JP4654832B2 - 画像表示装置及び画像表示装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の制御方法、特に、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させることで画像を表示する画像表示装置の技術に関する。

近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を走査させることで画像を表示するレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。レーザ光の走査により画像を表示する場合、画像を高解像度にするに従い、高い周波数でレーザ光を変調することが求められる。例えば、単独のレーザ光を走査させることにより１９２０×１０８０ピクセルのフルハイビジョンの画像を表示する場合、１フレーム期間を１／６０秒とすると、約１３０メガヘルツという非常に高い周波数でレーザ光の変調を行う必要がある。さらに、レーザ光を点灯させるパルス幅を画像信号に応じて変化させるパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ。以下、「ＰＷＭ」という。）を用いる場合、ｎビットの階調表現を行うこととすると、さらに２ⁿ倍の変調周波数が必要となる。

レーザ光の走査により画像を表示する場合、画像を表示する画面が大きくなるに従い、レーザ光の出力を大きくする必要もある。例えば、６０インチの画面において輝度５００ニットで画像を表示するためには、５〜１０ワットもの出力が必要となる。単独のレーザ光によりこのような高出力を賄う場合、非常に大型かつ高価なレーザ光源が必要となる。このように、単独のレーザ光を走査させることで画像を表示することは極めて困難であることから、複数のレーザ光を走査させることにより画像を表示する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。複数のレーザ光を走査させる場合、各レーザ光に走査領域を分担させることで、変調周波数を減少させることが可能となる。また、レーザ光の個数に反比例してレーザ光１つ当たりの出力を小さくすることが可能となる。

特開２００３−１７２９００号公報

複数のレーザ光を用いて画像を表示する場合、レーザ光源の個体差等の要因によるレーザ光の明るさの違いによって、画像にむらを生じる場合がある。特許文献１に提案される技術によると、複数のレーザ光を重ねて走査させ、複数のレーザ光による明るさを積分して認識させることで、レーザ光の明るさの違いを平準化させることが可能である。しかしながら、温度変化等の要因により複数のレーザ光の明るさが同じ傾向で変化した場合、複数のレーザ光の明るさを平準化させたとしても明るさむらが発生してしまう。複数のレーザ光の明るさが同様の傾向で変化することに対しては、オートパワーコントロール（Auto Power Control。以下、「ＡＰＣ」という。）を用いることで複数のレーザ光の明るさを調節することが考えられる。従来、ＡＰＣは、光源から供給される光を測定し、明るさが略一定となるように測定結果をフィードバックすることにより行われる。この場合、電気的なノイズの発生等により生じるレーザ光の光量の大幅な変化や急激な変化に十分に対応することが困難であることから、明るさむらの補正が不十分なまま画像の表示が続行されてしまうことが考えられる。特に、レーザ光の高速な走査を行う場合には、明るさむらの補正の遅れがマイクロ秒オーダで生じたとしても数百から数千の画素において画像信号とは異なる階調で表示が行われるために、目立った明るさむらが生じ易いという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数のビーム光を用いて明るさむらを十分に低減でき、高品質な画像を表示可能な画像表示装置、及び画像表示装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、複数のビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を、被照射領域において第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有し、光源部は、複数のビーム光を順次走査させることで階調表現するように駆動され、かつ、複数のビーム光のうち少なくとも一のビーム光の光量に応じて、一のビーム光とは異なる他のビーム光の光量を補正するように駆動されることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。

複数のビーム光のうちのあるビーム光の光量が低下したとする。この場合、かかる光量低下を補うために、光量が低下したビーム光より後に走査する他のビーム光の光量を増加させる補正を行う。このようにして、ビーム光ごとの光量変化による明るさむらの発生を低減することができる。本発明では、複数のビーム光の明るさが同じ傾向で変化した場合であっても、ビーム光の光量を補正することで明るさむらの低減を図ることができる。また、ビーム光の光量の大幅な変化や急激な変化があった場合であっても、光量が低下したビーム光より後に他のビーム光が走査する時点で光量の補正を行えば良いことから、補正の遅れによる明るさむらを低減することも可能である。これにより、複数のビーム光を用いて明るさむらを十分に低減でき、高品質な画像を表示可能な画像表示装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、さらに、一のビーム光の光量を補正するように駆動されることが望ましい。光量が変化した一のビーム光についてもフィードバックにより光量を補正することで、さらに明るさむらを低減することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、他のビーム光のうち、一のビーム光に次いで走査するビーム光の光量を補正するように駆動されることが望ましい。これにより、簡易な構成により明るさむらを低減することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、他のビーム光のうち、一のビーム光に次いで走査するビーム光より後に走査するビーム光の光量を補正するように駆動されることが望ましい。一のビーム光の次のビーム光より後に走査するビーム光について光量の補正を行うことにより、補正を行うまでの時間を稼ぐことが可能である。これにより、ビーム光の光量の補正を確実に行うことができる。また、高速な光量制御を行うための高価な回路等を不要とし、製造コストの低減を図ることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、走査部は、第１の方向へビーム光を走査させる周波数が、第２の方向へビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように駆動され、光源部は、同色のビーム光のスポットを被照射領域において第２の方向へ並列させるように構成されることが望ましい。同色のビーム光とは、互いに略同一又は近似する波長領域を有するビーム光であるとする。スポットを並列させるように複数かつ同色のビーム光を供給することにより、複数のビーム光を順次走査させることで階調表現することができる。また、複数のビーム光に出力を分担させることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、第１の方向へビーム光を走査させる走査線の幅を単位として設定された間隔でスポットを並列させるように構成されることが望ましい。例えば、複数のビーム光を１行ごとに走査させるとする。走査線幅を単位として設定された間隔でスポットを並列させることにより、一のビーム光が走査した後次のビーム光が走査するまでの時間を稼ぐことが可能となる。これにより、次のビーム光が走査する時点での光量の補正を確実に行うことができる。また、高速な光量制御を行うための高価な回路等を不要とし、製造コストの低減を図ることができる。

また、本発明の好ましい態様としては、被照射領域のうちの第１の領域において複数のビーム光を走査させるための第１光源部と、被照射領域のうちの第２の領域において複数のビーム光を走査させるための第２光源部と、を有し、第１の領域の一部と第２の領域の一部とは互いに重畳し、第１光源部及び第２光源部は、第１の領域と第２の領域とが重畳する部分において、第１光源部からのビーム光の光量が少なくなるに従い第２光源部からのビーム光の光量が多くなるような光量分布となるようにビーム光を供給することが望ましい。第１光源部からのビーム光、及び第２光源部からのビーム光により走査領域をそれぞれ分担させることで、ビーム光を変調する変調周波数を減少させることが可能となる。また、第１の領域と第２の領域とが重畳する部分で第１光源部からのビーム光の光量が少なくなるに従い第２光源部からのビーム光の光量が多くなるような光量分布とすることで、第１の領域と第２の領域との継目を目立たなくすることが可能となる。これにより、低い変調周波数により高品質な画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、複数のビーム光について、供給可能な最大光量より小さい光量により最大階調を表現するように駆動されることが望ましい。供給可能な最大光量より小さい光量を最大階調とすることで、補正のための光量の増加幅を多く確保することが可能となる。例えば、何らかのトラブルにより一のビーム光の供給が停止してしまった場合であっても、補正のための光量の増加幅を多く確保することで、他のビーム光により画像表示を続行することが可能となる。

さらに、本発明によれば、ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、複数のビーム光を供給するビーム光供給工程と、ビーム光を、被照射領域において第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査工程と、複数のビーム光のうち少なくとも一のビーム光の光量を検知する光量検知工程と、光量検知工程において検知された一のビーム光の光量に応じて、一のビーム光とは異なる他のビーム光の光量を補正する光量補正工程と、を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法を提供することができる。光量検知工程において一のビーム光の光量の変化が検知された場合に、光量補正工程において、他のビーム光の光量を補正する。このようにして、ビーム光ごとの光量変化による明るさむらの発生を低減することができる。本発明によると、複数のビーム光の明るさが同じ傾向で変化した場合であっても、ビーム光の光量を補正することで明るさむらの低減を図ることができる。また、ビーム光の光量の大幅な変化や急激な変化があった場合であっても、光量が低下したビーム光より後に他のビーム光が走査する時点で光量の補正を行えば良いことから、補正の遅れによる明るさむらを低減することも可能である。これにより、複数のビーム光を用いて明るさむらを十分に低減でき、高品質な画像を表示することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は、スクリーン１１０の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１１０の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１００は、複数のビーム光であるレーザ光を水平方向であるＸ方向、及び垂直方向であるＹ方向へ走査させることにより画像を表示する。

図２は、レーザ装置１０１の概略構成を示す。レーザ装置１０１は、ビーム光である赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用光源部１２１Ｒと、ビーム光である緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用光源部１２１Ｇと、ビーム光である青色レーザ光（以下、「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用光源部１２１Ｂと、を有する。

各色光用光源部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂは、それぞれ画像信号に応じて変調された同色かつ５つのレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調は、振幅変調、パルス幅変調のいずれを用いても良い。レーザ装置１０１には、２つのダイクロイックミラー１２４、１２５が設けられている。ダイクロイックミラー１２４は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー１２５は、Ｒ光及びＧ光を透過し、Ｂ光を反射する。Ｒ光用光源部１２１ＲからのＲ光は、ダイクロイックミラー１２４、１２５を透過した後、レーザ装置１０１から出射する。

Ｇ光用光源部１２１ＧからのＧ光は、ダイクロイックミラー１２４で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー１２４で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー１２５を透過した後、レーザ装置１０１から出射する。Ｂ光用光源部１２１ＢからのＢ光は、ダイクロイックミラー１２５で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー１２５で反射したＢ光は、レーザ装置１０１から出射する。レーザ装置１０１は、このようにして、画像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する。

図１に戻って、レーザ装置１０１からのレーザ光は、照明光学系１０２を経た後走査部２００へ入射する。走査部２００からの光は、投写光学系１０３を経た後、反射部１０５に入射する。照明光学系１０２及び投写光学系１０３は、レーザ装置１０１からのレーザ光をスクリーン１１０上に結像させる。反射部１０５は、走査部２００からのレーザ光をスクリーン１１０の方向へ反射する。筐体１０７は、筐体１０７内部の空間を密閉する。

スクリーン１１０は、筐体１０７の所定の一面に設けられている。スクリーン１１０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射部１０５からの光は、スクリーン１１０の、筐体１０７の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン１１０から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。

図３は、走査部２００の概略構成を示す。走査部２００は、反射ミラー２０２と、反射ミラー２０２の周囲に設けられた外枠部２０４とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。外枠部２０４は、回転軸であるトーションばね２０６によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部２０４は、トーションばね２０６の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０６を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０６に略直交する回転軸であるトーションばね２０７によって、外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、レーザ装置１０１からのレーザ光を反射する。反射ミラー２０２は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。

反射ミラー２０２は、外枠部２０４がトーションばね２０６を中心として回動することにより、スクリーン１１０においてレーザ光をＹ方向（図１参照）へ走査させるように変位する。また、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０７を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動することにより、反射ミラー２０２で反射したレーザ光をＸ方向へ走査するように変位する。このように、走査部２００は、レーザ装置１０１からのレーザ光をＸ方向とＹ方向へ繰り返し走査させる。

図４は、走査部２００を駆動させるための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射させる側を表側とすると、第１の電極３０１、３０２は、外枠部２０４の裏側の空間であって、トーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第１の電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１の電極３０１、３０２と、外枠部２０４との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部２０４は、第１の電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、トーションばね２０６を中心として回動する。

トーションばね２０７は、詳細には、第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８とで構成されている。第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８との間には、ミラー側電極３０５が設けられている。ミラー側電極３０５の裏側の空間には、第２の電極３０６が設けられている。第２の電極３０６に電圧を印加すると、第２の電極３０６とミラー側電極３０５との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第２の電極３０６のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動する。走査部２００は、このようにして反射ミラー２０２を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部２００は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。

走査部２００は、例えば画像の１フレーム期間において、副走査方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、主走査方向であるＸ方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー２０２を変位させる。Ｘ方向を第１の方向、Ｙ方向を第１の方向に略直交する第２の方向とすると、走査部２００は、第１の方向へレーザ光を走査する周波数が、第２の方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。なお、Ｘ方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部２００は、トーションばね２０７を中心として反射ミラー２０２を共振動作させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振動作させることにより、反射ミラー２０２の変位量を増大させることができる。反射ミラー２０２の変位量を増大させることにより、走査部２００は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査することができる。なお、反射ミラー２０２は、共振動作以外の動作により駆動することとしても良い。

走査部２００は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。走査部２００は、Ｘ方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、Ｙ方向にレーザ光を走査する反射ミラーとを設ける構成としても良い。さらに、走査部２００は、ガルバノミラーを用いる構成に限らず、複数のミラー片を有する回転体を回転させるポリゴンミラーを用いても良い。

図５は、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光路を説明するものである。ここでは、各色光用光源部のうちＲ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光を供給するための構成を代表例として説明することとし、また説明に不要な構成の図示を省略している。Ｒ光用光源部１２１Ｒは、５つのレーザ素子５０１を有している。レーザ素子５０１は、例えば、端面発光型半導体レーザである。各レーザ素子５０１は、それぞれ独立に変調されたレーザ光を供給する。

Ｒ光用光源部１２１Ｒと走査部２００との間に設けられた照明光学系１０２は、凸レンズ５０２と凹レンズ５０３とを組み合わせて構成することができる。照明光学系１０２は、凸レンズ５０２の収束作用、及び凹レンズ５０３の拡散作用により、５つのレーザ光の間隔を調節する。走査部２００とスクリーン１１０との間の投写光学系１０３は、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光をスクリーン１１０上に投写させる。照明光学系１０２及び投写光学系１０３を用いることにより、スクリーン１１０に高精細な画像を表示することができる。なお、５つのレーザ素子５０１は、全てを一体に配置する構成に限られず、レーザ光の所望の間隔に応じて互いに離して配置することとしても良い。

各レーザ素子５０１の内部には、レーザ素子５０１から供給されるレーザ光の光量を検出する不図示の検出器が設けられている。検出器により、各レーザ素子５０１から供給されるレーザ光の光量をモニタすることができる。検出器は、レーザ素子５０１の内部でレーザ光の光量を検出するものに限らず、レーザ素子５０１の外部でレーザ光を検出するものを用いても良い。

図６は、スクリーン１１０の被照射領域に形成される画素Ｐについて説明するものである。画像表示装置１００は、画像信号に応じて変調されたレーザ光により、Ｙ方向にｎ個、Ｘ方向にｍ個の画素Ｐが形成される。ここで、被照射領域の左上部を基準としてＸ方向の座標をｉ（＝１〜ｍ）、Ｙ方向の座標をｊ（＝１〜ｎ）として任意の画素ＰをＰｉｊと表すとする。

図７及び図８は、画像表示装置１００によるレーザ光の走査について説明するものである。画像表示装置１００は、Ｙ方向について画素Ｐと同じピッチでスポットＳＰ１〜５を並列させ、５つのレーザ光を１行ごと走査させる。Ｙ方向についての画素Ｐのピッチとは、言い換えるとＸ方向へレーザ光を走査させる走査線のピッチである。画素Ｐの一辺とスポットＳＰの径とが略同一であるとすると、スポットＳＰを隙間無く並列させるように各レーザ光の間隔が調節される。

図７において、Ｘ方向への第１回目のスキャンＳＣ１では、スポットＳＰ１〜５のうち下端のスポットＳＰ１を１行目（ｉ＝１）の画素Ｐ上を左から右へ移動させる。次に、第２回目のスキャンＳＣ２では、スポットＳＰ１を２行目（ｉ＝２）の画素Ｐ上、スポットＳＰ２を１行目の画素Ｐ上をそれぞれ右から左へ移動させる。かかる走査を繰り返した後、図８に示す第（ｎ＋３）回目のスキャンＳＣ（ｎ＋３）では、スポットＳＰ４をｎ行目（ｉ＝ｎ）の画素Ｐ上、スポットＳＰ５を（ｎ−１）行目（ｉ＝ｎ−１）の画素Ｐ上を左から右へ移動させる。そして、第（ｎ＋４）回目のスキャンＳＣ（ｎ＋４）では、スポットＳＰ５をｎ行目（ｉ＝ｎ）の画素Ｐ上を右から左へ移動させる。

画像表示装置１００は、このようにして、Ｙ方向へレーザ光を１回走査させる間に、全ての画素Ｐに対して５つのレーザ光を順次走査させる。光源部は、５つのレーザ光を順次走査させることで階調表現するように駆動される。ここで、画像表示装置１００が８ビットで階調表現する場合に、任意の画素Ｐｉｊにおいて１２８階調を表示する場合を考える。光源部は、５つのレーザ光それぞれについて８ビットで光量を変化させ、５つのレーザ光の光量を合計させることで１２８階調の表示を行う。光源部の各レーザ素子５０１（図５参照）の出力差が無いものとすると、５つのレーザ光は、それぞれが画素Ｐｉｊ上を走査するタイミングで１２８階調に対応する略同じ光量に変調される。

例えば、レーザ素子５０１内の光検出器により、スポットＳＰ１を形成するレーザ光が画素Ｐｉｊ上を走査するタイミングで１２０階調に対応する光量に低下したことが検出されたとする。この場合、画素Ｐｉｊの階調は、以下に計算するように１２６．４階調に低下してしまう。
（１２０＋１２８＋１２８＋１２８＋１２８）／５＝１２６．４（階調）

画素Ｐｉｊの明るさ変化を低減するために、画像表示装置１００は、スポットＳＰ２を形成するレーザ光の光量を、例えば１３６階調に対応する光量に補正する。この場合、スポットＳＰ１を形成するレーザ光が１２０階調に対応する光量に低下したとしても、以下に計算するように画素Ｐｉｊを１２８階調で表示することが可能となる。
（１２０＋１３６＋１２８＋１２８＋１２８）／５＝１２８（階調）

このように、画像表示装置１００は、５つのレーザ光のうちの一のレーザ光の光量の変化に応じて、当該一のレーザ光とは異なる他のレーザ光の光量を補正するように光源部を駆動させる。さらに、スポットＳＰ２を形成するレーザ光を１３６階調に対応する光量にできず、例えば１３４階調に対応する光量に補正されたとする。この場合、さらにスポットＳＰ３を形成するレーザ光の光量を１３０階調に対応する光量に補正することで、画素Ｐｉｊを１２８階調で表示することができる。このように、複数の段階に渡ってレーザ光の光量を補正することも可能である。

本発明では、複数のレーザ光の明るさが同じ傾向で変化した場合であっても、レーザ光の光量を補正することで明るさむらの低減を図ることができる。また、レーザ光の光量の大幅な変化や急激な変化があった場合であっても、光量が低下したレーザ光より後に他のレーザ光が走査する時点で光量の補正を行えば良いことから、補正の遅れによる明るさむらを低減することも可能である。これにより、複数のビーム光を用いて明るさむらを十分に低減でき、高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。

複数のレーザ光を走査させる場合、レーザ光の個数に反比例してレーザ光１つ当たりの出力を小さくすることが可能である。このため、複数のレーザ光を走査させることで、小型かつ安価なレーザ素子を用いて明るい画像を表示することができる。

図９は、画像表示装置１００を制御するためのブロック構成を示すものである。画像信号入力部７１１は、入力端子から入力された画像信号の特性補正や増幅等を行う。例えば、画像信号入力部７１１は、アナログ形式の画像信号をディジタル形式の光源変調用強度信号に変換して出力する。この他、画像信号入力部７１１は、ディジタル形式の画像信号をディジタル形式の光源変調用強度信号として出力する構成としても良い。同期／画像分離部７１２は、画像信号入力部７１１からの信号を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれについての画像情報信号、垂直同期信号、水平同期信号に分離し、制御部７１３へ出力する。制御部７１３のうちの画像処理部７２１は、画像情報をフレームごとの情報に分けて、フレームメモリ７１４へ出力する。フレームメモリ７１４は、画像処理部７２１からの画像信号をフレーム単位で格納する。

制御部７１３のうちの走査制御部７２３は、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、走査部２００を駆動させる駆動信号を生成する。走査駆動部７１５は、制御部７１３からの駆動信号に応答して走査部２００を駆動させる。走査工程においては、かかる構成により、レーザ光を被照射領域においてＸ方向とＹ方向へ走査させる。水平角度センサ７１６は、スクリーン１１０にてレーザ光をＸ方向へ走査させる反射ミラー２０２（図３参照）の振り角を検出する。垂直角度センサ７１７は、スクリーン１１０にてレーザ光をＹ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角を検出する。信号処理部７１８は、垂直角度センサ７１７の変位からフレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、水平角度センサ７１６の変位からライン開始信号Ｌ＿Ｓｙｎｃをそれぞれ生成し、制御部７１３へ出力する。

制御部７１３は、フレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、ライン開始信号Ｌ＿Ｓｙｎｃから演算された線速度、及び垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、画素タイミングクロックを生成する。画素タイミングクロックは、レーザ光が各画素上を通るタイミングを知るための信号であって、画像信号に応じて変調されたレーザ光を正確な位置に入射させるためのものである。

Ｒ光源駆動部７３２Ｒは、光源制御部７２２からの光源駆動パルス信号に基づいて、Ｒ光用光源部１２１Ｒを駆動させる。Ｒ光源駆動部７３２Ｒは、光源駆動パルス信号に応じてＲ光用光源部１２１Ｒから供給する５つのレーザ光の点灯及び消灯を制御する。Ｇ光源駆動部７３２Ｇも、Ｒ光源駆動部７３２Ｒと同様にして、Ｇ光用光源部１２１Ｇを駆動させる。Ｂ光源駆動部７３２Ｂも、Ｒ光源駆動部７３２Ｒと同様にして、Ｂ光用光源部１２１Ｂを駆動させる。各色光用光源部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂは、画像信号に応じてパルス幅が制御された駆動信号に応じて駆動される。ビーム光供給工程においては、かかる構成により、複数のレーザ光を供給する。

図１０は、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光量を補正するための構成について説明するものである。画像処理部７２１で生成された画像情報信号は、Ｒ光源駆動部７３２Ｒを経て５つのレーザ素子５０１−１〜５０１−５へ入力される。検出部６０２−１〜６０２−５は、各レーザ素子５０１−１〜５０１−５にそれぞれ設けられている。第１補正部６０３−１は、第１レーザ素子５０１−１のレーザ光を検出する第１検出部６０２−１による検出結果に基づいて第２レーザ素子５０１−２からのレーザ光の光量を補正する。

第２補正部６０３−２は、第２レーザ素子５０１−２のレーザ光を検出する第２検出部６０２−２による検出結果に応じて第３レーザ素子５０１−３からのレーザ光の光量を補正する。第３補正部６０３−３は、第３レーザ素子５０１−３のレーザ光を検出する第３検出部６０２−３による検出結果に応じて第４レーザ素子５０１−４からのレーザ光の光量を補正する。第４補正部６０３−４は、第４レーザ素子５０１−４のレーザ光を検出する第４検出部６０２−４による検出結果に応じて第５レーザ素子５０１−５からのレーザ光の光量を補正する。

画像表示装置１００は、かかる構成により、一のレーザ光の光量の変化に応じて、当該一のレーザ光に次いで走査するレーザ光の光量を補正するように光源部を駆動させることができる。一のレーザ光に次いで走査するレーザ光の光量を補正する構成とすることで各補正部６０３−１〜６０３−４の接続を簡易とすることが可能である。よって、簡易な構成により明るさむらを低減することができる。なお、本実施例の構成によると、５つのレーザ光のうち最後に走査される第５レーザ素子５０１−５からのレーザ光の光量変化に対して他のレーザ光の光量を補正することはできない。これに対しては、後述するように、第５レーザ素子５０１−５からのレーザ光の検出結果に基づくフィードバックによる光量の補正により明るさむらの低減を図ることが可能である。

図１１は、本実施例の変形例１に係る画像表示装置について説明するものである。上記の画像表示装置１００ではスポットＳＰを隙間無く並列させるのに対して、本変形例は、走査線１本分の幅に相当する間隔でスポットＳＰを並列させる点が異なる。走査線１本分の幅とは、Ｙ方向についての画素Ｐのピッチと同じである。第１回目のスキャンＳＣ１及び第２回目のスキャンＳＣ２により、スポットＳＰ１を形成するレーザ光のみがＸ方向について１往復する。次に、第３回目のスキャンＳＣ３で、スポットＳＰ２を１行目の画素Ｐ上、スポットＳＰ１を３行目の画素Ｐ上をそれぞれ左から右へ移動させる。かかる走査を（ｎ＋９）回繰り返すことにより、全ての画素Ｐに対して５つのレーザ光を順次走査させる。

本変形例によると、上記の画像表示装置１００と比較して、一のレーザ光が走査した後次のレーザ光が走査するまでの時間を稼ぐことが可能となる。これにより、次のレーザ光が走査する時点での光量の補正を確実に行うことができる。また、高速な光量制御を行うための高価な回路等を不要とし、製造コストの低減を図ることができる。なお、スポットＳＰの間隔は走査線１本分とする場合に限られず、走査線の幅を単位として設定されれば良く、走査線２本以上分としても良い。

画像表示装置１００は、各色光について５つのレーザ光を供給する構成に限られず、各色光について複数のレーザ光を供給する構成であれば良い。また、１つの走査部２００を用いて各色光を走査させる場合に限られず、例えば、色光ごと異なる走査部を用いることとしても良い。この場合、色光ごとにレーザ光の本数を異ならせることとしても良い。また、各色光用光源部としては、複数のレーザ素子５０１（図５参照）を設ける構成に限られず、面発光型半導体レーザ等、複数の発光部を備える構成としても良い。さらに、各色光用光源部は、スポットをＹ方向に並列させる構成とする場合に限らず、スポットＳＰをアレイ状に並列させる構成としても良い。

図１２は、本実施例の変形例２に係る画像表示装置について説明するものであって、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光量を補正するための構成を示す。本変形例は、一のレーザ光の光量の変化に応じて、一のレーザ光に次いで走査するレーザ光の光量と、当該一のレーザ光の光量とを補正することを特徴とする。第１補正部６０３−１は、第１検出部６０２−１による検出結果に基づいて、第２レーザ素子５０１−２からのレーザ光の光量のほか、第１レーザ素子５０１−１からのレーザ光の光量の補正も行う。第１補正部６０３−１以外の他の補正部６０３−２〜６０３−５も、第１補正部６０３−１と同様に、各レーザ素子５０１−２〜５０２−５からのレーザ光の光量の補正を行う。このように、光量が変化した一のレーザ光についてもフィードバックにより光量を補正することで、さらに明るさむらを低減することができる。

図１３は、本実施例の変形例３に係る画像表示装置について説明するものであって、Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光量を補正するための構成を示す。本変形例は、一のレーザ光の光量の変化に応じて、一のレーザ光に次いで走査するレーザ光より後に走査するレーザ光の光量の補正を行うことを特徴とする。例えば、第１補正部６０３−１は、第１検出部６０２−１による検出結果に基づいて、第２レーザ素子５０１−２のほか、他の補正部６０３−２〜６０３−４を介して第３レーザ素子５０１−３、第４レーザ素子５０１−４、第５レーザ素子５０１−５の少なくとも１つからのレーザ光の光量の補正を行うことができる。この場合、第３レーザ素子５０１−３、第４レーザ素子５０１−４、第５レーザ素子５０１−５からの各レーザ光は、一のビーム光に次ぐビーム光より後に走査するレーザ光に該当する。

一のレーザ光に次ぐレーザ光より後に走査するレーザ光について光量の補正を行うことにより、補正を行うまでの時間を稼ぐことが可能である。これにより、レーザ光の光量の補正を確実に行うことができる。また、高速な光量制御を行うための高価な回路等を不要とし、製造コストの低減を図ることができる。

さらに、各色光用光源部は、複数のレーザ光について、供給可能な最大光量より小さい光量により最大階調を表現するように駆動されることが望ましい。供給可能な最大光量より小さい光量を最大階調とすることで、補正のための光量の増加幅を多く確保することが可能となる。例えば、何らかのトラブルにより一のレーザ光の供給が完全に停止してしまった場合であっても、補正のための光量の増加幅を多く確保することで、他のレーザ光により画像表示を続行することが可能となる。

図１４は、本発明の実施例２に係る画像表示装置について説明するものである。本実施例の画像表示装置は、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光により第１の領域、第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからのレーザ光により第２の領域の走査をそれぞれ行うことを特徴とする。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１４に示すように、第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒは、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒと同様の構成を有し、かつ同様の構成を経てスクリーン１１０へレーザ光を供給する。第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからの５つのレーザ光は、被照射領域のうちプラスＹ側の第１の領域を走査する。第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからの５つのレーザ光は、被照射領域のうちマイナスＹ側の第２の領域を走査する。なお、Ｇ光、Ｂ光についても、Ｒ光の場合と同様に、２つの光源部が設けられている。

図１５は、第１の領域と第２の領域とについて詳細に説明するものである。図１５において、被照射領域ＡＲ０は、第１の領域ＡＲ１のうち下側の一部ＡＲ１２と、第２の領域ＡＲ２の上側の一部ＡＲ２２とを互いに重畳させて形成されている。被照射領域ＡＲ０は、第１の領域ＡＲ１、第２の領域ＡＲ２の位置Ａ−Ａ、位置Ｂ−Ｂをそれぞれ一致させて形成されている。

第１の領域ＡＲ１のうち、第２の領域ＡＲ２と重畳させる部分ＡＲ１２以外の部分ＡＲ１１は、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからの５つのレーザ光のみにより階調表現を行う。部分ＡＲ１２については、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからの５つのレーザ光と、第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからの５つのレーザ光とを用いて階調表現を行う。また、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒは、部分ＡＲ１２において、第２の領域ＡＲ２側である下側へ行くに従い光量が少なくなるように駆動される。

第２の領域ＡＲ２のうち、第１の領域ＡＲ２と重畳させる部分ＡＲ２２以外の部分ＡＲ２１は、第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからの５つのレーザ光のみにより階調表現を行う。部分ＡＲ２２については、第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからの５つのレーザ光と、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからの５つのレーザ光とを用いて階調表現を行う。また、第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒは、部分ＡＲ２２において、第１の領域ＡＲ１側である上側へ行くに従い光量が少なくなるように駆動される。第１Ｒ光用光源部１２１Ｒ及び第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒは、部分ＡＲ１２、ＡＲ２２において、第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光量が少なくなるに従い第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからのレーザ光の光量が多くなるような光量分布となるようにレーザ光を供給する。

第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光、及び第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからのレーザ光により走査領域をそれぞれ分担させることで、レーザ光を変調する変調周波数を減少させることが可能となる。また、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが重畳する部分ＡＲ１２、ＡＲ２１で第１Ｒ光用光源部１２１Ｒからのレーザ光の光量が少なくなるに従い第２Ｒ光用光源部１１２１Ｒからのレーザ光の光量が多くなるような光量分布とすることで、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２との継目を目立たなくすることが可能となる。これにより、低い変調周波数により高品質な画像を表示することができる。

図１６は、本発明の実施例３に係る画像表示装置１７００の概略構成を示す。画像表示装置１７００は、観察者側に設けられたスクリーン１７０５にレーザ光を供給し、スクリーン１７０５で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。走査部２００からのレーザ光は、投写光学系１０３を透過した後、スクリーン１７０５に入射する。本実施例の場合も、複数のビーム光を用いて明るさむらを十分に低減でき、高品質な画像を表示することができる。

なお、上記の実施例において、各色光用光源部は半導体レーザを用いる構成としているが、ビーム状の光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、各色光用光源部は、固体レーザ、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の固体発光素子のほか、液体レーザやガスレーザを用いる構成としても良い。

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、複数のビーム光を用いて画像を表示する場合に適している。

本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成を示す図。 レーザ装置の概略構成を示す図。 走査部の概略構成を示す図。 走査部を駆動させるための構成を説明する図。 Ｒ光用光源部からのレーザ光の光路を説明する図。 スクリーンの被照射領域に形成される画素について説明する図。 画像表示装置によるレーザ光の走査について説明する図。 画像表示装置によるレーザ光の走査について説明する他の図。 画像表示装置を制御するためのブロック構成を示す図。 レーザ光の光量を補正するための構成について説明する図。 実施例１の変形例１に係る画像表示装置について説明する図。 実施例１の変形例２に係る画像表示装置について説明する図。 実施例１の変形例３に係る画像表示装置について説明する図。 本発明の実施例２に係る画像表示装置について説明する図。 第１の領域及び第２の領域について説明する図。 本発明の実施例３に係る画像表示装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１００ 画像表示装置、１０１ レーザ装置、１０２ 照明光学系、１０３ 投写光学系、１０５ 反射部、１０７ 筐体、１１０ スクリーン、２００ 走査部、１２１Ｒ Ｒ光用光源部、１２１Ｇ Ｇ光用光源部、１２１Ｂ Ｂ光用光源部、１２４、１２５ ダイクロイックミラー、２０２ 反射ミラー、２０４ 外枠部、２０６ トーションばね、２０７ トーションばね、３０１、３０２ 第１の電極、３０５ ミラー側電極、３０６ 第２の電極、３０７ 第１のトーションばね、３０８ 第２のトーションばね、５０１ レーザ素子、５０２ 凸レンズ、５０３ 凹レンズ、Ｐ 画素、ＳＰ スポット、７１１ 画像信号入力部、７１２ 同期／画像分離部、７１３ 制御部、７１４ フレームメモリ、７１５ 走査駆動部、７１６ 水平角度センサ、７１７ 垂直角度センサ、７１８ 信号処理部、７２１ 画像処理部、７２２ 光源制御部、７２３ 走査制御部、７３２Ｒ Ｒ光源駆動部、７３２Ｇ Ｇ光源駆動部、７３２Ｂ Ｂ光源駆動部、５０１−１〜５０１−５ レーザ素子、６０２−１〜６０２−５ 検出部、６０３−１〜６０３−５ 補正部、１１２１Ｒ Ｒ光用光源部、ＡＲ０ 被照射領域、ＡＲ１ 第１の領域、ＡＲ２ 第２の領域、１７００ 画像表示装置、１７０５ スクリーン

Claims (5)

1. 複数のビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、
   前記ビーム光を供給する光源部と、
   前記光源部からの前記ビーム光を、被照射領域において第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有し、
   前記走査部は、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数が、前記第２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように駆動され、
   前記光源部は、
   同色の前記ビーム光のスポットを前記被照射領域において前記第２の方向へ並列させるように構成され、
   複数の前記ビーム光を順次走査させることで階調表現するように駆動され、かつ、複数の前記ビーム光のうち前記被照射領域を最後に走査するビーム光を除いた一のビーム光の光量の変化に応じて、前記一のビーム光に次いで走査するビーム光の光量を補正するように駆動され、
   複数の前記ビーム光のうち前記被照射領域を最後に走査するビーム光の光量の変化を検出し、当該検出結果に基づき当該被照射領域を最後に走査するビーム光の光量を補正することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記光源部は、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる走査線の幅を単位として設定された間隔で前記スポットを並列させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記被照射領域のうちの第１の領域において複数の前記ビーム光を走査させるための第１光源部と、
   前記被照射領域のうちの第２の領域において複数の前記ビーム光を走査させるための第２光源部と、を有し、
   前記第１の領域の一部と前記第２の領域の一部とは互いに重畳し、
   前記第１光源部及び前記第２光源部は、前記第１の領域と前記第２の領域とが重畳する部分において、前記第１光源部からの前記ビーム光の光量が少なくなるに従い前記第２光源部からの前記ビーム光の光量が多くなるような光量分布となるように前記ビーム光を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記光源部は、複数の前記ビーム光について、供給可能な最大光量より小さい光量により最大階調を表現するように駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
   複数の前記ビーム光を供給するビーム光供給工程と、
   前記ビーム光を、被照射領域において第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させ、かつ、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数が、前記第２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように走査させる走査工程と、
   複数の前記ビーム光のうち一のビーム光の光量を検知する光量検知工程と、
   前記光量検知工程において検知された複数の前記ビーム光のうち前記被照射領域を最後に走査するビーム光を除いた前記一のビーム光の光量に応じて、前記一のビーム光に次いで走査するビーム光の光量を補正する次ビーム光量補正工程と、
   前記光量検知工程において検知された前記被照射領域を最後に走査するビーム光の光量に応じて、当該被照射領域を最後に走査するビーム光の光量を補正する最終ビーム光量補正工程とを含み、
   前記光供給工程は、同色の前記ビーム光のスポットが前記被照射領域において前記第２の方向へ並列されるように複数の前記ビーム光を供給することを特徴とする画像表示装置の制御方法。

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