JP2015118181A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査単位毎の画像のずれを抑えることが可能な画像表示装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】画像表示装置１００は、レーザー光を出力するＲＧＢレーザーダイオード２００と、レーザー光を反射し、水平方向に往復動作する水平スキャナ２２０と、水平方向のラインごとに動作範囲を検出する走査検出部２０２と、検出された動作範囲とライン基準値とのずれに基づいて、ラインごとに画像表示位置を決定する描画位置制御部１１６と、決定された画像表示位置に対応するタイミングで、画像データに基づきＲＧＢレーザーダイオード２００を駆動するレーザードライバ１４０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置及びその制御方法に関し、より具体的には、レーザースキャン方式の画像表示装置及びその制御方法に関する。

レーザー光を反射させて走査することで画像を投影表示するレーザースキャン方式の画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１）。レーザースキャン方式の画像表示装置は、自動車のウィンドシールドやコンバイナなどに画像を投影表示するＨＵＤ（Head Up Display）やプロジェクター等として利用されている。

レーザースキャン方式の画像表示装置では、ミラーを有する光スキャナによりレーザー光を反射させ、光スキャナのミラーを水平方向及び垂直方向に往復揺動させることで、レーザー光を走査している。

特開２００７−０２５５２２号公報

従来の画像表示装置では、光スキャナによるレーザー光の走査動作を制御するため、フィードバック制御が行われている。例えば、特許文献１では、光スキャナが反射した光を光センサで検出し、フィードバックを行っている。また、他の従来技術では、光スキャナに圧電膜を設けて、この圧電膜により光スキャナの動作を検出し、フィードバックすることも行われている。このような従来の画像表示装置のフィードバック制御では、走査周波数を一定に保つために、光スキャナを駆動する駆動信号の開始タイミングなどが制御されている。

しかしながら、振動や電気的な影響などにより光スキャナの往復動作が変動する場合があり、従来の画像表示装置では、この変動によって水平方向のラインなどの走査単位毎に画像がずれて表示される恐れがあるという問題がある。

そこで、本発明は、光束を出力する光源部と、前記光束を反射し、所定の走査方向に往復動作を繰り返す走査部と、前記往復動作の往路または復路の走査単位ごとに前記走査部の動作範囲を検出する走査検出部と、前記検出された動作範囲と基準範囲とのずれに基づいて、前記走査単位ごとに画像表示位置を決定する表示位置決定部と、前記決定された画像表示位置に対応するタイミングで、画像データに基づき前記光源部を駆動する光源駆動部と、を備える画像表示装置を提供する。

また、本発明は、光束を出力する光源部と、前記光束を反射し、所定の走査方向に往復動作を繰り返す走査部と、を備えた画像表示装置の制御方法であって、前記往復動作の往路または復路の走査単位ごとに前記走査部の動作範囲を検出し、前記検出された動作範囲と基準範囲とのずれに基づいて、前記走査単位ごとに画像表示位置を決定し、前記決定された画像表示位置に対応するタイミングで、画像データに基づき前記光源部を駆動する、画像表示装置の制御方法を提供する。

本発明によれば、走査単位毎の画像のずれを抑えることができる。

実施の形態１に係る画像表示装置の構成例を示す構成図である。 実施の形態１に係る水平スキャナの構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１に係る水平スキャナの構成の他の例を示す構成図である。 実施の形態１に係るＦＰＧＡの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る画像表示装置で用いる信号の例を示す波形図である。 参考例の理想的な往復走査時の動作を説明するための説明図である。 参考例の理想的な往復走査時の動作を説明するための説明図である。 参考例の往復走査変動時の動作を説明するための説明図である。 参考例の往復走査変動時の動作を説明するための説明図である。 実施の形態１に係る往復走査変動時の動作を説明するための説明図である。 実施の形態１に係る往復走査変動時の動作を説明するための説明図である。 実施の形態１に係るライン基準値の設定例を説明するための説明図である。 実施の形態１に係る描画位置制御部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る描画位置制御部の動作例を示すフローチャートである。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像表示装置１００の構成を示している。画像表示装置１００は、レーザー光を光スキャナにより反射させ、垂直方向及び水平方向に往復走査することにより投影面に画像を表示（描画）するレーザースキャン方式の画像表示装置である。例えば、画像表示装置１００は、自動車のウィンドシールドやコンバイナなど画像表示面である投影面に投影画像３００を投影し表示する。

図１に示すように、画像表示装置１００は、映像入力部１０１、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１１０、マイコン１２０、フラッシュメモリ１３１及び１３２、ＤＤＲ（Double Data Rate）メモリ１３３、レーザードライバ１４０、Ｖ軸スキャナドライバ１５０、Ｈ軸スキャナドライバ１６０、コンパレータ１７０、ＲＧＢレーザーダイオード２００、垂直スキャナ２１０、水平スキャナ２２０を備えている。なお、表示する画像の垂直方向（縦方向、Ｙ方向）をＶ（Vertical）軸方向とも称し、画像の水平方向（横方向、Ｘ方向）をＨ（Horizontal）軸方向とも称する。

映像入力部１０１は、投影面に表示する映像データが入力され、入力された映像データはＦＰＧＡ１１０に送出される。この映像データには、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色の色信号が含まれている。例えば、映像入力部１０１は、カーナビゲーション装置など他の装置で生成された映像が入力されてもよいし、映像入力部１０１が映像データを生成してもよい。

ＦＰＧＡ１１０及びマイコン１２０は、画像表示装置１００の制御部１０２を構成し、画像表示に必要な各種制御を行う。ＦＰＧＡ１１０及びマイコン１２０により、レーザードライバ１４０、Ｖ軸スキャナドライバ１５０、Ｈ軸スキャナドライバ１６０を介して、ＲＧＢレーザーダイオード２００、垂直スキャナ２１０、水平スキャナ２２０の動作を制御し、投影画像３００を描画する。なお、ＦＰＧＡ１１０及びマイコン１２０の制御動作は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれか、もしくはその両方によって実現されてもよい。

ＦＰＧＡ１１０は、入力される映像データに基づいて、ＲＧＢの画像データを１ラインずつ出力し、また、垂直スキャナ２１０の往復動作を制御するためのＶ軸駆動信号を生成し、生成したＶ軸駆動信号を出力する。本実施の形態に係るＦＰＧＡ１１０は、後述するように、コンパレータ１７０から得られる水平スキャナ２２０のＨ軸検出パルス信号に基づき、ライン毎の画像のずれを抑えるように画像の描画位置を設定し、設定した位置でレーザードライバ１４０を駆動させ描画を行う。

マイコン１２０は、水平スキャナ２２０の往復動作を制御するためのＨ軸駆動信号を生成し、生成したＨ軸駆動信号を出力する。フラッシュメモリ１３１及び１３２は、それぞれＦＰＧＡ１１０及びマイコン１２０の動作に必要なデータやプログラムなどを記憶する不揮発性記憶部である。

ＤＤＲ（Double Data Rate）メモリ１３３は、ＦＰＧＡ１１０に入力される映像データを一時的に保存するフレームバッファである。ＤＤＲメモリ１３３は、ＤＤＲ２やＤＤＲ３、その他のＳＤＲＡＭでもよい。

レーザードライバ１４０は、ＦＰＧＡ１１０から供給される画像データに応じて、ＲＧＢレーザーダイオード２００を駆動する。レーザードライバ１４０は、ＦＰＧＡ１１０が決定した画像表示位置に対応するタイミングで、画像データに基づきＲＧＢレーザーダイオード２００を駆動する光源駆動部である。ＲＧＢレーザーダイオード２００は、レーザードライバ１４０の駆動により、ＲＧＢの３色のレーザー光を発光する。ＲＧＢレーザーダイオード２００は、光束であるレーザー光を出力する光源部である。

Ｖ軸スキャナドライバ１５０は、ＦＰＧＡ１１０から供給されるＶ軸駆動信号に応じて、垂直スキャナ２１０を往復駆動する。Ｈ軸スキャナドライバ１６０は、マイコン１２０から供給されるＨ軸駆動信号に応じて、水平スキャナ２２０を往復駆動する。

垂直スキャナ２１０または水平スキャナ２２０は、垂直または水平方向に往復動作を繰り返す走査部である。垂直スキャナ２１０は、ＲＧＢレーザーダイオード２００から照射されたレーザー光を反射し、Ｖ軸スキャナドライバ１５０の駆動により垂直方向に往復動作する光スキャナである。水平スキャナ２２０は、ＲＧＢレーザーダイオード２００から照射されたレーザー光を反射し、Ｈ軸スキャナドライバ１６０の駆動により水平方向に往復動作する光スキャナである。また、水平スキャナ２２０は、水平方向の往復動作を検出する走査検出部２０２を含み、検出した往復動作を示すＨ軸検出アナログ信号を出力する。走査検出部２０２は、往復動作の往路または復路のラインである走査単位ごとに水平スキャナ２２０の動作範囲を検出する。

この例では、水平スキャナ２２０が、ＲＧＢレーザーダイオード２００からのレーザー光を反射し、垂直スキャナ２１０が、水平スキャナ２２０からの反射光をさらに反射することで、投影面へ投影画像３００を描画している。垂直スキャナ２１０及び水平スキャナ２２０が、垂直方向及び水平方向に往復走査する光スキャナ２０１を構成しているとも言える。例えば、垂直スキャナ２１０と水平スキャナ２２０を１つの２軸（２次元）光スキャナとしてもよい。

コンパレータ１７０は、水平スキャナ２２０が出力したＨ軸検出アナログ信号を、ＦＰＧＡ１１０で処理可能なＨ軸検出パルス信号に変換する信号変換部である。

図２及び図３は、水平スキャナ２２０の構成例であり、水平スキャナ２２０をミラー側から見た正面図である。なお、垂直スキャナ２１０についても水平スキャナ２２０と同様に構成してもよい。

水平スキャナ２２０（及び垂直スキャナ２１０）である光スキャナは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成されたＭＥＭＳ素子である。例えば、水平スキャナ２２０は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜などの圧電膜を含むＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチングして形成されている。

図２及び図３に示すように、水平スキャナ２２０は、本体の枠を構成する枠体２２１、枠体２２１の枠内において枠体２２１から離間した状態で支持された揺動片部２２２、枠体２２１の内縁と揺動片部２２２とを繋ぐ４つのＬ型梁部２２３ａ〜２２３ｄ、揺動片部２２２の表面に形成されたＭＥＭＳミラー２２４を備えている。ＭＥＭＳミラー２２４は、反射率の高い金属（例えばＡｌやＡｕ）を蒸着することにより形成されている。

Ｌ型梁部２２３ａ〜２２３ｄは、揺動片部２２２の水平方向中央に近接した位置において揺動片部２２２と連結されており、この連結部を揺動軸として揺動片部２２２及びＭＥＭＳミラー２２４が水平方向に揺動可能となっている。Ｌ型梁部２２３ａ〜２２３ｄは、揺動片部２２２を揺動可能に支持するトーションバーを構成しているとも言える。

さらに、４つＬ型梁部２２３ａ〜２３３ｄにおいて、水平方向に延びる複数の圧電膜が配置されている。例えば、圧電膜は、下部電極と上部電極との間に圧電体膜を挟んだ積層構造である。

図２の例では、Ｌ型梁部２２３ａ及び２２３ｂに、Ｈ軸駆動信号が供給される駆動用圧電膜２２５ａ及び２２５ｂがそれぞれ配置され、Ｌ型梁部２２３ａ及び２２３ｂと対向するＬ型梁部２２３ｃ及び２２３ｄに、ＭＥＭＳミラー２２４（揺動片部２２２）の動作を検出する検出用圧電膜２２６ａ及び２２６ｂがそれぞれ配置されている。

また、図３の例では、Ｌ型梁部２２３ａ〜２２３ｄに、駆動用圧電膜及び検出用圧電膜のペア（２２５ａ及び２２６ａ、２２５ｂ及び２２６ｂ、２２５ｃ及び２２６ｃ、２２５ｄ及び２２６ｄ）がそれぞれ配置されている。

図２の駆動用圧電膜２２５ａ及び２２５ｂ、または図３の駆動用圧電膜２２５ａ〜２２５ｄにＨ軸駆動信号を供給すると、Ｈ軸駆動信号に応じて駆動用圧電膜２２５ａ及び２２５ｂ、または２２５ａ〜２２５ｄが振動し、この振動がＬ型梁部２２３ａ及び２２３ｂ、または２２３ａ〜２２３ｄを介して揺動片部２２２に伝達され、揺動片部２２２及びＭＥＭＳミラー２２４が揺動する。

また図２の、検出用圧電膜２２６ａ及び２２６ｂ、または図３の検出用圧電膜２２６ａ〜２２６ｄは、走査検出部２０２であり、揺動片部２２２及びＭＥＭＳミラー２２４の振動を検出し、検出する振動に応じたＨ軸検出アナログ信号を出力する。検出用圧電膜２２６ａ及び２２６ｂ、または２２６ａ〜２２６ｄから得られるＨ軸検出アナログ信号に対して所定の位相差をもったＨ軸駆動信号を駆動用圧電膜２２５ａ及び２２５ｂ、または２２５ａ〜２２５ｄにフィードバックすることにより、揺動片部２２２及びＭＥＭＳミラー２２４を共振駆動させることができる。

図４は、本実施の形態に係るＦＰＧＡ１１０の機能ブロックを示している。図４に示すように、ＦＰＧＡ１１０は、入力インタフェース１１１、ＤＤＲインタフェース１１２、画像処理部１１３、映像出力部１１４、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１１５、描画位置制御部１１６、Ｖ軸駆動処理部１１７を備えている。

入力インタフェース１１１は、映像入力部１０１との間のインタフェースであり、映像入力部１０１から入力された映像データを受け取り、受け取った映像データをＤＤＲインタフェース１１２へ出力する。

ＤＤＲインタフェース１１２は、ＤＤＲメモリ１３３との間のインタフェースであり、入力インタフェース１１１が受け取った映像データをＤＤＲメモリ１３３に一時的に保存し、さらに、ＤＤＲ１３３に保存した映像データを内部クロックに従って取り出す。

ＤＤＲインタフェース１１２は、ＤＤＲメモリ１３３へ映像データ（画像データ）をフレーム単位に書き込み、内部クロックと同期してＤＤＲメモリ１３３から１フレームに含まれる水平方向の１ラインずつ読み出す。また、水平スキャナ２２０の往復動作における往路及び復路で描画を行うため、ＤＤＲインタフェース１１２は、往路で描画する往路ラインの場合、順方向のアドレス順に画像データを読み出し、復路で描画する復路ラインの場合、逆方向のアドレス順に画像データを読み出すことで、往路及び復路の画像データの並び替えを行う。

画像処理部１１３は、ＤＤＲインタフェース１１２がＤＤＲ１３３から取り出した画像データに対し、アスペクト比の変更やブライトコントロールなど、必要な画像処理を行う。映像出力部（画像出力部）１１４は、画像処理部１１３により画像処理された画像データをレーザードライバ１４０へ出力する。映像出力部１１４は、Ｈ軸検出波形とＶ軸駆動信号より生成された描画位置クロック（ピクセルクロック）、ＨＳｙｎｃ（Ｈ軸同期信号）とＶＳｙｎｃ（Ｖ軸同期信号）を利用して描画位置を決定し、決定した描画位置のタイミングで、画像データを１ラインずつ出力する。

ＰＬＬ１１５は、外部クロック１８０が入力され、この外部クロック１８０に基づいて内部クロックを生成し、生成した内部クロックを各ブロックへ供給する。

描画位置制御部（クロック生成部）１１６は、水平スキャナ２２０とレーザー描画の同期とるため、ＰＬＬ１１５が生成した内部クロックに基づいて、ピクセルクロックを生成する。例えば、ピクセルクロックは、後述のピクセルカウンタに同期したクロックである。描画位置制御部１１６は、Ｈ軸検出パルス信号とＶ軸駆動信号に基づいて描画位置を決定するピクセルクロック、ＨＳｙｎｃ、ＶＳｙｎｃを生成する。描画位置制御部１１６は、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ位置からカウンタのカウントを開始し、カウントしたカウンタ値により描画エリアを決定する。描画位置制御部１１６は、走査検出部２０２により検出された水平スキャナ２２０の動作範囲と基準範囲とのずれに基づいて、ラインごとに画像表示位置を決定する表示位置決定部である。

Ｖ軸駆動処理部１１７は、ＨＳｙｎｃ及びＶＳｙｎｃに基づいてＶ軸駆動信号を生成し、生成したＶ軸駆動信号をＶ軸スキャナドライバ１５０へ出力する。例えば、ＶＧＡ（Video Graphics Array）で表示する場合、垂直走査周波数は６０Ｈｚであり、６０Ｈｚで垂直スキャナ２１０を垂直方向に揺動させるようにＶ軸駆動信号を出力する。

図５は、本実施の形態に係るＨ軸検出アナログ信号及びＨ軸検出パルス信号の一例を示している。Ｈ軸検出アナログ信号は、水平方向の両側で駆動する水平スキャナ２２０に配置された片側の圧電膜（例えば、図２の２２６ａ及び２２６ｂ、または図３の２２６ａ〜２２６ｄ）によって検出された波形である。

図５に示すように、Ｈ軸検出アナログ信号は、水平スキャナ２２０のＭＥＭＳミラー２２４の向きに応じたアナログ波形である。このため、そのままではＦＰＧＡ１１０でＨ軸検出アナログ信号を処理することができない。そこで、本実施の形態では、コンパレータ１７０等を利用してＨ軸検出アナログ信号をパルス状の矩形波に変換し、Ｈ軸検出パルス信号としてＦＰＧＡ１１０へ入力している。

本実施の形態では、ＭＥＭＳミラー２２４が最大角度振った位置にエッジがくるようにＨ軸検出パルス信号を生成する。例えば、Ｈ軸検出アナログ信号の最小値（最小ピーク時）及び最大値（最大ピーク時）ごとに立ち上り／立ち下りを繰り返すようにＨ軸検出パルス信号を生成する。そして、Ｈ軸パルス信号のエッジに挟まれたエッジ間の領域に、水平方向の描画エリアを設定する。

次に、本実施の形態の主要な特徴である描画位置制御方法について説明する。

レーザースキャン方式の画像表示装置では、描画を行う時に、圧電膜などの検出回路から出力されるＭＥＭＳミラー２２４の動作を検出したＨ軸検出波形（Ｈ軸検出パルス信号）をＦＰＧＡ１１０に取り込み描画タイミングの基準信号として利用をしている。

しかし、振動や電気的な影響によりＭＥＭＳミラー２２４の動作が変化した場合、Ｈ軸検出パルス信号も同様に変化する事になる。ＦＰＧＡ１１０では、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔をカウントしているため、このＨ軸検出パルス信号の周波数変化によって、ＦＰＧＡ１１０内のカウント数がずれる事で描画タイミングにずれが生じて、描画される投影画像３００のライン毎のずれに繋がる。本実施の形態では、この問題を以下で説明するように改善する。

まず、図６Ａ及び図６Ｂを用いて、ＭＥＭＳミラーの動作が変化しない場合の理想的な検出パルス信号の動作について説明する。例えば、図６Ａ及び図６Ｂは、参考例の動作であり、図１〜図３、図５と同様の構成による例である。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、理想的には、Ｈ軸検出パルス信号は常に一定周期の検出波形、すなわち、同じエッジ間隔（立ち上りエッジと次の立ち下りエッジまでの間隔、立ち下りエッジと次の立ち上りエッジまでの間隔）でＨｉｇｈ／Ｌｏｗを繰り返す矩形波である。

ＦＰＧＡ１１０は、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔をドット（ピクセル）に同期した内部クロックでカウントしており、Ｈ軸検出パルス信号が一定周期のため、クロックカウンタ（clk_cnt）のカウンタ値は一定の値となる。ここでは、一例として、エッジ間隔を２０カウントとし、カウンタ値＝１〜２０が繰り返される。なお、説明簡略化のため、カウンタ値＝１からカウントを開始するが、カウンタ値＝０からカントを開始してもよい（以下でも同様）。

ここでは、一例として、カウンタ値６〜１５の間を描画エリアとして設定する。そうすると、描画エリアを設定するＨＳｙｎｃは、往路及び復路のラインのそれぞれでカウンタ値６のタイミングで立ち上り、カウンタ値１５のタイミングで立ち下りを繰り返す波形となる。

その結果、この往路ライン及び復路ラインの繰り返しにより描画される投影画像３００の描画エリアはＡ１の領域となる。図６Ａ及び図６Ｂでは、Ｈ軸検出パルス信号が一定周期であり、ＨＳｙｎｃも一定周期であるため、描画エリアＡ１は、ラインごとに描画位置がずれることはなく、垂直方向の縦ラインは一直線となる。

次に、図７Ａ及び図７Ｂを用いて、本実施の形態の適用前の参考例における、ＭＥＭＳミラーの動作が変化する場合の検出パルス信号の例について説明する。例えば、図７Ａ及び図７Ｂは、参考例の動作であり、図１〜図３、図５と同様の構成による例である。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ＭＥＭＳミラー２２４の動作が一定ではない場合、Ｈ軸検出パルス信号は周波数（エッジ間隔）が一定ではなく変化した波形となる。このＨ軸検出パルス信号をＦＰＧＡ１１０に取り込みエッジ間隔をカウントすると、エッジ間隔ごとにクロックカウンタのカウンタ値が変動する。

ＭＥＭＳミラー２２４の振れが理想的な基準よりも足りない場合、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔が狭くなるため、カウンタ値が小さくなり、また、ＭＥＭＳミラー２２４が理想的な基準よりも振れすぎた場合、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔が広くなるため、カウンタ値が大きくなる。例えば、往路ライン１は２０カウント、復路ライン２は１８カウント、往路ライン３は２２カウント、復路ライン４は２０カウントである。

カウンタ値６〜１５の間を描画エリアとして設定すると、描画エリアを設定するＨＳｙｎｃは、エッジ間隔（カウント数）が変動する往路及び復路のラインごとに、カウンタ値６のタイミングで立ち上り、カウンタ値１５のタイミングで立ち下りを繰り返す波形となる。

その結果、この往路ライン及び復路ラインの繰り返しにより描画される投影画像３００の描画エリアはＡ２の領域となる。図７Ａ及び図７Ｂでは、Ｈ軸検出パルス信号の周期（エッジ間隔）が変動し、ＨＳｙｎｃの周期も変動するため、描画エリアＡ２は、ラインごとに描画位置がずれてしまう。実施の形態適用前では、Ｈ軸検出パルス信号のカウンタ値を基準に描画するタイミング波形（ＨＳｙｎｃ）を生成し描画を行っているため、往路ラインと復路ラインでのカウント数が異なった場合、描画エリアの縦のラインにずれが生じてしまう。

次に、図８Ａ及び図８Ｂを用いて、本実施の形態の適用後における、ＭＥＭＳミラーの動作が変化する場合の検出パルス信号の例について説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、図１〜図５で説明した本実施の形態の構成における動作である。

本実施の形態では、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔（１ライン）の基準となるライン基準値を設定する。カウンタ値がライン基準値より小さい場合、次のラインでカウントを開始するスタートカウンタ値として、ライン基準値から算出した値を利用する。また、カウンタ値がライン基準値より大きい場合、余分にカウントした分を次のラインでもカウントを続け、または、カウントを停止し、ライン基準値のカウントのスタート位置と同じ位置からカウントをスタートする。

ライン基準値は、理想とするＭＥＭＳミラー２２４の振れ幅であり、ここでは、複数のラインをカウントしたカウント数（またはカウンタ値）の平均値である。例えば、画像データ表示前のブランキングエリア内でＭＥＭＳミラー２２４からのＨ軸検出パルス信号のエッジ間隔をカウントし、８ライン分を平均してライン基準値を設定する。

例えば、１ライン＝２０カウント、２ライン＝１８カウント、３ライン＝２２カウント、４ライン＝２０カウント、５ライン＝１８カウント、６ライン＝２０カウント、７ライン＝２０カウント、９ライン＝２２カウントの場合、平均値である２０カウントを１フレーム内のライン基準値とする。そして、１０ライン以降は、このライン基準値に基づいてカウンタ値を設定する。

図８Ａ及び図８Ｂでは、図７Ａ及び図７Ｂと同様に、Ｈ軸検出パルス信号の周波数（エッジ間隔）が一定ではなく変化した波形となっている。このＨ軸検出パルス信号のエッジ間隔を内部クロックに合わせてカウントすると、エッジ間隔ごとにクロックカウンタ（clk_cnt）のカウンタ値が変動する。このため、本実施の形態では、ライン基準値を設定し、次のラインに移った時のスタートカウントがライン基準値のカウントと同じ位置となるように、スタートカウンタ値を設定する。

Ｈ軸検出パルス信号を常にカウンタ値＝１からカウントするクロックをクロックカウンタ（clk_cnt）と称し、ライン基準値に基づいて設定されたスタートカウンタ値からカウントするクロックをピクセルカウンタ（pix_cnt）と称する。

図８Ａ及び図８Ｂでは、図７Ａ及び図７Ｂと同様に、例えば、往路ライン１は２０カウント（clk_cnt＝１〜２０）、復路ライン２は１８カウント（clk_cnt＝１〜１８）、往路ライン３は２２カウント（clk_cnt＝１〜２２）、復路ライン４は２０カウント（clk_cnt＝１〜２０）である。

ＭＥＭＳミラー２２４の振れが基準値よりも足りない例として、例えば、復路ライン２では、１８カウントのため、ライン基準値の２０カウントよりも小さく、ＭＥＭＳミラー２２４の振れが足りない。この例では、水平方向の左端がライン基準値よりも短い。この場合、ライン基準値の２０カウントからピクセルカウンタのカウンタ値（pix_cnt＝１８）を差し引いて差分値（２０−１８＝２）を求める。次のラインでは、この差分値のドット分（基準値より不足した分）だけタイミングをずらすために、カウンタの最小値＝１にこの差分値を加えた値（１＋２＝３）を、次の往路ライン３のスタートカウンタ値とする。すなわち、カウンタ値がライン基準値よりも小さい場合、カウンタ値とライン基準値との差分に基づいてカウンタ値を増加させることで、次のラインのエッジから描画エリアまでの間隔を短くする。これにより、復路ライン２のカウンタ値６〜１５と、往路ライン３のカウンタ値６〜１５とで、垂直方向の位置が等しくなる。

また、ＭＥＭＳミラー２２４が基準値よりも振れすぎている例として、往路ライン３では、２２カウントのため、ライン基準値の２０カウントよりも大きく、ＭＥＭＳミラー２２４が振れすぎている。この例では、水平方向の右端がライン基準値よりも長い。この場合、ピクセルカウンタがエッジまでカウントしたカウンタ値（pix_cnt＝２４）からライン基準値の２０カウントを差し引いて差分値（２４−２０＝４）を求める。次のラインでは、この差分値のドット分（基準値を超えた分）だけタイミングをずらすために、次の復路ライン４で、差分値のカウント分の次の位置（４＋１＝５カウント目）からカウントを開始する。すなわち、カウンタ値がライン基準値よりも大きい場合、カウンタ値とライン基準値との差分に基づいてカウントの開始を遅らせることで、次のラインのエッジから描画エリアまでの間隔を長くする。これにより、往路ライン３のカウンタ値６〜１５と、復路ライン４のカウンタ値６〜１５とで、垂直方向の位置が等しくなる。

例えば、このとき、差分値のカウント分の間はカウンタ値を進めず、次のラインに移ってからも、止めたカウント値の４カウント分、カウント値を１のままで停止した後、通常のカウントを１から始める。また、次のラインでカウントを開始するまで、カウンタを止めずにカウントし続けてもよい。

このような制御により、描画エリアを設定するＨＳｙｎｃは、エッジ間隔（カウント数）が変動する往路及び復路のラインごとに、補正されたカウンタ値６のタイミングで立ち上り、補正されたカウンタ値１５のタイミングで立ち下りを繰り返す波形となる。

その結果、この往路ライン及び復路ラインの繰り返しにより描画される投影画像３００の描画エリアはＡ３の領域となる。図８Ａ及び図８Ｂでは、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔と基準値との差分に基づいてカウンタを制御することにより、先のラインの描画エリアから終端までの距離と、次のラインの先頭から描画エリアまでの距離を等しくできる。すなわち、本実施の形態では、縦のラインにおいて描画エリアが一致するように、基準とするカウンタ値とＭＥＭＳミラーの検出パルス信号からのカウント値に基づいて、カウント値を制御する事で、描画エリア範囲を一定に保つ事ができ、縦ラインのずれを無くす事ができる。

ここで、ライン基準値の設定値についてさらに説明する。上記では、複数のラインをカウントした平均値によりライン基準値を決定した。例えば、１フレーム内の８ラインの平均値をライン基準値とした。しかし、ライン基準値が奇数であると、１ドットの描画ずれが起きてしまう為、ライン基準値は常に偶数になるよう決定することが好ましい。

図９は、ライン基準値を奇数に設定した例を示している。図９は、ライン基準値を２１とし、カウンタ値６〜１５の間を描画エリアとした例である。この場合、往路ライン及び復路ラインの繰り返しにより描画される投影画像３００の描画エリアはＡ４の領域となる。

図９のように、ライン基準値を奇数に設定すると、往路ラインにおける描画位置（カウンタ値６〜１５）と、復路ラインにおける描画位置（カウンタ値６〜１５）とが１ドットずれてしまい、往路と復路が互い違いになってしまう。このため、本実施の形態では、ライン基準値を常に偶数に設定することで、往路と復路のずれを防止する。例えば、平均値が２１の場合、基準値を２０または２２に設定する。

次に、図８Ａ及び図８Ｂで説明した、本実施の形態の動作を実現するための構成例について説明する。図１０は、描画位置制御部１１６の機能ブロックの一例であり、図１１は描画位置制御部１１６のフローチャートの一例である。なお、その他の構成により図８Ａ及び図８Ｂの動作を実現してもよい。

図１０に示すように、描画位置制御部１１６は、カウンタ１１、ライン基準値設定部１２、描画位置決定部１３、ラインずれ判定部１４、ラインずれ補正部１５を備えている。

カウンタ１１は、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔をカウントするカウンタである。カウンタ１１は、図８Ａ及び図８Ｂのクロックカウンタ及びピクセルカウンタを含んでいる。ライン基準値設定部１２、１ラインのカウンタの基準値となるライン基準値を設定する。

描画位置決定部１３は、カウンタ１１の値に基づいて、描画位置（描画エリア）を決定する。ラインずれ判定部１４、カウンタ１１の値とライン基準値とを比較しラインのずれを判定する。ラインずれ補正部１５、判定されたラインのずれを補正するため、図８Ａ及び図８Ｂのようにスタートカウンタ値を補正やカウンタの停止を行う。

図１１に示すように、描画位置制御部１１６に、Ｈ軸検出パルス信号の入力が開始されると（Ｓ１０１）、まず、ライン基準値設定部１２がライン基準値を設定する。上記のように、カウンタ１１がＨ軸検出パルス信号のエッジ間隔を複数回カウントした後、ライン基準値設定部１２は、カウンタ値の平均値を求めてライン基準値を設定する。特に、ライン基準値設定部１２は、上記のようにライン基準値が偶数となるように設定する。

続いて、カウンタ１１は、ＭＥＭＳミラーの走査範囲をカウントする（Ｓ１０３）。カウンタ１１は、内部クロックに同期して、図８Ａ及び図８Ｂのように、クロックカウンタ（clk_cnt）、ピクセルカウンタ（pix_cnt）により、Ｈ軸検出パルス信号のエッジ間隔をカウントする。

続いて、描画位置決定部１３は、カウンタ値に基づいて描画位置を決定する。例えば、描画位置決定部１３は、カウンタ値５〜１４の間を描画エリアとして設定し、カウンタ値５のタイミングで立ち上り、カウンタ値１４のタイミングで立ち下りを繰り返すＨＳｙｎｃを生成する。

続いて、ラインずれ判定部１４は、カウンタ値とライン基準値とを比較する（Ｓ１０５）。カウンタ値とライン基準値とが等しい場合は、ラインにずれは無いため、そのままカウント及び描画位置決定を行う（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。

カウンタ値がライン基準値よりも小さい場合、図８Ａ及び図８Ｂのように、ライン基準値とカウンタ値の差分に基づいて、描画エリアの位置を補正するようにスタートカウンタ値を設定する（Ｓ１０６）。その後、設定したスタートカウンタ値により、カウントを開始し、描画位置を決定する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。

カウンタ値がライン基準値よりも大きい場合、図８Ａ及び図８Ｂのように、カウンタ値とライン基準値との差分に基づいて、描画エリアの位置を補正するようにカウントの開始を待つ（Ｓ１０７）。その後、ライン基準値と差がない場合のタイミングに合わせて、カウントを開始し、描画位置を決定する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。

以上のように、本実施の形態では、レーザースキャン方式の画像表示装置において、光スキャナに設けられた圧電膜によりＭＥＭＳミラーの動作を検出し、この検出した動作範囲と基準範囲とのずれに基づいて、描画位置を補正することとした。これにより、ＭＥＭＳミラーの動作変動による検出波形の変化がもたらす描画位置のずれを補正し、常に一定の場所に描画エリアを設定する事でライン毎の描画ずれを防止することができる。特に、描画位置を設定するカウント値を常に一定ではなく、基準に対して一定になるように設定することで、ライン毎の描画位置のずれを無くし、描画ずれを防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１１ カウンタ
１２ ライン基準値設定部
１３ 描画位置決定部
１４ ラインずれ判定部
１５ ラインずれ補正部
１００ 画像表示装置
１０１ 映像入力部
１１１ 入力インタフェース
１１２ ＤＤＲインタフェース
１１３ 画像処理部
１１４ 映像出力部
１１６ 描画位置制御部
１１７ Ｖ軸駆動処理部
１２０ マイコン
１３１、１３２ フラッシュメモリ
１３３ ＤＤＲメモリ
１４０ レーザードライバ
１５０ Ｖ軸スキャナドライバ
１６０ Ｈ軸スキャナドライバ
１７０ コンパレータ
１８０ 外部クロック
２００ ＲＧＢレーザーダイオード
２０１ 光スキャナ
２０２ 走査検出部
２１０ 垂直スキャナ
２２０ 水平スキャナ
２２１ 枠体
２２２ 揺動片部
２２３ａ〜２２３ｄ Ｌ型梁部
２２４ ＭＥＭＳミラー
２２５ａ〜２２５ｄ 駆動用圧電膜
２２６ａ〜２２６ｄ 検出用圧電膜
３００ 投影画像

Claims (8)

1. 光束を出力する光源部と、
   前記光束を反射し、所定の走査方向に往復動作を繰り返す走査部と、
   前記往復動作の往路または復路の走査単位ごとに前記走査部の動作範囲を検出する走査検出部と、
   前記検出された動作範囲と基準範囲とのずれに基づいて、前記走査単位ごとに画像表示位置を決定する表示位置決定部と、
   前記決定された画像表示位置に対応するタイミングで、画像データに基づき前記光源部を駆動する光源駆動部と、
   を備える画像表示装置。
2. 前記表示位置決定部は、前記検出された動作範囲が前記基準範囲よりも小さい場合、前記検出された動作範囲と前記基準範囲との差分に基づいて、次の走査単位における前記走査部の動作開始から前記画像表示位置までの間隔を小さくする、
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記検出された動作範囲をクロックに基づいてカウントするカウンタを備え、
   前記表示位置決定部は、前記検出された動作範囲を前記カウンタがカウントしたカウンタ値と前記基準範囲に対応するカウンタ値との差分に基づき、次の走査単位における前記カウンタの開始カウント値を増加させる、
   請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記表示位置決定部は、前記検出された動作範囲が前記基準範囲よりも大きい場合、前記検出された動作範囲と前記基準範囲との差分に基づいて、次の走査単位における前記走査部の動作開始から前記画像表示位置までの間隔を大きくする、
   請求項１または２に記載の画像表示装置。
5. 前記検出された動作範囲をクロックに基づいてカウントするカウンタを備え、
   前記表示位置決定部は、前記検出された動作範囲を前記カウンタがカウントしたカウンタ値と前記基準範囲に対応するカウンタ値との差分に基づき、次の走査単位における前記カウンタのカウント開始を遅らせる、
   請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記表示位置決定部は、前記検出された複数の動作範囲の平均に基づいて前記基準範囲を設定する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
7. 前記表示位置決定部は、前記動作範囲をクロックに基づいてカウントしたときに偶数となるように、前記基準範囲を設定する、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
8. 光束を出力する光源部と、前記光束を反射し、所定の走査方向に往復動作を繰り返す走査部と、を備えた画像表示装置の制御方法であって、
   前記往復動作の往路または復路の走査単位ごとに前記走査部の動作範囲を検出し、
   前記検出された動作範囲と基準範囲とのずれに基づいて、前記走査単位ごとに画像表示位置を決定し、
   前記決定された画像表示位置に対応するタイミングで、画像データに基づき前記光源部を駆動する、
   画像表示装置の制御方法。

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