JP6120611B2 - ビーム走査型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビーム光を２次元照射して画像表示をおこなう照射表示装置に係り、被照射面の傾きや面形状を検出して画像歪み補正をおこなう技術に関する。

近年、ＲＧＢ３原色（赤、緑、青）の光源としてLED等の発光素子やレーザ光源をもちい、これらの光源の出射光をラスタ走査して画像を形成する投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）が注目されている。

このプロジェクタは、例えば、ＲＧＢ３原色の３つのレーザ光源と、それぞれのレーザ光源の出射光を略平行光にするコリメータレンズと、略平行化された各色のレーザ光を合成する合成プリズムと、合成されたレーザ光を2次元走査するMEMSミラー等の反射角度可変ミラーと、から構成される。各色のレーザ光源は形成する画像に応じて、反射角度可変ミラーの傾斜角度に同期して変調駆動され、変調されたレーザ光が反射角度可変ミラーで反射されて照射スクリーンを走査して画像表示をおこなう。レーザ光は略平行光となっているので、投射面までの距離が変化してもピンボケが少なく良好な画像を表示できる。

しかし、実際のレーザ光にはビームウェストがあり、また、反射角度可変ミラーの角速度が一定のため、所定の照射距離と異なる距離で表示する場合には、レーザ光のビームスポットの大きさと画像の画素ピッチが一致せず、良好な画像が得られない。特に、照射スクリーンに斜めにレーザ光が照射される場合には、台形歪み等の画像歪み生じてしまう。

このため、良好な画像を表示するためには、照射スクリーンまでの照射距離を測定し、距離に応じて補正をおこなうことが求められる。特許文献１には、光スポットの光量重心を検出する二次元光位置センサ（PSD）を設け、反射角度可変ミラーによって走査されたレーザ光の被投射面における反射散乱光を前記センサで受光し、得られた位置情報から画像投影装置本体と被投射物との間の距離を演算し、演算結果に基づいて発散角変更手段ビームウェストの位置を最適化する構成が開示され、この構成により、良好な画像を投影することを可能にしている。

特開2008-268645号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、二次元光位置センサ（PSD）を使った三角測量の方法により照射距離を測定することが開示されており、照射スクリーンからの反射光を二次元光位置センサ（PSD）に導光する空間が必要となり、照射装置が大型化する問題がある。

また、補正対象は平坦な照射面のみが開示されており、凹凸面を有する照射面や照射面の色ムラは考慮されていない。さらに、照射対象面が曲面である場合や凹凸があった場合投射した映像が伸縮するため歪みの補正が難しいという問題があった。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、より省スペースに照射距離を測定できるようにするとともに、多様な照射面形状を検出して画像補正をおこなうことができるビーム走査型表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の光源からのビーム光を２次元走査してスクリーンに映像表示をおこなうビーム走査型表示装置は、前記光源を駆動する光源駆動部と、前記光源からのビーム光を反射してビーム走査をおこなう反射角度可変ミラーと、前記反射角度可変ミラーのビーム走査方向に所定間隔もって少なくとも２つ配置され、前記ビーム光のスクリーン反射光の光量を検出する光検出手段と、２つの異なる走査タイミングで、前記光検出手段により検出された反射光の光量と、このときの前記反射角度可変ミラーのミラー傾き角度から、照射点までの照射距離と照射点のスクリーン傾きを算出して前記反射角度可変ミラーの駆動補正値をもとめる歪補正演算部と、前記駆動補正値により前記反射角度可変ミラーの傾き角度を制御するミラー駆動部とを備え、
ビーム光の走査期間の複数のタイミングで前記ミラー駆動部の駆動補正値がもとめられ、補正された前記反射角度可変ミラー傾き角度でビーム光が走査されるようにした。

さらに、前記歪補正演算部は、前記光検出手段により検出された反射光の光量と、このときの前記反射角度可変ミラーのミラー傾き角度から光強度値を算出し、前記光源駆動部は、前記算出した光強度値に基づいて補正駆動されるようにした。

本発明によれば、照射対象面（スクリーン）の色ムラや凹凸形状を検出して映像補正をおこなえるので、歪の少ない照射映像を表示することができる。

本実施例の照射装置の構成図である。 スクリーン12に矩形図形を表示した際の映像歪みを示した図である。 スクリーン12がφ傾いた場合の距離及び傾きを検出する原理を示す図である。 照射対象面付近を拡大した図である。 反射率が異なる面を含むスクリーン12を示した図である。 色むら補正を行う歪補正演算部7の構成例をしめす図である。 検出期間と走査期間との関係を示した図である。 外光を除去する手段を示した図である。 外光除去の動作タイミングを説明する図である。 2つの光量検出センサ3間距離と強度差の関係を示す図である。 スクリーンが傾いた時のレーザのドット密度を示した図である。 傾きを補正する水平方向の補正信号を示した図である。 傾きを補正する垂直方向の補正方法を示した図である。 傾きを補正する垂直方向の補正方法の他例を示した図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は、本実施例の照射装置の構成図である。実施例の照射装置は、レーザモジュール10と駆動基板11から構成される。レーザモジュール10はレーザ光源1、反射角度可変ミラー2を有している。駆動基板11はミラー駆動部4、レーザ光源駆動部5、光量受光部6、歪補正演算部7、同期信号生成部8、制御信号生成部9からなる。

光量検出センサ3は、レーザモジュール10の筐体外側に設置され、センサの入射面がスクリーン12側に向けられている。詳細は後述するが、光量検出センサ3は反射角度可変ミラー2の垂直方向走査軸に対し水平方向(以下水平方向)もしくは垂直走査軸に対し垂直方向(以下垂直方向)のどちらかに、少なくともふたつのセンサを所定の間隔をもって配置する。ここで、センサを水平方向、垂直方向両方に配置する場合、、垂直、水平両方に2つずつセンサを配置する必要はなく、１つのセンサを共用することで３つの光量検出センサ3により本発明を実施することができる。また光量検出センサ3にはレンズを用いてもよい。対象物で拡散した光を集光することで強い光を受光できるため、測定距離のを延ばすことを可能とする。

次に駆動基板11及びレーザモジュール10の動作に関し説明する。駆動基板11の制御信号生成部9は、照射装置の入力映像信号からミラー駆動部制御信号100とレーザ光源駆動部制御信号101を生成する。生成されたレーザ光源駆動部制御信号101と同期信号生成部８で生成された同期信号200は、レーザ光源駆動部5に入力される。レーザ光源駆動部5では、入力されたレーザ光源駆動部制御信号101と同期信号200に応じてレーザ駆動信号203を生成し、レーザ駆動信号203の信号レベルやその印加時間によりレーザ光源１の光量を調整する。

ミラー駆動部制御信号100と同期信号200はミラー駆動部4に入力される。ミラー駆動部４は、ミラー駆動部制御信号100と同期信号200に応じて水平方向駆動信号201と垂直駆動信号202を生成する。水平方向駆動信号201と垂直駆動信号202は、それぞれ反射角度可変ミラー2の水平方向と垂直方向の傾き角度を制御する。

以上のようにして、駆動基板11の動作によりレーザ光源1の出射光量と反射角度可変ミラー2の傾き角度が同期制御され、レーザ光が2次元スキャンされる。これにより、照射対象面（スクリーン12）上に映像が形成される。なお、図１には、レーザ光源１は1つしか記載されていないが、R、G、Bの3色のレーザ光源を用いることでカラー映像を実現できる。

上述のようにして照射対象面（スクリーン12）に映像表示をおこなうが、照射対象面の面形状や面傾きにより照射映像に歪が生じることがある。本実施例では、センサにより照射対象物（スクリーン12）の距離、傾きを算出し、算出結果に応じて反射角度可変ミラーの補正駆動をおこなう。

図２は照射対象面（スクリーン12）に矩形図形を投射表示した場合の映像歪みを示した図である。図２(a)は、照射対象面が平坦で、かつ、その面がレーザモジュール10の光軸方向に垂直な場合の表示を表した図である。図２(b)は照射対象面がレーザモジュール10に対し凹面である場合の表示を示した図である。図２(c)は図２(b)の照射対象面に対し歪み補正を行った効果を示した図である。

図２(a)のように、照射対象面（スクリーン12）が平坦な場合には、長方形の図形が表示されるとする。厳密には、照射対象面（スクリーン12）までのレーザ光の照射距離が反射角度可変ミラーの照射角度により変わる。このため、投射映像に若干の映像歪みが生じるが、認識できないレベルではない。このような場合も、詳細を後述するが、本実施例により映像歪みの補正をおこなうことができる。

図２(b)では、照射対象面（スクリーン12）が凹面形状のため、照射対象面（スクリーン12）の中央部で伸張した映像歪みが生じて所望の映像を表示できずに画質の劣化となる。本発明は、照射距離を検出し、図２(c)に示すように照射対象面（スクリーン12）の傾きを含む凹凸形状を把握し、映像の歪み補正をおこなう。

以下に、照射距離の検出方法を説明する。一般に、照射距離の検出は、照射対象面からの反射光の光検出センサを設けて反射光を検出し、投射光の投射時刻から反射光の検出時刻までの時間を測定し、光の飛行時間から距離の求めるTOF(Time of Flight)法や、特許文献１に記載の二次元光位置センサ（PSD）による三角測量方法が知られている。本発明は、光源１から出射した光の角度と照射対象面からの反射光の光量を検出することで投射距離や傾きを検出している。

図３は、傾斜面での距離及び傾きを検出する原理を説明する図である。図３(a)は、照射対象面（スクリーン12）がφ傾いた場合の、レーザモジュール10から角度θで照射点Pに出射したレーザ光とスクリーン12の照射点Pからの反射光の光路を示している。図３(b)は、反射角度可変ミラー2が異なる角度θ’（異なる走査タイミング）で照射点P´にレーザ光を出射したときのスクリーンのからの反射を示した図である。

ここで、LとL´は、照射点PとP´までの照射距離を示している。レーザ光はレーザモジュール10から角度θあるいは角度θ’で出射し、距離Lのスクリーン上の点P、P´に照射される。照射した光はスクリーン12の面上でランバーシアンに拡散して反射する。拡散した光はレーザモジュール10の走査方向の両サイド（より詳細には、反射角度可変ミラー2の両サイド）に、d/2の距離に配置された光量検出センサ3a、3bに照射される。光量検出センサ3a、光量検出センサ3bは、照射された光の光量をそれぞれ光量A,Bとして検出する。

スクリーン12上の点Pで反射した光の強度は、反射はランバーシアンに拡散するため、レーザ光源の入射光の強度をI₀とすると、以下の式で表される。

上記の数式を用いて、図３の光量検出センサ3a、3b面に直交するスクリーン12から出射する光の向きがなす角をθA、θBとしたとき、反射光は、

の関係式を満たす。同様に、走査タイミングが異なる出射角度θ’のときの光量検出センサ3a、3bの入射角をθ’A、θ’Bとすると、反射光は、

の関係式を満たす。

図４は、レーザモジュール10から出射され、微小な離れたスクリーン12上の異なる２点の出射角度と照射距離の関係を示した図である。近接するミラー走査タイミングであれば、２つの照射点の間の距離は微小となり、この間の照射対象面（スクリーン12）の形状は直線と見なすことができる。このとき、照射対象面（スクリーン12）の傾きφとすると、出射角度θと照射距離Lの関係は次式で表される。

ここで、レーザモジュール10のミラー走査に対応する角度θとθ’が走査タイミングにより決まるため、φはLとL’が決まれば算出することができる。また、上記の数２から数５は、４つの式に対して４つのパラメータ（I₀、I´、L、L´）を持つ。

以上から、所定のレーザモジュール10の異なるミラー走査タイミングで２つの光量A、A´、B、B´の測定値を得ることにより、上記の数２から数６に基づいて、強度I₀、I´と距離L、L´を算出することができる。これをレーザモジュール10のミラー走査に渡っておこなうことにより、レーザモジュール10とスクリーン12までの距離、スクリーン12の傾き、反射強度を求めることができる。例えば、ひとつの走査タイミングで、d＝30 mm, θ＝10°, θ’＝8.7°とし,A＝30.096,B＝29.939,A’＝28.978,B’＝28.662と得られたとするとL＝500mm,L’＝510mm,φ＝45°となる。

このようにレーザモジュール10から異なる角度θとθ’で出射された照射光がスクリーン12で反射した光の強度を求めることで、スクリーン12までの距離とその傾きを求めることができる。これをレーザ光の走査方向に渡っておこなうことで、投射対象面の形状把握をおこなうことができる。曲面や凹凸面は照射する2点の角度差Δθ＝(θ’-θ)を小さくすることで、微小な領域において傾きを直線とみなせるため適用可能である。

上述の方法により、照射対象面（スクリーン）の傾きや面形状の検出が可能となるが、さらに、この方法は、照射対象面（スクリーン）の輝度ムラの原因となる反射率の異なる面、例えば、濃淡むらのある面の検出にも同様に適用できる。各位置の反射強度を検出してレーザ光の強度を補正することで、照射対象面（スクリーン）の輝度ムラの影響を低減することも可能である。以下、その検出方法を詳細に説明する。

図５は、反射率が異なる面を含むスクリーン12の一例を示した図である。図５の下側に示したグラフは横軸にスクリーン位置、縦軸に反射強度を示している。このスクリーン12に光を投射すると反射強度が弱い面では反射して戻ってくる光強度が弱くなる。そのため輝度ムラが生じ、画質が劣化する。

この場合でも前述と同様に、レーザモジュール10により走査され照射対象面（スクリーン12）で拡散した光を、レーザモジュール10の両サイドにd/2の距離に配置された光量検出センサ3a、3bで検出する。歪補正演算部7では、光量受光部6の受光した光強度に応じで式(2)-(5)により強度値I₀、I´を算出する。このI₀、I´に基づいてレーザ光源駆動部5とミラー駆動部４を駆動する。

歪補正演算部7は、図５のように水平方向にレーザを走査したときに反射強度が急峻に変化する境界がある場合に、この境界におけるI₀、I´の値から補正値を算出する。補正は反射率の高い面のレーザ出力パワーにI₀、I´を乗じることで反射率の低い面と反射強度を合わせることによりおこなう。I₀の強度を高くできるのであれば、それに合わせて調整も可能である。グラデーションのようになだらかに反射率が変化するスクリーンに関しても補正可能である。以上のように反射率が異なる面であっても光強度補正することで輝度ムラの低減を可能とする。

また、光量検出センサ3に色検出機能を付加することで色むら補正を行うことも可能である。光量検出センサ3には例えばRGBカラーセンサを用いる。そして検出した値と使用したレーザ波長からスクリーン12上の色を検出する。

図６に色むら補正を行う歪補正演算部7の構成例を示す。歪補正演算部7は形状情報演算部19,色補正演算部17、距離/傾き補正演算部18から構成される。まず光量検出センサ3で受光したRGBの色情報を光量受光部6に格納し、その値を形状情報演算部19に入力する。形状情報演算部19から色補正演算部17にRGBの色情報また強度I₀、I’を出力、距離/傾き補正演算部18に距離L1,L2傾きθ,θ’を出力する。色補正演算部17において使用したレーザのスペクトルL(λ)、得られたRGBの色情報とRGBそれぞれの強度I₀、I’からスクリーン12上の反射特性を算出する。

上記のRGB反射光の検出は、R光とG光とB光を同時に出力して白色光を照射し、反射光を光量検出センサ3により検出するか、または、R光とG光とB光とをそれぞれ別に出力してR光とG光とB光のそれぞれの反射光を検出する。

上記のようにして、反射特性からスクリーン上の色むら(色差)を判別し、色補正演算部17でRGBのレーザ強度の補正係数を算出する。その補正係数をレーザ光源駆動部5に入力し、RGBのレーザ強度を位置によって調整することで色むらを改善する。

光源はR,G,Bのレーザと赤外レーザの4つを用いてもよい。一般に太陽光は赤外域の強度が可視光に対し弱いため、赤外レーザを形状検出に使用することで、対象物からの反射光が弱くても外光に埋もれず検出可能となる。また、赤外レーザで検出を行うことにより、レーザ光は人間の目には認識されないため、画質に影響を与えることなくRGBレーザによる映像表示を行うことができる。大まかな形状補正のみを行いたい場合には、反射角度可変ミラー2を1次元走査としてもよい。1次元とすることで検出時間を短縮できる。

つぎに、距離・傾きを読み込む検出シーケンスと、投射対象面（スクリーン）の形状を読み込んだ後の反射角度可変ミラーの補正駆動について説明する。

図７は照射対象面（スクリーン）の傾きや面形状を検出する検出期間と映像表示をおこなう走査期間との関係を示した図である。本実施例では、走査用レーザと検出用レーザを共用で使っているため、検出期間と走査期間を分ける必要がある。検出期間は１フレームないし数フレームで行ってもよいし60フレーム分時間をかけて行ってもよい。また、装置の設置時点や装置の起動時に限定しておこなうようにしてもよい。

また、映像表示の画素ピッチとは無関係の複数点(例えば画面に対し均等な９点)のみ検出することとし検出期間を短くしてもよい。その他ライン毎等間引き検出が可能であることは言うまでもない。

さらに、形状が複雑な場合は走査速度を遅くしてもよい。レーザを照射する点間の解像度を高くすることでより正確な形状読み込みが実現できる。また、光量検出センサ3の受光量が小さく、読み取りが難しい場合、レーザを停止することやレーザ光源１に電流を多く流すことも可能である。このように光量検出センサ3の検出光量を増加することで光量検出センサ3の受光強度を強くする。

また、検出に使用するレーザ光源１は光量検出センサ3の特性に応じR、G、Bのレーザを選択して使用してもよい。Rの受光感度が高いセンサであればRを使用する等センサにより使用するレーザを変更することは可能である。安全性を考えると長波長のレーザを使用した方がよいため、Rレーザを使用してもよい。反射光量を増加するためGレーザを使用してもよい。

つぎに、当該照射装置が使用される周囲の環境光の影響を除去する方法について説明する。光量検出センサ3は、上述した照射対象面（スクリーン）からの反射光が入射されるだけでなく、環境光も入射される。このような環境では、光量検出センサ3はスクリーン12からの反射光と外光が重畳された光量が検出される。そのため上記環境下で検出した光量ではスクリーン12の正しい距離と傾きを求めることができない。そこで、つぎのようにして外光の影響を除去する。

図８(a)は、外光除去手段16の構成を示している。外光除去手段16は、光量受光部6の内部に構成されるようにする。その内部は、外光格納部13と外光除去部14から構成される。外光格納部13には、後述する外光値格納期間に光量検出センサ3で検出した外光の光強度を格納する。外光除去部14は、照射対象面（スクリーン）の形状の検出期間に、光量検出センサ3で検出した光強度値から外光格納部13に記憶されている外光光量を減じて照射対象面（スクリーン）から反射する光の光量を算出する。そして、その算出値を前述と同様の歪補正演算部7に出力する。これにより、照射対象面（スクリーン）の傾き・面形状の検出を外光の影響なくおこなえる。

図８(b)は、外光除去の動作タイミングを説明する図である。前述の映像表示を行う走査期間と照射対象面（スクリーン）の傾き・面形状を検出する検出期間とは別の外光値格納期間を設ける。

まず外光値格納期間において光量検出センサ3で周囲の光を検出する。この際レーザモジュール10からの照射行わない。検出した光を外光除去手段16の外光値格納部１４に格納する。次に、形状検出期間ではレーザモジュール10からレーザを照射し形状の検出を開始する。スクリーン12で反射した光を光量検出センサ3で検出する。検出した値は外光除去部14に入力されて外光によらず光量検出センサ3からスクリーン12の形状を検出可能とする。

ここで、スクリーンの位置がレーザモジュール10と近い場合、反射光が大きくなり、光量検出センサ3によっては飽和する可能性がある。そのため光量検出センサ3の値を図８(a)のレーザ強度調整部15に入力し飽和の有無を確認する。ある閾値を超えていた場合、レーザの強度を弱めるようレーザ強度調整部15からレーザ光源駆動部5へ調整信号を出力する。レーザ光源駆動部5によりレーザモジュール10の強度を調整し、光量検出センサ3が飽和しないレベルまで調整するようにしてもよい。これにより、光量検出センサ3の受光量を最適化することができる。

次に光量検出センサ3の配置や個数について説明する。
上述した距離と傾きの検出原理では、レーザ光の走査方向に光量検出センサ3を２つのみ配置し説明したが、それに限定されるものではなく、2点以上配置してもよい。環境によりいずれか1つの光量検出センサ3に局所的に光が照射される場合が考えられる。もし、光量検出センサ3を2つのみ配置していた場合、一つのセンサが飽和してしまい、傾きや距離の検出が難しくなる場合もある。光量検出センサ3が複数あれば、出力飽和した光量検出センサ3を参照しないようにすることができ、検出精度の低下を防止することができる。

水平方向と垂直方向に二次元配置する場合には、走査方向に配置する２つの光量検出センサ3のうち一つのセンサを共用することができる。したがって、少なくとも３つの光量検出センサ3を所定間隔でL字形状に配置すればよい。

また、光量検出センサ3の配置に関しては離せば離すほど有効である。センサ間の光量差が大きくなるため検出が容易となる。図９は、2つの光量検出センサ3間距離と強度差の関係を示す図である。例としてL＝1000mm,d＝30mm,θ＝5.71°、φ＝0°の条件において図を作成した。図９からセンサ間の距離を取ることが有効であることが確認できる。

さらに、光量検出センサ3にレンズ等を設け指向性を設けることも有効である。この場合、距離が遠くになればなるほど光量検出センサ3で受光できる光量が少なくなるが、レンズにより集光が可能となり、光量低下を防止するとともに指向性が向上するので、精度向上に効果的である。

つぎに、歪補正演算部7で計算した信号からミラー駆動部4による水平方向駆動信号201（H_drive）、垂直駆動信号202（V_drive）の生成し、映像の歪補正をおこなう方法について説明する。
図１０(a)(b)(c)はスクリーンが傾いた時の反射角度可変ミラーによる歪補正方法を示した図である。図１０(a)はスクリーンが傾いた際のレーザのドット密度を示しており、図１０(b)は傾きを補正する水平方向の補正信号を示している。また図１０(c)、図１０(ｄ)は傾きを補正する垂直方向の補正方法例を示している図である。

図１０(a)に示すように照射対象面（スクリーン）に映像画素を均等に照射している状態で、照射対象面（スクリーン）に傾きが生じていると、図１０(a)に示すように、画素の粗密が生じて照射映像が歪む。図１０(a)の例では、スクリーンに向かって左側が観察者側に近づく。そのため、左側に照射する光の密度が高くなり、右側に向かうにつれて密度が低くなる。この照射対象面（スクリーン）の傾きによる照射画素ピッチの補正をつぎのようにしておこなう。

反射角度可変ミラーの動作に合わせて、高速振動動作している水平方向は図１０(b)に示されるようミラーの走査速度制御して補正し、低速振動動作している垂直方向は図１０(c)に示されるようミラーの振れ角範囲を制御して補正する。なお、補正制御はこれに限定されるものではなく、例えば、水平方向は画素のレーザ照射タイミングを変えて制御してもよい。

図１０(ｂ)では、密度を均一にするため水平方向の振幅を変化させる。点AからCでは密度が高いため速度を増加させ、一方点CからEにおいては密度が低いため速度を減少させる。これにより、水平方向の画素位置の補正を行う。

図１０(ｃ)図１０（ｄ）は垂直方向の補正方法で、位置により反射角度可変ミラーの角度を変化させる。図１０(ｃ)は振れ角にマージンがある場合、図１０(ｄ)は振れ角にマージンがない場合を示している。図１０(ｃ)は左側端で振れ角を大きくする。右側に行くにつれ振れ角を狭くする。また右側から左側に走査する際は振れ角を大きくする方向にずらす。図１０（ｄ）も同様だが振れ角を最大で使用しているため、左から右側への走査は振れ角を減らしていく。右から左への走査はだんだん振れ角が大きくなるようにする。

上述の制御は、照射対象面（スクリーン）に傾きがある場合について述べたが、厳密には、照射対象面（スクリーン）に傾きがない場合にも、レーザの走査中央の照射距離と走査端部の照射距離が異なっている。このため、画素のピッチに粗密が生じる。この影響は、レーザ光の走査角度が大きくなると顕著となる。このため、算出した照射対象面（スクリーン）の傾きφの大きさで上記の補正制御をおこなうだけでなく、算出した照射距離（L、L´）の範囲により上記の補正をおこなってもよい。

1 レーザ光源
2 反射角度可変ミラー
3 光量検出センサ
4 ミラー駆動部
5 レーザ光源駆動部
6 光量受光部
7 歪補正演算部
8 同期信号生成部
9 制御信号生成部
10 レーザモジュール
11 駆動基板
12 スクリーン
13 外光値格納部
14 外光除去部
15 レーザ強度調整部
16 外光除去手段
17 色補正演算部
18 距離/傾き補正演算部
19 形状情報演算部
100 ミラー駆動部制御信号
101 レーザ光源駆動部制御信号
200 同期信号
203 レーザ駆動信号
201 水平方向駆動信号
202 垂直駆動信号

Claims (11)

1. 光源からのビーム光を２次元走査してスクリーンに映像表示をおこなうビーム走査型表示装置において、
   前記光源を駆動する光源駆動部と、
   前記光源からのビーム光を、傾き角度に応じて反射して、前記スクリーンに対して前記２次元走査としてビーム走査をおこなう反射角度可変ミラーと、
   前記反射角度可変ミラーのビーム走査方向に所定間隔をもって少なくとも２つ配置され、前記ビーム光の前記スクリーンの照射点からの反射光の光量を検出する光検出手段と、
   近接する２つの異なる走査タイミングで、前記光検出手段により検出された前記反射光の光量と、この時の前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度とから、前記スクリーンの前記照射点までの照射距離と前記照射点でのスクリーン傾きとを算出して前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度の駆動補正値を算出する歪補正演算部と、
   前記駆動補正値に基づいて前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度を制御するミラー駆動部とを備え、
   前記ビーム光を前記スクリーンに走査する期間内の複数のタイミングの各々のタイミングで、前記２つの異なる走査タイミングでの検出に基づいて、前記駆動補正値が算出され、前記駆動補正値により補正された前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度で前記ビーム光が走査され、
   前記歪補正演算部は、前記スクリーンの２次元走査の領域及び期間における前記照射距離及び前記スクリーン傾きの違いに応じた照射映像の歪みを、均一に近付けるように補正するための、前記反射角度可変ミラーの前記駆動補正値を算出する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
2. 請求項１に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記駆動補正値による前記反射角度可変ミラーの駆動補正は、前記反射角度可変ミラーの角速度を変化させることによりおこなう
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
3. 請求項１に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記駆動補正値による前記反射角度可変ミラーの駆動補正は、前記走査の際の前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度の範囲を変化させることによりおこなう
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
4. 請求項１に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記ビーム光を走査して前記反射角度可変ミラーの前記駆動補正値を算出する検出期間と、
   前記検出期間で算出した前記駆動補正値に基づいて前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度を制御して前記ビーム光を走査し前記スクリーンに映像表示をおこなう表示走査期間と、を有する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
5. 請求項４に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記検出期間では、前記表示走査期間よりも前記ビーム光の走査速度を遅くして前記反射角度可変ミラーを駆動する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
6. 請求項１に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記歪補正演算部は、さらに、前記光検出手段により検出された前記反射光の光量と、この時の前記反射角度可変ミラーの前記傾き角度とから、光強度値を算出し、前記光強度値に基づいて、前記光源からのビーム光を調整するように前記光源を補正駆動するための駆動補正値を算出し、
   前記光源駆動部は、前記光源の駆動補正値に基づいて前記光源を補正駆動する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
7. 請求項６に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記光源は、RGB色ごとのRGB光源を有し、
   前記歪補正演算部は、前記RGB色ごとに前記光強度値を算出し、前記RGB色ごとの前記光強度値に基づいて、前記RGB色ごとの前記RGB光源の前記駆動補正値を算出し、
   前記光源駆動部は、前記RGB色ごとの前記駆動補正値に基づいて前記RGB色ごとの前記RGB光源をそれぞれ補正駆動する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
8. 請求項４に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記検出期間には、外光の光強度を検出する外光除去期間を含み、
   前記ビーム光の前記スクリーンからの前記反射光の光強度から前記外光の光強度を減じて、外光除去後の前記反射光の光強度とし、前記外光除去後の前記反射光の光強度に基づいて、前記反射角度可変ミラーの前記駆動補正値を算出する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
9. 請求項８に記載のビーム走査型表示装置において、
   前記歪補正演算部は、前記外光除去期間に検出した前記外光の光強度を記憶する外光格納部を有し、
   前記外光除去期間に、前記光検出手段を通じて検出した前記外光の光強度を前記外光格納部に記憶し、
   前記ビーム光を走査して前記反射角度可変ミラーの前記駆動補正値を算出する前記検出期間に、前記光検出手段を通じて検出した前記ビーム光の前記スクリーンからの前記反射光の光強度から前記外光格納部に記憶される前記外光の光強度を減じて、外光除去後の前記反射光の光強度とし、前記外光除去後の反射光に基づいて、前記反射角度可変ミラーの前記駆動補正値を算出する
   ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
10. 請求項１に記載のビーム走査型表示装置において、
    前記光源はRGB光源と赤外レーザとから構成され、
    前記光検出手段は赤外波長域の光を検出する受光素子を有し、
    前記赤外レーザを前記スクリーンに走査し前記照射点までの照射距離及び前記照射点でのスクリーン傾きを検出する
    ことを特徴とするビーム走査型表示装置。
11. 請求項１０に記載のビーム走査型表示装置において、
    前記反射角度可変ミラーは、前記照射距離及び前記スクリーン傾きの検出時に、前記ビーム光を前記スクリーンに対し１次元方向にのみ走査する
    ことを特徴とするビーム走査型表示装置。

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