(57)【要約】【課題】高精密な画像の形成を可能にする画像形成方法及びその画像形成装置を提供すること。【解決手段】複数の画素１からなる画素列を画素列方向６に対し斜め方向に走査して画像を形成する画像形成方法。複数の画素１からなる線状光変調素子若しくは線状発光素子２と、この線状光変調素子若しくは線状発光素子２の画素列を画素列方向６に対し斜め方向に走査する走査手段１３とを有する、画像形成装置。走査手段１３によって画素列を画素列方向６に対し斜めに投影されるので、画素列における実際の画素ピッチと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチをより小さくすることが可能である。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなる画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査して画像を形成する画像形成方法。
【請求項２】
前記画素列方向と前記走査方向とのなす角度θを０°＜θ＜９０°とする、請求項１に記載した画像形成方法。
【請求項３】
線状に画素が配列された線状光変調素子若しくは線状発光素子からの線状光投影像を、投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影する、請求項１に記載した画像形成方法。
【請求項４】
前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子又は／及び線状光投影像走査手段を、前記投影面に対し傾けて設置する、請求項３に記載した画像形成方法。
【請求項５】
前記画像列からなるＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などの線状光変調素子若しくは線状発光素子を用いる、請求項４に記載した画像形成方法。
【請求項６】
前記画素列を形成する圧電素子に走査信号を印加して光反射方向又は光反射量を制御する、請求項５に記載した画像形成方法。
【請求項７】
前記線状光投影像走査手段として回転式多面鏡又は回転式平面鏡を用いる、請求項４に記載した画像形成方法。
【請求項８】
複数の画素からなる変調素子と、この変調素子の画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査する走査手段とを有する、画像形成装置。
【請求項９】
線状光投影像が、投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影される、画像形成装置。
【請求項１０】
前記画素列方向又は前記線状光投影像と前記走査方向とのなす角度θが０°＜θ＜９０°である、請求項８又は９に記載した画像形成装置。
【請求項１１】
線状に画素が配列された線状光変調素子若しくは線状発光素子からの線状光投影像が、投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影される、請求項８に記載した画像形成装置。
【請求項１２】
前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子又は／及び線状光投影像走査手段が、前記投影面に対し傾けて設置される、請求項１１に記載した画像形成装置。
【請求項１３】
前記画素列からなるＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などの線状光変調素子若しくは線状発光素子が用いられる、請求項１２に記載した画像形成装置。
【請求項１４】
前記画素列を形成する圧電素子に走査信号を印加して光反射方向又は光反射量が制御される、請求項１３に記載した画像形成装置。
【請求項１５】
前記線状光投影像走査手段として回転式多面鏡又は回転式平面鏡が用いられる、請求項１２に記載した画像形成装置。
【請求項１６】
前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を高速に往復運動若しくは回転運動させることで、画像を形成する、請求項１１に記載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成方法及びその画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像をスクリーン上に拡大して映し出すプロジェクタ型（投影型）の画像表示装置としては、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ：陰極線管）を用いたものやＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶表示装置）が主流である。このような従来の投影型ディスプレイは、二次元表示を行う液晶パネルにビデオ信号を再生し、光源からの光をパネルに再生した二次元映像で変調して、これを光学系でスクリーン上に拡大投影するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら一般的にこれらの投影型表示装置では、元に使われているＣＲＴやＬＣＤの精細性が投影された像の画質となる。そして、投影もとの画像は延伸されて投影されるので、一般的にはＮ倍の投影を行えば、画素密度はＮ分の１となる。
【０００４】
従って、高精細な画像を得るためには投影型表示装置は一般的に不利である。また、Ｎ倍の延伸を得るためには光量も同様にＮ倍必要であり、それだけの光量を発生させるのに十分な発光素子、又はそれらを制御できるような制御素子が必要である。
【０００５】
また、従来の投影型画像表示装置は、投影する画像を精細にしようとすればするほど一画素あたりの光量は減るので、より一層の光量が必要である。また、これだけの精細さを必要とするデバイスは、一般的に様々なプロセスを通すため、これが歩留まりを落とす要因となり、デバイスの価格を上げる要素になっているのも事実である。
【０００６】
一方、例えば特開平５−２９２４３９号広報に記載されているように、光源から照射された光を、液晶画素などを１列状に並べた１次元光変調手段によって変調し、その１次元の変調光をポリゴンミラーなどの垂直偏向手段によって列方向に対して垂直方向に走査することで１枚の２次元画像を表示する技術がある。
【０００７】
例えば図９に示すように、画素１が垂直方向に１列状に整列して配置されてなるデバイス１５を垂直方向に設置して、これを順次走査し、図１０に示すように、投影像１６がスクリーン４上の走査方向５に対して垂直に投影される方法が一般的である。
【０００８】
しかしながら、この方法では、デバイス１５の画素ピッチｄをそのまま投影してしまい、デバイス１５における画素ピッチｄと投影像１６上の画素ピッチｄ’とが等しくなる。従って、デバイス１５における互いに隣り合った画素間の距離ｃもそのまま投影され、画素間ｃはスクリーン４上では非画像部分ｃ’として黒く映るために、大画面になるほど画素の荒さが目立ってしまう。
【０００９】
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高精密な画像の形成を可能にする画像形成方法及びその画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、複数の画素からなる画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査して画像を形成する画像形成方法に係るものである。
【００１１】
また、複数の画素からなる変調素子と、この変調素子の画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査する走査手段とを有する、画像形成装置に係るものである。
【００１２】
さらに、線状光投影像が、投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影される、画像形成装置に係るものである。
【００１３】
上述したように、従来の画像表示装置は、デバイス１５における画素ピッチｄと投影された画像の見かけ上の画素ピッチｄ’とが等しくなり、画素間ｃがスクリーン４上では非画像部分ｃ’として黒く映るために、大画面になるほど画素の荒さが目立つ。
【００１４】
これに対し本発明によれば、前記走査手段によって複数の画素からなる前記画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査して画像を形成する、又は前記線状光投影像が、前記投影面上にて前記走査方向に対して斜めに投影されるので、前記画素列における実際の画素ピッチと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチをより小さくすることが可能である。
【００１５】
従って、前記画素列における実際の画素ピッチと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチをより小さくすることができ、例えば、前記画素列において互いに隣り合う画素の間の部分によって生じる非画像部分を縮小若しくは削除することができるので、高精密な画像の形成が実現可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、複数の前記画素からなる前記変調素子の前記画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査して画像を形成することが特徴である。
【００１７】
具体的には図１及び図２に示すように、前記変調素子が、線状に画素１が配列された線状光変調素子若しくは線状発光素子２であり、この線状光変調素子若しくは線状発光素子２からの線状光投影像３を、投影面（例えばスクリーン）４上にて線状光投影像３の走査方向５に対して斜めに投影することが望ましい。
【００１８】
そして、例えば、線状光変調素子若しくは線状発光素子２の１画素の縦幅をａ、横幅をｂ、また互いに隣り合った画素の間の幅をｃ、画素ピッチをｄとし、さらに線状光投影像３（或いは画素列方向６）と走査方向５とのなす角度をθとすると、画素間の幅ｃは投影面４上では黒く映り、これが非画像部分となる。非画像部分の長さＸは下記式（１）で表され、この非画像部分の存在が画像の画素の荒さが目立つ原因となる。従って、本発明に基づく画像形成方法及びその装置では、前記角度θについて、下記式（１）の値、即ちＸが０に近づくように設定することが好ましい。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
これによれば、線状光変調素子若しくは線状発光素子２における実際の画素ピッチｄと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチｄ’をより小さくすることができ、前記非画像部分を縮小若しくは削除することができるので、より一層の高精密な画像を形成することができる。
【００２１】
より具体的には、画素列方向６、即ち線状光投影像３と走査方向５とのなす角度θが０°＜θ＜９０°であることが好ましく、より好ましくは４５°≦θ＜９０°である。
【００２２】
図３は、角度θを６０°とした場合の線状光変調素子若しくは線状発光素子２の概略図であり、図４は、角度θを４５°とした場合の線状光変調素子若しくは線状発光素子２の概略図である。
【００２３】
図３に示すように、角度θを６０°とした場合、図１に示す角度θが７５°の場合と比べて、さらに非画像部分の長さＸを縮小することができる。
【００２４】
また、図４に示すように、角度θを４５°とした場合、線状光変調素子若しくは線状発光素子２における実際の画素間の幅ｃが、画像として映し出されたとき０となる。即ち、前記非画像部分の長さＸが０となり、前記非画像部分が存在しなくなるので、より一層の高細密な画像を形成することができる。
【００２５】
ここで図５に示すように、角度θが４５°未満の場合、前記非画像部分はなくなるが、クロストーク量が増加しコントラスト比が低下することがある。
【００２６】
上述したように、本発明に基づく画像形成方法は、線状に前記画素が配列された前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子からの前記線状光投影像を、前記投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影することが望ましく、これを実現するために、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子又は／及び線状光投影像走査手段が、前記投影面に対し傾けて設置されることが望ましい。
【００２７】
前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子としては、前記画素列からなるＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などを用いることができる。そして、前記画素列を形成する圧電素子に走査信号を印加して光反射方向又は光反射量が制御されることが好ましい。
【００２８】
図６は、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子として前記ＧＬＶを適用した場合の本発明に基づく画像形成方法のシステムの概略図である。
【００２９】
図６（ａ）に示すように、ＧＬＶ７は、アルミを蒸着した細いシリコン窒化膜のリボン（ブリッジ）がシリコン基板の上にアレイ状に配置されてなる光回折素子を有する。電圧が印加されていないとき、このリボンのアレイは平面ミラーとして働き、光を反射する。一方、電圧を印加すると、静電吸引力によって一部のリボン（可動リボン）が基板に引き寄せられ、矩形波状の凹凸を形成する。これが回折格子（Ｇｒａｔｉｎｇ）になり、光は回折を起こして、リボンのピッチと波長によって決まる方向へ回折光を出射する。
【００３０】
この光回折素子は、電気信号により微細に動かすことができ、映像信号を用いて動かす量を制御することで光回折量を変化させ画像の明暗を作り出すことができる。これにより、滑らかな階調表現や平均３０００：１を超える高コントラスト比を実現することができる。
【００３１】
動作原理は、図６（ｂ）に示すように、光源８として色純度の高いＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー等のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）レーザー光を用い、このＲＧＢレーザー光１０を照明レンズ９を介してＧＬＶ７に照射する。そして、ＧＬＶ７からの反射光１１を投射レンズ１２に通し、線状光投影像走査手段１３を用いて走査してスクリーン４に投影する。
【００３２】
これにより、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子としての例えばＧＬＶ７がスクリーン４に対し傾けて設置されているので、ＧＬＶ７からの線状光投影像３を、スクリーン４上にて線状光投影像３の走査方向５に対して斜めに投影することができる。
【００３３】
従って、ＧＬＶ７における実際の画素ピッチと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチをより小さくすることができ、前記非画像部分を縮小若しくは削除することができるので、高精密な画像の形成が実現可能となる。
【００３４】
また、前記変調素子としてＧＬＶ７などの前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を用いることにより、デバイスの製造歩留まりが向上し、コストを低減することができる。さらに、線状の前記変調素子を走査することで実際の画素よりも少ない画素を表現できるので、表現できる画像の量に比べて少ない画素で表現でき、装置の低消費電力化と低コスト化に貢献することができる。
【００３５】
さらに、例えば光源８として、輝度のピーク強度の強い前記半導体レーザーや前記ＬＥＤなどのデバイスを用いることで、人間の視覚に入る残像の保持時間を長く保つことができ、必要な発光量を押さえることができる。また、デバイスの高寿命化と低コスト化に貢献することができる。
【００３６】
線状光投影像走査手段１３は、ＧＬＶ７などの前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子の表示映像で変調された反射光１１を入射し、この反射光１１を走査する。線状光投影像走査手段１３としては、回転式多面鏡（ポリゴンミラー）又は回転式平面鏡（ガルバノミラー）が好適に用いられるが、高速で安定した走査が可能なものであればいずれのものも使用可能である。また、前記回転式多面鏡の面数はいくつでもよい。走査周波数とミラーの周波数と走査角度によって最適な面数が与えられる。走査方向はスクリーンの上→下でも、下→上でも、右→左でも、左→右でも、斜め方向でも特に構わない。
【００３７】
スクリーン４は、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子に表示された映像を結像させるものである。
【００３８】
また、図示省略したが、線状光投影像走査手段１３とスクリーン４の間に、複数の光学レンズを組み合わせて構成された結像光学系を配してもよく、例えばスクリーン４上にボケのない映像を生じさせるために、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子からスクリーン４までの光路距離が変わってもスクリーン４上でピントが合うように設計されていることが好ましい。例えば、前記結像光学系では、線状光投影像走査手段１３による光ビームの走査位置によってスクリーン４までの距離の違いに基づくボケなどを解消するものである。
【００３９】
上記に前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子としてＧＬＶ７を用いる例を示したが、この他にも上述したように、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などを用いることができる。
【００４０】
例えば、図７（ａ）に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各原色につき前記画素列を１本ずつ使用し、前記画素列３本で１ユニットを構成し、図示省略した制御部によってＲ列、Ｇ列、Ｂ列の順で走査してもよいし、３列同時に走査してもよい。また、図７（ｂ）に示すように、前記画素列１本で３色表示できる機能を有するように画素が配列されていてもよい。さらに、図７（ｃ）のように２列でＲ、Ｇ、Ｂを充足するようなベイヤ配列としてもよい。
【００４１】
この場合、光源８は、３原色の成分を含んだ白色光又は単色光を発生し、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を照射するものであってよい。
【００４２】
本実施の形態では、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を前記投影面に対し傾けて設置することにより、線状に前記画素が配列された前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子からの前記線状光投影像が、前記投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影される例を示したが、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を傾けて設置するのに代えて、前記線状光投影像走査手段を傾けて設置してもよい。この場合も、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子からの前記線状光投影像が、前記投影面上にて前記線状光投影像の走査方向に対して斜めに投影されるので、前記画素列における実際の画素ピッチと比べて、画像としての見かけ上の画素ピッチをより小さくすることができるので、高精密な画像を形成することが可能である。
【００４３】
また、図８に示すように、前記変調素子としてＧＬＶなどの前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を用いるのに代えて、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の面ディスプレイデバイス１４を用いてもよい。この場合、図中の１列目、２列目、３列目、４列目…の順に順次走査することにより、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を用いた場合と同等の効果が得られる。
【００４４】
また、上述したＬＣＤやＧＬＶ以外にも、ＣＲＴやＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）などの面状表示デバイスを前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子のように、線状に画素形成をすることで同じような効果を得ることが可能である。この場合、通常のデバイスの製造歩留りよりも歩留りよく製造することが可能であり、コスト削減が可能である。この手法は、ありとあらゆる発光素子、光変調素子に適応可能である。
【００４５】
さらに、前記線状光変調素子若しくは前記線状発光素子を高速に往復運動若しくは回転運動させることで、面状の画素を得ることが可能である。その場合は、投影型に限らず、直視型でも同様の効果を得ることが可能となる。
【００４６】
【発明の作用効果】
本発明によれば、前記走査手段によって複数の画素からなる前記画素列を画素列方向に対し斜め方向に走査して画像を形成する、又は前記線状光投影像が、前記投影面上にて前記走査方向に対して斜めに投影されるので、前記画素列における実際の画素ピッチと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチをより小さくすることが可能である。
【００４７】
従って、前記画素列における実際の画素ピッチと比べて、画像における見かけ上の画素ピッチをより小さくすることができ、非画像部分が縮小若しくは削除されるので、高精密な画像の形成が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態による線状光変調素子若しくは線状発光素子の概略図である。
【図２】同、スクリーン上の線状光投影像の概略図である。
【図３】同、角度θを６０°としたときの線状光変調素子若しくは線状発光素子の概略図である。
【図４】同、角度θを４５°としたときの線状光変調素子若しくは線状発光素子の概略図である。
【図５】同、角度θと非画像部分の面積比及びクロストーク量との関係を示すグラフである。
【図６】同、ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）を用いた画像形成方法のシステムの模式図である。
【図７】同、線状光変調素子若しくは線状発光素子の概略図である。
【図８】同、面ディスプレイデバイスの概略平面図である。
【図９】従来例による１次元光変調手段の概略図である。
【図１０】同、スクリーン上の投影像の概略図である。
【符号の説明】
１…画素、２…線状光変調素子若しくは線状発光素子、３…線状光投影像、
４…投影面（スクリーン）、５…走査方向、６…画素列方向、
７…ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）、８…光源、９…照明レンズ、
１０…ＲＧＢレーザー光、１１…反射光、１２…投射レンズ、
１３…線状光投影像走査手段、１４…面ディスプレイデバイス
【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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