JP2010276959A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＧＢ３種の光線を走査する投影型の画像表示装置のおいて、光線の結像位置がずれることを抑制する。
【解決手段】第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃ、走査機構１４、第１〜第３のドライバ回路１６ａ〜１６ｃ、信号処理部２２、及び、タイミング制御部２６を備える。第１の光源は、第１の波長の光を発生し、第２の光源は、第２の波長の光を発生し、第３の光源は、第３の波長の光を発生する。走査機構は、第１〜第３の光源それぞれからの光線を走査する。第１〜第３のドライバ回路はそれぞれ、変調信号に基づいて第１〜第３の光源を駆動する。信号処理部は、映像信号に基づき第１〜第３のドライバ回路のそれぞれへ変調信号を供給する。タイミング制御部は、変調信号が第１〜第３のドライバ回路のそれぞれへ供給されるタイミングを設定し、且つ、設定されたタイミングに基づいて変調信号が第１〜第３のドライバ回路に供給されるタイミングを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に関するものである。

画像表示装置には、特許文献１及び２に記載されたような投影型の画像表示装置が知られている。このような投影型の画像表示装置は、ＲＧＢの三種の光線を発生する光源と、これら光源から発生された光線を合波する光合波器と、光合波器によって合波された光を走査する走査機構と、を備えている。

特開平１１-３１１８３５号公報 特開２００４-２１９５１４号公報

ところで、投影型の画像表示装置では、ＲＧＢ三種の光線をある走査位置上に結合させようとしても、各光線の結像位置がずれることがある。このような各光線の結像位置のずれは、投影される画像の品質を劣化させる。

本発明は、高品質な画像を提供可能な画像表示装置を提供することを目的としている。

本発明の画像表示装置は、第１〜第３の光源、走査機構、第１〜第３のドライバ回路、信号生成部、及び、タイミング制御部を備える。第１の光源は、第１の波長の光を発生する。第２の光源は、第２の波長の光を発生する。第３の光源は、第３の波長の光を発生する。走査機構は、第１の光源からの光、第２の光源からの光、及び第３の光源からの光を走査する。第１のドライバ回路は、変調信号に基づいて第１の光源を駆動するためのドライバ回路である。第２のドライバ回路は、変調信号に基づいて第２の光源を駆動するためのドライバ回路である。第３のドライバ回路は、変調信号に基づいて第３の光源を駆動するためのドライバ回路である。信号生成部は、映像信号に基づき第１〜第３のドライバ回路のそれぞれへ変調信号を供給する。タイミング制御部は、変調信号が第１〜第３のドライバ回路のそれぞれへ供給されるタイミングを設定可能であり、且つ、設定されたタイミングに基づいて変調信号が第１〜第３のドライバ回路に供給されるタイミングを制御する。

本画像表示装置は、タイミング制御部によって変調信号がドライバ回路に供給されるタイミングを調整することが可能である。したがって、各波長の光の各走査位置に対する位置ずれを補償するように、各光源の発光タイミングを制御することができる。その結果、本画像表示装置は、滲みの少ない高品質な画像を提供することが可能である。

本発明の画像表示装置は、第１の波長の光、第２の波長の光、及び第３の波長の光を集光するための集光レンズを更に備えてもよい。本画像表示装置が集光レンズを有する場合には、集光レンズによる色収差を補正するように、第１〜第３の光源それぞれの光出射位置と集光レンズとの距離が異なることが好適である。これにより、本画像表示装置は、色収差が低減された画像を提供することが可能となる。

本画像表示装置は、第１〜第３の光源と光走査機構との間に、第１の光源からの光、第２の光源からの光、及び第３の光源からの光を合波する光合波器を更に備えてもよい。光合波器は、平面導波路であってもよい。また、光合波器は、第１の光源に光学的に結合された第１の入射端、第２の光源に光学的に結合された第２の入射端、第３の光源に光学的に結合された第３の入射端、並びに、第１の入射端に入射した光、第２の入射端に入射した光、及び、第３の入射端に入射した光を出射する共通の出射端を有する光ファイバであってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、高品質な画像を提供可能な画像表示装置が提供される。

一実施形態に係る画像表示装置を示す図である。 発光タイミングと結像された光の関係を説明するための図である。 発光タイミングと結像された光の関係を説明するための図である。 光合波器の一例を示す図である。 別の実施形態に係る画像表示装置の一部を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係る画像表示装置を示す図である。図１に示す画像表示装置１０は、投影型の画像表示装置である。画像表示装置１０は、第１の光源１２ａ、第２の光源１２ｂ、第３の光源１２ｃ、走査機構１４、第１のドライバ回路１６ａ、第２のドライバ回路１６ｂ、第３のドライバ回路１６ｃ、及び、タイミング制御部１８を備えている。本実施形態の画像表示装置１０は、更に、光合波器２０、及び信号処理部２２を備えていてもよい。

第１の光源１２ａは、第１の波長の光を発生する。第２の光源１２ｂは、第２の波長の光を発生する。第３の光源１２ａは、第３の波長の光を発生する。以下、第１の波長の光が赤色（Ｒ）の光、第２の波長の光が緑色（Ｇ）の光、第３の波長の光が青色（Ｂ）の光であるものとして説明する。なお、第１〜第３の光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）を含む光源を用いることができる。しかしながら、本発明の画像表示装置には、第１〜第３の波長の光をそれぞれ発生する光源であれば、任意の光源を用いることができる。

第１の光源１２ａは、第１のドライバ回路１６ａによって駆動され、第１の波長の光を発生する。第２の光源１２ｂは、第２のドライバ回路１６ｂによって駆動され、第２の波長の光を発生する。第３の光源１２ｃは、第３のドライバ回路１６ｃによって駆動され、第１の波長の光を発生する。具体的に、第１〜第３のドライバ回路１６ａ〜１６ｃはそれぞれ、第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃの発光強度を変調するための変調電流を第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃに供給する。

これら第１〜第３のドライバ回路１６ａ〜１６ｃは、タイミング制御部１８を介して、信号処理部２２に電気的に結合されている。信号処理部２２は、その入力端子ＩＮに、映像信号（例えばコンポジット映像信号）を受け、当該映像信号をＲＧＢ映像信号に変換する。また、信号処理部２２は、ＲＧＢ映像信号のＲ成分に基づく変調信号を第１のドライバ回路１６ａに供給する。信号処理部２２は、ＲＧＢ映像信号のＧ成分に基づく変調信号を第２のドライバ回路１６ｂに供給する。また、信号処理部２２は、ＲＧＢ映像信号のＢ成分に基づく変調信号を第３のドライバ回路１６ｃに供給する。第１〜第３のドライバ回路１６ａ〜１６ｃはそれぞれ、信号処理部２２からの変調信号に応じた変調電流を、第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃに供給する。

本画像表示装置１０では、タイミング制御部１８によって、信号処理部２２から第１〜第３のドライバ回路１６ａ〜１６ｃに変調信号が供給されるタイミングが制御される。タイミング制御部１８は、第１のバッファ回路２４ａ、第２のバッファ回路２４ｂ、第３のバッファ回路２４ｃ、及びタイミング発生装置２６を有している。

第１のバッファ回路２４ａは、信号処理部２２と第１のドライバ回路１６ａとの間に設けられている。第１のバッファ回路２４ａは、信号処理部２２によって生成された変調信号が第１のドライバ回路１６ａに供給されるタイミングを遅延させることが可能である。第２のバッファ回路２４ｂは、信号処理部２２と第２のドライバ回路１６ｂとの間に設けられている。第２のバッファ回路２４ｂは、信号処理部２２によって生成された変調信号が第２のドライバ回路１６ｂに供給されるタイミングを遅延させることが可能である。また、第３のバッファ回路２４ｃは、信号処理部２２と第３のドライバ回路１６ｃとの間に設けられている。第３のバッファ回路２４ｃは、信号処理部２２によって生成された変調信号が第３のドライバ回路１６ｃに供給されるタイミングを遅延させることが可能である。第１〜第３のバッファ回路２４ａ〜２４ｃは、遅延量が可変の遅延回路によって構成することが可能である。

第１〜第３のバッファ回路２４ａ〜２４ｃにおける遅延量は、タイミング発生装置２６によって設定可能である。タイミング発生装置２６は、例えば、マイクロコンピュータによって構成することができる。本実施形態では、タイミング発生装置２６は、入力ポート２６ａ、プロセッサ２６ｂ、メモリ２６ｃ、及び出力ポート２６ｄを有している。

タイミング発生装置２６は、入力される情報を入力ポート２６ａに受けて、入力された情報をメモリ２６ｃに記憶することができる。本実施形態では、タイミング発生装置２６は、外部のコンピュータといった発光パターン設定装置２８によって入力される第１〜第３のバッファ回路２４ａ〜２４ｃそれぞれのための遅延量を、メモリ２６ｃに記憶する。

また、タイミング発生装置２６は、メモリ２６ｃに記憶した遅延量をプロセッサ２６ｂ及び出力ポート２６ｄを介して、第１〜第３のバッファ回路２４ａ〜２４ｃのそれぞれに与えることができる。これによって、タイミング発生装置２６は、第１〜第３のドライバ回路１６ａ〜１６ｃに変調信号が供給されるタイミングを個別に調整することができる。その結果、第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃの発光タイミングを個別に調整することができる。

本画像表示装置１０では、このように発光タイミングが調整された第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃからの光線が、光合波器２０によって合波される。走査機構１４は、光合波器２０によって合波された光、即ち、第１の光源１２ａからの光、第２の光源１２ｂからの光、第３の光源１２ｃからの光を走査して、画像を投影する。走査機構１４は、例えば、水平走査用のガルバノミラー及び垂直走査用のガルバノミラーによって構成することができる。

以下、図２及び図３を参照しつつ、発光タイミングと結像された光の関係を説明する。図２の（ａ）には、従来の投影型の画像表示装置における三種の変調信号（ＲＧＢ用の変調信号）のタイミングチャートが示されており、（ｂ）には当該変調信号によって結像される三つの波長の光線それぞれの像が示されている。また、図３の（ｂ）には、画像表示装置１０における三種の変調信号（ＲＧＢ用の変調信号）のタイミングチャートの一例が示されており、（ｂ）には当該変調信号によって結像される三つの波長の光線それぞれの像が示されている。

図２の（ａ）に示すように、従来の画像表示装置では、ＲＧＢ三種の光線を同一位置に結像させて白色の像を投影しようとする場合に、三種の変調信号がドライバ回路に供給されるタイミングが同一となっている。したがって、当該画像表示装置の光学要素の調芯不良等によって、図２の（ｂ）に示すように、ＲＧＢ三種の光線が、同一位置（点Ｐを中心とする位置）に結合せず、滲みを伴った低品質の画像が投影されることがある。

一方、画像表示装置１０では、光学要素の調芯不良等の問題があったとしても、タイミング発生装置２６によって、三種の変調信号それぞれが第１〜第３のドライバ１６ａ〜１６ｃに供給されるタイミングを調整することが可能である（例えば、図３の（ａ）を参照）。その結果、図３の（ｂ）に示すように、画像表示装置１０は、白色の像を投影する場合に、ＲＧＢ三種の光線を略同一位置（点Ｐを中心とする位置）に結像することができる。このように、画像表示装置１０は、滲みの低減された高品質な画像を投影することができる。なお、図３の（ａ）に示すタイミングチャートは例示的なものである。したがって、ＲＧＢ三種の光線が結像される位置を略同一とするよう、三種の変調信号に与えられる遅延量は任意に調整することができる。

以下、上述した光合波器２０の例について説明する。図４は、光合波器の一例を示す図である。図４に示すように、光合波器２０は、平面光回路によって構成されていてもよい。具体的には、図４に示すように、光合波器２０は、基板に形成された第１の平面導波路２０ａ、第２の平面導波路２０ｂ、及び、第３の平面導波路２０ｃを含んでいる。

第１の平面導波路２０ａの入射端２０ｄは、第１の光源１２ａに光学的に結合されている。第２の平面導波路２０ｂの入射端２０ｅは、第２の光源１２ｂに光学的に結合されている。また、第３の平面導波路２０ｃの入射端２０ｆは、第３の光源１２ｃに光学的に結合されている。第１の光源１２ａからの光は第１の平面導波路２０ａによって導波され、第２の光源１２ｂからの光は第２の平面導波路２０ｂによって導波され、第３の光源１２ａからの光は第３の平面導波路２０ｃによって導波される。そして、第１の光源１２ａからの光、第２の光源１２ｂからの光、第３の光源１２ｃからの光は、何れかの平面導波路に結合して、平面光回路の出射端２０ｇから出射される。このように、光合波器２０として、平面光回路が用いられてもよい。また、これら平面導波路に代えて、光ファイバが用いられてもよい。

次に、別の実施形態の画像表示装置について説明する。図５は、別の実施形態に係る画像表示装置の一部を示す図である。図５に示す画像表示装置１０Ａは、集光レンズ３０を備えること、また、光源１２ａ〜１２ｃの構成が、画像表示装置１０と異なっている。

集光レンズ３０は、第１の光源１２ａからの光、第２の光源１２ｂからの光、及び第３の光源１２ｃからの光を集光するためのレンズである。本例では、集光レンズ３０は、第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃと光合波器２０との間に設けられている。この集光レンズ３０は、第１〜第３の光源１２ａ〜１２ｃと光合波器２０との間、光合波器２０と走査機構１４との間の少なくとも一方に存在し得る。

このような集光レンズでは、色収差が生じる。この色収差に対応するために、画像表示装置１０Ａでは、第１の光源１２ａ、第２の光源１２ｂ及び、第３の光源１２ｃのそれぞれと集光レンズ３０との間の距離が互いに異なっている。

具体的には、図５に示す例では、第１の光源１２ａは、第１の波長の光を発生する光発生装置３４ａ及び光ファイバ３２ａを含んでいる。第２の光源１２ｂは、第２の波長の光を発生する光発生装置３４ｂ及び光ファイバ３２ｂを含んでいる。第３の光源１２ｃは、第３の波長の光を発生する光発生装置３４ｃ及び光ファイバ３２ｃを含んでいる。光発生装置３４ａ〜３４ｃは、例えば、ＬＤやＬＥＤといった発光デバイスである。

光発生装置３４ａは、光ファイバ３２ａに光学的に結合されており、光発生装置３４ｂは、光ファイバ３２ｂに光学的に結合されており、光発生装置３４ｃは、光ファイバ３２ｃに光学的に結合されている。第１の光ファイバ３２ａの出射端３２ｄと集光レンズ３０との距離、第２の光ファイバ３２ｂの出射端３２ｅと集光レンズ３０との距離、第３の光ファイバ３２ｃと集光レンズ３０との間の距離は、色収差を補償するように、互いに異なっている。このように、互いの出射端の位置が異なる光ファイバを有する三つの光源を用いることにより、画像表示装置１０Ａは、集光レンズ３０の色収差の影響を低減することができる。

なお、光ファイバ３２ａ〜３２ｃを省略して、第１の光源１２ａの光発生装置３４ａ、第２の光源１２ｂの光発生装置３４ｂ、第３の光源１２ｃの光発生装置３４ｃそれぞれと集光レンズとの間の距離が、色収差を補償するように、設定されていてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、光合波器２０には、複数のハーフミラーを用いたものや、プリズムを用いたもの等、種々の光合波器を用いることが可能である。

１０，１０Ａ…画像表示装置、１２ａ〜１２ｃ…第１〜第３の光源、１４…走査機構、１６ａ〜１６ｃ…第１〜第３のドライバ回路、１８…タイミング制御部、２０…光合波器、２２…信号処理部、２４ａ〜２４ｃ…第１〜第３のバッファ回路、２６…タイミング発生装置、２８…発光パターン設定装置、３０…集光レンズ、３２ａ〜３２ｃ…光ファイバ。

Claims (4)

1. 第１の波長の光を発生する第１の光源と、
   第２の波長の光を発生する第２の光源と、
   第３の波長の光を発生する第３の光源と、
   前記第１の光源からの光、前記第２の光源からの光、及び前記第３の光源からの光を走査する走査機構と、
   変調信号に基づいて前記第１の光源を駆動するための第１のドライバ回路と、
   変調信号に基づいて前記第２の光源を駆動するための第２のドライバ回路と、
   変調信号に基づいて前記第３の光源を駆動するための第３のドライバ回路と、
   映像信号に基づき前記第１〜第３のドライバ回路のそれぞれへ変調信号を供給する信号処理部と、
   前記変調信号が前記第１〜第３のドライバ回路のそれぞれへ供給されるタイミングを設定可能であり、且つ、該設定されたタイミングに基づいて前記変調信号が前記第１〜第３のドライバ回路に供給されるタイミングを制御するタイミング制御部と、
   を備える画像表示装置。
2. 前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光を集光するための集光レンズを更に備え、
   前記集光レンズによる色収差を補償するように、前記第１〜前記第３の光源それぞれの光出射位置と前記集光レンズとの距離が異なる、
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第１〜第３の光源と前記走査機構との間に、前記第１の光源からの光、前記第２の光源からの光、及び前記第３の光源からの光を合波する光合波器を更に備え、
   該光合波器が、平面導波路である、
   請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記第１〜第３の光源と前記走査機構との間に、前記第１の光源からの光、前記第２の光源からの光、及び前記第３の光源からの光を合波する光合波器を更に備え、
   該光合波器が、前記第１の光源に光学的に結合された第１の入射端、前記第２の光源に光学的に結合された第２の入射端、前記第３の光源に光学的に結合された第３の入射端、並びに、前記第１の入射端に入射した光、前記第２の入射端に入射した光、及び、前記第３の入射端に入射した光を出射する共通の出射端を有する光ファイバである、
   請求項１に記載の画像表示装置。

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