JP4743140B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、多視点の映像を表示する映像表示装置に関する。

従来、立体映像を表示する試みは多数なされており、偏光眼鏡や液晶シャッター眼鏡を用いた２眼式立体映像表示装置、パララックスバリアやレンチキュラーレンズを用いた眼鏡なし立体映像表示装置などが実用化されている。

しかし、これらの立体映像表示装置は、観察者が対象物を直接見る場合（自然視）とは異なる状態で対象物を表示する。例えば右目用と左目用の２つの映像をそれぞれの目で視認する両眼視差を利用した方式で立体映像を表示する場合には、自然視と異なり、左右の目の輻輳と焦点との間にずれが生じる。このため観察者は、立体表示装置による映像を長時間視認し続けると疲労を招いたり、映像によっては違和感を生じたりすることがある。

このような課題を解決するための立体映像表示装置として、半導体レーザからのレーザ光をラスタ走査するポリゴンミラーと、ラスタ走査されたレーザ光を偏向する円筒レンズアレイと、円筒レンズアレイによる偏向角に対応して複数の視点から撮影した複数の映像データに基づいてこの複数の映像がその撮影方向に対応したそれぞれの方向に投射するようにレーザ光を変調するレーザ光駆動回路とを備えた立体映像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１０３４７４号公報

しかし、特許文献１に記載の立体映像表示装置は、１つの半導体レーザからのレーザ光によって、複数の視点からの映像を表示している。このため、画素数や視点数が増えると半導体レーザの変調周波数を更に高くする必要があり、高精細な映像を表示できないという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、変調周波数を高くすることなく、高精細な映像を表示することができる映像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の映像表示装置では、それぞれ独立にレーザ光を照射する複数の発光点を有するレーザ照射手段と、複数の発光点から照射されたレーザ光を主走査方向と副走査方向にラスタ走査する走査手段と、走査手段によりラスタ走査されたレーザ光を偏向する偏向手段とを備え、制御手段が、偏向手段により偏向されたレーザ光が複数の視点から見た映像を再現するように、レーザ照射手段による複数の発光点からのレーザ光の照射を制御する。

このように構成された映像表示装置によれば、複数の発光点から照射されるレーザ光により複数の視点から見た映像を再現することができる。即ち、１つの発光点あたりで映像表示するための視点の数を減らすことができる。このため、複数の視点から見た映像を１つの発光点から照射されるレーザ光によって再現する場合よりも、レーザ光を照射する際の変調周波数を低くすることができる。これにより、同じ変調周波数であれば、１つの発光点からレーザ光を照射する場合よりも、高精細な映像を表示することができる。

また請求項１に記載の映像表示装置では、複数の発光点は、複数の発光点から照射されたレーザ光が、偏向手段に向かって、主走査方向に並んで照射される第１配列方向に沿って配置されるとともに、主走査方向と異なる方向に並んで照射される第２配列方向に沿って配置される。

また請求項１に記載の映像表示装置は、制御手段が、複数の発光点のうち、第１配列方向に沿って配置された発光点によって、複数の視点毎の映像を表示し、第２配列方向に沿って配置された発光点によって、複数の視点毎の映像の光量の調整を行うように、複数の発光点によるレーザ光の照射を制御する。

このように構成された映像表示装置によれば、レーザ光の照射回数を制御することで光量を変化させる必要がなくなるため、レーザ光を照射する際の変調周波数を低くすることができる。これにより、同じ変調周波数であれば、レーザ光の照射回数を制御することで光量を変化させる場合よりも、高精細な映像を表示することができる。

また、一般に、表示画面を構成する各画素は、主走査方向に沿った辺と、この主走査方向に略直交する方向に沿った辺で構成された矩形状の領域を形成している。そこで、請求項１に記載の映像表示装置は、請求項２に記載のように、主走査方向と異なる方向は、主走査方向と略直交する方向であるようにするとよい。

このように構成された映像表示装置によれば、主走査方向に並び且つ主走査方向と略直交する方向に並んだ状態、即ち、矩形状に並んだ状態でレーザ光を照射することができる。

これにより、照射されるレーザ光によって形成される矩形の面積と、矩形状の画素の面積が略等しい場合において、矩形状に構成された画素からはみ出ることなくレーザ光を照射することができる。一方、主走査方向に並び且つ主走査方向と非直交の方向に並んだ状態で照射されるレーザ光の中には、画素からはずれて無駄に照射されるものが出る。

したがって、矩形状の画素の略全面に亘ってレーザを照射する場合において無駄にレーザ光を照射する発光点がなくなり、効率的にレーザ光を照射することができるため、より高精細な映像を表示することができる。

また、請求項１または請求項２に記載の映像表示装置は、請求項３に記載のように、偏向手段が、主走査方向に曲率をもつレンズアレイで構成され、レンズアレイは、走査手段によりラスタ走査された複数のレーザ光がそれぞれ、偏向手段からレーザ光の進行方向に向かって予め設定された所定距離を離れた位置に設けられて観察者が映像を見る領域である視域上に、主走査方向に沿って略均等な幅で拡散された状態で到達するように、複数のレーザ光を偏向するように構成されているようにするとよい。

このように構成された映像表示装置によれば、主走査方向に沿って略均等な幅で拡散された状態で視域上に到達するように制御手段側でレーザ光の照射を制御する必要がなくなり、制御手段における制御の複雑化を抑えることができる。

また、請求項１または請求項２に記載の映像表示装置は、請求項４に記載のように、偏向手段が、主走査方向と副走査方向に曲率をもつレンズアレイで構成され、レンズアレイは、走査手段によりラスタ走査された複数のレーザ光がそれぞれ、視域上に、主走査方向及び副走査方向に沿って略均等な幅で拡散された状態で到達するように、複数のレーザ光を偏向するように構成されているようにするとよい。

このように構成された映像表示装置によれば、主走査方向及び副走査方向に沿って略均等な幅で拡散された状態でレーザ光が視域上に到達するように制御手段側で画像データのピッチを変更してレーザ光の照射を制御する必要がなくなり、制御手段における制御の複雑化を抑えることができる。

また、請求項１〜請求項４の何れかに記載の映像表示装置は、請求項５に記載のように、偏向手段が、ホログラム素子で構成されるようにしてもよい。
このように構成された映像表示装置によれば、ホログラム素子によって、レーザ照射手段により照射されたレーザ光の波長のみにレンズ作用を持たせ、他の光に対しては影響を与えないようにすることができる。さらに、通常のレンズを用いる場合よりも、偏向手段の薄型化、軽量化を図ることができる。

また、請求項１〜請求項５の何れかに記載の映像表示装置は、請求項６に記載のように、偏向手段が、走査手段によりラスタ走査された複数のレーザ光により、視域が略埋め尽くされるように複数のレーザ光を偏向するように構成されているようにするとよい。

このように構成された映像表示装置によれば、視域上でレーザ光が照射されていない領域がなくなる。このため、観察者が映像を観察する際に、目の位置が視域内で移動しても映像が途切れることがなくなる。

（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態について図面とともに説明する。
図１は映像表示装置１の構成を示す模式図、図２はレーザ素子２の構成を示す模式図、図３は制御装置５の構成を示すブロック図、図４は可動ミラー３の構成を示す模式図、図５は光学素子４によるレーザ光の偏向を説明する図である。

まず、本発明が適用された映像表示装置１の構成を図１に基づいて説明する。
映像表示装置１は、図１に示すように、複数本（本実施形態では５本）のレーザ光からなるレーザ光群ＬＡを照射するレーザ素子２と、レーザ光群ＬＡをラスタ走査する可動ミラー３と、可動ミラー３により走査されたレーザ光群ＬＢを偏向する光学素子４と、レーザ素子２及び可動ミラー３を制御する制御装置５とを備えている。

これらのうちレーザ素子２は、図２に示すように、レーザ光群ＬＡを構成するレーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５をそれぞれ照射する５つのレーザ光源１１〜１５から構成される。レーザ光源１１〜１５は、可動ミラー３により走査されたときにレーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５が、光学素子４に向かって、主走査方向ＳＨ１（図４参照）に沿って並ぶ方向ＬＨＨ１に沿って一列に配列されている。

またレーザ光源１１〜１５はそれぞれ、電極１１ａ〜１５ａと、電極１１ａ〜１５ａに接続されたリード線１１ｂ〜１５ｂとを備えている。そしてレーザ光源１１〜１５はそれぞれ、制御装置５からリード線１１ｂ〜１５ｂを介して電極１１ａ〜１５ａにレーザ駆動信号が供給されることにより、レーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５を照射する。なお、電極１１ａ〜１５ａに対向する共通電極は図示していない。

また制御装置５は、図３に示すように、映像表示装置１が画像表示するための表示画像データを記憶する画像メモリ２１と、レーザ光源１１〜１５を駆動するためのレーザ駆動信号を出力するレーザドライバ２２と、画像メモリ２１及びレーザドライバ２２を制御するＣＰＵ２３と、画像メモリ２１、レーザドライバ２２及びＣＰＵ２３を同期させるためのクロック信号を出力するクロック２４とから構成される。そしてＣＰＵ２３は、クロック２４で発生するクロック信号に同期して、画像メモリ２１から表示画像データを読み出し、この表示画像データに基づいて、所定のタイミングで、レーザ光源１１〜１５を駆動するための５つのレーザ駆動信号をレーザドライバ２２に出力させる。

また可動ミラー３は、レーザ光群ＬＡを反射するミラー部３１と、主走査方向ＳＨ１に直交する軸３２ａを回転軸としてミラー部３１を回転可能に支持して、ミラー部３１により反射されたレーザ光群ＬＡ（以下、レーザ光群ＬＢともいう）が主走査方向ＳＨ１に沿って走査されるようにミラー部３１を回転させる主走査回転部３２と、副走査方向ＳＨ２に直交する軸３３ａを回転軸として主走査回転部３２を回転可能に支持して、レーザ光群ＬＢが副走査方向ＳＨ２に沿って走査されるようにミラー部３１を回転させる副走査回転部３３とから構成される。各ミラーを回転させる駆動力は、静電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、ピエゾアクチュエータなどを用いることができる（不図示）。なお、ミラー部３１により反射されたレーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５をそれぞれレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５ともいう。

また光学素子４は、図１に示すように、主走査方向ＳＨ１のみに曲率をもつ複数のレンズ４１が、主走査方向ＳＨ１と、主走査方向ＳＨ１に直交する方向（本実施形態では副走査方向ＳＨ２に相当）に沿って並んで平面状に配置されたレンズアレイで構成されている。なお、１つのレンズ４１が、映像表示装置１の表示画面における１画素を構成する。

そして複数のレンズ４１の曲率は、図５に示すように、レンズ４１により偏向されたレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５（以下、レーザ光ＬＣ１〜ＬＣ５ともいう）が、観察者ＨＭにより映像が観察される視域ＳＩを埋め尽くすように設定されている。

即ち、まず、レーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５は所定の拡がり角をもって、図５中の左からＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４，ＬＡ５の順に並んで照射される。その後レーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５は、可動ミラー３により反射されるとともに光学素子４により偏向される。これにより、レーザ光ＬＡ１〜ＬＡ５に対応したレーザ光ＬＣ１〜ＬＣ５はそれぞれ、視域ＳＩにおける図５中の上側からＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４，ＬＣ５の順で、主走査方向ＳＨ１に沿った拡がり幅ＬＷ１〜ＬＷ５で視域ＳＩ上に到達する。

この時に、主走査方向ＳＨ１に沿った拡がり幅ＬＷ１〜ＬＷ５を有するレーザ光ＬＣ１〜ＬＣ５が、隣り合うレーザ光同士で接するように、主走査方向ＳＨ１のみに曲率をもつレンズ４１の曲率が設定されている。また、幅ＬＷ１〜ＬＷ５が互いに等しくなるように、レンズ４１の曲率が設定されている。

次に、制御装置５によるレーザ素子２及び可動ミラー３の制御を図６〜図８に基づいて説明する。
図６は、主走査方向ＳＨ１に走査されるレーザ光群ＬＢ（レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５）とレンズ４１との間の位置関係の変化を説明する図である。また、図７（ａ）は可動ミラー３により走査されるレーザ光群ＬＢの主走査方向ＳＨ１の位置の時間変化を示す図、図７（ｂ）は可動ミラー３により走査されるレーザ光群ＬＢの副走査方向ＳＨ２の位置の時間変化を示す図である。また図８は、多視点の立体映像を表示するためのレーザ光制御を説明する図である。

まず図６に示すように、レーザ光群ＬＢ（レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５）は、主走査方向ＳＨ１に沿って、図中左から右へ走査される。
また光学素子４は、主走査方向ＳＨ１に沿ってレンズ４１が並んで配置されており、隣り合うレンズ４１には、レンズ４１が配置されていない領域４２（以下、レンズ非配置領域４２という）が設けられている。そして、レンズ４１の主走査方向ＳＨ１に沿った幅ＬＳＷは、レーザ光ＬＢ１〜レーザ光ＬＢ５までの主走査方向ＳＨ１に沿った幅ＬＺＷよりも若干大きくなるように構成されているとともに、レンズ非配置領域４２の主走査方向ＳＨ１に沿った幅ＬＨＷは、レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５の隣り合うレーザ光間の幅ＬＢＷよりも若干小さくなるように構成されている。

このため、まず、レーザ光ＬＢ５がレンズ４１の図中左端に位置している場合には（時刻ｔ１を参照）、レーザ光ＬＢ４のみがレンズ非配置領域４２に位置する。その後、時間が経過すると、時刻ｔ２にはレーザ光ＬＢ３のみが、時刻ｔ３にはレーザ光ＬＢ２のみが、時刻ｔ４にはレーザ光ＬＢ１のみが、時刻ｔ６にはレーザ光ＬＢ５のみが順次レンズ非配置領域４２に位置する。なお、時刻ｔ４と時刻ｔ６との間の時刻ｔ５には、レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５全てが、レンズ４１の配置されている領域に配置される。すなわち、レーザ光群ＬＢ（レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５）が１つのレンズ４１を通過するのに要する時間は（ｔ６−ｔ１）であり、この間にレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５が順次、レンズ非配置領域４２を通過する。

なお、光学素子４は、レンズ非配置領域４２を通過するレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５を偏向することができない。このため制御装置５は、各レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５が非配置領域４２に位置するタイミングで、該当するレーザ光源の照射を中止する。例えば時刻ｔ１では、レーザ光ＬＢ４がレンズ非配置領域４２に位置するため、レーザ光源１４によるレーザ光の照射を中止するとともに、その他のレーザ光源１１，１２，１３，１５からはレーザ光を照射する。

また図７（ａ）に示すように、可動ミラー３により主走査方向ＳＨ１に走査されるレーザ光群ＬＢの軌跡は、正弦的な変化を示す。このため、光学素子４の各レンズ４１を通過するのに要する時間は、レンズ４１の配置されている位置により異なり一定ではない。例えば、位置Ｘａに配置されているレンズ４１からその隣の位置Ｘｂに配置されているレンズ４１に到達するまでに要する時間（ｔｂ−ｔａ）は、位置Ｘｂに配置されているレンズ４１からその隣の位置Ｘｃに配置されているレンズ４１に到達するまでに要する時間（ｔｃ−ｔｂ）よりも長い。

更に図７（ｂ）に示すように、可動ミラー３により副走査方向ＳＨ２に走査されるレーザ光群ＬＢの軌跡も同様に正弦的な変化を示す。このため、副走査方向ＳＨ２に沿う１つのラインからその隣のラインに移動するのに要する時間がラインの位置によって異なり一定ではない。例えば、ラインＶ１とラインＶ２との間の距離と、ラインＶ２とラインＶ３との間の距離は同じであるが、ラインＶ１からラインＶ２に移動するのに要する時間（ｔｑ−ｔｐ）は、ラインＶ２からラインＶ３に移動するのに要する時間（ｔｒ−ｔｑ）よりも長い。

このため制御装置５は、主走査方向ＳＨ１と副走査方向ＳＨ２の両方について、レーザ光の照射対象となるレンズ４１の位置とラインの位置とに応じて、レーザ光源からレーザ光を照射するタイミングを変化させて、レーザ光が所望のレンズ４１を通過するように制御する。

また制御装置５は、多視点の立体映像を表示できるように、レーザ光源１４によるレーザ光の照射を制御する。
具体的には、図８に示すように、観察者ＨＭが観察位置ＯＰ１にいるときには、物体ＯＢ１から出た光のうち光ＬＲ１及び光ＬＬ１がそれぞれ観察者ＨＭの右目及び左目に入射し、物体ＯＢ２から出た光のうち光ＬＲ２及び光ＬＬ２がそれぞれ観察者ＨＭの右目及び左目に入射する。したがって制御装置５は、これらの光ＬＲ１，ＬＬ１，ＬＲ２，ＬＬ２を再現するように、レーザ光の照射を制御する。これにより、観察位置ＯＰ１に位置する観察者ＨＭは、光ＬＲ１，ＬＬ１，ＬＲ２，ＬＬ２が両目の網膜上に結像したときの像の差や、光線の方向に起因する両目の交差角である輻輳により物体ＯＢ１と物体ＯＢ２の距離の差を知覚する。

また、観察者ＨＭが観察位置ＯＰ２に移動したときには、物体ＯＢ１から出た光のうち光ＬＲ３及び光ＬＬ３がそれぞれ観察者ＨＭの右目及び左目に入射し、物体ＯＢ２から出た光のうち光ＬＲ４及び光ＬＬ４がそれぞれ観察者ＨＭの右目及び左目に入射する。したがって制御装置５は、これらの光ＬＲ３，ＬＬ３，ＬＲ４，ＬＬ４を再現するように、レーザ光の照射を制御する。これにより、観察位置ＯＰ２に位置する観察者ＨＭは、観察位置ＯＰ１に位置するときと同様に、両目の網膜上に結像したときの像の差や輻輳により物体ＯＢ１と物体ＯＢ２の距離の差を知覚する。

そして制御装置５は、レーザ素子２を構成するレーザ光源１１〜１５のそれぞれについて、互いに異なる視点の映像を再現させる。レーザ素子２を構成するレーザ光源１１〜１５のうち、例えば、観察位置ＯＰ１に位置する観察者ＨＭに視認させる映像をレーザ光源１１が再現し、観察位置ＯＰ２に位置する観察者ＨＭに視認させる映像をレーザ光源１２が再現するように制御する。

これにより映像表示装置１は、観察者の視点の移動に応じた運動視差が再現される自然な映像を表示することができる。例えば、観察者ＨＭの観察位置が観察位置ＯＰ１から観察位置ＯＰ２へ変わっても、物体ＯＢ１と物体ＯＢ２が同じ位置にあるように視認させることができる。

このように構成された第１実施形態の映像表示装置１によれば、複数のレーザ光源１１〜１５から照射されるレーザ光により複数の視点から見た映像を再現することができる。即ち、１つのレーザ光源あたりで映像表示するための視点の数を減らすことができる。このため、複数の視点から見た映像を、１つのレーザ光源から照射されるレーザ光によって再現する場合よりも、レーザ光を照射する際の変調周波数を低くすることができる。これにより、同じ変調周波数であれば、１つのレーザ光源からレーザ光を照射する場合よりも、高精細な映像を表示することができる。

また、幅ＬＷ１〜ＬＷ５が互いに等しくなるように、主走査方向ＳＨ１のみに曲率をもつレンズ４１の曲率が設定されている。このため、幅ＬＷ１〜ＬＷ５が互いに等しくなるように、制御装置５側で表示画像データのピッチを変更してレーザ光の照射を制御する必要がなくなり、制御装置５における制御の複雑化を抑えることができる。

また、主走査方向ＳＨ１に沿った拡がり幅ＬＷ１〜ＬＷ５を有するレーザ光ＬＣ１〜ＬＣ５が、隣り合うレーザ光同士で接するようにされている。これにより、視域ＳＩ上でレーザ光が照射されていない領域がなくなる。このため、観察者が映像を観察する際に、目の位置が視域ＳＩ内で移動しても映像が途切れることがなくなる。

以上説明した実施形態において、レーザ素子２は本発明におけるレーザ照射手段、レーザ光源１１〜１５は本発明における発光点、可動ミラー３は本発明における走査手段、光学素子４は本発明における偏向手段、制御装置５は本発明における制御手段、方向ＬＨＨ１は本発明における第１配列方向である。

（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。尚、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

第２実施形態における映像表示装置１は、レーザ素子２の代わりにレーザ素子１０２を設けた点以外は第１実施形態と同じである。
図９（ａ）はレーザ素子１０２の構成を示す分解斜視図、図９（ｂ）は発光点１３１の構成を示す断面図、図１０はレーザ光の発散角を説明する図である。

レーザ素子１０２は、図９（ａ）に示すように、レーザ光を照射するレーザ照射部１１１と、レーザ照射部１１１から照射されたレーザ光の発散角を調整する発散角調整部１１２とから構成されている。

レーザ照射部１１１は、レーザ光をそれぞれ独立に照射する５つのレーザ光源１２１〜１２５から構成される。レーザ光源１２１〜１２５は、レーザ光源１２１〜１２５から照射されたレーザが可動ミラー３により走査されたときに、光学素子４に向かって、主走査方向ＳＨ１に沿って並ぶ方向ＬＨＨ１に沿って一列に配列されている。

またレーザ光源１２１〜１２５はそれぞれ、方向ＬＨＨ１に対して垂直な方向ＬＨＨ２に沿って、互いに大きさが異なり且つそれぞれ独立に照射可能な４つの発光点１３１が配置される。そして、発光点１３１の大きさに応じてレーザ光出力の大きさが異なっている。これにより、４つの発光点１３１による発光の組合せに応じて１６階調の表示が可能となる。

更に発光点１３１は、図９（ｂ）に示すように、８０８ｎｍのレーザ光を発生する面発光レーザ１５１の上に、シートレンズ１５２と、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶１５３と、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation）結晶１５４（ＫＴＰ結晶）とを配した構造となっている。このように構成された発光点１３１では、まず面発光レーザ１５１が８０８ｎｍのレーザ光を照射する。その後シートレンズ１５２が、面発光レーザ１５１からのレーザ光を集光し、更にＮｄ：ＹＶＯ４結晶１５３が、集光されたレーザ光の波長を１０６４ｎｍに変換する。そしてＳＨＧ結晶１５４が、１０６４ｎｍのレーザ光を２倍高調波である５３２ｎｍのレーザ光ＬＤに変換して外部へ照射する。

次に発散角調整部１１２は、図９（ａ）に示すように、各発光点１３１に対向した位置にコリメートレンズ１４１が配置されている。このコリメートレンズ１４１は、図１０に示すように、観察者ＫＭにより視認される映像が観察者ＫＭの垂直方向ＴＨ１の視域をカバーするように、レーザ照射部１１１から照射されるレーザ光ＬＤの発散角を調整する。なお、水平方向の発散角については第１実施形態の場合と同様に調整されている。

このように構成された第２実施形態の映像表示装置１によれば、レーザ光の照射回数を制御することで光量を変化させる必要がなくなるため、レーザ光を照射する際の変調周波数を低くすることができる。これにより、同じ変調周波数であれば、レーザ光の照射回数を制御することで光量を変化させる場合よりも、高精細な映像を表示することができる。

具体的には、一つのレーザ光源から照射されるレーザ光の発光・非発光を繰り返すことで階調表示する場合において、レーザの変調周波数ｆｌは、階調数Ｇと画素数ｎと画面書き換え周波数ｆｄとを用いて（１）式で表される。

ｆｌ=Ｇ×ｎ×ｆｄ ・・・（１）
一方、映像表示装置１では、異なるレーザ光源の発光・非発光で階調を制御しているため、レーザの変調周波数ｆｌは（２）式で表される。

ｆｌ=ｎ×ｆｄ ・・・（２）
即ち、レーザの変調周波数ｆｌと画面書き換え周波数ｆｄとが同じである場合には、映像表示装置１は、一つのレーザ光源から照射されるレーザ光の発光・非発光を繰り返すものと比較して、画素数ｎを大きくすることができ、高精細な映像を表示することができる。

以上説明した実施形態において、レーザ素子１０２は本発明におけるレーザ照射手段、方向ＬＨＨ２は本発明における第２配列方向である。
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態について図面とともに説明する。尚、第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

第３実施形態における映像表示装置１は、レーザ素子２の代わりにレーザ素子２０２を設けた点と、光学素子４の代わりに光学素子２０４を設けた点以外は第１実施形態と同じである。

図１１はレーザ素子２０２の構成を示す分解斜視図、図１２は垂直視差を説明する図である。
レーザ素子２０２は、図１１に示すように、レーザ光を照射するレーザ照射部２１１と、レーザ照射部２１１から照射されたレーザ光の発散角を調整する発散角調整部２１２とから構成されている。

レーザ照射部２１１は、レーザ光をそれぞれ独立に照射する５つのレーザ光源２２１〜２２５から構成される。レーザ光源２２１〜２２５は、レーザ光源２２１〜２２５から照射されたレーザ光が可動ミラー３により走査されたときに、光学素子２０４に向かって、主走査方向ＳＨ１に沿って並ぶ方向ＬＨＨ１に沿って一列に配列されている。

さらにレーザ光源２２１〜２２５はそれぞれ、方向ＬＨＨ１に対して垂直な方向ＬＨＨ２に沿って、大きさが同一で且つそれぞれ独立に照射可能な３つの発光点２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃが配置される。なお、発光点２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃの構成は、第２実施形態の発光点１３１と同様である。

また発散角調整部２１２は、図１１（ａ）に示すように、各発光点２３１に対向した位置にコリメートレンズ２４１が配置されている。
次に光学素子２０４は、図１２に示すように、半球状の複数のレンズ２５１が、主走査方向ＳＨ１と、主走査方向ＳＨ１に直交する方向（本実施形態では副走査方向ＳＨ２に相当）に沿って並んで平面状に配置されたレンズアレイで構成されている。なお、１つのレンズ２５１が、映像表示装置１の表示画面における１画素を構成する。

また制御装置５は、垂直方向に対して多視点の立体映像を表示できるように、レーザ光源２０２によるレーザ光の照射を制御する。具体的には、発光点２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃについて、垂直方向の視点がそれぞれ異なる映像を再現させる。例えば、図１２に示すように、垂直方向ＴＨ１に沿って視点が異なる３つの観察位置ＯＰ３，ＯＰ４，ＯＰ５について、観察位置ＯＰ３の観察者ＫＭにはレーザ光ＬＥが、観察位置ＯＰ４の観察者ＫＭにはレーザ光ＬＦが、観察位置ＯＰ５の観察者ＫＭにはレーザ光ＬＧが到達するようにされている場合には、発光点２３１ａがレーザ光ＬＥを、発光点２３１ｂがレーザ光ＬＦを、発光点２３１ｃがレーザ光ＬＧを照射するようにする。

また、レンズ２５１の垂直方向ＴＨ１の曲率は、レンズ２５１により偏向されたレーザ光ＬＥ，ＬＦ，ＬＧが垂直方向ＴＨ１に沿って視域ＳＩを埋め尽くすように設定されている。

即ち、レーザ光ＬＥ，ＬＦ，ＬＧはそれぞれ、視域ＳＩにおける図１２中の上側からレーザ光ＬＥ，ＬＦ，ＬＧの順で、垂直方向ＴＨ１（副走査方向ＳＨ２）に沿った拡がり幅ＬＷ１１，１２，１３で視域ＳＩ上に到達する。

この時に、垂直方向ＴＨ１に沿った拡がり幅ＬＷ１１，１２，１３を有するレーザ光ＬＥ，ＬＦ，ＬＧが、隣り合うレーザ光同士で接するように、レンズ２５１の垂直方向ＴＨ１の曲率が設定されている。また、幅ＬＷ１１，１２，１３が互いに等しくなるように、レンズ２５１の垂直方向ＴＨ１の曲率が設定されている。

なお、レンズ２５１の主走査方向ＳＨ１の曲率は、第１実施形態のレンズ４１と同様である。
また発散角調整部２１２は、図１１に示すように、各発光点２３１に対向した位置にコリメートレンズ２４１が配置されている。

このように構成された第３実施形態の映像表示装置１によれば、発光点２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃは、方向ＬＨＨ１に並び、且つ、方向ＬＨＨ１に対して垂直な方向ＬＨＨ２に並んで配置される。

このため、レーザ光源２２１〜２２５から照射されたレーザ光は、可動ミラー３により走査されたときに、主走査方向ＳＨ１に並び、且つ、副走査方向ＳＨ２に並んだ状態、即ち、矩形状に並んだ状態で配列される。

これにより、照射されるレーザ光によって形成される矩形の面積と、１画素を構成するレンズ２５１の断面積が略等しい場合において、レンズ２５１からはみ出ることなくレーザ光を照射することができる。したがって、１画素を構成するレンズ２５１の略全面に亘ってレーザを照射する場合において無駄にレーザ光を照射するレーザ光源がなくなり、効率的にレーザ光を照射することができるため、より高精細な映像を表示することができる。

またレンズ２５１の曲率は、レーザ光が主走査方向ＳＨ１及び副走査方向ＳＨ２に沿って略均等な幅で拡散された状態で視域ＳＩ上に到達するように設定されているので、レーザ光を略均等な幅にするために制御装置５側でレーザ光の照射を制御する必要がなくなり、制御装置５における制御の複雑化を抑えることができる。

以上説明した実施形態において、レーザ素子２０２は本発明におけるレーザ照射手段、光学素子２０４は本発明における偏向手段、方向ＬＨＨ２は本発明における第２配列方向である。

（第４実施形態）
以下に本発明の第４実施形態について図面とともに説明する。尚、第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。

第４実施形態における映像表示装置１は、レーザ素子２の代わりにレーザ素子３０２を設けた点以外は第１実施形態と同じである。
図１３（ａ）はレーザ素子３０２の構成を示す分解斜視図、図１３（ｂ）はレーザ光源３２１〜３２５の構成を示す断面図である。

レーザ素子３０２は、図１３（ａ）に示すように、レーザ光を照射するレーザ照射部３１１と、レーザ照射部３１１から照射されたレーザ光の発散角を調整する発散角調整部３１２とから構成されている。

レーザ照射部３１１は、レーザ光をそれぞれ独立に照射する５つのレーザ光源３２１〜３２５から構成される。レーザ光源３２１〜３２５は、レーザ光源３２１〜３２５から照射されたレーザが可動ミラー３により走査されたときに、光学素子４に向かって、主走査方向ＳＨ１に沿って並ぶ方向ＬＨＨ１に沿って一列に配列されている。

またレーザ光源３２１〜３２５はそれぞれ、方向ＬＨＨ１に対して垂直な方向ＬＨＨ２に沿って、互いに波長が異なるレーザ光をそれぞれ独立に照射可能な３つの発光点３３１ａ，３３１ｂ，３３１ｃが配置される。

レーザ光源３２１〜３２５は、図１３（ｂ）に示すように、方向ＬＨＨ２に沿って一列に配置された３つの面発光レーザ３５０と、面発光レーザ３５０から照射されたレーザ光を波長が異なる３つのレーザ光に変換する変換部３５１と、変換部３５１により変換されたレーザ光を２倍高調波に変換するＳＨＧ結晶（不図示）とから構成される。

面発光レーザ３５０は、上から反射層３５０ａ、活性層３５０ｂ、反射層３５０ｃを積層した構造となっている。そして、活性層３５０ｂから出力される励起光が反射層３５０ａと反射層３５０ｃとにより共振されて、波長λ₀（本実施形態では８０８ｎｍ）のレーザ光を反射層３５０ａ側へ発振されるように構成されている。

また変換部３５１は、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶を構成材料とした固体レーザ媒質層３５２と、ピーク波長λ₁（本実施形態では１３４２ｎｍ）で高反射となるように膜厚が調整されたＡｌ₂Ｏ₃／ＴｉＯ₂多層反射膜３５３と、ピーク波長λ₂（本実施形態では１０６４ｎｍ）で高反射となるように膜厚が調整されたＡｌ₂Ｏ₃／ＴｉＯ₂多層反射膜３５４と、ピーク波長λ₃（本実施形態では９１４ｎｍ）で高反射となるように膜厚が調整されたＡｌ₂Ｏ₃／ＴｉＯ₂多層反射膜３５５とで構成される。なお以下、Ａｌ₂Ｏ₃／ＴｉＯ₂多層反射膜３５３〜３５５を単に反射膜３５３〜３５５という。

そして、変換部３５１における発光点３３１ａとなる領域は、上から反射膜３５３、固体レーザ媒質層３５２、反射膜３５５、反射膜３５４、反射膜３５３の順で積層された構造となっている。つまり、ピーク波長λ₁（１３４２ｎｍ）で高反射となる反射膜を最上面と最下面に配置する。これにより、ピーク波長λ₁のレーザ光を選択的に共振させて、レーザ発振することができる。

また、変換部３５１における発光点３３１ｂとなる領域は、上から反射膜３５４、反射膜３５３、固体レーザ媒質層３５２、反射膜３５５、反射膜３５４の順で積層された構造となっている。つまり、ピーク波長λ₂（１０６４ｎｍ）で高反射となる反射膜を最上面と最下面に配置する。これにより、ピーク波長λ₂のレーザ光を選択的に共振させて、レーザ発振することができる。

また、変換部３５１における発光点３３１ｃとなる領域は、上から反射膜３５５、反射膜３５４、反射膜３５３、固体レーザ媒質層３５２、反射膜３５５の順で積層された構造となっている。つまり、ピーク波長λ₃（９１４ｎｍ）で高反射となる反射膜を最上面と最下面に配置する。これにより、ピーク波長λ₃のレーザ光を選択的に共振させて、レーザ発振することができる。

そして、変換部３５１から照射された波長λ₁（１３４２ｎｍ），波長λ₂（１０６４ｎｍ），波長λ₃（９１４ｎｍ）のレーザ光はそれぞれ、ＳＨＧ結晶によって波長６７１ｎｍ，５３２ｎｍ，４５７ｎｍのレーザ光に変換され、外部へ照射される。

このように構成された第４実施形態の映像表示装置１によれば、互いに波長が異なる３つのレーザ光（６７１ｎｍ，５３２ｎｍ，４５７ｎｍ）をそれぞれ独立に方向ＬＨＨ２に沿って照射するため、これら３つのレーザ光の照射の組合せを制御することにより、カラーの映像を表示することができる。

以上説明した実施形態において、レーザ素子３０２は本発明におけるレーザ照射手段、方向ＬＨＨ２は本発明における第２配列方向である。
（第５実施形態）
以下に本発明の第５実施形態について図面とともに説明する。

第５実施形態における映像表示装置１は、光学素子４の代わりにホログラム素子４１３を設けた点と、遮光部４１４を追加した点以外は第１実施形態と同じである。
図１４は、第５実施形態の映像表示装置１の構成を示す模式図である。

ホログラム素子４１３は、車両のウィンドシールドＷＳの内側表面に取り付けられて、可動ミラー３により走査されたレーザ光群ＬＨを偏向する。またホログラム素子４１３は、特定の波長を有する光（本実施形態では、レーザ光群ＬＨ）のみに光学的作用を及ぼすように構成されているが、この光学的作用は、第１実施形態の光学素子４がレーザ光に及ぼす光学的作用と同様である
また遮光部４１４は、ウィンドシールドＷＳの外側表面においてホログラム素子４１３に対向して取り付けられて、レーザ光群ＬＨの波長のみを遮光するように構成されている。

このように構成された第５実施形態の映像表示装置１によれば、ホログラム素子４１３は、レーザ光群ＬＨと同じ波長を有する光にのみに光学的作用を及ぼすため、車両のウィンドシールドＷＳを通して運転者が見る運転風景からの光に対してほとんど光学的作用を及ぼさない。さらに、通常のレンズを用いる場合よりも、偏向するための手段を薄型化、軽量化することができる。

また遮光部４１４により、レーザ光群ＬＨと同じ波長を有する光のみを遮光するため、運転風景からの光に対して全く光学的作用を及ぼすことなく映像を表示することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記第４実施形態においては、方向ＬＨＨ１に対して垂直な方向ＬＨＨ２に沿って、互いに波長が異なるレーザ光をそれぞれ独立に照射可能な３つの発光点３３１ａ，３３１ｂ，３３１ｃが配置されるものを示したが、発光点３３１ａ，３３１ｂ，３３１ｃ毎に、ＬＨＨ２に沿って、映像の光量の調整をするための発光点が配置されるようにしてもよい。このように構成することで、レーザ光の照射回数を制御することで光量を変化させる必要がなくなるため、レーザ光を照射する際の変調周波数を低くすることができる。これにより、同じ変調周波数であれば、レーザ光の照射回数を制御することで光量を変化させる場合よりも、高精細なカラーの映像を表示することができる。

映像表示装置１の構成を示す模式図である。 レーザ素子２の構成を示す模式図である。 制御装置５の構成を示すブロック図である。 可動ミラー３の構成を示す模式図である。 光学素子４によるレーザ光の偏向を説明する図である。 レーザ光群ＬＢとレンズ４１との間の位置関係の変化を説明する図である。 レーザ光群ＬＢの主走査方向ＳＨ１及び副走査方向ＳＨ２の位置の時間変化を示す図である。 多視点の立体映像を表示するためのレーザ光制御を説明する図である。 レーザ素子１０２及び発光点１３１の構成を示す図である。 レーザ光の発散角を説明する図である。 レーザ素子２０２の構成を示す分解斜視図である。 垂直視差を説明する図である。 レーザ素子３０２及びレーザ光源３２１〜３２５の構成を示す図である。 第５実施形態の映像表示装置１の構成を示す模式図である。

符号の説明

１…映像表示装置、２…レーザ素子、３…可動ミラー、４…光学素子、５…制御装置、１１〜１５…レーザ光源、２１…画像メモリ、２２…レーザドライバ、２３…ＣＰＵ、２４…クロック、３１…ミラー部、３２…主走査回転部、３３…副走査回転部、４１…レンズ、１０２…レーザ素子、１１１…レーザ照射部、１１２…発散角調整部、１２１〜１２５…レーザ光源、１３１…発光点、１４１…コリメートレンズ、２０２…レーザ素子、２０４…光学素子、２１１…レーザ照射部、２１２…発散角調整部、２２１〜２２５…レーザ光源、２３１ａ〜２３１ｃ…発光点、２４１…コリメートレンズ、２５１…レンズ、３０２…レーザ素子、３１１…レーザ照射部、３１２…発散角調整部、３２１〜３２５…レーザ光源、３３１ａ〜３３１ｃ…発光点、３４１…コリメートレンズ、４１３…ホログラム素子、４１４…遮光部

Claims (6)

1. それぞれ独立にレーザ光を照射する複数の発光点を有するレーザ照射手段と、
   前記複数の発光点から照射されたレーザ光を主走査方向と副走査方向にラスタ走査する走査手段と、
   前記走査手段によりラスタ走査されたレーザ光を偏向する偏向手段と、
   前記偏向手段により偏向されたレーザ光が複数の視点から見た映像を再現するように、前記レーザ照射手段による前記複数の発光点からのレーザ光の照射を制御する制御手段と
   を備え、
   前記複数の発光点は、
   前記複数の発光点から照射されたレーザ光が、前記偏向手段に向かって、前記主走査方向に並んで照射される第１配列方向に沿って配置されるとともに、前記主走査方向と異なる方向に並んで照射される第２配列方向に沿って配置され、
   前記制御手段は、
   前記複数の発光点のうち、前記第１配列方向に沿って配置された発光点によって、前記複数の視点毎の映像を表示し、前記第２配列方向に沿って配置された発光点によって、前記複数の視点毎の映像の光量の調整を行うように、前記複数の発光点によるレーザ光の照射を制御する
   ことを特徴とする映像表示装置。
2. 前記主走査方向と異なる方向は、前記主走査方向と略直交する方向である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記偏向手段は、前記主走査方向に曲率をもつレンズアレイで構成され、
   前記レンズアレイは、
   前記走査手段によりラスタ走査された前記複数のレーザ光がそれぞれ、前記偏向手段からレーザ光の進行方向に向かって予め設定された所定距離を離れた位置に設けられて観察者が映像を見る領域である視域上に、前記主走査方向に沿って略均等な幅で拡散された状態で到達するように、前記複数のレーザ光を偏向するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
4. 前記偏向手段は、前記主走査方向と前記副走査方向に曲率をもつレンズアレイで構成され、
   前記レンズアレイは、
   前記走査手段によりラスタ走査された前記複数のレーザ光がそれぞれ、前記偏向手段か
   らレーザ光の進行方向に向かって予め設定された所定距離を離れた位置に設けられて観察者が映像を見る領域である視域上に、前記主走査方向及び前記副走査方向に沿って略均等な幅で拡散された状態で到達するように、前記複数のレーザ光を偏向するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
5. 前記偏向手段は、ホログラム素子で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の映像表示装置。
6. 前記偏向手段は、
   前記走査手段によりラスタ走査された前記複数のレーザ光により、前記偏向手段からレーザ光の進行方向に向かって予め設定された所定距離を離れた位置に設けられて観察者が映像を見る領域である視域が略埋め尽くされるように、前記複数のレーザ光を偏向するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の映像表示装置。