(57)【要約】  レーザ走査型表示装置の斜め投射時に、傾斜角を拡大しても画素の拡大による画質劣化を発生させないようにする。  表示装置の表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に応じて、表示部の垂直方向における走査線密度が均等となるよう揺動ミラーが制御され、揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて集光レンズが表示部に焦点を有するようレンズ制御駆動部が制御され、表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう揺動ミラー又は画像補正処理部が制御される。
2015044995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号によって変調されたレーザ光を、前記映像信号が基づく画像の垂直方向及び水平方向に走査して出射し、表示部に前記画像を表示する表示装置であって、
前記レーザ光を発生するレーザ光源と、
前記映像信号に基づき前記レーザ光源にレーザ光を発生させる光源制御駆動部と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記表示部に集光するための集光レンズと、
該集光レンズを駆動して位置を調整するレンズ制御駆動部と、
前記集光レンズを介したレーザ光が入射され該レーザ光を前記画像の垂直方向及び水平方向に走査しながら反射して前記表示部に出射する揺動ミラーと、
該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、
前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に基づき前記表示装置の動作を制御する制御部と、
該制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査波形を記憶するための波形ＬＵＴと、
前記制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの走査位置に応じた前記表示装置の構成要素に係る補正量を記憶するための補正量ＬＵＴと
を有し、
前記制御部は、供給された前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に応じて、
前記波形ＬＵＴが有する前記走査波形を読み出して、前記表示部の垂直方向における走査線密度が均等となるよう前記揺動ミラーを制御し、
前記補正量ＬＵＴが有する前記集光レンズの位置に係る補正量を読み出して、前記走査位置判定部が判定した前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記波形ＬＵＴから読み出された水平方向の走査波形と、前記補正量ＬＵＴから読み出された前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じた前記水平方向の走査波形の補正量とを乗算して前記揺動ミラーに供給する乗算器を有し、
前記制御部は、前記表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが、前記垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう前記揺動ミラーを制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、
該表示装置に入力された映像信号が供給され、前記補正量ＬＵＴから読み出された補正量に応じて水平方向の画素数を低減して前記光源制御駆動部に供給する画像補正処理部を有し、
前記制御部は、前記表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが、前記垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう前記画像補正処理部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、前記入力された映像信号を格納する記憶部を有し、
前記した水平方向の画素数は、前記格納部から映像信号を読み出す時に、前記補正量に応じて読み出しクロックのクロックレートを変化することにより低減される
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記レーザ光源は少なくとも赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色のレーザ光源を有し、前記集光レンズは前記複数のレーザ光源に応じて複数備えられ、
前記制御部は、前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記複数の集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記レーザ光源は少なくとも赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色のレーザ光源を有し、前記集光レンズは前記複数のレーザ光源に応じて複数備えられ、
前記複数の集光レンズを通過した前記３原色のレーザ光の光路を同じ光軸上に合わせる合成器と、
該合成器を通過した３原色のレーザ光を前記表示部に集光するための第２の集光レンズと
を有し、
前記制御部は、前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記第２の集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに対し光を斜めに投影して映像を表示する表示装置の場合、発生する台形歪を低減するため、予め画像処理により台形歪補正を施した画像を投影する方法が一般的である。例えば特許文献１は、レーザビームを１軸或いは２軸の揺動ミラーで走査して描画する表示装置において、揺動ミラーの駆動方法を制御することで、スクリーン上で光学的に台形歪補正を行い、画素配置の均一性を保つ方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によれば、投射型の表示装置が映像を斜めに投影する際、スクリーンに対し光が斜めに入射することから、投影される画素は真円とはならず入射方向に拡大される。例えばレーザ走査型の表示装置でのビームスポットの入射方向への拡大率は、傾斜角が６０度で約２倍、７０度で約３倍となる。したがって、画質を優先する場合には、斜め投影時の傾斜角は或る角度以内に限定される。【０００５】
さらに、前記したように特許文献１では、１次元或いは２次元走査するためのミラーの揺動速度を変化させることにより、台形歪補正を行っている。しかし、高速で揺動するミラー軸側の振幅を変化させることになるため、ミラーが応答できる範囲内で制御する必要があり、投影時の傾斜角は、やはり或る角度以内に限定される。【０００６】
そこで、本発明の目的は、映像を斜めに投影する際にも画質を保持できるようにして、斜め投影時の傾斜角の拡大を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を特徴とするものである。即ち、入力された映像信号によって変調されたレーザ光を、前記映像信号が基づく画像の垂直方向及び水平方向に走査して出射し、表示部に前記画像を表示する表示装置であって、前記レーザ光を発生するレーザ光源と、前記映像信号に基づき前記レーザ光源にレーザ光を発生させる光源制御駆動部と、前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記表示部に集光するための集光レンズと、該集光レンズを駆動して位置を調整するレンズ制御駆動部と、前記集光レンズを介したレーザ光が入射され該レーザ光を前記画像の垂直方向及び水平方向に走査しながら反射して前記表示部に出射する揺動ミラーと、該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、前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に基づき前記表示装置の動作を制御する制御部と、該制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査波形を記憶するための波形ＬＵＴと、前記制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの走査位置に応じた前記表示装置の構成要素に係る補正量を記憶するための補正量ＬＵＴとを有し、前記制御部は、供給された前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に応じて、前記波形ＬＵＴが有する前記走査波形を読み出して、前記表示部の垂直方向における走査線密度が均等となるよう前記揺動ミラーを制御し、前記補正量ＬＵＴが有する前記集光レンズの位置に係る補正量を読み出して、前記走査位置判定部が判定した前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、映像を斜めに投影する際にも画質を保持でき、斜め投影時の傾斜角の拡大を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例に係る表示装置の配置図。
【図２】第１実施例に係る表示装置のブロック図。
【図３】第１乃至第５実施例に係るスクリーン周辺を表す図。
【図４】第１実施例に係る集光レンズの仕様を示す図。
【図５Ａ】第１実施例に係る集光レンズの動作を示す第１の図。
【図５Ｂ】第１実施例に係る集光レンズの動作を示す第２の図。
【図５Ｃ】第１実施例に係る集光レンズの動作を示す第３の図。
【図６Ａ】第１実施例に係る動作例を示す第１の図。
【図６Ｂ】第１実施例に係る動作例を示す第２の図。
【図６Ｃ】第１実施例に係る動作例を示す第３の図。
【図７】第２及び第３実施例に係る表示装置のブロック図。
【図８】第４実施例に係る表示装置のブロック図。
【図９】第５実施例に係る表示装置のブロック図。
【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。尚、次の実施例では数値を限定して示すが、これに限らず、傾斜角やミラーの揺動角度、画像の解像度、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。
【００１１】
本実施例の表示装置は、1024x600（水平1024画素、垂直600画素）の表示解像度であって、ビーム光を出射し、高速で光量変調が容易な半導体レーザを光源に用いている。もちろん、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軸の揺動ミラーはφL＝1.5mmの大きさで、高速側（以下、H軸）と低速側（以下、V軸）の揺動軸を有し、例えば、H軸方向には24.975kHzの駆動信号Hdrive、V軸方向には60Hzの駆動信号Vdriveで、それぞれ揺動角±θｈと±θｖ（光学振れ角で例えば±17度／±10度）で駆動される。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の振幅により調整される。
【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。さらにビームの波長は、λr=640nm、λg=530nm、λb=450nmであり、三原色である赤(r)緑(g)青(b)の可視光とする。
【００１３】
図１は、本実施例に係る表示装置の配置図であって、表示装置１、２とスクリーン３の配置関係を示している。表示装置１は、スクリーン３のP点に対し距離D（例えば500mm）の位置から垂直に映像を投影（以下、正投射）する状態にある。表示装置２は、P点基準に図中の矢印で示すV軸方向に表示装置１を傾斜角θω（例えば70度）傾け、映像を投影する状態にある。当然ながら、実際に映像を投影する際には表示装置１又は２のうちのいずれか一つが存在すれば良く、以下で述べる本実施例は、特に表示装置が表示装置２のようにスクリーン３に対して傾けて配置された場合に効果を発揮する。
【００１４】
２軸の揺動ミラー１５、１６（図１では図示せず、図２で図示）がV軸方向に揺動されて、図下側（奥側）Vbから図上側（手前側）Vtに走査する際に映像を表示する。尚、VSはスクリーン３でのV軸側のV軸表示サイズ、Sは表示装置２からスクリーン３までの距離である。本実施例ではS=171.0mm、PT=342.0mm、PB=984.8mm、VS=673.6mmである。
【００１５】
表示装置が表示装置１のように配置された場合と比較して、同じ表示装置が表示装置２のように配置された場合には、距離Sが短縮されて表示装置の設置空間を小さくすることができる。しかし、スクリーン３における画像は次のように表示される。即ち、図１の紙面に対して垂直なH軸方向において、スクリーン３の手前側Vtでは奥側Vbと比較して表示領域が狭くなるという台形歪が発生する。また、図中のV軸方向に向けてライン表示が密となるという走査線密度のムラが発生する。さらには、図中の入射方向に向けてビームスポットが太くなる現象も発生する。これらの課題を解決するための実施形態を以下で説明する。
【実施例１】
【００１６】
まず、先の図１のほかに図２と図３を参照して、第１実施例における台形歪補正の動作概要を説明する。【００１７】
図２は、第１実施例に係る表示装置のブロック図である。【００１８】
図３は、第１実施例に係るスクリーン周辺を表す図である。なお、図２と図３は、図中の（Ａ）において接続されており、本来は一体で図示すべきであるが、ここでは図面の煩雑化を避けるため光路の途中で分離されている。また、図３は第１乃至第５実施例において共通に使用される。【００１９】
図２のＣＰＵ（Central Processing Unit）４は、装置の動作を制御する制御部であって、傾斜角θωと投射距離Dと表示サイズDispに係る例えばユーザの指示を実現するよう、ミラー制御部８に制御・駆動条件を設定し、波形ＬＵＴ（LookUp Table）１０と補正量ＬＵＴ２０に記憶するテーブルデータを生成して記憶させる。テーブルデータの生成方法の詳細は後述する。【００２０】
ミラーアドレス生成部９は、ミラー制御部８から供給されたH軸方向表示周期HFreq、V軸方向表示周期VFreq、H軸方向位相情報Hphas、V軸方向位相情報Vphasと、走査位置判定部１７から供給されたミラー１５のH軸方向走査位置情報Hpositionに基づき、波形ＬＵＴ１０からH軸方向の駆動波形HwvとV軸方向の駆動波形Vwvを読み出して、前者を乗算器１１に後者を乗算器１２に供給する。なお、駆動波形HwvとVwvは、ミラーアドレス生成部９が生成したH軸方向のアドレスHaddとV軸方向のアドレスVaddに基づいて、その値をアドレス単位で波形ＬＵＴ１０から読み出すことにより、生成される。【００２１】
補正量ＬＵＴ２０は、走査位置判定部１７から供給されたミラー１６のV軸方向走査位置情報Vpositionに基づき、保持するテーブルデータからV軸方向走査位置に対するH軸方向補正情報Hcorrectionを求めて乗算器１１に供給する。乗算器１１は先のHwvとHcorresctionを乗算して、次の乗算器１３に供給する。これにより、前記した台形歪が補正される。【００２２】
乗算器１３は、所望の表示サイズDispを実現するためのH軸方向の増幅率HAMPをミラー制御部８から供給され、先の乗算器１１から供給された信号と乗算する。乗算器１２は、所望の表示サイズDispを実現するためのV軸方向の増幅率VAMPをミラー制御部８から供給され、先のVwvと乗算する。その後、AMP１４で電圧あるいは電流に換算したH軸方向の駆動信号Hdriveはミラー１５を、V軸方向の駆動信号Vdriveはミラー１６を駆動する。【００２３】
走査位置判定部１７は、V軸方向の駆動波形Vwvと、ミラー１５、１６から供給されたミラー傾き情報Hsensor／Vsensorからミラー１５、１６によるビーム光の走査位置を判定して、H軸方向走査位置情報Hpositionをミラーアドレス生成部９と画素アドレス生成部１８に、V軸方向走査位置情報Vpositionを補正量ＬＵＴ２０と画素アドレス生成部１８に供給する。なお、V軸方向走査位置情報Vpositionは、前記したVwvかVsensorのうちのいずれか一方を用いれば生成することができる。例えば、Vsensorの信号にノイズが多い時はVwvを用いて生成すると良い。【００２４】
画素アドレス生成部１８は、入力端子５、６から供給された入力信号のH軸方向とV軸方向の周期Hsync/Vsyncで生成した書き込みアドレス情報Waddに基づいて、入力端子７から供給された映像信号iVideoをRAM１９に書き込み、先の走査位置情報Hposition/Vpositionより生成したアドレス情報Raddに基づいて、映像信号videoをRAM１９から読み出す。【００２５】
画像補正処理部２１は、輝度や色補正等の画像処理を施した映像信号LDvideoを生成し、光源制御・駆動部２２は、映像信号LDvideoを電圧あるいは電流値に換算してレーザ光源２４を駆動する。レーザ光源２４で発生されたレーザ光は、集光レンズ２５によりビーム光とされ、揺動するミラー１５、１６で反射され、図３に示すスクリーン３の上を２次元走査することで映像を投影表示する。【００２６】
図４と図５Ａ乃至図５Ｃは、ビームスポットの大きさと距離の関係（ビームウエスト）の概略図、そのうち図５Ａ乃至図５Ｃはビームスポット断面の模式図であり、集光レンズ２５のレンズ位置Lenspositionを３点（レンズ位置ａ／ｂ／ｃ）挙げて示す。【００２７】
図５Ａ乃至図５Ｃにおいて、例えば、PT／P(D)／PB点を走査時、レンズ位置ａ／ｂ／ｃをそれぞれ選択することでビーム焦点はfvt／fｐ／fvｂ、即ち、スクリーン上でスポットサイズが略均等あるいは最小となる。これにより、入射方向に向けてビームスポットが太くなる現象が解決される。【００２８】
補正量ＬＵＴ２０は、走査位置判定部１７から供給されたＶ軸の走査位置情報Vpositionに基づき、ＣＰＵ４にて予めスクリーン３での投射位置を求め、これを所望の焦点位置とするレンズ位置情報Lenspositionを上記図４、５Ａ乃至５Ｃのビームウエストの関係から導き保持する。この場合、さらにＨ軸の走査位置情報Hpositionを用いてレンズ位置情報Lenspositionの精度向上を図っても良い。【００２９】
補正量ＬＵＴ２０は、走査位置情報Vpositionを参照してレンズ位置情報Lenspositionを得て、レンズ制御・駆動部２３により集光レンズ２５の位置を調整する。調整方法は、集光レンズの位置を光路方向に前後に移動させるものであり、レンズの可動手段として圧電素子、電磁駆動等の微調整かつ駆動信号Vdriveの周波数である60Hz級の緩やかな周期で応答できれば良い。【００３０】
次に図１を用いて波形ＬＵＴ１０の生成方法を説明する。まず、ミラー１５、１６のＶ軸側は、駆動信号Vdriveの電圧あるいは電流値と揺動角との関係が比例関係にあり、駆動信号Hdriveは24.975kHz、駆動信号Vdriveは周波数60Hzであり、映像表示期間DTを80%とするデューティ比8:2のノコギリ波であることを前提とする。【００３１】
映像表示期間DTの走査ライン数Ｎ（666本）は次の関係より定まる。
N=2・DT・HFreq/VFreq                （式１）
V軸の走査ライン位置nとMEMS(Micro Electro-Mechanical System)の揺動ミラー１６の振れ角θvnは次の関係より定まる。
θvn=arctan[tan(θω-θv)+(tan(θω+θv)-tan(θω-θv))・n/(N-1))]-θω+θv          （式２）
図１のθvnは、n=0〜N-1の走査範囲の途中にあるn=jの時を示す。【００３２】
これにより、走査ラインn=0〜N-1でスクリーン３上を、前記したV軸方向の走査線密度のムラを発生させずに等間隔で走査する関係となる。ＣＰＵ４の制御により、波形ＬＵＴ１０は、先に述べたV軸方向のアドレスVadd（何本目の走査線であるかを表す）をnとし、MEMSの揺動ミラー１６の振れ角θvnを実現する駆動波形Vwv値を保持する。【００３３】
もちろん、波形ＬＵＴ１０の容量次第ではN、n、θvnを正規化しうえで駆動波形Vwvの値を保持しても良く、後段の乗算器１２においてVampにより波形振幅を調整しても良い。【００３４】
図６Ａ乃至図６Ｃは、第１実施例に係る動作例を示す第１乃至第３の図である。【００３５】
図６Ａは、図１における表示装置１の状態であり、揺動ミラー１５、１６は表示領域で直線となるデューティ比8:2のノコギリ波の駆動波形で駆動される。その駆動波形は図６Ａの右端に示されている。【００３６】
同一の駆動条件で図１における表示装置２を動作させた場合、H軸側（ライン表示）の表示領域が手前側で小となる台形歪と、V軸側のライン表示が手前側で密となる走査線の粗密が生じ、さらにV軸方向へビームスポットの太りが生じる。これは図６Ｂと図６Ｃに示されている。図６Ｂに傾斜角θω=70度、θv=10度の場合であり、図６Ｃは、傾斜角θω=70度、θv=3.3度を示している。【００３７】
図６Ｂと図６Ｃの右端には、本実施例を適用した場合の駆動波形Vwvの一例が示されている。即ち、手前側ほどV軸方向の駆動を速めることで、奥側よりもライン表示が密となる問題を解消できることが分かる。前記したとおり、駆動波形Vwvは波形ＬＵＴ１０に記憶されている。【００３８】
尚、H軸方向の駆動波形Hwvは、水平同期周波数の近傍で共振動作を実現するものであれば良く、SIN波、矩形波、三角波など何れの波形でも良い。【００３９】
次に補正量ＬＵＴ１０におけるH軸駆動波形の振幅補正量の生成方法を説明する。図１の配置関係の場合、台形歪は手前側の走査ラインが短く、奥側が長い関係にあり、手前側の短い走査ラインHtに一致するよう、奥側の走査ラインの振幅を狭めるよう、補正量ＬＵＴ２０がH軸方向補正情報Hcorrectionを乗算器１１に供給することで、台形歪補正を実現する。【００４０】
手前側の短い走査ラインHtのサイズは、次の式で表わされる。
Ht = 2D・cosθω/cos(θω-θv)・tanθh             （式３）
走査ラインnのH軸の揺動角θhnと水平サイズHnは次の関係にある。
Hn = 2D・cosθω/cos(θω-θv+θvn)・tanθhn        （式４）
つまり、振れ角θhn がHn=Htとなる関係であれば良い。
θhn＝arctan(cos(θω-θv+θvn)/cos(θω-θv)・tanθh)  （式５）
補正量ＬＵＴ２０は、走査位置情報Vposition(=n)に対する歪補正量θhn／θhをＣＰＵ４により求め保持する。【００４１】
レンズ２５は、傾斜角θωに関わらず焦点距離を１つとするように制御されても良い。この場合は、奥側fvbに焦点を有するよう制御する。台形歪補正量は例えば、図６Ｂで約65％、図６Ｃで約27％である。【００４２】
実施例１によれば、ミラーのV軸は、スクリーン３上での移動速度が均等になるよう非線形で動作すると同時に、H軸の駆動波形振幅を変調するため台形歪が無くなる。また、ライン太りによる光分散と、台形歪補正による点灯時間の低減による輝度の低下を抑えることが可能である。【００４３】
台形歪をなくすために揺動ミラーに対して行われるH軸の駆動波形振幅の変調は、H軸方向の高速な走査周期には関係なく、V軸方向の低速な走査周期に応じて行われる。V軸方向に走査線密度のムラが発生する現象もまた、V軸方向の低速な走査を変調することで解決される。また、入射方向に向けてビームスポットが太くなる現象は、揺動ミラーの駆動とは関わらずに解決される。このため、映像を斜めに投影する際にも、ミラーの揺動速度を急速に変化させなくとも画質を保持でき、斜め投影時の傾斜角の拡大を図ることができるという効果がある。また、揺動ミラーに代わって、他の構成要素の仕様が厳しくなる問題は発生しないという効果もある。
【実施例２】
【００４４】
図７は、第２及び第３実施例に係る表示装置のブロック図である。図７を用いて、実施例２による台形歪補正を説明する。先の実施例１においては、補正量ＬＵＴ２０がH軸方向補正情報Hcorrectionを乗算器１１に供給することで、台形歪補正を行っていた。即ち、走査速度を緩やかに変化させることにより、台形歪補正を行っていた。これに対して実施例２においては、画像信号を補正することにより台形歪補正を行う。従って、揺動ミラーの速度を変化させる必要はない。【００４５】
実施例２において補正量ＬＵＴ２０は、走査位置情報Vposition(=n)に対する歪補正量θhn／θhを画像変換率sizeとして求め、画像補正処理部２１に供給する。さらに補正量ＬＵＴ２０は、ライン数Nから走査位置情報Vposition(=n)を減算した値に応じた輝度補正dimを求め、画像補正処理部２１に供給する。【００４６】
画像補正処理部２１は、H軸方向のvideo画素数を画像変換率sizeに相当数する分少なくして、即ちスケーリングして、走査ラインセンタを中心とする領域でLDvideoを生成し、さらに、輝度補正dimでLDvideoの輝度レベルを調整し、光源制御・駆動部２２に供給する。【００４７】
これにより、台形歪補正と輝度補正を実現する。【００４８】
本実施例の台形歪補正により、解像度が犠牲となり、また発光時間の減少により明るさが犠牲となるが、ミラー１５、１６のH軸の応答性能に依存せず補正を実現できる。
【実施例３】
【００４９】
再び図７を用いて、実施例３による台形歪補正を説明する。先の実施例２で説明した画像補正処理部２１は、H軸方向のvideo画素数をスケーリングして台形歪補正をしていた。これに対して実施例３においては、クロックレートを変化させることにより台形歪補正を行う。【００５０】
実施例３において画像補正処理部２１は、画像変換率sizeの逆数にて、LDvideoの読み出しクロックのレートを変化し、走査ラインセンタを中心とする領域でLDvideoを生成する。さらに実施例２と同様に補正量ＬＵＴ２０から供給された輝度補正dimに応じて、LDvideoの輝度レベルを調整する。【００５１】
これにより、台形歪補正と輝度補正を実現する。【００５２】
本実施例の台形歪補正により、発光時間の減少により明るさが犠牲となるが、実施例２とは異なり、解像度を保つことが可能となる。
【実施例４】
【００５３】
図８は、第４実施例に係る表示装置のブロック図であり、レーザ光源２４は赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色で構成され、それぞれ可動式の集光レンズ２５は、実施例１で示した動作と同様に調整される。合波部２６は、それぞれの光路を同一軸上に集めるものである。【００５４】
この場合、補正量ＬＵＴ２０は、Ｒ／Ｇ／Ｂ毎に補正量を有しても良く、所望の位置に焦点を有するよう調整する。【００５５】
実施例４によれば、Ｒ／Ｇ／Ｂによる映像表示が可能となる。
【実施例５】
【００５６】
図９は、第５実施例に係る表示装置のブロック図であり、実施例４と同様にレーザ光源２４は赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色で構成されるが、実施例４とは異なり集光レンズ２５は固定とされている。さらに、合波後のビーム光の光軸上に第２の集光レンズ２７が配され、実施例１と同様にレンズ制御・駆動部２３でそのレンズ位置が調整される。【００５７】
実施例５によれば、レンズの調整機構を少なくすることができる。
[実施例１乃至５に共通する事項の説明]
以上の実施例では、ＣＰＵ４に供給する傾斜角θωや投射距離Ｄの指定方法は言及しなかったが、ボタン操作で行っても良く、傾斜センサや距離センサを用いても良い。【００５８】
また、集光レンズ２５、２７は、ガラスやプラスチックのレンズに限らず、例えば焦点距離を制御できる液体レンズであっても良い。【００５９】
また、図５Ａ乃至図５Ｃで示したような焦点距離を変更できるビーム径可変光学素子は、H軸方向のビーム径も可変する構成であっても良い。【００６０】
HUD(Head Up Display)向け、HMD(Head Mounted Display)向け、アミューズ向け等、設置条件が制約される場合であっても、本実施例で示した構成により表示装置の配置の自由度を向上することができる。【００６１】
上記実施例によれば、ミラーの低速側の軸（V軸方向の軸）は、スクリーン上での移動速度が均等になるよう非線形で動作する。画像処理により解像度を変換し、画素クロックを変調して表示領域を増減し、或いは、ミラーの駆動振幅を増減して表示領域を変化する。又、レンズ制御・駆動手段でレーザ光の光束を束ね、所望の位置に焦点を有するよう調整する。具体的には集光レンズの位置が光路方向に移動されることで、スクリーン上の表示領域でスポットサイズが略均等あるいは最小となるよう表示装置を動作させる。【００６２】
これにより、所望の傾斜角でスクリーンに投射する場合にあっても、本実施例は台形歪や画素密度の均一性を保つと共に、スクリーン上の表示領域でビームスポットの大きさが略均等あるいは最小となるよう動作することで、ビームスポットの広がりによる画質劣化の影響を低減できる技術を提供するものである。これにより、表示装置の配置自由度を向上、即ち、利用する形態の拡張が可能な表示装置を提供できる。【００６３】
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、レンズ調整法、演算器の演算方法、或いは補正量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】
【００６４】
１，２…表示装置、３…スクリーン、４…ＣＰＵ、５，６，７…映像信号、８…ミラー制御部、９…ミラーアドレス生成、１０…波形ＬＵＴ、１１，１２，１３…乗算器、１４…ＡＭＰ、１５，１６…２軸ミラー、１７…走査位置判定部、１８…画素アドレス生成部、１９…ＲＡＭ、２０…補正量ＬＵＴ、２１…画像補正処理部、２２…光源制御・駆動部、２３…レンズ制御・駆動部、２４…光源、２５…集光レンズ、２６…合波部、２７…第２の集光レンズ。
【図１】
2015044995.tif 000003
【図２】
2015044995.tif 000004
【図３】
2015044995.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月14日(2015.10.14)
【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】
入力された映像信号によって変調されたレーザ光を、前記映像信号が基づく画像の垂直方向及び水平方向に走査して出射し、表示部に前記画像を表示する表示装置であって、
前記レーザ光を発生するレーザ光源と、
前記映像信号に基づき前記レーザ光源にレーザ光を発生させる光源制御駆動部と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記表示部に集光するための集光レンズと、
該集光レンズを駆動して位置を調整するレンズ制御駆動部と、
前記集光レンズを介したレーザ光が入射され該レーザ光を前記画像の垂直方向及び水平方向に走査しながら反射して前記表示部に出射する揺動ミラーと、
該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、
前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に基づき前記表示装置の動作を制御する制御部と、
該制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査波形を記憶するための波形ＬＵＴと、
前記制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの走査位置に応じた前記表示装置の構成要素に係る補正量を記憶するための補正量ＬＵＴと
を有し、
前記制御部は、供給された前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に応じて、
前記波形ＬＵＴが有する前記走査波形を読み出して、前記表示部の垂直方向における走査線密度が均等となるよう前記揺動ミラーを制御し、
前記補正量ＬＵＴが有する前記集光レンズの位置に係る補正量を読み出して、前記走査位置判定部が判定した前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記波形ＬＵＴから読み出された水平方向の走査波形と、前記補正量ＬＵＴから読み出された前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じた前記水平方向の走査波形の補正量とを乗算して前記揺動ミラーに供給する乗算器を有し、
前記制御部は、前記表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが、前記垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう前記揺動ミラーを制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、
該表示装置に入力された映像信号が供給され、前記補正量ＬＵＴから読み出された補正量に応じて水平方向の画素数を低減して前記光源制御駆動部に供給する画像補正処理部を有し、
前記制御部は、前記表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが、前記垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう前記画像補正処理部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、前記入力された映像信号を格納する記憶部を有し、
前記した水平方向の画素数は、前記記憶部から映像信号を読み出す時に、前記補正量に応じて読み出しクロックのクロックレートを変化することにより低減される
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記レーザ光源は少なくとも赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色のレーザ光源を有し、前記集光レンズは前記複数のレーザ光源に応じて複数備えられ、
前記制御部は、前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記複数の集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記レーザ光源は少なくとも赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色のレーザ光源を有し、前記集光レンズは前記複数のレーザ光源に応じて複数備えられ、
前記複数の集光レンズを通過した前記３原色のレーザ光の光路を同じ光軸上に合わせる合成器と、
該合成器を通過した３原色のレーザ光を前記表示部に集光するための第２の集光レンズと
を有し、
前記制御部は、前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記第２の集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月24日(2016.11.24)
【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】
入力された映像信号によって変調されたレーザ光を、前記映像信号が基づく画像の垂直方向及び水平方向に走査して出射し、表示部に前記画像を表示する表示装置であって、
前記レーザ光を発生するレーザ光源と、
前記映像信号に基づき前記レーザ光源にレーザ光を発生させる光源制御駆動部と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記表示部に集光するための集光レンズと、
該集光レンズを駆動して位置を調整するレンズ制御駆動部と、
前記集光レンズを介したレーザ光が入射され該レーザ光を前記画像の垂直方向及び水平方向に走査しながら反射して前記表示部に出射する揺動ミラーと、
該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、
前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に基づき前記表示装置の動作を制御する制御部と、
該制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査波形を記憶するための波形ＬＵＴと、
前記制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの走査位置に応じた前記表示装置の構成要素に係る補正量を記憶するための補正量ＬＵＴと、
前記波形ＬＵＴから読み出された水平方向の走査波形と、前記補正量ＬＵＴから読み出された前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じた前記水平方向の走査波形の補正量とを乗算して前記揺動ミラーに供給する乗算器と、
を有し、
前記制御部は、供給された前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に応じて、
前記波形ＬＵＴが有する前記走査波形を読み出して、前記表示部の垂直方向における走査線密度が均等となるよう前記揺動ミラーを制御し、
前記補正量ＬＵＴが有する前記集光レンズの位置に係る補正量を読み出して、前記走査位置判定部が判定した前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御し、
前記表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが、前記垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう前記揺動ミラーを制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
入力された映像信号によって変調されたレーザ光を、前記映像信号が基づく画像の垂直方向及び水平方向に走査して出射し、表示部に前記画像を表示する表示装置であって、
前記レーザ光を発生するレーザ光源と、
前記映像信号に基づき前記レーザ光源にレーザ光を発生させる光源制御駆動部と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記表示部に集光するための集光レンズと、
該集光レンズを駆動して位置を調整するレンズ制御駆動部と、
前記集光レンズを介したレーザ光が入射され該レーザ光を前記画像の垂直方向及び水平方向に走査しながら反射して前記表示部に出射する揺動ミラーと、
該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、
前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に基づき前記表示装置の動作を制御する制御部と、
該制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの垂直方向及び水平方向の走査波形を記憶するための波形ＬＵＴと、
前記制御部が前記情報に基づいて算出した、前記揺動ミラーの走査位置に応じた前記表示装置の構成要素に係る補正量を記憶するための補正量ＬＵＴと、
該表示装置に入力された映像信号が供給され、前記補正量ＬＵＴから読み出された補正量に応じて水平方向の画素数を低減して前記光源制御駆動部に供給する画像補正処理部と、
を有し、
前記制御部は、供給された前記表示装置の前記表示部に対する傾斜角、投射距離、表示サイズを含む情報に応じて、
前記波形ＬＵＴが有する前記走査波形を読み出して、前記表示部の垂直方向における走査線密度が均等となるよう前記揺動ミラーを制御し、
前記補正量ＬＵＴが有する前記集光レンズの位置に係る補正量を読み出して、前記走査位置判定部が判定した前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御し、
前記表示部における表示画像の水平方向の表示サイズが、前記垂直方向の走査位置に係らず均等となるよう前記画像補正処理部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
前記補正量ＬＵＴは、走査位置情報Vposition(=n)に対する歪補正量θhn／θhを画像変換率sizeとして求め、更に、ライン数Nから走査位置情報Vposition(=n)を減算した値に応じた輝度補正dimを求め、
前記画像補正処理部は、H軸方向のvideo画素数を画像変換率sizeに相当数する分少なくして、走査ラインセンタを中心とする領域でLDvideoを生成し、さらに、輝度補正dimでLDvideoの輝度レベルを調整して、前記光源制御駆動部に供給する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、前記入力された映像信号を格納する記憶部を有し、
前記した水平方向の画素数は、前記記憶部から映像信号を読み出す時に、前記補正量に応じて読み出しクロックのクロックレートを変化することにより低減される
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記レーザ光源は少なくとも赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色のレーザ光源を有し、前記集光レンズは前記複数のレーザ光源に応じて複数備えられ、
前記制御部は、前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記複数の集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記レーザ光源は少なくとも赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の３原色のレーザ光源を有し、前記集光レンズは前記複数のレーザ光源に応じて複数備えられ、
前記複数の集光レンズを通過した前記３原色のレーザ光の光路を同じ光軸上に合わせる合成器と、
該合成器を通過した３原色のレーザ光を前記表示部に集光するための第２の集光レンズと、を有し、
前記制御部は、前記揺動ミラーの垂直方向の走査位置に応じて前記第２の集光レンズが前記表示部に焦点を有するよう前記レンズ制御駆動部を制御する
ことを特徴とする表示装置。
【国際調査報告】
2015044995.tif 000016
2015044995.tif 000017
2015044995.tif 000018