(57)【要約】【課題】  画像表示装置において、走査ミラーに不要な振動を生じさせる高調波成分を低減或いは消滅させて、走査ミラーの走査精度を高め、ひいては、反射光により表示する画質向上を実現する。【解決手段】  レーザ光を反射するＭＥＭＳミラー６を走査変位させて、反射光線により画像を表示する画像表示装置において、ミラー６の共振周波数をｆとして、第１の駆動波形信号ＳＩＧ0aと第２の駆動波形信号ＳＩＧ0bとを１／（２ｆ）の位相をずらせて合成することで、これら駆動波形信号の高調波成分が相殺されるよう合成し、合成された駆動波形信号ＳＩＧ0によりドライバ７でＭＥＭＳミラー６を走査駆動する。これにより、ＭＥＭＳミラー６の垂直走査において、高調波成分により生ずるミラーの不要振動を抑制する。【選択図】  図３
2013171226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を反射するミラーを走査変位させて、反射光線により画像を表示する画像表示装置において、
複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する位相制御合成手段と、
前記位相制御合成手段により合成された駆動波形信号で前記ミラーを走査変位させるミラー駆動手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記位相制御合成手段は、前記ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、前記ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記位相制御合成手段は前記ミラーの複数の共振周波数に応じて複数段設けられており、
前段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、前記ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成し、
後段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、前記ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、前記前段の位相制御合成手段で合成された駆動波形信号を分岐して、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成し、
前記ミラー駆動手段は、最終段の位相制御合成手段により合成された駆動波形信号で前記ミラーを走査変位させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記位相制御合成手段は、前記ミラーの共振周波数をｆとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆ）の位相をずらせて合成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記位相制御合成手段は前記ミラーの複数の共振周波数に応じて複数段設けられており、
前段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数をｆ0として、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆ0）の位相をずらせて合成し、
後段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数をｆxとして、前記前段の位相制御合成手段で合成された駆動波形信号を分岐して、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆx）の位相をずらせて合成し、
前記ミラー駆動手段は、最終段の位相制御合成手段により合成された駆動波形信号で前記ミラーを走査変位させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記ミラーの変位を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出されたミラーの変位に基づいて、前記位相制御合成手段による高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する処理を制御するフィードバック系制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示装置において、
前記フィードバック系制御手段は、前記ミラー駆動手段に入力する駆動波形信号の振幅と前記検出手段で検出されたミラーの変位との振幅の比率が最小となるように、前記位相制御合成手段が位相をずらす量を決定することを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の画像表示装置において、
前記フィードバック系制御手段は、前記位相制御合成手段による複数の駆動波形信号の合成比を、当該位相のずれが無い場合のミラーの変位と、当該位相のずれが有る場合のミラーの変位との振幅比に基づいて定めることを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記ミラーは、ＭＥＭＳ走査ミラーであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成し、この合成された駆動波形信号によりミラーを走査変位させることを特徴とする画像形成装置のミラー駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光線を反射するミラーを走査変位させて画像を表示する画像表示装置に関し、特に、ミラーの不要な振動を抑制することにより画像の劣化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、投影面において走査線のラスターパターンを形成するために、互いに直交する軸の周りで走査ミラーを振動させるためのドライブアセンブリは、実質的に一定のドライブ速度で該軸のうちの１つの周りを一円周方向に、該走査ミラーのうちの１つを動かすようにドライブ周波数で動作可能なドライブを含み、該１つの走査ミラーは、該ドライブ速度よりも大きい戻り速度で該１つの軸の周りを反対の円周方向に共振周波数で戻ることが可能であるドライブアセンブリと、該共振周波数と該ドライブ周波数との間で電気的干渉を減少させ、画像の歪みに抵抗するために、該ドライブ周波数に関して調和しないように該共振周波数を調節する手段と、を備える、投影された画像における画像の歪みを減少させるための装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、駆動信号の振幅を変化させて駆動信号生成部から出力させ、反射ミラーの揺動振幅を変化させる駆動処理部と、この駆動処理部によって反射ミラーをその振幅を変化させながら揺動させているときに光走査素子の固有共振によるリンギングの振幅を検出するリンギング検出部と、このリンギング検出部で検出したリンギングの振幅に応じて、ノッチフィルタにおける減衰域の中心周波数を調整するフィルタ特性調整部と、を備えた画像表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５４７０５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明に係る画像表示装置は、例えば、レーザ光を走査変位されるミラーで反射して、当該反射光を投影面上で走査することにより画像を投影表示するレーザプロジェクタとして実用されるが、表示される画像の画質向上が要請されている。
このような画像表示装置では、駆動波形信号により駆動してミラーを走査変位させている。例えば、垂直走査については、１垂直走査に相当する鋸歯形状の駆動波形信号でミラーを走査変位させて、画像の１フレームを投影表示している。
【０００６】
したがって、ミラーの垂直走査が精度良く行なわれない場合には、投影画像に濃淡が生じてしまい、画質が劣化してしまう。
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、ミラー走査の高い精度を実現し、ひいては、反射光により表示する画像の画質向上を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ミラーの垂直走査が精度良く行なわれない原因として種々なものが知られているが、本発明者は、ミラーを走査変位させる駆動波形信号の高調波成分が、ミラーの挙動に影響を与え、これによって、ミラーに不要な振動が生じてミラーの走査精度を劣化させてしまうことに新たに着目した。
【０００８】
本発明は、上記着眼点に基づいてなされたものであり、本発明は、光線を反射するミラーを走査変位させて、反射光線により画像を表示する画像表示装置において、複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する位相制御合成手段と、前記位相制御合成手段により合成された駆動波形信号で前記ミラーを走査変位させるミラー駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、画像形成装置のミラー駆動方法として、複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成し、この合成された駆動波形信号によりミラーを走査変位させることを特徴とする。
【０００９】
したがって、本発明によると、複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成することにより、ミラーに不要な振動を生じさせる高調波成分が低減或いは消滅されて、ミラーの走査精度を高めることができる。
【００１０】
更に、本発明では、前記位相制御合成手段は、前記ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、前記ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成するようにしてもよい。
【００１１】
ミラーの共振周波数の高調波成分によりミラーの不要振動が顕著に生じるが、上記のように、この共振周波数を挟んで所定の範囲（ｇn〜ｇm）の周波数の位相範囲（１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn））によっても、複数の駆動波形信号を互いに位相をずらせて合成することで、互いに高調波成分が相殺される実用上の効果を得ることができる。
なお、周波数ｇnと周波数ｇmは、例えば、共振周波数に対して５パーセント以内で相違するのが実用上好ましい。
【００１２】
更に、本発明では、前記位相制御合成手段は前記ミラーの複数の共振周波数に応じて複数段設け、前段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、前記ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成し、後段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、前記ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、前記前段の位相制御合成手段で合成された駆動波形信号を分岐して、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成し、前記ミラー駆動手段は、最終段の位相制御合成手段により合成された駆動波形信号で前記ミラーを走査変位させるようにしてもよい。
【００１３】
ミラーはその構造や材質などにより複数の共振周波数を有する場合があるが、上記のように、各共振周波数に対応する複数段の位相制御合成手段で、それぞれ複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成することにより、ミラーに不要な振動を生じさせる高調波成分が低減或いは消滅されて、ミラーの走査精度を高めることができる。
【００１４】
また、本発明では、前記位相制御合成手段は、前記ミラーの共振周波数をｆとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆ）の位相をずらせて合成するようにしてもよい。
更に、本発明では、前記位相制御合成手段は前記ミラーの複数の共振周波数に応じて複数段設け、前段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数をｆ0として、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆ0）の位相をずらせて合成し、後段の位相制御合成手段は、対応する前記ミラーの共振周波数をｆxとして、前記前段の位相制御合成手段で合成された駆動波形信号を分岐して、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆx）の位相をずらせて合成し、前記ミラー駆動手段は、最終段の位相制御合成手段により合成された駆動波形信号で前記ミラーを走査変位させるようにしてもよい。
【００１５】
したがって、ミラーの不要振動が顕著に生じるミラーの共振周波数の高調波成分において、上記のように、複数の駆動波形信号を互いに位相をずらせて合成することで、互いに高調波成分が相殺される。
また更に、ミラーが複数の共振周波数を有する場合にあっても、上記のように、各共振周波数に対応する複数段の位相制御合成手段で、それぞれ複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成することにより、ミラーに不要な振動を生じさせる高調波成分が効果的に低減或いは消滅されて、ミラーの走査精度を高めることができる。
【００１６】
ここで、上記のように２つの駆動波形信号について１／（２ｆ）の位相をずらせることは、周波数ｆにおいて２つの駆動波形信号の位相差を１８０度とすることに相当する。これにより、２つの駆動波形信号を合成（加算）することで、これら駆動波形信号の周波数ｆにおける高調波成分が反転位相で相殺され、ミラーの不要振動を防止する。
本発明は、３つ以上の駆動波形信号を互いに位相をずらせて合成する場合にも適用されるものであり、例えば、３つの駆動波形信号を合成する場合には、これら３つの駆動波形信号の目的とする周波数における位相を互いに１２０度ずらすようにすればよく、また、４つの駆動波形信号を合成する場合には、これら４つの駆動波形信号の目的とする周波数における位相を互いに９０度ずらすようにすればよい、と言ったように、複数の駆動波形信号の目的とする周波数における高調波成分が加算合成させることで打ち消し合うようにすればよい。
【００１７】
また、本発明では、前記ミラーの変位を検出する検出手段と、前記検出手段で検出されたミラーの変位に基づいて、前記位相制御合成手段による高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する処理を制御するフィードバック系制御手段と、を備えるようにしてもよい。
例えば、他の電子機器からの影響などによる外乱で駆動波形信号にノイズが載ってしまった場合、このノイズが駆動波形信号の高調波成分としてミラーの不要振動を惹起してしまうことが考えられる。また、例えば、製品毎に精度のばらつきがある場合にも、ミラーの不要振動を惹起してしまうことが考えられる。これに対して、上記のように、駆動されたミラーの実際の変位（ミラーの変位波形）に基づいて、ミラー駆動手段に入力される駆動波形信号に互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する処理にフィードバックをかけることで、外乱等によるミラーの不要振動を低減或いは消滅させることができる。
【００１８】
前記フィードバック系制御手段は、例えば、前記ミラー駆動手段に入力する駆動波形信号の振幅と前記検出手段で検出されたミラーの変位との振幅の比率が最小となるように、前記位相制御合成手段が位相をずらす量を決定する。
これにより、駆動波形信号によるミラーの駆動精度を向上させることができる。
また、前記フィードバック系制御手段は、例えば、前記位相制御合成手段による複数の駆動波形信号の合成比を、当該位相のずれが無い場合のミラーの変位と、当該位相のずれが有る場合のミラーの変位との振幅比に基づいて定める。
これにより、位相制御合成手段による複数の駆動波形信号の合成比を適切な値に設定することができ、駆動波形信号によるミラーの駆動精度を向上させることができる。
【００１９】
ここで、本発明では、ミラーとして、駆動波形信号により走査駆動されるものであれば種々な形式の走査ミラー装置を用いることができるが、小型化、低消費電力化、処理の高速化などで有利なＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)走査ミラーを用いるのが好ましい。
また、本発明を構成する位相制御合成手段、ミラー駆動手段、検出手段などの機器は、電子部品を用いた回路構成とすることができる他、コンピュータハードウエアとソフトウエアを用いて、ソフトウエアをコンピュータハードウエアが実行することで構成される機能モジュールとして構成することができる。
【００２０】
また、本発明は、例えば、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度のフレームレートでミラーを１垂直走査駆動する駆動波形信号に適用するのが好ましいが、走査レートやミラーの共振周波数などによって、ミラーを水平走査駆動する駆動波形信号に適用することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ミラーに不要な振動を生じさせる高調波成分を低減或いは消滅させて、ミラーの走査精度を高めることができ、ひいては、反射光により画像を表示する画像表示装置の画質向上を実現することができる。また、ブランキング期間の比率を抑え、より長い時間を投影に割り当てられるので、明るい画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用するレーザプロジェクタの一構成例を示す図である。
【図２】本発明を適用するＭＥＭＳ走査ミラーの外観斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る要部の構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態による処理を説明する図である。
【図５】ＭＥＭＳ走査ミラーの特性を説明する図である。
【図６】駆動波形信号の高調波成分によるミラーの不要振動を説明する図である。
【図７】本発明の第１実施形態による効果を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る要部の構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態による処理を説明する図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る要部の構成図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による処理を説明する図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る要部の構成図である。
【図１３】本発明の第４実施形態による処理を説明する図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る要部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明は、鋸歯状の駆動波形信号に応じて走査変位するミラーを備えた種々な画像表示装置に適用できるものであるが、実施形態として、本発明を適用する具体的な一例として、ＭＥＭＳミラーを備えたレーザプロジェクタの一構成例を図１及び図２を参照して説明する。
なお、ＭＥＭＳミラーは、光線（ここでは、レーザ光）を反射するミラーを鋸歯状の駆動波形信号に応じて走査変位する装置である。
【００２４】
図１に示すレーザプロジェクタ１は、レーザ光源２ａ〜２ｃと、各種の光学素子３〜５と、ＭＥＭＳ走査ミラー６と、各種の駆動・制御ユニット７〜１１を主体に構成されている。
レーザプロジェクタ１は、赤青緑の各成分のレーザ光を合成した上で、スクリーンや壁などの投射面Ａに投影することによって、映像信号に応じたカラー画像を投射面Ａ上に表示する。
【００２５】
それぞれのレーザ光源２ａ〜２ｃは、レーザドライバ１１から個別に供給される駆動電流によって互いに独立して駆動する。これによって、レーザ光源２ａからは青成分（Ｂ）、レーザ光源２ｂからは緑成分（Ｇ）、レーザ光源２ｃからは赤成分（Ｒ）といったように、特定の波長のレーザ光が出射される。
【００２６】
ダイクロックミラー３，４は、特定波長のレーザ光のみを透過し、それ以外を反射することによって、レーザ光源２ａ〜２ｃから出射された各色成分のレーザ光を合成する。具体的には、レーザ光源２ａ，２ｂから出射された青成分および緑成分のレーザ光は、光路上流側のダイクロックミラー３において合成された上で、光路下流側のダイクロックミラー４に出射される。この出射された合成光は、ダイクロックミラー４においてレーザ光源２ｃから出射された赤成分のレーザ光と更に合成され、目標となる最終的なカラー光として出射される。この出射されたカラー光は、レンズ５を介して走査ミラー６に入射される。
【００２７】
ＭＥＭＳ走査ミラー６は、走査ミラー制御部８から駆動信号（駆動波形信号）が入力される走査ミラードライバ７によって走査変位され、自己に入射したカラー光を、自己の振れ角に応じて反射して投射面Ａ上に投射する。この走査ミラー６は、投射面Ａの水平方向Ｘおよび垂直方向Ｙに対応した二次元的な自由度を有しており、その二次元的な変位に対応した線順次走査によって、投射面Ａ上に画像を形成する。この線順次走査は、投射面Ａ上におけるある水平ラインで一方向にレーザスポットｐを進め、次の直下の水平ラインで逆方向にレーザスポットｐを戻すことの繰り返しによって、１フレーム内で連続して行われる。
なお、以下に説明する実施形態では、走査ミラー６を垂直方向に走査させるために走査ドライバ７に入力される鋸歯状の駆動波形信号に対して、その高調波成分を相殺させる処理を行なう。
【００２８】
図２にはＭＥＭＳ走査ミラー６を示してあり、矩形枠状の基板６ａの内側に、外回転軸６ｃを介して、矩形枠状の外フレーム６ｄが揺動自在に取り付けられている。また、この外フレーム６ｄの内側には、内回転軸６ｅを介して、矩形状の内フレーム６ｆが揺動自在に取り付けられており、この内フレーム６ｆの中央にミラー６ｂが設けられている。
内外のフレーム６ｄ，６ｆを介して基板６ａに取り付けられたミラー６ｂの反射方向は、内回転軸６ｅを軸心とした内フレーム６ｆの回転量（振れ角）と、内回転軸６ｅと直交する外回転軸６ｃを軸心とした外フレーム６ｄの回転量（振れ角）とに基づいて一義的に特定される。
【００２９】
外フレーム６ｄには、ミラー６ｂの周囲を囲むように外コイル６ｇが配置されており、内フレーム６ｆには、ミラー６ｂの周囲を囲むように内コイル６ｈが配置されている。これらのコイル６ｇ，６ｈは、互いに電気的に分離された状態で一対の電極６ｉにそれぞれ接続されており、これらの電極６ｉを介して、走査ドライバ７から駆動波形信号に応じてそれぞれに対する駆動電流の供給が個別に行われる。
また、基板６ａの外側には、２セットの永久磁石対６ｊ〜６ｋが互いに直交して配置されている。一方の永久磁石対６ｊは、外回転軸６ｃの軸線方向においてＮ極とＳ極とが対向して配置されており、他方の永久磁石対６ｋは、内回転軸６ｅの軸線方向においてＮ極とＳ極とが対向して配置されている。
【００３０】
ミラー６ｂの走査を電磁駆動にて行う場合の動作原理は、概ね以下の通りである。
まず、電極６ｉに水平走査用の駆動電流を供給した場合、この駆動電流が流れる内コイル６ｈと、一方の永久磁石対６ｊとの間に生じた電磁力によって、ミラー６ｂが内回転軸６ｅ周りに揺動する。そして、この揺動周期の１／２に相当する１水平走査期間において、レーザ光源２ａ〜２ｃから経時的に出射された１水平方向分のレーザ光を順次反射することによって、投射面Ａ上に１水平ライン分の画像が投射・表示される（水平走査）。これに対して、電極６ｉに垂直走査用の駆動電流を供給した場合、この駆動電流が流れる外コイル６ｇと、他方の永久磁石対６ｋとの間に生じた電磁力によって、ミラー６ｂが外回転軸６ｃ周りに揺動する。そして、この揺動周期の１／２に相当する１垂直走査期間において、１水平ライン分のレーザ光の反射を水平ラインの個数分だけ繰り返すことによって、投射面Ａ上に１フレームの画像が投射・表示される（垂直走査）。
【００３１】
図３には、本発明の第１実施形態に係るレーザプロジェクタの要部の構成を示してあり、当該部分は概ね図１に示したＭＥＭＳ走査ミラー６、走査ミラードライバ７、走査ミラー制御部８に対応する。
本実施形態に係るレーザプロジェクタ１には、１垂直走査期間（フレームレート）を規定する同期信号に基づいてミラー６を垂直走査駆動させるための鋸歯状の駆動波形信号ＳＩＧ0aを生成する第１波形生成部２１と、当該同期信号に所定の遅延を与える可変遅延部２２と、この遅延が与えられた同期信号に基づいてミラー６を垂直走査駆動させるための鋸歯状の駆動波形信号ＳＩＧ0bを生成する第２波形生成部２３と、駆動波形信号ＳＩＧ0aとＳＩＧ0bとを合成して合成された鋸歯状の駆動波形信号ＳＩＧ0を走査ミラードライバ７へ出力する合成部２４とを備えている。
これら第１波形生成部２１、可変遅延部２２、第２波形生成部２３、合成部２４は、本実施形態では、走査ミラー制御部８に構成される。
【００３２】
なお、実施形態では、ＭＥＭＳ走査ミラー６の変位を検出するセンサ回路２５が検出手段として設けられている。
また、後述するように、本実施形態の第１波形生成部２１、可変遅延部２２、第２波形生成部２３、合成部２４は、複数の駆動波形信号を互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する位相制御合成手段に相当し、走査ミラードライバ７は位相制御合成手段により合成された駆動波形信号でミラー６を走査変位させるミラー駆動手段に相当する。
【００３３】
ここで、２軸方向にレーザ光を走査するＭＥＭＳミラー６は、本実施形態では、低速側走査（垂直走査方向）は非共振で動作させる。低速側の走査では、図６（ａ）に示すような鋸歯状の駆動波形信号に基づいて走査ミラードライバ７がＭＥＭＳミラー６を駆動して、表示する画像の１フレーム周期で１往復走査するようにミラー６ｂを駆動変位させる。
この際、低速側の走査では、図５に示すように、駆動波形信号の基本周波数（フレームレート：６０Ｈｚ）に近いところにＭＥＭＳミラー６共振するような特性（共振周波数ｆ0）を有するため、ミラー６ｂの所望な変位を示すような鋸歯状の駆動波形信号を走査ミラードライバ７に供給しても、図６（ｂ）に示すように、駆動波形信号の高調波成分の影響を受けて、ミラー６ｂが細かく振動的に動作（不要振動）してしまう。それにより、結果として投影面Ａに投影した画像に横縞状の濃淡が生じてしまい、画質が劣化してしまうという不具合があった。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、第１波形生成部２１からの駆動波形信号ＳＩＧ0aに対して第２波形生成部２３からの駆動波形信号ＳＩＧ0bに遅延を与え、これら駆動波形信号ＳＩＧ0aと駆動波形信号ＳＩＧ0bとを互いに高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成することで、走査ミラードライバ７がミラー６ｂを垂直走査させる駆動波形信号ＳＩＧ0を生成し、これによって、ミラー６ｂの不要振動を抑制している。
【００３５】
具体的には、第１波形生成部２１と第２波形生成部２３とをほぼ同じ形状の鋸歯状の駆動波形信号ＳＩＧ0a、ＳＩＧ0bを生成するものとし、ＭＥＭＳミラー７の共振周波数ｆ0に基づいて、駆動波形信号ＳＩＧ0bには１／（２ｆ）の位相遅延を与えて、これら駆動波形信号ＳＩＧ0a、ＳＩＧ0bを合成して走査ミラードライバ７に入力する駆動波形信号ＳＩＧ0を生成する。
なお、駆動波形信号ＳＩＧ0aとＳＩＧ0bの周期とデューティは同一であり、ゲインはgain(ＳＩＧ0a)≧gain(ＳＩＧ0b)であるのが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、第１波形生成部２１と第２波形生成部２３とに入力する同期信号（1フレーム周期を示す信号）を、第２波形生成部２３へは可変遅延部２２により遅延を与えることで駆動波形信号ＳＩＧ0aとＳＩＧ0bとの位相を異ならせるようにしているが、いずれの駆動波形信号に位相ずれを与えるか、或いは、両方の駆動波形信号に位相ずれを与えるかなど、その方法は任意に選択されることである。
【００３７】
このように、ミラー６ｂの垂直走査挙動に顕著に影響を与える共振周波数ｆ0において、高調波成分が１８０度位相がずれた駆動波形信号ＳＩＧ0a、ＳＩＧ0bを合成することで、これらを合成した駆動波形信号ＳＩＧ0はミラーに不要振動を生じさせる高調波成分が理論的に消去されたものとすることができ、図７に示すように、ミラー６ｂを不要振動することなく垂直走査変位させることができる。
なお、駆動波形信号ＳＩＧ0a、ＳＩＧ0bの合成は、レベル調整のために平均をとるようにした加算合成によって行なってもよい。
【００３８】
図８には、本発明の第２実施形態に係るレーザプロジェクタの要部の構成を示してある。
第２実施形態は、駆動波形信号ＳＩＧ0bを生成する方法が第１実施形態と異なるものであり、第２実施形態の説明において第１実施形態と同様な部分は図面に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３９】
第２波形生成部２３をオードパスフィルタ（ＡＰＦ）２６とゲイン調整器（ＧＡＩＮ）２７とにより構成しており、第１波形生成部２１で生成された駆動波形信号ＳＩＧ0aを分岐して、これに第２波形生成部２３で遅延を与えることで駆動波形信号ＳＩＧ0bを生成している。
すなわち、図９に示すようにＭＥＭＳミラー６の共振周波数ｆ0である場合に、第２波形生成部２３のＡＰＦ２６が共振周波数ｆ0成分で１８０度位相をずれさせ、駆動波形信号ＳＩＧ0aに対して共振周波数ｆ0成分で位相が反転した駆動波形信号ＳＩＧ0bを生成する。
【００４０】
したがって、これら駆動波形信号ＳＩＧ0a、ＳＩＧ0bを合成部２４で合成することにより、第１実施形態と同様に、ミラー６ｂに不要振動を生じさせる高調波成分が相殺された駆動波形信号ＳＩＧ0を生成することができ、この駆動波形信号ＳＩＧ0によりドライバ７がＭＥＭＳミラー６を走査駆動することで、ミラー６ｂを不要振動することなく垂直走査変位させることができる。
なお、ＧＡＩＮ２７は、駆動波形信号ＳＩＧ0aに対して駆動波形信号ＳＩＧ0bのゲインが、gain(ＳＩＧ0a)≧gain(ＳＩＧ0b)となるように調整する。
【００４１】
図１０には、本発明の第３実施形態に係るレーザプロジェクタの要部の構成を示してある。
第３実施形態は、図１１に示すようにＭＥＭＳミラー６が２つの共振周波数ｆ0、ｆ1を有する場合に適用され、第１実施形態に示した位相制御合成手段を２段直列に配したような構成となっている。第３実施形態の説明において第１実施形態と同様な部分は図面に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４２】
前段の位相制御合成手段では、図１１に示すように第１実施形態と同様に、駆動波形信号ＳＩＧ0a、ＳＩＧ0bを互いに位相を１／（２ｆ0）をずらせて合成することで、共振周波数ｆ0において高調波成分が相殺された駆動波形信号ＳＩＧ0cを生成する。
そして、後段の位相制御合成手段では、図１１に示すように、駆動波形信号ＳＩＧ0cを分岐して、一方の駆動波形信号ＳＩＧ0cを可変量遅延部３１で位相を１／（２ｆ1）をずらして、共振周波数ｆ1において高調波成分が相殺された駆動波形信号ＳＩＧ0dを生成する。更に、駆動波形信号ＳＩＧ0dにＧＡＩＮ３２で必要なゲイン調整を施して、この駆動波形信号ＳＩＧ0dを合成部３３で他方の駆動波形信号ＳＩＧ0cと合成することで、ドライバ７に入力する駆動波形信号ＳＩＧ0を生成する。
【００４３】
したがって、ドライバ７が２つの共振周波数ｆ0、ｆ1における高調波成分が相殺された駆動波形信号ＳＩＧ0でＭＥＭＳミラー６を走査駆動するため、ミラー６ｂを不要振動することなく垂直走査変位させることができる。
なお、ミラーの共振周波数が３つ以上ある場合や、不要振動を抑制したい周波数が３つ以上ある場合などでは、直列に配する位相制御合成手段の段数を３つ以上とすればよい。
【００４４】
図１２には、本発明の第４実施形態に係るレーザプロジェクタの要部の構成を示してある。
第４実施形態は、ＭＥＭＳミラー６が２つの共振周波数ｆ0、ｆ1を有する場合に適用されるものであるが、駆動波形信号ＳＩＧ0dを生成する方法が第３実施形態と異なるものであり、第４実施形態の説明において第３実施形態と同様な部分は図面に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４５】
後段の位相制御合成手段をオードパスフィルタ（ＡＰＦ）３４とゲイン調整器（ＧＡＩＮ）３２とにより構成しており、前段の位相制御合成手段で生成された駆動波形信号ＳＩＧ0cを分岐して、これにＡＰＦ３４で遅延を与えることで駆動波形信号ＳＩＧ0dを生成している。
すなわち、図１３に示すようにＭＥＭＳミラー６の共振周波数がｆ0、ｆ1である場合に、前段の位相制御合成手段で共振周波数ｆ0において高調波成分が相殺された駆動波形信号ＳＩＧ0cを生成し、後段の位相制御合成手段で、駆動波形信号ＳＩＧ0cから共振周波数ｆ1において高調波成分が相殺された駆動波形信号ＳＩＧ0dを生成して、ドライバ７に入力する駆動波形信号ＳＩＧ0を生成する。
【００４６】
図１４には、本発明の第５実施形態に係るレーザプロジェクタの要部の構成を示してある。
第５実施形態は、ミラー６ｂの実際の走査変位に基づいて、位相制御合成手段による高調波成分が相殺されるように位相をずらせて合成する処理をフードバック制御するものであり、第５実施形態の説明において第１実施形態と同様な部分は図面に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
第５実施形態は、第１実施形態において、ＭＥＭＳミラー６の特性変動や特性ばらつきがある状況下、或いは、駆動波形信号にノイズが載ってしまった状況下においても、センサ回路２５で検出したミラー６ｂの変位に基づいて、位相制御合成処理のパラメータを好適に設定して不要振動を効果的に抑制するしくみを加えたものである。
第５実施形態では、第１実施例と同様にして、ドライバ７に入力する駆動波形信号ＳＩＧ0を生成するが、可変遅延部２２に入力する遅延量や第２波形生成部２３に入力するゲインといったパラメータを、センサ回路２５で検出したミラー６ｂの走査変位に基づいて、波形合成パラメータ算出部３５が算出する。すなわち、センサ回路２５から得られる不要振動の振幅が小さくなるように、遅延部２２の遅延量と、第２波形生成部２３の出力ゲインを設定する。
【００４８】
上記のようなフィードバック制御を行なうために、レーザプロジェクタの起動工程で下記の工程ＳｔｅｐＡとＳｔｅｐＢを実行し、また、起動後の特性変動に対応するために、共振周波数の変化に応じて可変遅延部２２の遅延量を更新する。
【００４９】
ＳｔｅｐＡは、駆動波形信号ＳＩＧ0bへ与える位相遅延量を変化させ、ＭＥＭＳミラー６の共振周波数ｆを推定する工程である。
ドライバ７へ供給する駆動波形信号ＳＩＧ0の振幅に対する、センサ回路２５で検出されるミラー６ｂの変位信号の振幅の比率が最小となるところを探すことで、ＭＥＭＳミラー６の共振周波数ｆを特定でき、可変遅延部２２により駆動波形信号ＳＩＧ0bへ与える位相遅延設定量や位相調整設定量を決定することができる。
【００５０】
ＳｔｅｐＢは、駆動波形信号ＳＩＧ0aとＳＩＧ0bとの位相差を共振周波数に合わせて設定した場合と、設定しなかった場合とのセンサ回路２５で検出したミラー変位信号の振幅比率に応じて、第２波形生成部２３におけるゲイン(SIG0b)あるいは合成比を決定する工程である。
【００５１】
このようなＳｔｅｐＡ、ＳｔｅｐＢによって、特別にｓｉｎスイープ等行わなくても、装置毎のＭＥＭＳミラー特性を知ることができる。そして、それに基づいてパラメータを設定することで、描画期間を高く保ちつつ、ＭＥＭＳミラーの引き戻しに伴ってミラーが振動的に動作するのを防止することができる。
なお、上記のようなフィードバック制御は、第２〜第４実施例に適用してもよいことは勿論である。
【００５２】
上記の実施形態では、ミラーの共振周波数をｆとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｆ）の位相をずらせて合成する処理を示したが、本発明は、共振周波数ｆに対してある程度の幅をもった範囲の周波数により、位相をずらして合成することもできる。
すなわち、本発明は、ミラーの共振周波数より所定数低い周波数をｇnとし、ミラーの共振周波数より所定数高い周波数をｇmとして、一の駆動波形信号と他の駆動波形信号とを１／（２ｇm）乃至１／（２ｇn）の範囲で位相をずらせて合成するようにして、実用上満足できる程度にミラーの不要振動を抑制することもできる。なお、上記実施形態で示した多段階で位相制御合成を行なう場合やフィードバック制御を行なう場合にも、共振周波数に対してある程度の幅をもった範囲の周波数により、位相をずらして合成するようにしてもよい。
【００５３】
具体的には、下記の実験により確認したところ、共振周波数に対して５パーセント以内でずれた周波数により位相をずらして合成するようにすれば、実用上満足できる程度にミラーの不要振動を抑制することができる。
【００５４】
〈実験の条件〉
・フレームレート：５０Ｈｚ。
・ＭＥＭＳミラーの共振周波数：ｆ0＝６００Ｈｚ、ｆ1＝６７０Ｈｚ、ｆ2＝１８００Ｈｚの３つの共振点がある。
・４つの駆動波形信号を位相制御合成してＭＥＭＳミラーを駆動した。
・位相のずれは、ｆ1とｆ2に対しては理想的に設定（１／（２ｆ1）、１／（２ｆ2））し、ｆ0に対しては１／（２ｆ0）の近傍で離れた範囲に設定した。
【００５５】
〈実験の結果〉
ｆ0から５パーセント（誤差５％）離れた周波数を用いて位相をずれさせた場合、表示された画像は理想的（１／（２ｆ0））に設定したときとほぼ同じように見えた。
ｆ0から１０パーセント（誤差１０％）離れた周波数を用いて位相をずれさせた場合、表示された画像は若干濃淡が生じてきているように見えた。
ｆ0から１５パーセント（誤差１５％）離れた周波数を用いて位相をずれさせた場合、表示された画像は明らかに濃淡が生じできることが見えた。
ｆ0から２０パーセント（誤差２０％）離れた周波数を用いて位相をずれさせた場合、表示された画像は明らかに濃淡が生じできることが見えた。
したがって、この実験により、共振周波数を挟んでそれぞれ５パーセントずつずれた範囲内の周波数であれば、これを用いて位相制御合成を行なっても、実用上満足し得る画質を得ることができる程度にミラーの不要振動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１：レーザプロジェクタ（画像表示装置）、  ６：ＭＥＭＳミラー、  ６ａ：ミラー、  ７：走査ミラードライバ、  ２１：第１波形生成部、  ２２：可変遅延部、  ２３：第２波形生成部、  ２４、３３：合成部、  ２５：センサ回路、  ２６、３４：ＡＰＦ、  ３５：波形合成パラメータ算出部、
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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