WO2011136065A1 - 画像表示装置および発光タイミング制御方法 - Google Patents

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image display
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青木　一彦
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Definitions

  • the present invention relates to an image display device that displays an image by scanning a fluorescent screen in which a phosphor is formed in each region partitioned in a stripe shape or a matrix shape with excitation light.
  • Patent Documents 1 and 2 detect a fluorescent screen, an optical module that scans the fluorescent screen with a laser beam (excitation light), and excitation light (feedback light) reflected by the reflecting means on the fluorescent screen, An optical sensor that generates a monitor signal for detecting the position of the laser beam on the fluorescent screen, and feedback that controls the on / off timing (light emission timing) of the laser beam in the optical module based on the monitor signal from the optical sensor.
  • An image display device having a control unit is described.
  • the fluorescent screen has a plurality of fluorescent stripes and reflecting means provided between the fluorescent stripes.
  • the excitation light beam (light pulse) modulated based on the modulation signal is scanned on the fluorescent screen in a direction perpendicular to the fluorescent stripes to excite the phosphors in the respective fluorescent stripes.
  • delay processing is performed on the modulation signal so that the position of each light pulse in the scanning direction on the fluorescent screen moves back and forth.
  • the output value of the optical sensor changes according to the position of the beam with respect to each fluorescent stripe. Based on the output change of the optical sensor, the optimum light emission timing is acquired.
  • the maximum luminance that can be realized by this feedback control is lower than the maximum luminance at the ideal irradiation timing.
  • An object of the present invention is to provide an image display device and a light emission timing control method capable of solving the above-described problems and maintaining an appropriate beam irradiation timing without reducing image quality and luminance.
  • an image display device of the present invention provides: An excitation light source; A plurality of phosphor regions periodically arranged in the in-plane direction, and a phosphor screen in which a region between the phosphor regions is a reflection region that folds incident light in a direction opposite to the incident direction; Scanning means for scanning the surface of the phosphor screen on which each phosphor region is formed with a light beam from the excitation light source; First and second light detection means for detecting reflected light reflected by the reflection region; Scanning by the scanning unit is performed, and a boundary between each phosphor region on the phosphor screen and the reflection region is detected on the basis of outputs of the first and second light detection units, and the detection is performed.
  • Control means for controlling the light emission timing of the excitation light source based on the boundary,
  • the first and second light detection means are arranged in a first direction, which is a direction intersecting the boundary, determined by a relative positional relationship with the fluorescent screen along a plane intersecting the reflected light. Has been placed.
  • the light emission timing control method of the present invention includes: A phosphor screen comprising a plurality of phosphor regions periodically arranged in an in-plane direction, and a region between each phosphor region being a reflection region that folds incident light in a direction opposite to the incident direction, The surface on which each phosphor region is formed is scanned with a light beam from an excitation light source, Along the plane intersecting with the reflected light, they are arranged side by side in a first direction which is a direction intersecting with a boundary between each phosphor region and the reflecting region, which is determined by a relative positional relationship with the phosphor screen.
  • first and second light detection means Using the first and second light detection means to detect reflected light from the reflection region during the scanning, Based on outputs of the first and second light detection means, a boundary between each phosphor region on the phosphor screen and the reflection region is detected, and light emission of the excitation light source is performed based on the detected boundary. Including controlling timing.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image display device according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows a part of fluorescent screen of the image display apparatus shown in FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the retroreflection area
  • FIG. 5 It is a schematic diagram which shows an example of the optical system of the image display apparatus shown in FIG. It is a schematic diagram which shows a mode that the fluorescent screen 6 is scanned with the light beam from the laser scanning part in the image display apparatus shown in FIG. It is a schematic diagram which shows a state when the light beam from the laser scanning part in the image display apparatus shown in FIG. 5 is irradiated to the boundary part of a fluorescent substance area
  • region. 6 is a flowchart illustrating a procedure for creating stripe boundary position information performed during calibration of the image display apparatus illustrated in FIG. 5.
  • 11 is a timing chart for explaining a relationship among an irradiation light amount, a received light waveform, a differential waveform, and a boundary position in the stripe boundary position information creation process at the time of calibration shown in FIG. 10.
  • 6 is a flowchart showing a procedure of light emission timing control performed in the image display mode of the image display device shown in FIG. 5. It is a timing chart for demonstrating the relationship between the irradiation light quantity in the light emission timing control process shown in FIG. 12, a received light waveform, a difference waveform, and a boundary position. It is a schematic diagram which shows the structure of the photodiode of the image display apparatus which is the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the image display device includes a control unit 1, light detection units 2 and 3, a scanning unit 4, an excitation light source 5, and a fluorescent screen 6.
  • the excitation light source 5 outputs excitation light that excites a phosphor formed on the fluorescent screen 6, and is a laser light source represented by, for example, a laser diode (LD).
  • the scanning unit 4 scans the fluorescent screen 6 with a light beam (excitation light) from the excitation light source 5, and is a polygon mirror, a galvanometer mirror, or the like.
  • the phosphor screen 6 includes a plurality of phosphor regions periodically arranged in the in-plane direction, and a region between the phosphor regions is a reflection region in which incident light is folded back in a direction opposite to the incident direction. It is said that.
  • FIG. 2 shows a specific configuration of part of the fluorescent screen 6.
  • the fluorescent screen 6 has a plurality of phosphor regions 61 to 63 partitioned by black stripes, and a retroreflective region 64 is provided on the surface irradiated with the excitation light of the black stripes.
  • the phosphor region 61 is a region where, for example, a phosphor that emits red fluorescence is formed.
  • the phosphor region 62 is a region where, for example, a phosphor that emits green fluorescence is formed.
  • the phosphor region 63 is a region where, for example, a phosphor that emits blue fluorescence is formed.
  • the phosphor regions 61, 62, and 63 are periodically formed in a specific direction in this order.
  • FIG. 3A shows an example of the retroreflection area 64.
  • the retroreflective region 64 is composed of a plurality of glass beads 64 a provided on the black stripe 60.
  • the glass beads 64 a are spherical and generally have a hemispherical portion embedded in the surface of the black stripe 60. The remaining hemispherical portion of the glass beads 64 a is exposed from the surface of the black stripe 60.
  • the light beam (excitation light) from the excitation light source 5 passes on the black stripe 60, the light beam is incident on the exposed surface of the glass bead 64a. Incident light is refracted at the boundary surface on the surface side (the boundary between the surface of the glass beads 64a and air). The light that has entered the glass bead 64a is reflected at the interface between the glass bead 64a and the black stripe 60, and the reflected light is emitted from the interface on the surface side. The reflected light is refracted when it passes through the boundary surface on the surface side, and the outgoing light from the boundary surface travels as retroreflected light 7 in the direction opposite to the incident light.
  • the black stripes 60 may include a reflective material.
  • the entire spherical surface of the glass beads 64a may be covered with a semi-transmissive / semi-reflective film.
  • the retroreflected light 7 can be surely advanced in the direction opposite to the incident light. it can.
  • the retroreflective region 64 made of such glass beads 64a can be formed by screen printing.
  • FIG. 3B shows another example of the retroreflection area 64.
  • the retroreflective region 64 includes a microprism 64b provided in the black stripe 60.
  • the microprism 64b includes a plurality of prisms having a triangular cross-sectional shape, and the apex angle of each prism is 90 °.
  • the microprism 64b is formed so that the apex angle side of each prism is embedded in the black stripe 60, and a flat surface (incident / exit surface) is formed by the bottom of each prism.
  • the light beam (excitation light) from the excitation light source 5 passes on the black stripe 60, the light beam enters the incident / exit surface of the microprism 64b.
  • Reflective films are formed on the two surfaces constituting the apex angle of the microprism 64b.
  • the light incident on the microprism 64b is reflected on one of the two surfaces constituting the apex angle and then reflected on the other surface.
  • the reflected light from the other surface is emitted from the incident / exit surface.
  • the outgoing light from the incoming / outgoing surface travels in a direction opposite to the incident light as retroreflected light 7.
  • the retroreflective region by the microprism 64b shown in FIG. 3B can obtain a higher retroreflectance than the retroreflective region by the glass beads 64a shown in FIG. 3A.
  • the light detection means 2 and 3 are constituted by photodiodes, and detect the retroreflected light 7 reflected by the retroreflective region 64.
  • the light detection means 2, 3 is a boundary between the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 determined by the relative positional relationship with the fluorescent screen 6 along a plane intersecting the retroreflected light 7 ( Alternatively, they are arranged side by side in a direction corresponding to a direction intersecting or orthogonal to a black stripe).
  • the light detection means 2 and 3 are arranged to face the surface on which the retroreflective area 64 of the fluorescent screen 6 is formed, and directly detect a part of the retroreflected light 7 from the retroreflective area 64. Also good.
  • the light detection means 2, 3 when viewed from a direction perpendicular to the plane intersecting the retroreflected light 7, the light detection means 2, 3 has a boundary (or black stripe) between the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64. They are arranged side by side in the intersecting or orthogonal direction.
  • the light detection means 2 and 3 may detect the retroreflected light 7 from the retroreflective region 64 through an optical system.
  • the light detection means 2 and 3 are arranged along the plane with the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 are arranged side by side in a direction intersecting or orthogonal to the boundary (or black stripe).
  • the control unit 1 acquires a waveform indicating the difference between the output waveforms of the light detection units 2 and 3, and based on the difference waveform, the phosphor regions 61, 62, 63 on the phosphor screen 6 and the retroreflective region 64. A boundary (corresponding to the boundary between the phosphor region and the black stripe) is detected, and the light emission timing of the excitation light source 5 is controlled based on the detected boundary.
  • the boundary between the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 can be acquired based on, for example, the peak position of the differential waveform of the light detection means 2, 3.
  • the peak position of the differential waveform of the light detection means 2 and 3 indicates the relative position of the spot of the light beam with respect to the boundary between the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 on the fluorescent screen 6.
  • the light detecting means 2 and 3 may be arranged at any position as long as the boundary between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflective region 64 can be detected from the difference waveform.
  • FIG. 4 is a flowchart showing one procedure of light emission timing control.
  • Control means 1 determines whether or not the image display device is activated (step S10).
  • the image display device includes a power-on button (not shown), and the control unit 1 determines in step S10 based on whether or not the button is pressed.
  • step S11 This calibration is performed as follows.
  • the control unit 1 causes the excitation light source 5 to continuously output a predetermined amount of excitation light for a certain period and causes the scanning unit 4 to scan the fluorescent screen 6 with the excitation light.
  • the certain period is, for example, a period corresponding to one frame.
  • the control unit 1 acquires a waveform indicating the difference between the output waveforms of the light detection units 2 and 3, and based on the difference waveform, all the phosphor regions 61, 62, For 63, the boundary between the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 is detected. Then, the control means 1 creates boundary position data (initial value) based on the detection result and holds it.
  • control unit 1 may create boundary position data by scanning one frame, or create a plurality of boundary position data for each frame by scanning over a plurality of frames. May be averaged.
  • an image display mode for displaying an image based on the input video signal is set.
  • the control unit 1 controls the emission timing of the excitation light source 5 and also controls the scanning by the scanning unit 4 to display an image based on the input video signal on the fluorescent screen 6.
  • the control unit 1 controls the light emission timing of the excitation light source 5 based on the boundary position data acquired by the calibration. . Then, during the execution of the first image display process, the control means 1 performs the fluorescence for all the phosphor regions 61, 62, 63 on the fluorescent screen 6 based on the differential waveform of the light detection means 2, 3. The boundary between the body regions 61, 62, 63 and the retroreflection region 64 is detected, and the boundary position data is updated based on the detection result.
  • the control means 1 controls the emission timing of the excitation light source 5 based on the boundary position data updated in the previous image display. Then, during the execution of the current image display process, the control means 1 performs the fluorescence for all the phosphor regions 61, 62, 63 on the fluorescent screen 6 based on the differential waveforms of the light detection means 2, 3. The boundary between the body regions 61, 62, 63 and the retroreflection region 64 is detected, and the boundary position data is updated based on the detection result. This updated boundary position data is used for the next image display.
  • the above boundary position data is updated every frame, but is not limited to this.
  • the boundary position data may be updated every several frames.
  • calibration can be performed not only after startup but also in other modes in which image display is not performed, for example, when returning from the sleep mode.
  • the boundary between the phosphor regions 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 is displayed while scanning the fluorescent screen 6 with the light beam from the excitation light source 5 and displaying the image. Based on the detected boundary, the emission timing of the excitation light source 5 at the next scanning (image display of the next input frame) can be controlled. According to this control, it is possible to always irradiate the phosphor regions 61, 62, 63 with the light beam at the optimum timing.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an image display apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the image display apparatus includes a fluorescent screen 6, a clock circuit 9, an irradiation timing control unit 10, an irradiation light amount control unit 11, a difference detection unit 12, a memory 13, a laser control unit 14, and a PD (photodiode) 20. And a laser scanning unit 40 and an LD (laser diode) 50.
  • the fluorescent screen 6 is the same as that used in the image display device of the first embodiment.
  • the phosphor screen 6 has a plurality of phosphor regions 61 to 63 partitioned by black stripes as shown in FIG. 2, and a retroreflective region 64 is provided in the black stripe region.
  • the irradiation timing control unit 10, the irradiation light amount control unit 11, the difference detection unit 12, the memory 13, and the laser control unit 14 correspond to the control unit 1 of the image display device according to the first embodiment.
  • the memory 13 may be provided separately from the control unit 1.
  • Laser scanning unit 40 and LD 50 correspond to scanning unit 4 and excitation light source 5 of the image display device of the first embodiment, respectively.
  • FIG. 6 shows an example of the PD 20.
  • a spot of retroreflected light 7 (a circle indicated by a dotted line) is shown.
  • the PD 20 is obtained by dividing a rectangular PD light receiving surface into two parts and has two light receiving surfaces 20a and 20b.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b correspond to the light detection means 2 and 3 in the first embodiment.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b intersect or are orthogonal to the boundaries (or black stripes) between the phosphor regions 61, 62 and 63 and the retroreflective region 64 along a plane intersecting the retroreflected light 7 from the retroreflective region 64. It is arranged side by side in the direction corresponding to the direction to perform.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b are opposed to the fluorescent screen 6, the light receiving surfaces 20a and 20b are phosphor regions when viewed from a direction perpendicular to the surface on which the retroreflective region 64 of the fluorescent screen 6 is formed. 61, 62, 63 and the retroreflective region 64 are arranged side by side in a direction intersecting or orthogonal to the boundary (or black stripe).
  • the light receiving surfaces 20a and 20b may detect the retroreflected light 7 from the retroreflective region 64 through an optical system.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b are arranged along a plane that intersects the retroreflected light 7 from the optical system.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b intersect the boundaries (or black stripes) between the phosphor regions 61, 62 and 63 and the retroreflective region 64. Or they are arranged side by side in the orthogonal direction.
  • a first output corresponding to the amount of light received by the light receiving surface 20 a and a second output corresponding to the amount of light received by the light receiving surface 20 b are separately supplied to the difference detection unit 12.
  • the difference detection unit 12 takes the difference between the waveforms of the first and second outputs from the PD 20, and based on the difference waveform, the phosphor regions 61, 62, 63 on the phosphor screen 6 and the retroreflective region 64. Detect boundaries. At the time of calibration, the difference detection unit 12 creates stripe boundary position information for one screen based on the detected boundary information and stores it in the memory 13. In the image display mode, the difference detection unit 12 updates the stripe boundary position information stored in the memory 13 based on the detected boundary information.
  • the difference detection unit 12 detects the peak of the differential waveform of the first and second outputs from the PD 20, and creates or updates the stripe boundary position information based on the appearance timing information of the peak.
  • the peak detection is performed by a hold circuit and a reset signal.
  • the peak detection interval is from the vicinity of the center of the stripe to the vicinity of the center of the next stripe, and the hold circuit holds the maximum value of the differential waveform in that interval.
  • the value held by the hold circuit is output as a peak detection value, and the hold circuit is temporarily reset by a reset signal.
  • the peak appearance timing information is, for example, a result (count value) obtained by counting the time from the drawing start point to the peak start point based on the clock signal from the clock circuit 9.
  • the drawing start time is given based on a drawing start timing signal from the irradiation timing control unit 10.
  • the irradiation timing control unit 10 outputs an irradiation timing instruction signal for controlling the driving timing (light emission timing) of the LD 50 based on the stripe boundary position information stored in the memory 13 to the laser control unit 14 and the drawing start timing.
  • the signal is output to the difference detection unit 12.
  • the irradiation light quantity control unit 11 outputs an irradiation light quantity instruction signal for controlling the magnitude (corresponding to the light quantity) of the driving power supplied to the LD 50 based on the video signal from the outside to the laser control unit 14.
  • the laser control unit 14 drives the LD 50 according to the irradiation timing instruction signal from the irradiation timing control unit 10 and adjusts the driving power to the LD 50 according to the irradiation light amount instruction signal from the irradiation light amount control unit 11. Further, the laser control unit 14 controls the laser scanning unit 40 in accordance with the irradiation timing instruction signal from the irradiation timing control unit 10.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of an optical system of the image display apparatus according to the present embodiment.
  • a collimator lens 100, a polarizing beam splitter (PBS) 101, a quarter wavelength plate 102, and a laser scanning unit 40 are arranged in this order in the traveling direction of the light beam from the LD 50.
  • the light beam from the LD 50 is collimated by the collimator lens 100.
  • the parallel light flux from the collimator lens 100 is supplied to the PBS 101.
  • the PBS 101 transmits the P-polarized component light of the light beam from the LD 50 and reflects the S-polarized component light.
  • the PBS 101 may transmit S-polarized component light and reflect P-polarized component light.
  • the P-polarized component light transmitted through the PBS 101 is supplied to the laser scanning unit 40 via the quarter-wave plate 102.
  • the laser scanning unit 40 scans the fluorescent screen 6 with light (circularly polarized light) from the quarter wavelength plate 102.
  • FIG. 8 shows how the fluorescent screen 6 is scanned with the light beam from the laser scanning unit 40.
  • the drawing start position is the upper left of the fluorescent screen 6.
  • the light beam from the laser scanning unit 40 moves in a direction intersecting with the longitudinal direction of the phosphor regions 61 to 63 on the phosphor screen 6.
  • the spot of the light beam moves from the left end to the right end toward the drawing, and after passing through the right end, moves from the right end to the left end.
  • Such scanning is continuously performed from the upper side to the lower side.
  • each of the phosphor regions 61 to 63 when the light beam from the laser scanning unit 40 is irradiated, the phosphor is excited to generate fluorescence.
  • the retroreflective region 64 formed on the black stripe 60 when the light beam from the laser scanning unit 40 is irradiated, the incident light is reflected in a direction opposite to the incident direction.
  • FIG. 9 schematically shows a state when the light beam from the laser scanning unit 40 is applied to the boundary portion between the phosphor region 61 and the retroreflective region 64.
  • the part of the light applied to the retroreflective region 64 is reflected by the retroreflective region 64.
  • the range of the beam applied to the retroreflective region 64 increases, and accordingly, the amount of the retroreflected light 7 increases.
  • the range of the beam applied to the retroreflective region 64 gradually decreases, and accordingly, the amount of the retroreflected light 7 also decreases.
  • the retroreflected light 7 from the retroreflective region 64 is incident on the PBS 101 via the laser scanning unit 40 and the quarter wavelength plate 102 as shown in FIG.
  • the retroreflected light 7 from the retroreflective region 64 is circularly polarized light, but is converted to S-polarized light by passing through the quarter-wave plate 102.
  • the S-polarized component retroreflected light 7 that has passed through the quarter-wave plate 102 is reflected toward the PD 20 by the PBS 101.
  • the retroreflected light 7 reflected by the PBS 101 is condensed on the light receiving surface of the PD 20 by the condenser lens 103.
  • the PD 20 has light receiving surfaces 20a and 20b as shown in FIG.
  • the light receiving surfaces 20 a and 20 b correspond to a direction intersecting or orthogonal to the boundary (or the black stripe 60) between the phosphor regions 61, 62 and 63 and the retroreflective region 64 along a plane intersecting the retroreflected light 7. They are arranged side by side.
  • the PD 20 having such a configuration, for example, when a light beam having a constant light amount from the laser scanning unit 40 passes through the boundary between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflective region 64, one of the light receiving surfaces 20a and 20b.
  • the output waveform of the first waveform gradually rises and falls abruptly, and the other output waveform rises sharply and gradually falls.
  • the peak position corresponds to the boundary between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflective region 64.
  • the boundary between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflective region 64 is detected using the above principle, and the light emission timing of the LD 50 is controlled based on the detected boundary.
  • the light emission timing is controlled in the image display mode.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for creating stripe boundary position information during calibration.
  • the irradiation light amount control unit 11 outputs an irradiation light amount instruction signal indicating that the irradiation light amount is a constant value to the laser control unit 14. Then, the laser control unit 14 sets the drive power of the LD 50 to a constant value according to the irradiation light quantity instruction signal (step S20).
  • the irradiation timing control unit 10 outputs a drawing start timing signal to the difference detection unit 12 and also outputs an irradiation timing instruction signal for controlling the drive timing of the LD 50 to the laser control unit 14 (step S21).
  • the irradiation timing instruction signal in this case is a signal for causing the LD 50 to continuously emit light for a certain period.
  • the certain period is, for example, a period corresponding to one frame.
  • the PD 20 detects the retroreflected light 7 (step S22), and the difference detection unit 12 detects the peak of the difference waveform of the first and second outputs from the PD 20 (step S23). And the difference detection part 12 detects a stripe boundary position based on the peak appearance timing of a difference waveform (step S24).
  • the stripe boundary position can be obtained, for example, from the result of counting the time from the drawing start point to the peak start point based on the clock signal from the clock circuit 9.
  • the difference detection unit 12 creates stripe boundary position information based on the detection result of the stripe boundary position, and stores the stripe boundary position information in the memory 13 (step S25).
  • FIG. 11 shows the relationship between the irradiation light quantity, the received light waveform, the differential waveform, and the boundary position during calibration.
  • the first light receiving waveform is a waveform based on the first output corresponding to the amount of light received by the light receiving surface 20a of the PD 20.
  • the second light receiving waveform is a waveform based on the second output corresponding to the amount of light received by the light receiving surface 20b of the PD 20.
  • the difference waveform is a waveform indicating a difference between the first light receiving waveform and the second light receiving waveform.
  • the peak positions of the difference waveform correspond to the boundaries between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflection region 64, respectively. Therefore, the boundary can be specified based on the peak position (peak appearance timing) of the differential waveform.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a control procedure of the light emission timing performed in the image display mode.
  • T is a clock count value.
  • the irradiation timing control unit 10 outputs a drawing start timing signal to the difference detection unit 12 and reads the stripe boundary position (T n , T n + 1 ) from the memory 13 (steps S31 and S32).
  • the irradiation timing control unit 10 determines whether or not the clock count value has reached a predetermined time ((T n + T n + 1 ) / 2) (step S34).
  • the predetermined time is the time required for the light beam to pass through the black stripe 60 when the light beam moves in the direction intersecting the longitudinal direction of the black stripe 60 in the optical system shown in FIG. It is half. That is, the predetermined time corresponds to an intermediate position from both ends (boundaries) of the black stripe 60 in the scanning direction.
  • step S34 when the clock count value has not reached the predetermined time, the process of step S33 is executed again.
  • the irradiation timing control unit 10 When the clock count value reaches a predetermined time in step S34, the irradiation timing control unit 10 outputs an irradiation timing instruction signal to the laser control unit 14, and the irradiation light amount control unit 11 is based on the video signal S1.
  • the irradiation light amount instruction signal for changing the irradiation light amount is output to the laser control unit 14.
  • the laser control unit 14 controls the light emission timing of the LD 50 according to the irradiation timing instruction signal, and controls the magnitude of the driving power to the LD 50 according to the irradiation light quantity instruction signal (step S35).
  • step S34 the determination result in step S34 is supplied from the irradiation timing control unit 10 to the irradiation light amount control unit 11, and the irradiation light amount control unit 11 acquires the timing of changing the irradiation light amount based on the determination result.
  • the PD 20 detects the retroreflected light 7 (step S36), and the difference detection unit 12 detects the peak of the difference waveform of the first and second outputs from the PD 20 (step S37). Then, the difference detection unit 12 detects the stripe boundary position based on the peak appearance timing of the difference waveform (step S38).
  • the stripe boundary position can be obtained, for example, from the result of counting the time from the drawing start point to the peak start point based on the clock signal from the clock circuit 9.
  • the difference detection unit 12 updates the corresponding boundary position information of the stripe boundary position information stored in the memory 13 based on the detection result of the stripe boundary position (step S39).
  • the irradiation timing control unit 10 determines whether or not the clock count value has reached a time corresponding to one frame period (time T end indicating the frame end ) (step S40).
  • step S40 If the clock count value does not reach the time T end in step S40, the process of step S32 by the irradiation timing control unit 10 is executed again.
  • step S41 it is determined whether or not the image display mode has ended. If the image display mode has not ended, the process of step S30 by the irradiation timing control unit 10 is executed again.
  • FIG. 13 shows the relationship between the irradiation light amount, the received light waveform, the differential waveform, and the boundary position in the image display mode.
  • the first light receiving waveform is a waveform based on the first output corresponding to the amount of light received by the light receiving surface 20a of the PD 20.
  • the second light receiving waveform is a waveform based on the second output corresponding to the amount of light received by the light receiving surface 20b of the PD 20.
  • the difference waveform is a waveform indicating a difference between the first light receiving waveform and the second light receiving waveform. The peak positions of the difference waveform correspond to the boundaries between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflection region 64, respectively.
  • the amount of irradiation light is changed at a timing corresponding to the intermediate position of the black stripe, and in each of the phosphor regions 61 to 63, fluorescence having a light amount corresponding to the amount of irradiation light is generated.
  • the boundary can be specified based on the peak position (peak appearance timing) of the differential waveform while displaying an image.
  • the image display apparatus of the present embodiment as in the first embodiment, it is possible to always irradiate the phosphor regions 61, 62, 63 with the light beam at the optimum timing. In addition, since it is not necessary to periodically move the position of the light beam spot on the fluorescent screen 6 in the scanning direction by the modulation signal, it is possible to suppress a decrease in image quality and maximum luminance.
  • the black stripe is a vertical stripe, but a horizontal stripe (horizontal black stripe) may be used instead.
  • the horizontal black stripe intersects or is orthogonal to the vertical black stripe.
  • scanning is performed on the fluorescent screen 6 such that the light beam obliquely crosses the horizontal black stripe.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b correspond to the direction intersecting or orthogonal to the boundaries (or horizontal black stripes) between the phosphor regions 61, 62 and 63 and the retroreflective region 64 along the plane intersecting the retroreflected light 7. Arranged side by side.
  • the basic configuration of the image display apparatus of the present embodiment is the same as that of the second embodiment, but the configuration of the PD 20 and the fluorescent screen 6 and part of the operation of the difference detection unit 12 are different.
  • FIG. 14 shows an example of the PD 20 used in the image display device of the present embodiment.
  • the PD 20 is obtained by dividing a rectangular PD light receiving surface into four parts and has four light receiving surfaces 20a to 20d.
  • the light receiving surfaces 20a to 20d have a rectangular shape and are arranged along a plane that intersects the retroreflected light 7 from the retroreflective region 64.
  • spots of retroreflected light 7 are shown.
  • FIG. 15 shows a part of the fluorescent screen 6 used in the image display apparatus of the present embodiment.
  • the fluorescent screen 6 has vertical black stripes 60a and horizontal black stripes 60b intersecting the vertical black stripes 60a, and regions partitioned by these black stripes 60a and 60b are phosphor regions 61 to 63. It is said that.
  • retroreflective regions 64 having a structure as shown in FIGS. 3A and 3B are formed in the black stripes 60a and 60b.
  • the light receiving surfaces 20a to 20d are arranged so as to face the surface on which the retroreflective region 64 of the fluorescent screen 6 is formed.
  • the light receiving surfaces 20a and 20b are arranged side by side along the direction (scanning direction) intersecting the vertical black matrix 60a.
  • the light receiving surfaces 20c and 20d are also arranged side by side along the direction intersecting the vertical black matrix 60a.
  • the light receiving surfaces 20a and 20d are arranged side by side along the extending direction of the vertical black matrix 60a (the direction intersecting the horizontal black matrix 60b).
  • the light receiving surfaces 20b and 20c are also arranged side by side along the extending direction of the vertical black matrix 60a.
  • the laser scanning unit 40 scans the fluorescent screen 6 shown in FIG. 15 with the light beam from the LD 50.
  • the light beam spot 65 from the laser scanning unit 40 moves in a direction (scanning direction) intersecting the longitudinal direction of the phosphor regions 61 to 63.
  • the spot 65 is a boundary between the phosphor regions 61 to 63 and the retroreflective region 64 on the vertical black stripe 60a (hereinafter referred to as a first stripe boundary position), or the phosphor regions 61 to 63. It passes through a boundary with the retroreflective region 64 on the horizontal black stripe 60b (hereinafter referred to as a second stripe boundary position).
  • the difference detection unit 12 adds the first waveform to the first output and the fourth output to the third output.
  • a first differential waveform indicating a difference from the first waveform is acquired.
  • the difference detection unit 12 detects the first stripe boundary position based on the first difference waveform. In this case, the peak position of the first differential waveform corresponds to the first stripe boundary position.
  • the difference detection unit 12 outputs a third waveform to the second output and the third waveform obtained by adding the fourth output to the first output among the first to fourth outputs supplied from the PD 20.
  • a second differential waveform indicating a difference from the added fourth waveform is acquired.
  • the difference detection unit 12 detects the second stripe boundary position based on the second difference waveform. In this case, the peak position of the second differential waveform corresponds to the second stripe boundary position.
  • the second stripe boundary position corresponds to the stripe boundary position described in the second embodiment.
  • the calibration as described in the second embodiment and the control of the light emission timing in the image display mode are performed.
  • the difference detection unit 12 detects the first and second stripe boundary positions, creates stripe boundary position information based on the first and second stripe boundary positions, and stores the information in the memory 13. .
  • the irradiation timing control unit 10 In the image display mode, the irradiation timing control unit 10 outputs an irradiation timing instruction signal for controlling the light emission timing with reference to the stripe boundary position information stored in the memory 13. Other operations (such as update processing based on the first and second stripe boundary positions) are performed in the same procedure as in the second embodiment.
  • the light receiving surfaces 20a to 20d of the PD 20 when viewed from the direction perpendicular to the surface on which the retroreflective region 64 of the fluorescent screen 6 is formed, among the light receiving surfaces 20a to 20d of the PD 20, the light receiving surfaces 20b and 20d are vertically black.
  • the light receiving surfaces 20a and 20c may be arranged side by side in a direction orthogonal to that direction.
  • the difference detection unit 12 acquires the first difference waveform indicating the difference between the first output and the third output among the first to fourth outputs supplied from the PD 20.
  • the difference detection unit 12 detects the first stripe boundary position based on the first difference waveform. In this case, the peak position of the first differential waveform corresponds to the first stripe boundary position.
  • the difference detection unit 12 acquires a second difference waveform indicating a difference between the fourth output and the second output among the first to fourth outputs supplied from the PD 20.
  • the difference detection unit 12 detects the second stripe boundary position based on the second difference waveform. In this case, the peak position of the second differential waveform corresponds to the second stripe boundary position.
  • the fluorescent screen 6 is not limited to the structure shown in FIG.
  • the fluorescent screen 6 may have the structure shown in FIG. 15 without the horizontal black stripe 60b (same as the structure shown in FIG. 2).
  • the difference detection unit 12 adds the third output to the second output and the waveform obtained by adding the fourth output to the first output among the first to fourth outputs supplied from the PD 20.
  • the stripe boundary position is detected based on the difference waveform indicating the difference from the waveform.
  • the detection of the stripe boundary position is basically the same as the detection of the stripe boundary position in the first embodiment.
  • the image display apparatus of the present embodiment as in the first embodiment, it is possible to always irradiate the phosphor regions 61, 62, 63 with the light beam at the optimum timing. In addition, since it is not necessary to periodically move the position of the light beam spot on the fluorescent screen 6 in the scanning direction by the modulation signal, it is possible to suppress a decrease in image quality and maximum luminance.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a configuration of an image display apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the image display apparatus of this embodiment has an optical system different from the optical system as shown in FIG. 7, and has the two PDs 21 and 22 instead of the PD 20. Is the same.
  • the PDs 21 and 22 correspond to the light receiving surfaces 20a and 20b of the PD 20, respectively (or the light detection means 2 and 3 of the image display device of the first embodiment).
  • the PDs 21 and 22 have a direction corresponding to a direction intersecting or orthogonal to the boundary (or the vertical black stripe 60a) between the phosphor regions 61, 62 and 63 and the retroreflective region 64 along a plane intersecting the retroreflected light 7.
  • the PDs 21 and 22 are disposed on both sides of the emission optical axis of the laser scanning unit 40.
  • the condensing lens 23 is disposed at a position facing the light receiving surface of the PD 21, and condenses a part of the retroreflected light 7 on the light receiving surface of the PD 21.
  • the condensing lens 24 is disposed at a position facing the light receiving surface of the PD 22 and condenses a part of the retroreflected light 7 on the light receiving surface of the PD 22.
  • the selection filter 25 is disposed on the incident surface side of the condenser lens 23, and the selection filter 26 is disposed on the incident surface side of the condenser lens 24.
  • Each of the selection filters 25 and 26 has a characteristic of transmitting the retroreflected light 7 and reflecting light having a wavelength different from that of the retroreflected light 7 (for example, fluorescence from the phosphor regions 61 to 63).
  • the output waveforms of PDs 21 and 22 and their differential waveforms are the same as those shown in FIGS. Also in the image display apparatus of the present embodiment, the same operation as that of the second embodiment can be realized.
  • the image display apparatus of the present embodiment as in the first embodiment, it is possible to always irradiate the phosphor regions 61, 62, 63 with the light beam at the optimum timing. In addition, since it is not necessary to periodically move the position of the light beam spot on the fluorescent screen 6 in the scanning direction by the modulation signal, it is possible to suppress a decrease in image quality and maximum luminance.
  • FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a configuration of an image display apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the image display apparatus has an optical system different from the optical system as shown in FIG. 7 and includes the four PDs 31a to 31d in place of the PD 20, except for the third embodiment. Is the same.
  • PDs 31a, 31b, 31c, and 31d correspond to the light receiving surfaces 20a, 20b, 20c, and 20d of the PD 20 of the image display device according to the third embodiment, respectively.
  • the PDs 31 a to 31 d are arranged along a plane that intersects the retroreflected light 7.
  • the PDs 31a to 31d are arranged so as to face the surface on which the retroreflective region 64 of the fluorescent screen 6 is formed.
  • the PDs 31a and 31b are boundaries between the phosphor regions 61, 62 and 63 and the retroreflective region 64 (or vertical black stripes 60a).
  • the PDs 31c and 31d are also arranged side by side in a direction crossing or orthogonal to the boundary.
  • the PDs 31a and 31d are arranged side by side along the extending direction of the vertical black matrix 60a.
  • the PDs 31b and 31c are also arranged side by side along the extending direction of the vertical black matrix 60a.
  • the PDs 31 a and 31 b are disposed on both sides of the emission optical axis of the laser scanning unit 40.
  • the PDs 31 c and 31 d are also arranged on both sides of the outgoing optical axis of the laser scanning unit 40.
  • the condensing lens 32a is disposed at a position facing the light receiving surface of the PD 31a, and condenses a part of the retroreflected light 7 on the light receiving surface of the PD 31a.
  • a selection filter 33a is disposed on the incident surface side of the condenser lens 32a.
  • the condensing lens 32b is disposed at a position facing the light receiving surface of the PD 31b, and condenses a part of the retroreflected light 7 on the light receiving surface of the PD 31b.
  • a selection filter 33b is disposed on the incident surface side of the condenser lens 32b.
  • the condensing lens 32c is disposed at a position facing the light receiving surface of the PD 31c, and condenses a part of the retroreflected light 7 on the light receiving surface of the PD 31c.
  • a selection filter 33c is disposed on the incident surface side of the condenser lens 32c.
  • the condensing lens 32d is disposed at a position facing the light receiving surface of the PD 31d, and condenses a part of the retroreflected light 7 on the light receiving surface of the PD 31d.
  • a selection filter 33d is disposed on the incident surface side of the condenser lens 32d.
  • Each of the selection filters 33a to 33 has a characteristic of transmitting the retroreflected light 7 and reflecting light having a wavelength different from that of the retroreflected light 7 (for example, fluorescence from the phosphor regions 61 to 63).
  • the PDs 31b and 31d when viewed from a direction perpendicular to the surface of the fluorescent screen 6 on which the retroreflective region 64 is formed, the PDs 31b and 31d are connected to the phosphor regions 61, 62, and 63 and the retroreflective region.
  • 64 may be arranged side by side in a direction intersecting or orthogonal to the boundary with 64 (or the vertical black stripe 60a), and the PDs 31a and 31c may be arranged in a direction orthogonal to the direction.
  • the light receiving surfaces 20b and 20d are arranged side by side in a direction intersecting or orthogonal to the boundary, and the light receiving surfaces 20a and 20c are arranged in a direction orthogonal to the direction. Is performed.
  • the fluorescent screen 6 is not limited to the structure shown in FIG.
  • the fluorescent screen 6 may have the structure shown in FIG. 15 without the horizontal black stripe 60b (same as the structure shown in FIG. 2).
  • the stripe boundary position is detected based on a difference waveform indicating a difference between a waveform obtained by adding the output of PD 31d to the output of PD 31a and a waveform obtained by adding the output of PD 31c to the output of PD 31b.
  • the detection of the stripe boundary position is basically the same as the detection of the stripe boundary position in the first embodiment.
  • the image display apparatus of the present embodiment as in the first embodiment, it is possible to always irradiate the phosphor regions 61, 62, 63 with the light beam at the optimum timing. In addition, since it is not necessary to periodically move the position of the light beam spot on the fluorescent screen 6 in the scanning direction by the modulation signal, it is possible to suppress a decrease in image quality and maximum luminance.

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Abstract

　画像表示装置は、励起光源（５）と、面内方向に周期的に配置された複数の蛍光体領域（６１）、（６２）、（６３）を備え、各蛍光体領域の間の領域が、入射した光をその入射方向と反対の方向に折り返す再帰反射領域（６４）とされた蛍光スクリーン（６）と、励起光源（５）からの光ビームで蛍光スクリーン（６）を走査する走査手段（４）と、再帰反射領域（６４）で反射された再帰反射光（７）を検出する光検出手段（２）、（３）と、走査手段（４）による走査を行わせて、光検出手段（２）、（３）の出力に基づいて、蛍光スクリーン（６）上の各蛍光体領域（６１）、（６２）、（６３）と再帰反射領域 （６４）との境界を検出し、該検出した境界に基づいて、励起光源（５）の発光タイミングを制御する制御手段（１）と、を有する。

Description

画像表示装置および発光タイミング制御方法
　本発明は、ストライプ状またはマトリクス状に区画された各領域に蛍光体が形成された蛍光スクリーン上を励起光で走査して画像を表示する画像表示装置に関する。
　一般に、蛍光スクリーン上を励起光で走査して画像を表示する画像表示装置においては、振動や歪み、温度や湿度などの環境変化、重力の影響、経年変化といった様々な要因によって、走査系と蛍光スクリーンとの相対的な位置関係が変化し、その結果、適切なビームの照射タイミングを維持することが困難となって、画質の低下を招く。
　特許文献１、２には、蛍光スクリーンと、レーザービーム（励起光）で蛍光スクリーン上を走査する光モジュールと、蛍光スクリーン上の反射手段で反射された励起光（フィードバック光）を検出して、蛍光スクリーン上におけるレーザービームの位置を検出するためのモニタ信号を生成する光センサと、この光センサからのモニタ信号に基づいて、光モジュールにおけるレーザービームのオンオフのタイミング（発光タイミング）を制御するフィードバック制御ユニットを有する画像表示装置が記載されている。蛍光スクリーンは、複数の蛍光ストライプと、各蛍光ストライプの間に設けられた反射手段を有する。
　上記の画像表示装置では、変調信号に基づいて変調された励起光ビーム（光パルス）で、蛍光スクリーン上を、蛍光ストライプと垂直な方向に走査して、各蛍光ストライプの蛍光体を励起することで画像を表示する。フィードバック制御では、そのような画像表示を行いつつ、蛍光スクリーン上の走査方向における各光パルスの位置が前後に移動するように変調信号に対する遅延処理を行う。この遅延処理により、光センサの出力値が、各蛍光ストライプに対するビームの位置に応じて変化する。この光センサの出力変化に基づいて、最適な発光タイミングを取得する。
特表２００９－５３７８６８号公報 特表２００９－５３９１２０号公報
　しかし、前述した画像表示装置のフィードバック制御では、蛍光スクリーン上の走査方向における各光パルスの位置を変調信号により周期的に前後させる遅延処理を行うため、その遅延処理によって、蛍光ストライプに対する励起光の照射タイミングは、理想的な照射タイミングに対して常に周期的な誤差をもつことになる。この結果、蛍光ストライプに照射される励起光量が周期的に変動し、それに伴って蛍光量が変動し、表示される画像の画質低下を招く。
　また、周期的なタイミング誤差のため、本フィードバック制御で実現できる最大輝度は、理想的な照射タイミングのときの最大輝度よりも低くなる。
　本発明の目的は、上記問題を解決し、画質や輝度を低下させることなく、適切なビームの照射タイミングを維持することができる画像表示装置および発光タイミング制御方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、
　励起光源と、
　面内方向に周期的に配置された複数の蛍光体領域を備え、各蛍光体領域の間の領域が、入射した光をその入射方向と反対の方向に折り返す反射領域とされた蛍光スクリーンと、
　前記励起光源からの光ビームで前記蛍光スクリーンの前記各蛍光体領域が形成された面を走査する走査手段と、
　前記反射領域で反射された反射光を検出する第１および第２の光検出手段と、
　前記走査手段による走査を行わせて、前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて、前記蛍光スクリーン上の前記各蛍光体領域と前記反射領域との境界を検出し、該検出した境界に基づいて、前記励起光源の発光タイミングを制御する制御手段と、を有し、
　前記第１および第２の光検出手段は、前記反射光と交差する平面に沿って、前記蛍光スクリーンとの相対的な位置関係によって決まる、前記境界と交差する方向である第１の方向に並べて配置されている。
　本発明の発光タイミング制御方法は、
　面内方向に周期的に配置された複数の蛍光体領域を備え、各蛍光体領域の間の領域が、入射した光をその入射方向と反対の方向に折り返す反射領域とされた蛍光スクリーンの、前記各蛍光体領域が形成された面を、励起光源からの光ビームで走査し、
　前記反射光と交差する平面に沿って、前記蛍光スクリーンとの相対的な位置関係によって決まる、前記各蛍光体領域と前記反射領域との境界と交差する方向である第１の方向に並べて配置された第１および第２の光検出手段を用いて、前記走査時における前記反射領域からの反射光を検出し、
　前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて、前記蛍光スクリーン上の前記各蛍光体領域と前記反射領域との境界を検出し、該検出した境界に基づいて、前記励起光源の発光タイミングを制御することを含む。
本発明の第１の実施形態である画像表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す画像表示装置の蛍光スクリーンの一部を示す模式図である。 図１に示す画像表示装置の再帰反射領域の一例を示す模式図である。 図１に示す画像表示装置の再帰反射領域の他の例を示す模式図である。 図１に示す画像表示装置において行われる発光タイミング制御の一手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態である画像表示装置の構成を示すブロック図である。 図５に示す画像表示装置のフォトダイオードの一例を示す模式図である。 図５に示す画像表示装置の光学系の一例を示す模式図である。 図５に示す画像表示装置におけるレーザ走査部からの光ビームで蛍光スクリーン６を走査する様子を示す模式図である。 図５に示す画像表示装置におけるレーザ走査部からの光ビームが蛍光体領域および再帰反射領域の境界部に照射されたときの状態を示す模式図である。 図５に示す画像表示装置のキャリブレーション時に行われるストライプ境界位置情報の作成の一手順を示すフローチャートである。 図１０に示すキャリブレーション時のストライプ境界位置情報の作成処理における照射光量、受光波形、差分波形、境界位置の関係を説明するためのタイミングチャートである。 図５に示す画像表示装置の画像表示モードにおいて行われる発光タイミング制御の一手順を示すフローチャートである。 図１２に示す発光タイミング制御処理における照射光量、受光波形、差分波形、境界位置の関係を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態である画像表示装置のフォトダイオードの構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態の画像表示装置の蛍光スクリーンの一部を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態である画像表示装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の第５の実施形態である画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
　１　制御手段
　２、３　光検出手段
　４　走査手段
　５　励起光源
　６　蛍光スクリーン
　７　再帰反射光
　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態である画像表示装置の構成を示すブロック図である。
　図１を参照すると、画像表示装置は、制御手段１、光検出手段２、３、走査手段４、励起光源５および蛍光スクリーン６を有する。
　励起光源５は、蛍光スクリーン６上に形成された蛍光体を励起する励起光を出力するものであって、例えばレーザダイオード（ＬＤ）に代表されるレーザ光源である。走査手段４は、励起光源５からの光ビーム（励起光）で蛍光スクリーン６を走査するものであって、ポリゴンミラーやガルバノミラー等である。
　蛍光スクリーン６は、面内方向に周期的に配置された複数の蛍光体領域を備えており、各蛍光体領域の間の領域が、入射した光をその入射方向と反対の方向に折り返す反射領域とされている。
　図２に、蛍光スクリーン６の一部の具体的な構成を示す。図２に示すように、蛍光スクリーン６は、ブラックストライプにより区画された複数の蛍光体領域６１～６３を有し、ブラックストライプの励起光が照射される面に、再帰反射領域６４が設けられている。蛍光体領域６１は、例えば赤色の蛍光を発光する蛍光体が形成された領域である。蛍光体領域６２は、例えば緑色の蛍光を発光する蛍光体が形成された領域である。蛍光体領域６３は、例えば青色の蛍光を発光する蛍光体が形成された領域である。図２に示す例では、蛍光体領域６１、６２、６３はこの順番で特定の方向に周期的に形成されている。
　図３Ａに、再帰反射領域６４の一例を示す。
　図３Ａを参照すると、再帰反射領域６４は、ブラックストライプ６０上に設けられた複数のガラスビーズ６４ａからなる。ガラスビーズ６４ａは、球状であって、大凡その半球部分がブラックストライプ６０の表面に埋め込まれている。ガラスビーズ６４ａの残りの半球部分は、ブラックストライプ６０の表面から露出している。
　励起光源５からの光ビーム（励起光）がブラックストライプ６０上を通過する際、光ビームがガラスビーズ６４ａの露出した表面に入射する。入射光は、表面側の境界面（ガラスビーズ６４ａの表面と空気との境界）で屈折する。ガラスビーズ６４ａ内に入射した光は、ガラスビーズ６４ａとブラックストライプ６０との境界面で反射され、その反射光が表面側の境界面から出射される。反射光が表面側の境界面を通過する際に屈折し、その境界面からの出射光は、再帰反射光７として、入射光とは反対の方向に進行する。
　ガラスビーズ６４ａ内に入射した光をガラスビーズ６４ａとブラックストライプ６０との境界面で反射させるために、例えば、ブラックストライプ６０に反射性の材料が含まれていてもよい。あるいは、ガラスビーズ６４ａの球面全体が半透過・半反射性の膜で覆われていてもよい。
　ガラスビーズ６４ａとブラックストライプ６０との境界面の一点において、焦点を結ぶように、ガラスビーズ６４ａを設計することで、確実に入射光とは反対の方向に、再帰反射光７を進行させることができる。
　このようなガラスビーズ６４ａよりなる再帰反射領域６４は、スクリーン印刷を用いて形成することができる。
　図３Ｂに、再帰反射領域６４の他の例を示す。
　図３Ｂを参照すると、再帰反射領域６４は、ブラックストライプ６０に設けられたマイクロプリズム６４ｂからなる。マイクロプリズム６４ｂは、断面形状が三角形状の複数のプリズムからなり、それぞれのプリズムの頂角は９０°である。マイクロプリズム６４ｂは、各プリズムの頂角側がブラックストライプ６０に埋め込まれるように形成されており、各プリズムの底部によって平面（入出射面）が形成されている。
　励起光源５からの光ビーム（励起光）がブラックストライプ６０上を通過する際、光ビームがマイクロプリズム６４ｂの入出射面に入射する。マイクロプリズム６４ｂの頂角を構成する２つの面には反射膜が形成されている。マイクロプリズム６４ｂ内に入射した光は、頂角を構成する２つの面のうちの一方の面で反射された後、他方の面で反射される。他方の面からの反射光は、入出射面から出射される。入出射面からの出射光は、再帰反射光７として、入射光とは反対の方向に進行する。
　図３Ｂに示したマイクロプリズム６４ｂによる再帰反射領域は、図３Ａに示したガラスビーズ６４ａによる再帰反射領域に比較して、高い再帰反射率を得ることができる。
　再び、図１を参照する。光検出手段２、３は、フォトダイオードより構成されるものであって、再帰反射領域６４で反射された再帰反射光７を検出する。
　光検出手段２、３は、再帰反射光７と交差する平面に沿って、蛍光スクリーン６との相対的な位置関係によって決まる、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ）と交差または直交する方向と対応する方向に並べて配置されている。
　例えば、光検出手段２、３は、蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面と対向するように配置され、再帰反射領域６４からの再帰反射光７の一部を直接、検出してもよい。この場合、再帰反射光７と交差する平面に垂直な方向から見た場合、光検出手段２、３は、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ）と交差または直交する方向に並べて配置される。
　また、光検出手段２、３は、光学系を介して再帰反射領域６４からの再帰反射光７を検出してもよい。この場合、再帰反射光７と交差する平面に垂直な方向から光学系を介して蛍光スクリーン６を見た場合、光検出手段２、３は、その平面に沿って、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ）と交差または直交する方向に並べて配置される。
　制御手段１は、光検出手段２、３の出力波形の差分を示す波形を取得し、該差分波形に基づいて、蛍光スクリーン６上の蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（蛍光体領域とブラックストライプの境界に対応する）を検出し、該検出した境界に基づいて、励起光源５の発光タイミングを制御する。
　蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界は、例えば、光検出手段２、３の差分波形のピーク位置に基づいて取得することができる。ここで、光検出手段２、３の差分波形のピーク位置は、蛍光スクリーン６上の蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界に対する光ビームのスポットの相対位置を示す。
　なお、光検出手段２、３は、それらの差分波形から蛍光体領域６１～６３と再帰反射領域６４との境界を検出することができるのであれば、どのような位置に配置されてもよい。
　次に、本実施形態の画像表示装置の発光タイミング制御の動作について説明する。
　図４は、発光タイミング制御の一手順を示すフローチャートである。
　制御手段１は、画像表示装置が起動されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。画像表示装置は、電源投入用のボタン（不図示）を備えており、制御手段１は、そのボタンが押下された否かによりステップＳ１０の判定を行う。
　画像表示装置が起動されると、制御手段１は、キャリブレーションを実行する（ステップＳ１１）。このキャリブレーションは、以下のようにして行われる。
　制御手段１は、励起光源５にて一定の光量の励起光を一定期間だけ連続して出力させるとともに、走査手段４に、励起光で蛍光スクリーン６上を走査させる。ここで、一定期間は例えば１フレームに相当する期間である。
　上記の走査中に、制御手段１は、光検出手段２、３の出力波形の差分を示す波形を取得し、該差分波形に基づいて、蛍光スクリーン６上の全ての蛍光体領域６１、６２、６３について、それら蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界を検出する。そして、制御手段１は、その検出結果に基づいて境界位置データ（初期値）を作成してそれを保持する。
　上記のキャリブレーションにおいて、制御手段１は、１フレームの走査で境界位置データを作成してもよく、また複数のフレームにわたる走査で、フレーム毎に複数の境界位置データを作成し、それら境界位置データを平均してもよい。
　キャリブレーションの実行後、入力映像信号に基づく画像を表示するための画像表示モードが設定される。この画像表示モードにおいて、制御手段１は、励起光源５の発光タイミングを制御するとともに走査手段４による走査を制御して、蛍光スクリーン６上に入力映像信号に基づく画像を表示させる。
　画像表示モードにおいて、１番目の入力フレームの画像データに基づく第１画像を表示する際に、制御手段１は、キャリブレーションで取得した境界位置データに基づいて、励起光源５の発光タイミングを制御する。そして、第１画像の表示処理を実行中に、制御手段１は、光検出手段２、３の差分波形に基づいて、蛍光スクリーン６上の全ての蛍光体領域６１、６２、６３について、それら蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界を検出し、その検出結果に基づいて境界位置データを更新する。
　２番目以降の入力フレームの画像データに基づく画像を表示する際は、制御手段１は、前回の画像表示で更新した境界位置データに基づいて、励起光源５の発光タイミングを制御する。そして、今回の画像の表示処理を実行中に、制御手段１は、光検出手段２、３の差分波形に基づいて、蛍光スクリーン６上の全ての蛍光体領域６１、６２、６３について、それら蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界を検出し、その検出結果に基づいて境界位置データを更新する。この更新された境界位置データは、次回の画像表示の際に利用される。
　上記の境界位置データの更新は１フレーム毎に行われているが、これに限定されない。境界位置データの更新は、数フレーム毎に行われても良い。
　なお、図４に示した発光タイミング制御手順において、キャリブレーションは、起動後に行われる他、画像表示が行われない他のモード、例えば休止モードからの復帰時にも行うことができる。
　本実施形態の画像表示装置によれば、励起光源５からの光ビームで蛍光スクリーン６上を走査して画像を表示しながら、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界を検出し、その検出した境界に基づいて、次回の走査（次入力フレームの画像表示）の際の励起光源５の発光タイミングを制御することができる。この制御によれば、常に、最適なタイミングで光ビームを蛍光体領域６１、６２、６３に照射することができる。
　また、前述した特許文献１、２に記載の画像表示装置のフィードバック制御では、蛍光スクリーン６上の走査方向における光ビームのスポットの位置を変調信号により周期的に前後させているが、本実施形態の画像表示装置では、そのような制御は必要ないので、特許文献１、２に記載の画像表示装置で生じていたような画質や輝度の低下を抑制することができる。
　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態である画像表示装置の構成を示すブロック図である。
　図５を参照すると、画像表示装置は、蛍光スクリーン６、クロック回路９、照射タイミング制御部１０、照射光量制御部１１、差分検出部１２、メモリ１３、レーザ制御部１４、ＰＤ（フォトダイオード）２０、レーザ走査部４０およびＬＤ（レーザダイオード）５０を有する。
　蛍光スクリーン６は、第１の実施形態の画像表示装置で用いたものと同じである。蛍光スクリーン６は、図２に示したような、ブラックストライプにより区画された複数の蛍光体領域６１～６３を有し、ブラックストライプの領域に、再帰反射領域６４が設けられている。
　照射タイミング制御部１０、照射光量制御部１１、差分検出部１２、メモリ１３およびレーザ制御部１４は、第１の実施形態の画像表示装置の制御手段１に対応する。メモリ１３は、制御手段１とは別に設けられても良い。
　レーザ走査部４０、ＬＤ５０はそれぞれ、第１の実施形態の画像表示装置の走査手段４、励起光源５に対応する。
　ＰＤ２０は、第１の実施形態の画像表示装置の光検出手段２、３に対応する。図６に、ＰＤ２０の一例を示す。なお、図６には、便宜上、再帰反射光７のスポット（点線で示す円）が示されている。
　図６を参照すると、ＰＤ２０は、方形形状のＰＤ受光面を２分割したものであって、２つの受光面２０ａ、２０ｂを有する。受光面２０ａ、２０ｂは、第１の実施形態における光検出手段２、３に対応するものである。受光面２０ａ、２０ｂは、再帰反射領域６４からの再帰反射光７と交差する平面に沿って、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ）と交差または直交する方向と対応する方向に並べて配置されている。
　例えば、受光面２０ａ、２０ｂが蛍光スクリーン６と対向する場合において、蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面に垂直な方向から見た場合に、受光面２０ａ、２０ｂは、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ）と交差または直交する方向に並べて配置される。
　また、受光面２０ａ、２０ｂは、光学系を介して再帰反射領域６４からの再帰反射光７を検出してもよい。この場合、受光面２０ａ、２０ｂは、光学系からの再帰反射光７と交差する平面に沿って配置される。その平面に垂直な方向から光学系を介して蛍光スクリーン６を見た場合、受光面２０ａ、２０ｂは、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ）と交差または直交する方向に並べて配置されている。
　ＰＤ２０では、受光面２０ａで受光された光量に応じた第１の出力と、受光面２０ｂで受光された光量に応じた第２の出力とが別々に差分検出部１２へ供給される。
　差分検出部１２は、ＰＤ２０からの第１および第２の出力の波形の差分をとり、その差分波形に基づいて、蛍光スクリーン６上の蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界を検出する。キャリブレーションの際は、差分検出部１２は、検出した境界の情報に基づく１画面分のストライプ境界位置情報を作成し、それをメモリ１３に格納する。画像表示モードにおいて、差分検出部１２は、検出した境界の情報に基づいて、メモリ１３に格納されているストライプ境界位置情報を更新する。
　より具体的には、差分検出部１２は、ＰＤ２０からの第１および第２の出力の差分波形のピークを検出し、そのピークの出現タイミング情報に基づいて、ストライプ境界位置情報の作成または更新を行う。ピーク検出は、例えば、ホールド回路とリセット信号によって行う。ストライプの中央付近から次のストライプの中央付近までをピーク検出区間とし、ホールド回路はその区間の差分波形の最高値を保持する。ピーク検出区間の終端で、ホールド回路が保持した値をピーク検出値として出力するとともに、リセット信号によりホールド回路が一旦リセットされる。ピークの出現タイミング情報は、例えば、描画開始時点からピークの出現時点までの時間をクロック回路９からのクロック信号に基づいてカウントした結果（カウント値）である。描画開始時点は、照射タイミング制御部１０からの描画開始タイミング信号に基づいて与えられる。
　照射タイミング制御部１０は、メモリ１３に格納されたストライプ境界位置情報に基づいて、ＬＤ５０の駆動タイミング（発光タイミング）を制御するための照射タイミング指示信号をレーザ制御部１４へ出力するとともに描画開始タイミング信号を差分検出部１２へ出力する。
　照射光量制御部１１は、外部からの映像信号に基づいて、ＬＤ５０に供給される駆動パワーの大きさ（光量に対応する）を制御するための照射光量指示信号をレーザ制御部１４に出力する。
　レーザ制御部１４は、照射タイミング制御部１０からの照射タイミング指示信号に従ってＬＤ５０を駆動するとともに、照射光量制御部１１からの照射光量指示信号に従ってＬＤ５０への駆動パワーを調整する。さらに、レーザ制御部１４は、照射タイミング制御部１０からの照射タイミング指示信号に従ってレーザ走査部４０を制御する。
　図７は、本実施形態の画像表示装置の光学系の一例を示す模式図である。
　図７を参照すると、ＬＤ５０からの光ビームの進行方向に、コリメータレンズ１００、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０１、１／４波長板１０２、レーザ走査部４０がこの順番で配置されている。
　ＬＤ５０からの光ビームは、コリメータレンズ１００によって平行光束化される。コリメータレンズ１００からの平行光束は、ＰＢＳ１０１に供給される。ＰＢＳ１０１は、ＬＤ５０からの光ビームのＰ偏光成分の光を透過し、Ｓ偏光成分の光を反射する。なお、ＰＢＳ１０１は、Ｓ偏光成分の光を透過し、Ｐ偏光成分の光を反射するものであってもよい。
　ＰＢＳ１０１を透過したＰ偏光成分の光は、１／４波長板１０２を介してレーザ走査部４０に供給される。レーザ走査部４０は、１／４波長板１０２からの光（円偏光）で蛍光スクリーン６上を走査する。
　図８に、レーザ走査部４０からの光ビームで蛍光スクリーン６を走査する様子を示す。
　図８に示す例では、描画開始位置は、蛍光スクリーン６の左上とされている。レーザ走査部４０からの光ビームは蛍光スクリーン６上の各蛍光体領域６１～６３の長手方向と交差する方向に移動する。図８に示した軌跡４１のように、光ビームのスポットは、図面に向かって左端から右端へ移動し、右端を通過すると、右端から左端へ移動する。このような走査を、上側から下側へ向かって連続して行う。
　各蛍光体領域６１～６３において、レーザ走査部４０からの光ビームが照射されると、蛍光体が励起されて蛍光が発生する。ブラックストライプ６０上に形成された再帰反射領域６４では、レーザ走査部４０からの光ビームが照射されると、入射光はその入射方向とは逆の方向へ反射される。
　図９に、レーザ走査部４０からの光ビームが蛍光体領域６１および再帰反射領域６４の境界部に照射されたときの状態を模式的に示す。光ビームが蛍光体領域６１を通過して、その光ビームの一部が再帰反射領域６４にかかると、再帰反射領域６４にかかった部分の光が再帰反射領域６４にて反射される。光ビームのスポットの移動に伴い、再帰反射領域６４にかかるビームの範囲が大きくなり、それに伴って、再帰反射光７の光量も多くなる。その後、光ビームのスポットがさらに移動すると、再帰反射領域６４にかかるビームの範囲が徐々に減少し、それに伴って、再帰反射光７の光量も減少する。
　再帰反射領域６４からの再帰反射光７は、図７に示すように、レーザ走査部４０および１／４波長板１０２を介してＰＢＳ１０１に入射する。再帰反射領域６４からの再帰反射光７は円偏光であるが、１／４波長板１０２を通過することでＳ偏光成分の光に変換される。
　１／４波長板１０２を通過したＳ偏光成分の再帰反射光７は、ＰＢＳ１０１によってＰＤ２０の方向へ反射される。ＰＢＳ１０１で反射された再帰反射光７は、集光レンズ１０３によってＰＤ２０の受光面上に集光される。
　ＰＤ２０は、図６に示したような受光面２０ａ、２０ｂを有する。受光面２０ａ、２０ｂは、再帰反射光７と交差する平面に沿って、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（またはブラックストライプ６０）と交差または直交する方向と対応する方向に並べて配置されている。
　このような構成のＰＤ２０によれば、例えば、レーザ走査部４０からの一定光量の光ビームが各蛍光体領域６１～６３と再帰反射領域６４との境界を通過すると、受光面２０ａ、２０ｂの一方の出力波形は、徐々に立ち上がって、急激に立ち下がるような波形となり、他方の出力波形は急激に立ちあがって、徐々に立ち下がるような波形となる。これら受光面２０ａ、２０ｂの出力の差分波形において、そのピーク位置は各蛍光体領域６１～６３と再帰反射領域６４との境界に対応する。
　本実施形態の画像表示装置では、上記の原理を利用して蛍光体領域６１～６３と再帰反射領域６４との境界を検出し、その検出した境界に基づいてＬＤ５０の発光タイミングを制御する。
　本実施形態の画像表示装置においても、第１の実施形態と同様、キャリブレーションを行った後に、画像表示モードにおいて発光タイミングの制御が実施される。
　図１０は、キャリブレーション時のストライプ境界位置情報の作成手順を示すフローチャートである。
　図１０を参照すると、まず、照射光量制御部１１が、照射光量を一定値とする旨の照射光量指示信号をレーザ制御部１４に出力する。そして、レーザ制御部１４が、その照射光量指示信号に従ってＬＤ５０の駆動パワーを一定値に設定する（ステップＳ２０）。
　次に、照射タイミング制御部１０が、描画開始タイミング信号を差分検出部１２へ出力するとともに、ＬＤ５０の駆動タイミングを制御するための照射タイミング指示信号をレーザ制御部１４へ出力する（ステップＳ２１）。この場合の照射タイミング指示信号は、ＬＤ５０を一定期間だけ連続して発光させる旨の信号である。ここで、一定期間は例えば１フレームに相当する期間である。
　次に、ＰＤ２０が再帰反射光７を検出し（ステップＳ２２）、差分検出部１２が、ＰＤ２０からの第１および第２の出力の差分波形のピークを検出する（ステップＳ２３）。そして、差分検出部１２が、差分波形のピーク出現タイミングに基づいてストライプ境界位置を検出する（ステップＳ２４）。ストライプ境界位置は、例えば、描画開始時点からピークの出現時点までの時間をクロック回路９からのクロック信号に基づいてカウントした結果から求めることができる。
　最後に、差分検出部１２が、ストライプ境界位置の検出結果に基づいて、ストライプ境界位置情報を作成し、そのストライプ境界位置情報をメモリ１３に格納する（ステップＳ２５）。
　図１１に、キャリブレーション時の照射光量、受光波形、差分波形、境界位置の関係を示す。
　図１１において、第１受光波形はＰＤ２０の受光面２０ａで受光された光量に応じた第１の出力に基づく波形である。第２受光波形はＰＤ２０の受光面２０ｂで受光された光量に応じた第２の出力に基づく波形である。差分波形は、第１受光波形および第２受光波形の差分を示す波形である。この差分波形のピーク位置はそれぞれ、蛍光体領域６１～６３と再帰反射領域６４との境界に対応する。したがって、差分波形のピーク位置（ピーク出現タイミング）に基づいて、境界を特定することができる。
　図１２は、画像表示モードにおいて行われる発光タイミングの制御手順を示すフローチャートである。
　図１２を参照すると、キャリブレーションの実行後、まず、照射タイミング制御部１０が、パラメータの初期化（Ｔ＝０、ｎ＝１）を行う（ステップＳ３０）。ここで、Ｔはクロックカウント値である。
　次に、照射タイミング制御部１０が、描画開始タイミング信号を差分検出部１２へ出力するとともに、メモリ１３からストライプ境界位置（Ｔn、Ｔn+1）を読み出す（ステップＳ３１、Ｓ３２）。次に、照射タイミング制御部１０が、保持しているクロックカウント値を１つインクリメント（Ｔ＝Ｔ＋１）する（ステップＳ３３）。そして、照射タイミング制御部１０が、クロックカウント値が所定の時間（（Ｔn＋Ｔn+1）／２）に達したか否かを判定する（ステップＳ３４）。ここで、所定の時間は、図７に示した光学系において、光ビームがブラックストライプ６０の長手方向と交差する方向に移動した場合の、光ビームがブラックストライプ６０を通過するのに要する時間の半分である。すなわち、所定の時間は、走査方向におけるブラックストライプ６０の両端（境界）からの中間位置に対応する。
　ステップＳ３４で、クロックカウント値が所定の時間に達していない場合は、ステップＳ３３の処理を再び実行する。
　ステップＳ３４で、クロックカウント値が所定の時間に達した場合は、照射タイミング制御部１０が、照射タイミング指示信号をレーザ制御部１４へ出力するとともに、照射光量制御部１１が、映像信号Ｓ１に基づいて照射光量を変更するための照射光量指示信号をレーザ制御部１４に出力する。そして、レーザ制御部１４が、照射タイミング指示信号に従ってＬＤ５０の発光タイミングを制御するとともに、照射光量指示信号に従ってＬＤ５０への駆動パワーの大きさを制御する（ステップＳ３５）。なお、ステップＳ３４の判定結果は、照射タイミング制御部１０から照射光量制御部１１に供給されており、照射光量制御部１１は、その判定結果に基づいて、照射光量の変更のタイミングを取得する。
　次に、ＰＤ２０が再帰反射光７を検出し（ステップＳ３６）、差分検出部１２が、ＰＤ２０からの第１および第２の出力の差分波形のピークを検出する（ステップＳ３７）。そして、差分検出部１２が、差分波形のピーク出現タイミングに基づいてストライプ境界位置を検出する（ステップＳ３８）。ストライプ境界位置は、例えば、描画開始時点からピークの出現時点までの時間をクロック回路９からのクロック信号に基づいてカウントした結果から求めることができる。
　次に、差分検出部１２が、ストライプ境界位置の検出結果に基づいて、メモリ１３に格納されているストライプ境界位置情報の対応する境界位置の情報を更新する（ステップＳ３９）。
　次に、照射タイミング制御部１０が、クロックカウント値が１フレーム期間に対応する時間（フレーム終端を示す時間Ｔend）に達したか否かを判定する（ステップＳ４０）。
　ステップＳ４０で、クロックカウント値が時間Ｔendに達していない場合は、照射タイミング制御部１０によるステップＳ３２の処理が再び実行される。
　ステップＳ４０で、クロックカウント値が時間Ｔendに達した場合は、画像表示モードが終了したか否かの判定が行われる（ステップＳ４１）。画像表示モードが終了していない場合は、照射タイミング制御部１０によるステップＳ３０の処理が再び実行される。
　図１３に、画像表示モード時の照射光量、受光波形、差分波形、境界位置の関係を示す。
　図１３において、第１受光波形はＰＤ２０の受光面２０ａで受光された光量に応じた第１の出力に基づく波形である。第２受光波形はＰＤ２０の受光面２０ｂで受光された光量に応じた第２の出力に基づく波形である。差分波形は、第１受光波形および第２受光波形の差分を示す波形である。この差分波形のピーク位置はそれぞれ、蛍光体領域６１～６３と再帰反射領域６４との境界に対応する。ブラックストライプの中間位置に対応するタイミングで照射光量が変更され、各蛍光体領域６１～６３において、照射光量に応じた光量の蛍光が生じる。このような動作によれば、画像表示を行いながら、差分波形のピーク位置（ピーク出現タイミング）に基づいて、境界を特定することができる。
　本実施形態の画像表示装置においても、第１の実施形態と同様、常に、最適なタイミングで光ビームを蛍光体領域６１、６２、６３に照射することができる。また、蛍光スクリーン６上の走査方向における光ビームのスポットの位置を変調信号により周期的に前後させる必要がないので、画質や最大輝度の低下を抑制することができる。
　なお、本実施形態の画像表示装置において、ブラックストライプは、縦ストライプのものであるが、これに代えて、横ストライプのもの（横ブラックストライプ）を用いてもよい。横ブラックストライプは、縦ブラックストライプと交差または直交する。この場合は、蛍光スクリーン６上で、光ビームが横ブラックストライプを斜めに横断するような走査が行われる。受光面２０ａ、２０ｂは、再帰反射光７と交差する平面に沿って、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（または横ブラックストライプ）と交差または直交する方向と対応する方向に並べて配置される。
　（第３の実施形態）
　本実施形態の画像表示装置の基本的な構成は、第２の実施形態のものと同じであるが、ＰＤ２０および蛍光スクリーン６の構成および差分検出部１２の動作の一部が異なる。
　以下、本実施形態の画像表示装置の特徴的な構成について説明する。なお、他の部分については、第２の実施形態のものと同様であるので、ここでは、その詳細な説明は省略する。
　図１４に、本実施形態の画像表示装置にて用いるＰＤ２０の一例を示す。
　図１４を参照すると、ＰＤ２０は、方形形状のＰＤ受光面を４分割したものであって、４つの受光面２０ａ～２０ｄを有する。受光面２０ａ～２０ｄは、方形形状であって、再帰反射領域６４からの再帰反射光７と交差する平面に沿って配置されている。なお、図１４には、便宜上、再帰反射光７のスポット（点線で示す円）が示されている。
　図１５に、本実施形態の画像表示装置にて用いる蛍光スクリーン６の一部を示す。図１５に示すように、蛍光スクリーン６は、縦ブラックストライプ６０ａと、これと交差する横ブラックストライプ６０ｂとを有し、これらブラックストライプ６０ａ、６０ｂによって区画された領域が、蛍光体領域６１～６３とされている。図１５には示されていなが、ブラックストライプ６０ａ、６０ｂには、図３Ａや図３Ｂに示したような構造を有する再帰反射領域６４が形成されている。
　受光面２０ａ～２０ｄは、蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面と対向するように配置されている。蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面に垂直な方向から見た場合、受光面２０ａ、２０ｂは、縦ブラックマトリクス６０ａと交差する方向（走査方向）に沿って並べて配置されている。受光面２０ｃ、２０ｄも、縦ブラックマトリクス６０ａと交差する方向に沿って並べて配置されている。受光面２０ａ、２０ｄは、縦ブラックマトリクス６０ａの延伸方向（横ブラックマトリクス６０ｂと交差する方向）に沿って並べて配置されている。受光面２０ｂ、２０ｃも、縦ブラックマトリクス６０ａの延伸方向に沿って並べて配置されている。
　ＰＤ２０では、受光面２０ａで受光された光量に応じた第１の出力と、受光面２０ｂで受光された光量に応じた第２の出力と、受光面２０ｃで受光された光量に応じた第３の出力と、受光面２０ｄで受光された光量に応じた第４の出力とが別々に差分検出部１２へ供給される。
　レーザ走査部４０は、ＬＤ５０からの光ビームで、図１５に示した蛍光スクリーン６上を走査する。蛍光スクリーン６上では、レーザ走査部４０からの光ビームのスポット６５は、蛍光体領域６１～６３の長手方向と交差する方向（走査方向）に移動する。この走査において、スポット６５は、蛍光体領域６１～６３と縦ブラックストライプ６０ａ上の再帰反射領域６４との境界（以下、第１のストライプ境界位置と記す。）や、蛍光体領域６１～６３と横ブラックストライプ６０ｂ上の再帰反射領域６４との境界（以下、第２のストライプ境界位置と記す。）を通過する。
　差分検出部１２は、ＰＤ２０から供給される第１乃至第４の出力のうち、第１の出力に第２の出力を加えた第１の波形と第３の出力に第４の出力を加えた第１の波形との差分を示す第１の差分波形を取得する。差分検出部１２は、その第１の差分波形に基づいて、第１のストライプ境界位置を検出する。この場合、第１の差分波形のピーク位置が第１のストライプ境界位置に対応する。
　また、差分検出部１２は、ＰＤ２０から供給される第１乃至第４の出力のうち、第１の出力に第４の出力を加えた第３の波形と第２の出力に第３の出力を加えた第４の波形との差分を示す第２の差分波形を取得する。差分検出部１２は、その第２の差分波形に基づいて、第２のストライプ境界位置を検出する。この場合、第２の差分波形のピーク位置が第２のストライプ境界位置に対応する。第２のストライプ境界位置は、第２の実施形態で説明したストライプ境界位置に対応する。
　本実施形態の画像表示装置においても、第２の実施形態で説明したようなキャリブレーションと画像表示モードにおける発光タイミングの制御が行われる。
　キャリブレーションでは、差分検出部１２は、第１および第２のストライプ境界位置を検出し、これら第１および第２のストライプ境界位置に基づくストライプ境界位置情報を作成し、それをメモリ１３に格納する。
　画像表示モードでは、照射タイミング制御部１０が、メモリ１３に格納されているストライプ境界位置情報を参照して発光タイミングを制御するための照射タイミング指示信号を出力する。その他の動作（第１および第２のストライプ境界位置に基づく更新処理等）は、第２の実施形態のものと同じ手順で行われる。
　本実施形態の画像表示装置において、蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面に垂直な方向から見た場合、ＰＤ２０の受光面２０ａ～２０ｄのうち、受光面２０ｂ、２０ｄを、縦ブラックマトリクス６０ａと交差する方向に並べて配置し、受光面２０ａ、２０ｃを、その方向と直交する方向に並べて配置してもよい。
　上記の場合、差分検出部１２は、ＰＤ２０から供給される第１乃至第４の出力のうち、第１の出力と第３の出力との差分を示す第１の差分波形を取得する。差分検出部１２は、その第１の差分波形に基づいて、第１のストライプ境界位置を検出する。この場合、第１の差分波形のピーク位置が第１のストライプ境界位置に対応する。
　また、差分検出部１２は、ＰＤ２０から供給される第１乃至第４の出力のうち、第４の出力と第２の出力との差分を示す第２の差分波形を取得する。差分検出部１２は、その第２の差分波形に基づいて、第２のストライプ境界位置を検出する。この場合、第２の差分波形のピーク位置が第２のストライプ境界位置に対応する。
　また、本実施形態の画像表示装置において、蛍光スクリーン６は、図１５に示した構造に限定されない。蛍光スクリーン６は、図１５に示した構造において、横ブラックストライプ６０ｂが無いもの（図２に示した構造と同じ）であってもよい。この場合は、差分検出部１２は、ＰＤ２０から供給される第１乃至第４の出力のうち、第１の出力に第４の出力を加算した波形と第２の出力に第３の出力を加算した波形との差分を示す差分波形に基づいてストライプ境界位置を検出する。このストライプ境界位置の検出は、第１の実施形態におけるストライプ境界位置の検出と基本的に同じである。
　本実施形態の画像表示装置においても、第１の実施形態と同様、常に、最適なタイミングで光ビームを蛍光体領域６１、６２、６３に照射することができる。また、蛍光スクリーン６上の走査方向における光ビームのスポットの位置を変調信号により周期的に前後させる必要がないので、画質や最大輝度の低下を抑制することができる。
　（第４の実施形態）
　図１６は、本発明の第４の実施形態である画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
　本実施形態の画像表示装置は、図７に示したような光学系とは異なる光学系を有しており、ＰＤ２０に代えて、２つのＰＤ２１、２２を有する以外は、第２の実施形態のものと同じである。
　ＰＤ２１、２２はそれぞれ、ＰＤ２０の受光面２０ａ、２０ｂ（または第１の実施形態の画像表示装置の光検出手段２、３）に対応するものである。ＰＤ２１、２２は、再帰反射光７と交差する平面に沿って、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（または縦ブラックストライプ６０ａ）と交差または直交する方向と対応する方向に並べて配置されている。レーザ走査部４０の上面側から見た場合、ＰＤ２１、２２は、レーザ走査部４０の出射光軸の両側に配置されている。
　集光レンズ２３は、ＰＤ２１の受光面と対向する位置に配置されており、再帰反射光７の一部をＰＤ２１の受光面上に集光する。集光レンズ２４は、ＰＤ２２の受光面と対向する位置に配置されており、再帰反射光７の一部をＰＤ２２の受光面上に集光する。
　選択フィルタ２５が集光レンズ２３の入射面側に配置され、選択フィルタ２６が集光レンズ２４の入射面側に配置されている。選択フィルタ２５、２６はいずれも、再帰反射光７を透過し、再帰反射光７とは異なる波長の光（例えば、蛍光体領域６１～６３からの蛍光）を反射する特性を有する。
　ＰＤ２１、２２の出力波形およびその差分波形は、図１１および図１３に示したものと同様である。本実施形態の画像表示装置においても、第２の実施形態と同様の動作を実現することができる。
　本実施形態の画像表示装置においても、第１の実施形態と同様、常に、最適なタイミングで光ビームを蛍光体領域６１、６２、６３に照射することができる。また、蛍光スクリーン６上の走査方向における光ビームのスポットの位置を変調信号により周期的に前後させる必要がないので、画質や最大輝度の低下を抑制することができる。
　（第５の実施形態）
　図１７は、本発明の第５の実施形態である画像表示装置の構成を説明するための模式図である。
　本実施形態の画像表示装置は、図７に示したような光学系とは異なる光学系を有しており、ＰＤ２０に代えて、４つのＰＤ３１ａ～３１ｄを有する以外は、第３の実施形態のものと同じである。
　ＰＤ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄはそれぞれ、第３の実施形態の画像表示装置のＰＤ２０の受光面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対応するものである。ＰＤ３１ａ～３１ｄは、再帰反射光７と交差する平面に沿って配置されている。
　より具体的には、ＰＤ３１ａ～３１ｄは、蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面と対向するように配置されている。蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面に垂直な方向から見た場合、ＰＤ３１ａ、３１ｂは、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（または縦ブラックストライプ６０ａ）と交差または直交する方向に並べて配置されている。ＰＤ３１ｃ、３１ｄも、その境界と交差または直交する方向に並べて配置されている。ＰＤ３１ａ、３１ｄは、縦ブラックマトリクス６０ａの延伸方向に沿って並べて配置されている。ＰＤ３１ｂ、３１ｃも、縦ブラックマトリクス６０ａの延伸方向に沿って並べて配置されている。
　レーザ走査部４０の上面側から見た場合に、ＰＤ３１ａ、３１ｂは、レーザ走査部４０の出射光軸の両側に配置されている。同様に、ＰＤ３１ｃ、３１ｄも、レーザ走査部４０の出射光軸の両側に配置されている。
　集光レンズ３２ａは、ＰＤ３１ａの受光面と対向する位置に配置されており、再帰反射光７の一部をＰＤ３１ａの受光面上に集光する。集光レンズ３２ａの入射面側には、選択フィルタ３３ａが配置されている。
　集光レンズ３２ｂは、ＰＤ３１ｂの受光面と対向する位置に配置されており、再帰反射光７の一部をＰＤ３１ｂの受光面上に集光する。集光レンズ３２ｂの入射面側には、選択フィルタ３３ｂが配置されている。
　集光レンズ３２ｃは、ＰＤ３１ｃの受光面と対向する位置に配置されており、再帰反射光７の一部をＰＤ３１ｃの受光面上に集光する。集光レンズ３２ｃの入射面側には、選択フィルタ３３ｃが配置されている。
　集光レンズ３２ｄは、ＰＤ３１ｄの受光面と対向する位置に配置されており、再帰反射光７の一部をＰＤ３１ｄの受光面上に集光する。集光レンズ３２ｄの入射面側には、選択フィルタ３３ｄが配置されている。
　選択フィルタ３３ａ～３３はいずれも、再帰反射光７を透過し、再帰反射光７とは異なる波長の光（例えば、蛍光体領域６１～６３からの蛍光）を反射する特性を有する。
　本実施形態の画像表示装置においても、第３の実施形態と同様の動作を実現することができる。
　なお、本実施形態の画像表示装置において、蛍光スクリーン６の再帰反射領域６４が形成された面に垂直な方向から見た場合、ＰＤ３１ｂ、３１ｄを、蛍光体領域６１、６２、６３と再帰反射領域６４との境界（または縦ブラックストライプ６０ａ）と交差または直交する方向に並べて配置し、ＰＤ３１ａ、３１ｃを、その方向と直交する方向に並べて配置してもよい。この場合は、第３の実施形態において、受光面２０ｂ、２０ｄを上記の境界と交差または直交する方向に並べて配置し、受光面２０ａ、２０ｃをその方向と直交する方向に並べて配置した場合と同様の動作が行われる。
　また、本実施形態の画像表示装置において、蛍光スクリーン６は、図１５に示した構造に限定されない。蛍光スクリーン６は、図１５に示した構造において、横ブラックストライプ６０ｂが無いもの（図２に示した構造と同じ）であってもよい。この場合は、ＰＤ３１ａの出力にＰＤ３１ｄの出力を加算した波形とＰＤ３１ｂの出力にＰＤ３１ｃの出力を加算した波形との差分を示す差分波形に基づいてストライプ境界位置を検出する。このストライプ境界位置の検出は、第１の実施形態におけるストライプ境界位置の検出と基本的に同じである。
　本実施形態の画像表示装置においても、第１の実施形態と同様、常に、最適なタイミングで光ビームを蛍光体領域６１、６２、６３に照射することができる。また、蛍光スクリーン６上の走査方向における光ビームのスポットの位置を変調信号により周期的に前後させる必要がないので、画質や最大輝度の低下を抑制することができる。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成および動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。
　この出願は、２０１０年４月２６日に出願された日本出願特願２０１０－１００７８４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (14)

  1. 　励起光源と、
    　面内方向に周期的に配置された複数の蛍光体領域を備え、各蛍光体領域の間の領域が、入射した光をその入射方向と反対の方向に折り返す反射領域とされた蛍光スクリーンと、
    　前記励起光源からの光ビームで前記蛍光スクリーンの前記各蛍光体領域が形成された面を走査する走査手段と、
    　前記反射領域で反射された反射光を検出する第１および第２の光検出手段と、
    　前記走査手段による走査を行わせて、前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて、前記蛍光スクリーン上の前記各蛍光体領域と前記反射領域との境界を検出し、該検出した境界に基づいて、前記励起光源の発光タイミングを制御する制御手段と、を有し、
    　前記第１および第２の光検出手段は、前記反射光と交差する平面に沿って、前記蛍光スクリーンとの相対的な位置関係によって決まる、前記境界と交差する方向である第１の方向に並べて配置されている、画像表示装置。
  2. 　前記制御手段は、前記第１および第２の光検出手段の出力の差分を示す差分波形を取得し、該差分波形のピークの出現タイミングに基づいて前記境界を検出する、請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 　前記制御手段は、前記蛍光スクリーン全体に対する前記走査手段による走査を繰り返し行わせるとともに、現在の走査時に前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて検出した前記境界に基づいて、前記走査手段による次回の走査時における前記励起光源の発光タイミングを制御する、請求項１または２に記載の画像表示装置。
  4. 　メモリをさらに有し、
    　前記制御手段は、
    　前記励起光源から一定光量の励起光を出射させるとともに、前記走査手段による走査を行わせて、前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて前記境界を検出し、該検出した境界の位置情報を含む境界位置情報を前記メモリに格納し、
    　入力映像信号に応じて前記走査手段による走査を行わせるとともに、前記メモリに格納された境界位置情報に基づいて前記励起光源の発光タイミングを制御する、請求項１または２に記載の画像表示装置。
  5. 　前記制御手段は、前記入力映像信号に応じた光量の励起光を前記励起光源から出射させて、前記走査手段による走査を行わせ、前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて前記境界を検出し、該検出した境界に基づいて、前記メモリに格納された前記境界位置情報を更新する、請求項４に記載の画像表示装置。
  6. 　前記第１の光検出手段の受光面は、受光面が２分割されたフォトダイオードの一方の受光面であり、前記第２の光検出手段の受光面は、前記フォトダイオードの他方の受光面である、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  7. 　前記反射領域で反射された反射光を検出する第３および第４の光検出手段をさらに有し、
    　前記第３および第４の光検出手段は、前記平面に沿って前記第１の方向に並べて配置されており、
    　前記制御手段は、
    　前記走査手段による走査を行わせて、前記第１の光検出手段の出力を前記第２の光検出手段の出力に加えた第１の加算出力と前記第３の光検出手段の出力を前記第４の光検出手段の出力に加えた第２の加算出力との差分を示す第１の差分波形と、前記第１の光検出手段の出力を前記第４の光検出手段の出力に加えた第３の加算出力と前記第２の光検出手段の出力を前記第３の光検出手段の出力に加えた第４の加算出力との差分を示す第２の差分波形とをそれぞれ取得し、
    　前記第１の差分波形に基づいて、前記走査の方向と直交する方向における前記各蛍光体領域と前記反射領域との第１の境界を取得し、
    　前記第２の差分波形に基づいて、前記走査の方向における前記各蛍光体領域と前記反射領域との第２の境界を取得し、
    　前記第１および第２の境界に基づいて前記励起光源の発光タイミングを制御する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  8. 　前記反射領域で反射された反射光を検出する第３および第４の光検出手段をさらに有し、
    　前記第３および第４の光検出手段は、前記平面に沿って前記第１の方向と直交する方向に並べて配置されており、
    　前記制御手段は、
    　前記走査手段による走査を行わせて、前記第１の光検出手段の出力と前記第２の光検出手段の出力との差分を示す第１の差分波形と、前記第３の光検出手段の出力と前記第４の光検出手段の出力との差分を示す第２の差分波形とをそれぞれ取得し、
    　前記第１の差分波形に基づいて、前記走査の方向における前記各蛍光体領域と前記反射領域との第１の境界を取得し、
    　前記第２の差分波形に基づいて、前記走査の方向と直交する方向における前記各蛍光体領域と前記反射領域との第２の境界を取得し、
    　前記第１および第２の境界に基づいて前記励起光源の発光タイミングを制御する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  9. 　前記制御手段は、前記第１の差分波形のピーク位置に基づいて前記第１の境界を検出し、前記第２の差分波形のピーク位置に基づいて前記第２の境界を検出する、請求項７または８に記載の画像表示装置。
  10. 　前記制御手段は、前記蛍光スクリーン全体に対する前記走査手段による走査を繰り返し行わせるとともに、現在の走査時に、前記第１および第２の差分波形に基づいて検出した前記第１および第２の境界に基づいて、前記走査手段による次回の走査時における前記励起光源の発光タイミングを制御する、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  11. 　メモリをさらに有し、
    　前記制御手段は、
    　前記励起光源から一定光量の励起光を出射させるとともに、前記走査手段による走査を行わせて、前記第１および第２の差分波形から前記第１および第２の境界を取得し、該取得した第１および第２の境界の位置情報を含む境界位置情報を前記メモリに格納し、
    　入力映像信号に応じて前記走査手段による走査を行わせるとともに、前記メモリに格納された境界位置情報に基づいて前記励起光源の発光タイミングを制御する、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  12. 　前記制御手段は、前記入力映像信号に応じた光量の励起光を前記励起光源から出射させて、前記走査手段による走査を行わせ、前記第１および第２の境界を検出し、該検出した第１および第２の境界に基づいて、前記メモリに格納された前記境界位置情報を更新する、請求項１１に記載の画像表示装置。
  13. 　前記第１乃至第４の光検出手段のそれぞれの受光面が、受光面が４分割されたフォトダイオードのそれぞれの受光面より構成されている、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  14. 　面内方向に周期的に配置された複数の蛍光体領域を備え、各蛍光体領域の間の領域が、入射した光をその入射方向と反対の方向に折り返す反射領域とされた蛍光スクリーンの、前記各蛍光体領域が形成された面を、励起光源からの光ビームで走査し、
    　前記反射光と交差する平面に沿って、前記蛍光スクリーンとの相対的な位置関係によって決まる、前記各蛍光体領域と前記反射領域との境界と交差する方向である第１の方向に並べて配置された第１および第２の光検出手段を用いて、前記走査時における前記反射領域からの反射光を検出し、
    　前記第１および第２の光検出手段の出力に基づいて、前記蛍光スクリーン上の前記各蛍光体領域と前記反射領域との境界を検出し、該検出した境界に基づいて、前記励起光源の発光タイミングを制御する、発光タイミング制御方法。
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