JP2006323035A - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い精度、かつ、より正確に画像の表示を制御するとともに、表示装置をより安価で実現できる。
【解決手段】 光源１１１から射出される光は、光変調素子１１２および投影光学系１１３を介し、走査ミラー３２２に入射し、走査ミラー３２２で走査されるように反射され、拡大投影系入射部１２５に入射する。一方、ミラー角検出用光源３２１から射出される検出光は、走査ミラー３２２によって走査されるように反射され、リニアディテクタ３２３に入射する。リニアディテクタ３２３によって検出された位置を基に、走査ミラー３２２の駆動が制御される。本発明は、フロントプロジェクタ、またはリアプロジェクタに適用できる。
【選択図】図１９

Description

本発明は表示装置および表示方法に関し、特に、スクリーンに光を投射して画像を表示する表示装置および表示方法に関する。

近年、画像表示させるための光をスクリーンに投射することによって、画像を表示する技術がより広範囲に使用されてきている。

このような背景の中で、レーザー光が変調されて生成された１次元の画像を走査することにより２次元の画像を生成し、この２次元の画像をスクリーンに投射することによって、画像を表示する各種の技術が開発されている。

次に、図１乃至図５を参照して、従来の表示装置の構成について説明する。

図１は、従来の表示装置の構成を示すブロック図である。表示装置１は、光源１１、光変調素子１２、投影光学系１３、光偏向部１４、および拡大投影系１５を備える。表示装置１は、画像を表示するための光をスクリーン１６に投射することにより、スクリーン１６に画像を表示させる。

光源１１は、発光し、レーザー光を光変調素子１２に入射する。

光変調素子１２は、光源１１から射出された光を変調する。つまり、光源１１から射出される光は、入力された画像信号に応じて、光変調素子１２によって、画像における明暗を形成するように変調される。

投影光学系１３は、光変調素子１２から入射される光を、反射させて投影像を形成する。

光偏向部１４は、光変調素子１２から射出される光に対する走査を行うことで第２の像を形成する。

光偏向部１４を経て得られる第２の像は、拡大投影系１５を介して拡大されてスクリーン１６上に投影される。つまり、拡大投影系１５は、光変調素子１２、投影光学系１３および光偏向部１４によって得られる第２の像を中間像として、これを拡大してスクリーン１６に投影する。

このように、表示装置１は、スクリーン１６に画像を表示させる。

図２は、光源１１、光変調素子１２、投影光学系１３、光偏向部１４、および拡大投影系１５の入射部である拡大投影系入射部２５の構成の概略を示す図である。図３は、光変調素子１２、投影光学系１３、光偏向部１４、および拡大投影系入射部２５における光路の概略を示す図である。

集光光学系２１は、光源１１からの光を集光して光変調素子１２に照射するために設けられている。尚、図には単レンズで簡略的に示しているが、集光光学系２１は、光変調素子１２における光変調部の配列方向に沿う方向の線状ビームを光変調素子１２に対して照射するための構成を有する。

投影光学系１３は、正鏡２２および副鏡２３からなる。正鏡２２は、光変調素子１２からの光を反射して、副鏡２３に入射させ、副鏡２３から射出された光を再度反射して、光偏向部１４の走査ミラー２４に入射させる。また、副鏡２３は、正鏡２２からの光を反射して、再度、正鏡２２に入射させる。

光偏向部１４には、走査ミラー２４が設けられている。走査ミラー２４は、投影光学系１３から入射された光を反射するとともに、所定の軸を中心に所定の角度の範囲で回動する。走査ミラー２４は、光変調素子１２によって変調されて、投影光学系１３を介した光により形成される像を走査させて２次元の像を形成させる。走査ミラー２４により、拡大投影系１５の入射部である拡大投影系入射部２５に第２の像２６が形成される。

図４は、従来の表示装置１の光偏向部１４の構成を示す図である。

光偏向部１４は、走査ミラー２４、ガルバノモータ３１、ロータリエンコーダ３２、モータ制御回路３３、およびモータ駆動回路３４からなる。

ガルバノモータ３１は、モータ駆動回路３４により駆動され、走査ミラー２４を回動させる。ロータリエンコーダ３２は、ガルバノモータ３１の走査ミラー２４を回動させる軸と同軸に設けられ、走査ミラー２４を回動させる軸の角度、すなわち、走査ミラー２４の角度を検出して、検出した角度を示す信号をモータ制御回路３３に供給する。なお、ロータリエンコーダは、一般に軸の角度を検出するセンサの総称である。モータ制御回路３３は、ロータリエンコーダ３２から供給された、ガルバノモータ３１の軸の角度を示す信号を基に、ガルバノモータ３１の駆動を制御する制御信号をモータ駆動回路３４に供給する。具体的には、モータ制御回路３３は、あらかじめ設定された軸の角度とロータリエンコーダ３２から供給された信号で示される軸の角度とを比較し、その誤差に応じた制御信号をモータ制御回路３４に供給する。

モータ駆動回路３４は、モータ制御回路３３から供給された制御信号を基に、ガルバノモータ３１を駆動させる電流をガルバノモータ３１に供給することにより、ガルバノモータ３１を駆動する。

このように、従来の表示装置１の光偏向部１４は、走査ミラー２４の角度を検出して、走査ミラー２４の角度を基に、走査ミラー２４を回動させる。

また、走査ミラー２４として、いわゆるポリゴンミラー（多角形ミラー）を採用することもできる。この場合、ガルバノモータ３１に代えて設けられた定回転モータがポリゴンミラーである走査ミラー２４を回転させる。ポリゴンミラーである走査ミラー２４を回転させる定回転モータの軸は、一定速度で、一定の方向に回転する。定回転モータの軸と同軸に設けられたロータリエンコーダ３２は、定回転モータの軸の角度を検出する。

ポリゴンミラーである走査ミラー２４および定回転モータを採用した場合、モータ制御回路３３は、ロータリエンコーダ３２から供給された、定回転モータの軸の角度を示す信号を基に、定回転モータの駆動を制御する制御信号をモータ駆動回路３４に供給する。そして、モータ駆動回路３４は、モータ制御回路３３から供給された制御信号を基に、定回転モータを駆動する。

しかしながら、ロータリエンコーダ３２によって、走査ミラー２４の角度を検出する場合、種々の問題が生じる。

図５は、従来の表示装置におけるスクリーン１６に投射される画像と、ガルバノモータ３１の軸の角度との誤差の要因を示す図である。

走査ミラー２４は、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）に設けられているので、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）と走査ミラー２４との偏芯によって、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度と走査ミラー２４の角度とに差異（誤差）が生じる。さらに、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）と走査ミラー２４とのねじれ、および共振によって、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度と走査ミラー２４の角度とに差異（誤差）が生じる。

すなわち、走査ミラー２４は、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度に対して差異（誤差）のある角度で、投影光学系１３からの像を走査して、２次元の像を形成し、形成した２次元の像を拡大投影系入射部２５に入射させる。

言い換えれば、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）と走査ミラー２４との偏芯、並びにねじれおよび共振を原因とする、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度に対する誤差の影響を受けた画像が、拡大投影系入射部２５を介してスクリーン１６に投影されると言える。

一方、ロータリエンコーダ３２、モータ制御回路３３、およびモータ駆動回路３４によるガルバノモータ３１の駆動の制御に注目すると、ロータリエンコーダ３２は、ガルバノモータ３１の走査ミラー２４を回動させる軸と同軸となるように設けられているので、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）とロータリエンコーダ３２（の軸）との偏芯によって、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度とロータリエンコーダ３２によって検出される角度とに差異（誤差）が生じる。さらに、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）とロータリエンコーダ３２（の軸）とのねじれ、および共振によって、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度とロータリエンコーダ３２によって検出される角度とに差異（誤差）が生じる。

さらにまた、ロータリエンコーダ３２により検出される角度には、ロータリエンコーダ３２そのものから生じる誤差および量子化誤差が含まれている。

さらに加えて、ロータリエンコーダ３２の軸が所定の角度（の位置）まで回動した場合、その角度を示す信号を出力するまでには、一定の時間が必要となる。すなわち、ロータリエンコーダ３２による角度の検出には、遅延（時間）が存在する。

以上のように、ロータリエンコーダ３２から出力される信号は、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）とロータリエンコーダ３２（の軸）との偏芯、ねじれ、共振、並びにロータリエンコーダ３２の誤差、量子化誤差、および遅延を原因とする、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）の角度に対する誤差を含む。

モータ制御回路３３、モータ駆動回路３４、およびガルバノモータ３１に対応するサーボ機構は、これらの誤差を含む、ロータリエンコーダ３２からの信号を基に、ガルバノモータ３１の軸の角度を制御することになる。

ガルバノモータ３１の軸（シャフト）と走査ミラー２４との偏芯、並びにねじれおよび共振を原因とする誤差は、ガルバノモータ３１の軸（シャフト）とロータリエンコーダ３２との偏芯、ねじれ、共振、並びにロータリエンコーダ３２の誤差、量子化誤差、および遅延を原因とする誤差と、異なるので、スクリーン１６に投影される画像を基準とすると、ロータリエンコーダ３２からの信号は、この総ての誤差の影響を受けていると言える。

また、高分解能かつ高精度のロータリエンコーダ３２は大変高価なものである。

さらにまた、ガルバノモータ３１の軸を伸ばし、伸ばした軸にロータリエンコーダ３２を設けると、走査ミラー２４と共に回動する部分の慣性モーメントが増加してしまう。周期的に軸の回動方向が切り替わる往復運動を行うガルバノモータ３１において、軸の慣性モーメントが増加すると、軸の回動の加減速により大きなエネルギーが必要となる。その結果、ガルバノモータ３１の制御が著しく困難となる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、より高い精度で、かつ、より正確に画像の表示を制御するとともに、より安価に実現できるようにすることを目的とする。

本発明の表示装置は、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系によって形成された第１の像を、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射する反射手段と、変調光とは異なる検出光を照射する照射手段と、反射手段によって反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における反射手段に反射された第１の像の位置を検出する検出手段と、検出手段により検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

反射手段は、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、またはポリゴンプリズムとすることができる。

照射手段は、光源とすることができる。

照射手段は、第１の像を形成させるための光源からの光を変調する光変調素子からなり、光源からの光を変調光とは別に反射することにより、検出光を照射し、照射手段としての光変調素子からの検出光は、投影光学系を介して、反射手段に照射されるようにすることができる。

反射手段は、第１の像を反射している第１の面と異なる第２の面で検出光を反射し、照射手段は、検出光を反射手段の第２の面に照射し、検出手段は、反射手段の第２の面で反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における第１の像の位置を検出するようにすることができる。

本発明の表示方法は、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系と、投影光学系によって形成された第１の像を、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射する反射手段とを備える表示装置の表示方法であって、反射手段に、変調光とは異なる検出光を照射する照射ステップと、反射手段に反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における反射手段に反射された第１の像の位置を検出する検出ステップと、検出ステップにおいて検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の表示装置においては、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系によって形成された第１の像が、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射される。変調光とは異なる検出光が照射され、反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における反射された第１の像の位置が検出され、検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動が制御される。

本発明の表示方法において、反射手段に、変調光とは異なる検出光が照射され、反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における反射された第１の像の位置が検出され、検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動が制御される。

以上のように、本発明によれば、変調された変調光を基にした像を走査することにより形成した画像を表示することができる。また、本発明の表示装置および表示方法によれば、より高い精度で、かつ、より正確に画像の表示を制御するとともに、より安価に実現できるようになる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

請求項１に記載の表示装置は、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系（例えば、図７の投影光学系１１３）と、投影光学系によって形成された第１の像を、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射する反射手段（例えば、図７の走査ミラー１２４）と、反射手段に、変調光とは異なる検出光を照射する照射手段（例えば、図７のミラー角検出用光源１３１）と、反射手段に反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における反射手段に反射された第１の像の位置を検出する検出手段（例えば、図７のリニアディテクタ１３３）と、検出手段により検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動を制御する制御手段（例えば、図９のモータ制御回路１４２）とを備えることを特徴とする。

表示装置は、反射手段として、ガルバノミラー（例えば、図９の走査ミラー１２４）、ポリゴンミラーまたはポリゴンプリズムを設けることができる。

表示装置は、照射手段として、光源（例えば、図７のミラー角検出用光源１３１）を設けることができる。

表示装置は、照射手段として、第１の像を形成させるための光源からの光を変調する光変調素子（例えば、図１５のGLV２３１）からなり、光源からの光を変調光とは別に反射することにより、検出光を照射し、照射手段としての光変調素子からの検出光は、投影光学系を介して、反射手段に照射されるようにすることができる。

表示装置は、反射手段として、第１の像を反射している第１の面と異なる第２の面で検出光を反射し、照射手段は、検出光を反射手段の第２の面に照射し、検出手段は、反射手段の第２の面で反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における第１の像の位置を検出するようにすることができる。

本発明の表示方法は、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系（例えば、図７の投影光学系１１３）と、投影光学系によって形成された第１の像を、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射する反射手段（例えば、図７の走査ミラー１２４）とを備える表示装置の表示方法であって、反射手段に、変調光とは異なる検出光を照射する照射ステップ（例えば、図１０のステップＳ１１）と、反射手段に反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における反射手段に反射された第１の像の位置を検出する検出ステップ（例えば、図１０のステップＳ１３）と、検出ステップにおいて検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動を制御する制御ステップ（例えば、図１０のステップＳ１４およびステップＳ１５）とを備えることを特徴とする。

図６は、本発明に係る表示装置１０１の一実施の形態の構成を示すブロック図である。表示装置１０１は、光源１１１、光変調素子１１２、投影光学系１１３、光偏向システム１１４および拡大投影系１１５を備える。光偏向システム１１４は、検出光照射部１１４ａ、光偏向部１１４ｂおよび検出部１１４ｃからなる。表示装置１０１は、画像を表示するための光をスクリーン１１６に投射することにより、スクリーン１１６に画像を表示させる。例えば、表示装置１０１は、スクリーン１１６に動画像である画像を表示させる。

なお、スクリーン１１６は、表示装置１０１の外部に設けるようにしても、表示装置１０１と一体に設けるようにしてもよい。

光源１１１は、発光し、光を光変調素子１１２に入射する。例えば、光源１１１は、レーザー装置からなり、周波数が一致し、位相が揃っている、いわゆるレーザー光であって、赤、青、緑の三原色の光であるレーザー光を発光し（射出し）、レーザー光を光変調素子１１２に入射する。なお、光源１１１は、所定の強さまたは色の光を発光できれば足り、ガスレーザー装置、または固体レーザー装置など方式は問わない。

光変調素子１１２は、光源１１１からの光を変調する。すなわち、光源１１１から射出される光は、入力された画像信号に応じて、光変調素子１１２によって、画像における明暗を形成するように変調される。

光変調素子１１２としては、例えば、米国のシリコンライトマシーンズ（Silicon Light Machines）社製の１次元光変調素子であるGLV（Grating Light Valve）（米国特許第５３１１３６０号を参照）を採用することができる。このGLVは、MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を駆使して形成された位相反射型回折格子により構成されている。GLVに代表される位相反射型回折格子は、光変調素子自身発光しないので、光源が必要である（コヒーレント光源が望ましい）。

投影光学系１１３は、光変調素子１１２から入射される光を、反射させて投影像を形成する。投影光学系１１３は、例えば、等倍投影の基本系としての、米国特許３７４８０１５号に示されるオフナー光学系とすることができる。この場合、光変調素子１１２から入射される光は、投影光学系１１３において、反射鏡によって３回反射される。オフナー光学系である投影光学系１１３は、１回目と３回目の反射が同心かつ同一曲率半径の曲面で行われ、２回目の反射が別の面で行われる、一対の反射鏡によって構成される。なお、光変調素子１１２としてGLVを採用した場合、投影光学系１１３は、光変調素子１１２によって変調された光を基に、１次元の像を形成する。

光偏向システム１１４は、検出光照射部１１４ａ、光偏向部１１４ｂ、および検出部１１４ｃからなる。光偏向システム１１４は、投影光学系１１３を介した光変調素子１１２からの変調光に対する走査を行うことで２次元の像を形成する。すなわち、光偏向部１１４ｂは、投影光学系１１３によって形成された像を、投影光学系１１３によって形成された像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査することにより、２次元の像を形成する。

また、検出光照射部１１４ａは、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された像の位置を検出するための光である検出光を、投影光学系１１３に照射する。光偏向部１１４ｂは、光変調素子１１２からの変調光と同様に、投影光学系１１３を介した検出光を走査する。そして、検出部１１４ｃは、走査された検出光の位置を検出することにより、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された像の位置を検出する。図６中の点線は、検出光の経路を示す。

光偏向部１１４ｂを経て得られる２次元像は、拡大投影系入射部１２５を介し、拡大されてスクリーン１１６上に投影される。つまり、拡大投影系入射部１２５は、光変調素子１１２および光偏向システム１１４によって得られる２次元像を中間像として、これを拡大してスクリーン１１６に投影するための光学系である。

図７は、光源１１１、光変調素子１１２、投影光学系１１３、光偏向システム１１４、および拡大投影系１１５の入射部である拡大投影系入射部１２５の構成の概略を示す図である。図８は、光変調素子１１２、投影光学系１１３、光偏向システム１１４、および拡大投影系１１５の入射部である拡大投影系入射部１２５における光路の概略を示す図である。

検出光照射部１１４ａは、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された像の位置を、検出するための光である検出光を投影光学系１１３に照射する。光偏向部１１４ｂは、投影光学系１１３を介した光変調素子１１２からの変調光に対する走査を行うことで、２次元の像を形成する。また、光偏向部１１４ｂは、投影光学系１１３を介した検出光を走査する。検出部１１４ｃは、走査された検出光の位置を検出する。

光源１１１から射出されたレーザー光は、集光光学系１２１へと入射される。

集光光学系１２１は、光源１１１からの光を集光し、集光された光を光変調素子１１２に照射するために設けられている。尚、図７には集光光学系１２１を光学系単レンズで簡略的に示しているが、集光光学系１２１は、光変調素子１１２における個別の変調素子の配列方向に沿う方向の線状ビームを光変調素子１１２に対し、照射するための構成を有している。また、例えば、集光光学系１２１としては、開口数は均一で、強い照明を可能にするケラー照明系を採用することができる。

集光光学系１２１をケラー照明系とすると、照明領域と照明の開口数（NA）とを、独立して調整することが可能になる。

集光光学系１２１で集光された光は、光変調素子１１２に入射される。例えば、光変調素子１１２は、GLVからなる。GLVである光変調素子１１２に入射された光は、光変調素子１１２によって反射、および回折される。

ここで、光変調素子１１２の一例であるGLVについて説明する。GLVは、１列に並べた、極小のマイクロリボン状の、光を変調する変調素子を、シリコン基板上に形成したものである。GLVの変調素子のそれぞれは、電気信号により微細に動き、入射された光の回折の量を変化させる。これにより、GLVから射出される光には、回折の量に応じた明暗が生じることになる。すなわち、GLVの変調素子のそれぞれは、電気信号に応じて、光の明暗を作り出す。このように、GLVは、電気信号に応じて、光源１１１からの光を変調する１次元の光変調素子である。

複数の変調素子を１列に配置した１次元の光変調素子１１２は、例えばGLVからなると説明したが、光変調素子１１２は、１列に配置されるものに限られるものではなく、例えば、複数の光を変調する変調素子が、複数列に配置された空間光変調素子により、構成されるようにしてもよい。例えば、変調素子が２列に配置されていた場合でも、この変調素子から照射される光によって形成される像を、その配列方向（長さ方向）と直交する方向に、後述する光偏向システム１１４が、走査することにより所望の２次元の像を得ることができ、このように複数列に配置された空間光変調素子により、光変調素子１１２が、構成されるようにしてもよい。

光変調素子１１２によって変調された変調光は、投影光学系１１３へと入射される。投影光学系１１３は、オフナー光学系を構成する正鏡１２２および副鏡１２３により構成されている。

投影光学系１１３の正鏡１２２は、光変調素子１１２からの変調光を反射して、副鏡１２３に入射させ、副鏡１２３から射出された光を再度反射して、光偏向システム１１４の走査ミラー１２４に入射させる。また、副鏡１２３は、正鏡１２２からの光を反射して、再度、正鏡１２２に入射させる。

正鏡１２２にて、２回目の反射をされた変調光は、走査ミラー１２４が設けられた偏向部１１４ｂへと入射する。

光偏向部１１４ｂには、走査ミラー１２４が設けられている。走査ミラー１２４は、板状のミラーである、いわゆるガルバノミラーである。走査ミラー１２４は、投影光学系１１３から入射された光を反射するとともに、所定の軸を中心に所定の角度の範囲で回動する。すなわち、走査ミラー１２４は、光変調素子１１２によって変調され、投影光学系１１３を介して入射された光を、走査するように反射する。換言すれば、走査ミラー１２４は、投影光学系１１３によって形成された投影像を、投影像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて２次元の像を形成させるように反射する。

走査ミラー１２４の走査により形成された２次元の像１２６は、拡大投影系１１５の入射部である拡大投影系入射部１２５に入射される。

検出光照射部１１４ａには、ミラー角検出用光源１３１およびアパーチャ１３２が設けられている。ミラー角検出用光源１３１は、発光し、拡大投影系入射部１２５に入射される２次元の像１２５における、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を検出するための光である検出光を投影光学系１１３に照射する。ミラー角検出用光源１３１は、例えば、LED（Light Emitting Diode）またはレーザーダイオードからなる。

光変調素子１１２から正鏡１２２に入射される変調光の光軸の縦方向（光変調素子１１２の変調素子が１列に並ぶ方向）の位置とミラー角検出用光源１３１から正鏡１２２に入射される検出光の光軸の縦方向の位置とが一致し、また、検出光が拡大投影系入射部１２５に入射しないように、ミラー角検出用光源１３１は設けられる。

なお、ミラー角検出用光源１３１として、不可視の光線、例えば、赤外線である検出光を射出する光源を用いることで、検出光の漏光が、スクリーン１１６に表示される画像に影響を与えないようにすることができる（検出光の漏れ光による画像の劣化を回避することができる）。

アパーチャ１３２は、検出部１１４ｃに入射される検出光のスポットの大きさを十分小さくするように、ミラー角検出用光源１３１から射出される検出光を絞る。検出部１１４ｃに入射される検出光のスポット（の幅）が、検出部１１４ｃの分解能に比較して大きくなると、検出部１１４ｃによる検出光の位置の検出の精度が低下する。そこで、検出部１１４ｃの本来の分解能で、検出光の位置を検出できるように、アパーチャ１３２は、ミラー角検出用光源１３１から射出される検出光を絞る。

例えば、光変調素子１１２の縦方向（光変調素子１１２の変調素子が１列に並ぶ方向）の位置とアパーチャ１３２の縦方向の位置とが一致するように、アパーチャ１３２を設けた場合、アパーチャ１３２の大きさ（開口の大きさ）に等しい大きさのスポットの検出光が検出部１１４ｃに照射される。

光偏向部１１４ｂの走査ミラー１２４は、光変調素子１１２によって変調された変調光を走査させるように反射すると共に、投影光学系１１３を介し、ミラー角検出用光源１３１から照射された検出光を走査させるように反射する。すなわち、検出光は、投影光学系１１３によって形成された投影像と同様に走査させるように反射される。走査ミラー１２４によって反射された検出光は、検出部１１４ｃに入射される。

検出部１１４ｃには、リニアディテクタ１３３が設けられる。リニアディテクタ１３３は、リニアディテクタ１３３に入射される検出光の位置を検出する。リニアディテクタ１３３は、検出面に検出素子を有し、入射光の位置を示す信号を出力する１次元光位置検出装置の一例である。

リニアディテクタ１３３は、例えば、フォトダイオードアレイ、１次元PSD（Position Sensitive Detector）、１次元CCD（Charge Coupled Device）、1次元CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）フォトセンサなどのセンサからなる。

例えば、１次元PSDの検出面には、抵抗層が形成されており、光が、１次元PSDの検出面に入射すると、検出面の入射位置で光電流が発生する。この光電流は、抵抗層の端に設けた複数の電極に分配され、各電極から現れる電流の比から入射位置と電極間の抵抗比を検出することができる。すなわち、１次元PSDは、入射光の位置を検出することができる。

走査ミラー１２４が、光変調素子１１２によって変調された変調光を走査させるように反射すると共に、投影光学系１１３を介し、ミラー角検出用光源１３１から照射された検出光を走査させるように反射するので、走査ミラー１２４に反射された検出光の位置によって、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を知ることができる。すなわち、リニアディテクタ１３３は、走査ミラー１２４に反射された検出光の位置を検出することにより、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を検出していると言える。

リニアディテクタ１３３は、検出した検出光の位置を示す信号を出力する。換言すれば、リニアディテクタ１３３から出力される信号は、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を示している。

なお、リニアディテクタ１３３は、一体型に限らず、複数のフォトセンサで構成するようにしてもよい。

図９は、本発明に係る表示装置１０１の光偏向システム１１４の具体的な構成を示す図である。

光偏向システム１１４は、走査ミラー１２４、リニアディテクタ１３３、ガルバノモータ１４１、モータ制御回路１４２、およびモータ駆動回路１４３からなる。

ガルバノモータ１４１は、走査ミラー１２４を回動させるアクチュエータであり、所定の角度の範囲内で、軸を回動させる。すなわち、ガルバノモータ１４１は、所定の角度の範囲を往復するように軸を回動させる。ガルバノモータ１４１の軸には、走査ミラー１２４が装着されている。ガルバノモータ１４１の軸が回動することによって、走査ミラー１２４が回動することになる。

リニアディテクタ１３３は、入射光の位置を検出し、検出光の位置を示す信号をモータ制御回路１４２に供給する。

モータ制御回路１４２は、リニアディテクタ１３３から供給された、検出光の検出された位置を示す信号を基に、ガルバノモータ１４１の駆動を制御する制御信号を、モータ駆動回路１４３に供給する。

例えば、モータ制御回路１４２は、画像信号に同期する同期信号および検出光の位置を示す信号を基に、制御信号を生成し、生成した制御信号をモータ駆動回路１４３に供給する。より詳細には、例えば、表示装置１０１がスクリーン１１６に動画像である画像を表示させる場合、モータ制御回路１４２は、動画像を表示させるための１つのピクチャの表示の開始時刻からの経過時間に対応させて、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成される像の位置（検出光の位置）を目標値として予め記憶する。モータ制御回路１４２は、同期信号を基に、１つのピクチャの表示の開始時刻からの経過時間を求める。そして、モータ制御回路１４２は、求めた経過時間に対応する目標値である像の位置（目標値である検出光の位置）と、リニアディテクタ１３３から供給された信号で示される、検出された結果である検出光の位置との差に応じて、ガルバノモータ１４１を駆動させる制御信号を生成する。

例えば、モータ制御回路１４２は、走査されて形成される２次元の像における、走査される方向に対して垂直に並ぶ１列の画素がそれぞれ表示される期間毎に、目標値としての像の位置（検出光の位置）を予め記憶する。または、モータ制御回路１４２は、２次元の像における、走査される方向に対して垂直に並ぶ所定の複数の列の画素の表示に要する期間毎に、目標値としての像の位置（検出光の位置）を予め記憶するようにしてもよい。

さらに、例えば、モータ制御回路１４２は、リニアディテクタ１３３から供給された信号で示される、検出された結果である検出光の位置の時間的変化、すなわち検出光の走査の速さ（速度）と、予め記憶している速さの目標値との差に応じて、ガルバノモータ１４１を駆動させる制御信号を生成するようにしてもよい。

なお、リニアディテクタ１３３が取り付けられる位置の誤差に応じた制御信号の偏差が求められ、制御信号の偏差が０になるように、リニアディテクタ１３３の取り付け位置が調整されるか、またはモータ制御回路１４２において生成される制御信号の値が調整される。

モータ駆動回路１４３は、モータ制御回路１４２から供給された制御信号を基に、ガルバノモータ１４１を駆動させる電流をガルバノモータ１４１に供給することにより、ガルバノモータ１４１を駆動する。

このように、光偏向システム１１４は、リニアディテクタ１３３によって検出される検出光の位置を基に、走査ミラー１２４を回動させる。

尚、本発明における走査ミラー１２４は、ガルバノミラーに限らず、ポリゴンミラー、またはポリゴンプリズム等とするようにしてもよい。この場合、ガルバノモータ１４１に代えて定回転モータが設けられ、定回転モータは、ほぼ一定の速度で軸を回転させることにより、ポリゴンミラー、またはポリゴンプリズム等をほぼ一定の速度で回転させる。

次に、図１０のフローチャートを参照し、表示装置１０１による回動の制御の処理について説明する。

ステップＳ１１において、表示装置１０１は、検出用の光源である、検出光照射部１１４ａのミラー角検出用光源１３１を発光させる。すなわち、ステップＳ１１において、ミラー角検出用光源１３１は発光する。ミラー角検出用光源１３１から射出された検出光は、正鏡１２２および副鏡１２３を有する投影光学系１１３へと入射される。そして、検出光は、投影光学系１１３を介して、光偏向部１１４ｂの走査ミラー１２４に照射される。

ステップＳ１２において、光偏向システム１１４は、検出光の走査を開始する。すなわち、光偏向部１１４ｂの走査ミラー１２４は、所定の軸を中心にした所定の角度の範囲での回動を開始し、これにより、ミラー角検出用光源１３１から照射された検出光を走査させるように反射する。走査ミラー１２４によって反射された検出光は、検出部１１４ｃのリニアディテクタ１３３へと入射される。

走査ミラー１２４は、光変調素子１１２によって変調された変調光を走査させるように反射すると共に、ミラー角検出用光源１３１から照射された検出光を走査させるように反射する。すなわち、走査ミラー１２４は、変調光および検出光を、同時に走査させるように反射するので、変調光および検出光が走査される方向と一致する方向の座標軸上の位置について考えると、走査ミラー１２４に反射された検出光のリニアディテクタ１３３に入射される位置は、走査ミラー１２４によって走査させるように反射された変調光の位置と同じである。

ステップＳ１３において、リニアディテクタ１３３は、検出光が入射された位置を検出する。すなわち、ステップ１３において、リニアディテクタ１３３は、走査ミラー１２４に反射された検出光の位置を検出することにより、投影光学系１１３によって形成された投影像であって、走査ミラー１２４に走査された投影像の位置を検出する。リニアディテクタ１３３は、検出光の位置を示す信号をモータ制御回路１４２に供給する。モータ制御回路１４２に供給される信号は、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を示していると言える。

ステップ１４において、モータ制御回路１４２は、検出光が入射された位置を基に、ガルバノモータ１４１の駆動を制御する制御信号を生成する。言い換えれば、モータ制御回路１４２は、リニアディテクタ１３３から供給された、検出光が入射された位置を示す信号を基に、制御信号を生成する。モータ制御回路１４２は、生成した制御信号をモータ駆動回路１４３に供給する。

ステップ１５において、モータ駆動回路１４３は、モータ制御回路１４２から供給された制御信号を基に、ガルバノモータ１４１を駆動させる電流を生成し、ガルバノモータ１４１に供給することにより、ガルバノモータ１４１を駆動し、手続きは、ステップＳ１３に戻り、上述した処理を繰り返す。

このように、本発明においては、走査された投影像の位置が検出され、検出された投影像の位置を基に、投影像の走査が制御される。本発明においては、走査ミラー１２４の角度ではなく、走査された投影像の位置が検出されるので、投影像を等速に走査するように制御することが容易になる。

図１１は、表示装置１０１における、スクリーン１１６に投射される画像と、回動の制御との誤差要因を示す図である。

走査ミラー１２４は、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）に設けられているので、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との偏芯によって、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）の角度と走査ミラー１２４の角度とに差異（誤差）が生じる。さらに、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４とのねじれ、および共振によって、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）の角度と走査ミラー１２４の角度とに差異（誤差）が生じる。

すなわち、走査ミラー１２４は、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）の角度に対して差異（誤差）のある角度で、投影光学系１１３からの像を走査して、２次元の像を形成し、形成した２次元の像を拡大投影系１１５に入射させる。

言い換えれば、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との偏芯、並びにねじれおよび共振を原因とする、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）の角度に対する誤差の影響を受けた画像が、拡大投影系１１５を介してスクリーン１１６に投影されると言える。

検出光について考えると、検出光は、拡大投影系入射部１２５を介してスクリーン１１６に投影される画像と同様に、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との偏芯、並びにねじれおよび共振を原因とする、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）の角度に対する誤差の影響を受ける。

一方、リニアディテクタ１３３、モータ制御回路１４２、およびモータ駆動回路１４３によるガルバノモータ１４１の駆動の制御に注目すると、リニアディテクタ１３３には、拡大投影系入射部１２５を介してスクリーン１１６に投影される画像と同じ誤差の影響を受けた検出光が入射される。

リニアディテクタ１３３により検出される検出光の位置には、リニアディテクタ１３３そのものから生じる誤差および取り付け誤差が含まれている。

さらにまた、光が入射された位置をリニアディテクタ１３３によって検出する場合、その位置を示す信号を検出し、出力するまでには、一定の時間が必要となる。すなわち、リニアディテクタ１３３による位置の検出には、遅延（時間）が存在する。

以上のように、リニアディテクタ１３３から出力される信号は、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との偏芯、ねじれ、および共振によるガルバノモータ１４１の軸（シャフト）の角度に対する誤差、並びにリニアディテクタ１３３の誤差、取り付け誤差、および遅延が含まれている。

ガルバノモータ１４１、モータ制御回路１４２、およびモータ駆動回路１４３に対応するサーボ機構は、これらの誤差を含む、リニアディテクタ１３３からの信号を基に、ガルバノモータ１４１の軸の角度を制御することになる。

ここで、拡大投影系入射部１２５を介してスクリーン１１６に投影される画像に影響を与える、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との偏芯、並びにねじれおよび共振を原因とする誤差と同じ誤差がリニアディテクタ１３３に入射される検出光にも含まれているので、拡大投影系入射部１２５を介してスクリーン１１６に投影される画像を基準とすると、リニアディテクタ１３３、モータ制御回路１４２、およびモータ駆動回路１４３に対応するサーボ機構において、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との偏芯、並びにねじれおよび共振を原因とする誤差を無視することができる。

すなわち、本発明の表示装置１０１において、リニアディテクタ１３３、モータ制御回路１４２、およびモータ駆動回路１４３に対応するサーボ機構は、ガルバノモータ１４１の軸（シャフト）と走査ミラー１２４との編芯、並びにねじれおよび共振の影響を受けず、拡大投影系入射部１２５を介してスクリーン１１６に投影される画像を基準とした場合、リニアディテクタ１３３の誤差、取り付け誤差、および遅延のみの影響を受けた制御を行っていると言える。

以上のように、本発明によれば、従来に比較して、制御に影響を与える誤差の要因をより少なくすることができ、これにより、より高精度に、かつ、より正確に画像の表示を制御することができる。

さらに、本発明と従来の技術とを比較する。

従来の走査ミラーの角度の検出に用いられるロータリエンコーダの直径は、一般的に、３０ｍｍ前後である。直径を３０ｍｍとすると、ロータリエンコーダの周長は、３０ｍｍ×πで求められ、約９０ｍｍである。走査ミラーが回動する角度の範囲（振り角）を１８度とすると、１８度である角度の範囲（振り角）に対応するロータリエンコーダの周長は、９０×１８÷３６０で求められ、４．５ｍｍである。すなわち、従来のロータリエンコーダは、４．５ｍｍの長さを分割して、軸の角度を検出することになる。

一方、拡大投影系入射部１２５に入射される２次元の像の横幅は、３０ｍｍ程度とすることができる。

従来のロータリエンコーダにおいて、４．５ｍｍを５０００に分割して検出するとすれば、５０００のうちの１当たりの長さは、４．５ｍｍ／５０００から、０．０００９ｍｍとなる。これに対して、リニアディテクタ１３３の検出の幅を拡大投影系入射部１２５に入射される２次元の像の横幅と同じ３０ｍｍとし、３０ｍｍを５０００に分割して検出するとすれば、リニアディテクタ１３３において、５０００のうちの１当たりの長さは、３０ｍｍ／５０００から、０．００６ｍｍとなり、従来のロータリエンコーダに比較して、６倍以上の長さとすることができる。したがって、本発明によれば、従来に比較して、より高精度に、かつ、より正確に位置を検出することができる。

その結果、本発明によれば、より高精度に、かつ、より正確に画像の表示を制御することができるようになる。

また、リニアディテクタ１３３は、ロータリエンコーダと比較して安価である。従来と同等の分解能しか要求されない場合には、リニアディテクタ１３３の分解能を下げて、ロータリエンコーダの価格に比較して、更に、より安価なリニアディテクタ１３３を採用することができる。

すなわち、本発明によれば、より安価に実現できるようになる。

従来のロータリエンコーダの直径をより大きくすることも考えられる。この場合、より高精度に角度を検出できるようになるが、慣性モーメントが大きくなってしまい、角度の制御が困難になり、総合的に、角度の制御の精度が良くなるとは限らない。

本発明においても、拡大投影系入射部１２５に入射される２次元の像の横幅を大きくし、リニアディテクタ１３３の幅を大きくすることで精度をより向上させることができる。この場合、走査ミラー１２４およびガルバノモータ１４１の軸の慣性モーメントは変わらないので、総合的な、制御の精度は良くなると言える。

さらに、慣性モーメントの大きさを比較すると、本発明においては、走査ミラー１２４と共に回動するロータリエンコーダを必要としないので、走査ミラー１２４およびガルバノモータ１４１の軸の慣性モーメントは、従来と比較して、より小さくすることができる。これにより、より小さい力で走査ミラー１２４を動作させることが可能になり、また、走査ミラー１２４の角速度をより小さい力で変えることができるようになり、走査ミラー１２４の回動する位置の制御がより容易になる。

次に図１２乃至図１７を参照して、本発明の他の実施の形態について説明する。

なお、図１２乃至図１７において、図６乃至図１１に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。

図１２は、本発明に係る表示装置２０１の構成を示すブロック図である。表示装置２０１は、光源１１１、投影光学系１１３、拡大投影系１１５、光変調素子２１１、および光偏向システム２１２を備える。光偏向システム２１２は、光偏向部２１２ａおよび検出部２１２ｂからなる。表示装置２０１は、画像を表示するための光をスクリーン１１６に投射することにより、スクリーン１１６に画像を表示させる。

なお、スクリーン１１６は、表示装置２０１の外部に設けるようにしても、表示装置２０１と一体に設けるようにしてもよい。

光変調素子２１１は、光源１１１からの光を変調する。すなわち、光源１１１から射出される光は、入力された画像信号に応じて、光変調素子２１１によって、画像における明暗を形成するように変調される。

また、光変調素子２１１は、画素を表示させるための光とは別に、光源１１１からの光を検出光として反射し、投影光学系１１３に検出光を照射する。すなわち、光変調素子２１１は、光源１１１からの光を変調光とは別に検出光として反射することにより、変調光とは異なる検出光を投影光学系１１３に照射される。

なお、光変調素子２１１としGLVを用いる場合、光変調素子２１１としてのGLVには、画素を表示させるための光を変調させるための位相反射型回折格子に加えて、光源１１１からの光を検出光として反射するための位相反射型回折格子が設けられる。光変調素子２１１としてのGLVの詳細は後述する。

光偏向システム２１２の光偏向部２１２ａは、投影光学系１１３を介した光変調素子２１１からの変調光に対する走査を行うことで、２次元の像を形成する。すなわち、光偏向システム２１２の光偏向部２１２ａは、投影光学系１１３によって形成された像を、投影光学系１１３によって形成された像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査することにより、２次元の像を形成する。

また、光偏向システム２１２の光偏向部２１２ａは、光変調素子２１１からの変調光と同様に、投影光学系１１３を介して光変調素子２１１より照射（反射）された検出光を走査するように反射する。そして、光偏向システム２１２の検出部２１２ｂは、走査された検出光の位置を検出することにより、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された像の位置を検出する。

光偏向システム２１２を経て得られる２次元の像は、投影光学系１１５を介し、拡大されてスクリーン１１６上に投影される。

図１３は、光源１１１、投影光学系１１３、拡大投影系１１５の入射部である拡大投影系入射部１２５、光変調素子２１１、および光偏向システム２１２の構成の概略を示す図である。図１４は、投影光学系１１３、拡大投影系入射部１２５、光変調素子２１１、および光偏向システム２１２における光路の概略を示す図である。

図１３および図１４で示されるように、光偏向システム２１２は、光偏向部２１２ａ、および検出部２１２ｂからなる。光偏向部２１２ａは、投影光学系１１３を介した光変調素子２１１からの変調光に対する走査を行うことで、２次元の像１２６を形成する。また、光偏向部２１２ｂは、投影光学系１１３を介した検出光を走査する。さらにまた、検出部２１２ｂは、走査された検出光の位置を検出する。

集光光学系１２１で集光された光は、光変調素子２１１に入射される。例えば、光変調素子２１１は、GLVからなる。GLVの変調素子は、電気信号を与えることにより各々微細に動き、GLVである光変調素子２１１に入射された光は、回折の量に応じた明暗を生じ、光変調素子２１１によって反射される。また、画像を表示させる光を変調するための変調素子とは別のGLVの変調素子は、集光光学系１２１で集光された光を検出光として反射する。

検出光および変調光は、投影光学系１１３へと入射される。

光偏向部２１２ａには、走査ミラー１２４が設けられている。走査ミラー１２４は、光変調素子２１１によって変調され、投影光学系１１３を介して入射された光を、走査するように反射する。

また、走査ミラー１２４は、光変調素子２１１によって変調された変調光を走査させるように反射すると共に、投影光学系１１３を介し、光変調素子２１１から照射された検出光を走査させるように反射する。すなわち、検出光は、投影光学系１１３によって形成された投影像と同様に走査させるように反射される。走査ミラー１２４によって反射された検出光は、検出部２１２ｂに入射される。

検出部２１２ｂには、リニアディテクタ２２１が設けられる。

走査ミラー１２４が、光変調素子２１１によって変調された変調光を走査させるように反射すると共に、検出光を走査させるように反射するので、走査ミラー１２４に反射された検出光の位置によって、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を知ることができる。すなわち、リニアディテクタ２２１は、走査ミラー１２４に反射された検出光の位置を検出することにより、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を検出する。

リニアディテクタ２２１は、検出した検出光の位置を示す信号を出力する。換言すれば、リニアディテクタ２２１から出力される信号は、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を示している。

なお、リニアディテクタ２２１は、一体型に限らず、複数のフォトセンサで構成するようにしてもよい。

図１５は、光変調素子２１１の一例としてのGLV２３１の側面図である。変調素子２３２−１は、光源１１１からの光を検出光として反射するための位相反射型回折格子である。変調素子２３２−１１乃至２３２−１０９０は、画像を表示させるための光を変調させるための位相反射型回折格子である。

GLV２３１には、光源１１１からの光を検出光として反射するための変調素子２３２−１と、画素を表示させるための光を変調させるための変調素子２３２−１１乃至２３２−１０９０とが設けられている。

変調素子２３２−１と変調素子２３２−１１乃至２３２−１０９０とは、変調素子２３２−１によって反射され照射される検出光が、形成される画像の妨げにならないようにするため、所定の距離だけ離して設けることが好ましい。

このように、光源１１１とは別に、検出光を照射するための光源を設けることなく、検出光を照射することができる。その結果、より簡単な構成とすることができるようになる。

図１６は、表示装置２０１の光偏向システム２１２の具体的な構成例を示す図である。

光偏向システム２１２は、走査ミラー１２４、ガルバノモータ２４１、リニアディテクタ２２１、モータ制御回路２４２、およびモータ駆動回路２４３からなる。

ガルバノモータ２４１は、走査ミラー１２４を回動させるアクチュエータであり、所定の角度の範囲で、その範囲の端部において方向を変えるように軸を回動させる。

リニアディテクタ２２１は、入射光の位置を検出し、検出光の位置を示す信号をモータ制御回路２４２に供給する。

モータ制御回路２４２は、リニアディテクタ２２１から供給された、検出光の検出された位置を示す信号を基に、ガルバノモータ２４１の駆動を制御する制御信号を、モータ駆動回路２４３に供給する。

モータ駆動回路２４３は、モータ制御回路２４２から供給された制御信号を基に、ガルバノモータ２４１を駆動させる電流をガルバノモータ２４１に供給することにより、ガルバノモータ２４１を駆動する。

このように、光偏向システム２１２は、リニアディテクタ２２１によって検出される検出光の位置を基に、走査ミラー１２４を回動させる。

次に、図１７のフローチャートを参照し、表示装置２０１による回動の制御の処理について説明する。

ステップＳ２１において、光偏向システム２１２は、検出光の走査を開始する。すなわち、光偏向部２１２ａの走査ミラー１２４は、所定の軸を中心にした所定の角度の範囲での回動を開始し、これにより、光変調素子２１１から照射された検出光を走査させるように反射する。走査ミラー１２４によって反射された検出光は、検出部２１２ｂのリニアディテクタ２２１へと入射される。

ステップＳ２２において、リニアディテクタ２２１は、検出光が入射された位置を検出する。すなわち、ステップＳ２２において、リニアディテクタ２２１は、走査ミラー１２４に反射された検出光の位置を検出することにより、投影光学系１１３によって形成された投影像であって、走査ミラー１２４に走査された投影像の位置を検出する。リニアディテクタ２２１は、検出光の位置を示す信号をモータ制御回路２４２に供給する。モータ制御回路２４２に供給される信号は、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を示していると言える。

ステップ２３において、モータ制御回路２４２は、検出光が入射された位置を基に、ガルバノモータ２４１の駆動を制御する制御信号を生成する。言い換えれば、モータ制御回路２４２は、リニアディテクタ２２１から供給された、検出光が入射された位置を示す信号を基に、制御信号を生成する。モータ制御回路２４２は、生成した制御信号をモータ駆動回路２４３に供給する。

ステップ２４において、モータ駆動回路２４３は、モータ制御回路２４２から供給された制御信号を基に、ガルバノモータ２４１を駆動させる電流を生成し、ガルバノモータ２４１に供給することにより、ガルバノモータ２４１を駆動し、手続きは、ステップＳ２２に戻り、上述した処理を繰り返す。

次に図１８乃至図２０を参照して、本発明のさらに他の実施の形態について説明する。

なお、図１８乃至図２０において、図６乃至図１１に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。

図１８は、本発明に係る表示装置３０１の構成を示すブロック図である。表示装置３０１は、光源１１１、光変調素子１１２、投影光学系１１３、拡大投影系１１５および光偏向システム３１１を備える。光偏向システム３１１は、検出光照射部３１１ａ、光偏向部３１１ｂおよび検出部３１１ｃからなる。表示装置３０１は、画像を表示するための光をスクリーン１１６に投射することにより、スクリーン１１６に画像を表示させる。

なお、スクリーン１１６は、表示装置３０１の外部に設けるようにしても、表示装置３０１と一体に設けるようにしてもよい。

光偏向システム３１１の光偏向部３１１ｂは、投影光学系１１３を介した光変調素子１１２からの変調光に対する走査を行うことで、２次元の像を形成する。すなわち、光偏向システム３１１の光偏向部３１１ｂは、投影光学系１１３によって形成された像を、投影光学系１１３によって形成された像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査することにより、２次元の像を形成する。

また、光偏向システム３１１の検出光照射部３１１ａは、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された像の位置を検出するための光である検出光を出射する。光偏向部３１１ｂは、検出光を走査する。そして、光偏向システム３１１の検出部３１１ｃは、走査された検出光の位置を検出することにより、２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された像の位置を検出する。図１８中の点線は、検出光の経路を示す。

光偏向システム３１１を経て得られる２次元像は、拡大投影系１１５を介し、拡大されてスクリーン１１６上に投影される。つまり、拡大投影系１１５は、光変調素子１１２および光偏向システム３１１によって得られる２次元像を中間像として、これを拡大してスクリーン１１６に投影するための光学系である。

図１９は、光源１１１、光変調素子１１２、投影光学系１１３、拡大投影系１１５の入射部である拡大投影系入射部１２５、および光偏向システム３１１の構成の概略を示す図である。図２０は、光変調素子１１２、投影光学系１１３、拡大投影系入射部１２５、および光偏向システム３１１における光路の概略を示す図である。

図１９および図２０で示されるように、光偏向システム３１１は、検出光照射部３１１ａ、光偏向部３１１ｂ、および検出部３１１ｃからなる。光偏向システム３１１の光偏向部３１１ｂは、投影光学系１１３を介した光変調素子１１２からの変調光に対する走査を行うことで、第２の像１２６を形成する。検出光照射部３１１ａは、検出光を出射し、光偏向部３１１ｂは、検出光を走査し、検出部３１１ｃは、偏向部３１１ｂで走査した検出光の位置を検出する。また、図２０中の点線は、検出光照射部３１１ａから射出された検出光を示す。

光偏向システム３１１の検出光照射部３１１ａには、ミラー角検出用光源３２１が設けられ、光偏向部３１１ｂには、走査ミラー３２２が設けられ、および検出部３１１ｃには、リニアディテクタ３２３が設けられている。

ミラー角検出用光源３２１は、発光し、拡大投影系入射部１２５に入射させる２次元の像における、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を検出するための光である検出光を走査ミラー３２２に照射する。ミラー角検出用光源１３１は、例えば、LED（Light Emitting Diode）またはレーザーダイオードからなる。

例えば、ミラー角検出用光源３２１は、コリメート光またはリニアディテクタ３２３上で微小スポットになるようなレンズを通した検出光を照射する。コリメート光は、拡散することのない平行光である。例えば、ミラー角検出用光源３２１から照射されるコリメート光である検出光のスポット（の幅）は、リニアディテクタ３２３において、十分な分解能で位置を検出できるように、十分小さくされる。

なお、ミラー角検出用光源３２１として、不可視の光線、例えば、赤外線である検出光を射出する光源を用いることで、検出光の漏光が、スクリーン１１６に表示される画像に影響を与えないようにすることができる。

走査ミラー３２２は、板状のミラーである、いわゆるガルバノミラーである。走査ミラー３２２は、投影光学系１１３から入射された光を反射するとともに、所定の軸を中心に所定の角度の範囲で回動する。すなわち、走査ミラー３２２は、光変調素子１１２によって変調され、投影光学系１１３を介して入射された光を、走査させるように反射する。換言すれば、走査ミラー３２２は、投影光学系１１３によって形成された投影像を、投影像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて２次元の像を形成させるように反射する。

走査ミラー３２２の走査により形成された２次元の像は、拡大投影系入射部１２５に入射される。

走査ミラー３２２は、投影光学系１１３から入射された光を反射する面と対向する面においても光を反射するようになされている。

ミラー角検出用光源３２１から射出された検出光は、走査ミラー３２２の、投影光学系１１３から入射された光を反射する面と対向する面に入射される。走査ミラー３２２は、光変調素子１１２によって変調された変調光を走査させるように反射すると共に、投影光学系１１３から入射された光を反射する面と対向する面において、ミラー角検出用光源３２１から照射された検出光を走査させるように反射する。走査ミラー３２２によって反射された検出光は、リニアディテクタ３２３に入射される。

リニアディテクタ３２３は、リニアディテクタ３２３に入射される検出光の位置を検出する。リニアディテクタ３２３は、検出面に検出素子を有し、入射光の位置を示す信号を出力する１次元光位置検出装置の一例である。

リニアディテクタ３２３は、例えば、フォトダイオードアレイ、１次元PSD、１次元CCD、1次元CMOSフォトセンサなどのセンサなどからなる。

なお、ミラー角検出用光源３２１から照射された検出光は、投影光学系１１３から入射された光を反射する面と対向する面で走査されるよう反射されるので、走査ミラー３２２に反射された検出光の位置によって、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を知ることができる。すなわち、リニアディテクタ３２３は、走査ミラー３２２に反射された検出光の位置を検出することにより、投影光学系１１３によって形成された投影像の位置を検出していると言える。

なお、リニアディテクタ３２３は、一体型に限らず、複数のフォトセンサで構成するようにしてもよい。

また、図２１乃至図２４は、リニアディテクタ３２３の他の構成の例を説明する図である。図２１で示されるように、LEDであるミラー角検出用光源３２１は、走査ミラー３２２の、投影光学系１１３から入射された光を反射する面と対向する面に検出光を照射する。走査ミラー３２２によって反射された検出光は、光路中に配置された集光レンズ３４１によって、拡散板３４２の表面において微小スポットとされる。

図２１および図２２で示されるように、拡散板３４２の検出光が照射される面には、スリット格子３５１が形成されている。例えば、スリット格子３５１は、走査される検出光の入射位置の移動する方向に、検出光を遮光する膜のある部分と、検出光を通過させる、膜のない部分とが並ぶように形成される。例えば、スリット格子３５１は、蒸着膜などで形成される。検出光のスポット径（幅）は、スリット格子３５１のピッチと同じか、またはこれより小さくされる。

拡散板３４２は、スリット格子３５１を通過して入射した検出光を拡散し、検出光をフォトダイオード３４３に入射させる。

走査ミラー３２２の回動に従い、検出光（のスポット）は、スリット格子３５１を次々に横切るので、フォトダイオード３４３には、強い光と弱い光とが繰り返し入射される。従って、フォトダイオード３４３は、ハイレベルとローレベルを繰り返す信号を出力する。フォトダイオード３４３から出力される信号の、ハイレベルとローレベルの繰り返し速度は、走査ミラー３２２の回動速度を示す。

このように構成することで、リニアディテクタ３２３のコストをより小さくすることができる。

さらに、図２３で示されるように、走査ミラー３２２の検出光が照射される面に、スリット格子３６１を形成するようにしてもよい。例えば、スリット格子３６１は、蒸着膜などで形成される。

この場合、集光レンズ３４１は、走査ミラー３２２のスリット格子３６１と、拡散板３４２のスリット格子３５１とが共役になるように配置される。図２４で示されるように、走査ミラー３２２のスリット格子３６１と、拡散板３４２のスリット格子３５１は、平行に配置される。また、走査ミラー３２２のスリット格子３６１および拡散板３４２のスリット格子３５１において、検出光を反射する膜のある部分の幅は、検出光を通過させる、膜のない部分の幅に等しい。また、走査ミラー３２２のスリット格子３６１および拡散板３４２のスリット格子３５１のスリットピッチの比は、集光レンズ３４１の倍率に等しい。すなわち、拡散板３４２のスリット格子３５１のスリットピッチと、走査ミラー３２２のスリット格子３６１の像のスリットピッチであって、拡散板３４２上の像のスリットピッチとが等しくなるように、スリット格子３５１およびスリット格子３６１が構成される。

走査ミラー３２２が回動すると、拡散板３４２のスリット格子３５１上を、走査ミラー３２２のスリット格子３６１の像が横（検出光を反射する膜のある部分と、検出光を通過させる、膜のない部分とが並ぶ方向）に動く。

この場合も、フォトダイオード３４３は、ハイレベルとローレベルを繰り返す信号を出力する。フォトダイオード３４３から出力される信号の、ハイレベルとローレベルの繰り返し速度は、走査ミラー３２２の回動速度を示す。

このように構成することで、リニアディテクタ３２３のコストをより小さくすることができる。

表示装置３０１における回動の制御処理は、図１０のフローチャートを参照して説明した処理と同様なので、その説明は省略する。

本発明の表示装置３０１によれば、拡大投影系入射部１２５の近傍にリニアディテクタ３２３を設ける必要がないので、拡大投影系入射部１２５の配置の制約をより少なくすることができる。また、光偏向システム３１１を一体に構成することができる。さらに、拡大投影系入射部１２５に入射される２次元の像の横幅と無関係に、リニアディテクタ３２３の検出の幅を決めることができるので、所望の分解能および精度で、走査された画像の位置を検出することができるようになる。

このように、より高い精度で、かつ、より正確に画像の表示を制御すると共に、より安価に実現できるようになる。

以上のように、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系によって形成された第１の像を、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成するようにした場合には、変調された変調光を基にした像を走査することにより形成した画像を表示することができる。また、変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系によって形成された第１の像を、第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射し、変調光とは異なる検出光を照射し、反射された検出光の位置を検出することにより、第２の像における第１の像の位置を検出し、検出された、第２の像における第１の像の位置を基に、反射手段の駆動を制御するようにした場合には、より高い精度、かつ、より正確に画像の表示を制御すると共に、より安価に実現できるようになる。

また、以上においては、光変調素子として、１次元変調素子のGLVを用いるようにしたが、GLVに限らず、２次元の光変調素子であるDMD（Digital Micro mirror Device：商標）またはLCOS（Liquid Crystal on Silicon）などを用いるようにしてもよい。この場合、光源１１１は、採用する光変調素子に合わせて、メタルハライドランプまたは高圧水銀ランプなどを採用することができる。

なお、本発明は、スクリーン１１６に光を投射して画像を表示させる表示装置、例えば、いわゆるフロントプロジェクタまたはリアプロジェクタなどに適用できる。

従来の表示装置の構成を示すブロック図である。 従来の表示装置の構成の概略を示す図である。 従来の表示装置の光路の概略を示す図である。 従来の表示装置の光偏向システムの構成を示す図である。 従来の表示装置における、スクリーンに投射される画像とガルバノモータの軸の角度との誤差要因を示す図である。 本発明の表示装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 光源、光変調素子、投影光学系、光偏向システム、および拡大投影系の構成の概略を示す図である。 光変調素子、投影光学系、光偏向システム、および拡大投影系における光路の概略を示す図である。 光偏向システムの具体的な構成例を示す図である。 回動の制御の処理を説明するフローチャートである。 スクリーンに投射される画像と、回動の制御との誤差要因を示す図である。 表示装置の構成を示すブロック図である。 光源、投影光学系、拡大投影系、光変調素子、および光偏向システムの構成の概略を示す図である。 投影光学系、拡大光学系、光変調素子、および光偏向システムにおける光路の概略を示す図である。 光変調素子の一例としてのGLVの側面図である。 光偏向システムの具体的な構成例を示す図である。 回動の制御の処理を説明するフローチャートである。 本発明の表示装置の構成を示すブロック図である。 光源、光変調素子、投影光学系、拡大投影系および光偏向システムの構成の概略を示す図である。 光変調素子、投影光学系、拡大投影系および光偏向システムにおける光路の概略を示す図である。 リニアディテクタの他の構成の例を説明する図である。 リニアディテクタの他の構成の例を説明する図である。 リニアディテクタの他の構成の例を説明する図である。 リニアディテクタの他の構成の例を説明する図である。

符号の説明

１０１ 表示装置， １１１ 光源， １１２ 光変調素子， １１３ 投影光学系， １１４ 光偏向システム， １１４ａ 検出光照射部， １１４ｂ 偏向部， １１４ｃ 検出部， １１５ 拡大投影系入射部， １１６ スクリーン，１２４ 走査ミラー， １３１ ミラー角検出用光源， １３２ アパーチャ， １３３ リニアディテクタ， １４１ ガルバノモータ， １４２ モータ制御回路， １４３ モータ駆動回路， ２０１ 表示装置， ２１１ 光変調素子， ２１２ 光偏向システム， ２１２ａ 偏向部， ２１２ｂ 検出部， ２２１ リニアディテクタ， ２３１ GLV， ２３２−１乃至２３２−１０９０ 変調素子， ２４１ ガルバノモータ， ２４２ モータ制御回路， ２４３ モータ駆動回路， ３０１ 表示装置， ３１１ 光偏向システム， ３２１ ミラー角検出用光源， ３２２ 走査ミラー， ３２３ リニアディテクタ， ３４１ 集光レンズ， ３４２ 拡散板， ３４３ フォトダイオード， ３５１ スリット格子， ３６１ スリット格子

Claims (6)

1. 変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系と、
   前記投影光学系によって形成された前記第１の像を、前記第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射する反射手段と、
   前記反射手段に、前記変調光とは異なる検出光を照射する照射手段と、
   前記反射手段に反射された前記検出光の位置を検出することにより、前記第２の像における前記反射手段に反射された前記第１の像の位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された、前記第２の像における前記第１の像の位置を基に、前記反射手段の駆動を制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする表示装置。
2. 前記反射手段は、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、またはポリゴンプリズムである
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記照射手段は、光源である
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記照射手段は、前記第１の像を形成させるための光源からの光を変調する光変調素子からなり、前記光源からの前記光を前記変調光とは別に反射することにより、前記検出光を照射し、
   前記照射手段としての前記光変調素子からの前記検出光は、前記投影光学系を介して、前記反射手段に照射される
   ことを特徴する請求項１に記載の表示装置。
5. 前記反射手段は、前記第１の像を反射している第１の面と異なる第２の面で前記検出光を反射し、
   前記照射手段は、前記検出光を前記反射手段の前記第２の面に照射し、
   前記検出手段は、前記反射手段の前記第２の面で反射された前記検出光の位置を検出することにより、前記第２の像における前記第１の像の位置を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 変調された光である変調光を基に、第１の像を形成する投影光学系と、前記投影光学系によって形成された前記第１の像を、前記第１の像のより長い方向である長さ方向と直交する方向に走査させて第２の像を形成させるように反射する反射手段とを備える表示装置の表示方法において、
   前記反射手段に、前記変調光とは異なる検出光を照射する照射ステップと、
   前記反射手段に反射された前記検出光の位置を検出することにより、前記第２の像における前記反射手段に反射された前記第１の像の位置を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップにおいて検出された、前記第２の像における前記第１の像の位置を基に、前記反射手段の駆動を制御する制御ステップと
   を含むことを特徴とする表示方法。

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