JP4835077B2 - 画像表示装置及び画像表示装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の制御方法、特に、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させることで画像を表示する画像表示装置の技術に関する。
近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を走査させることで画像を表示するレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、単一波長であることから色純度が高いこと、コヒーレンスが高く整形が容易であることを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、良好な色再現性や、高解像度の画像を得られるという利点を有する。単独のレーザ光のラスタースキャンによって明るい画像を表示するためには、非常に大きい光量のレーザ光が必要となる。また、単独のレーザ光によって画像を表示するためには、レーザ光を変調させる変調周波数を非常に高くする必要がある。単独のレーザ光によって画像を表示することによるこのような負担を軽減するために、複数のレーザ光を用いて画像を表示する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−4818号公報
例えば、NTSC信号に応じたインターレース(飛越)走査、又はプログレッシブ(順次)走査により画像を表示する場合、60ヘルツの垂直走査周波数(リフレッシュレート)が採用される。パルス発光により画像を表示するCRTタイプのディスプレイの場合、低いリフレッシュレートでは発光期間と非発光期間とが認識され易くなることにより、画面のちらつきであるフリッカが発生し易くなる。フリッカは、画面サイズや表示方式にもよるが、概ねリフレッシュレートが60ヘルツ以下である場合に発生することが多いとされる。また、光に対する人間の時間的感度は特に周辺視野において高いことから、画面が大型になるほどフリッカの発生は顕著となる。フリッカを感じるまま画面を観察し続けることは眼に悪影響を及ぼす場合があることから、リフレッシュレートは60ヘルツより高い数値であることが望ましい。例えば、TCO(The Swedish Confederation of Professional Employees)03の基準書によると、CRTタイプのディスプレイのリフレッシュレートとして85ヘルツ以上が要求されている。
レーザ光のパルス発光により階調表現を行う場合も、フリッカの低減のためにはリフレッシュレートを高くすることが望まれる。リフレッシュレートを高くするためには、レーザ光を高速に走査させる必要がある。しかしながら、レーザ光を走査させる走査部の特性上、レーザ光の走査速度には限界があることから、限界以上の速度でレーザ光を走査させることは非常に困難である。また、レーザ光を高速に走査させる場合、各画素に対するビーム光の走査時間が短くなることから、さらなる高解像度化や十分な階調表現を行うことも難しくなる。このように、従来の技術によると、画像のリフレッシュレートを高くすることによるフリッカの低減や、ビーム光の走査速度の低減により高品質な画像を得ることが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図ることでフリッカが少なく高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置、及び画像表示装置の制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、画像信号に応じて変調されたビーム光を用いて画像を表示する画像表示装置であって、同色の少なくとも2つのビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を、被照射領域において第1の方向と、第1の方向に略直交する第2の方向へ走査させる走査部と、を有し、走査部は、第1の方向へビーム光を走査させる周波数が、第2の方向へビーム光を走査させる周波数より高くなるように駆動され、画像信号に含まれる、第2の方向についての同期信号の周波数がpであるとすると、m個のビーム光をそれぞれm分のpより高く、かつp以下の周波数で第2の方向へ走査させることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。
ここで、同色のビーム光とは、略同一又は近似する波長領域を有するビーム光であるとする。周波数pは、NTSC等により規定されるリフレッシュレートである。複数のビーム光を用いる場合、ビーム光ごとに走査領域を分担させる方式と、被照射領域においてビーム光を順次走査させる方式とが考えられる。複数のビーム光を走査させる場合に、副走査方向である第2の方向へビーム光を走査させる周波数をm分のpより高くすることで、画像のリフレッシュレートを向上させることが可能である。画像のリフレッシュレートを高めることで、フリッカを低減することができる。また、ビーム光を走査させる周波数をp以下とすることで、単独のビーム光を走査させる場合よりもビーム光を走査させる速度を遅くすることができる。ビーム光の走査速度を遅くできることで各画素に対するビーム光の走査時間を長くすることが可能である。このため、さらなる高解像度化や、低い変調周波数による十分な階調表現を行うことも可能となる。これにより、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図ることでフリッカが少なく高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。
また、本発明の好ましい態様によれば、被照射領域を第2の方向についてm個の走査領域に分割し、走査領域ごとにビーム光を走査させることが望ましい。走査領域ごとにビーム光を走査させる場合、m個のビーム光を走査領域ごとに走査させることで、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図れる。また、各ビーム光の走査範囲を小さくすることで、走査部の負担を小さくすることも可能である。各ビーム光の走査範囲を小さくすることで、さらにレーザ光の走査速度を低くすることもできる。
また、本発明の好ましい態様によれば、被照射領域においてm個のビーム光を所定の間隔で順次走査させることが望ましい。m個のビーム光を所定の間隔で順次走査させることで、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図れる。また、被照射領域において順次全てのビーム光を走査させることで、ビーム光ごとの個体差を平準化させ、良好な光量分布の画像を得ることも可能である。さらに、被照射領域をビーム光ごとに分割して走査させる場合に走査領域同士の継目が目立ちやすくなるのに対して、かかる継目をなくすことも可能である。
また、本発明の好ましい態様としては、所定の間隔が、被照射領域の第2の方向についての長さの略m分の1に相当することが望ましい。ビーム光同士の間隔をかかる長さとすることで、m個のビーム光が全て被照射領域に入射するときのビーム光同士の間隔を最大とすることができる。ビーム光同士の間隔を大きく確保することで、被照射領域におけるビーム光の偏りを少なくし、画像のリフレッシュレートを効果的に高めることが可能となる。
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、第1の方向及び第2の方向へ複数のビーム光を走査させる単独の走査部を備えることが望ましい。これにより、少ない部品点数で簡易な構成により、第1の方向及び第2の方向へビーム光を走査させることができる。
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、ビーム光を第1の方向へ走査させる第1走査部と、ビーム光を第2の方向へ走査させる複数の第2走査部と、を備えることが望ましい。副走査方向である第2の方向へビーム光を走査させる複数の第2走査部を備えることで、第2走査部の配置によってビーム光同士の間隔を適宜設定することが可能となる。また、例えば、被照射領域において順次ビーム光を走査させる場合に、一のビーム光の走査の終了を待つこと無く、他のビーム光の走査を順次開始させることができる。この場合、リフレッシュレートをさらに高め、効果的にフリッカを低減することが可能となる。このように、第1走査部及び第2走査部を備える構成とすることで、高い自由度でビーム光を走査させることができる。
さらに、本発明によれば、画像信号に応じて変調されたビーム光を用いて画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、同色の少なくとも2つのビーム光を供給する光供給工程と、ビーム光を、被照射領域において第1の方向と、第1の方向に略直交する第2の方向へ走査させる走査工程と、を含み、走査工程において、第1の方向へビーム光を走査させる周波数が、第2の方向へビーム光を走査させる周波数より高く、画像信号に含まれる、第2の方向についての同期信号の周波数がpであるとすると、m個のビーム光をそれぞれm分のpより高く、かつp以下の周波数で第2の方向へ走査させることを特徴とする画像表示装置の制御方法を提供することができる。複数のビーム光を走査させる場合に、副走査方向である第2の方向へビーム光を走査させる周波数をm分のpより高くすることで、画像のリフレッシュレートを向上させることが可能である。画像のリフレッシュレートを高めることで、フリッカを低減することができる。また、ビーム光の走査速度をp以下とすることで、各画素に対するビーム光の走査時間を長くすることが可能である。このため、さらなる高解像度化や、低い変調周波数による十分な階調表現を行うことも可能となる。これにより、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図ることでフリッカが少なく高品質な画像を表示することができる。
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る画像表示装置100の概略構成を示す。画像表示装置100は、スクリーン110の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン110の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置100は、複数のビーム光であるレーザ光を水平方向であるX方向、及び垂直方向であるY方向へ走査させることにより画像を表示する。
図2は、レーザ装置101の概略構成を示す。レーザ装置101は、ビーム光である赤色レーザ光(以下、「R光」という。)を供給するR光用光源部121Rと、ビーム光である緑色レーザ光(以下、「G光」という。)を供給するG光用光源部121Gと、ビーム光である青色レーザ光(以下、「B光」という。)を供給するB光用光源部121Bと、を有する。
各色光用光源部121R、121G、121Bは、それぞれ画像信号に応じて変調された2つのレーザ光を供給する。各色光用光源部121R、121G、121Bは、例えば、レーザ光を供給する2つのレーザダイオード素子を備える。画像信号に応じた変調としては、例えば、パルス幅変調(Pulse Width Modulation。以下、「PWM」という。)を用いることができる。各色光用光源部121R、121G、121Bは、画像信号に応じてレーザダイオード素子からのレーザ光の供給及び停止を行うほか、レーザダイオード素子から供給されたレーザ光を光変調素子により変調することとしても良い。光変調素子としては、例えば、液晶素子を用いることができる。
レーザ装置101には、2つのダイクロイックミラー124、125が設けられている。ダイクロイックミラー124は、R光を透過し、G光を反射する。ダイクロイックミラー125は、R光及びG光を透過し、B光を反射する。R光用光源部121RからのR光は、ダイクロイックミラー124、125を透過した後、レーザ装置101から出射する。
G光用光源部121GからのG光は、ダイクロイックミラー124で反射することにより、光路が略90度折り曲げられる。ダイクロイックミラー124で反射したG光は、ダイクロイックミラー125を透過した後、レーザ装置101から出射する。B光用光源部121BからのB光は、ダイクロイックミラー125で反射することにより、光路が略90度折り曲げられる。ダイクロイックミラー125で反射したB光は、レーザ装置101から出射する。レーザ装置101は、このようにして、画像信号に応じて変調されたR光、G光、B光を供給する。
図1に戻って、レーザ装置101からのレーザ光は、照明光学系102を経た後走査部200へ入射する。走査部200からの光は、投写光学系103を経た後、反射部105に入射する。照明光学系102及び投写光学系103は、レーザ装置101からのレーザ光をスクリーン110上に投写させる。反射部105は、走査部200からのレーザ光をスクリーン110の方向へ反射する。筐体107は、筐体107内部の空間を密閉する。
スクリーン110は、筐体107の所定の一面に設けられている。スクリーン110は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射部105からの光は、スクリーン110の、筐体107の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン110から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。
図3は、走査部200の概略構成を示す。走査部200は、反射ミラー202と、反射ミラー202の周囲に設けられた外枠部204とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。外枠部204は、回転軸であるトーションばね206によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部204は、トーションばね206の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね206を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね206に略直交する回転軸であるトーションばね207によって、外枠部204に連結されている。反射ミラー202は、レーザ装置101からのレーザ光を反射する。反射ミラー202は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。
反射ミラー202は、外枠部204がトーションばね206を中心として回動することにより、スクリーン110においてレーザ光をY方向(図1参照)へ走査させるように変位する。また、反射ミラー202は、トーションばね207の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね207を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動することにより、反射ミラー202で反射したレーザ光をX方向へ走査するように変位する。このように、走査部200は、レーザ装置101からのレーザ光をX方向とY方向へ繰り返し走査させる。また、単独の走査部200により、第1の方向であるX方向、及び第2の方向であるY方向へ、複数のレーザ光を走査させることができる。
図4は、走査部200を駆動させるための構成を説明するものである。反射ミラー202がレーザ光を反射させる側を表側とすると、第1の電極301、302は、外枠部204の裏側の空間であって、トーションばね206に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第1の電極301、302に電圧を印加すると、第1の電極301、302と、外枠部204との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部204は、第1の電極301、302に交互に電圧を印加することにより、トーションばね206を中心として回動する。
トーションばね207は、詳細には、第1のトーションばね307と第2のトーションばね308とで構成されている。第1のトーションばね307と第2のトーションばね308との間には、ミラー側電極305が設けられている。ミラー側電極305の裏側の空間には、第2の電極306が設けられている。第2の電極306に電圧を印加すると、第2の電極306とミラー側電極305との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第2の電極306のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動する。走査部200は、このようにして反射ミラー202を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部200は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により作成することができる。
走査部200は、例えば画像の1フレーム期間において、副走査方向であるY方向へ1回レーザ光を走査させる間に、主走査方向であるX方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー202を変位させる。X方向を第1の方向、Y方向を第1の方向に略直交する第2の方向とすると、走査部200は、第1の方向へレーザ光を走査する周波数が、第2の方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、X方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部200は、トーションばね207を中心として反射ミラー202を共振動作させる構成とすることが望ましい。反射ミラー202を共振動作させることにより、反射ミラー202の変位量を増大させることができる。反射ミラー202の変位量を増大させることにより、走査部200は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。なお、反射ミラー202は、共振動作以外の動作により駆動することとしても良い。走査部200は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。
図5は、R光用光源部121Rからのレーザ光の光路について説明するものである。ここでは、各色光用光源部のうちR光用光源部121Rからのレーザ光を供給するための構成を代表例として説明することとし、また説明に不要な構成の図示を省略している。R光用光源部121Rは、2つのレーザダイオード素子(LD)501を有している。各レーザダイオード素子501は、それぞれ独立に変調された同色のビーム光であるR光を供給する。同色のビーム光とは、略同一又は近似する波長領域を有するビーム光である。
R光用光源部121Rと走査部200との間に設けられた照明光学系102は、凸レンズ502と凹レンズ503とを組み合わせて構成することができる。照明光学系102は、凸レンズ502の収束作用、及び凹レンズ503の拡散作用により、5つのレーザ光の間隔を調節する。走査部200とスクリーン110との間の投写光学系103は、R光用光源部121Rからのレーザ光をスクリーン110上に投写させる。照明光学系102及び投写光学系103を用いることにより、スクリーン110に高精細な画像を表示することができる。なお、2つのレーザダイオード素子501は一体に配置する構成に限られず、レーザ光の所望の間隔に応じて互いに離して配置することとしても良い。また、R光用光源部121Rは、2つのレーザダイオード素子501を設ける構成に限られず、2つの発光部からレーザ光を供給する面発光型半導体レーザを用いる構成としても良い。
図6は、スクリーン110の被照射領域AR0におけるR光用光源部121Rからのレーザ光の走査について説明するものである。レーザ光L1は、被照射領域AR0のうちの上半分の領域である走査領域AR1において走査される。レーザ光L2は、被照射領域AR0のうちの下半分の領域である走査領域AR2において走査される。このように、画像表示装置100は、被照射領域AR0を第2の方向であるY方向について2つの走査領域AR1、AR2に分割し、走査領域AR1、AR2ごとにレーザ光L1、L2を走査させる。レーザ光L1は、画像のうち走査領域AR1の部分を表示するように変調される。レーザ光L2は、画像のうち走査領域AR2の部分を表示するように変調される。
複数のレーザ光を走査させる場合、レーザ光の個数に反比例してレーザ光一つ当たりの出力を小さくすることが可能となる。また、複数のレーザ光により走査領域を分担させることにより、レーザ光の変調周波数を低減することも可能となる。ここで、画像表示装置100に入力される画像信号に含まれる垂直同期信号の周波数がpであるとする。周波数pは、リフレッシュレートであって、例えば、NTSCにより規定される。垂直同期信号は、第2の方向についての同期信号である。画像表示装置100は、2つのレーザ光L1、L2をそれぞれ2分のpより高く、かつp以下の周波数でY方向へ走査させる。
例えば、p=60ヘルツであるとすると、レーザ光L1、L2をそれぞれ走査領域AR1、AR2にて30ヘルツより高く、かつ60ヘルツ以下の周波数でY方向へ走査させる。2つのレーザ光L1、L2をそれぞれ30ヘルツより高い周波数でY方向へ走査させることにより、被照射領域AR0にて単独のレーザ光を60ヘルツでY方向へ走査させるよりもリフレッシュレートを向上させることが可能である。例えば、2つのレーザ光L1、L2をそれぞれ60ヘルツでY方向へ走査させる場合、リフレッシュレートを、単独のレーザ光を60ヘルツで走査させる場合の2倍である120ヘルツとすることが可能である。画像のリフレッシュレートを高めることで、フリッカを低減することができる。
また、レーザ光を走査させる周波数を60ヘルツ以下とすることで、単独のレーザ光を走査させる場合よりもレーザ光を走査させる速度を遅くすることができる。レーザ光の走査速度を遅くできることで各画素に対するレーザ光の走査時間を長くすることが可能である。このため、さらなる高解像度化や、低い変調周波数による十分な階調表現を行うことも可能となる。これにより、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図ることでフリッカが少なく高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。
また、被照射領域AR0において単独のレーザ光を走査させる場合と比較して各レーザ光L1、L2の走査範囲をそれぞれ被照射領域AR0の2分の1にまで小さくすることが可能である。これにより、反射ミラー202(図3参照)の振り角を小さくし、走査部200の負担を小さくすることも可能となる。各レーザ光L1、L2の走査範囲を小さくできることから、さらにレーザ光の走査速度を低くすることもできる。さらに、本実施例では単独の走査部200を用いることで、少ない部品点数により簡易な構成で、X方向及びY方向へ複数のレーザ光を走査させることができる。
なお、画像表示装置100は、各色について2つのレーザ光を走査させる構成に限らず、3つ以上のレーザ光を走査させる構成としても良い。m個のビーム光を走査させる場合、被照射領域AR0をY方向についてm個の走査領域に分割し、走査領域ごとにレーザ光を走査させる構成とすることができる。また、m個のレーザ光をそれぞれm分のpより高く、かつp以下の周波数で走査させることで、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図れる。さらに、画像表示装置100は、複数のレーザ光を、主走査方向であるX方向、及び副走査方向であるY方向へ並列させる構成としても良い。
図7は、画像表示装置100を制御するためのブロック構成を示すものである。画像信号入力部711は、入力端子から入力された画像信号の特性補正や増幅等を行う。例えば、画像信号入力部711は、アナログ形式の画像信号をディジタル形式の光源変調用強度信号に変換して出力する。この他、画像信号入力部711は、ディジタル形式の画像信号をディジタル形式の光源変調用強度信号として出力する構成としても良い。同期/画像分離部712は、画像信号入力部711からの信号を、R光、G光、B光のそれぞれについての画像情報信号、垂直同期信号、水平同期信号に分離し、制御部713へ出力する。制御部713のうちの画像処理部721は、画像情報をフレームごとの情報に分けて、フレームメモリ714へ出力する。フレームメモリ714は、画像処理部721からの画像情報信号をフレーム単位で格納する。
制御部713は、同期/画像分離部712からの垂直同期信号を、m分のpより高く、かつp以下の周波数でレーザ光を走査させるように変換する。かかる周波数の変換には、例えば、フレームコンバータを用いることができる。これにより、所望の周波数の駆動信号を生成することができる。また、制御部713は、制御部713で変換された垂直同期信号に基づいて水平同期信号を生成する。走査制御部723は、制御部713で変換された垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて、走査部200を駆動させる駆動信号を生成する。走査駆動部715は、制御部713からの駆動信号に応答して走査部200を駆動させる。走査工程においては、かかる構成により、レーザ光を被照射領域においてX方向とY方向へ走査させる。
水平角度センサ716は、スクリーン110にてレーザ光をX方向へ走査させる反射ミラー202(図3参照)の振り角を検出する。垂直角度センサ717は、スクリーン110にてレーザ光をY方向へ走査させる反射ミラー202の振り角を検出する。信号処理部718は、垂直角度センサ717の変位からフレーム開始信号F_Sync、水平角度センサ716の変位からライン開始信号L_Syncをそれぞれ生成し、制御部713へ出力する。
制御部713は、フレーム開始信号F_Sync、ライン開始信号L_Syncから演算された線速度、及び制御部713で変換された垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、画素タイミングクロックを生成する。画素タイミングクロックは、レーザ光が各画素上を通るタイミングを知るための信号であって、画像信号に応じて変調されたレーザ光を正確な位置に入射させるためのものである。
R光源駆動部732Rは、光源制御部722からの光源駆動パルス信号に基づいて、R光用光源部121Rを駆動させる。R光源駆動部732Rは、光源駆動パルス信号に応じてR光用光源部121Rの2つのLDを制御する。G光源駆動部732Gも、R光源駆動部732Rと同様にして、G光用光源部121Gを駆動させる。B光源駆動部732Bも、R光源駆動部732Rと同様にして、B光用光源部121Bを駆動させる。ビーム光供給工程においては、かかる構成により、複数のレーザ光を供給する。
図8は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給するための構成を詳細に説明するものである。画像処理部から721からフレームメモリ714へ格納された画像情報信号は、走査領域AR1、AR2(図6参照)ごとに分割され、光源制御部722へ入力される。フレームメモリ714を介することにより、任意の走査領域ごとの画像情報信号を取り出すことが可能である。光源制御部722は、画像情報信号に応じたパルス幅の光源駆動パルス信号をレーザ光L1、L2ごとに生成する。レーザ光L1、L2ごとの光源駆動パルス信号は、それぞれR光源駆動部732Rのレーザダイオードドライバ(LDD)801へ入力される。各レーザダイオードドライバ801は、それぞれレーザダイオード素子501を駆動させる。
図9は、本発明の実施例2に係る画像表示装置について説明するものであって、スクリーンの被照射領域AR0におけるR光用光源部からのレーザ光の走査について説明するものである。本実施例の画像表示装置は、被照射領域AR0において2つのレーザ光を所定の間隔dで順次走査させることを特徴とする。上記実施例1の画像表示装置100と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施例の画像表示装置は、レーザ光L1及びレーザ光L2のいずれも、被照射領域AR0の全体を走査させる。被照射領域AR0におけるレーザ光L1とレーザ光L2との間隔dは、被照射領域AR0のY方向についての長さhの略2分の1に相当する。図9では、被照射領域AR0においてレーザ光L1及びレーザ光L2が同時に走査する状態を示している。
図10は、レーザ光L1及びレーザ光L2の走査について説明するものである。ここでは、上記実施例1において図5を用いて説明した構成と同様の構成によってレーザ光L1及びレーザ光L2を走査させる場合について説明する。単独の走査部200を用いるため、レーザ光L1とレーザ光L2との位置関係は常に一定となる。図10に示すように、まず、2つのレーザ光のうち下側のレーザ光L2が被照射領域AR0の左上部から走査を開始する。このとき、レーザ光L1は被照射領域AR0の外部へ向けて出射されることとなるため、レーザ光L1の供給は停止される。図10では、黒塗りの円を付すことにより、レーザ光L1の供給が停止されることを表している。
レーザ光L2のY方向への走査が被照射領域AR0の中心付近に到達すると、レーザ光L1の走査も被照射領域AR0の左上部から開始する。その後レーザ光L2が被照射領域AR0の下側外縁部に到達するまでレーザ光L1及びレーザ光L2は被照射領域AR0上を同時に走査する。そして、レーザ光L2が被照射領域AR0の外部へ入射する状態でレーザ光L2の供給は停止され、レーザ光L1のみが被照射領域AR0の下側外縁部まで走査する。走査部200は、レーザ光L1、L2のこのような走査を繰り返すように駆動される。このようにして、画像表示装置は、被照射領域AR0の全体について、2つのレーザ光L1、L2を所定の間隔dで順次走査させる。
複数のレーザ光L1、L2を所定の間隔dで順次走査させることで、上記実施例1と同様に、画像のリフレッシュレートの向上、及びレーザ光の走査速度の低減を図れる。これにより、上記実施例1と同様に、画像のリフレッシュレートの向上、及びビーム光の走査速度の低減を図ることでフリッカが少なく高品質な画像を表示することができる。また、被照射領域AR0において順次全てのレーザ光を走査させることで、レーザ光ごとの個体差を平準化させ、良好な光量分布の画像を得ることも可能である。さらに、被照射領域をレーザ光ごとに分割して走査させる場合に走査領域同士の継目が目立ちやすくなるのに対して、かかる継目をなくすことも可能である。
レーザ光L1、L2の間隔dを、被照射領域AR0の長さhの略2分の1の長さとすることで、レーザ光L1、L2同士の間隔を大きく確保することが可能である。レーザ光L1、L2同士の間隔を大きく確保することで被照射領域AR0におけるレーザ光L1、L2の偏りを少なくし、画像のリフレッシュレートを効果的に高めることが可能となる。これにより、画像のリフレッシュレートを効果的に高めることができる。なお、本実施例においても、画像表示装置は、各色について2つのレーザ光を走査させる構成に限らず、3つ以上のレーザ光を走査させる構成としても良い。m個のビーム光を走査させる場合、所定の間隔dが、被照射領域AR0のY方向についての長さhの略m分の1に相当するような構成とすることができる。
図11は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給するための構成を詳細に説明するものである。2つのレーザ光L1、L2のうち被照射領域AR0を先に走査する一方のレーザ光L2に対する画像情報信号は、画像処理部721からフレームメモリ714を介さずそのまま光源制御部722へ入力される。他方のレーザ光L1に対する画像情報信号については、フレームメモリ714に格納させた後、光源制御部722へ入力される。このようにして、レーザ光L2に対して所定の時間だけ遅延させてレーザ光L1を各画素上に走査させることで、画像を表示することができる。
また、レーザ光L1、L2の双方についての画像情報信号を格納する場合と比較して、フレームメモリ714へ格納させるデータを少なくし、フレームメモリ714を低容量かつ安価なものとすることが可能となる。なお、本実施例においても、上記実施例1と同様に、レーザ光L1に対する画像情報信号、レーザ光L2に対する画像情報信号のいずれもフレームメモリ714へ格納した後光源制御部722へ出力させる構成としても良い。
レーザ光L1を変調するための画像情報信号は、レーザ光L2を変調するための画像情報信号から動きベクトルを演算することで生成することとしても良い。動きベクトルの演算は、例えば、画像処理部721で行うことができる。動きベクトル演算により、画像表示装置へ入力された画像信号を用いて、レーザ光L1による中間画像を表示することができる。これにより、さらにフリッカを低減することができる。また、レーザ光L1による中間画像は、隣接するフレームについての画像情報信号の平均値を演算することで生成することとしても良い。
なお、本実施例、及び上記実施例1において、画像表示装置は、走査部200に設けられた単独の反射ミラー202によりレーザ光をX方向及びY方向へ走査させる構成に限られない。第1の方向であるX方向へレーザ光を走査させる第1走査部である反射ミラーと、第2の方向であるY方向へレーザ光を走査させる第2走査部である反射ミラーとを用いる構成としても良い。第1走査部、第2走査部を用いる場合も、X方向とY方向とへレーザ光を走査させることができる。
図12は、単独の第1走査部である第1反射ミラー1201に対して、2つの第2走査部である第2反射ミラー1202を用いる構成を示すものである。図12に示す構成では、レーザダイオード素子501、照明光学系102、第2反射ミラー1202を備えるユニットが2組備えられている。2つの第2反射ミラー1202からのレーザ光は、単独の第1反射ミラー1201によってX方向へ走査される。
2つの第2反射ミラー1202を備える場合、第2反射ミラー1202の配置によってレーザ光同士の間隔dを適宜設定することが可能となる。第2反射ミラー1202ごとの走査回数を適宜設定することも可能である。また、2つの第2反射ミラー1202は、それぞれ異なるタイミングで駆動させることが可能である。このため、図13に示すように、一方のレーザ光L2の走査が被照射領域AR0の下側外縁部に到達した後、他方のレーザ光L1が被照射領域AR0の下側外縁部に到達するまで待つことなく、レーザ光L2の次の走査を開始させることも可能である。複数の第2反射ミラー1202を備える構成とすることで、リフレッシュレートをさらに高め、効果的にフリッカを低減することができる。第1走査部及び第2走査部を備える構成とすることで、このように高い自由度でレーザ光を走査させることができる。
この場合、レーザ光L1、L2の間隔dを、被照射領域AR0の長さhの略2分の1の長さとすることにより、レーザ光L1及びレーザ光L2の間隔を最大とすることができる。レーザ光L1、L2同士の間隔を大きく確保することで、被照射領域AR0におけるレーザ光L1、L2の偏りを少なくし、画像のリフレッシュレートを効果的に高めることが可能となる。
2つの第2反射ミラー1202を用いる場合、レーザ光L1が被照射領域AR0の下側外縁部に到達する前に、次のフレームについてのレーザ光L2の走査が開始することとなる。このように、レーザ光L1が被照射領域AR0の全面を走査する前に画面が切り替わる場合でも、被照射領域AR0におけるレーザ光L1、L2の位置に偏りを無くすことで、レーザ光L1、L2により平均化された画像を観察者に提供することが可能である。
なお、第2反射ミラー1202は2つとする構成に限られず、レーザ光の個数に応じて3つ以上としても良い。また、第1走査部、第2走査部としては反射ミラーを用いる場合に限られず、例えば、複数のミラー片を備える回転体を回転させるポリゴンミラーを用いることとしても良い。さらに、図3を用いて説明した走査部200を複数用いる構成としても良い。例えば、レーザ光の個数に応じて複数の走査部を設ける場合も、高い自由度でレーザ光を走査させることができる。
図14は、本発明の実施例3に係る画像表示装置1700の概略構成を示す。画像表示装置1700は、観察者側に設けられたスクリーン1705にレーザ光を供給し、スクリーン1705で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。走査部200からのレーザ光は、投写光学系103を透過した後、スクリーン1705に入射する。本実施例の場合も、画像のリフレッシュレートの向上、及びレーザ光の走査速度の低減を図ることでフリッカが少なく高品質な画像を表示することができる。
なお、上記の実施例において、各色光用光源部はレーザダイオード素子を用いる構成としているが、ビーム状の光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、各色光用光源部は、固体レーザ、発光ダイオード素子(LED)等の固体発光素子のほか、液体レーザやガスレーザを用いる構成としても良い。
以上のように、本発明に係る画像表示装置は、複数のビーム光を用いて画像を表示する場合に適している。
本発明の実施例1に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 レーザ装置の概略構成を示す図。 走査部の概略構成を示す図。 走査部を駆動させるための構成を説明する図。 R光用光源部からのレーザ光の光路について説明する図。 被照射領域におけるレーザ光の走査について説明する図。 画像表示装置を制御するためのブロック構成を示す図。 画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給するための構成を示す図。 本発明の実施例2に係る画像表示装置について説明する図。 レーザ光の走査について説明する図。 画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給するための構成を示す図。 単独の第1走査部と2つの第2走査部とを用いる構成を示す図。 レーザ光の走査について説明する図。 本発明の実施例3に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
符号の説明
100 画像表示装置、101 レーザ装置、102 照明光学系、103 投写光学系、105 反射部、107 筐体、110 スクリーン、200 走査部、121R R光用光源部、121G G光用光源部、121B B光用光源部、124、125 ダイクロイックミラー、202 反射ミラー、204 外枠部、206 トーションばね、207 トーションばね、301、302 第1の電極、305 ミラー側電極、306 第2の電極、307 第1のトーションばね、308 第2のトーションばね、501 レーザダイオード素子、502 凸レンズ、503 凹レンズ、AR0 被照射領域、AR1、AR2 走査領域、711 画像信号入力部、712 同期/画像分離部、713 制御部、714 フレームメモリ、715 走査駆動部、716 水平角度センサ、717 垂直角度センサ、718 信号処理部、721 画像処理部、722 光源制御部、723 走査制御部、732R R光源駆動部、732G G光源駆動部、732B B光源駆動部、801 レーザダイオードドライバ、1201 第1反射ミラー、1202 第2反射ミラー、1700 画像表示装置、1705 スクリーン

Claims (2)

  1. 色の複数のビーム光を供給する光源部と、
    前記光源部からの前記ビーム光を、被照射領域において第1の方向へ走査する単独の第1走査部、前記第1の方向に略直交する第2の方向へ走査するm個(mは複数)の第2走査部、を有する走査部と、を有し、
    前記走査部は、前記第1の方向へ前記ビーム光を走査する周波数が、前記第2の方向へ前記ビーム光を走査する周波数より高くなるように駆動され、
    前記画像信号に含まれる、前記第2の方向についての同期信号の周波数がpであるとすると、前記m個のビーム光をそれぞれm分のpより高く、かつp以下の周波数で前記第2の方向へ走査し、
    前記被照射領域において前記m個のビーム光を所定の間隔で、かつ被照射領域全体を走査し、
    前記第1走査部は、前記m個の第2走査部からそれぞれ入射される前記m個のビーム光を前記被照射領域に反射することを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記所定の間隔が、前記被照射領域の前記第2の方向についての長さのm分の1であることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
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