(57)【要約】【課題】表示画像のサイズを容易に制御することが可能な投射型表示装置を提供する。【解決手段】本発明の投射型表示装置１は、画像データに基づいて光量が調整された光を射出する複数の発光素子が配列され、複数の発光素子から射出された光Ｌが表示画面Ｓに走査線ＳＬを形成するようになっており、可撓性を有する発光素子アレイを含んだ発光ユニット２と、発光素子アレイを撓ませて複数の発光素子の配列方向の発光素子アレイの曲率を制御可能な曲率制御部３と、発光素子アレイから射出された光を、表示画面Ｓ上で走査線ＳＬと交差する方向に走査させる走査部４と、を備えている。【選択図】図１
2011169989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づいて光量が調整された光を射出する複数の発光素子が配列され、前記複数の発光素子から射出された光が表示画面に走査線を形成するようになっており、可撓性を有する発光素子アレイと、
前記発光素子アレイを撓ませて前記複数の発光素子の配列方向の前記発光素子アレイの曲率を制御可能な曲率制御部と、
前記発光素子アレイから射出された光を、前記表示画面上で前記走査線と交差する方向に走査させる走査部と、
を備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記曲率制御部は、前記配列方向の前記発光素子アレイの両端部の間隔を制御することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記曲率制御部は、前記発光素子アレイが前記走査部に向かって凹となるように、前記発光素子アレイを撓ませ、
前記複数の発光素子の各々から射出された光が、前記発光素子アレイの曲率中心を通るようになっており、
前記走査部は、前記発光素子アレイの曲率中心と略一致する位置で前記発光素子アレイから射出された光を反射させて偏向させることにより該光を走査させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記曲率制御部は、前記発光素子アレイの曲率中心が固定の位置になるように、前記発光素子アレイの曲率に応じて前記発光素子アレイを移動可能になっていることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記発光素子アレイから射出された光が前記表示画面を前記交差方向に走査する幅、および前記発光素子アレイの曲率が、表示する画像のアスペクト比に基づいて制御されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記表示画面における前記交差方向の各位置で前記走査線の長さが揃うように、前記曲率制御部が前記発光素子アレイの曲率を制御す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投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、投射型表示装置の１つとしてプロジェクターが知られている。プロジェクターは、設置が容易であることや、大画面の画像を表示可能であること等の特長を有している。プロジェクターの１つとして、発光ランプ等の光源からの光をライトバルブ等により変調して画像を形成し、この画像を投射レンズによりスクリーン等に写すものがある。
【０００３】
この種のプロジェクターでは、画像を表示する期間に光源が連続的に点灯しており、表示された画像（以下、表示画像という）の画素ごとの階調はライトバルブにより制御されている。すなわち、階調を表現する上で、光源から射出された光の少なくとも一部が表示に寄与しない光になる。表示に寄与しない光は、最終的に熱損となってエネルギー効率の低下の一因になり、あるいは迷光となって表示画像のコントラスト低下の一因になる。
【０００４】
上記の不都合を解決する方法として、画素の階調値に応じて光量が調整された光を射出する発光素子が二次元的に配列された自発光型の画像形成装置により、直接的に画像を形成する方法が考えられる。しかしながら、発光ダイオード（ＬＥＤ）やエレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）等の一般的な発光素子は、電流駆動素子であるので素子の小型化が難しく、結果として投射型表示装置が大型になりやすいという問題点がある。
【０００５】
この問題点を解決する技術の１つとして、特許文献１に開示されている技術が挙げられる。特許文献１の投射型表示装置は、複数の発光素子を互いの光軸が非平行になるように１次元状に配列した光源を用いている。光源から射出された光は、発光素子の配列方向と直交する方向に偏向させられてスクリーン上を走査し、画像を表示する。このようにすれば、光の利用効率を高めることができ、また投射レンズを省くことができるので装置を小型にすることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術にあっては、次に説明するような課題がある。
発光素子にて形成されたときの画像のサイズに対する表示画像のサイズの倍率（以下、投射倍率という）に着目すると、特許文献１の技術では、発光素子の配列方向における投射倍率が、複数の発光素子から射出される光線束全体での光の発散角と、発光素子からスクリーンまでの距離とで定まる。したがって、投射倍率を変更するには、投射型表示装置を移動させることになり、投射倍率を臨機応変に変更することが難しくなる。
【０００８】
また、走査線ごとの投射倍率に着目すると、光源から射出された光がスクリーン上を走査する方向の位置によって、光源からスクリーンまでの距離が変化するので、発光素子の配列方向での投射倍率が変化してしまう。したがって、発光素子の配列方向での表示画像の寸法が配列方向の直交方向の位置ごとに変化し、表示画像に糸巻き歪を生じて画像品質が低下してしまう。糸巻き歪を補正するには、例えば画像を表示可能な領域のうちで矩形の領域のみに画像が表示されるように、表示する画像のデータを補正する手法が考えられる。この手法のみで糸巻き歪を補正すると、表示に寄与しない発光素子の分だけ解像度が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、光の利用効率の向上と装置の小型化を実現することができ、しかも表示画像のサイズを部分的にまたは全体的に容易に制御することが可能な投射型表示装置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】
【００１０】
本発明では、上記の目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の投射型表示装置は、画像データに基づいて光量が調整された光を射出する複数の発光素子が配列され、前記複数の発光素子から射出された光が表示画面に走査線を形成するようになっており、可撓性を有する発光素子アレイと、前記発光素子アレイを撓ませて前記複数の発光素子の配列方向の前記発光素子アレイの曲率を制御可能な曲率制御部と、前記発光素子アレイから射出された光を、前記表示画面上で前記走査線と交差する方向に走査させる走査部と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、発光素子アレイから射出により表示画面上に走査線が形成され、走走査線が走査部により表示画面を走査線の交差方向に走査するので、画像が表示される。発光素子の配列方向の発光素子アレイの曲率を曲率制御部により制御可能であるので、発光素子アレイから射出された光の、表示画面に入射するときの光線束全体としての発散角を制御することができる。したがって、表示画面上での走査線の長さを制御することができ、表示画像のサイズを部分的にまたは全体的に容易に制御することが可能になる。
【００１２】
複数の発光素子が、画像データに基づいて光量が調整された光を射出するので、画像の表示に寄与しない光を減らすことができ、光の利用効率を向上させることができる。また、光源から射出された光を光変調素子により変調して投射レンズにより投射するプロジェクターと比較して、投射レンズや光源と光変調素子との間に配置される各種光学部品を減らすことが可能になり、投射型表示装置の軽量化や小型化を実現することができる。
【００１３】
本発明に係る投射型表示装置は、代表的な態様として以下のような態様をとりえる。
【００１４】
前記曲率制御部は、前記配列方向の前記発光素子アレイの両端部の間隔を制御するとよい。
このようにすれば、発光素子アレイの曲率を簡易に制御することができ、曲率制御部の構成をシンプルにすることができる。
【００１５】
前記曲率制御部は、前記発光素子アレイが前記走査部に向かって凹となるように、前記発光素子アレイを撓ませ、前記複数の発光素子の各々から射出された光が、前記発光素子アレイの曲率中心を通るようになっており、前記走査部は、前記発光素子アレイの曲率中心と略一致する位置で前記発光素子アレイから射出された光を反射させて偏向させることにより該光を走査させるとよい。
【００１６】
このようにすれば、複数の発光素子から射出された光が、発光素子アレイの曲率中心に集まって反射するので、走査部を小型にすることができる。また、複数の発光素子から射出された光が走査部の略同じ位置で反射するので、複数の発光素子から射出された光が表示画面に入射する位置を高精度に制御することが可能になる。
【００１７】
前記曲率制御部は、前記発光素子アレイの曲率中心が固定の位置になるように、前記発光素子アレイの曲率に応じて前記発光素子アレイを移動可能になっているとよい。
このようにすれば、走査部の配置位置を固定することができ、発光素子アレイから射出された光が偏向する向きを高精度に制御することができるとともに、走査部を動作させる機構をシンプルな構成にすることができる。
【００１８】
前記発光素子アレイから射出された光が前記表示画面を前記交差方向に走査する幅、および前記発光素子アレイの曲率が、表示する画像のアスペクト比に基づいて制御されるとよい。
走査線が上記の交差方向にて走査する幅（以下、走査幅という）を変化させると、交差方向での表示画像のサイズが変化する。発光素子アレイの曲率を変化させることにより走査線の長さ方向での表示画像のサイズを制御可能であり、走査幅および走査線の長さを表示する画像のアスペクト比に基づいて制御するので、所望のアスペクト比の画像を所望の投射倍率で表示することができる。
【００１９】
前記表示画面における前記交差方向の各位置で前記走査線の長さが揃うように、前記曲率制御部が前記発光素子アレイの曲率を制御するとよい。
このようにすれば、走査線の長さ方向の交差方向の各位置で走査線の長さが揃えられるので、糸巻き歪等の画像歪が補正され、高品質な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の投射型表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の発光素子アレイおよび制御系の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の投射型表示装置の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】第１実施形態の曲率制御部の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は走査線の長さを変更する仕組みを示す説明図である。
【図６】第２実施形態の曲率制御部の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の投射型表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように、投射型表示装置１は、発光ユニット２、曲率制御部３、走査部４、および制御系（図３に示す）を備えている。発光ユニット２は、発光素子アレイを含んでおり、表示する画像の走査線を示す光Ｌを射出する。発光ユニット２から射出された光Ｌは、走査部４で反射する。走査部４は、反射した光Ｌの進行方向を時間的に変化させる。走査部４で反射した光Ｌは、スクリーン等の表示画面Ｓに走査線ＳＬを形成する。走査部４が光Ｌの進行方向を時間的に変化させることにより、走査線の長さ方向に交差する交差方向（以下、走査方向という）に光Ｌが表示画面Ｓ上を走査して、二次元的な画像が表示される。
【００２３】
走査制御部４１は、走査部４で反射した光Ｌが表示画面Ｓ上を走査方向に走査する幅（以下、走査幅という）を制御し、走査方向の表示画像Ｐのサイズを制御する。発光ユニット２は、可撓性を有している。曲率制御部３は、発光ユニット２を撓ませて発光ユニット２の曲率を制御する。これにより、発光ユニット２から射出された光Ｌの全体としての収束角（または発散角）が制御され、表示画面Ｓ上での走査線ＳＬの長さ、すなわち走査線の長さ方向での表示画像Ｐのサイズが制御される。
【００２４】
このように、走査方向の表示画像Ｐのサイズを制御可能であるとともに、走査方向と交差（ここでは略直交）する方向の表示画像Ｐのサイズを制御可能であるので、表示画像Ｐのアスペクト比やサイズを高い自由度で変更可能になっている。以下、投射型表示装置１の構成要素について詳しく説明する。
【００２５】
図２は、発光ユニット２および制御系５の構成を示す図である。
図２に示すように発光ユニット２は、基板２０と、基板２０の上に設けられた第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３とを含んでいる。本実施形態の第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３の各々は、複数の発光素子が一次元的に配置されたチップである。基板２０および第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３は、走査線ＳＬの長さの制御範囲に応じたたわみ角の範囲で、発光素子の配列方向に撓ませることが可能なものである。発光ユニット２のたわみ角は、投射倍率に応じて制御される。
【００２６】
第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３は、いずれも同様の構成になっているが、射出する光の波長が互いに異なっている。第１の発光素子アレイ２１は、第１の発光素子２４を含んでおり、第２の発光素子アレイ２２は第２の発光素子２５を、第３の発光素子アレイ２３は第３の発光素子２６を、それぞれ含んでいる。第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３は、発光素子の配列方向が揃うように、発光素子の配列方向の交差方向（ここでは直交方向）に並んでいる。１つの第１の発光素子２４と、１つの第２の発光素子２５と、１つの第３の発光素子２６とが一組になって、走査方向に並ぶ画素を表示するようになっている。例えば、ＸＧＡ形式（画素数が１０２４×７６８）の画像を表示可能にするためには、１０２４個または７６８個の第１の発光素子２４が配列された第１の発光素子アレイ２１を用いる。
【００２７】
第１〜第３の発光素子２４〜２６としては、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、プラズマ発光素子等を用いることができる。本実施形態の第１〜第３の発光素子２４〜２６は、いずれもレーザーダイオードにより構成されている。第１の発光素子２４は、赤色のレーザー光を基板２０の法線方向に射出し、第２の発光素子２５は緑色のレーザー光を。第３の発光素子２６は青色のレーザー光を、それぞれ基板２０の法線方向に射出する。複数の第１〜第３の発光素子２４〜２６の各々には、複数の第１〜第３の発光素子２４〜２６から射出される光の平行度を高めるコリメートレンズが、必要に応じて設けられる。
【００２８】
図１に示した走査部４は、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２４から射出された光を、表示画面Ｓ上で走査線と交差する方向に走査させることが可能なものであれば、その構成に限定されない。本実施形態の走査部４は、ガルバノミラーにより構成されている。このガルバノミラーは、回転軸４０回りに回動可能に設けられている。光Ｌに対応する走査線を表示するタイミング、およびこの走査線が表示する画像に占める位置に応じて、ガルバノミラーの偏角が時間的に変化するようになっている。ここでいう偏角は、表示画像Ｐの走査方向の中央の走査線ＳＬを表示するときのガルバノミラーの位置を回転の基準としたときに、この回転の基準からのガルバノミラーの回転角である。
【００２９】
ガルバノミラーの偏角の変化に伴う、発光ユニット２から射出された光Ｌのガルバノミラーでの入射位置の変化を減らすためには、光Ｌの全体としてのスポットが最小となる位置にガルバノミラーが配置されていればよい。ここでは、発光ユニット２の曲率中心がガルバノミラー上に位置するように、走査部４が配置されている。
【００３０】
制御系５は、色分離回路５１、画像処理回路５２、第１〜第３のドライバー５３〜５５、タイミング制御回路５６、曲率取得部５７、および走査制御部４１を有している。色分離回路５１には、表示すべきフルカラー画像の画像データが、転送クロックに同期して入力され、また水平同期信号が入力される。画像データは、一旦バッファされて、色分離回路５１により、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３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。分離された階調データは、色ごとに画像処理回路５２に入力される。
【００３１】
タイミング制御回路５６には、水平同期信号および垂直同期信号が入力される。タイミング制御回路５６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表示タイミングを規定するタイミング制御信号を生成する。タイミング制御回路５６は、生成したタイミング制御信号を画像処理回路５２および走査制御部４１に入力する。
【００３２】
画像処理回路５２は、入力された階調データにガンマ処理等の各種画像処理を施した後に、タイミング制御信号および色ごとの階調データを第１〜第３のドライバー５３〜５５に入力する。第１のドライバー５３は、第１の発光素子アレイ２１と対応しており、第２のドライバー５４は第２の発光素子アレイ２２と、第３のドライバー５５は第３の発光素子アレイ２３と、それぞれ対応している。
【００３３】
例えば、第１のドライバー５３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５３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の発光素子アレイ２１に含まれる複数の第１の発光素子２４から射出される光の光量を調整する。同様にして、第２のドライバー５４は、複数の第２の発光素子２５から射出される光の光量を調整し、第３のドライバー５５は、複数の第３の発光素子２６から射出される光の光量を調整する。このように、画像表示に必要な光量で複数の発光素子を発光させるので、ランプ光源等から射出された光を液晶ライトバルブ等により変調して画像を形成する構成と比較して、エネルギー効率を高めることができる。
【００３４】
本実施形態では、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３がずれていることにより、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３の各々から射出された光により形成される３つの走査線の位置が表示画面Ｓ上でずれることになる。入力画像の１つの走査線に対応する光として第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３の各々から射出された光が、時間的にずれて表示画面Ｓ上の略同じ位置で重なるように、第１〜第３のドライバー５３〜５５は、タイミング制御信号に基づいて第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３から射出される光の光量を調整する。
【００３５】
曲率取得部５７は、詳しくは後述するが、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３の曲率を取得して走査制御部４１に出力する。走査制御部４１は、表示する画像のアスペクト比、および第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３の曲率に基づいて走査部４のガルバノミラーを回動させる角度範囲を設定する。表示する画像のアスペクト比は、画像データから算出された値を用いてもよいし、ユーザーが入力した値を用いてもよい。走査制御部４１は、タイミング制御回路５６から入力されたタイミング制御信号に規定されたタイミングで走査線が表示されるように、上記の角度範囲でガルバノミラーの角速度を制御する。
【００３６】
例えば、ＸＧＡ形式の画像を表示する場合に、走査線の長さ方向の表示画像のサイズに対する走査方向の表示画像のサイズが３：４であることを示すデータが、アスペクト比として走査制御部に入力される。第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３の中心角が３０°であるときに、走査制御部４１は、表示画像Ｐを上記のアスペクト比にすべく、ガルバノミラーの偏角の範囲を０±２０°の角度範囲に設定する。これにより、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２３から射出された光Ｌが表示画面Ｓを走査方向に走査する走査幅が制御され、表示画像のアスペクト比が所望の値に制御される。
【００３７】
図３（ａ）は投射型表示装置１の上面図、図３（ｂ）は投射型表示装置１の側面図、図４（ａ）は、曲率制御部の平面図、図４（ｂ）は曲率制御部の正面図である。図４（ａ）、（ｂ）では、ガイド部の図示を省略している。
【００３８】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように曲率制御部３は、ガイド部３０、保持部３１、移動部３２、および固定壁３３を含んでいる。固定壁３３は、走査部４に対する相対位置が固定されているものであり、例えば投射型表示装置１の筺体の一部である。
【００３９】
ガイド部３０は、固定壁３３に固定されている。ガイド部３０は、走査部４に向かって開口したガイド溝３０１を有しており、平面視略Ｕ字型の板部材である。以下、ガイド溝３０１において、走査部４に向かう方向を延在方向（Ｘ方向）と称し、この延在方向の直交方向（Ｙ方向）を幅方向という。ガイド溝３０１は、詳しくは後述するが、走査部４から延在方向に離れるにつれて幅方向の寸法が大きくなるテーパー形状になっている。
【００４０】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように保持部３１は、基台３１０、および支持バネ３１１、３１２を含んでいる。支持バネ３１１、３１２は、基台３１０の上に立設されており、互いに対向している。支持バネ３１１、３１２は、例えば板バネにより構成され、互いに離れる方向に付勢されている。
【００４１】
発光ユニット２は、光の射出方向を走査部４に向けた姿勢で支持バネ３１１、３１２に挟まれている。保持部３１は、支持バネ３１１、３１２の対向方向がガイド溝３０１の幅方向と略同じになるように、配置されている。支持バネ３１１、３１２は、発光ユニット２を挟持する部分がガイド溝３０１に嵌めこまれている。
【００４２】
発光ユニット２は、第１の発光素子アレイ２１（第２、第３の発光素子アレイ２２、２３についても同様）における発光素子の配列方向の両端の間隔がガイド溝３０１の幅に規制されて、走査部４に向かって凹となるように撓んでいる。発光ユニット２は、第１の発光素子アレイ２１の発光素子を結ぶ線が略円弧の一部になるように、撓んでいる。この円弧の中心角をθ［°］とすると、発光ユニット２から射出される光Ｌの光線束全体としての収束角は、上記の配列方向で中心角θと略同じになり、走査部４で反射した光Ｌの発散角も中心角θと略同じになる。
【００４３】
移動部３２は、ガイド棒３２１、３２２、位置調整ネジ３２３、および付勢部３２４を含んでいる。ガイド棒３２１、３２２は、ガイド溝３０１の延在方向（Ｘ方向）に延びている。ガイド棒３２１、３２２の各々の一端側（Ｘ方向の負側）は、固定壁３３に固定されている。基台３１０を貫通してガイド孔が設けられており、ガイド棒３２１、３２２の各々の他端側（Ｘ方向の正側）は、ガイド孔に挿通されている。基台３１０は、ガイド棒３２１、３２２に沿ってガタつきなく移動させることが可能になっている。
【００４４】
位置調整ネジ３２３は、固定壁３３を貫通して設けられており、螺合部３２５および調整つまみ３２６を含んでいる。螺合部３２５は、基台３１０に設けられた螺旋溝に螺合されている。調整つまみ３２６は、投射型表示装置１の外部に露出している。付勢部３２４は、例えばつるまきバネにより構成され、基台３１０と固定壁３３との間に設けられている。調整つまみ３２６は、付勢部３２４に挿通されている。基台３１０と固定壁３３は、互いに離れる方向または近づく方向に付勢部３２４により付勢されている。
【００４５】
調整つまみ３６２を回転させると、位置調整ネジ３２３が基台３１０に対して回転することにより、基台３１０が固定壁３３に対して進退移動する。基台３１０は、付勢部３２４の付勢力によりガタつきが防止され、ガイド棒３２１、３２２に沿って移動する。基台３１０が移動すると、支持バネ３１１、３１２がガイド溝３０１の延在方向に移動する。
【００４６】
支持バネ３１１、３１２の間隔すなわち発光ユニット２の両端部の間隔は、ガイド溝３０１の幅に規制される。ガイド溝３０１の幅が延在方向で変化しているので、発光ユニット２の移動に伴って発光ユニット２の両端部の間隔が変化する。これにより、発光ユニット２の曲率が変化し、発光ユニット２から射出されて走査部４で反射した光Ｌの光線束全体としての発散角が変化する。
【００４７】
本実施形態では、発光ユニット２の移動に関らず発光ユニット２の曲率中心Ｃが走査部４の反射面に位置するように、ガイド溝３０１の形状が以下のように設定されている。図４（ａ）に示すように、発光ユニット２の曲率半径をＲとし、第１の発光素子アレイ２１（第２、第３の発光素子アレイ２２、２３も同様）において最も外側に配置されている両端の発光素子の間の円弧長をＡとする。中心角θと、曲率半径Ｒ［ｍｍ］と、円弧長Ａ［ｍｍ］の間には、下記の式（１）で表される関係式が成り立つ。円弧長Ａは、例えば発光ユニット２を撓ませていない状態での発光素子のピッチと、発光素子の数から求めることができる。
Ａ＝Ｒ×θπ／１８０  ・・・（１）
【００４８】
上記の両端の発光素子を結ぶ線と、ガイド溝３０１の延在方向（Ｘ方向）に略平行で曲率中心Ｃを通る線とを考える。これら二本の線の交点と曲率中心Ｃとの距離、すなわちガイド溝３０１の延在方向に沿って測った曲率中心Ｃから両端の発光素子までの距離をＸＬ［ｍｍ］とする。また、上記の交点から上記の両端の発光素子の片方までの距離をＹＬ［ｍｍ］とする。ＸＬは下記の式（２）で表され、ＹＬは下記の式（３）で表される。
ＸＬ＝Ｒ×ｃｏｓ（θπ／３６０）  ・・・（２）
ＹＬ＝Ｒ×ｓｉｎ（θπ／３６０）  ・・・（３）
【００４９】
上記の円弧長Ａは、発光ユニット２の設計により定まる値であり、中心角θは投射型表示装置１の設計により定まる値である。上記の式（１）から所与の中心角θに対する曲率半径Ｒが求まり、この中心角θに対するＸＬ、ＹＬについては上記の式（２）、（３）に中心角θおよび曲率半径Ｒを代入することにより求まる。求まったＸＬ、ＹＬに支持バネ３１１、３１２の寸法を加味することにより、ガイド溝３０１の形状が定まる。換言すると、曲率制御部３の基台３１０の位置を調整すると、ガイド溝３０１の形状により上記のＸＬ、ＹＬが定まり、発光ユニット２の中心角θが定まる。図２に示した曲率取得部５７は、基台３１０の位置を検出することにより中心角θを求め、曲率を示すデータとして中心角θを走査制御部４１に出力する。
【００５０】
次に、図５（ａ）、図５（ｂ）を参照しつつ、表示画像Ｐのサイズを変更する仕組みについて数値例を用いて具体的に説明する。図５（ａ）、図５（ｂ）は走査線の長さを変更する仕組みを示す説明図である。
【００５１】
ここでは、上記の円弧長Ａが１６．１８５ｍｍであるとし、表示する画像がＸＧＡ形式（アスペクト比が４：３）であるとする。図５（ａ）に示す状態では、両端の発光素子の直線距離が１６ｍｍになる位置に発光ユニット２が配置されている。この状態で、発光ユニット２の中心角θ１が略３０°になり、曲率半径Ｒ１が６１．８２ｍｍになる。走査制御部４１は、中心角（３０°）およびアスペクト比（４：３）に基づいて、走査部４の偏角の角度範囲を０±２０°の範囲に設定する。
【００５２】
図５（ａ）に示す状態から表示画像Ｐを縮小するには、発光ユニット２を走査部４から離れる方向に曲率制御部３により移動させる。ここでは、両端の発光素子の直線距離が１６．１４ｍｍになる位置まで、発光ユニット２を３１．４４ｍｍだけ移動させる。この状態で、発光ユニット２の中心角θ２が略１５°になり、曲率半径Ｒ２が３０．９１ｍｍになる。走査制御部４１は、中心角（１５°）およびアスペクト比（４：３）に基づいて、走査部４の偏角の角度範囲を０±１０°の範囲に設定する。表示画面Ｓ上での表示画像Ｐのサイズは、発光ユニット２を移動させる前と比較して走査線の長さ方向で１／２になり、また走査方向で１／２になる。このように、アスペクト比を保持しつつ表示画像Ｐのサイズを変更することができる。
【００５３】
以上のような構成の投射型表示装置１にあっては、第１〜第の３発光素子アレイ２１〜２３ごとの発光素子の配列方向で、発光ユニット２の曲率を曲率制御部３により制御可能になっている。したがって、発光ユニット２から射出された光Ｌが表示画面Ｓに入射するときの光線束全体としての発散角（中心角θ）を制御することができ、表示画面Ｓ上での走査線ＳＬの長さを制御することができる。よって、表示画像Ｐのサイズを容易に制御することが可能になり、利便性の高い投射型表示装置１にすることができる。
【００５４】
曲率制御部３が、発光素子の配列方向の発光ユニット２の両端部の間隔を制御することにより、発光ユニット２の曲率を制御するので、曲率を簡易に制御することができる。また、発光ユニット２の曲率中心Ｃが固定の位置になるように、発光ユニット２を移動させることが可能になっているので、発光ユニット２から射出された光Ｌが発光ユニット２の移動に関らず走査部４の概ね同じ位置で反射し、走査部４で反射した光Ｌが表示画面Ｓに入射する位置を高精度に制御することが可能になる。
【００５５】
なお、第１実施形態の曲率制御部３は、ガイド孔とガイド棒３２１、３２２の嵌め合いにより、ガイド孔の延在方向の直交方向で基台３１０の移動を規制しているが、嵌め合いの態様については特に限定されない。例えば、発光ユニット２を保持するガイド部材をガイド溝に嵌め合わせて、ガイド溝に沿う方向にガイド部材を移動させるものであってもよい。この場合に、ガイド溝の形状およびガイド部材の形状を、ガイド溝の底部側からその反対側に向うにつれて寸法が縮小する逆テーパー形状にすることにより、ガイド溝の延在方向以外でのガイド部材の移動を規制することができる。移動機構を動作させる力は、人力であってもよいし、電動モーターや圧電素子等による機械的な力や電気的な力であってもよい。発光ユニットを移動させる力をガイド部材に伝達するには、例えばピニオン等を用いてもよい。
【００５６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の投射型表示装置について説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、表示画面における走査方向の各位置で走査線の長さが揃うように、曲率制御部が発光素子アレイの曲率を制御する点である。
【００５７】
図６（ａ）は第２実施形態の曲率制御部の平面図、（ｂ）は曲率制御部の正面図である。
図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、第２実施形態における曲率制御部６は、基台６１、一対のガイド棒６２、固定壁６３、第１のアクチュエーター６４、第１の可動部６５、一対の支柱６６、一対の第２のアクチュエーター６７、および一対の第２の可動部６８を含んでいる。
【００５８】
基台６１は、走査部４に向かって延在する一対のガイド孔を有している。一対のガイド棒６２の各々は、一端側（Ｘ方向の負側）が固定壁６３に固定されており、他端側（Ｘ方向の正側）が一対のガイド孔に挿通されている。基台６１は、ガイド棒６２の延在方向（Ｘ方向）にガタつきを生じることなく移動させることが可能になっている。
【００５９】
第１のアクチュエーター６４は、固定壁６３に取付けられている。第１のアクチュエーター６４は、例えばピエゾ素子等の圧電素子からなり、後述する第１の可動部６５の伸縮量を１つの圧電素子で実現することが難しい場合には、２以上の圧電素子が積層された積層体を用いてもよい。第１の可動部６５は、基台６１と固定壁６３との間に設けられている。第１のアクチュエーター６４は、供給される電力に応じて第１の可動部６５を伸縮させ、基台６１と固定壁６３との間隔を変化させる。
【００６０】
一対の支柱６６は、基台６１の上に立設されており、互いに対向して配置されている。第２のアクチュエーター６７は、例えばピエゾ素子等の圧電素子からなり、支柱６６ごとに取付けられている。発光ユニット２は、第１実施形態と同様のものであり、発光素子アレイごとの発光素子の配列方向を一対の支柱６６が対向する方向と略一致させた姿勢で、一対の支柱６６に間に設けられている。
【００６１】
第２の可動部６８は、発光ユニット２と支柱６６との間に設けられている。一対の第２の可動部６８の片方の第２の可動部６８が、発光ユニット２の一端部を支持しており、もう片方の第２の可動部６８が、発光ユニット２の他端部を支持している。第２のアクチュエーター６７は、供給される電力に応じて第２の可動部６８を伸縮させる。第２の可動部６８は、支柱６６を支持として発光ユニット２の両端部を互いに近づく方向（Ｙ方向）に押圧し、発光ユニット２を撓ませることが可能になっている。
【００６２】
以上のように、第１のアクチュエーター６４により発光ユニット２と走査部４との間隔が制御可能になっており、一対の第２のアクチュエーター６７により発光ユニット２の曲率が制御可能になっている。
【００６３】
ところで、図１では表示画像Ｐを略矩形に描いているが、実際には表示画像Ｐは、走査方向の中央部が走査線の長さ方向の中央に向かって凸に湾曲した画像歪を含んでいる。この画像歪は、糸巻き歪やピンクッション歪と称されることがある。この画像歪の発生は、走査方向の外側に表示される走査線ＳＬであるほど、走査線ＳＬと走査部４との距離が長くなり、走査線ＳＬが拡大されて表示されることに起因する。
【００６４】
第２実施形態では、第１のアクチュエーター６４および第２のアクチュエーター６７が、表示画像Ｐの糸巻き歪を減らすように走査部４の偏角と同期して制御される。第２のアクチュエーター６７は、走査部４の偏角の違いによる走査線ＳＬの長さの違いを打ち消すように、発光ユニット２の曲率を制御する。すなわち、走査方向の外側に表示する走査線であるほど、この走査線を表示するときの発光ユニット２の中心角が、走査方向の中央に走査線を表示するときの発光ユニット２の中心角に対して小さくなるように、第２のアクチュエーター６７が制御される。
【００６５】
第１のアクチュエーター６４は、第２のアクチュエーター６７による発光ユニット２の曲率の変化に伴って発光ユニット２の曲率中心Ｃの位置が変化しないように、基台６１を移動させて発光ユニット２と曲率中心Ｃとの距離を変化させる。
【００６６】
ここでは、発光ユニット２の両端の発光素子を結ぶ線と発光ユニット２の曲率中心Ｃとの間の距離ＸＭが下記の式（４）を満たすように、第１のアクチュエーター６４が第１の可動部６５を伸縮させるタイミング、および第１の可動部６５の伸縮量が設定されている。式（４）において、αは走査部４の偏角を、βは偏角αが０°であるときの発光ユニットの中心角を、Ａは発光ユニット２の両端の発光素子の間の円弧長Ａを、それぞれ示す。
ＸＭ=Ａ／２×ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（βπ／３６０）×ｃｏｓ（απ／１８０)
・・・式（４）
【００６７】
また、発光ユニット２の両端の発光素子の間の距離ＹＭが下記の式（５）を満たすように、第２のアクチュエーター６７が第２の可動部６８を伸縮させるタイミング、および第２の可動部６８の伸縮量が設定されている。
ＹＭ＝ＸＭ×ｓｉｎ（απ／１８０）  ・・・式（５）
【００６８】
例えば、発光ユニット２の中心角が２４°であるとし、走査部４の偏角の範囲が０±１８°であるとする。走査部４の偏角の絶対値が最大（１８°）であるときの走査線の長さを、偏角が０°であるときの走査線の長さと略同じにするには、発光ユニット２の中心角を２３．１°にすればよい。偏角αが０°であるときの曲率半径が３８．６４ｍｍである場合に、偏角が１８°であるときの曲率半径は４０．１５ｍｍになる。したがって、偏角αが０°であるときの発光ユニット２の位置と比較して、走査部４から離れる方向に１．５１ｍｍだけ発光ユニット２を移動させることにより、発光ユニット２の曲率の変化に伴う曲率中心の位置の変化をほぼ無くすことができる。
【００６９】
以上のような構成の第２実施形態の投射型表示装置にあっては、走査方向の各位置に表示される走査線の長さが揃うように、発光ユニット２の曲率が制御されるので、表示画像Ｐの糸巻き歪を減らすことができる。したがって、表示画像Ｐが略矩形になるように画像データを補正する必要性が低くなり、表示に寄与しない発光素子の数を減らすことができるので、表示画像Ｐの解像度の低下が回避される。
【００７０】
なお、本発明の技術範囲は上記の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、第２実施形態の投射型表示装置に、第１実施形態で説明した曲率制御部３を併設して、投射倍率の変更および糸巻き歪の発生抑制を行うようにしてもよい。
【００７１】
第１、第２の実施形態では、ガルバノミラーにより走査部４を構成しているが、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２４から射出された光の進行方向を制御可能なものであれば、走査部の構成には特に限定されない。例えば、ポリゴンミラーにより走査部を構成してもよいし、例えば第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２４を担持して回転する回転ドラムにより走査部を構成してもよい。回転ドラムにより走査部を構成する場合には、回転ドラムの外側に向かって凸となるように第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２４を撓ませて、第１〜第３の発光素子アレイ２１〜２４から射出された光により表示画像を直接的に描画させればよい。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・投射型表示装置、２・・・発光ユニット、３・・・曲率制御部、
４・・・走査部、５・・・制御系、６・・・曲率制御部、２０・・・基板、
２１・・・第１の発光素子アレイ、２２・・・第２の発光素子アレイ、
２３・・・第３の発光素子アレイ、２４・・・第１の発光素子、
２５・・・第２の発光素子、２６・・・第３の発光素子、３０・・・ガイド部、
３１・・・保持部、３２・・・移動部、３３・・・固定壁、４０・・・回転軸、
４１・・・走査制御部、５１・・・色分離回路、５２・・・画像処理回路、
５３・・・第１のドライバー、５４・・・第２のドライバー、
５５・・・第３のドライバー、５６・・・タイミング制御回路、５７・・・曲率取得部、
６１・・・基台、６２・・・ガイド棒、６３・・・固定壁、
６４・・・第１のアクチュエーター、６５・・・第１の可動部、６６・・・支柱、
６７・・・第２のアクチュエーター、６８・・・第２の可動部、３０１・・・ガイド溝、
３１０・・・基台、３１１・・・支持バネ、３２１・・・ガイド棒、
３２３・・・位置調整ネジ、３２４・・・付勢部、３２５・・・螺合部、
３２６・・・調整つまみ、Ａ・・・円弧長、Ｃ・・・曲率中心、Ｌ・・・光、
Ｐ・・・表示画像、Ｒ・・・曲率半径、Ｓ・・・表示画面
【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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