JP2005274697A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成の簡易化と共に、輝度ムラを低減することが可能な映像表示装置を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ１が１次元方向に列をなして構成されるＬＥＤユニット１０からは、１ライン分の映像データに応じた光が所定の期間放出され、ほぼ平行状態でスクリーン１００に投射される。このため、スクリーン１００に表示される１ライン内での輝度ムラを充分低減することが可能となり、このようなラインを走査することで、輝度ムラの少ない画面が得られる。また、ＬＥＤ１自体が映像データに応じた光を発する光源となるので、装置構成を簡易化することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は映像表示装置に関し、特に、スクリーンの背面から映像を投影する映像表示装置に関する。

現在、パソコンやテレビジョンなどの映像をスクリーンに投影し、大画面で表示するプロジェクタ装置がある。このプロジェクタ装置としては、スクリーンの前面から映像を投影するものの他に、スクリーンの背面から映像を投影する背面投影型のものがある。

背面投影型のプロジェクタ装置では、一般に、光源から発生した光をミラーなどの光スイッチング素子を用いて透過させる。この時、映像信号に応じた光の透過量の変化、即ち光変調を行うことで、映像信号に応じた映像がスクリーンに投影される。

従来、光変調速度の向上と共に高コントラスト化を実現した画像表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この画像表示装置に用いる光スイッチング素子は、光源からの光を反射する反射面を有する反射部と、反射光の焦点付近に光の進行を阻害する阻害部を設けた光透過性部材とから構成される。そして、この光スイッチング素子を１次元上に配列し、さらに反射光を走査する走査機構を設けることで、画像表示装置が構成される。

上記の光スイッチング素子において、反射面が平面の際には、反射光が平行光線のまま光透過性部材に到達し、阻害部を除いて透過する。そして、反射面を静電気力などによって撓ませていくと透過量が減少し、終には反射光が光透過性部材で合焦する。この時の焦点付近には阻害部が設けられており、透過量はほぼ０に抑えられる。

このような光スイッチング素子では、非常に小さな撓みであっても効率的な動作がなされると共に、阻害部によってＯＦＦ時の透過量がほぼ０となる。従って、この光スイッチング素子を用いて光変調を行う画像表示装置では、光変調速度の向上と共に、高コントラストが実現される。
特開２００２−１４８５３０号公報（段落番号〔００１２〕、図６）

しかしながら、上記の画像表示装置では、映像をスクリーンに投影するための光源が必要となる。従って、装置内部に光源を配置するための空間や、強い光を放つ光源からの発熱を抑えるための放熱機構などが必要となり、装置構成が複雑になるという問題点があった。

また、１つの光源から放射状に放たれる光を光変調するため、スクリーンに投影される映像は中心から端になるほど暗くなり、輝度ムラが生じてしまうという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、装置構成の簡易化と共に、輝度ムラを低減することが可能な映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、スクリーンの背面から映像を投影する映像表示装置において、指向性を有し、映像信号に応じた光を放出する発光素子を１次元方向に配列してなる発光部と、前記発光部から放出された前記光を前記発光素子の配列方向に対して直交する方向に走査させる走査部と、を有することを特徴とする映像表示装置が提供される。

上記の構成によれば、映像信号に応じて発光部から放出された指向性を有する光が、走査部によって発光素子の配列方向に対して直行する方向に走査され、映像としてスクリーンに投影される。

本発明によれば、指向性を有し、映像信号に応じた光を放出する発光素子を１次元方向に配列して発光部を構成し、この発光部からの光を発光素子の配列方向に対して直行する方向に走査させることで、発光素子自体が映像信号に応じた光を発する光源となり、各発光素子からの光はほぼ平行となってスクリーンに投射されるため、装置構成の簡易化が可能であると共に、輝度ムラを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の映像表示装置の概略を示す側面図である。また、図２は、本実施の形態に用いるＬＥＤユニットの構造を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図である。

本実施の形態の映像表示装置は、映像を投影するためのスクリーン１００、及びスクリーン１００の背後に配置され、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１が１次元方向に配列されたＬＥＤユニット１０を有している。

ＬＥＤ１は、指向性を有し、自ら発光する発光素子として機能する。本実施の形態では、光の拡散を防ぐため、集光性の高いレンズを持ったものを使用する。なお、ＬＥＤ１はスクリーン１００上の１画素に対応しており、実際には、赤、緑、青の３原色（ＲＧＢ）に対応した各ＬＥＤによって構成される。

このＬＥＤ１は、例えば専用のドライバＩＣなどによって駆動され、階調などを示す映像データに応じて、輝度を変化させた光を放出する。なお、このドライバＩＣは、例えばＬＥＤユニット１０内部の駆動回路上に設けられており、例えばパルスなどを用いて、入力される映像データに応じた輝度でＬＥＤ１を点灯させる。

ＬＥＤユニット１０は、図２に示すように、本実施の形態ではＬＥＤ１が水平方向に列をなして構成される。なお、１ユニットを構成するＬＥＤ１の数は、例えば３２個など、スクリーン１００のサイズに応じて任意に決定することができる。

このような映像表示装置では、ＬＥＤユニット１０からは、１ライン分の映像データに応じた光が所定の期間放出される。この光は指向性を有しているため、光束状となってスクリーン１００に投射される。この時、各ＬＥＤ１から放出された光は、スポット状の画素となってスクリーン１００上に表示される。

このように、ＬＥＤ１を１次元方向に配列することで、各ＬＥＤ１から放出された光がほぼ平行状態でスクリーン１００に投射されるので、スクリーン１００に表示される１ライン内での輝度ムラを充分低減することができる。

次に、上記のように構成されるＬＥＤユニット１０に対する走査について説明する。
図３は、本実施の形態の映像表示装置の走査を説明するための側面図である。
図３に示すように、本実施の形態の映像表示装置は、ＬＥＤユニット１０をＬＥＤ１の配列方向と平行な回転軸のまわりに回転させることで、ＬＥＤユニット１０から放出される光をＬＥＤ１の配列方向と直交する方向に走査する。

まず、スクリーン１００にライン１が表示された後、ＬＥＤユニット１０からの光がライン２の位置に投射されるように、ＬＥＤユニット１０が所定の角度回転する。そして、回転が終了した瞬間、ライン２の映像データに対応した光がＬＥＤユニット１０から放出され、ライン２がスクリーン１００に表示される。このような動作を繰り返すことで、各ラインが垂直方向に走査され、スクリーン１００に映像として投影される。なお、このような走査は、本実施の形態では、ステッピングモータを備えた走査部によって行われる。この走査部の詳細については後述する。

図４は、本実施の形態の映像表示装置の画面構成例を示す図であり、（Ａ）は画面の正面図、（Ｂ）はＬＥＤユニットの走査の様子を示す側面図である。
図４に示すように、本実施の形態では、ＬＥＤユニット１０の走査によって、スクリーン１００上に縦横所定の画素を有する画面が構成される。なお、１画面を構成する画素数は、例えば横３２画素×縦１６画素など、スクリーン１００のサイズに応じて任意に決定することができる。この時、ＬＥＤユニット１０は、スクリーン１００に表示される各ラインに応じて段階的に回転し、それをフレーム毎に繰り返す。例えば１６ラインの画面であれば、各ラインに応じて１６段階回転する。

このようにして、上記のように輝度ムラが低減されたラインをＬＥＤユニット１０の回転によって走査することで、輝度ムラの少ない良好な画面を得ることができる。
次に、上記のように構成される映像表示装置の表示制御について説明する。

図５は、本実施の形態の映像表示装置の表示制御用回路の構成例を示す図である。
図５に示すように、本実施の形態の映像表示装置の表示制御用回路は、フレームメモリ１１１，１１２、ライト用アドレス発生器１１３、リード用アドレス発生器１１４、水平同期信号カウンタ１１５、セレクタ１１６，１１７、及び３ステートバッファ１１８，１１９を有している。

上記のように構成される表示制御用回路には、水平同期信号及び垂直同期信号と共に、例えば毎秒６０フレームの映像データがデータクロックに同期して入力される。なお、映像データは階調を示しており、所望の階調数に応じたビット幅を有している。

フレームメモリ１１１，１１２は、それぞれ１フレーム分の映像データを格納する機能を有しており、本実施の形態では、これらが交互に読み書きを行う。
ライト用アドレス発生器１１３及びリード用アドレス発生器１１４は、カウンタなどによって構成される。これらは、水平同期信号及び垂直同期信号によって決まる所定のタイミングに応じて、カウント動作の開始あるいは停止などを行う。カウント動作時には、データクロックに同期して、フレームメモリ１１１，１１２に映像データを書き込むためのライト用アドレス、及びフレームメモリ１１１，１１２に書き込まれた映像データを読み出すためのリード用アドレスをそれぞれ発生する。

水平同期信号カウンタ１１５は、水平同期信号をカウントし、フレーム毎にハイあるいはローを交互に出力する機能を有する。
セレクタ１１６，１１７は、水平同期信号カウンタ１１５からの出力に応じて、ライト用アドレスあるいはリード用アドレスのいずれかを選択する。そして、選択されたライト用アドレスあるいはリード用アドレスを、フレームメモリ１１１，１１２にそれぞれ送り出す。

３ステートバッファ１１８，１１９は、水平同期信号カウンタ１１５からの出力に応じてスルー状態とハイインピーダンス状態とを切り替え、映像データのフレームメモリ１１１，１１２への入力を制御する。

上記のような構成で、あるフレームの際、水平同期信号カウンタ１１５の出力がハイになったものとする。この時、フレームメモリ１１１は読み出し状態、フレームメモリ１１２は書き込み状態となる。また、これに伴い、セレクタ１１６ではリード用アドレスが選択され、セレクタ１１７ではライト用アドレスが選択される。さらに、３ステートバッファ１１８はハイインピーダンス状態となり、３ステートバッファ１１９はスルー状態となる。これにより、入力される映像データは３ステートバッファ１１９を通過してフレームメモリ１１２に入力される。

そして、上記フレームでの映像データが、ライト用アドレスに従ってフレームメモリ１１２に書き込まれる。これと共に、１つ前のフレームでフレームメモリ１１１に書き込まれた映像データが、リード用アドレスに従ってフレームメモリ１１１から読み出され、ＬＥＤ１を駆動するドライバＩＣに転送される。また、リード用アドレスの内、ラインデータを指定するラインアドレスが走査部に転送される。

その後、次のフレームでは、水平同期信号カウンタ１１５がローを出力し、上記と逆の動作が行われる。
続いて、上記回路から出力されるラインアドレス及び映像データの転送例について説明する。

図６は、ラインアドレスの転送例を示す図である。
図６に示すように、走査部に転送されるラインアドレスは、フレームの始まりを示すフレーム信号の間、即ち１フレーム間に、スクリーン１００に表示されるライン数Ｌｎに応じたラインアドレスＬ１，Ｌ２，．．．Ｌｎが転送される。例えば、スクリーン１００での表示ライン数が１６であれば、１フレーム間に、ライン１に対応するラインアドレスＬ１からライン１６に対応するラインアドレスＬ１６までが転送される。

走査部では、ラインアドレスとスクリーン１００での表示ラインとが対応するように、ＬＥＤユニット１０の角度制御を行う。例えば、ラインアドレスＬ１に対しては、ＬＥＤユニット１０の角度がライン１を表示するための角度になるように制御する。なお、ラインアドレスに応じたＬＥＤユニット１０の角度制御の詳細については後述する。

図７は、映像データの転送例を示す図である。
図７に示すように、ＬＥＤユニット１０に転送される映像データは、１フレーズ（１フレーム間を表示ライン数に従って分割した１期間）毎に、１ラインを構成する画素数Ｐｎ分の映像データＰ１，Ｐ２，．．．，ＰｎがドライバＩＣに転送される。また、この時、各画素毎にＲＧＢそれぞれの映像データが転送される。例えば、１ラインでの画素数が３２であれば、１フレーズ間に、画素１に対応する映像データＰ１から画素３２に対応する映像データＰ３２までがＲＧＢ毎に転送される。

また、フレーズとフレーズとの間には、ラッチ信号が転送される。このラッチ信号によって、転送された映像データがドライバＩＣ内部のレジスタなどにラッチされる。例えば、あるフレーズで転送された映像データは、その次のフレーズとの間に転送されるラッチ信号によって、ドライバＩＣのレジスタにラッチされる。その後、次のフレーズでは、ドライバＩＣの点灯制御によって、上記でラッチされた映像データに応じてＬＥＤ１が点灯する。また、それと共に、当該フレーズでの映像データがドライバＩＣに転送される。

このようにして、映像データに応じた映像をスクリーン１００に投影するための表示制御が可能となる。
次に、走査部５０によるＬＥＤユニット１０の角度制御について説明する。

図８は、ＬＥＤユニットに設定する角度を導出するための図である。
図８に示すように、ＬＥＤユニット１０が水平状態の時、ＬＥＤ１の配列方向に平行なＬＥＤユニット１０の中心軸１０ａからスクリーン１００までの距離をＸとする。また、スクリーン１００での各ライン間の距離をＹ０とする。

本実施の形態では、ＬＥＤユニット１０を上記中心軸１０ａのまわりに回転させるものとする。まず、ＬＥＤユニット１０が、水平状態の時に表示されるラインから距離Ｙ０だけ離れた１つ上のラインに表示させるため、中心軸１０ａのまわりにθ１だけ回転したものとする。この時、ｔａｎθ１＝Ｙ０／Ｘの関係が成立する。同様に、距離ｎＹ０（ｎは整数）だけ離れたラインに表示させるためにθｎ回転したものとすると、ｔａｎθｎ＝（ｎＹ０）／Ｘが成立する。

従って、水平状態でのラインから距離ｎＹ０に位置するラインに対して、ＬＥＤユニット１０に設定する角度θｎは、
θｎ＝ｔａｎ^-1（ｎＹ０）／Ｘ・・・・・・（１）
で与えられる。なお、水平状態から下側のラインに対応する角度についても、上記と同様に導出することができ、次式のようになる。

θｎ＝ｔａｎ^-1（−ｎＹ０）／Ｘ・・・・・・（２）
図９は、スクリーンに表示される各ラインの位置とＬＥＤユニットの角度の関係を示すグラフである。

この図は、上記の式（１）及び式（２）をグラフで表したものである。このように、ＬＥＤユニット１０が水平状態の時に表示されるラインから遠ざかる程、ＬＥＤユニット１０の角度変化は小さくなる。

続いて、上記のような角度をＬＥＤユニット１０に設定するための制御について説明する。
図１０は、走査部の構成例を示す上面図である。また、図１１は、図１０のＡ方向矢視図である。

図１０に示すように、走査部５０は、ステッピングモータ５１、駆動用ディスク５２、位置決め用ディスク５３、発光部５４、発光部５４で発生した光を感知するセンサ受光部５５、及びアーム５６を有している。

ステッピングモータ５１は、ＬＥＤユニット１０をＬＥＤ１の配列方向に平行な回転軸のまわりに回転させるための機能を有する。なお、上述したように、本実施の形態ではＬＥＤユニット１０を中心軸１０ａのまわりに回転させる。

駆動用ディスク５２及び位置決め用ディスク５３は、共にステッピングモータ５１と共通の軸を有している。
駆動用ディスク５２には、図１１に示すように、ＬＥＤユニット１０の光の投射方向と同じ直線上に接続されたアーム５６が取り付けられる。そして、ステッピングモータ５１の駆動によって、駆動用ディスク５２が時計回り方向に段階的に回転すると、その回転がアーム５６によって伝達され、ＬＥＤユニット１０が中心軸１０ａのまわりに反時計回り方向に段階的に回転する。

位置決め用ディスク５３には、発光部５４で発生した光を透過させる窓が設けられている。
図１２は、位置決め用ディスク及びこれに設けられた窓の詳細を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は窓の詳細を直線上に展開して示す図、（Ｃ）は窓を通過した光に基づいて生成されるパルスの一例を示す図である。

図１２（Ａ）に示すように、本実施の形態では、位置決め用ディスク５３の外周側と内周側とにそれぞれ機能の異なる窓が設けられている。外周側の窓は、ステッピングモータ５１の回転／静止制御用の窓として機能する。また、内周側の窓は、ステッピングモータ５１の回転位置を指定する位置決め用の窓として機能する。発光部５４で発生した光の内、上記の窓を透過した光がセンサ受光部５５によって感知され、感知された光はパルス化される。

図１２（Ｂ）では、位置決め用ディスク５３に設けられた各窓を直線上に展開した状態が示されており、この例では、１６ライン分の位置決め用窓及び回転／制御用窓が示されている。

位置決め用窓は、ステッピングモータ５１を回転させる際、各ラインに応じた回転角度を与える位置決め用ディスク５３の動径上にそれぞれ設けられる。上記の各動径上には、対応するラインのラインアドレスを生成するために、位置決め用窓が組となって設けられる。このように構成することでステッピングモータ５１の回転位置を指定することができる。

例えば、図のように１６ラインに対応した位置決め用窓を設ける場合、位置決め用ディスク５３の各動径上に設けられた位置決め用窓によって、対応するラインのラインアドレスを表す４ビットコードが生成される。例えば、ラインアドレス「７」のラインに対応する動径上では、２⁰，２¹，２²の各桁に対応した位置決め用窓が設けられる。そして、発光部５４からの光がこれらの窓を透過すると、センサ受光部５５がその受光パターンを基にデコードし、４ビットコード「７」が生成される。その後、センサ受光部５５によって生成されたコードは、位置決め用アドレスとして、ＩＣなどを用いた比較器１２１の一方に入力される。

また、上記の各動径上の外周側には、さらに回転／制御用窓がそれぞれ設けられる。この窓は、ステッピングモータ５１の回転動作のオンオフを切り替えるために設けられる。
上記のような構成で、センサ受光部５５で生成された位置決め用アドレスが比較器１２１に入力されると共に、比較器１２１の他方の入力には、上述した表示制御用回路から転送されたラインアドレスが入力される。比較器１２１では、位置決め用アドレスとラインアドレスとの比較が行われ、その結果に基づいて、図１２（Ｃ）に示すようなパルス信号がステッピングモータ５１に送られる。

例えば、転送されたラインアドレスと位置決め用アドレスとが異なるならば、比較器１２１の出力はローとなり、ラインアドレスと一致する位置決め用アドレスを生成する回転位置まで、ステッピングモータ５１が回転する。ステッピングモータ５１が所望の回転位置に達すると、回転／制御用窓から光が透過され、これをセンサ受光部５５が感知する。そして、センサ受光部５５は比較器１２１の出力をハイに戻し、ステッピングモータ５１を静止させる。

上記のようなステッピングモータ５１の回転に伴い、これと共通の軸を有する駆動用ディスク５２及び位置決め用ディスク５３も回転する。さらに、これに伴ってＬＥＤユニット１０も回転し、所望のラインに投射するための位置まで回転した後、ステッピングモータ５１の静止に伴って静止する。

このように、走査部５０によってＬＥＤユニット１０を走査させることで、１つのＬＥＤユニット１０で複数ラインの画面を投影することが可能となる。この時、ステッピングモータ５１を用いてＬＥＤユニット１０の回転制御を行うことで、フィードバック制御が不要となり、位置決めを行う駆動系を安価に構成することができる。

次に、上述してきたようなＬＥＤユニット１０及び走査部５０を備えたプロジェクタユニットを用意し、これを複数用いた場合の構成例について説明する。
図１３は、プロジェクタユニットを複数並べて構成される映像表示装置の一例を示す図である。また、図１４はマルチ状の画面の構成例を示す図であり、（Ａ）は画面の正面図、（Ｂ）はＬＥＤユニットの走査の様子を示す図である。

図１３に示すように、この構成例の映像表示装置では、フレーム２１０に組み込まれたプロジェクタユニット２００が縦横共に３段並べられている。
プロジェクタユニット２００は、ＬＥＤユニット１０及び走査部５０を含み、例えば横３２画素×縦１６画素によって構成される画面など、まとまった１画面を表示する表示モジュールとして機能する。なお、画面サイズはスクリーン１００のサイズに応じて任意に設定することができる。

上記のプロジェクタユニット２００をフレーム２１０に組み込み、それを縦横に並べると共に、その前面に１枚のスクリーン１００を配置する。これにより、各プロジェクタユニット２００に対応する画面がスクリーン１００にそれぞれ投影され、図１４に示すように、マルチ状の大画面がスクリーン１００に投影される。

このような構成とすることで、各画面同士の継ぎ目を直接視認することが防止されるので、外観の向上が可能となる。また、上記のように大画面を構成する場合でも、輝度ムラの少ない良好な画面が得られる。

以上説明したように、本実施の形態の映像表示装置は、ＬＥＤ１を水平方向に配列してＬＥＤユニット１０を構成し、これを垂直方向に走査させてスクリーン１００に映像を投影するようにした。このようにすることで、ＬＥＤ１自体が映像データに応じた光を発する光源となり、従来のような強い光を放つ点光源が不要となるので、装置構成を簡易化することができる。また、各ＬＥＤ１から発した光はほぼ平行となってスクリーン１００に投射されるため、各ライン内での輝度ムラが充分低減され、輝度ムラの少ない良好な画面を得ることができる。

また、ＬＥＤは一般に、電圧あるいは電流を用いて個々の輝度を調整することが可能である。従って、ＬＥＤ１を用いてＬＥＤユニット１０を構成することで、３原色に対応する各ＬＥＤの輝度を個々に調整すれば、画面内での色ムラが低減されるという利点がある。特に、上記の例のようなマルチ状に構成した場合、単一の画面構成の場合よりも色ムラが目立ちやすくなるが、各画面ごとに調整を行うことで、マルチ状に構成した場合でも色ムラの少ない良好な画面を得ることができる。

なお、上記の説明では、指向性を有する発光素子としてＬＥＤを用いたが、指向性を有する発光素子であれば他のものでもよい。
また、上記の説明では、ＬＥＤ１を水平方向に配列したが、垂直方向に配列してもよい。この場合は水平方向に走査が行われる。

また、上記の説明では、１つのスクリーン１００に１つのＬＥＤユニット１０を配して走査する構成としたが、複数のＬＥＤユニット１０を配してもよい。
さらに、上記の説明では、各ラインの走査を１フレームで１回行うとしたが、ライン走査のフリッカを抑制するため、１フレームで複数回数行うようにしてもよい。

図１５は、フリッカ防止を目的とした表示パターン例を示す図であり、（Ａ）は１画素毎に点灯された表示パターン例を示す図、（Ｂ）は１フレームでの見え方を示す図である。

図１５の例では、１フレーム内のある期間中に各ラインで１画素隔てて表示させた後、他の期間中に上記とは互い違いに表示させる。このような表示を１フレーム期間中に複数回行うことで、図１５（Ｂ）に示すように、１フレームで１つの画面が構成される。このように、各ラインの走査を１フレームで複数回数行うことで、各ラインの点灯周期が短縮され、ライン走査のフリッカを抑制することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図１６は、本発明の第２の実施の形態の映像表示装置を示す図であり、（Ａ）は画面の構成例を示す図、（Ｂ）は側面図である。また、図１７は、本実施の形態に用いるＬＥＤユニットの正面図である。

本実施の形態の映像表示装置は、スクリーン１００、スクリーン１００の背後に配置されたＬＥＤユニット２０、及びミラー２１を有している。
ＬＥＤユニット２０は、スクリーン１００とは反対方向を向き、さらに動かないように固定される。本実施の形態では、図１７に示すように、水平方向に列をなしたＬＥＤ１が上下にそれぞれ配置されており、上側に配置されたＬＥＤ１をＬＥＤ発光部２０ａ、下側に配置されたＬＥＤ１をＬＥＤ発光部２０ｂとする。ＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂは、それぞれ水平方向に対して上側及び下側に所定の角度で光を放出するように構成される。

ミラー２１は、スクリーン１００に対してＬＥＤユニット２０を挟み対向する位置の上下にそれぞれ設けられる。各ミラー２１は、本実施の形態では、ＬＥＤ１の配列方向に平行な中心軸のまわりに回転し、ＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂから放出された光の反射方向を、スクリーン１００での投射位置に応じてそれぞれ変化させる。このように、各ミラー２１は、ＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂから放出された光をＬＥＤ１の配列方向に対して直交する方向に走査させる機能を有する。

このような映像表示装置では、ＬＥＤ発光部２０ａからは、スクリーン１００の上半分に表示される各ラインに応じた光が放出される。同じくＬＥＤ発光部２０ｂからは、スクリーン１００の下半分に表示される各ラインに応じた光が放出される。なお、本実施の形態では、ＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂは、例えばスクリーン１００の上側のライン１及び下側のライン１のように、それぞれスクリーン１００の中央に対して対称となるラインに応じた光を同じタイミングで放出するものとする。

ここで、各ミラー２１がある角度に設定され、そこで反射された光がスクリーン１００の上下のライン１にそれぞれ投射されているものとする。この後、ＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂからの光が上下のライン２の位置にそれぞれ投射されるように、各ミラー２１が所定の角度回転する。そして、回転が終了した瞬間、上下のライン２の映像データにそれぞれ対応した光がＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂから放出され、各ミラー２１で反射された後、上下のライン２の位置にそれぞれ投射される。このような動作を繰り返すことで、各ラインが垂直方向に走査され、スクリーン１００に映像として投影される。

このように、各ＬＥＤ１からの光がほぼ平行となってスクリーン１００に投射されるので、ライン内での輝度ムラを充分低減することができる。さらに、そのようなラインをミラー２１の回転によって走査することで、輝度ムラの少ない良好な画面を得ることができる。

次に、ミラー２１に設定する角度について説明する。
図１８は、ミラーに設定する角度を導出するための図である。この図は、ＬＥＤ発光部２０ａから放出された光を上側に配置されたミラー２１で反射する様子を示している。

ミラー２１の中心軸からスクリーン１００までの距離をＸとし、スクリーン１００での各ライン間の距離をＹ０とする。また、ＬＥＤ発光部２０ａから放出される光の投射角度をβとする。図１８の例では、ミラー２１の中心からスクリーン１００に下ろした垂線の位置を基準として、そこからｎＹ０（ｎは整数）の距離に位置するラインにミラー２１からの反射光線が投射されている。この時、ミラー２１での反射角度をα、反射光線とスクリーン１００のなす角度をγとすると、以下の式が成立する。

α＝β＋γ−９０・・・・・（３）
α／２＝９０−θｎ−（９０−β）＝β−θｎ・・・・・・（４）
そして、式（４）のαに式（３）を代入すると、次式が得られる。

θｎ＝β−α／２＝１／２（β＋９０−γ）・・・・・・（５）
ここで、ｔａｎγ＝Ｘ／ｎＹ０であるから、
θｎ＝１／２（β＋９０−ｔａｎ^-1（Ｘ／ｎＹ０））・・・・・・（６）
が得られる。

従って、中心軸のまわりに回転するミラー２１の角度θｎを、スクリーン１００に表示されるラインの位置に応じて式（６）のように設定することで、ＬＥＤ発光部２０ａから放出された光がスクリーン１００の所望のラインの位置に投射されるように反射される。そして、各ラインに対応した角度になるようにミラー２１を回転させることで、スクリーン１００の垂直方向に走査がなされる。

なお、上記では上側に配置されたミラー２１の設定角度を導出し、ＬＥＤ発光部２０ａからの光を走査する場合について説明したが、下側に配置されたミラー２１の設定角度についても同様に導出でき、ＬＥＤ発光部２０ｂに対しても同様の走査が行われる。

このようにして、ＬＥＤユニット２０のＬＥＤ発光部２０ａ，２０ｂから放出される光を垂直方向に走査し、１つのＬＥＤユニット２０で複数ラインの画面を投影することが可能となる。

さらに、上記のようなＬＥＤユニット２０及びミラー２１を備えたプロジェクタユニットを用意し、それを縦横に並べることで、上述したようなマルチ状の画面が構成される。
図１９は、本実施の形態のＬＥＤユニットを用いて構成されたマルチ状の画面の構成例を示す図であり、（Ａ）は画面の正面図、（Ｂ）はＬＥＤユニットの走査の様子を示す図である。

図１９の例では、上述したマルチ状の映像表示装置のように、本実施の形態のＬＥＤユニット２０及びミラー２１を備えたプロジェクタユニットが上記と同様のフレームに組み込まれ、さらにそれが縦横共に３段並べられているものとする。

このように、本実施の形態のＬＥＤユニット２０を用いてマルチ状の画面を構成した場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施の形態の映像表示装置は、固定されたＬＥＤユニット２０から放出された光をミラー２１で反射し、さらに、投射されるラインの位置に応じてミラー２１を回転させて、スクリーン１００の垂直方向に走査を行う構成とした。このようにすることで、上述した映像表示装置と同様に、装置構成が簡易化されると共に、画面内の輝度ムラを低減することができる。さらに、ＬＥＤユニット２０から放出された光は、ミラー２１によって折り返され、スクリーン１００に投射される。従って、上述した映像表示装置と比較して、スクリーン１００までの投射距離を短くすることが可能であり、装置奥行きを縮めることができる。

図２０は、第２の実施の形態の変形例の映像表示装置を示す図である。
この変形例の映像表示装置は、垂直方向に対して上下に平行移動する板状体２２を有し、この板状体２２に複数のミラー２１が設けられている点が上記の映像表示装置と相違する。

各ミラー２１は、スクリーン１００に表示される各ライン毎に、板面に対して上記の式（６）を満たすような角度でそれぞれ取り付けられており、投射されるラインの位置に応じた反射角度が設定されている。

このようにミラー２１が設けられた板状体２２を、ＬＥＤ発光部２０ａからの光が各ミラー２１で反射されるように、走査のタイミングに応じて上下方向に移動し停止させる。そして、停止した際には、ＬＥＤ発光部２０ａから所定のラインに応じた光を放出させる。例えば、角度θｎで取り付けられたミラー２１の位置で板状体２２が停止した場合、ＬＥＤ発光部２０ａからは距離ｎＹ０のラインに対応する光が放出される。なお、下側にも図示しない板状体が上記と同様にして配置されており、ＬＥＤ発光部２０ｂからの光についても、上記と同様に走査が行われる。

このようにして、輝度ムラの少ない良好な画面を得ることができる。
図２１は、第２の実施の形態の別の変形例の映像表示装置を示す図である。
この変形例の映像表示装置は、ＬＥＤ１の配列方向に平行な回転軸のまわりに回転する回転体２３を有し、この回転体２３の周上に複数のミラー２１が設けられている点が上記変形例の映像表示装置と相違する。

各ミラー２１は、スクリーン１００に表示される各ライン毎に、接線に対して上記の式（６）を満たすような角度でそれぞれ取り付けられており、投射されるラインの位置に応じた反射角度が設定されている。

このようにミラー２１が設けられた回転体２３を、ＬＥＤ発光部２０ａからの光が各ミラー２１で反射されるように、走査のタイミングに応じて回転し停止させる。そして、停止した際には、ＬＥＤ発光部２０ａから所定のラインに応じた光を放出させる。例えば、角度θｎで取り付けられたミラー２１の位置で回転体２３が停止した場合、ＬＥＤ発光部２０ａからは距離ｎＹ０のラインに対応する光が放出される。なお、下側にも図示しない回転体が上記と同様にして配置されており、ＬＥＤ発光部２０ｂからの光についても、上記と同様に走査が行われる。

このようにして、輝度ムラの少ない良好な画面を得ることができる。さらに、上記の変形例のような上下運動ではなく回転運動によって位置が決定されるので、走査が一巡する毎に元の場所に帰還する時間を省くことが可能となり、簡単に位置決めすることができる。

本発明の第１の実施の形態の映像表示装置の概略を示す側面図である。 本実施の形態に用いるＬＥＤユニットの構造を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図である。 本実施の形態の映像表示装置の走査を説明するための側面図である。 本実施の形態の映像表示装置の画面構成例を示す図であり、（Ａ）は画面の正面図、（Ｂ）はＬＥＤユニットの走査の様子を示す側面図である。 本実施の形態の映像表示装置の表示制御用回路の構成例を示す図である。 ラインアドレスの転送例を示す図である。 映像データの転送例を示す図である。 ＬＥＤユニットに設定する角度を導出するための図である。 スクリーンに表示される各ラインの位置とＬＥＤユニットの角度の関係を示すグラフである。 走査部の構成例を示す上面図である。 図１０のＡ方向矢視図である。 位置決め用ディスク及びこれに設けられた窓の詳細を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は窓の詳細を直線上に展開して示す図、（Ｃ）は窓を通過した光に基づいて生成されるパルスの一例を示す図である。 プロジェクタユニットを複数並べて構成される映像表示装置の一例を示す図である。 マルチ状の画面の構成例を示す図であり、（Ａ）は画面の正面図、（Ｂ）はＬＥＤユニットの走査の様子を示す図である。 フリッカ防止を目的とした表示パターン例を示す図であり、（Ａ）は１画素毎に点灯された表示パターン例を示す図、（Ｂ）は１フレームでの見え方を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の映像表示装置を示す図であり、（Ａ）は画面の構成例を示す図、（Ｂ）は側面図である。 本実施の形態に用いるＬＥＤユニットの正面図である。 ミラーに設定する角度を導出するための図である。 本実施の形態のＬＥＤユニットを用いて構成されたマルチ状の画面の構成例を示す図であり、（Ａ）は画面の正面図、（Ｂ）はＬＥＤユニットの走査の様子を示す図である。 第２の実施の形態の変形例の映像表示装置を示す図である。 第２の実施の形態の別の変形例の映像表示装置を示す図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ
１０，２０ ＬＥＤユニット
２１ ミラー
５０ 走査部
１００ スクリーン

Claims (10)

1. スクリーンの背面から映像を投影する映像表示装置において、
   指向性を有し、映像信号に応じた光を放出する発光素子を１次元方向に配列してなる発光部と、
   前記発光部から放出された前記光を前記発光素子の配列方向に対して直交する方向に走査させる走査部と、
   を有することを特徴とする映像表示装置。
2. 前記発光素子はＬＥＤからなることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
3. 前記走査部は、前記発光部を前記配列方向に平行な回転軸のまわりに回転させるための駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
4. 前記駆動手段はステッピングモータからなることを特徴とする請求項３記載の映像表示装置。
5. 前記走査部は前記光を反射して前記スクリーンに投射させる反射手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
6. 前記反射手段は前記配列方向に平行な回転軸のまわりに回転し、前記光の反射角度を前記スクリーンでの投射位置に応じて変化させることを特徴とする請求項５記載の映像表示装置。
7. 前記走査部は前記光の走査方向に平行移動する板状体を有し、前記板状体には前記光の前記スクリーンでの投射位置に応じて反射角度がそれぞれ決められた複数の前記反射手段が前記走査方向に従って設けられていることを特徴とする請求項５記載の映像表示装置。
8. 前記走査部は前記配列方向に平行な回転軸のまわりに回転する回転体を有し、前記回転体の周上には前記光の前記スクリーンでの投射位置に応じて反射角度がそれぞれ決められた複数の前記反射手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の映像表示装置。
9. １フレームの間に前記走査を複数回数行うことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
10. 前記発光部及び前記走査部を備えた表示モジュールを複数並べて配置したことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
    

Images