WO2012011250A1 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012011250A1
WO2012011250A1 PCT/JP2011/003966 JP2011003966W WO2012011250A1 WO 2012011250 A1 WO2012011250 A1 WO 2012011250A1 JP 2011003966 W JP2011003966 W JP 2011003966W WO 2012011250 A1 WO2012011250 A1 WO 2012011250A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polarization
laser light
drive current
polarization direction
laser
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/003966
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
謙 西岡
長島　賢治
敦也 平野
篤彦 近岡
Original Assignee
船井電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 船井電機株式会社 filed Critical 船井電機株式会社
Priority to US13/811,476 priority Critical patent/US9791711B2/en
Priority to EP11809426.7A priority patent/EP2597505B1/en
Publication of WO2012011250A1 publication Critical patent/WO2012011250A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
    • G03B33/06—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film by additive-colour projection apparatus
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
    • G03B33/10—Simultaneous recording or projection
    • G03B33/12—Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/02—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes by tracing or scanning a light beam on a screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
    • H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion

Definitions

  • the present invention relates to an image display device, and more particularly to speckle noise countermeasures by switching the polarization direction of laser light.
  • Patent Document 1 uses a spatial polarization control element to perform polarization for each beam component of laser light. A technique for changing the direction is disclosed. This polarization control element has a first area (half-wave plate) and a second area (simple transmission plate), and these areas are alternately arranged in the radial direction of the laser. Of the P-polarized laser light incident on the polarization control element, the beam component that has passed through the first area changes to S-polarized light.
  • Patent Document 2 discloses a technique for changing the polarization direction of the laser light transmitted through the wavelength plate over time by rotating the half-wave plate with a motor. Thereby, speckle patterns of different polarization directions overlap with each other over time, and speckle noise is reduced.
  • the polarization direction of the laser light is different, the light transmission efficiency is different even in the same optical system. Therefore, for example, when displaying an image while switching between P-polarized light and S-polarized light at a predetermined cycle, even if the laser light source is driven with the same drive current, the brightness differs due to the difference in light transmission efficiency for each polarization direction. Periodic image flickering due to the difference can occur.
  • an object of the present invention is to effectively suppress flickering of an image caused by switching of the polarization direction while reducing speckle noise.
  • the present invention has a laser light source, an optical system, a polarization switching unit, and a laser control unit, and displays an image on the projection surface by projecting laser light onto the projection surface.
  • An image display device is provided.
  • the laser light source emits laser light with an optical output corresponding to the drive current.
  • the optical system guides the laser light emitted from the laser light source and projects it onto the projection surface.
  • the polarization switching unit is provided in the optical path of the laser light up to the projection surface, and periodically switches the polarization direction of the laser light emitted from itself to the first polarization direction and the second polarization direction.
  • the laser control unit controls the laser light source in synchronization with the switching in the polarization switching unit.
  • the laser control unit determines a drive current corresponding to the gradation to be displayed according to the first drive current characteristic.
  • the laser control unit responds to the gradation to be displayed according to the second drive current characteristic different from the first drive current characteristic. Determine the drive current.
  • the first driving current characteristic and the second driving current characteristic are the light of the laser light emitted from the polarization switching unit regardless of the switching of the first polarization direction and the second polarization direction. It is preferable that the output is set to be constant at the same gradation.
  • a drive current correction unit that feedback-corrects the first drive current characteristic and the second drive current characteristic may be further provided.
  • the photodetector detects the amount of laser light emitted from the polarization switching unit, and the drive current correction unit keeps the target value constant regardless of switching between the first polarization mode and the second polarization mode. Thus, feedback correction may be performed.
  • the photodetector detects the amount of laser light emitted to the polarization switching unit, and the drive current correction unit detects whether the polarization direction of the laser light is the first polarization direction and the laser light.
  • the feedback correction may be performed while switching different target values depending on whether the polarization direction is the second polarization direction.
  • the present invention when periodically changing the polarization direction of the laser light, different drive current characteristics are used for each polarization direction with respect to the drive current supplied to the laser light source. Even if there is a difference in the light transmission efficiency in the optical system due to the difference in the polarization direction of the laser light, this difference can be absorbed by using different drive current characteristics. As a result, it is possible to effectively suppress flickering of an image due to periodic luminance changes while reducing speckle noise by switching the polarization direction.
  • Block diagram of the laser projector according to the first embodiment Characteristic diagram showing the relationship between drive current and optical output Block configuration diagram of a feedback correction system according to the first embodiment Explanatory drawing of the target value according to the first embodiment
  • Block diagram of a laser projector according to the second embodiment Block diagram of a feedback correction system according to the second embodiment Explanatory drawing of the target value concerning a 2nd embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram of the laser projector according to the present embodiment.
  • the laser projector 1 mainly includes laser light sources 2a to 2c, various optical elements 3 to 7 constituting an optical system serving as an optical path of the laser light, a photodetector 8, and various drive / control units 9 to 14. It is configured.
  • the laser projector 1 combines the laser light of each component of red, blue, and green, and projects it onto the projection surface A such as a screen or a wall, thereby displaying a color image corresponding to the video signal on the projection surface A. Since the laser projector 1 uses laser light with extremely high directivity, the laser projector 1 has an excellent advantage that focus adjustment according to the distance to the projection surface A is unnecessary.
  • the laser light sources 2a to 2c are driven independently from each other by a drive current supplied individually from the laser driver 14. As a result, laser light having a specific wavelength is emitted from the laser light source 2a, such as a blue component (B), a green component (G) from the laser light source 2b, and a red component (R) from the laser light source 2c.
  • the dichroic mirrors 3 and 4 synthesize only the laser light of each color component emitted from the laser light sources 2a to 2c by transmitting only the laser light of a specific wavelength and reflecting the other.
  • the blue and green laser beams emitted from the laser light sources 2a and 2b are combined in the dichroic mirror 3 on the upstream side of the optical path and then emitted to the dichroic mirror 4 on the downstream side of the optical path.
  • the This combined light is further combined with the red component laser light emitted from the laser light source 2c in the dichroic mirror 4 and emitted as the final color light to be targeted.
  • the emitted color light is incident on the polarization switching unit 6 through the lens 5.
  • the polarization switching unit 6 is provided in the optical path of the laser light up to the projection surface A. Under the control of the polarization switching control unit 12, the polarization direction of the laser light emitted from itself is changed to P polarization and S polarization. Switch.
  • the phase difference between the orthogonal components Ex (p) and Ex (s) of the electric field of light can be controlled by an AC control voltage as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-43788.
  • a liquid crystal element can be used.
  • An electrode is formed in the light receiving region of the liquid crystal element, and the birefringence and optical rotation are adjusted by applying a control voltage to the electrode.
  • the phase difference ⁇ is uniquely specified from the following formula by changing the birefringences n0 and ne by the control voltage.
  • the polarization switching unit 6 any known element can be used in addition to the liquid crystal element as described above.
  • it may be realized by moving a polarizing filter, a half-wave plate, or the like, or a Faraday element that rotates the polarization plane of incident light by a magnetic field of a permanent magnet may be used.
  • the polarization switching unit 6 may be disposed anywhere in the optical path up to the projection surface A.
  • the scanning mirror 7 reflects the color light emitted from the polarization switching unit 6 according to its own deflection angle (phase) and projects it onto the projection surface A.
  • This scanning mirror 7 has a two-dimensional degree of freedom corresponding to the horizontal direction X and the vertical direction Y of the projection surface A, and on the projection surface A by line sequential scanning corresponding to the two-dimensional displacement. An image is formed on.
  • This line-sequential scanning is performed continuously within one frame by repeating the laser spot p in one direction on a certain horizontal line on the projection surface A and returning the laser spot p in the reverse direction on the next horizontal line. Is called.
  • the principle of operation when the mirror is scanned by electromagnetic drive is generally as follows.
  • the mirror that reflects the laser light is attached to the substrate via two rotation axes that are orthogonal to each other.
  • a drive current flows through a horizontal scanning coil, an electromagnetic force is generated between the coil and a permanent magnet corresponding to the coil, and the mirror attached to the substrate swings along one rotating shaft by the electromagnetic force.
  • the reflected light of the scanning mirror 7 is incident on a photodetector 8 such as a photodiode disposed in the vicinity of the scanning mirror 7.
  • the light detector 8 detects the amount of laser light in the optical path up to the projection surface A, more specifically, the amount of laser light emitted from the polarization switching unit 6.
  • the amount of laser light detected by the photodetector 8 is fed back to the laser controller 13 as a light amount detection signal.
  • the scanning mirror driver 9 drives the scanning mirror 7 by supplying a driving current to the scanning mirror 7. At the same time, the scanning mirror driver 9 detects the current position (phase) of the scanning mirror 7. The detected position information is notified to the scanning mirror control unit 10 as a position detection signal.
  • the position of the scanning mirror 7 is detected by, for example, providing a twist sensor on the rotation shaft (two axes) connecting the mirror and the substrate, and detecting the twist angle of the rotation shaft in conjunction with the deflection angle of the mirror. Can be done. Further, the position of the scanning mirror 7 may be detected by arranging a light receiving element (photodiode or the like) in the vicinity of the scanning mirror 7 and detecting the position of the reflected light linked to the deflection angle of the mirror with the light receiving element. .
  • the scanning mirror control unit 10 controls the scanning mirror 7 so that the laser light incident on the scanning mirror 7 scans a predetermined image area at a predetermined frequency. This control is performed when the scanning mirror control unit 10 outputs a drive signal to the scanning mirror driver 9. Further, the scanning mirror control unit 10 generates a horizontal synchronization signal HSNC and a vertical synchronization signal VSNC based on the position detection signal from the scanning mirror driver 9 and outputs them to the video processing unit 11. The vertical synchronization signal VSNC is also output to the polarization switching control unit 12 because the polarization direction is switched in units of one frame.
  • the emission timings of the laser beams from the laser light sources 2a to 2c must be synchronized with the phase control of the scanning mirror 7, and horizontal / vertical synchronization signals HSNC and VSNC are used to achieve this synchronization. That is, in this laser projector 1, the scanning mirror 7 is mainly driven, and the laser light sources 2a to 2c are driven to synchronize with the driving of the scanning mirror 7 on the basis of internally generated horizontal / vertical synchronization signals HSNC and VSNC. Drive.
  • the polarization switching control unit 12 controls the polarization switching unit 6 so that the P polarization and the S polarization are switched for each frame based on the vertical synchronization signal VSNC. In addition, the polarization switching control unit 12 notifies the laser control 13 of the current polarization direction (P-polarized light, S-polarized light).
  • the video processing unit 11 writes an input video signal (video data) supplied from an external device into a frame buffer (not shown) at a timing specified by a synchronization signal supplied from the external device. Further, the video processing unit 11 sequentially reads the video data stored in the frame buffer at a timing defined by the horizontal / vertical synchronization signals HSNC and VSNC supplied from the scanning mirror control unit 10 and transfers them to the laser control unit 13. To do.
  • the laser control unit 13 determines a driving current for each pixel for each color component based on the video data sequentially transferred from the video processing unit 11.
  • Each of the laser light sources 2a to 2c is individually controlled and driven via the laser driver 14 based on the drive current set for each color component.
  • the determination of the drive current according to the gradation to be displayed is performed by referring to the drive current table in which the drive current value to be set for each gradation is described.
  • a feature of this embodiment is that a plurality of drive current tables are prepared, and different drive current tables are used for the P-polarization and S-polarization in the polarization switching unit 6.
  • the drive current table for P-polarized light and the drive current table for S-polarized light define different drive current characteristics.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the drive current I and the projection luminance L that has passed through the optical systems 3-7.
  • the laser light source 2 (subscript 2 indicates any one of 2a to 2c) is driven by a drive current Ip in order to display a certain gradation.
  • the optical system existing in the optical path downstream of the polarization switching unit 6 during P-polarization and S-polarization (in the case of FIG. 1) Since the light transmission efficiency of the scanning mirror 7) is different, the projection luminance L projected on the projection surface A is not constant.
  • the light transmission efficiency of S-polarized light is lower than that of P-polarized light. Therefore, the projection luminance for P-polarized light is Lp1, while that for S-polarized light is lower than Ls1 (Ls1 ⁇ Lp1). )become.
  • the drive current I may be increased or decreased in advance in anticipation of the luminance difference ⁇ L caused by the difference in light transmission efficiency.
  • the drive current during S-polarized light may be set to I1 ′ larger than I1. Then, if the drive currents I1 and I1 ′ are alternately switched in synchronization with the switching between the P-polarized light and the S-polarized light, flickering at the same gradation display can be effectively prevented.
  • the luminance difference ⁇ L between P-polarized light and S-polarized light when displaying the same gradation tends to increase as the drive current I increases, in other words, as the light output of the laser light source 2 increases. Therefore, it is only necessary to specify the characteristic of the luminance difference ⁇ L in all gradation regions through experiments, simulations, etc., and set the driving current characteristic so as to compensate for the variation in the luminance difference ⁇ L.
  • the characteristics shown in FIG. 2 relate to the case where P-polarized light has higher light transmission efficiency, but depending on the optical system, S-polarized light may be higher.
  • a typical method for changing the drive current characteristics between P-polarized light and S-polarized light is to prepare a plurality of drive current tables separately, but the equivalent is realized by the following method, for example. it can. Regardless of which method is used, regardless of the switching between the P-polarized light and the S-polarized light in the polarization switching unit 6 (that is, in any mode of P deflection and S deflection), the laser beam emitted from the polarization switching unit 6 The drive current characteristics are set so that the light output (projection luminance L) is constant at the same gradation.
  • a method using a basic table and a correction table For example, in the case of P-polarized light, the drive current Ip corresponding to the display gradation is determined with reference to the basic table, and in the case of S-polarized light, the correction table is corrected to this drive current Ip. The drive current Is is determined by adding or subtracting a value (a value corresponding to the display gradation).
  • Second Method of using drive current table and correction coefficient For example, in the case of P-polarized light, the drive current table is determined by referring to the drive current table, and in the case of S-polarized light, the correction coefficient k is added to this drive current Id. To determine the drive current Is.
  • the correction coefficient k may be a constant value for all gradations, or may be a variable value corresponding to the magnitude of the gradation.
  • (3) Method of using multiple types of calculation formulas for drive current For example, for P-polarized light, the drive current Ip corresponding to the display gradation is calculated using the calculation formula for P-polarized light. The drive current Is corresponding to the display gradation is calculated using mathematical formulas.
  • (4) Method of using drive current calculation formula and correction coefficient For example, in the case of P-polarized light, the drive current Ip corresponding to the display gradation is determined using the drive current calculation formula. The drive current Is is determined by multiplying the correction coefficient k.
  • the correction coefficient k may be a constant value for all gradations, or may be a variable value corresponding to the magnitude of the gradation.
  • Method of using table and calculation formula together As a variation of the above (1) to (4), the table and calculation formula may be combined as appropriate.
  • FIG. 3 is a block diagram of a feedback correction system mainly composed of the laser controller 13.
  • This feedback correction system is mainly composed of a differentiator 13a, a drive current correction unit 13b, a selector 13c, and drive current tables 13d and 13e.
  • the differentiator 13a calculates the difference between the light amount (actual light output) of the laser light detected by the light detector 8 and a preset target value.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of target values according to the present embodiment.
  • the light amount after P polarization and the light amount after S polarization emitted from the polarization switching unit 6 are detected by the photodetector 8. Since these light amounts substantially correspond to the projection luminance L, a desired projection luminance L (a constant value) in the display gradation may be set as a target value regardless of whether it is P-polarized light or S-polarized light. .
  • the drive current correction unit 13b calculates a drive current correction value so that the difference calculated by the differentiator 13a becomes 0, in other words, the actual light output approaches the target value.
  • the selector 13c selects either the S-polarization drive current table 13d or the P-polarization drive current table 13e based on the polarization direction (P-polarization, S-polarization) notified from the polarization switching control unit 12. As a result, regarding the correction value calculated for the S-polarized light, the selector 13c selects the S-polarization drive current table 13d, and the description content of the table 13d is corrected.
  • the selector 13c selects the P-polarization drive current table 13e, and the description content of the table 13e is corrected.
  • the selector 13c selects the P-polarization drive current table 13e, and the description content of the table 13e is corrected.
  • the polarization switching unit 6 since the polarization switching unit 6 periodically switches the polarization direction of the laser light to P-polarized light and S-polarized light, speckle patterns having low correlation with each other overlap each other over time. Noise can be reduced.
  • different drive current characteristics are used for each polarization direction with respect to the drive current supplied to the laser light sources 2a to 2c. As a result, even if there is a difference in light transmission efficiency in the optical system due to the difference in the polarization direction of the laser light, this difference can be absorbed by using different drive current characteristics. As a result, it is possible to effectively suppress flickering of an image due to periodic luminance changes while reducing speckle noise by switching the polarization direction.
  • FIG. 5 is a block diagram of the laser projector according to the present embodiment.
  • a feature of the present embodiment is that a photodetector 8 that detects the amount of laser light in the optical path of the optical system is disposed in front of the polarization switching unit 6, that is, in the vicinity of the dichroic mirror 4. The amount of laser light incident on the laser beam (laser light before polarization) is detected. Since the rest is the same as that of the first embodiment described above, the same reference numerals as those in FIG.
  • FIG. 6 is a block configuration diagram of a feedback correction system mainly including the laser control unit 13.
  • a selector 13f controlled by the polarization switching control unit 12 is provided in the preceding stage of the subtractor 13a to select an S-polarization target value and a P-polarization target value.
  • feedback correction is performed while switching between different target values depending on whether the polarization direction of the laser beam is P-polarized light or S-polarized light. Since the rest is the same as that of the first embodiment described above, the same reference numerals as those in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the target value according to the present embodiment.
  • the light amount of the laser light before entering the polarization switching unit 6 is detected by the photodetector 8.
  • the photodetector 8 As shown in FIG. 2, when the P-polarized light has higher light transmission efficiency, it is necessary to increase the drive current for S-polarized light in anticipation of the decrease in the luminance difference ⁇ L described above. Therefore, different target values are set individually for S-polarized light and P-polarized light. Each target value may be set so as to specify the characteristic of the luminance difference ⁇ L in all gradation regions through experiments, simulations, etc., and to compensate for the variation in the luminance difference ⁇ L.
  • the speckle noise is reduced by switching the polarization direction, and the flicker of the image due to the periodic luminance change is effectively suppressed. it can.
  • the light output varies due to the temperature rise of the laser light sources 2a to 2c, it is possible to effectively cope with the variation while distinguishing between the P-polarized light and the S-polarized light.
  • the color laser projector has been described.
  • the present invention can also be applied to a monochrome laser projector.
  • the scanning means is not limited to the scanning mirror.
  • DMD Digital Micromirror Device
  • LCOS Liquid A known material such as “crystal on silicon” may be substituted.
  • a display device that does not include the scanning unit, that is, one that displays gradation on the projection plane A with one pixel may be used.
  • the present invention projects an image (including one composed of one pixel) on a projection surface by projecting laser light onto the projection surface in gradation.
  • the present invention can be widely applied to various image display devices.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

スペックルノイズの低減を図りつつ、偏光方向の切り替えによって生じる画像のチラツキを有効に抑制する。 偏光切替部６は、投射面Ａに至るまでのレーザ光の光路中に設けられ、自己から出射されるレーザ光の偏光方向をＰ偏光およびＳ偏光に周期的に切り替える。レーザ制御部１３は、偏光切替部６における切り替えと同期してレーザ光源２ａ～２ｃを制御するとともに、レーザ光の偏光方向がＰ偏光である場合には、Ｐ偏光用の駆動電流特性にしたがって、表示すべき階調に応じた駆動電流を決定する。また、レーザ制御部１３は、レーザ光の偏光方向がＳ偏光である場合には、Ｐ偏光用の駆動電流特性にしたがって、表示すべき階調に応じた駆動電流を決定する。

Description

画像表示装置
　本発明は、画像表示装置に係り、特に、レーザ光の偏光方向の切り替えによるスペックルノイズ対策に関する。
　レーザ光を用いた画像表示装置では、レーザ光固有のコヒーレンス性（可干渉性）に起因して、スペックルノイズと呼ばれる微小な斑点状のチラツキが問題となる。このスペックルノイズを低減するために、従来から様々な手法が提案されているが、その一つとして、特許文献１には、空間的偏光制御素子を用いて、レーザ光のビーム成分毎に偏光方向を相違させる手法が開示されている。この偏光制御素子は、第１のエリア（１／２波長板）と、第２のエリア（単なる透過板）とを有し、これらのエリアはレーザの径方向に交互に配置されている。偏光制御素子に入射したＰ偏光されたレーザ光のうち、第１のエリアを通過したビーム成分はＳ偏光に変化する。これに対して、第２のエリアを通過したビーム成分は、偏光することなくＰ偏光のまま出射される。これにより、偏光制御素子を通過したレーザ光は、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在することになる。Ｐ偏光およびＳ偏光の双方のスペックルパターンは互いの相関性が低いので、これらを重ね合わせることによって、スペックルノイズの低減を図ることができる。また、特許文献２には、１／２波長板をモータで回転させることによって、この波長板を透過したレーザ光の偏光方向を経時的に変化させる手法か開示されている。これにより、異なる偏光方向のスペックルパターンが経時的に重なり合って、スペックルノイズが低減される。
特開２００６－４７４２１号公報 特開２００６－９１４７１号公報
　ところで、レーザ光の偏光方向が異なると、同じ光学系であっても光伝達効率が異なる。そのため、例えばＰ偏光とＳ偏光とを所定の周期で切り替えながら画像を表示する場合、同じ駆動電流でレーザ光源を駆動しても、偏光方向毎の光伝達効率の相違から輝度が異なり、この輝度差に起因した周期的な画像のチラツキが生じ得る。
　そこで、本発明の目的は、スペックルノイズの低減を図りつつ、偏光方向の切り替えによって生じる画像のチラツキを有効に抑制することである。
　かかる課題を解決すべく、本発明は、レーザ光源と、光学系と、偏光切替部と、レーザ制御部とを有し、レーザ光を投射面に投影することによって、投射面上に画像を表示する画像表示装置を提供する。レーザ光源は、駆動電流に応じた光出力でレーザ光を出射する。光学系は、レーザ光源によって出射されたレーザ光を導いて、投射面に投影する。偏光切替部は、投射面に至るまでのレーザ光の光路中に設けられ、自己から出射されるレーザ光の偏光方向を第１の偏光方向および第２の偏光方向に周期的に切り替える。レーザ制御部は、偏光切替部における切り替えと同期してレーザ光源を制御する。レーザ制御部は、レーザ光の偏光方向が第１の偏光方向である場合には、第１の駆動電流特性にしたがって、表示すべき階調に応じた駆動電流を決定する。また、レーザ制御部は、レーザ光の偏光方向が第２の偏光方向である場合には、第１の駆動電流特性とは異なる第２の駆動電流特性にしたがって、表示すべき階調に応じた駆動電流を決定する。
　ここで、本発明において、第１の駆動電流特性および第２の駆動電流特性は、第１の偏光方向および第２の偏光方向の切り替えに関わりなく、偏光切替部から出射されたレーザ光の光出力が同一階調時に一定になるように設定されることが好ましい。
　また、本発明において、投射面に至るまでの光路におけるレーザ光の光量を検出する光検出器と、光検出器によって検出されたレーザ光の光量が予め設定された目標値に近づくように、第１の駆動電流特性および第２の駆動電流特性をフィードバック補正する駆動電流補正部とをさらに設けてもよい。この場合、光検出器は、偏光切替部から出射されたレーザ光の光量を検出し、駆動電流補正部は、第１の偏光モードおよび第２の偏光モードの切り替えに関わりなく、目標値を一定にして、フィードバック補正を行ってもよい。また、これに代えて、光検出器は、偏光切替部に出射するレーザ光の光量を検出し、駆動電流補正部は、レーザ光の偏光方向が第１の偏光方向である場合と、レーザ光の偏光方向が第２の偏光方向である場合とで、互いに異なる目標値を切り替えながら、フィードバック補正を行ってもよい。
　本発明によれば、レーザ光の偏光方向を周期的に変える際、レーザ光源に供給される駆動電流に関して、偏光方向毎に異なる駆動電流特性が用いられる。レーザ光の偏光方向の違いに起因して、光学系における光伝達効率に違いがあっても、異なる駆動電流特性を用いることで、この違いを吸収することが可能になる。その結果、偏光方向の切り替えによるスペックルノイズの低減を図りつつ、周期的な輝度変化に起因した画像のチラツキを有効に抑制できる。
第１の実施形態に係るレーザプロジェクタのブロック構成図 駆動電流と光出力との関係を示す特性図 第１の実施形態に係るフィードバック補正系のブロック構成図 第１の実施形態に係る目標値の説明図 第２の実施形態に係るレーザプロジェクタのブロック構成図 第２の実施形態に係るフィードバック補正系のブロック構成図 第２の実施形態に係る目標値の説明図
（第１の実施形態）
　図１は、本実施形態に係るレーザプロジェクタのブロック構成図である。このレーザプロジェクタ１は、レーザ光源２ａ～２ｃと、レーザ光の光路となる光学系を構成する各種の光学素子３～７と、光検出器８と、各種の駆動・制御ユニット９～１４を主体に構成されている。レーザプロジェクタ１は、赤青緑の各成分のレーザ光を合成した上で、スクリーンや壁などの投射面Ａに投影することによって、映像信号に応じたカラー画像を投射面Ａ上に表示する。レーザプロジェクタ１は、指向性が極めて高いレーザ光を利用しているため、投射面Ａまでの距離に応じたフォーカス調整が不要といった優れた利点を有している。
　それぞれのレーザ光源２ａ～２ｃは、レーザドライバ１４から個別に供給される駆動電流によって互いに独立して駆動する。これによって、レーザ光源２ａからは青成分（Ｂ）、レーザ光源２ｂからは緑成分（Ｇ）、レーザ光源２ｃからは赤成分（Ｒ）といった如く、特定の波長のレーザ光が出射される。ダイクロックミラー３，４は、特定波長のレーザ光のみを透過し、それ以外を反射することによって、レーザ光源２ａ～２ｃから出射された各色成分のレーザ光を合成する。具体的には、レーザ光源２ａ，２ｂから出射された青成分および緑成分のレーザ光は、光路上流側のダイクロックミラー３において合成された上で、光路下流側のダイクロックミラー４に出射される。この合成光は、ダイクロックミラー４においてレーザ光源２ｃから出射された赤成分のレーザ光と更に合成され、目標となる最終的なカラー光として出射される。出射されたカラー光は、レンズ５を介して、偏光切替部６に入射される。
　偏光切替部６は、投射面Ａに至るまでのレーザ光の光路中に設けられ、偏光切替制御部１２の制御下で、自己から出射されるレーザ光の偏光方向をＰ偏光およびＳ偏光に周期的に切り替える。偏光切替部６としては、例えば特開平８－４３７８８号公報に開示されているような、交流の制御電圧によって光の電界の直交成分Ｅｘ（ｐ），Ｅｘ（ｓ）間の位相差を制御可能な液晶素子を用いることができる。この液晶素子の受光領域には、電極が形成されており、この電極に制御電圧を印加することで複屈折率や旋光性が調整される。位相差ΔΦは、制御電圧によって複屈折率ｎ0，ｎeを変化させることによって、以下の数式から一義的に特定される。
（数式１）
　Δφ＝２π／λ・（ｎe －ｎ0 ）・ｌ
　ｎe：異常屈折率
　ｎ0：常屈折率
　ｌ：結晶厚さ
　λ：光の波長
　また、偏光切替部６としては、上述したような液晶素子以外にも、任意の公知の素子を用いることができる。例えば、偏光フィルタや１／２波長板等の移動によって実現してもよいし、永久磁石の磁界によって入射光の偏光面を回転させるファラデー素子を用いてもよい。なお、偏光切替部６は、投射面Ａに至るまでの光路中であれば、どこに配置してもよい。
　走査ミラー７は、偏光切替部６から出射されたカラー光を、自己の振れ角（位相）に応じて反射して投射面Ａ上に投射する。この走査ミラー７は、投射面Ａの水平方向Ｘおよび垂直方向Ｙに対応した二次元的な自由度を有しており、その二次元的な変位に対応した線順次走査によって、投射面Ａ上に画像を形成する。この線順次走査は、投射面Ａ上におけるある水平ラインで一方向にレーザスポットｐを進め、次の水平ラインで逆方向にレーザスポットｐを戻すことの繰り返しによって、１フレーム内で連続して行われる。走査ミラー７には、その駆動の仕方に応じていくつかのタイプが存在し、いずれを用いてもよい。このタイプは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いたものが容易に入手可能であり、装置全体の小型化、低消費電力化および処理の高速化を図る上で有利である。ミラーの走査を電磁駆動にて行う場合の動作原理は、概ね以下の通りである。レーザ光を反射するミラーは、互いに直交する２つの回転軸を介して基板に取り付けられている。水平走査用のコイルに駆動電流が流れた場合、このコイルに対応した永久磁石との間に電磁力が生じ、この電磁力によって、基板に取り付けられたミラーが一方の回転軸に沿って揺動する（水平走査）。また、垂直走査用のコイルに駆動電流が流れた場合、このコイルに対応した別の永久磁石との間に電磁力が生じ、この電磁力によって、基板に取り付けられたミラーが他方の回転軸に沿って揺動する（垂直走査）。水平／垂直走査用の駆動電流は、ミラーの寸法、材料の密度、固さ等によって特定される固有の共振周波数を有しており、この共振周波数でミラーを二次元的に変位させることによって、最も大きな振れ角でミラーが連続的に振動する。なお、電磁駆動型ミラーの詳細については、特開２００９－２５８３２１号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。また、電磁駆動型走査ミラーの中には、水平走査のみを共振周波数駆動にて行い、垂直走査についてはＤＣ駆動（電流のレベルによって位相を制御するもの）にて行うタイプも存在し、このタイプを走査ミラー７として用いてもよい。
　また、走査ミラー７の反射光は、走査ミラー７の近傍に配置されたフォトダイオード等の光検出器８に入射される。光検出器８は、投射面Ａに至るまでの光路におけるレーザ光の光量、より具体的には、偏光切替部６から出射されたレーザ光の光量を検出する。光検出器８によって検出されたレーザ光の光量は、光量検出信号としてレーザ制御部１３にフィードバックされる。
　走査ミラードライバ９は、走査ミラー７に駆動電流を供給することによって、走査ミラー７を駆動させる。それとともに、走査ミラードライバ９は、走査ミラー７の現在の位置（位相）を検出する。この検出された位置情報は、位置検出信号として走査ミラー制御部１０に通知される。走査ミラー７の位置検出は、例えば、上述したミラーと基板の間を連結する回転軸（二軸）にねじれセンサを設け、ミラーの振れ角と連動する回転軸のねじれ角をねじれセンサで検出することによって、行うことができる。また、走査ミラー７の近傍に受光素子（フォトダイオード等）を配置し、ミラーの振れ角と連動する反射光の位置を受光素子で検出することによって、走査ミラー７の位置を検出してもよい。
　走査ミラー制御部１０は、走査ミラー７に入射されるレーザ光が所定の画像領域を所定の周波数で走査するように、走査ミラー７を制御する。この制御は、走査ミラー制御部１０が走査ミラードライバ９に駆動信号を出力することによって行われる。また、走査ミラー制御部１０は、走査ミラードライバ９からの位置検出信号に基づいて、水平同期信号ＨＳＮＣおよび垂直同期信号ＶＳＮＣを生成し、これらを映像処理部１１に出力する。この垂直同期信号ＶＳＮＣは、偏光方向の切り替えを１フレーム単位で行う関係上、偏光切替制御部１２にも出力される。レーザ光源２ａ～２ｃからのレーザ光の出射タイミングは、走査ミラー７の位相制御と同期して行う必要があり、この同期を取るために水平／垂直同期信号ＨＳＮＣ，ＶＳＮＣが用いられる。すなわち、本レーザプロジェクタ１では、走査ミラー７の駆動が主体となり、内部生成された水平／垂直同期信号ＨＳＮＣ，ＶＳＮＣに基づいて、走査ミラー７の駆動と同期するようにレーザ光源２ａ～２ｃが従動的に駆動する。
　偏光切替制御部１２は、垂直同期信号ＶＳＮＣに基づいて、Ｐ偏光およびＳ偏光が１フレーム毎に切り替わるように偏光切替部６を制御する。また、偏光切替制御部１２は、現在の偏光方向（Ｐ偏光、Ｓ偏光）をレーザ制御１３に通知する。
　映像処理部１１は、外部装置から供給された入力映像信号（映像データ）を、外部装置から供給された同期信号によって規定されたタイミングで、図示しないフレームバッファに随時書き込む。また、映像処理部１１は、走査ミラー制御部１０から供給された水平／垂直同期信号ＨＳＮＣ，ＶＳＮＣによって規定されたタイミングで、フレームバッファに格納された映像データを順次読み出し、レーザ制御部１３に転送する。
　レーザ制御部１３は、映像処理部１１から順次転送された映像データに基づいて、それぞれの画素に関する駆動電流を色成分毎に決定する。それぞれのレーザ光源２ａ～２ｃは、色成分毎に設定された駆動電流に基づき、レーザドライバ１４を介して個別に制御・駆動される。ここで、表示すべき階調に応じた駆動電流の決定は、それぞれの階調で設定すべき駆動電流値が記述された駆動電流テーブルを参照することによって行われる。本実施形態の特徴は、この駆動電流テーブルを複数用意し、偏光切替部６におけるＰ偏光時とＳ偏光時とで異なる駆動電流テーブルを用いる点にある。Ｐ偏光用の駆動電流テーブルおよびＳ偏光用の駆動電流テーブルは、異なる駆動電流特性を規定している。以下、図２を参照しながら、この点について詳述する。
　図２は、駆動電流Ｉと、光学系３～７を経た投射輝度Ｌとの関係を示す特性図である。ある階調を表示するために、駆動電流Ｉpでレーザ光源２（添字２は２ａ～２ｃのいずれかを指す）を駆動させる場合について考える。この場合、レーザ光源２から出射されるレーザ光の光出力自体が一定であっても、Ｐ偏光時およびＳ偏光時では、偏光切替部６よりも光路下流に存在する光学系（図１の場合は走査ミラー７）の光伝達効率が異なるので、投射面Ａに投射される投射輝度Ｌは一定にはならない。図２の特性では、Ｐ偏光よりもＳ偏光の方が光伝達効率が低いので、Ｐ偏光時の投射輝度がＬp1であるのに対して、S偏光時はそれよりも低いＬs1（Ｌs1＜Ｌp1）になる。その結果、Ｐ偏光およびＳ偏光を１フレーム毎に切り替える場合、これらの輝度差ΔＬに応じた画像のチラツキが１フレーム周期で発生することになる。このようなチラツキを防止するためには、光伝達効率の違いに起因した輝度差ΔＬを見越した上で駆動電流Ｉを予め増減させておけばよい。すなわち、Ｓ偏光時にＰ偏光時と同様の投射輝度Ｌp1を確保するのであれば、Ｓ偏光時の駆動電流をＩ1よりも大きなＩ1'にすればよい。そして、Ｐ偏光およびＳ偏光の切り替えと同期して、駆動電流Ｉ1，Ｉ1'を交互に切り替えれば、同一階調表示時におけるチラツキを有効に防止することができる。
　一般に、同一階調を表示する際におけるＰ偏光およびＳ偏光の輝度差ΔＬは、駆動電流Ｉが大きくなるほど、換言すれば、レーザ光源２の光出力が大きくなるほど増大する傾向がある。したがって、実験やシミュレーション等を通じて全階調領域における輝度差ΔＬの特性を特定し、この輝度差ΔＬの変動を補償するような駆動電流特性を設定すればよい。なお、図２に示した特性は、Ｐ偏光の方が光伝達効率が高い場合に関するが、光学系によってはＳ偏光の方が高い場合もある。
　Ｐ偏光およびＳ偏光で駆動電流特性を変える手法としては、典型的には、複数の駆動電流テーブルを別個に用意しておく手法が挙げられるが、これと等価なことは例えば以下の手法でも実現できる。いずれの手法を用いても、偏光切替部６におけるＰ偏光およびＳ偏光の切り替えに関わりなく（すなわち、Ｐ偏向とＳ偏向のいずれのモードにおいても）、偏光切替部６から出射されたレーザ光の光出力（投射輝度Ｌ）が同一階調時に一定になるように、駆動電流特性が設定される。
（駆動電流特性の設定手法）
（１）基本テーブルおよび補正テーブルを用いる手法
　例えばＰ偏光時は、基本テーブルを参照して、表示階調に対応する駆動電流Ｉpを決定し、Ｓ偏光時には、この駆動電流Ｉpに補正テーブルの補正値（表示階調に対応する値）を加減算することによって、駆動電流Ｉsを決定する。
（２）駆動電流テーブルおよび補正係数を用いる方法
　例えばＰ偏光時には、駆動電流テーブルを参照して、表示階調に対応する駆動電流Ｉpを決定し、Ｓ偏光時には、この駆動電流Ｉdに補正係数ｋを乗じることによって、駆動電流Ｉsを決定する。補正係数ｋは、すべての階調で一定値であってもよいし、階調の大小に応じた可変値であってもよい。
（３）駆動電流の算出式を複数種用いる方法
　例えばＰ偏光時は、Ｐ偏光用の算出式を用いて、表示階調に対応する駆動電流Ｉpを算出し、Ｓ偏光時には、Ｓ偏光用の数式を用いて、表示階調に対応する駆動電流Ｉsを算出する。
（４）駆動電流の算出式および補正係数を用いる方法
　例えばＰ偏光時には、駆動電流の算出式を用いて、表示階調に対応する駆動電流Ｉpを決定し、Ｓ偏光時には、この駆動電流Ｉdに補正係数ｋを乗じることによって、駆動電流Ｉsを決定する。補正係数ｋは、すべての階調で一定値であってもよいし、階調の大小に応じた可変値であってもよい。
（５）テーブルと算出式を併用する方法
　上記（１）～（４）のバリエーションとして、テーブルおよび算出式を適宜組み合わせてもよい。
　また、レーザ制御部１３は、光検出器８によって検出されたレーザ光の光量（本実施形態では投射輝度Ｌに相当）に基づいて、各階調における投射輝度が安定するように、ＡＰＣ（Auto Power Control）と呼ばれる駆動電流のフィードバック補正をリアルタイムで行う。図３は、レーザ制御部１３を主体としたフィードバック補正系のブロック構成図である。このフィードバック補正系は、差分器１３ａと、駆動電流補正部１３ｂと、セレクタ１３ｃと、駆動電流テーブル１３ｄ，１３ｅとを主体に構成されている。差分器１３ａは、光検出器８によって検出されたレーザ光の光量（実光出力）と、予め設定された目標値との差分を算出する。図４は、本実施形態に係る目標値の説明図である。本実施形態では、偏光切替部６から出射されたＰ偏光後の光量およびＳ偏光後の光量が光検出器８によって検出される。これらの光量は投射輝度Ｌに実質的に相当するので、Ｐ偏光およびＳ偏光のどちらであるかに関わりなく、その表示階調における所望の投射輝度Ｌ（一定値）を目標値にすればよい。
　駆動電流補正部１３ｂは、差分器１３ａによって算出された差分が０になるように、換言すれば、実光出力が目標値に近づくように、駆動電流の補正値を算出する。セレクタ１３ｃは、偏光切替制御部１２から通知された偏光方向（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に基づいて、Ｓ偏光用駆動電流テーブル１３ｄおよびＰ偏光用駆動電流テーブル１３ｅのいずれかを選択する。これによって、Ｓ偏光に関して算出された補正値に関しては、セレクタ１３ｃによってＳ偏光用駆動電流テーブル１３ｄが選択され、このテーブル１３ｄの記述内容が補正される。一方、Ｐ偏光に関して算出された補正値に関しては、セレクタ１３ｃによってＰ偏光用駆動電流テーブル１３ｅが選択され、このテーブル１３ｅの記述内容が補正される。これにより、レーザ光源２ａ～２ｃの温度上昇によって光出力に変動が生じても、Ｐ偏光およびＳ偏光を区別しながら、その変動に有効に対応することができる。なお、このようなＡＰＣの詳細については、特開２００６－３３２３４５号公報や、本出願人が既に提案した特開２０１０－１４８６０号公報に開示されているので、必要ならば参照されたい。
　このように、本実施形態によれば、偏光切替部６においてレーザ光の偏光方向をＰ偏光およびＳ偏光に周期的に切り替えることで、互いに相関の低いスペックルパターンが経時的に重なり合うので、スペックルノイズの低減を図ることができる。その際、レーザ光源２ａ～２ｃに供給される駆動電流に関して、偏光方向毎に異なる駆動電流特性が用いられる。これにより、レーザ光の偏光方向の違いに起因して、光学系における光伝達効率に違いがあっても、異なる駆動電流特性を用いることで、この違いを吸収することが可能になる。その結果、偏光方向の切り替えによるスペックルノイズの低減を図りつつ、周期的な輝度変化に起因した画像のチラツキを有効に抑制できる。
（第２の実施形態）
　図５は、本実施形態に係るレーザプロジェクタのブロック構成図である。本実施形態の特徴は、光学系の光路におけるレーザ光の光量を検出する光検出器８を、偏光切替部６の前に配置、すなわちダイクロックミラー４の近傍に配置して、偏光切替部６に入射するレーザ光（偏光前のレーザ光）の光量を検出する点にある。なお、それ以外については、上述した第１の実施形態と同様なので、図１と同様の符号を付して、ここでの説明を省略する。
　図６は、レーザ制御部１３を主体としたフィードバック補正系のブロック構成図である。図３に示した構成と異なる点は、偏光切替制御部１２によって制御されるセレクタ１３ｆを減算器１３ａの前段に設けて、Ｓ偏光用目標値とＰ偏光用目標値とを選択する点である。この場合、レーザ光の偏光方向がＰ偏光である場合と、これがＳ偏光である場合とで、互いに異なる目標値に切り替わりながら、フィードバック補正が行われる。なお、それ以外については、上述した第１の実施形態と同様なので、図３と同様の符号を付して、ここでの説明を省略する。
　図７は、本実施形態に係る目標値の説明の説明図である。本実施形態では、偏光切替部６に入射する前のレーザ光の光量が光検出器８によって検出される。図２に示したようにＰ偏光の方が光伝達効率が高い場合、上述した輝度差ΔＬの低下分を見越して、Ｓ偏光用の駆動電流を大きくする必要がある。そのため、目標値はＳ偏光用とＰ偏光用とで異なる値を個別に設定する。それぞれの目標値は、実験やシミュレーション等を通じて全階調領域における輝度差ΔＬの特性を特定し、この輝度差ΔＬの変動を補償するように設定すればよい。
　このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様、偏光方向の切り替えによるスペックルノイズの低減を図りつつ、周期的な輝度変化に起因した画像のチラツキを有効に抑制できる。それとともに、レーザ光源２ａ～２ｃの温度上昇によって光出力に変動が生じても、Ｐ偏光およびＳ偏光を区別しながら、その変動に有効に対応することができる。
　なお、上述した各実施形態では、偏光切替部６におけるＰ偏光およびＳ偏光の切り替えを、１フレーム単位で行うケースについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１画素単位、１水平ライン単位、１エリア単位といった如く、任意の周期で行えばよい。また、Ｐ偏光およびＳ偏光の切り替えは、１：１の割合で行うことが一般的であると考えられるが、必ずしも均等の割合で行う必要はない。
　また、上述した各実施形態では、カラーレーザプロジェクタについて説明したが、本発明は、モノクロレーザプロジェクタに対しても適用可能である。また、走査手段は走査ミラーに限定されるものではなく、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）やＬＣＯＳ(Liquid
crystal on silicon)といった公知のものを代用してもよい。また、本発明の本質に鑑みると、走査手段を有するか否かは関係なく、走査手段を備えない表示装置、すなわち投射面Ａに１画素を階調表示するものであってもよい。
　以上のように、本発明は、レーザプロジェクタに代表されるように、レーザ光を投射面に投影することによって、投射面上に画像（１画素によって構成されたものも含む）を階調表示する各種の画像表示装置に対して、広く適用できる。
　１　レーザプロジェクタ
　２ａ～２ｃ　レーザ光源
　３，４　ダイクロックミラー
　５　レンズ
　６　偏光切替部
　７　走査ミラー
　８　光検出器
　９　走査ミラードライバ
　１０　走査ミラー制御部
　１１　映像処理部
　１２　偏光切替制御部
　１３　レーザ制御部
　１３ａ　差分器
　１３ｂ　駆動電流補正部
　１３ｃ，１３ｆ　セレクタ
　１３ｄ　Ｓ偏光用駆動電流テーブル
　１３ｅ　Ｐ偏光用駆動電流テーブル
　１４　レーザドライバ
 

Claims (5)

  1. 　レーザ光を投射面に投影することによって、前記投射面上に画像を表示する画像表示装置において、
    　駆動電流に応じた光出力でレーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源によって出射された前記レーザ光を導いて、前記投射面に投影する光学系と、
    　前記投射面に至るまでの前記レーザ光の光路中に設けられ、自己から出射される前記レーザ光の偏光方向を第１の偏光方向および第２の偏光方向に周期的に切り替える偏光切替部と、
    　前記偏光切替部における前記切り替えと同期して前記レーザ光源を制御するとともに、前記レーザ光の偏光方向が前記第１の偏光方向である場合には、第１の駆動電流特性にしたがって、表示すべき階調に応じた前記駆動電流を決定し、前記レーザ光の偏光方向が前記第２の偏光方向である場合には、前記第１の駆動電流特性とは異なる第２の駆動電流特性にしたがって、前記表示すべき階調に応じた前記駆動電流を決定するレーザ制御部と
    を有することを特徴とする画像表示装置。
  2. 　前記第１の駆動電流特性および前記第２の駆動電流特性は、前記第１の偏光方向および前記第２の偏光方向の切り替えに関わりなく、前記偏光切替部から出射された前記レーザ光の光出力が同一階調時に一定になるように設定されることを特徴とする請求項１に記載された画像表示装置。
  3. 　前記投射面に至るまでの光路における前記レーザ光の光量を検出する光検出器と、
    　前記光検出器によって検出された前記レーザ光の光量が予め設定された目標値に近づくように、前記第１の駆動電流特性および前記第２の駆動電流特性をフィードバック補正する駆動電流補正部と
    をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載された画像表示装置。
  4. 　前記光検出器は、前記偏光切替部から出射された前記レーザ光の光量を検出し、
    　前記駆動電流補正部は、前記第１の偏光モードおよび前記第２の偏光モードの切り替えに関わりなく、前記目標値を一定にして、前記フィードバック補正を行うことを特徴とする請求項３に記載された画像表示装置。
  5. 　前記光検出器は、前記偏光切替部に入射する前記レーザ光の光量を検出し、
    　前記駆動電流補正部は、前記レーザ光の偏光方向が前記第１の偏光方向である場合と、前記レーザ光の偏光方向が前記第２の偏光方向である場合とで、互いに異なる前記目標値を切り替えながら、前記フィードバック補正を行うことを特徴とする請求項３に記載された画像表示装置。
     
PCT/JP2011/003966 2010-07-23 2011-07-11 画像表示装置 WO2012011250A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/811,476 US9791711B2 (en) 2010-07-23 2011-07-11 Image display device
EP11809426.7A EP2597505B1 (en) 2010-07-23 2011-07-11 Image display device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010166211A JP5609369B2 (ja) 2010-07-23 2010-07-23 画像表示装置
JP2010-166211 2010-07-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012011250A1 true WO2012011250A1 (ja) 2012-01-26

Family

ID=45496684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/003966 WO2012011250A1 (ja) 2010-07-23 2011-07-11 画像表示装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9791711B2 (ja)
EP (1) EP2597505B1 (ja)
JP (1) JP5609369B2 (ja)
TW (1) TW201224520A (ja)
WO (1) WO2012011250A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014103462A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 株式会社Ｊｖｃケンウッド 画像表示装置、画像表示方法及びプログラム
US9791711B2 (en) 2010-07-23 2017-10-17 Funai Electric Co., Ltd. Image display device

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014010409A (ja) * 2012-07-02 2014-01-20 Ricoh Co Ltd 投射型ディスプレイ装置
JP6119201B2 (ja) * 2012-11-08 2017-04-26 ソニー株式会社 制御装置、制御方法、駆動装置、及び電子機器
JP6286825B2 (ja) * 2013-01-04 2018-03-07 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター及びその制御方法
US9769439B2 (en) 2013-01-04 2017-09-19 Seiko Epson Corporation Projector and method for controlling the same the same that adjust light source output based on a corrected detected light brightness
CN104460196A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 光宝科技股份有限公司 投影模块
CA2956844A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Mtt Innovation Incorporated Multiple-laser light source
CN107107809B (zh) 2014-12-25 2019-10-01 株式会社小糸制作所 点亮电路及车辆用灯具
WO2016167250A1 (ja) * 2015-04-17 2016-10-20 株式会社小糸製作所 車両用灯具
US9961333B1 (en) * 2016-06-10 2018-05-01 X Development Llc System and method for light field projection
US9891516B1 (en) 2016-08-23 2018-02-13 X Development Llc Methods for calibrating a light field projection system
US10091496B2 (en) 2016-11-28 2018-10-02 X Development Llc Systems, devices, and methods for calibrating a light field projection system
US11156836B2 (en) 2017-10-25 2021-10-26 Google Llc Free space multiple laser diode module with fast axis collimator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0843788A (ja) 1994-07-29 1996-02-16 Fujitsu Ltd 偏光制御装置及び偏光制御方法
JP2006047421A (ja) 2004-07-30 2006-02-16 Canon Inc 表示光学系および画像投射装置
JP2006091471A (ja) 2004-09-24 2006-04-06 Sony Corp 光出射装置及び表示装置
JP2006332345A (ja) 2005-05-26 2006-12-07 Sumitomo Electric Ind Ltd オートパワーコントロール回路およびレーザダイオード制御方法
JP2008309827A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Panasonic Corp 光遅延発生装置およびそれを用いた投射型画像表示装置
JP2009258321A (ja) 2008-04-16 2009-11-05 Funai Electric Co Ltd レーザプロジェクタ
JP2010014860A (ja) 2008-07-02 2010-01-21 Funai Electric Co Ltd 画像表示装置および画像表示方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0163077B1 (ko) * 1993-12-27 1999-01-15 사또오 후미오 표시장치
WO2005062114A1 (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ２次元画像表示装置
US7357513B2 (en) * 2004-07-30 2008-04-15 Novalux, Inc. System and method for driving semiconductor laser sources for displays
JP4182032B2 (ja) * 2004-07-30 2008-11-19 キヤノン株式会社 表示光学系および画像投射装置
WO2007119723A1 (ja) * 2006-04-12 2007-10-25 Panasonic Corporation 画像表示装置
JP2008193057A (ja) * 2007-01-09 2008-08-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 波長変換装置および２次元画像表示装置
WO2009104392A1 (ja) * 2008-02-20 2009-08-27 パナソニック株式会社 光源装置、照明装置及び画像表示装置
KR20100009977A (ko) * 2008-07-21 2010-01-29 삼성전기주식회사 스페클 노이즈를 감소시키는 프로젝션 디스플레이 장치
JP2010145769A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Seiko Epson Corp 画像表示装置
US20100232005A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Microvision, Inc. Speckle Reduction in Display Systems Using Transverse Phase Modulation in A Non-Image Plane
WO2010116838A1 (ja) * 2009-04-09 2010-10-14 日本電気株式会社 投射型画像表示装置およびその制御方法
WO2011037039A1 (ja) * 2009-09-28 2011-03-31 コニカミノルタオプト株式会社 レーザー投射装置
TW201222009A (en) * 2010-05-21 2012-06-01 Corning Inc Systems and methods for reducing speckle using diffusing surfaces
US8585206B2 (en) * 2010-06-29 2013-11-19 Corning Incorporated Methods for operating scanning laser projectors to reduce speckle and image flicker
JP5609369B2 (ja) 2010-07-23 2014-10-22 船井電機株式会社 画像表示装置
US8567957B2 (en) * 2011-07-11 2013-10-29 Microvision, Inc. Active polarization switch for speckle reduction in laser projection sources

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0843788A (ja) 1994-07-29 1996-02-16 Fujitsu Ltd 偏光制御装置及び偏光制御方法
JP2006047421A (ja) 2004-07-30 2006-02-16 Canon Inc 表示光学系および画像投射装置
JP2006091471A (ja) 2004-09-24 2006-04-06 Sony Corp 光出射装置及び表示装置
JP2006332345A (ja) 2005-05-26 2006-12-07 Sumitomo Electric Ind Ltd オートパワーコントロール回路およびレーザダイオード制御方法
JP2008309827A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Panasonic Corp 光遅延発生装置およびそれを用いた投射型画像表示装置
JP2009258321A (ja) 2008-04-16 2009-11-05 Funai Electric Co Ltd レーザプロジェクタ
JP2010014860A (ja) 2008-07-02 2010-01-21 Funai Electric Co Ltd 画像表示装置および画像表示方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9791711B2 (en) 2010-07-23 2017-10-17 Funai Electric Co., Ltd. Image display device
WO2014103462A1 (ja) * 2012-12-28 2014-07-03 株式会社Ｊｖｃケンウッド 画像表示装置、画像表示方法及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US20130120714A1 (en) 2013-05-16
EP2597505A1 (en) 2013-05-29
US9791711B2 (en) 2017-10-17
JP5609369B2 (ja) 2014-10-22
EP2597505A4 (en) 2017-08-16
TW201224520A (en) 2012-06-16
EP2597505B1 (en) 2019-09-04
JP2012027267A (ja) 2012-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5609369B2 (ja) 画像表示装置
KR101713366B1 (ko) 이미지 투사 방법 및 장치
US7040760B2 (en) Liquid crystal projector
US8066382B2 (en) Stereoscopic projector with rotating segmented disk
US8220931B2 (en) Etendue reduced stereo projection using segmented disk
JP5482789B2 (ja) 投射型画像表示装置およびその制御方法
US9075246B2 (en) Image display device having laser light scanning with a variation in scanning speed
KR20130143599A (ko) 화상 표시 장치
JP2010107615A (ja) 画像投写装置
JP2010175907A (ja) 投射型表示装置及びその表示方法
JP2011215398A (ja) 画像表示装置
WO2012032740A1 (ja) 画像表示装置
JP6828477B2 (ja) 画像投影装置および画像投影装置の制御方法
JP5609370B2 (ja) 画像表示装置
JP2010217647A (ja) 画像形成装置
JP2010044309A (ja) レーザ画像投影装置
JP2012047926A (ja) レーザプロジェクタ
EP3866463A1 (en) Synchronization of mems projector slow axis mirror to input video frame rate
JP2010217646A (ja) 画像形成装置
JP5826685B2 (ja) レーザ用光学デバイス
JP6743528B2 (ja) 画像投影装置および画像投影装置の制御方法
JP2006201544A (ja) 画像表示装置、画像表示方法及び電子機器
JP2009237224A (ja) 投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11809426

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13811476

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011809426

Country of ref document: EP