(57)【要約】  走査組み立て品（４０２、４０８）は、複数の光放射器（Ｇ１〜Ｇ１０）を含む放射器アレイ（４０４）を有する。各光放射器（Ｇ１〜Ｇ１０）は対応する画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を生成し、走査組み立て品（４０２、４０８）は複数の重複する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）内で画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を走査する。隣接する画像表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）の重複部は混合ゾーン（ＢＺ）を構成し、走査組み立て品（４０２、４０８）は混合ゾーン（ＢＺ）内の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の位置の関数として、画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を変調できる。所定の混合ゾーン（ＢＺ）に対するこの変調は、第一画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を線形的に増大させた強度であっても、線形的に減少させた強度であってもよい。  【選択図】  図４
2008507734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を生成するように動作可能な走査組み立て品（４０２、４０８）であって、表示される画像の一部に対応する複数の重複する表示領域（Ｚ１〜Ｚ１０）を介して、画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を走査するように動作可能であり、複数の重複する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）の対応する一つを介して、各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を走査する際に動作可能であり、表示される画像の関数として、および対応する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）内の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の位置の関数として、画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を変調する走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項２】
各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）が対応する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）を走査し、隣接する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１）が重複して混合ゾーン（ＢＺ）を規制し、対応する混合ゾーン（ＢＺ）内の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の一部の関数として、各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を変調する請求項１記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項３】
二つの画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）が各混合ゾーン（ＢＺ）を走査し、各混合ゾーン（ＢＺ）内で混合アルゴリズムに従って、対応する第一画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度と、対応する第二画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を調整する請求項２記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項４】
各混合ゾーン（ＢＺ）に対して、混合アルゴリズムが対応する第一画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を直線的に減少させる請求項３記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項５】
さらに、複数の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を生成するように動作可能な光放射器アレイ（４０４）を有し、光放射器アレイ（４０４）が各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を生成するように動作可能な複数の光放射器グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）を有し、各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）からの画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を調整して視野（４１０）の一部を走査し、各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）が少なくとも一つの他のグループ（Ｇ１〜Ｇ１０）に隣接配置され、緑の画像ビーム（１０００、１００２）を生成するように動作可能な少なくとも二つの緑の光放射器（ＧＲ１〜ＧＲ２０）と、赤の画像ビーム（１００４）を生成するように動作可能な赤の光放射器（Ｒ１〜Ｒ１０）と、青の画像ビーム（１００６）を生成するように動作可能な青の光放射器（Ｂ１〜Ｂ１０）を有し、各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）に対して、緑（１０００、１００２）、赤（１００４）、および青（１００６）の画像ビームが、グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）によって生成される画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を全体として構成する請求項１記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項６】
グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）を互いに隣接配置して一列のグループを構成し、各グループ内で、グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）の第一サブカラム部内に二つの緑の光放射器（ＧＲ１〜ＧＲ２０）を互いに隣接配置し、グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）の第二サブカラム部内に赤（Ｒ１〜Ｒ１０）と青（Ｂ１〜Ｂ１０）の光放射器を互いに隣接配置し、各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）の第一および第二サブカラム部を隣接する各グループの第一および第二サブカラム部と位置合わせし、緑の光放射器（ＧＲ１〜ＧＲ２０）の第一連続サブカラムと、赤（Ｒ１〜Ｒ１０）および青（Ｂ１〜Ｂ１０）の光放射器の第二連続サブカラムを構成した請求項５記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項７】
第二連続サブカラム内に赤（Ｒ１〜Ｒ１０）と青（Ｂ１〜Ｂ１０）の光放射器を交互に隣接配置した請求項６記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項８】
各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）に対して、第二連続サブカラム内の赤の光放射器（Ｒ１〜Ｒ１０）を第一連続サブカラム内の緑の光放射器（ＧＲ１〜ＧＲ２０）の一つと位置合わせし、第二連続サブカラム内の青の光放射器（Ｂ１〜Ｂ１０）を第一連続サブカラム内の他の緑の光放射器（ＧＲ１〜ＧＲ２０）と位置合わせした請求項７記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項９】
各光放射器（ＧＲ１〜ＧＲ２０、Ｒ１〜Ｒ１０、Ｂ１〜Ｂ１０）が、ＳＥＬＥＤを有する請求項８記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【請求項１０】
観察光学系（１７１４）と、
画像生成器（１７０４〜１７１０、１７１６〜１７２０）を有する画像表示システム（１７００）であって、
前記画像生成器が、
複数の画像ビーム（１７０７ａ〜ｊ）を生成するように動作可能なビーム生成器（１７０２）と、
観察光学系（１７１４）上の複数の重複する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）を介して、複数の画像ビーム（１７０７ａ〜ｊ）を走査するように動作可能な走査光学系（１７１２）を有し、複数の重複する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）の対応する一つを介して、各画像ビーム（１７０７ａ〜ｊ）を走査する際に動作可能であり、観察光学系（１７１４）上に表示される画像の関数、および対応する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）内の画像ビーム（１７０７ａ〜ｊ）の位置の関数として、画像ビーム（１７０７ａ〜ｊ）の強度を変調する画像表示システム（１７００）。
【請求項１１】
観察光学系（１７１４）が、投射画面を有する請求項１０記載の画像表示システム（１７００）。
【請求項１２】
ビーム生成器（１７０２）が光放射器の複数のグループ（Ｇ１〜Ｇ１０）を有し、各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）が対応する画像ビーム（４０６ａ〜ｊ、１７０７ａ〜ｊ）を生成するように動作可能な請求項１０記載の画像表示システム（１７００）。
【請求項１３】
光放射器の各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）が複数の発光ダイオード（１２００）を有し、各発光ダイオード（１２００）が個々のビームを生成するように動作可能であり、各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）内の発光ダイオードからの個々のビームが、グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）用の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ、１７０７ａ〜ｊ）に全体として対応する請求項１２記載の画像表示システム（１７００）。
【請求項１４】
各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）内の発光ダイオード（１２００）が、二つの緑のＳＥＬＥＤ、一つの赤のＳＥＬＥＤ、および一つの青のＳＥＬＥＤを有する請求項１３記載の画像表示システム（１７００）。
【請求項１５】
各グループ（Ｇ１〜Ｇ１０）に対して、赤のＳＥＬＥＤと青のＳＥＬＥＤを第一列内に交互に配置し、緑のＳＥＬＥＤを隣接する第二列内に交互に配置し、第一列内の赤と青のＳＥＬＥＤを第二列内の緑のＳＥＬＥＤに対してオフセットさせる請求項１３記載の画像表示システム（１７００）。
【請求項１６】
画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の走査方法であって、
複数の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を生成し、
複数の重複する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）内で画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）を走査し、全体として視野（４１０）を構成することを含む方法。
【請求項１７】
隣接する表示ゾーンの重複部が混合ゾーン（ＢＺ）を構成し、走査する動作がさらに混合ゾーン（ＢＺ）内の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の位置の関数として、対応する混合ゾーン（ＢＺ）内の各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を変調することを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
所定の混合ゾーン（ＢＺ）内で、対応する第一画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を直線的に減少させる請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
さらに、
第一方向（Ｙ）と第二方向（Ｘ）内で複数の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）をスイープすることによって、走査画像用の画素（Ｐ０，０〜Ｐｎ，ｍ）を生成し、各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）をスイープさせて走査画像の一部に対して画素（Ｐ０，０〜Ｐｎ，ｍ）を生成し、
各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）に対して、走査画像に基づいて原画像の画素（ＰＩＣＴ）から、走査画像の対応する部分の各画素（Ｐ０，０〜Ｐｎ，ｍ）用の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を補間し、
各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）に対して、第一方向（Ｙ）の画像ビームの位置の関数として、画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の補間強度を調整する請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
走査画像の各部が第一方向（Ｙ）内に関連した上側（ＺＨ）および下側（ＺＬ）閾値を有し、各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）に対して画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の補間強度を調整することが、
第一方向（Ｙ）内の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の位置を決定し、
決定した位置が上側（ＺＨ）および下側（ＺＬ）閾値より大きいかまたは小さい混合閾値（ＢＺ）内であれば、混合アルゴリズム（Ｂｃｏｅ）に従って、第一方向（Ｙ）内のビーム（４０６ａ〜ｊ）の位置の関数として補間強度を調整し、
決定した位置が上側（ＺＨ）閾値−混合閾値（ＢＺ）より小さいか、下側（ＺＬ）閾値＋混合閾値（ＢＺ）より大きい場合、強度を変化させないことによって補間強度を調整し、
決定した位置が上側（ＺＨ）閾値＋混合閾値（ＢＺ）より大きいか、下側（ＺＬ）閾値−混合閾値（ＢＺ）より小さい場合、強度を０にすることによって補間強度を調整することを含む請求項９記載の方法。
【請求項２１】
複数の画像ビームを生成するように動作可能で、複数の重複する表示ゾーン内で画像ビームを走査するように動作可能な走査組み立て品。
【請求項２２】
各画像ビームが対応する表示ゾーンを走査し、隣接する表示ゾーンが重複して混合ゾーンを規制し、対応する混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、各画像ビームの強度を変調する請求項２１記載の走査組み立て品。
【請求項２３】
二つの画像ビームが各混合ゾーンを走査し、各混合ゾーン内で混合アルゴリズムに従って、対応する第一画像ビームの強度と、対応する第二画像ビームの強度を調整する請求項２２記載の走査組み立て品。
【請求項２４】
各混合ゾーンに対して、混合アルゴリズムが対応する第一画像ビームの強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビームの強度を直線的に減少させる請求項２３記載の走査組み立て品。
【請求項２５】
垂直方向および水平方向で画像ビームを走査するように動作可能で、対応する表示ゾーン内の各画像ビームの垂直位置の関数として、各画像ビームの強度を変調する請求項２１記載の走査組み立て品。
【請求項２６】
水平方向で正弦的に双方向に、垂直方向で双方向にほぼ直線的に各画像ビームを走査する請求項２５記載の走査組み立て品。
【請求項２７】
水平方向および垂直方向の両方で、正弦的に双方向に各画像ビームを走査する請求項２５記載の走査組み立て品。
【請求項２８】
複数の光放射器を含む放射器アレイを有し、各光放射器が対応する画像ビームを生成するように動作可能な走査組み立て品であって、複数の重複する表示ゾーン内で画像ビームを走査するように動作可能で全体として視野を構成する走査組み立て品。
【請求項２９】
各画像ビームが視野内の対応する表示ゾーンを走査し、隣接する表示ゾーンが重複して混合ゾーンを規制し、対応する混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、各画像ビームの強度を変調する請求項２８記載の走査組み立て品。
【請求項３０】
所定の混合ゾーン内で対応する第一画像ビームの強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビームの強度を直線的に減少させる請求項２９記載の走査組み立て品。
【請求項３１】
放射器アレイ内の各光放射器が、発光ダイオードのグループを有する請求項２８記載の走査組み立て品。
【請求項３２】
発光ダイオードの各グループが、二つの緑のＳＥＬＥＤ、一つの赤のＳＥＬＥＤ、および一つの青のＳＥＬＥＤを有する請求項３１記載の走査組み立て品。
【請求項３３】
垂直方向および水平方向で、各画像ビームを走査するように動作可能な請求項２９記載の走査組み立て品。
【請求項３４】
視野が、画像ビームを走査する画面に対応する請求項２９記載の走査組み立て品。
【請求項３５】
複数の画像ビームを生成するように動作可能で、対応する表示ゾーンと少なくとも一つの対応する混合ゾーンを介して各画像ビームを走査するように動作可能で、さらに対応する各混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、各画像ビームの強度を調整するように動作可能な走査組み立て品。
【請求項３６】
同じ方法で、それらの対応する混合ゾーン内で全ての画像ビームの強度を調整する請求項３５記載の走査組み立て品。
【請求項３７】
二つの画像ビームが各混合ゾーンを走査し、各混合ゾーン内で混合アルゴリズムに従って、対応する第一画像ビームの強度と、対応する第二画像ビームの強度を調整する請求項３５記載の走査組み立て品。
【請求項３８】
各混合ゾーンに対して、混合アルゴリズムが対応する第一画像ビームの強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビームの強度を直線的に減少させる請求項３７記載の走査組み立て品。
【請求項３９】
各画像ビームに対する強度が、次式によって定義される混合係数Ｂｃｏｅと初期の強度を乗算することによって与えられ、
2008507734.tif 000004
ここで、ＢＺが各混合ゾーンの垂直方向の高さであり、ＺＬが対応する表示ゾーンの低い点であり、ＺＨが対応する表示ゾーンの高い点であり、Ｙが表示ゾーン内の画像ビームの垂直位置を示す請求項３８記載の走査組み立て品。
【請求項４０】
垂直方向および水平方向で、各画像ビームを走査するように動作可能な請求項３８記載の走査組み立て品。
【請求項４１】
複数の画像ビームを生成するように動作可能なビーム生成器と、
複数の重複する表示ゾーン内で、画像ビームを走査するように動作可能な走査組み立て品を有する画像生成器。
【請求項４２】
画像生成器が光放射器の複数のグループを有し、各グループが対応する画像ビームを生成するように動作可能な請求項４１記載の画像生成器。
【請求項４３】
光放射器の各グループが複数の発光ダイオードを有し、各発光ダイオードが個々のビームを生成するように動作可能であり、グループ内の発光ダイオードからの個々の光が全体としてそのグループの画像ビームに対応する請求項４２記載の画像生成器。
【請求項４４】
各グループの発光ダイオードが、二つの緑のＳＥＬＥＤ、一つの赤のＳＥＬＥＤ、および一つの青のＳＥＬＥＤを有する請求項４３記載の画像生成器。
【請求項４５】
走査組み立て品が対応する表示ゾーンを介して各画像ビームを走査し、隣接する表示ゾーンが重複して混合ゾーンを規制し、前記走査組み立て品が対応する混合ゾーン内の各画像ビームの位置の指示を提供し、ビーム生成器が混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、各画像ビームの強度を変調する請求項４２記載の画像生成器。
【請求項４６】
二つの画像ビームが各混合ゾーンを走査し、各混合ゾーン内で混合アルゴリズムに従って、対応する第一画像ビームの強度と対応する第二画像ビームの強度を調整する請求項４５記載の画像生成器。
【請求項４７】
各混合ゾーンに対して、混合アルゴリズムが対応する第一画像ビームの強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビームの強度を直線的に減少させる請求項４６記載の画像生成器。
【請求項４８】
走査組み立て品が垂直方向および水平方向で各画像ビームを走査するように動作可能であり、各画像ビームの垂直位置の指示を提供し、ビーム生成器が対応する表示ゾーン内の各画像ビームの垂直位置の関数として、各画像ビームの強度を変調する請求項４２記載の画像生成器。
【請求項４９】
表示画面と、
画像生成器を有する画像表示システムであって、
前記画像生成器が、
複数の画像ビームを生成するように動作可能なビーム生成器と、
表示画面上の複数の重複する表示ゾーン内で画像ビームを走査するように動作可能な走査組み立て品を有する画像表示システム。
【請求項５０】
ビーム生成器が光放射器の複数のグループを有し、各グループが対応する画像ビームを生成するように動作可能な請求項４９記載の画像表示システム。
【請求項５１】
光放射器の各グループが複数のレーザダイオードを有し、各レーザダイオードが個々のビームを生成するように動作可能であり、グループ内のレーザダイオードからの個々のビームが全体としてそのグループの画像ビームに対応する請求項５０記載の画像表示システム。
【請求項５２】
光放射器の各グループが複数の発光ダイオードを有し、各発光ダイオードが個々のビームを生成するように動作可能であり、グループ内の発光ダイオードからの個々のビームが全体としてそのグループの画像ビームに対応する請求項４９記載の画像表示システム。
【請求項５３】
各グループの発光ダイオードが、二つの緑のＳＥＬＥＤ、一つの赤のＳＥＬＥＤ、および一つの青のＳＥＬＥＤを有する請求項５２記載の画像表示システム。
【請求項５４】
走査組み立て品が対応する表示ゾーンを介して各画像ビームを走査し、隣接する表示ゾーンが重複して混合ゾーンを規制し、前記走査組み立て品が対応する混合ゾーン内の各画像ビームの位置の指示を提供し、ビーム生成器が混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、各画像ビームの強度を変調する請求項４９記載の画像表示システム。
【請求項５５】
複数の画像ビームを生成するように動作可能な光放射器アレイであって、各画像ビームを生成するように動作可能な複数の光放射器のグループを有し、各グループからの画像ビームを調整して視野の一部を走査し、各グループを少なくとも一つの他のグループに隣接配置し、緑の画像ビームを生成するように動作可能な少なくとも二つの緑の光放射器と、赤の画像ビームを生成するように動作可能な赤の光放射器と、青の画像ビームを生成するように動作可能な青の光放射器を有し、各グループ毎に、緑、赤、および青の画像ビームが全体としてそのグループによって生成される画像ビームを形成する光放射器アレイ。
【請求項５６】
グループを互いに隣接配置してグループの列を構成し、各グループ内で、そのグループの第一サブカラム部内に二つの緑の光放射器を互いに隣接配置し、そのグループの第二サブカラム部内に赤と青の光放射器を互いに隣接配置し、各グループの第一および第二サブカラム部を、隣接する各グループの第一および第二サブカラム部と位置合わせして、緑の光放射器の第一連続サブカラムと、赤および青の光放射器の第二連続サブカラムを構成した請求項５５記載の光放射器アレイ。
【請求項５７】
第二連続サブカラム内に、赤と青の光放射器を交互に隣接配置した請求項５６記載の光放射器アレイ。
【請求項５８】
各グループ毎に、第二連続サブカラム内の赤の光放射器を第一連続サブカラム内の緑の光放射器の一つと位置合わせし、第二連続サブカラム内の青の光放射器を第一連続サブカラム内の他の緑の光放射器と位置合わせした請求項５７記載の光放射器アレイ。
【請求項５９】
各グループ毎に、第二連続サブカラム内の赤と青の光放射器を、第一連続サブカラム内の緑の光放射器に対してオフセットさせる請求項５８記載の光放射器アレイ。
【請求項６０】
寸法Ｌを備えたほぼ正方形の基板内に各光放射器を形成し、第一連続サブカラム内の赤と青の基板を、第二連続サブカラム内の緑の基板に対して、ほぼＬ／２だけオフセットさせる請求項５８記載の光放射器アレイ。
【請求項６１】
さらに、第二連続サブカラムの端部に配置した追加の赤または青の光放射器を有する請求項６０記載の光放射器アレイ。
【請求項６２】
各光放射器が、ＳＥＬＥＤを有する請求項５５記載の光放射器アレイ。
【請求項６３】
画像ビームの走査方法であって、
複数の画像ビームを生成し、
対応する表示ゾーンを介して各画像ビームを走査し、
混合ゾーンを介して各画像ビームを走査し、
混合ゾーン内の画像ビームの位置に関数として各画像ビームの強度を調整することを含む方法。
【請求項６４】
混合ゾーンを介して各画像ビームを走査することが、対応する混合ゾーンを介して第一および第二画像ビームを走査することを含み、混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、各画像ビームの強度を調整することが、混合アルゴリズムに従って、第一および第二画像ビームの強度を調整することを含む請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
少なくとも一つの混合ゾーン用の混合アルゴリズムが、混合ゾーン内の画像ビームの垂直位置の関数として、対応する第一画像ビームの強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビームの強度を直線的に減少させる請求項６４記載の方法。
【請求項６６】
走査する動作が、各画像ビームを水平方向で正弦的に双方向に、垂直方向で双方向にほぼ直線的に走査することを含む請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
走査する動作が、各画像ビームを水平方向および垂直方向の両方で、正弦的に双方向に走査することを含む請求項６５記載の方法。
【請求項６８】
画像ビームの走査方法であって、
複数の画像ビームを生成し、
複数の重複する表示ゾーン内で画像ビームを走査し、全体として視野を形成することを含む方法。
【請求項６９】
隣接する表示ゾーンの重複部が混合ゾーンを形成し、走査する動作がさらに混合ゾーン内の画像ビームの位置の関数として、対応する混合ゾーン内の各画像ビームの強度を変調することを含む請求項６８記載の方法。
【請求項７０】
所定の混合ゾーン内で、対応する第一画像ビームの強度を直線的に増大させ、対応する第二画像ビームの強度を直線的に減少させる請求項６９記載の方法。
【請求項７１】
走査する動作が、垂直方向および水平方向で各画像ビームを走査することを含む請求項７０記載の方法。
【請求項７２】
走査画像を生成する方法であって、
第一方向および第二方向で複数の画像ビームをスイープすることによって、走査画像用の画素を生成し、走査画像の一部の画素を生成するために各画像ビームをスイープし、
各画像ビーム毎に、走査画像に基づいて、原画像の画素から走査画像の対応する部分内の各画素に対して画像ビームの強度を補間し、
各画像ビーム毎に、第一方向の画像ビームの位置の関数として、画像ビームの補間強度を調整することを含む方法。
【請求項７３】
第一方向が垂直方向を有し、第二方向が水平方向を有する請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
走査画像の各部が第一方向の関連した上側および下側閾値を有し、各画素毎に画像ビームの補間強度を調整することが、
第一方向の画像ビームの位置を決定し、
決定した位置が上側および下側閾値より大きいかまたは小さい混合閾値内であれば、混合アルゴリズムに従って、第一方向内のビームの位置の関数として補間強度を調整し、
決定した位置が上側閾値−混合閾値より小さいか、下側閾値＋混合閾値より大きい場合、強度を変化させないことによって補間強度を調整し、
決定した位置が上側閾値＋混合閾値より大きいか、下側閾値−混合閾値より小さい場合、強度を０にすることによって補間強度を調整することを含む請求項７３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、米国仮特許出願番号６０／５９０，３９１、出願日２００４年７月２１日、および米国特許出願１１／００３，１２８、出願日２００４年１２月３日の優先権を主張し、これらは参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
テレビジョン受像機等の電子画像生成器は、画面全体に電磁画像ビームを電子的にスイープすることによって、表示画面上に視認可能な画像、または一連の視認可能なビデオ画像を走査する。例えば、一つのテレビジョン受像機では画像ビームは電子ビームであり、コイルが磁界または電界を生成しビームをスイープする。光学的画像生成器も同様であるが、ただし、それは視野全体に光ビームをスイープすることによって視認可能な画像を走査する。網膜表示装置の場合、光学的画像生成器は観察者の網膜上で視認可能な画像を走査する。投射表示システムの場合、光学的画像生成器は画面上で光ビームを走査し、視認可能にする。
【０００３】
図１は既存の光学的画像表示システム１０の概略図であり、光学的画像生成器１２と表示画面１４を有する。画像生成器１２は光ビーム１８を生成するためのビーム生成器１６と、ビームを用いて画面１４上で画像を走査するための走査組み立て品２０を有する。システム１０が網膜表示装置である場合、走査組み立て品２０は観察者の網膜（図示せず）上で画像を走査する。走査組み立て品２０は反射体２２を有し、反射体２２は回転アーム２４ａと２４ｂおよび回転アーム２６ａと２６ｂの各々の周りで、水平（Ｘ）および垂直（Ｙ）方向に前後に同時に回転させる。前後に回転することによって、反射体２２は二次元（Ｘ−Ｙ）パターンにビーム１８をスイープし、画面１４（または網膜）上に画像を生成する。走査組み立て品２０は反射体２２を回転させ、その瞬間的な回転位置を監視するための他の部品および回路（図示せず）を有し、その位置はビーム１８が画面１４に衝突する瞬間的な位置に比例している。図示していない別の実装形態では、走査組み立て品２０は二つの反射体を有し、一方が水平（Ｘ）方向にビームをスイープし、他方が垂直（Ｙ）方向にビームをスイープすることができる。システム１０と同様の光学的画像表示システムは、Ｇｅｒｈａｒｄなどの米国特許番号６，１４０，９７９、発明の名称「ピンチ、タイミングおよび歪み補正を備えた走査表示装置」、およびＦｕｒｎｅｓｓなどの米国特許番号５，４６７，１０４、発明の名称「仮想網膜表示装置」内で開示され、各々参照によって組み込まれる。
【０００４】
図１〜３を参照しながら、ラスタ走査の光学的画像表示システム１０の動作を議論する。図１では、画像生成器１２は最初の画素位置Ｘ＝０、Ｙ＝０から最後の画素位置Ｘ＝ｎ、Ｙ＝ｍまで画像を走査し、ここでｎは画像の水平（Ｘ）方向の画素数であり、ｍは画像の垂直（Ｙ）方向の画素数である。具体的には、ビーム生成器１６は光ビーム１８の強度を変調し、反射体２２が位置Ｘ＝０、Ｙ＝０にビームを導いたとき、走査画像の第一画素Ｐ０，０を形成する。反射体２２が位置Ｘ＝ｎ、Ｙ＝ｍに向かってビーム１８をスイープする際、生成器１６はビーム強度を周期的に変調し、最後の画素Ｐｎ，ｍを含む画像の残りの画素を連続的に形成する。それから、画像生成器１２はフライバックし、位置Ｘ＝０、Ｙ＝０で始まる次のビデオフレームを走査し、この手順を以降の全てのビデオフレームに対して繰り返す。
【０００５】
図２を参照すると、画像の走査中、反射体２２は水平スイープ周波数ｆｈ＝１／ｔｈで、水平（Ｘ）方向において双方向にビーム１８を正弦的にスイープし、ここでｔｈは水平正弦曲線の周期である。図２はこの水平正弦曲線のグラフであり、時間に対する水平（Ｘ）方向のビーム１８の位置を示しており、＋は画面１４の右側に対応し、−は左側に対応する。このグラフが示しているように、反射体２２は回転アーム２４ａと２４ｂの周りで正弦的にｆｈで振動し、同じ周波数で画面１４の端から端までビーム１８を正弦的にスイープする。ビーム１８は「オン」であり、左から右（＋Ｘ）と右から左（−Ｘ）の水平方向の両方で画素を生成するので、水平スイープは双方向である。必須ではないが、ｆｈはアーム２４ａと２４ｂの周りでの反射体２２の共振周波数と実質的に等しくてもよい。ｆｈで共振するように反射体２２を設計する利点の一つは、走査組み立て品２０が比較的小さな電力で水平（Ｘ）方向に反射体を駆動できることである。
【０００６】
図３を参照すると、ラスタ走査システムの場合、反射体２２はさらに垂直スイープ周波数ｆｖ＝１／ｔｖで、垂直（Ｙ）方向に一方向にビーム１８を直線的にスイープし、ここでｔｖは垂直波形の周期である。ラスタ走査システムの場合、低速の走査波形はノコギリ波を近似している。図３はノコギリ波のグラフであり、時間に対する垂直（Ｙ）方向のビーム１８の位置を示しており、ここで＋は画面１４の底部に対応し、−は上部に対応する。このグラフが示すように、垂直走査期間Ｖの間、走査組み立て品２０は上部位置から底部位置までほぼ直線的に回転アーム２６ａと２６ｂの周りで反射体２２を回転させ、画面１４の画素の上部の行（画素Ｐ０，０を含む）から画面（−Ｙ方向）の画素の底部の行（画素Ｐｎ，ｍを含む）まで、ビーム１８をスイープさせる。フライバック期間ＦＢの間、走査組み立て品２０は（走査期間Ｖに比べて）素早く回転し、その上部位置（Ｐ０，０に対応する）に反射体２２を戻し、新しいビデオフレームの走査を開始する。従って、ｔｖ＝Ｖ＋ＦＢとなり、垂直スイープ周波数ｆｖ＝１／（Ｖ＋ＦＢ）となる。さらに、ビーム１８は走査期間Ｖの間だけ「オン」であり、その間、反射体２２は上部（Ｐ０，０）から底部（Ｐｎ，ｍ）（−Ｙ方向）にビームをスイープし、反射体２２がその上部位置（Ｐ０，０）に戻るフライバック期間ＦＢの間はオフであるので、垂直スイープは一方向である。
【０００７】
ビーム生成器１６は光ビーム１８上のビデオ情報を変調し、例えば、レーザ、レーザダイオード、または発光ダイオード（ＬＥＤ）等の複数の異なる種類の光源から構成できる。赤、緑および青のレーザ、レーザダイオードまたはＬＥＤ等の複数の着色光源をビーム生成器１６内に有し、各光源を介して、赤、緑、青（ＲＧＢ）の情報で変調した着色光を提供できる。各光源からのビデオ変調ビームは適切な光学系を介して組み合わせ、それから画面１４または人の目の網膜上で走査し、対応するビデオ画像を生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ビーム生成器１６はレーザ、レーザダイオード、ＬＥＤまたは他の適切な光源から構成できるが、画像表示システム１０の用途に依存して、コストおよび動作特性によって一つ以上の種類の光源が多かれ少なかれ魅力的になる。例えば、レーザは光ビーム１８に対して高強度の光を提供でき明るい画像を生成するが、比較的高価で外部変調を必要とする。レーザダイオードは他の種類のレーザに比べて比較的低コストで、高強度の光ビーム１８を提供できる。他の種類のレーザより実質的に低コストであるが、それでもレーザダイオードは比較的高価である。
【０００９】
レーザやレーザダイオードに比べてＬＥＤは比較的安価であり、画像表示システム１０の全体のコストが主な検討事項となる用途ではコスト面からは理想的には適している。いくつかの異なる種類のＬＥＤがあり、一部のＬＥＤはより詳細には面発光ＬＥＤ（ＳＥＬＥＤ）と呼ばれ、光がＬＥＤ面の活性領域に対して垂直方向に放射されることを意味する。この説明では単にＬＥＤと呼ばれることもあるが、ＳＥＬＥＤの使用は生成される光が比較的低強度であり、低強度の光ビーム１８をもたらし、画像は所望の明るさとはならないため、いくつかの用途の画像表示システム１０では限定される。例えば、ビーム生成器１６を赤、青、および緑のＳＥＬＥＤから構成する場合、画面１４上で得られる画像は所望の明るさとはならない可能性がある。
【００１０】
現在の多くの画像表示システム１０はレーザまたはレーザダイオードのいずれかを用いて、十分な明るさの画像を生成する。レーザは必要な光強度を提供できるが比較的高価で、システム１０の全体のコストの不要な増大をもたらす。
【００１１】
エッジ発光ＬＥＤ（ＥＥＬＥＤ）として知られる別の種類のＬＥＤは素子内の異質な層の間からずっと高い強度の光を放射し、ビーム生成器１６内での使用に適しているが、このようなＥＥＬＥＤはそれらを用いて構成したシステムのコストおよび利用可能性に悪影響を与える。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の一形態によると、走査組み立て品は複数の光放射器を含む放射器アレイを有する。各光放射器は対応する画像ビームを生成し、走査組み立て品は複数の重複する表示ゾーン内で画像ビームを走査する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図４は、ビーム生成器４０２を含む光学的画像表示システム４００を示す概略図であり、ビーム生成器４０２は放射器アレイ４０４を有し、放射器アレイ４０４は、例えば、この発明の一実施例による複数の表面放射発光ダイオード（ＳＥＬＥＤ）から構成できる。ここで示し、議論し、請求するように、用語「垂直」は低速走査軸またはＹ軸を指すために用いられ、用語「水平」は高速走査軸またはＸ軸を指すために用いられる。当然のことながら、これらの用語は読者の理解を容易にするために用いられる。システム要件および技術者の選択に依存して、別の方法として高速走査（Ｘ）軸を垂直方向に位置合わせすることもできる。照射器または放射器アレイ４０４において、個々の放射器はグループＧ１〜Ｇ１０内に配置し、各グループは対応する画像ビーム４０６ａ〜ｊを生成し、画像ビーム４０６ａ〜ｊは反射体４０８で反射し、画面４１０の対応する表示ゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射する。放射器アレイ４０４は、単一の組の放射器を使用する場合に比べて視野または画面４１０の輝度を増大し、既存のＳＥＬＥＤの使用を容易にする（ただし、この発明による実施例はＳＥＬＥＤの使用には限定されない）。複数の光放射器が同時に画面４１０を照射し、単位時間当たりにより多くの照射電力を提供でき、画面上の表示がより明るく見えるようになるので、ある意味ではこれは当てはまる。さらに、アレイ４０４内の放射器の物理的位置によって、反射体４０８が水平軸４１２および垂直軸４１４の周りで回転する際、各グループＧ１〜Ｇ１０の放射器が対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を走査できるようにする。単一のグループＧ１〜Ｇ１０の放射器は画面４１０の垂直方向の距離全体Ｙを走査する必要はないので、垂直軸４１４の周りの反射体４０８の回転の振幅は、図１の既存の画像表示システム１０に対して低減できる。一定の垂直画素間隔の場合、一定のビデオフレーム速度を維持しながら水平走査速度を比例的に低減できる。これによって、ビーム４０６ａ〜ｊはより長い時間、画面４１０上の対応する画素を照射でき、それは複数の放射器グループの使用から得られる画面４１０上の表示の輝度の増大となって見える別の方法である。別の方法では、反射体４０８の垂直走査速度をより高い速度に設定し、画面４１０をより高いフレーム速度でリフレッシュし、優れた時間的解像度を提供することもできる。
【００１４】
以降の説明では、発明を十分に理解するために、この発明で説明する実施例と共に所定の詳細を述べる。しかし、当業者には明らかなように、これらの特定の詳細なしに発明を実施することもできる。さらに、当業者には明らかなように、以降で説明する実施例はこの発明の範囲を限定するものではなく、開示される実施例の様々な修正、等価物、および組み合わせを理解することもでき、このような実施例の構成要素もこの発明の範囲内にある。説明した各実施例の部品も全て、以降で詳しく明示的に説明されなくてもこの発明の範囲内にある。最後に、この発明を不必要に曖昧にすることを避けるため、既知の部品や処理の動作は以降で詳しく示さず、または説明しない。
【００１５】
ここで、図４と５を参照しながら、光学的画像表示システム４００の全体の動作をさらに詳しく説明する。図５は図４の画面４１０の視野または画面の一部の正面図であり、システム４００の動作中のゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３の各々の画像ビーム４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃの垂直および水平走査を示している。ビーム生成器４０２と反射体４０８は、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０の画面４１０上に表示される全体の画像の一部を同時に走査すると共に動作する。このように、全体の画像は、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の各々で走査されるこの全体の画像の一部の合計として画面４１０上に表示される。例えば、ビーム生成器４０２は画像ビーム４０６ａの強度を変調し、反射体４０８がゾーンＺ１内の位置Ｘ＝０、Ｙ＝０に画像ビーム４０６ａを導いたとき、走査画像の第一画素Ｐ０，０を形成する。反射体４０８がゾーンＺ１の上部から底部まで位置Ｘ＝ｎ、Ｙ＝ｍの画素Ｐｎ，ｍに向かって画像ビーム４０６ａをスイープする際、ビーム生成器４０２は画像ビーム４０６ａの強度を変調し、画素Ｐ０，０とＰｎ，ｍの間の画像のこの部分の画素（図示せず）を連続的に形成する。同じことは、画像ビーム４０６ｂ〜ｊとゾーンＺ２〜Ｚ１０に対しても当てはまる。
【００１６】
一実施例では、ビーム生成器４０２と反射体４０８は、水平Ｘ方向で正弦的に双方向に、そして垂直Ｙ方向で双方向にほぼ直線的に画像ビーム４０６を各々走査する。別の実施例では、ビーム生成器４０２と反射体４０８は、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の各々内で水平Ｘおよび垂直Ｙ方向の両方で、正弦的に双方向に画像ビーム４０６ａ〜ｊを各々スイープする。水平Ｘおよび垂直Ｙ方向の両方で正弦的に双方向の走査を用いる光学的画像表示システムは、Ｂｒｏｗｎなどの米国特許出願番号１０／４４１，９１６、発明の名称「垂直方向で画像ビームを双方向にスイープするための装置と方法および関連装置と方法」に詳しく説明されており、参照によってここに組み込まれる。
【００１７】
図４を参照すると、放射器アレイ４０４内の放射器Ｇ１〜Ｇ１０は各々光ビームを放射する。このような各ビームは、コリメータレンズ、集束レンズ、一つ以上のアパーチャ、またはそれらの組み合わせを用いて従来どおりに形成できる。ビーム４０６ａ〜ｊは一つ以上の光学部材４１６を介して送られ、光学部材４１６は各ビームを走査ミラーまたは反射体４０８に導く。図４の破線は視野４１０に向かって反射体４０８から反射された画像ビーム４０６ａ〜ｊを表しており、これらの画像ビームの各々によって走査される垂直範囲を示している。この垂直範囲は、画面４１０上の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を規制している。一つ以上の選択的光学部材４１８は、走査した画像ビームを視野４１０に向かって導く。様々な実施例では、視野４１０は、投射画面、ビーム拡大器、観察者の目等を含むことができる。説明を簡単にするために、用語「視野」はここでは用語「画面」と交換可能なように用いられるが、このように用語「視野」は画面であることを限定せず、ビーム拡大器、観察者の視野等の他の機器を含んでいる。図４には示されていないが、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は各々隣接するゾーンと実際にはやや重複し、隣接するゾーンの間の不連続性をなくし、全体の画像が複数のより小さな画像の合計のように見えるようにし、以降でさらに詳しく説明するようにそれらは適切にはバランスされていない。ゾーンＺ１〜Ｚ１０の重複は、隣接する画像ビーム４０６が画面４１０の同じゾーンを部分的に走査し、隣接するゾーンの間に重複または「混合」領域（図示せず）を規制することを意味する。これらの混合領域内の画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調することによって、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の不連続性を除去または著しく低減し、ゾーン内に表示される画像部分の合計が画面４１０上に表示される単一の統一画面として見えるようできる。
【００１８】
図６は図４の画面４１０の一部の正面図であり、画像表示システム４００の動作中、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０の間に生成される混合領域またはゾーンＢＺを示している。思い起こすと、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は、反射体４０８が垂直軸４１４の周りで回転する際、各画像ビーム４０６ａ〜ｊによって走査される垂直距離によって規制されている。ゾーンＺ１〜Ｚ１０は、アレイ４０４の各グループＧ１〜Ｇ１０の放射器の間に垂直間隔に対応する。垂直軸４１４の周りでの反射体４０８の回転角度と画面４１０における垂直ビーム変位の対応する範囲は、垂直方向の放射器の間隔に対応したビームの垂直間隔に対して、画面４１０上で発生する混合ゾーンＢＺの垂直距離を規制する。垂直軸４１４の周りでの反射体４０８の回転角度が大きくなるほど、混合ゾーンＢＺの垂直距離も大きくなる。
【００１９】
図４〜６の実施例内の１０個の放射器のゾーンＺ１〜Ｚ１０と対応するグループＧ１〜Ｇ１０は一例として提示しただけであり、この発明の他の実施例では放射器のゾーンおよび対応するグループは多くても少なくてもよい。さらに、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は図４〜６での実施例では垂直ゾーンであるが、ゾーンはこの発明の他の実施例では水平ゾーンであってもよい。一般に、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は低速走査方向で規制されるが、これは全ての実施例で必須というわけではない。システム４００は放射器アレイ４０４内でＳＥＬＥＤを用いることができるが、アレイはＳＥＬＥＤから構成する必要はなく、他の実施例では、例えば、エッジ放射ＬＥＤまたはレーザダイオード等の他の種類の光源から構成される。
【００２０】
図７は、垂直軸４１４の周りでの反射体４０８の回転と、反射体から反射した画像ビーム４０６ａと４０６ｂの得られる経路を示す機能図である。反射体４０８は垂直軸４１４の周りの０°の回転において実線として示されており、垂直軸の周りで十分に回転した正の位置である角度θと、十分に回転した負の位置の−θでも示されている。０°の位置では、画像ビーム４０６ａは画像ビーム７００に対応し、画像ビーム４０６ｂは画像ビーム７０２に対応する。反射体４０８が十分に回転した正の位置θに配置されると、画像ビーム４０６ａと４０６ｂは各々画像ビーム７０４と７０６に対応する。反射体４０８が十分に回転した負の位置−θに配置されると、画像ビーム４０６ａと４０６ｂは各々画像ビーム７０８と７１０に対応する。
【００２１】
反射体４０８が位置θから−θに移動する際、画像ビーム４０６ａはビーム７０４によって示された位置から、ビーム７０８によって示された位置まで画面４１０上をスイープし、垂直ゾーンＺ１を走査する。同時に、反射体４０８が位置θから−θの間の移動すると、画像ビーム４０６ｂはビーム７０６によって示された位置から、ビーム７１０によって示された位置まで画面４１０上をスイープし、垂直ゾーンＺ２を走査する。各ビーム４０６ａと４０６ｂはＤより大きな垂直距離を走査し、ここでＤは画面４１０上のアレイ４０４（図４）内の隣接するグループＧ１〜Ｇ１０（図４）の間に投射される距離であるので、ゾーンＺ１とＺ２は重複し、図７に示したようにゾーンの間に混合ゾーンＢＺを規制する。混合ゾーンＢＺの垂直高さは、角度θの値に依存する。画像ビーム４０６ｃは最も上側の位置に示されており、垂直軸４１４の周りで位置θまで回転させた反射体４０８に対応し、混合ゾーンＺ２とＺ３の間にも混合ゾーンＢＺが形成されることを示している。
【００２２】
前述のように、垂直方向の角度θの関数として、これらの混合領域内の画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調することによって、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の不連続性を除去または著しく低減できる。混合ゾーンＢＺ内の各画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調するために、様々な異なるアルゴリズムを用いることができる。この発明の一実施例では、隣接する画像ビーム４０６ａ〜ｊの瞬間的な強度に、対応して直線的に変化する混合係数Ｂｃｏｅを各々乗算する。混合係数Ｂｃｏｅは、画像ビーム４０６ａ〜ｊの第一のものに対しては直線的に増大させ、各混合ゾーンＢＺ内の画像ビームの第二のものに対しては直線的に減少させる。各画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度は、対応する混合係数Ｂｃｏｅを乗算するとして説明したが、これは説明を簡略化するためにだけ行われている。駆動信号は実際にはＳＥＬＥＤの各グループＧ１〜Ｇ１０に印加し、これらの駆動信号の大きさがそのグループによって生成される画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を決定する。混合係数Ｂｃｏｅの乗算によって調整されるのは駆動信号の大きさであり、それによって画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を調整する。
【００２３】
図８は、この発明の一実施例に従って各画像ビーム４０６ａ〜ｊに印加される混合係数Ｂｃｏｅを示すグラフである。グラフの垂直軸は係数Ｂｃｏｅの大きさを示し、水平軸は対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０内の画像ビーム４０６ａ〜ｊの垂直位置Ｙを示している。図８において、Ｙ軸上のゾーンの低い点ＺＬとゾーンの高い点ＺＨは所定の画像ビーム４０６ａ〜ｊに対して隣接する放射器の間の間隔に対応した垂直ゾーンを規制し、そのゾーンは一般にＺＸとして示されている。ＺＸ＋として一般に示した範囲は、垂直軸内の走査ミラー４０８によるオーバスキャンに対応し拡張された垂直範囲を示している。例えば、ＺＸが第二垂直ゾーンＺ２に対応する場合、関連する画像ビームは画像ビーム４０６ｂであり、混合係数Ｂｃｏｅを印加して、この画像ビームの強度を変調する。第一混合ゾーンＢＺはゾーンの低い点ＺＬを中心とし、第二混合ゾーンＢＺはゾーンの高い点ＺＨを中心とする。混合ゾーンＢＺでは、混合係数Ｂｃｏｅは値０と１の間を直線的に遷移する。より詳細には、混合係数Ｂｃｏｅは、次式によって与えられる。
2008507734.tif 000003
【００２４】
これらの式および図８のグラフから分かるように、ゾーンＺＸ内であるが混合ゾーンＢＺ内ではない場合、混合係数Ｂｃｏｅは値１を有する。混合ゾーンＢＺでは、混合係数Ｂｃｏｅは値１から０まで直線的に遷移する。ゾーンＺＸと混合ゾーンＢＺに対応した値を超えるＹの値に対しては、混合係数Ｂｃｏｅは値０を有する。
【００２５】
図９は、図４の画面４１０内の複数の隣接する垂直ゾーンＺ１〜Ｚ３に対して図８の混合係数Ｂｃｏｅを示す図である。この図は、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の混合ゾーンＢＺ内で、一つのゾーンに対する混合係数Ｂｃｏｅが直線的に増大する際、他のゾーンの混合係数は直線的に減少することを示している。例えば、ゾーンＺ１とＺ２の間に規制される混合ゾーンでは、ゾーンＺ１に対応した混合係数Ｂｃｏｅが直線的に増大する際、ゾーンＺ１に対応した混合係数Ｂｃｏｅは直線的に減少する。ゾーンＺ１とＺ２の境界となる終点はゾーンＺ１の場合はゾーンの低い点ＺＬ、ゾーンＺ２の場合はゾーンの高い点ＺＨに対応し、各々ＺＬ（Ｚ１）およびＺＨ（Ｚ２）で示される。同じことはゾーンＺ２とＺ３の間でも示され、終点はゾーンＺ２の場合はゾーンの低い点ＺＬ、ゾーンＺ３の場合はゾーンの高い点ＺＨに対応し、各々ＺＬ（Ｚ２）およびＺＨ（Ｚ３）で示される。なお、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０を走査する画像ビーム４０６ａ〜ｊは実際には垂直距離ＺＸ＋を走査し、垂直距離ＺＸ＋はゾーンを規制する終点を超えて距離ＢＺ／２だけ延びている。ここで用いられるように、当然のことながら、ゾーンＺを構成するビームの十分な垂直方向の走査範囲という説明は、混合ゾーンを形成するために用いられる垂直方向のオーバスキャンによって形成されるやや大きな垂直走査距離Ｚ＋を含んでいる。
【００２６】
混合係数は対応する画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調し、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０内に形成される画像を平滑化または混合するので、混合ゾーンＢＺ内の混合係数Ｂｃｏｅの変形態様は「混合アルゴリズム」と呼ぶこともできる。上記の線形アルゴリズム以外の混合アルゴリズムを用いることもできる。さらに、  異なる混合ゾーンの間で異なる混合アルゴリズムを用いることもできる  はいくつかの状況だ。いくつかの実施例では、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の用いられる正確な混合アルゴリズムは、各対の隣接するゾーンに対して個々に決定できる。
【００２７】
ここで図４に戻ると、ビーム生成器４０２の放射器アレイ４０４内の放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０は、対応する画像ビーム４０６ａ〜ｊ上のビデオ情報を変調する。各グループＧ１〜Ｇ１０は単色光源から形成することも、例えば、赤、緑および青のＳＥＬＥＤ等のマルチカラー光源から形成することもできる。図１０は、この発明の一実施例に従って第一列に配置した２０個の緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０と、隣接する列の交互に配置した赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１１と青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０を含む放射器アレイ４０４の正面図である。図１０に示した正面側はアレイ４０４の側であり、そこからＧＲ、Ｂ、およびＲの素子は光を放射する。
【００２８】
図１０の実施例では、各グループＧ１〜Ｇ１０は、単一の赤および単一の青の放射器と共に一対の緑の放射器を有する。例えば、グループＧ１は、赤の放射器Ｒ１と青の放射器Ｂ１と共に二つの緑の放射器ＧＲ１、ＧＲ２を有する。緑の放射器ＧＲ１は赤の放射器Ｒ１と同一線上に隣接して物理的に配置でき、緑の放射器ＧＲ２は青の放射器Ｂ１と同一線上に隣接して物理的に配置できる。二つの緑の放射器ＧＲ１、ＧＲ２は画像ビーム１０００、１００２を放射し、赤の放射器Ｒ１は画像ビーム１００４を放射し、青の放射器Ｂ１は画像ビーム１００６を放射する。画像ビーム１０００〜１００６は、図４を参照しながら既に議論したように、グループＧ１によって放射される画像ビーム４０６ａを全体として構成する。残りのグループＧ２〜Ｇ１０の緑の放射器ＧＲ、赤の放射器Ｒ、および青の放射器Ｂの個々の画像ビームは示されていないが、各グループの個々の放射器も対応する画像ビームを放射し、ビームは図のように画像ビーム４０６ｂ〜ｊを全体として構成する。赤の放射器Ｒ１１は、赤の放射器Ｒ１０の走査範囲を超えて赤のビーム範囲Ｚ１０の下側端部を増大するために部分的に用いられ、Ｚ１０が緑の放射器ＧＲ２０によって規制される範囲の端部まで拡大させる。さらに、赤の放射器Ｒ１１は、グループＧ１〜Ｇ１０内のＳＥＬＥＤによって形成される通常の視野を超えて、画像ビーム１００８を提供するために部分的に用いられる。画像ビーム１００８の拡大した範囲の部分（画面の底部を超えて広がる範囲の部分）は、以降でさらに詳しく説明するように、画像表示システム４００の動作中、画面４１０上に生成される画像の位相または位置を監視するために用いられる。当然のことながら、放射器アレイ４０４の右の列の上側端部に余分な青の放射器Ｂ０を同様に配置して、青の画素の上側の垂直範囲を拡大し、緑の放射器ＧＲ１によって生成される緑の画素の上側の垂直範囲と実質的に等しくすることもできる。場合によっては、このような余分な青の放射器を用いて、システムに位置または位相フィードバックを提供することもできる。
【００２９】
図４と５を参照しながら画像表示システム４００を説明したことを思い出すと、放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０からの画像ビーム４０６ａ〜ｊは、画面４１０上の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射する。従って、図１０の実施例では、各グループＧ１〜Ｇ１０の一つの赤の放射器Ｒと一つの青の放射器Ｂと共に、二つの緑の放射器ＧＲが画面４１０上の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射する。各グループＧ１〜Ｇ１０の赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂの放射器の強度は制御し、対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０の各画素の所望の色を生成する。例えば、ゾーンＺ１の各画素に対して、緑の放射器ＧＲ１、ＧＲ２、赤の放射器Ｒ１、および青の放射器Ｂ１の強度を調整し、各画素の所望の色を生成する。さらに、グループＧ１〜Ｇ１０の緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器は各々、対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０に対する混合係数Ｂｃｏｅによって調整したその強度を有する。例えば、グループＧ１内の放射器に対する各画像ビーム１０００〜１００６の強度は、ゾーンＺ１に対する混合係数Ｂｃｏｅによって調整される。
【００３０】
グループＧ１〜Ｇ１０の各赤Ｒおよび青Ｂに対する二つの緑ＧＲの比率は、二つの利点を提供する。第一に、いくつかの実施例では、緑は赤および青の放射器より低い最大ビーム強度を出力し、余分な緑の放射器が必要な強度を提供し、特に高輝度で画面４１０内の画素に十分なフルカラースペクトルを実現する。第二に、人間の目は緑の色に対応する光の波長により多くの空間感度を有し、各グループＧ１〜Ｇ１０の二つの緑の放射器は画面４１０上に表示される画像に高解像度の感覚を提供する。例えば、二つの緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器が全てバランスの取れた光強度を提供すると、認識される色は白になる。二つの緑ＧＲ、一つの赤Ｒ、および一つの青Ｂの放射器の物理的動作特性によって、各グループＧ１〜Ｇ１０のこの組み合わせは画面４１０に良好なスペクトル範囲とダイナミックレンジを提供する。
【００３１】
図１１は、この発明の別の実施例による図４の放射器アレイ４０４の正面図である。この実施例では、アレイ４０４は前と同じように、第一列に配置した２０個の緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０と、隣接する列に交互に配置した赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１１と青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０を有する。しかし、図１０の実施例に比べて、各緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は、隣接する赤Ｒおよび青Ｂの放射器に対してオフセットさせる。図７の放射器を表す各四角形は、青の放射器Ｂ１０に対して示したように長さＬを有すると仮定する。緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は各々、青の放射器Ｂ１０に対する緑の放射器ＧＲ２０について示したように、隣接する青Ｂと赤Ｒの放射器の四角形に対して長さＬの半分だけオフセットさせる。図１０の実施例に比べて、緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０の列は、図１１の実施例では１／２Ｌだけ上向きにシフトしている。赤の放射器Ｒ１１は、赤の放射器Ｒ１０の走査範囲を超えて赤のビーム範囲Ｚ１０の下側端部を増大するために部分的に用いられ、Ｚ１０が緑の放射器ＧＲ２０によって規制された範囲の端部まで広がるようにする。さらに、赤の放射器Ｒ１１は、グループＧ１〜Ｇ１０内のＳＥＬＥＤによって形成される通常の視野を超えて、画像ビーム１１０８を提供するために部分的に用いられる。画像ビーム１１０８の拡大した範囲の部分（画面の底部を超えて広がる範囲の部分）は、画像表示システム４００の動作中、画面４１０上に生成される画像の位相または位置を監視するために用いられる。図１１の実施例では、放出器アレイ４０４の右の列の上端に余分な青の放射器Ｂ０（図示せず）を同様に配置し、青の画素の上側の垂直範囲を拡大し、緑の放射器ＧＲ１によって生成される緑の画素の上側の垂直範囲と実質的に等しくすることもできる。場合によっては、システムに位置または位相フィードバックを提供するために、このような余分な青の放射器Ｂ０を用いることもできる。参照番号１１００〜１１０６は図１０の番号１０００〜１００６に対応し、従って、さらに詳しくは説明しない。
【００３２】
放出器アレイ４０４の別の実施例では、赤、緑、および青の放射器の間の相対的な方向を変更できる。例えば、図１１に関して、別の実施例では、緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は図のように上向きにシフトさせるが、右の列の青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０と赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１０の交互に配置する順番は逆にし、右の列の上部に余分な赤の放射器Ｒ１１を配置する。従って、この実施例では放射器は図１１に示したように配置するが、ただし、放射器Ｒ１１は放射器ＧＲ１に隣接する右の列の上部に配置する。さらに、各赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１１は各々青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０となり、各青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０は各々赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１０となる。従って、放射器Ｒ１１は、緑の放射器ＧＲ１と青の放射器Ｂ１に隣接する青と赤の放射器の右の列の上部に配置される。さらに別の実施例では、緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１０と青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０に対して下にシフトさせ、青と赤の放射器の右の列の底部に余分な赤の放射器Ｒ１１を有する。
【００３３】
このように、緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器をオフセットすることによって、緑、青、および赤の放射器の垂直方向の「混合ゾーン」をオフセットさせ、画像表示システム４００のいくつかの用途では画面４１０上の画質を向上できる。各グループＧ１〜Ｇ１０の緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器は空間的に一致しているかのように議論されているが、これは図１０と図１１にみられるような場合ではないので当てはまる。各グループＧ１〜Ｇ１０のＧＲ、Ｂ、およびＲの放射器は互いに隣接配置し、各ＳＥＬＥＤからのビームが画面４１０のやや異なる領域を走査するようにする。理想的には、各グループＧ１〜Ｇ１０のＧＲ、Ｂ、およびＲの放射器からのビームは同じ物理的位置から放射されることが望ましく、これは各ビームが画面４１０の同じゾーンＺ１〜Ｚ１０を正確に走査することを意味する。各グループＧ１〜Ｇ１０内でＧＲ、Ｂ、およびＲの放射器の物理的位置をシフトさせることは、各々が画面４１０上を走査する正確なゾーンをシフトさせ、このシフトはいくつかの状況では画面上に生成される画像の全体の品質を向上させる。
【００３４】
上で示したように、ここで説明したような放射器のアレイを用いる画像表示システムの構成および動作は、表面放射発光ダイオード（ＳＥＬＥＤ）の使用を可能にする。図１２は、ＳＥＬＥＤ光源を用いる図１０と１１の放射器アレイ４０４の実施例に含まれる個々のＧＲ、Ｂ、またはＲのＳＥＬＥＤの一つに対応する個々のＳＥＬＥＤチップ１２００の平面図である。ＳＥＬＥＤチップ１２００は、カソードとして機能する基板１２０２と、ｐ型アノード接点１２０４を有する。活性領域１２０６は光子を放射するＳＥＬＥＤチップ１２００の領域であり、可視光の形態のこれらの光子は放射アパーチャ１２０８を介して放射される。ＳＥＬＥＤチップ１２００を構成するための適切な構造、動作、および適切な材料は当業者には明らかであり、従って、簡略化のために、ここではさらに詳しくは説明しない。ＳＥＬＥＤチップ１２００の正確な構造および材料は、生成される光の色によって決定される。適切な色の個々のＳＥＬＥＤチップ１２００は物理的に組み立て、図１０または１１のアレイ４０４を構成し、その具体的な位置は構成される特定の実施例によって決定される。
【００３５】
各グループＧ１〜Ｇ１０のＳＥＬＥＤチップ１２００の放射アパーチャ１２０８を共にできるだけ密に保持したいため、チップの全体のサイズを考慮しなければならない。図１３と１４は各々、この発明の一実施例による赤のＳＥＬＥＤチップ１３００と緑のＳＥＬＥＤチップ１４００の斜視図である。赤のＳＥＬＥＤチップ１３００はインジウムガリウムアルミニウム燐（ＩｎＧａＡｌＰ）ＳＥＬＥＤであり、チップの上面にカソード接点１３０２、ｐ型アノード領域１３０４、および放射アパーチャ１３０６を有する。図１３の実施例では、放射アパーチャ１３０６は約１０μｍの直径を有し、チップ１３００の上面の縦横の長さは約１７５μｍである。緑のＳＥＬＥＤチップ１４００はインジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）ＳＥＬＥＤであり、チップの上面にカソード接点１４０２、メサ領域１４０６に囲まれたアノード接点１４０４、および放射アパーチャ１４０８を有する。図１４の実施例では、放射アパーチャ１４０８は約１０μｍの直径を有し、チップ１４００の上面の縦横の長さは約２７５μｍである。青のＳＥＬＥＤチップ（図示せず）の一実施例は緑のＳＥＬＥＤ１４００と実質的に同様であり、所望の青の光を生成するために適切にドープおよび形成したチップ領域を備えている。これらの赤、青、および緑のＳＥＬＥＤチップを組み立て、図１０または１１のアレイ４０４を構成する。
【００３６】
図１０と１１のアレイ４０４の別の実施例では、個々の赤のＳＥＬＥＤチップ１３００、ＳＥＬＥＤチップ１４００と同じ物理的寸法を備えた個々の青のＳＥＬＥＤチップ、および図１５に示したように、緑のＳＥＬＥＤの少なくとも一つのＮ×１サブアレイ１５００からアレイを構成する。サブアレイ１５００は、共通基板１５０４上に形成した１０個（Ｎ＝１０）の個々の緑のＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊを有する。カソード接点１５０６は全てのＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊに共通であり、各ＳＥＬＥＤはさらに個々のアノード接点１５０６を有するが、ＳＥＬＥＤ１５０２ｊに対してだけ示されている。各緑のＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊはさらに活性領域１５０８と放射アパーチャ１５１０を有し、それらも同様にＳＥＬＥＤ１５０２ｊに対してだけ示されている。サブアレイ１５００の一実施例では、活性領域１５０８は約３４μｍの直径を有し、放射アパーチャ１５２０は約８μｍの直径を有する。
【００３７】
図１６は図１１のアレイ４０４の一実施例に対応する集積型アレイ１６００の一部を示しており、そこでは赤、緑、および青のＳＥＬＥＤは互いにオフセットされている。集積型アレイ１６００は、単一基板１６０２上に形成した赤、青、および緑のＳＥＬＥＤを有する。ＳＥＬＥＤは共通カソード接点１６０４を有し、各ＳＥＬＥＤはさらに図の一つのＳＥＬＥＤに対して示したように、アノード接点１６０６と放射アパーチャ１６０８を有する。集積型アレイ１６００では、個々のＳＥＬＥＤの放射アパーチャ１６０８は共に非常に密に形成でき、既に議論したように、望ましくはゾーンＺ１〜Ｚ１０（図４）の均一な走査を提供する。放射アパーチャ１６０８は図１６の実施例ではオフセットされているが、それらを位置合わせし、この発明の別の実施例に従って図１０のアレイ４０４に対応する集積型アレイを構成することもできる。
【００３８】
図１２〜１６のＳＥＬＥＤの実施例の様々な組み合わせは、図１０と１１に示したアレイ４０４の実施例の形成においても利用できる。既に説明したように、アレイ４０４内の全てのＳＥＬＥＤは、所望のアレイ構造を得るために好ましくは構成した個々のＳＥＬＥＤチップ１３００と１４００から形成できる。また、図１５の一つ以上のＮ×１サブアレイ１５００から、アレイ４０４内のＳＥＬＥＤの一部を構成することもできる。例えば、一実施例では、アレイ４０４は  構成される形  赤および青のＳＥＬＥＤ用の個々のチップ１３００と１４００に組み合わせて、緑のＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊの二つの１０×１サブアレイ１５００。別の実施例では、赤、青、および緑のＳＥＬＥＤを各々Ｎ×１サブアレイ１５００として構成し、これらのサブアレイを互いに隣接配置してアレイ４０４を構成できる。別の実施例では、赤と青のＳＥＬＥＤを交互に形成した赤と青のサブアレイに組み合わせて、緑のＳＥＬＥＤのＮ×１サブアレイ１５００からアレイ４０４を構成できる。その後、これらの緑のサブアレイ１５００および赤と青のサブアレイを組み立てアレイ４０４を構成する。各々交互に間隙を介して赤と青のＳＥＬＥＤを配置した、個々の赤のＮ×１サブアレイ１５００と個々の青のＮ×１サブアレイを構成することもできる。その後、これらのサブアレイを緑のＮ×１サブアレイ１５００と組み合わせてアレイ４０４を構成できる。さらに別の実施例では、赤、青、緑のＳＥＬＥＤの個々のグループＧ１〜Ｇ１０を個々のチップとして形成し、その後、これらのチップを組み立ててアレイ４０４を構成できる。個々のＳＥＬＥＤチップ１３００、１４００およびサブアレイ１５００の他の組み合わせも可能であり、この発明の範囲内にある。
【００３９】
図１７は、この発明の一実施例による放射器アレイ１７０２を含む画像表示システム１７００の機能ブロック図である。放射器アレイ１７０２は図１０または１１のアレイ４０４に対応することができ、さらに図１２〜１６の個々のＳＥＬＥＤチップおよびサブアレイの前述の組み合わせを含む適切な光源から構成できる。画像表示システム１７００は、表示されるビデオ入力データＶＩＤＥＯ−ＩＮを受け取り格納するビデオバッファ１７０４を有する。バッファ１７０４はビデオ処理回路１７０６にＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを提供し、表示用のデータを準備するためにビデオデータを処理する。ビデオ処理回路１７０６はＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを処理し、そのデータをパラレルデータストリームに分離し、アレイ１７０２内の放射器の対応するグループを駆動する。例えば、アレイ１７０２が図１０または１１のアレイ４０４に対応する場合、ビデオ処理回路１７０６はＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを４０個のパラレルデータストリームに分離する。４０個のパラレルデータストリームは、アレイ１７０２の放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０の二つの緑、一つの赤、および一つの青のデータストリームに対応する（グループ毎に４個のデータストリーム×１０グループ）。放射器アレイ１７０２内の放射器のグループＧ１〜Ｇ１０は対応する画像ビーム１７０７ａ〜ｊを生成し、それは図１０と１１の放射器アレイ４０４の実施例の画像ビーム４０６ａ〜ｊに対応する。
【００４０】
ビデオ処理回路１７０６はさらにＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを処理し、補間軌道に従ってビデオデータを補間し、前記補間軌道は以降でさらに詳しく説明するように、放射器アレイ１７０２によって生成される各画像ビームの現在の位置を近似する一連のセグメントとして指定される。簡単にいうと、ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータは一般に、画素の行および列に対応するビデオデータのアレイまたはグリッドパターンの形態である。ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータに対応する大部分の原画像が、コンピュータが生成した原画像、または既存のビデオカメラまたはデジタルカメラによって捕捉された原画像等、グリッドパターンに配置された画素に対するデータを含むので、これは当てはまる。放射器アレイ１７０２によって生成された画像ビームの軌跡は必ずしも完全なグリッドパターンを走査せず、従って、表示される画像の個々の画素を生成する二つの緑、一つの赤、および一つの青の画像ビームは、ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータのグリッドパターンの隣接する画素のデータから補間する。ビデオ処理回路１７０６はさらにＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを処理し、データを補間する前にデータの逆ガンマ変換を提供し、その後、同様に以降でさらに詳しく説明するように、補間したデータのガンマ変換を提供する。「逆ガンマ変換」、「ガンマ補正」または単に「ガンマ」はこの文脈では、当業者には明らかなように、アレイ１７０２内の放射器の非線形動作を補正するために、表示されるデータ上で行われる補正を指している。
【００４１】
複数のデジタルアナログ変換器１７０８は、放射器アレイ１７０２内の各画像ビームによって生成される各画素に対するデジタルワードの形態で、ビデオ処理回路１７０６から各々処理したデータストリームを受け取る。印加されたデジタルワードに応じて、デジタルアナログ変換器１７０８は対応するアナログ信号を生成し、放射器駆動部１７１０を駆動するために印加する。各放射器駆動部１７１０は信号を生成し、アレイ１７０２内の対応する放射器を駆動する。放射器駆動部１７１０からの信号に応じて、アレイ１７０２内の各放射器は対応する画像ビームを生成し、アレイは全体として画像ビーム１７０７ａ〜ｊを生成する。画像ビーム１７０７ａ〜ｊは走査光学系１７１２を介して伝搬し、走査光学系１７１２は観察光学系１７１４上で画像ビームを水平および垂直に走査する反射体（図示せず）を有し、観察光学系１７１４は、例えば、人間の瞳または適切な観察面を有することができる。
【００４２】
走査光学系１７１４または観察光学系１７１４はさらにフィードバック信号を走査制御部１７１８に提供し、画像ビーム１７０７ａ〜ｊの位置を示すための部品を有することができる。選択可能な光学的フィードバックサブシステム１７１６は観察光学系１７１４からのフィードバック信号に応じて補正信号を生成し、これらの補正信号は走査制御サブシステム１７１８に印加する。走査制御サブシステム１７１８は、画素クロック生成器１７２０からの画素クロック信号に応じて走査光学系１７１２を制御するための信号を生成し、光学的フィードバックサブシステム１７１６からの補正信号に応じて生成する信号を調整する。画素クロック生成器１７２０はさらにビデオ処理回路１７０６をクロックするための画素クロック信号を供給し、画素クロック信号は観察光学系１７１４内に生成された、または生成される現在の画素を示す。
【００４３】
図１８は、この発明の一実施例による図１７のビデオ処理回路１７０６の機能的ブロック図である。ビデオ処理回路１７０６はビデオデータ変換器１８００を有し、ビデオデータ変換器１８００は表示される入力ビデオデータＶＩＤＥＯ−ＩＮを受け取り、ビデオデータを第一フォーマットから第二フォーマットに変換する。一実施例では、変換器１８００は、ＹＣｒＣｂ（Ｌｕｍａまたは輝度、赤色度、青色度）色空間またはフォーマット内のＶＩＤＥＯ−ＩＮデータをＣＶＩＤＥＯ指定の対応するＲＧＢデータに変換する。先入れ先出しバッファ（ＦＩＦＯ）１８０２は変換器１８００からＣＶＩＤＥＯデータを受け取り、データバス１８０４上で先入れ先出しベースでデータをメモリ１８０６に供給する。メモリ１８０６はＣＶＩＤＥＯデータを格納する二つのメモリセルバンク１８０８、１８１０を有し、ＦＩＦＯバッファ１８０２からのＣＶＩＤＥＯデータをバンクの最初のものに書き込みながら、他のバンクからＣＶＩＤＥＯデータを読出し可能にする。
【００４４】
メモリ１８０６のバンク１８０８、１８１０に格納したＣＶＩＤＥＯデータのセグメントは、データバス１８０４を介して複数のビデオチャネル１８１２ａ〜ｊに送られる。ビデオデータのこれらのセグメントはＣＶ１〜ＣＶ１０に指定され、各セグメントは対応するビデオチャネル１８１２ａ〜ｊに送られる。各ビデオチャネル１８１２ａ〜ｊは、以降でさらに詳しく説明するように、受け取ったデータＣＶ１〜ＣＶ１０のセグメントを処理し、放射器の対応するグループＧ１〜Ｇ１０を駆動するための回路を有する。思い起こすと、放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０は図４と共に議論したように、画面４１０の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射し、データＣＶ１〜ＣＶ１０の各セグメントはこれらのゾーンの対応する一つに表示されるビデオデータに対応している。データＣＶ１〜ＣＶ１０の各セグメントはメモリ１８０６からデータバス１８０４を介して送られ、対応するビデオチャネル１８１２ａ〜ｊ内のデュアルポートメモリ１８１４ａ〜ｊ内に格納される。各デュアルポートメモリは１８１４ａ〜ｊはデータＣＶ１〜ＣＶ１０の対応するセグメントを受け取って格納し、格納したデータを対応する逆ガンマ参照テーブル回路１８１６ａ〜ｊに出力する。各デュアルポートメモリ１８１４ａは新しいセグメントデータＣＶ１〜ＣＶ１０を受け取って格納しながら、現在格納済みのデータを対応する逆ガンマ参照テーブル回路１８１６ａ〜ｊに提供できる。
【００４５】
各逆ガンマ参照テーブル回路１８１６ａ〜ｊはデータＣＶ１〜ＣＶ１０のセグメントに参照表を適用し、そのデータからガンマ補正係数を取り除き、逆ガンマビデオデータＤＣＶ１〜ＤＣＶ１０を生成する。入力ビデオデータＶＩＤＥＯ−ＩＮ、およびデータＣＶ１〜ＣＶ１０の各セグメントは、システム１７００に表示するデータを補間する前に除去しなければならないガンマ補正係数を有する。逆ガンマビデオデータＤＣＶ１〜ＤＣＶ１０の各セグメントは対応する補間回路１８１８ａ〜ｊに印加し、このデータを補間し、補間したビデオデータＩＶＤを生成する。思い起こすと、ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータ、およびデータＣＶ１〜ＣＶ１０のセグメントは画素の行および列に対応するビデオデータのアレイまたはグリッドパターンの形態であるが、ＳＥＬＥＤの各グループＧ１〜Ｇ１０によって生成される画像ビームの軌跡は完全なグリッドパターンを走査しない。従って、補間回路１８１８ａ〜ｊは、ＣＶ１〜ＣＶ１０データのグリッドパターン内の隣接する画素のデータから表示される画像に対して、個々の画素を生成する二つの緑、一つの赤、および一つの青の画像ビーム用の強度を補間する。
【００４６】
Ｘ−Ｙ計算参照テーブル回路１８２０は、ＳＥＬＥＤの各グループＧ１〜Ｇ１０の画像ビームの位置を決定し、ＸおよびＹ座標についてのこの位置を各補間回路１８１８ａ〜ｊに供給する。Ｘ座標は画像ビームの水平位置を与え、Ｙ座標は対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０内の各画像ビームの垂直位置を与える。各補間回路１８１８ａ〜ｊはこれらのＸおよびＹ座標を用いてＣＶ１〜ＣＶ１０データ内の画素を決定し、それらは画像ビームの位置を近似し、これらの近似した画素の値から補間画素値を決定する。補間回路１８１８ａ〜ｊは補間ビデオデータＩＶＤ１〜ＩＶＤ１０として、これらの補間画素値をまとめて出力する。ＣＶ１〜ＣＶ１０データに対して様々な異なる補間アルゴリズムを適用でき、一実施例では、各補間回路１８１８ａ〜ｊは双一次補間アルゴリズムを適用する。原ビデオデータのグリッドパターンに適用される双一次補間アルゴリズムは、既に組み込まれているＢｒｏｗｎなどの米国特許出願番号１０／４４１，９１６、発明の名称「垂直方向で画像ビームを双方向にスイープするための装置と方法および関連装置と方法」でさらに詳しく説明されている。
【００４７】
Ｘ−Ｙ計算参照テーブル回路１８２０はさらにゾーン混合ロジック１８２２を有し、図８と９を参照しながら既に説明したゾーン混合アルゴリズムを適用する。ゾーン混合アルゴリズム１８２２は、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０内の画像ビームの垂直位置Ｙから混合係数Ｂｃｏｅを生成し、補間回路１８１８ａ〜ｊは各画素に対して決定した補間強度とこの係数を乗算し、補間ビデオデータＩＶＤ１〜ＩＶＤ１０を生成する。補間回路１８１８ａ〜ｊによって適用される補間アルゴリズムについては、以降でさらに詳しく説明する。
【００４８】
補間ビデオデータＩＶＤ１〜ＩＶＤ１０は対応するガンマ参照テーブル回路１８２４ａ〜ｊに出力し、各ガンマ参照テーブル回路１８２４ａ〜ｊは参照表を適用し、補間したビデオデータにガンマ補正係数を加算し、ガンマ補正済み補間ビデオデータＧＩＶＤ１〜ＧＩＶＤ１０を生成する。各ビデオチャネル１８１２ａ〜ｊにおいて、ＦＩＦＯバッファ１８２６ａ〜ｊは対応するＧＩＶＤ１〜ＧＩＶＤ１０データを格納し、このデータを四つのデジタルアナログ変換器のグループ１８２８ａ〜ｊに出力する。デジタルアナログ変換器の各グループ１８２８ａ〜ｊは、受け取ったデジタルＧＩＶＤ１〜ＧＩＶＤ１０データを対応するアナログ信号に変換する。駆動部のグループ１８３０ａ〜ｊは、デジタルアナログ変換器の各グループからアナログ信号を受け取り、これらの信号に応じてアレイ１７０２（図１７）内の放射器の対応するグループの放射器を駆動するための信号を生成する。放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０は一実施例に従って、二つの緑、一つの赤、および一つの青の放射器を有するので、駆動部の各グループ１８３０ａ〜ｊは四つの対応する駆動信号を生成し、それらは緑の放射器を駆動する信号に対してはＧ、赤の放射器を駆動する信号に対してはＲ、および青の放射器を駆動する信号に対してはＢと指定されている。デジタルアナログ変換器のグループ１８２８ａ〜ｊは図１７のデジタルアナログ変換器１７０８に対応し、駆動部のグループ１８３０ａ〜ｊは図１７の駆動部１７１０に対応する。
【００４９】
この発明の一実施例に従って、図１８の補間回路１８１８ａ〜ｊによって実行される補間処理を図１９の機能的流れ図を参照しながらここでさらに詳しく説明する。補間処理は参照テーブル（ＬＵＴ）１９００を利用し、ＬＵＴ１９００は画像が各ゾーンＺ１〜Ｚ１０（図４）を走査する際の画像ビームの複数の垂直および水平位置を有する。ＬＵＴ１９００内の値は実験的に決定し、ビームがゾーンＺ１〜Ｚ１０を走査する際の複数の水平および垂直位置における画像ビームの実際の位置を与える。図１９の実施例では、画像ビームの値は、水平Ｘ方向では画素クロックカウンタ１９０２の３２サイクル毎に、垂直Ｙ方向では６４サイクル毎に測定した。反射体４０８は垂直方向より水平方向で速く走査しなければならないので、水平Ｘ方向を高速（ｆ）方向に指定した。逆に、反射体４０８は水平方向より垂直方向で遅く走査するので、垂直Ｙ方向を低速（ｓ）方向に指定した。画素クロックカウンタ１９０２は画素クロックカウントｎｃを生成し、画素クロックカウントが画素クロックカウンタ期間Δｃと等しいときにリセットされる。図１９の実施例では、画素クロックカウンタ周期Δｃは６４と等しい。
【００５０】
動作中、ｆ０、ｆ１／２、およびｆ１と指定した画像ビームの高速位置に対する三つの値ｆは、画素クロックカウンタｎｃが６４と等しくなる毎にＬＵＴ１９００から引き出され、リセットされる。同様に、ｓ０、ｓ１と指定した画像ビームの低速位置に対する二つの値は、画素クロックカウンタｎｃがリセットされる毎にＬＵＴ１９００から引き出される。ＬＵＴ１９００から引き出した値ｆ０、ｆ１／２、ｆ１、ｓ０、およびｓ１はボックス１９０４に示されている。従って、最初に、補間処理はＬＵＴ１９００から値ｆ１、ｆ３３、ｆ６４、ｓ１、およびｓ６５を引き出す。値ｆ１、ｆ３３、ｆ６４は画素クロックカウントｎｃの０、３２、および６４サイクルにおける画像ビームの位置を示し、値ｆ０、ｆ１／２、およびｆ１に各々対応している。同様に、値ｓ１とｓ６５は、画素クロックカウンタ１９０２の現在の期間Δｃ中、および画素クロックカウンタの次の期間中の画像ビームの位置に対応する。
【００５１】
ｆ０、ｆ１／２、ｆ１、ｓ０、およびｓ１に対する現在の値がＬＵＴ１９００からいったん読み込まれると、画素クロックカウンタ期間Δｃおよび画素クロックカウントｎｃの値と共に、これらの値を利用して、ボックス１９０６に示したように、画像ビームの高速ｆおよび低速ｓの位置に対する補間位置を決定する。これらの式は、高速または水平方向の画像ビームの現在の位置を示す補間値ｆと、低速または垂直方向の画像ビームの現在の位置を示す補間値ｓを与える。ボックス１９０６で値ｆとｓをいったん計算すると、ボックス１９０８〜１９１４で各々示したように、これらの値からｐ、ｑ、α、およびβで指定した四つの値が計算される。値ｐは値ｓの整数部分によって与えられ、値ｑは値ｆの整数部分によって与えられる。値αは値ｓの少数部分によって与えられ、値βは値ｓの少数部分によって与えられる。
【００５２】
画像ビームの現在位置に対応する画素に対する補間値の生成において、ｆとｓによって与えられるような画像ビームの現在位置に最も近いどの四つの画素を利用するかを決定する際に値ｐとｑを用いる。従って、メモリアドレス生成器１９１６はｐとｑの値を用いて、表示される原画像内の四つの画素にアクセスし、前記原画像はｆとｓによって与えらるような画像ビームの現在位置に最も接近している。これらの四つの画素は、ボックス１９１８に示されているように、ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ＋１）、およびＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ＋１）で指定される。
【００５３】
ボックス１９２０内に示した双一次補間アルゴリズムは、ボックス１９０８〜１９１４で決定した値ｐ、ｑ、αおよびβと共に、これらの四つの画素ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ＋１）、およびＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ＋１）の値を利用し、ｆとｓによって与えられるような画像ビームの現在位置に対応する画素の強度に対して補間値ＩＰＩＸを決定する。その後、乗算器１９２２はＩＰＩＸ値に混合係数Ｂｃｏｅの現在値を乗算し、補間および混合した画素値ＩＰＩＸＢを生成し、その後、図１８の対応するガンマＬＵＴ１８２４に適用する。図１９の機能的流れ図は、図１８の補間回路１８１８ａ〜ｊによって実行される補間処理として説明したが、その図はさらに図１８のＸ−Ｙ計算ＬＵＴ回路１８２０およびゾーン混合ロジック１８２２によって実行される機能を有する。
【００５４】
当業者には明らかなように、この発明の様々な実施例および利点を以上の説明で示してきたが、上記の開示内容は例示的なものにすぎず、詳細に変更を行ってもなおこの発明の広範囲の原理内に留まる。例えば、上記の多くの部品はデジタル回路またはアナログ回路のいずれか一方、または両方の組み合わせを用いて実装でき、さらに必要に応じて、適切な処理回路上で実行するソフトウェアを介して実現できる。さらに、当然のことながら、システム４００、１７００、および１８００の部品の実装形態に依存して、図４、１７、および１８の実施例内の様々な部品によって実行される機能を分割し、より多くの要素または組み合わせによって実行することも、より少ない要素によって実行することもできる。従って、この発明は、添付の請求項によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】既存の光学的画像表示システムの概略図である。
【図２】図１の画像ビームの時間に対する水平方向の位置を示す正弦曲線のグラフである。
【図３】図１の画像ビームの時間に対する垂直方向の位置を示すノコギリ波のグラフである。
【図４】照射器アレイを含む光学的画像表示システムの概略図であり、この発明の一実施例に従って表示装置上の複数のゾーンを走査する。
【図５】図４の表示装置の概略正面図であり、光学的画像表示システムの動作中、表示装置上の複数のゾーン内の各画像ビームの垂直および水平走査を示している。
【図６】図４の表示装置の概略正面図であり、この発明の一実施例による複数のゾーンの間の混合を示している。
【図７】図４の表示装置の側面図であり、この発明の別の実施例による複数のゾーンの間の混合を示している。
【図８】図４の各画像ビームに対応した混合係数のグラフであり、この発明の一実施例に従って対応するゾーン内の垂直方向の距離の関数として示している。
【図９】図４のいくつかの隣接する垂直ゾーンに対して図８の混合係数を示す概略図である。
【図１０】この発明の一実施例による図４の照射器アレイの正面図である。
【図１１】この発明の別の実施例による図４の照射器アレイの正面図である。
【図１２】個々のＳＥＬＥＤチップの一実施例の正面図であり、図１０と１１のアレイの実施例に含まれる個々の赤、青、または緑のＳＥＬＥＤの一つに対応している。
【図１３】赤のＳＥＬＥＤチップの一実施例の斜視図であり、図１０と１１のアレイの赤の照射器の一つに対応している。
【図１４】緑のＳＥＬＥＤチップの一実施例の斜視図であり、図１０と１１のアレイの緑の照射器の一つに対応している。
【図１５】この発明の一実施例による緑のＳＥＬＥＤのＮ×１サブアレイの正面図である。
【図１６】集積型ＳＥＬＥＤアレイの一部の正面図であり、図１１の照射器アレイの一実施例に対応している。
【図１７】この発明の一実施例による照射器アレイを含む画像表示システムの機能ブロック図である。
【図１８】この発明の一実施例による図１７のビデオ処理回路の機能ブロック図である。
【図１９】この発明の一実施例による図１８の補間回路によって実行される補間処理を示す機能流れ図である。
【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】
2008507734.tif 000010
【図７】
2008507734.tif 000011
【図８】
2008507734.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2008507734.tif 000014
【図１１】
2008507734.tif 000015
【図１２】
2008507734.tif 000016
【図１３】
2008507734.tif 000017
【図１４】
2008507734.tif 000018
【図１５】
2008507734.tif 000019
【図１６】
2008507734.tif 000020
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2008507734.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月27日(2007.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）が対応する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）を走査し、隣接する表示ゾーン（Ｚ１〜Ｚ１０）が重複して混合ゾーン（ＢＺ）を規制し、対応する混合ゾーン（ＢＺ）内の画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の一部の関数として、各画像ビーム（４０６ａ〜ｊ）の強度を変調する請求項１記載の走査組み立て品（４０２、４０８）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、米国仮特許出願番号６０／５９０，３９１、出願日２００４年７月２１日、および米国特許出願１１／００３，１２８、出願日２００４年１２月３日の優先権を主張し、これらは参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
テレビジョン受像機等の電子画像生成器は、画面全体に電磁画像ビームを電子的にスイープすることによって、表示画面上に視認可能な画像、または一連の視認可能なビデオ画像を走査する。例えば、一つのテレビジョン受像機では画像ビームは電子ビームであり、コイルが磁界または電界を生成しビームをスイープする。光学的画像生成器も同様であるが、ただし、それは視野全体に光ビームをスイープすることによって視認可能な画像を走査する。網膜表示装置の場合、光学的画像生成器は観察者の網膜上で視認可能な画像を走査する。投射表示システムの場合、光学的画像生成器は画面上で光ビームを走査し、視認可能にする。
【０００３】
図１は既存の光学的画像表示システム１０の概略図であり、光学的画像生成器１２と表示画面１４を有する。画像生成器１２は光ビーム１８を生成するためのビーム生成器１６と、ビームを用いて画面１４上で画像を走査するための走査組み立て品２０を有する。システム１０が網膜表示装置である場合、走査組み立て品２０は観察者の網膜（図示せず）上で画像を走査する。走査組み立て品２０は反射体２２を有し、反射体２２は回転アーム２４ａと２４ｂおよび回転アーム２６ａと２６ｂの各々の周りで、水平（Ｘ）および垂直（Ｙ）方向に前後に同時に回転させる。前後に回転することによって、反射体２２は二次元（Ｘ−Ｙ）パターンにビーム１８をスイープし、画面１４（または網膜）上に画像を生成する。走査組み立て品２０は反射体２２を回転させ、その瞬間的な回転位置を監視するための他の部品および回路（図示せず）を有し、その位置はビーム１８が画面１４に衝突する瞬間的な位置に比例している。図示していない別の実装形態では、走査組み立て品２０は二つの反射体を有し、一方が水平（Ｘ）方向にビームをスイープし、他方が垂直（Ｙ）方向にビームをスイープすることができる。システム１０と同様の光学的画像表示システムは、Ｇｅｒｈａｒｄなどの米国特許番号６，１４０，９７９、発明の名称「ピンチ、タイミングおよび歪み補正を備えた走査表示装置」、およびＦｕｒｎｅｓｓなどの米国特許番号５，４６７，１０４、発明の名称「仮想網膜表示装置」内で開示され、各々参照によって組み込まれる。
【０００４】
図１〜３を参照しながら、ラスタ走査の光学的画像表示システム１０の動作を議論する。図１では、画像生成器１２は最初の画素位置Ｘ＝０、Ｙ＝０から最後の画素位置Ｘ＝ｎ、Ｙ＝ｍまで画像を走査し、ここでｎは画像の水平（Ｘ）方向の画素数であり、ｍは画像の垂直（Ｙ）方向の画素数である。具体的には、ビーム生成器１６は光ビーム１８の強度を変調し、反射体２２が位置Ｘ＝０、Ｙ＝０にビームを導いたとき、走査画像の第一画素Ｐ０，０を形成する。反射体２２が位置Ｘ＝ｎ、Ｙ＝ｍに向かってビーム１８をスイープする際、生成器１６はビーム強度を周期的に変調し、最後の画素Ｐｎ，ｍを含む画像の残りの画素を連続的に形成する。それから、画像生成器１２はフライバックし、位置Ｘ＝０、Ｙ＝０で始まる次のビデオフレームを走査し、この手順を以降の全てのビデオフレームに対して繰り返す。
【０００５】
図２を参照すると、画像の走査中、反射体２２は水平スイープ周波数ｆｈ＝１／ｔｈで、水平（Ｘ）方向において双方向にビーム１８を正弦的にスイープし、ここでｔｈは水平正弦曲線の周期である。図２はこの水平正弦曲線のグラフであり、時間に対する水平（Ｘ）方向のビーム１８の位置を示しており、＋は画面１４の右側に対応し、−は左側に対応する。このグラフが示しているように、反射体２２は回転アーム２４ａと２４ｂの周りで正弦的にｆｈで振動し、同じ周波数で画面１４の端から端までビーム１８を正弦的にスイープする。ビーム１８は「オン」であり、左から右（＋Ｘ）と右から左（−Ｘ）の水平方向の両方で画素を生成するので、水平スイープは双方向である。必須ではないが、ｆｈはアーム２４ａと２４ｂの周りでの反射体２２の共振周波数と実質的に等しくてもよい。ｆｈで共振するように反射体２２を設計する利点の一つは、走査組み立て品２０が比較的小さな電力で水平（Ｘ）方向に反射体を駆動できることである。
【０００６】
図３を参照すると、ラスタ走査システムの場合、反射体２２はさらに垂直スイープ周波数ｆｖ＝１／ｔｖで、垂直（Ｙ）方向に一方向にビーム１８を直線的にスイープし、ここでｔｖは垂直波形の周期である。ラスタ走査システムの場合、低速の走査波形はノコギリ波を近似している。図３はノコギリ波のグラフであり、時間に対する垂直（Ｙ）方向のビーム１８の位置を示しており、ここで＋は画面１４の底部に対応し、−は上部に対応する。このグラフが示すように、垂直走査期間Ｖの間、走査組み立て品２０は上部位置から底部位置までほぼ直線的に回転アーム２６ａと２６ｂの周りで反射体２２を回転させ、画面１４の画素の上部の行（画素Ｐ０，０を含む）から画面（−Ｙ方向）の画素の底部の行（画素Ｐｎ，ｍを含む）まで、ビーム１８をスイープさせる。フライバック期間ＦＢの間、走査組み立て品２０は（走査期間Ｖに比べて）素早く回転し、その上部位置（Ｐ０，０に対応する）に反射体２２を戻し、新しいビデオフレームの走査を開始する。従って、ｔｖ＝Ｖ＋ＦＢとなり、垂直スイープ周波数ｆｖ＝１／（Ｖ＋ＦＢ）となる。さらに、ビーム１８は走査期間Ｖの間だけ「オン」であり、その間、反射体２２は上部（Ｐ０，０）から底部（Ｐｎ，ｍ）（−Ｙ方向）にビームをスイープし、反射体２２がその上部位置（Ｐ０，０）に戻るフライバック期間ＦＢの間はオフであるので、垂直スイープは一方向である。
【０００７】
ビーム生成器１６は光ビーム１８上のビデオ情報を変調し、例えば、レーザ、レーザダイオード、または発光ダイオード（ＬＥＤ）等の複数の異なる種類の光源から構成できる。赤、緑および青のレーザ、レーザダイオードまたはＬＥＤ等の複数の着色光源をビーム生成器１６内に有し、各光源を介して、赤、緑、青（ＲＧＢ）の情報で変調した着色光を提供できる。各光源からのビデオ変調ビームは適切な光学系を介して組み合わせ、それから画面１４または人の目の網膜上で走査し、対応するビデオ画像を生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ビーム生成器１６はレーザ、レーザダイオード、ＬＥＤまたは他の適切な光源から構成できるが、画像表示システム１０の用途に依存して、コストおよび動作特性によって一つ以上の種類の光源が多かれ少なかれ魅力的になる。例えば、レーザは光ビーム１８に対して高強度の光を提供でき明るい画像を生成するが、比較的高価で外部変調を必要とする。レーザダイオードは他の種類のレーザに比べて比較的低コストで、高強度の光ビーム１８を提供できる。他の種類のレーザより実質的に低コストであるが、それでもレーザダイオードは比較的高価である。
【０００９】
レーザやレーザダイオードに比べてＬＥＤは比較的安価であり、画像表示システム１０の全体のコストが主な検討事項となる用途ではコスト面からは理想的には適している。いくつかの異なる種類のＬＥＤがあり、一部のＬＥＤはより詳細には面発光ＬＥＤ（ＳＥＬＥＤ）と呼ばれ、光がＬＥＤ面の活性領域に対して垂直方向に放射されることを意味する。この説明では単にＬＥＤと呼ばれることもあるが、ＳＥＬＥＤの使用は生成される光が比較的低強度であり、低強度の光ビーム１８をもたらし、画像は所望の明るさとはならないため、いくつかの用途の画像表示システム１０では限定される。例えば、ビーム生成器
１６を赤、青、および緑のＳＥＬＥＤから構成する場合、画面１４上で得られる画像は所望の明るさとはならない可能性がある。
【００１０】
現在の多くの画像表示システム１０はレーザまたはレーザダイオードのいずれかを用いて、十分な明るさの画像を生成する。レーザは必要な光強度を提供できるが比較的高価で、システム１０の全体のコストの不要な増大をもたらす。
【００１１】
エッジ発光ＬＥＤ（ＥＥＬＥＤ）として知られる別の種類のＬＥＤは素子内の異質な層の間からずっと高い強度の光を放射し、ビーム生成器１６内での使用に適しているが、このようなＥＥＬＥＤはそれらを用いて構成したシステムのコストおよび利用可能性に悪影響を与える。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の一形態によると、走査組み立て品は複数の光放射器を含む放射器アレイを有する。各光放射器は対応する画像ビームを生成し、走査組み立て品は複数の重複する表示ゾーン内で画像ビームを走査する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図４は、ビーム生成器４０２を含む光学的画像表示システム４００を示す概略図であり、ビーム生成器４０２は放射器アレイ４０４を有し、放射器アレイ４０４は、例えば、この発明の一実施例による複数の表面放射発光ダイオード（ＳＥＬＥＤ）から構成できる。ここで示し、議論し、請求するように、用語「垂直」は低速走査軸またはＹ軸を指すために用いられ、用語「水平」は高速走査軸またはＸ軸を指すために用いられる。当然のことながら、これらの用語は読者の理解を容易にするために用いられる。システム要件および技術者の選択に依存して、別の方法として高速走査（Ｘ）軸を垂直方向に位置合わせすることもできる。照射器または放射器アレイ４０４において、個々の放射器はグループＧ１〜Ｇ１０内に配置し、各グループは対応する画像ビーム４０６ａ〜ｊを生成し、画像ビーム４０６ａ〜ｊは反射体４０８で反射し、画面４１０の対応する表示ゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射する。放射器アレイ４０４は、単一の組の放射器を使用する場合に比べて視野または画面４１０の輝度を増大し、既存のＳＥＬＥＤの使用を容易にする（ただし、この発明による実施例はＳＥＬＥＤの使用には限定されない）。複数の光放射器が同時に画面４１０を照射し、単位時間当たりにより多くの照射電力を提供でき、画面上の表示がより明るく見えるようになるので、ある意味ではこれは当てはまる。さらに、アレイ４０４内の放射器の物理的位置によって、反射体４０８が水平軸４１２および垂直軸４１４の周りで回転する際、各グループＧ１〜Ｇ１０の放射器が対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を走査できるようにする。単一のグループＧ１〜Ｇ１０の放射器は画面４１０の垂直方向の距離全体Ｙを走査する必要はないので、垂直軸４１４の周りの反射体４０８の回転の振幅は、図１の既存の画像表示システム１０に対して低減できる。一定の垂直画素間隔の場合、一定のビデオフレーム速度を維持しながら水平走査速度を比例的に低減できる。これによって、ビーム４０６ａ〜ｊはより長い時間、画面４１０上の対応する画素を照射でき、それは複数の放射器グループの使用から得られる画面４１０上の表示の輝度の増大となって見える別の方法である。別の方法では、反射体４０８の垂直走査速度をより高い速度に設定し、画面４１０をより高いフレーム速度でリフレッシュし、優れた時間的解像度を提供することもできる。
【００１４】
以降の説明では、発明を十分に理解するために、この発明で説明する実施例と共に所定の詳細を述べる。しかし、当業者には明らかなように、これらの特定の詳細なしに発明を実施することもできる。さらに、当業者には明らかなように、以降で説明する実施例はこの発明の範囲を限定するものではなく、開示される実施例の様々な修正、等価物、および組み合わせを理解することもでき、このような実施例の構成要素もこの発明の範囲内にあ
る。説明した各実施例の部品も全て、以降で詳しく明示的に説明されなくてもこの発明の範囲内にある。最後に、この発明を不必要に曖昧にすることを避けるため、既知の部品や処理の動作は以降で詳しく示さず、または説明しない。
【００１５】
ここで、図４と５を参照しながら、光学的画像表示システム４００の全体の動作をさらに詳しく説明する。図５は図４の画面４１０の視野または画面の一部の正面図であり、システム４００の動作中のゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３の各々の画像ビーム４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃの垂直および水平走査を示している。ビーム生成器４０２と反射体４０８は、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０の画面４１０上に表示される全体の画像の一部を同時に走査すると共に動作する。このように、全体の画像は、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の各々で走査されるこの全体の画像の一部の合計として画面４１０上に表示される。例えば、ビーム生成器４０２は画像ビーム４０６ａの強度を変調し、反射体４０８がゾーンＺ１内の位置Ｘ＝０、Ｙ＝０に画像ビーム４０６ａを導いたとき、走査画像の第一画素Ｐ０，０を形成する。反射体４０８がゾーンＺ１の上部から底部まで位置Ｘ＝ｎ、Ｙ＝ｍの画素Ｐｎ，ｍに向かって画像ビーム４０６ａをスイープする際、ビーム生成器４０２は画像ビーム４０６ａの強度を変調し、画素Ｐ０，０とＰｎ，ｍの間の画像のこの部分の画素（図示せず）を連続的に形成する。同じことは、画像ビーム４０６ｂ〜ｊとゾーンＺ２〜Ｚ１０に対しても当てはまる。
【００１６】
一実施例では、ビーム生成器４０２と反射体４０８は、水平Ｘ方向で正弦的に双方向に、そして垂直Ｙ方向で双方向にほぼ直線的に画像ビーム４０６を各々走査する。別の実施例では、ビーム生成器４０２と反射体４０８は、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の各々内で水平Ｘおよび垂直Ｙ方向の両方で、正弦的に双方向に画像ビーム４０６ａ〜ｊを各々スイープする。水平Ｘおよび垂直Ｙ方向の両方で正弦的に双方向の走査を用いる光学的画像表示システムは、Ｂｒｏｗｎなどの米国特許出願番号１０／４４１，９１６、発明の名称「垂直方向で画像ビームを双方向にスイープするための装置と方法および関連装置と方法」に詳しく説明されており、参照によってここに組み込まれる。
【００１７】
図４を参照すると、放射器アレイ４０４内の放射器Ｇ１〜Ｇ１０は各々光ビームを放射する。このような各ビームは、コリメータレンズ、集束レンズ、一つ以上のアパーチャ、またはそれらの組み合わせを用いて従来どおりに形成できる。ビーム４０６ａ〜ｊは一つ以上の光学部材４１６を介して送られ、光学部材４１６は各ビームを走査ミラーまたは反射体４０８に導く。図４の破線は視野４１０に向かって反射体４０８から反射された画像ビーム４０６ａ〜ｊを表しており、これらの画像ビームの各々によって走査される垂直範囲を示している。この垂直範囲は、画面４１０上の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を規制している。一つ以上の選択的光学部材４１８は、走査した画像ビームを視野４１０に向かって導く。様々な実施例では、視野４１０は、投射画面、ビーム拡大器、観察者の目等を含むことができる。説明を簡単にするために、用語「視野」はここでは用語「画面」と交換可能なように用いられるが、このように用語「視野」は画面であることを限定せず、ビーム拡大器、観察者の視野等の他の機器を含んでいる。図４には示されていないが、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は各々隣接するゾーンと実際にはやや重複し、隣接するゾーンの間の不連続性をなくし、全体の画像が複数のより小さな画像の合計のように見えるようにし、以降でさらに詳しく説明するようにそれらは適切にはバランスされていない。ゾーンＺ１〜Ｚ１０の重複は、隣接する画像ビーム４０６が画面４１０の同じゾーンを部分的に走査し、隣接するゾーンの間に重複または「混合」領域（図示せず）を規制することを意味する。これらの混合領域内の画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調することによって、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の不連続性を除去または著しく低減し、ゾーン内に表示される画像部分の合計が画面４１０上に表示される単一の統一画面として見えるようできる。
【００１８】
図６は図４の画面４１０の一部の正面図であり、画像表示システム４００の動作中、隣
接するゾーンＺ１〜Ｚ１０の間に生成される混合領域またはゾーンＢＺを示している。思い起こすと、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は、反射体４０８が垂直軸４１４の周りで回転する際、各画像ビーム４０６ａ〜ｊによって走査される垂直距離によって規制されている。ゾーンＺ１〜Ｚ１０は、アレイ４０４の各グループＧ１〜Ｇ１０の放射器の間に垂直間隔に対応する。垂直軸４１４の周りでの反射体４０８の回転角度と画面４１０における垂直ビーム変位の対応する範囲は、垂直方向の放射器の間隔に対応したビームの垂直間隔に対して、画面４１０上で発生する混合ゾーンＢＺの垂直距離を規制する。垂直軸４１４の周りでの反射体４０８の回転角度が大きくなるほど、混合ゾーンＢＺの垂直距離も大きくなる。
【００１９】
図４〜６の実施例内の１０個の放射器のゾーンＺ１〜Ｚ１０と対応するグループＧ１〜Ｇ１０は一例として提示しただけであり、この発明の他の実施例では放射器のゾーンおよび対応するグループは多くても少なくてもよい。さらに、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は図４〜６での実施例では垂直ゾーンであるが、ゾーンはこの発明の他の実施例では水平ゾーンであってもよい。一般に、ゾーンＺ１〜Ｚ１０は低速走査方向で規制されるが、これは全ての実施例で必須というわけではない。システム４００は放射器アレイ４０４内でＳＥＬＥＤを用いることができるが、アレイはＳＥＬＥＤから構成する必要はなく、他の実施例では、例えば、エッジ放射ＬＥＤまたはレーザダイオード等の他の種類の光源から構成される。
【００２０】
図７は、垂直軸４１４の周りでの反射体４０８の回転と、反射体から反射した画像ビーム４０６ａと４０６ｂの得られる経路を示す機能図である。反射体４０８は垂直軸４１４の周りの０°の回転において実線として示されており、垂直軸の周りで十分に回転した正の位置である角度θと、十分に回転した負の位置の−θでも示されている。０°の位置では、画像ビーム４０６ａは画像ビーム７００に対応し、画像ビーム４０６ｂは画像ビーム７０２に対応する。反射体４０８が十分に回転した正の位置θに配置されると、画像ビーム４０６ａと４０６ｂは各々画像ビーム７０４と７０６に対応する。反射体４０８が十分に回転した負の位置−θに配置されると、画像ビーム４０６ａと４０６ｂは各々画像ビーム７０８と７１０に対応する。
【００２１】
反射体４０８が位置θから−θに移動する際、画像ビーム４０６ａはビーム７０４によって示された位置から、ビーム７０８によって示された位置まで画面４１０上をスイープし、垂直ゾーンＺ１を走査する。同時に、反射体４０８が位置θから−θの間の移動すると、画像ビーム４０６ｂはビーム７０６によって示された位置から、ビーム７１０によって示された位置まで画面４１０上をスイープし、垂直ゾーンＺ２を走査する。各ビーム４０６ａと４０６ｂはＤより大きな垂直距離を走査し、ここでＤは画面４１０上のアレイ４０４（図４）内の隣接するグループＧ１〜Ｇ１０（図４）の間に投射される距離であるので、ゾーンＺ１とＺ２は重複し、図７に示したようにゾーンの間に混合ゾーンＢＺを規制する。混合ゾーンＢＺの垂直高さは、角度θの値に依存する。画像ビーム４０６ｃは最も上側の位置に示されており、垂直軸４１４の周りで位置θまで回転させた反射体４０８に対応し、垂直ゾーンＺ２とＺ３の間にも混合ゾーンＢＺが形成されることを示している。
【００２２】
前述のように、垂直方向の角度θの関数として、これらの混合領域内の画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調することによって、ゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の不連続性を除去または著しく低減できる。混合ゾーンＢＺ内の各画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調するために、様々な異なるアルゴリズムを用いることができる。この発明の一実施例では、隣接する画像ビーム４０６ａ〜ｊの瞬間的な強度に、対応して直線的に変化する混合係数Ｂｃｏｅを各々乗算する。混合係数Ｂｃｏｅは、画像ビーム４０６ａ〜ｊの第一のものに対しては直線的に増大させ、各混合ゾーンＢＺ内の画像ビームの第二のものに対しては直線的に減少させる。各画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度は、対応する混合係数Ｂｃｏｅを乗算するとして説明したが、これは説明を簡略化するためにだけ行われている。駆動信号は実際
にはＳＥＬＥＤの各グループＧ１〜Ｇ１０に印加し、これらの駆動信号の大きさがそのグループによって生成される画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を決定する。混合係数Ｂｃｏｅの乗算によって調整されるのは駆動信号の大きさであり、それによって画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を調整する。
【００２３】
図８は、この発明の一実施例に従って各画像ビーム４０６ａ〜ｊに印加される混合係数Ｂｃｏｅを示すグラフである。グラフの垂直軸は係数Ｂｃｏｅの大きさを示し、水平軸は対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０内の画像ビーム４０６ａ〜ｊの垂直位置Ｙを示している。図８において、Ｙ軸上のゾーンの低い点ＺＬとゾーンの高い点ＺＨは所定の画像ビーム４０６ａ〜ｊに対して隣接する放射器の間の間隔に対応した垂直ゾーンを規制し、そのゾーンは一般にＺＸとして示されている。ＺＸ＋として一般に示した範囲は、垂直軸内の走査ミラー４０８によるオーバスキャンに対応し拡張された垂直範囲を示している。例えば、ＺＸが第二垂直ゾーンＺ２に対応する場合、関連する画像ビームは画像ビーム４０６ｂであり、混合係数Ｂｃｏｅを印加して、この画像ビームの強度を変調する。第一混合ゾーンＢＺはゾーンの低い点ＺＬを中心とし、第二混合ゾーンＢＺはゾーンの高い点ＺＨを中心とする。混合ゾーンＢＺでは、混合係数Ｂｃｏｅは値０と１の間を直線的に遷移する。より詳細には、混合係数Ｂｃｏｅは、次式によって与えられる。
2008507734.tif 000024
【００２４】
これらの式および図８のグラフから分かるように、ゾーンＺＸ内であるが混合ゾーンＢＺ内ではない場合、混合係数Ｂｃｏｅは値１を有する。混合ゾーンＢＺでは、混合係数Ｂｃｏｅは値１から０まで直線的に遷移する。ゾーンＺＸと混合ゾーンＢＺに対応した値を超えるＹの値に対しては、混合係数Ｂｃｏｅは値０を有する。
【００２５】
図９は、図４の画面４１０内の複数の隣接する垂直ゾーンＺ１〜Ｚ３に対して図８の混合係数Ｂｃｏｅを示す図である。この図は、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の混合ゾーンＢＺ内で、一つのゾーンに対する混合係数Ｂｃｏｅが直線的に増大する際、他のゾーンの混合係数は直線的に減少することを示している。例えば、ゾーンＺ１とＺ２の間に規制される混合ゾーンでは、ゾーンＺ１に対応した混合係数Ｂｃｏｅが直線的に増大する際、ゾーンＺ２に対応した混合係数Ｂｃｏｅは直線的に減少する。ゾーンＺ１とＺ２の境界となる終点はゾーンＺ１の場合はゾーンの低い点ＺＬ、ゾーンＺ２の場合はゾーンの高い点ＺＨに対応し、各々ＺＬ（Ｚ１）およびＺＨ（Ｚ２）で示される。同じことはゾーンＺ２とＺ３の間でも示され、終点はゾーンＺ２の場合はゾーンの低い点ＺＬ、ゾーンＺ３の場合はゾーンの高い点ＺＨに対応し、各々ＺＬ（Ｚ２）およびＺＨ（Ｚ３）で示される。なお、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０を走査する画像ビーム４０６ａ〜ｊは実際には垂直距離ＺＸ＋を走査し、垂直距離ＺＸ＋はゾーンを規制する終点を超えて距離ＢＺ／２だけ延びている。ここで用いられるように、当然のことながら、ゾーンＺを構成するビームの十分な垂直方向の走査範囲という説明は、混合ゾーンを形成するために用いられる垂直方向のオーバスキャンによって形成されるやや大きな垂直走査距離Ｚ＋を含んでいる。
【００２６】
混合係数は対応する画像ビーム４０６ａ〜ｊの強度を変調し、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０内に形成される画像を平滑化または混合するので、混合ゾーンＢＺ内の混合係数Ｂｃｏｅの変形態様は「混合アルゴリズム」と呼ぶこともできる。上記の線形アルゴリズム以
外の混合アルゴリズムを用いることもできる。さらに、いくつかの状況では、異なる混合ゾーンの間で異なる混合アルゴリズムを用いることもできる。いくつかの実施例では、隣接するゾーンＺ１〜Ｚ１０の間の用いられる正確な混合アルゴリズムは、各対の隣接するゾーンに対して個々に決定できる。
【００２７】
ここで図４に戻ると、ビーム生成器４０２の放射器アレイ４０４内の放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０は、対応する画像ビーム４０６ａ〜ｊ上のビデオ情報を変調する。各グループＧ１〜Ｇ１０は単色光源から形成することも、例えば、赤、緑および青のＳＥＬＥＤ等のマルチカラー光源から形成することもできる。図１０は、この発明の一実施例に従って第一列に配置した２０個の緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０と、隣接する列の交互に配置した赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１１と青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０を含む放射器アレイ４０４の正面図である。図１０に示した正面側はアレイ４０４の側であり、そこからＧＲ、Ｂ、およびＲの素子は光を放射する。
【００２８】
図１０の実施例では、各グループＧ１〜Ｇ１０は、単一の赤および単一の青の放射器と共に一対の緑の放射器を有する。例えば、グループＧ１は、赤の放射器Ｒ１と青の放射器Ｂ１と共に二つの緑の放射器ＧＲ１、ＧＲ２を有する。緑の放射器ＧＲ１は赤の放射器Ｒ１と同一線上に隣接して物理的に配置でき、緑の放射器ＧＲ２は青の放射器Ｂ１と同一線上に隣接して物理的に配置できる。二つの緑の放射器ＧＲ１、ＧＲ２は画像ビーム１０００、１００２を放射し、赤の放射器Ｒ１は画像ビーム１００４を放射し、青の放射器Ｂ１は画像ビーム１００６を放射する。画像ビーム１０００〜１００６は、図４を参照しながら既に議論したように、グループＧ１によって放射される画像ビーム４０６ａを全体として構成する。残りのグループＧ２〜Ｇ１０の緑の放射器ＧＲ、赤の放射器Ｒ、および青の放射器Ｂの個々の画像ビームは示されていないが、各グループの個々の放射器も対応する画像ビームを放射し、ビームは図のように画像ビーム４０６ｂ〜ｊを全体として構成する。赤の放射器Ｒ１１は、赤の放射器Ｒ１０の走査範囲を超えて赤のビーム範囲Ｚ１０の下側端部を増大するために部分的に用いられ、Ｚ１０が緑の放射器ＧＲ２０によって規制される範囲の端部まで拡大させる。さらに、赤の放射器Ｒ１１は、グループＧ１〜Ｇ１０内のＳＥＬＥＤによって形成される通常の視野を超えて、画像ビーム１００８を提供するために部分的に用いられる。画像ビーム１００８の拡大した範囲の部分（画面の底部を超えて広がる範囲の部分）は、以降でさらに詳しく説明するように、画像表示システム４００の動作中、画面４１０上に生成される画像の位相または位置を監視するために用いられる。当然のことながら、放射器アレイ４０４の右の列の上側端部に余分な青の放射器Ｂ０を同様に配置して、青の画素の上側の垂直範囲を拡大し、緑の放射器ＧＲ１によって生成される緑の画素の上側の垂直範囲と実質的に等しくすることもできる。場合によっては、このような余分な青の放射器を用いて、システムに位置または位相フィードバックを提供することもできる。
【００２９】
図４と５を参照しながら画像表示システム４００を説明したことを思い出すと、放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０からの画像ビーム４０６ａ〜ｊは、画面４１０上の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射する。従って、図１０の実施例では、各グループＧ１〜Ｇ１０の一つの赤の放射器Ｒと一つの青の放射器Ｂと共に、二つの緑の放射器ＧＲが画面４１０上の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射する。各グループＧ１〜Ｇ１０の赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂの放射器の強度は制御し、対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０の各画素の所望の色を生成する。例えば、ゾーンＺ１の各画素に対して、緑の放射器ＧＲ１、ＧＲ２、赤の放射器Ｒ１、および青の放射器Ｂ１の強度を調整し、各画素の所望の色を生成する。さらに、グループＧ１〜Ｇ１０の緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器は各々、対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０に対する混合係数Ｂｃｏｅによって調整したその強度を有する。例えば、グループＧ１内の放射器に対する各画像ビーム１０００〜１００６の強度は、ゾーンＺ１に対する混合係数Ｂｃｏｅによって調整される。
【００３０】
グループＧ１〜Ｇ１０の各赤Ｒおよび青Ｂに対する二つの緑ＧＲの比率は、二つの利点を提供する。第一に、いくつかの実施例では、緑は赤および青の放射器より低い最大ビーム強度を出力し、余分な緑の放射器が必要な強度を提供し、特に高輝度で画面４１０内の画素に十分なフルカラースペクトルを実現する。第二に、人間の目は緑の色に対応する光の波長により多くの空間感度を有し、各グループＧ１〜Ｇ１０の二つの緑の放射器は画面４１０上に表示される画像に高解像度の感覚を提供する。例えば、二つの緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器が全てバランスの取れた光強度を提供すると、認識される色は白になる。二つの緑ＧＲ、一つの赤Ｒ、および一つの青Ｂの放射器の物理的動作特性によって、各グループＧ１〜Ｇ１０のこの組み合わせは画面４１０に良好なスペクトル範囲とダイナミックレンジを提供する。
【００３１】
図１１は、この発明の別の実施例による図４の放射器アレイ４０４の正面図である。この実施例では、アレイ４０４は前と同じように、第一列に配置した２０個の緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０と、隣接する列に交互に配置した赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１１と青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０を有する。しかし、図１０の実施例に比べて、各緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は、隣接する赤Ｒおよび青Ｂの放射器に対してオフセットさせる。図７の放射器を表す各四角形は、青の放射器Ｂ１０に対して示したように長さＬを有すると仮定する。緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は各々、青の放射器Ｂ１０に対する緑の放射器ＧＲ２０について示したように、隣接する青Ｂと赤Ｒの放射器の四角形に対して長さＬの半分だけオフセットさせる。図１０の実施例に比べて、緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０の列は、図１１の実施例では１／２Ｌだけ上向きにシフトしている。赤の放射器Ｒ１１は、赤の放射器Ｒ１０の走査範囲を超えて赤のビーム範囲Ｚ１０の下側端部を増大するために部分的に用いられ、Ｚ１０が緑の放射器ＧＲ２０によって規制された範囲の端部まで広がるようにする。さらに、赤の放射器Ｒ１１は、グループＧ１〜Ｇ１０内のＳＥＬＥＤによって形成される通常の視野を超えて、画像ビーム１１０８を提供するために部分的に用いられる。画像ビーム１１０８の拡大した範囲の部分（画面の底部を超えて広がる範囲の部分）は、画像表示システム４００の動作中、画面４１０上に生成される画像の位相または位置を監視するために用いられる。図１１の実施例では、放出器アレイ４０４の右の列の上端に余分な青の放射器Ｂ０（図示せず）を同様に配置し、青の画素の上側の垂直範囲を拡大し、緑の放射器ＧＲ１によって生成される緑の画素の上側の垂直範囲と実質的に等しくすることもできる。場合によっては、システムに位置または位相フィードバックを提供するために、このような余分な青の放射器Ｂ０を用いることもできる。参照番号１１００〜１１０６は図１０の番号１０００〜１００６に対応し、従って、さらに詳しくは説明しない。
【００３２】
放出器アレイ４０４の別の実施例では、赤、緑、および青の放射器の間の相対的な方向を変更できる。例えば、図１１に関して、別の実施例では、緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は図のように上向きにシフトさせるが、右の列の青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０と赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１０の交互に配置する順番は逆にし、右の列の上部に余分な赤の放射器Ｒ１１を配置する。従って、この実施例では放射器は図１１に示したように配置するが、ただし、放射器Ｒ１１は放射器ＧＲ１に隣接する右の列の上部に配置する。さらに、各赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１１は各々青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０となり、各青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０は各々赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１０となる。従って、放射器Ｒ１１は、緑の放射器ＧＲ１と青の放射器Ｂ１に隣接する青と赤の放射器の右の列の上部に配置される。さらに別の実施例では、緑の放射器ＧＲ１〜ＧＲ２０は赤の放射器Ｒ１〜Ｒ１０と青の放射器Ｂ１〜Ｂ１０に対して下にシフトさせ、青と赤の放射器の右の列の底部に余分な赤の放射器Ｒ１１を有する。
【００３３】
このように、緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器をオフセットすることによって、緑、青、および赤の放射器の垂直方向の「混合ゾーン」をオフセットさせ、画像表示システム４００のいくつかの用途では画面４１０上の画質を向上できる。各グループＧ１〜Ｇ１０
の緑ＧＲ、赤Ｒ、および青Ｂの放射器は空間的に一致しているかのように議論されているが、これは図１０と図１１にみられるような場合ではないので当てはまる。各グループＧ１〜Ｇ１０のＧＲ、Ｂ、およびＲの放射器は互いに隣接配置し、各ＳＥＬＥＤからのビームが画面４１０のやや異なる領域を走査するようにする。理想的には、各グループＧ１〜Ｇ１０のＧＲ、Ｂ、およびＲの放射器からのビームは同じ物理的位置から放射されることが望ましく、これは各ビームが画面４１０の同じゾーンＺ１〜Ｚ１０を正確に走査することを意味する。各グループＧ１〜Ｇ１０内でＧＲ、Ｂ、およびＲの放射器の物理的位置をシフトさせることは、各々が画面４１０上を走査する正確なゾーンをシフトさせ、このシフトはいくつかの状況では画面上に生成される画像の全体の品質を向上させる。
【００３４】
上で示したように、ここで説明したような放射器のアレイを用いる画像表示システムの構成および動作は、表面放射発光ダイオード（ＳＥＬＥＤ）の使用を可能にする。図１２は、ＳＥＬＥＤ光源を用いる図１０と１１の放射器アレイ４０４の実施例に含まれる個々のＧＲ、Ｂ、またはＲのＳＥＬＥＤの一つに対応する個々のＳＥＬＥＤチップ１２００の平面図である。ＳＥＬＥＤチップ１２００は、カソードとして機能する基板１２０２と、ｐ型アノード接点１２０４を有する。活性領域１２０６は光子を放射するＳＥＬＥＤチップ１２００の領域であり、可視光の形態のこれらの光子は放射アパーチャ１２０８を介して放射される。ＳＥＬＥＤチップ１２００を構成するための適切な構造、動作、および適切な材料は当業者には明らかであり、従って、簡略化のために、ここではさらに詳しくは説明しない。ＳＥＬＥＤチップ１２００の正確な構造および材料は、生成される光の色によって決定される。適切な色の個々のＳＥＬＥＤチップ１２００は物理的に組み立て、図１０または１１のアレイ４０４を構成し、その具体的な位置は構成される特定の実施例によって決定される。
【００３５】
各グループＧ１〜Ｇ１０のＳＥＬＥＤチップ１２００の放射アパーチャ１２０８を共にできるだけ密に保持したいため、チップの全体のサイズを考慮しなければならない。図１３と１４は各々、この発明の一実施例による赤のＳＥＬＥＤチップ１３００と緑のＳＥＬＥＤチップ１４００の斜視図である。赤のＳＥＬＥＤチップ１３００はインジウムガリウムアルミニウム燐（ＩｎＧａＡｌＰ）ＳＥＬＥＤであり、チップの上面にカソード接点１３０２、ｐ型アノード領域１３０４、および放射アパーチャ１３０６を有する。図１３の実施例では、放射アパーチャ１３０６は約１０μｍの直径を有し、チップ１３００の上面の縦横の長さは約１７５μｍである。緑のＳＥＬＥＤチップ１４００はインジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）ＳＥＬＥＤであり、チップの上面にカソード接点１４０２、メサ領域１４０６に囲まれたアノード接点１４０４、および放射アパーチャ１４０８を有する。図１４の実施例では、放射アパーチャ１４０８は約１０μｍの直径を有し、チップ１４００の上面の縦横の長さは約２７５μｍである。青のＳＥＬＥＤチップ（図示せず）の一実施例は緑のＳＥＬＥＤ１４００と実質的に同様であり、所望の青の光を生成するために適切にドープおよび形成したチップ領域を備えている。これらの赤、青、および緑のＳＥＬＥＤチップを組み立て、図１０または１１のアレイ４０４を構成する。
【００３６】
図１０と１１のアレイ４０４の別の実施例では、個々の赤のＳＥＬＥＤチップ１３００、ＳＥＬＥＤチップ１４００と同じ物理的寸法を備えた個々の青のＳＥＬＥＤチップ、および図１５に示したように、緑のＳＥＬＥＤの少なくとも一つのＮ×１サブアレイ１５００からアレイを構成する。サブアレイ１５００は、共通基板１５０４上に形成した１０個（Ｎ＝１０）の個々の緑のＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊを有する。カソード接点１５０６は全てのＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊに共通であり、各ＳＥＬＥＤはさらに個々のアノード接点１５０６を有するが、ＳＥＬＥＤ１５０２ｊに対してだけ示されている。各緑のＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊはさらに活性領域１５０８と放射アパーチャ１５１０を有し、それらも同様にＳＥＬＥＤ１５０２ｊに対してだけ示されている。サブアレイ１５００の一実施例では、活性領域１５０８は約３４μｍの直径を有し、放射アパーチャ１５１０は約８μ
ｍの直径を有する。
【００３７】
図１６は図１１のアレイ４０４の一実施例に対応する集積型アレイ１６００の一部を示しており、そこでは赤、緑、および青のＳＥＬＥＤは互いにオフセットされている。集積型アレイ１６００は、単一基板１６０２上に形成した赤、青、および緑のＳＥＬＥＤを有する。ＳＥＬＥＤは共通カソード接点１６０４を有し、各ＳＥＬＥＤはさらに図の一つのＳＥＬＥＤに対して示したように、アノード接点１６０６と放射アパーチャ１６０８を有する。集積型アレイ１６００では、個々のＳＥＬＥＤの放射アパーチャ１６０８は共に非常に密に形成でき、既に議論したように、望ましくはゾーンＺ１〜Ｚ１０（図４）の均一な走査を提供する。放射アパーチャ１６０８は図１６の実施例ではオフセットされているが、それらを位置合わせし、この発明の別の実施例に従って図１０のアレイ４０４に対応する集積型アレイを構成することもできる。
【００３８】
図１２〜１６のＳＥＬＥＤの実施例の様々な組み合わせは、図１０と１１に示したアレイ４０４の実施例の形成においても利用できる。既に説明したように、アレイ４０４内の全てのＳＥＬＥＤは、所望のアレイ構造を得るために好ましくは構成した個々のＳＥＬＥＤチップ１３００と１４００から形成できる。また、図１５の一つ以上のＮ×１サブアレイ１５００から、アレイ４０４内のＳＥＬＥＤの一部を構成することもできる。例えば、一実施例では、アレイ４０４赤および青のＳＥＬＥＤ用の個々のチップ１３００と１４００に組み合わせて、緑のＳＥＬＥＤ１５０２ａ〜ｊの二つの１０×１サブアレイ１５００から構成される。別の実施例では、赤、青、および緑のＳＥＬＥＤを各々Ｎ×１サブアレイ１５００として構成し、これらのサブアレイを互いに隣接配置してアレイ４０４を構成できる。別の実施例では、赤と青のＳＥＬＥＤを交互に形成した赤と青のサブアレイに組み合わせて、緑のＳＥＬＥＤのＮ×１サブアレイ１５００からアレイ４０４を構成できる。その後、これらの緑のサブアレイ１５００および赤と青のサブアレイを組み立てアレイ４０４を構成する。各々交互に間隙を介して赤と青のＳＥＬＥＤを配置した、個々の赤のＮ×１サブアレイ１５００と個々の青のＮ×１サブアレイを構成することもできる。その後、これらのサブアレイを緑のＮ×１サブアレイ１５００と組み合わせてアレイ４０４を構成できる。さらに別の実施例では、赤、青、緑のＳＥＬＥＤの個々のグループＧ１〜Ｇ１０を個々のチップとして形成し、その後、これらのチップを組み立ててアレイ４０４を構成できる。個々のＳＥＬＥＤチップ１３００、１４００およびサブアレイ１５００の他の組み合わせも可能であり、この発明の範囲内にある。
【００３９】
図１７は、この発明の一実施例による放射器アレイ１７０２を含む画像表示システム１７００の機能ブロック図である。放射器アレイ１７０２は図１０または１１のアレイ４０４に対応することができ、さらに図１２〜１６の個々のＳＥＬＥＤチップおよびサブアレイの前述の組み合わせを含む適切な光源から構成できる。画像表示システム１７００は、表示されるビデオ入力データＶＩＤＥＯ−ＩＮを受け取り格納するビデオバッファ１７０４を有する。バッファ１７０４はビデオ処理回路１７０６にＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを提供し、表示用のデータを準備するためにビデオデータを処理する。ビデオ処理回路１７０６はＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを処理し、そのデータをパラレルデータストリームに分離し、アレイ１７０２内の放射器の対応するグループを駆動する。例えば、アレイ１７０２が図１０または１１のアレイ４０４に対応する場合、ビデオ処理回路１７０６はＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを４０個のパラレルデータストリームに分離する。４０個のパラレルデータストリームは、アレイ１７０２の放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０の二つの緑、一つの赤、および一つの青のデータストリームに対応する（グループ毎に４個のデータストリーム×１０グループ）。放射器アレイ１７０２内の放射器のグループＧ１〜Ｇ１０は対応する画像ビーム１７０７ａ〜ｊを生成し、それは図１０と１１の放射器アレイ４０４の実施例の画像ビーム４０６ａ〜ｊに対応する。
【００４０】
ビデオ処理回路１７０６はさらにＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを処理し、補間軌道に従ってビデオデータを補間し、前記補間軌道は以降でさらに詳しく説明するように、放射器アレイ１７０２によって生成される各画像ビームの現在の位置を近似する一連のセグメントとして指定される。簡単にいうと、ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータは一般に、画素の行および列に対応するビデオデータのアレイまたはグリッドパターンの形態である。ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータに対応する大部分の原画像が、コンピュータが生成した原画像、または既存のビデオカメラまたはデジタルカメラによって捕捉された原画像等、グリッドパターンに配置された画素に対するデータを含むので、これは当てはまる。放射器アレイ１７０２によって生成された画像ビームの軌跡は必ずしも完全なグリッドパターンを走査せず、従って、表示される画像の個々の画素を生成する二つの緑、一つの赤、および一つの青の画像ビームは、ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータのグリッドパターンの隣接する画素のデータから補間する。ビデオ処理回路１７０６はさらにＶＩＤＥＯ−ＩＮデータを処理し、データを補間する前にデータの逆ガンマ変換を提供し、その後、同様に以降でさらに詳しく説明するように、補間したデータのガンマ変換を提供する。「逆ガンマ変換」、「ガンマ補正」または単に「ガンマ」はこの文脈では、当業者には明らかなように、アレイ１７０２内の放射器の非線形動作を補正するために、表示されるデータ上で行われる補正を指している。
【００４１】
複数のデジタルアナログ変換器１７０８は、放射器アレイ１７０２内の各画像ビームによって生成される各画素に対するデジタルワードの形態で、ビデオ処理回路１７０６から各々処理したデータストリームを受け取る。印加されたデジタルワードに応じて、デジタルアナログ変換器１７０８は対応するアナログ信号を生成し、放射器駆動部１７１０を駆動するために印加する。各放射器駆動部１７１０は信号を生成し、アレイ１７０２内の対応する放射器を駆動する。放射器駆動部１７１０からの信号に応じて、アレイ１７０２内の各放射器は対応する画像ビームを生成し、アレイは全体として画像ビーム１７０７ａ〜ｊを生成する。画像ビーム１７０７ａ〜ｊは走査光学系１７１２を介して伝搬し、走査光学系１７１２は観察光学系１７１４上で画像ビームを水平および垂直に走査する反射体（図示せず）を有し、観察光学系１７１４は、例えば、人間の瞳または適切な観察面を有することができる。
【００４２】
走査光学系１７１２または観察光学系１７１４はさらにフィードバック信号を走査制御部１７１８に提供し、画像ビーム１７０７ａ〜ｊの位置を示すための部品を有することができる。選択可能な光学的フィードバックサブシステム１７１６は観察光学系１７１４からのフィードバック信号に応じて補正信号を生成し、これらの補正信号は走査制御サブシステム１７１８に印加する。走査制御サブシステム１７１８は、画素クロック生成器１７２０からの画素クロック信号に応じて走査光学系１７１２を制御するための信号を生成し、光学的フィードバックサブシステム１７１６からの補正信号に応じて生成する信号を調整する。画素クロック生成器１７２０はさらにビデオ処理回路１７０６をクロックするための画素クロック信号を供給し、画素クロック信号は観察光学系１７１４内に生成された、または生成される現在の画素を示す。
【００４３】
図１８は、この発明の一実施例による図１７のビデオ処理回路１７０６の機能的ブロック図である。ビデオ処理回路１７０６はビデオデータ変換器１８００を有し、ビデオデータ変換器１８００は表示される入力ビデオデータＶＩＤＥＯ−ＩＮを受け取り、ビデオデータを第一フォーマットから第二フォーマットに変換する。一実施例では、変換器１８００は、ＹＣｒＣｂ（Ｌｕｍａまたは輝度、赤色度、青色度）色空間またはフォーマット内のＶＩＤＥＯ−ＩＮデータをＣＶＩＤＥＯ指定の対応するＲＧＢデータに変換する。先入れ先出しバッファ（ＦＩＦＯ）１８０２は変換器１８００からＣＶＩＤＥＯデータを受け取り、データバス１８０４上で先入れ先出しベースでデータをメモリ１８０６に供給する。メモリ１８０６はＣＶＩＤＥＯデータを格納する二つのメモリセルバンク１８０８、１８１０を有し、ＦＩＦＯバッファ１８０２からのＣＶＩＤＥＯデータをバンクの最初のものに書き込みながら、他のバンクからＣＶＩＤＥＯデータを読出し可能にする。
【００４４】
メモリ１８０６のバンク１８０８、１８１０に格納したＣＶＩＤＥＯデータのセグメントは、データバス１８０４を介して複数のビデオチャネル１８１２ａ〜ｊに送られる。ビデオデータのこれらのセグメントはＣＶ１〜ＣＶ１０に指定され、各セグメントは対応するビデオチャネル１８１２ａ〜ｊに送られる。各ビデオチャネル１８１２ａ〜ｊは、以降でさらに詳しく説明するように、受け取ったデータＣＶ１〜ＣＶ１０のセグメントを処理し、放射器の対応するグループＧ１〜Ｇ１０を駆動するための回路を有する。思い起こすと、放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０は図４と共に議論したように、画面４１０の対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０を照射し、データＣＶ１〜ＣＶ１０の各セグメントはこれらのゾーンの対応する一つに表示されるビデオデータに対応している。データＣＶ１〜ＣＶ１０の各セグメントはメモリ１８０６からデータバス１８０４を介して送られ、対応するビデオチャネル１８１２ａ〜ｊ内のデュアルポートメモリ１８１４ａ〜ｊ内に格納される。各デュアルポートメモリは１８１４ａ〜ｊはデータＣＶ１〜ＣＶ１０の対応するセグメントを受け取って格納し、格納したデータを対応する逆ガンマ参照テーブル回路１８１６ａ〜ｊに出力する。各デュアルポートメモリ１８１４ａ〜ｊは新しいセグメントデータＣＶ１〜ＣＶ１０を受け取って格納しながら、現在格納済みのデータを対応する逆ガンマ参照テーブル回路１８１６ａ〜ｊに提供できる。
【００４５】
各逆ガンマ参照テーブル回路１８１６ａ〜ｊはデータＣＶ１〜ＣＶ１０のセグメントに参照表を適用し、そのデータからガンマ補正係数を取り除き、逆ガンマビデオデータＤＣＶ１〜ＤＣＶ１０を生成する。入力ビデオデータＶＩＤＥＯ−ＩＮ、およびデータＣＶ１〜ＣＶ１０の各セグメントは、システム１７００に表示するデータを補間する前に除去しなければならないガンマ補正係数を有する。逆ガンマビデオデータＤＣＶ１〜ＤＣＶ１０の各セグメントは対応する補間回路１８１８ａ〜ｊに印加し、このデータを補間し、補間したビデオデータＩＶＤを生成する。思い起こすと、ＶＩＤＥＯ−ＩＮデータ、およびデータＣＶ１〜ＣＶ１０のセグメントは画素の行および列に対応するビデオデータのアレイまたはグリッドパターンの形態であるが、ＳＥＬＥＤの各グループＧ１〜Ｇ１０によって生成される画像ビームの軌跡は完全なグリッドパターンを走査しない。従って、補間回路１８１８ａ〜ｊは、ＣＶ１〜ＣＶ１０データのグリッドパターン内の隣接する画素のデータから表示される画像に対して、個々の画素を生成する二つの緑、一つの赤、および一つの青の画像ビーム用の強度を補間する。
【００４６】
Ｘ−Ｙ計算参照テーブル回路１８２０は、ＳＥＬＥＤの各グループＧ１〜Ｇ１０の画像ビームの位置を決定し、ＸおよびＹ座標についてのこの位置を各補間回路１８１８ａ〜ｊに供給する。Ｘ座標は画像ビームの水平位置を与え、Ｙ座標は対応するゾーンＺ１〜Ｚ１０内の各画像ビームの垂直位置を与える。各補間回路１８１８ａ〜ｊはこれらのＸおよびＹ座標を用いてＣＶ１〜ＣＶ１０データ内の画素を決定し、それらは画像ビームの位置を近似し、これらの近似した画素の値から補間画素値を決定する。補間回路１８１８ａ〜ｊは補間ビデオデータＩＶＤ１〜ＩＶＤ１０として、これらの補間画素値をまとめて出力する。ＣＶ１〜ＣＶ１０データに対して様々な異なる補間アルゴリズムを適用でき、一実施例では、各補間回路１８１８ａ〜ｊは双一次補間アルゴリズムを適用する。原ビデオデータのグリッドパターンに適用される双一次補間アルゴリズムは、既に組み込まれているＢｒｏｗｎなどの米国特許出願番号１０／４４１，９１６、発明の名称「垂直方向で画像ビームを双方向にスイープするための装置と方法および関連装置と方法」でさらに詳しく説明されている。
【００４７】
Ｘ−Ｙ計算参照テーブル回路１８２０はさらにゾーン混合ロジック１８２２を有し、図８と９を参照しながら既に説明したゾーン混合アルゴリズムを適用する。ゾーン混合アルゴリズム１８２２は、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０内の画像ビームの垂直位置Ｙから混合係数Ｂ
ｃｏｅを生成し、補間回路１８１８ａ〜ｊは各画素に対して決定した補間強度とこの係数を乗算し、補間ビデオデータＩＶＤ１〜ＩＶＤ１０を生成する。補間回路１８１８ａ〜ｊによって適用される補間アルゴリズムについては、以降でさらに詳しく説明する。
【００４８】
補間ビデオデータＩＶＤ１〜ＩＶＤ１０は対応するガンマ参照テーブル回路１８２４ａ〜ｊに出力し、各ガンマ参照テーブル回路１８２４ａ〜ｊは参照表を適用し、補間したビデオデータにガンマ補正係数を加算し、ガンマ補正済み補間ビデオデータＧＩＶＤ１〜ＧＩＶＤ１０を生成する。各ビデオチャネル１８１２ａ〜ｊにおいて、ＦＩＦＯバッファ１８２６ａ〜ｊは対応するＧＩＶＤ１〜ＧＩＶＤ１０データを格納し、このデータを四つのデジタルアナログ変換器のグループ１８２８ａ〜ｊに出力する。デジタルアナログ変換器の各グループ１８２８ａ〜ｊは、受け取ったデジタルＧＩＶＤ１〜ＧＩＶＤ１０データを対応するアナログ信号に変換する。駆動部のグループ１８３０ａ〜ｊは、デジタルアナログ変換器の各グループからアナログ信号を受け取り、これらの信号に応じてアレイ１７０２（図１７）内の放射器の対応するグループの放射器を駆動するための信号を生成する。放射器の各グループＧ１〜Ｇ１０は一実施例に従って、二つの緑、一つの赤、および一つの青の放射器を有するので、駆動部の各グループ１８３０ａ〜ｊは四つの対応する駆動信号を生成し、それらは緑の放射器を駆動する信号に対してはＧ、赤の放射器を駆動する信号に対してはＲ、および青の放射器を駆動する信号に対してはＢと指定されている。デジタルアナログ変換器のグループ１８２８ａ〜ｊは図１７のデジタルアナログ変換器１７０８に対応し、駆動部のグループ１８３０ａ〜ｊは図１７の駆動部１７１０に対応する。
【００４９】
この発明の一実施例に従って、図１８の補間回路１８１８ａ〜ｊによって実行される補間処理を図１９の機能的流れ図を参照しながらここでさらに詳しく説明する。補間処理は参照テーブル（ＬＵＴ）１９００を利用し、ＬＵＴ１９００は画像が各ゾーンＺ１〜Ｚ１０（図４）を走査する際の画像ビームの複数の垂直および水平位置を有する。ＬＵＴ１９００内の値は実験的に決定し、ビームがゾーンＺ１〜Ｚ１０を走査する際の複数の水平および垂直位置における画像ビームの実際の位置を与える。図１９の実施例では、画像ビームの値は、水平Ｘ方向では画素クロックカウンタ１９０２の３２サイクル毎に、垂直Ｙ方向では６４サイクル毎に測定した。反射体４０８は垂直方向より水平方向で速く走査しなければならないので、水平Ｘ方向を高速（ｆ）方向に指定した。逆に、反射体４０８は水平方向より垂直方向で遅く走査するので、垂直Ｙ方向を低速（ｓ）方向に指定した。画素クロックカウンタ１９０２は画素クロックカウントｎｃを生成し、画素クロックカウントが画素クロックカウンタ期間Δｃと等しいときにリセットされる。図１９の実施例では、画素クロックカウンタ周期Δｃは６４と等しい。
【００５０】
動作中、ｆ０、ｆ１／２、およびｆ１と指定した画像ビームの高速位置に対する三つの値ｆは、画素クロックカウンタｎｃが６４と等しくなる毎にＬＵＴ１９００から引き出され、リセットされる。同様に、ｓ０、ｓ１と指定した画像ビームの低速位置に対する二つの値は、画素クロックカウンタｎｃがリセットされる毎にＬＵＴ１９００から引き出される。ＬＵＴ１９００から引き出した値ｆ０、ｆ１／２、ｆ１、ｓ０、およびｓ１はボックス１９０４に示されている。従って、最初に、補間処理はＬＵＴ１９００から値ｆ１、ｆ３３、ｆ６４、ｓ１、およびｓ６５を引き出す。値ｆ１、ｆ３３、ｆ６４は画素クロックカウントｎｃの０、３２、および６４サイクルにおける画像ビームの位置を示し、値ｆ０、ｆ１／２、およびｆ１に各々対応している。同様に、値ｓ１とｓ６５は、画素クロックカウンタ１９０２の現在の期間Δｃ中、および画素クロックカウンタの次の期間中の画像ビームの位置に対応する。
【００５１】
ｆ０、ｆ１／２、ｆ１、ｓ０、およびｓ１に対する現在の値がＬＵＴ１９００からいったん読み込まれると、画素クロックカウンタ期間Δｃおよび画素クロックカウントｎｃの値と共に、これらの値を利用して、ボックス１９０６に示したように、画像ビームの高速
ｆおよび低速ｓの位置に対する補間位置を決定する。これらの式は、高速または水平方向の画像ビームの現在の位置を示す補間値ｆと、低速または垂直方向の画像ビームの現在の位置を示す補間値ｓを与える。ボックス１９０６で値ｆとｓをいったん計算すると、ボックス１９０８〜１９１４で各々示したように、これらの値からｐ、ｑ、α、およびβで指定した四つの値が計算される。値ｐは値ｓの整数部分によって与えられ、値ｑは値ｆの整数部分によって与えられる。値αは値ｓの少数部分によって与えられ、値βは値ｆの少数部分によって与えられる。
【００５２】
画像ビームの現在位置に対応する画素に対する補間値の生成において、ｆとｓによって与えられるような画像ビームの現在位置に最も近いどの四つの画素を利用するかを決定する際に値ｐとｑを用いる。従って、メモリアドレス生成器１９１６はｐとｑの値を用いて、表示される原画像内の四つの画素にアクセスし、前記原画像はｆとｓによって与えらるような画像ビームの現在位置に最も接近している。これらの四つの画素は、ボックス１９１８に示されているように、ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ＋１）、およびＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ＋１）で指定される。
【００５３】
ボックス１９２０内に示した双一次補間アルゴリズムは、ボックス１９０８〜１９１４で決定した値ｐ、ｑ、αおよびβと共に、これらの四つの画素ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ）、ＰＩＣＴ（ｑ，ｐ＋１）、およびＰＩＣＴ（ｑ＋１，ｐ＋１）の値を利用し、ｆとｓによって与えられるような画像ビームの現在位置に対応する画素の強度に対して補間値ＩＰＩＸを決定する。その後、乗算器１９２２はＩＰＩＸ値に混合係数Ｂｃｏｅの現在値を乗算し、補間および混合した画素値ＩＰＩＸＢを生成し、その後、図１８の対応するガンマＬＵＴ１８２４に適用する。図１９の機能的流れ図は、図１８の補間回路１８１８ａ〜ｊによって実行される補間処理として説明したが、その図はさらに図１８のＸ−Ｙ計算ＬＵＴ回路１８２０およびゾーン混合ロジック１８２２によって実行される機能を有する。
【００５４】
当業者には明らかなように、この発明の様々な実施例および利点を以上の説明で示してきたが、上記の開示内容は例示的なものにすぎず、詳細に変更を行ってもなおこの発明の広範囲の原理内に留まる。例えば、上記の多くの部品はデジタル回路またはアナログ回路のいずれか一方、または両方の組み合わせを用いて実装でき、さらに必要に応じて、適切な処理回路上で実行するソフトウェアを介して実現できる。さらに、当然のことながら、システム４００、１７００、および１８００の部品の実装形態に依存して、図４、１７、および１８の実施例内の様々な部品によって実行される機能を分割し、より多くの要素または組み合わせによって実行することも、より少ない要素によって実行することもできる。従って、この発明は、添付の請求項によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】既存の光学的画像表示システムの概略図である。
【図２】図１の画像ビームの時間に対する水平方向の位置を示す正弦曲線のグラフである。
【図３】図１の画像ビームの時間に対する垂直方向の位置を示すノコギリ波のグラフである。
【図４】照射器アレイを含む光学的画像表示システムの概略図であり、この発明の一実施例に従って表示装置上の複数のゾーンを走査する。
【図５】図４の表示装置の概略正面図であり、光学的画像表示システムの動作中、表示装置上の複数のゾーン内の各画像ビームの垂直および水平走査を示している。
【図６】図４の表示装置の概略正面図であり、この発明の一実施例による複数のゾーンの間の混合を示している。
【図７】図４の表示装置の側面図であり、この発明の別の実施例による複数のゾーンの間の混合を示している。
【図８】図４の各画像ビームに対応した混合係数のグラフであり、この発明の一実施例に従って対応するゾーン内の垂直方向の距離の関数として示している。
【図９】図４のいくつかの隣接する垂直ゾーンに対して図８の混合係数を示す概略図である。
【図１０】この発明の一実施例による図４の照射器アレイの正面図である。
【図１１】この発明の別の実施例による図４の照射器アレイの正面図である。
【図１２】個々のＳＥＬＥＤチップの一実施例の正面図であり、図１０と１１のアレイの実施例に含まれる個々の赤、青、または緑のＳＥＬＥＤの一つに対応している。
【図１３】赤のＳＥＬＥＤチップの一実施例の斜視図であり、図１０と１１のアレイの赤の照射器の一つに対応している。
【図１４】緑のＳＥＬＥＤチップの一実施例の斜視図であり、図１０と１１のアレイの緑の照射器の一つに対応している。
【図１５】この発明の一実施例による緑のＳＥＬＥＤのＮ×１サブアレイの正面図である。
【図１６】集積型ＳＥＬＥＤアレイの一部の正面図であり、図１１の照射器アレイの一実施例に対応している。
【図１７】この発明の一実施例による照射器アレイを含む画像表示システムの機能ブロック図である。
【図１８】この発明の一実施例による図１７のビデオ処理回路の機能ブロック図である。
【図１９】この発明の一実施例による図１８の補間回路によって実行される補間処理を示す機能流れ図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2008507734.tif 000025
【国際調査報告】
2008507734.tif 000026
2008507734.tif 000027