度が常に上記規定値以下になるようにする必要となる。

そこで本実施例では、「ズーム機能」及び「アスペクト比変換機能」によって縮小可能な射出窓１０６での走査面積Ｓ（ｍ^２）に下限値を設けている。その下限値Ｓ０（ｍ^２）は、射出窓１０６での照度が特定値Ａ０（ｌｘ）を超えないようにするという条件で決定している。下限値Ｓ０（ｍ^２）は、式（２）のように決める。

Ｓ０＝Ｌ／Ａ０ …（２）
そして、コントローラ１２１は、走査面積ＳがＳ０まで小さくなった時点で、表示条件入力ボタン１３０Ｚ１，１３０Ｈ１，１３０Ｖ１が操作されても画像の縮小処理（ミラー回動角の減少処理）を行わないようにする。

また、このような状態になったときには、警告動作（表示条件入力ユニット１３０の表示を警告表示に切り換えたり警告音声を発したりする）を行い、画像をこれ以上縮小できないことを使用者に伝える。このように、射出窓１０６での走査面積Ｓ、つまりはミラー回動角の可変範囲に下限値を設けることで、射出窓１０６での照度を常に特定値以下に制限することができる。

一方、射出窓１０６での走査面積Ｓ、つまりはミラー回動角の上限値は、例えばミラーの機械的な最大回動可動角度や射出窓１０６の形状（走査されるレーザ光が射出窓１０６の周囲部分によりけられない形状）に応じて決定すればよい。コントローラ１２１は、走査面積Ｓが上限値に達した時点で、表示条件入力ボタン１３０Ｚ２，１３０Ｈ２，１３０Ｖ２が操作されても画像の拡大処理（ミラー回動角の増加処理）を行わないようにする。

また、このような状態になったときにも、上記警告動作を行い、画像をこれ以上拡大できないことを使用者に伝える。

図４は、本実施例のコントローラ１２１の動作を示すフローチャートである。以下、図４に従って、「装置の立ち上げ」、「回動角の設定値の変更」及び「停止」の順に動作シーケンスを説明する。

電源スイッチ（図示せず）の操作により電源がオンされると、コントローラ１２１は、「装置の立ち上げ」シーケンスに入る（ステップ［図にはＳと略記する］１０１）。ここでは、表示条件入力ユニット１３０を構成する表示デバイスに前回の表示条件で画像を表示するか否かを選択させるメッセージを表示する。使用者は、前回の表示条件で画像を表示するか装置の仕様として定まっている初期設定値に対応する条件で画像を表示するかを、不図示の選択ボタンを操作することにより選択する（ステップ１０２）。仕様として決まっている初期設定値は、装置内のメモリ１２２内に保存されている。

前回の表示条件で画像を表示する場合、コントローラ１２１は、メモリ１２２から前回のミラー回動角の設定値（θＨｍ，θＶｍ）を読み出す（ステップ１０３）。そして、該設定値を走査ユニット制御回路１４１に送り、走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨｍ，θＶｍ）で駆動させる（ステップ１０４）。

次に、コントローラ１２１は、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨｍ，θＶｍ）で駆動されているか否かを確認する（ステップ１０５）。駆動されている場合はステップ１０６に進み、そうでない場合はステップ１０４に戻る。そして、ステップ１０６では、光源駆動回路１２０を通じてレーザ光源を光量Ｌｓ＝Ｌ０（ｍＷ）で駆動し、スクリーン１０７に画像を表示させる。光量Ｌ０は、装置の仕様として決まっている値である。

さらに、コントローラ１２１は、レーザ光源の光量がＬ０になっているか否かを確認し（ステップ１０７）、Ｌ０になっている場合はステップ１０８に進む。Ｌ０になっていない場合は、ステップ１０６に戻り、レーザ光源を再起動する。

一方、前回の表示条件で画像を表示しない場合は、コントローラ１２１は、メモリ１２２からミラー回動角の初期設定値（θＨ０，θＶ０）を読み出す（ステップ１１０）。そして、該初期設定値を走査ユニット制御回路１４１に送り、走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨ０，θＶ０）で駆動させる（ステップ１１１）。

次に、コントローラ１２１は、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨ０，θＶ０）で駆動されているか否かを確認する（ステップ１１２）。駆動されている場合は、ステップ１０６に進み、そうでない場合はステップ１１１に戻る。そして、コントローラ１２１は、レーザ光源を光量Ｌｓ＝Ｌ０（ｍＷ）で駆動し、スクリーン１０７に画像を表示する（ステップ１０６）。

次にステップ１０７において、コントローラ１２１は、レーザ光源の光量がＬ０になっているか否かを確認し、Ｌ０になっていない場合はステップ１０６に戻って、レーザ光源を再起動する。Ｌ０になっている場合は、ステップ１０８に進む。

ステップ１０８では、コントローラ１２１は、電源スイッチの操作により装置の電源がオフされたか否かを判断する。オフされていない場合は、「回動角の設定値の変更」シーケンスに入る（ステップ１１３）。

まず、コントローラ１２１は、ミラー回動角の入力待ち状態となり、ここで表示条件入力ユニット１３０の表示条件入力ボタンが操作されて、ズーム又はアスペクト比変更の指示があったか否かを判断する（ステップ１１４）。ズーム又はアスペクト比変更の指示があった場合、コントローラ１２１は、その指示に応じた新たなミラー回動角（θＨ′，θＶ′）を回動角設定回路１４０に計算させる。

次に、コントローラ１２１は、その新たなミラー回動角の設定値（θＨ′，θＶ′）で走査ユニット１０５を駆動した場合における射出窓１０６での照度Ａを算出する。この算出は、前述した（１）式を変形した、
Ａ＝Ｌ０／Ｓ …（１）′
（Ｓはミラー回動角（θＨ′，θＶ′）を変数とした関数）
により求められる。ただし、射出窓１０６上における画像表示に影響がない領域でレーザ光を受光して、その光量を検出するセンサを用いて照度Ａを得てもよい。

そして、コントローラ１２１は、算出した照度Ａが特定値Ａ０以下か否かを判別する（ステップ１１５）。照度ＡがＡ０以下である場合は、走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨ′，θＶ′）で駆動して新たなサイズ又はアスペクト比で画像を表示する（ステップ１１６）。

次に、コントローラ１２１は、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨ′，θＶ′）で駆動されているか否かを判別し（ステップ１１７）、駆動されている場合は、ステップ１０８に戻る。そうでない場合は、ステップ１１６に戻る。

一方、ステップ１１５において、照度ＡがＡ０を超えていた場合は、コントローラ１２１は、ミラー回動角の新たな設定値（θＨ′，θＶ′）への変更を行わずに、これ以上画像のサイズを縮小できないことを警告する（ステップ１１８）。そして、ステップ１０８に戻る。

以上の「回動角の設定値の変更」シーケンスにより、表示画像のサイズ又はアスペクト比を変更することによって射出窓１０６で照度Ａが特定値Ａ０を超えて高くなることを防止できる。

ステップ１０８において、電源スイッチが操作されて装置の電源がオフされた場合は、「停止」シーケンスに入る（ステップ１２０）。

まず、コントローラ１２１は、電源がオフされる直前（現状）のミラー回動角の設定値（θＨ，θＶ）をメモリ１２２に（θＨｍ，θＶｍ）＝（θＨ，θＶ）として保存する（ステップ１２１）。次に、レーザ光源の駆動を停止し（ステップ１２２）、最後に、走査ユニット１０５を停止して（ステップ１２３）、装置の動作を終了する。

以上説明したように、本実施例によれば、ミラー回動角を使用者が任意で変更することができるので、装置の設置場所の自由度が少なく、投射距離を変えることが難しい場合でも、容易に任意のサイズ又はアスペクト比を有する画像を表示させることができる。

しかも、ミラー回動角は、射出窓１０６での照度Ａは常に特定値Ａ０を超えないように自動的に制限される。これにより、規格で定められたレーザ製品のクラス分けの条件を満たすことができる。

図５には、本発明の実施例２である走査型画像表示装置３００の構成を示す。本実施例は、「ズーム機能」及び「アスペクト比変換機能」によって表示画像のサイズが変更された場合でも、表示画像の明るさが一定になるようにレーザ光の光量Ｌ（Ｗ）を調節する光量調節ユニット１６０を設けた点で、実施例１と異なる。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。

光量調節ユニット１６０は、クロスダイクロイックプリズム１０３と集光レンズ１０４との間に配置されている。光量調節ユニット１６０は、印加電圧を変化させることで透過率を制御できる可変ＮＤフィルタである。コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０の透過率を決定し、該透過率が得られるように光量調節ユニット１６０を駆動する。

本実施例におけるコントローラ１２１及び光量調節ユニット１６０による光量の制御方法について説明する。

図６は、射出窓１０６での走査範囲の面積Ｓ（ｍ^２）と、射出窓１０６での照度Ａ（ｌｘ））との関係をグラフで示したものである。「ズーム機能」及び「アスペクト比変換機能」によって射出窓１０６での走査範囲の面積Ｓは変化する。該走査面積Ｓは、表示条件入力ユニット１３０からの信号に基づいて、コントローラ１２１及び回動角設定回路１４０で設定したミラー回動角（θＨ，θＶ）の関数として計算する。

本実施例では、射出窓１０６での照度Ａ（ｌｘ）と、射出窓１０６での走査範囲の面積Ｓ（ｍ^２）と、レーザ光の光量Ｌ（ｍＷ）とに以下のような関係を持たせる。

Ｌ／Ｓ＝Ａ＝一定値Ａ１≦特定値Ａ０ …（３）
すなわち、本実施例では、走査範囲の面積Ｓ（つまりは、画像のサイズ又はアスペクト比）を変更しても、射出窓１０６での照度Ａが実施例１で説明した特定値Ａ０以下である一定値Ａ１となるように、レーザ光の光量Ｌを定める。これにより、スクリーン１０７上の表示画像の明るさは画像のサイズ又はアスペクト比を変えても一定に保つことができる。

式（３）から、射出窓１０６での照度Ａを一定にするためには、走査範囲の面積Ｓに対してレーザ光の光量Ｌを比例関係で変化させればよい。例えば、「ズーム機能」で表示画像の面積Ｓを初期値に対して２倍に拡大した場合は、レーザ光の光量Ｌも初期値の２倍に増加させることにより、表示画像の明るさを一定にしたまま画像のサイズ又はアスペクト比を変更することができる。

逆に、表示画像の面積Ｓを初期値の０．５倍に縮小した場合は、レーザ光の光量Ｌを初期値の値の０．５倍に設定することで、表示画像の明るさを一定にしたまま、画像のサイズ又はアスペクト比を変更することができる。

図７には、本実施例のコントローラ１２１の動作を示すフローチャートである。以下、図７に従って、「装置の立ち上げ」、「回動角の設定値の変更」、「回動角の設定値に応じた光量の設定」、「設定値の保存」及び「停止」の順に動作シーケンスを説明する。

電源スイッチ（図示せず）の操作により電源がオンされると、コントローラ１２１は、「装置の立ち上げ」シーケンスに入る（ステップ２０１）。ここでは、表示条件入力ユニット１３０を構成する表示デバイスに前回の表示条件で画像を表示するか否かを選択させるメッセージを表示する。使用者は、前回の表示条件で画像を表示するか装置の仕様として定まっている初期設定値に対応する条件で画像を表示するかを、不図示の選択ボタンを操作することにより選択する（ステップ２０２）。仕様として決まっている初期設定値は、装置内のメモリ１２２内に保存されている。

前回の表示条件で画像を表示する場合、コントローラ１２１は、メモリ１２２から前回のミラー回動角と光量調節ユニット１６０と透過率の設定値（θＨｍ，θＶｍ，Ｔｍ）を読み出す（ステップ２０３）。そして、該設定値を走査ユニット制御回路１４１に送り、走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨｍ，θＶｍ）で駆動させる（ステップ２０４）。

次に、コントローラ１２１は、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨｍ，θＶｍ）で駆動されているか否かを確認する（ステップ２０５）。駆動されている場合は、ステップ２０６に進み、そうでない場合はステップ２０４に戻る。

そして、ステップ２０６では、光源駆動回路１２０を通じてレーザ光源を光量Ｌｓ＝Ｌ０（ｍＷ）で駆動する。光量Ｌ０は、装置の仕様として決まっている値である。

続いて、コントローラ１２１は、レーザ光源の光量がＬ０になっているか否かを確認し（ステップ２０７）、Ｌ０になっていない場合はステップ２０６に戻る。Ｌ０になっている場合は、ステップ２０８に進む。

ステップ２０８では、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０を透過率Ｔが設定値Ｔｍになるように駆動して、スクリーン１０７上に画像を表示させる。

次に、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０の透過率Ｔが設定値Ｔｍになっていることを確認した後（ステップ２０９）、ステップ２１７に進む。

一方、前回の表示条件で画像を表示しない場合は、コントローラ１２１は、メモリ１２２からミラー回動角と光量調節ユニット１６０の透過率の初期設定値（θＨ０，θＶ０，Ｔ０）を読み出す（ステップ２１０）。そして、該初期設定値を走査ユニット制御回路１４１に送り、走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨ０，θＶ０）で駆動させる（ステップ２１１）。

次に、コントローラ１２１は、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨ０，θＶ０）で駆動されているか否かを確認する（ステップ２１２）。駆動されている場合はステップ２１３に進み、そうでない場合はステップ２１１に戻る。

そして、ステップ２１３では、コントローラ１２１は、光源駆動回路１２０を通じて各レーザ光源を光量Ｌｓ＝Ｌ０（ｍＷ）で駆動する。

続いて、コントローラ１２１は、レーザ光源の光量がＬ０になっているか否かを確認し（ステップ２１４）、Ｌ０になっていない場合はステップ２１３に戻る。Ｌ０になっている場合は、ステップ２１５に進む。

ステップ２１５では、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０を透過率Ｔが初期設定値Ｔ０になるように駆動して、スクリーン１０７上に画像を表示させる。

次に、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０の透過率Ｔが初期設定値Ｔ０になっていることを確認した後（ステップ２１６）、ステップ２１７に進む。

ステップ２１７では、コントローラ１２１は、電源スイッチの操作により装置の電源がオフされたか否かを判断する。オフされていない場合は、「回動角の設定値の変更」シーケンスに入る（ステップ２２０）。

まず、コントローラ１２１は、ミラー回動角の入力待ち状態となり、ここで表示条件入力ユニット１３０の表示条件入力ボタンが操作されて、ズーム又はアスペクト比変更の指示があったか否かを判断する（ステップ２２１）。ズーム又はアスペクト比変更の指示があった場合、コントローラ１２１は、その指示に応じた新たなミラー回動角（θＨ′，θＶ′）を回動角設定回路１４０に計算させる。

次に、コントローラ１２１は、「回動角の設定値に応じた光量の設定」シーケンスに入る（ステップ２２２）。

まず、コントローラ１２１は、新たなミラー回動角（θＨ′，θＶ′）に対応した光量調節ユニット１６０の透過率Ｔ′を算出する（ステップ２２３）。この透過率Ｔ′は、ミラー回動角（θＨ′，θＶ′）と透過率Ｔ′との関係を記憶したメモリから読み出してもよい。

そして、コントローラ１２１は、該算出した透過率Ｔ′が、変更前の透過率Ｔ以下か否かを判定する（ステップ２２４）。Ｔ′≦Ｔの場合、すなわち変更前の透過率Ｔのままでは射出窓１０６での照度Ａが図６のグラフに示した一定値Ａ１より高くなる場合は、まず光量調節ユニット１６０を駆動する（ステップ２２５）。そして、透過率が透過率Ｔ′になったことを確認した後（ステップ２２６）に、走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨ′，θＶ′）で駆動する（ステップ２２７）。次に、コントローラ１２１は、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨ′，θＶ′）で駆動されているか否かを判別し（ステップ２２８）、駆動されている場合は、ステップ２１７に戻る。そうでない場合は、ステップ２２７に戻る。

一方、ステップ２２４において、Ｔ′＞Ｔの場合、すなわち変更前の透過率Ｔのままでは射出窓１０６での照度Ａが一定値Ａ１より低くなる場合は、まず走査ユニット１０５を（θＨ，θＶ）＝（θＨ′，θＶ′）で駆動する（ステップ２２９）。そして、走査ユニット１０５が（θＨ，θＶ）＝（θＨ′，θＶ′）で駆動されているか否かを判別し（ステップ２３０）、駆動されている場合は、ステップ２３１に進む。そうでない場合は、ステップ２２９に戻る。

ステップ２３１では、光量調節ユニット１６０をその透過率がＴ′となるように駆動する。そして、透過率がＴ′になったことを確認して（ステップ２３２）、ステップ２１７に戻る。

このように、本実施例では、新たなミラー回動角（θＨ′，θＶ′）に対応した光量調節ユニット１６０の透過率Ｔ′が前回の透過率Ｔ以下か否かで、光量調節ユニット１６０と走査ユニット１０５の駆動順序を変えている。言い換えれば、変更後のミラー回動角と光量調節ユニット１６０の透過率とにより決まる射出窓１０６での照度に基づいて、走査ユニット１０５と光量調節ユニット１６０の駆動順序を決定している。これにより、射出窓１０６での照度Ａが一定値Ａ１（特定値Ａ０）を超えて増加することを防止できる。

ステップ２１７において、電源スイッチが操作されて装置の電源がオフされた場合は、「設定値の保存」シーケンスに入る（ステップ２５０）。

コントローラ１２１は、電源がオフされる直前のミラー回動角及び透過率の設定値（θＨ，θＶ，Ｔ）を、メモリ１２２内に（θＨｍ，θＶｍ，Ｔｍ）＝（θＨ，θＶ，Ｔ）として保存する（ステップ２５１）。

次に、コントローラ１２１は、「停止」シーケンスを行う（ステップ２６０）。まず、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０を駆動してその透過率を最低（例えば、０％）にする。そして、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０の透過率が最低値になったことを確認した後（ステップ２６２）、レーザ光源の駆動を停止し（ステップ２６３）、最後に、走査ユニット１０５を停止して（ステップ２６４）、装置の動作を終了する。

なお、本実施例では、光量調節ユニット１６０をクロスダイクロイックプリズム１０３と集光レンズ１０４との間に配置した場合について説明した。しかし、光量調節ユニット１６０の配置位置はそこに限られず、レーザ光源１０１ｂ，１０１ｇ，１０１ｒと射出窓１０６の間のどこに配置してもよい。ただし、光量調節ユニット１６０を、クロスダイクロイックプリズム１０３よりレーザ光源側に配置する場合には、光量を調節する際に、赤色、青色及び緑色のレーザ光のホワイトバランスを一定に保つ必要がある。

また、本実施例では、光量調節ユニット１６０として可変ＮＤフィルタを用いてレーザ光の光量を制御した。しかし、レーザの駆動条件を電気的に制御することによって光量を調節してもよい。この場合も、赤色、青色、緑色のレーザ光のホワイトバランスを一定に保つ必要がある。

また、本実施例でのミラー回動角の上限値は、実施例１と同様に、該ミラーの機械的な最大回動可動角度や射出窓１０６の形状（走査されるレーザ光が射出窓１０６の周囲部分によりけられない形状）に応じて決定すればよい。コントローラ１２１は、走査面積Ｓが上限値に達した時点で、表示条件入力ボタン１３０Ｚ２，１３０Ｈ２，１３０Ｖ２が操作されても画像の拡大処理（ミラー回動角の増加処理）を行わないようにする。また、このような状態になったときに警告動作を行い、画像をこれ以上拡大できないことを使用者に伝える。

以上説明したように、本実施例によれば、ミラー回動角を変更して画像のサイズやアスペクト比を任意に選択した場合でも、表示画像の明るさを自動的に（ただし、規格で定められたレーザ製品のクラス分けの条件を満たす範囲で）一定に保つことができる。

図８には、本発明の実施例３である走査型画像表示装置４００の構成を示す。本実施例は、実施例２の変形例であり、スクリーン１０７での表示画像の照度を、使用環境におけるスクリーン１０７上での背景照度Ａ_back（lx）に適した照度Ａ_image（lx）に自動的に設定する機能を有する点で実施例１，２と異なる。本実施例において、実施例２と共通する構成要素には、実施例２と同符号を付す。

本実施例の走査型画像表示装置４００は、投射距離検出ユニット（距離検出手段）１７０及び背景照度検出ユニット（背景照度検出手段）１７１を有する。本実施例では、これら検出ユニット１７０，１７１は筐体１００の外側に配置されている。ただし、これら検出ユニット１７０，１７１を筐体１００の内側に配置してもよい。

投射距離検出ユニット１７０及び背景照度検出ユニット１７１は、コントローラ１２１と電気的に接続されている。

投射距離検出ユニット１７０は、該装置４００（より詳しくは射出窓１０６）とスクリーン１０７との間の投射距離d（ｍ）を検出する。投射距離ｄの検出方法は、位相差検出方式（三角測量方式）等、公知の測距方法を用いればよい。コントローラ１２１は、現状のミラー回動角の設定値（θＨ，θＶ）とレーザ光の光量Ｌ（ｍＷ）と投射距離ｄとから、スクリーン１０７での表示画像の照度Ａ_image（lx）を算出する。

また、背景照度検出ユニット１７１は、スクリーン１０７での背景照度Ａ_back（lx）を検出する。

表示画像のコントラストＣは、Ａ_back（lx）及びＡ_image（lx）から式（４）のように表せる。

Ｃ＝（Ａ_back（lx）＋Ａ_image（lx））/Ａ_back（lx） …（４）
本実施例では、Ｃがある値（例えば、Ｃ＝３）になるようにレーザ光の光量Ｌを自動的に設定する。

図９は、本実施例のフローチャートである。図８にしたがって「装置の立ち上げ」、「背景照度に対応した光量の自動設定」、「回動角の設定値に対応した光量の設定」、「装置の立ち下げ」の順に本実施例の制御フローを説明する。

図９は、本実施例のコントローラ１２１の動作を示すフローチャートである。以下、図９に従って、「装置の立ち上げ」、「背景照度に対応した光量の自動設定」、「回動角の設定値の変更」、「回動角の設定値に応じた光量の設定」、「設定値の保存」及び「停止」の順に動作シーケンスを説明する。

「装置の立ち上げ」シーケンス（ステップ２０１〜２１６）は、実施例２と同じである。ステップ２１７で、装置の電源がオフされていないと判断した場合は、「背景照度に対応した光量の自動設定」シーケンスに入る（ステップ３００）。

まず、コントローラ１２１は、投射距離検出ユニット１７０を通じて投射距離ｄを検出する（ステップ３０１）。次に、コントローラ１２１は、背景照度検出ユニット１７１を通じてスクリーン１０７上での背景照度Ａ^＊を検出する（ステップ３０２）。

次に、コントローラ１２１は、ミラー回動角の設定値、投射距離及び背景照度の検出結果（θＨ，θＶ，ｄ，Ａ^＊）に対応した光量調節ユニット１６０の透過率Ｔ^＊を算出する（ステップ３０３）。この透過率Ｔ^＊は、ミラー回動角の設定値、投射距離及び背景照度（θＨ，θＶ，ｄ，Ａ^＊）と透過率Ｔ^＊との関係を記憶したメモリから読み出してもよい。

次に、コントローラ１２１は、光量調節ユニット１６０を、透過率がＴ^＊になるように駆動する（ステップ３０４）。そして、透過率が透過率Ｔ^＊になったことを確認した後（ステップ３０５）、実施例２でも説明した「回動角の設定値の変更」シーケンス（ステップ２２０，２２１）及び「回動角の設定値に対応した光量の設定」シーケンス（ステップ２２２〜２３２）を実行する。

「回動角の設定値に対応した光量の設定」シーケンスが終了すると、ステップ２１７を経て再び「背景照度に対応した光量の自動設定」シーケンスに入る。ここで、投射距離ｄ又は背景照度Ａ^＊が変化した場合は、その変化に応じて光量調節ユニット１６０の透過率Ｔ^＊が変更される。

ステップ２１７において、装置の電源がオフであると判別した場合は、実施例２と同様に、「設定値の保存」シーケンス（ステップ２５０，２５１）を経て、「停止」シーケンス（ステップ２６０〜２６４）を実行し、装置の動作を終了する。

なお、本実施例において、射出窓１０６での走査面積Ｓ、つまりはミラー回動角の上限値は、例えばミラーの機械的な最大回動可動角度や射出窓１０６の形状（走査されるレーザ光が射出窓１０６の周囲部分によりけられない形状）に応じて決定すればよい。コントローラ１２１は、走査面積Ｓが上限値に達した時点で、表示条件入力ボタン１３０Ｚ２，１３０Ｈ２，１３０Ｖ２が操作されても画像の拡大処理（ミラー回動角の増加処理）を行わないようにする。また、このような状態になったときにも警告動作を行い、画像をこれ以上拡大できないことを使用者に伝える。

また、本実施例では、コントラストＣを３（固定値）とした場合について説明したが、例えば、不図示のコントラスト条件入力ユニットを設け、使用者が任意に入力したコントラスト値をＣとしてもよい。この場合は、射出窓１０６での照度Ａが、一定値Ａ１（特定値Ａ０）を超えないように、コントラストＣの設定値に上限を設ける必要がある。このようにコントラスト調節機能を走査型画像表示装置に持たせることにより、表示画像の明るさ及びコントラストを使用者が任意に変更することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、ミラー回動角を変更しても、表示画像の明るさを、使用環境の明るさに対して最適な又は使用者の任意のコントラストが得られる明るさに自動設定することができる。

本発明の実施例１である走査型画像表示装置の構成を示すブロック図。 実施例１の走査型画像表示装置における走査ユニットの構成を示す概略図。 実施例１の走査型画像表示装置における「ズーム機能」の説明図。 実施例１の走査型画像表示装置における「アスペクト比変換機能」の説明図。 実施例１の走査型画像表示装置の動作を示すフローチャート。 本発明の実施例２である走査型画像表示装置の構成を示すブロック図。 実施例２において、射出窓での走査範囲の面積と射出窓での照度とレーザ光の光量との関係を示す図。 実施例２の走査型画像表示装置の動作を示すフローチャート。 本発明の実施例３である走査型画像表示装置の構成を示すブロック図。 実施例３の走査型画像表示装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１００ 筐体
１０１ｇ，１０１ｒ，１０１ｂ レーザ光源
１０５ 走査ユニット１０５
１０５Ｈ 水平走査ミラー
１０５Ｖ 垂直走査ミラー
１０６ 射出窓
１０７ スクリーン
１１１ ＰＰＬＮ結晶
１２０ 光源駆動回路
１２１ コントローラ
１２２ メモリ
１３０ 表示条件入力ユニット
１４０ 回動角設定回路
１４１ 走査ユニット制御回路
１６０ 光量調節ユニット１６０
１７０ 投射距離検出ユニット
１７１ 背景照度検出ユニット

Claims (9)

1. 光源と、
   ミラーを回動させて前記光源からの光束を走査する走査ユニットと、
   使用者が画像の表示条件を入力するために操作される入力ユニットと、
   該入力ユニットからの信号に応じて、前記走査ユニットにおける前記ミラーの回動角度を変更する制御手段とを有することを特徴とする走査型画像表示装置。
2. 前記表示条件は、表示画像のサイズ又はアスペクト比であ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。
3. 前記光源及び走査ユニットを収納し、前記走査ユニットから外部に射出する光束を通過させる射出口を有する筐体を有し、
   前記制御手段は、前記射出口での照度を求め、該照度が特定値以下になるように前記ミラーの回動角度を制限す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。
4. 前記光束の光量を変化させる光量調節ユニットと、
   前記光源、走査ユニット及び光量調節ユニットを収納し、前記走査ユニットから外部に射出する光束を通過させる射出口を有する筐体とを有し、
   前記制御手段は、前記射出口での照度を求め、該照度が特定値以下になるように前記光量調節ユニットを制御す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。
5. 前記光束の光量を変化させる光量調節ユニットと、
   前記画像が表示される表示面までの距離を検出する距離検出手段と、
   前記表示面での背景照度を検出する背景照度検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記検出された距離及び背景照度と前記走査ユニットにおける前記ミラーの回動角度とに基づいて、前記光量調節ユニットを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の走査型画像表示装置。
6. 前記制御手段は、前記ミラーの回動角度を変更する場合に、該変更後に得られる前記射出口での照度に基づいて、前記走査ユニットと前記光量調節ユニットの駆動順序を決定することを特徴とする請求項４又は５に記載の走査型画像表示装置。
7. 前記制御手段は、前記ミラーの回動角度を変更する場合に、該変更後の回動角度に対応する前記光量調節ユニットの透過率を求め、前記透過率が増加する場合は前記ミラーの回動角度を変更した後に前記光量調節ユニットを駆動し、前記透過率が減少する場合は前記光量調節ユニットを駆動した後に前記ミラーの回動角度を変更することを特徴とする請求項４又は５に記載の走査型画像表示装置。
8. 前記制御手段は、前記ミラーの回動角度と前記光量調節ユニットの透過率とに基づいて前記射出口での照度を求め、前記回動角度が変更されても該照度が変化しないように前記光量調節ユニットを制御することを特徴とする請求項４から７のいずれか１つに記載の走査型画像表示装置。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の走査型画像表示装置と、
   該走査型画像表示装置に画像信号を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。