JP5084422B2 - 投影表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射ミラーにより光ビームを二次元走査して映像を表示する投影表示装置に関し、特に、ラジアルスキャンによる投影表示においてもラスタースキャンと同様の点順次走査を可能とした投影表示装置に関する。

従来のこの種の投影表示装置は、光源から発せられた光ビームを主走査ミラーで水平方向に走査し、副走査ミラーで垂直方向に走査してスクリーン上に映像を表示するもので、主走査ミラーはマイクロマシーン技術により作られる捩りばね構造の共振駆動型ミラーであり、副走査ミラーは低周波数で駆動されるガルバノミラーとなっている（例えば、特許文献１参照）。これにより、光ビームをラスタースキャンして映像の表示が行なわれる。

捩りばね構造を有する共振駆動型ミラーは、図１４に示すような駆動特性を有しており、同図の共振周波数Ｆ_０で駆動させる際には、小さなエネルギーにより大振幅で駆動させることができるものの、共振周波数Ｆ_０よりも低い周波数の例えば同図に示す周波数Ｆ_１で駆動させるときには、捩りばねの捩りの復元力により回動が制限されて小さなエネルギーで大振幅駆動させることができない。したがって、一般に、捩りばね構造は、副走査ミラーとしては不利な構造である。

ここで、共振駆動型ミラーにおいて共振周波数を下げるためには、図１５に示すように、主走査ミラー２７に比べて副走査ミラー２８の形状を遥かに大きくしたり、ミラーを重くしたり、捩りばねを柔らかくしたりすることが考えられる。しかし、それでも副走査に必要な例えば６０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度で動作させることは困難である。

一方、ミラーを直交二軸回りに共振回動させ、ラジアルスキャン（螺旋走査）により映像を表示することも考えられる（例えば、特許文献２参照）。なお、特許文献２に記載の装置は、標本に対して光ビームをラジアルスキャンしながら照射し、そこで反射されて戻る光の強度と照射位置情報とを検出して標本の像を表示するものであり、光ビームを走査して映像を表示する投影表示装置ではないが、特許文献２に記載の発明の概念を投影表示装置に適用することは可能である。
特開２００３−０２９１８２号公報 特表２００６−５２００２２号公報

しかし、通常、映像信号の出力装置は、ラスタースキャンを前提に作られているため、光ビームをラジアルスキャンして映像を表示する投影表示装置においては、入力した映像信号を一旦メモリに保存し、映像信号の出力データを螺旋形式に変換して光ビームのラジアルスキャンに同期して出力しなければならない。したがって、回路が複雑となり、動画をリアルタイム表示することが困難であった。

そこで、本発明は上記問題点に着目してなされたもので、ラジアルスキャンによる投影表示においても、ラスタースキャンと同様の点順次走査を可能とした投影表示装置を提供することを目的とする。

このために、請求項１の発明は、反射ミラーを直交二軸回りに同じ共振周波数で共振回動して入射する光ビームを二次元走査する光走査手段と、前記反射ミラーの各軸回りの回動位相をそれぞれ検出する位相検出手段と、前記反射ミラーに向け映像信号に応じて強度変調された光ビームを放射する光放射手段と、前記反射ミラーを直交二軸回りの回動の一周期毎にその振幅を所定の最大振幅値から所定の最小振幅値まで一定量ずつ変化させながら回動させて光ビームを螺旋走査させ、前記位相検出手段の位相情報に基づいて前記反射ミラーの回動の一周期毎に所定の位相区間だけ前記光放射手段から強度変調された光ビームを放射させて表示面に１フレームの二次元画像を表示させるように制御した後、前記反射ミラーの回動振幅を最大にして前記制御を繰り返すことにより動画表示を行う制御手段と、を備えて構成した投影表示装置であって、前記光走査手段から射出する光ビームの射出方向前方に、該光走査手段による光ビームの走査軌跡上にて前記所定の位相区間に対応した領域に開口を有する遮光部材を備え、前記反射ミラーの回動が停止した際に、該反射ミラーで反射される光ビームが前記遮光部材により遮断されるように構成した。

このような構成により、制御手段で反射ミラーを直交二軸回りに同じ共振周波数で共振回動し、回動の一周期毎にその振幅を所定の最大振幅値から所定の最小振幅値まで一定量ずつ変化させて光ビームを螺旋走査し、反射ミラーの回動の一周期毎に所定の位相区間だけ映像信号に応じて強度変調された光ビームを放射して表示面に１フレームの二次元画像を表示させるように制御した後、反射ミラーの回動振幅を最大にして上記制御を繰り返すことにより動画表示を行い、光走査手段から射出する光ビームの射出方向前方に備えられ、該光走査手段による光ビームの走査軌跡上にて所定の位相区間に対応した領域に開口を有する遮光部材により、反射ミラーの回動が停止した際に、該反射ミラーで反射される光ビームを遮断する。

本発明の投影表示装置は、具体的には請求項２のように、前記光走査手段を反射ミラーが一対のトーションバーによって回動可能に支持された二つの走査デバイスの各トーションバーの軸線が互いに直交するように組み合わせた構成とするとよい。又は、請求項３のように、前記光走査手段を内側トーションバーによって回動可能に支持され、表面に反射ミラーを形成した内側可動部と、該内側可動部を取り囲んで枠状に形成され、前記内側トーションバーを支持すると共に該内側トーションバーの軸線に対して直交方向に延びる外側トーションバーによって回動可能に支持された外側可動部と、を備えて構成してもよい。この場合、前記反射ミラーは、請求項４のように直交二軸回りにπ／２の位相差を有して回動するようにするとよい。

また、請求項５のように、前記光走査手段からの光ビームの射出側にて筐体側部に、前記光ビームの前記表示面における反射光を受光する受光部を備え、映像表示開始前に実効的な表示輝度が低下するように光ビームを走査し、前記受光部で受光された前記反射光の輝度が変化すると前記光放射手段からの光ビームの放射を停止してもよい。

そして、請求項６の構成においては、前記光放射手段がレーザ光を放射するものとした。

本発明の投影表示装置によれば、反射ミラーを直交二軸回りに同じ共振周波数で共振回動して光ビームを走査するラジアルスキャンにおいても、ブラウン管（ＣＲＴ）のラスタースキャンと同様の点順次走査により映像を投影表示することができる。したがって、映像信号処理をＣＲＴと同様に行なうことができ、外部の映像出力装置とのインターフェースが容易になる。これにより、ラジアルスキャンにおいても、動画をリアルタイム表示することができる。

また、故障により反射ミラーが停止した場合にも、光走査手段から放射される光ビームは表示領域外の装置内部に照射されて外部に漏れることがないので、例えばレーザビームのような高エネルギーの光を使用しても安全である。

そして、映像表示開始前に実効的な表示輝度が低下するように光ビームを走査し、その反射光の輝度が変化すると光ビームの放射を停止するようにしているので、映像表示領域内に人の顔が存在した場合にも人の眼を損傷するおそれがなくより安全である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による投影表示装置の第１の実施形態を示すブロック図である。この投影表示装置は、反射ミラーにより光ビームを二次元走査して映像を表示するもので、光走査手段１と、位相検出手段２と、光放射手段３と、制御手段４とを備えて構成している。

光走査手段１は、反射ミラーを直交二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）回りに同じ共振周波数で共振回動して入射する光ビームを二次元走査するものであり、例えば図２に示すように、トーションバー５Ａによって反射ミラー６Ａが回動可能に支持されたＸ軸走査デバイス７Ａ、及びトーションバー５Ｂによって反射ミラー６Ｂが回動可能に支持されたＹ軸走査デバイス７Ｂの二つの走査デバイスを、各トーションバー５Ａ，５Ｂの軸線が互いに直交するように組み合わせた構成となっている。ここで、Ｘ軸走査デバイス７Ａが主走査ミラーに相当し、Ｙ軸走査デバイス７Ｂが副走査ミラーに相当する。

具体的には、反射ミラー６Ａは、Ｘ軸回りに
Ｘ＝Ａｘ・ｓｉｎ（２πｔ／Ｔ−π／２）
で回動し、反射ミラー６Ｂは、Ｙ軸回りに
Ｙ＝Ａｙ・ｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）
で回動する。ここで、Ａｘは反射ミラー６Ａの、Ａｙは反射ミラー６Ｂの回動振幅であり、Ｔは回動周期である。これにより、反射ミラー６Ａ，６Ｂで反射された光ビームは、リサージュ図形を描くことになる。この場合、Ａｘ＞Ａｙに設定すると、リサージュ図形は、図３に示すような、上下がつぶれた扁平な楕円となる。

なお、図２においては、Ｘ軸走査デバイス７Ａ及びＹ軸走査デバイス７Ｂの各反射ミラー６Ａ，６Ｂを共に上方に向けて配置し、対向して平面ミラー８を配置し、Ｘ軸走査デバイス７Ａの反射ミラー６Ａで反射された光ビームＬを平面ミラー８で受けて、これをＹ軸走査デバイス７Ｂに向けて反射するようになっているが、Ｘ軸走査デバイス７Ａ及びＹ軸走査デバイス７Ｂの各反射ミラー６Ａ，６Ｂを平行に、且つ互いに内側を向くように配置し、Ｘ軸走査デバイス７Ａの反射ミラー６Ａで反射した光ビームＬをＹ軸走査デバイス７Ｂの反射ミラー６Ｂで直接受けるようにしてもよい。また、走査デバイスの駆動方式としては、電磁駆動方式、静電駆動方式、又は圧電駆動方式等いずれの方式であってもよく、公知の技術を適用することができる。図２において、符号９は、例えばスクリーン等の表示面である。

位相検出手段２は、反射ミラーのＸ軸及びＹ軸回りの回動位相をそれぞれ検出するものであり、例えば図４に示すように反射ミラー６Ａ，６Ｂの裏面側にて回動軸Ｏの真下に設けられたＬＥＤ等の発光素子１０と、反射ミラー６Ａ，６Ｂの裏面で反射した光を受光する受光素子１１とを備えて構成し、発光素子１０から放射された光の反射ミラー６Ａ，６Ｂ裏面における反射光を受光素子１１により受光して、その受光量の変化から反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動の位相情報を取得するようになっている。

ここで、位相検出手段２から出力される位相情報は、図５に示すように、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動周期Ｔの１／２周期でピーク出力が現れる正弦波である。この場合、ピーク出力は、反射ミラー６Ａ，６Ｂが水平となった状態である。したがって、このピーク出力を基準にして反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動位相を検出することができる。なお、上記位相情報の正弦波におけるピーク出力のうち、位相検出の基準とされるピーク出力Ｐｘ_１，Ｐｙ_１は一つ置きに選択される。この場合、所定のピーク出力Ｐｘ_１，Ｐｙ_１に対して位相πだけずれたピーク出力Ｐｘ_２，Ｐｙ_２が選択されたときには、投影映像が表示面９から外れてしまう。このような場合には、後述の制御手段４に位相調整部を設けて基準位置を位相πだけずらせばよい。

光放射手段３は、光走査手段１に向け映像信号に応じて強度変調された光ビームを放射するものであり、例えば図１に示すように、レーザ光Ｌ_１を放射するレーザ光源１２と、レーザ光源１２から放射されたレーザ光Ｌ_１を映像信号に応じて強度変調し、映像光Ｌ_２として射出する音響光学変調器（以下「ＡＯＭ」という）１３とを備えて構成されている。

制御手段４は、光走査手段１と、位相検出手段２と、光放射手段３とに接続して、これら構成要素を駆動制御するものであり、図６に示すように、反射ミラー６Ａ，６ＢをＸ軸及びＹ軸回りの回動の一周期毎にその振幅をそれぞれ所定の最大振幅値Ａｘ_{（ｍａｘ）}，Ａｙ_{（ｍａｘ）}から所定の最小振幅値Ａｘ_{（ｍｉｎ）}，Ａｙ_{（ｍｉｎ）}まで一定量ずつ変化させながら回動させて光ビームを図７に示すように螺旋走査させるようにし、位相検出手段２の位相情報に基づいて反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動の一周期毎に所定の位相区間（θｘ_１，θｙ_１）〜（θｘ_２，θｙ_２）（図５、図７において太い実線で示した区間）だけ光放射手段３から光ビーム（映像光Ｌ_２）を放射させて表示面９に二次元画像を表示させるようになっている。この場合、図７において、走査線Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｎは、ラスタースキャンにおける各走査線に対応する。なお、図７においては、便宜上、Ｘ軸方向の振幅に対するＹ軸方向の振幅の割合を大きくして示しているため、走査線Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｎが大きく湾曲し表示部９上に投影表示される映像の台形歪が大きく現れているが、Ｘ軸方向の振幅に対するＹ軸方向の振幅の割合を十分に小さくしてより扁平な螺旋走査を行わせれば、走査線Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｎは略水平となり映像の台形歪が小さくなる。ただ、通常の投影表示においては、若干の台形歪は原理的に発生してしまう。しかし、後述の中央制御部１８に映像歪補正回路を備えることにより台形歪を補正することは可能である。また、図６においては、便宜上、走査回数を６回で示しているが、実際の走査回数は、投影映像の走査線数に応じて決定される。

そして、図１に示すように、アナログの映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４と、入力した映像信号を一時的に保存するメモリ１５と、駆動信号を光走査手段１のＸ軸走査デバイス７Ａ及びＹ軸走査デバイス７Ｂに供給して反射ミラー６ＡをＸ軸回りに、反射ミラー６ＢをＹ軸回りに回動するドライバ１６と、位相検出手段２から入力するアナログの位相情報をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１７と、光放射手段３から出力されるレーザ光Ｌ_１を映像信号に応じて強度変調するための変調信号を生成し、光放射手段３のＡＯＭ１３に出力すると共に制御手段４全体を適切に駆動制御する中央制御部１８とを備えて構成している。なお、上記ドライバ１６は、反射ミラー６Ａ，６Ｂを所定の共振周波数で駆動するための図示省略の波形生成部を含んでいる。また、中央制御部１８には、映像光Ｌ_２の照射タイミング（位相）及び照射間隔（照射周波数）を走査線Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ｎ毎に制御する図示省略の映像歪補正回路が含まれ台形歪を補正できるようになっている。

次に、このように構成された第１の実施形態に係る投影表示装置の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１において、装置の起動スイッチの投入により、光走査手段１が起動して反射ミラー６Ａ，６Ｂがそれぞれ最大振幅Ａｘ_{（ｍａｘ）}，Ａｙ_{（ｍａｘ）}でＸ軸及びＹ軸回りに同じ共振周波数で共振回動を開始する。これにより、光走査手段１による光ビームの走査軌跡は、図３に示すような楕円となる。

ステップＳ２においては、位相検出手段２により反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動のＸ軸及びＹ軸回りの各位相情報が取得される。取得される位相情報は、図５に示すように、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動周期Ｔの１／２周期でピーク出力が現れる正弦波である。また、このピーク出力は、反射ミラー６Ａ，６Ｂが水平となったときに現れる。この場合、ピーク出力Ｐｘ_１，Ｐｙ_１の検出時を基準にして反射ミラー６Ａ，６Ｂの１周期の回動位相が検出される。

ステップＳ３においては、ステップＳ２で取得された位相情報に基づいて描画範囲であるか否かが、中央制御部１８において判定される。即ち、図５に示すように、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動が位相情報のピーク出力Ｐｘ_１，Ｐｙ_１を検出した時から、それぞれ所定の位相区間θｘ_１〜θｘ_２及びθｙ_１〜θｙ_２にあるか否かが判定される。ここで、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動がそれぞれ位相区間θｘ_１〜θｘ_２及びθｙ_１〜θｙ_２にある場合には、ステップＳ３は“ＹＥＳ”判定となってステップＳ４に進む。なお、上記位相区間（θｘ_１，θｙ_１）〜（θｘ_２，θｙ_２）の前後においては、ステップＳ３は、“ＮＯ”判定となり、このときはステップＳ５に進む。

ステップＳ４においては、入力する映像信号に基づいて生成された変調信号が中央制御部１８から光放射手段３のＡＯＭ１３に出力される。そして、先ず、図７に示す走査線Ｓ_１の位相区間（θｘ_１，θｙ_１）〜（θｘ_２，θｙ_２）において、レーザ光源１２から発射されたレーザ光Ｌ_１がＡＯＭ１３により強度変調され映像光Ｌ_２として出力される。

ステップＳ５においては、反射ミラー６Ａ，６Ｂが１周期の走査を終了したか否かが位相検出手段２の位相情報に基づいて中央制御部１８で判定される。ここで、１周期の走査が終了した場合には、ステップＳ５は、“ＹＥＳ”判定となりステップＳ６に進む。なお、１周期の走査が終了していない場合には、ステップＳ５は、“ＮＯ”判定となってステップＳ７に進む。

ステップＳ６においては、図６に示すように、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動振幅をそれぞれ予め設定された所定量だけ小さくし、図７に示す走査線Ｓ_２の走査を開始する。

ステップＳ７においては、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動振幅は最小か否かが中央制御部１８において判定される。回動振幅の最小は、ドライバ１６の波形生成部のクロックをカウントして予め設定して保存された所定値と比較することにより検出することができる。ここで、１フレーム分の映像表示の途中段階である場合には、“ＮＯ”判定となってステップＳ２に戻る。そして、図７に示す走査線Ｓ_１〜Ｓ_ｎに対する全ての走査を終え、１フレームの映像表示が終了すると、ステップＳ７は“ＹＥＳ”判定となってステップＳ８に進む。

ステップＳ８においては、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動振幅をそれぞれ最大にする（図６、及び図７の破線参照）。そして、ステップＳ２に戻り、引き続きステップＳ２〜Ｓ８を実行して次の１フレームの映像表示を行なう。これを繰り返すことにより、動画の表示が行なわれる。

このように、本発明の投影表示装置によれば光ビームをラジアルスキャン（螺旋走査）し、所定の位相区間（θｘ_１，θｙ_１）〜（θｘ_２，θｙ_２）だけ、映像信号に応じて強度変調された映像光Ｌ_２を照射するようにしているので、図７に示す走査線Ｓ_１〜Ｓ_２がラスタースキャンにおける各走査線に対応し、ブラウン管（ＣＲＴ）と同様の点順次走査となる。したがって、映像信号処理をＣＲＴと同様に行なうことができ、外部の映像出力装置とのインターフェースが容易になる。

次に、上記第１の実施形態の安全性における利点について説明する。
例えば、光放射手段３の光源としてレーザ光源１２を使用した投影表示装置においては、表示輝度を上げるために大パワーのレーザ光源１２が要求される。しかし、このような大パワーのレーザ光源１２を使用する場合には、安全性を考慮する必要がある。通常の映像表示中におけるレーザビームのエネルギーは、表示画面前面に分散されるため安全であるが、例えば制御手段４が故障して反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動が停止したときには、レーザビームは一点に集中することになる。即ち、レーザビームの全エネルギーが一点に集中するため、このようなレーザビームが表示領域に照射されるのを避ける必要がある。

ところが、前述の特許文献１に記載されたラスタースキャンの投影表示装置や、特許文献２に記載されたラジアルスキャンの概念を適用した投影表示装置においては、いずれもミラーが停止した際にはレーザビームが表示領域の中心に集中するため、安全面で問題を有していた。しかし、本発明の投影表示装置によれば、図９に示すように反射ミラー６Ａ，６Ｂが停止したときには、レーザビーム（映像光Ｌ_２）は実線で示す方向に進み、斜線で示した表示範囲外に照射することになる。したがって、同図に示すように、上記表示範囲に対応させて開口１９を形成した遮光部材２０を映像光Ｌ_２の照射方向前方に配置すれば、反射ミラー６Ａ，６Ｂが停止する事故が発生しても、高エネルギーのレーザビームが装置外に放射されるのを防止することができ安全である。

なお、上記第１の実施形態においては、光走査手段１がＸ軸走査デバイス７ＡとＹ軸走査デバイス７Ｂとを組み合わせて構成した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、図１０に示すように、光走査手段１は、内側トーションバー２３によって回動可能に支持され、表面中央部に反射ミラー６を形成した内側可動部２４と、該内側可動部２４を取り囲んで枠状に形成され、内側トーションバー２３を支持すると共に該内側トーションバー２３の軸線に対して直交方向に延びる外側トーションバー２５によって回動可能に支持された外側可動部２６と、を備えて構成したものであってもよい。

また、上記第１の実施形態においては、映像歪補正回路を設けて映像光Ｌ_２の照射タイミング及び照射間隔（照射周波数）を制御することにより台形歪を補正することを説明したが、レンズにより上記歪を補正するようにしてもよい。

図１１は本発明の投影表示装置の第２の実施形態を示す説明図である。ここでは、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
この第２の実施形態は、光走査手段１からの映像光Ｌ_２（光ビーム）の射出側にて筐体２１側部に、映像光Ｌ_２の表示面９における反射光Ｌ_３を受光する受光部２２を備え、映像表示開始前に実効的な表示輝度が低下するように映像光Ｌ_２を走査し、受光部２２で受光された反射光Ｌ_３の輝度が変化すると、光放射手段３からの映像光Ｌ_２の放射を停止するものである。

図１２は、上記第２の実施形態における映像表示開始前の安全確認動作について示す説明図である。
通常の映像表示時における表示輝度は、図１３（ｂ）に示すように複数フレームの映像が連続して表示されるため、視認される実効的な輝度が向上する。このような、通常の表示状態においては、表示領域に人の顔が存在した場合に、高輝度の映像光Ｌ_２が人の眼に入って眼に損傷を与えるおそれがある。そこで、上記第２の実施形態は、映像表示開始前に表示領域内に人の顔が存在するか否かを確認する安全確認動作を行なうようにしたものである。

具体的には、図１２に示すように、反射ミラー６Ａ，６Ｂの回動振幅の変化範囲を広げて螺旋走査線数を増やして１フレームの映像表示を時間ｔ_１だけ行なった後、次の１フレームの表示を行なうまでに時間ｔ_２だけブランキング走査を実行する。これにより、人の眼に入る映像光Ｌ_２は、図１３（ａ）に示すようにｔ_２間隔となり、視認される実効的な輝度は下がり眼に損傷を与える危険性が低下する。このような状態において、表示面９からの反射光Ｌ_３を受光素子１１で検出する。この場合、表示面９は通常均一な面であるから、そこで反射される光の受光強度も均一となる。しかし、表示領域内に例えば何か物が存在するときには、反射光Ｌ_３の受光強度が低下する。特に、人の眼に対応した部分の受光強度の低下は大きいものとなる。したがって、このような受光強度の低下（変化）が検出されると映像光Ｌ_２の放射を停止して、その原因物を取り除くように警報する。これにより、表示領域内に人の顔が存在した場合にも人の眼に損傷を与えることがない。また、物によっては受光強度が上昇する場合もありうるが、このときも映像光Ｌ_２の放射を停止して、その原因物を取り除くように警報するとよい。

なお、実効的な表示輝度を低下させるには、上述のように螺旋走査線数を増やしてブランキング時間を設けるものに限られず、通常の映像表示と同じ螺旋走査線数で駆動しながら、１フレーム乃至複数フレーム置きに映像光Ｌ_２を放射させるようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態のおいては、反射ミラーを直交二軸回りの回動の一定周期毎にその振幅を所定の最大振幅値から所定の最小振幅値まで一定量ずつ変化させながら回動させて光ビームを螺旋走査する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、所定の最小振幅値から所定の最大振幅値まで一定量ずつ変化させてもよい。

さらに、以上の説明においては、特にカラー表示については言及していないが、光ビームとしてＲＧＢの三色光を使用すればカラー表示も可能である。

そして、以上の説明においては、光ビームがレーザビームの場合について述べたが、本発明はこれに限られず、光ビームは発光素子（ＬＥＤ）によるものであってもよい。

本発明による投影表示装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 上記第１の実施形態において使用される光走査手段の一構成例を示す斜視図である。 上記光走査手段による光ビームのリサージュ図形を示す説明図である。 上記第１の実施形態において使用される位相検出手段の一構成例を示す側面図である。 上記位相検出手段の位相情報に基づいて映像光を光走査手段から放射するタイミングを示すタイミングチャートである。 上記光走査手段の反射ミラーのＸ軸及びＹ軸回りの回動振幅の変化を示す説明図である。 上記光走者手段による螺旋走査及び映像光の放射タイミングを示す説明図である。 上記第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。 上記光走査手段が停止する故障時における映像光の放射方向を示す説明図である。 本発明による投影表示装置の第２の実施形態を側面図である。 上記第２の実施形態における映像表示開始前の安全確認動作について示す説明図である。 上記安全確認動作における実効的な表示輝度の低下を通常の映像表示における場合と比較して示す説明図である。 上記光走査手段の他の構成例を示す斜視図である。 共振駆動型ミラーの駆動特性を示すグラフである。 従来技術におけるラスタースキャン用の共振駆動型ミラーの構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１…光走査手段
２…位相検出手段
３…光放射手段
４…制御手段
５Ａ，５Ｂ…トーションバー
６，６Ａ，６Ｂ…反射ミラー
１９…開口
２０…遮光部材
２１…筐体
２２…受光部
２３…内側トーションバー
２４…内側可動部
２５…外側トーションバー
２６…外側可動部

Claims (6)

1. 反射ミラーを直交二軸回りに同じ共振周波数で共振回動して入射する光ビームを二次元走査する光走査手段と、前記反射ミラーの各軸回りの回動位相をそれぞれ検出する位相検出手段と、前記反射ミラーに向け映像信号に応じて強度変調された光ビームを放射する光放射手段と、前記反射ミラーを直交二軸回りの回動の一周期毎にその振幅を所定の最大振幅値から所定の最小振幅値まで一定量ずつ変化させながら回動させて光ビームを螺旋走査させ、前記位相検出手段の位相情報に基づいて前記反射ミラーの回動の一周期毎に所定の位相区間だけ前記光放射手段から強度変調された光ビームを放射させて表示面に１フレームの二次元画像を表示させるように制御した後、前記反射ミラーの回動振幅を最大にして前記制御を繰り返すことにより動画表示を行う制御手段と、を備えて構成した投影表示装置であって、
   前記光走査手段から射出する光ビームの射出方向前方に、該光走査手段による光ビームの走査軌跡上にて前記所定の位相区間に対応した領域に開口を有する遮光部材を備え、前記反射ミラーの回動が停止した際に、該反射ミラーで反射される光ビームが前記遮光部材により遮断されるように構成したことを特徴とする投影表示装置。
2. 前記光走査手段は、反射ミラーが一対のトーションバーによって回動可能に支持された二つの走査デバイスを備え、各走査デバイスのトーションバーの軸線が互いに直交するように組み合わせて構成したことを特徴とする請求項１記載の投影表示装置。
3. 前記光走査手段は、内側トーションバーによって回動可能に支持され、表面に反射ミラーを形成した内側可動部と、該内側可動部を取り囲んで枠状に形成され、前記内側トーションバーを支持すると共に該内側トーションバーの軸線に対して直交方向に延びる外側トーションバーによって回動可能に支持された外側可動部と、を備えて構成したことを特徴とする請求項１記載の投影表示装置。
4. 前記反射ミラーは、直交二軸回りにπ／２の位相差を有して回動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影表示装置。
5. 前記光走査手段からの光ビームの射出側にて筐体側部に、前記光ビームの前記表示面における反射光を受光する受光部を備え、映像表示開始前に実効的な表示輝度が低下するように光ビームを走査し、前記受光部で受光された前記反射光の輝度が変化すると前記光放射手段からの光ビームの放射を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の投影表示装置。
6. 前記光放射手段は、レーザ光を放射するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影表示装置。

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