JP2010243809A - Image display device - Google Patents

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Tetsuro Yamazaki
哲朗 山▲崎▼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device capable of displaying bright images while securing safety. <P>SOLUTION: The image display device includes: a laser beam source device; a modulator for modulating light emitted from the laser beam source device matched with an effective display period T<SB>1</SB>shorter than a reference display period T<SB>0</SB>determined by a refresh rate of input images; and a scanning optical system for scanning the light modulated by the modulator on a surface to be scanned matched with the effective display period T<SB>1</SB>. The output P<SB>1</SB>of the light emitted from the scanning optical system is set on the basis of the ratio between the reference display period T<SB>0</SB>and the effective display period T<SB>1</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device.

従来から、大画面の画像表示が可能な画像表示装置の1つとして、走査型のプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1)。走査型のプロジェクターは、変調されたレーザー光を被走査面上でラスタースキャンすることにより、画像を表示するものである。走査型のプロジェクターによれば、レーザー光の供給を停止することで完全な黒を表現することができる。したがって、液晶ライトバルブを用いたプロジェクター等と比べてコントラストを格段に高くすることができる。また、レーザー光は、単一波長であるために色純度が高く、コヒーレンスが高いためにビームを整形しやすい。以上のように走査型のプロジェクターは、高コントラスト、高色再現性及び高解像度を実現する画像表示装置として期待されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning projector is known as one of image display apparatuses capable of displaying a large screen (for example, Patent Document 1). A scanning projector displays an image by raster-scanning modulated laser light on a surface to be scanned. According to the scanning projector, complete black can be expressed by stopping the supply of laser light. Therefore, the contrast can be remarkably increased as compared with a projector using a liquid crystal light valve. In addition, since laser light has a single wavelength, it has high color purity and high coherence, so that it is easy to shape the beam. As described above, the scanning projector is expected as an image display device that realizes high contrast, high color reproducibility, and high resolution.

また、走査型のプロジェクターは、投射レンズが不要であること、液晶ライトバルブ等の代わりに変調回路により階調調整が可能であること等により、格段に小型にすることができる。小型のプロジェクターの具体的な用途として、例えば、携帯電話や携帯情報端末(PDA)等に小型のプロジェクターを内蔵、あるいは外付けして表示を拡大する用途が考えられる。携帯型の電子機器は、携帯性を向上させる観点から表示部が小さくなっているが、小型のプロジェクターにより表示を拡大して見やすくすることができる。これにより、手軽に複数人数で同じ画像を観賞することも可能になる。     Further, the scanning projector can be remarkably reduced in size because a projection lens is not required and gradation adjustment can be performed by a modulation circuit instead of a liquid crystal light valve or the like. As a specific application of a small projector, for example, a use of enlarging display by incorporating or externally attaching a small projector in a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), or the like can be considered. In a portable electronic device, the display unit is small from the viewpoint of improving portability, but the display can be enlarged by a small projector for easy viewing. This makes it possible to easily view the same image by a plurality of people.

ところで、レーザー光を射出する装置には、安全性の規格(クラス)が設けられている。プロジェクターにあっては、スクリーン等で拡散されて間接的に瞳に入射する光(画像)が安全上の問題を生じないように、レーザー光の出力が設定される。また、例えばレーザー光の射出部を覗き込むこと等により直接的にレーザー光が瞳に入射する場合も考慮して、レーザー光の出力が設定される。小型のプロジェクターにあっては、幅広い年齢層の使用が想定されるため、最も安全なレベルのクラス(例えば、国際基準IEC−60825 Amd.2 クラスI)に準拠した出力にすることが好ましいと考えられる。   By the way, a safety standard (class) is provided for an apparatus that emits laser light. In the projector, the output of the laser beam is set so that the light (image) diffused by the screen or the like and indirectly incident on the pupil does not cause a safety problem. Further, the output of the laser light is set in consideration of the case where the laser light is directly incident on the pupil, for example, by looking into the laser light emitting portion. Since small projectors are expected to be used by a wide range of age groups, it is preferable that the output conforms to the safest level class (for example, international standard IEC-60825 Amd.2 Class I). It is done.

携帯可能な寸法のレーザー光源装置の光量としては、数十〜数百ルーメン程度にすることが可能である。しかしながら、従来の走査型のプロジェクターにおいて、クラスIを満たすようにレーザー光の出力を設定すると、レーザー光の光量の上限値は10ルーメン程度になる。このような光量で良好な画像を表示するには、室外の外光条件では画面の対角が数インチ程度、室内の外光条件では画面の対角が10数インチ程度になってしまう。このように、携帯型のプロジェクターにあっては、安全性の観点で利便性を十分に活かすことが難しい。   The amount of light of the portable laser light source device can be set to several tens to several hundreds of lumens. However, in the conventional scanning projector, when the laser light output is set so as to satisfy Class I, the upper limit value of the light amount of the laser light is about 10 lumens. In order to display a good image with such a light amount, the diagonal of the screen is about several inches under the outdoor light condition, and the diagonal of the screen is about several ten inches under the outdoor light condition. Thus, it is difficult for a portable projector to make full use of convenience from the viewpoint of safety.

安全性を確保しつつ高輝度の画像を表示可能にする技術として、特許文献2に開示されている技術が考えられる。特許文献2では、レーザー光の射出部からスクリーンまでの射出光路における物体の有無を検出する検出機構を設けている。検出機構により物体が検出されると、レーザー光の光量が調整されるようになっている。   As a technique for enabling display of a high-luminance image while ensuring safety, a technique disclosed in Patent Document 2 is conceivable. In Patent Document 2, a detection mechanism is provided that detects the presence or absence of an object in the emission light path from the laser light emission part to the screen. When an object is detected by the detection mechanism, the amount of laser light is adjusted.

特開平1−245780号公報JP-A-1-245780 特開2005−31530号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-31530

特許文献2の技術によれば、射出光路に人がいない場合に、レーザー光の出力を直接光の安全基準以上であって間接光の安全基準以下に設定することができ、高輝度の画像を表示可能であるように思われる。しかしながら、実際に光量調整を良好に行わせることは、以下の理由により難しい。   According to the technique of Patent Document 2, when there is no person in the emission optical path, the output of the laser light can be set to be higher than the safety standard for direct light and lower than the safety standard for indirect light. Seems to be displayable. However, it is difficult to actually perform the light amount adjustment favorably for the following reason.

射出光路に人が存在していても人が射出部に背を向けている場合や、射出光路に人以外の物体が存在する場合等には、光量調整が不要であると考えられる。光量調整が不要である場合に光量調整がなされると、良好に画像表示を行うことができなくなる。一方、人の存在を正確に検出させるためには検出機構が複雑になり、コストが高騰してしまうことや携帯性が低下すること等の不都合がある。人であるか否かを高精度に判定させると判定に要する処理時間が長くなり、レーザー光の光量調整が間に合わなくなるおそれもある。   Even when a person is present in the emission optical path, it is considered that the light amount adjustment is unnecessary when the person is turning his back to the emission unit or when an object other than a person exists in the emission optical path. If the light amount adjustment is performed when the light amount adjustment is unnecessary, it becomes impossible to display an image satisfactorily. On the other hand, in order to accurately detect the presence of a person, the detection mechanism becomes complicated, and there are disadvantages such as an increase in cost and a decrease in portability. If it is determined with high accuracy whether it is a person or not, the processing time required for the determination becomes long, and there is a possibility that the adjustment of the light amount of the laser light may not be in time.

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、安全性を確保しつつ明るい画像を表示可能な画像表示装置を提供することを目的の1つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image display device capable of displaying a bright image while ensuring safety.

本発明の画像表示装置は、レーザー光源装置と、入力画像のリフレッシュレートより定まる基準表示期間よりも短期間の実効表示期間に整合させて前記レーザー光源装置から射出される光を変調する変調装置と、前記変調装置により変調された光を前記実効表示期間に整合させて被走査面上で走査させる走査光学系と、を含み、前記走査光学系から射出される光の出力は、前記基準表示期間に対する前記実効表示期間の比率に基づいて設定されることを特徴とする。   An image display device of the present invention includes a laser light source device, and a modulation device that modulates light emitted from the laser light source device in alignment with an effective display period shorter than a reference display period determined by a refresh rate of an input image. A scanning optical system that scans a surface to be scanned in alignment with the light that is modulated by the modulation device, and the output of the light emitted from the scanning optical system is the reference display period It is set based on the ratio of the effective display period to.

人間の瞳に光が入射する期間が長くなるほど、また瞳に入射する光の出力が高くなるほど、瞳が単位時間に受けるエネルギーが多くなる。前記のようにすれば、実効表示期間に整合させてレーザー光源から射出される光が変調され、変調された光が実効表示期間に整合させて走査される。したがって、1フレームの画像が表示される期間が、基準表示期間よりも短期間である実効表示期間となり、画像表示装置から射出された光が瞳に直接的に入射してしまった場合でも、瞳に直接光が入射する期間が短くなり、瞳が単位時間に受けるエネルギー量が減少する。よって、瞳が受けるエネルギーが減少した分だけ走査光学系から射出される光の出力を高くすることができ、表示された画像がBroca‐Sulzer効果によって物理的輝度よりも明るく視覚される。以上のように、本発明の画像表示装置は、安全性を確保しつつ明るい画像を表示することができる。   The longer the period during which light enters the human pupil and the higher the output of light incident on the pupil, the more energy the pupil receives per unit time. According to the above, the light emitted from the laser light source is modulated in alignment with the effective display period, and the modulated light is scanned in alignment with the effective display period. Therefore, the period in which an image of one frame is displayed is an effective display period that is shorter than the reference display period, and even when light emitted from the image display device is directly incident on the pupil, The period during which light is directly incident on becomes shorter, and the amount of energy received by the pupil per unit time is reduced. Therefore, the output of light emitted from the scanning optical system can be increased by the amount of energy received by the pupil, and the displayed image is viewed brighter than the physical luminance by the Broca-Sulzer effect. As described above, the image display device of the present invention can display a bright image while ensuring safety.

また、前記走査光学系は、前記入力画像に含まれる画素が時間的に連続して表示されて並ぶ主走査方向において前記変調装置により変調された光を走査させる主走査ミラーを有し、前記入力画像のリフレッシュレートを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記実効表示期間を規定する実効リフレッシュレートを設定する設定部と、を含み、前記主走査ミラーが前記実効リフレッシュレートに基づいて駆動され、前記変調装置が前記リフレッシュレートに対する前記実効リフレッシュレートの比率に基づいて前記レーザー光源装置から射出される光の出力を調整する構成にしてもよい。   In addition, the scanning optical system includes a main scanning mirror that scans light modulated by the modulation device in a main scanning direction in which pixels included in the input image are sequentially displayed and arranged in time. A detection unit that detects a refresh rate of an image; and a setting unit that sets an effective refresh rate that defines the effective display period based on a detection result of the detection unit, wherein the main scanning mirror includes the effective refresh rate. The modulation device may be configured to adjust the output of the light emitted from the laser light source device based on the ratio of the effective refresh rate to the refresh rate.

このようにすれば、検出部が入力画像のリフレッシュレートを検出し、設定部が実効リフレッシュレートを設定される。変調装置が、リフレッシュレートに対する実効リフレッシュレートの比率に基づいて、レーザー光源装置から射出される光の出力を調整するので、入力画像のリフレッシュレートに応じてレーザー光源装置から射出される光の出力が調整される。これにより、瞳が単位時間に受けるエネルギー量が減少し、安全性を確保しつつ明るい画像を表示することができる。   In this way, the detection unit detects the refresh rate of the input image, and the setting unit sets the effective refresh rate. Since the modulation device adjusts the output of the light emitted from the laser light source device based on the ratio of the effective refresh rate to the refresh rate, the output of the light emitted from the laser light source device according to the refresh rate of the input image is Adjusted. As a result, the amount of energy received by the pupil per unit time is reduced, and a bright image can be displayed while ensuring safety.

また、前記実効表示期間が前記基準表示期間の半分以下になっているとともに、前記入力画像の今回フレームを表示する期間と前記入力画像の次回フレームを表示する期間との間に、前記入力画像の今回フレーム又は前記入力画像の次回フレームを表示する期間を含んでいる構成にしてもよい。   In addition, the effective display period is less than half of the reference display period, and between the period for displaying the current frame of the input image and the period for displaying the next frame of the input image, It may be configured to include a period for displaying the current frame or the next frame of the input image.

このようにすれば、今回フレームの表示期間と、次回フレームの表示期間との間に、今回フレーム又は次回フレームの入力画像が表示される。したがって、物理的輝度を高くなり、明るい画像を表示することができる。   In this way, the input image of the current frame or the next frame is displayed between the display period of the current frame and the display period of the next frame. Therefore, the physical brightness is increased and a bright image can be displayed.

また、前記実効表示期間が前記基準表示期間の半分以下になっているとともに、前記入力画像の今回フレームを表示する期間と前記入力画像の次回フレームを表示する期間との間に、前記入力画像の今回フレームと前記入力画像の次回フレームとにより定まる中間フレームの画像を表示する期間を含んでいる構成にしてもよい。   In addition, the effective display period is less than half of the reference display period, and between the period for displaying the current frame of the input image and the period for displaying the next frame of the input image, It may be configured to include a period for displaying an intermediate frame image determined by the current frame and the next frame of the input image.

このようにすれば、今回フレームの表示期間と、次回フレームの表示期間との間に、中間フレームの画像が表示される。したがって、物理的輝度を高くなり、明るい画像を表示することができる。また、中間フレームの画像として、今回フレームと前回フレームとの補間画像を表示することができ、高品質な画像を表示することができる。   In this way, an intermediate frame image is displayed between the current frame display period and the next frame display period. Therefore, the physical brightness is increased and a bright image can be displayed. Further, an interpolated image between the current frame and the previous frame can be displayed as an intermediate frame image, and a high-quality image can be displayed.

また、前記レーザー光源装置と前記変調装置と前記走査光学系とを含んだ画像表示系を複数含み、前記入力画像が複数の分割画像に分割されて表示されるとともに前記複数の分割画像の各々が前記複数の画像表示系の各々により表示されるようになっており、前記複数の画像表示系から射出される複数の光が、安全基準により定まる検査領域に同時に入射しないように、前記複数の光の間隔が調整されていてもよい。   The image display system includes a plurality of image display systems including the laser light source device, the modulation device, and the scanning optical system, and the input image is displayed by being divided into a plurality of divided images, and each of the plurality of divided images is displayed. Displayed by each of the plurality of image display systems, and the plurality of lights so that the plurality of lights emitted from the plurality of image display systems do not simultaneously enter an inspection region determined by safety standards. The interval may be adjusted.

このようにすれば、複数の画像表示系から射出される複数の光が検査領域に同時に入射しないので、1つの画像表示系から射出される光により安全基準を満たせばよく、安全性を確保することが容易になる。また、複数の画像表示系により入力画像が表示されるので、実効表示期間を基準表示期間に対して短くすることが容易になり、実効表示期間が短縮された分だけ走査光学系から射出される光の出力を高くすることができる。   In this way, since a plurality of lights emitted from a plurality of image display systems do not enter the inspection region at the same time, it is only necessary to satisfy safety standards with light emitted from one image display system, thereby ensuring safety. It becomes easy. Further, since the input image is displayed by a plurality of image display systems, it becomes easy to shorten the effective display period with respect to the reference display period, and the effective optical display period is emitted from the scanning optical system by the reduced amount. The light output can be increased.

前記複数の分割画像の数をnとし、前記入力画像の走査周波数をfとすると、前記走査光学系がf/nよりも大きい周波数で駆動される構成にしてもよい。
このようにすれば、画像表示系が1系統である場合に比べて、画像表示系全体での光量が大きくなり、明るい画像を表示することができる。
If the number of the plurality of divided images is n and the scanning frequency of the input image is f, the scanning optical system may be driven at a frequency higher than f / n.
In this way, the amount of light in the entire image display system is increased as compared with the case where the image display system is one system, and a bright image can be displayed.

第1実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the projector which concerns on 1st Embodiment. (a)は画像表示方法の説明図、(b)は画像例の平面図、(c)、(d)は、射出光の出力の時間変化を示す説明図である。(A) is explanatory drawing of an image display method, (b) is a top view of an example of an image, (c), (d) is explanatory drawing which shows the time change of the output of an emitted light. (a)は瞳に直接光が入射する場合の位置関係を示す説明図、(b)、(c)は瞳への入射光の出力の時間変化を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the positional relationship when light injects into a pupil directly, (b), (c) is explanatory drawing which shows the time change of the output of the incident light to a pupil. (a)は第2実施形態の画像信号処理系を示す模式図、(b)は射出光の出力の時間変化を示す説明図、(c)は瞳への入射光の出力の時間変化を示す説明図である。(A) is a schematic diagram showing an image signal processing system of the second embodiment, (b) is an explanatory diagram showing a temporal change in the output of the emitted light, and (c) shows a temporal change in the output of the incident light to the pupil. It is explanatory drawing. 第3実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the projector which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態における射出光の位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of the emitted light in 3rd Embodiment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings used for explanation, in order to show characteristic parts in an easy-to-understand manner, dimensions and scales of structures in the drawings may be different from actual structures. In addition, in the embodiment, the same components are illustrated with the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター1の概略構成を示す模式図、図2(a)は、プロジェクター1により画像が表示される仕組みを示す説明図、図2(b)は、表示される画像の一例を示す平面図、図2(c)、(d)は、プロジェクター1から射出される光の出力の時間変化を示す説明図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the projector 1 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2A is an explanatory diagram illustrating a mechanism for displaying an image by the projector 1, and FIG. FIGS. 2C and 2D are explanatory views showing temporal changes in the output of light emitted from the projector 1. FIG.

図1に示すように、プロジェクター1は、画像信号処理系10、レーザー光源装置11、リレー光学系12、走査光学系13を含んでいる。プロジェクター1は、概略すると以下のように動作する。   As shown in FIG. 1, the projector 1 includes an image signal processing system 10, a laser light source device 11, a relay optical system 12, and a scanning optical system 13. The projector 1 generally operates as follows.

PC等の信号源8から入力画像に対応した電気信号が供給されると、この電気信号は画像信号処理系10により処理されて、レーザー光源装置11や走査光学系13に出力される。レーザー光源装置11は、電気信号に応じて階調が時間変化する光Lを射出する。光Lは、リレー光学系12を経て走査光学系13に入射する。走査光学系13に入射した光Lは、走査光学系13により壁やスクリーン等の被走査面9に向けて射出される。   When an electrical signal corresponding to the input image is supplied from a signal source 8 such as a PC, the electrical signal is processed by the image signal processing system 10 and output to the laser light source device 11 and the scanning optical system 13. The laser light source device 11 emits light L whose gradation changes with time in accordance with an electrical signal. The light L enters the scanning optical system 13 via the relay optical system 12. The light L incident on the scanning optical system 13 is emitted by the scanning optical system 13 toward the surface to be scanned 9 such as a wall or a screen.

走査光学系13は、射出する光Lの光軸を電気信号に応じて主走査方向、副走査方向に時間変化させる。主走査方向は、時間的に連続して画素が描画される方向であり、例えば被走査面9における水平方向である。副走査方向は、時間的に連続して描画される複数の画素群(走査ライン)が並ぶ方向であり、例えば被走査面9において水平方向と直交する垂直方向である。このように光Lが被走査面9を走査することにより、被走査面9に画像が描画(表示)される。プロジェクター1は、通常表示モードと高輝度表示モードとを切替可能になっている。以下、プロジェクター1の構成要素を詳しく説明する。   The scanning optical system 13 temporally changes the optical axis of the emitted light L in the main scanning direction and the sub-scanning direction according to the electric signal. The main scanning direction is a direction in which pixels are drawn continuously in time, for example, a horizontal direction on the surface 9 to be scanned. The sub-scanning direction is a direction in which a plurality of pixel groups (scanning lines) drawn continuously in time are arranged, for example, a vertical direction orthogonal to the horizontal direction on the scanned surface 9. As the light L scans the scanned surface 9 in this way, an image is drawn (displayed) on the scanned surface 9. The projector 1 can be switched between a normal display mode and a high luminance display mode. Hereinafter, the components of the projector 1 will be described in detail.

画像信号処理系10は、インターフェース(検出部)101、画像信号処理回路102、変調回路(変調装置)103、タイミング生成回路(設定部)104、及びミラー駆動回路105を含んでいる。インターフェース101は、信号源8から画像信号や同期信号を含んだ電気信号を受け取り、この電気信号を画像信号と同期信号とに分離する。画像信号には、入力画像の画素ごとの階調データが含まれている。同期信号には、入力画像の画素数やリフレッシュレート等のデータが含まれている。分離された画像信号は、画像信号処理回路102に出力される。分離された同期信号は、タイミング生成回路104に出力される。   The image signal processing system 10 includes an interface (detection unit) 101, an image signal processing circuit 102, a modulation circuit (modulation device) 103, a timing generation circuit (setting unit) 104, and a mirror drive circuit 105. The interface 101 receives an electrical signal including an image signal and a synchronization signal from the signal source 8 and separates the electrical signal into an image signal and a synchronization signal. The image signal includes gradation data for each pixel of the input image. The synchronization signal includes data such as the number of pixels of the input image and the refresh rate. The separated image signal is output to the image signal processing circuit 102. The separated synchronization signal is output to the timing generation circuit 104.

タイミング生成回路104は、入力画像の画素数やリフレッシュレート、走査方式等に応じて、画素ごとの表示タイミングを示すタイミング信号を生成する。タイミング信号により、画像信号をプロジェクター1の走査方式に整合した形式に変換することが可能になっている。タイミング生成回路104は、高輝度表示モードでは、入力画像のフレッシュレートよりも高周波数である実効リフレッシュレートを設定する。タイミング生成回路104は、表示される画像が実効リフレッシュレートで書換えられるようにタイミング信号を生成する。タイミング信号は、画像信号処理回路102やミラー駆動回路105に出力される。   The timing generation circuit 104 generates a timing signal indicating the display timing for each pixel according to the number of pixels of the input image, the refresh rate, the scanning method, and the like. With the timing signal, the image signal can be converted into a format that matches the scanning method of the projector 1. The timing generation circuit 104 sets an effective refresh rate that is higher in frequency than the fresh rate of the input image in the high luminance display mode. The timing generation circuit 104 generates a timing signal so that a displayed image is rewritten at an effective refresh rate. The timing signal is output to the image signal processing circuit 102 and the mirror driving circuit 105.

ここでは、入力画像がXGA形式であり、画素数が1024×768であるとする。1024個の画素が並ぶ方向が主走査方向に設定されており、フレームレートが60フレーム毎秒(60fps)であるとする。また、主走査方向において一方から他方に向かう往路での走査(往路)、他方から一方に向かう復路での走査の双方において画像を描画する走査方式であるとする。   Here, it is assumed that the input image is in XGA format and the number of pixels is 1024 × 768. The direction in which 1024 pixels are arranged is set as the main scanning direction, and the frame rate is 60 frames per second (60 fps). Further, it is assumed that the scanning method draws an image in both of the scanning in the forward path from one side to the other in the main scanning direction (forward path) and the scanning in the backward path from the other side to the other.

このような条件では、リフレッシュレートが60Hzであり、リフレッシュレートに対応する1フレームの表示期間(基準表示期間)が1/60秒である。タイミング生成回路104は、例えばリフレッシュレートの2倍の周波数(120Hz)を実効リフレッシュレートとしてタイミング信号を生成する。実効リフレッシュレートに対応する1フレームの表示期間(実効表示期間)は、1/120秒である。   Under such conditions, the refresh rate is 60 Hz, and the display period (reference display period) of one frame corresponding to the refresh rate is 1/60 second. The timing generation circuit 104 generates a timing signal using, for example, a frequency (120 Hz) twice the refresh rate as an effective refresh rate. The display period (effective display period) for one frame corresponding to the effective refresh rate is 1/120 seconds.

画像信号処理回路102は、画像信号にガンマ処理等の各種画像処理を行う。また、画像信号処理回路102は、画像信号に含まれる階調データが走査方式に整合した時間順次で変調回路103に出力されるように、タイミング信号に基づいて画像信号を調整する。例えば、入力画像の1フレームに含まれる複数の画素について階調データをフレームバッファに記憶させておき、階調データを走査される時間順次で読み出して、変調回路103に出力する。前記のように、往路の走査と復路の走査とで画像を描画する場合には、例えば、往路と復路とでフレームバッファからデータを読み出す順番を反転させる。   The image signal processing circuit 102 performs various image processing such as gamma processing on the image signal. Further, the image signal processing circuit 102 adjusts the image signal based on the timing signal so that the gradation data included in the image signal is output to the modulation circuit 103 in a time sequential manner matching the scanning method. For example, gradation data is stored in a frame buffer for a plurality of pixels included in one frame of the input image, and the gradation data is read sequentially in scanning time and output to the modulation circuit 103. As described above, when an image is drawn by forward scanning and backward scanning, for example, the order of reading data from the frame buffer is reversed between the forward scanning and the backward scanning.

変調回路103は、レーザー光源装置11から射出される光Lの光量が画素ごとの階調に対応して時間変化するように、画像信号に基づいてレーザー光源装置11の出力を調整する。高輝度表示モードでは、表示される画像が実効リフレッシュレートで書換えられるようにタイミング信号が生成されており、変調回路103は、実効表示期間で1フレームが表示されるように出力調整を行う。ここでは、画素数を1024×768、実効リフレッシュレートを120Hzとしているので、帰線時間を無視して単純計算すると出力調整の周波数は94.4MHz程度である。この周波数の逆数が1画素あたりの描画時間に相当する。   The modulation circuit 103 adjusts the output of the laser light source device 11 based on the image signal so that the light amount of the light L emitted from the laser light source device 11 changes with time according to the gradation for each pixel. In the high luminance display mode, the timing signal is generated so that the displayed image is rewritten at the effective refresh rate, and the modulation circuit 103 performs output adjustment so that one frame is displayed in the effective display period. Here, since the number of pixels is 1024 × 768 and the effective refresh rate is 120 Hz, the frequency of output adjustment is about 94.4 MHz when simply calculated while ignoring the blanking time. The reciprocal of this frequency corresponds to the drawing time per pixel.

また、変調回路103は、リフレッシュレートに対する実効リフレッシュレートの比率N(ここでは、120/60=2)に応じて、以下のようにレーザー光源装置11の出力を調整する。リフレッシュレートで画像を表示する場合の出力を基準出力、実効リフレッシュレートで画像を表示する場合の出力を実効出力と称する。変調回路103は、1より大きく比率N(ここでは2)以下の範囲内に設定された係数と、基準出力との積を実効出力とし、レーザー光源装置11の出力を実効出力に調整する。ここでは、係数が2に設定されており、実効出力が基準出力の2倍になるように出力が調整される。   Also, the modulation circuit 103 adjusts the output of the laser light source device 11 as follows according to the ratio N (120/60 = 2 in this case) of the effective refresh rate to the refresh rate. An output when an image is displayed at a refresh rate is referred to as a reference output, and an output when an image is displayed at an effective refresh rate is referred to as an effective output. The modulation circuit 103 adjusts the output of the laser light source device 11 to the effective output by setting the product of the coefficient set within the range of greater than 1 and less than or equal to the ratio N (here 2) and the reference output as the effective output. Here, the coefficient is set to 2, and the output is adjusted so that the effective output is twice the reference output.

レーザー光源装置11は、その詳細な構成を図示しないが、射出光の波長が異なる複数の半導体レーザー素子を含んでいる。変調回路103は、複数の半導体レーザー素子のそれぞれに対して出力を調整する。複数の半導体レーザー素子から射出された光は、ダイクロイックミラー等の色合成素子により合成され、合成された光Lがレーザー光源装置11から射出される。   Although the detailed configuration of the laser light source device 11 is not shown, the laser light source device 11 includes a plurality of semiconductor laser elements having different wavelengths of emitted light. The modulation circuit 103 adjusts the output for each of the plurality of semiconductor laser elements. Light emitted from the plurality of semiconductor laser elements is synthesized by a color synthesis element such as a dichroic mirror, and the synthesized light L is emitted from the laser light source device 11.

リレー光学系12は、コリメート光学系121及び集光光学系122を含んでいる。レーザー光源装置11から射出された光Lは、コリメート光学系121により平行化された後に、集光光学系122により集光される。リレー光学系12に関しては、レーザー光源装置11の配光特性等に応じて適宜変更することができる。例えば、光源装置から射出される光の平行度が極めて高い場合には、リレー光学系12を簡略化、あるいは省略することもできる。また、光源から射出される光の光軸に直交する面における光束の断面形状や寸法を調整する機能(ビーム成形機能)等をリレー光学系12に持たせてもよい。   The relay optical system 12 includes a collimating optical system 121 and a condensing optical system 122. The light L emitted from the laser light source device 11 is collimated by the collimating optical system 121 and then condensed by the condensing optical system 122. The relay optical system 12 can be changed as appropriate according to the light distribution characteristics of the laser light source device 11 and the like. For example, when the parallelism of the light emitted from the light source device is extremely high, the relay optical system 12 can be simplified or omitted. In addition, the relay optical system 12 may be provided with a function (beam shaping function) for adjusting the cross-sectional shape and size of the light beam in a plane orthogonal to the optical axis of the light emitted from the light source.

ミラー駆動回路105は、第1偏向ミラー131、第2偏向ミラー132の駆動信号をタイミング信号に基づいて生成し、駆動信号を走査光学系13に出力する。ここでは、走査ラインが768本、実効リフレッシュレートが120Hzであるので、走査ライン一本あたりの走査時間は、帰線時間を無視して単純計算すると1/92160秒である。往路の走査、復路の走査がそれぞれ1本の走査ラインと対応するので、主走査方向の走査周波数は、46080Hz程度である。   The mirror drive circuit 105 generates drive signals for the first deflection mirror 131 and the second deflection mirror 132 based on the timing signal, and outputs the drive signals to the scanning optical system 13. Here, since the number of scanning lines is 768 and the effective refresh rate is 120 Hz, the scanning time per scanning line is 1/92160 seconds when simply calculated while ignoring the blanking time. Since the forward scanning and the backward scanning correspond to one scanning line, the scanning frequency in the main scanning direction is about 46,080 Hz.

走査光学系13は、入射光の光軸を主走査方向に変化させる第1偏向ミラー(主走査ミラー)131と、入射光の光軸を副走査方向に変化させる第2偏向ミラー132とを含んでいる。第1偏向ミラー131はMEMS技術等により形成されるマイクロメカニカルミラー等により構成され、第2偏向ミラー132はガルバノミラー等により構成される。   The scanning optical system 13 includes a first deflection mirror (main scanning mirror) 131 that changes the optical axis of incident light in the main scanning direction, and a second deflection mirror 132 that changes the optical axis of incident light in the sub-scanning direction. It is out. The first deflection mirror 131 is configured by a micro mechanical mirror formed by MEMS technology or the like, and the second deflection mirror 132 is configured by a galvano mirror or the like.

第1偏向ミラー131は、ミラー駆動部(図示略)に駆動される。ミラー駆動部は、ミラー駆動回路105から駆動量を受け取り、所定の回転軸まわりに第1偏向ミラー131を駆動量に応じた角速度、振幅で回動させる。ここでは、ミラー駆動部が、第1偏向ミラー131を主走査方向の走査周波数(46080Hz)で駆動する。これにより、第1偏向ミラー131において光が入射する面の法線方向が、入射する光Lの光軸に対して変化し、この面で反射した光の光軸がタイミング信号に基づいて変化する。第2偏向ミラー132は、第1偏向ミラー131と同様にミラー駆動部により駆動される。   The first deflection mirror 131 is driven by a mirror driving unit (not shown). The mirror drive unit receives the drive amount from the mirror drive circuit 105, and rotates the first deflection mirror 131 around the predetermined rotation axis at an angular velocity and amplitude corresponding to the drive amount. Here, the mirror driving unit drives the first deflection mirror 131 at a scanning frequency (46080 Hz) in the main scanning direction. As a result, the normal direction of the surface on which light enters in the first deflection mirror 131 changes with respect to the optical axis of the incident light L, and the optical axis of light reflected by this surface changes based on the timing signal. . The second deflection mirror 132 is driven by the mirror driving unit in the same manner as the first deflection mirror 131.

図2(a)に示すように、走査光学系13から射出された光は、画素P(0,0)から画素P(i,0)の各々の位置に対応して階調が変化しつつ主走査方向に沿ってスクリーンを走査して、第1の走査ラインSLを描画する。第1の走査ラインSLの描画が終了すると、副走査方向における走査位置が第2の走査ラインSLに対応する位置にシフトされた後、主走査方向に沿って第2の走査ラインSLを描画する。以下同様に、主走査方向における走査線の描画と、副走査方向における位置のシフトとを交互に繰り返すことにより、アドレス0〜i(ここではi=1023)、アドレス0〜j(ここではj=767)に対応する画素が描画されて、画像が表示される。 As shown in FIG. 2A, the light emitted from the scanning optical system 13 changes in gradation corresponding to each position from the pixel P (0,0) to the pixel P (i, 0). scanning the screen in the main scanning direction, to draw the first scan line SL 0. When the drawing of the first scan line SL 0 is completed, after the scanning position in the sub-scanning direction are shifted to a position corresponding to the second scan line SL 1, the second scan lines SL along the main scanning direction 1 Draw. Similarly, drawing of scanning lines in the main scanning direction and shifting of the position in the sub-scanning direction are alternately repeated, so that addresses 0 to i (here i = 1023) and addresses 0 to j (here j = 767) is drawn, and an image is displayed.

例えば、図2(b)に示すような画像を表示する場合には、図2(c)、(d)に示すようにレーザー光源装置11の出力を時間変化させる。なお、図2(c)には通常表示モードで画像を表示する場合の出力を図示しており、図2(d)には高輝度表示モードで画像を表示する場合の出力を図示している。   For example, when an image as shown in FIG. 2B is displayed, the output of the laser light source device 11 is changed over time as shown in FIGS. 2C and 2D. Note that FIG. 2C illustrates an output when an image is displayed in the normal display mode, and FIG. 2D illustrates an output when an image is displayed in the high luminance display mode. .

図2(b)に示す画像は、輪郭が略矩形であり、1つの角(図中左上)からその対角(図中右下)に向かうにつれて明るさが増加するグラデーション状の画像である。画像を描画するためには、第1の走査ラインSLを描画する期間において出力を漸次高くする。第1の走査ラインSLと描画方向が反転した第2の走査ラインSLを描画する期間において、出力を漸次低くする。 The image shown in FIG. 2B is a gradation-like image in which the outline is substantially rectangular and the brightness increases from one corner (upper left in the figure) toward the opposite corner (lower right in the figure). To draw an image, to gradually increase the output in the period for drawing the first scan line SL 0. In the period in which the first scanning line SL 0 and the second scanning line SL 1 whose drawing direction is reversed are drawn, the output is gradually lowered.

図2(c)に示すように、リフレッシュレートで画像を表示する場合(通常表示モード)の基準出力の最大値をP、1フレームの表示に要する基準表示期間をTとする。また、図2(d)に示すように、実効リフレッシュレートで画像を表示する場合(高輝度表示モード)の実効出力の最大値をP、1フレームの表示に要する実効表示期間をTとする。実効リフレッシュレートが、リフレッシュレートの2倍に設定されているので、TはTの1/2になる。走査ラインSL〜SLに対応する各々の実効出力が基準出力の2倍になっており、PはPの2倍になる。 As shown in FIG. 2C, when the image is displayed at the refresh rate (normal display mode), the maximum value of the reference output is P 0 and the reference display period required for displaying one frame is T 0 . As shown in FIG. 2D, the maximum value of the effective output when displaying an image at the effective refresh rate (high brightness display mode) is P 1 , and the effective display period required for displaying one frame is T 1 . To do. Since the effective refresh rate is set to twice the refresh rate, T 1 becomes 1/2 of T 0 . Each effective output corresponding to the scanning lines SL 0 to SL j is twice the reference output, and P 1 is twice P 0 .

通常のプロジェクターは、リフレッシュレートで画像が表示されるようになっており、レーザー光源装置の出力が所定の安全基準値に設定されている。安全基準値は、例えば、国際基準IEC−60825 Amd.2 クラスIに規定される値である。このようにして設定されたレーザー光源装置の出力が、通常表示モードにおける基準出力である。   An ordinary projector displays an image at a refresh rate, and the output of the laser light source device is set to a predetermined safety reference value. The safety standard value is, for example, the international standard IEC-60825 Amd. 2 Value specified for Class I. The output of the laser light source device set in this way is the reference output in the normal display mode.

本実施形態のプロジェクター1は、実効出力が基準出力の2倍になっているので、表示された画像がBroca‐Sulzer効果によって物理的輝度よりも明るく視覚される。また、リフレッシュレートよりも高周波数の実効リフレッシュレートで画像を表示しているので、プロジェクター1から射出される光の出力が安全基準を満たすようになっている。以下、プロジェクター1から射出される光の走査範囲内に、人が立ち入った場合の安全性について説明する。   In the projector 1 of the present embodiment, since the effective output is twice the reference output, the displayed image is viewed brighter than the physical luminance due to the Broca-Sulzer effect. In addition, since the image is displayed at an effective refresh rate higher than the refresh rate, the output of light emitted from the projector 1 satisfies the safety standard. Hereinafter, safety when a person enters the scanning range of light emitted from the projector 1 will be described.

図3(a)は、プロジェクターから人の瞳に直接光が入射する場合の位置関係を示す説明図、図3(b)は、通常表示モードで人の瞳に入射する直接光の出力の時間変化を示す説明図、図3(c)は、高輝度表示モードで人の瞳に入射する直接光の出力の時間変化を示す説明図である。   FIG. 3A is an explanatory diagram showing a positional relationship when light is directly incident on the human pupil from the projector, and FIG. 3B is an output time of the direct light incident on the human pupil in the normal display mode. FIG. 3C is an explanatory diagram showing a change in the output of the direct light incident on the human pupil in the high luminance display mode.

被走査面9に表示された画像を視認する場合には、人の瞳に入射する光は、被走査面9で散乱された間接光であり、間接光により安全上の問題を生じないようにレーザー光源装置11の出力が調整されている。図3(a)に示すように、プロジェクター1と被走査面9との間に人が立ち入った場合には、人Mの瞳Eに直接光が入射することがありえる。このような場合であっても、安全上の問題を生じないようにレーザー光源装置11の出力を調整する必要がある。   When the image displayed on the scanned surface 9 is viewed, the light incident on the human pupil is indirect light scattered on the scanned surface 9 so that indirect light does not cause a safety problem. The output of the laser light source device 11 is adjusted. As shown in FIG. 3A, when a person enters between the projector 1 and the surface to be scanned 9, light may directly enter the pupil E of the person M. Even in such a case, it is necessary to adjust the output of the laser light source device 11 so as not to cause a safety problem.

国際基準IEC−60825 Amd.2 クラスIは、最も安全性が高いクラスであり、例えば玩具等に適用される。クラスIに分類されるためには、単一のパルスのエネルギーが所定の上限値を超えないこと(条件1)、全パルスの平均エネルギーが所定の上限値を超えないこと(条件2)、連続するパルスの回数によって定められるエネルギーが所定の上限値を超えないこと(条件3)、の3つの条件をいずれも満たす必要がある。   International Standard IEC-60825 Amd. 2 Class I is the class with the highest safety, and is applied to, for example, toys. In order to be classified into class I, the energy of a single pulse does not exceed a predetermined upper limit (condition 1), the average energy of all pulses does not exceed a predetermined upper limit (condition 2), continuous It is necessary to satisfy all three conditions that the energy determined by the number of pulses to be performed does not exceed a predetermined upper limit (condition 3).

ここでいうパルスは、所定の検査領域に入射する一連の光のことである。プロジェクター1にあっては、1本の走査ラインが検査領域を通るとパルス数が1になる。所定の検査領域は、人Mの瞳Eに対応する領域である。国際基準IEC−60825 Amd.2 クラスIにおいて所定の検査領域は、レーザー光の射出部、すなわちプロジェクター1の第2偏向ミラー132からの距離dが10cmの面内において直径dが7mmの円の内側の領域に規定されている。プロジェクター1では、レーザー光の射出部は第2偏向ミラー132に相当する。 The pulse here is a series of light incident on a predetermined inspection region. In the projector 1, the number of pulses becomes 1 when one scanning line passes through the inspection region. The predetermined examination area is an area corresponding to the pupil E of the person M. International Standard IEC-60825 Amd. 2 Class predetermined inspection region in the I, the emitting portion of the laser beam, i.e. the diameter d 2 distance d 1 from the second deflecting mirror 132 of the projector 1 is in the plane of 10cm is defined in the region inside the circle of 7mm ing. In the projector 1, the laser light emission portion corresponds to the second deflection mirror 132.

前記のパルス数は、プロジェクター1から射出された光が瞳E内を走査する範囲Rに含まれる走査ラインの数により定まる。また、単一のパルスのエネルギーは、プロジェクター1から射出されるレーザー光の出力と、検査領域をレーザー光が走査する時間(単一パルスの幅)との積により定まる。単一パルス幅は、走査周波数の反比例量である。   The number of pulses is determined by the number of scanning lines included in the range R in which the light emitted from the projector 1 scans within the pupil E. The energy of the single pulse is determined by the product of the output of the laser light emitted from the projector 1 and the time for scanning the inspection region with the laser light (the width of the single pulse). Single pulse width is the inverse proportion of the scanning frequency.

人Mの瞳Eに入射するレーザー光のエネルギー量が最も多い状態は、瞳Eと重なる走査ラインがいずれも最大輝度(最大出力)である場合である。この場合に瞳Eに入射する光の出力の時間変化は、図3(b)、(c)に示すように矩形波状になる。高輝度表示モードでは、通常表示モードに対して走査周波数が2倍になっているので単一パルス幅が1/2になっており、また単一パルスの出力が2倍になっている。このように高輝度表示モードでの単一パルスのエネルギーは、通常表示モードと同じになっている。すなわち、高輝度表示モードでは、通常表示モードと同様に前記の条件1が満たされる。また、2倍の実効リフレッシュレートで描画するため、基準表示期間の略半分の期間で1フレームの画像の描画が終了する。これにより基準表示期間の略半分が余分になるが、この余分な期間に画像を表示しないので、パルス数や平均エネルギーが通常表示モードと同じになる。したがって、前記条件2、3を満たすことになり、条件1〜3をいずれも満たすことになる。   The state in which the amount of energy of the laser light incident on the pupil E of the person M is the largest is when all the scanning lines overlapping the pupil E have the maximum luminance (maximum output). In this case, the temporal change in the output of the light incident on the pupil E becomes a rectangular wave as shown in FIGS. In the high luminance display mode, since the scanning frequency is doubled compared to the normal display mode, the single pulse width is halved, and the output of the single pulse is doubled. Thus, the energy of a single pulse in the high luminance display mode is the same as in the normal display mode. That is, in the high luminance display mode, the condition 1 is satisfied as in the normal display mode. Further, since drawing is performed at a double effective refresh rate, drawing of an image of one frame is completed in a period approximately half of the reference display period. As a result, approximately half of the reference display period becomes extra, but since no image is displayed during this extra period, the number of pulses and average energy are the same as in the normal display mode. Therefore, the conditions 2 and 3 are satisfied, and all the conditions 1 to 3 are satisfied.

以上のように、本実施形態のプロジェクター1は、安全性を確保しつつ明るい画像を表示することが可能なものになっている。また、プロジェクターから射出された光の走査範囲における物体の侵入を検知する手法に比べて、センサー等が不要でありシンプルな構成にすることができる。   As described above, the projector 1 according to the present embodiment is capable of displaying a bright image while ensuring safety. In addition, a sensor or the like is unnecessary and a simple configuration can be achieved as compared with a method of detecting entry of an object in a scanning range of light emitted from a projector.

[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態のプロジェクターを説明する。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、高輝度表示モードにおいてフレーム間の期間に画像を表示させる点である。
[Second Embodiment]
Next, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that an image is displayed during a period between frames in the high luminance display mode.

図4(a)は、第2実施形態のプロジェクターにおける画像信号処理系20の概略構成を示す模式図、図4(b)は、高輝度表示モードにおいてプロジェクターから射出される光の出力の時間変化を示す説明図、図4(c)は、高輝度表示モードにおいて瞳に入射する直接光の出力の時間変化を示す説明図である。   FIG. 4A is a schematic diagram showing a schematic configuration of the image signal processing system 20 in the projector of the second embodiment, and FIG. 4B is a time change of the output of light emitted from the projector in the high luminance display mode. FIG. 4C is an explanatory diagram illustrating a change in the output of the direct light incident on the pupil in the high luminance display mode.

図4(a)に示すように、画像信号処理系20は、画像メモリー201を含んでいる点で第1実施形態の画像信号処理系10と異なる。画像信号処理回路102は、高輝度表示モードにおいて1フレーム(今回フレーム)の画像信号を画像メモリー201に記憶させる。また、画像信号処理回路102は、入力画像の今回フレームが表示された後に、今回フレームの画像信号を画像メモリー201から読み出して変調回路103に再度出力する。例えば、図2(b)に示した画像を表示する場合には、図4(b)に示すように基準表示期間(T)内に、実効表示期間(T)に対応する出力パターンの光がプロジェクターから2回射出される。なお、今回フレームを2回表示する場合には、実効出力の最大値Pを基準出力の最大値Pの2−0.25倍以下に設定する。 As shown in FIG. 4A, the image signal processing system 20 is different from the image signal processing system 10 of the first embodiment in that an image memory 201 is included. The image signal processing circuit 102 stores an image signal of one frame (current frame) in the image memory 201 in the high luminance display mode. Further, after the current frame of the input image is displayed, the image signal processing circuit 102 reads the image signal of the current frame from the image memory 201 and outputs it again to the modulation circuit 103. For example, when the image shown in FIG. 2B is displayed, the output pattern corresponding to the effective display period (T 1 ) is included in the reference display period (T 0 ) as shown in FIG. 4B. Light is emitted twice from the projector. Incidentally, when displaying the current frame twice sets the maximum value P 2 of the effective output below 2 -0.25 times the maximum value P 0 of the reference output.

図4(c)に示すように、瞳E(図3(a)参照)と重なる走査ラインがいずれも最大輝度である場合に、瞳Eに入射する直接光のパルスは、瞳Eが連続した領域であるので実効表示期間内の一部に密集している。2つの実効表示期間の各々においてパルスが密集する期間は、2つの実効表示期間で略一致する。すなわち、2つのパルス群は、Tと略一致する時間間隔だけ離れている。このような場合に、前記の条件3を満たすためには、連続するパルス数をnとしたとき、単一パルスのエネルギーの上限を、n−0.25にすればよい。ここでは、パルス数が2倍になっているので、単一パルスの出力を2−0.25(0.84)倍以下にすればよい。これにより、条件1〜3のいずれも満たすことになり、安全性を確保することができる。また、今回フレームを2回表示するので、今回フレームが表示される間の総光量としては、1.68倍程度になる。
このように、第2実施形態のプロジェクターは、物理的輝度を高めることができるので、安全性を確保しつつ明るい画像を表示することが可能なものになっている。
As shown in FIG. 4C, when all the scanning lines overlapping the pupil E (see FIG. 3A) have the maximum brightness, the pulse of direct light incident on the pupil E is continuous with the pupil E. Since it is an area, it is concentrated in a part of the effective display period. In each of the two effective display periods, the period in which the pulses are densely coincides with each other in the two effective display periods. That is, the two pulse group are separated by a time interval substantially coincides with T 1. In such a case, in order to satisfy the above condition 3, when the number of continuous pulses is n, the upper limit of the energy of a single pulse may be set to n− 0.25 . Here, since the number of pulses is doubled, the output of a single pulse may be reduced to 2-0.25 (0.84) times or less. Thereby, all of conditions 1-3 will be satisfied and safety can be secured. Further, since the current frame is displayed twice, the total amount of light during the display of the current frame is about 1.68 times.
As described above, the projector according to the second embodiment can increase the physical luminance, and thus can display a bright image while ensuring safety.

なお、第2実施形態では、入力画像の今回フレームを連続して表示させているが、例えば入力画像の先読み等により、今回フレームの表示後に次回フレームを連続して表示させてもよい。また、今回フレームの画像信号と、次回フレームの画像信号とに基づいて中間フレームの画像信号を生成し、今回フレームの表示期間と次回フレームの表示期間と間に中間フレームを表示させてもよい。この場合には、例えば画像信号処理回路に補間処理を行う機能を持たせて、補間処理により中間フレームの画像信号を生成させるとよい。   In the second embodiment, the current frame of the input image is continuously displayed. However, the next frame may be continuously displayed after the current frame is displayed, for example, by prefetching the input image. Further, an intermediate frame image signal may be generated based on the current frame image signal and the next frame image signal, and the intermediate frame may be displayed between the current frame display period and the next frame display period. In this case, for example, an image signal processing circuit may be provided with a function of performing an interpolation process, and an intermediate frame image signal may be generated by the interpolation process.

[第3実施形態]
次に、本発明に係る第3実施形態のプロジェクターを説明する。第3実施形態が第1実施形態と異なる点は、入力画像を複数の画像表示系で分担させて画像を表示させる点である。
[Third Embodiment]
Next, a projector according to a third embodiment of the invention will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in that an input image is shared by a plurality of image display systems and an image is displayed.

図5は、第3実施形態のプロジェクター3の概略構成を示す模式図、図6はプロジェクター3から射出される光の位置関係を示す模式図である。図5に示すように、プロジェクター3は、画像信号処理系30、レーザー光源装置31a、31b、走査光学系33a、33bを含んでいる。レーザー光源装置31a、31bは、いずれも第1実施形態のレーザー光源装置11と同様のものである。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the projector 3 according to the third embodiment, and FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a positional relationship of light emitted from the projector 3. As shown in FIG. 5, the projector 3 includes an image signal processing system 30, laser light source devices 31a and 31b, and scanning optical systems 33a and 33b. The laser light source devices 31a and 31b are both the same as the laser light source device 11 of the first embodiment.

本実施形態においても第1実施形態と同様に、入力画像がXGA形式であり、リフレッシュレートが60Hzであるとする。タイミング生成回路104は、通常表示モードにおけるリフレッシュレートを60Hzに設定してタイミング信号を生成する。このタイミング信号に基づいてミラー駆動回路105が駆動信号を生成し、駆動信号により走査光学系33a、33bが駆動される。タイミング生成回路104は、高輝度表示モードにおける実効リフレッシュレートを120Hzに設定してタイミング信号を生成する。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, it is assumed that the input image is in XGA format and the refresh rate is 60 Hz. The timing generation circuit 104 sets the refresh rate in the normal display mode to 60 Hz and generates a timing signal. Based on this timing signal, the mirror drive circuit 105 generates a drive signal, and the scanning optical systems 33a and 33b are driven by the drive signal. The timing generation circuit 104 sets the effective refresh rate in the high luminance display mode to 120 Hz and generates a timing signal.

画像信号処理系30の変調回路303は、レーザー光源装置31aから射出される光Laを変調する変調部(変調装置)と、レーザー光源装置31bから射出される光Lbを変調する変調部(変調装置)とを含んでいる。変調回路303は、通常表示モードにおいて、レーザー光源装置31a、31bから射出される光の最大出力を、第1実施形態における基準出力の1/2に調整するようになっている。また、変調回路303は、高輝度表示モードにおいて、レーザー光源装置31a、31bから射出される光の最大出力を通常表示モードの2倍に調整するようになっている。なお、レーザー光源装置31a、31bは、いずれも第1実施形態のレーザー光源装置11と同様のものである。   The modulation circuit 303 of the image signal processing system 30 includes a modulation unit (modulation device) that modulates the light La emitted from the laser light source device 31a and a modulation unit (modulation device) that modulates the light Lb emitted from the laser light source device 31b. ). The modulation circuit 303 adjusts the maximum output of light emitted from the laser light source devices 31a and 31b to ½ of the reference output in the first embodiment in the normal display mode. The modulation circuit 303 adjusts the maximum output of light emitted from the laser light source devices 31a and 31b to twice that in the normal display mode in the high luminance display mode. The laser light source devices 31a and 31b are both the same as the laser light source device 11 of the first embodiment.

走査光学系33a、33bは、いずれも2軸型の構造になっている。走査光学系33aは、走査ミラーと、走査ミラーを第1軸周りに回動可能に保持する第1フレームと、このフレームを第2軸周りに回動可能に保持する第2フレームと、第2フレームを保持する第3フレームとを含んでいる。第1軸は、第2軸と軸方向が直交している。走査ミラーを第1軸周りに回動させることにより、走査ミラーに入射する光を副走査方向に走査させることが可能になっている。第1フレームを第2軸周りに回動させることにより、走査ミラーに入射する光を主走査方向に走査させることが可能になっている。   Each of the scanning optical systems 33a and 33b has a biaxial structure. The scanning optical system 33a includes a scanning mirror, a first frame that holds the scanning mirror so as to be rotatable about a first axis, a second frame that holds the frame so as to be rotatable about a second axis, and a second frame. And a third frame for holding the frame. The first axis is orthogonal to the second axis in the axial direction. By rotating the scanning mirror about the first axis, the light incident on the scanning mirror can be scanned in the sub-scanning direction. By rotating the first frame around the second axis, the light incident on the scanning mirror can be scanned in the main scanning direction.

レーザー光源装置31a、31bから射出された光La、Lbは、走査光学系33a、33bにより被走査面9上を走査する。光Laの走査範囲は、光Lbの走査範囲と独立しており、2つの走査範囲を合せた領域に画像全体が表示される。光Laの走査範囲は、光Lbの走査範囲と副走査方向に並んでいる。   Lights La and Lb emitted from the laser light source devices 31a and 31b scan the surface 9 to be scanned by the scanning optical systems 33a and 33b. The scanning range of the light La is independent of the scanning range of the light Lb, and the entire image is displayed in a region combining the two scanning ranges. The scanning range of the light La is aligned with the scanning range of the light Lb in the sub-scanning direction.

図6に示すように、走査光学系33a、33bから射出される光La、Lbの走査範囲が所定の検査領域Aにともに掛かることがないように、レーザー光源装置31a、31bの配置や走査光学系33a、33bの配置が調整されている。検査領域Aは、安全基準により定められた領域である。前記のように国際基準IEC−60825 Amd.2 クラスIでは、検査領域Aが、走査光学系33a、33bからの距離dが10cmの面内において直径dが7mmの円の内側の領域に規定されている。 As shown in FIG. 6, the arrangement of the laser light source devices 31a and 31b and the scanning optics are set so that the scanning ranges of the light La and Lb emitted from the scanning optical systems 33a and 33b are not applied to a predetermined inspection area A. The arrangement of the systems 33a and 33b is adjusted. The inspection area A is an area defined by safety standards. As described above, the international standard IEC-60825 Amd. In 2 Class I, the inspection region A, a scanning optical system 33a, the distance d 1 from 33b is a diameter d 2 in the plane of 10cm are defined in the region inside the circle of 7 mm.

本実施形態では、光Laの走査範囲が光Lbの走査範囲と接近する部分に光La、Lbがともに入射すると仮定した場合に、検査領域Aに光La、Lbが同時に入射しないようになっている。なお、本実施形態では、副走査方向において光Laの光軸が変化する向きが、副走査方向において光Lbの光軸が変化する向きと一致している。したがって、実際には光La、Lbが互いに近づくように走査されることがなく、検査領域Aを含んだ面内における光La、Lbの間隔は、検査領域Aの直径に対して十分なマージンを有している。   In this embodiment, when it is assumed that both the light La and Lb are incident on the portion where the scanning range of the light La is close to the scanning range of the light Lb, the light La and Lb are not incident on the inspection region A at the same time. Yes. In the present embodiment, the direction in which the optical axis of the light La changes in the sub-scanning direction matches the direction in which the optical axis of the light Lb changes in the sub-scanning direction. Therefore, in practice, the light La and Lb are not scanned so as to approach each other, and the interval between the light La and Lb in the plane including the inspection region A has a sufficient margin with respect to the diameter of the inspection region A. Have.

以上のようなプロジェクター3にあっては、検査領域Aに光La、Lbの両方の走査範囲が掛かることがないので、仮にプロジェクター3と被走査面9との間に人が立ち入った場合にも人の瞳に光La、Lbの両方が入射することはない。すなわち、レーザー光源装置31a、31bの各々から射出される光La、Lbが、独立して安全基準を満たしていればよい。光Laに着目すると、高輝度表示モードでは通常表示モードに対して出力が2倍になっており、光Laによる表示期間が半分になっている。よって、第1実施形態と同様の理由により、安全性を確保しつつ明るい画像を表示することができる。   In the projector 3 as described above, both the scanning ranges of the light La and Lb are not applied to the inspection area A. Therefore, even when a person enters between the projector 3 and the surface 9 to be scanned. Both the light La and Lb do not enter the human pupil. That is, it is only necessary that the light La and Lb emitted from each of the laser light source devices 31a and 31b satisfy the safety standards independently. Focusing on the light La, the output in the high luminance display mode is twice that in the normal display mode, and the display period by the light La is halved. Therefore, for the same reason as in the first embodiment, a bright image can be displayed while ensuring safety.

また、2つの画像表示系で分担させて画像全体を表示しており、2つの画像表示系の各々に割り当てられる走査ラインの数が半分になるので、基準表示期間に所定数の走査ラインを描画させる走査周波数が低くなる。したがって、高輝度表示モードにおいて通常表示モードよりもリフレッシュレートを高くすることが容易になる。端的には、1つの画像表示系で画像を表示する場合と同じ走査周波数にすれば、高輝度表示モードにおける走査周波数を通常表示モードの2倍にすることができる。このように、第3実施形態のプロジェクター3にあっては、実現しやすい装置構成でありながら、安全性を確保しつつ明るい画像を表示することが可能になっている。   In addition, the entire image is displayed by being shared by the two image display systems, and the number of scan lines assigned to each of the two image display systems is halved, so a predetermined number of scan lines are drawn during the reference display period. The scanning frequency to be lowered is lowered. Therefore, it becomes easier to increase the refresh rate in the high luminance display mode than in the normal display mode. In short, if the scanning frequency is the same as that for displaying an image in one image display system, the scanning frequency in the high-brightness display mode can be doubled that in the normal display mode. As described above, in the projector 3 according to the third embodiment, it is possible to display a bright image while ensuring safety, though the apparatus configuration is easy to realize.

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、第1実施形態では、通常表示モード、高輝度表示モードを切替可能なプロジェクターを説明したが、高輝度表示モードのみで動作させるプロジェクターであってもよい。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment. Various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. For example, in the first embodiment, the projector capable of switching between the normal display mode and the high brightness display mode has been described. However, the projector may be operated only in the high brightness display mode.

また、本実施形態においては高輝度表示モードにおける実効リフレッシュレートを120Hzに設定しているが、60Hzの1/2倍である30Hzよりも高ければよい。すなわち、画像の表示を分担する複数の分割画像の数をnとし、入力画像の水平走査周波数をfとしたときに、走査光学系の走査周波数がf/nより大きければよい。これにより、複数系統の画像表示系から光を射出することにより、画像表示系が1系統である場合に比べて、画像表示系全体から射出される光量を増すことができる。   In the present embodiment, the effective refresh rate in the high luminance display mode is set to 120 Hz, but it should be higher than 30 Hz, which is 1/2 of 60 Hz. That is, it is only necessary that the scanning frequency of the scanning optical system is greater than f / n, where n is the number of divided images that share the image display and f is the horizontal scanning frequency of the input image. Thus, by emitting light from a plurality of image display systems, the amount of light emitted from the entire image display system can be increased compared to a case where the image display system is one system.

1、3・・・プロジェクター、11、31a、31b・・・レーザー光源装置、13、33a、33b・・・走査光学系、101・・・インターフェース(検出部)、102・・・画像信号処理回路、103、303・・・変調回路(変調装置)、104・・・タイミング生成回路(設定部)、9・・・被走査面、T・・・基準表示期間、T・・・実効表示期間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 3 ... Projector, 11, 31a, 31b ... Laser light source device, 13, 33a, 33b ... Scanning optical system, 101 ... Interface (detection part), 102 ... Image signal processing circuit , 103,303 ... modulation circuit (modulation unit), 104 ... timing generator (setting unit), 9 ... scanned surface, T 0 ... reference display period, T 1 ... effective display period

Claims (6)

レーザー光源装置と、
入力画像のリフレッシュレートより定まる基準表示期間よりも短期間の実効表示期間に整合させて前記レーザー光源装置から射出される光を変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を前記実効表示期間に整合させて被走査面上で走査させる走査光学系と、を含み、
前記走査光学系から射出される光の出力は、前記基準表示期間に対する前記実効表示期間の比率に基づいて設定されることを特徴とする画像表示装置。
A laser light source device;
A modulation device that modulates light emitted from the laser light source device in alignment with an effective display period shorter than a reference display period determined by a refresh rate of an input image;
A scanning optical system that scans the surface to be scanned in alignment with the light that is modulated by the modulation device in the effective display period,
The image display apparatus characterized in that an output of light emitted from the scanning optical system is set based on a ratio of the effective display period to the reference display period.
前記走査光学系は、前記入力画像に含まれる画素が時間的に連続して表示されて並ぶ主走査方向において前記変調装置により変調された光を走査させる主走査ミラーを有し、
前記入力画像のリフレッシュレートを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記実効表示期間を規定する実効リフレッシュレートを設定する設定部と、を含み、
前記主走査ミラーが前記実効リフレッシュレートに基づいて駆動され、
前記変調装置が前記リフレッシュレートに対する前記実効リフレッシュレートの比率に基づいて前記レーザー光源装置から射出される光の出力を調整すること特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
The scanning optical system includes a main scanning mirror that scans the light modulated by the modulation device in a main scanning direction in which pixels included in the input image are continuously displayed and arranged in time.
A detection unit for detecting a refresh rate of the input image;
A setting unit that sets an effective refresh rate that defines the effective display period based on a detection result of the detection unit;
The main scanning mirror is driven based on the effective refresh rate;
The image display device according to claim 1, wherein the modulation device adjusts an output of light emitted from the laser light source device based on a ratio of the effective refresh rate to the refresh rate.
前記実効表示期間が前記基準表示期間の半分以下になっているとともに、前記入力画像の今回フレームを表示する期間と前記入力画像の次回フレームを表示する期間との間に、前記入力画像の今回フレーム又は前記入力画像の次回フレームを表示する期間を含んでい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。   The effective display period is less than half of the reference display period, and the current frame of the input image is between a period for displaying the current frame of the input image and a period for displaying the next frame of the input image. The image display device according to claim 1, further comprising a period for displaying a next frame of the input image. 前記実効表示期間が前記基準表示期間の半分以下になっているとともに、前記入力画像の今回フレームを表示する期間と前記入力画像の次回フレームを表示する期間との間に、前記入力画像の今回フレームと前記入力画像の次回フレームとにより定まる中間フレームの画像を表示する期間を含んでい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。   The effective display period is less than half of the reference display period, and the current frame of the input image is between a period for displaying the current frame of the input image and a period for displaying the next frame of the input image. 3. The image display device according to claim 1, further comprising a period during which an image of an intermediate frame determined by the next frame of the input image is displayed. 前記レーザー光源装置と前記変調装置と前記走査光学系とを含んだ画像表示系を複数含み、前記入力画像が複数の分割画像に分割されて表示されるとともに前記複数の分割画像の各々が前記複数の画像表示系の各々により表示されるようになっており、
前記複数の画像表示系から射出される複数の光が、安全基準により定まる検査領域に同時に入射しないように、前記複数の光の間隔が調整されてい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。
A plurality of image display systems including the laser light source device, the modulation device, and the scanning optical system are included, the input image is divided into a plurality of divided images and displayed, and each of the plurality of divided images is the plurality of divided images. Are displayed by each of the image display systems of
The interval between the plurality of lights is adjusted so that the plurality of lights emitted from the plurality of image display systems do not enter the inspection region determined by safety standards at the same time. The image display apparatus as described in any one.
前記複数の分割画像の数をnとし、前記入力画像の走査周波数をfとすると、前記走査光学系がf/nよりも大きい周波数で駆動されることを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。   6. The image according to claim 5, wherein the scanning optical system is driven at a frequency higher than f / n, where n is the number of the plurality of divided images and f is the scanning frequency of the input image. Display device.
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