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発明の名称 画像表示装置及び画像表示装置の制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25191(P2007−25191A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−206554(P2005−206554)
出願日 平成17年7月15日(2005.7.15)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 宮澤 康永
要約 課題
ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型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
画像信号に応じたビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置100であって、走査領域において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の方向へ走査可能に設けられた複数の光走査部101、102、103を有し、複数の光走査部101、102、103は、走査領域を第1の方向に並列させるように配置され、走査領域のうち第1の方向における略中央部分に位置する走査中央領域を合成させることにより表示領域を形成させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
画像信号に応じたビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置であって、
走査領域において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の方向へ走査可能に設けられた複数の光走査部を有し、
前記複数の光走査部は、前記走査領域を前記第1の方向に並列させるように配置され、前記走査領域のうち前記第1の方向における略中央部分に位置する走査中央領域を合成させることにより前記表示領域を形成させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項2】
前記光走査部ごとの前記走査中央領域からの光を検出する光検出部と、
前記光検出部からの出力に応じて前記光走査部を制御する制御部と、を有す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】
前記制御部は、前記光検出部からの出力に応じて、前記光走査部ごとの前記ビーム光の光量を制御す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】
前記複数の光走査部は、前記走査中央領域の一部を互いに重畳させて前記表示領域を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項5】
前記光検出部は、前記光走査部ごとの前記走査中央領域の位置を検知し、
前記制御部は、前記光検出部からの出力に応じて、前記表示領域に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるように前記光走査部を制御することを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記走査中央領域同士が重畳する重畳領域において、複数の前記光走査部に対して分割されたパルス信号を用いて変調された前記ビーム光を走査させるように、前記光走査部を制御することを特徴とする請求項5に記載の画像表示装置。
【請求項7】
略平坦な平面状のスクリーンに画像を表示す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】
複数の光走査部からのビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
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の方向へ走査可能な走査領域を第1の方向に並列させるように複数の光走査部を配置する光走査部配置工程と、
前記走査領域のうち前記第1の方向における略中央部分に位置する前記走査中央領域からの光を検出する光検出工程と、
前記走査中央領域を合成させて前記表示領域を形成するように前記光走査部を制御する光走査部制御工程と、を含むことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
【請求項9】
前記光走査部制御工程において、前記光走査部ごとの前記ビーム光の光量を制御することを特徴とする請求項8に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項10】
前記光検出工程において、前記光走査部ごとの前記ビーム光の色むらを検出し、
前記光走査部制御工程において、前記ビーム光の色むらを補正するように前記光走査部を制御す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。
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、複数の光走査部により走査されるレーザ光を用いて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】
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には、レーザ光を走査させる光走査部が用いられる。光走査部は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を二次元方向へ走査させる。画像表示装置は、光走査部からのレーザ光をスクリーン等にて走査させることにより画像を表示する。レーザ光をスクリーンにて走査させることにより画像を表示する技術としては、例えば、特許文献1に提案されている。
【0003】
【特許文献1】特開2003−21804号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
平面状のスクリーンにレーザ光を走査させる場合、レーザ光を供給する光源部からスクリーンまでの距離は、スクリーンの中央ほど短く、端に近くなるほど長くなる。このため、平面状のスクリーンに表示される画像は、スクリーンの中央ほど明るく、スクリーンの端ほど暗くなってしまう。このような明るさの違いは、スクリーンが大型であるほど顕著となる。これを防ぐ手段として、曲面状のスクリーンを用いることにより光源装置からスクリーンまでの距離の差を少なくすることが考えられる。曲面状のスクリーンを用いると、スクリーンの設計や設置場所に関する自由度が少なくなる上、画像を観察可能な位置にも制限が加えられるという不具合を生じる。また、スクリーンの端における明るさに合わせてスクリーンの中央の明るさを調節するような補正を行うことも考えられる。この場合、本来の光量より低い光量のレーザ光で階調を表現することとなることから、画像が暗くなり、また表現可能な階調の刻みが半減してしまうという不具合を生じる。また、大型なスクリーンへレーザ光を走査させる場合、レーザ光を走査させる反射ミラー部等への負担も大きくなる。このように、従来の技術では、ビーム光を用いて、明るさむらが少ない高品質な大型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、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型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、画像信号に応じたビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置であって、走査領域において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の方向へ走査可能に設けられた複数の光走査部を有し、複数の光走査部は、走査領域を第1の方向に並列させるように配置され、走査領域のうち第1の方向における略中央部分に位置する走査中央領域を合成させることにより表示領域を形成させ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】
平面状のスクリーン等にビーム光を走査させる場合、走査領域のうち走査中央領域へは、光源部からスクリーンまでの短い光路を経た光が入射する。複数の光走査部の走査中央領域を合成させて表示領域を形成することにより、明るく、明るさむらが少ない大型画像を表示することが可能である。また、各光走査部は走査領域より狭い走査中央領域のみにビーム光を走査させれば良いため、ビーム光を走査させる反射ミラー等の振り角を少なくすることが可能である。このため、反射ミラー等の負担軽減、及び耐久性の向上を図ることができる。また、表示領域の明るさを低下させるような調節を行う必要も無いことから、表現可能な階調の刻みを半減させるようなことも無い。複数の光走査部からのビーム光を用いて画像を表示する場合、各光走査部の解像度を合計した解像度によって1つの画像を表示することができる。このことから、1つの光走査部を用いて画像を形成する場合に比較して、高解像度な画像を容易に形成することができる。これにより、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型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としては、光走査部ごとの走査中央領域からの光を検出する光検出部と、光検出部からの出力に応じて光走査部を制御する制御部と、を有することが望ましい。光検出部からの出力に応じて各光走査部を制御することにより、複数の光走査部を用いてシームレスかつ高品質な画像を得られる。
【0008】
また、本発明の好ましい態様としては、制御部は、光検出部からの出力に応じて、光走査部ごとのビーム光の光量を制御することが望ましい。これにより、表示領域を形成する走査中央領域ごとの明るさむらを低減することができる。
【0009】
また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光走査部は、走査中央領域の一部を互いに重畳させて表示領域を形成させることが望ましい。これにより、走査中央領域同士の継目部分が目立たない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、光検出部は、光走査部ごとの走査中央領域の位置を検知し、制御部は、光検出部からの出力に応じて、表示領域に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるように光走査部を制御することが望ましい。ビーム光を走査させる位置を調節することにより、複数の光走査部からのビーム光を画素単位で重畳させることができる。重畳させる部分における階調表現を複数のビーム光で分担させることで、階調の刻みを減少させることも無くなる上、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。これにより、複数の光走査部を用いて高品質な画像を表示することができる。
【0011】
また、本発明の好ましい態様によれば、光源部は、走査中央領域同士が重畳する重畳領域において、複数の光走査部に対して分割されたパルス信号を用いて変調されたビーム光を走査させるように、光走査部を制御することが望ましい。これにより、階調の刻みを減少させること無く、重畳部分でも精細な表示を行うことができる。
【0012】
また、本発明の好ましい態様としては、略平坦な平面状のスクリーンに画像を表示することが望ましい。これにより、スクリーンの設計や設置場所に関する自由度を低減させず、かつ画像を観察可能な位置の制限を少なくすることができる。
【0013】
さらに、本発明によれば、複数の光走査部からのビーム光により表示領域に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、ビーム光を第1の方向と、第1の方向に略直交する第2の方向へ走査可能な走査領域を第1の方向に並列させるように複数の光走査部を配置する光走査部配置工程と、走査領域のうち第1の方向における略中央部分に位置する走査中央領域からの光を検出する光検出工程と、走査中央領域を合成させて表示領域を形成するように光走査部を制御する光走査部制御工程と、を含む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。複数の光走査部の走査中央領域を合成させて表示領域を形成することにより、明るく、明るさむらが少ない大型画像を表示することが可能である。これにより、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することができる。
【0014】
また、本発明の好ましい態様としては、光走査部制御工程において、光走査部ごとのビーム光の光量を制御することが望ましい。これにより、表示領域を形成する走査中央領域ごとの明るさむらを低減することができる。
【0015】
また、本発明の好ましい態様としては、光検出工程において、光走査部ごとのビーム光の色むらを検出し、光走査部制御工程において、ビーム光の色むらを補正するように光走査部を制御することが望ましい。これにより、表示領域を形成する走査中央領域ごとの色むら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】
【0016】
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】
【0017】
図1は、本発明の実施例に係る画像表示装置100の概略構成を示す。画像表示装置100は、スクリーン110の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン110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100に設けられた第1光走査部101、第2光走査部102、第3光走査部103は、それぞれ、スキャナ115を用いて、光源装置111からのレーザ光を走査させる。画像表示装置100は、画像信号に応じたレーザ光により、スクリーン110上の表示領域に画像を表示する。
【0018】
図2は、画像表示装置100におけるレーザ光の光路について説明するものである。3つの光走査部101、102、103は、光源装置111からのビーム光であるレーザ光を、走査領域において第1の方向であるX方向と、第1の方向に略直交する第2の方向であるY方向へ走査可能に設けられている。3つの光走査部101、102、103は、3つの走査領域を第1の方向であるX方向に並列させるように配置されている。
【0019】
3つの光走査部101、102、103は、いずれも同様の構成を有する。光源装置111は、ビーム光であるレーザ光を供給する。光源装置111からのレーザ光は、照明光学系112を透過した後、スキャナ115に入射する。スキャナ115は、光源装置111からのレーザ光を二次元方向へ走査させる。
【0020】
図3は、光源装置111の概略構成を示す。光源装置111は、赤色レーザ光(以下、「R光」という。)を供給する光源部であるR光用光源部121Rと、緑色レーザ光(以下、「G光」という。)を供給する光源部であるG光用光源部121Gと、青色レーザ光(以下、「B光」)という。)を供給する光源部であるB光用光源部121Bと、を有する。R光用光源部121Rは、R光を供給する半導体レーザである。B光用光源部121Bは、B光を供給する半導体レーザである。
【0021】
G光用光源部121Gは、半導体レーザ122と、波長変換素子123とを有する。波長変換素子123としては、例えば、非線形光学結晶を備えるSHG(second harmonic generation)素子を用いることができる。G光用光源部121Gは、半導体レーザ122からのレーザ光を、波長変換素子123により2分の1の波長のレーザ光に変換して出射させる。G光用光源部121Gは、例えば、1040ナノメートルにピークを有する波長スペクトルの半導体レーザ122を用いることで、520ナノメートルにピークを有する波長スペクトルのG光を供給する。
【0022】
G光用光源部121Gは、波長変換素子123を用いることにより、容易に入手が可能な汎用の半導体レーザ122を用いることが可能となる。G光用光源部121Gは、G光を供給するものであれば良く、上述のものに限られない。G光用光源部121Gは、例えば、DPSS(Diode Pumped Solid State)レーザ発振器を用いることとしても良い。DPSSレーザ発振器は、レーザ光源からのレーザ光を用いて固体結晶を励起することにより、レーザ光を供給するものである。
【0023】
各色光用光源部121R、121G、121Bは、それぞれ画像信号に応じて変調されたレーザ光を供給する。画像信号に応じた変調には、例えば、PWMが用いられる。光源装置111には、2つのダイクロイックミラー部124、125が設けられている。ダイクロイックミラー部124は、R光を透過し、G光を反射する。ダイクロイックミラー部125は、R光及びG光を透過し、B光を反射する。R光用光源部121RからのR光は、ダイクロイックミラー部124、125を透過した後、光源装置111から出射する。
【0024】
G光用光源部121GからのG光は、ダイクロイックミラー部124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部124で反射したG光は、ダイクロイックミラー部125を透過した後、光源装置111から出射する。B光用光源部121BからのB光は、ダイクロイックミラー部125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部125で反射したB光は、光源装置111から出射する。光源装置111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。
【0025】
図4は、スキャナ115の概略構成を示す。スキャナ115は、反射ミラー202と、反射ミラー202の周囲に設けられた外枠部204とを有する、いわゆるジンバル構造をなしている。外枠部204は、回転軸であるトーションばね206によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部204は、トーションばね206の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね206を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね206に略直交する回転軸であるトーションばね207によって、外枠部204に連結されている。反射ミラー202は、光源装置111からのレーザ光を反射する。反射ミラー202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。
【0026】
反射ミラー202は、トーションばね207の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね207を中心として回動する。反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動することにより、反射ミラー202で反射したレーザ光を第1の方向、例えば水平方向へ走査するように変位する。反射ミラー202は、外枠部204がトーションばね206を中心として回動することにより、レーザ光を第2の方向、例えば垂直方向へ走査するように変位する。スキャナ115は、光源装置111からのレーザ光を第1の方向と第2の方向へ走査させる。
【0027】
図5は、スキャナ115を駆動するための構成を説明するものである。反射ミラー202がレーザ光を反射する側を表側とすると、第1の電極301、302は、外枠部204の裏側の空間であって、トーションばね206に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第1の電極301、302に電圧を印加すると、第1の電極301、302と、外枠部204との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部204は、第1の電極301、302に交互に電圧を印加することにより、トーションばね206を中心として回動する。
【0028】
トーションばね207は、詳細には、第1のトーションばね307と第2のトーションばね308とで構成されている。第1のトーションばね307と第2のトーションばね308との間には、ミラー側電極305が設けられている。ミラー側電極305の裏側の空間には、第2の電極306が設けられている。第2の電極306に電圧を印加すると、第2の電極306とミラー側電極305との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第2の電極306のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー202は、トーションばね207を中心として回動する。スキャナ115は、このようにして反射ミラー202を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。スキャナ115は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により作成することができる。
【0029】
スキャナ115は、例えば画像の1フレーム期間において、第2の方向へ1回レーザ光を走査させる間に、第1の方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー202を変位させる。このように、スキャナ115は、第1の方向へレーザ光を走査させる周波数が、第2の方向へレーザ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る。なお、第1の方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、スキャナ115は、トーションばね207を中心として反射ミラー202を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー202を共振させることにより、反射ミラー202の変位量を増大させることができる。反射ミラー202の変位量を増大させることにより、スキャナ115は、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。なお、反射ミラー202は、共振を用いず駆動することとしても良い。
【0030】
なお、スキャナ115は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。レーザ光を走査させる構成としては、二次元方向へレーザ光を走査させるスキャナ115に限らず、第1の方向にレーザ光を走査する反射ミラーと、第2の方向にレーザ光を走査する反射ミラーとを設ける構成としても良い。さらに、ジンバル構造を持ったスキャナ115に代えて、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を用いても良い。
【0031】
図2に戻って、スキャナ115からのレーザ光は、投写光学系113を透過した後、スクリーン110に入射する。照明光学系112、及び投写光学系113は、光源装置111からのレーザ光をスクリーン110上に結像させる。スクリーン110は、筐体107(図1参照)の所定の一面に設けられている。スクリーン110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。スキャナ115からの光は、スクリーン110の、筐体107の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン110から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。光走査部101、102、103は、各色光について1つのレーザ光を走査させる構成に限られず、各色光について複数のレーザ光を走査させる構成としても良い。
【0032】
図6は、走査中央領域について説明するものである。例えば、第1光走査部101を用いてX方向へレーザ光を走査させるように反射ミラー202(図4参照)を最大振り角で変位させたとする。このとき、第1光走査部101は、走査領域AR0にてレーザ光を走査させる。各光走査部101、102、103は、それぞれの走査領域がX方向へ並列するように配置されている。走査中央領域AR1は、走査領域AR0のうち第1の方向であるX方向における略中央部分に位置している。図7に示すように、走査中央領域AR1は、走査領域AR0のうち光源装置111からの光路が短いレーザ光が入射する。
【0033】
図8は、画像表示装置100の表示領域AR4について説明するものである。表示領域AR4は、第1光走査部101の走査中央領域AR1と、第2光走査部102の走査中央領域AR2と、第3光走査部103の走査中央領域AR3とを合成させることにより形成される。走査中央領域AR1と走査中央領域AR2、走査中央領域AR2と走査中央領域AR3は、それぞれ一部を互いに重畳させている。表示領域AR4は、隣接する走査中央領域の一部を互いに重畳させて形成されている。
【0034】
図2に戻って、スキャナ115の周辺には、検出用光源部116及び走査位置検出部117が設けられている。検出用光源部116及び走査位置検出部117は、スキャナ115が光源装置111からのレーザ光を反射させる側とは反対側の空間に設けられている。走査位置検出部117は、反射ミラー202(図4参照)で反射した検出用光源部116からの検出光により、二次元方向におけるスキャナ115の変位を検出する。走査位置検出部117からの出力により、スクリーン110におけるレーザ光の位置を検知することができる。なお、反射ミラー202のうち少なくとも検出光が入射する部分に、表面と同様に高反射性の部材を形成しても良い。高反射性の部材で検出光を反射する構成とすることにより、走査位置検出部117にてS/N比が高い信号を得ることができる。
【0035】
撮像装置108は、画像表示装置100の外部に設置されている。撮像装置108は、スクリーン110を透過した光を検出する。撮像装置108は、光走査部101、102、103ごとの走査中央領域からの光を検出する光検出部である。撮像装置108は、走査中央領域AR1、AR2、AR3の輝度むら、色むら、走査中央領域の位置を検知する。
【0036】
図9は、画像表示装置100により画像を表示するための構成を示す。例えば、外部の映像信号出力機器であるPC等からの画像情報信号は、制御部713に入力される。また、撮像装置108で検知されたデータも、制御部713へ入力される。制御部713は、光検出部である撮像装置108からの出力に応じて各光走査部101、102、103を制御する。
【0037】
図10は、第1光走査部101を制御するための構成を示すものである。第2光走査部102、第3光走査部103も、第1光走査部101と同様の構成により制御される。画像信号入力部711は、入力端子から入力された画像信号の特性補正や増幅等を行う。また、画像信号入力部711は、例えば、アナログ式の画像信号を、ディジタル式の光源変調用パルス信号に変換する。同期/画像分離部712は、画像信号入力部711からの信号を、R光、G光、B光のそれぞれについての画像情報信号、垂直同期信号、水平同期信号に分離し、制御部713へ出力する。制御部713は、画像情報をフレームごとの情報に分けて、記憶部714へ出力する。
【0038】
記憶部714は、撮像装置108により検知された光走査部101、102、103ごとの走査中央領域の位置から、表示領域AR4に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるための制御情報を記憶する。各光走査部101、102、103からのレーザ光の走査中央領域AR1、AR2、AR3は、事前に画素レベルで位置決めを行うことは非常に困難である。そこで、図11に示すように、表示領域AR4に基づいて画素を設定し直すことにより、走査中央領域AR1、AR2、AR3の位置関係に関わらずずれの無い画像を表示することが可能となる。
【0039】
走査中央領域AR1、AR2同士の重畳領域AR5の画素は、第1光走査部101からのレーザ光と、第2光走査部102からのレーザ光とを用いて形成される。走査中央領域AR2、AR3同士の重畳領域AR6の画素は、第2光走査部102からのレーザ光と、第3光走査部103からのレーザ光とを用いて形成される。表示領域AR4に基づいて設定される画素を用いて画像を表示するための情報には、各光走査部101、102、103についてレーザ光の走査を開始させる位置、レーザ光の走査方向、及びレーザ光の走査を終了させる位置を示すデータ等が含まれる。
【0040】
図12は、重畳領域AR5、AR6における画素の形成について説明するものである。例えば、重畳領域AR5のある画素の階調を表現するために信号S3が生成されるとする。信号S3のパルスは、第1光走査部101からレーザ光を供給させる信号S1と、第2光走査部102からレーザ光を供給させる信号S2とに分別される。このように、光走査部101、102は、重畳領域AR5において、光走査部101、102に対して分割されたパルス信号を用いてレーザ光を変調する。重畳領域AR6についても同様に、第2光走査部102、第3光走査部103に対して分割されたパルス信号を用いてレーザ光を変調する。このようにして、信号S3に基づいて1台の光走査部からレーザ光を走査させる場合と同様に画素を形成できる。
【0041】
なお、図11に示すように信号S3のパルスを交互に分別させる場合に限られず、他の手法を用いてパルスを分別することとしても良い。また、画像信号に応じたレーザ光の変調にはPWMを用いる場合に限られず、振幅変調を用いても良い。振幅変調を用いる場合、画素の階調を表現するための信号S3の振幅を、信号S1と信号S2とに分割することにより、表示領域AR4を形成することができる。
【0042】
図10に戻って、画像処理部721は、垂直同期信号、水平同期信号、及び記憶部714から読み出した制御情報に基づいて、スキャナ115を駆動する駆動信号を生成する。走査駆動部715は、制御部713からの駆動信号に応答してスキャナ115を駆動する。走査位置検出部117は、反射ミラー202の変位からスクリーン110におけるレーザ光の位置を検知し、走査位置情報を制御部713へ出力する。また、走査位置検出部117は、レーザ光をX方向へ走査させる反射ミラー202の振り角、及びレーザ光をY方向へ走査させる反射ミラー202の振り角を検出する。走査位置検出部117は、反射ミラー202をY方向へ走査させる振り角からフレーム開始信号F_Sync、反射ミラー202をX方向へ走査させる振り角からライン開始信号L_Syncをそれぞれ生成し、制御部713へ出力する。
【0043】
走査制御部723は、走査位置検出部117からの走査位置情報に基づいて、スキャナ115をフィードバック制御する。これにより、スキャナ115を正確に駆動させることができる。制御部713は、フレーム開始信号F_Sync、ライン開始信号L_Syncから演算された線速、及び垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、画素タイミングクロックを生成する。画素タイミングクロックは、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。
【0044】
さらに、記憶部714は、撮像装置108により検知された走査中央領域AR1、AR2、AR3の輝度むら、及び色むらを補正するための補正情報を記憶する。撮像装置108により検知された輝度むらや色むらが閾値以上である場合、記憶部714に記憶される補正情報の書換えを行う。また、撮像装置108により検知された輝度むらや色むらが閾値以下である場合、制御部713は、記憶部714に記憶された補正情報に基づいて光源装置111の駆動を補正する。
【0045】
例えば、輝度むらの補正には、表示領域AR4を格子状に分割、例えば32分割し、分割された各領域の中心点を測定点として輝度を測定し、各位置の輝度を基準値に合わせるように補正することにより行う。基準値としては、例えば、表示領域AR4の中心点の輝度を用いることができる。ある測定点における輝度が基準値より小さいような場合には、不足する輝度を補うために要求される補正量が算出される。さらに、測定点同士の間の領域については、補間値を用いて補正量を算出する。このようにして、表示領域AR4全体の輝度むら、色むらを補正することができる。スクリーン110における輝度の補正は、全面を略均一とするように行うほか、中心を明るく、外縁部に近くなるほど暗くなるように行うこととしても良い。
【0046】
例えば、色むらの補正についても、分割された各領域の中心点を測定点としてRGBの各成分の輝度を測定し、各位置のレベルを基準値に等しくなるように補正することにより行う。キャリブレーション用画像として、例えば、表示領域AR4の全面においてR、G、Bのいずれも255階調を表示させ、そのときの各測定点のRGBの比が基準値と等しくなるようにR、G、Bの各補正量を算出する。また、測定点同士の間の領域については、補間値を用いて補正量を算出する。
【0047】
輝度むら、色むらのいずれについても、算出された補正量と測定とを繰り返すことにより値のずれを収束させる。このようにして補正量を算出した後、例えば、標準値を補正後の数値に変換するための乗数が求められる。かかる乗数は、補正値として、走査領域AR4上の位置と関連付けられて記憶部714に記憶される。補正には、全階調について同一の補正値を用いる場合に限らず、階調ごとに求められた補正値を用いることとしても良い。この場合、全階調をいくつかの段階、例えば4段階に分けて補正値を求め、各階調についての補正値を補間値により求めることとしても良い。
【0048】
画像処理部721は、記憶部714から読み出された制御情報、及び補正情報に基づいて、フレームごとの画像情報信号を変換させる。光源制御部722は、画像処理部721で変換された1フレームごとの画像情報信号を出力する。R光源駆動部732Rは、光源制御部722からの駆動信号に基づいて、R光用光源部121Rを駆動させる。G光源駆動部732Gは、光源制御部722からの駆動信号に基づいて、G光用光源部121Gを駆動させる。B光源駆動部732Bは、光源制御部722からの駆動信号に基づいて、B光用光源部121Bを駆動させる。このようにして、各光走査部101、102、103からのレーザ光を用いて、表示領域AR4に画像を表示することができる。
【0049】
複数の光走査部101、102、103の走査中央領域AR1、AR2、AR3を合成させて表示領域AR4を形成することにより、明るく、明るさむらが少ない大型画像を表示することが可能である。また、各光走査部101、102、103は走査領域より狭い走査中央領域AR1、AR2、AR3のみにレーザ光を走査させれば良いため、レーザ光を走査させるスキャナ115の振り角を少なくすることが可能である。このため、スキャナ115の負担軽減、及び耐久性の向上を図ることができる。また、表示領域AR4の明るさを低下させるような調節を行う必要も無いことから、表現可能な階調の刻みを半減させるようなことも無い。複数の光走査部101、102、103からのレーザ光を用いて画像を表示する場合、各光走査部101、102、103の解像度を合計した解像度によって1つの画像を表示することができる。このことから、1つの光走査部を用いて画像を形成する場合に比較して、高解像度な画像を容易に形成することができる。これにより、ビーム光を用いて明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することができるという効果を奏する。
【0050】
各光走査部101、102、103は、アナログ信号である画像信号をディジタル式の光源変調用パルス信号に変換する構成に限られない。例えば、画像信号入力部711は、ディジタル信号である画像信号をアナログ式の光源変調用強度信号に変換することとしても良い。また、画像信号入力部711は、ディジタル信号である画像信号を、ディジタル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。
【0051】
図13は、各光走査部101、102、103を制御する工程のフローチャートを示す。各光走査部101、102、103は、光走査部配置工程において、走査領域を第1の方向であるX方向に並列されるように配置されている。各光走査部101、102、103が配置された後、ステップS1において、撮像装置108を用いて、各走査中央領域AR1、AR2、AR3の検知を行う。走査中央領域AR1、AR2、AR3の検知は、各光走査部101、102、103からのレーザ光を、それぞれ走査中央領域AR1、AR2、AR3の全面に走査させることにより行う。
【0052】
次に、ステップS2において、走査中央領域AR1、AR2、AR3の位置から、表示領域AR4に基づいて設定される画素を用いて画像を表示させるために制御情報を生成し、記憶部714に記憶される。さらに、ステップS3において、撮像装置108を用いて、走査中央領域AR1、AR2、AR3ごとの輝度及び色むらを検出する。ステップS1及びステップS3は、光走査部101、102、103ごとの走査中央領域AR1、AR2、AR3からの光を検出する光検出工程である。
【0053】
次に、ステップS4において、輝度むら及び色むらを補正するための補正情報を生成し、記憶部714に記憶される。ステップS5では、記憶部714から読み出された制御情報及び補正情報に基づいて、各光走査部101、102、103が制御される。各光走査部101、102、103は、制御情報により、表示領域AR4に基づいて設定される画素を用いて画像を表示するように制御される。また、補正情報を用いて各光走査部101、102、103のレーザ光の光量を制御することにより、輝度むら及び色むらが補正される。
【0054】
画像表示装置100は、記憶部714に記憶された制御情報及び補正情報を用いた制御により画像を表示する。ステップS1〜S5は、例えば、初期設定として画像表示装置100の出荷時やメンテナンス時に行うこととしても良い。表示領域AR4に基づいて設定される画素を用いて画像を表示するための制御は、各光走査部101、102、103を移動させない限り、記憶部714に記憶された制御情報に基づいて行うことができる。
【0055】
さらに、輝度むら及び色むらの検出は、例えば、所定の表示時間が経過するたび、若しくは画像表示装置100の駆動開始ごと等に行うことが望ましい。ステップS6において、走査中央領域AR1、AR2、AR3ごとの輝度むら及び色むらが閾値以下である限り、記憶部714に記憶された補正情報を用いてレーザ光の光量が制御される。走査中央領域AR1、AR2、AR3ごとの輝度むら及び色むらが閾値以上であることが検知された場合に、ステップS4に戻って、制御情報が更新される。このようにして、経時変化によって生じる輝度むらや色むらを補正することができる。
【0056】
本実施例の画像表示装置100は、外部に設けられた撮像装置108を用いる構成としているが、画像表示装置100の内部に撮像装置108を内蔵させても良い。画像表示装置100の内部に撮像装置108を設ける場合、撮像装置108は、スクリーン110で反射した光を検出する。この場合、外部の機器を用いること無く走査中央領域AR1、AR2、AR3からの光を検出することができる。
【0057】
図1に示す画像表示装置100は、第1光走査部101、第2光走査部102、第3光走査部103のいずれも光源装置111からスクリーン110までの光路が略同じ長さとなるように構成されているが、異なる光路長となるように各光走査部101、102、103を配列しても良い。この場合、光源装置111からスクリーン110までの光路が短くなるように配置された光走査部ほど、出力が小さい光源装置111を用いることも可能である。これにより、出力が同等な光源装置111を用いる場合と比較して、画像表示装置100を安価とすることができる。
【0058】
画像表示装置100は、X方向に並列された3つの光走査部101、102、103を備える構成に限られない。画像表示装置100は、複数の光走査部を並列させる構成であれば良い。さらに、複数の光走査部をX方向及びY方向にアレイ状に配列させても良い。さらに、画像表示装置100は、筐体107内部に光走査部101、102、103を設けるリア型プロジェクタに限られず、いわゆるフロント投写型プロジェクタとしても良い。フロント投写型プロジェクタとしても、明るさむらが少ない高品質な大型画像を表示することができる。この場合、撮像装置108に代えて、スキャナ115からスクリーン110との間の距離を測定する距離センサを設け、距離センサの出力を用いて走査中央領域AR1、AR2、AR3の位置を検知することとしても良い。距離センサを用いることで、光走査部とスクリーンとの距離に応じた画像の表示が可能となる。また、曲面状のスクリーンにも明るさ分布が良好な画像を表示することができる。
【0059】
なお、各色光用光源部にはレーザ光を供給する半導体レーザを用いる構成としているが、ビーム光を供給可能な構成であれば、これに限られない。例えば、各色光用光源部には、面発光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。
【産業上の利用可能性】
【0060】
以上のように、本発明に係る画像表示装置は、大型かつ高品質な画像を表示する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明の実施例に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
【図2】画像表示装置におけるレーザ光の光路について説明する図。
【図3】光源部の概略構成を示す図。
【図4】スキャナの概略構成を示す図。
【図5】スキャナを駆動するための構成を説明する図。
【図6】走査中央領域について説明する図。
【図7】走査中央領域について説明する他の図。
【図8】画像表示装置の表示領域について説明する図。
【図9】画像表示装置により画像を表示するための構成を示す図。
【図10】第1光走査部を制御するための構成を示す図。
【図11】表示領域に基づく画素の設定について説明する図。
【図12】重畳領域における画素の形成について説明する図。
【図13】光走査部を制御する工程のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
【0062】
100 画像表示装置、101 第1光走査部、102 第2光走査部、103 第3光走査部、107 筐体、108 撮像装置、110 スクリーン、111 光源装置、112 照明光学系、113 投写光学系、115 スキャナ、116 検出用光源部、117 走査位置検出部、121R R光用光源部、121G G光用光源部、121B B光用光源部、122 半導体レーザ、123 波長変換素子、124、125 ダイクロイックミラー部、202 反射ミラー、204 外枠部、206 トーションばね、207 トーションばね、301、302 第1の電極、305 ミラー側電極、306 第2の電極、307 第1のトーションばね、308 第2のトーションばね、AR0 走査領域、AR1、AR2、AR3 走査中央領域、AR4 表示領域、711 画像信号入力部、712 同期/画像分離部、713 制御部、714 記憶部、715 走査駆動部、721 画像処理部、722 光源制御部、723 走査制御部、732R R光源駆動部、732G G光源駆動部、732B B光源駆動部、AR5、AR6 重畳領域




 

 


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