JP2012141340A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の３次元画像データに対応して、適切な３次元画像を表示できる画像表示装置を提供する。
【解決手段】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、垂直方向下方に向かうときは左目用の画像を形成し、垂直方向上方に向かうときは右目用の画像を形成し、これにより高精細な３次元画像を形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばレーザビーム等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。

レーザ光源からの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、いわゆる光スキャナプロジェクタが知られている。

ところで、最近のディスプレイの分野では、３次元画像を表示可能なものが開発され、既に市販されている。一方、プロジェクタの分野でも３次元画像を表示することが試みられている。ここで、３次元画像を表示するために用いるフレームデータは、左目画像用の画像データと、右目画像用の画像データを含んでおり、これらに基づき、左目用の画像と右目用の画像とを同時に表示する必要がある。そのため、通常の画像表示が６０ＦＰＳであるところを、３次元画像表示のために、その倍の１２０ＦＰＳにてフレームデータが転送される場合がある。ところが、このような高速のデータ転送に対し、光スキャナプロジェクタにてラスター走査を行う２次元走査ミラーの動作が追いつかず、適切な画像表示を行えない恐れがある。又、現状では、３次元画像データの記録方法として、種々の方式があり、いずれの画像データが入力されても適切に表示できるようにする必要がある。

これに対し特許文献１には、走査線方向に光ビームを走査する共振型の第１のガルバノミラーと、これと垂直な方向に光ビームを走査する第２のガルバノミラーを備え、光ビームを2次元に走査して像を形成する際に、データ並べ換え手段により、第１のガルバノミラーの走査の往路期間と復路期間とで走査線内の画素単位で像情報の順序を反転し、第２のガルバノミラーの走査の往路期間と復路期間とで画面内の走査線単位で像情報の順序を反転し、この像情報に基づいて、走査状態と同期して光ビームを変調すると共に、垂直方向の往路期間と復路期間において走査線方向の往復走査で光ビームにより描画を行う光走査装置が開示されている。

又、特許文献２には、制御回路の制御に基づき、光源から入射された光線を２軸型の偏向器により偏向させて、投影面上に水平方向及び垂直方向にそれぞれ第１走査周波数ｆＨ、第２走査周波数ｆＶで２次元的に走査する際に、各走査周波数は、ｆＨがｆＶの倍数ではなく、且つ、２×ｆＨがｆＶの倍数となるように設定されており、垂直方向に一往復走査するとき光線の走査経路が重ならないように構成されていて、光線は、垂直方向に一往復走査する間に１つの表示フレームの画像データを表示するように、且つ、光線の走査方向に応じて行毎に走査部分のデータに対応するように光源から変調され、これにより、実効的な走査線の数を増加させて画像を表示することができる投影型表示装置が開示されている。

特開２００２−３４４７６５号公報 特開２０１０−８６１４号公報

しかしながら、特許文献１、２の技術は３次元画像表示に対応していない。３次元画像表示では、左目用の画像と右目用の画像とを同時に表示する必要があるが、レーザ光を原点に戻しながら左目用の画像と右目用の画像と走査して表示すると、単位時間当たりに表示できるフレーム数が小さくなる恐れがある。又、種々の方式の３次元画像データが入力された場合、どのようにしてレーザ光源を変調するかという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、種々の３次元画像データに対応して、適切な３次元画像を表示できる画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の画像表示装置は、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を変調するレーザ制御部と、前記レーザビームを画面の水平方向及び垂直方向に走査する走査部と、画像データを記憶するバッファメモリとを有する３次元画像表示用の画像表示装置において、
前記走査部が、画面上において前記レーザビームを垂直方向一方向に走査しながら、水平方向に往復走査することにより左目画像が形成され、前記レーザビームを垂直方向他方向に走査しながら、水平方向に往復走査することにより右目画像が形成されるようになっており、
前記レーザ制御部は、前記レーザビームを水平方向右方向に走査するときは、前記バッファメモリの対応するラインの先頭アドレスからアップカウントしながら読み出した画像データに基づき前記レーザ光源を変調し、前記レーザビームを水平方向左方向に走査するときは、前記前記バッファメモリの対応するラインの末尾アドレスからダウンカウントしながら読み出した画像データに基づき前記レーザ光源を変調することを特徴とする。

本発明によれば、前記走査部が、画面上において前記レーザビームを垂直方向一方向に走査しながら、水平方向に往復走査することにより左目画像が形成され、前記レーザビームを垂直方向他方向に走査しながら、水平方向に往復走査することにより右目画像が形成されるようになっているので、３次元画像の１フレーム分を表示した時点で、レーザ光の走査位置は原点に戻っており、すぐに次のフレーム分の画像を走査することができる。又、前記レーザ制御部は、前記レーザビームを水平方向右方向に走査するときは、前記バッファメモリの対応するラインの先頭アドレスからアップカウントしながら読み出した画像データに基づき前記レーザ光源を変調し、前記レーザビームを水平方向左方向に走査するときは、前記前記バッファメモリの対応するラインの末尾アドレスからダウンカウントしながら読み出した画像データに基づき前記レーザ光源を変調するので、水平方向の往復走査で２ライン分の画像を描画でき、これにより迅速な画像表示を行える。

請求項２に記載の画像表示装置は、請求項１に記載の発明において、前記バッファメモリは、左目画像用の画像データを蓄積する第１の領域と、右目画像用の画像データを蓄積する第２の領域とを有することを特徴とする。これにより、画像データの迅速な読み出しを行える。

請求項３に記載の画像表示装置は、請求項２に記載の発明において、前記バッファメモリは、前記第１の領域と前記第２の領域とをそれぞれ一対有し、一方の前記第１の領域及び前記第２の領域には、現在表示されている画像に対応する画像データが蓄積され、他方の前記第１の領域及び前記第２の領域には、次に表示される画像に対応する画像データが蓄積されることを特徴とする。これにより、現在描画しているフレームＮの次のフレーム（Ｎ＋１）の画像データを、フレームＮを描画しながら読み出すことが出来、読み出し速度が間に合わない時に生じるフリッカなどを抑制できる。

請求項４に記載の画像表示装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、入力された１フレーム分の画像データから左目画像用の画像データと右目画像用の画像データとを分割して、それぞれ前記第１の領域と前記第２の領域に格納することを特徴とする。これにより、画像データの迅速な読み出しを行える。

請求項５に記載の画像表示装置は、請求項２又は３に記載の発明において、前記第１の領域及び前記第２の領域に格納された画像データは、補間処理にてデータ数が増大されることを特徴とする。これらの画像データは、元々間引きされた状態で記録されているから、表示の前に補間処理が必要である。

請求項６に記載の画像表示装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、入力された画像データが、フレームパッキング方式又はフレームシーケンシャル方式で記録されていることを特徴とする。

請求項７に記載の画像表示装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、入力された画像データが、ライン・バイ・ライン方式で記録されていることを特徴とする。

請求項８に記載の画像表示装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、入力された画像データが、チェッカーサンプリング方式で記録されていることを特徴とする。

請求項９に記載の画像表示装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、入力された画像データが、サイドバイサイド方式で記録されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の画像表示装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、入力された画像データが、トップアンドボトム方式で記録されていることを特徴とする。

本発明によれば、種々の３次元画像データに対応して、適切な３次元画像を表示できる画像表示装置を提供することができる。

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。 光スキャナ９の詳細な構成を示す平面図である。 ２次元走査ミラー１５の図２のIII-III方向の断面図である。 ２次元走査ミラー１５を用いたレーザビームＷの偏向を行う状態を表示する図である。 フレームシーケンシャル方式で記録された画像データの処理を説明するための図である。 フレームパッキング方式で記録された画像データの処理を説明するための図である。 チェッカーサンプリング方式で記録された画像データの処理を説明するための図である。 ライン・バイ・ライン方式で記録された画像データの処理を説明するための図である。 サイドバイサイド方式で記録された画像データの処理を説明するための図である。 トップアンドボトム方式で記録された画像データの処理を説明するための図である。 変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。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。

レーザ制御部１００は、フレームメモリ２、画像処理用メモリ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）、及びシステムコントローラ１４を備え、レーザ光源７を制御する。

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３次元画像データ（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３次元画像であり、左目用画像と右目用画像とを含む。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。

画像処理用メモリ３は、左目画像用の画像データを格納する第１の領域と右目画像用の画像データを格納する第２の領域とを備えている。フレームメモリ２から、１フレーム単位で順次に出力される主画像データは、後述する態様で、左目画像用の画像データと右目画像用の画像データに振り分けられて記憶されると共に、表示画像の歪みを補正する処理や、画像データ数を増大する補間処理を施される。

ラインバッファメモリ４は、画像処理用メモリ３の第１の領域と第２の領域から交互に、水平方向の複数ライン単位で順次に出力される主画像データを記憶する。

表示コントローラ５は、入力された画像データの種別を判別する機能を有し、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、画像処理用メモリ３への振り分け制御、画像処理用メモリ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。

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、フレームメモリ２から、１フレーム単位で順次に出力される主画像データは、左目画像用の画像データについては画像処理用メモリ３の第１の領域に、右目画像用の画像データについては第２の領域に振り分けられて記憶する。その後、ラインバッファメモリ４に、画像処理用メモリ３の第１の領域から読み出された画像データの最初の複数ライン分を記憶させる。そして、レーザビームは、スクリーン上、垂直方向下方に走査を開始しながら、まず最初のラインの先頭から水平方向右方向に走査されるが、このときラインバッファメモリ４における最初のラインに対応する先頭のアドレスからアップカウントで、１画素単位で順次に変調器６に出力させる。水平方向右方向の走査が終了した後に、垂直方向下方に走査されつつ、次いでレーザビームは水平方向左方向に走査されるが、このときはラインバッファメモリ４における次のラインに対応する末尾のアドレスからダウンカウントで、１画素単位で順次に変調器６に出力させる。ラインバッファメモリ４において、読み終えたラインに対応する画像データは、順次上書きされて後続のラインに対応する画像データが読み込まれる。以上を繰り返して、最後のラインの末尾まで走査が完了することで、左目用の画像の描画が完了し、ここでレーザビームの走査が一旦停止する。

次に、ラインバッファメモリ４に、画像処理用メモリ３の第２の領域から読み出された画像データの最後の複数ライン分を記憶させる。そして、レーザビームは、スクリーン上、垂直方向上方に走査を開始しつつ、最後のラインの末尾から水平方向左方向に走査されるが、ラインバッファメモリ４における最後のラインに対応する末尾のアドレスからダウンカウントで、１画素単位で順次に変調器６に出力させる。水平方向左方向の走査が終了した後に、垂直方向上方に走査されつつ、次いでレーザビームは水平方向左方向に走査されるが、このときはラインバッファメモリ４における最後から１つ前のラインに対応する先頭のアドレスからアップカウントで、１画素単位で順次に変調器６に出力させる。ラインバッファメモリ４において、読み終えたラインに対応する画像データは、順次上書きされて未描画のラインに対応する画像データが読み込まれる。以上を繰り返して、最初のラインの先頭まで走査が完了することで、右目用の画像の描画が完了する。

これにより、スクリーン１０に主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、主画像が表示されることになる。本発明によれば、垂直方向の往復走査で左目用の画像と右目用の画像とを描画できるので、スクリーン１０に迅速に３次元画像を表示させることができる。又、レーザビームの走査位置は原点に戻ったので、次フレームの左目画像の描画を直ちに開始できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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位相検出部１１０に出力する。

システムコントローラ１４は、主画像を表示しない場合、レーザを発光しない黒画像を表示するように表示コントローラ５に指示する。

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。

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。

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。

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。

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。

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III-III方向の断面図である。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。つまり、スクリーン上において、レーザビームＷを水平方向右方に走査し、また垂直方向下方に走査し、更にレーザビームＷを水平方向左方に走査し、また垂直方向下方に走査することを繰り返す。このとき、垂直方向下方にレーザビームを走査することで左目用の画像が形成され、垂直方向上方にレーザビームを走査することで右目用の画像が形成されるので、２次元走査ミラー１５の走査周波数が低くても、高精度な３次元画像を迅速に形成できる。

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。

垂直走査は三角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。

次に、画像表示装置が入力する３次元画像データに応じて、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分け方法について説明する。３次元画像データの記録方式には、フレームパッキング方式又はフレームシーケンシャル方式、ライン・バイ・ライン方式で、チェッカーサンプリング方式、サイドバイサイド方式、トップアンドボトム方式などがある。以下、順に説明する。

図５は、フレームシーケンシャル方式で記録された画像データの読み出しを説明するための図である。一般的なフレームシーケンシャル方式の場合、１フレーム分の画像データにおいて、左目用画像データが前半部のアドレスに、右目用画像データが後半部のアドレスに記録されている。よって、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分ける際に、画像データの前半部を第１の領域３Ｌに転送し、画像データの後半部を第２の領域３Ｒに転送すればよい。ここで、画像を表示した際の歪みを補正する処理等が行われる。

ラインバッファメモリ４には、左目用の画像を描画するために、まず第１の領域３Ｌにおける最初の複数ライン分を読み出す。ここから変調器６に対して、レーザビームの水平方向右方への走査に応じて、最初のＬｉｎｅ０（偶数ライン）の先頭の画素に相当するアドレスからアップカウントして（順方向に）１ライン分を読み出し、またレーザビームの水平方向左方への走査に応じて、次のＬｉｎｅ１（奇数ライン）の末尾の画素に相当するアドレスからダウンカウントして（逆方向に）１ライン分を読み出して出力するようになっている。

次に、右目用の画像を描画するために、ラインバッファメモリ４に、第２の領域３Ｒにおける最後の複数ライン分を読み出す。ここから変調器６に対して、レーザビームの水平方向左方への走査に応じて、最後のＬｉｎｅＮ（奇数ライン）の末尾の画素に相当するアドレスからダウンカウントして１ライン分を読み出し、またレーザビームの水平方向右方への走査に応じて、次のＬｉｎｅ（Ｎ−１）（偶数ライン）の先頭の画素に相当するアドレスからアップカウントして１ライン分を読み出して出力するようになっている。つまり、左目用画像の描画スタートのラインはアップカウントし、右目用画像の描画スタートのラインはダウンカウントすることになる。

図６は、フレームパッキング方式で記録された画像データの読み出しを説明するための図である。一般的なフレームパッキング方式の場合、１フレーム分の画像データにおいて、左目用画像データの奇数画素、右用画像データの奇数画素、左目用画像データの偶数画素、右目用画像データの偶数画素という順序で記録されている。よって、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分ける際に、左目用画像データを第１の領域３Ｌに転送し、右用画像データを第２の領域３Ｒに転送すればよい。それ以降は、フレームシーケンシャル方式と同様である。

図７は、サイドバイサイド方式で記録された画像データの読み出しを説明するための図である。一般的なサイドバイサイド方式の場合、１フレーム分の画像データにおいて、左目用画像データはデータの左半部、右用画像データはデータの右半部に記録されている。よって、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分ける際に、左半部のアドレスに相当する左目用画像データを第１の領域３Ｌに転送し、右半部のアドレスに相当する右用画像データを第２の領域３Ｒに転送すればよい。しかし、一般的なサイドバイサイド方式の場合、画素値が間引かれているので、このまま投影すると高精細な画像を形成できない。そこで、各領域３Ｌ、３Ｒにて、不足分の画素値を補充するために、各画素に１，３，５，７・・・と１つおきに番号を振り、更にラインにおける左右の（Ｎ−１）番目と（Ｎ＋１）番目の画素の平均値からＮ画素目を求めて、これをオリジナル画像データに挿入する。これにより画像データ数は２倍となる。尚、上下のラインの画素値または周囲画素の平均値を求めて新たな画素値としても良い。それ以降は、フレームシーケンシャル方式と同様である。

次に、図８は、チェッカーサンプリング方式で記録された画像データの読み出しを説明するための図であり、ここでＲ００は右目画像の０列目における０番目の画像値を示し、Ｌ０１は左目画像の０列目における１番目の画像値を示し、以下同様である。一般的なチェッカーサンプリング方式の場合、１フレーム分の画像データにおいて、左目用画像データの１画素目、右用画像データの２画素目、左目用画像データの３画素目、右目用画像データの４画素目、・・・というような順序で千鳥状に記録されている。よって、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分ける際に、画素１個飛びに転送すれば、左目用画像データと、右目用画像データを振り分けることができる。

しかし、一般的なチェッカーサンプリング方式の場合、画素値が間引かれているので、このまま投影すると高精細な画像を形成できない。そこで、各領域３Ｌ、３Ｒにて、不足分の画素値を補充するために、各画素に１，３，５，７・・・と１つおきに番号を振り、更にラインにおける左右の（Ｎ−１）番目と（Ｎ＋１）番目の画素の平均値からＮ画素目を求めて、これをオリジナル画像データに挿入する。これにより画像データ数は２倍となる。尚、上下のラインの画素値または周囲画素の平均値を求めて新たな画素値としても良い。それ以降は、フレームシーケンシャル方式と同様である。

次に、図９は、ライン・バイ・ライン方式で記録された画像データの読み出しを説明するための図であり、ここでＲ００は右目画像の０列目における０番目の画像値を示し、Ｌ１０は左目画像の１列目における０番目の画像値を示し、以下同様である。一般的なライン・バイ・ライン方式の場合、１フレーム分の画像データにおいて、１ライン目に左目用画像データの１ラインデータ、２ライン目に右用画像データの２ラインデータ、３ライン目に左目用画像データの３ラインデータ、４ライン目に右目用画像データの４ラインデータ、・・・というような順序で交互に記録されている。よって、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分ける際に、１ライン飛びに転送すれば、左目用画像データと、右目用画像データを振り分けることができる。

しかし、一般的なライン・バイ・ライン方式の場合、画素値がライン間で間引かれているので、このまま投影すると高精細な画像を形成できない。そこで、各領域３Ｌ、３Ｒにて、欠落したラインＭの画素値を補充するために、（Ｍ−１）ラインと（Ｍ＋１）ラインの対応する画素の平均値からＭライン目を求めて、これをオリジナル画像データに挿入する。これにより画像データ数は２倍となる。尚、上下のラインの画素値または周囲画素の平均値を求めて新たな画素値としても良い。それ以降は、フレームシーケンシャル方式と同様である。

図１０は、トップアンドボトム方式で記録された画像データの読み出しを説明するための図である。一般的なトップアンドボトム方式の場合、１フレーム分の画像データにおいて、左目用画像データが前半部に、右目用画像データが後半部に記録されている。よって、フレームメモリ２から画像処理用メモリ３への振り分ける際に、画像データの前半部を第１の領域３Ｌに転送し、画像データの後半部を第２の領域３Ｒに転送すればよい。

しかし、一般的なトップアンドボトム方式の場合、画素値が間引かれているので、このまま投影すると高精細な画像を形成できない。そこで、各領域３Ｌ、３Ｒにて、不足分の画素値を補充するために、各ラインに１，３，５，７・・・と１つおきに番号を振り、更に（Ｍ−１）ラインと（Ｍ＋１）ラインの対応する画素の平均値からＭライン目を求めて、これをオリジナル画像データに挿入する。これにより画像データ数は２倍となる。尚、上下のラインの画素値または周囲画素の平均値を求めて新たな画素値としても良い。それ以降は、フレームシーケンシャル方式と同様である。

図１１は、本実施の形態の変形例を示す概略図である。本変形例では、フレームバッファメモリ２において、格納場所として第１領域と第２領域が２つ設けられている。まず、最初に描画する左目画像用の画像データと右目画像用の画像データが、フレームメモリ２の第１領域から読み出されて画像処理用メモリ３に格納され、更に画像処理された後、ラインバッファメモリ４を介して変調器６に出力され、レーザ光を変調している間に、２番目に描画する左目画像用の画像データと右目画像用の画像データが、フレームメモリ２の第２領域に格納される。更に、２番目に描画する左目画像用の画像データと右目画像用の画像データが、フレームメモリ２の第２領域から読み出されて画像処理用メモリ３に格納され、更に画像処理された後、ラインバッファメモリ４を介して変調器６に出力され、レーザ光を変調している間に、３番目に描画する左目画像用の画像データと右目画像用の画像データが、フレームメモリ２の第１領域に上書きされる。以下、同様に行われる。つまり、先行する画像を描画している間に、次に描画する画像データをバッファメモリ２の空いている領域に予め読み込むことで、画像処理が間に合わないということが回避され、フリッカなどを抑制できる。尚、図１１ではフレームシーケンシャル方式を例に取り説明しているが、全ての方式に適用可能である。

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、黒画像データをラインバッファメモリ４へ出力するように指示する。

上述したように、入力される画像データに応じて、ラインバッファメモリ４への画像データが書き込まれる。

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。

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。

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、垂直方向下方に向かうときは左目用の画像を形成し、垂直方向上方に向かうときは右目用の画像を形成し、これにより高精細な３次元画像を形成できる。尚、垂直方向下方に向かうときに右目用の画像を形成し、垂直方向上方に向かうときは左目用の画像を形成しても良いことはいうまでもない。

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。

２ フレームメモリ
３ 画像処理用メモリ
４ ラインバッファメモリ
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

Claims (10)

1. レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を変調するレーザ制御部と、前記レーザビームを画面の水平方向及び垂直方向に走査する走査部と、画像データを記憶するバッファメモリとを有する３次元画像表示用の画像表示装置において、
   前記走査部が、画面上において前記レーザビームを垂直方向一方向に走査しながら、水平方向に往復走査することにより左目画像が形成され、前記レーザビームを垂直方向他方向に走査しながら、水平方向に往復走査することにより右目画像が形成されるようになっており、
   前記レーザ制御部は、前記レーザビームを水平方向右方向に走査するときは、前記バッファメモリの対応するラインの先頭アドレスからアップカウントしながら読み出した画像データに基づき前記レーザ光源を変調し、前記レーザビームを水平方向左方向に走査するときは、前記前記バッファメモリの対応するラインの末尾アドレスからダウンカウントしながら読み出した画像データに基づき前記レーザ光源を変調することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記バッファメモリは、左目画像用の画像データを蓄積する第１の領域と、右目画像用の画像データを蓄積する第２の領域とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記バッファメモリは、前記第１の領域と前記第２の領域とをそれぞれ一対有し、一方の前記第１の領域及び前記第２の領域には、現在表示されている画像に対応する画像データが蓄積され、他方の前記第１の領域及び前記第２の領域には、次に表示される画像に対応する画像データが蓄積されることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 入力された１フレーム分の画像データから左目画像用の画像データと右目画像用の画像データとを分割して、それぞれ前記第１の領域と前記第２の領域に格納することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
5. 前記第１の領域及び前記第２の領域に格納された画像データは、補間処理にてデータ数が増大されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示装置。
6. 入力された画像データが、フレームパッキング方式又はフレームシーケンシャル方式で記録されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示装置。
7. 入力された画像データが、ライン・バイ・ライン方式で記録されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
8. 入力された画像データが、チェッカーサンプリング方式で記録されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
9. 入力された画像データが、サイドバイサイド方式で記録されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
10. 入力された画像データが、トップアンドボトム方式で記録されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。

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