KR20130143599A

KR20130143599A - 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20130143599A
Application number: KR1020137014733A
Authority: KR
Inventors: 아쯔히꼬 지까오까
Original assignee: 푸나이덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2013-12-31
Also published as: US9865188B2; JP5687880B2; EP2639621A4; CN105759443A; US20130222774A1; JP2012103327A; EP2639621B1; CN103201668B; EP2639621A1; US9298013B2; CN105759443B; CN103201668A; WO2012063430A1; US20160247431A1

Abstract

주사 속도의 변동을 수반하는 레이저 주사에 기인하여 잔존하는 국소적인 스펙클 노이즈를 유효하게 저감하면서, 화상의 밝기의 불균일성을 해소한다. 중앙 화소 P512에 대하여는, 화소 표시 기간 T2 내에서, 온 기간과, 오프 기간을 포함하는 파형 패턴 PT2가 선택된다. 중앙 화소 P512보다도 느린 주사 속도로 주사되는 사이드 화소 P0, P1023에 대하여는, 화소 표시 기간 T2보다도 긴 화소 표시 기간 T1 내에서, 온 기간과, 오프 기간을 포함하는 파형 패턴 PT1이 선택된다. 여기서, 파형 패턴 PT1에서의 온 기간은, 파형 패턴 PT1에서의 온 기간보다도 세분화되어 있으며, 파형 패턴 PT1에 차지하는 온 기간의 시간 비율은, 파형 패턴 PT2에 차지하는 온 기간의 시간 비율보다도 작다.

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 레이저광의 주사에 의해 투사면 상에 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저광을 주사 미러로 반사하여, 투사면 상에 투영함으로써, 이 투사면 상에 화상을 표시하는 레이저 프로젝터가 개시되어 있다. 주사 미러는 2축 방향으로 변위 가능하며, 미러 고유의 공진 주파수에서 미러를 진동시킴으로써 레이저 주사가 행하여진다. 이러한 레이저 프로젝터에서는, 레이저광 고유의 코히어런스성(가간섭성)에 기인하여, 스펙클 노이즈라고 불리는 미소한 반점 형상의 깜박거림이 문제가 된다. 스펙클 노이즈를 저감시키기 위해서, 종래부터 여러가지 방법이 제안되고 있는데, 그 하나로서, 특허문헌 2에는 레이저 광원의 완화 진동을 이용하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 온 및 오프를 교대로 반복하는 직사각 형상의 파형 패턴을 이용하여, 레이저 광원을 구동시킨다. 레이저 광원은, 오프로부터 온으로 상승하는 타이밍에서 완화 진동을 개시하고, 그 후의 온 기간에서 완화 진동을 계속한다. 이 온 기간은 완화 진동이 수렴하는 시간과 동등, 또는, 그보다도 짧게 설정되어 있다. 따라서, 온 기간의 전역에 걸쳐서, 레이저 광원의 출력 레벨이 불안정하게 변동하여, 레이저광의 코히어런스가 저하되므로, 스펙클 노이즈가 저감된다.

특허문헌 1과 같은 공진 주파수 구동에 의한 레이저 주사에서는, 투사면 상에 투사되는 레이저 스폿이 주사 방향으로 이동하는 속도, 즉 주사 속도가 일정하지 않고, 투사면 상의 화상 영역에 의해 주사 속도가 상이하다. 이러한 속도 특성은, 주사 미러 자체의 단위 시간 당의 흔들림각(각속도)이 주기적으로 변동하는 것에 기인한다. 주사 미러는, 공진 주파수 상당의 구동 전류에 의해 구동하고, 시간축 상에서 정현파 형상으로 흔들림각이 변화한다. 미러의 각속도는, 최소의 흔들림각일 때가 가장 빠르고, 최대의 흔들림각일 때가 가장 느려진다. 따라서, 미러의 각속도와 연동된 주사 속도도, 최소의 흔들림각에 상당하는 화상의 중앙 영역에서 가장 빠르고, 최대의 흔들림각에 상당하는 화상의 사이드 영역(좌우단부 근방)에서 가장 느려진다. 이러한 주사 속도의 차이에 기인하여, 동일 계조를 표시하는 경우이더라도, 고속인 중앙 영역이 어둡고, 저속인 사이드 영역이 밝게 보이는 경향이 있다. 왜냐하면, 유저가 지각하는 밝기는, 레이저광의 출력 강도를 시간으로 적분한 적분값에 의존하기 때문이다. 이러한 밝기의 불균일성을 해소하기 위해서, 특허문헌 3에는, 화상의 표시 위치에 응하여 레이저 다이오드의 구동 신호, 즉 전류 레벨 자체를 보정하여, 중앙 영역의 표시 휘도를 높이는 한편, 사이드 영역의 표시 휘도를 낮추는 화상 표시 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2009-175428호 공보 일본 특허 공개 제2001-189520호 공보 일본 특허 공개 제2008-309935호 공보

특허문헌 1에 개시된 주사 속도의 변동을 수반하는 레이저 주사에서, 특허문헌 2와 같은 파형 패턴을 일률적으로 적용한 경우, 주사 속도가 느린 화소(화소 표시 기간이 긴 화소)의 영역에서, 충분한 스펙클 노이즈의 저감 효과가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 발생한다. 파형 패턴에서의 오프로부터 온으로의 상승 횟수가 일정, 바꾸어 말하면, 완화 진동의 횟수가 일정한 경우, 1 화소의 표시 기간이 길어질수록, 이 기간에 차지하는 완화 진동의 시간적인 비율이 상대적으로 저하되기 때문이다. 그 결과, 스펙클 노이즈 대책을 실시하고 있음에도 불구하고, 화상의 사이드 영역에서 스펙클 노이즈가 국소적으로 잔존하기 쉽다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 주사 속도의 변동을 수반하는 레이저 주사에 기인하여 잔존하는 국소적인 스펙클 노이즈를 유효하게 저감하면서, 화상의 밝기의 불균일성을 해소하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 레이저 제어부와, 레이저 광원과, 주사 미러를 갖고, 주사 속도의 변동을 수반하는 레이저광의 주사에 의해, 투사면 상에 화상을 표시하는 화상 표시 장치를 제공한다. 레이저 제어부는, 제1 화소에 대해서는, 제1 화소 표시 기간 내에서, 제1 온 기간과, 제1 오프 기간을 포함하는 제1 파형 패턴을 선택한다. 레이저 제어부는, 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 주사되는 제2 화소에 대해서는, 제1 화소 표시 기간보다도 긴 제2 화소 표시 기간 내에서, 제2 온 기간과, 제2 오프 기간을 포함하는 제2 파형 패턴을 선택한다. 여기서, 제2 파형 패턴에서의 제2 온 기간은, 제1 파형 패턴에서의 제1 온 기간보다도 세분화되어 있다. 또한, 제2 파형 패턴에 차지하는 제2 온 기간의 시간 비율은, 제1 파형 패턴에 차지하는 제1 온 기간의 시간 비율보다도 작다. 레이저 광원은, 제1 화소의 표시 계조에 응한 전류 레벨의 레이저광을, 레이저 제어부에 의해 선택된 제1 파형 패턴의 제1 온 기간에서 출사하고, 제2 화소의 표시 계조에 응한 전류 레벨의 레이저광을, 레이저 제어부에 의해 선택된 제2 파형 패턴의 제2 온 기간에서 출사함과 함께, 제1 오프 기간 및 제2 오프 기간에서는, 표시 계조에 관계없이, 자기의 바이어스 전류 이하로 설정된다. 주사 미러는, 소정의 주사 순서에 따라서, 레이저 광원으로부터 출사된 제1 화소 및 제2 화소에 관한 레이저광을, 자기의 흔들림각에 응하여 반사하여, 투사면 상에 투사한다.

여기서, 본 발명에서, 제2 파형 패턴에서의 제2 온 기간의 시간 총합은, 제1 파형 패턴에서의 제1 온 기간의 시간 총합과 대략 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에서, 제1 오프 기간은, 이 제1 오프 기간의 직전에 위치하는 제1 온 기간에서 투사면 상에 투영되는 레이저 스폿과, 이 제1 오프 기간의 직후에 위치하는 제1 온 기간의 레이저 스폿이 연속하여 형성될 정도로 짧은 것이 바람직하다. 또한, 제2 오프 기간은, 이 제2 오프 기간의 직전에 위치하는 제2 온 기간의 레이저 스폿과, 이 제2 오프 기간의 직후에 위치하는 제2 온 기간의 레이저 스폿이 연속하여 형성될 정도로 짧은 것이 바람직하다.

본 발명에서, 레이저 제어부는 제1 화소 표시 기간 및 제2 화소 표시 기간은 비동기의 기준 클록에 기초하여, 제1 파형 패턴 및 제2 파형 패턴을 생성하는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 파형 패턴에서의 제1 온 기간은, 제1 화소 표시 기간과, 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정된다. 또한, 제2 파형 패턴에서의 제2 온 기간은, 제2 화소 표시 기간과, 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정된다.

본 발명에서, 레이저 제어부는, 제1 화소에 대하여, 제1 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 주기로 교대로 선택하고, 제2 화소에 대하여, 제2 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 기간마다 교대로 선택해도 좋다.

또한, 본 발명에서, 주사 미러는, 자기의 흔들림각을 시간축 상에서 정현파 형상으로 변위시키고, 이에 의해, 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 제2 화소가 주사되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 온 기간과 오프 기간을 포함하는 제1 및 제2 파형 패턴을 이용하여, 레이저 광원을 완화 진동시킨다. 그 때, 주사 속도의 차이를 보상하기 위해서 화소 표시 기간이 길게 설정된 제2 화소에 대해서는, 이것이 짧게 설정된 제1 화소보다도 온 기간을 세분화함으로써, 보다 많은 완화 진동이 발생한다. 이에 의해, 화소 표시 기간이 길어짐에 수반하는 완화 진동의 시간적인 비율의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 화소 표시 기간이 짧은 화소(주사 속도가 빠른 화소)의 영역 뿐만 아니라, 화소 표시 기간이 긴 화소(주사 속도가 느린 화소)의 영역에서의 스펙클 노이즈도 유효하게 저감할 수 있다. 또한, 파형 패턴에 차지하는 온 기간의 시간 비율인 온듀티에 대하여, 제2 파형 패턴을 제1 파형 패턴보다도 작게 하면, 주사 속도가 느리기 때문에 레이저광의 출력 강도의 시간 적분이 커지기 쉬운 제2 화소의 밝기를 억제할 수 있다. 이와 같이, 레이저광의 출력 강도의 시간 적분을 균일화하는 방향으로 작용시킴으로써, 화상의 밝기의 불균일성을 해소하는 것이 가능해진다.

도 1은 레이저 프로젝터의 블록 구성도.
도 2는 주사 미러의 외관 사시도.
도 3은 수평 주사에 관한 미러의 흔들림각의 특성도.
도 4는 투사면에 대한 레이저 주사의 설명도.
도 5는 레이저 제어·구동계의 타이밍 차트.
도 6은 비연속의 레이저 스폿에 의해 형성되는 양호하지 않은 화소의 설명도.
도 7은 비교예에서의 레이저 제어·구동계의 타이밍 차트.
도 8은 연속된 레이저 스폿에 의해 형성되는 양호한 화소의 설명도.
도 9는 레이저에 의한 광 강도 분포의 설명도.
도 10은 투사면 상의 광 스폿의 강도 분포의 설명도.
도 11은 화소 형상을 최적화하는 파형 패턴의 타이밍 차트.
도 12는 도 11에 나타내는 파형 패턴에 의해 형성되는 화소 형상의 설명도.
도 13은 프레임 단위로 전환되는 파형 패턴의 타이밍 차트.
도 14는 도 13에 나타내는 파형 패턴에 의해 형성되는 화소 형상의 설명도.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 레이저 프로젝터의 블록 구성도이다. 이 레이저 프로젝터(1)는, 레이저 광원(2a 내지 2c)과, 각종 광학 소자(3 내지 5)와, 주사 미러(6)와, 각종 구동·제어 유닛(7 내지 11)을 주체로 구성되어 있다. 레이저 프로젝터(1)는, 적청록색의 각 성분의 레이저광을 합성한 후에, 스크린이나 벽 등의 투사면 A에 투영함으로써, 영상 신호에 응한 컬러 화상을 투사면 A 상에 표시한다. 레이저 프로젝터(1)는, 지향성이 매우 높은 레이저광을 이용하고 있기 때문에, 투사면 A까지의 거리에 응한 포커스 조정이 불필요하다고 하는 우수한 이점을 갖고 있다.

각각의 레이저 광원(2a 내지 2c)은, 레이저 드라이버(11)로부터 개별로 공급되는 구동 전류에 의해 서로 독립하여 구동된다. 이에 의해, 레이저 광원(2a)으로부터는 청색 성분(B), 레이저 광원(2b)으로부터는 녹색 성분(G), 레이저 광원(2c)으로부터는 적색 성분(R)과 같이, 특정한 파장의 레이저광이 표시해야 할 계조에 따른 출력 레벨로 출사된다. 다이크로익 미러(3, 4)는, 특정 파장의 레이저광만을 투과하고, 그 이외를 반사함으로써, 레이저 광원(2a 내지 2c)으로부터 출사된 각 색 성분의 레이저광을 합성한다. 구체적으로는, 레이저 광원(2a, 2b)으로부터 출사된 청색 성분 및 녹색 성분의 레이저광은, 광로 상류측의 다이크로익 미러(3)에서 합성된 다음, 광로 하류측의 다이크로익 미러(4)에 출사된다. 이 출사된 합성광은, 다이크로익 미러(4)에서 레이저 광원(2c)으로부터 출사된 적색 성분의 레이저광과 더 합성되어, 목표로 되는 최종적인 컬러광으로서 출사된다. 이 출사된 컬러광은, 렌즈(5)를 통해서 주사 미러(6)에 입사된다.

주사 미러(6)는, 자기에게 입사된 컬러광을, 자기의 흔들림각(위상)에 응하여 반사하여 투사면 A 상에 투사한다. 이 주사 미러(6)는, 투사면 A의 수평 방향 X 및 수직 방향 Y에 대응한 2차원적인 자유도를 갖고 있으며, 그 2차원적인 변위에 대응한 선 순차 주사에 의해, 투사면 A 상에 화상을 형성한다. 이 선 순차 주사는, 투사면 A 상에서의 어떤 수평 라인에서 일방향으로 레이저 스폿 p를 진행시키고, 다음 바로 아래의 수평 라인에서 역방향으로 레이저 스폿 p를 복귀시키는 것의 반복에 의해, 1 프레임 내에서 연속하여 행하여진다. 주사 미러(6)에는, 그 구동의 방법에 응하여 몇 가지 타입이 존재하며, 어느 것을 사용해도 좋다. 이 타입은, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 사용한 것이 용이하게 입수 가능하며, 장치 전체의 소형화, 저소비 전력화 및 처리의 고속화를 도모하는 면에서 유리하다.

도 2는, 주사 미러(6)의 외관 사시도이다. 직사각형 프레임 형상의 기판(6a)의 내측에는, 외회전축(6c)을 개재하여, 직사각형 프레임 형상의 외프레임(6d)이 요동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 이 외프레임(6d)의 내측에는, 내회전축(6e)을 개재하여, 직사각 형상의 내프레임(6f)이 요동 가능하게 설치되어 있으며, 이 내프레임(6f)의 중앙에 미러(6b)가 설치되어 있다. 내외의 프레임(6d, 6f)을 개재하여 기판(6a)에 설치된 미러(6b)의 반사 방향은, 내회전축(6e)을 축심으로 한 내프레임(6f)의 회전량(흔들림각 θh)과, 내회전축(6e)과 직교하는 외회전축(6c)을 축심으로 한 외프레임(6d)의 회전량(흔들림각 θv)에 기초하여 일의적으로 특정된다. 한편, 외프레임(6d)에는, 미러(6b)의 주위를 둘러싸도록 외코일(6g)이 배치되어 있으며, 내프레임(6f)에는, 미러(6b)의 주위를 둘러싸도록 내코일(6h)이 배치되어 있다. 이들의 코일(6g, 6h)은, 서로 전기적으로 분리된 상태에서 한 쌍의 전극(6i)에 각각 접속되어 있으며, 이들의 전극(6i)을 개재하여, 각각에 대한 구동 전류의 공급이 개별적으로 행하여진다. 또한, 기판(6a)의 외측에는, 2세트의 영구 자석쌍(6j 내지 6k)이 서로 직교하여 배치되어 있다. 한쪽의 영구 자석쌍(6j)은, 외회전축(6c)의 축선 방향에서 N극과 S극이 대향하여 배치되어 있으며, 다른 쪽의 영구 자석쌍(6k)은, 내회전축(6e)의 축선 방향에서 N극과 S극이 대향하여 배치되어 있다.

미러(6b)의 주사를 전자기 구동으로 행하는 경우의 동작 원리는, 대략 다음과 같다. 우선, 전극(6i)에 수평 주사용의 구동 전류를 공급한 경우, 이 구동 전류가 흐르는 내코일(6h)과, 한쪽의 영구 자석쌍(6j)과의 사이에 발생한 전자력에 의해, 미러(6b)가 내회전축(6e) 주위로 요동한다. 그리고, 이 요동 주기의 1/2에 상당하는 1 수평 주사 기간에서, 레이저 광원(2a 내지 2c)으로부터 경시적으로 출사된 1 수평 방향 분의 레이저광을 순차 반사함으로써, 투사면 A 상에 1 수평 라인 분의 화상이 투사·표시된다(수평 주사). 이에 반해, 전극(6i)에 수직 주사용의 구동 전류를 공급한 경우, 이 구동 전류가 흐르는 외코일(6g)과, 다른 쪽의 영구 자석쌍(6k)과의 사이에 발생한 전자력에 의해, 미러(6b)가 외회전축(6c) 주위로 요동한다. 그리고, 이 요동 주기의 1/2에 상당하는 1 수직 주사 기간에서, 1 수평 라인 분의 레이저광의 반사를 수평 라인의 개수분만큼 반복함으로써, 투사면 A 상에 1 프레임의 화상이 투사·표시된다(수직 주사).

도 3은, 수평 주사에 관한 미러(6b)의 흔들림각 θh의 특성도이다. 본 실시 형태에서, 수평 주사에 대하여는 미러(6b)를 공진 주파수 구동시킴으로써, 흔들림각 θh를 연속적으로 변화시킨다. 여기서, 공진 주파수란, 미러(6b)를 진동시키기 위해서 필요한 전류값이 가장 작아지는 주파수를 말하며, 미러(6b)의 치수, 재료의 밀도, 단단함 등에 의해 일의적으로 특정되는 미러 고유의 값이다. 공진 주파수 상당에서 미러(6b)를 진동시키면, 작은 전류값으로 큰 미러 진폭(θh=|θ1|)을 얻을 수 있다. 단, 공진 주파수 구동과 비교해서 큰 전류값을 필요로 하지만, 공진 주파수 이외의 주파수에서 미러(6b)를 진동시켜도 좋다.

이 경우, 시간축 상에서의 흔들림각 θh의 변위가 정현파 형상으로 되어, 그 1/2주기가 1 수평 주사 기간(1H)에 상당한다. 미러(6b)의 각속도 dθh/dt는, θh=0에서 가장 빠르며, |θh|가 증대됨에 따라서 서서히 느려져, |θh|=θ1(최대 흔들림각)에서 0이 된다. 단, 화상 표시에 실제로 사용되는 유효 범위로서는, 최대 흔들림각까지의 위상 범위(-|θ1|≤θ≤+|θ1|)가 아니라, 이보다도 좁은 위상 범위(-|θ2|≤θ≤+|θ2|)가 사용된다. 그 이유는, 최대 흔들림각 |θ1|에서 각속도 dθh/dt가 0이 되므로, 이를 포함해버리면, 1 화소의 표시 기간과 주사 속도의 적분으로 정해지는 투사면 A 상의 화소 크기(수평 방향의 화소 폭)이 이론상 0으로 되어버려, 다른 화소와 동등한 크기를 확보할 수 없기 때문이다.

한편, 수직 주사에서의 미러(6b)의 흔들림각 θv는, 전술한 공진 주파수 구동이 아니라 DC 구동에 의해 제어된다. 따라서, 흔들림각 θv는, 구동 전류의 레벨에 응하여 스텝적으로 변화하고, 이 레벨 상당의 흔들림각 θv에서 정지한다. 구동 전류의 레벨의 전환은, 1 수직 주사 기간에서 수평 라인의 개수분만큼 반복되며, 이에 의해, 표시해야 할 화상의 높이(수평 라인의 개수)에 상당하는 흔들림각 θv의 위상 범위가 확보된다. 이 경우, 수평 주사의 경우와는 달리, 시간축 상에서의 흔들림각 θv의 변위는 선형적으로 되며, 그 각속도 dθv/dt는 일정해진다. 또한, 전자 구동형 주사 미러 중에는, 수평/수직 주사의 양쪽을 공진 주파수 구동으로 행하는 타입도 존재하며, 이 타입을 주사 미러(6)로서 사용해도 좋다.

주사 미러 드라이버(7)는, 주사 미러(6)에 구동 전류를 공급함으로써, 소정의 주사 순서에 따라서 주사 미러(6)를 구동시킨다. 그와 함께, 주사 미러 드라이버(7)는, 주사 미러(6)에서의 미러(6b)의 위치(흔들림각 θh, θv)를 검출한다. 이 검출된 위치 정보는, 위치 검출 신호로서 주사 미러 제어부(8)에 통지된다. 미러(6b)의 위치 검출은, 예를 들어 기판(6a)과 외프레임(6d)의 사이를 연결하는 회전축(6c) 및, 내외의 프레임(6d, 6f)간을 연결하는 회전축(6e) 각각에 비틀림 센서를 설치하고, 이들의 회전축(6c, 6e)의 비틀림각을 비틀림 센서로 개별로 검출하면 된다. 또한, 미러(6b)의 근방에 수광 소자(포토다이오드 등)를 배치하여, 미러(6b)의 흔들림각과 연동하는 반사광의 위치를 수광 소자로 검출해도 좋다.

주사 미러 제어부(8)는, 주사 미러(6)에 입사되는 레이저광이 소정의 화상 영역을 소정의 주파수에서 주사하도록, 주사 미러(6)를 제어한다. 이 제어는, 주사 미러 제어부(8)가 주사 미러 드라이버(7)에 구동 신호를 출력함으로써 행하여진다. 또한, 주사 미러 제어부(8)는, 주사 미러 드라이버(7)로부터의 위치 검출 신호에 기초하여, 수평 동기 신호 HSNC 및 수직 동기 신호 VSNC를 생성하여, 이들을 영상 처리부(9)에 출력한다. 레이저 광원(2a 내지 2c)으로부터의 레이저광의 출사 타이밍은, 주사 미러(6)의 위상 제어와 동기하여 행할 필요가 있으며, 이 동기를 취하기 위하여 수평/수직 동기 신호 HSNC, VSNC가 사용된다. 즉, 본 레이저 프로젝터(1)에서는, 주사 미러(6)의 구동이 주체가 되어, 내부 생성된 수평/수직 동기 신호 HSNC, VSNC에 기초하여, 주사 미러(6)의 구동과 동기하도록 레이저 광원(2a 내지 2c)이 종동적으로 구동된다.

영상 처리부(9)는, 외부 장치로부터 공급된 입력 영상 신호(영상 데이터)를, 외부 장치로부터 공급된 동기 신호에 의해 규정된 타이밍에서, 도시하지 않은 프레임 버퍼에 수시 기입한다. 또한, 영상 처리부(9)는, 주사 미러 제어부(8)로부터 공급된 수평/수직 동기 신호 HSNC, VSNC에 의해 규정된 타이밍에서, 프레임 버퍼에 저장된 영상 데이터를 순차 판독하여, 이를 레이저 제어부(10)에 전송한다.

레이저 제어부(10)는, 영상 처리부(9)로부터 순차 전송된 영상 데이터에 기초하여, 각각의 화소에 관한 구동 전류 Id(전류 레벨)와, 이에 적용해야 할 파형 패턴 PT를 결정한다. 각각의 레이저 광원(2a 내지 2c)은, 색 성분마다 설정된 구동 전류 Id 및 파형 패턴 PT에 기초하여, 레이저 드라이버(11)를 개재하여 개별로 제어·구동된다. 본 실시 형태에서는, 파형 패턴 PT가 복수 준비되어 있으며, 화상 평면 상에서의 화소의 위치에 응하여, 적절한 것이 선택적으로 적용된다. 또한, 레이저 제어부(10)는, 광검출기(도시하지 않음)에 의해 검출된 레이저광의 출사광량에 기초하여, 각 계조에서의 출사광량이 안정되도록, 구동 전류의 피드백 제어를 행한다. 이에 의해, 레이저 광원(2a 내지 2c)의 온도 상승에 의해 광출력에 변동이 발생하여도, 이 변동에 유효하게 대응할 수 있다.

레이저 드라이버(11)는, 각각의 색 성분에 대하여, 레이저 제어부(10)로부터 출력된 파형 패턴 PT를 이용하여 구동 전류 Id를 변조하고, 변조된 구동 전류 I'd를 레이저 광원(2a 내지 2c)에 개별로 출력한다. 이에 의해, 레이저 광원(2a 내지 2c)은, 표시해야 할 계조에 응한 출력 레벨의 레이저광을 파형 패턴 PT에 따라서 출사한다. 각 색 성분의 출사광을 합성한 최종적인 컬러광은, 레이저광의 출사와 동기하여 위치 제어되는 주사 미러(6)로 유도되어서, 투사면 A 상의 원하는 화소 위치에 투사된다.

도 4는, 도 1에 도시한 투사면 A에 대한 레이저 주사의 설명도이다. 레이저 프로젝터(1)의 출사점 B로부터 출사된 레이저광은 투사면 A에 투사되고, 이에 의해, 어떤 수평 라인 L의 일단부(예를 들어 좌측 단부)에 레이저 스폿 p(도 1 참조)가 형성·표시된다. 이 레이저 스폿 p는, 미러(6b)의 흔들림각 θh의 변위에 응하여, 수평 라인 L 상을 예를 들어 좌측으로부터 우측을 향하여 이동한다. 여기서, 레이저 스폿 p의 주사 속도 Vh는, 미러(6b)의 각속도 dθh/dt와 마찬가지로 변화한다. 구체적으로는, -|θ2|≤θh≤+|θ2|의 범위 내에서 화상 표시가 행하여지는 경우, 최대의 흔들림각(θh=±|θ2|)에 상당하는 양쪽 사이드의 화소 P0, P1023에서 가장 저속으로(Vh=Vlow), 중앙의 화소 P512를 향함에 따라서 연속적으로 빨라지면서(예를 들어 화소 P76, P947에서 Vh=Vmid), 최소의 흔들림각(θh=0)에 상당하는 중앙의 화소 P512에서 가장 고속으로 된다(Vh=Vhigh). 이 주사 속도 Vh의 특성은, 각속도 dθv/dt와 마찬가지로, 화상 중앙을 기준으로 좌우 대칭이 된다. 또한, 이 속도 특성은, 수직 방향으로 배열된 모든 라인 L0 내지 L767에서 마찬가지이다.

도 5는, 레이저 제어·구동계의 타이밍 차트이다. 이하, 동일 수평 라인 L 상을 순서대로 주사되는 화소 P0, P512, P1023(도 4 참조)을 예로 들어, 레이저 제어부(10) 및 레이저 드라이버(11)의 동작에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 상기 도면에 나타낸 화소 표시 기간 T1, T2는, 수평/수직 동기 신호 HSNC, VSNC와 동기한 도트 클록 신호에 의해 규정된다.

레이저 프로젝터(1)에서는, 물리적인 구조로서 화소가 형성되는 액정 디스플레이 등과는 상이하며, 레이저광의 조사에 의해 광학적으로 화소가 형성된다. 이 경우, 투사면 A 상에 표시되는 1 화소의 크기(수평 방향의 화소폭)는, 1 화소분의 레이저광을 계속해서 조사하는 화소 표시 기간과, 레이저 스폿 p의 주사 속도 Vlh와의 적분에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 화상 사이드에 위치하는 사이드 화소 P0, P1023에서는 Vlow×T1, 화상 중앙에 위치하는 중앙 화소 P512에서는 Vhigh×T2 등과 같다. 주사 속도 Vh가 화소마다 상이한 경우, 모든 화소 크기를 일정하게 유지하기 위해서는, 주사 속도 Vh의 차이를 화소 표시 기간에서 조정할 필요가 있으며, 이론상, 주사 속도 Vh의 역비에 기초하여 설정하면 된다. 즉, 주사 속도 Vh의 비(Vlow:Vhigh)에 대하여, 화소 표시 기간의 비(T1:T2)를 1/Vlow:1/Vhigh로 설정하면, 화소 크기를 균일화할 수 있다. 이에 의해, 화소 표시 기간의 관계는 T1>T2로 되어, 중앙 화소 P512로부터 사이드 화소 P0, P1023을 향함에 따라서 서서히 길어진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 화상의 최소 단위인 화소 단위로 화소 표시 기간이 설정되지만, 그 정도까지의 시간적인 정밀도가 요구되지 않는 것이라면, 화소 단위보다도 거친(정밀하지 않은) 분해능, 즉 복수의 인접 화소를 일괄로 한 에리어 단위로 행하여도 상관없다. 또한, 에리어 단위로 행하는 경우, 각 에리어의 화소수는 동일할 필요는 없고, 주사 속도 Vh의 변화가 큰 영역일수록 세분화하여 적은 화소수를 할당하는 것과 같이, 에리어마다 화소수를 상이하게 해도 좋다.

스펙클 노이즈의 저감을 도모하기 위해서는, 레이저 광원(2a 내지 2c)을 완화 진동시켜서, 레이저광의 코히어런스를 저하시키는 것(인코히어런스화)이 유효한 점은, 전술한 특허문헌 2에 설명되어 있는 바와 같다. 그러나, 모든 화소에 대하여, 동일 횟수 또는 일정 시간에서 완화 진동시킨 경우, 주사 속도가 느린 화소(1 화소의 표시 기간이 긴 화소)의 영역에서 충분한 노이즈 저감 효과가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 발생한다. 예를 들어, 도 6에 나타내는 비교예에서는, 오프로부터 온으로의 상승이 2회 있는 파형 패턴 PT가 전체 화소 공통으로 사용된다. 이 경우, 레이저 광원(2a 내지 2c)은, 각각의 화소 표시 기간에서, 파형 패턴 PT에 의해 규정된 2회의 완화 진동을 행한다. 이 완화 진동에 의해, 코히어런스가 저하된 레이저광이 출사되므로, 스펙클 노이즈의 저감 효과가 얻어진다. 여기서, 구동 전류 Id의 급준한 상승에 의해 레이저 광원(2a 내지 2c)이 완화 진동되기 시작하여 완화 진동이 수속될 때까지의 시간을 「완화 진동 시간 tro」라고 하면, 화소 표시 기간 내에서의 완화 진동 시간 tro의 총합 Σtro는, 모든 화소에서 일정값으로 된다(Σtro=tro×2). 이 경우, T3, T2, T1의 순서대로 화소 표시 기간이 길어짐에 따라서, 화소 표시 기간에 차지하는 시간 총합 Σtro의 시간적인 비율이 저하된다. 이는, 화소 표시 기간에서, 인코히어런스화된 레이저광의 출사 비율이 저하되어, 본래의 코히어런스한 레이저광의 출사 비율이 증대하는 것을 의미한다. 그 결과, 사이드 화소 P0, P1023을 향함에 따라서, 노이즈 저감 효과가 약해져, 스펙클 노이즈가 국소적으로 잔존한다.

이러한 국소적인 스펙클 노이즈의 저감을 도모하기 위해서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 주사 속도 Vh가 느려질수록 길게 설정되는 화소 표시 기간 내에서, 주사 속도 Vh가 느려질수록 많은 완화 진동을 행하면 된다. 전형적으로는, 내부 생성된 기준 클록 CLK를 사용하여, 기준 클록 CLK와 동기한 파형 패턴 PT를 소정의 단위마다 생성하고, 이에 기초하여 레이저 광원(2a 내지 2c)을 구동시키면 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 파형 패턴 PT를 화소 단위로 설정하는 것을 상정하고 있지만, 그보다도 거친 에리어 단위로 행하여도 좋다.

구체적으로는, 레이저 제어부(10)는, 기준 클록 CLK에 기초하여, 수평 라인 L에서의 화소의 위치에 응한 파형 패턴 PT1, …, P2를 생성한다. 각각의 파형 패턴 PT1, …, PT2는, 화소 표시 기간 T1, …, T2에서의 레이저 광원(2a 내지 2c)의 온 기간 및 오프 기간을 규정하고 있으며, 화소 표시 기간 T가 길어질수록, 파형 패턴 PT도 길게 설정된다. 온 기간에서는, 표시 계조에 응한 구동 전류 Id(전류 레벨)로 설정되고, 오프 기간에서는, 표시 계조에 관계없이, 레이저 광원(2a 내지 2c)의 바이어스 전류 Ith(LED 발광과 레이저 발진의 경계값) 이하의 전류 Ioff (예를 들어 0)로 설정된다. 화소 표시 기간 T에서, 인접한 온 기간 동안에 존재하는 오프 기간은, 오프로부터 온으로 상승하는 타이밍에서 완화 진동을 개시시키기 위해서 마련되어 있으며, 그 기간의 길이 자체는 적절히 설정하면 된다. 또한, 화소 표시 기간의 마지막에 존재하는 오프 기간은, 다음 화소 표시 기간에서의 최초의 온으로의 상승에 대비한다는 의미도 있지만, 인접한 화소간에서의 혼색을 억제하는 블랭킹으로서의 뜻도 있다.

예를 들어, 중앙 화소 P512에 대해서는, 가장 짧은 화소 표시 기간 T2로서, 예를 들어 기준 클록 CLK의 16주기분이 설정되고, 이 기간 상당의 파형 패턴 PT2가 설정된다. 파형 패턴 PT2는, 12주기분의 시간 총합을 갖는 온 기간과, 4주기분의 시간 총합을 갖는 오프 기간에 의해 구성되어 있다. 여기서, 온 기간은, 12주기분이 연속되어 있는 것이 아니라, 6주기분의 2개의 온 기간으로 나누어져 있으며, 이들의 사이에는 1주기분의 오프 기간이 개재되어 있다. 레이저 제어부(10)는, 각각의 온 기간에서, 표시 계조 D512에 대응하는 색 성분마다의 전류 레벨 Id와, 색 성분 공통의 파형 패턴 PT2를 생성한다. 이 파형 패턴 PT2는, 레이저 광원(2a 내지 2c)에 완화 진동을 발생시키기 위해서, 오프로부터 상승된 온 기간을 적어도 하나 포함한다(본 실시 형태에서는 2개). 레이저 드라이버(11)는, 각각의 색 성분에 대하여, 레이저 제어부(10)로부터 출력된 파형 패턴 PT2에서 구동 전류 Id를 변조하여, 변조 구동 전류 I'd를 레이저 광원(2a 내지 2c)에 출력한다. 이에 의해, 레이저 광원(2a 내지 2c)은, 표시 계조 D400에 응한 출력 레벨의 레이저광을 파형 패턴 PT2에 따라서 출사한다. 각 색 성분의 출사광을 합성한 최종적인 컬러광은, 레이저광의 출사와 동기하여 위치 제어되는 주사 미러(6)로 유도되어, 투사면 A 상에서의 중앙 화소 P512의 위치에 투사된다. 중앙 화소 P512의 표시 시에는, 화소 표시 기간 T2 내에서 2회의 완화 진동이 발생하고, 그 시간 총합 Σtro는 tro×2가 된다. 완화 진동의 횟수를 적절하게 설정함으로써, 중앙 화소 P512의 표시 영역에서, 스펙클 노이즈가 유효하게 저감된다.

한편, 사이드 화소 P0(P1023)에 대하여는, 가장 긴 화소 표시 기간 T1로서, 예를 들어 기준 클록 CLK의 32주기분이 설정되고, 이 기간 상당의 파형 패턴 PT1이 설정된다. 파형 패턴 PT1은, 12주기분의 시간 총합을 갖는 온 기간과, 20주기분의시간 총합을 갖는 오프 기간에 의해 구성되어 있다. 파형 패턴 PT1의 온 기간은, 1주기분/2주기분의 8개의 온 기간으로 나뉘어져 있으며, 전술한 파형 패턴 PT2보다도 세분화되어 있다. 레이저 제어부(10)는, 각각의 온 기간에서, 표시 계조 D0(D1023)에 대응하는 색 성분마다의 전류 레벨 IdLc와, 색 성분 공통의 파형 패턴 PT1을 생성한다. 이 파형 패턴 PT1은, 중앙 화소 P512보다도 많은 완화 진동을 발생시키기 위하여, 오프로부터 상승된 8개의 온 기간을 갖는다. 레이저 드라이버(11)는, 각각의 색 성분에 대하여, 레이저 제어부(10)로부터 출력된 파형 패턴 PT1에서 구동 전류 Id를 변조하고, 변조 구동 전류 I'd를 레이저 광원(2a 내지 2c)에 출력한다. 이에 의해, 레이저 광원(2a 내지 2c)은, 표시 계조 D0(D1023)에 응한 출력 레벨의 레이저광을 파형 패턴 PT1에 따라서 출사한다. 사이드 화소 P0(P1023)의 표시 시에는, 화소 표시 기간 T1 내에서 중앙 화소 P512보다도 많은 8회의 완화 진동이 발생한다. 화소 표시 기간 T1이 길어진 만큼을 예측하여 완화 진동의 횟수를 많게 하고, 그 시간 총합 Σtro(=tro×8)를 길게 함으로써, 사이드 화소 P0(P1023)의 표시 영역에서도, 스펙클 노이즈가 유효하게 저감된다.

또한, 파형 패턴 PT1, PT2의 다른 특징으로서, 파형 패턴의 온듀티, 즉 파형 패턴에 차지하는 온 기간의 시간 비율에 관하여, 파형 패턴 PT1 쪽이 파형 패턴 PT2보다도 작게 설정되어 있는 점을 들 수 있다. 도시한 예에서는, 파형 패턴 PT1의 온듀티가 3/8(=12주기분/32주기분)인 것에 대하여, 파형 패턴 PT2의 그것이 3/4(=12주기분/16주기분)으로 되어 있는 점에서, 이 관계를 만족시키고 있다. 파형 패턴의 온듀티는, 중앙 화소 P512로부터 사이드 화소 P0, P1023을 향함에 따라서 서서히 작아진다. 이와 같이 온듀티를 바꾸는 이유는, 화상의 밝기의 불균일성을 해소하기 위해서이다. 전술한 바와 같이, 유저가 지각하는 밝기는, 레이저광의 출력 강도를 시간으로 적분한 적분값에 의존한다. 따라서, 모든 화소에 대하여 광조사 시간을 일정하게 하면, 주사 속도 Vh의 차이에 기인하여, 고속의 중앙 영역이 어둡고, 저속한 사이드 영역이 밝게 보이는 경향으로 된다. 이에 반해, 본 실시 형태와 같이, 주사 속도 Vh의 차이를 온듀티로 보상하면(즉, 1 화소당의 광조사 시간에 차가 발생하지 않도록 하면), 상기 시간 적분을 균일화할 수 있으므로, 밝기의 불균일성을 해소하는 것이 가능해진다. 특히, 파형 패턴 PT1, PT2를 포함하여, 모든 파형 패턴에서의 온 기간의 시간 총합을 대략 동일하게 하면, 동일 계조의 화소가 위치에 의해 상이한 계조로 보이는 것을 이론상 완전히 해소할 수 있다.

다음으로, 파형 패턴 PT의 최적화에 의한 화소 형상의 개선에 관하여, 몇가지 개선 방법을 제시한다. 제1 개선 방법은, 오프 기간의 최적화에 의한 화소 형상의 개선이다. 도 7의 (a)에 나타내는 파형 패턴 PT와 같이, 전후의 온 기간 Pon1, OPon2의 사이에 개재하는 오프 기간 Poff가 긴 경우에 대해서 생각한다. 오프 기간 Poff가 길어지면, 상기 도면 (b)에 나타내는 바와 같이, 온 기간 Pon1에서 형성되는 레이저 스폿 p1과, 온 기간 Pon2에서 형성되는 레이저 스폿 p2와의 거리가 이격되어, 레이저 스폿 p1, p2가 불연속하게 된다. 그 결과, 투사면 상에 해상되는 화소의 형상 불량을 초래하여, 화질의 저하로 이어진다. 또한, 여기서 말하는 레이저 스폿 p1, p2란, 레이저광을 온 기간 Pon1, Pon2만 투사함으로써 투사면 상에 해상·형성되는 레이저광의 형상을 말한다. 이러한 형상 불량을 억제하기 위해서는, 도 8의 (a)에 나타내는 파형 패턴 PT와 같이 온 기간을 세분화하여, 기준 클록 CLK에 의해 허용되는 분해능의 범위 내에서, 전후의 온 기간 사이에 개재하는 오프 기간을 최대한 짧게 하면 된다. 오프 기간이 짧아지면, 그 전후에 위치하는 온 기간에서 형성되는 각각의 레이저 스폿이 근접한다. 상기 도면 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이저 스폿이 연속하여 형성될 정도로 오프 기간을 짧게 하면, 투사면 상에 해상되는 화소의 형상이 양호해지므로, 화질의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

여기서, 서로 인접한 레이저 스폿을 연속 형성하기 위해서는, 오프 기간을 스폿 직경의 1/6 이동 시간(주사 시간) 상당으로 설정하면 된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 일반적으로, 레이저 광원(2a 내지 2c)에 의한 광 스폿의 강도 분포는, 가우스 분포로 되는 것이 알려져 있다. 스폿 직경 φ의 1/2의 이동 시간만큼 오프 기간을 확보한 경우, 투사면 A 상에 형성된 화소의 수평 방향의 강도 분포가 도 10 의 (a)와 같이 되어, 그 강도 변화로부터 각각이 독립한 점으로 보인다. 한편, 이보다도 오프 기간을 짧게 하여, 스폿 직경 φ의 1/6의 이동 시간으로 설정한 경우, 수평 방향의 강도 분포가 상기 도면 (b)와 같이 되어, 강도 변화가 대략 억제되어서 눈에 띄지 않게 된다.

제2 개선 방법은, 인접한 화소 형상에 관한 불균일성의 개선이다. 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 도트 클록 신호 등에 의해 이상적인 화소 표시 기간 T660 내지 T663이 규정되어 있는 전제에서, 이와는 비동기의 기준 클록 CLK(상기 도면 (b) 참조)에 기초하여, 파형 패턴 PT가 생성되는 경우에 대해서 생각한다. 화소 표시 기간 T660 내지 T663과 기간적으로 완전히 일치하는 파형 패턴 PT를 생성하는 경우에는, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 투사면 상에 형성되는 각 화소는 형상적으로 이상적으로 균일해진다. 그러나, 실제로는, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기준 클록 CLK에 기초하여 파형 패턴 PT를 생성하기 때문에, 기준 클록 CLK의 주기의 정수배로서 규정되는 화소 표시 기간 T'660 내지 T'663과, 이상적인 화소 표시 기간 T660 내지 T663과의 사이에 차이가 발생한다. 그 결과, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 어떤 화소가 본래의 형상보다도 작아져, 그만큼 인접한 화소가 커져버린다. 이러한 화소 형상의 불균일성을 해소하기 위해서는, 파형 패턴의 시간축 상에서의 온 기간을, 이상적인 화소 표시 기간 T와, 기준 클록 CLK에 의해 규정되는 화소 표시 기간 T'가 중복되는 기간 내로 설정하면 된다. 도 11의 (c)의 예는, 파형 패턴 PT에서의 최초의 2개의 온 기간은 화소 표시 기간 T660, T'660의 중복 기간 내, 다음 2개의 온 기간은 화소 표시 기간 T661, T'661의 중복 기간 내, 그 다음 2개의 온 기간은 화소 표시 기간 T662, T'662의 중복 기간 내, 최후의 2개의 온 기간은 화소 표시 기간 T663, T'663의 중복 기간 내와 같이, 모두 본 조건을 만족하고 있다. 이와 같이 함으로써, 도 12의 (c)에 나타내는 바와 같이, 이상적인 화소 표시 기간 T660 내지 T663을 걸치지 않는 형태로 인접한 화소가 형성되므로, 화소 형상의 균일화를 도모할 수 있다.

이를 위한 구체적인 방법으로서는, 온 기간의 개수 및 온 기간의 시간축 상의 위치가 상이한 복수의 파형 패턴 PT를 미리 준비해 두고, 테이블 참조 방식(LUT)으로 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다. 이 경우, 테이블의 입력으로서, (1) 화소 표시 기간 T, T'의 개시 타이밍의 차인 스타트 오차, (2) 화소 표시 기간 T, T'의 종료 타이밍의 차인 스톱 오차 및, (3) 1 화소당의 기준 클록 CLK의 개수를 이용할 수 있다. 상기 (1), (2)에 응하여 파형 패턴 PT를 변경함으로써, 화소 묘화 위치의 어긋남을 저감할 수 있다. 또한, 상기 (3)에 응하여 파형 패턴 PT를 변경함으로써, 양호한 형상의 화소를 형성할 수 있음과 함께, 화소 묘화 위치의 어긋남을 보다 저감하는 것도 가능해진다.

제3 개선 방법은, 복수종의 파형 패턴 PT를 소정의 주기로 전환함에 의한 불균일성의 개선이다. 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 어떤 화소의 화소 표시 기간 T660에서, 온 기간의 위치가 상이한 2개의 파형 패턴 PT를 준비하고, 이들을 짝수 프레임(상기 도면 (a))과 홀수 프레임(상기 도면(b))으로 교대로 적용한다. 이에 의해, 도 14에 나타내는 바와 같이, 짝수 프레임의 레이저 스폿(상기 도면 (b))과, 홀수 프레임의 레이저 스폿(상기 도면(d))과의 시간 적분에 의해, 이상 스폿(상기 도면(a))에 가까운 형태로 합성 스폿(상기 도면(d))이 형성된다. 이에 의해, 보다 이상적인 형상·배치로 화소를 형성하는 것이 가능해짐과 함께, 패턴의 평균화에 의한 스펙클 노이즈의 저감 효과도 기대할 수 있다. 또한, 이를 위한 구체적인 방법으로서는, 전술한 테이블 참조 방식(LUT)에서, (4) 프레임의 홀짝을 입력하면 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 온 기간과 오프 기간을 포함하는 복수종의 파형 패턴 PT1, PT2를 이용하여, 레이저 광원을 완화 진동시킨다. 그 때, 주사 속도의 차이를 보상하기 위해서 화소 표시 기간 T1이 길게 설정된 화소 P0, P1023에 대해서는, 이것이 짧게 설정된 화소 P512보다도 온 기간을 세분화함으로써, 보다 많은 완화 진동이 발생한다. 이에 의해, 화소 표시 기간이 길어짐에 수반하는 완화 진동의 시간적인 비율의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 화소 표시 기간이 짧은 화소 P512(Vh=Vhigh)의 영역뿐만 아니라, 화소 표시 기간이 긴 화소 P0, P1023(Vh=Vlow)의 영역에서의 스펙클 노이즈도 유효하게 저감할 수 있다. 또한, 파형 패턴 PT에 차지하는 온 기간의 시간 비율인 온듀티에 대하여, 파형 패턴 PT1을 파형 패턴 PT2보다도 작게 하면, 주사 속도가 느리기 때문에 레이저광의 출력 강도의 시간 적분이 커지기 쉬운 화소 P0, P1023의 밝기를 억제할 수 있다. 이와 같이, 레이저광의 출력 강도의 시간 적분을 균일화하는 방향으로 작용시킴으로써, 화상의 밝기의 불균일성을 해소하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명은, 주사 미러형의 레이저 프로젝터로 대표되도록, 주사 속도의 변동을 수반하는 레이저광의 주사에 의해 투사면 상에 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 대하여 적용할 수 있다.

1 레이저 프로젝터
2a 내지 2c 레이저 광원
3, 4 다이크로익 미러
5 렌즈
6 주사 미러
6a 기판
6b 미러
6c, 6e 회전축
6d, 6f 프레임
6g, 6h 코일
6i 한 쌍의 전극
6j 한쪽의 영구 자석쌍
6k 다른 쪽의 영구 자석쌍
7 주사 미러 드라이버
8 주사 미러 제어부
9 영상 처리부
10 레이저 제어부
10a 구동 모드 판정 회로
10b 구동 전류 선택 회로
10c 파형 패턴 선택 회로
11 레이저 드라이버

Claims

주사 속도의 변동을 수반하는 레이저광의 주사에 의해, 투사면 상에 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 있어서,
제1 화소에 관해서는, 제1 화소 표시 기간 내에서, 제1 온 기간과, 제1 오프 기간을 포함하는 제1 파형 패턴을 선택하고, 상기 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 주사되는 제2 화소에 관해서는, 상기 제1 화소 표시 기간보다도 긴 제2 화소 표시 기간 내에서, 제2 온 기간과, 제2 오프 기간을 포함하는 제2 파형 패턴을 선택하고, 상기 제2 파형 패턴에서의 상기 제2 온 기간은, 상기 제1 파형 패턴에서의 상기 제1 온 기간보다도 세분화되고, 상기 제2 파형 패턴에 차지하는 상기 제2 온 기간의 시간 비율은, 상기 제1 파형 패턴에 차지하는 상기 제1 온 기간의 시간 비율보다도 작은 레이저 제어부와,
상기 제1 화소의 표시 계조에 응한 전류 레벨의 레이저광을, 상기 레이저 제어부에 의해 선택된 상기 제1 파형 패턴의 상기 제1 온 기간에서 출사하고, 상기 제2 화소의 표시 계조에 응한 전류 레벨의 레이저광을, 상기 레이저 제어부에 의해 선택된 상기 제2 파형 패턴의 상기 제2 온 기간에서 출사함과 함께, 상기 제1 오프 기간 및 상기 제2 오프 기간에서는, 상기 표시 계조에 관계없이, 자기의 바이어스 전류 이하로 설정되는 레이저 광원과,
소정의 주사 순서에 따라서, 상기 레이저 광원으로부터 출사된 상기 제1 화소 및 상기 제2 화소에 관한 레이저광을, 자기의 흔들림각에 응하여 반사하여, 상기 투사면 상에 투사하는 주사 미러를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 파형 패턴에서의 상기 제2 온 기간의 시간 총합은, 상기 제1 파형 패턴에서의 상기 제1 온 기간의 시간 총합과 대략 동일한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 오프 기간은, 당해 제1 오프 기간의 직전에 위치하는 상기 제1 온 기간에서 상기 투사면 상에 투영되는 레이저 스폿과, 당해 제1 오프 기간의 직후에 위치하는 상기 제1 온 기간의 상기 레이저 스폿이 연속해서 형성될 정도로 짧고,
상기 제2 오프 기간은, 당해 제2 오프 기간의 직전에 위치하는 상기 제2 온 기간의 상기 레이저 스폿과, 당해 제2 오프 기간의 직후에 위치하는 상기 제2 온 기간의 상기 레이저 스폿이 연속해서 형성될 정도로 짧은 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 오프 기간은, 당해 제1 오프 기간의 직전에 위치하는 상기 제1 온 기간에서 상기 투사면 상에 투영되는 레이저 스폿과, 당해 제1 오프 기간의 직후에 위치하는 상기 제1 온 기간의 상기 레이저 스폿이 연속해서 형성될 정도로 짧고,
상기 제2 오프 기간은, 당해 제2 오프 기간의 직전에 위치하는 상기 제2 온 기간의 상기 레이저 스폿과, 당해 제2 오프 기간의 직후에 위치하는 상기 제2 온 기간의 상기 레이저 스폿이 연속해서 형성될 정도로 짧은 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 제어부는, 상기 제1 화소 표시 기간 및 상기 제2 화소 표시 기간과는 비동기의 기준 클록에 기초하여, 상기 제1 파형 패턴 및 상기 제2 파형 패턴을 생성하고,
상기 제1 파형 패턴에서의 상기 제1 온 기간은, 상기 제1 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 제2 파형 패턴에서의 상기 제2 온 기간은, 상기 제2 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 제어부는, 상기 제1 화소 표시 기간 및 상기 제2 화소 표시 기간과는 비동기의 기준 클록에 기초하여, 상기 제1 파형 패턴 및 상기 제2 파형 패턴을 생성하고,
상기 제1 파형 패턴에서의 상기 제1 온 기간은, 상기 제1 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 제2 파형 패턴에서의 상기 제2 온 기간은, 상기 제2 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 레이저 제어부는,
상기 제1 화소에 대하여, 상기 제1 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 주기로 교대로 선택하고,
상기 제2 화소에 대하여, 상기 제2 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 기간마다 교대로 선택하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 제어부는, 상기 제1 화소 표시 기간 및 상기 제2 화소 표시 기간과는 비동기의 기준 클록에 기초하여, 상기 제1 파형 패턴 및 상기 제2 파형 패턴을 생성하고,
상기 제1 파형 패턴에서의 상기 제1 온 기간은, 상기 제1 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 제2 파형 패턴에서의 상기 제2 온 기간은, 상기 제2 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 주사 미러는, 자기의 흔들림각을 시간축 상에서 정현파 형상으로 변위시키고, 이에 의해, 상기 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 상기 제2 화소가 주사되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 제어부는,
상기 제1 화소에 대하여, 상기 제1 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 주기로 교대로 선택하고,
상기 제2 화소에 대하여, 상기 제2 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 기간마다 교대로 선택하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 제어부는,
상기 제1 화소에 대하여, 상기 제1 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 주기로 교대로 선택하고,
상기 제2 화소에 대하여, 상기 제2 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 기간마다 교대로 선택하고,
상기 주사 미러는, 자기의 흔들림각을 시간축 상에서 정현파 형상으로 변위시키고, 이에 의해, 상기 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 상기 제2 화소가 주사되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사 미러는, 자기의 흔들림각을 시간축 상에서 정현파 형상으로 변위시키고, 이에 의해, 상기 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 상기 제2 화소가 주사되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 제어부는, 상기 제1 화소 표시 기간 및 상기 제2 화소 표시 기간과는 비동기의 기준 클록에 기초하여, 상기 제1 파형 패턴 및 상기 제2 파형 패턴을 생성하고,
상기 제1 파형 패턴에서의 상기 제1 온 기간은, 상기 제1 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 제2 파형 패턴에서의 상기 제2 온 기간은, 상기 제2 화소 표시 기간과, 상기 기준 클록에 의해 규정되는 화소 표시 기간이 중복되는 기간 내로 설정되며,
상기 레이저 제어부는,
상기 제1 화소에 대하여, 상기 제1 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 주기로 교대로 선택하고,
상기 제2 화소에 대하여, 상기 제2 파형 패턴으로서 미리 준비된 복수의 상이한 서브 패턴을 소정의 기간마다 교대로 선택하고,
상기 주사 미러는, 자기의 흔들림각을 시간축 상에서 정현파 형상으로 변위시키고, 이에 의해, 상기 제1 화소보다도 느린 주사 속도로 상기 제2 화소가 주사되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.