画像投写装置
【課題】走査方式の画像投写装置において、簡易な構成にて、有効画像領域の走査中に各レーザ光源から出射されるレーザ光の光強度を制御する。
【解決手段】画像投写装置は、赤色、緑色、青色のレーザ光をそれぞれ出射する赤色レーザ部２０１と、緑色レーザ部２０２と、青色レーザ部２０３と、各レーザ光を投写面上で走査させるＭＥＭＳミラー３００と、各レーザ光の一部を分割するビームスプリッタ２１３と、分割されたレーザ光を受光するモニタＰＤ２１４を備える。レーザ部２０１，２０２，２０３は、１画素区間において時分割で赤色、緑色、青色のレーザ光を出射する。モニタＰＤ２１４は、１画素区間において赤色、緑色、青色のレーザ光を個別に受光し、受光量に応じた出力信号を出力する。この出力信号により、次の画素区間においてレーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるレーザ光の光強度が制御される。
【解決手段】画像投写装置は、赤色、緑色、青色のレーザ光をそれぞれ出射する赤色レーザ部２０１と、緑色レーザ部２０２と、青色レーザ部２０３と、各レーザ光を投写面上で走査させるＭＥＭＳミラー３００と、各レーザ光の一部を分割するビームスプリッタ２１３と、分割されたレーザ光を受光するモニタＰＤ２１４を備える。レーザ部２０１，２０２，２０３は、１画素区間において時分割で赤色、緑色、青色のレーザ光を出射する。モニタＰＤ２１４は、１画素区間において赤色、緑色、青色のレーザ光を個別に受光し、受光量に応じた出力信号を出力する。この出力信号により、次の画素区間においてレーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるレーザ光の光強度が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投写装置に関し、特に、光を投写面上で走査することによって画像を投写する、いわゆる走査方式の画像投写装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリーン上に画像を投写する投写装置（プロジェクタ）として、レーザ光を走査させるタイプのプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。このプロジェクタでは、一般に、赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を発する光源が配され、これらレーザ光を可動型のミラーを用いて投写面上で走査させることによりカラー画像が投写される。
【０００３】
このようなプロジェクタでは、投写画像のホワイトバランスが適正に設定されるように、レーザ光源から出射される赤色、緑色、青色の光強度が制御される必要がある。かかる光強度の制御は、赤色、緑色、青色のレーザ光源から出射された光量がモニタされることにより行われ得る（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
図７（ａ）ないし（ｃ）は、このようにレーザ光源の光強度が制御される際の構成例を示す図である。
【０００５】
レーザ光源１１，１２，１３から出射された赤色、緑色、青色のレーザ光（以下、それぞれ「Ｒ光」、「Ｇ光」、「Ｂ光」という）は、それぞれ、集光レンズ１４，１５，１６で集光されて平行よりやや狭まった光となる。さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、アパーチャ１７，１８，１９を通過することで、所定の形状およびサイズとなる。アパーチャ１７を通過したＲ光は、ミラー２０に入射される。また、アパーチャ１８を通過したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１に入射され、アパーチャ１９を通過したＢ光は、ダイクロイックプリズム２２に入射される。
【０００６】
ダイクロイックプリズム２１は、Ｇ光を反射するとともに、Ｒ光を透過させる。ダイクロイックプリズム２２は、Ｂ光を反射するとともに、Ｒ光およびＧ光を透過させる。
【０００７】
ミラー２０に入射したＲ光は、ミラー２０によって反射されて略９０度折り曲げられ、２つのダイクロイックプリズム２１、２２を透過し、ビームスプリッタ２３に向かう。また、ダイクロイックプリズム２１に入射したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１によって反射されて略９０度折り曲げられ、ダイクロイックプリズム２２を透過し、ビームスプリッタ２３に向かう。ダイクロイックプリズム２２に入射したＢ光は、ダイクロイックプリズム２２によって反射されて略９０度折り曲げられ、ビームスプリッタ２３に向かう。
【０００８】
こうして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、ミラー２０、ダイクロイックプリズム２１，２２によって光軸が整合され、ビームスプリッタ２３に入射される。なお、以下、ダイクロイックプリズム２２から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光をまとめて「投写光」と称することとする。
【０００９】
ビームスプリッタ２３は、投写光を所定の比率にて反射および透過する。ビームスプリッタ２３を透過した投写光は、光源ユニット１０から出射される。また、ビームスプリッタ２３によって反射された投写光は、モニタＰＤ（Photo Detector）２４に入射される。
【００１０】
同図（ｂ）は、投写光が投写面上で走査されることを示す図である。光源ユニット１０から出射された投写光は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー（図示せず）によって、投写面上に走査される。投写面上の投写光の走査は、左上から順に、有効画像領域を網羅するよう行われる。その際、有効画像領域よりもやや広く走査が行われる。続いて、モニタ走査領域の走査が行われる。モニタ走査領域の走査の後、左上に戻り、再び有効画像領域の走査が行われる。
【００１１】
なお、有効画像領域外の走査時における投写光は、便宜上、同図（ｂ）に示されているが、実際には光源ユニット１０と投写面との間に配される遮光窓（図示せず）により、投写面上に到達しないよう遮光される。
【００１２】
同図（ｃ）は、モニタ走査領域の走査時におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の駆動電流を示すタイミングチャートである。モニタ走査領域に対して投写光が走査される場合、図示の如く、レーザ光源１１，１２，１３は、それぞれ、重なり合わないタイミングでＲ光、Ｇ光、Ｂ光を出射する。この場合、投写面上のモニタ走査領域には、同図（ｂ）に示されるように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が個別に走査される区間が生じる。
【００１３】
こうすると、有効画像領域の走査に加えて、モニタ走査領域の走査時に、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が、それぞれ重なり合わないタイミングでモニタＰＤ２４に入射される。よって、モニタＰＤ２４で受光されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量が個別にモニタされることにより、レーザ光源１１，１２，１３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御される。
【００１４】
また、同図（ｄ）は、同図（ａ）の構成と比べて、ビームスプリッタ２３およびモニタＰＤ２４が除去され、替わりに、ビームスプリッタ２５，２６，２７と、モニタＰＤ２８，２９，３０が追加された構成例を示す図である。
【００１５】
アパーチャ１７，１８，１９から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、ビームスプリッタ２５，２６，２７に入射される。ビームスプリッタ２５，２６，２７は、それぞれ、入射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を所定の比率にて反射および透過する。ビームスプリッタ２５，２６，２７を透過したＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、ミラー２０、ダイクロイックプリズム２１、２２に入射される。ビームスプリッタ２５，２６，２７によって反射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、モニタＰＤ２８，２９，３０に入射される。
【００１６】
この場合も、モニタＰＤ２８，２９，３０で受光されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量が個別にモニタされることにより、レーザ光源１１，１２，１３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御される。
【特許文献１】特開２００６−３３０５８３号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、同図（ａ）ないし（ｃ）に示す構成例では、モニタ走査領域に対する走査が有効画像領域の僅かに外側に対して行われるような場合には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が遮光窓によって遮光されずに有効画像領域内に投写されるという問題が生じる。他方、かかる走査が有効画像領域から大きく離れて行われる場合には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が有効画像領域に投写されることはないものの、ＭＥＭＳミラーの走査角度が大きくなり、消費電力が増大するという問題が生じる。さらに、何れの場合も、有効画像領域の走査の後にＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量がモニタされるため、有効画像領域の走査中は光強度の制御が行われないという問題が生じる。
【００１８】
また、同図（ｄ）に示す構成例では、有効画像領域の走査中も光強度の制御が可能であるものの、部品点数が増大し、装置全体が複雑化するという問題が生じる。
【００１９】
本発明は、このような課題を解消するものであり、簡易な構成にて、レーザ光源から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量を有効画像領域の走査中にモニタ可能な画像投写装置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】
【００２０】
本発明に係る画像投写装置は、複数の光源と、前記各光源からの光を投写面上において走査させる光走査部と、前記各光源からの光を統合して前記光走査部に導く光学系と、統合された前記各光源からの光の一部を分割する分割素子と、前記分割素子により分割された分割光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力信号と映像信号に基づいて前記複数の光源を制御する制御回路とを備える。ここで、前記制御回路は、１画素区間において時分割で前記各光源から前記光を出射させるとともに前記各光源の発光区間における前記光検出器からの出力信号に基づいて前記各光源に対する発光強度の調整を行う。
【００２１】
本発明に係る画像投写装置によれば、１画素区間において時分割で前記各光源から前記光を出射されるため、有効画像領域の走査中も、光検出器からの出力信号をもとに各光源からの光の強度をモニタすることができる。よって、有効画像領域の走査中においても、適宜、各光源に対する光強度の調整を行うことができる。
【００２２】
なお、本発明に係る画像投写装置では、一つの分割素子と一つの光検出器にて各光源からの光の強度がモニタされるため、図７（ｄ）の構成例に比べ、部品点数の削減と構成の簡素化を図ることができる。
【００２３】
このように、本発明に係る画像投写装置によれば、簡易な構成にて、各光源から出射される光の光量を有効画像領域の走査中に適宜モニタすることができる。
【００２４】
本発明に係る画像投写装置において、前記制御回路は、前記１画素区間ごとに前記各光源の発光強度を調整する構成とされ得る。こうすると、一画素毎に発光強度が適正化されるため、投写画像の品質を高めることができる。
【００２５】
また、前記制御回路は、一つの前記光源の連続する複数の前記発光区間における前記光検出器からの前記出力信号に基づいて、当該光源の発光強度を調整する構成とされ得る。こうすると、一つの発光区間における出力信号に突発的に大きなノイズが生じても、発光強度の調整がこれに敏感に反応することがない。よって、安定した発光強度の調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のとおり、本発明によれば、簡易な構成にて、レーザ光源から出射されるレーザ光の光量を有効画像領域の走査中にモニタ可能な画像投写装置を提供することができる。
【００２７】
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】
【００２８】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。図１（ａ）はプロジェクタを上方から見た図であり、図１（ｂ）はプロジェクタを側方から見た図である。
【００３０】
図１を参照して、プロジェクタは、キャビネット１００と、キャビネット１００内に配された、光源ユニット２００、ＭＥＭＳミラー３００、反射ミラー４００を備えている。
【００３１】
光源ユニット２００は、赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２、青色レーザ部２０３の３つのレーザ部と、３つの集光レンズ２０４，２０５，２０６と、３つのアパーチャ２０７，２０８，２０９と、ミラー２１０と、２つのダイクロイックプリズム２１１，２１２と、ビームスプリッタ２１３と、モニタＰＤ２１４を備えている。
【００３２】
赤色レーザ部２０１からは赤色のレーザ光（以下、「Ｒ光」という）が出射される。また、緑色レーザ部２０２からは緑色のレーザ光（以下、「Ｇ光」という）が出射される。さらに、青色レーザ部２０３からは青色のレーザ光（以下、「Ｂ光」という）が出射される。
【００３３】
各レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、集光レンズ２０４，２０５，２０６で集光されて平行よりやや狭まった光となる。さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、アパーチャ２０７，２０８，２０９を通過することで、所定の形状およびサイズとなる。アパーチャ２０７を通過したＲ光は、ミラー２１０に入射される。また、アパーチャ２０８を通過したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１１に入射され、アパーチャ２０９を通過したＢ光は、ダイクロイックプリズム２１２に入射される。
【００３４】
ダイクロイックプリズム２１１は、Ｇ光を反射するとともに、Ｒ光を透過させる。ダイクロイックプリズム２１２は、Ｂ光を反射するとともに、Ｒ光およびＧ光を透過させる。
【００３５】
ミラー２１０に入射したＲ光は、ミラー２１０によって反射されて略９０度折り曲げられ、２つのダイクロイックプリズム２１１、２１２を透過し、ビームスプリッタ２１３に向かう。また、ダイクロイックプリズム２１１に入射したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１１によって反射されて略９０度折り曲げられ、ダイクロイックプリズム２１２を透過し、ビームスプリッタ２１３に向かう。ダイクロイックプリズム２１２に入射したＢ光は、ダイクロイックプリズム２１２によって反射されて略９０度折り曲げられ、ビームスプリッタ２１３に向かう。
【００３６】
こうして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、ミラー２１０、ダイクロイックプリズム２１１，２１２によって光軸が整合され、ビームスプリッタ２１３に入射される。なお、以下では、ビームスプリッタ２１３に入射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光をまとめて「投写光」と称することとする。
【００３７】
ビームスプリッタ２１３は、投写光を所定の比率にて反射および透過する。ビームスプリッタ２１３を透過した投写光は、光源ユニット２００から出射され、ＭＥＭＳミラー３００に入射される。また、ビームスプリッタ２１３によって反射された投写光は、モニタＰＤ２１４に入射される。モニタＰＤ２１４における投写光の検出については、追って図４を参照して説明する。
【００３８】
図２を参照して、ＭＥＭＳミラー３００の構成を説明する。ＭＥＭＳミラー３００は、走査ミラー３０１と、駆動基板３０２と、第１駆動コイル３０３と、第２駆動コイル３０４と、外枠３０５と、一対の第１磁石３０６と、一対の第２磁石３０７によって構成されている。
【００３９】
駆動基板３０２は、走査ミラー３０１を２軸方向に回動可能に保持するものであり、保持板３０２ａと、可動枠３０２ｂと、固定枠３０２ｃを備えている。
【００４０】
保持板３０２ａは、可動枠３０２ｂ内に配され、Ｘ軸方向（縦方向）に延びる一対の第１トーションバー３０２ｄによって可動枠３０２ｂと連結されている。保持板３０２ａには、走査ミラー３０１が配されており、また、走査ミラー３０１の外周に、ループ状に第１駆動コイル３０３が配されている。
【００４１】
可動枠３０２ｂは、固定枠３０２ｃ内に配され、Ｙ軸方向（横方向）に延びる一対の第２トーションバー３０２ｅによって固定枠３０２ｃと連結されている。可動枠３０２ｂには、枠に沿って、ループ状に第２駆動コイル３０４が配されている。
【００４２】
駆動基板３０２は、外枠３０５の開口３０５ａを覆うような状態で、外枠３０５に固定されている。これにより、保持板３０２ａおよび可動枠３０２ｂが開口３０５ａ内に配されることになる。
【００４３】
外枠３０５には、Ｙ軸方向において互いに対向する一対の第１磁石３０６が配されており、また、Ｘ軸方向において互いに対抗する一対の第２磁石３０７が配されている。第１磁石３０６は、永久磁石であり、第１トーションバー３０２ｄに直交する方向（Ｙ軸方向）に所定磁束密度の磁界を付与する。また、第２磁石３０７は、永久磁石であり、第２トーションバー３０２ｅに直交する方向（Ｘ軸方向）に所定磁束密度の磁界を付与する。
【００４４】
こうして、第１駆動コイル３０３に電流が印加されると、保持板３０２ａにローレンツ力による回転トルクが生じ、保持板３０２ａは、第１トーションバー３０２ｄの復元力に抗してＹ−Ｚ面内方向に回動する。また、第２駆動コイル３０４に電流信号が印加されると、可動枠３０２ｂにローレンツ力による回転トルクが生じ、可動枠３０２ｂは、第２トーションバー３０２ｅの復元力に抗してＸ−Ｚ面内方向に回動する。このように、保持板３０２ａおよび可動枠３０２ｂが回動することにより、走査ミラー３０１が２軸駆動される。
【００４５】
プロジェクタによる投写時、第１駆動コイル３０３には、保持板３０２ａに対する共振周波数（たとえば、２０ＫＨｚ）の交流電流信号（以下、「水平電流信号」という）が印加される。これにより、保持板３０２ａ、すなわち走査ミラー３０１は、共振による振幅でＹ−Ｚ面内方向（水平方向）に往復運動する。また、第２駆動コイル３０４には、所定周波数（たとえば、６０Ｈｚ）の交流電流信号（以下、「垂直電流信号」という）が印加される。これにより、可動枠３０２ｂ、すなわち走査ミラー３０１は、Ｘ−Ｚ面内方向（垂直方向）に往復運動する。
【００４６】
図１に戻り、ＭＥＭＳミラー３００の走査ミラー３０１に入射した投写光は、走査ミラー３０１の回動角度に応じた方向に反射される。このとき、ＭＥＭＳミラー３００は、図１（ｂ）に示すように、入射側の面が少し斜め上方を向くように傾けて配されており、また、光源ユニット２００も投写光が少し上向きに出射されるよう傾けられている。これにより、投写光は、走査ミラー３０１によって全体的に斜め上向きに折り返され、光源ユニット２００の上方に配された反射ミラー４００に入射される。
【００４７】
反射ミラー４００は、自由曲面ミラーであり、その反射面が、所定の自由曲面形状に形成されている。反射ミラー４００に入射した投写光は、反射ミラー４００の曲面形状に応じた方向に反射され、キャビネット１００に形成された出射窓１０１を通って、スクリーン面へ向かう。なお、反射ミラー４００は、スクリーン面上の投写画像に歪みが生じないよう曲面形状が設定される。
【００４８】
図３は、プロジェクタの駆動に係る回路構成を示すブロック図である。プロジェクタは、図１に示す各構成要素の他、Ｉ／Ｖ変換回路５０１と、変調信号生成回路５０２と、３つのレーザ駆動回路５０３，５０４，５０５と、ミラー駆動回路５０６と、ディスプレイ制御回路５０７を備えている。
【００４９】
Ｉ／Ｖ変換回路５０１は、モニタＰＤ２１４からの出力を電圧信号に変換し、変調信号生成回路５０２に出力する。
【００５０】
変調信号生成回路５０２は、映像信号およびＩ／Ｖ変換回路５０１の出力信号に基づいて、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を変調するための変調信号を生成し、生成した変調信号を、それぞれ、レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５に出力する。ここで、変調信号生成回路５０２は、変調信号として、赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２および青色レーザ部２０３の出射強度のレベル値をレーザ駆動回路５０３、５０４、５０５に出力する。
【００５１】
レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５は、それぞれ、入力されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号に応じた駆動電流を、各レーザ部２０１，２０２，２０３に供給する。これにより、レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が変調信号生成回路５０２にて設定されたレベル値に調整される。
【００５２】
ミラー駆動回路５０６は、上述した水平電流信号および垂直電流信号をＭＥＭＳミラー３００に供給する。ディスプレイ制御回路５０７は、ミラー駆動回路５０６による投写光のスクリーン面上におけるスキャン動作と、変調信号生成回路５０２の変調動作およびレーザ駆動回路５０３，５０４，５０５によるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の駆動とを同期させる等、画像投写に関する各種の処理を制御する。
【００５３】
上記の構成を備えることにより、プロジェクタによる投写時には、ＭＥＭＳミラー３００の走査ミラー３０１が２軸駆動され、光源ユニット２００から出射された投写光が、ＭＥＭＳミラー３００および反射ミラー４００を介して、スクリーン面上で２次元方向（水平方向と垂直方向）に走査される。これにより、映像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光による投写画像がスクリーン面に映し出される。
【００５４】
図４は、レーザ部２０１，２０２，２０３の駆動電流、出射タイミングおよび出射時間について説明するタイミングチャートである。なお、同図には便宜上、１画素区間に亘ってＲ光、Ｇ光、Ｂ光を出射させる従前の制御方式（従来例）が併せて記載されている。横軸は、各図において経過時間を表す。縦軸は、同図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）、（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）では赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２および青色レーザ部２０３の駆動電流であり、同図（ｃ）ではモニタＰＤ２１４の出力信号である。１画素区間とは、各色のレーザ光が、投写面上の１画素に対応する領域を水平方向に走査する期間のことである。
【００５５】
従来例では、同図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）で示されるように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が１画素区間に亘り発光されて、投写画像がスクリーン面上に映し出される。この場合、図１の構成では、モニタＰＤ２４にＲ光、Ｇ光、Ｂ光が同時に入射するため、各光の光量を個別にモニタすることができない。よって、この場合、投写画像がスクリーン面に映し出されている間は、赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２、青色レーザ部２０３に対するパワー制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）を行えない。
【００５６】
したがって、この場合には、たとえば上記特許文献２のように、モニタＰＤ２４が個別にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を受光できるよう、有効画像領域の後にモニタ走査領域が設けられ（図７（ｂ）参照）、モニタ走査領域の走査時に、時分割でＲ光、Ｇ光、Ｂ光が出射される。
【００５７】
しかしながら、この場合には、上記の如く、モニタ走査領域における走査が有効画像領域近傍で行われると、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が有効画像領域内に投写されるという問題が生じる。また、かかる走査が有効画像領域から大きく離れたところで行われる場合には、ＭＥＭＳミラーの走査角度が大きくなり、消費電力が増大するという問題が生じる。さらに、何れの場合も、有効画像領域の走査の後にＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量がモニタされるため、有効画像領域の走査中は光強度の制御が行われ得ないという問題が生じる。
【００５８】
図４（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）および（ｃ）は、本実施の形態の制御方式を示すタイミングチャートである。
【００５９】
本実施の形態では、同図（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）に示すように、１画素区間を３分割した各区間において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が出射される。ここで、対応する発光区間におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の駆動電流は、閾値電流を超える値について、各々同図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）の場合の駆動電流の３倍である。閾値電流については、追って図６を参照して説明する。
【００６０】
また、Ｒ光は１画素区間の前半３分の１の区間にて出射され、Ｇ光は１画素区間の中盤３分の１の区間にて出射され、Ｂ光は１画素区間の後半３分の１の区間にて出射される。さらに、各レーザ光の出射時間に合わせて、モニタＰＤ２１４は、１画素区間の３分の１の区間で受光量を検出できるよう設計される。
【００６１】
よって、同図（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）で示されるように各レーザ光が出射されれば、同図（ｃ）に示されるように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、モニタＰＤ２１４に時分割で入射される。このため、モニタＰＤ２１４は、順次入射するＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対して、個別に出力信号を出力することができる。したがって、画像投写時においても、かかる出力信号に基づいて、各レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御され得る。
【００６２】
次に、図５を参照して、モニタＰＤ２１４の出力信号に基づくＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度の制御方法をさらに詳細に説明する。なお、同図において、Ｒｋ、Ｇｋ、Ｂｋは、それぞれ、画素区間（ｋ）においてＲ光、Ｇ光、Ｂ光を受光したときのモニタＰＤ２１４からの出力信号である。上記のとおりモニタＰＤ２１４の出力信号は、各画素区間において、赤色、緑色、青色の順に出力される。
【００６３】
画素区間（ｎ）においてＲｎ、Ｇｎ、Ｂｎの出力信号が出力されると、変調信号生成回路５０２（図３参照）は、Ｒｎ、Ｇｎ、ＢｎをそれぞれＩ／Ｖ変換した電圧値を、画素区間（ｎ）の本来あるべき基準電圧値と比較し、その比較結果と映像信号に基づいて、次の画素区間（ｎ＋１）におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を設定する。
【００６４】
変調信号生成回路５０２は、こうして設定したＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を、画素区間（ｎ＋１）のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力タイミングに同期させて、それぞれ、レーザ駆動回路５０３、５０４、５０５に出力する。これにより、レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５が駆動され、画素区間（ｎ＋１）において各レーザ部２０１，２０２，２０３からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射される。
【００６５】
こうして、画素区間（ｎ＋１）においてＲ光、Ｇ光、Ｂ光が出射されると、画素区間（ｎ）のときと同様、変調信号生成回路５０２は、各色光の発光によりモニタＰＤ２１４から出力される出力信号Ｒｎ＋１、Ｇｎ＋１、Ｂｎ＋１をそれぞれＩ／Ｖ変換した電圧値を参照し、これら電圧値を、画素区間（ｎ＋１）の本来あるべき基準電圧値と比較する。そして、その比較結果と映像信号に基づいて、次の画素区間（ｎ＋２）におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を設定する。
【００６６】
変調信号生成回路５０２は、こうして設定したＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を、画素区間（ｎ＋２）のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力タイミングに同期させて、それぞれ、レーザ駆動回路５０３、５０４、５０５に出力する。これにより、レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５が駆動され、画素区間（ｎ＋２）において各レーザ部２０１，２０２，２０３からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射される。
【００６７】
変調信号生成回路５０２は、以降の画素区間（ｎ＋３）、…についても同様の処理を繰り返す。これにより、順次、１画素区間で、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御される。
【００６８】
なお、ここでは、画素区間（ｎ）でモニタＰＤ２１４から出力されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力信号に基づいて、次の画素区間（ｎ＋１）における各色光の変調信号を設定するようにしたが、かかる変調信号の設定に要する処理時間との関係から、次の画素区間（ｎ＋１）における各色光の変調信号の設定がその発光タイミングに間に合わない場合も想定され得る。この場合、画素区間（ｎ）でモニタＰＤ２１４から出力されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力信号に基づいて、画素区間（ｎ＋２）以降の画素区間における各色光の変調信号を設定するようにしても良い。これにより、１画素区間で各色光の変調信号が制御されないものの、従来例のように１画面毎に各色光の変調信号が制御される場合に比べると、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号が制御される頻度が高められ得る。
【００６９】
また、連続する複数の画素区間の出力信号をもとに、各レーザ光の変調信号を制御するようにしても良い。たとえば、画素区間（ｎ）〜（ｎ＋２）における出力信号に基づいて、画素区間（ｎ＋３）において各レーザ部からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が出射されるようにしても良い。具体的には、各画素区間におけるモニタＰＤ２１４からの各色光の出力信号の電圧値を順次サンプルホールドし、画素区間（ｎ）〜（ｎ＋２）における電圧値を加算した加算値と、これら画素区間における各色光の基準電圧値の加算値とに基づいて、画素区間（ｎ＋３）における各色光の変調信号を設定する。このように、複数画素区間におけるモニタＰＤ２１４からの出力信号が用いられるようにすると、モニタＰＤ２１４の出力信号に大きな変動（ノイズ、等）が生じたような場合、光強度制御がこれに敏感に応答するのを抑制でき、光制御の安定化を図ることができる。
【００７０】
以上のとおり、本実施の形態によれば、各レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量を画像表示中（有効画像領域の走査中）にモニタすることができ、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度制御（ＡＰＣ）を、画像表示中に行うことができる。よって、一画面分の投写画像中に明るさのムラや明るさの低下した領域が発生するのを抑制でき、高品位の画像を提供することができる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、図４を参照して分かるとおり、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が短い区間で発光されるため、従来例のように１画素区間に亘って連続的に発光される場合に比べ、滲みのないクリアな画像を表示することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、レーザ光を走査させて画像を表示するため、投写画像にスペックルが発生し得る。特に、緑色レーザ部２０２としてＳＨＧ（Second Harmonic Generation）レーザが用いられる場合には、Ｇ光のコヒーレンス長が長くなるため、Ｒ光、Ｂ光に比べてＧ光においてスペックルが発生し易い。さらに、Ｇ光は、Ｒ光およびＧ光よりも視覚的にスペックルが目立つ性質を有する。しかしながら、本実施の形態では、各レーザ部の出射時間が従来例に比べ数段短くなるため、投写画像上におけるスペックルが軽減される。よって、本実施の形態では、従来例に比べ、スペックル抑制による投写画像の高品位化を図ることができる。
【００７３】
さらに、本実施の形態によれば、以下のように、各レーザ部２０１，２０２，２０３の消費電力を抑制できるとの効果を奏することもできる。
【００７４】
図６は、レーザ光源の駆動電流と光強度の関係を模式的に示す図である。横軸はレーザ光源の駆動電流を表し、縦軸はレーザ光源から出射されるレーザ光の光強度を表す。レーザ光源の駆動電流が閾値電流Ｉshを超えるまでは、出射レーザ光の光強度はほとんど上昇せず、レーザ光源の駆動電流が閾値電流Ｉshを超えると、出射レーザ光の光強度は上昇し始める。
【００７５】
図示の如く、レーザ光の光強度がＰ０からＰ０の３倍であるＰ１まで上昇するためには、レーザ光源の駆動電流がＩ０からＩ１まで上昇すれば良く、Ｉ０の３倍の駆動電流は要しない。本実施の形態の場合、図４に示す如く、各レーザ部から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度は、閾値電流Ｉshを超える値について、従来例の３倍であるが、出射時間は３分の１であることから、従来例と比べて、１画素区間の発光に要する各レーザ部２０１，２０２，２０３の総駆動電流量が抑制される。結果、画像投写時における各レーザ部２０１、２０２、２０３の消費電力を抑制することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図
【図２】実施形態に係るＭＥＭＳミラーの構成を示す図
【図３】実施の形態に係るプロジェクタの駆動に係る回路構成を示すブロック図
【図４】実施の形態に係る各レーザ部の駆動電流およびモニタＰＤ２１４の出力信号を示す図
【図５】実施の形態に係る各レーザ光の光強度が制御されることを示す図
【図６】レーザ光源の駆動電流と光強度の関係を模式的に示す図
【図７】各レーザ光の光強度が制御されることを示す図
【符号の説明】
【００７８】
２０１ 赤色レーザ部（光源）
２０２ 緑色レーザ部（光源）
２０３ 青色レーザ部（光源）
２１０ ミラー（光学系）
２１１ ダイクロイックプリズム（光学系）
２１２ ダイクロイックプリズム（光学系）
２１３ ビームスプリッタ（分割素子）
２１４ モニタＰＤ（光検出器）
３００ ＭＥＭＳミラー（光走査部）
５０２ 変調信号生成回路（制御回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投写装置に関し、特に、光を投写面上で走査することによって画像を投写する、いわゆる走査方式の画像投写装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリーン上に画像を投写する投写装置（プロジェクタ）として、レーザ光を走査させるタイプのプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。このプロジェクタでは、一般に、赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を発する光源が配され、これらレーザ光を可動型のミラーを用いて投写面上で走査させることによりカラー画像が投写される。
【０００３】
このようなプロジェクタでは、投写画像のホワイトバランスが適正に設定されるように、レーザ光源から出射される赤色、緑色、青色の光強度が制御される必要がある。かかる光強度の制御は、赤色、緑色、青色のレーザ光源から出射された光量がモニタされることにより行われ得る（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
図７（ａ）ないし（ｃ）は、このようにレーザ光源の光強度が制御される際の構成例を示す図である。
【０００５】
レーザ光源１１，１２，１３から出射された赤色、緑色、青色のレーザ光（以下、それぞれ「Ｒ光」、「Ｇ光」、「Ｂ光」という）は、それぞれ、集光レンズ１４，１５，１６で集光されて平行よりやや狭まった光となる。さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、アパーチャ１７，１８，１９を通過することで、所定の形状およびサイズとなる。アパーチャ１７を通過したＲ光は、ミラー２０に入射される。また、アパーチャ１８を通過したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１に入射され、アパーチャ１９を通過したＢ光は、ダイクロイックプリズム２２に入射される。
【０００６】
ダイクロイックプリズム２１は、Ｇ光を反射するとともに、Ｒ光を透過させる。ダイクロイックプリズム２２は、Ｂ光を反射するとともに、Ｒ光およびＧ光を透過させる。
【０００７】
ミラー２０に入射したＲ光は、ミラー２０によって反射されて略９０度折り曲げられ、２つのダイクロイックプリズム２１、２２を透過し、ビームスプリッタ２３に向かう。また、ダイクロイックプリズム２１に入射したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１によって反射されて略９０度折り曲げられ、ダイクロイックプリズム２２を透過し、ビームスプリッタ２３に向かう。ダイクロイックプリズム２２に入射したＢ光は、ダイクロイックプリズム２２によって反射されて略９０度折り曲げられ、ビームスプリッタ２３に向かう。
【０００８】
こうして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、ミラー２０、ダイクロイックプリズム２１，２２によって光軸が整合され、ビームスプリッタ２３に入射される。なお、以下、ダイクロイックプリズム２２から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光をまとめて「投写光」と称することとする。
【０００９】
ビームスプリッタ２３は、投写光を所定の比率にて反射および透過する。ビームスプリッタ２３を透過した投写光は、光源ユニット１０から出射される。また、ビームスプリッタ２３によって反射された投写光は、モニタＰＤ（Photo Detector）２４に入射される。
【００１０】
同図（ｂ）は、投写光が投写面上で走査されることを示す図である。光源ユニット１０から出射された投写光は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー（図示せず）によって、投写面上に走査される。投写面上の投写光の走査は、左上から順に、有効画像領域を網羅するよう行われる。その際、有効画像領域よりもやや広く走査が行われる。続いて、モニタ走査領域の走査が行われる。モニタ走査領域の走査の後、左上に戻り、再び有効画像領域の走査が行われる。
【００１１】
なお、有効画像領域外の走査時における投写光は、便宜上、同図（ｂ）に示されているが、実際には光源ユニット１０と投写面との間に配される遮光窓（図示せず）により、投写面上に到達しないよう遮光される。
【００１２】
同図（ｃ）は、モニタ走査領域の走査時におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の駆動電流を示すタイミングチャートである。モニタ走査領域に対して投写光が走査される場合、図示の如く、レーザ光源１１，１２，１３は、それぞれ、重なり合わないタイミングでＲ光、Ｇ光、Ｂ光を出射する。この場合、投写面上のモニタ走査領域には、同図（ｂ）に示されるように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が個別に走査される区間が生じる。
【００１３】
こうすると、有効画像領域の走査に加えて、モニタ走査領域の走査時に、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が、それぞれ重なり合わないタイミングでモニタＰＤ２４に入射される。よって、モニタＰＤ２４で受光されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量が個別にモニタされることにより、レーザ光源１１，１２，１３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御される。
【００１４】
また、同図（ｄ）は、同図（ａ）の構成と比べて、ビームスプリッタ２３およびモニタＰＤ２４が除去され、替わりに、ビームスプリッタ２５，２６，２７と、モニタＰＤ２８，２９，３０が追加された構成例を示す図である。
【００１５】
アパーチャ１７，１８，１９から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、ビームスプリッタ２５，２６，２７に入射される。ビームスプリッタ２５，２６，２７は、それぞれ、入射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を所定の比率にて反射および透過する。ビームスプリッタ２５，２６，２７を透過したＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、ミラー２０、ダイクロイックプリズム２１、２２に入射される。ビームスプリッタ２５，２６，２７によって反射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、モニタＰＤ２８，２９，３０に入射される。
【００１６】
この場合も、モニタＰＤ２８，２９，３０で受光されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量が個別にモニタされることにより、レーザ光源１１，１２，１３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御される。
【特許文献１】特開２００６−３３０５８３号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、同図（ａ）ないし（ｃ）に示す構成例では、モニタ走査領域に対する走査が有効画像領域の僅かに外側に対して行われるような場合には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が遮光窓によって遮光されずに有効画像領域内に投写されるという問題が生じる。他方、かかる走査が有効画像領域から大きく離れて行われる場合には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が有効画像領域に投写されることはないものの、ＭＥＭＳミラーの走査角度が大きくなり、消費電力が増大するという問題が生じる。さらに、何れの場合も、有効画像領域の走査の後にＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量がモニタされるため、有効画像領域の走査中は光強度の制御が行われないという問題が生じる。
【００１８】
また、同図（ｄ）に示す構成例では、有効画像領域の走査中も光強度の制御が可能であるものの、部品点数が増大し、装置全体が複雑化するという問題が生じる。
【００１９】
本発明は、このような課題を解消するものであり、簡易な構成にて、レーザ光源から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量を有効画像領域の走査中にモニタ可能な画像投写装置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】
【００２０】
本発明に係る画像投写装置は、複数の光源と、前記各光源からの光を投写面上において走査させる光走査部と、前記各光源からの光を統合して前記光走査部に導く光学系と、統合された前記各光源からの光の一部を分割する分割素子と、前記分割素子により分割された分割光を受光する光検出器と、前記光検出器からの出力信号と映像信号に基づいて前記複数の光源を制御する制御回路とを備える。ここで、前記制御回路は、１画素区間において時分割で前記各光源から前記光を出射させるとともに前記各光源の発光区間における前記光検出器からの出力信号に基づいて前記各光源に対する発光強度の調整を行う。
【００２１】
本発明に係る画像投写装置によれば、１画素区間において時分割で前記各光源から前記光を出射されるため、有効画像領域の走査中も、光検出器からの出力信号をもとに各光源からの光の強度をモニタすることができる。よって、有効画像領域の走査中においても、適宜、各光源に対する光強度の調整を行うことができる。
【００２２】
なお、本発明に係る画像投写装置では、一つの分割素子と一つの光検出器にて各光源からの光の強度がモニタされるため、図７（ｄ）の構成例に比べ、部品点数の削減と構成の簡素化を図ることができる。
【００２３】
このように、本発明に係る画像投写装置によれば、簡易な構成にて、各光源から出射される光の光量を有効画像領域の走査中に適宜モニタすることができる。
【００２４】
本発明に係る画像投写装置において、前記制御回路は、前記１画素区間ごとに前記各光源の発光強度を調整する構成とされ得る。こうすると、一画素毎に発光強度が適正化されるため、投写画像の品質を高めることができる。
【００２５】
また、前記制御回路は、一つの前記光源の連続する複数の前記発光区間における前記光検出器からの前記出力信号に基づいて、当該光源の発光強度を調整する構成とされ得る。こうすると、一つの発光区間における出力信号に突発的に大きなノイズが生じても、発光強度の調整がこれに敏感に反応することがない。よって、安定した発光強度の調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のとおり、本発明によれば、簡易な構成にて、レーザ光源から出射されるレーザ光の光量を有効画像領域の走査中にモニタ可能な画像投写装置を提供することができる。
【００２７】
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】
【００２８】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。図１（ａ）はプロジェクタを上方から見た図であり、図１（ｂ）はプロジェクタを側方から見た図である。
【００３０】
図１を参照して、プロジェクタは、キャビネット１００と、キャビネット１００内に配された、光源ユニット２００、ＭＥＭＳミラー３００、反射ミラー４００を備えている。
【００３１】
光源ユニット２００は、赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２、青色レーザ部２０３の３つのレーザ部と、３つの集光レンズ２０４，２０５，２０６と、３つのアパーチャ２０７，２０８，２０９と、ミラー２１０と、２つのダイクロイックプリズム２１１，２１２と、ビームスプリッタ２１３と、モニタＰＤ２１４を備えている。
【００３２】
赤色レーザ部２０１からは赤色のレーザ光（以下、「Ｒ光」という）が出射される。また、緑色レーザ部２０２からは緑色のレーザ光（以下、「Ｇ光」という）が出射される。さらに、青色レーザ部２０３からは青色のレーザ光（以下、「Ｂ光」という）が出射される。
【００３３】
各レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、集光レンズ２０４，２０５，２０６で集光されて平行よりやや狭まった光となる。さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、それぞれ、アパーチャ２０７，２０８，２０９を通過することで、所定の形状およびサイズとなる。アパーチャ２０７を通過したＲ光は、ミラー２１０に入射される。また、アパーチャ２０８を通過したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１１に入射され、アパーチャ２０９を通過したＢ光は、ダイクロイックプリズム２１２に入射される。
【００３４】
ダイクロイックプリズム２１１は、Ｇ光を反射するとともに、Ｒ光を透過させる。ダイクロイックプリズム２１２は、Ｂ光を反射するとともに、Ｒ光およびＧ光を透過させる。
【００３５】
ミラー２１０に入射したＲ光は、ミラー２１０によって反射されて略９０度折り曲げられ、２つのダイクロイックプリズム２１１、２１２を透過し、ビームスプリッタ２１３に向かう。また、ダイクロイックプリズム２１１に入射したＧ光は、ダイクロイックプリズム２１１によって反射されて略９０度折り曲げられ、ダイクロイックプリズム２１２を透過し、ビームスプリッタ２１３に向かう。ダイクロイックプリズム２１２に入射したＢ光は、ダイクロイックプリズム２１２によって反射されて略９０度折り曲げられ、ビームスプリッタ２１３に向かう。
【００３６】
こうして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、ミラー２１０、ダイクロイックプリズム２１１，２１２によって光軸が整合され、ビームスプリッタ２１３に入射される。なお、以下では、ビームスプリッタ２１３に入射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光をまとめて「投写光」と称することとする。
【００３７】
ビームスプリッタ２１３は、投写光を所定の比率にて反射および透過する。ビームスプリッタ２１３を透過した投写光は、光源ユニット２００から出射され、ＭＥＭＳミラー３００に入射される。また、ビームスプリッタ２１３によって反射された投写光は、モニタＰＤ２１４に入射される。モニタＰＤ２１４における投写光の検出については、追って図４を参照して説明する。
【００３８】
図２を参照して、ＭＥＭＳミラー３００の構成を説明する。ＭＥＭＳミラー３００は、走査ミラー３０１と、駆動基板３０２と、第１駆動コイル３０３と、第２駆動コイル３０４と、外枠３０５と、一対の第１磁石３０６と、一対の第２磁石３０７によって構成されている。
【００３９】
駆動基板３０２は、走査ミラー３０１を２軸方向に回動可能に保持するものであり、保持板３０２ａと、可動枠３０２ｂと、固定枠３０２ｃを備えている。
【００４０】
保持板３０２ａは、可動枠３０２ｂ内に配され、Ｘ軸方向（縦方向）に延びる一対の第１トーションバー３０２ｄによって可動枠３０２ｂと連結されている。保持板３０２ａには、走査ミラー３０１が配されており、また、走査ミラー３０１の外周に、ループ状に第１駆動コイル３０３が配されている。
【００４１】
可動枠３０２ｂは、固定枠３０２ｃ内に配され、Ｙ軸方向（横方向）に延びる一対の第２トーションバー３０２ｅによって固定枠３０２ｃと連結されている。可動枠３０２ｂには、枠に沿って、ループ状に第２駆動コイル３０４が配されている。
【００４２】
駆動基板３０２は、外枠３０５の開口３０５ａを覆うような状態で、外枠３０５に固定されている。これにより、保持板３０２ａおよび可動枠３０２ｂが開口３０５ａ内に配されることになる。
【００４３】
外枠３０５には、Ｙ軸方向において互いに対向する一対の第１磁石３０６が配されており、また、Ｘ軸方向において互いに対抗する一対の第２磁石３０７が配されている。第１磁石３０６は、永久磁石であり、第１トーションバー３０２ｄに直交する方向（Ｙ軸方向）に所定磁束密度の磁界を付与する。また、第２磁石３０７は、永久磁石であり、第２トーションバー３０２ｅに直交する方向（Ｘ軸方向）に所定磁束密度の磁界を付与する。
【００４４】
こうして、第１駆動コイル３０３に電流が印加されると、保持板３０２ａにローレンツ力による回転トルクが生じ、保持板３０２ａは、第１トーションバー３０２ｄの復元力に抗してＹ−Ｚ面内方向に回動する。また、第２駆動コイル３０４に電流信号が印加されると、可動枠３０２ｂにローレンツ力による回転トルクが生じ、可動枠３０２ｂは、第２トーションバー３０２ｅの復元力に抗してＸ−Ｚ面内方向に回動する。このように、保持板３０２ａおよび可動枠３０２ｂが回動することにより、走査ミラー３０１が２軸駆動される。
【００４５】
プロジェクタによる投写時、第１駆動コイル３０３には、保持板３０２ａに対する共振周波数（たとえば、２０ＫＨｚ）の交流電流信号（以下、「水平電流信号」という）が印加される。これにより、保持板３０２ａ、すなわち走査ミラー３０１は、共振による振幅でＹ−Ｚ面内方向（水平方向）に往復運動する。また、第２駆動コイル３０４には、所定周波数（たとえば、６０Ｈｚ）の交流電流信号（以下、「垂直電流信号」という）が印加される。これにより、可動枠３０２ｂ、すなわち走査ミラー３０１は、Ｘ−Ｚ面内方向（垂直方向）に往復運動する。
【００４６】
図１に戻り、ＭＥＭＳミラー３００の走査ミラー３０１に入射した投写光は、走査ミラー３０１の回動角度に応じた方向に反射される。このとき、ＭＥＭＳミラー３００は、図１（ｂ）に示すように、入射側の面が少し斜め上方を向くように傾けて配されており、また、光源ユニット２００も投写光が少し上向きに出射されるよう傾けられている。これにより、投写光は、走査ミラー３０１によって全体的に斜め上向きに折り返され、光源ユニット２００の上方に配された反射ミラー４００に入射される。
【００４７】
反射ミラー４００は、自由曲面ミラーであり、その反射面が、所定の自由曲面形状に形成されている。反射ミラー４００に入射した投写光は、反射ミラー４００の曲面形状に応じた方向に反射され、キャビネット１００に形成された出射窓１０１を通って、スクリーン面へ向かう。なお、反射ミラー４００は、スクリーン面上の投写画像に歪みが生じないよう曲面形状が設定される。
【００４８】
図３は、プロジェクタの駆動に係る回路構成を示すブロック図である。プロジェクタは、図１に示す各構成要素の他、Ｉ／Ｖ変換回路５０１と、変調信号生成回路５０２と、３つのレーザ駆動回路５０３，５０４，５０５と、ミラー駆動回路５０６と、ディスプレイ制御回路５０７を備えている。
【００４９】
Ｉ／Ｖ変換回路５０１は、モニタＰＤ２１４からの出力を電圧信号に変換し、変調信号生成回路５０２に出力する。
【００５０】
変調信号生成回路５０２は、映像信号およびＩ／Ｖ変換回路５０１の出力信号に基づいて、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を変調するための変調信号を生成し、生成した変調信号を、それぞれ、レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５に出力する。ここで、変調信号生成回路５０２は、変調信号として、赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２および青色レーザ部２０３の出射強度のレベル値をレーザ駆動回路５０３、５０４、５０５に出力する。
【００５１】
レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５は、それぞれ、入力されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号に応じた駆動電流を、各レーザ部２０１，２０２，２０３に供給する。これにより、レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が変調信号生成回路５０２にて設定されたレベル値に調整される。
【００５２】
ミラー駆動回路５０６は、上述した水平電流信号および垂直電流信号をＭＥＭＳミラー３００に供給する。ディスプレイ制御回路５０７は、ミラー駆動回路５０６による投写光のスクリーン面上におけるスキャン動作と、変調信号生成回路５０２の変調動作およびレーザ駆動回路５０３，５０４，５０５によるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の駆動とを同期させる等、画像投写に関する各種の処理を制御する。
【００５３】
上記の構成を備えることにより、プロジェクタによる投写時には、ＭＥＭＳミラー３００の走査ミラー３０１が２軸駆動され、光源ユニット２００から出射された投写光が、ＭＥＭＳミラー３００および反射ミラー４００を介して、スクリーン面上で２次元方向（水平方向と垂直方向）に走査される。これにより、映像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光による投写画像がスクリーン面に映し出される。
【００５４】
図４は、レーザ部２０１，２０２，２０３の駆動電流、出射タイミングおよび出射時間について説明するタイミングチャートである。なお、同図には便宜上、１画素区間に亘ってＲ光、Ｇ光、Ｂ光を出射させる従前の制御方式（従来例）が併せて記載されている。横軸は、各図において経過時間を表す。縦軸は、同図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）、（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）では赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２および青色レーザ部２０３の駆動電流であり、同図（ｃ）ではモニタＰＤ２１４の出力信号である。１画素区間とは、各色のレーザ光が、投写面上の１画素に対応する領域を水平方向に走査する期間のことである。
【００５５】
従来例では、同図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）で示されるように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が１画素区間に亘り発光されて、投写画像がスクリーン面上に映し出される。この場合、図１の構成では、モニタＰＤ２４にＲ光、Ｇ光、Ｂ光が同時に入射するため、各光の光量を個別にモニタすることができない。よって、この場合、投写画像がスクリーン面に映し出されている間は、赤色レーザ部２０１、緑色レーザ部２０２、青色レーザ部２０３に対するパワー制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）を行えない。
【００５６】
したがって、この場合には、たとえば上記特許文献２のように、モニタＰＤ２４が個別にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を受光できるよう、有効画像領域の後にモニタ走査領域が設けられ（図７（ｂ）参照）、モニタ走査領域の走査時に、時分割でＲ光、Ｇ光、Ｂ光が出射される。
【００５７】
しかしながら、この場合には、上記の如く、モニタ走査領域における走査が有効画像領域近傍で行われると、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が有効画像領域内に投写されるという問題が生じる。また、かかる走査が有効画像領域から大きく離れたところで行われる場合には、ＭＥＭＳミラーの走査角度が大きくなり、消費電力が増大するという問題が生じる。さらに、何れの場合も、有効画像領域の走査の後にＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量がモニタされるため、有効画像領域の走査中は光強度の制御が行われ得ないという問題が生じる。
【００５８】
図４（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）および（ｃ）は、本実施の形態の制御方式を示すタイミングチャートである。
【００５９】
本実施の形態では、同図（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）に示すように、１画素区間を３分割した各区間において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が出射される。ここで、対応する発光区間におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の駆動電流は、閾値電流を超える値について、各々同図（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）の場合の駆動電流の３倍である。閾値電流については、追って図６を参照して説明する。
【００６０】
また、Ｒ光は１画素区間の前半３分の１の区間にて出射され、Ｇ光は１画素区間の中盤３分の１の区間にて出射され、Ｂ光は１画素区間の後半３分の１の区間にて出射される。さらに、各レーザ光の出射時間に合わせて、モニタＰＤ２１４は、１画素区間の３分の１の区間で受光量を検出できるよう設計される。
【００６１】
よって、同図（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）で示されるように各レーザ光が出射されれば、同図（ｃ）に示されるように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、モニタＰＤ２１４に時分割で入射される。このため、モニタＰＤ２１４は、順次入射するＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対して、個別に出力信号を出力することができる。したがって、画像投写時においても、かかる出力信号に基づいて、各レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御され得る。
【００６２】
次に、図５を参照して、モニタＰＤ２１４の出力信号に基づくＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度の制御方法をさらに詳細に説明する。なお、同図において、Ｒｋ、Ｇｋ、Ｂｋは、それぞれ、画素区間（ｋ）においてＲ光、Ｇ光、Ｂ光を受光したときのモニタＰＤ２１４からの出力信号である。上記のとおりモニタＰＤ２１４の出力信号は、各画素区間において、赤色、緑色、青色の順に出力される。
【００６３】
画素区間（ｎ）においてＲｎ、Ｇｎ、Ｂｎの出力信号が出力されると、変調信号生成回路５０２（図３参照）は、Ｒｎ、Ｇｎ、ＢｎをそれぞれＩ／Ｖ変換した電圧値を、画素区間（ｎ）の本来あるべき基準電圧値と比較し、その比較結果と映像信号に基づいて、次の画素区間（ｎ＋１）におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を設定する。
【００６４】
変調信号生成回路５０２は、こうして設定したＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を、画素区間（ｎ＋１）のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力タイミングに同期させて、それぞれ、レーザ駆動回路５０３、５０４、５０５に出力する。これにより、レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５が駆動され、画素区間（ｎ＋１）において各レーザ部２０１，２０２，２０３からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射される。
【００６５】
こうして、画素区間（ｎ＋１）においてＲ光、Ｇ光、Ｂ光が出射されると、画素区間（ｎ）のときと同様、変調信号生成回路５０２は、各色光の発光によりモニタＰＤ２１４から出力される出力信号Ｒｎ＋１、Ｇｎ＋１、Ｂｎ＋１をそれぞれＩ／Ｖ変換した電圧値を参照し、これら電圧値を、画素区間（ｎ＋１）の本来あるべき基準電圧値と比較する。そして、その比較結果と映像信号に基づいて、次の画素区間（ｎ＋２）におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を設定する。
【００６６】
変調信号生成回路５０２は、こうして設定したＲ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号（出射強度のレベル値）を、画素区間（ｎ＋２）のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力タイミングに同期させて、それぞれ、レーザ駆動回路５０３、５０４、５０５に出力する。これにより、レーザ駆動回路５０３，５０４，５０５が駆動され、画素区間（ｎ＋２）において各レーザ部２０１，２０２，２０３からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が時分割で出射される。
【００６７】
変調信号生成回路５０２は、以降の画素区間（ｎ＋３）、…についても同様の処理を繰り返す。これにより、順次、１画素区間で、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度が制御される。
【００６８】
なお、ここでは、画素区間（ｎ）でモニタＰＤ２１４から出力されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力信号に基づいて、次の画素区間（ｎ＋１）における各色光の変調信号を設定するようにしたが、かかる変調信号の設定に要する処理時間との関係から、次の画素区間（ｎ＋１）における各色光の変調信号の設定がその発光タイミングに間に合わない場合も想定され得る。この場合、画素区間（ｎ）でモニタＰＤ２１４から出力されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の出力信号に基づいて、画素区間（ｎ＋２）以降の画素区間における各色光の変調信号を設定するようにしても良い。これにより、１画素区間で各色光の変調信号が制御されないものの、従来例のように１画面毎に各色光の変調信号が制御される場合に比べると、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の変調信号が制御される頻度が高められ得る。
【００６９】
また、連続する複数の画素区間の出力信号をもとに、各レーザ光の変調信号を制御するようにしても良い。たとえば、画素区間（ｎ）〜（ｎ＋２）における出力信号に基づいて、画素区間（ｎ＋３）において各レーザ部からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が出射されるようにしても良い。具体的には、各画素区間におけるモニタＰＤ２１４からの各色光の出力信号の電圧値を順次サンプルホールドし、画素区間（ｎ）〜（ｎ＋２）における電圧値を加算した加算値と、これら画素区間における各色光の基準電圧値の加算値とに基づいて、画素区間（ｎ＋３）における各色光の変調信号を設定する。このように、複数画素区間におけるモニタＰＤ２１４からの出力信号が用いられるようにすると、モニタＰＤ２１４の出力信号に大きな変動（ノイズ、等）が生じたような場合、光強度制御がこれに敏感に応答するのを抑制でき、光制御の安定化を図ることができる。
【００７０】
以上のとおり、本実施の形態によれば、各レーザ部２０１，２０２，２０３から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光量を画像表示中（有効画像領域の走査中）にモニタすることができ、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度制御（ＡＰＣ）を、画像表示中に行うことができる。よって、一画面分の投写画像中に明るさのムラや明るさの低下した領域が発生するのを抑制でき、高品位の画像を提供することができる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、図４を参照して分かるとおり、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光が短い区間で発光されるため、従来例のように１画素区間に亘って連続的に発光される場合に比べ、滲みのないクリアな画像を表示することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、レーザ光を走査させて画像を表示するため、投写画像にスペックルが発生し得る。特に、緑色レーザ部２０２としてＳＨＧ（Second Harmonic Generation）レーザが用いられる場合には、Ｇ光のコヒーレンス長が長くなるため、Ｒ光、Ｂ光に比べてＧ光においてスペックルが発生し易い。さらに、Ｇ光は、Ｒ光およびＧ光よりも視覚的にスペックルが目立つ性質を有する。しかしながら、本実施の形態では、各レーザ部の出射時間が従来例に比べ数段短くなるため、投写画像上におけるスペックルが軽減される。よって、本実施の形態では、従来例に比べ、スペックル抑制による投写画像の高品位化を図ることができる。
【００７３】
さらに、本実施の形態によれば、以下のように、各レーザ部２０１，２０２，２０３の消費電力を抑制できるとの効果を奏することもできる。
【００７４】
図６は、レーザ光源の駆動電流と光強度の関係を模式的に示す図である。横軸はレーザ光源の駆動電流を表し、縦軸はレーザ光源から出射されるレーザ光の光強度を表す。レーザ光源の駆動電流が閾値電流Ｉshを超えるまでは、出射レーザ光の光強度はほとんど上昇せず、レーザ光源の駆動電流が閾値電流Ｉshを超えると、出射レーザ光の光強度は上昇し始める。
【００７５】
図示の如く、レーザ光の光強度がＰ０からＰ０の３倍であるＰ１まで上昇するためには、レーザ光源の駆動電流がＩ０からＩ１まで上昇すれば良く、Ｉ０の３倍の駆動電流は要しない。本実施の形態の場合、図４に示す如く、各レーザ部から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の光強度は、閾値電流Ｉshを超える値について、従来例の３倍であるが、出射時間は３分の１であることから、従来例と比べて、１画素区間の発光に要する各レーザ部２０１，２０２，２０３の総駆動電流量が抑制される。結果、画像投写時における各レーザ部２０１、２０２、２０３の消費電力を抑制することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図
【図２】実施形態に係るＭＥＭＳミラーの構成を示す図
【図３】実施の形態に係るプロジェクタの駆動に係る回路構成を示すブロック図
【図４】実施の形態に係る各レーザ部の駆動電流およびモニタＰＤ２１４の出力信号を示す図
【図５】実施の形態に係る各レーザ光の光強度が制御されることを示す図
【図６】レーザ光源の駆動電流と光強度の関係を模式的に示す図
【図７】各レーザ光の光強度が制御されることを示す図
【符号の説明】
【００７８】
２０１ 赤色レーザ部（光源）
２０２ 緑色レーザ部（光源）
２０３ 青色レーザ部（光源）
２１０ ミラー（光学系）
２１１ ダイクロイックプリズム（光学系）
２１２ ダイクロイックプリズム（光学系）
２１３ ビームスプリッタ（分割素子）
２１４ モニタＰＤ（光検出器）
３００ ＭＥＭＳミラー（光走査部）
５０２ 変調信号生成回路（制御回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記各光源からの光を投写面上において走査させる光走査部と、
前記各光源からの光を統合して前記光走査部に導く光学系と、
統合された前記各光源からの光の一部を分割する分割素子と、
前記分割素子により分割された分割光を受光する光検出器と、
前記光検出器からの出力信号と映像信号に基づいて前記複数の光源を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、１画素区間において時分割で前記各光源から前記光を出射させるとともに前記各光源の発光区間における前記光検出器からの出力信号に基づいて前記各光源に対する発光強度の調整を行う、
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像投写装置において、
前記制御回路は、前記１画素区間ごとに前記各光源の発光強度を調整する、
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像投写装置において、
前記制御回路は、一つの前記光源の連続する複数の前記発光区間における前記光検出器からの前記出力信号に基づいて、当該光源の発光強度を調整する、
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項１】
複数の光源と、
前記各光源からの光を投写面上において走査させる光走査部と、
前記各光源からの光を統合して前記光走査部に導く光学系と、
統合された前記各光源からの光の一部を分割する分割素子と、
前記分割素子により分割された分割光を受光する光検出器と、
前記光検出器からの出力信号と映像信号に基づいて前記複数の光源を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、１画素区間において時分割で前記各光源から前記光を出射させるとともに前記各光源の発光区間における前記光検出器からの出力信号に基づいて前記各光源に対する発光強度の調整を行う、
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像投写装置において、
前記制御回路は、前記１画素区間ごとに前記各光源の発光強度を調整する、
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像投写装置において、
前記制御回路は、一つの前記光源の連続する複数の前記発光区間における前記光検出器からの前記出力信号に基づいて、当該光源の発光強度を調整する、
ことを特徴とする画像投写装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１０７６１５（Ｐ２０１０−１０７６１５Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７７４６（Ｐ２００８−２７７７４６）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０４４６４０７０）三洋オプテックデザイン株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]