JP4900512B2 - 画像表示装置およびレーザ投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置に関する。

レーザを光源として利用するディスプレイは、例えば放電ランプを光源とするものよりも色度範囲が広い自然な色再現が可能である。その中でもレーザビーム走査型プロジェクタは、投影光学系が不要であるため、液晶パネルやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）などの二次元の空間変調素子で変調された照明光を、投影光学系を用いて投影する方式に比べて、小型化が可能である。

また、レーザビーム走査型プロジェクタは、例えば、黒い画素を表示する際は光源の発光を停止させるなど、表示する画素の輝度に応じて光源の発光量自体を変化させることから、低消費電力化も可能である。このように、レーザビーム走査型プロジェクタは、表示用装置として優れた特長を備えており、次世代の高品質ディスプレイとして注目されている。

反面、レーザディスプレイでは、レーザ光の高いコヒーレンス（可干渉性）により、スペックルノイズ（以下、「スペックル」とも称する）と呼ばれるレーザディスプレイに特有の目がチカチカするような画面上の輝度むらが発生し、表示される画像を見る人に不快感や目の疲労を生じさせるという問題がある。このため、スペックルノイズの低減は、レーザディスプレイ実用化の技術課題の一つとなっている。

スペックルノイズを低減する方法には大きく分けて２つある。１つ目の方法は、発生するスペックルパターンを時間的に変化させ、人の目の残像効果を利用して複数のパターンを重ね合わせて見せることで輝度のむらを平均化し、スペックルノイズを低減する方法である。

特許文献３では、１つ目の方法が採用されており、レーザ光を光源とするリアプロジェクション方式のテレビにおいて、スクリーンを画面と平行に回転運動させることで、発生するスペックルパターンを時間的に変化させて、スペックルノイズを低減している。

スペックルノイズを低減する２つ目の方法は、複数の偏光状態を重ね合わせることや、複数の波長を重ね合わせることなどによって、光源から放射された光の可干渉性を低減させて、スペックルノイズを低減する方法である。

特許文献１および特許文献２では、２つ目の方法が採用されており、レーザ光源として単一モードの半導体レーザ（「ＬＤ」，「レーザ・ダイオード」などとも称する）を採用し、高周波信号が重畳されたＬＤの駆動電流が発振閾値電流を越えてＬＤが発光を始める際に発生する緩和振動を用いてＬＤをマルチモードで使用している。この方法では、ＬＤをマルチモードで発光させて発光波長幅を広げることで、ＬＤから射出されるレーザ光の可干渉性を低下させ、スペックルノイズを低減する。

図１に、ＬＤを矩形波の電流で駆動した場合の過渡応答特性の例を示す。図１の横軸は時間軸ｔであり、縦軸は光子数Ｓである。図１に示されるように、光子数Ｓが駆動電流波形と同時に立ち上がる矩形波Ｒｉとなるのが理想応答であるが、実際には発振遅れ時間ｔｄ後にＬＤが発光を始め、光子数Ｓの波形Ｒｒは緩和振動と称される振動を繰り返したあと、定常値に収束する。ここで、緩和振動が持続する時間ｔｒを緩和振動持続時間と称する。

発振遅れ時間ｔｄは、ＬＤの駆動電流が立ち上がる前のＬＤのバイアス電流により、通常、０〜５ｎｓｅｃ程度の範囲で変化し、バイアス電流が発振閾値電流に近いほど短くなる。発振遅れ時間ｔｄはできるだけ短いほうが好ましいので、通常はバイアス電流を発振閾値電流に近づけ、発振遅れ時間ｔｄが０〜１ｎｓｅｃの範囲となるようにＬＤを駆動する。緩和振動持続時間ｔｒは、通常、２〜３ｎｓｅｃ程度である。緩和振動が発生している間、ＬＤはマルチモードで発光し、緩和振動が収束すると単一モードで発光する。

そこで、連続した矩形波の駆動電流を用いて、発光停止状態からＬＤを発光させた後、緩和振動が収束するまでに駆動電流をＬＤの発振閾値電流以下にしてＬＤの発光を停止させる駆動を繰り返すことによって、単一モードのＬＤに、波形Ｒｒに示される緩和振動を繰り返し発生させる方法によれば、単一モードのＬＤをマルチモードで、繰り返し、発光させることができる。

図２は、ＬＤを連続した矩形波の電流で駆動した場合の過渡応答特性の例を示す。図２の縦軸および横軸は、図１と同様に設定されている。

図２に示される各矩形波Ｒｉは、連続した矩形波の駆動電流に対する光子数Ｓの理想応答を示す。各矩形波Ｒｉの立ち上がりおよび立ち下がりと、高周波信号が重畳されることによって生成された連続した矩形波の電流の立ち上がりおよび立ち下がりとはそれぞれ一致することから、図２に示されるｔ１は、高周波信号が重畳されたＬＤの駆動電流の１周期において、該駆動電流の電流値がＬＤの発振閾値電流の電流値以上である期間（「半導体レーザ駆動期間」、「パルス幅」とも称する）であり、ｔ０は、高周波信号が重畳されたＬＤの駆動電流の１周期において、該駆動電流の電流値がＬＤの発振閾値電流の電流値未満である期間（「半導体レーザ非駆動期間」とも称する）である。

なお、この駆動方法は高周波重畳の方法と呼ばれ、ＣＤ／ＤＶＤなどのピックアップで戻り光によるモードホッピングノイズを抑制する方法として広く使われており、マルチモード化により投射されるレーザ光の可干渉性が低下するため、レーザディスプレイにおいても、スペックルノイズの低減方法として有効である。

特開２００１−１８９５２０号公報 特開２００４−７０２８６号公報 特開２００６−３４３６６３号公報

しかしながら、特許文献３の手法では、スクリーンを機械的に駆動する機構が必要となるため、消費電力の増加、騒音の発生、信頼性の低下、部品点数の増加によるコストの増加といった問題が発生する。また、特定のスクリーンを使用しない小型の携帯型プロジェクタ（近年言われているポケットプロジェクターという分類のもの）のような装置では、そもそもスクリーンを動かすという考え方が成り立たない。

また、特許文献１および特許文献２が採用する高周波重畳の方法では、緩和振動を発生させるためにＬＤの駆動電流を高周波信号の１周期ごとに発振閾値電流以下に下げる必要がある。

ＬＤの駆動電流の半導体レーザ非駆動期間ｔ０の長さは、短いほうが光量低下が抑えられるため好ましいが、レーザプロジェクタでのＬＤの駆動電流は数百ｍＡ程度あるため、半導体レーザ非駆動期間ｔ０を極端に短くすることは回路設計上困難であり、実設計では、通常、１ｎｓｅｃ前後の時間が必要となる。

このように、高周波重畳を行うとＬＤの発光が停止される期間が存在するため、ＬＤの平均的な発光量が低下する。この発光量の低下は、一つのＬＤを使用して表示される画像の最大輝度の低下となるため、大きな光量を必要とするレーザプロジェクタにおいては問題となる。

ここで、ＬＤが発光している時間の割合ｒは、ＬＤの駆動電流の半導体レーザ駆動期間ｔ１および半導体レーザ非駆動期間ｔ０ならびにＬＤの発振遅れ時間ｔｄを用いて、（１）式によって算出される。

発光量の低下を抑えるためには、高周波重畳された高周波信号の周波数を低くして、駆動電流の半導体レーザ駆動時間ｔ１を長くすることによってＬＤが発光している時間の割合ｒを大きくすればよいが、高周波重畳された高周波信号の周波数が低くなり、駆動電流の半導体レーザ駆動時間ｔ１が、発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和より長くなり、緩和振動持続時間ｔｒを越えてＬＤが発光すると、ＬＤの発光が単一モードとなるためスペックルノイズの低減効果が低下する。このように、高周波重畳の方法においては、スペックルノイズの低減効果とＬＤの発光量とはトレードオフの関係にある。

また、レーザプロジェクタでは大きな光量が必要となるため、ＬＤの駆動電流も大きく、高周波重畳の方法では、高周波数の駆動電流を用いることにより発生する電磁波によってＥＭＩ（電磁干渉）が発生し、レーザ投射装置を機器に搭載する際にノイズ規格を満足できないおそれがあるという問題や、高周波数の駆動電流を発生させる回路や、ＥＭＩ対策品として必要なシールド構造などによる、レーザ投射装置などの大型化およびコストの増加といった問題がある。

特に、カラープロジェクタのように複数のＬＤを使用する装置の場合、特許文献１の構成のように、複数のＬＤを備えたレーザ投射装置の各ＬＤを、同一周波数の駆動電流で駆動すると、その基本周波数および各高調波の周波数でのＥＭＩのピークが大きくなり、結果として該レーザ投射装置を画像表示装置等に搭載した際にノイズ規格を満足できない、あるいは対策部品としてシールド構造等が必要となり、コストが増加するといった問題が生じる。

そこで、本発明は、高周波重畳によってスペックルノイズを低減する画像表示装置およびレーザ投射装置であって、半導体レーザの発光光量の低下を軽減しつつ、ＥＭＩを抑制することが可能な画像表示装置およびレーザ投射装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、第１の態様に係る画像表示装置は、被投影面上に画像を表示する画像表示装置であって、異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、前記各レーザ光を偏向する偏向手段と、を備える。前記画像表示装置は、前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、前記複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている。

第２の態様に係る画像表示装置は、第１の態様に係る画像表示装置であって、前記複数の半導体レーザについて、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間が、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間と一致するように設定されている。

第３の態様に係る画像表示装置は、被投影面上に画像を表示する画像表示装置であって、異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、前記各レーザ光を偏向する偏向手段と、を備える。前記画像表示装置は、前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、前記複数の半導体レーザについて、前記各レーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている。

第４の態様に係る画像表示装置は、第１の態様に係る画像表示装置であって、前記複数の高周波信号の所定の次数までの高調波の周波数が相互に異なることを特徴とする。

第５の態様に係るレーザ投射装置は、レーザ光を投射するレーザ投射装置であって、異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、を備える。前記レーザ投射装置は、前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、前記複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている。
第６の態様に係るレーザ投射装置は、レーザ光を投射するレーザ投射装置であって、異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、を備える。前記レーザ投射装置は、前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、前記複数の半導体レーザについて、前記各レーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている。

第７の態様に係るレーザ投射装置は、レーザ光を投射するレーザ投射装置であって、それぞれに供給される各駆動電流に応じて、異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間が、前記複数の半導体レーザのそれぞれの発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間と一致するように、周期信号である前記各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、を備える。前記レーザ投射装置は、前記各駆動電流が、複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより生成されるとともに、前記各駆動電流のそれぞれの周期が相互に異なり、前記複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている。

第１から第４の何れの態様に係る画像表示装置または第５から第６の何れの態様に係るレーザ投射装置によっても、複数の半導体レーザの各駆動電流の生成に供される複数の高周波信号の基本周波数が相互に異なるので、複数の半導体レーザの駆動によって発生する、各高周波信号の基本周波数に係るＥＭＩのスペクトルが分散されてＥＭＩのピーク値が減少し、ＥＭＩを効率よく抑制することができる。

第１、第２、および第４の何れの態様に係る画像表示装置または第５および第７の何れの態様に係るレーザ投射装置によっても、複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、複数の半導体レーザの各駆動電流における半導体レーザ駆動期間が単調増加するように設定されているので、スペックルノイズを効率よく抑制しつつ、発光光量の低下を軽減することができる。

第３の態様に係る画像表示装置または第６の態様に係るレーザ投射装置によれば、複数の半導体レーザについて、各レーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、複数の半導体レーザの各駆動電流における半導体レーザ駆動期間が単調増加するように設定されているので、視覚的なスペックルノイズを効率よく抑制しつつ、発光光量の低下を軽減することができる。

第７の態様に係るレーザ投射装置によれば、複数の半導体レーザにそれぞれに供給される、周期信号である各駆動電流の半導体レーザ駆動期間が、複数の半導体レーザにそれぞれ対応した発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間と一致するとともに、各駆動電流の周期が相互に異なるので、スペックルノイズを効率よく抑制しつつ、各駆動電流に係るＥＭＩのスペクトルを分散させてＥＭＩのピーク値を減少させることができる。

ＬＤの矩形波の入力に対する応答特性を例示する図である。 ＬＤの連続した矩形波の入力に対する応答特性を例示する図である。 実施形態に係る画像投影装置の機能構成の概略を例示するブロック図である。 実施形態に係る光源駆動部の機能構成の概略を例示するブロック図である。 実施形態に係るＬＤ駆動回路の機能構成の概略を例示するブロック図である。 実施形態に係るレーザ駆動回路内の信号波形の一部を例示する図である。 実施形態に係る光学機構部の機能構成の概略を例示する図である。 ＬＤの矩形波の入力に対する応答特性を例示する図である。 ＬＤの矩形波の入力に対する応答特性を例示する図である。 ＬＤの矩形波の入力に対する応答特性を例示する図である。 各種波長の光に対する人間の分光視感効率を説明する図である。

＜画像投影装置の概略構成：＞
図３は、本発明の実施形態に係る画像投影装置１００の機能構成を例示するブロック図である。

画像投影装置１００は、被投影面であるスクリーンＳＣに対して動画像を投影する装置であり、主に入力画像処理部１１０、駆動制御部１２０、および光学機構部１３０を備えて構成される。なお、画像投影装置１００は、本願発明の「画像表示装置」に相当する。

入力画像処理部１１０は、画像入力回路１１１，画像処理回路１１２およびフレームメモリ１２４を備える。画像入力回路１１１は、入力機器ＩＭから入力される画像信号を受け付け、画像処理回路１１２に出力する。画像処理回路１１２は、画像入力回路１１１からの画像信号に対してデジタル化等の画像処理を適宜施し、駆動制御部１２０（後述）の画像出力回路１２１に出力する。画像出力回路１２１に出力された画像信号は、画像出力回路１２１によってフレームメモリ１２４に書き込まれる。

ここで、入力機器ＩＭとしては、例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）等が挙げられ、画像信号としては、例えば一般的なＮＴＳＣ信号等が挙げられる。また、画像処理回路１１２における画像処理としては、例えば一般的なγ変換処理や、画素の走査順序の変更が必要な場合に画素値の順序を入れ換える処理等が挙げられる。

駆動制御部１２０は、画像出力回路１２１、偏向制御回路１２２、光源駆動部１２３，およびセンサ出力処理回路１２５を備える。

画像出力回路１２１は、フレームメモリ１２４から画像信号を読出し、偏向制御回路１２２に対して、画像信号の水平同期信号および垂直同期信号に応答して、それぞれ２次元偏向部１３２の駆動タイミングを制御するための信号（「偏向制御信号」とも称する）を出力するとともに、光源駆動部１２３に対して、画像信号の画素値の各色成分（赤，緑，青）に応じた信号（「画素データ信号」とも称する），高周波重畳されることによって各色成分の光を射出する各色ＬＤの駆動電流の生成に供される高周波信号の基本波の周波数（基本周波数）を設定する信号（「周波数設定信号」とも称する）および各色ＬＤのバイアス電流を設定する信号（「バイアス電流設定信号」とも称する）を出力する。なお、画素データ信号，周波数設定信号およびバイアス電流設定信号については更に後述する。

また、画像出力回路１２１は、センサ出力処理回路１２５からの出力信号（後述）を入力するとともに、この出力信号の強度に応じて、光源駆動部１２３に出力する画素データ信号の強度を調整する。

偏向制御回路１２２は、画像出力回路１２１からの偏向制御信号に応じた電位の駆動信号を２次元偏向部１３２に対して付与する。

光源駆動部１２３は、画像出力回路１２１からの画素データ信号に係る階調に応じた色と輝度の光が、レーザ光源部１３３に設けられた複数の半導体レーザ（後述）から射出されるように、それぞれの半導体レーザに対して画像出力回路１２１からの画素データ信号に応じた駆動電流を出力する。この出力動作は、画像信号の水平同期信号および垂直同期信号に応答して行われる。

センサ出力処理回路１２５は、レーザ光源部１３３の受光素子１４（図７）からの出力信号に対して増幅処理などの必要な処理を適宜施して、画像出力回路１２１に出力する。

なお、入力画像処理部１１０および駆動制御部１２０は、ＣＰＵが所定のプログラムを読み込んで実行することで機能として実現されても良いし、専用の電子回路で構成されても良い。

光学機構部１３０は、２次元偏向部１３２、およびレーザ光源部１３３を備える。

レーザ光源部１３３は、赤、緑、青の各色のレーザ光を射出する複数の半導体レーザを有し、画像出力回路１２１からの画素データ信号に係る階調に応じた色と輝度のレーザ光を２次元偏向部１３２へと出力するとともに、各レーザ光の強度に応じた電気信号をセンサ出力処理回路１２５へと出力する。

２次元偏向部１３２は、レーザ光源部１３３から発せられたレーザ光の光束を反射する部分（反射部）を有し、該反射部が略直交する２軸を中心としてそれぞれ回動することで、レーザ光源部１３３からの光束を２次元的に反射するように偏向し、被投影面であるスクリーンＳＣ上に導くことで、動画像をスクリーンＳＣ上に投影する。

ここで、光源駆動部１２３およびレーザ光源部１３３が、本発明の「レーザ投射装置」に相当する。なお、図３では、レーザ光源部１３３から２次元偏向部１３２を経てスクリーンＳＣにレーザ光が至ることが、太い破線の矢印で示されている。また、２次元偏向部１３２、およびレーザ光源部１３３を備えた光学機構部１３０の具体的な構成については更に後述する。

このように、画像投影装置１００と入力機器ＩＭとスクリーンＳＣとで、入力機器ＩＭからの画像データをスクリーンＳＣにおいて可視的に出力する画像投射システムが形成される。

＜光源駆動部の概略構成：＞
図４は、本発明の実施形態に係る光源駆動部１２３の機能構成の概略を例示するブロック図である。

光源駆動部１２３は、レーザ光源部１３３の半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂ（図７）のそれぞれに駆動電流を供給する回路であり、主に、赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒ，緑色ＬＤ駆動回路１２３Ｇおよび青色ＬＤ駆動回路１２３Ｂを備えて構成される。なお、光源駆動部１２３は、本発明の「レーザ駆動回路」に相当する。

赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒには、画像信号の画素値の赤色成分に対応した画素データ信号１１Ｒ，ならびに半導体レーザ１Ｒにそれぞれ対応した周波数設定信号１２Ｒおよびバイアス電流設定信号１３Ｒが、それぞれ画像出力回路１２１から供給される。

同様に、緑色ＬＤ駆動回路１２３Ｇには、画像信号の画素値の緑色成分に対応した画素データ信号１１Ｇ，ならびに半導体レーザ１Ｇにそれぞれ対応した周波数設定信号１２Ｇおよびバイアス電流設定信号１３Ｇが、それぞれ画像出力回路１２１から供給される。

また、青色ＬＤ駆動回路１２３Ｂには、画像信号の画素値の青色成分に対応した画素データ信号１１Ｂ，ならびに半導体レーザ１Ｂにそれぞれ対応した周波数設定信号１２Ｂおよびバイアス電流設定信号１３Ｂが、それぞれ画像出力回路１２１から供給される。

それぞれに供給された画素データ信号，周波数設定信号およびバイアス電流設定信号に基づいて、赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒ，緑色ＬＤ駆動回路１２３Ｇおよび青色ＬＤ駆動回路１２３Ｂは、それぞれ、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂを駆動する駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢを生成し、各半導体レーザに供給する。ここで、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢは、それぞれ本発明の「各駆動電流」に相当する。

なお、周波数設定信号１２Ｒ，１２Ｇおよび１２Ｂならびにバイアス電流設定信号１３Ｒ，１３Ｇおよび１３Ｂは、例えば、画像出力回路１２１に設けられた所定ビット数のディップスイッチの設定を変更することなどによって調整することができる。

＜各光源駆動回路の概略構成：＞
赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒ，緑色ＬＤ駆動回路１２３Ｇおよび青色ＬＤ駆動回路１２３Ｂは同様の回路構成が採用されており、ここでは、赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒを例に、各ＬＤ駆動回路の概略構成について説明する。

図５は、赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒの機能構成の概略を例示するブロック図であり、図６は、赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒ内部の信号波形の一部を例示する図である。

図５に示されるように、赤色ＬＤ駆動回路１２３Ｒは、Ｄ／Ａコンバータ（「ＤＡＣ」とも称する）４，５および６，アナログスイッチ（「Ａｎａｌｏｇ ＳＷ」とも称する）７，電圧制御発振器（「ＶＣＯ」とも称する）８，ＬＤドライバ９ならびにバイアス電流源１０を主に備えて構成される。

ＤＡＣ４，５および６には、画像出力回路１２１から、それぞれ画素データ信号１１Ｒ，周波数設定信号１２Ｒおよびバイアス電流設定信号１３Ｒが供給される。

画素データ信号１１ＲはＤＡＣ４によってアナログ電圧Ｖ１（図５，図６）に変換され、アナログスイッチ７に入力される。

なお、緑色ＬＤ駆動回路１２３Ｇおよび青色ＬＤ駆動回路１２３Ｂにおいても、アナログ電圧Ｖ１に相当するアナログ電圧Ｖ６およびＶ７（不図示）がそれぞれ生成される。ここで、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７は、本発明の「複数の色成分の画像信号」に相当する。

半導体レーザ１Ｒに対応した周波数設定信号１２ＲはＤＡＣ５によってアナログ電圧Ｖ２に変換されてＶＣＯ８に供給される。ＶＣＯ８では、アナログ電圧Ｖ２に応じた基本周波数の高周波信号Ｖ３（図５，図６）が生成され、アナログスイッチ７に供給される。すなわち、高周波信号Ｖ３は、半導体レーザ１Ｒと組合せを成す高周波信号である。

なお、緑色ＬＤ駆動回路１２３Ｇおよび青色ＬＤ駆動回路１２３Ｂにおいても、半導体レーザ１Ｇおよび１Ｂとそれぞれ組合せを成す高周波信号であって、高周波信号Ｖ３に相当する高周波信号Ｖ８およびＶ９（不図示）がそれぞれ生成される。ここで、高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９は、それぞれ本発明の「高周波信号」に相当する。

また、周波数設定信号１２Ｒ，１２Ｇおよび１２Ｂを調整することによって、高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を調整することができる。

アナログスイッチ７は、高周波信号Ｖ３を制御入力信号とし、高周波信号Ｖ３が制御入力に対する所定の閾値電圧ＴＨ１（図６）より大きい場合はアナログ電圧Ｖ１を、高周波信号Ｖ３が閾値電圧ＴＨ１より小さい場合はグランド（「ＧＮＤ」）レベル信号Ｖ０を、それぞれ出力する。

すなわち、アナログスイッチ７からは、画素データ信号１１Ｒに基づくアナログ電圧Ｖ１を、ＶＣＯ８からの高周波信号Ｖ３の基本周波数でチョッピングした信号Ｖ４（図５，図６）が出力されてＬＤドライバ９に供給される。従って、図６に示されるように、信号Ｖ４の基本周波数は、高周波信号Ｖ３の基本周波数と同じ値となり、また、信号Ｖ４は、回路内での遅れ等のために、アナログ電圧信号Ｖ１および高周波信号Ｖ３からのずれを生ずる。

ここで、閾値電圧ＴＨ１の値を決定する抵抗（不図示）を調整することなどによって閾値電圧ＴＨ１を調整することにより、信号Ｖ４中の画像部分、すなわちアナログ電圧Ｖ１に対応する信号と、ＧＮＤレベル信号Ｖ０に対応する信号とのデューティー比を調整することができる。

信号Ｖ４は、ＬＤドライバ９によって、その信号レベルに応じた電流Ｉ４に変換される。電流Ｉ４には、さらにバイアス電流ＩｂＲ（後述）が加算されて、半導体レーザ１Ｒを駆動する駆動電流ＩｄＲが生成される。すなわち、駆動電流ＩｄＲは、アナログ電圧Ｖ１に半導体レーザ１Ｒと組合せを成す高周波信号Ｖ３が重畳されることによって生成された、高周波信号Ｖ３と同じ基本周波数を有する駆動電流である。

同様に、駆動電流ＩｄＧおよびＩｄＢ（図４）は、アナログ電圧Ｖ６およびＶ７に、それぞれ半導体レーザ１Ｇおよび１Ｂと組合せを成す高周波信号Ｖ８およびＶ９がそれぞれ重畳されることによって生成された、高周波信号Ｖ８およびＶ９とそれぞれ同じ基本周波数を有する駆動電流である。

バイアス電流設定信号１３Ｒは、ＤＡＣ６によってアナログ電圧信号Ｖ５に変換されてバイアス電流源１０に入力される。バイアス電流源１０は、入力されたアナログ電圧信号Ｖ５に応じたバイアス電流ＩｂＲを出力する。バイアス電流ＩｂＲは、既述したように電流Ｉ４に加算される。

半導体レーザ１Ｒの発振遅れ時間ｔｄ（図８）は、バイアス電流ＩｂＲによって変化し、バイアス電流ＩｂＲが半導体レーザ１Ｒの発振閾値電流より小さくなるほど、発振遅れ時間ｔｄが長くなり、半導体レーザ１Ｒの平均的な発光量が低下する。

逆にバイアス電流ＩｂＲが半導体レーザ１Ｒの発振閾値電流を超えると、画像の黒レベルでも半導体レーザ１Ｒが発光するため、画像のコントラストが低下する。このため、バイアス電流ＩｂＲは、発振閾値電流を越えない範囲で、できるだけ発振閾値電流に近い値に制御することが望ましい。

＜光学機構部の概略構成：＞
図７は、光学機構部１３０の概略構成を例示する図である。図７に示されるように、光学機構部１３０は、２次元偏向部１３２、およびレーザ光源部１３３を備える。なお、図７には、方向の説明のために座標軸を記載している。

２次元偏向部１３２は、本発明の「偏向手段」に相当し、例えば、シリコンのチップに対して微細加工が施された、所謂ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーなどによって構成され、複数の圧電素子およびトーションバーなどによって構成される可動部およびレーザ光源部１３３から発せられた光束を反射する偏向走査ミラー１３２ａなどを有する。

偏向制御信号に応じて偏向制御回路１２２から供給される、電位の駆動信号により複数の圧電素子が適宜伸縮することによって該可動部が変形し、偏向走査ミラー１３２ａが、略直交する２軸（すなわち図７のＸ軸に略平行なａ軸およびＹ軸に略平行なｂ軸）を中心としてそれぞれ回動する。該回動によって、レーザ光源部１３３からの光束を２次元的に反射するように偏向する。なお、本明細書では、反射部が２軸を中心としてそれぞれ回動することで光束の進行方向を上下方向と左右方向とに別個独立に変えること、すなわち光束を上下方向に偏向させつつ、左右方向にも偏向させることを、「２次元方向に偏向する」と表現する。

ここで、複数の圧電素子に対し、ａ軸を中心とした偏向走査ミラー１３２ａの低速の回動を実現するための偏向駆動信号と、ｂ軸を中心とした偏向走査ミラー１３２ａの共振駆動を利用した高速の回動を実現するための偏向駆動信号とを重畳させて印加させることで、偏向走査ミラー１３２ａは、ａ軸を中心とした低速の回動と、共振駆動を利用したｂ軸を中心とした高速の回動とを同時に行うことができる。つまり、レーザ光を異なる２方向に沿って偏向させることで、スクリーンＳＣ上におけるレーザ光の水平走査と垂直走査とを同時に行うことができる。なお、水平走査と垂直走査とを同時に行う２次元的な走査を１つの素子で行うことは、２次元偏向部１３２の部品点数を低減させる上で好ましく、製造コストの低減や素子の調整に要する作業を低減することができるといった面からも好ましい。

レーザ光源部１３３は、レーザ光を発生させる半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂと該半導体レーザから射出されるレーザ光を略平行な光束に変換するレンズ（コリメータレンズ）とを備える。

ここでは、レーザ光源部１３３は、赤（Ｒ）色のレーザ光１５Ｒを発生させる半導体レーザ１Ｒとレーザ光１５Ｒを略平行光束に変換するコリメートレンズの組合せ、緑（Ｇ）色のレーザ光１５Ｇを発生させる半導体レーザ１Ｇとレーザ光１５Ｇを略平行光束に変換するコリメータレンズ２Ｇの組合せ、青（Ｂ）色のレーザ光１５Ｂを発生させる半導体レーザ１Ｂとレーザ光１５Ｂを略平行光束に変換するコリメータレンズ２Ｂの組合せを有する。ここで、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂが、それぞれ本発明の「半導体レーザ」に相当する。

半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂとしては、例えば、それぞれ波長６３０ｎｍ、５３２ｎｍおよび４４５ｎｍのレーザ光を射出する半導体レーザなどが採用される。そして、各半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂは、画像信号の水平同期信号および垂直同期信号に応答したタイミングで光源駆動部１２３から供給される駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢに応じて、画像信号の画素値の各色成分（赤，緑，青）に対応した輝度のレーザ光を発生および射出する。また、半導体レーザとして、例えば、赤外域のレーザ光を射出する半導体レーザを採用し、該半導体レーザからのレーザ光を、ＳＨＧ（第２高調波発生 second harmonic generation）素子を用いて波長変換することで、可視光を射出する構成を採用してもよい。

また、略平行光束に変換されたレーザ光１５Ｒ，１５Ｇおよび１５Ｂは、それぞれ図２のＺ軸と略平行な光束として合成部３に入射する。

合成部３は、赤色のレーザ光１５Ｒを反射しつつ、他の波長の光を透過させるダイクロイックミラー３Ｒと、緑色のレーザ光１５Ｇを反射しつつ、他の波長の光を透過させるダイクロイックミラー３Ｇと、青色のレーザ光１５Ｂを反射しつつ、他の波長の光を透過させるダイクロイックミラー３Ｂとを備えている。なお、ダイクロイックミラー３Ｂは、各レーザ光の何れも反射する通常のミラーであっても良い。また、各ダイクロイックミラーに代えてダイクロイックプリズムなどを採用し、通常のミラーに代えて、各レーザ光の何れも反射する通常のプリズムを採用してもよい。

各半導体レーザおよび合成部３の各ダイクロイックミラーの位置および角度は、適宜調整されており、Ｚ軸に略平行に合成部３に入射したレーザ光１５Ｒ，１５Ｇおよび１５Ｂは、それぞれダイクロイックミラー３Ｒ，３Ｇおよび３Ｂに入射し、各ダイクロイックミラーの機能により、Ｙ軸と略平行な１つの光束１５ａに合成されて、合成部３から射出され、分岐素子８に入射する。

分岐素子８としては、例えば、反射ミラーコートの一部（たとえば中心部分）に光を透過させる無コート部分を作成することで、無コート部分に入射する光束を透過させ、他の部分に入射する光束を反射させるものや、ガラスなどの基板上の光束が入射する部分の全域にわたって誘電体多層膜をコーティングすることにより、入射光束の全体を所定の透過率で透過させる透過特性と、入射光束の全体を所定の反射率で反射させる反射特性とを併せ備えた半透過型ミラー（「リーケージミラー」とも称する）などが採用される。なお、半透過型ミラーなどの分岐素子８の透過率および反射率は、例えば、それぞれ９５％および５％などの値に適宜設定される。

無コート部分に入射する光束を透過させ、他の部分に入射する光束を反射させる前者の分岐素子では、透過光および反射光は、光束に垂直な断面における強度分布が損なわれることとなって、透過光および反射光の指向性が回折によって低下する。この低下は装置の有用性を損なうほどではないが、このような理由から分岐素子８としては、後者のリーケージミラーを採用することがより望ましい。

分岐素子８に入射したレーザ光１５ａは、Ｙ軸と略平行に＋Ｙ方向へ分岐素子８を透過するレーザ光１５ｂと、Ｚ軸と略平行に−Ｚ方向へ分岐素子８で反射されるレーザ光１５ｃとに分岐される。

レーザ光１５ｂは、２次元偏向部１３２に入射して偏向走査ミラー１３２ａによって２次元方向に偏向され、スクリーンＳＣ上に投射される。また、レーザ光１５ｃは、レーザ光１５ｃの強度に応じた電気信号を出力する受光素子１４に入射して電気信号に変換され、センサ出力処理回路１２５に出力される。

受光素子１４としては、例えば、電流出力型のフォトダイオードや、電流出力型または電圧出力型のフォトディテクターセンサが採用される。また、画像投影装置１３０のセンサ出力処理回路１２５には、受光素子１４として採用されるセンサに応じて、電流電圧変換器や増幅器などが設けられる。

＜周波数の選定方法について：＞
次に、高周波重畳時の半導体レーザの応答特性と、該応答特性に好適な高周波信号の周波数の選定方法について説明する。図８，図９および図１０は、それぞれ赤色、緑色、青色の各波長の光を射出する半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂ（図７）の、矩形波の入力に対する応答特性を例示する図である。

◎同一基本周波数を有する高周波信号を重畳する例：
図８，図９および図１０に示されるように、発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和は、緑色の光を射出する半導体レーザ１Ｇが最も短く、２．４ｎｓｅｃとなっている。

従って、これら３つの半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、基本周波数が同一である３つの高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９をそれぞれ用いた高周波重畳を行って各半導体レーザの駆動電流を得る場合において、これら３つの半導体レーザの何れもが単一モードで発振しないようにして、スペックルノイズ低減効果を維持するためには、各半導体レーザの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢの半導体レーザ駆動期間ｔ１（図２）を、半導体レーザ１Ｇを基準として、２．４ｎｓｅｃ以下とする必要がある。

駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢそれぞれの半導体レーザ非駆動期間ｔ０（図２）を１ｎｓｅｃとすると、高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９それぞれの基本周波数ｆは（２）式によって算出されるので、この場合は２９４ＭＨｚ以上の同一の基本周波数を有する高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９が必要となる。

この場合に、各半導体レーザの駆動電流の半導体レーザ非駆動期間ｔ０が１ｎｓｅｃで、各半導体レーザの駆動電流に対応する高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の各基本周波数ｆが何れも２９４ＭＨｚであるとすれば、各半導体レーザが発光している時間の割合ｒは、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、（１）式より、表１に示される値となる。表１においては、上段の「赤ＬＤ」，「緑ＬＤ」，「青ＬＤ」および「平均」は、それぞれ半導体レーザ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂおよび各半導体レーザの平均を表しており、下段の各数値は、上段に示される各半導体レーザが発光している時間の割合および各半導体レーザの発光している時間の割合の平均を表す。

また、このように、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７に、基本周波数が等しい高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９がそれぞれ重畳されることによって生成された各半導体レーザの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢを用いて各半導体レーザを駆動すると、既述したように、駆動電流の基本波および各高調波の各周波数におけるＥＭＩのピークが大きくなってしまう。

そこで、次に、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂに対して、スペックル低減効果を保ちながら、ＥＭＩを抑制するともに、発光光量の低下を抑えるよう、高周波重畳されて、各ＬＤの駆動電流の生成に供される各高周波信号の周波数を各ＬＤの応答特性に応じて選択した例を示す。

◎異なる基本周波数を有する高周波信号を重畳する例１：
先ず、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢそれぞれの基本周波数が異なる、すなわち、高周波重畳される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数がそれぞれ異なる条件（「条件１」とも称する）が満たされるとともに、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の和が短いものから順に、駆動電流の半導体レーザ駆動期間が単調増加する条件（「条件２」と称する）が満たされる設定例について説明する。

駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢが条件１および２を満たす例として、例えば、図８〜図１０に示される各ＬＤの応答特性のように、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和がそれぞれ異なる場合に、画像出力回路１２１から供給される周波数設定信号１２Ｒ，１２Ｇおよび１２Ｂを調整することによって、高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を調整し、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢそれぞれの半導体レーザ駆動期間ｔ１を、それぞれ対応する半導体レーザの発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和に等しくなるようにする設定すると、図８〜図１０に示される各ＬＤの応答特性では、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢの半導体レーザ駆動期間ｔ１は、それぞれ３．６ｎｓｅｃ、２．４ｎｓｅｃおよび２．８ｎｓｅｃとなる。

従って、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢそれぞれの半導体レーザ非駆動期間ｔ０を上述の例と同じく１ｎｓｅｃとすると、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動電流の基本周波数、すなわち高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数ｆは（２）式から、それぞれ２１７ＭＨｚ，２９４ＭＨｚおよび２６３ＭＨｚとなる。

この場合、半導体レーザが発光している時間の割合ｒは、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、（１）式より、表２に示される値となる。なお、表２の表記は、表１と同様になされている。

また、表３に、この例の場合の、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７にそれぞれ高周波重畳されて、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢの生成に供される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本波および各高調波の周波数（単位：ＭＨｚ）を示す。なお、表３における「基本波」〜「第７高調波」は、それぞれ、各半導体レーザに対応する高周波信号の基本波から第７高調波を表しており、「赤ＬＤ」，「緑ＬＤ」および「青ＬＤ」は、それぞれ半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂを表している。また、表中の斜体で標記された周波数は、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂに対応して、それぞれ高周波重畳される高周波信号の第５高調波の周波数の中で最も高い周波数よりも高い周波数であることを表している。

先ず、表３から、各ＬＤの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢに起因して発生するＥＭＩのスペクトルが、各駆動電流の基本周波数において重ならずに分散されることがわかる。

つまり、表３に示されるように、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂとそれぞれ組合せを成す各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数が、条件１を満たすこと、すなわち各高周波信号の基本周波数が相互に異なるように設定されることによって、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７にそれぞれ各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９が重畳されたことによって生成された駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢのそれぞれの基本波および各高調波に起因するＥＭＩにおいて、最もＥＭＩのピークが大きくなり得る基本波に起因するＥＭＩのスペクトルが分散されて重ならないので、複数の半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動によって発生する基本波に起因するＥＭＩのピーク値が、例えば、高周波重畳された各高周波信号の基本周波数を全て同一にする場合に比べて減少し、ＥＭＩを効率よく抑制することができる。

このように、高周波重畳されて、複数のＬＤの各駆動電流の生成に供される各高周波信号の基本周波数を、全て同一にするよりも、それぞれの高周波信号の基本周波数が相互に異なるようにする方が、ＥＭＩ抑制の観点においても望ましい。

また、表１および表２から、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７にそれぞれ重畳されることによって、各半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動電流の生成に供される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を全て同一にした表１に示される場合に比べて、表２では、半導体レーザ１Ｒおよび１Ｂが発光している時間の割合が増加しており、各半導体レーザ全体としての平均的な発光量の低下が軽減されることがわかる。

すなわち、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和が短いものから順に、駆動電流の半導体レーザ駆動期間ｔ１が単調増加するように設定されることによって、駆動電流に対する各半導体レーザの応答特性の差異に応じて、各半導体レーザごとにスペックルノイズを効率よく抑制しつつ、表２に示されるように各ＬＤの発光光量の低下を軽減することができるようになるとともに、各半導体レーザ全体としての平均的な発光量の低下も軽減することができる。

また、表３から、各ＬＤの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢが発生するＥＭＩのスペクトルが、少なくとも第５高調波まで重ならずに分散されることがわかる。

ここで、ＥＭＩの規格における測定周波数範囲は、ＶＣＣＩ規格では１ＧＨｚまで、ＦＣＣ規格では最高周波数の第５高調波までと規定されていることから、表３の例では、ＶＣＣＩ規格およびＦＣＣ規格の範囲で周波数の重なりは生じていないことがわかる。

すなわち、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を互いに異なる値とするだけでも有用な効果が得られるが、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の周波数を、基本波および所定の次数までの高調波、例えば第５高調波まで、互いに重ならないように設定することによって、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数だけでなく該所定次数の高調波までの周波数に起因したＥＭＩのスペクトルが分散されるので、複数の半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動によって発生するＥＭＩのピーク値がさらに減少し、ＥＭＩをさらに効率よく抑制することができる。

◎異なる基本周波数を持つ高周波信号を重畳する例２：
次に、スペックルノイズの目立ちやすいＬＤに対するスペックル低減効果が大きくなるよう、高周波重畳される高周波信号の周波数を各ＬＤの応答特性に応じて選択した例を示す。

図１１は、各種波長の光に対する人間の分光視感効率（「比視感度」とも称する）を説明する図である。図１１より、赤，緑および青の各色の光としてそれぞれ６４５ｎｍ，５３２ｎｍおよび４４５ｎｍの波長のレーザ光を射出するＬＤを採用した場合、緑色の光に対して、赤色および青色の光に関する視感度が低いことが分かる。人間の目には、視感度の高い緑色の光のスペックルノイズが最も目立つため、緑色のレーザ光を射出するＬＤによって発生するスペックルノイズを低減させることが重要となる。逆に、最も視感度の低い青色のレーザ光ではスペックルノイズが目立ちにくいため、光量低下を抑えることを優先して、該青色の光を射出する半導体レーザの駆動電流における半導体レーザ駆動期間ｔ１（図２）を発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和よりも長めに設定することが可能となる。

そこで、次に、図８〜図１０に示した過渡応答特性を有する、それぞれ赤色，緑色および青色の各波長のレーザ光を射出する半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂに対して、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７にそれぞれ重畳されて各半導体レーザの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢの生成に供される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の周波数を、人間の視感度を考慮して選定した例を示す。

ここでは、例１で既述した条件１が満たされる、すなわち、高周波重畳される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数が相互に異なるとともに、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、それぞれから射出されるレーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、駆動電流における半導体レーザ駆動期間ｔ１が単調増加する条件（「条件３」とも称する）が満たされる設定例について説明する。

画像出力回路１２１から供給される周波数設定信号１２Ｒ，１２Ｇおよび１２Ｂを調整することによって、高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を調整し、各駆動電流の半導体レーザ駆動期間ｔ１が、図８〜図１０の応答特性に示される各半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和とそれぞれ等しくなるようにすると、各半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動電流における半導体レーザ駆動期間ｔ１は、それぞれ３．６ｎｓｅｃ、２．４ｎｓｅｃおよび２．８ｎｓｅｃとなるが、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢが条件１および３を満たすように、スペックルノイズが目立ちやすい半導体レーザ１Ｒおよび１Ｇの駆動電流については、スペックルノイズ低減効果を優先して、半導体レーザ駆動期間ｔ１をこの時間より少し短くし、スペックルが目立ちにくい半導体レーザ１Ｂについては光量の確保を優先して長めの半導体レーザ駆動期間ｔ１を設定することとして、例えば、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの各駆動電流の半導体レーザ駆動期間ｔ１として、それぞれ３．３ｎｓｅｃ、２．２ｎｓｅｃ、４．０ｎｓｅｃを採用し、各駆動電流の半導体レーザ非駆動期間ｔ０としてそれぞれ１ｎｓｅｃを採用すると、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動電流の基本周波数、すなわち高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数ｆは（２）式から、それぞれ２３３ＭＨｚ，３１３ＭＨｚおよび２００ＭＨｚとなる。

この場合、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂが発光している時間の割合ｒは、（１）式から表４に示される値となる。なお、表４の表記は、表１と同様になされている。

また、表５に、この例の場合の、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７にそれぞれ高周波重畳されて、駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢの生成に供される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本波および各高調波の周波数（単位：ＭＨｚ）を示す。なお、表５の表記は、表３と同様になされている。

先ず、表５から、各ＬＤの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢに起因して発生するＥＭＩのスペクトルが、各駆動電流の基本周波数において重ならずに分散されることがわかる。

このことは、例１における表３に示された結果と同様に、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂとそれぞれ組合せを成す各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数が、条件１を満たすこと、すなわち、相互に異なるように設定されることによって、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９が重畳された駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢのそれぞれの基本波および各高調波に起因するＥＭＩにおいて、最もＥＭＩのピークが大きくなり得る基本波に起因するＥＭＩのスペクトルが分散されて重ならないので、複数の半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動によって発生する基本波に起因するＥＭＩのピーク値が、高周波重畳される各高周波信号の基本周波数を全て同一にする場合に比べて減少し、ＥＭＩを効率よく抑制することができることに起因している。

このように、高周波重畳される各高周波信号の基本周波数を、全て同一の周波数にするよりも、各高周波信号の基本周波数が相互に異なるようにする方が、ＥＭＩ抑制の観点においても望ましい。

また、表２および表４に示されるように、半導体レーザ１Ｒおよび１Ｇに関しては、スペックルノイズ低減効果を優先させたため、表２の結果よりも表４の結果の方が発光している時間の割合が低下しているが、半導体レーザ１Ｂに関しては、発光している時間の割合の増加を優先させたため、表２の結果よりも表４の結果の方が、発光している時間の割合が増加していることがわかる。

また、表１および表４から、アナログ電圧Ｖ１，Ｖ６およびＶ７にそれぞれ重畳されることによって、各半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動電流の生成に供される高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を全て同一にした表１に示される結果に比べて、各半導体レーザにそれぞれ対応して、高周波重畳される各高周波信号の基本周波数を、各半導体レーザから射出されるレーザ光の波長に対する人間の視感度を考慮して視覚的なスペックルノイズが軽減できるように設定した表４の結果では、発光光量の低下を、各半導体レーザ間で平均して軽減し得ることがわかる。

すなわち、半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂについて、それぞれから射出されるレーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、駆動電流の半導体レーザ駆動期間ｔ１が単調増加するように設定することによって、各半導体レーザから射出されるレーザ光の波長に対する人間の視感度に応じて、各半導体レーザごとに視覚的なスペックルノイズを効率よく抑制しつつ、表４に示されるように、各半導体レーザ全体としての平均的な発光量の低下も軽減することができる。

また、表５から、各ＬＤの駆動電流ＩｄＲ，ＩｄＧおよびＩｄＢが発生するＥＭＩのスペクトルが、少なくとも第５高調波まで重ならずに分散されることがわかる。

したがって例１の表３の結果と同様に、表５の例では、ＶＣＣＩ規格およびＦＣＣ規格の範囲で周波数の重なりは生じていないことがわかる。

すなわち、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数を相互に異なる値とするだけでも有用な効果が得られるが、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の周波数を、基本波および所定の次数までの高調波、例えば第５高調波まで、相互に重ならないように設定することによって、各高周波信号Ｖ３，Ｖ８およびＶ９の基本周波数だけでなく該所定次数の高調波までの周波数に起因したＥＭＩのスペクトルが分散されるので、複数の半導体レーザ１Ｒ，１Ｇおよび１Ｂの駆動によって発生するＥＭＩのピーク値がさらに減少し、ＥＭＩをさらに効率よく抑制することができる。

なお、この例１および例２の場合は、各ＬＤの駆動信号の高調波に重なりは生じなかったが、使用するＬＤの過渡応答特性によっては基本波や高調波が重なる場合もある。このような場合に、重なりの生じた周波数でＥＭＩが問題となる場合は、周波数の重なりを生じているＬＤのうち、いずれかの駆動周波数をずらすことにより、周波数の重なりを回避することが可能である。この場合、どのＬＤの駆動電流に対応する高周波信号の周波数を変更するかは、スペックルノイズの低減効果、発光光量の低下を考慮して、好適な周波数を適宜設定すればよい。

また、例１では、各ＬＤに重畳する高周波信号の周波数を発振遅れ時間ｔｄおよび緩和振動持続時間ｔｒの和に一致するように選定したが、スペックルノイズの低減効果と発光光量に対する要求に応じて、各ＬＤに関する高周波信号の周波数を調整してもよい。

同様に、例２においても、視覚的なスペックルノイズの低減効果と発光光量に対する要求に応じて、各ＬＤに関する高周波信号の周波数を調整してもよい。

１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 半導体レーザ
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ コリメータレンズ
３ 合成部
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ ダイクロイックミラー
４，５，６ Ｄ／Ａコンバータ
７ アナログスイッチ
８ 電圧制御発振器
９ ＬＤドライバ
１０ バイアス電流源
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ 画素データ信号
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ 周波数設定信号
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ バイアス電流設定信号
１４ 受光素子
１００ 画像投影装置
１１０ 入力画像処理部
１１１ 画像入力回路
１１２ 画像処理回路
１２０ 駆動制御部
１２１ 画像出力回路
１２２ 偏向制御回路
１２３ 光源駆動部
１２４ フレームメモリ
１２５ センサ出力処理回路
１３０ 光学機構部
１３２ ２次元偏向部
１３２ａ 偏向走査ミラー
１３３ レーザ光源部
ＩＭ 入力機器
ＳＣ スクリーン

Claims (7)

1. 被投影面上に画像を表示する画像表示装置であって、
   異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、
   複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、
   前記各レーザ光を偏向する偏向手段と、
   を備え、
   前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、
   前記複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている画像表示装置。
2. 請求項１に記載された画像表示装置であって、
   前記複数の半導体レーザについて、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間が、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間と一致するように設定されている画像表示装置。
3. 被投影面上に画像を表示する画像表示装置であって、
   異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、
   複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、
   前記各レーザ光を偏向する偏向手段と、
   を備え、
   前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、
   前記複数の半導体レーザについて、前記各レーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されている画像表示装置。
4. 請求項１に記載された画像表示装置であって、
   前記複数の高周波信号の所定の次数までの高調波の周波数が相互に異なる画像表示装置。
5. レーザ光を投射するレーザ投射装置であって、
   異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、
   複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、
   を備え、
   前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、
   前記複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されているレーザ投射装置。
6. レーザ光を投射するレーザ投射装置であって、
   異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、
   複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより、前記複数の半導体レーザにそれぞれ供給される各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、
   を備え、
   前記複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数が相互に異なり、
   前記複数の半導体レーザについて、前記各レーザ光の波長に対する人間の視感度が高いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されているレーザ投射装置。
7. レーザ光を投射するレーザ投射装置であって、
   それぞれに供給される各駆動電流に応じて、異なる波長の各レーザ光をそれぞれ射出する複数の半導体レーザと、
   前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間が、前記複数の半導体レーザのそれぞれの発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間と一致するように、周期信号である前記各駆動電流を生成するレーザ駆動回路と、
   を備え、
   前記各駆動電流が、複数の色成分のそれぞれの画像信号に基づいて得られる複数のアナログ信号を、複数の高周波信号のそれぞれの基本周波数によってそれぞれチョッピングすることにより生成されるとともに、
   前記各駆動電流のそれぞれの周期が相互に異なり、
   前記複数の半導体レーザについて、発振遅れ時間および緩和振動持続時間の合計時間が短いものから順に、前記各駆動電流の半導体レーザ駆動期間とデューティー比とがそれぞれ単調増加するように設定されているレーザ投射装置。

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