KR100948710B1 - 주사형 화상 표시 장치 - Google Patents

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데츠로 야마자키
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

주사형 화상 표시 장치로서, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 상기 주사선수보다 적은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호가 입력된 경우에, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를, 상기 제 1 영상 신호가 입력된 경우의 수직 주사의 주사 속도보다 크게 하여 수직 주사를 행하고, 현 프레임의 수평 주사 종료 시점부터 다음 프레임의 개시 시점까지의 잉여 시간을 이용하여 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단을 구비한다.

Description

주사형 화상 표시 장치{SCANNING TYPE IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 주사형 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 레이저광 등의 빔 형상의 광을 피투사면 상에서 래스터 스캔(raster scan)하여 화상을 표시하는 주사형 화상 표시 장치가 제안되고 있다.
이 장치에서는, 레이저광의 공급을 정지함으로써 완전한 흑색을 표현할 수 있기 때문에, 예컨대 전구를 이용한 프로젝터 등과 비교해서 고계조의 표시가 가능하다.
또한, 레이저광을 사용한 화상 표시 장치는, 레이저광이 단일 파장이기 때문에 색순도가 높고, 코히런스가 높기 때문에 빔을 정형하기 쉬운(압축하기 쉬움) 등의 특성을 가지므로, 고해상도, 높은 색재현성을 실현하는 고화질 디스플레이로서 기대되고 있다.
또한, 주사형 화상 표시 장치는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등과 달리, 고정된 화소를 가지지 않기 때문에, 화소수라는 개념이 아니라, 해상도를 변환하기 쉽다고 하는 이점도 가지고 있다.
주사형 화상 표시 장치로 화상을 생성하기 위해서는, 폴리곤 미러, 갈바노 미러 등의 스캐너를 이용하여 광을 2차원으로 주사할 필요가 있다.
1개의 스캐너를 수평 방향, 수직 방향의 2방향으로 흔들면서 광을 2차원으로 주사하는 방법도 있지만, 그 경우, 주사 시스템의 구성이나 제어가 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다.
그래서, 광을 1차원으로 주사하는 스캐너를 2세트 준비하여, 각각에 수평 주사와 수직 주사를 담당하도록 한 주사형 화상 표시 장치가 제안되고 있다.
종래에는, 쌍방의 스캐너와 함께 폴리곤 미러나 갈바노 미러를 사용하는 것이 보통이며, 쌍방의 스캐너에 회전 다면경(폴리곤 미러)을 이용한 투사 장치가 일본 특허 공개 평성 제1-245780호 공보에 개시되어 있다.
일본 특허 공개 평성 제1-245780호 공보에서는 폴리곤 미러를 이용한 장치가 소개되어 있지만, 화상 포맷의 고해상도화에 따라, 스캔 주파수도 높아지고 있어, 폴리곤 미러나 갈바노 미러로는 한계를 맞이하고 있다.
그래서, 최근, 고속측 스캐너에 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용한 시스템이 발표되고 있다.
MEMS 기술을 이용한 스캐너(이하, 단순히 MEMS 스캐너라고 함)란, 실리콘 등의 반도체 재료의 미세 가공 기술을 이용하여 제작하는 것으로서, 비틀림 스프링(torsion spring) 등으로 지지한 미러를 정전력 등에 의해 구동하는 것이다.
이 스캐너는 정전력과 스프링 복원력의 상호 작용으로 미러를 왕복 운동시켜서 광을 주사할 수 있다.
MEMS 스캐너를 이용함으로써, 종래의 스캐너과 비교해서 높은 주파수, 큰 편각의 스캐너를 실현할 수 있다.
이에 따라, 고해상도의 화상을 표시하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 고속의 MEMS 스캐너를 실현하기 위해서는, 미러를 공진점에서 왕복 운동시켜야 하기 때문에, 소정의 해상도를 상정하여, 그 해상도에 맞도록 미러의 공진점을 설계, 제작할 필요가 있다.
한편, 영상 소프트웨어 측에서 보면, 최근, 해상도나 주사 방식(인터레이스 방식, 프로그래시브 방식 등), 화면의 종횡비 등이 상이한 많은 영상 포맷이 세상 에 나와 있기 때문에, 1대의 화상 표시 장치로 상이한 포맷의 영상을 시청하고자 하는 사용자로부터의 요구가 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, MEMS 스캐너를 고유의 해상도에 맞춰서 제작하고 있기 때문에, 상정한 해상도 이외의 영상 포맷이 화상 표시 장치에 입력되면, 화면 내에서 화상이 줄어들거나, 전부를 표시할 수 없거나, 또는 수평 주사와 수직 주사의 동기를 취할 수 없기 때문에 화상에 흐트러짐이 발생하는, 등의 불량이 발생하고 있었다.
또한, 이러한 불량을 발생시키지 않도록 화상 처리에 의한 해상도 변환을 행하는 방법도 있지만, 이 경우, 화상 처리 회로에 큰 부담을 준다.
이상, MEMS 미러를 이용한 경우의 문제점을 예로 들어서 설명했지만, 이 문제점은 MEMS 미러를 이용한 장치에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 공진형 갈바노 미러 등, 다른 공진형 스캐너를 이용한 장치에 공통의 문제이다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 해상도를 변환하지 않고 화면의 크기에 따른 적절한 크기의 화상을 표시할 수 있고, 또한, 수평 주사와 수직 주사의 동기를 확실하게 취함으로써 양호한 표시 품위를 확보할 수 있는 주사형 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 주사형 화상 표시 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 제 1 영상 신 호에 의해서 정의되는 주사선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 상기 주사선수보다 적은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호가 입력된 경우에, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를, 상기 제 1 영상 신호가 입력된 경우의 수직 주사의 주사 속도보다 크게 하여 수직 주사를 실행하고, 현 프레임의 수평 주사 종료 시점부터 다음 프레임의 개시 시점까지의 잉여 시간을 이용하여 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 제 2 주사형 화상 표시 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 제 1 영상 신호의 포맷으로 결정되는 주사 가능 선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 제 1 영상 신호의 포맷으로 결정되는 상기 주사 가능 선수가, 제 2 영상 신호의 포맷으로 결정되는, 상기 수평 주사용 스캐너가 주사해야 할 목표 주사선수보다 많은 경우에, 상기 제 2 영상 신호가 입력되었을 때에 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를, 상기 제 1 영상 신호가 입력되었을 때의 수직 주사의 주사 속도보다 크게 하여 수직 주사를 실행하여, 현 프레임의 수평 주사 종료 시점부터 다음 프레임의 개시 시점까지의 잉여 시간을 이용하여 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단을 구비한다.
또한, 여기서 말하는 「수평 주사용 스캐너」는 2방향의 주사 중, 고속측의 주사를 담당하는 스캐너이고, 「수직 주사용 스캐너」는 저속측의 주사를 담당하는 스캐너이며, 화상의 수평ㆍ수직과는 반드시 일치하지 않는다.
예컨대, 화상 포맷 위는 수평측이 고속이더라도, 실제 장치를 구성하는 경우에는 화상 신호로부터의 화소 정보를 재편성하여, 화상의 수직측을 고속으로 하는 경우도 생각된다.
또한, 「주사 가능 선수」는, 상술한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치에서 말하는 바의 「제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수」와 동의이며, 「목표 주사선수」는 상술한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치에서 말하는 바의 「상기 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수보다 적은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호의 주사선수」와 동의이다.
상술한 바와 같이, 주사형 화상 표시 장치에는, 여러 가지의 영상 포맷을 가지는 영상 신호가 입력되는 것이 생각된다.
그 경우, 수평 주사용 스캐너가 상정하고 있는 해상도보다 낮은 해상도의 영상 신호가 입력되는 경우와, 높은 해상도의 영상 신호가 입력되는 경우의 2가지가 있다.
그 중, 상기한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치는, 수평 주사용 스캐너가 상정하고 있는 해상도보다 낮은 해상도의 영상 신호가 입력되는 경우에 대응할 수 있다.
즉, 상기한 경우란, 본 발명의 구성 요건으로 말하면, 제 1 영상 신호가 입력되는 것을 상정하여 제작된 수평 주사용 스캐너가 주사 가능한 주사선의 개수(주사 가능 선수)가, 제 2 영상 신호가 입력되었을 때의 제 2 영상 신호의 포맷으로 결정되는, 수평 주사용 스캐너가 주사해야 할 주사선의 개수(목표 주사선수)보다 많은 경우이다.
주사 가능 선수가 목표 주사선수보다 크더라도, 수평 주사용 스캐너는, 본래, 목표 주사선수만큼 주사할 수 있으면 책임을 다할 수 있다.
그런데, 고성능을 얻기 위해서 설계대로 구동시키고자 하면, 목표 주사선수보다 많은 주사 가능 선수를 주사한다.
그렇게 하면, 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 실제로는 1프레임 기간보다 짧은 시간에 완료해 버린다.
여기서, 수직 주사측도 상정하고 있는 해상도에 대응하는 속도로 주사하고 있기 때문에, 화상이 수직 방향으로 줄어들어서 표시되어 버린다.
그래서, 제 2 영상 신호가 입력되었을 때에 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를, 상기 제 1 영상 신호가 입력되었을 때의 수직 주사의 주사 속도보다 크게 해서 수직 주사를 실행하면, 수직 방향으로 줄어든 화상이 신장하여 표시되게 되어, 정상적인 상태로 되돌릴 수 있다.
그런데, 목표 주사선수만큼의 수평 주사(묘화)가 완료했다고 해서, 이 시점 에서 수직 주사측을 초기 위치로 되돌리고, 바로 수직 주사를 개시해 버리면, 실제로 1프레임분의 영상 신호의 묘화에 필요한 시간은 1프레임 기간보다 짧은 시간이므로, 수직 주사가 화상 포맷과 맞지 않아, 화상이 흐트러져 버린다.
그래서, 현 프레임의 수평 주사 종료 시점부터 다음 프레임의 개시 시점까지의 잉여 시간을 이용하여 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌린 후, 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여 수직 주사를 초기 위치로부터 재개하면, 수평 주사와 수직 주사의 동기가 확실하게 취해져, 화상에 흐트러짐이 발생할 일이 없다.
이상과 같이, 본 발명의 주사형 화상 표시 장치에 의하면, 저해상도의 영상 신호가 오더라도 해상도를 변환하지 않아, 표시 품위가 높은 화상을 표시할 수 있다.
또한, 상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단이, 상기 주사 가능 선수에 대한 상기 목표 주사선수의 비의 역수배만큼 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 속도를 크게 하도록, 수직 주사용 스캐너를 제어하는 것이 바람직하다.
예컨대, 주사 가능 선수에 대한 목표 주사선수의 비를 b/a(b<a)라고 하면, 화상이 수직 방향으로 b/a로 줄어들지만, 상기의 구성에 의하면, 주사 속도를 역수배, 즉 a/b배로 크게 하고 있기 때문에, b/a로 줄어든 화상이 a/b배로 신장하게 되어, 정상적인 화상을 표시할 수 있다.
또한, 상기 주사 가능 선수에 대한 상기 목표 주사선수의 비가 1/m(m: 2 이상의 정수) 이하인 경우에는, 상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단이, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를 크게 하여 수직 주사를 실행해서, 상 기 수직 주사의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하는 동작을 1주기(1프레임) 동안에 상기 m회 반복하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 수직 주사를 초기 위치로부터 재개하는 동작을 상기 m회 반복하는 경우, 2회째 이후에는, 현재 프레임의 화상과 다음 프레임의 화상으로부터 중간 프레임 화상을 작성하여, 상기 중간 프레임 화상을 표시하는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 특히 동화상 표시시에 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.
예컨대, m=2, 즉 주사 가능 선수에 대한 목표 주사선수의 비가 1/2 이하였다고 하면, 1프레임 기간의 1/2 이하의 시간에 1프레임분의 묘화가 완료한다.
이 경우, 반대로 1프레임 기간의 절반 이상의 시간이 전면 흑색 표시의 시간으로 되어 버리기 때문에, 플리커라고 불리는 화면의 깜박임이 발생하여, 표시 품위가 저하해 버린다.
이 때, 주사 속도를 크게 해서 수직 주사를 실행하여, 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 수직 주사를 초기 위치로부터 재개한다고 하는 동작을, 이 경우라면 1주기(1프레임) 동안에 2회 반복할 수 있다.
이렇게 하면, 플리커가 저감되어 표시 품위를 보다 높일 수 있다.
또한, 상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단이, 상기 주사 가능 선수로부터 상기 목표 주사선수를 뺀 차분에 대응하는 잉여 시간을 구하여, 현 프레임의 상기 수평 주사 종료 시점부터 상기 잉여 시간 동안에, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리고 또한 상기 수직 주사를 정지하 며, 상기 수평 주사 종료 시점부터 상기 잉여 시간이 경과한 후에 상기 수직 주사를 재개시키도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 재개 타이밍을 상기 계산에 의해 구한 잉여 시간만으로 제어할 수 있으므로, 다른 제어 신호를 감시하고 있을 필요가 없어, 수직 주사용 스캐너 제어 수단의 회로 구성이 간이한 것으로 된다.
또한, 상기의 구성에 있어서, 상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단이, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리는 동작을 상기 잉여 시간의 전반(前半)에서 실행시키는 것이 바람직하다.
일반적으로 스캐너를 초기 위치로 되돌리는 동작을 실행시킨 경우, 오버슈트가 발생하기 때문에, 완전히 초기 위치에 안정한 상태로 정착하기까지 다소의 시간이 걸리는 경우가 있다.
따라서, 스캐너를 초기 위치로 되돌리는 동작을 잉여 시간의 후반(後半)에서 실행시키면, 경우에 따라서는 스캐너가 안정하기까지의 시간이 다음 프레임의 초기에도 계속되어, 화상이 흐트러질 우려가 있다.
그 점, 스캐너를 초기 위치로 되돌리는 동작을 잉여 시간의 전반에서 실행시키면, 잉여 시간의 후반을 안정한 상태로 되기까지의 시간으로서 사용할 수 있기 때문에, 화상이 흐트러질 우려를 없앨 수 있다.
또한, 스캐너를 초기 위치로 되돌리는 동작을 수평 주사 종료 후 바로 실행시키는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 제 3 주사형 화상 표시 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수보다 적은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호가 입력된 경우에, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 진폭을, 상기 제 1 영상 신호가 입력된 경우의 수직 주사의 주사 진폭보다 크게 하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단을 구비한다.
본 발명의 제 4 주사형 화상 표시 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 제 1 영상 신호의 포맷으로 결정되는 주사 가능 선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 제 1 영상 신호의 포맷으로 결정되는 상기 주사 가능 선수가, 제 2 영상 신호의 포맷으로 결정되는, 상기 수평 주사용 스캐너가 주사해야 할 목표 주사선수보다 많은 경우에, 제 2 영상 신호가 입력되었을 때에 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 진폭을, 제 1 영상 신호가 입력되었을 때의 수직 주사의 주사 진폭보다 크게 하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단을 구비한다.
또한, 「주사 가능 선수」는, 상술한 본 발명의 다른 주사형 화상 표시 장치에서 말하는 바의 「제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수」와 동의이며, 「목표 주사선수」는 상술한 본 발명의 다른 주사형 화상 표시 장치에서 말하는 바의 「상기 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수보다 적은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호의 주사선수」와 동의이다.
상술한 주사형 화상 표시 장치에서는, 수직 주사의 속도를 올림으로써 수직 방향으로 화상이 줄어들어 버리는 것을 보정한 것에 대하여, 본 발명의 제 3 및 제 4 주사형 화상 표시 장치는, 수직 주사의 진폭을 크게 함으로써 화상의 줄어듬을 보정한다.
주사 진폭을 크게 한 경우, 단위 시간당 묘화 위치가 수직 방향으로 이동하는 거리가 길어져, 결과적으로 수직 주사의 속도를 올리는 것과 등가로 된다.
따라서, 본 발명의 제 3 및 제 4 주사형 화상 표시 장치에 있어서도, 저해상도의 영상 신호가 오더라도 해상도를 변환하지 않아, 표시 품위가 높은 화상을 표시할 수 있다고 한 상술한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 구성의 경우, 제 2 영상 신호가 입력되었을 때의 수직 주사의 주사 진폭을, 제 1 영상 신호가 입력되었을 때의 수직 주사의 주사 진폭보다 크게 하고 있을 뿐이므로, 위에서 설명한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치와 달리, 수직 주사를 일단 정지시킬 필요가 없다.
또한, 상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단이, 상기 주사 가능 선수에 대한 상기 목표 주사선수의 비의 대략 역수배만큼 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 진폭을 크게 하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 있어서도, 주사 속도를 올린 경우와 마찬가지로, 주사 가능 선수 에 대한 목표 주사선수의 비의 대략 역수배만큼 주사 진폭을 크게 함으로써 화상이 수직 방향으로 줄어드는 만큼 신장할 수 있기 때문에, 정상적인 화상을 표시할 수 있다.
또한, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 속도 또는 진폭을 크게 했을 때에, 상기 광원으로부터 사출되는 광의 빔 직경을 확대하는 빔 직경 확대 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 속도 또는 진폭을 크게 하더라도, 화소가 거칠어지지 않아, 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.
다음에, 수평 주사용 스캐너가 상정하고 있는 해상도보다 높은 해상도의 영상 신호가 입력되는 경우에 대응한 제 5 및 제 6 주사형 화상 표시 장치를 설명한다.
즉, 상기의 경우란, 본 발명의 구성 요건으로 말하면, 제작된 수평 주사용 스캐너가 주사 가능한 주사선의 개수(주사 가능 선수)가, 영상 신호의 포맷으로 결정되는, 수평 주사용 스캐너가 주사해야 할 주사선의 개수(목표 주사선수)보다 작은 경우이다.
이 경우, 본 발명의 제 5 주사형 화상 표시 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 제 1 영상 신호에 의해 정의되는 상기 주사선수보다 많은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호가 입력된 경우에, 현 프레임으로부 터 다음 프레임에 걸쳐서 상기 수평 주사용 스캐너에 의한 수평 주사 및 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사를 실행하고, 또한, n프레임(n: 2 이상의 정수) 동안에 (n-1)프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화가 종료한 시점에서, 1프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화를 행하지 않도록 제어하는 제어부를 구비한다.
또한, 이 경우, 본 발명의 제 6 주사형 화상 표시 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 주사 가능 선수로 주사 가능하게 하는 수평 주사용 스캐너와, 상기 광을 수직 방향으로 주사하는 수직 주사용 스캐너와, 상기 주사 가능 선수가, 영상 신호의 포맷으로 결정되는, 상기 수평 주사용 스캐너가 주사해야 할 목표 주사선수보다 작은 경우에, 현 프레임으로부터 다음 프레임에 걸쳐서 상기 수평 주사용 스캐너에 의한 수평 주사 및 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사를 실행하고, 또한, n프레임(n: 2 이상의 정수) 동안에 (n-1)프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화가 종료한 시점에서, 1프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화를 행하지 않도록 제어하는 제어부를 구비한다.
또한, 「주사 가능 선수」는, 상술한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치에서 말하는 바의 「제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수」와 동의이며, 「목표 주사선수」는 상술한 본 발명의 주사형 화상 표시 장치에서 말하는 바의 「상기 제 1 영상 신호에 의해서 정의되는 주사선수보다 적은 주사선수를 갖는 제 2 영상 신호의 주사선수」와 동의이다.
상기 구성의 주사형 화상 표시 장치에 있어서는, 본래, 수평 주사용 스캐너가 목표 주사선수 이상 주사할 수 있어야 하지만, 주사 가능 선수가 목표 주사선수 보다 작기 때문에, 1프레임 기간 내에 모든 화소 데이터를 묘화할 수 없다.
그래서, 현 프레임으로부터 다음 프레임에 걸쳐서 1프레임 기간을 초과하여 묘화를 행한다.
이 때, 묘화하는 동안에 다음 프레임의 영상 신호가 입력되어 버리기 때문에, 실제로는 프레임 버퍼 등의 데이터 저장용 메모리에 데이터를 저장하여, 목표 주사선수를 주사한 후, 메모리로부터 데이터를 취출하여, 다음 프레임을 표시한다.
이렇게 하여, 모든 화소 데이터를 묘화할 수 있다.
그런데, 메모리의 용량은 무한하지 않기 때문에, 언젠가는 데이터를 보존할 수 없어져 버린다.
여기서, n프레임(n: 2 이상의 정수) 동안에 (n-1)프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화가 종료한 시점, 예를 들면 3프레임 기간에 2프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화가 종료했다고 하면, 1프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화를 행하지 않도록 하고, 그 데이터를 삭제한다.
이렇게 하면, 수 프레임에 1프레임의 비율로 묘화되지 않는 프레임이 발생하지만, 1프레임 내에서 보면 화소 정보가 누락하지 않아, 고선명한 화상 표시가 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명의 주사형 화상 표시 장치에 의하면, 고해상도의 영상 신호가 오더라도 해상도를 변환하지 않아, 표시 품위가 높은 화상을 표시할 수 있다.
또한, 본 구성은 화상이 정지 화상, 동화상 중 어느 하나로 한정되는 것은 아니지만, 어느 쪽인지 말하면, 화상 정보를 프레임마다 추출하는 관계 때문에, 정지 화상을 표시하는 데 바람직하다.
또한, 상기 수평 주사용 스캐너로서, 공진형의 MEMS 스캐너를 이용하는 것이 바람직하다.
공진형의 MEMS 스캐너는 소형, 고속, 고정밀도, 정숙성이 높은 등의 특징을 가지고 있기 때문에, 이 구성에 의하면, 소형, 정숙하고 표시 품위가 높은 주사형 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 구성에 의하면, 주사 속도나 진폭을 크게 하더라도, 화소가 거칠어지지 않아, 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1을 도 1~도 3을 참조하여 설명한다.
본 실시예에서는, 레이저광을 주사하여 스크린 위에 화상을 표시하는 레이저 스캔형 화상 표시 장치(주사형 화상 표시 장치)를 예로 들어서 설명한다.
도 1은 본 실시예의 레이저 스캔형 화상 표시 장치의 주요부를 나타내는 사시도, 도 2는 상기 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 레이저 스캔형 화상 표시 장치에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타 내는 개념도이다.
본 실시예의 레이저 스캔형 화상 표시 장치(이하, 단순히 화상 표시 장치라고 함)(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 색의 레이저광을 사출하는 레이저 광원(광원)(2R, 2G, 2B)과, 다이클로익 미러(3A, 3B)와, MEMS 스캐너(수평 주사용 스캐너)(4)와, 갈바노 스캐너(수직 주사용 스캐너)(5)와, 투사 방향 변경 미러(6)와, 스크린(7)과, 하우징(8)을 구비하고 있다.
본 실시예의 화상 표시 장치(1)는 하우징(8) 내에 레이저 광원(2R, 2G, 2B)이나 상기 각종 광학 시스템을 수납하고, 투과형 스크린(7)의 배면측으로부터 투사한 화상을 스크린(7)의 앞면에서 감상하는, 이른바 리어 프로젝션 타입의 화상 표시 장치이다.
적색 레이저 광원(2R)으로부터 사출되는 적색광 Lr의 광로에 대하여, 청색 레이저 광원(2B)으로부터 사출되는 청색광 Lb의 광로와 녹색 레이저 광원(2G)으로부터 사출되는 녹색광 Lg의 광로가 직교하도록, 각 레이저 광원(2R, 2G, 2B)이 배치되어 있다.
적색 레이저 광원(2R)으로부터의 적색광 Lr의 광로와 청색 레이저 광원(2B)으로부터의 청색광 Lb의 광로가 교차하는 위치에, 청색광 Lb를 반사하고, 적색광 Lr를 투과하는 다이클로익 미러(3A)가 설치되어 있다.
적색광 Lr와 청색광 Lb가 합성된 광 Lrb의 광로와 녹색 레이저 광원(2G)으로부터의 녹색광 Lg의 광로가 교차하는 위치에, 녹색광 Lg을 반사하고, 적색광 Lr와 청색광 Lb를 투과하는 다이클로익 미러(3B)가 설치되어 있다.
각 다이클로익 미러(3A, 3B)는 청색광 Lb 또는 녹색광 Lg가 미러의 반사면에 대하여 45°의 입사각으로 입사하는 각도로 배치되어 있다.
이들 다이클로익 미러(3A, 3B)에 의해, 각 레이저 광원(2R, 2G, 2B)으로부터의 각 색광이 합성되어, 풀컬러의 화상을 형성하는 광으로 된다.
MEMS 스캐너(4)는 다이클로익 미러(3A, 3B)에 의해 합성된 후의 광 Lrgb를 스크린(7)의 수평 방향으로 주사하는 것이고, 합성 후의 광 Lrgb의 광로 위에 배치되어 있다.
본 실시예에 있어서의 MEMS 스캐너(4)는 스크린(7)의 왼쪽으로부터 오른쪽으로 광을 주사할 때, 오른쪽으로부터 왼쪽으로 광을 주사할 때에 각각 왕복으로 화상을 묘화한다.
MEMS 스캐너(4)는, 예컨대 단결정 실리콘의 마이크로 기계 가공 기술을 이용하여 가동 미러(9), 토션바(torsion bar)(10), 지지봉(11)을 일체 가공한 것이다.
가동 미러(9)가, 예컨대 정전력에 의한 토션바(10)의 비틀림과 복원에 의해서 토션바(10)를 중심으로 하여 소정의 각도 범위 내에서 왕복 회동 운동을 한다.
이 동작에 의해, MEMS 스캐너(4)는 회동 운동의 둘레 방향으로 소정의 편각을 갖고서 광을 주사할 수 있다.
또한, MEMS 스캐너(4)는 공진점에서 동작시킴으로써, 대편각, 고속 주사를 실행시킬 수 있다.
갈바노 스캐너(5)는 다이클로익 미러(3A, 3B)에 의해 합성된 후의 광 Lrgb를 스크린(7)의 수직 방향으로 주사하는 것이고, MEMS 스캐너(4)를 사출한 후의 광의 광로 위에 배치되어 있다.
본 실시예에 있어서의 갈바노 스캐너(5)는 스크린(7)의 위부터 아래로의 주사의 편도로 화상을 묘화한다.
갈바노 스캐너(5)는 모터(12)의 구동축(13)을 중심으로 하여 회전 가능하게 된 미러(14)를 구비하고 있다.
미러(14)의 회전 동작에 의해, 갈바노 스캐너(5)는 회전 운동의 둘레 방향으로 소정의 편각을 갖고서 광을 주사할 수 있다.
본 실시예의 화상 표시 장치(1)의 제어부(수직 주사용 스캐너 제어 수단)(21)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 영상 포맷 검출부(22), 카운터(23), 갈바노 스캐너 구동 신호 생성부(24), 메모리 제어부(25), 데이터 저장용 메모리(26) 등을 구비하고 있다.
영상 신호 중에는, 각 화소마다의 색정보, 휘도 정보 등을 포함하는 화소 데이터, 수직 동기 신호(이하, v-sync라고 기재하는 경우도 있음), 수평 동기 신호(이하, h-sync라고 기재하는 경우도 있음)가 포함되어 있다.
영상 포맷 검출부(22)는 영상 신호 내의 수평 동기 신호 h-sync를 받아서, 현재 입력되고 있는 영상 신호의 포맷(해상도)을 검출한다.
또한, 카운터(23)는 MEMS 스캐너(4)로부터의 일련의 수평 주사 개시 신호를 받아서, 1프레임 내에서 MEMS 스캐너(4)가 주사한 주사선의 수(1프레임 내의 수평 주사 개시 신호의 펄스 수에 대응함)를 카운트한다.
갈바노 스캐너 구동 신호 생성부(24)는 영상 포맷 검출부(22)에 의한 영상 포맷 검출 결과, 수직 동기 신호 v-sync, 수평 주사 개시 신호, 및 카운터(23)로부터의 상기 프레임 내의 주사선수 데이터 등을 받아서, 수직 주사 개시 신호, 초기 위치 복귀 신호, 주사 정지 신호, 주사 속도 신호 등을 생성한다.
데이터 저장용 메모리(26)는 적어도 1프레임분의 화소 데이터를 저장 가능한 프레임 버퍼 메모리이다.
그리고, 메모리 제어부(25)는 화소 데이터나 수직 동기 신호 v-sync, 또는 갈바노 스캐너 구동 신호 생성부(24)로부터의 신호 등을 받아서, 데이터 저장용 메모리(26)에 저장하는 데이터량, 할애하는 프레임 정보 등을 결정하고, 또한, 기입 타이밍 신호, 판독 타이밍 신호 등을 생성한다.
갈바노 스캐너 구동 회로(27)는 갈바노 스캐너 구동 신호 생성부(24)로부터의 수직 주사 개시 신호, 초기 위치 복귀 신호, 주사 정지 신호, 주사 속도 신호 등을 받아서, 갈바노 스캐너(5)를 실제로 구동하기 위한 신호를 생성하여, 갈바노 스캐너(5)를 구동한다.
레이저 구동 회로(28)는 데이터 저장용 메모리(26)로부터 판독된 화소 데이터를 받아서, 각 레이저 광원(2R, 2G, 2B)을 실제로 구동하기 위한 신호를 생성하여, 각 레이저 광원(2R, 2G, 2B)을 구동한다.
여기서, 본 실시예의 화상 표시 장치(1)에 있어서의 스캐너 제어의 일례를 도 3을 이용하여 설명한다.
또한, 도 3에서, 파선은 1080p의 영상 포맷(설계대로의 포맷)이 입력되었을 때의 수직 주사의 이미지, 실선은 720p의 영상 포맷(본 실시예의 포맷)이 입력되었 을 때의 수직 주사의 이미지를 각각 나타내고 있다.
이하의 개념도 또한 마찬가지이다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 주사 방식은, 수평 주사측이 공진형의 MEMS 스캐너(4)에 의한 왕복 묘화, 수직 주사측이 갈바노 스캐너(5)에 의한 편도 묘화이다.
여기서, 시네마 대응, 하이비전 대응시에 이용되는 1080p(해상도: 1920×1080{2200×1125}, 60㎐)의 영상 포맷에 대응한 주사 시스템을 제작한다고 가정한다.
또한, { } 안의 해상도는 광 빔의 귀선 시간을 고려한 값이다.
이 영상 포맷을 가지는 영상 신호(제 1 영상 신호)에 대응하도록 MEMS 스캐너(4)를 설계하면, 1/60초(1프레임 시간) 동안에 1125라인(주사 가능 선수)을 주사하는 주파수에서 공진하는 MEMS 스캐너(4)로 된다.
상기 시스템에 대하여, 상정한 것과는 상이한 영상 포맷, 예를 들면 720p(해상도: 1280×720{1650×750}, 60㎐)의 영상 포맷을 가지는 영상 신호(제 2 영상 신호)가 입력되었다고 한다.
이 경우, 720p의 영상 포맷을 표시하고자 하면, 본래, MEMS 스캐너(4)는 750라인(목표 주사선수)만 주사할 수 있으면 충분하다.
그런데, MEMS 스캐너(4)는 공진점에서 구동하지 않으면 의미가 없기 때문에, 결국, 설계대로 구동시키게 되어, 영상 포맷측은 720p이면서, 1125라인분을 주사한다.
그렇게 하면, 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 실제로는 1프레임 기간보다 짧은 시간, 1프레임 기간의 2/3(=750/1125, 주사 가능 선수에 대한 목표 주사선수의 비)에서 완료해 버린다.
이 때, 갈바노 스캐너(5)측도 상정한 영상 포맷에 대응하는 수직 주사 속도로 주사하고 있기 때문에, 화상이 수직 방향으로 2/3의 크기로 줄어들어서 표시되어 버린다.
그래서, 갈바노 스캐너(5)의 수직 주사의 주파수를 60㎐로 한 채로, 수직 주사 속도를 3/2배(2/3의 역수)로 하여 수직 주사를 하면, 수직 방향으로 2/3으로 줄어든 화상이 3/2배로 신장하여 표시되게 되어, 정상적인 상태로 되돌릴 수 있다.
또한, 여기서는, 갈바노 스캐너(5)의 수직 주사의 주파수를 60㎐로 바꾸지 않은 채로, 수직 주사 속도를 올렸지만, 갈바노 스캐너(5)의 수직 주사의 주파수를 다소 바꾸더라도 무방하다.
그런데, 720p의 영상 포맷에 맞춰서 720라인분의 수평 주사(묘화)가 완료했다고 해서, 이 시점에서 수직 주사를 초기 위치로 되돌리고, 바로 수직 주사를 개시해 버리면, 실제로 1프레임분의 영상 신호의 묘화에 필요한 시간은 1프레임 기간의 2/3이므로, 수직 주사가 화상 포맷과 맞지 않아, 화상이 흐트러져 버린다.
그래서, 현재의 프레임에 있어서의 720라인분의 수평 주사 종료 시점에서, 갈바노 스캐너(5)에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리기 시작하여, 초기 위치 복귀 후, 일시 정지시킨다.
이 때, 묘화도 정지시키고(레이저광을 소등함), 수평 주사가 종료하고 나서 1125-720=405라인분의 시간(잉여 시간)이 경과하기까지 기다린다.
그 후, 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여, 구체적으로는 다음 프레임의 수직 동기 신호의 입력 후의 처음의 수평 주사 개시 신호와 동기하여 수직 주사와 묘화를 초기 위치로부터 재개하고, 다음 프레임의 처리를 마찬가지로 반복한다.
이와 같이, 본 실시예의 화상 표시 장치에 의하면, 공진형의 MEMS 스캐너(4)의 설계와 상이한 저해상도의 영상 포맷이 입력되더라도, 해상도를 변환하지 않고 화면의 크기에 맞는 적절한 크기의 화상을 표시할 수 있다.
또한, 수평 주사와 수직 주사의 동기를 확실하게 취할 수 있기 때문에, 화상의 흐트러짐이 발생하지 않고 양호한 표시 품위를 확보할 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 갈바노 스캐너(5)를 초기 위치로 되돌리는 동작을 잉여 시간의 전반에서 실행시키고 있고, 잉여 시간의 후반을 갈바노 스캐너(5)를 초기 위치로 안정한 상태로 되기까지의 시간으로서 사용할 수 있기 때문에, 화상의 흐트러짐을 보다 충분히 억제할 수 있다.
또한, 갈바노 스캐너(5)를 초기 위치로 되돌리는 동작을 잉여 시간의 개시 직후에 시작하여, 잉여 시간의 나머지를 갈바노 스캐너(5)를 초기 위치로 안정한 상태로 되기까지의 시간으로서 사용하는 것이 보다 바람직하다.
(실시예 2)
이하, 본 발명의 실시예 2에 대해서 설명한다.
본 실시예의 레이저 스캔형 화상 표시 장치의 기본 구성은 실시예 1과 완전 히 동일하며, 수직 주사의 방식이 실시예 1과 상이할 뿐이다.
따라서, 이 점에 대해서만 도 4를 이용하여 설명한다.
도 4는 본 실시예의 화상 표시 장치에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도이다.
또한, 본 실시예에 있어서도, 1080p용의 주사 시스템에 대하여 720p의 영상 포맷을 가지는 영상 신호가 입력되었다고 하는 실시예 1과 동일한 상정으로 설명한다.
실시예 1의 화상 표시 장치에서는, 수직 주사의 속도를 3/2배로 올림으로써 수직 방향으로 화상이 줄어들어 버리는 것을 보정하였다.
이에 반하여, 본 실시예의 화상 표시 장치는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 수직 주사의 진폭을 크게 함으로써 화상의 줄어듬을 보정한다.
즉, 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 1프레임 기간의 2/3(=750/1125, 주사 가능 선수에 대한 목표 주사선수의 비)에서 완료해 버리기 때문에, 갈바노 스캐너(5)의 수직 주사의 주파수를 60㎐로 한 채로, 주사 진폭을 1080p 대응의 주사 진폭의 3/2배(2/3의 역수)로 하여 수직 주사를 행하면, 수직 방향으로 2/3으로 줄어든 화상이 3/2배로 신장하여 표시되게 되어, 정상적인 상태로 되돌릴 수 있다.
환언하면, 본 실시예에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 화면의 최종행의 묘화 위치를 넘는 부분까지 주사가 행해져, 1080p 대응시와 동일한 45라인분의 귀선 시간을 이용하여 묘화 위치가 초기 위치로 되돌아간다.
이와 같이, 주사 진폭을 크게 하면, 단위 시간당 묘화 위치가 수직 방향으로 이동하는 거리가 길어지게 되어, 결과적으로 수직 주사의 속도를 올린 것과 등가로 된다.
따라서, 본 실시예의 화상 표시 장치에 있어서도, 저해상도의 영상 포맷이 오더라도 해상도를 변환하지 않아, 표시 품위가 높은 화상을 표시할 수 있다고 한 실시예 1의 화상 표시 장치와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 수직 주사의 주파수를 바꾸지 않고 주사 진폭을 크게 하고 있을 뿐이므로, 실시예 1과 달리, 갈바노 스캐너(5)를 일단 정지시킬 필요가 없다.
따라서, 갈바노 스캐너(5)의 구동 신호의 파형의 진폭을 바꾸는 것만으로 완료되어, 갈바노 스캐너(5)의 제어가 용이하다고 하는 이점이 있다.
(실시예 3)
이하, 본 발명의 실시예 3에 대해서 설명한다.
본 실시예의 레이저 스캔형 화상 표시 장치의 기본 구성은 실시예 1과 완전히 동일하며, 수직 주사의 방식이 실시예 1과 상이할 뿐이다.
따라서, 이 점에 대해서만 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5는 본 실시예의 화상 표시 장치에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도이다.
본 실시예에 있어서는, 실시예 1과 동일한 1080p용의 주사 시스템에 대하여, 실시예 1보다 더욱 저해상도인 480p(858×525, 60㎐)의 영상 포맷을 가지는 영상 신호(제 2 영상 신호)가 입력되는 것으로 한다.
이 영상 포맷의 경우, MEMS 스캐너(4)는 525라인(목표 주사선수)만 주사할 수 있으면 충분하다.
그런데, MEMS 스캐너(4)는 실제로는 1125라인을 주사한다.
그렇게 하면, 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 1프레임 기간의 1/2 이하(=480/1125)의 시간에서 완료해 버린다.
이 때, 실시예 1(도 3)과 마찬가지의 방법으로 표시했다고 하면, 도 6에 도시하는 바와 같이 되어, 화상의 크기는 정상으로 되돌릴 수 있지만, 1프레임 기간의 1/2 이상의 시간은 화면 위가 전면 흑색 표시의 상태로 된다.
그 때문에, 플리커라고 불리는 화면의 깜박임이 발생하여, 표시 품위가 저하해 버린다.
여기서, 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 1프레임 기간의 1/2 이하의 시간에서 완료되어, 1프레임 기간의 1/2 이상의 시간이 남아 있는 것이면, 또 한번 동일한 프레임의 묘화를 행할 수 있다.
구체적으로는, 실시예 1에서는, 1회의 묘화가 완료한 후, 1125라인분의 시간까지 수직 주사와 묘화를 일단 정지하고 있었지만, 본 실시예에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 480라인의 주사가 완료한 후, 바로 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리기 시작하여, 초기 위치 복귀 후 바로 재차 동일한 화상 정보를 묘화한다.
이 때, 메모리 제어부(25)의 지시에 의해, 데이터 저장용 메모리(26)의 동일 한 영역으로부터 화소 데이터를 2회 인출하면 된다.
동일한 화상 정보를 2회 묘화하기까지 필요한 시간은, 1회째의 묘화 종료 후부터 초기 위치로 되돌아기까지 45라인분의 시간을 필요로 한다고 하면, 480+45+480=1005라인분의 시간이다.
따라서, 현 프레임이 종료하기(1/60초가 경과하기)까지, 아직 1125-1005=120라인분의 시간이 남아 있다.
따라서, 이 잉여 시간을 사용하여, 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리고 시작하여, 초기 위치 복귀 후, 수직 주사와 묘화를 일단 정지시킨다.
그 후, 수평 주사가 종료하고 나서 1125-1005=120라인분의 시간이 경과하면, 수직 주사와 묘화를 초기 위치로부터 재개하여, 다음 프레임의 처리를 마찬가지로 반복한다.
이와 같이 하면, 전면 흑색 표시의 상태가 매우 근소한 시간으로 이루어져, 플리커의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시예의 화상 표시 장치에 있어서는, 480p라고 한, 실시예 1보다 더욱 저해상도인 영상 포맷이 오더라도 해상도를 변환하지 않아, 화상의 흐트러짐이 없는, 표시 품위가 높은 화상을 표시할 수 있다.
또한, 동일한 프레임의 묘화를 2회 실행함으로써, 실시예 1과 동일한 방법으로 묘화했을 때에 발생하는 플리커를 억제할 수 있어, 표시 품위를 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 1회째의 묘화가 종료한 직후에 묘화 위치를 초기 위치로 되돌되면 시간을 비우지 않고, 2회째의 묘화를 개시하는 예를 나타내었다.
이러한 방법 대신에, 2회째의 묘화가 종료하여, 묘화 위치를 초기 위치로 되돌린 후에 남는 정지 시간(120라인분)의 일부를 1회째의 묘화 후의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌린 후의 기간으로 분배해도 좋다.
또한, 가령 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 1프레임 기간의 1/3 이하의 시간에서 완료되는 것이면, 3회의 묘화를 행할 수도 있고, 일반적으로 1프레임분의 영상 신호의 묘화가 1프레임 기간의 1/m(m: 2 이상의 정수) 이하의 시간에서 완료되는 경우, m회의 묘화를 행할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 완전히 동일한 화상을 2회 묘화하는 구성으로 했지만, 이 구성 대신에, 2회째의 묘화시에는 현 프레임의 화상과 다음 프레임의 화상으로부터 생성한 보간 화상을 묘화하도록 해도 좋다.
예컨대, 화상 처리부에서, 현 프레임의 화상과 다음 프레임의 화상의 차분 정보로부터 이동 벡터를 산출하고, 그 정보로부터 이동의 중간점을 상정함으로써, 보간 화상을 생성할 수 있다.
그 경우, 화상 처리부에 보간 화상을 만들어내는 부담이 있지만, 특히 동화상 표시시에는 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.
(실시예 4)
이하, 본 발명의 실시예 4에 대해서 설명한다.
본 실시예의 레이저 스캔형 화상 표시 장치의 기본 구성은 실시예 1과 완전히 동일하며, 수직 주사의 방식이 실시예 1과 상이할 뿐이다.
따라서, 이 점에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 실시예 1과 동일한 1080p용의 주사 시스템에 대하여, 디지털 시네마 대응의 4K2K(4096×2160, 24㎐)의 영상 포맷을 가지는 영상 신호(제 2 영상 신호)가 입력되는 것으로 한다.
실시예 1에서는 리프레쉬 레이트가 60㎐이었기 때문에, MEMS 스캐너(4)는 1/60초(실시예 1에서의 1프레임 기간)의 시간 내에서 1125라인의 수평 주사를 행하고 있었다.
이에 반하여, 본 실시예에서는 리프레쉬 레이트가 24㎐이기 때문에, 실시예 1과 동일한 MEMS 스캐너(4)는 1/24초(본 실시예에서의 1프레임 기간)의 시간 내에서는 1125/24×60=2812.5라인(주사 가능 선수)의 수평 주사를 행한다.
이에 대하여, 1프레임 기간 내에서 2160라인(목표 주사선수)의 묘화를 실행할 수 있으면 된다.
따라서, 수직 주사를 담당하는 갈바노 스캐너(5)측도 24㎐로 구동하는 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 구동을 행함으로써, 문제 없이 표시가 가능하다.
(실시예 5)
이하, 본 발명의 실시예 5에 대해서 설명한다.
본 실시예의 레이저 스캔형 화상 표시 장치의 기본 구성은 실시예 1과 완전히 동일하다.
지금까지의 실시예 1~4가 1080p용의 주사 시스템에 대하여 이보다 낮은 해상 도의 영상 포맷이 들어간 예이었던 것에 반하여, 본 실시예는 1080p용의 주사 시스템에 대하여 이보다 높은 해상도의 영상 포맷이 들어간 예이다.
도 7은 본 실시예의 화상 표시 장치에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도이다.
본 실시예에 있어서는, 실시예 1과 동일한 1080p용 주사 시스템에 대하여, 해상도: 2560×1440, 60㎐의 영상 포맷을 가지는 영상 신호(제 2 영상 신호)가 입력되는 것으로 가정한다.
이 경우, 1프레임 기간(1/60초) 안에 1440라인(목표 주사선수) 이상 주사할 필요가 있지만, 사용하는 것은 1080p용 주사 시스템이고, 1125라인(주사 가능 선수)밖에 주사할 수 없다.
그 때문에, 1 프레임 기간 내에 모든 화소 데이터를 묘화할 수 없다.
그래서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 1프레임 기간(1125라인분의 시간) 이상의 시간인, 1440라인분의 시간을 들여서, 현 프레임으로부터 다음 프레임에 걸쳐 수평 주사, 수직 주사를 행하여 묘화한다.
그런데, 현 프레임의 화소 데이터를 다음 프레임에 걸쳐서 묘화하고 있는 동안에 다음 프레임의 화소 데이터가 입력되어 버린다.
그 때문에, 다음 프레임의 화소 데이터를 프레임 버퍼 등의 데이터 저장용 메모리(26)에 보존하면서, 1440라인을 주사한 후, 메모리 제어부(25)의 지시에 의해 데이터 저장용 메모리(26)로부터 데이터를 취출하여, 다음 프레임을 묘화한다.
이렇게 하면, 1프레임 내의 모든 화소 데이터를 누락시키지 않고, 묘화할 수 있다.
그런데, 이것을 반복하면, 묘화가 점차 늦어져 가고, 데이터 저장용 메모리(26)의 용량도 무한하지 않기 때문에, 언젠가는 데이터를 보존할 수 없게 되어 버린다.
그래서, 본 실시예의 경우, 1440/1125=1.28로 되어, 4프레임분의 시간에서 3프레임의 묘화가 행해진다.
즉, 3프레임분의 데이터를 묘화하는 동안에 4프레임분의 데이터가 입력된다.
따라서, 4프레임에 1회의 비율로 묘화되지 않은 데이터가 1프레임분 발생한다.
그 데이터는 데이터 저장용 메모리(26)로부터 삭제한다.
이상과 같이 하면, 4프레임에 1프레임의 비율로 묘화되지 않은 프레임이 발생하지만, 1프레임 내에서 보면 화소 정보가 누락하지 않아, 고선명한 화상 표시가 가능해진다.
본 실시예의 화상 표시 장치에 의하면, 설계보다 높은 해상도의 영상 신호가 오더라도 해상도를 변환하지 않아, 표시 품위가 높은 화상을 표시할 수 있다.
또한, 본 구성은 화상이 정지 화상, 동화상 중 어느 하나로 한정되는 것은 아니지만, 화상 정보를 프레임마다 추출하는 관계 때문에, 동화상에 적용하면 동화상 품질이 열화할 우려가 있다.
어느 쪽인지 말하면, 정지 화상에 이용하는 편이 바람직하다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명 의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다.
예컨대, 상기 실시예에서 갈바노 스캐너에 의한 주사 속도나 진폭을 크게 했을 때에, 광원으로부터 사출되는 광의 빔 직경을 확대하는 줌 렌즈 등의 빔 직경 확대 수단을 더 구비하는 구성으로 해도 좋다.
이 구성에 의하면, 주사 속도나 진폭을 크게 하더라도, 화소가 거칠어지지 않아, 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 수평 주사용 스캐너가 MEMS 스캐너이며, 수직 주사용 스캐너가 갈바노 스캐너인 예를 나타냈지만, 이들 스캐너에 한정되지 않고, 다른 종류의 스캐너를 이용할 수도 있다.
단, 고속측의 수평 주사용 스캐너는 공진형 스캐너인 것이 바람직하다.
또한, 수평 주사용 스캐너가 초기 위치를 좌단으로 하는 왕복 주사, 수직 주사용 스캐너가 초기 위치를 상단으로 하는 편도 주사의 예를 들었지만, 이것도 적절하게 변경이 가능하다.
그 외에, 화상 표시 장치의 구성이나 영상 포맷 등에 관한 상기의 구체적인 기재는 단지 일례이며, 적절하게 변경이 가능하다.
또한, 화상 표시 장치 전체로서 리어 프로젝션 타입의 화상 표시 장치를 예로 들었지만, 본 발명은 프론트 프로젝션 타입의 화상 표시 장치에도 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 화상 표시 장치의 주요부를 나타내는 사시도,
도 2는 상기 화상 표시 장치의 제어부를 나타내는 블록도,
도 3은 상기 화상 표시 장치에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도,
도 6은 실시예 3에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 주사를 실행했다고 가정했을 때의 개념도,
도 7은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 수직 주사의 방법을 나타내는 개념도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 화상 표시 장치 2R, 2G, 2B : 광원
3A, 3B : 다이클로익 미러 4 : MEMS 스캐너
5 : 갈바노 스캐너 6 : 투사 방향 변경 미러
7 : 스크린 8 : 하우징
9 : 가동 미러 10 : 토션바
11 : 지지봉 12 : 모터
13 : 구동축 14 : 미러

Claims (27)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 영상 신호에 근거하여 화상을 표시 가능한 주사형 화상 표시 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 주사 가능선 수를 주사하는 주파수에서 공진하고, 공진점에서 동작하여, 왕복 묘화를 행하는 수평 주사용 스캐너와,
    상기 광을 수직 방향으로 주사하여, 편도 묘화를 행하는 수직 주사용 스캐너와,
    영상 포맷을 검출하는 영상 포맷 검출부와, 1 프레임 내에서 상기 수평 주사용 스캐너가 주사한 주사선의 수를 카운트하는 카운터를 포함하고, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단
    을 구비하고,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 영상 포맷 검출부에 의한 상기 영상 포맷의 검출 결과를 받아, 상기 수직 주사용 스캐너를 구동하는 주사 속도 신호를 생성하고,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수평 주사용 스캐너가 주사해야할 목표 주사선 수보다 상기 주사 가능선 수가 큰 경우에, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를, 상기 주사 가능선 수로 1프레임을 묘화할 때의 수직 주사의 주사 속도보다 크게 하는 것에 의해 화상을 수직 방향으로 신장하여 수직 주사를 행하도록 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하고,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 현 프레임의 수평 주사 종료 시점부터 다음 프레임의 개시 시점까지의 잉여 시간을 이용하여 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는
    주사형 화상 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 주사 가능선 수에 대한 상기 목표 주사선 수의 비의 역수배만큼 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 속도를 크게 하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 주사형 화상 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 주사 가능선 수에 대한 상기 목표 주사선 수의 비가 1/m(m: 2 이상의 정수) 이하인 경우에, 상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를 크게 하여 수직 주사를 실행하여, 상기 수직 주사의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하는 동작을 1주기 동안에 상기 m회 반복하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 주사형 화상 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 주사 가능선 수로부터 상기 목표 주사선 수를 뺀 차분에 대응하는 잉여 시간을 구하여, 현 프레임의 상기 수평 주사 종료 시점으로부터 상기 잉여 시간 동안에 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리고 또한 상기 수직 주사를 정지하며, 상기 수평 주사 종료 시점으로부터 상기 잉여 시간이 경과한 후에 상기 수직 주사를 재개시키도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 주사형 화상 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 되돌리는 동작을 상기 잉여 시간의 전반(前半)에서 실행시키는 주사형 화상 표시 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 속도를 크게 했을 때에, 상기 광원으로부터 사출되는 광의 빔 직경을 확대하는 빔 직경 확대 수단을 구비하는 주사형 화상 표시 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 수평 주사용 스캐너는 공진형의 MEMS 스캐너인 주사형 화상 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 영상 신호에 근거하여 화상을 표시 가능한 주사형 화상 표시 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 주사 가능선 수를 주사하는 주파수에서 공진하고, 공진점에서 동작하여, 왕복 묘화를 행하는 수평 주사용 스캐너와,
    상기 광을 수직 방향으로 주사하여, 편도 묘화를 행하는 수직 주사용 스캐너와,
    영상 포맷을 검출하는 영상 포맷 검출부와, 1 프레임 내에서 상기 수평 주사용 스캐너가 주사한 주사선의 수를 카운트하는 카운터를 포함하고, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 수직 주사용 스캐너 제어 수단
    을 구비하고,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수직 주사용 스캐너의 구동 신호의 파형의 진폭을 변경하고,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수평 주사용 스캐너가 주사해야할 목표 주사선보다 상기 주사 가능선 수가 큰 경우에, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 진폭을, 상기 주사 가능선 수로 1 프레임을 묘화할 때의 수직 주사의 주사 진폭보다 크게 하는 것에 의해 영상을 수직 방향으로 신장하여 수직 주사를 행하도록 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하고,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 현 프레임의 수평 주사 종료 시점부터 다음 프레임의 개시 시점까지의 잉여 시간을 이용하여 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사측의 묘화 위치를 초기 위치로 일단 되돌린 후, 상기 다음 프레임의 개시 타이밍과 동기하여 상기 수직 주사를 상기 초기 위치로부터 재개하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는
    주사형 화상 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 주사 가능선 수에 대한 상기 목표 주사선 수의 비의 역수배만큼 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 진폭을 크게 하도록, 상기 수직 주사용 스캐너를 제어하는 주사형 화상 표시 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너에 의한 주사 진폭을 크게 했을 때에, 상기 광원으로부터 사출되는 광의 빔 직경을 확대하는 빔 직경 확대 수단을 구비하는 주사형 화상 표시 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 수평 주사용 스캐너는 공진형의 MEMS 스캐너인 주사형 화상 표시 장치.
  18. 영상 신호에 근거하여 화상을 표시 가능한 주사형 화상 표시 장치로서,
    광원과,
    상기 광원으로부터 사출되는 광을 수평 방향으로 주사하고, 주사 가능선 수를 주사하는 주파수에서 공진하고, 공진점에서 동작하여, 왕복 묘화를 행하는 수평 주사용 스캐너와,
    상기 광을 수직 방향으로 주사하여, 편도 묘화를 행하는 수직 주사용 스캐너와,
    영상 포맷을 검출하는 영상 포맷 검출부와, 1 프레임 내에서 상기 수평 주사용 스캐너가 주사한 주사선의 수를 카운트하는 카운터를 포함하고, 상기 수직 주사용 스캐너 및 상기 수평 주사용 스캐너를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 영상 신호를 표시하는 경우에, 현 프레임으로부터 다음 프레임에 걸쳐서 상기 수평 주사용 스캐너에 의한 수평 주사 및 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사를 행하고, 또한, n 프레임(n : 2 이상의 정수) 동안에 (n-1) 프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화가 종료된 시점에서, 1 프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화를 행하지 않도록 제어하는
    주사형 화상 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 수평 주사용 스캐너는 공진형의 MEMS 스캐너인 주사형 화상 표시 장치.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 4 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수직 주사용 스캐너의 수직 주사의 주파수를 변경하지 않은 채, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 속도를, 상기 주사 가능선 수로 1 프레임을 묘화할 때의 수직 주사의 주사 속도보다 크게 하여 수직 주사를 행하는 주사형 화상 표시 장치.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 수직 주사용 스캐너 제어 수단은, 상기 수직 주사용 스캐너의 수직 주사의 주파수를 변경하지 않은 채, 상기 수직 주사용 스캐너에 의한 수직 주사의 주사 진폭을, 상기 주사 가능선 수로 1 프레임을 묘화할 때의 수직 주사의 주사 진폭보다 크게 하여 수직 주사를 행하는 주사형 화상 표시 장치.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제 18 항에 있어서,
    화소 데이터를 저장하는 데이터 저장용 메모리를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 다음 프레임의 화소 데이터를 상기 데이터 저장용 메모리에 저장하면서, 상기 데이터 저장용 메모리에 저장된 상기 화소 데이터를 취출하여 상기 (n-1) 프레임분의 영상 신호에 대응하는 묘화를 행하고, 상기 1 프레임분의 영상 신호에 대응하는 화소 데이터를 상기 데이터 저장용 메모리로부터 삭제하는 주사형 화상 표시 장치.
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