JP5505529B2

JP5505529B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP5505529B2
Application number: JP2013024410A
Authority: JP
Inventors: 謙西岡; 敦也平野; 宏樹松原; 宏西垣
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: JP2013145379A

Description

本発明は画像表示装置に関し、特に、画像表示装置が有する走査ミラーの制御に関する。

画像表示装置に関し、たとえば、特開２００６−３２３０３５号公報（特許文献１）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ともに、表示装置をより安価で実現」するための技術を開示している（［要約］の［課題］）。

特表平１１−５１４７８１号公報（特許文献２）は、「走査素子及びこの走査素子の位置を制御する制御システムを有する走査装置であって、前記走査素子の非走査面を以って測定基準面を構成し、前記制御システムは走査素子の位置を検出する位置検出システムを有し、この位置検出システムの出力端が、前記基準面に対し垂直な方向で前記走査素子の位置を補正する制御回路に接続されている当該走査装置」に関する発明を開示している（明細書の第５ページ第１段落）。

特開平６−３４２１２６号公報（特許文献３）は、「投影型ディスプレイ装置、詳しくは多数の光シャッタ素子を１次元に配列した光シャッタアレイから画像データに基づいて出射された光信号を偏向ミラーにて偏向走査し、２次元の画像を投影する投影型ディスプレイ装置」を開示している（段落０００１）。

特表平８−５０５７１７号公報（特許文献４）は、「光線の作用を受け、かつ光束の偏向を行う回転多面鏡の鏡面の不完全傾斜によって生じるピラミッド状誤差（Pyramidalfehlerausgleich）を補償する方法であって、鏡面が傾斜誤差を有する際に、各鏡面から反射された光束の補正偏向（Korrekturablenkung）が不完全傾斜の引き起こす偏向の方向とは反対側の方向に補正角で行われる方法」に関する発明、および、「鏡面による光束の偏向を実施すべく光線の作用を受ける回転多面鏡と、鏡面が不完全傾斜を有する際に、光束の補正偏向を不完全傾斜の引き起こす偏向の方向とは反対側の方向に補正角で行う偏向装置と、偏向の補正を行うべく偏向装置を制御する制御装置とを有する前記の方法の実施のための装置」に関する発明を開示している（明細書の第１段落）。

特開２００１−０５６４４４号公報（特許文献５）は、「ビデオ信号に基づきＲ、Ｇ、Ｂの各レーザを駆動すると共に、水平走査手段及び垂直走査手段により、カラーモニタ上で各レーザのレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査して画像表示を行うレーザディスプレイ装置」に関する発明を開示している（段落０００１）。
特開２００６−３２３０３５号公報特表平１１−５１４７８１号公報特開平６−３４２１２６号公報特表平８−５０５７１７号公報特開２００１−０５６４４４号公報

レーザプロジェクタのようなビーム走査型表示装置では、走査ミラーの個体差により、走査ミラー駆動感度が設計情報として予め規定された理想感度と異なる場合がある。ここで、駆動感度とは、走査ミラーの駆動機構に対して与えられる入力（たとえば電圧値）に対する出力（たとえば、走査角その他の走査ミラーの移動量）の比をいう。たとえば、走査ミラーの垂直方向の駆動感度が理想感度よりも高い場合、同一の入力に対して走査ミラーが設計量以上に垂直方向に移動するため、走査ミラーによって反射されるレーザ光のスポット間の間隔が粗くなる。そのため、投影される画像に走査線が目立つことになる。

逆に、駆動感度が理想感度よりも低い場合、走査ミラーの移動量が設計量よりも少なくなり、走査ミラーによって反射されるレーザ光のスポット間の間隔が密になる。そのため、画像が重複して投影されることになる。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、投影される画像の品質の低下を防止できる画像表示装置を提供することである。

この発明のある局面に従う画像表示装置は、光を発する光源と、光源によって発せられた光を反射するミラーと、ミラーを予め定められた方向に駆動する駆動手段と、ミラーからの反射光を受光領域において受ける受光器と、受光領域における受光の開始から終了までの継続的に受光される受光時間に基づいて、予め定められた方向へのミラーの駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段は、ミラーによる反射光の受光領域での継続的な受光時間の長短に応じて、受光時間が理想値に近づくように駆動信号を制御するように構成されている。

好ましくは、受光領域は、複数に分割されている。

好ましくは、制御手段は、受光時間が予め規定された時間よりも短い場合に、ミラーを予め定められた方向に駆動するための信号の時間変化率を、予め定められた時間変化率よりも小さくする。

好ましくは、制御手段は、受光時間が予め規定された時間よりも長い場合に、ミラーを予め定められた方向に駆動するための信号の時間変化率を、予め定められた時間変化率よりも大きくする。

好ましくは、制御手段は、ミラーを予め定められた方向に駆動させた状態で光源に発光させる。

好ましくは、制御手段は、画像表示装置の起動時に、ミラーの予め定められた方向の駆動を制御する。

好ましくは、予め定められた方向は、水平方向または垂直方向のいずれかを含む。

本発明によると、投影される画像の品質の低下を防止することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［ハードウェア構成］
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。図１は、画像表示装置の一態様であるレーザプロジェクタ１０のハードウェア構成を表わすブロック図である。レーザプロジェクタ１０は、光学システム１００と、システムコントローラ１５０と、Ｘドライバ１３０と、Ｙドライバ１３２とを備える。

光学システム１００は、赤青レーザ１１０と、緑レーザ１１２と、偏光ビームスプリッタ１１４と、コリメートレンズ１１６と、スキャナミラー１２０と、ハーフミラー１２４と、受光器１２６と、位置検出器１２２とを備える。システムコントローラ１５０は、レーザコントローラ１５２と、駆動周波数コントローラ１５４と、位置検出コントローラ１５６と、メモリ１５８と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６０とを備える。レーザプロジェクタ１０は、光学システム１００の前方に設けられるスクリーン１７０に画像を投影する。

赤青レーザ１１０によって送出された各色のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１１４によって反射され、その反射光はコリメートレンズ１１６に入射する。緑レーザ１１２によって送出されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１１４を透過して、コリメートレンズ１１６に入射する。

スキャナミラー１２０は、コリメートレンズ１１６を透過した各色のレーザ光を、走査範囲として予め規定された範囲内に向けて反射する。スキャナミラー１２０は、Ｘドライバ１３０およびＹドライバ１３２によって水平方向および垂直方向に駆動される。

ハーフミラー１２４は、スキャナミラー１２０によって反射されたレーザ光の一部を透過するとともに一部を反射する。ハーフミラー１２４による反射光は、受光器１２６によって受信される。一方、ハーフミラー１２４を透過したレーザ光は、レンズ（図示しない）を介してスクリーン１７０に投影される。

受光器１２６は、たとえば複数のフォトダイオードを通して構成される。受光器１２６の出力は、位置検出器１２２に入力される。位置検出器１２２は、受光器１２６からの出力を水平方向および垂直方向に走査し、その走査後のデータをシステムコントローラ１５０に送出する。

システムコントローラ１５０において、ＣＰＵ１６０は、位置検出コントローラ１５６からの出力に基づいて、レーザコントローラ１５２と、駆動周波数コントローラ１５４とを制御するように構成されている。ＣＰＵ１６０は、また、位置検出コントローラ１５６からの出力に基づいて算出したスキャナミラー１２０の位置情報をメモリ１５８に格納する。位置情報は、たとえば、走査角、走査角を与えるために出力された信号値（たとえば電圧値など）を含む。メモリ１５８は、ある局面において、フラッシュメモリのような不揮発メモリとして、あるいは他の局面において揮発メモリとして実現される。

レーザコントローラ１５２は、ＣＰＵ１６０からの出力に基づいて、また、レーザパワー検出器１１８からの出力に基づいて、赤青レーザ１１０と、緑レーザ１１２とを制御するように構成されている。また、レーザコントローラ１５２は、レーザパワー検出器１１８からの出力をＣＰＵ１６０に送出し得る。

駆動周波数コントローラ１５４は、ＣＰＵ１６０からの出力に基づいて、Ｘドライバ１３０およびＹドライバ１３２を制御するように構成されている。より詳しくは、駆動周波数コントローラ１５４は、ＣＰＵ１６０からの指令に応じて、スキャナミラー１２０を水平方向に駆動するように、当該水平方向への駆動を規定する周波数を有する信号（以下「水平駆動信号」ともいう。）を、Ｘドライバ１３０に送出する。また、駆動周波数コントローラ１５４は、ＣＰＵ１６０からの指令に応じてスキャナミラー１２０を垂直方向に駆動するように、当該垂直方向の駆動を規定する周波数を有する信号（以下「垂直駆動信号」ともいう。）を、Ｙドライバ１３２に送出する。Ｘドライバ１３０は、その水平駆動信号に基づいてスキャナミラー１２０を水平方向に駆動する。Ｙドライバ１３２は、その垂直駆動信号に基づいてスキャナミラー１２０を垂直方向に駆動する。

位置検出コントローラ１５６は、位置検出器１２２からの出力に基づいて、受光器１２６の出力によって規定されるスキャナミラー１２０の位置情報（走査範囲）をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換し、変換後のデジタルデータをＣＰＵ１６０に送出する。ＣＰＵ１６０は、そのデジタルデータに基づいて、スキャナミラー１２０の位置を検出し、検出結果に応じてレーザコントローラ１５２あるいは駆動周波数コントローラ１５４を制御する。

垂直駆動周波数と水平駆動周波数とは、スキャナミラー１２０の大きさ、走査方向、Ｘドライバ１３０またはＹドライバ１３２の駆動特性に基づいて予め規定されている。ある局面において、垂直駆動周波数を与えるデータと水平駆動周波数を与えるデータとは、メモリ１５８に予め格納されている。

なお、本実施の形態において、システムコントローラ１５０は、その一部または全部が回路素子その他のハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。また他の局面において、システムコントローラ１５０は、メモリ１５８に格納されているプログラムを実行するＣＰＵ１６０によって、ソフトウェアによってハードウェアの動作を制御する構成として実現されてもよい。

［垂直駆動波形の勾配の補正］
図２を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０における駆動波形の補正について説明する。図２は、駆動波形の補正を実現するための構成を概念的に表わす図である。なお、以下の例は、スキャナミラー１２０を垂直方向に駆動する場合を示しているが、適用対象は垂直方向の駆動に限られない。たとえば、他の局面において、スキャナミラー１２０を水平方向に駆動する場合も、適用することができる。あるいは、斜め方向にスキャナミラー１２０を駆動する場合にも適用することができる。

ＣＰＵ１６０は、メモリ１５８を参照する。メモリ１５８は、テーブル２１０を格納している。テーブル２１０は、スキャナミラー１２０の設計情報として予め準備されたデータを含む。当該設計情報は、たとえば、スキャナミラー１２０を垂直方向に駆動するために出力される駆動信号、スキャナミラー１２０が正常に垂直方向に駆動する場合における受光器１２６の受光領域における滞在時間を含む。

メモリ１５８から読み出された値は、Ａ／Ｄコンバータ２００に入力され、制御のためのデジタルデータに変換され、フィルタ２２０に入力される。フィルタ２２０は、たとえば、ＣＰＵ１６０が特定のしきい値を適用することにより実現される。フィルタ２２０は、ローパスフィルタ、あるいは、バンドパスフィルタとして構成され得る。フィルタ２２０の出力（すなわち垂直駆動波形について補正された勾配）は、スキャナミラー１２０に与えられる。

スキャナミラー１２０は、その補正後の信号に基づいて垂直方向に駆動する。スキャナミラー１２０からの反射光としてハーフミラー１２４によってさらに反射されたレーザ光は、受光器１２６によって受信されその出力は、位置検出器１２２に入力される。位置検出器１２２の出力は、位置検出コントローラ１５６に入力される。位置検出コントローラ１５６は、さらに、スキャナミラー１２０の垂直方向の駆動に関する目標感度の入力を受ける。位置検出コントローラ１５６は、比較器として、位置検出器１２２からの出力と目標感度との差を算出する。位置検出コントローラ１５６は、その算出した差をエラー信号として、ＣＰＵ１６０に送出する。

ＣＰＵ１６０は、そのエラー信号に基づいてメモリ１５８のテーブル２１０から補正量を導出する。たとえば、ある局面において、ＣＰＵ１６０は、テーブル２１０において予め規定されたマップデータを用いて、エラー信号によって特定される差に対応する係数を読み出す。ＣＰＵ１６０は、その読み出した係数を、理想的な駆動信号の傾きに乗じて、補正後の駆動信号の傾きを算出する。あるいは、別の局面において、ＣＰＵ１６０は、当該係数をエラー信号を用いて予め特定された関数に適用して、その都度算出する構成であってもよい。

さらに他の局面において、ＣＰＵ１６０は、フィードバック制御によって駆動信号を補正する構成であってもよい。たとえば、ＣＰＵ１６０は、設計情報として予め設定されたゲインをエラー信号に乗じて係数を算出する。ＣＰＵ１６０は、位置検出コントローラ１５６からのエラー信号の値が収束するまで、当該ゲインを用いて再度補正する。

あるいは、他の局面において、テーブル２１０は、予め準備された複数の補正値を含む構成であってもよい。各補正値は、位置検出コントローラ１５６から出力される可能性のある各エラー信号に、関連付けられている。そして、ＣＰＵ１６０は、テーブル２１０から、当該エラー信号に関連付けられた補正値を特定し、その補正値に基づいて駆動信号を補正してもよい。

図３を参照して、本実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０が備える受光器１２６について説明する。図３は、受光器１２６における受光領域３００の構成を概念的に表わす図である。受光器１２６は、ハーフミラー１２４から反射されたレーザ光を受ける受光領域３００と、周辺領域３１０とを含む。受光領域３００は、細分化された複数の受光領域を含む。より詳しくは、受光領域３００は、受光領域３０１，３０２，３０３，３０４を含む。受光領域３０１と受光領域３０２との境界はたとえば垂直方向である。また受光領域３０１と受光領域３０４との境界領域は水平である。

スキャナミラー１２０が垂直方向に駆動される場合、スキャナミラー１２０の経路は、たとえば、経路３２０として表わされる。スキャナミラー１２０によって反射されたレーザ光は、さらにハーフミラー１２４によって反射されて、その反射光は、受光領域３０１，３０４において受信され、その後、領域３０２，３０３において受信される。レーザ光が周辺領域３１０に照射された場合、周辺領域３１０は、スクリーン１７０に投影される画像のための領域として規定されていないため、受光器１２６の受光レベルは、０となる。

なお、図３に示される例では、垂直方向の投影は、上から下に向かう態様で示されているが逆のパターンであってもよい。

図４を参照して、本実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０におけるスキャナミラー１２０の垂直方向の駆動感度について説明する。図４は、スキャナミラー１２０が垂直方向に理想的な態様で駆動されている場合における受光と、受光感度が高い場合または低い場合において受光領域３００で受信されるレーザ光のスポットのパターンを表わす図である。より具体的には、スキャナミラー１２０が設計情報として予め規定された態様で垂直方向に駆動されている場合、ハーフミラー１２４によって反射されたレーザ光は、スポット列４００のように、レーザ光の各スポットが隣接する態様で順次検出される。

一方、スキャナミラー１２０の垂直方向の駆動の感度が予め規定された設計レベルの感度よりも高い場合には、時間当たりの移動量が多いことになる。したがって、スキャナミラー１２０は、同一値の信号に対して余分に垂直方向に移動する。この場合、スポット列４１０に示されるように、各々のスポットは互いに隣接せず間隔が生じることになる。その結果、この場合に投影された画像の画素は粗くなる。

一方、スキャナミラー１２０の垂直方向の駆動感度が予め規定された設計上の駆動感度よりも低い場合には、単位時間当たりの移動量が理想の移動量よりも少なくなる。そのため、Ｙドライバ１３２から出力される信号値によっても、スキャナミラー１２０は、設計通りの駆動をしない。したがって、スポット列４２０に示されるように、各々照射されるレーザ光に基づく各スポットは一部重複するようになり、画像を構成する画素が密になる。したがって、スクリーン１７０に投影される画像の表示が重複したように行なり、画質が低下する。

図５を参照して、本実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０のスキャナミラー１２０の駆動特性について説明する。図５は、スキャナミラー１２０を駆動するための電圧値と垂直方向の走査角との関係を表わす図である。グラフ５１０は、スキャナミラー１２０が予め規定された設計情報に従って垂直方向に駆動する場合における駆動電圧値と垂直角との関係を表わす。このときスキャナミラー１２０の駆動の感度は理想と言える。

このときの駆動電圧値をＶ_{ｉｄｅａｌ}と表わす。駆動電圧値は、スキャナミラー１２０を投影範囲（すなわち受光領域３００）にレーザ光が反射されるように駆動するための電圧値に相当する。

グラフ５２０は、スキャナミラー１２０の駆動感度が理想感度よりも高い場合を表わす。この場合、電圧値当りの走査角が大きくなるため、同一の投影範囲にレーザ光を照射させるためにスキャナミラー１２０に与えられる電圧値Ｖ_ｈｉｇｈの大きさは、理想的な電圧値Ｖ_{ｉｄｅａｌ}よりも小さくなる（Ｖ_ｈｉｇｈ＜Ｖ_{ｉｄｅａｌ}）。

グラフ５３０は、スキャナミラー１２０の垂直方向の駆動感度が設計情報として規定された理想感度よりも低い場合を表わす。この場合、同一の投影範囲を駆動させるために必要な電圧値Ｖ_ｌｏｗは、理想的な電圧値Ｖ_{ｉｄｅａｌ}よりも大きくなる（電圧値Ｖ_{ｉｄｅａｌ}＜Ｖ_ｌｏｗ）。

したがって、スキャナミラー１２０の駆動感度が高いことが検知されると、ＣＰＵ１６０は、グラフ５２０のような傾きをグラフ５１０の傾きに一致させるために、傾きを小さくする補正処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ１６０が、通常の電圧値（Ｖ_{ｉｄｅａｌ}）をスキャナミラー１２０に与えるとスキャナミラー１２０は投影範囲を超えて投影されるべきレーザ光を照射するため、投影範囲に応じた電圧値Ｖ_ｈｉｇｈをスキャナミラー１２０の駆動に使用する。

一方、ＣＰＵ１６０は、スキャナミラー１２０の駆動感度が理想的な感度よりも低いことを検知すると、グラフ５３０の傾きをグラフ５１０の傾きに一致させるための補正処理を実行する。具体的には、理想的な電圧値Ｖ_{ｉｄｅａｌ}に対して傾きを一致させるために、ＣＰＵ１６０は、電圧値Ｖ_ｌｏｗを同一の走査時間内に供給する。受光領域３００を通過する間にスキャナミラー１２０に与えられる電圧値が大きくなる。これにより、感度が低い場合には、単位時間当りの電圧値の変化量が大きくなり、スキャナミラー１２０の移動量は大きくなる。その結果、スキャナミラー１２０は、当初の電圧値によって表示する画素の間隔よりも標準の間隔（すなわち重複を解消した状態）で投影することができる。

図６を参照して、本実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０の補正前後の駆動信号の変化について説明する。図６は、１周期毎の駆動信号の変化と受光器１２６における受光レベルの変化とを表わす図である。

［駆動感度が理想的な場合］
周期６１０は、スキャナミラー１２０の駆動感度が理想的である場合を表わす。詳しくは、スキャナミラー１２０によって反射されるレーザ光は、設計情報に基づいて特定される理想的な投影時間である滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}だけ受光器１２６に受信される。このときレーザ光は、領域３００において受信される。この間、受光器１２６の受光領域３００からの出力は、図６（Ｂ）のようになる。すなわち、受光領域３０１，３０２における受信が出力として検出され（図６（Ｂ)の「Ａ＋Ｂ」）、その後、受光領域３０３，３０４における受信が出力として検出される（図６（Ｂ）の「Ｃ＋Ｄ」）。このとき、図６（Ｃ）に示されるように、滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}の間に電圧値Ｖ_{ｉｄｅａｌ}が、スキャナミラー１２０の垂直駆動のために供給されることになる。

［駆動感度が高い場合］
周期６２０は、スキャナミラー１２０の駆動感度が理想感度よりも高い場合を表わす。なお、図６（Ａ）においては、比較の容易のために、周期６１０の次に周期６２０が示されているが、常に、駆動感度が理想的である場合に対応する周期の次に駆動感度が高い場合に対応する周期が現れるわけではない。

このとき、受光領域３００にレーザ光を照射するために必要な滞在時間Ｔ_ｈｉｇｈは、駆動感度が理想である場合における滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも短い時間として、ＣＰＵ１６０に検出される。

そこで、駆動感度を補正するために、ＣＰＵ１６０は、駆動信号の傾きを規定する時間変化率を、（Ｖ_ｈｉｇｈ／Ｔ_ｈｉｇｈ）から（Ｖ_ｈｉｇｈ／Ｔ_{ｉｄｅａｌ}）に変更する。この場合、Ｔ_ｈｉｇｈ＜Ｔ_{ｉｄｅａｌ}であるため、変更後の時間変化率（Ｖ_ｈｉｇｈ／Ｔ_{ｉｄｅａｌ}）は、変更前の時間変化率（Ｖ_ｈｉｇｈ／Ｔ_ｈｉｇｈ）よりも小さくなる。その結果、駆動感度が小さくなるため、レーザ光のスポットの間隔が短くなる。

なお、時間変化率の変更後に、ＣＰＵ１６０は、再度、受光領域３００からの出力に基づいて、滞在時間を再度算出する。そして、その滞在時間が理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも短い場合には、ＣＰＵ１６０は、駆動感度が理想感度よりもなおも高いと判断し、再度、駆動信号の傾きを補正するために上記の処理を実行する。

一方、その滞在時間が理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも長い場合には、ＣＰＵ１６０は、駆動感度が理想感度よりも低いと判断し、その場合における駆動信号の傾きを補正するために後述する処理を実行する。

［駆動感度が低い場合］
周期６３０は、スキャナミラー１２０の感度が理想感度よりも低い場合を表わす。なお、図６（Ａ）においては、比較の容易のために、周期６２０の次に周期６３０が示されているが、常に、駆動感度が理想感度よりも高い場合に対応する周期６２０の次に駆動感度が理想感度よりも低い場合に対応する周期６３０が現れるわけではない。

この場合、ＣＰＵ１６０は、受光領域３００にレーザ光を照射するために必要な滞在時間Ｔ_ｌｏｗは、駆動感度が理想である場合における滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも長いと判定する。

そこで、駆動感度を補正するために、ＣＰＵ１６０は、駆動信号の傾きを規定する時間変化率を、（Ｖ_ｌｏｗ／Ｔ_ｌｏｗ）から（Ｖ_ｌｏｗ／Ｔ_{ｉｄｅａｌ}）に変更する。この場合、Ｔ_{ｉｄｅａｌ}＜Ｔ_ｌｏｗであるため、変更後の時間変化率（Ｖ_ｌｏｗ／Ｔ_{ｉｄｅａｌ}）は、変更前の時間変化率（Ｖ_ｌｏｗ／Ｔ_ｌｏｗ）よりも大きくなる。その結果、スキャナミラー１２０の単位時間当たりの移動量が従前の移動量よりも大きくなるため、レーザ光のスポットの間隔が長くなる。

なお、時間変化率の変更後に、ＣＰＵ１６０は、再度、受光領域３００からの出力に基づいて、滞在時間を再度算出する。そして、その滞在時間が理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも長い場合には、ＣＰＵ１６０は、駆動感度が理想感度よりもなおも低いと判断し、駆動信号の傾きを補正するために上記の処理を繰り返す。

一方、その滞在時間が理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも短い場合には、ＣＰＵ１６０は、駆動感度が理想感度よりも高いと判断し、上記の［駆動感度が理想感度よりも高い場合］における処理を実行する。

［制御構造］
図７を参照して、本実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０の制御構造について説明する。図７は、ＣＰＵ１６０が実行する一連の動作の一部を表わすフローチャートである。

ステップＳ７１０にて、ＣＰＵ１６０は、駆動周波数コントローラ１５４およびＹドライバ１３２を介して、スキャナミラー１２０を垂直方向に駆動させる。

ステップＳ７２０にて、ＣＰＵ１６０は、レーザコントローラ１５２を制御することにより、緑レーザ１１２または赤青レーザ１１０のいずれか少なくとも一方を発光させる。レーザ光は、スキャナミラー１２０によって反射され、その反射光は、ハーフミラー１２４によってさらに反射される。ハーフミラー１２４からの反射光は、受光器１２６によって受信される。受光器１２６のうち受光領域３００における受信に対応する出力は、位置検出器１２２に入力される。位置検出器１２２からの出力は、システムコントローラ１５０に送られ、位置検出コントローラ１５６に入力される。

ステップＳ７３０にて、ＣＰＵ１６０は、位置検出器１２２からの出力に基づいて、受光器１２６の受光領域３００における滞在時間（レーザ光が受光領域３００で受信されている時間）を算出する。

ステップＳ７４０にて、ＣＰＵ１６０は、その算出した滞在時間と設計情報として予め規定された理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}とを比較する。検出した滞在時間Ｔが理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも短い場合には、ＣＰＵ１６０は、制御をステップＳ７５０に切り換える。滞在時間Ｔが理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}よりも長い大きい場合には、ＣＰＵ１６０は、制御をステップＳ７６０に切り換える。滞在時間Ｔと理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}とが等しい場合には、ＣＰＵ１６０は、補正のための処理を終了する。

ステップＳ７５０にて、ＣＰＵ１６０は、スキャナミラー１２０を垂直方向に駆動するための駆動信号の傾きを小さくする（時間変化率を小さくする）。傾きを小さくする場合におけるその変化率は、たとえば、算出した滞在時間Ｔと理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}との差と、理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}との比に応じて算出される。ＣＰＵ１６０は、その勾配を変更した後の駆動信号を出力するように、駆動周波数コントローラ１５４に命令を与える。Ｙドライバ１３２は、駆動周波数コントローラ１５４からの出力に従って、その補正された駆動信号に基づいてスキャナミラー１２０を垂直方向に駆動する。その後、ＣＰＵ１６０は、制御をステップＳ７３０に戻す。

ステップＳ７６０にて、ＣＰＵ１６０は、駆動信号の勾配を大きくする。たとえば、ＣＰＵ１６０は、算出した滞在時間Ｔと理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}との差を算出し、その算出した差と、理想的な滞在時間Ｔ_{ｉｄｅａｌ}との比をさらに算出する。ＣＰＵ１６０は、その比を用いて、駆動信号の勾配を補正する。ＣＰＵ１６０は、その算出した補正後の駆動信号を駆動周波数コントローラ１５４に与える。駆動周波数コントローラ１５４は、Ｙドライバ１３２にスキャナミラー１２０を垂直駆動させる。これにより、スキャナミラー１２０の駆動感度は、駆動信号の変更前に比べて、向上する。その後、ＣＰＵ１６０は、制御をステップＳ７３０に戻す。

上述の動作は、たとえば、レーザプロジェクタ１０の電源スイッチがＯＮに設定された場合に実行される。これにより、使用者が意図することなく駆動信号の補正を実現することができるため、簡易に補正することができる。なお、他の局面において、レーザプロジェクタ１０が操作スイッチを有する場合には、その操作スイッチに対する操作に基づいて動作を開始してもよい。これにより、レーザプロジェクタ１０の使用者が望むタイミングで画質の調整を行なうことができる。

［駆動信号］
図８を参照して、本実施の形態に係る駆動信号について説明する。図８は、スキャナミラー１２０を垂直方向に駆動するための駆動信号の波形８００を表わす図である。

駆動信号の波形８００は、三角波形状ではなく、最大値の近傍および最小値の近傍において、三角形の頂点を削ったような形状を有する。最大値および最小値の近傍が鋭角な波形である場合には、その信号は、高周波成分を含む。その結果、スキャナミラー１２０が共振して、スクリーン１７０に投影される画像にムラが生じる。そこで、そのようなムラの発生を防ぐために、駆動信号８００ができるだけ高周波成分を含まないように、最大値の近傍および最小値の近傍において、鋭角な波形部分を削除している。また、図２に示されるフィルタ２２０も、これと同様の理由で、スキャナミラー１２０を共振させるような周波数成分となる信号を通さないようにするために、スキャナミラー１２０への入力の前に付与される。

以上のようにして、本発明の実施の形態に係るレーザプロジェクタ１０は、スキャナミラー１２０の垂直方向の駆動感度を検出し、駆動信号を補正する。その結果、レーザプロジェクタ１０は、垂直方向に対するスポットの粗密なく画像を投影することができるため、投影される画像の品質の低下が防止され得る。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る画像表示装置の一態様であるレーザプロジェクタ１０のハードウェア構成を表わすブロック図である。レーザプロジェクタ１０が駆動波形の補正を実現するための構成を概念的に表わす図である。レーザプロジェクタ１０が備える受光器１２６における受光領域３００の構成を概念的に表わす図である。スキャナミラー１２０が垂直方向に理想的な態様で駆動されている場合における受光と、受光感度が高い場合または低い場合において受光領域３００で受信されるレーザ光のスポットのパターンを表わす図である。レーザプロジェクタ１０のスキャナミラー１２０を駆動するための電圧値と垂直方向の走査角との関係を表わす図である。レーザプロジェクタ１０のスキャナミラー１２０の１周期毎の駆動信号の変化と受光器１２６における受光レベルの変化とを表わす図である。レーザプロジェクタ１０のＣＰＵ１６０が実行する一連の動作の一部を表わすフローチャートである。スキャナミラー１２０を垂直方向に駆動するための駆動信号８００の波形を表わす図である。

１０レーザプロジェクタ、１００光学システム、１１０赤青レーザ、１１２緑レーザ、１１４偏光ビームスプリッタ、１１６コリメートレンズ、１１８レーザパワー検出器、１２０スキャナミラー、１２２位置検出器、１２４ハーフミラー、１２６受光器、１３０Ｘドライバ、１３２Ｙドライバ、１５０システムコントローラ、１５２レーザコントローラ、１５４駆動周波数コントローラ、１５６位置検出コントローラ、１５８メモリ、１６０ＣＰＵ、２１０テーブル、２２０フィルタ、３００，３０１，３０２，３０３，３０４受光領域、３１０周辺領域、４００，４１０，４２０スポット列、５１０，５２０，５３０グラフ、８００駆動信号の波形。

Claims

光を発する光源と、
前記光源によって発せられた光を反射するミラーと、
前記ミラーを予め定められた方向に駆動する駆動手段と、
前記ミラーからの反射光を受光領域において受ける受光器と、
前記受光領域における受光の開始から終了までの継続的に受光される受光時間に基づいて、前記予め定められた方向への前記ミラーの駆動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ミラーによる反射光の前記受光領域での継続的な受光時間の長短に応じて、受光時間が理想値に近づくように駆動信号を制御するように構成されている、画像表示装置。
前記受光領域は、複数に分割されている、請求項１に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記受光時間が予め規定された時間よりも短い場合に、前記ミラーを前記予め定められた方向に駆動するための信号の時間変化率を、予め定められた時間変化率よりも小さくする、請求項１または２に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記受光時間が予め規定された時間よりも長い場合に、前記ミラーを前記予め定められた方向に駆動するための信号の時間変化率を、予め定められた時間変化率よりも大きくする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記ミラーを前記予め定められた方向に駆動させた状態で前記光源に発光させる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記画像表示装置の起動時に、前記ミラーの前記予め定められた方向の駆動を制御する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像表示装置。
前記予め定められた方向は、水平方向または垂直方向のいずれかを含む、請求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置。