JP2010117683A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザビームを走査して画像を表示する画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an image display apparatus that displays an image by scanning a laser beam.
レーザ光源を備える光スキャナプロジェクタは、レーザビームを画像信号で変調し、2次元光走査(ラスター走査)することで、スクリーン上に画像を表示する。 An optical scanner projector provided with a laser light source displays an image on a screen by modulating a laser beam with an image signal and performing two-dimensional optical scanning (raster scanning).
レーザビームはビーム径が非常に小さく、発散角も非常に小さいため、強大なエネルギーを有している。そのため、レーザビームが直接眼に入射すると、網膜を熱傷させ、場合によっては失明させる危険性がある。また、レーザビームが人体に当たれば皮膚に火傷を及ぼす危険性がある。 Laser beams have enormous energy because the beam diameter is very small and the divergence angle is also very small. Therefore, when the laser beam is directly incident on the eye, there is a risk that the retina is burned and in some cases blinded. Also, if the laser beam hits the human body, there is a risk of burning the skin.
レーザビーム及びLED光を使用する機器については、国際レーザ安全規格IEC60825や、それに準じた各国の国内規格等の安全規格が定められている。例えば、IEC60825−1では、照度の大きさによってクラス1から4までの分類を行い、クラス毎に製造者や使用者が守るべき指針が設けられている。したがって、レーザ光源を用いて画像を表示する装置の分野では、機器の製造者及び使用者は、上記安全規格に遵守する必要がある。 For equipment using laser beams and LED light, international laser safety standards IEC 60825 and safety standards such as national standards in each country are defined. For example, IEC60825-1 classifies classes 1 to 4 according to the intensity of illuminance, and provides guidelines for manufacturers and users to follow for each class. Therefore, in the field of an apparatus that displays an image using a laser light source, a manufacturer and a user of the device need to comply with the safety standard.
光スキャナプロジェクタのように、レーザビームをスクリーンに投影して画像を表示する装置では、レーザビームは、スクリーンで拡散及び反射され、四方八方に拡散するが、クラス3以下の装置であれば、スクリーンで拡散及び反射されたレーザビームは、安全であることが確認されている。しかしながら、クラス3以下の装置といえども、スクリーンに投影される前のレーザビームが直接眼に入ると、眼が損傷される危険性がある。
In an apparatus that displays an image by projecting a laser beam onto a screen, such as an optical scanner projector, the laser beam is diffused and reflected by the screen and diffused in all directions. The laser beam diffused and reflected at has been confirmed to be safe. However, even devices of
そこで、これらの危険性を回避するための従来技術として下記の技術1〜技術3が知られている。 Therefore, the following techniques 1 to 3 are known as conventional techniques for avoiding these dangers.
技術1は、レーザビームが観客の眼に直接入射しても安全な照度となるように、レーザビームの強度を制御するものである。 Technology 1 is to control the intensity of the laser beam so that the illuminance is safe even if the laser beam is directly incident on the eyes of the audience.
技術2は、レーザ照射空間への観客の侵入を防止するための遮蔽物を設置し、観客が直接的にレーザビームを見ることを防止するものである。 Technology 2 is to install a shield for preventing the audience from entering the laser irradiation space and prevent the audience from seeing the laser beam directly.
技術3は、レーザ照射空間への観客の侵入を監視し、観客の侵入を検出すると、レーザビームの強度を人体に害のないレベルまで下げ、観客がレーザビームを直接的に見ることができないようにするものである(例えば特許文献1,2)。
しかしながら、技術1、3は、レーザビームの強度を下げているため、画像が暗くなるという問題がある。また、技術2は、遮蔽物が観客の目障りになることに加えて、遮蔽物の配置スペースを確保しなければならないという問題ある。また、技術1〜3は、いずれも観客が画像の鑑賞に夢中になると、現在レーザ光源が動作中であることを一時的に忘れてしまう可能性が高い。その結果、観客は不意にレーザビームを目視してしまい、眼が損傷する可能性がある。
However,
本発明の目的は、安全性の高い画像表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image display apparatus with high safety.
(1)本発明の一局面による画像表示装置は、レーザビームを射出するレーザ光源と、前記レーザビームの強度を主画像の画像データで変調するレーザ制御部と、前記レーザビームを走査する走査部とを備え、前記レーザ制御部は、前記レーザビームの強度を、前記レーザビームの危険性を喚起するための副画像の画像データで変調することを特徴とする。 (1) An image display apparatus according to an aspect of the present invention includes a laser light source that emits a laser beam, a laser control unit that modulates the intensity of the laser beam with image data of a main image, and a scanning unit that scans the laser beam. The laser control unit modulates the intensity of the laser beam with image data of a sub-image for raising the danger of the laser beam.
この構成によれば、レーザビームの危険性を喚起するための副画像の画像データでレーザビームが変調される。そのため、ユーザは副画像を観ることで、レーザビームの危険性を認識することができる。また、主画像とは別に表示される副画像によりレーザビームの危険性がユーザに喚起されているため、主画像を暗く表示する必要がなく、画質の劣化を防止することができる。よって、安全性の高い画像表示装置を提供することができる。 According to this configuration, the laser beam is modulated with the image data of the sub-image for raising the danger of the laser beam. Therefore, the user can recognize the danger of the laser beam by viewing the sub-image. Further, since the risk of the laser beam is urged to the user by the sub-image displayed separately from the main image, it is not necessary to display the main image darkly, and deterioration of the image quality can be prevented. Therefore, it is possible to provide an image display device with high safety.
(2)前記レーザ制御部は、前記主画像の画像データの水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間の少なくともいずれか一方の期間に前記副画像が表示されるように前記レーザ光源を制御することが好ましい。 (2) The laser control unit may control the laser light source so that the sub-image is displayed during at least one of a horizontal blanking period and a vertical blanking period of the image data of the main image. preferable.
この構成によれば、副画像は主画像を取り囲むように表示されるため、ユーザが主画像の観覧に夢中となっている場合であっても、ユーザの視界に絶えず副画像が入ることになる。そのため、ユーザに対して確実にレーザビームの危険を喚起することができる。また、副画像は主画像の水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間を利用して表示されているため、比較的簡便な構成で副画像を表示することができる。 According to this configuration, since the sub image is displayed so as to surround the main image, even if the user is enamored of viewing the main image, the sub image constantly enters the user's field of view. . Therefore, the danger of the laser beam can be surely alerted to the user. Further, since the sub image is displayed using the horizontal blanking period and the vertical blanking period of the main image, the sub image can be displayed with a relatively simple configuration.
(3)前記副画像の画像データは、前記レーザ光源の動作状態を示す画像データを含むことが好ましい。 (3) It is preferable that the image data of the sub-image includes image data indicating an operation state of the laser light source.
この構成によれば、レーザ光源の動作状態を示す画像を表示することで、ユーザにレーザビームの危険性を喚起することができる。 According to this structure, the danger of a laser beam can be alerted to a user by displaying the image which shows the operation state of a laser light source.
(4)前記副画像の画像データは、前記走査部の動作状態を示す画像データを含むことが好ましい。 (4) It is preferable that the image data of the sub-image includes image data indicating an operation state of the scanning unit.
この構成によれば、走査部の動作状態を示す画像を表示することで、ユーザにレーザビームの危険性を喚起することができる。 According to this configuration, it is possible to alert the user to the danger of the laser beam by displaying an image indicating the operating state of the scanning unit.
(5)前記レーザ光源の動作状態は、前記レーザビームの強度であることが好ましい。 (5) The operating state of the laser light source is preferably the intensity of the laser beam.
この構成によれば、レーザビームの強度を示すことで、ユーザにレーザビームの危険性を喚起することができる。 According to this configuration, it is possible to alert the user to the danger of the laser beam by indicating the intensity of the laser beam.
(6)前記走査部の動作状態は、前記レーザビームの水平方向の走査振幅及び垂直方向の走査振幅の少なくともいずれか一方であることが好ましい。 (6) It is preferable that the operation state of the scanning unit is at least one of a horizontal scanning amplitude and a vertical scanning amplitude of the laser beam.
この構成によれば、レーザビームの水平方向の走査振幅や垂直方向の走査振幅を示すことで、ユーザにレーザビームの危険性を喚起することができる。 According to this configuration, it is possible to alert the user to the danger of the laser beam by indicating the horizontal scanning amplitude or the vertical scanning amplitude of the laser beam.
(7)前記副画像の画像データは、文字、記号、及び紋様の少なくともいずれか1つを含むことが好ましい。 (7) It is preferable that the image data of the sub-image includes at least one of a character, a symbol, and a pattern.
この構成によれば、文字、記号、又は模様等を用いてユーザにレーザビームの危険性を喚起することができる。 According to this structure, the danger of a laser beam can be alerted to a user using a character, a symbol, or a pattern.
本発明によれば、レーザビームの危険性を喚起するための副画像の画像データでレーザビームが変調される。そのため、ユーザは副画像を観ることで、レーザビームの危険性を認識することができる。また、主画像とは別に表示される副画像によりレーザビームの危険性がユーザに喚起されているため、主画像を暗く表示する必要がなく、画質の劣化を防止することができる。よって、安全性の高い画像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, the laser beam is modulated with the image data of the sub-image for raising the danger of the laser beam. Therefore, the user can recognize the danger of the laser beam by viewing the sub-image. Further, since the risk of the laser beam is urged to the user by the sub-image displayed separately from the main image, it is not necessary to display the main image darkly, and deterioration of the image quality can be prevented. Therefore, it is possible to provide an image display device with high safety.
図1は、本発明の一実施の形態による画像表示装置1の全体構成を示すブロック図である。画像表示装置1は、例えば光スキャナプロジェクタに搭載され、レーザ光源7(7r,7g,7b)、レーザ制御部100、ハーフミラー8(8r,8g,8b)、光スキャナ9(走査部)、位相検出部110、及び同期信号出力部120を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an image display apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The image display device 1 is mounted on, for example, an optical scanner projector, and includes a laser light source 7 (7r, 7g, 7b), a
レーザ制御部100は、フレームメモリ2、キャラクターメモリ3、ラインバッファメモリ4、表示コントローラ5、変調器6(6r,6g,6b)、動作状態検出部13、及びシステムコントローラ13を備え、水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間に副画像の画像データが表示されるように、レーザ光源7を制御する。
The
フレームメモリ2は、水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて、主画像の画像データ(以下、「主画像データ」と表す。)を1フレーム単位で一時的に記憶する。ここで、主画像は、観客に鑑賞される画像である。主画像としては、例えば、映画、テレビ番組等が挙げられる。なお、主画像データは、例えばR,G,Bの色成分からなるカラーの画像データとするが、モノクロの画像データであってもよい。 The frame memory 2 temporarily stores image data of the main image (hereinafter referred to as “main image data”) in units of one frame based on the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal. Here, the main image is an image that is appreciated by the audience. Examples of main images include movies and TV programs. The main image data is, for example, color image data composed of R, G, and B color components, but may be monochrome image data.
キャラクターメモリ3は、レーザビームの危険性を喚起するための副画像データを記憶する。
The
ここで、副画像は、主画像データの水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間の少なくともいずれか一方の期間で表示される。副画像としては、レーザ光源7及び光スキャナ9の動作状態を示す画像、及び画像表示装置1が属するクラスを示す画像が採用される。
Here, the sub-image is displayed in at least one of the horizontal blanking period and the vertical blanking period of the main image data. As the sub image, an image indicating the operating state of the
レーザ光源7の動作状態を示す画像としては、例えば、レーザビームの強度を示す画像等が採用される。また、光スキャナ9の動作状態を示す画像としては、例えば、レーザビームの水平方向の走査振幅を示す画像や垂直方向の走査振幅を示す画像が採用される。
As an image showing the operating state of the
したがって、キャラクターメモリ3は、レーザ光源7及び光スキャナ9の動作状態を表す文字、記号、及び紋様(パターン)等のデジタルの副画像の画像データ(以下、「副画像データと表す。)を予め記憶する。また、キャラクターメモリ3は、画像表示装置1の属するクラスを表す文字、記号、及び紋様(パターン)等のデジタルの画像データを副画像データとして予め記憶する。また、キャラクターメモリ3は、主画像データが入力されない場合にスクリーン10に表示されるブルーバック画像の画像データを予め記憶する。なお、副画像データは、例えばR,G,Bの色成分からなるカラーの画像データとするが、モノクロの画像データであってもよい。
Therefore, the
ラインバッファメモリ4は、フレームメモリ2から水平方向の1ライン単位で順次に出力される1ライン分の主画像データを記憶する。また、ラインバッファメモリ4は、キャラクターメモリ3から水平方向の1ライン単位で順次に出力される1ライン分の副画像データを記憶する。
The line buffer memory 4 stores main image data for one line sequentially output from the frame memory 2 in units of one line in the horizontal direction. The line buffer memory 4 stores sub-image data for one line that is sequentially output from the
表示コントローラ5は、水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて、フレームメモリ2への1フレームの主画像データの書き込み制御、フレームメモリ2及びキャラクターメモリ3からラインバッファメモリ4への画像データの書き込み制御、及びラインバッファメモリ4から画像データを1画素単位で順次に変調器6に出力させる制御等を行う。ここで、ライバッファメモリ4に記憶された画像データは、R色成分が変調器6rに出力され、G色成分が変調器6gに出力され、B色成分が変調器6bに出力される。
The display controller 5 controls writing of main image data of one frame to the frame memory 2 and writing control of image data from the frame memory 2 and the
具体的には、表示コントローラ5は、同期信号出力部120から垂直同期信号が入力されると、1フレーム分の主画像データをフレームメモリ2に記憶させる。また、ラインバッファメモリ4に、キャラクターメモリ3に記憶された副画像データの先頭の1ライン分を記憶させる。そして、ラインバッファメモリ4に記憶された副画像データを1画素単位で順次に変調器6に出力させる。
Specifically, the display controller 5 stores main image data for one frame in the frame memory 2 when a vertical synchronization signal is input from the synchronization
そして、水平同期信号が入力されると、ラインバッファメモリ4に次の1ライン分の副画像データを記憶させ、ラインバッファメモリ4から次の1ライン分の副画像データを1画素単位で順次に変調器6に出力させる。
When the horizontal synchronizing signal is input, the sub-image data for the next line is stored in the line buffer memory 4, and the sub-image data for the next line is sequentially stored in units of one pixel from the line buffer memory 4. The signal is output to the
以後、垂直ブランキング期間が終了するまで、ラインバッファメモリ4に上記の動作を繰り返し実行させ、スクリーン10に副画像を表示させる。
Thereafter, until the vertical blanking period ends, the line buffer memory 4 is caused to repeatedly execute the above operation, and the sub image is displayed on the
そして、垂直ブランキング期間が終了し、水平同期信号が入力されると、フレームメモリ2に記憶された主画像データのうち水平方向1ライン分の主画像データをラインバッファメモリ4に記憶させる。また、キャラクターメモリ3から水平方向1ライン分の副画像データをラインバッファメモリ4に記憶させる。そして、ラインバッファメモリ4に1ライン分の画像データを1画素単位で順次に変調器6に出力させる。
When the vertical blanking period ends and a horizontal synchronization signal is input, main image data for one horizontal line in the main image data stored in the frame memory 2 is stored in the line buffer memory 4. Further, the sub-image data for one horizontal line from the
以後、1フレームの主画像データが全て出力されるまで上記の動作を繰り返し行う。これにより、スクリーン10に主画像データ及び副画像データで強度が変調されたレーザビームがラスター走査され、主画像及び副画像が表示されることになる。
Thereafter, the above operation is repeated until all the main image data of one frame is output. As a result, the laser beam whose intensity is modulated by the main image data and the sub image data is raster-scanned on the
変調器6(6r,6g,6b)は、それぞれラインバッファメモリ4から1画素単位で順次に出力される画像データのR,G,B成分を用いて、レーザ光源7r,7g,7bから射出されるR,G,Bのレーザビームの強度を変調する。
The modulator 6 (6r, 6g, 6b) is emitted from the
レーザ光源7r,7g,7bは、例えば、レーザダイオードにより構成され、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)のレーザビームを射出する。
The
ハーフミラー8(8r,8g,8b)は、レーザ光源7r,7g,7bから射出されたレーザビームを合波して、一本のレーザビームWにする。
The half mirror 8 (8r, 8g, 8b) combines the laser beams emitted from the
光スキャナ9は、例えば2次元の光スキャナにより構成され、水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて、レーザビームWを2次元的に走査(ラスター走査)し、スクリーン10に画像を表示する。スクリーン10は、ラスター走査されるレーザビームWが投影されて、画像を表示させる。
The
フォトダイオード11(11r、11g、11b)は、レーザ光源7(7r、7g、7b)内に設けられ、レーザ光源7r,7g,7bから射出されるレーザビームの強度をモニタし、モニタ信号を変調器6r,6g,6b及び動作状態検出部13に出力する。なお、変調器6r,6g,6bは、このモニタ信号から、レーザビームの強度の時間平均値が既定値になるようにレーザ光源7r,7g,7bをAPC(auto power control)制御する。これにより、レーザビームの発振強度が安定化されると共に、レーザ光源7の破損が防止される。
The photodiode 11 (11r, 11g, 11b) is provided in the laser light source 7 (7r, 7g, 7b), monitors the intensity of the laser beam emitted from the
位置検出部(PR)12は、例えば赤外発光ダイオード等の発光素子及びフォトトランジスタ等の受光素子を含むフォトリフレクタにより構成され、発光素子から出力された光を対象物であるミラー部16(図2参照)に当て、反射光を受光素子で検出し、ミラー部16の水平方向及び垂直方向の傾斜角度を示す検出信号を動作状態検出部13及び位相検出部110に出力する。
The position detection unit (PR) 12 is configured by a photo reflector including a light emitting element such as an infrared light emitting diode and a light receiving element such as a phototransistor, for example, and the light output from the light emitting element is a mirror unit 16 (FIG. 2), the reflected light is detected by the light receiving element, and detection signals indicating the horizontal and vertical inclination angles of the
動作状態検出部13は、フォトダイオード11r,11g,11bから出力されたモニタ信号を用いて、レーザ光源7r,7g,7bの動作状態を検出する。
The operation
ここで、動作状態検出部13は、モニタ信号が示すレーザビームの強度が基準強度を超えた場合、レーザ光源7が異常であると判定し、レーザ光源7の異常を示す信号をシステムコントローラ14に出力する。なお、基準強度としては、画像表示装置1が属するクラスにより予め定められたレーザビームの安全基準値を採用することができる。また、クラスとしては、国際レーザ安全規格IEC60825や日本工業規格で定められたクラスを採用することができる。また、レーザ光源7の異常を示す信号には、レーザビームの強度を示すデータが含まれる。
Here, when the intensity of the laser beam indicated by the monitor signal exceeds the reference intensity, the operation
また、動作状態検出部13は、位置検出部12から出力された検出信号を用いて光スキャナ9の動作状態を検出する。ここで、光スキャナ9の動作状態としては、レーザビームの水平方向及び垂直方向の走査幅が採用される。そして、動作状態検出部13は、ミラー部16の水平方向及び垂直方向の傾斜角度の振幅からレーザビームの水平方向及び垂直方向の走査幅を求め、水平方向及び垂直方向の走査幅が、それぞれの基準走査幅より大きい場合、光スキャナ9が異常であると判定し、光スキャナ9の異常を示す信号をシステムコントローラ14に出力する。なお、この信号には、レーザビームの垂直方向及び水平方向の走査幅を示すデータが含まれている。
The operation
また、動作状態検出部13は、画像表示装置1の属するクラスを示すクラスデータを予め記憶している。
Further, the operation
システムコントローラ14は、動作状態検出部13からレーザ光源7の異常を示す信号又は光スキャナ9の異常を示す信号が出力された場合、レーザ光源7又は光スキャナ9の動作状態を示す副画像を表示するように表示コントローラ5に指示する。また、システムコントローラ14は、主画像を表示しない場合、ブルーバック画像を表示するように表示コントローラ5に指示する。
When the signal indicating the abnormality of the
位相検出部110は、位置検出部12により検出された検出信号を用いてミラー部16の水平方向及び垂直方向の傾斜角度を検出する。
The
同期信号出力部120は、位相検出部110により検出されたミラー部16の傾斜角度に基づいて水平同期信号及び垂直同期信号を表示コントローラ5に出力する。ここで、同期信号出力部120は、位相検出部110により検出された水平方向の傾斜角度が1ラインの走査を開始する角度となった場合に水平同期信号を出力すればよい。また、同期信号出力部120は、位相検出部110により垂直方向の傾斜角度が1フレームの先頭の1ラインの走査を開始する角度となった場合に垂直同期信号を出力すればよい。
The synchronization
次に、光スキャナ9の動作について説明する。図2は、光スキャナ9の詳細な構成を示す平面図である。光スキャナ9は、2次元走査ミラー15により構成され、2次元走査ミラー15を図略の筐体に固定する固定枠70と、固定枠70の内側に可動部分として枠状に形成された可動枠30と、可動枠30の内側に形成された方形状のミラー部16とを備えている。
Next, the operation of the
ミラー部16は、ミラー部16の中心を通るY軸に沿って外方へ延びるトーションバー21,22を介して、Y軸方向の両側から可動枠30に弾性的に支持されている。また、可動枠30は、Y軸に直交し、ミラー部16の中心を通るX軸近傍の端部30a,30b,30c,30dのそれぞれに一端が接続された曲がり梁41,42,43,44により、X軸の両側から固定枠70に弾性的に支持されている。これらの固定枠70、曲がり梁41〜44、可動枠30、ミラー部16、及びトーションバー21,22は、シリコン基板の異方性エッチングにより一体的に形成されている。
The
また、ミラー部16の表面には、金やアルミニウム等の金属薄膜による反射膜が形成されており、入射光線の反射率が高められている。また、曲がり梁41,42,43,44の表面には、電気−機械変換素子である圧電素子51,52,53,54が接着等により貼り付けられ、4つのユニモルフ部61,62,63,64が形成されている。曲がり梁41〜44は、圧電素子51〜54の曲げ変形により、可動枠30にY軸及びX軸回りに独立に回転トルクを作用させ、可動枠30をY軸及びX軸を2軸で回動させる。
In addition, a reflection film made of a metal thin film such as gold or aluminum is formed on the surface of the
ここで、可動枠30の回動動作について図3を用いて説明する。図3(a)〜(e)は2次元走査ミラー15の図2の3−3方向からの断面図である。なお、図3(a)は静止時を示し、図3(b)〜(e)は駆動時を示している。
Here, the rotation operation of the
図3(a)に示すように、圧電素子51,52の表裏には、それぞれ上部プラス(+)電極511,521、下部マイナス(−)電極512、522が設けられており、上部(+)電極511(521)と下部(−)電極512(522)との間に分極反転を起こさない範囲で交流電圧を印加することで、圧電素子51、52を伸縮させ、ユニモルフ部61,62を厚み方向に変位させる。同様に、圧電素子53,54の表裏には、それぞれ上部(+)電極531,541(図略)、下部(−)電極532,542(図略)が設けられている。
As shown in FIG. 3A, upper plus (+)
最初に、X軸回りの回動動作について説明する。圧電素子51に伸びる方向の電圧を印加し、圧電素子52に圧電素子51と逆位相の縮む方向の電圧を印加すると、ユニモルフ部61,62の一端は、固定枠70に固定・保持されているので、図3(b)に示すように、ユニモルフ部61は下方に曲がり、一方、ユニモルフ部62は上方に曲がる。同様に、圧電素子53,54にも圧電素子51,52とそれぞれ同じ位相の電圧を印加すると、ユニモルフ部63は下方に曲がり、一方、ユニモルフ部64は上方に曲がる。
First, the rotation operation around the X axis will be described. When a voltage in the extending direction is applied to the
これにより、可動枠30にはX軸を中心とした回転トルクが作用し、可動枠30はX軸を中心として矢印P方向に傾く。また、圧電素子51〜54に、図3(b)の場合とは逆位相の電圧を印加すると、前述と同様の原理で、図3(c)に示すように、可動枠30にはX軸を中心とした回転トルクが作用し、X軸を中心として矢印Q方向に傾く。そして、圧電素子51〜54にこのような位相関係を保った交流電圧を印加すると、ユニモルフ部61〜64は、交流電圧に追従して上下方向の振動を繰り返し、可動枠30にシーソー的な回転トルクが作用され、可動枠30はX軸を中心として所定変位角度まで回転振動する。
As a result, rotational torque about the X axis acts on the
次に、Y軸回りの回動動作についついて説明する。圧電素子51,52のいずれにも伸びる方向の電圧を印加すると、それぞれのユニモルフ部61,62の一端は、固定枠70に固定・保持されているので、図3(d)に示すように、いずれも下方に曲がる。一方、圧電素子53、54に圧電素子51、52と逆位相の縮む方向の電圧を印加すると、図3(e)に示すように、ユニモルフ部63、64はいずれも上方に曲がる。これにより、可動枠30にはY軸を中心とした回転トルクが作用し、可動枠30はY軸を中心として傾く。
Next, the rotation operation around the Y axis will be described. When a voltage in the extending direction is applied to both of the
そして、圧電素子51〜54にこのような位相関係を保った交流電圧を印加すると、ユニモルフ部61〜64は、交流電圧に追従して上下方向の振動を繰り返し、可動枠30にシーソー的な回転トルクが作用し、可動枠30はY軸を中心として所定変位角度まで回転振動する。
When an AC voltage maintaining such a phase relationship is applied to the
このように、4つのユニモルフ部61〜64にそれぞれ所定の電圧を印加することにより、可動枠30によって支持されているミラー部16のX軸及びY軸周りの傾きを任意に制御することができる。また、曲がり梁41〜44は、Y軸及びX軸を挟んで対称に配置され、曲がり梁41〜44に設けられたそれぞれの圧電素子51〜54は、同じ位相あるいは互いに180度異なる逆位相の駆動信号で駆動されるようにしたので、可動枠30を片振れなしにY軸及びX軸の2軸で独立して回動させることができる。
As described above, by applying predetermined voltages to the four
次に、2次元走査ミラー15を用いたレーザビームWの偏向を行う方法について、図4を用いて説明する。レーザ光源7から射出されたレーザビームWを2次元走査ミラー15でラスター走査して画像を生成する。
Next, a method for deflecting the laser beam W using the two-
ここで、水平方向の走査周波数は例えば10kHz、垂直方向の走査周波数は例えば60Hz程度である。また、ミラー部16の水平、垂直方向の傾斜角度はそれぞれほぼ±10度である。また、ミラー部16の水平走査は正弦波の駆動電圧を用いた機械共振振動を行うことから、水平方向の走査領域の左右の周辺部は水平走査速度が極端に低下する。そのため、図4に示すように、画像表示領域17の水平域は、走査領域18の全てを使用せずに少し内側の領域としている。
Here, the horizontal scanning frequency is, for example, 10 kHz, and the vertical scanning frequency is, for example, about 60 Hz. Further, the horizontal and vertical inclination angles of the
垂直走査はノコギリ波の駆動電圧を用いて行われていることから、ミラー部16の走査の直線性の良好な領域のみを通常の画像表示に使用するので、水平走査と同様、通常の画像表示領域17の垂直域は、走査領域18の全てを使用せずに少し内側の領域としている。
Since the vertical scanning is performed using a sawtooth drive voltage, only the region with good scanning linearity of the
図5は、スクリーン10に表示される画像の画像領域の分布を示した図である。図5に示すように、走査領域18から画像表示領域17を取り除いた、画像表示領域17を取り囲む枠状の領域がブランキング領域BDである。ブランキング領域BDは、垂直ブランキング領域BD1と、水平ブランキング領域BD2とを含んでいる。
FIG. 5 is a diagram showing the distribution of the image area of the image displayed on the
垂直ブランキング領域BD1は、垂直ブランキング期間に表示され、上側の垂直ブランキング領域BD11と、下側の垂直ブランキング領域BD12とを含んでいる。垂直ブランキング領域BD11,BD12は、水平方向の幅が走査領域18の水平方向の幅と同一であり、水平方向を長手方向とする短冊状の領域である。
The vertical blanking area BD1 is displayed in the vertical blanking period, and includes an upper vertical blanking area BD11 and a lower vertical blanking area BD12. The vertical blanking regions BD11 and BD12 are strip-like regions having a horizontal width that is the same as the horizontal width of the
水平ブランキング領域BD2は、水平ブランキング期間に表示され、左側の水平ブランキング領域BD21と、右側の水平ブランキング領域BD22とを備えている。水平ブランキング領域BD21,BD22は、垂直方向の幅が画像表示領域17の垂直方向の幅と同一であり、垂直方向を長手方向とする短冊状の領域である。
The horizontal blanking area BD2 is displayed during the horizontal blanking period, and includes a left horizontal blanking area BD21 and a right horizontal blanking area BD22. The horizontal blanking areas BD21 and BD22 are strip-shaped areas having a vertical width equal to the vertical width of the
そして、垂直画像表示期間においては、画像表示領域17に主画像が表示され、ブランキング領域BDに副画像が表示される。また、垂直ブランキング期間においては、垂直ブランキング領域BD1に副画像が表示される。
In the vertical image display period, the main image is displayed in the
ここで、垂直画像表示期間は、レーザビームが水平ブランキング領域BD21の左上の頂点から水平ブランキング領域BD22の右下の頂点まで走査される期間である。また、垂直ブランキング期間は、レーザビームが垂直ブランキング領域BD11の左上の頂点から右下の頂点まで走査される期間と、レーザビームが垂直ブランキング領域BD12の左上の頂点から右下の頂点まで走査される期間とからなる。 Here, the vertical image display period is a period during which the laser beam is scanned from the upper left vertex of the horizontal blanking region BD21 to the lower right vertex of the horizontal blanking region BD22. The vertical blanking period includes a period during which the laser beam is scanned from the upper left vertex to the lower right vertex of the vertical blanking region BD11, and a laser beam from the upper left vertex to the lower right vertex of the vertical blanking region BD12. Scanning period.
次に、画像表示装置1の動作について説明する。電源が投入されると、システムコントローラ14は、表示コントローラ5に、ブルーバック画像データをキャラクターメモリ3からラインバッファメモリ4へ出力するように指示する。また、同時に、システムコントローラ14は、動作状態検出部13から画像表示装置1が属するクラスを示すクラスデータを受け取り、表示コントローラ5に、キャラクターメモリ3からクラスデータを示す副画像データをラインバッファメモリ4に出力するように指示する。
Next, the operation of the image display device 1 will be described. When the power is turned on, the
ラインバッファメモリ4への画像データの書き込みについては、ラインバッファメモリ4の記憶領域を主画像記憶領域と副画像記憶領域とに分け、垂直画像表示期間においては、主画像記憶領域にブルーバック画像データを書き込み、副画像記憶領域には副画像データを書き込む。また、垂直ブランキング期間においては、ラインバッファメモリ4の全領域に副画像データを書き込む。 For the writing of image data to the line buffer memory 4, the storage area of the line buffer memory 4 is divided into a main image storage area and a sub image storage area, and in the vertical image display period, blue background image data is stored in the main image storage area. And the sub image data is written in the sub image storage area. In the vertical blanking period, the sub image data is written in the entire area of the line buffer memory 4.
変調器6は、レーザ光源7を発振させ、ラインバッファメモリ4から画像データを1画素単位で読み出し、読み出した画像データを用いてレーザ光源7から射出されるレーザビームを変調する。
The
レーザ光源7から射出された3本のレーザビームはハーフミラー8により一本のレーザビームWに合波され、ミラー部16に入射する。
The three laser beams emitted from the
レーザビームWは、走査駆動されるミラー部16によりラスター走査され、スクリーン10上に投影される。これにより、ブルーバック画像が画像表示領域17に表示され、副画像データがブランキング領域BDに表示される。
The laser beam W is raster-scanned by the scanning-driven
図6は、スクリーン10に表示される副画像の一例を示した図である。図6の例では、画像表示装置1の属するクラスを示す「Class3」の文字と、この文字の背景画像とからなる副画像が表示されている。背景画像としては、ブルーバック画像とは異なる色(例えば赤色等)のベタ画像や、紋様の画像を採用することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a sub-image displayed on the
次に、フレームメモリ2は、1フレーム分の主画像データを記憶する。次に、表示コントローラ5は、垂直画像表示期間において、ラインバッファメモリ4の主画像記憶領域にブルーバック画像データの代わりにフレームメモリ2に記憶された主画像データを1ライン単位で順次に書き込む。これにより、画像表示領域17に主画像が表示される。副画像記憶領域には、垂直ブランキング期間と同様、副画像データを1ライン単位で順次に書き込む。これにより、ブランキング領域BDには、副画像が表示される。
Next, the frame memory 2 stores main image data for one frame. Next, in the vertical image display period, the display controller 5 sequentially writes the main image data stored in the frame memory 2 in the unit of one line in the main image storage area of the line buffer memory 4 instead of the blue back image data. As a result, the main image is displayed in the
次に、システムコントローラ14は、動作状態検出部13からレーザ光源7の異常を示す信号、又はミラー部16の異常を示す信号が出力されると、レーザ光源7の異常時に表示する副画像データ、又はミラー部16の異常時に表示する副画像データをキャラクターメモリ3から読み出してラインバッファメモリ4に書き込ませるように表示コントローラ5に指示する。
Next, when a signal indicating abnormality of the
ここで、レーザ光源7に異常が発生している場合は、ブランキング領域BDには、例えば「レーザ光源に異常が発生しています。」というような文言や、レーザビームの強度を示すデータが表示される。また、光スキャナ9に異常が発生している場合は、ブランキング領域BDには、例えば「スキャナに異常が発生しています。」という文言や、レーザビームの垂直方向及び水平方向の走査幅を示すデータや、レーザビームの垂直方向及び水平方向の走査幅の基準走査幅に対する比率を示すデータ等が表示される。
Here, when an abnormality has occurred in the
また、以下のような副画像の表示態様を採用してもよい。まず、電源投入時に、スクリーン10に、「この装置は、レーザビームを用いて画像を表示しています。レーザビームが直接眼に入ると危険です。そのことを喚起するために、スクリーンの周囲に模様や色を付した画像を表示しています。」というような文言を表示する。そして、主画像の表示が開始されると、ブランキング領域BDに模様からなる副画像を表示することで、観客にレーザビームの危険性を喚起してもよい。
Further, the following sub-image display modes may be employed. First, when the power is turned on, the
以上の動作により、主画像を観覧する観客は、主画像を欠けることなく鑑賞でき、同時にブランキング領域BDに表示される副画像により画像表示装置1の動作状態を常に認識することができる。 With the above operation, a spectator viewing the main image can view the main image without missing, and at the same time can always recognize the operation state of the image display device 1 from the sub-image displayed in the blanking area BD.
なお、画像表示装置1は下記の形態を採用してもよい。 The image display device 1 may adopt the following form.
(1)上記説明では、ブランキング領域BDの全域に副画像を表示する態様を示したが、これに限定されず、水平ブランキング領域BD2のみに副画像を表示してもよいし、垂直ブランキング領域BD1のみに副画像を表示してもよい。 (1) In the above description, a mode in which a sub-image is displayed in the entire blanking area BD has been described. However, the present invention is not limited to this, and the sub-image may be displayed only in the horizontal blanking area BD2, or a vertical blanking area may be displayed. The sub image may be displayed only in the ranking area BD1.
(2)上記説明では、レーザ光源7又は光スキャナ9に異常が発生した場合に、レーザ光源7の動作状態又は光スキャナ9の動作状態を示す画像を表示するようにしたが、これに限定されない。例えば、レーザ光源7又は光スキャナ9の異常の有無に関わらず、常時、レーザ光源7の動作状態又は光スキャナ9の動作状態を表示してもよい。
(2) In the above description, when an abnormality occurs in the
(3)上記説明では、レーザ光源7又は光スキャナ9の動作状態を表示したが、これに限定されない。例えば、レーザビームにより画像を表示していることのみを観客に知らせるようにしてもよい。この場合、動作状態検出部13を省略し、ブランキング領域BDに所定の副画像を表示すればよい。
(3) In the above description, the operating state of the
(4)図1に示す変調器6として、AOM(Acoustic Optical Modulator)を採用してもよい。この場合、変調器6r,6g,6bをレーザ光源7r,7g,7bとハーフミラー8r,8g,8bとの間に設置すればよい。
(4) As the
(5)ブランキング領域BDは、先述のように走査領域18の端部において、水平走査速度が極端に低下し、また垂直走査は直線性が低下しているため、文字等の正確な表示が困難であれば、紋様や特定色のみからなる画像を副画像として表示してもよい。
(5) In the blanking area BD, as described above, the horizontal scanning speed is extremely reduced at the end of the
6,6r,6g,6b 変調器
7,7r,7g,7b レーザ光源
8,8r,8g,8b ハーフミラー
9 光スキャナ
10 スクリーン
14 システムコントローラ
15 2次元走査ミラー
16 ミラー部
17 画像表示領域
18 走査領域
100 レーザ制御部
120 同期信号出力部
BD ブランキング領域
BD1 垂直ブランキング領域
BD2 水平ブランキング領域
6, 6r, 6g,
Claims (7)
前記レーザビームの強度を主画像の画像データで変調するレーザ制御部と、
前記レーザビームを走査する走査部とを備え、
前記レーザ制御部は、前記レーザビームの強度を、前記レーザビームの危険性を喚起するための副画像の画像データで変調することを特徴とする画像表示装置。 A laser light source for emitting a laser beam;
A laser controller that modulates the intensity of the laser beam with image data of a main image;
A scanning unit that scans the laser beam,
The laser control unit modulates the intensity of the laser beam with image data of a sub-image for raising the danger of the laser beam.
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