(57)【要約】【課題】表示された画像の歪を容易に減らすことができるプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクターは、回転体２と、回転体２に設けられ、回転体２の回転方向に交差する方向に配列されて回転体２０の外側に向けて光を射出する複数の光源を有する、光源アレイ３ａ〜３ｃと、光源アレイ３ａ〜３ｃから射出された光を投射する投射光学系５と、を備えている。走査方向における画素の伸長が抑制され、画像の歪が低減される。表示画像ＩＭＧ２の歪の程度が、表示画像ＩＭＧ２の大きさ等の可変パラメーターの影響を受けにくくなり、表示画像に残留する歪を容易に補正することが可能になる。【選択図】図１
2011141428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
前記回転体に設けられ、前記回転体の回転方向に交差する方向に配列されて前記回転体の外側に向けて光を射出する複数の光源を有する、光源アレイと、
前記光源アレイから射出された光を投射する投射光学系と、
を備えていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記光源アレイと前記投射光学系との間の光路に、前記光源アレイから射出された光を拡散する拡散部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記光源アレイから射出されて前記投射光学系により投射される光は、前記回転体が３６°以下の角度範囲で回転する間に該光源アレイから射出されて前記拡散部に入射することを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記回転体に設けられて互いに異なる波長の光を射出する、複数の前記光源アレイを備え、
前記回転体の回転周期が、表示すべき画像のリフレッシュレートにより規定される１フレームの期間の半分以下であるとともに、前記１フレームの期間に前記複数の光源アレイの各々から光が射出される回数が２回以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記複数の光源アレイが、前記回転体の周方向を等分割する位置よりも、互いに接近して配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記回転体を貫通している貫通孔と、
前記貫通孔の内側に設けられ、前記回転体の回転により前記貫通孔の一方の開口と他方の開口とで圧力差を生じさせるフィンと、を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大画面な画像を表示可能な画像表示装置の１つとして、走査型プロジェクターが知られている。通常の走査型プロジェクターは、変調回路、レーザー光源、および走査光学系等により構成される。走査光学系は、例えば互いに異なる２方向を軸として回動可能な１つ又は２つの走査ミラーにより構成される。変調回路は、画像データに基づいて、レーザー光源の出力を管理する。走査光学系の走査ミラーは、レーザー光源から射出された光を反射させる。走査ミラーの回動に伴って、走査ミラーで反射した光がスクリーン上を２方向に走査することにより、画像が表示（描画）される。
【０００３】
近年、レーザー光源から射出された光をスクリーン上の１方向に走査させることにより画像を表示する走査型プロジェクターが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の二次元光走査装置は、一列に配列された複数の発光素子を含んだ光源部を有している。光源部は、回転体の表面に配置されており、複数の発光素子は、例えば回転体の回転軸に平行な方向に配列されている。画像の１つの走査線を構成する光は、複数の発光素子から一括して射出され、回転体の回転に伴って走査線と交差する方向に走査させられる。このようにすれば、走査ミラーが不要になるので、走査ミラーに起因する設計困難性や光学的な歪曲現象を緩和することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７―５０８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術にあっては、表示画像の品質を向上させる上で改善すべき点がある。すなわち、特許文献１では、走査方向の端側に表示される走査線であるほど画素が走査方向に伸長され、表示画像の歪を生じることによって画像品質が低下してしまう。表示画像の歪を補正する手法としては、予め画像処理を施しておくことや、光源部や回転体の制御方法を工夫すること等が考えられる。しかしながら、特許文献１では、表示画像の大きさや、プロジェクターとスクリーンとの位置関係等に応じて表示画像の歪の態様が変化するので、画像処理系や制御系が複雑になってしまう。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、表示画像の歪を容易に減らすことができ、高品質な画像を表示可能なプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明のプロジェクターは、回転体と、前記回転体に設けられ、前記回転体の回転方向に交差する方向に配列されて前記回転体の外側に向けて光を射出する複数の光源を有する、光源アレイと、前記光源アレイから射出された光を投射する投射光学系と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、光源アレイから複数の光が並んで射出され、複数の光が投射光学系により投射される。複数の光源は、回転体の回転方向と交差する方向に配列されているので、投射光学系により投射された複数の光は、回転体の回転に伴って、被投射面上で複数の光が並ぶ方向の交差方向に、被投射面上を走査する。被投射面上に複数の光が二次元的に入射することにより、画像が表示される。光源アレイから射出された光により描かれる画像を、投射光学系により拡大して表示することができるので、光源アレイから射出された光が走査させる範囲を狭めることが可能になる。これにより、走査方向における画素の伸長を低減することができ、画像の歪を低減することができる。
【０００９】
投射光学系により投射された光により表示される表示画像の外形は、この光が投射光学系に入射するときに描く領域の外形により定まる。投射光学系に入射するときに複数の光が描く領域の歪は、投射光学系と回転体との位置関係により定まるので、この位置関係に基づく固定のパラメーターで表示画像の歪を補正することができる。すなわち、表示画像の大きさや被投射面とプロジェクターとの位置関係等などの影響を受けることなく表示画像を補正することができるので、表示画像の歪を補正することが容易になる。このように、本発明のプロジェクターによれば、表示画像の歪を減らすことができ、しかも表示画像の歪を容易に補正することが可能になるので、高品質な画像を表示することができる。
【００１０】
本発明に係るプロジェクターは、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
【００１１】
前記光源アレイと前記投射光学系との間の光路に、前記光源アレイから射出された光を拡散する拡散部が設けられているとよい。
このようにすれば、拡散部に入射した光が拡散されるとともに中間像を形成し、中間像が投射光学系により投射される。投射される光は、拡散されていることにより、可干渉性が低下しているので、表示画像に可干渉性に起因するスペックルノイズを発生しにくくなり、スペックルノイズによる画像品質の低下が回避される。また、拡散された光が投射されるので、この光が人体や物体に不測に入射した場合でも、不都合を生じることが回避される。
【００１２】
前記光源アレイから射出されて前記投射光学系により投射される光は、前記回転体が３６°以下の角度範囲で回転する間に該光源アレイから射出されて前記拡散部に入射するとよい。
このようにすれば、拡散部に形成される中間像における画像の歪が１０％以下になるので、表示画像の歪が１０％以下になり、高品質な画像を表示することができる。
【００１３】
前記回転体に設けられて互いに異なる波長の光を射出する、複数の前記光源アレイを備え、前記回転体の回転周期が、表示すべき画像のリフレッシュレートにより規定される１フレームの期間の半分以下であるとともに、前記１フレームの期間に前記複数の光源アレイの各々から光が射出される回数が２回以上であるとよい。
【００１４】
このようにすれば、互いに異なる波長の光を射出する複数の光源アレイを備えているので、複数の光源アレイから射出された光が時間的に積算されて視認され、実質的に複数の色光からなる画像を表示することができる。１フレームの期間に前記複数の光源アレイの各々から光が射出される回数が２回以上であるので、例えば通常同様に１フレームに１回だけ光が射出される場合と比較して、各色の画像が切替わる間隔を短縮することができる。したがって、複数の色光が分離して視認されることが回避され、色割れによる画像品質の低下が回避される。
【００１５】
前記複数の光源アレイが、前記回転体の周方向を等分割する位置よりも、互いに接近して配置されているとよい。
このようにすれば、各色の画像が切替わる間隔を短縮することができ、色割れによる画像品質の低下が回避される。
【００１６】
前記回転体を貫通している貫通孔と、前記貫通孔の内側に設けられ、前記回転体の回転により前記貫通孔の一方の開口と他方の開口とで圧力差を生じさせるフィンと、を有しているとよい。
回転体が回転すると、フィンが貫通孔の一方の開口と他方の開口とで圧力差を生じさせ、この圧力差により貫通孔に外気が流通して、回転体が放熱される。したがって、回転体に設けられている光源アレイの熱が放熱され、光源アレイの過熱による出力の不安定化等を回避することができる。また、画像を表示させる動作を利用して回転体を放熱することができ、光源アレイを放熱するための構造を減らすことが可能になる。複数の光源アレイが互いに接近して配置されていると、通常であれば隣り合う光源アレイが互いの熱の影響を受けやすくなる。しかしながら、上述にように光源アレイを効果的に放熱することができるので、光源アレイの熱による不都合を回避可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成を示す斜視模式図である。
【図２】プロジェクターの構成要素の配置図である。
【図３】光源アレイの概略構成を示す斜視模式図である。
【図４】制御系の構成例を示すブロック図である。
【図５】複数の光源アレイの描画タイミングの示すタイミングチャートである。
【図６】（ａ）は、光源アレイから射出される光による画素高さの説明図、（ｂ）は回転ドラムの回転角に対する画素高さを示すグラフである。
【図７】表示画像の歪の比較を示す、（ａ）は説明図、（ｂ）はグラフである。
【図８】（ａ）、（ｂ）は第１、第２の画像補正方法を示す説明図である。
【図９】第２実施形態における回転体の概略構成を示す斜視模式図である。
【図１０】（ａ）は第３実施形態における構成要素の配置図、（ｂ）は描画タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００１９】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のプロジェクター１の概略構成を示す斜視模式図、図２は、プロジェクター１の構成要素の平面配置図、図３は、光源アレイの概略構成を示す斜視模式図、図４は制御系６の構成を示すブロック図である。
【００２０】
プロジェクター１は、回転ドラム（回転体）２、複数の光源アレイ３、拡散部４、投射光学系５、および制御系６（図４に示す）を備えている。複数の光源アレイ３は、射出する光の波長が互いに異なっている。プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。複数の光源アレイ３は、回転ドラム２とともに回転しつつ、拡散部４に向けて光Ｌを射出する。制御系は、回転ドラム２の回転角や、複数の光源アレイ３の点灯タイミング、複数の光源アレイ３から射出される光Ｌの強度を制御する。
【００２１】
１つの光源アレイ３（例えば第１の光源アレイ３ａ）から射出された光Ｌは、拡散部４に入射して拡散され、拡散部４上に走査線ＳＬ１を形成する。回転ドラム２の回転に伴って、光Ｌが拡散部４上を走査して、中間像ＩＭＧ１を形成する。拡散部４から射出された光Ｌは、投射光学系５によりスクリーン等の被投射面Ｓに投射され、被投射面Ｓに走査線ＳＬ２を形成する。光Ｌは、表示画像ＩＭＧ２に応じた明るさに変化しつつ、回転ドラム２の回転に伴って、走査方向Ｄに被投射面Ｓを走査する。走査方向Ｄは、走査線ＳＬ２において画素が並ぶ方向に交差する方向である。
【００２２】
これにより、中間像ＩＭＧ１に対応する表示画像ＩＭＧ２が、被投射面Ｓに表示される。第２の光源アレイ３ｂ、第３の光源アレイ３ｃから射出された光についても同様に、被投射面Ｓに画像を表示する。複数の光源アレイ３から射出された光により、複数色の表示画像ＩＭＧ２が時間順次で表示される。複数色の表示画像ＩＭＧ２が時間的に積算されて視認されることにより、実質的にフルカラーの画像が表示される。
【００２３】
次に、プロジェクター１の構成要素について詳しく説明する。
回転ドラム２は、外形が略円柱状のものであり、回転中心軸２０を中心として周方向に回転可能になっている。回転ドラム２には、ドラムモーター（図４参照）６６が接続されており、ドラムモーター６６は、回転ドラム２を回転させる。回転ドラム２の回転速度や回転角は、制御系６により制御される。
【００２４】
回転ドラム２の回転周期は、表示画像ＩＭＧ２の１フレームの期間の長さに基づいて設定される。１フレームの期間の長さは、表示画像ＩＭＧ２のリフレッシュレートの逆数になっている。例えば、リフレッシュレートが６０Ｈｚである場合に、１フレームの期間は１／６０秒となる。ここでは、回転ドラム２の回転周期が、１フレームの期間の長さの半分（１／１２０秒）に設定されている。
【００２５】
複数の光源アレイ３は、回転ドラム２の表面に設けられており、回転ドラム２の外側に向けて光を射出する。ここでは、１つの光源アレイ３が配置されている位置と回転中心軸２０とを通る径方向に、この光源アレイ３から光Ｌが射出される。本実施形態では、複数の光源アレイ３として、赤色レーザー光を射出する第１の光源アレイ３ａ、青色レーザー光を射出する第２の光源アレイ３ｂ、および緑色レーザー光を射出する第３の光源アレイ３ｃが設けられている。
【００２６】
複数の光源アレイ３は、いずれも同様の構成になっている。複数の光源アレイ３を代表して、第１の光源アレイ３ａの構成について説明する。図４に示すように第１の光源アレイ３ａは、略一列に配列された複数の光源３０により構成されている。光源３０は、一本の走査線に含まれる画素と１対１の対応で設けられている。例えば、一本の走査線に含まれる画素数が１９２０個である画像を表示可能なプロジェクターを構成するには、１９２０個以上の光源３０が配列された光源アレイを用いる。光源３０のピッチｄ１は、表示画像ＩＭＧ２の画素ピッチに応じて設定され、例えば５〜１５μｍ（ここでは８．５μｍ）程度である。
【００２７】
光源３０は、例えば端面発光レーザー素子や面発光レーザー素子等のレーザー素子、ＬＥＤ等の固体光源により構成される。ここでは、同一のレーザー基板に形成された複数のレーザー素子によって複数の光源３０が構成されており、複数の光源３０が一体化されている。光源３０は、活性領域３１、共通電極３２、および駆動電極３３を有している。共通電極３２は、複数の光源３０で共通になっている。活性領域３１および駆動電極３３は、光源３０ごとに設けられている。活性領域３１は、駆動電極と共通電極とに挟まれている。
【００２８】
本実施形態の光源３０は、端面発光レーザー素子により構成されている。駆動電極３３と共通電極３２との間に電力が供給されると、活性領域３１に光を生じる。この光は、駆動電極３３と共通電極３２とが向かい合う方向と交差する方向に伝播するととともにレーザー発振する。発生したレーザー光は光Ｌとして活性領域３１の端面から射出される。光源３０のレーザー素子には、必要に応じて外部共振器や波長変換素子が併設される。例えば、緑色レーザー光を射出する光源を構成する場合には、赤外レーザー光を射出するレーザー素子に波長変換素子等を組合せた光源が用いられる。
【００２９】
ここでは、光源３０ごとにコリメートレンズ３４が設けられている。活性領域３１から射出された光Ｌは、コリメートレンズ３４に入射して平行度が高められる。コリメートレンズ３４は、拡散部４に入射するときの光Ｌが所望のスポットサイズやスポット形状になるように、その形状や屈折率等が設計されている。
【００３０】
図１の説明に戻り、本実施形態の複数の光源アレイ３は、光源３０の配列方向が回転ドラム２の回転中心軸２０と略平行になるように設けられている。すなわち、光源３０の配列方向は、回転ドラム２の回転方向（回転ドラム２の周方向）と交差する方向になっている。複数の光源アレイ３は、回転ドラム２の周方向に等間隔で並んでいる。すなわち、第１の光源アレイ３ａの設置位置を通る回転ドラムの径方向は、第２の光源アレイ３ｂの設置位置を通る回転ドラムの径方向と１２０°の角度をなしている。同様に、第２、第３の光源アレイ３ｂ、３ｃの設置位置に対応する径方向も、１２０°の角度をなしている。
【００３１】
一般に、プロジェクターは、画像を表示するときに顕著な発熱を生じる。以下、発熱量について、具体的な数値例を挙げて説明する。プロジェクター１の光量が３０００ルーメン程度であるとすると、光エネルギーは１０Ｗａｔｔ程度となる。複数の光源アレイ３での発光効率を３３％程度と見積もると、複数の光源アレイ３での総損失は２０Ｗａｔｔ程度であり、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃごとの損失は７Ｗａｔｔ程度である。第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃが等間隔で配置されており、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃの間隔が最大化されている。したがって、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃの各々で発生した熱が、他の光源アレイに伝わりにくくなり、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃが過熱することが回避される。
【００３２】
拡散部４は、光を拡散するものである。拡散部４は、例えば拡散粒子が分散された透明基板からなる拡散板や、透明基板の表面にランダムな凹凸が形成された拡散板、ＣＧＨ等の回折光学素子等により構成される。拡散部４としては、透過散乱型と反射散乱型のいずれを用いてもよい。本実施形態の拡散部４は、透過散乱型の拡散板により構成されている。拡散部４に入射した光Ｌは、拡散されるとともに中間像ＩＭＧ１を形成する。実際には、光Ｌが拡散部４上を走査することにより、１つの表示画像ＩＭＧ２に対応する中間像ＩＭＧ１は時間順次で形成され、表示画像ＩＭＧ２は時間順次で描画される。回転ドラム２の回転速度は、表示画像ＩＭＧ２の描画過程が認識されない程度の高速に設定されている。
【００３３】
ここでは、複数の光源アレイ３から射出された光Ｌが、直接的に拡散部４に入射して、光Ｌが描く領域と略等倍の中間像ＩＭＧ１が形成される。すなわち、中間像ＩＭＧ１における走査線ＳＬ１の長さは、複数の光源３０が配列されている領域の配列方向の長さと略一致している。なお、回転ドラム２と拡散部４との間の光路にレンズ等の光学素子を配置することにより、光Ｌが描く領域が拡大あるいは縮小された後に、中間像が形成されるようになっていてもよい。拡散部４を設けることにより、反射ミラーを使った超短投射型のプロジェクターを実現することも可能になる。
【００３４】
拡散部４から射出された光Ｌは、拡散部４に入射する前と比較して、拡散角が広げられており、可干渉性（コヒーレンス）が低下している。したがって、表示画像ＩＭＧ２に光Ｌの可干渉性に起因するスペックルノイズを生じることが回避され、スペックルノイズによる画像品質の低下が回避される。また、拡散部４から射出された光Ｌは、拡散角が広げられているので、物体や人体（例えば目）等に不測に入射した場合でも焦点を結ぶことが回避され、物体や人体にダメージを与えることが回避される。可干渉性を低下させる効果を高めるには、拡散部４を光Ｌの光路と直交する面内で揺動させること等が有効である。
【００３５】
投射光学系５は、複数のレンズ（図示略）等により構成され、入射前の光Ｌの描く領域が射出後に所定の倍率で変化するように、光Ｌを投射するものである。投射光学系５としては、通常のプロジェクターと同様のものを用いることができ、ズーム機能やフォーカス機能を有するものを用いてもよい。投射光学系５のＦナンバーは、拡散部４から射出された光Ｌの拡散角に応じて設定される。投射光学系５のバックフォーカスに拡散部４が位置するように、投射光学系５と拡散部４との相対位置が設定される。
【００３６】
投射光学系５として、通常のプロジェクターと同様なものを使う場合には、中間像ＩＭＧ１のサイズは、通常のプロジェクター用の空間光変調素子により形成される像のサイズと同程度であるとよい。液晶ライトバルブ等の空間光変調素子における画素ピッチは、通常は５〜１５μｍ程度である。例えば、表示する表示画像ＩＭＧ２の形式がＨＤ（画素数が１９２０×１０８０）である場合に、中間像ＩＭＧ１の画素ピッチを８．５μｍとすると中間像ＩＭＧ１のサイズは１６．３ｍｍ×９．２ｍｍ程度である。
【００３７】
通常のプロジェクター用の空間変調素子により形成される像と、中間像ＩＭＧ１の画素ピッチを揃えるには、光源アレイ３の光源３０のピッチを５〜１５μｍ程度に設定することになる。複数の光源３０は、同一のレーザー基板に形成された複数のレーザー素子により構成されている。したがって、個別に形成したレーザー素子を集積して光源アレイを構成する場合と比較して、複数の光源３０を狭ピッチ化することが容易になり、光源アレイの製造コストを下げることができる。
【００３８】
図４に示すように、制御系６は、色分離回路６１、タイミング制御回路６２、データ転送回路６３、第１のドライバー６４ａ、第２のドライバー６４ｂ、第３のドライバー６４ｃ、回転ドラム制御回路６５、ドラムモーター６６、および回転ドラム位置センサー６７を有している。色分離回路６１には、表示すべきフルカラー画像の映像データが、転送クロックに同期して入力され、また水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力される。映像データは、一旦バッファされて、色分離回路６１により、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃが担当する色ごとの階調値を示す階調データに分離される。
【００３９】
分離された階調データは、色ごとにデータ転送回路６３により、第１〜第３のドライバー６４ａ〜６４ｃに入力される。第１〜第３のドライバー６４ａ〜６４ｃは、例えば回転ドラム２に設けられている。第１のドライバー６４ａは、第１の光源アレイ３ａと対応しており、第２のドライバー６４ｂは第２の光源アレイ３ｂと、第３のドライバー６４ｃは第３の光源アレイ３ｃと、それぞれ対応している。
【００４０】
ドラムモーター６６は、回転ドラム２を回転させ、回転ドラム位置センサー６７は、回転ドラム２の回転角を検出する。回転ドラム位置センサー６７の検出結果を示す信号は、回転ドラム制御回路６５に入力される。この信号に基づいて、回転ドラム制御回路６５は、可変値または固定値として設定された角速度で回転ドラム２が回転するように、ドラムモーター６６を制御する。タイミング制御回路６２には、水平同期信号ＨＳＹＮＣ、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、および回転ドラム位置センサー６７の検出結果を示す信号が入力される。タイミング制御回路６２は、入力された信号に基づいて、表示される画像を構成する走査線ごとの描画タイミングを規定するタイミング制御信号を生成する。タイミング制御信号は、データ転送回路６３により、第１〜第３のドライバー６４ａ〜６４ｃに入力される。
【００４１】
例えば、第１のドライバー６４ａには、赤用の階調データとタイミング制御信号とが入力される。１つの走査線に着目すると、この走査線を表示するタイミングはタイミング制御信号に規定されており、この走査線に含まれる画素の階調値は階調データに規定されている。第１のドライバー６４ａは、この走査線が表示されるタイミングで、この走査線に含まれる画素が所定の階調値になるように、第１の光源アレイ３ａに含まれる複数の光源３０の各々の出力を調整する。同様にして、第２のドライバー６４ｂは、第２の光源アレイ３ｂの出力を調整し、第３のドライバー６４ｃは、第３の光源アレイ３ｃの出力を調整する。
【００４２】
図５は、複数の光源アレイ３の描画タイミングの例を示すタイミングチャートである。図５には、リフレッシュレートを６０Ｈｚとし、連続する２つのフレームについて描画タイミングを示している。図５に示す実施例１は、１フレームの期間にリフレッシュレートの倍速で２回描画を行う例であり、実施例２は、１フレームの期間にリフレッシュレートの等倍で１回描画を行う。
【００４３】
まず、実施例２について説明する。第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃが等間隔に並んでいるので、回転ドラム２の回転に伴って、赤、青、緑の画像を描画するタイミングが順次廻ってくる。ここでは、回転ドラム２の半径を１０ｍｍとし、回転ドラム２の回転中心軸２０から拡散部４までの距離を２０ｍｍとする。また、ＨＤ形式の画像を表示し、１０８０個の画素が並ぶ方向を走査方向とする。
【００４４】
このような条件で、１フレームの期間において１つの光源アレイ３が点灯する期間（ここでは、点灯期間という）は、回転ドラム２が略２６度回転する期間に相当し、実時間では約１．２ｍｓである。例えば、図５中で赤描画時間の立ち上がっている時間が１．２ｍｓである。１フレームの期間の長さ（ここでは略１６．７ｍｓ）を３色で均等に分割すると、各色の表示期間は５．６ｍｓ程度になる。
【００４５】
このように、各色の点灯期間の長さは、各色の表示期間の長さよりも短くなる。例えば、実施例１では各色の表示期間の２２％程度になる。同一の明るさを得るために、１フレームの期間の長さに占める点灯期間の長さの割合を小さくするということは、点灯期間の長さを短くしつつ、光強度のピーク値を大きくすることになる。光源３０から階調値に応じた出力のレーザー光を射出させるときに、光源３０に供給する駆動電流としては、階調値に応じた電流値と、レーザー発振を生じさせるのに必要な閾値電流というオフセット成分が必要である。点灯期間の長さを短縮しつつ光強度を増すことにより、駆動電流に占める閾値電流の割合が低下するので、電力対光量の効率が向上する。
【００４６】
ところで、互いに波長が異なる色光による画像を時分割で表示する画像表示方法では、各色で描画する時刻が異なるので、視線移動の速度によっては画像のエッジ部分が色着いて視認されることがある。この現象は、色割れと称され、画像品質の低下の一因となる。色割れを生じにくくするには、描画速度を高めるとよい。図５中の実施例１では、１フレームの期間にリフレッシュレートの２倍速で２回描画を行っている。すなわち、１フレームの期間に、赤、青、緑、赤、青、緑というように各色の点灯期間が２回ずつ含まれている。各色の１回あたりの点灯期間の長さ、例えば赤描画時間の立ち上がっている時間は０．６ｍｓである。実施例１では、実施例２よりも描画速度を高めているので、例えば赤の点灯期間から次の青の点灯期間までの時間が短縮され、赤色の画像が青色の画像に切替わる過程が視認されにくくなるので、色割れを生じにくくなる。
【００４７】
走査型プロジェクターとしては、光源から射出されたレーザー光をガルバノミラーの回動により走査させる方式のものが知られている。この方式では、走査方向の一方の走査と他方の走査で、ガルバノミラーの回動方向を反転させて制御する必要がある。また、帰線期間を短くするため等の理由により、ガルバノミラーの回動速度を、一方の走査と他方の走査とで変えて制御することもある。このような方式では、ガルバノミラーの制御方法が複雑であること等に起因して、描画時のガルバノミラーの回動速度を増すことが難しく、描画速度を高めることが難しい。
【００４８】
色割れを生じにくくする上で、どの程度の描画速度にすれば良いかは、装置の性能仕様に依存して任意性があるが、例えばリフレッシュレートの４倍速にする場合を考える。本発明を適用したプロジェクターでは、各色の１回あたりの点灯期間の長さが０．３ｍｓになり、走査線ＳＬ２ごとの描画時間は０．２８μｓ程度になる。この程度の時間スケールで光源の点灯消灯を制御することは、通常の電気回路により実現可能であるので、本発明を適用したプロジェクターでは、描画速度を向上させることが十分に可能であることが分かる。このように、第１実施形態のプロジェクター１にあっては、描画速度を増すことが容易であり、色割れを生じにくくすることが容易である。
【００４９】
次に、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）を参照しつつ、表示画像ＩＭＧ２の歪について説明する。
【００５０】
図６（ａ）は、光源アレイから射出される光による画素高さの説明図である。
図６（ａ）において、符号Ｂは回転ドラム２の回転中心軸２０および投射光学系５の光軸を含む基準面を示し、符号Ｐは、投射光学系５の光軸５０（図７（ａ）参照）に直交する検査面を示す。検査面Ｐは、例えば拡散部４において光源アレイ３から光Ｌが入射する面や、被投射面Ｓである。符号ΔＺは、回転中心軸２０から検査面Ｐまでの距離を示す。
【００５１】
符号θは、第１の光源アレイ３ａが、基準面Ｂに沿って光を射出するときの第１の光源アレイ３ａの位置を基準位置Ｒ１として、基準位置Ｒ１から反時計回りに設定した回転ドラム２の回転角を示す。すなわち、θ＝０°であるときに、第１の光源アレイ３ａから射出される光Ｌは、走査方向の略中心の走査線を描画する。
【００５２】
符号ｄθは、回転角θのときに光源アレイ３から射出される光Ｌθが１本の走査線ＳＬ２を描画する間に回転ドラム２が回転角の変化量を示す。
符号θｍは、表示する画像の端の走査線を描画するときの回転ドラム２の回転角（最大振れ角という）である。すなわち、最大振れ角θｍを２倍すると、１つの光源アレイにより単色の画像全体が描画される間の回転角の変位になる。符号ｄＨは、回転角θのときに描画される１本の検査面Ｐにおける画素高さ（走査方向の画素の寸法）を示す。ｄＨとｄθとの間には、下記の式（１）に示す関係が成り立つ。
ｄＨ＝ΔＺ／（ＣＯＳθ）２×ｄθ  ・・・（１）
【００５３】
図６（ｂ）は回転ドラムの回転角に対する画素高さを示すグラフである。図６（ｂ）のグラフにおいて、縦軸は式（１）においてθ＝０のときの画素高さｄＨで標準化した画素高さを示し、横軸は回転ドラム２の回転角θを示す。図６（ｂ）に示すように、回転角が増加するにつれて画素高さが増加する。表示画像の走査方向Ｄの端に位置する走査線ＳＬ２において、最も画素高さが大きくなっている。画素高さが大きくなるほど、画素が走査方向Ｄに伸長されていることになり、表示画像の歪が顕著になることを意味する。図６（ｂ）のグラフから、最大振れ角θｍが１８°以下であれば、画素高さの最大値が１．１以下になることが分かる。画素高さが１．１以下であれば、画像品質が確保される程度に表示画像の歪が抑制される。
【００５４】
図７（ａ）は、表示画像の歪の説明図、図７（ｂ）は、実施例３と比較例１とで表示画像の歪の比較を示すグラフである。図７（ｂ）のグラフにおいて、縦軸は、公称高さで標準化した画素高さを示し、横軸は、走査線ごとに振られた番号である走査線番号を示す。公称高さは、複数の走査線で走査方向Ｄの幅が均等であるとしたときの、走査線の幅（画素高さ）である。走査線番号は、走査方向の起点に位置する走査線の走査線番号を０として、走査方向に並ぶ走査線に順に振られている。画素高さは、走査方向Ｄの中心に対して両側が対称になる。図７（ｂ）には、走査方向Ｄの中心に対する片側のみを示している。
【００５５】
ここでは、回転ドラム２の半径ｒが１０ｍｍ、回転中心軸２０から拡散部４までの距離ｄ２が２０ｍｍ、被投射面Ｓと回転中心軸２０との距離ｄ３が５２ｃｍであるとする。表示される画像は、ＨＤ形式であり、一本の走査線に含まれる画素数（光源３０の数）が１９２０、走査方向Ｄに並ぶ画素数（走査線の数）が１０８０個であるとする。被投射面Ｓ上での表示画像のサイズは、対角が５０インチであり、表示画像の走査方向Ｄの寸法ｄ４が略７６ｃｍであるとする。
【００５６】
仮に投射光学系５を設けないで、複数の光源アレイ３から射出された光により直接的に画像を表示させる場合（以下、比較例１という）に、最大振れ角θｍであるθ２は３６°程度になる。
一方で、本発明を適用したプロジェクター１では、投射光学系５により中間像ＩＭＧ１を例えば拡大投射して、表示画像ＩＭＧ２が得られるので、最大振れ角θｍは拡散部４に形成される中間像ＩＭＧ１の大きさにより定まり、最大振れ角θｍであるθ１は１３°程度になる。
【００５７】
図７（ｂ）に示すように、比較例１では標準化した画素高さの最大値が１．３３程度になっているのに対して、実施例３では標準化した画素高さの最大値が１．０４程度になっている。このことから、投射光学系５を設けたことにより、表示画像の歪が格段に低減されることが分かる。なお、実施例３では、比較例１よりも格段に小さいものの、表示画像の歪が残留している。表示画像の歪は、例えば下記の方法により補正することができる。
【００５８】
図８（ａ）は、第１の画像補正方法において、回転角θに対する回転ドラム２の回転速度（角速度ω）を示すグラフである。
第１の画像補正方法は、回転ドラム２の回転速度を回転角に応じて制御する方法である。図８（ａ）に示すように本例では、回転角θが下記の式（２）に示す範囲内であるときに角速度を変化させている。式（２）においてαは、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃから射出される光が、投射光学系５の光軸５０と略平行になるときの回転ドラム２の回転角、すなわち０°、１２０°、２４０°である。
α−θｍ≦θ≦α＋θｍ  ・・・式（２）
【００５９】
式（２）に示す範囲は、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃにより画像が描画される期間での回転角θの範囲である。画像を描画していないときの回転角θにおける角速度は、任意に設定され、ここでは一定値に設定されている。ここでは、式（２）に示す範囲内で、下記の式（３）を満たすように角速度ωを変化させている。式（５）におけるω０は、θ＝αにおける角速度である。
ω＝ω０／ＣＯＳ２（θ−α）  ・・・式（３）
【００６０】
式（２）に示す範囲（例えばα＝０°）において、画像を補正しないときの回転角θにおける画素高さは、式（１）で示したようにθ＝０°の時の画素高さの１／（ＣＯＳθ）２倍になる。一方、画像を補正するときには、回転角θにおいて、角速度が１／（ＣＯＳθ）２倍になり、一本の走査線ＳＬ２を描画する時間が（ＣＯＳθ）２倍になる。したがって、回転角θにおける画素高さが（ＣＯＳθ）２倍に補正され、式（２）に示す範囲での画素高さが、θ＝０°のときの画素高さに揃えられる。
【００６１】
ところで、投射光学系５を備えていない構成に対して、第１の画像法制方法を適用する場合を考える。この構成において、被投射面Ｓ上での表示画像の大きさを変更するには、描画を行うときの回転ドラムの回転角度の範囲等を変更する必要がある。すなわち、画像を補正するための回転速度のプロファイルを、表示画像の大きさに応じて用意する必要があり、回転ドラム制御回路の複雑化を招いてしまう。
【００６２】
一方、本発明を適用したプロジェクター１では、表示画像ＩＭＧ２の歪が、拡散部４における中間像ＩＭＧ１の歪により定まり、中間像ＩＭＧ１の歪は回転ドラム２と拡散部４との相対位置、すなわち固定のパラメーターにより定まる。したがって、中間像ＩＭＧ１の歪を補正するように回転速度のプロファイルを用意しておけば、表示画像ＩＭＧ２の大きさに関らず表示画像ＩＭＧ２の歪を補正することができる。よって、回転ドラム制御回路６５を容易に構成することができ、表示画像ＩＭＧ２の歪を容易に補正可能になる。
【００６３】
なお、拡散部４が設けられていない構成を採用する場合には、回転ドラム２と投射光学系５との相対位置により、表示画像を補正するための回転速度のプロファイルを定めることができるので、上記の理由により表示画像の歪を容易に補正可能になる。
【００６４】
図８（ｂ）は、第２の画像補正方法において、描画する走査線の走査線番号に対する発光アレイの点灯期間の長さを示すグラフである。走査線番号は、回転ドラム２の回転角と１対１で対応しており、図８（ｂ）には回転ドラム２の回転角を参照用に併記している。
例えばＨＤ形式の画像を表示する場合には、図中のＮが１０７９になる。
【００６５】
第２の画像補正方法は、回転ドラム２の回転速度を略一定に保持しておき、走査線番号（回転ドラム２の回転角）に応じて、光源アレイの点灯期間の長さを変化させる方法である。図８（ｂ）に示すように点灯期間の長さは、第１〜第３の光源アレイ３ａ〜３ｃから射出される光が、投射光学系５の光軸５０と略平行になるときの回転ドラム２の回転角α（例えば０°）、で最大値になり、回転角αから正負両側に離れるほど単調に減少している。ここでは、下記の式（４）を満たすように点灯期間の長さを変化させている。式（４）におけるＴ０は、θ＝αにおける点灯期間の長さである。図８（ｂ）中の破線Ｆは、式（４）に対応する曲線である。
Ｔ＝Ｔ０×ＣＯＳ２（θ−α）  ・・・式（４）
【００６６】
第１の画像補正方法で説明したように、画像を補正しないときの回転角θにおける画素高さは、θ＝α°の時の画素高さの１／ＣＯＳ２（θ−α）倍になる。第２の画像補正方法により画像を補正すると、回転角θにおいて点灯時間の長さＴが、θ＝α°の時と比較してＣＯＳ２（θ−α）倍になる。したがって、回転角θにおける画素高さがＣＯＳ２（θ−α）倍に補正され、式（２）に示す範囲での画素高さがθ＝α°の時の画素高さに揃えられる。
【００６７】
第２の画像補正方法を適用する場合にも、中間像ＩＭＧ１の歪を補正するように点灯時間の長さを設定しておけば、表示画像ＩＭＧ２の大きさに関らず表示画像ＩＭＧ２の歪を補正することができる。よって、固定のパラメーターに基づいてタイミング制御回路６２等を容易に構成することができ、表示画像ＩＭＧ２の歪を容易に補正可能になる。
なお、拡散部４と回転ドラム２の回転中心軸２０の距離を大きくするほど、画素高さの変化は小さくなる。したがって、画素高さの変化が許容値以下になるように、拡散部４と回転中心軸２０の距離を設定すれば、画像を補正する必要性が低くなる。
【００６８】
以上のような構成の第１実施形態のプロジェクター１にあっては、中間像ＩＭＧ１を拡大する機能の一部または全部を投射光学系５に担当させているので、表示画像ＩＭＧ２に比較して中間像ＩＭＧ１を小さくすることができる。したがって、１つの光源アレイ３から射出された光Ｌが、画像を表示するときに拡散部４上を走査する走査範囲を狭めることが可能になり、画像を描画するときの光Ｌの偏向角の変化幅を狭めることができる。よって、走査方向の両端側で画素が走査方向Ｄに伸長される程度を抑制することができ、表示画像ＩＭＧ２の歪を減らすことができる。
【００６９】
また、投射光学系５により投射される像は形状が保存されるので、表示画像ＩＭＧ２の外形は、投射光学系５に入射するときに光源アレイ３から射出された光Ｌが描く領域、例えば拡散部４での中間像ＩＭＧ１の外形により定まる。表示すべき画像と比較したときの中間像ＩＭＧ１の歪は、投射光学系５と回転ドラム２との位置関係により定まるので、表示画像ＩＭＧ２の歪がプロジェクター１と被投射面Ｓとの相対位置や表示画像ＩＭＧ２の大きさに影響されにくくなる。
【００７０】
すなわち、投射光学系５と回転ドラム２との位置関係（固定のパラメーター）に基づいて中間像ＩＭＧ１の歪を補正すれば、表示画像ＩＭＧ２の歪を補正することができる。このように、固定のパラメーターにより表示画像ＩＭＧ２を補正することができるので、表示画像ＩＭＧ２の歪を補正することが容易になる。例えば、表示画像の大きさを変更した場合でも、変更前と同じ画像補正を行うことにより、表示画像の歪を補正することもできる。
【００７１】
以上のように、本発明を適用したプロジェクター１によれば、表示画像ＩＭＧ２の歪を減らすことができ、しかも表示画像ＩＭＧ２の歪を容易に補正することが可能になるので、高品質な画像を表示することができる。
【００７２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、回転体に貫通孔が設けられており、貫通孔の内側にフィンが設けられている点である。
【００７３】
図９は、第２実施形態における回転ドラム２Ｂの概略構成を示す斜視模式図である。
図９に示すように、回転ドラム２Ｂは、略円筒状のドラム本体２１を主体として構成されている。ドラム本体２１の外壁２１ａには、第１実施形態と同様の光源アレイ３（図示略）が設けられる。ドラム本体２１を軸方向に貫通して、貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２の内壁２２ａには、フィン２３が固定されている。フィン２３は、例えば翼形状のものであり、回転ドラム２Ｂの回転に伴ってフィン２３の両面間に圧力差を生じさせる。貫通孔２２の一方の開口の縁部には、配線２４が設けられている。
【００７４】
配線２４は、電源７に接続された配線７０から、電磁誘導により非接触に電力を受け取り、この電力を光源アレイ３に供給する。貫通孔２２の他方の開口の略中央には、回転シャフト２５が設けられている。回転シャフト２５の一端はドラムモーター６６が接続されている。回転シャフト２５の他端は、接続部材２６により内壁２２ａと固定されている。
【００７５】
このような構成の第２実施形態のプロジェクターにおいて、画像を表示しているときに光源アレイ３は上述したように発熱している。画像を表示すべく回転ドラム２Ｂを回転させると、光源アレイ３が外気Ｇに対して相対速度をもって接触ことにより、光源アレイ３がドラム本体２１の外側で放熱される。
【００７６】
また、フィン２３が回転ドラム２Ｂに同伴して回転することにより、フィン２３の両面間に圧力差を生じる。この圧力差により、貫通孔２２の一方の開口側と他方の開口側とで圧力差を生じる。すると、この圧力差により外気Ｇが、貫通孔２２の一方の開口から流入し、貫通孔２２の内側を通って他方の開口から流出する。光源アレイ３の熱の一部は、ドラム本体２１に伝熱している。貫通孔２２の内側に流通する外気Ｇによりドラム本体２１が放熱されることにより、光源アレイ３はドラム本体２１の内側から間接的に放熱される。
【００７７】
このように、光源アレイ３を効果的に放熱することができ、光源アレイ３の発光特性を安定化することや、光源アレイ３の発光効率を向上させること、光源アレイ３を長寿命にすること等ができる。また、画像を表示する動作を利用して、光源アレイ３を放熱することができるので、光源アレイ３を放熱するための機構を簡略化ないしは省略することができ、プロジェクター１の装置構成をシンプルにすることができる。
【００７８】
なお、データ転送回路６３から出力される信号を、配線７０から供給される電力に重畳して、第１〜第３のドライバー６４ａ〜６４ｃに伝送することも可能である。
【００７９】
［第３実施形態］
次に、図１０（ａ）、１０（ｂ）を参照しつつ、第３実施形態のプロジェクターについて説明する。図１０（ａ）は、第３実施形態のプロジェクター１Ｃの概略構成を示す平面図、図１０（ｂ）は、描画タイミングを示すタイミングチャートである。
【００８０】
図１０（ａ）に示すように、プロジェクター１Ｃは、第２実施形態で説明した回転ドラム２Ｂ、第１実施形態と同様の複数の光源アレイ３、拡散部４、投射光学系５、および制御系（図示略）を備えている。第３実施形態が第１、第２実施形態と異なる点は、複数の光源アレイ３が、回転ドラム２Ｂの周方向を等分割する位置よりも、互いに接近して配置されている点である。
【００８１】
図１０（ｂ）に示すように本実施形態では、１フレームの期間にリフレッシュレートの倍速で、２回描画を行うようになっている。複数の光源アレイ３が、接近して配置されていることにより、第１の光源アレイ３ａにより赤画像が描画された後、第２の光源アレイ３ｂにより青画像が描画されるまでの時間が短縮される。同様に、第２の光源アレイ３ｂにより青画像が描画された後、第３の光源アレイ３ｃにより緑画像が描画されるまでの時間が短縮される。したがって、異なる色の画像が切替る過程を視認されにくくなり、色割れを生じにくくなるので、高品質の画像を表示することができる。
【００８２】
ところで、複数の光源アレイ３を接近させて配置すると、複数の光源アレイ３が互いに熱の影響を受けやすくなると考えられる。特に第２の光源アレイ３ｂは、第１、第３の光源アレイ３ａ、３ｃに挟まれて配置されているので、第１、第３の光源アレイ３ａ、３ｃよりも高温になるおそれがある。しかしながら、回転ドラム２Ｂを採用することにより、第２実施形態で説明したように複数の光源アレイ３を効果的に放熱することができ、熱による不都合を回避しつつ高品質の画像を表示することが可能になる。
【００８３】
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、単色光を射出する光源アレイが１つだけ設けられている構成であってもよいし、複数の光源アレイに、略同一の波長の光を射出する光源アレイが２以上含まれていてもよい。
【００８４】
回転ドラム２の回転中心軸２０に対して非平行な方向に複数の光源３０が並ぶように、光源アレイを配置してもよい。例えば、回転ドラム２の外周面に光源アレイを螺旋状に沿わせて配置してもよい。このようにすれば、光源アレイにおける光源３０のピッチに対して、複数の光源３０から射出される光（光線）のピッチが狭くなる。したがって、表示画像における画素のピッチを狭めることができ、表示画像の解像度を高めることが可能になる。また、表示画像の画素のピッチを保持しつつ、光源アレイにおける光源３０のピッチを広げることができ、装置コストを下げることが可能になる。
【００８５】
前記実施形態では、走査線に含まれる画素数が、走査方向に並ぶ画素数よりも多い例を説明しているが、走査線に含まれる画素数が、走査方向に並ぶ画素数以下であってもよい。例えば、１つの光源アレイに含まれる光源の数が１０８０である構成とし、この光源アレイにより１９２０本の走査線を描画することにより、ＨＤ形式の画像を表示することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１、１Ｃ・・・プロジェクター、２、２Ｂ・・・回転ドラム（回転体）、
３・・・光源アレイ、３ａ〜３ｃ・・・第１〜第３の光源アレイ（光源アレイ）、
４・・・拡散部、５・・・投射光学系、６・・・制御系、７・・・電源、
２０・・・回転中心軸、２１・・・ドラム本体、２１ａ・・・外壁、
２２・・・貫通孔、２２ａ・・・内壁、２３・・・フィン、２４・・・配線、
２５・・・回転シャフト、２６・・・接続部材、３０・・・光源、３１・・・活性領域、
３２・・・共通電極、３３・・・駆動電極、３４・・・コリメートレンズ、
５０・・・投射光学系の光軸、６１・・・色分離回路、６２・・・タイミング制御回路、
６３・・・データ転送回路、６４ａ〜６４ｃ・・・第１〜第３のドライバー、
６５・・・回転ドラム制御回路、６６・・・ドラムモーター、
６７・・・回転ドラム位置センサー、７０・・・配線、
Ｂ・・・基準面、Ｄ・・・走査方向、Ｆ・・・破線、Ｇ・・・外気、Ｌ・・・光、
Ｐ・・・検査面、Ｒ１・・・基準位置、Ｓ・・・被投射面、ｄ１・・・ピッチ、
ｄ２、ｄ３・・・距離、ｄ４・・・寸法、ｄＨ・・・画素高さ、
ＳＬ１、ＳＬ２・・・走査線、ＩＭＧ１・・・中間像、ＩＭＧ２・・・表示画像、
ＨＳＹＮＣ・・・水平同期信号、ＶＳＹＮＣ・・・垂直同期信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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