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

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. 同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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