(57)【要約】  レーザ走査型表示装置の高解像度化において、画素の輝度や大きさを均一にし、表示画像品質を保った投射表示を実現する。  走査位置判定部（１３）で判定された揺動ミラー（１１，１２）の水平走査位置にディザノイズ生成部（２１）からのノイズを加え、該ノイズが加えられた水平走査位置を正規化部（２２）で正規化し、正規化された水平走査位置に対応する画素アドレスを、画素アドレステーブル（２３）を参照して求め、該画素アドレスに対応する画素データを画像メモリ（１４）から読み出して、レーザ光を放出するための光源（１７）を駆動して前記レーザ光を変調する、走査型表示装置である。
2015173942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像データによって変調されたレーザ光を、揺動ミラーによって垂直方向及び水平方向に走査して投影する走査型表示装置であって、  前記入力画像データを記憶する画像メモリと、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査位置を判定する走査位置判定部と、該走査位置判定部で判定された前記走査位置に対応する画素アドレスを求め、該画像アドレスに対応する画像データを前記画像メモリから読み出すレーザ制御部と、該画像メモリから読み出された画像データに基づき前記レーザ光を放出するための光源を駆動して前記レーザ光を変調する光源制御駆動部と、を有し、  前記レーザ制御部は、ノイズを生成するディザノイズ生成部と、前記走査位置判定部で判定された前記揺動ミラーの水平走査位置に前記ディザノイズ生成部からのノイズを加え、該ノイズが加えられた前記水平走査位置を正規化する正規化部と、水平走査位置に対応する画素アドレスを保持する画素アドレステーブルと、を有し、  前記正規化部で正規化された水平走査位置に対応する画像アドレスを、前記画素アドレステーブルを参照して求め、該画素アドレスに対応する画素データを前記画像メモリから読み出すことを特徴とする走査型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の走査型表示装置において、  前記正規化部よる時間アドレスは、前記ディザノイズ生成部による正規化ノイズを付加して正規化することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の走査型表示装置において、  正規化結果である前記時間アドレスに参照ノイズを付加して前記画素アドレスLUTを参照することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の走査型表示装置において、  前記ディザノイズ生成部は、走査位置やフレーム周期で所望の正規化ノイズおよび／または所望の参照ノイズを生成することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の走査型表示装置において、  前記正規化ノイズまたは前記参照ノイズは、それぞれ２つ以上のノイズモードを有し、  水平走査期間毎にまたは垂直走査期間毎にノイズモードを切り替えることを特徴とする走査型表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の走査型表示装置において、更に、  前記揺動ミラーのミラー駆動部と、ミラー制御部と、を備え、  前記ミラー制御部は、前記揺動ミラーが常に最大揺動角を保持するようPLL制御することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の走査型表示装置において、  前記ミラー制御部の制御精度は、表示解像度を分解する精度の２倍以上、  前記正規化部の正規化精度は、表示解像度を分解する精度の２倍以上、  前記画素アドレスLUTの画素アドレスは表示解像度の精度の２倍以上、であることを特徴とする走査型表示装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１つに記載の走査型表示装置において、  参照した前記表示画素アドレスが隣接する画素間である場合には、前記画像データＲＡＭより双方の画素データを読み取り、前記隣接する画素間の重心に応じて補間することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１つに記載の走査型表示装置において、  前記画像ＲＡＭは、赤（R)／緑（G)／青（B)の３原色の画像データを記憶再生し、  赤（R)／緑（G)／青（B)の３つのレーザ光を表示部に投影することを特徴とする走査型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、走査型の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  スクリーンに対しビーム光をラスタ走査して投影して画像を表示する表示装置として、例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子による共振（水平方向）と非共振（垂直方向）で揺動する微小ミラーを用いて、ビーム光をラスタ走査し画像をスクリーンに投影する際、ビーム光の走査位置に応じた映像情報でビーム光の光強度を変調する方法が開示されている。【０００３】  共振で揺動する微小ミラーは使用条件により共振特性が変わり揺動角が変動する為、PLL（Phase Locked Loop）制御により共振状態と揺動角を保持するが、共振周期は変動する。この為、共振周期が常に変動する場合でも、画角と解像度を保持した映像表示を実現するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６３９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  微小ミラーの共振周波数の高域化や、揺動量の拡大化により、例えば解像度1024ｘ768（XGA）,1280x768（WXGA：Wide Extended Graphics Array）の表示が可能となるが、同時に共振周波数と解像度に見合ったレーザ変調周波数の高域化が必須となり、表示画像の品質向上や高輝度化や高解像度化が難しい。例えば、レーザ変調周波数が固定の場合、表示画素の分解性能不足から水平走査方向の走査位置によっては演算誤差による画素並びの不均一性が生じ、画素幅の不均一性、画素欠け、輝度ムラ等が発生する課題がある。【０００６】  そこで、本発明は、レーザ走査型表示装置で、微小ミラーの共振周波数の高域化や揺動量の増大によるフレーム周波数、解像度や画角を拡大する際、レーザ変調周波数が固定でも、表示画像品質や輝度を保った高解像度の表示を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。  本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明の一例を挙げれば、入力された画像データによって変調されたレーザ光を、揺動ミラーによって垂直方向及び水平方向に走査して投影する走査型表示装置であって、前記入力画像データを記憶する画像メモリと、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査位置を判定する走査位置判定部と、該走査位置判定部で判定された前記走査位置に対応する画素アドレスを求め、該画像アドレスに対応する画像データを前記画像メモリから読み出すレーザ制御部と、該画像メモリから読み出された画像データに基づき前記レーザ光を放出するための光源を駆動して前記レーザ光を変調する光源制御駆動部と、を有し、前記レーザ制御部は、ノイズを生成するディザノイズ生成部と、前記走査位置判定部で判定された前記揺動ミラーの水平走査位置に前記ディザノイズ生成部からのノイズを加え、該ノイズが加えられた前記水平走査位置を正規化する正規化部と、水平走査位置に対応する画素アドレスを保持する画素アドレステーブルと、を有し、前記正規化部で正規化された水平走査位置に対応する画像アドレスを、前記画素アドレステーブルを参照して求め、該画素アドレスに対応する画素データを前記画像メモリから読み出すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、微小ミラーの共振周波数の高域化や揺動量の増大によるフレーム周波数、解像度や画角を拡大する際、レーザ変調周波数が固定の場合でも、画素重心は保存しつつ、画素アドレス配分を拡散・均等化することが可能となり、表示画像品質や輝度を保った高解像度の表示ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例に係る走査型表示装置のブロック図。
【図２】本発明の第１実施例のレーザ制御部の詳細ブロック図。
【図３】本発明の第１実施例に係る画素アドレスLUTの一例を示す図。
【図４】本発明の第１実施例に係る画素欠落を示す図。
【図５】本発明の第１実施例に係る画素拡張を示す図。
【図６】本発明の第１実施例に係るタイミング図。
【図７】本発明の第２実施例に係る走査型表示装置のブロック図。
【図８】本発明の第２実施例に係る画素補間と間引きの概念図。
【図９】本発明の第３実施例に係る走査型表示装置のブロック図。
【図１０】実施例に係る走査型表示装置の位置構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  本発明の実施形態について、添付の図面を用いて説明する。尚、各図または各実施例において、同一の構成、機能または作用を有する要素には同じ番号を付し、重複した説明を省略するものとする。また、走査型の投射型表示装置に特有な基本的な制御方法は、前述の特許文献１などを参照されるものであり、本実施例での詳細説明は割愛する。尚、次の実施例では数値を限定して示すが、これに限らず、ミラー枚数や軸構成、揺動角度、映像の解像度、等の大小はいずれでも良く、適用する装置や用途に応じ、本実施例で示した方法にて定めれば良いことはいうまでもない。
【実施例１】
【００１１】  図１と図２は、本実施例に係る投射型表示装置のブロック図である。本実施例の投射型表示装置は、1280x768（水平1280画素、垂直768画素）のWXGA表示解像度であって、ビーム光の出射と高速で光量変調が容易な半導体レーザを光源１７に用いている。また、約100MHzの固定周波数を有するレーザ変調用クロックを光源１７に印加して画素単位でレーザ光を変調するものとする。もちろん、半導体レーザに代えて、LED光源を、ビーム状に集光させる光学部品や光量の変調部品と共に用いても良い。また、２軸の揺動ミラー１１、１２はφL＝1.0mmの大きさで、共振動作の高速側１１（以下、H軸）と非共振動作の低速側１２（以下、V軸）の揺動軸を有し、H軸の駆動周波数fhm＝約30.0kHzの駆動信号Hdrive、V軸の駆動周波数fvm＝60Hzの駆動信号Vdriveを用いて、それぞれ揺動角±θｈと±θｖ（光学振れ角で±26度／±16度）の範囲で駆動されるものとする。揺動ミラーの駆動方式は電磁誘導、圧電駆動、静電駆動等、ミラーを揺動するものであれば何れであっても良い。尚、揺動角は本実施例における駆動信号Hdrive／Vdriveの振幅により調整される。また、H軸側の表示範囲は揺動角の全領域、すなわち帰線期間無しで使用するものとする。【００１２】  ここで、説明の為、ビームの放射強度がピーク値または光軸上の値の1/e2（13.5％）と成る所をスポット径（ビーム径）とする一般的な定義にて、スポット径がφ1mm以下の大きさであって、表示する映像が所望の解像度を満足するサイズであるとする。さらにビームを放出する光源１７は、三原色である赤(r)緑(g)青(b)の可視光をそれぞれ放出するように、各色の可視光のレーザを放出する３つの光源を含むものであり、各可視光の波長は、λr=640nm、λg=530nm、λb=450nmであるものとする。【００１３】  以下、本実施例の動作の概要を説明する。図１で、システム制御部４は、図示しないCPUによる動作条件等の各種設定情報μCOMと映像同期信号入力１，２が入力され、WXGA解像度を実現するための制御情報、例えば水平周波数情報（H_Freq）、水平位相情報（H_phas）、垂直周波数情報（V_Freq）、垂直位相情報（V_phas）を生成して出力する。更にシステム制御部４は、映像入力３に入力された画像データiVideoの画像メモリ１４への書き込みを制御するための書込信号Waddを生成して出力する。ここでは、画像メモリ１４としてＲＡＭを使用しているため、以下では画像メモリ１４を画像ＲＡＭ１４と呼ぶこととする。勿論、ＲＡＭ以外のメモリを用いてもよい。【００１４】  共振（Ｈ軸）と非共振（Ｖ軸）で揺動するミラー１１、１２は、環境温度、レーザ光強度、経時劣化等の使用条件により共振周波数及び揺動幅（振幅）が変動する。ミラー制御部５は、このような変動を抑制して共振周波数及び振幅を一定に保つようにフィードバック制御するものであり、その動作を以下に説明する。ミラー制御部５は、システム制御部４からの上記制御情報（水平周波数／位相情報、垂直周波数／位相情報）と、走査位置判定部１３から、ミラー１１、１２で検出されたミラー１１、１２の位相と振幅に応じた信号が入力される。この信号は、ミラー１１、１２の位相と振幅値を示す揺動状態信号であるＨposition及びＶpositionであり、これがフィードバック信号として上記ミラー制御部５に入力される。そしてミラー��御部５は、制御情報（水平周波数／位相情報、垂直周波数／位相情報）を基準とし、揺動状態信号（Ｈposition及びＶposition）をフィードバック信号としてPLL（Phase Locked Loop）制御により水平波形読出アドレスHaddと垂直波形読出アドレスVaddを生成して出力する。【００１５】  ミラー制御部５からの水平波形読出アドレスHaddと垂直波形読出アドレスVaddによって、波形LUT（Look Up Table）７に保持されているH軸用SIN波形HwvとV軸用のこぎり波波形Vwvのデータが、H軸用SIN波形HwvとV軸用のこぎり波波形Vwvが所望の周期及び位相となるよう読み出される。尚、波形LUT７の記憶内容は、各種設定情報μCOMにより書き換えられるようにしてもよい。またミラー制御部５は、上記制御情報及び揺動状態信号から振幅制御信号H_AMP及びV_AMPを生成し、上記H軸用SIN波形Hwv及びV軸用のこぎり波波形Vwvが所望の揺動角±θｈ・±θｖとなるように、波形LUT７から読み出されたH軸用SIN波形Hwv及びV軸用のこぎり波波形Vwvのデータに振幅制御信号H_AMP及びV_AMPを乗算器８、９で乗算する。【００１６】  乗算器８、９からの出力信号（すなわち振幅が制御されたH軸用SIN波形Hwv及びV軸用のこぎり波波形Vwvのデータ）はミラー駆動部１０に入力され、ミラー駆動部１０では、乗算器８、９からの出力信号からミラー１１、１２に適した駆動信号Hdrive／Vdriveを生成してミラー１１、１２に印加する。これにより、上述した共振周波数及び振幅の変動を抑制し、共振周波数と振幅をほぼ一定に維持する。【００１７】  またミラー１１、１２は、各ミラーの振幅等を検出し、検出信号Hsensor／Vsensorを出力する機能を有している。走査位置判定部１３は、ミラー１１、１２から出力された検出信号Hsensor／Vsensorを得て、それぞれの位相と振幅値を示す上記揺動状態信号Hposition/Vpositionを生成し、これをフィードバック信号として上述のようにミラー制御部５に出力する。【００１８】  レーザ制御部６は、走査位置判定部１３からの揺動状態信号Hposition/ Vpositionを得てH軸方向とV軸方向の同期信号HLDsync/VLDsyncと、WXGAの解像度を同一の画角と走査位置に投射するよう生成した画素アドレス、及びラインアドレスを生成する。同期信号HLDsync/VLDsyncは、画像処理部１５に供給され、画像処理部１５でライン単位又はフレーム単位で画像処理するための同期信号として利用される。また、画素アドレス及びラインアドレスは画像ＲＡＭ１４に供給され、該画素アドレス及びラインアドレスを用いて画像ＲＡＭ１４から画像データvideoを読み出す。レーザ制御部６の詳細は後述するものとする。【００１９】  画像ＲＡＭ１４から読み出された画像データvideoは、同期信号HLDsync/VLDsyncを基準にして、画像処理部１５にて画素補間や輝度補正等の画像処理が施される。画像処理部１５で画像処理が施された画像データLDvideoは光源制御駆動部１６に供給され、光源制御駆動部１６は該画像データLDvideo基づいて、光源１７に適した駆動信号LD Driveを生成して光源１７を駆動する。これにより光源１７は、画像データに応じて画素単位で変調されたレーザ光を発生する。光源１７がＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ放出する３つの光源を含む場合は、Ｒ用、Ｇ用及びＢ用の画像データでそれぞれの光源を駆動するようにする。【００２０】  光源１７からのレーザ光は、集光レンズ１８により集光されてビーム光と��てミラー１１に向けて出射する。ミラー１１、１２は駆動信号Hdrive／Vdriveにより水平、垂直方向に揺動するため、ミラー１１を反射したビーム光は軌跡１９に示されるように表示領域２０を走査するように投射される。これにより、表示領域２０に投射映像を形成する。【００２１】  上記の構成によって、水平方向のラスタ走査における往復走査の周期が変動する場合であっても、レーザ制御部６により同一画素数の表示を実現する。【００２２】  上記のような構成の投射型表示装置において、投射映像の品質向上、例えば高輝度化や高解像度化のためには、共振周波数、解像度及び非発光期間（帰線期間）に見合った周波数を有するレーザ変調クロックで光源１７を駆動することが好ましい。しかしながら、レーザ変調クロックが固定の周波数の場合には、例えば表示画素の分解性能不足（後に詳述）から水平走査方向の走査位置によっては演算誤差による画素並びの不均一性が生じ、画素の欠落が生じる。この画素欠落が生じると、投射映像の画素幅が不均一となり、また画素欠け、輝度ムラ等が発生する。【００２３】  この画素欠落の様子を図４に示す。この図は、周波数が100MHz固定のレーザ変調用クロック、及び水平駆動周波数が30.0kHzの駆動信号Hdriveで光源及び揺動ミラーを駆動した時の画素アドレスの様子を示している。図示されるように、理想状態では画素アドレスの欠落は生じない。ところが、上述のように表示画素の分解性能不足から画素の欠落が生じる。この図に示された例の画素欠落状態では、６３９番目の画素が欠落している。本実施例は、上記のような課題を解決するものであり、以下にその詳細を説明する。【００２４】  まず、先の図１の他に図２、３、５、６を参照して、第１実施例における走査型表示装置の動作概要を説明する。【００２５】  図２は、第１実施例に係るレーザ制御部６の一構成例を示す図、図３は、第１実施例に係る画素アドレスＬＵＴ（Look  UP  Table）の例、図５は第１実施例に係る画素拡張を示す図、図６は、第１実施例に係るノイズ信号のタイミング図である。【００２６】  図１でミラー制御部５におけるH軸のPLL制御は、従来と同様であり詳細説明は省くが、駆動波形Hdriveとミラー１１の揺動状態を示すHsensorとの位相差が90度の時、共振状態であることから、この関係を保つ様に駆動波形Hdriveの周期、すなわちH軸用SIN波形の読み出し周期を増減するものである。この増減のステップPSは周波数fld=100MHzのレーザ変調用クロックの周期Tld=10nsecが望ましいが、ミラー１１の最大揺動角の変化量が少ないほうが望ましく、本実施例ではTldを16分割したPS=10/16nsecで説明する。【００２７】  本実施例に係るレーザ制御部６の詳細について図２を参照しながら説明する。図示されるように、本実施例に係るレーザ制御部６は、走査アドレス生成部２４、ディザノイズ生成部２１、正規化部２２、及び画素アドレステーブル（ＬＵＴ）２３を備えている。また、正規化部２２は、1/N LUT２５、加算器２６及び乗算器２７を含んでおり、画素アドレスＬＵＴ２３は、加算器２８及び画素アドレス生成ＬＵＴ２９を含んでいる。【００２８】  走査アドレス生成部２４では、走査位置判定部１３からの揺動状態信号V positionとH positionより、H軸或いはV軸の走査開始位置に合わせた同期信号HLDsyncとVLDsyncと、V軸方向のラインアドレスを生成する。同期信号HLDsyncとVLDsyncは、先に説明したように画像処理部１５に供給されるとともに、ディザノイズ生成部２１にも供給される。またラインアドレスは、先に説明したように画像ＲＡＭ１４から画像データを読み出すために使用される。更に走査アドレス生成部２４は、共振状態のミラー１１の往路と復路の各走査期間を周波数fld=100MHzのレーザ変調用クロックで計数し、クロックアドレスtn及びクロックの総数TN（整数）を走査アドレス情報として生成する。総数TNは例えば次式により求められる。TN=int(fld/fhm/2)          （式１）  本実施例では、TN=int(100MHz/30kHz/2)=1666である。【００２９】  次に正規化部２２による時間アドレスtaddの生成方法を詳述する。本実施例では各走査期間をTNの約4.9倍精度である8192等分に正規化する場合を示すが、時間アドレスtadd（0〜819１、13bit）は次式で定義できる。tadd=int(tn/TN*8191)          （式２）  演算処理の軽減のため、本実施例に係る正規化部２２は、図２の1/N LUT２５から出力された1/N結果にクロックアドレスtn（0〜1665）を乗算器２７で乗算し、tadd=0〜8191に正規化する構成としている。【００３０】  本正規化により、ミラー１１の共振周波数fhmの変動すなわちTNの値が変動する場合であってもtaddは0〜8191の範囲で定まる。【００３１】  画素アドレスＬＵＴ２３では、時間アドレスtaddに対応する水平走査位置、すなわち解像度WXGAの画素アドレスadd（11bit、0〜1279）を読み取る。図３のグラフは画素アドレスaddの一例であり、図１０のH揺動角θH =±26度の場合において、例えば次式の換算式より求める。add=int(1280*(0.5-D*tan(asin(0.5*cos(θWtadd)))/0.5/sin(θH)))))          （式３）  時間アドレスtadd時の回転角θWtaddは、θWtadd=180度*tadd/8192          （式４）  帰線期間（表示禁止期間）を考慮する場合は、対応する帰線期間を除いた時間領域で画素アドレスを割り当てるものである。【００３２】  本実施例で画面中央付近である画素アドレスadd=640に着目した場合、100MHzクロックのステップではtn=832〜833であり、8191で正規化した対応する時間アドレスtaddは4090と4095であり、図４で示すように画素アドレスAdd=639が選択されず欠落する。かかる欠落を防止すべく、本実施例では、ディザノイズ生成部２１で正規化ノイズNN及び参照ノイズRNを生成し、レーザ変調用クロックの総数TNに正規化ノイズNNを加算器２６により加えて正規化部２２により正規化して時間アドレスtaddを生成し、この時間アドレスtaddに参照ノイズRNを加算器２８により加えて画素アドレスaddを生成するようにしたものである。正規化ノイズNNと参照ノイズRNを生成するためのデータは、各種設定情報μCOMによりディザノイズ生成部２１に格納される。また、このデータは、各種設定情報μCOMにより書き換えられるようにしてもよい。【００３３】  前述のPLL制御の増減のステップPS=10/16nsecの場合、共振周波数の変動によりレーザ変調用クロックの総数TN=1666（整数）が変わるにはステップPS が16ステップの変動期間を要し、この間、投射映像の各画素は1画素分以下の変動量で投影する。【００３４】  このことから、ディザノイズ生成部２１が生成する所望の正規化ノイズNNは、16ステップ間を擬似的に分割した量として定義するものであり、正規化ノイズNNは-15〜15の整数から選択する。そして、正規化部２２では、前述の（式２）を変更した下記（式５）に従い正規化処理を行う。tadd=int (tn/（TN＋NN/16）*8191)          （式５）  図２の正規化部２２では、LUTの参照アドレスを下位4bit拡張し、TN＋NN/16結果を用いて1/N LUT２５を参照することによりtnを8192で正規化する。【００３５】  図５の正規化ノイズNNで示すように、（式５）によるmode_b000〜011に対しNN=0,4,8,12を割り当てた際の時間アドレスtaddで、画素アドレスaddを参照した場合を示す。図示しないが、NN=0,-4,-8,-12の場合も同様である。これにより、図５の画素配置の理想状態における重心上に各画素を配列できる。  尚、正規化ノイズNNは0,8の２個以上であれば良い。【００３６】  また、正規化部２２では、演算誤差の扱いを異ならせても良い。例えば、（式５）が小数点以下切り捨ての整数に対し、四捨五入して得られた結果で上記同様の処理により時間アドレスtaddを生成しても良く、動作モードの拡大により、より平滑化が可能になる。【００３７】  上述の時間アドレスtadd（0〜8191）は、レーザ変調用クロックアドレスtn（0〜1665）を約4.9倍に離散化しており、不連続である。ディザノイズ生成部２１の所望の参照ノイズRNとして-2〜2（整数）とし、図２の画素アドレスLUT部２３の構成にて、時間アドレスtaddに加算器２８で加算した後、画素アドレス生成ＬＵＴ２９を参照することで、画素アドレスaddに±0.5画素以内の変化を付与するよう生成する。mode_a000〜110に0,1,2,-1,-2を割り当てた場合の一例を図５の参照ノイズで示す。図中に付与した画素番号は概念である。【００３８】  ここで、使用する正規化精度により参照ノイズRNの値を定めるものであり、画素アドレスaddの±0.5画素以内を実現する値であれば良い。【００３９】  正規化ノイズNNと参照ノイズRNのモード切り替えやモードの発生順は、投射映像の表示品質を向上する条件であればいずれのタイミングでも良い。H軸或いはV軸の同期信号HLDsyncとVLDsync単位で上記モード切替を行う場合の一例を図６のタイミング図に示す。ただし、切り替えタイミングやモードの発生順によっては、投射映像の一部分で点滅（フィリッカ）現象や、画素の大きさが不均一・輝度ムラが改善されない場合もある。更に、同一のモード切り替え条件であっても、共振周波数の変動とともに改善の良し悪しが変わる場合もあることから、各共振周波数で最適タイミングと最適量となるモード切り替え条件を設定するようにしても良い。【００４０】  ここで、前記ミラー制御部の制御精度は、表示解像度を分解する精度の少なくとも2倍以上（本実施例では16倍）、前記正規化部の正規化精度は、表示解像度を分解する精度の少なくとも2倍以上（同4.9倍）、それぞれ有することが望ましい。【００４１】  本実施例によれば、微小ミラーの共振周波数の高域化や、揺動量の拡大化とレーザ変調周波数が固定の場合においても、画素重心は保存しつつ、画素アドレス配分を拡散・均等化する事が可能となり、表示映像品質や輝度を保った高解像度で表示できる効果がある。また、表示領域として確保できる揺動量を拡大でき、レーザ使用効率の向上による輝度の向上或いは、レーザの平均強度を下げることが可能となる。【００４２】  さらに、共振周波数と解像度に見合ったレーザ変調周波数の高域化を抑えることで、レーザ駆動用の伝送路設計の難易度、変調時の応答損失、電力増大を抑えることが可能となる。【００４３】  また、レーザ変調周波数を上げることで、所望の解像度を表示できうる場合であっても、上記同様な処理により画素アドレス配分を拡散・均等化できるため、画素サイズを均一化できる。【００４４】  尚、本実施例では、演算精度や計算式を特定して説明したが、これに限らず、適用する構成や、ミラー素子の性能、レーザ変調周波数に最適な精度とし、本実施例と同様な処理により同等の効果が得られる事はいうまでも無い。
【実施例２】
【００４５】  図７は、第２実施例に係る走査型の投射表示装置のブロック図であり、画像処理部１５は、実施例１に対し、水平方向の画素間において、画素の間引きと補間と平滑化処理機能を付加するものである。以下、図４、８の概念図を用いて詳述する。【００４６】  H軸に揺動するミラー１１は、画面両端で遅く、中央部が早く移動することから、レーザ変調用クロックfld=100MHz固定の場合、図４の理想状態にあっても各画素アドレスの割り当て時間が長短する。例えば、画面両端では同一の画素アドレスが複数回連続する一方、中央部では１回もしくは欠落してしまう。【００４７】  そこで、実施例１に対し、画素アドレスLUT２３で保持する画素アドレスadd（11bit）情報を4倍（13bit）に拡張し、左寄り、中央、右寄りの3種の画素重心情報（2bit=00/10/11）を付加した0〜5119で保持し、実施例１で示した時間アドレスTadd（13bit、0〜8191）でこれを参照する。【００４８】  （画素の間引きの説明）  画素アドレスaddの上位11bit（着目アドレス）が同一で連続する場合、例えば図８に示す画面両端の領域においては、画素重心が中央部（下位2bit=10）となる最初の時間アドレスTaddの画素アドレスaddでのみ、対応する映像信号Videoでレーザ発光する。すなわち、同一の画素アドレスaddであっても、レーザ変調用クロックfldの１クロック期間のみ発光する。【００４９】  （画素補間の説明）  図８に示す画面中央の領域においては、着目する画素アドレスaddの上位11bitがレーザ変調用クロックfldの１クロック単位の隣接間で異なる場合、着目する画素アドレスaddの画素重心情報（2bit=00/10/11）に応じ、（１）左寄りの場合は、着目する画素アドレスaddとその前(-1)、（２）中央の場合は、着目する画素アドレスaddのみ、（３）右寄りの場合は、着目する画素アドレスaddとその後(+1)、それぞれの画素アドレスaddに対応する映像信号Videoで補間しレーザ発光する。本実施例は、映像信号を補間する際に、上記による重心情報を用いることを特徴とするものであり、映像信号の平滑化や強調処理等の補間方法については本実施例で言及するところではなく、公知技術の活用で良い。これにより、画素重心のずれに応じた映像信号で画素を表示する。【００５０】  更に、実施例１で示した正規化ノイズNNの付加による画素重心のずれを平滑化する際にも、画素重心のずれに応じた映像信号で画素を表示する。【００５１】  本実施例では、画素アドレスLUT２３は表示解像度の4倍（2bit拡張）の場合で示したが、精度の少なくとも２倍以上で保持することが望ましく、もちろん、表示解像度の4倍以上の精度でも良い。【００５２】  以上、本実施例によれば、ミラー１１の走査位置がいずれにあっても、１画素を表示するレーザ発光期間を同一にできることから、面内輝度が均等な映像が得られる。さらに、正規化ノイズNNの付加により面内中央部での解像度の劣化は防止するが画素ボヤケとなる実施例１に対して、画素のボヤケを改善することができ、表示品質を損なうことも無い。
【実施例３】
【００５３】  図９は、第３実施例に係る表示装置のブロック図であり、画像ＲＡＭは赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色の画像データを記憶再生し、レーザ光源１７は赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色の光源と、それぞれに対応する集光レンズ１８で構成される。【００５４】  この場合、表示領域２０上で３つのビーム光がそれぞれ異なる位置を走査している場合は、実施例１、２と同様な処理を色毎に施す。【００５５】  実施例３によれば、Ｒ／Ｇ／Ｂによるカラーの映像表示が可能となる。【００５６】  なお、実施例1乃至３の何れにおいても、レーザ変調周波数を上げることで、所望の解像度を表示できうる場合であっても、上記同様な処理により均等化できるため、画素を均一化できる。【００５７】  以上、手段を限定して示したが、これに限らず、ミラーの構成や駆動方法、演算器の演算方法、或いは各LUTは、適用する装置や用途に応じて定められれば良い。
【符号の説明】
【００５８】１、２、３  映像信号入力４  システム制御部５  ミラー制御部６  レーザ制御部７  波形LUT８、９  乗算器１０  ミラー駆動部１１、１２  ２軸ミラー１３  走査位置判定部１４  画像ＲＡＭ１５  画像処理部１６  光源制御駆動部１７  光源１８  集光レンズ１９  ビーム光の軌跡２０  表示領域２１  ディザノイズ生成部２２  正規化部２３  画素アドレスLUT２４  ラインアドレス生成部２５  1/N LUT２６  加算器２７  乗算器
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月26日(2016.10.26)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データによって変調されたレーザ光を、揺動ミラーによって垂直方向及び水平方向に走査して投影する走査型表示装置であって、
前記入力画像データを記憶する画像メモリと、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査位置を判定する走査位置判定部と、該走査位置判定部で判定された前記走査位置に対応する画素アドレスを求め、該画像アドレスに対応する画像データを前記画像メモリから読み出すレーザ制御部と、該画像メモリから読み出された画像データに基づき前記レーザ光を放出するための光源を駆動して前記レーザ光を変調する光源制御駆動部と、を有し、
前記レーザ制御部は、ノイズを生成するディザノイズ生成部と、前記走査位置判定部で判定された前記揺動ミラーの水平走査位置に前記ディザノイズ生成部からのノイズを加え、該ノイズが加えられた前記水平走査位置を正規化する正規化部と、水平走査位置に対応する画素アドレスを保持する画素アドレステーブルと、を有し、
前記正規化部で正規化された水平走査位置に対応する画素アドレスを、前記画素アドレステーブルを参照して求め、該画素アドレスに対応する画像データを前記画像メモリから読み出すことを特徴とする走査型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の走査型表示装置において、
前記正規化部よる時間アドレスは、前記ディザノイズ生成部による正規化ノイズを付加して正規化することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の走査型表示装置において、
正規化結果である前記時間アドレスに参照ノイズを付加して前記画素アドレステーブルを参照することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の走査型表示装置において、
前記ディザノイズ生成部は、走査位置やフレーム周期で所望の正規化ノイズおよび／または所望の参照ノイズを生成することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の走査型表示装置において、
前記正規化ノイズまたは前記参照ノイズは、それぞれ２つ以上のノイズモードを有し、
水平走査期間毎にまたは垂直走査期間毎にノイズモードを切り替えることを特徴とする走査型表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の走査型表示装置において、更に、
前記揺動ミラーのミラー駆動部と、ミラー制御部と、を備え、
前記ミラー制御部は、前記揺動ミラーが常に最大揺動角を保持するようPLL制御することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の走査型表示装置において、
前記ミラー制御部の制御精度は、表示解像度を分解する精度の２倍以上、
前記正規化部の正規化精度は、表示解像度を分解する精度の２倍以上、
前記画素アドレステーブル の画素アドレスは表示解像度の精度の２倍以上、
であることを特徴とする走査型表示装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１つに記載の走査型表示装置において、
参照した表示画素アドレスが隣接する画素間である場合には、前記画像メモリより双方の画像データを読み取り、前記隣接する画素間の重心に応じて補間することを特徴とする走査型表示装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１つに記載の走査型表示装置において、
前記画像メモリは、赤（R)／緑（G)／青（B)の３原色の画像データを記憶再生し、
赤（R)／緑（G)／青（B)の３つのレーザ光を表示部に投影することを特徴とする走査型表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
１、２、３  映像信号入力
４  システム制御部
５  ミラー制御部
６  レーザ制御部
７  波形LUT
８、９  乗算器
１０  ミラー駆動部
１１、１２  ２軸ミラー
１３  走査位置判定部
１４  画像ＲＡＭ
１５  画像処理部
１６  光源制御駆動部
１７  光源
１８  集光レンズ
１９  ビーム光の軌跡
２０  表示領域
２１  ディザノイズ生成部
２２  正規化部
２３  画素アドレスLUT
２４  走査アドレス生成部
２５  1/N LUT
２６  加算器
２７  乗算器
【国際調査報告】
2015173942.tif 000013
2015173942.tif 000014
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