JP4910321B2 - 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、複数の光走査部により走査されるレーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置の技術に関する。

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には、レーザ光を走査させる光走査部が用いられる。光走査部は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を二次元方向へ走査させる。画像表示装置は、光走査部からのレーザ光をスクリーン等に入射させることにより画像を表示する。レーザ光の変調には、一般に、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。）が用いられる。画像の１フレームにおいて、全画素について画像信号に応じた階調を表現するためには、最小単位のパルス幅を非常に小さくする必要がある。画像の画素数を多くするほど、また、画像の階調数を多くするほど、パルス幅の最小単位はさらに小さくなる。高出力のレーザ光源は、小さいパルス幅に応じて正確かつ高速にスイッチングを行うことが非常に困難である。また、従来、複数のプロジェクタからの投写光により１つの画像を形成する画像表示装置が提案されている。画像表示装置の各プロジェクタは、スクリーン等の投写面の領域を分担して、画像信号に応じた光を投写する。この場合、各プロジェクタの解像度を合計した解像度によって１つの画像を表示することから、１つのプロジェクタを用いて画像を形成する場合に比較して、容易に高解像度な画像を得ることができる。また、明るい画像を得ることができるという利点もある。レーザ光を用いて画像を表示する画像表示装置においても、複数の光走査部により分担してレーザ光を走査させることにより、単独の光走査部を用いる場合よりも低い変調周波数で画像を表示することが可能となる。複数のプロジェクタからの投写光により１つの画像を形成する画像表示装置の技術は、例えば、特許文献１及び２に提案されている。

特開２００２−１１６５００号公報 特開２００１−２４８４７６号公報

従来、複数のプロジェクタを用いて画像を表示する場合、隣接する投写領域同士を重ね合わせることにより、切れ目が無い画像を形成している。投写領域同士を重ね合わせる継目部分には、画像信号に応じた変調光が重畳して投写されることから、明るさを調節することにより継目部分を目立たなくする必要がある。特許文献１にて提案される技術では、画像データを補正することにより継目部分の明るさを調節する。この場合、光量を低下させた複数の投写光を用いることから、表現可能な階調の刻みが半減し、画像信号に応じた画像を表示することが困難となる。特許文献２にて提案される技術では、遮光板を用いることにより継目部分の明るさを調節する。この場合、装置の構成が複雑となり、さらに設置も困難となる。また、いずれも技術においても、継目部分における画素のずれを正確に解消することが難しいことから、精細な画像を得ることが困難である。従って、レーザ光を用いる画像表示装置に従来の技術をそのまま適用したとしても、走査領域同士の継目部分が目立たず高品質な画像を表示することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数の光走査部を用いてビーム光の走査を分担させ、走査領域同士の継目部分が目立たない高品質な画像を表示することが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、画像信号に応じて変調されたビーム光を走査させ、ビーム光の走査領域を合成させて表示領域を形成する複数の光走査部と、表示領域に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるための制御情報を記憶する記憶部と、制御情報に基づいて光走査部を制御する制御部と、を有す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。

本発明において、画像表示装置の表示領域は、複数の走査領域を合成させて形成される。画像は、表示領域に基づいて設定し直された画素を用いて表示される。ビーム光をラスタースキャンさせる場合、ビーム光の点灯タイミング、及び消灯タイミングを適宜設定することにより、画像を表示させる位置を容易に変更させることが可能である。ビーム光を走査させる方向を変化させることで、元の走査領域に対する表示領域の回転度も容易に変化させることができる。また、新たに設定された画素を用いて画像を表示させることも、画像信号を変換することにより可能である。このようなビーム光を用いることによる利点を利用して、複数の走査領域に跨る新たな表示領域を生成することができる。さらに、ビーム光を走査させる位置を調節することにより、複数の光走査部からのビーム光を画素単位で重畳させることができる。重畳させる部分における階調表現を複数のビーム光で分担させることで、階調の刻みを減少させることが無くなる上、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。本発明の構成には遮光板を用いる必要が無いことから装置を簡易な構成にすることもできる。また、少なくとも走査領域同士を重畳させるように複数の光走査部を設置すれば、後は制御情報に基づく制御により表示領域に画像を表示させることが可能であるから、従来と比較して装置の設置も容易にできる。これにより、複数の光走査部を用いてビーム光の走査を分担させ、走査領域同士の継目部分が目立たない高品質な画像を表示することが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、記憶部は、画像表示装置の外部から入力された制御情報を記憶することが望ましい。これにより、画像表示装置の外部の構成を用いて、複数の光走査部からのビーム光を画素単位で重畳させることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光走査部ごとの走査領域の位置を検知する走査位置検知部と、走査位置検知部からの出力に応じて制御情報を生成する制御情報生成部と、を有することが望ましい。これにより、画像表示装置の内部の構成を用いて、複数の光走査部からのビーム光を画素単位で重畳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、光走査部は、表示領域のうち走査領域同士が重畳する重畳領域において、複数の光走査部に対して分割されたパルス信号を用いて変調されたビーム光を走査させることが望ましい。これにより、階調の刻みを減少させること無く、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、記憶部は、走査領域に対する表示領域の回転度を示すデータを含む制御情報を記憶することが望ましい。これにより、それぞれ異なる傾きの走査領域上に表示領域を設定することができる。

さらに、本発明によれば、走査領域の一部を互いに重畳させるように配置された複数の光走査部によりビーム光を走査させるビーム光走査工程と、光走査部ごとの走査領域の位置を検知する走査領域検知工程と、走査領域検知工程において検知された走査領域の位置から、複数の走査領域を合成させた表示領域に画像を表示させるための制御情報を生成する制御情報生成工程と、制御情報を記憶する記憶工程と、制御情報に基づいて光走査部を制御する光走査部制御工程と、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。制御情報生成工程において、表示領域に画像を表示させるための制御情報を生成することにより、走査領域を合成させて形成された表示領域において画像を表示させることができる。走査領域の位置情報に基づいて制御情報を生成することから、ビーム光を画素単位で重畳させ、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。これにより、複数の光走査部を用いてビーム光の走査を分担させ、走査領域同士の継目部分が目立たない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、制御情報生成工程において、走査領域に対する表示領域の回転度、光走査部によるビーム光の走査を開始させる位置、及びビーム光の走査を終了させる位置を示すデータを含む制御情報を生成することが望ましい。走査領域に対する表示領域の回転度を示すデータを制御情報に含めることにより、それぞれ異なる傾きの走査領域上に表示領域を設定することができる。また、ビーム光の走査を開始させる位置、及び走査を終了させる位置を示すデータを制御情報に含めることにより、走査領域上に表示領域を設定することができる。

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、本発明の実施例に係る画像表示装置１００の設置例を示す。画像表示装置１００は、Ｘ方向に並列された第１光走査部１０１、及び第２光走査部１０２を有する。第１光走査部１０１、及び第２光走査部１０２は、観察者側に設けられたスクリーン１１０にレーザ光を供給し、スクリーン１１０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プロジェクタである。

図２は、第１光走査部１０１の概略構成を示す。光源装置１１１は、ビーム光であるレーザ光を供給する。光源装置１１１からのレーザ光は、照明光学系１１２を透過した後、スキャナ１１５に入射する。スキャナ１１５は、光源装置１１１からのレーザ光を二次元方向へ走査させる。

図３は、光源装置１１１の概略構成を示す。光源装置１１１は、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、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、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。Ｒ光用光源部１２１Ｒは、Ｒ光を供給する半導体レーザである。Ｂ光用光源部１２１Ｂは、Ｂ光を供給する半導体レーザである。

Ｇ光用光源部１２１Ｇは、半導体レーザ１２２と、波長変換素子１２３とを有する。波長変換素子１２３としては、例えば、非線形光学結晶を備えるＳＨＧ（second harmonic generation）素子を用いることができる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、半導体レーザ１２２からのレーザ光を、波長変換素子１２３により２分の１の波長のレーザ光に変換して出射させる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、例えば、１０４０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの半導体レーザ１２２を用いることで、５２０ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのＧ光を供給する。

Ｇ光用光源部１２１Ｇは、波長変換素子１２３を用いることにより、容易に入手が可能な汎用の半導体レーザ１２２を用いることが可能となる。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、Ｇ光を供給するものであれば良く、上述のものに限られない。Ｇ光用光源部１２１Ｇは、例えば、ＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ発振器を用いることとしても良い。ＤＰＳＳレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。

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レーザ光を供給する。画像信号に応じた変調には、例えば、ＰＷＭが用いられる。光源装置１１１には、２つのダイクロイックミラー部１２４、１２５が設けられている。ダイクロイックミラー部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部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部１２４、１２５を透過した後、光源装置１１１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部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部１２４で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー部１２５を透過した後、光源装置１１１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部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部１２５で反射したＢ光は、光源装置１１１から出射する。光源装置１１１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４は、スキャナ１１５の概略構成を示す。スキャナ１１５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、光源装置１１１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、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第１の方向、例えば水平方向へ走査するように変位する。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、レーザ光を第２の方向、例えば垂直方向へ走査するように変位する。また、このように、スキャナ１１５は、光源装置１１１からのレーザ光を第１の方向と第２の方向へ走査させる。

図５は、スキャナ１１５を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射す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。スキャナ１１５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。スキャナ１１５は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。

スキャナ１１５は、例えば画像の１フレーム期間において、第２の方向へ１回レーザ光を走査させる間に、第１の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。このように、スキャナ１１５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、第１の方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、スキャナ１１５は、トーションばね２０７を中心として反射ミラー２０２を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振させることにより、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、スキャナ１１５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、共振を用いず駆動することとしても良い。

なお、スキャナ１１５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。レーザ光を走査させる構成としては、二次元方向へレーザ光を走査させるスキャナ１１５に限らず、第１の方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、第２の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、ジンバル構造を持ったスキャナ１１５に代えて、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２に戻って、スキャナ１１５からのレーザ光は、投写光学系１１３を透過した後、スクリーン１１０に入射する。照明光学系１１２、及び投写光学系１１３は、光源装置１１１からのレーザ光をスクリーン１１０上に結像させる。第２光走査部１０２は、第１光走査部１０１と同様の構成を有する。なお、第１光走査部１０１、第２光走査部１０２は、各色光について１つのレーザ光を走査させる構成に限られず、各色光について複数のレーザ光を走査させる構成としても良い。

図６は、第１光走査部１０１、第２光走査部１０２からのレーザ光の光路を説明するものである。スキャナ１１５の周辺には、検出用光源部６１１及び走査位置検出部６１２が設けられている。検出用光源部６１１及び走査位置検出部６１２は、第１光走査部１０１、第２光走査部１０２のいずれに対しても設けられている。検出用光源部６１１及び走査位置検出部６１２は、スキャナ１１５が光源装置１１１からのレーザ光を反射させる側とは反対側の空間に設けられている。走査位置検出部６１２は、反射ミラー２０２（図４参照）で反射した検出用光源部６１１からの検出光により、二次元方向におけるスキャナ１１５の変位を検出する。走査位置検出部６１２からの出力により、スクリーン１１０におけるレーザ光の位置を検知することができる。なお、反射ミラー２０２のうち少なくとも検出光が入射する部分に、表面と同様に高反射性の部材を形成しても良い。高反射性の部材で検出光を反射する構成とすることにより、走査位置検出部６１２にてＳ／Ｎ比が高い信号を得ることができる。

撮像装置６２０及び制御情報生成部６３０は、画像表示装置１００の外部に設置されている。撮像装置６２０は、スクリーン１１０で反射した光を検出することにより光走査部１０１、１０２ごとの走査領域の位置を検知する走査領域検知部である。制御情報生成部６３０は、走査領域検知部である撮像装置６２０からの出力に応じて各光走査部１０１、１０２を制御する制御情報を生成する。

図７は、スクリーン１１０における第１光走査部１０１からのレーザ光の第１走査領域ＡＲ１、第２光走査部１０２からのレーザ光の第２走査領域ＡＲ２、及び画像表示装置１００の表示領域ＡＲ３を示すものである。第１走査領域ＡＲ１は、第１光走査部１０１によってレーザ光を走査させることが可能な領域である。第２走査領域ＡＲ２は、第２光走査部１０１によってレーザ光を走査させることが可能な領域である。第１光走査部１０１、第２光走査部１０２は、画像表示装置１００を設置する際に、第１走査領域ＡＲ１と第２走査領域ＡＲ２とを互いに重畳させるように配置される。

画像表示装置１００の表示領域ＡＲ３は、第１走査領域ＡＲ１と第２走査領域ＡＲ２とを合成させることにより形成される。表示領域ＡＲ３のうち、第１走査領域ＡＲ１のみと重なり合う領域では、第１光走査部１０１からのレーザ光を用いて画像を表示する。表示領域ＡＲ３のうち、第２走査領域ＡＲ２のみと重なり合う領域では、第２光走査部１０２からのレーザ光を用いて画像を表示する。表示領域ＡＲ３のうち、第１走査領域ＡＲ１、第２走査領域ＡＲ２のいずれも重なり合う重畳領域ＡＲ４では、第１光走査部１０１からのレーザ光と第２光走査部１０２からのレーザ光とを用いて画像を表示する。表示領域ＡＲ３に表示される画像の画素は、表示領域ＡＲ３に基づいて設定し直される。

図示するように、第１光走査部１０１、第２光走査部１０２は、第１走査領域ＡＲ１の一部と第２走査領域ＡＲ２の一部を重畳させて配置すれば良く、第１走査領域ＡＲ１、第２走査領域ＡＲ２が互いに異なる傾きで重なり合うように配置しても良い。本実施例では、水平方向であるＸ方向、及び垂直方向であるＹ方向へ画素を配列させた表示領域ＡＲ３を、いずれも表示領域ＡＲ３に対して傾けられた第１走査領域ＡＲ１、第２走査領域ＡＲ２により合成する。

図８は、画像表示装置１００により画像を表示するための構成を示す。例えば、外部の映像信号出力機器であるＰＣ等からの画像情報信号は、第１光走査部１０１の制御部７１３、及び第２光走査部１０２の制御部７１３に入力される。撮像装置６２０で検知された走査領域ＡＲ１、ＡＲ２の位置に関するデータは、制御情報生成部６３０に入力される。制御情報生成部６３０は、撮像装置６２０の出力に応じて、制御情報を生成する。

図９は、第１光走査部１０１を制御するための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。また、画像信号入力部７１１は、例えば、アナログ式の画像信号を、ディジタル式の光源変調用パルス信号に変換する。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は、画像情報をフレームごとの情報に分けて、記憶部７１４へ出力する。また、記憶部７１４は、表示領域ＡＲ３に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるための制御情報を記憶する。制御情報生成部６３０からの制御情報には、走査領域ＡＲ１、ＡＲ２に対する表示領域ＡＲ３の回転度、光走査部１０１、１０２によるレーザ光の走査を開始させる位置、及びレーザ光の走査を終了させる位置を示すデータが含まれる。

図１０は、第１走査領域ＡＲ１に対する表示領域ＡＲ３の回転度について説明するものである。第１光走査部１０１は、本来、第１の方向であるｘａ方向と、第２の方向であるｙａ方向とにレーザ光を走査させる構成であるとする。これに対して、表示領域ＡＲ３では、第１の方向をＸ方向、第２の方向をＹ方向としてレーザ光を走査させる必要がある。Ｘ方向は、ｘａ方向を基準としてマイナスθａだけ回転させた方向である。第１走査領域ＡＲ１に対する表示領域ＡＲ３の回転度は、マイナスθａであるとされる。

図１１は、第２走査領域ＡＲ２に対する表示領域ＡＲ３の回転度について説明するものである。第２光走査部１０２は、本来、第１の方向であるｘｂ方向と、第２の方向であるｙｂ方向とにレーザ光を走査させる構成であるとする。これに対して、表示領域ＡＲ３では、第１の方向をＸ方向、第２の方向をＹ方向としてレーザ光を走査させる必要がある。Ｘ方向は、ｘｂ方向を基準としてプラスθｂだけ回転させた方向である。第２走査領域ＡＲ２に対する表示領域ＡＲ３の回転度は、プラスθｂであるとされる。

図１２は、第１走査領域ＡＲ１と第２走査領域ＡＲ２との合成による表示領域ＡＲ３の形成について説明するものである。第１光走査部１０１は、第１走査領域ＡＲ１における本来の走査方向からマイナスθａだけ回転させたＸ方向とＹ方向とへレーザ光を走査させる。第２光走査部１０２は、第２走査領域ＡＲ２における本来の走査方向からプラスθｂだけ回転させたＸ方向とＹ方向とへレーザ光を走査させる。

第１走査領域ＡＲ１内における第２走査領域ＡＲ２の境界線Ｌ１上の画素Ｐは、境界線Ｌ１上の画素Ｐへレーザ光を完全に入射させることが可能な第１光走査部１０１からのレーザ光を用いて形成される。第２走査領域ＡＲ２内における第１走査領域ＡＲ１の境界線Ｌ２上の画素Ｐは、境界線Ｌ２上の画素Ｐへレーザ光を完全に入射させることが可能な第２光走査部１０２からのレーザ光を用いて形成される。従って、表示領域ＡＲ３のうち、第１走査領域ＡＲ１内の画素Ｐ、及び境界線Ｌ１上の画素Ｐは、第１光走査部１０１からのレーザ光のみを用いて形成される。表示領域ＡＲ３のうち、第２走査領域ＡＲ２内の画素Ｐ、及び境界線Ｌ２上の画素Ｐは、第２光走査部１０２からのレーザ光のみを用いて形成される。また、重畳領域ＡＲ４のうち境界線Ｌ１、境界線Ｌ２のいずれにも重ならない、ハッチングを付して示す画素Ｐは、第１光走査部１０１からのレーザ光と、第２光走査部１０２からのレーザ光とを用いて形成される。このようにして、光走査部１０１、１０２によるレーザ光の走査を開始させる位置、及びレーザ光の走査を終了させる位置が決定される。

図１３は、第１光走査部１０１からのレーザ光と、第２光走査部１０２からのレーザ光とを用いた画素Ｐの形成について説明するものである。例えば、重畳領域ＡＲ４のある画素Ｐの階調を表現するために信号Ｓ３が生成されるとする。信号Ｓ３のパルスは、第１光走査部１０１からレーザ光を供給させる信号Ｓ１と、第２光走査部１０２からレーザ光を供給させる信号Ｓ２とに分別される。このように、各光走査部１０１、１０２は、重畳領域ＡＲ４において、各光走査部１０１、１０２に対して分割されたパルス信号を用いてレーザ光を変調する。信号Ｓ１に基づく第１光走査部１０１からのレーザ光と、信号Ｓ２に基づく第２光走査部１０２からのレーザ光とにより、信号Ｓ３に基づいて１台の光走査部からレーザ光を走査させる場合と同じように画素Ｐを形成することができる。

なお、図１３に示すように信号Ｓ３のパルスを交互に分別させる場合に限られず、他の手法を用いてパルスを分別することとしても良い。このようにして決定された制御情報を用いることにより、走査領域ＡＲ１、ＡＲ２を合成させて表示領域ＡＲ３を形成することができる。画像信号に応じたレーザ光の変調にはＰＷＭを用いる場合に限られず、振幅変調を用いても良い。振幅変調を用いる場合、画素Ｐの階調を表現するための信号Ｓ３の振幅を、第１光走査部１０１に対する信号Ｓ１と、第２光走査部１０２に対する信号Ｓ２とに分割することにより、表示領域ＡＲ３を形成することができる。

重畳領域ＡＲ４における第１光走査部１０１、第２光走査部１０２の分担を決定するために、第１光走査部１０１からのレーザ光と第２光走査部１０２からのレーザ光とを重複させる画素Ｐの個数や位置を決定する必要がある。撮像装置６２０は、走査領域ＡＲ１、ＡＲ２が重なり合う状態を、画素を識別可能な精度で検知する必要がある。撮像装置６２０は、走査領域ＡＲ１、ＡＲ２の全体の位置を検知した後、重畳領域ＡＲ４においては画素を識別できる精度にまでズームさせて走査領域ＡＲ１、ＡＲ２を検知させることとしても良い。

図９に戻って、制御部７１３は、記憶部７１４に記憶された制御情報に基づいて光走査部１０１を制御する。画像処理部７２１は、垂直同期信号、水平同期信号、及び記憶部７１４から読み出した制御情報に基づいて、スキャナ１１５を駆動す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スキャナ１１５を駆動する。

走査位置検出部６１２は、反射ミラー２０２の変位からスクリーン１１０におけるレーザ光の位置を検知し、走査位置情報を制御部７１３へ出力する。また、走査位置検出部６１２は、レーザ光をＸ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角、及びレーザ光をＹ方向へ走査させる反射ミラー２０２の振り角を検出する。走査位置検出部６１２は、反射ミラー２０２をＹ方向へ走査させる振り角からフレーム開始信号Ｆ＿Ｓｙｎｃ、反射ミラー２０２をＸ方向へ走査させる振り角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。

走査制御部７２３は、走査位置検出部６１２からの走査位置情報に基づいて、スキャナ１１５をフィードバック制御する。これにより、スキャナ１１５を正確に駆動させることができる。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、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。

画像処理部７２１は、記憶部７１４から読み出された制御情報に基づいて、フレームごとの画像情報信号を変換させる。光源制御部７２２は、画像処理部７２１で変換された１フレームごとの画像情報信号を出力する。Ｒ光源駆動部７３２Ｒは、光源制御部７２２からの駆動信号に基づいて、Ｒ光用光源部１２１Ｒを駆動させる。Ｇ光源駆動部７３２Ｇは、光源制御部７２２からの駆動信号に基づいて、Ｇ光用光源部１２１Ｇを駆動させる。Ｂ光源駆動部７３２Ｂは、光源制御部７２２からの駆動信号に基づいて、Ｂ光用光源部１２１Ｂを駆動させる。このようにして、第１光走査部１０１からのレーザ光、及び第２光走査部１０２からのレーザ光を用いて、表示領域ＡＲ３に画像を表示することができる。

レーザ光をラスタースキャンさせる光走査部１０１、１０２を用いることで、レーザ光の点灯タイミング、及び消灯タイミングを適宜設定することにより、画像を表示させる位置を容易に変更させることが可能である。レーザ光を走査させる方向を変化させることで、元の走査領域ＡＲ１、ＡＲ２に対する表示領域ＡＲ３の回転度も容易に変化させることもできる。また、新たに設定された画素を用いて画像を表示させることも、画像信号を変換することにより行うことができる。このようなレーザ光を用いることによる利点を利用して、複数の走査領域ＡＲ１、ＡＲ２に跨る新たな表示領域ＡＲ３を生成することができる。

レーザ光を走査させる位置を調節することにより、複数の光走査部１０１、１０２からのレーザ光を画素単位で重畳させることができる。重畳させる部分における階調表現を複数のレーザ光で分担させることで、階調の刻みを減少させることが無くなる上、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。本発明の構成には遮光板を用いる必要が無いことから装置を簡易な構成にできる。また、少なくとも走査領域ＡＲ１、ＡＲ２同士を重畳させるように複数の光走査部１０１、１０２を設置すれば、後は制御情報に基づく制御により表示領域ＡＲ３に画像を表示させることが可能であるから、従来と比較して装置の設置も容易にできる。これにより、複数の光走査部を用いてビーム光の走査を分担させ、走査領域同士の継目部分が目立たない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。

各光走査部１０１、１０２は、アナログ信号である画像信号をディジタル式の光源変調用パルス信号に変換する構成に限られない。例えば、画像信号入力部７１１は、ディジタル信号である画像信号をアナログ式の光源変調用強度信号に変換することとしても良い。また、画像信号入力部７１１は、ディジタル信号である画像信号を、ディジタル式の光源変調用パルス信号に変換することとしても良い。

図１４は、各光走査部１０１、１０２を制御する工程のフローチャートを示す。ステップＳ１１において、走査領域の一部を互いに重畳させるように第１光走査部１０１及び第２光走査部１０２を設置する。次に、ステップＳ１２において、第１光走査部１０１からのレーザ光を第１走査領域ＡＲ１の全面に走査させ、撮像装置６２０により第１走査領域ＡＲ１を検知する。また、ステップＳ１３において、第２光走査部１０２からのレーザ光を第２走査領域ＡＲ２の全面に走査させ、撮像装置６２０により第２走査領域ＡＲ２を検知する。ステップＳ１２、１３は、各光走査部１０１、１０２によりレーザ光を走査させるビーム光走査工程、及び光走査部１０１、１０２ごとの走査領域ＡＲ１、ＡＲ２の位置を検知する走査領域検知工程である。

次に、ステップＳ１４において、制御情報生成部６３０で制御情報を生成する。ステップＳ１４は、走査領域ＡＲ１、ＡＲ２の位置から、表示領域ＡＲ３に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるための制御情報を生成する制御情報生成工程である。記憶工程であるステップＳ１５では、制御情報生成部６３０で生成された制御情報を記憶部７１４に記憶させる。そして、光走査部制御工程であるステップＳ１６において、記憶部７１４から読み出された制御情報に基づいてスキャナ１１５及び各色光用光源部を駆動させることにより、各光走査部１０１、１０２を制御する。

一度位置決めした後各光走査部１０１、１０２を移動させないのであれば、制御情報生成部６３０により一度生成された制御情報を用いて各光走査部１０１、１０２を制御すれば良い。このため、各光走査部１０１、１０２を一度設置した後は撮像装置６２０及び制御情報生成部６３０を不要とし、記憶部７１４に記憶された制御情報を用いて各光走査部１０１、１０２を制御することができる。また、各光走査部１０１、１０２を固定させる固定部を用いることとしても良い。この場合、例えば、画像表示装置１００の出荷時に記憶された制御情報を用いて各光走査部１０１、１０２を制御することとしても良い。

さらに、各光走査部１０１、１０２のいずれか一方に撮像装置６２０及び制御情報生成部６３０を内蔵させることとしても良い。この場合、第１光走査部１０１、又は第２光走査部１０２を移動させるごとに、外部の機器を用いること無く制御情報を生成させることができる。撮像装置６２０及び制御情報生成部６３０は、第１光走査部１０１、第２光走査部１０２の双方に内蔵させても良い。この場合、各光走査部１０１、１０２に設けられた撮像装置６２０からの出力を演算することで制御情報を生成することも可能である。

なお、本発明の画像表示装置は、Ｘ方向に並列された２つの光走査部１０１、１０２を備える構成に限られない。光走査部は、２つ以上を並列させても良く、Ｙ方向等の他の方向へ並列させても良い。さらに、図１５に示す画像表示装置１５００のように、複数の光走査部をアレイ状に配列させても良い。画像表示装置１５００は、４つの光走査部１０１、１０２、１０３、１０４を、Ｘ方向へ２つ、及びＹ方向へ２つ配列している。各光走査部は、互いにレーザ光の走査領域を重ね合わせるように配置されている。

画像表示装置１５００の場合も、上記の画像表示装置１００と同様に制御することにより、走査領域同士の継目部分が目立たない高品質な画像を表示することができる。なお、画像表示装置１５００により画像を表示する場合、２つの走査領域が重畳する部分のほか、４つの走査領域が重畳する部分が生じる。４つの走査領域が重畳する部分については、４つの光走査部１０１、１０２、１０３、１０４からのレーザ光を用いて階調を表現するように、制御情報が生成される。

図１６は、本実施例の変形例による表示領域の形成について説明するものである。本変形例では、第１走査領域ＡＲ１と第２走査領域ＡＲ２とが、互いにＹ方向の位置が一致していることを特徴とする。この場合、第１走査領域ＡＲ１及び第２走査領域ＡＲ２を合わせた全ての領域を表示領域とすることができる。本変形例では、表示領域の画素は、Ｙ方向については第１走査領域ＡＲ１の画素、第２走査領域ＡＲ２の画素をそのまま適用し、Ｘ方向のみについて画素を設定し直す例を説明する。

図１７は、本変形例の表示領域におけるＸ方向の画素の設定について説明するものである。例えば、撮像装置６２０の出力により、第１走査領域ＡＲ１の画素Ｐａと第２走査領域ＡＲ２の画素Ｐｂとが、重畳領域ＡＲ４において、Ｘ方向について互いに２分の１画素分だけずれていることが検知されたとする。この場合、制御情報生成部６３０は、プラスＸ向きに２分の１画素分だけシフトさせるように第２光走査部１０２からの画素Ｐｂを設定し直す。画素Ｐａと画素Ｐｂの位置を一致させた後、撮像装置からの出力により重畳する画素の個数を認識する。そして、２つの光走査部からのレーザ光を用いて重畳領域ＡＲ４内の画素を表示させるような制御情報を生成する。図中、黒塗りを付すように、理論上第２走査領域ＡＲ２で表示可能な画素が左右合わせて１画素少なくなるが、画像への影響は無視することができる。

本変形例は、第１走査領域ＡＲ１を基準として第２光走査部１０２からの画素Ｐｂを設定し直すこととしているが、第２走査領域ＡＲ２を基準として第１光走査部１０１からの画素Ｐａを設定し直すこととしても良い。また、画素をプラスＸ方向へシフトさせる場合に限らず、マイナスＸ向きにシフトさせても良い。画素Ｐａと画素Ｐｂとのずれは、Ｘ方向に関して最大２分の１画素分生じる。２分の１画素より小さいずれを生じる場合は、本変形例と同様にして制御情報を生成することができる。また、Ｘ方向に関して画素のずれが生じていない場合は、画素のシフトを行うこと無く、制御情報を生成する。

さらに、図１８に示すように、重畳領域ＡＲ４中の一部の領域ＡＲ５において画素Ｐａ、画素ＰｂのＸ方向への幅を小さくさせることにより、画素Ｐａと画素Ｐｂの位置を一致させることとしても良い。制御情報生成部６３０は、領域ＡＲ５のＸ方向への幅を小さくさせるように、画素Ｐａ、Ｐｂを設定する。さらに、画素Ｐｂを、画素Ｐａの位置に一致させるようにシフトさせる。この場合、画像への影響をできるだけ少なくするように、領域ＡＲ５のＸ方向への幅や、画素の幅を小さくさせる度合いを適宜設定することができる。

なお、上記各実施例において、各色光用光源部にはレーザ光を供給する半導体レーザを用いる構成としているが、ビーム光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、各色光用光源部には、面発光レーザや固体レーザ、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、大型かつ高品質な画像を表示する場合に有用である。

本発明の実施例に係る画像表示装置の設置例を示す図。 光走査部の概略構成を示す図。 光源装置の概略構成を示す図。 スキャナの概略構成を示す図。 スキャナを駆動させるための構成を説明する図。 ２つの光走査部からのレーザ光の光路を説明する図。 第１走査領域、第２走査領域、及び表示領域を説明する図。 画像表示装置により画像を表示するための構成を示す図。 光走査部を制御するための構成を示す図。 第１走査領域に対する表示領域の回転度について説明する図。 第２走査領域に対する表示領域の回転度について説明する図。 走査領域の合成による表示領域の形成について説明する図。 ２つの光走査部からのレーザ光を用いた画素の形成について説明する図。 光走査部を制御する工程のフローチャートを示す図。 ４つの光走査部を有する画像表示装置について説明する図。 実施例の変形例による表示領域の形成について説明する図。 Ｘ方向の画素の設定について説明する図。 Ｘ方向の画素の設定について説明する他の図。

符号の説明

１００ 画像表示装置、１０１ 第１光走査部、１０２ 第２光走査部、１１０ スクリーン、１１１ 光源装置、１１２ 照明光学系、１１３ 投写光学系、１１５ スキャナ、１２１Ｒ Ｒ光用光源部、１２１Ｇ Ｇ光用光源部、１２１Ｂ Ｂ光用光源部、１２２ 半導体レーザ、１２３ 波長変換素子、１２４、１２５ ダイクロイックミラー部、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、６１１ 検出用光源部、６１２ 走査位置検出部、６２０ 撮像装置、６３０ 制御情報生成部、ＡＲ１ 第１走査領域、ＡＲ２ 第２走査領域、ＡＲ３ 表示領域、ＡＲ４ 重畳領域、７１１ 画像信号入力部、７１２ 同期／画像分離部、７１３ 制御部、７１４ 記憶部、７１５ 走査駆動部、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、Ｌ１、Ｌ２ 境界線、Ｐ 画素、１５００ 画像表示装置、１０３、１０４ 光走査部、ＡＲ５ 領域、Ｐａ、Ｐｂ 画素

Claims (6)

1. 画像信号に応じて変調されたビーム光を走査し、前記ビーム光の走査領域を合成させて表示領域を形成する複数の光走査部と、
   前記表示領域に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させる制御情報を記憶する記憶部と、
   前記制御情報に基づいて前記光走査部を制御する制御部と、を有し、
   前記光走査部は、前記表示領域のうち前記走査領域が重畳しない非重畳領域において、単独の前記光走査部に対して第１のパルス信号を用いて変調した前記ビーム光を走査し、前記表示領域のうち前記走査領域同士が重畳する重畳領域において、複数の前記光走査部に対して前記第１のパルス信号を分割したパルス信号を用いて変調した前記ビーム光を走査することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記記憶部は、前記画像表示装置の外部から入力された前記制御情報を記憶することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記光走査部ごとの前記走査領域の位置を検知する走査領域検知部と、
   前記走査領域検知部からの出力に応じて前記制御情報を生成する制御情報生成部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記記憶部は、前記走査領域に対する前記表示領域の回転度を示すデータを含む前記制御情報を記憶す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. 走査領域の一部を互いに重畳させるように配置された複数の光走査部によりビーム光を走査させるビーム光走査工程と、
   前記光走査部ごとの前記走査領域の位置を検知する走査領域検知工程と、
   前記走査領域検知工程において検知された前記走査領域の位置から、複数の前記走査領域を合成させた表示領域に画像を表示させ、前記表示領域のうち前記走査領域が重畳しない非重畳領域において、単独の前記光走査部に対して第１のパルス信号を用いて変調した前記ビーム光を走査し、前記表示領域のうち前記走査領域同士が重畳する重畳領域において、複数の前記光走査部に対して前記第１のパルス信号を分割したパルス信号を用いて変調した前記ビーム光を走査するための制御情報を生成する制御情報生成工程と、
   前記制御情報を記憶する記憶工程と、
   前記制御情報に基づいて前記光走査部を制御する光走査部制御工程と、を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
6. 前記制御情報生成工程において、前記走査領域に対する前記表示領域の回転度、前記光走査部による前記ビーム光の走査を開始させる位置、及び前記ビーム光の走査を終了させる位置を示すデータを含む前記制御情報を生成することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置の制御方法。

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