(57)【要約】【課題】むらの発生を低減し高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置等を提供すること。【解決手段】ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置１０であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部である水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５と、を有し、水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５は、複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるようにビーム光を走査させ、フィールドごとにビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させるように駆動される。【選択図】      図１
2007047243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、
前記ビーム光を供給する光源部と、
前記光源部からの前記ビーム光を第１の方向と、前記第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有し、
前記走査部は、複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるように前記ビーム光を走査させ、前記フィールドごとに前記ビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させるように駆動されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記走査部は、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数が、前記第２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように駆動され、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させるタイミングに対する前記第２の方向への前記ビーム光の走査を開始するタイミングを調整することにより前記軌跡の位相を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記走査部は、前記フィールドごとに順次前記ビーム光を走査させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記走査部は、複数の前記フィールドを形成させる前記ビーム光を同時に走査させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
複数の色光により前記画像を表示し、
前記光源部は、前記色光ごとに複数の前記ビーム光を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記走査部は、共振動作させることにより前記ビーム光を走査させる反射ミラーを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記走査部は、被照射領域において正弦波に略一致する前記軌跡を描くように前記ビーム光を走査させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光源部は、前記ビーム光を出射させる複数の開口部を備える半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるように画像信号を変換させる画像信号変換工程と、
前記ビーム光を走査させる走査部を駆動する走査駆動工程と、
前記走査部の駆動タイミングに基づいて同期信号を生成する同期信号生成工程と、
前記画像信号変換工程において変換された前記画像信号を用いて変調された前記ビーム光を供給するビーム光供給工程と、を含み、
前記走査駆動工程において、前記ビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させるように前記同期信号に対する前記走査部の前記駆動タイミングを変化させることを特徴とする画像表示装置の制御方法。
【請求項１０】
前記走査駆動工程において、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数が、前記第２の方向へ前記ビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように前記走査部を駆動し、前記第１の方向へ前記ビーム光を走査させるタイミングに対する前記第２の方向への前記ビーム光の走査を開始するタイミングを調整することにより前記軌跡の位相を変化させることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項１１】
前記ビーム光が走査する頻度に応じて前記ビーム光の光量を補正する光量補正工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の制御方法、特に、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させることで画像を表示する画像表示装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を用いるレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。レーザ光を用いる場合、被照射領域において、例えば副走査方向である垂直方向へ１回レーザ光を走査させる間に、主走査方向である水平方向について複数回レーザ光を往復させることで、ラスタースキャンにより画像を表示することができる。この場合、反射ミラー（例えばガルバノミラー）の共振動作により主走査方向へレーザ光を走査させることにより、反射ミラーの変位量を増大させ、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査させることが可能である。共振型の光偏向器を用いる技術は、例えば、特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１３４６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
副走査方向へ１回レーザ光を走査させる間に主走査方向について複数回レーザ光を往復させる場合、レーザ光は、被照射領域において正弦波に略一致する軌跡を描くように走査される。この場合、被照射領域において、主走査方向の中心部分ではレーザ光の軌跡同士の間隔が略一定となるのに対して、主走査方向の両端部では、軌跡の間隔が大きい部分と小さい部分とが生じてしまう。このようなレーザ光の軌跡の疎密が生じる場合、画像信号に応じた正確な表示を行うことは困難である上、むらとして認識される場合がある。副走査方向へスポットを並列させる複数のレーザ光を同時に走査させる場合、複数のレーザ光の軌跡同士の疎密がさらに顕著に生じてしまう。このように、従来の技術では、むらの発生を低減し高品質な画像を表示することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、むらの発生を低減し高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置、及び画像表示装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置であって、ビーム光を供給する光源部と、光源部からのビーム光を第１の方向と、第１の方向に略直交する第２の方向へ走査させる走査部と、を有し、走査部は、複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるようにビーム光を走査させ、フィールドごとにビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させるように駆動されることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。
【０００６】
フィールドとは、副走査方向への１回の走査により形成される映像を表す。ビーム光を走査させる軌跡とは、ビーム光を常時点灯させて走査させた場合に被照射領域上でビーム光のスポットが辿る道筋を表す。フィールドごとにビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させることにより、副走査方向へビーム光を１回走査させることによって生じる軌跡同士の隙間を、副走査方向への次の走査によって埋め合わせることが可能になる。例えば、ビーム光の軌跡の位相は、主走査方向へビーム光を走査させるタイミングに対する副走査方向へのビーム光の走査を開始させるタイミングの調整により、容易に変化させることが可能である。軌跡の位相を変化させたフィールドを合成させて１フレームの画像を形成することにより、ビーム光の軌跡の疎密を平均化させ、むらを少なくすることができる。これにより、むらの発生を低減し高品質な画像を表示することが可能な画像表示装置を得られる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様によれば、走査部は、第１の方向へビーム光を走査させる周波数が、第２の方向へビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように駆動され、第１の方向へビーム光を走査させる駆動タイミングに対する第２の方向へのビーム光の走査を開始する駆動タイミングを調整することにより軌跡の位相を変化させることが望ましい。これにより、ビーム光の軌跡の位相を容易に変化させることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、走査部は、フィールドごとに順次ビーム光を走査させることが望ましい。これにより、複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、複数のフィールドを形成させるビーム光を同時に走査させることが望ましい。例えば、フィールドごとに設けられた複数の走査部を用いることにより、複数のフィールドを形成させるビーム光を同時に走査させることができる。各フィールドにおけるビーム光の走査を同時に行うことで、単独の走査部からのレーザ光を順次走査させる場合と比較して、明るく高解像度な画像を表示することが可能となる。これにより、複数のフィールドを合成させ、さらに高品質な画像を表示することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、複数の色光により画像を表示し、光源部は、色光ごとに複数のビーム光を供給することが望ましい。色光ごとに複数のビーム光を供給することにより、各ビーム光に走査を分担させることが可能となる。走査を分担させることにより、色光ごとに単独のビーム光を走査させる場合よりも低い変調周波数で画像を表示することができる。これにより、ビーム光を変調する負担を軽減させることができる。本発明では、副走査方向へスポットを並列させる複数のビーム光を同時に走査させても、むらの発生を十分に低減することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、共振動作させることによりビーム光を走査させる反射ミラーを有することが望ましい。反射ミラーを共振動作させることにより、反射ミラーの変位量を増大させることが可能である。これにより、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査させることができる。本発明では、反射ミラーを共振動作させてビーム光を走査させる場合に生じる走査軌跡の疎密を目立たなくし、むらの発生を十分に低減することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、走査部は、被照射領域において正弦波に略一致する軌跡を描くようにビーム光を走査させることが望ましい。これにより、二次元方向へビーム光を走査させることができる。本発明では、正弦波に略一致する軌跡を描くようにビーム光を走査させる場合に生じる走査軌跡の疎密を目立たなくし、むらの発生を十分に低減することができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、ビーム光を出射させる複数の開口部を備える半導体レーザであることが望ましい。これにより、画像信号に応じて変調されたレーザ光の供給に適した構成とすることができる。また、色光ごとに複数のビーム光を供給可能な構成とすることも容易にできる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、ビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるように画像信号を変換させる画像信号変換工程と、ビーム光を走査させる走査部を駆動する走査駆動工程と、走査部の駆動タイミングに基づいて同期信号を生成する同期信号生成工程と、画像信号変換工程において変換された画像信号を用いて変調されたビーム光を供給するビーム光供給工程と、を含み、走査駆動工程において、ビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させるようにフレーム開始信号に対する走査部の駆動タイミングを変化させることを特徴とする画像表示装置の制御方法を提供することができる。
【００１５】
走査駆動工程においてフィールドごとにビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させることにより、副走査方向へビーム光を１回走査させることによって生じる軌跡同士の隙間を、副走査方向への次の走査によって埋め合わせることが可能になる。フレーム開始信号に対する走査部の駆動タイミングを変化させることで、ビーム光を走査させる軌跡の位相を変化させることが可能である。軌跡の位相を変化させたフィールドを合成させて１フレームの画像を形成することにより、ビーム光供給工程においてビーム光の軌跡の疎密を平均化させ、むらを少なくすることができる。これにより、むらの発生を低減し高品質な画像を表示することができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、走査駆動工程において、第１の方向へビーム光を走査させる周波数が、第２の方向へビーム光を走査させる周波数に比べて高くなるように走査部を駆動し、第１の方向へビーム光を走査させるタイミングに対する第２の方向へのビーム光の走査を開始するタイミングを調整することにより軌跡の位相を変化させることが望ましい。これにより、ビーム光の軌跡の位相を容易に変化させることができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、ビーム光が走査する頻度に応じてビーム光の光量を補正する光量補正工程を含むことが望ましい。複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させる場合に、ビーム光の軌跡同士の隙間を埋め合わせることが可能である一方、各フィールドのビーム光の軌跡が重なる部分と重ならない部分とが生じる。光量補正工程においてビーム光の光量を補正することにより、各フィールドのビーム光の軌跡が重なる部分と重ならない部分との光量むらを低減することができる。これにより、複数のフィールドを合成させることによる明るさむら、色むらの発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置１０の概略構成を示す。画像表示装置１０は、スクリーン１７の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１７の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を水平方向であるＸ方向、及び垂直方向であるＹ方向へ走査させることにより画像を表示する。画像表示装置１０に設けられたレーザ装置１１は、後述する面発光型半導体レーザからの複数のレーザ光を供給する。
【００２０】
図２は、レーザ装置１１の概略構成を示す。レーザ装置１１は、ビーム光である赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用光源部２１Ｒと、ビーム光である緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用光源部２１Ｇと、ビーム光である青色レーザ光（以下、「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用光源部２１Ｂと、を有する。Ｒ光用光源部２１Ｒ、Ｇ光用光源部２１Ｇ、Ｂ光用光源部２１Ｇは、いずれも、複数のレーザ光を供給する面発光型半導体レーザである。
【００２１】
図３は、Ｒ光用光源部２１Ｒを出射側から見た平面構成を示す。Ｒ光用光源部２１Ｒは、５つの開口部３１から、それぞれＲ光を出射させる。５つの開口部３１は、Ｒ光によりスクリーン１７に形成されるスポットが第２の方向であるＹ方向へ並列させるように配置されている。Ｒ光用光源部２１Ｒは、それぞれ独立に変調された５つのＲ光を供給する。Ｇ光用光源部２１Ｇ及びＢ光用光源部２１Ｂも、Ｒ光用光源部２１Ｒと同様の構成を有する。各色光用光源部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、それぞれ画像信号に応じて変調された複数のビーム光であるレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調は、例えば、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、「ＰＷＭ」という。）により行われる。
【００２２】
図２に戻って、レーザ装置１１には、２つのダイクロイックミラー２３、２５が設けられている。ダイクロイックミラー２３は、Ｒ光を透過し、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー２５は、Ｒ光及びＧ光を透過し、Ｂ光を反射する。Ｒ光用光源部２１ＲからのＲ光は、ダイクロイックミラー２３、２５を透過した後、レーザ装置１１から出射する。
【００２３】
Ｇ光用光源部２１ＧからのＧ光は、ダイクロイックミラー２３で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー２３で反射したＧ光は、ダイクロイックミラー２５を透過した後、レーザ装置１１から出射する。Ｂ光用光源部２１ＢからのＢ光は、ダイクロイックミラー２５で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイックミラー２５で反射したＢ光は、レーザ装置１１から出射する。レーザ装置１１は、このようにして、画像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を供給する。ダイクロイックミラー２３、２５を用いることにより、各色光用光源部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの各色光を重ね合わせて出射させることができる。
【００２４】
図１に戻って、レーザ装置１１からのレーザ光は、照明光学系１２を経た後水平スキャナ１３へ入射する。水平スキャナ１３は、レーザ装置１１からのレーザ光を、スクリーン１７の被照射領域において第１の方向であるＸ方向へ走査させる。水平スキャナ１３で反射されたレーザ光は、照明光学系１４を透過して垂直スキャナ１５へ入射する。垂直スキャナ１５は、レーザ光を、スクリーン１７の被照射領域において第２の方向であるＹ方向へ走査させる。水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５は、各色光用光源部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂからの各レーザ光をＸ方向とＹ方向とに走査させる走査部である。
【００２５】
水平スキャナ１３は、レーザ装置１１からのレーザ光を反射する反射ミラーである。水平スキャナ１３は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。水平スキャナ１３は、レーザ光を反射させながら回転軸を中心として回動することにより、被照射領域においてレーザ光をＸ方向へ走査させる。水平スキャナ１３は、電位差に応じた静電力によって駆動するほか、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成にできる。
【００２６】
垂直スキャナ１５は、水平スキャナ１３からのレーザ光を反射する。垂直スキャナ１５は、複数のミラー片を有する回転体を回転させるポリゴンミラーである。ミラー片は、高反射性の部材で構成されている。垂直スキャナ１５は、ミラー片でレーザ光を反射させながら回転体を回転させることにより、被照射領域においてレーザ光をＹ方向へ走査させる。水平スキャナ１３がＸ方向についてレーザ光を往復させるのに対して、垂直スキャナ１５は、Ｙ方向についてレーザ光を一つの向き、例えば下方向のみに走査させるフライバック走査を繰り返す。
【００２７】
水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５は、例えば画像の１フレーム期間において、垂直方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、水平方向であるＸ方向について複数回レーザ光を往復させる。走査部である水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５は、第１の方向へレーザ光を走査する周波数が、第２の方向へレーザ光を走査する周波数に比べて高くなるように駆動される。例えば、水平スキャナ１３によりレーザ光をＸ方向へ走査させる周波数を３．０７５キロヘルツ、垂直スキャナ１５によりレーザ光をＹ方向へ走査させる周波数を６０ヘルツとすることができる。この場合、画像は、１フレームを３０ヘルツとして表示される。
【００２８】
水平スキャナ１３は、例えばガルバノミラーを共振動作させることにより、Ｘ方向へのレーザ光の走査を行う。水平スキャナ１３を共振動作させることにより、水平スキャナ１３の変位量を増大させることができる。水平スキャナ１３の変位量を増大させることにより、少ないエネルギーでかつ高速にレーザ光を走査させることができる。なお、水平スキャナ１３は、共振動作以外の動作により往復回動させる構成としても良い。走査部は、レーザ光をＸ方向とＹ方向とに走査可能な構成であれば良く、水平スキャナ１３として反射ミラー、垂直スキャナ１５としてポリゴンミラーを用いる構成に限られない。例えば、垂直スキャナ１５は、ポリゴンミラーに代えて、レーザ光をＹ方向へ走査させる反射ミラーを用いても良い。また、走査部としては、水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５に代えて、略直交する２軸を中心として回動可能に設けられた反射ミラーを用いても良い。
【００２９】
投写光学系１６は、スクリーン１７上において画素ピッチと略同一の間隔となるように５つのレーザ光を投写させる。照明光学系１２、１４及び投写光学系１６を用いることにより、スクリーン１７に高精細な画像を表示することができる。スクリーン１７は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。観察者は、スクリーン１７から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。色光ごとに５つのレーザ光を５行ごとに走査させる場合、５つのレーザ光をＸ方向の往路について１回走査させる時間は、単独のレーザ光であればＸ方向について２往復半させる時間に相当する。
【００３０】
このため５つのレーザ光を５行ごとに走査させることにより、各レーザ光に走査を分担させ、単独のレーザ光を用いる場合よりも低い変調周波数で画像を表示することが可能となる。これにより、レーザ光を変調する負担を軽減させることができる。なお、画像表示装置１０は、画像信号に応じた光をスクリーン１７に対して略垂直に投写させる構成に限らず、スクリーン１７に対して斜めに投写させる構成としても良い。画像表示装置１０は、画像信号に応じた光をスクリーン１７に対して斜めに投写させる構成とすることで、薄型にすることができる。
【００３１】
ここで、従来の技術による不具合について説明するものである。副走査方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に主走査方向であるＸ方向について複数回レーザ光を往復させる場合、図４に示すように、レーザ光は、スクリーン１７の被照射領域において正弦波に略一致する軌跡ＳＣを描くように走査される。被照射領域において、主走査方向であるＸ方向の中心部分であるスクリーン１７の中心線Ｎ上では、軌跡ＳＣ同士の間隔が略一定となる。これに対して、被照射領域における主走査方向の両端部であるスクリーン１７の外縁部Ｍ１、Ｍ２では、軌跡ＳＣの間隔が大きい部分と小さい部分とが生じてしまう。このようなレーザ光の軌跡ＳＣの疎密が生じる場合、画像信号に応じた正確な表示を行うことは困難である上、むらとして認識される場合がある。
【００３２】
さらに、図５に示すように本実施例と同様に色光ごとに５つのレーザ光を同時に走査させる場合、５つのレーザ光をＸ方向へ１回走査させる時間は、単独のレーザ光を用いる場合にレーザ光をＸ方向へ１回走査させる時間の５倍に相当する。このようにＸ方向へのレーザ光の走査が遅くなることにより、Ｘ方向へ１回レーザ光が走査する間における、Ｙ方向へのレーザ光の移動量が大きくなる。このことから、スクリーン１７の外縁部Ｍ１、Ｍ２付近では、５つのレーザ光による軌跡ＳＣＡ’同士の間にさらに大きな隙間が生じてしまう。
【００３３】
図６〜図８は、本実施例の画像表示装置１０によるレーザ光の走査について説明するものである。本実施例では、水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５により、２つのフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるようにレーザ光を走査させる。ここで、フィールドとは、副走査方向であるＹ方向への１回の走査により形成される映像を表す。例えば、Ｙ方向への１回の走査により、図６に示す軌跡ＳＣ１を描くとする。かかるレーザ光の走査により、まず第１フィールドが形成される。第１フィールドは、５つのレーザ光による軌跡ＳＣＡ１が通過する領域に形成される。
【００３４】
第１フィールドが形成された後、次のＹ方向への１回の走査により、第２フィールドが形成される。図７に示す第２フィールドの形成において、図６に示す軌跡ＳＣ１と比較して位相を略π／２シフトさせた軌跡ＳＣ２を描くようにレーザ光を走査させる。水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５は、フィールドごとにレーザ光を走査させる軌跡の位相を変化させるように駆動される。また、水平スキャナ１３及び垂直スキャナ１５は、フィールドごとに順次レーザ光を走査させる。
【００３５】
第２フィールドは、５つのレーザ光による軌跡ＳＣＡ２が通過する領域に形成される。第１フィールドの形成時から軌跡の位相を略π／２変化させていることから、軌跡ＳＣＡ２により、図６に示す軌跡ＳＣＡ１の隙間を埋め合わせることが可能となる。また、軌跡ＳＣＡ１により、軌跡ＳＣＡ２の隙間を埋め合わせることも可能となる。観察者には、図８に示すように、第１フィールドの残像、及び第２フィールドの残像を合成させて認識される。従って、２つのフィールドにより、軌跡ＳＣＡ１、ＳＣＡ２の隙間が互いに埋め合わされた状態の画像を形成することができる。軌跡ＳＣＡ１、ＳＣＡ２の位相は、水平スキャナ１３により主走査方向へレーザ光を走査させるタイミングに対する、垂直スキャナ１５による副走査方向へのレーザ光の走査を開始するタイミングの調整により、容易に変化させることが可能である。
【００３６】
なお、第１フィールドと第２フィールドとを合成させると、レーザ光が重複して走査する部分と、単独のレーザ光のみが走査する部分とが生じる。単に複数のフィールドを合成させることとすると、レーザ光が走査する頻度が多い部分ほど明るく、レーザ光が走査する頻度が少ない部分ほど暗くなるような明るさむらが生じてしまうこととなる。また、フィールドごとのレーザ光の走査速度の違いによる明るさむらが生じる場合もある。このような明るさむらが複数の色光間で起こることで、色むらが生じてしまう場合もある。画像表示装置１０は、レーザ光が走査する頻度に応じてレーザ光の光量を補正する。各フィールドのレーザ光の軌跡が重なる部分と重ならない部分との光量むらを低減することができる。これにより、複数のフィールドを合成させることによる明るさむら、色むらの発生を低減することができる。
【００３７】
図９は、レーザ光の走査を制御するためのブロック構成を説明するものである。ここでは、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち単独の色光である５つのレーザ光を走査させるための構成を用いて説明を行う。Ａ／Ｄコンバータ７１は、外部の入力装置等から入力される画像信号をアナログ形式からディジタル形式へ変換させる。Ａ／Ｄコンバータ７１でディジタル信号に変換された映像データは、順次フレームメモリ７２に記憶される。
【００３８】
ＲＯＭ７４には、各フィールドを形成するためのアドレス情報が記憶されている。プロセッサ７３は、フレームメモリ７２の映像データを、ＲＯＭ７４に記憶されたアドレス順に読み出す。画像信号変換工程において、映像データのアドレス順の読み出すことで、複数のフィールドを合成させて１フレームの画像を形成させるように画像信号を変換させる。本実施例の場合、Ｘ方向及びＹ方向に並列される画素に対して斜め方向へレーザ光が進行する場合がある。ＲＯＭ７４に記憶されたアドレス情報により、レーザ光を走査させる軌跡の位相に応じたアドレス順での読み出しが可能となる。
【００３９】
また、プロセッサ７３は、５つのレーザ光を用いて各フィールドを形成するように、各レーザ光への映像データの割り当ても行う。さらに、ＲＯＭ７４には、レーザ光が走査する頻度に応じてレーザ光の光量を補正するための補正係数が、アドレス情報に関連付けられて記憶されている。プロセッサ７３では、レーザ光ごとの変調信号の生成とともに、ＲＯＭ７４に記憶された補正係数の乗算も行われる。このように光量補正工程において、レーザ光が走査する頻度に応じてレーザ光の光量が補正される。なお、レーザ光の光量の補正は、予めＲＯＭ７４に記憶された補正係数に基づいて行うほか、被照射領域におけるレーザ光の光量をモニタし、検出結果をフィードバックすることで光量を補正することとしても良い。
【００４０】
プロセッサ７３からの信号は、レーザ光ごとの５つのラインバッファ７５に入力される。ＰＷＭ変調部７６は、Ｘ方向へレーザ光を走査させるラインごとの映像データをラインバッファ７５から読み出し、ＰＷＭ変調のためのパルス信号を生成する。ＰＷＭ変調部７６からのパルス信号は、レーザダイオードドライバ（以下、「ＬＤＤ」という。）７７へ出力される。各色光用光源部は、５つのＬＤＤ７７によりレーザ光を供給する。このようにビーム光供給工程において、プロセッサ７３で変換された画像信号を用いて変調されたレーザ光が供給される。
【００４１】
画像表示装置１０は、ＰＷＭによりレーザ光を変調する構成に限られず、振幅変調によりレーザ光を変調する構成としても良い。この場合、ラインバッファ７５からの信号をさらにＤ／Ａ変換し、例えばＡＯＭ（音響光学素子）によりレーザ光を変調する構成とすることができる。画像表示装置１０は、画像信号をアナログ形式からディジタル形式へ変換させる構成に限られず、例えば、ディジタル形式からアナログ形式へ変換させる構成しても良い。また、ディジタル信号である画像信号を、ディジタル形式の光源変調用パルス信号に変換することとしても良い。
【００４２】
水平スキャナ１３は、水平スキャナ１３に固有の共振周波数で振動するように駆動される。水平スキャナ検知部８１は、水平スキャナ１３がレーザ光をＸ方向へ走査させるタイミングを検知する。水平スキャナ検知部８１としては、例えば、検知用光源部からの光を検出するフォトセンサを用いることができる。水平スキャナ１３で反射させた検知用光源部からの光をフォトセンサで検出することで、水平スキャナ１３の変位をモニタすることができる。この他、水平スキャナ検知部８１には、例えば、水平スキャナ１３の変位を静電力の変化により検出する静電センサや、回転軸であるトーションばねの変形度合いにより検出するピエゾ抵抗センサ、電磁アクチュエータによる逆起電力を測定する構成を用いても良い。
【００４３】
画素クロック生成部８２は、水平スキャナ１３からの出力に基づいて生成された水平同期信号、及び演算されたレーザ光の線速から、画素クロックを生成する。画素信号生成部８３は、画素クロックから画素信号を生成する。画素信号は、レーザ光が各画素上を通るタイミングを知るための信号であって、画像信号に応じて変調されたレーザ光を正確な位置に入射させるためのものである。垂直同期信号生成部８５は、画素クロックから垂直同期信号を生成する。このように同期信号生成工程において、水平スキャナ１３の駆動タイミングに基づいて垂直方向へレーザ光を走査させるための同期信号が生成される。ＰＷＭ変調部７６は、画素信号生成部８３からの画素信号、及び垂直同期信号生成部８５からの垂直同期信号によりパルス信号のタイミングを決定する。
【００４４】
垂直スキャナ駆動信号生成部８７は、画素クロックから生成された垂直同期信号に基づいて、垂直スキャナ１５を駆動させるための垂直スキャナ駆動信号を生成する。垂直スキャナ駆動部８６は、垂直スキャナ駆動信号生成部８７からの垂直スキャナ駆動信号に応じて垂直スキャナ１５を駆動させる。垂直スキャナ駆動信号生成部８７は、垂直同期信号ごとに、垂直同期信号に対する垂直スキャナ駆動信号のタイミングを適宜変化させる。このようにして、走査駆動工程において、レーザ光の軌跡の位相を変化させるように、垂直同期信号に対する垂直スキャナ１５の駆動タイミングを変化させる。なお、水平スキャナ１３は、所定の共振周波数で駆動する必要があることから、水平スキャナ１３の駆動タイミングを変化させることは非常に困難である。垂直スキャナ１５の駆動タイミングを変化させることで、レーザ光の軌跡の位相を容易に変化させることができる。
【００４５】
以上のように、レーザ光を走査させる軌跡の位相を変化させたフィールドを合成させて１フレームの画像を形成することにより、レーザ光の軌跡の疎密を平均化させ、むらを少なくすることができる。本発明では、副走査方向へスポットを並列させる複数のビーム光を同時に走査させても、むらの発生を十分に低減することができる。また、反射ミラー（例えばガルバノミラー）を共振動作させて正弦波に略一致する軌跡を描くようにレーザ光を走査させる場合に生じる走査軌跡の疎密を目立たなくし、むらの発生を十分に低減することができる。これにより、むらの発生を低減し高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。
【００４６】
本実施例では互いにレーザ光を走査させる軌跡の位相を略π／２シフトさせた２つのフィールドを合成させて画像を表示することとしているが、これに限られない。例えば、形成するフィールドは１フレームの画像に対して複数であれば良く、３つ以上としても良い。１フレームの画像を合成させるフィールドの数を多くするほど、レーザ光を走査させる軌跡の疎密を少なくし、良好な光量分布で画像を表示することが可能となる。また、シフトさせる位相はπ／２に限らず、複数のフィールドを合成させて被照射領域の全体にレーザ光を走査させることが可能であれば適宜設定することができる。
【００４７】
画像表示装置１０は、各色光について５つのレーザ光を供給する構成に限られず、各色光について複数のレーザ光を供給する構成であれば良い。また、各色光用光源部は、複数の開口部を備える構成に限らず、単独のレーザ光を供給する複数のレーザ光源を配列させても良い。さらに、レーザ光を出射させる開口部は、一方向に並列させる場合に限らず、２方向にアレイ状に設けることとしても良い。
【００４８】
画像表示装置１０は、各色光用光源部として面発光型半導体レーザを用いることにより、画像信号に応じて変調されたレーザ光の供給に適した構成とすることができる。また、色光ごとに複数のビーム光を供給可能な構成とすることも容易にできる。各色光用光源部は、ビーム光を供給可能な構成であれば良く、面発光型半導体レーザを用いる場合に限られない。例えば、各色光用光源部には、端面発光型半導体レーザや固体レーザ、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の固体発光素子のほか、液体レーザやガスレーザを用いる構成としても良い。
【実施例２】
【００４９】
図１０は、本発明の実施例２に係る画像表示装置１００の概略構成を示す。本実施例の画像表示装置１００は、複数のフィールドを形成させるレーザ光を同時に走査させることを特徴とする。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。画像表示装置１００は、上記実施例１の構成と同様のレーザ装置１１から照明光学系１４までの構成を２組備えている。
【００５０】
２つの水平スキャナ１３からのレーザ光は、光合成部１０１で合成された後、垂直スキャナ１５へ入射する。光合成部１０１は、２つの水平スキャナ１３からのそれぞれのレーザ光を屈折により略一致させて出射するプリズム体である。垂直スキャナ１５は、光合成部１０１で合成された２つの水平スキャナ１３からのレーザ光をＹ方向へ走査させる。なお、光合成部１０１としては、プリズム体の他、反射によりレーザ光を合成させるミラーや、回折によりレーザ光を合成させる回折格子を用いても良い。
【００５１】
本実施例の画像表示装置１００は、図６〜８を用いて説明した画像表示装置１０の場合と同様の軌跡でレーザ光を走査させることができる。さらに、本実施例の画像表示装置１００は、図６を用いて説明した第１フィールドにおけるレーザ光の走査と、図７を用いて説明した第２フィールドにおけるレーザ光の走査とを同時に行う。上記実施例の画像表示装置１０が図６に示す軌跡ＳＣＡ１のレーザ光の走査と図７に示す軌跡ＳＣＡ２のレーザ光の走査とを順次行うのに対して、本実施例では、常に図８に示す状態でレーザ光を走査させることが可能である。
【００５２】
例えば、上記実施例１と同様に、水平スキャナ１３によりレーザ光をＸ方向へ走査させる周波数を３．０７５キロヘルツ、垂直スキャナ１５によりレーザ光をＹ方向へ走査させる周波数を６０ヘルツとする。本実施例では２つのフィールドの表示を同時に行うことにより、画像は、１フレームを上記実施例１の２倍に相当する６０ヘルツとして表示することができる。
【００５３】
従って、本実施例の場合、各フィールドを形成するためのレーザ光を順次走査させる場合と比較して、明るく高解像度な画像を表示することが可能となる。これにより、複数のフィールドを合成させ、さらに高品質な画像を表示することができる。画像表示装置１００は、３つ以上のフィールドを合成させる場合は、フィールドの数に対応して、レーザ装置１１から照明光学系１４までの構成を３つ以上備える構成としても良い。この場合、全てのフィールドを形成させるためのレーザ光を同時に走査させる構成とするほか、１部のフィールドについては実施例１と同様にタイミングを異ならせてレーザ光の走査を開始させる構成としても良い。また、複数の水平スキャナ１３に対して単独の垂直スキャナ１５を用いる構成に限られず、複数の水平スキャナ１３に対応して設けられた複数の垂直スキャナ１５を用いる構成としても良い。この場合、光合成部１０１を用いなくても、各垂直スキャナ１５からのレーザ光をスクリーン１７上で合成させる構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明に係る画像表示装置は、複数のビーム光を用いて画像を表示する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
【図２】レーザ装置の概略構成を示す図。
【図３】Ｒ光用光源部を出射側から見た平面構成を示す図。
【図４】従来技術を用いる場合のレーザ光の軌跡について説明する図。
【図５】従来技術を用いる場合のレーザ光の軌跡について説明する図。
【図６】第１フィールドの形成について説明する図。
【図７】第２フィールドの形成について説明する図。
【図８】第１フィールド及び第２フィールドの合成について説明する図。
【図９】レーザ光の走査を制御するためのブロック構成を説明する図。
【図１０】本発明の実施例２に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１０  画像表示装置、１１  レーザ装置、１２、１４  照明光学系、１３  水平スキャナ、１５  垂直スキャナ、１６  投写光学系、１７  スクリーン、２１Ｒ  Ｒ光用光源部、２１Ｇ  Ｇ光用光源部、２１Ｂ  Ｂ光用光源部、２３、２５  ダイクロイックミラー、３１  開口部、ＳＣ  軌跡、Ｎ  中心線、Ｍ１、Ｍ２  外縁部、ＳＣＡ’、ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＡＣ１、ＳＣＡ２  軌跡、７１  Ａ／Ｄコンバータ、７２  フレームメモリ、７３  プロセッサ、７５  ラインバッファ、７６  ＰＷＭ変調部、７７  ＬＤＤ、８１  水平スキャナ検知部、８２  画素クロック生成部、８３  画素信号生成部、８５  垂直同期信号生成部、８６  垂直スキャナ駆動部、８７  垂直スキャナ駆動信号生成部、１００  画像表示装置、１０１  光合成部
【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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