(57)【要約】【課題】スポットサイズを縮小してスペックルを抑制しながら、走査ライン間の隙間領域によって生じる画像ムラを円滑に抑制できる投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】レーザ光源１１、１３、１５から出射されたレーザ光のスポットサイズを、被投写領域において、走査ラインに垂直な方向の画素幅よりも小さく設定し、且つ、各画素に対するレーザ光の走査位置を、走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトさせる。レーザ光のスポット径を走査ラインに垂直な方向の画素幅よりも小さく設定することにより、投写画像におけるスペックルを抑制することができる。また、各画素に対する走査位置を走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトさせることにより、走査ライン間に生じる隙間領域を削減でき、よって、当該隙間領域によって生じるライン状の画像ムラを抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定段数の走査ラインを映像信号に応じて変調されたビームにて走査することにより被投写領域に画像を表示する投写型映像表示装置において、
前記ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームのスポットサイズを前記被投写領域において前記走査ラインに垂直な方向の画素幅よりも小さく成形する光学系と、
前記ビームを前記被投写領域において２次元方向に走査させる走査部と、
前記走査部を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記被投写領域に設定された前記各画素に対する走査位置が前記走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトするよう前記走査部を制御する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記被投写領域における前記ビームのスポットサイズが、前記走査ラインに垂直な方向の画素幅の１／Ｎ以下で１／（Ｎ＋１）を超える（Ｎは２以上の自然数）場合、前記各画素は、前記走査ラインに垂直な方向において異なるＮ箇所以上が走査される、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記光源は、少なくとも、赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯のレーザ光を出射する３つのレーザ光源を有し、
前記光学系は、異なるレーザ光源からのレーザ光の光軸を一致させる波長選択性の光学素子を有する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被投写面上においてビームを走査させることにより画像を表示する投写型映像表示装置に関し、特に、レーザ光源を発光源とする場合に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、スクリーン面上においてレーザ光を走査させることにより画像を表示する走査型のレーザプロジェクタが開発されている。この種のレーザプロジェクタでは、レーザ光の干渉作用により、投写画像にムラ（スペックル）が生じるとの問題があり、これを解消するために種々の手法が検討されている。
【０００３】
その一つとして、スクリーン面上におけるスポット径を縮小することにより、スペックルが抑制されることが知られている。一般に、既存のプロジェクタでは、スクリーン面上におけるスポット径が画素幅と同程度かそれよりもやや大きく設定されているが、これよりもさらにスポット径を縮小することにより、スペックルを抑制することができる。
【０００４】
しかし、このようにスポット径を縮小すると、被投写領域のうちスポットによって走査されない領域が大きくなり、これにより、投写画像にムラが生じるとの問題が起こる。
【０００５】
図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、スポット径を変化させた場合の各画素に対するレーザスポットの走査状態とそのときの投写画像を模式的に示す図である。図示の如く、スポット径を縮小すると、スポットによって走査されない隙間領域が大きくなり、その結果、同図（ｂ）に示すように、投写画像上に生じるライン状のムラが目立つようになる。
【特許文献１】特開２００６−２８４７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、スポット径の縮小によりスペックルの発生を抑制しながら、隙間領域によって生じる画像ムラを円滑に抑制できる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、所定段数の走査ラインを映像信号に応じて変調されたビームにて走査することにより被投写領域に画像を表示する投写型映像表示装置において、前記ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームのスポットサイズを前記被投写領域において前記走査ラインに垂直な方向の画素幅よりも小さく成形する光学系と、前記ビームを前記被投写領域において２次元方向に走査させる走査部と、前記走査部を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記被投写領域に設定された前記各画素に対する走査位置が前記走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトするよう前記走査部を制御することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、被投写領域におけるビームのスポットサイズを前記走査ラインに垂直な方向の画素幅よりも小さく設定することにより、投写画像におけるスペックルを抑制することができる。また、各画素の走査位置が走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトされるため、走査ライン間に生じる隙間領域を削減することができ、よって、この隙間領域によって生じるライン状の画像ムラを抑制することができる。
【０００９】
本発明において、被投写領域におけるビームのスポットサイズが、走査ラインに垂直な方向の画素幅の１／Ｎ以下で１／（Ｎ＋１）を超える（Ｎは２以上の自然数）場合には、各画素が、前記走査ラインに垂直な方向において異なるＮ箇所以上が走査されるように、走査部を制御するのが好ましい。こうすると、走査ライン間に生じる隙間領域をなくすことができ、よって、隙間領域によって生じるライン状のムラをなくすことができる。
【００１０】
なお、本発明に係る投写型映像表示装置は、少なくとも、赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯のレーザ光を出射する３つのレーザ光源を有する構成とすることができる。この場合、光学系は、異なるレーザ光源からのレーザ光の光軸を一致させる波長選択性の光学素子を有する。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり本発明によれば、スポットサイズの縮小によりスペックルを抑制しながら、隙間領域によって生じる画像ムラを円滑に抑制できる投写型映像表示装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に実施の形態に係るレーザプロジェクタの構成を示す。
【００１４】
図において、１１は、赤色波長帯のレーザ光（以下、「Ｒ光」という）を出射するレーザ光源、１２は、レーザ光源１１から出射されたＲ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系、１３は、緑色波長帯のレーザ光（以下、「Ｇ光」という）を出射するレーザ光源、１４は、レーザ光源１３から出射されたＧ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系、１５は、青色波長帯のレーザ光（以下、「Ｂ光」という）を出射するレーザ光源、１６は、レーザ光源１５から出射されたＢ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系である。
【００１５】
光学系１２、１４、１６を透過したＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズムアレイ１７によって光軸が整合される。すなわち、Ｒ光は、ダイクロイックプリズムアレイ１７に配された２つの波長選択性のミラー面を透過し、Ｇ光は、これら２つのミラー面のうち一方によって反射され、他方を透過し、Ｂ光は、これら２つのミラー面のうち一方によって反射される。レーザ光源１１、１３、１５は、ダイクロイックプリズムアレイ１７を通過した後のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光軸が整合するような位置に配置されている。
【００１６】
１８は、ダイクロイックプリズムアレイ１７によって光軸が整合されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を、スクリーン面上において２次元方向にスキャンさせる駆動ミラーユニットである。駆動ミラーユニット１８は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光が色合成された投写レーザ光をスクリーン面上において水平方向（同図中、Ｙ軸方向）および垂直方向（同図中、Ｚ軸方向）に走査させる第１のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー１８ａおよび第２のＭＥＭＳミラー１８ｂを備えている。ダイクロイックプリズムアレイ１７からの投写レーザ光は、第１のＭＥＭＳミラー１８ａにより第２のＭＥＭＳミラー１８ｂに向かって反射される。その後、投写レーザ光は、第２のＭＥＭＳミラー１８ｂによりスクリーン方向に反射される。
【００１７】
変調信号生成回路２１は、入力映像信号に基づいて、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を変調するための信号を生成し、生成した変調信号をレーザ駆動回路２２に出力する。レーザ駆動回路２２は、入力された変調信号をもとにレーザ光源１１、１３、１５を駆動する信号を生成し、生成した信号をもとにレーザ光源１１、１３、１５を駆動する。これにより、レーザ光源１１、１３、１５から出力されるＲ光、Ｇ光およびＢ光の強度が入力映像信号に応じて変調される。
【００１８】
ミラー駆動回路２３は、後述の如く、投写レーザ光をスクリーン上において２次元方向（水平方向／垂直方向）にスキャンさせるための駆動信号を、第１および第２のＭＥＭＳミラー１８ａ、１８ｂに供給する。ディスプレイ制御回路２４は、ミラー駆動回路２３による投写レーザ光のスキャン動作と、変調信号生成回路２１およびレーザ駆動回路２２によるＲ光、Ｇ光およびＢ光の変調動作とを同期させる等、画像投写に関する各種の処理を制御する。
【００１９】
図２を参照して、スクリーン面上における投写レーザ光のスキャン動作を説明する。
【００２０】
図示の如く、スクリーン面上の被投写領域には、所定サイズの画素が設定されている。投写レーザ光は、一つの走査ライン上のある各画素を水平方向（同図中、Ｙ軸方向）に走査する。この走査が終了すると、その走査ラインに対し１段下にある走査ラインが水平方向に走査される。この走査が、最上段の走査ラインから最下段の走査ラインまで繰り返される。そして、最下段の走査ラインに対する走査が終了すると、最上段の走査ラインに戻って同様の走査が実行される。
【００２１】
ここで、被投写領域上における投写レーザ光のスポット径は、走査ラインに垂直な方向における画素の幅よりも小さく設定されている。同図、右下に示す例では、スポット径Ｂが画素幅Ａの１／２に設定されている。スポット径は、上記光学系１２、１４、１６に含まれるレンズの設計等を調節することにより設定される。
【００２２】
図３を参照して、スクリーン面上における投写レーザ光のスキャン制御について説明する。ここでは、各画素に対する走査位置が走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトしており、各画素は、走査ラインに垂直な方向に異なる２箇所の位置において走査される。すなわち、同図（ａ）に示すスキャン期間１では、各画素の上半分の領域の中央が投写レーザ光により走査され、その後、同図（ｂ）に示すスキャン期間２では、各画素の下半分の領域の中央が投写レーザ光により走査される。スキャン期間２が終了すると、次のスキャン期間では、同図（ａ）と同じく、各画素の上半分の領域が投写レーザ光により走査される。以降、同様に、各スキャン期間において、各画素の上半分の領域に対するスキャン動作と下半分の領域に対するスキャン動作が順次切り替えられる。
【００２３】
図３に示すスキャン制御によれば、図２の右下の例に示す如くスポット径Ｂが画素幅Ａの１／２に設定されている場合に、ビームスポットによって走査されない隙間領域（図６参照）をなくすことができる。よって、この場合には、当該隙間領域によって生じる投写画像のムラを解消することができる。
【００２４】
なお、スポット径Ｂが、たとえば、画素幅Ａの１／３に設定された状態にて、図３に示すスキャン制御が実行された場合には、ビームスポットによって走査されない隙間領域が生じることとなる。しかし、この場合にも、スキャン期間毎に各画素に対する走査位置を変更しない従前のスキャン制御に比べ、隙間領域の幅は数段小さくなる。よって、この場合も、当該隙間領域によって生じる投写画像のムラを効果的に抑制することができる。
【００２５】
なお、このようにスポット径Ｂが画素幅Ａの１／３に設定される場合には、図４に示す如く、スキャン期間毎に、各画素の上段、中段、下段に対するスキャン動作へと順次切り替えるようにすることにより、隙間領域をなくすことができる。また、図２の右下の例に示す如くスポット径Ｂが画素幅Ａの１／２に設定されている場合にも、図４に示す如く、スキャン期間毎に、各画素の上段、中段、下段に対するスキャン動作へと順次切り替えるようにしても良い。
【００２６】
図５は、図４に示すスキャン制御における処理フローを示す図である。なお、この処理は、ミラー駆動部２３において行われる。
【００２７】
スキャン制御が開始されると、まず、Ｓ１０１において、変数Ｎにゼロがセットされる。次に、Ｓ１０２において、変数ＮがＮ＝０であるかが判別され、この判別がＹＥＳであれば、Ｓ１０３において、変数Ｎに１が加算され、Ｓ１０４において、各画素に対する走査位置が上段位置（図４（ａ）参照）に設定される。しかる後、Ｓ１１０において、被投写領域に対する投写レーザ光のスキャン動作が実行される（走査位置＝上段位置）。このスキャン動作は、Ｓ１１１において、予め設定されたスキャン期間が終了したと判別されるまで繰り返される。たとえば、１／６０秒にて被投写領域の全画素が走査される場合、１単位のスキャン期間は、たとえば、１／２０秒に設定される。
【００２８】
Ｓ１１１において、スキャン期間が終了したと判別されると、Ｓ１０２に戻り、変数ＮがＮ＝０であるかが判別される。この判別がＮＯならば、Ｓ１０５において、変数ＮがＮ＝１であるかが判別され、この判別がＹＥＳであれば、Ｓ１０６において、変数Ｎに１が加算され、Ｓ１０７において、各画素に対する走査位置が中段位置（図４（ｂ）参照）に設定される。しかる後、Ｓ１１０において、被投写領域に対する投写レーザ光のスキャン動作が実行される（走査位置＝中段位置）。このスキャン動作は、Ｓ１１１において、スキャン期間（たとえば、１／２０秒）が終了したと判別されるまで繰り返される。
【００２９】
その後、Ｓ１１１において、スキャン期間が終了したと判別されると、再び、Ｓ１０２に戻り、変数ＮがＮ＝０であるかが判別される。この判別がＮＯならば、Ｓ１０５において、変数ＮがＮ＝１であるかが判別され、さらにこの判別がＮＯならば、Ｓ１０８において、変数ＮがＮ＝０にリセットされ、Ｓ１０９において、各画素に対する走査位置が下段位置（図４（ｃ）参照）に設定される。しかる後、Ｓ１１０において、被投写領域に対する投写レーザ光のスキャン動作が実行される（走査位置＝下段位置）。このスキャン動作は、Ｓ１１１において、スキャン期間（たとえば、１／２０秒）が終了したと判別されるまで繰り返される。
【００３０】
以上、本実施の形態によれば、被投写領域における投写レーザ光のスポット径を走査ラインに垂直な方向の画素幅よりも小さく設定することにより、投写画像におけるスペックルが抑制される。また、各画素の走査位置が走査ラインに垂直な方向に時間的にシフトされるため、走査ライン間に生じる隙間領域を削減することができ、よって、この隙間領域によって生じるライン状の画像ムラを抑制することができる。
【００３１】
さらに、上記の如く、被投写領域における投写レーザ光のスポット径が、走査ラインに垂直な方向の画素幅の１／２、または、１／３である場合に、各画素が、前記走査ラインに垂直な方向の異なる２箇所または３箇所において走査されるように制御すると、走査ライン間に生じる隙間領域（図６参照）をなくすことができ、よって、当該隙間領域によって生じるライン状のムラを解消することができる。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、スポットサイズの縮小によりスペックルを抑制しながら、隙間領域によって生じる画像ムラを円滑に抑制することができる。
【００３３】
本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も、上記以外に種々の変更が可能である。たとえば、上記実施の形態では、第１および第２のＭＥＭＳミラー１８ａ、１８ｂにより投写レーザ光を走査させるようにしたが、ガルバノミラーやレンズアクチュエータ等を用いて投写レーザ光を走査させることもできる。
【００３４】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態に係るレーザプロジェクタの構成を示す図
【図２】実施の形態に係る投写レーザ光のスキャン動作を説明する図
【図３】実施の形態に係る投写レーザ光のスキャン制御を説明する図
【図４】実施の形態に係る投写レーザ光の他のスキャン制御を説明する図
【図５】実施の形態に係るスキャン制御の処理フローを示す図
【図６】本発明が解決しようとする課題を説明する図
【符号の説明】
【００３６】
１１、１３、１５  …  レーザ光源
１２、１４、１６  …  光学系
１７  …  ダイクロイックプリズムアレイ
１８  …  駆動ミラーユニット（走査部）
１８ａ  …  第１のＭＥＭＳミラー（走査部）
１８ｂ  …  第２のＭＥＭＳミラー（走査部）
２３  …  ミラー駆動回路（制御回路）
２４  …  ディスプレイ制御回路（制御回路）
【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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