画像表示装置
【課題】振動が加わった際に適切に画像の描画位置を補正することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置１において、レーザ光源ユニット９に赤外レーザＬＤ４を設け、スクリーン１１の画像描画領域Ｖの外側に赤外レーザＬＤ４のレーザ光を受光する受光素子１２を設けて、受光素子１２の出力信号を基準として画像の描画タイミングを補正する。
【解決手段】画像表示装置１において、レーザ光源ユニット９に赤外レーザＬＤ４を設け、スクリーン１１の画像描画領域Ｖの外側に赤外レーザＬＤ４のレーザ光を受光する受光素子１２を設けて、受光素子１２の出力信号を基準として画像の描画タイミングを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの光源から出射された光をスクリーン等に投影して画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの画像表示装置は、画像を表示するスクリーンなどの画像表示部と、光源として赤、青、緑等の２種類以上のレーザ光源やレーザ光源から出射されたレーザ光を画像表示部へ走査して画像を描画するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどの描画手段を備えている本体部と、から構成されている。
【０００３】
この種の画像表示装置が自動車などの車両に搭載されると、車両の走行中などに発生する振動によってスクリーンへ描画される画像が上下に振動してしまい、見難くなったり乗り物酔いなどの不快感を持つという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、例えば、特許文献１に記載された映像情報表示システムが提案されている。特許文献１に記載の映像情報表示システムは、振動センサを設けて、その振動センサからの信号に基づいてスクリーンに照射される照射映像情報のぶれを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６１２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の映像表示システムのように振動センサでぶれを抑制すると、例えば、振動が加わったが本体部とスクリーンの相対位置がずれない場合でも、検出した振動によってぶれを抑制しようとするためにスクリーンに表示される画像がずれてしまうことがあった。
【０００７】
また、本体部に振動が加わった場合でも上下方向に平行移動する場合とスクリーンへの照射角度が移動する場合では、後者の方がスクリーンにおける画像の移動量が大きいが、１つの振動センサでは、どちらかの区別がつかず区別するためには複数の振動センサを設ける必要がある。そのため、部品点数の増加や制御の複雑化などでコストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、例えば、振動が加わった際に適切に画像の描画位置を補正することができる画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の画像表示装置は、画像が表示される画像表示部と、前記画像を形成する複数の第一のレーザ光源と、前記第一のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ走査させて前記画像を描画する描画手段と、を備えた画像表示装置において、可視光以外の波長のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ向かって反射する反射手段と、前記画像表示部の画像表示領域外に設けられ、前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光する受光素子と、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する補正手段と、を備えていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる画像表示装置のブロック図である。
【図２】図１に示された画像表示装置のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図３】通常のスクリーンにおける画像描画領域および受光素子と走査軌跡との関係を示した説明図である。
【図４】図３の場合の波形図である。
【図５】振動により下方向へ画像描画領域が移動した場合を示した説明図である。
【図６】図５の場合の波形図である。
【図７】図５の補正後を示した説明図である。
【図８】振動により右方向へ画像描画領域が移動した場合を示した説明図である。
【図９】図８の場合の波形図である。
【図１０】図８の補正後を示した説明図である。
【図１１】右方向へ大きく移動した場合における補正動作の説明図である。
【図１２】図１１の場合のＭＥＭＳミラー駆動電流と受光素子の出力波形との波形図である。
【図１３】２波長のレーザ光源を用いた場合のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図１４】図１３に示した画像形成装置における画像描画領域および受光素子と走査軌跡との関係を示した説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施例にかかる画像表示装置のブロック図である。
【図１６】図１５に示された画像表示装置のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図１７】本発明の第３の実施例にかかる画像表示装置のブロック図である。
【図１８】図１７に示された画像表示装置のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図１９】４分割受光素子の構成を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる画像表示装置は、第二のレーザ光源から出射された可視光以外の波長のレーザ光を反射手段で画像表示部へ向かって反射して、画像表示部の画像表示領域外に設けられた受光素子で第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光して、受光素子が受光した信号に基づいて、補正手段で画像表示部に描画される画像の位置を補正しているので、受光素子が検出する画像表示部に対するレーザ光源側の位置関係に基づいて補正するために、相対位置がずれない場合は補正せずに、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
【００１２】
また、描画手段が、反射手段を兼ねてもよい。このようにすることにより、反射手段を別に設ける必要がないので、画像表示装置を小型化することができる。
【００１３】
また、補正手段が、受光素子が受光した信号を基準として、画像の描画タイミングを補正してもよい。このようにすることにより、電気的に振動に対する補正を行っているので、第二のレーザ光源と受光素子を追加するのみで、機械的な部材の追加を行う必要が無く安価に振動補正を行うことができる。
【００１４】
また、受光素子が受光した信号が、受光素子がレーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であって、パルス信号の立下りと、描画手段の駆動信号に基づいて画像の描画タイミングを補正してもよい。このようにすることにより、特に左右方向に画像が大きくずれた場合でも確実に補正することができ、画像表示部の表示領域外の領域を小さくして画像表示領域を大きくすることができる。また、受光素子を小型化することができる。
【００１５】
また、描画手段の描画方向を変更する描画方向変更手段を備え、補正手段が、受光素子が受光した信号に基づいて、描画方向変更手段の描画方向を変更して画像の描画位置を補正してもよい。このようにすることにより、機械的に補正することができるので、描画のタイミング制御などを変更する必要が無く回路やソフトウェアの変更を少なくすることができる。
【００１６】
また、反射手段の反射方向を変更する反射方向変更手段を備え、反射方向変更手段が、受光素子が受光した信号に基づいて受光素子の中心に第二のレーザ光源のレーザ光が受光するように反射手段の反射方向を変更し、補正手段が、受光素子が受光した信号に基づいて、画像表示部に描画される前記画像の位置を補正してもよい。このようにすることにより、常に受光素子の中心に第二のレーザ光源のレーザ光が受光されるように制御して、その制御に基づいて補正するために、周波数の高い振動にも対応することができ、強い衝撃が加わることによって短時間に受光素子に対するレーザ光源側の相対位置が大きくずれた場合にも対応することができる。
【００１７】
また、反射方向変更手段が、描画手段の描画方向も変更してもよい。このようにすることにより、反射方向変更手段の制御に合わせて描画手段も制御することができ、１つの機構で双方の制御を行うことができる。
【００１８】
また、第一のレーザ光源の一つが、第二のレーザ光源を含んだ、２波長のレーザ光を出射するレーザ光源で構成されてもよい。このようにすることにより、レーザ光源の数を減らすことができるので、画像表示装置を小型化することができる。
【実施例１】
【００１９】
本発明の第１の実施例にかかる画像表示装置１を図１ないし図１４を参照して説明する。画像表示装置１は、図１に示すように画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源ユニット９と、スクリーン１１と、を備え、ビデオＡＳＩＣ３、フレームメモリ４、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、レーザドライバＡＳＩＣ７、ＭＥＭＳ制御部８、レーザ光源ユニット９を本体部として１つの筐体などに収容し、本体部とスクリーン１１がそれぞれ車両の車室内に取り付けられている。
【００２０】
画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。
【００２１】
補正手段としてのビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号およびレーザ光源ユニット９から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備えている。また、本実施例においては、後述する受光素子１２からの受光信号も入力される。
【００２２】
同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から画像表示部であるスクリーン１１に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４に書き込む。また、同期信号はタイミングコントローラ３４へ出力される。
【００２３】
ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。
【００２４】
発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを後述する赤色レーザＬＤ１と緑色レーザＬＤ２と青色レーザＬＤ３の発光パターンを表わす信号に変換する。また、発光パターン変換部は、後述する走査位置情報（例えばＭＥＭＳミラー９８の角度などの情報）に基づいて、赤外レーザＬＤ４の発光パターンを表す信号を生成する。
【００２５】
タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１から入力された同期信号と受光素子１２からの受光信号に基づいて同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。即ち、タイミングコントローラ３４が、本実施例における振動補正の制御を行っている。
【００２６】
フレームメモリ４は、同期／画像分離部３１で分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータ等が記憶されている。ＲＡＭ６は、ビデオＡＩＳＣ３が動作する際のワークメモリとして各種データ等が逐次読み書きされる。
【００２７】
レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源ユニット９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、緑色レーザ駆動回路７２と、青色レーザ駆動回路７３と、赤外レーザ駆動回路７４と、を備えている。
【００２８】
赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。緑色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ２を駆動する。青色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ３を駆動する。
【００２９】
赤外レーザ駆動回路７４は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤外レーザＬＤ４を駆動する。
【００３０】
ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきレーザ光源ユニット９内の後述するＭＥＭＳミラー９８を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備えている。
【００３１】
サーボ回路８１は、タイミングコントローラ３４からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー９８の動作を制御する。
【００３２】
ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー９８の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
【００３３】
レーザ光源ユニット９は、図２に示すように、赤色レーザＬＤ１と、緑色レーザＬＤ２と、青色レーザＬＤ３と、赤外レーザＬＤ４と、コリメータレンズ９１、９２、９３、９４と、波長選択性素子９５と、偏光ビームスプリッター９６と、１／４波長板９７と、ＭＥＭＳミラー９８と、を備えている。
【００３４】
第一のレーザ光源としての赤色レーザＬＤ１は、赤色のレーザ光を出射する。第一のレーザ光源としての緑色レーザＬＤ２は、緑色のレーザ光を出射する。第一のレーザ光源としての青色レーザＬＤ３は、青色のレーザ光を出射する。
【００３５】
第二のレーザ光源としての赤外レーザＬＤ４は、可視光以外の波長である赤外レーザ光を出射する。
【００３６】
コリメータレンズ９１は、赤色レーザＬＤ１から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。コリメータレンズ９２は、緑色レーザＬＤ２から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。コリメータレンズ９３は、青色レーザＬＤ３から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。コリメータレンズ９４は、赤外レーザＬＤ４から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。
【００３７】
波長選択性素子９５は、赤色レーザＬＤ１から出射されたレーザ光を反射面９５ａで偏光ビームスプリッター９６へ向かって反射させ、緑色レーザＬＤ２から出射されたレーザ光を反射面９５ｂで偏光ビームスプリッター９６へ向かって反射させ、青色レーザＬＤ３から出射されたレーザ光を反射面９５ｃで偏光ビームスプリッター９６へ向かって反射させ、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光を透過させる。このようにすることで、各レーザからの出射光が重ね合わされる。
【００３８】
偏光ビームスプリッター９６は、波長選択性素子９５から出射されたレーザ光１／４波長板９７へ向かって反射する。
【００３９】
１／４波長板９７は、偏向ビームスプリッター９６で反射されたレーザ光を透過する、透過したレーザ光はＭＥＭＳミラー９８に向かう。
【００４０】
描画手段としてのＭＥＭＳミラー９８は、１／４波長板９７を透過したレーザ光をスクリーン１１に向かって反射する。また、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８からの制御によりスクリーン１１上を走査するように可動し、その際の走査位置情報（例えばＭＥＭＳミラー９８の角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。
【００４１】
画像表示部としてのスクリーン１１は、レーザ光源ユニット９から出射した画像が表示（描画）される。またスクリーン１１は、略中央に画像描画領域Ｖがあり、その画像描画領域Ｖの外側、つまり、スクリーン１１の外周部に受光素子１２が設けられている。
【００４２】
受光素子１２は、赤外レーザＬＤ４が出射したレーザ光を受光する素子であり、赤外光が受光可能な素子で構成される。また、受光素子１２は、スクリーン１１において、レーザ光源ユニット９が走査する範囲で画像描画領域Ｖより外側の領域（オーバースキャンする領域）であれば任意の位置に設けて良い。図２では一例としてスクリーンの右上に配置している。
【００４３】
次に、上述した構成の画像表示装置１における振動補正動作について図３ないし図１０を参照して説明する。
【００４４】
まず、振動が加わっていない場合を図３および図４に示す。図３は、スクリーン１１上の画像描画領域Ｖおよび受光素子１２とレーザ光源ユニット９（ＭＥＭＳミラー９８）の走査軌跡Ｓとの関係を示している。図４は、図３の場合の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流、上下方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流（実線）と角度情報（点線）、受光素子出力、描画エリアを示す信号、赤外レーザのＯＮ／ＯＦＦを示す信号、を表示した波形図である。
【００４５】
走査軌跡Ｓは、図中Ａ点が走査開始点とすると、そこから左から右への走査を所定本数の走査線分行って１フレーム分の描画を行い、最下方の最終ラインからＡ点にまた戻って次のフレームの走査を行う動作を繰り返すことを示している。
【００４６】
図４において、図３の場合の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流は一定の周波数の正弦波となっている。ここで、左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流がプラス電流は際は右側に走査され、マイナス電流の際は左側に走査される。また、上下方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流はＡ点より後はマイナス方向の電流となりＡ点より前はプラス方向の電流となることで、マイナス電流の際は画像を描画して徐々に角度情報が下向きになり、プラス電流の際は最下端からＡ点に戻るため角度情報が上向きになる。
【００４７】
受光素子１２の出力は、走査軌跡Ｓが受光素子１２を通過した場合に発生する、つまり、レーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であり、図３の場合はＡ点を基準とすると第２波目と第３波目の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値（山の頂上）で発生する。つまり、このときに走査軌跡Ｓが受光素子１２を通過している。描画エリアを示す信号は、画像が描画される範囲（画像描画領域Ｖである赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３の点灯領域）を示している。また、この描画エリアを示す信号は、受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２時間後に発生する。このｔ２は受光素子１２の位置や大きさおよび走査軌跡Ｓの速度（リフレッシュレート）などから予め定まる値である。
【００４８】
赤外レーザＬＤ４のＯＮ／ＯＦＦを示す信号は、左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波におけるプラス側（山側）でＯＮにする。つまり、スクリーン１１の受光素子１２が設けられている右側のオーバースキャン領域でＯＮされる。この操作はビデオＡＳＩＣ３が行う。なお、赤外レーザＬＤ４は、可視光線ではないため、走査軌跡Ｓに沿って画像表示領域Ｖの範囲も点灯したまま走査しても画像への影響が殆どないため構わない。
【００４９】
ここで、振動などにより画像描画領域Ｖが下方向にずれた場合を図５ないし図７に示す。図５は図３に対して１ライン下方向にずれた場合である。この場合、受光素子１２の出力が、Ａを基準とすると第１波目の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値から発生する。この状態の波形が図６である。描画エリア補正前は補正前の図４と同じタイミングで描画を始める場合であり、描画エリア補正後は補正後のタイミングで描画を始める場合である。なお、赤外レーザＬＤ４のＯＮ／ＯＦＦを示す信号は省略している。
【００５０】
描画エリアを示す信号は、通常は図３に示したように最初の受光素子１２の出力パルスの直後に発生する。つまり、最初の受光素子１２の出力パルスの直後から画像の描画が行われている。したがって、図５の場合も最初の受光素子１２の出力パルスが発生した直後から画像の描画を行う（赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３を駆動する）ように補正することで、図７に示すように、スクリーン１１における画像描画領域Ｖの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。つまり、スクリーン１１の同じ位置に常に描画することができる。即ち、受光素子１２が受光した信号を基準として、画像の描画タイミングを補正している。
【００５１】
次に、振動などにより画像描画領域Ｖが右方向にずれた場合を図８ないし図１０に示す。この場合、走査軌跡Ｓが受光素子１２の領域を通る時間が長くなるため受光素子１２の出力パルスの幅が広くなる。この状態の波形が図９である。描画エリア補正前は補正前の図４と同じタイミングで描画を始める場合であり、描画エリア補正後は補正後のタイミングで描画を始める場合である。なお、赤外レーザＬＤ４のＯＮ／ＯＦＦを示す信号は省略している。
【００５２】
描画エリアを示す信号は、図３に示したように受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２時間後に発生する。受光素子１２の出力信号の幅が広くなると受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２未満となってしまうため、ｔ２となるように描画エリアを示す信号をずらす、つまり、画像の描画タイミングをずらすように補正することで、図１０に示すように、スクリーン１１における画像描画領域Ｖの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。
【００５３】
これは、左方向にずれた場合も同様であり、左方向にずれた場合は、受光素子１２の出力パルスの幅が狭くなるが、描画エリアを示す信号を受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２となるようにすることでスクリーン１１における画像描画領域Ｖの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。
【００５４】
また、振動などにより画像描画領域Ｖが右方向にずれる量が多いと図１１に示したように走査軌跡Ｓが受光素子１２を超えてしまうため、図１２に示すように受光素子１２の出力パルスの中心が一旦凹んでしまう。受光素子１２の出力パルスの正規の立下りｆは、左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値よりも後に必ず発生するため、右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値ｍの検出後に発生する受光素子１２の出力パルスの立下りｆを検出することで、正しく補正することができる。これは、受光素子をスクリーン１１の左側に設け、左方向にずれる量が多い場合でも同様である。即ち、パルス信号の立下りｆと、描画手段の駆動信号に基づいて画像の描画タイミングを補正している。
【００５５】
本実施形態によれば、画像表示装置１において、レーザ光源ユニット９に赤外レーザＬＤ４を設け、スクリーン１１の画像描画領域Ｖの外側に赤外レーザＬＤ４のレーザ光を受光する受光素子１２を設けて、受光素子１２の出力信号を基準として画像の描画タイミングを補正しているので、スクリーン１１の同じ位置に常に描画することができるために、相対位置がずれない場合は補正せず、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
【００５６】
また、電気的に振動に対する補正を行っているので、赤外レーザＬＤ４と受光素子１２を追加するのみで、機械的な部材の追加を行う必要が無く安価に振動補正を行うことができる。
【００５７】
また、左右方向のＭＥＭＳミラー駆動電流の最大値ｍ検出以降の受光素子の出力信号の立下りｆの検出で、画像の描画タイミングを補正しているので、右方向に画像が大きくずれた場合でも確実に補正することができ、画像表示部の表示エリア外の領域を小さくして画像表示エリアを大きくすることができる。また、受光素子を小型化することができる。
【００５８】
なお、上述した実施例では、受光素子１２が１箇所設けられていたが、複数設けてもよい。例えば、図２の場合はスクリーン１１の右上に設けたが、加えてスクリーン１１の中心に対して点対称となる左下にも設ければ、１フレーム内で２回振動補正を行うことができるので、より検出精度を高めることができる。また、受光素子１２の位置は、スクリーンの画像描画領域Ｖ外のオーバースキャンされる外周領域であれば任意の位置でよく、その位置における描画タイミングのずれを検出して、そのずれ分を次のフレームの先頭から補正すればよい。
【００５９】
また、上述した実施例では、赤外レーザＬＤ４を独立して設けていたが、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３のいずれかを赤外レーザ光も出射可能な２波長レーザとしてもよい。この場合、図１３や図１４に示すように、２波長レーザＬＤ５の赤外レーザ光（図１３の二点鎖線）は、他の３色のレーザ光（図１３の一点鎖線）に対して、出射位置がわずかにずれてしまう。そのため走査軌跡ＳもＳ´へずれてしまう。しかしながら、このずれ分が予め判明していれば、その分を考慮して補正を行えばよく、上述した方法を適用することができる。即ち、予め判明している振動がない場合のタイミングを基準として、その基準からずれた場合はその基準に合わせるように補正すればよい。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の第２の実施例にかかる画像表示装置１を図１５および図１６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施例では、図１５に示したようにＭＥＭＳ制御部８にガルバノ制御回路８３が追加され、図１６に示したようにガルバノ機構９９が追加されている点が第１の実施例と異なる。
【００６２】
描画方向変更手段としてのガルバノ機構９９は、ＭＥＭＳミラー９８の角度（描画方向）を機械的に変更して画像描画領域Ｖの補正を行う機構であり、ガルバノ制御回路８３によって制御される。ガルバノ制御回路８３は、受光素子１２の出力信号に基づいたタイミングコントローラ３４からの制御信号によって制御される。したがって、ガルバノ機構９９ガルバノ機構９９は、受光素子１２の出力信号によって補正を行っている。なお、ＭＥＭＳミラー９８の画像描画動作（走査動作）は第１の実施例と同様にドライバ回路８２から制御されている。つまり、ガルバノ機構９９は、画像描画動作と独立して振動検出時の補正動作のみを行っている。
【００６３】
第１の実施例では、受光素子１２の出力信号に基づいて画像の描画タイミングを変更していたが、本実施例では、受光素子１２の出力信号に基づいて画像描画領域Ｖのずれ量だけ描画方向を補正する。例えば、図５のように１ライン下にずれた場合はガルバノ機構９９が１ライン上にずらすようにＭＥＭＳミラー９８の角度を変更することでスクリーン１１の同じ位置に常に描画することができる。即ち、受光素子１２が受光した信号に基づいて、ガルバノ機構９９の描画方向を変更して画像の描画位置を補正している。
【００６４】
本実施例によれば、受光素子１２の出力信号に基づいてガルバノ機構９９で画像描画領域Ｖの位置を補正しているので、機械的に補正することができるので、描画の制御などを変更する必要が無く回路やソフトウェアの変更を少なくすることができる。
【実施例３】
【００６５】
次に、本発明の第３の実施例にかかる画像表示装置１を図１７ないし図１９を参照して説明する。なお、前述した第１、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
本実施例では、図１７に示したように、誤差信号生成回路１０１が追加され、受光素子１２が受光素子１２´に変更され、また、図１８に示したように、レーザ光源ユニット９に赤外線用ミラー１００が追加され、偏光ビームスプリッター９６が赤外レーザＬＤ４からのレーザ光のみを赤外線用ミラー１００へ透過する偏光ビームスプリッター９６´に変更され、反射方向変更手段としてのガルバノ機構９９は、ＭＥＭＳミラー９８と、赤外線用ミラー１００の双方の角度（描画方向）を変更している点が第２の実施例と異なる。
【００６７】
受光素子１２´は、図１９に示したようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに４分割されており、それぞれの部分で受光した光量に応じた信号を出力する。誤差信号生成回路１０１は、受光素子１２´の４つの出力信号から上下方向と左右方向の誤差信号を生成しガルバノ制御回路８３に出力する。
【００６８】
赤外線用ミラー１００は、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光をスクリーン１１の受光素子１２´に向けて反射している。
【００６９】
本実施例では、通常、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光は赤外線用ミラー１００によって受光素子１２´の中心に向けて反射されている。そのため、振動が加わらない状態ではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各受光領域に等しく光が当たり誤差信号生成回路１０１では上下方向と左右方向の誤差信号が発生しない。しかし、振動が加わった状態となると、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各受光領域のいずれかに偏ってレーザ光が当たるため誤差信号生成回路１０１では上下方向や左右方向の誤差信号が発生し、ガルバノ制御回路８３ではその誤差信号を打ち消す方向にガルバノ機構９９を動作させて赤外線用ミラー１００の角度を変更する。つまり、受光素子１２´、誤差信号生成回路１０１、ガルバノ制御回路８３でフィードバックループを形成しサーボ制御を行っている。したがって、本実施例ではＭＥＭＳ制御部８が補正手段として機能している。そして、このガルバノ機構９９はＭＥＭＳミラー９８の角度も赤外線用ミラー１００と同様に動作させることで、画像描画領域Ｖの補正を行っている。即ち、ガルバノ機構９９が、受光素子１２が受光した信号に基づいて受光素子１２の中心に赤外レーザＬＤ４のレーザ光が受光するように赤外線用ミラー１００とＭＥＭＳミラー９８の反射方向を変更し、ＭＥＭＳ制御部８が、受光素子１２が受光した信号に基づいて、スクリーン１１に描画される画像の位置を補正している。
【００７０】
本実施例によれば、受光素子１２を４分割型の受光素子１２´にし、赤外線用ミラー１００を設け、受光素子１２´の出力信号に基づいてガルバノ機構９９が受光素子１２´中心にレーザ光が当たるようにサーボ制御し、そのサーボ制御の際に、赤外線用ミラー１００と同様にＭＥＭＳミラー９８も動作させるので、フレーム単位ではなく常に補正を行うことができるために、周波数の高い振動にも対応することができ、強い衝撃が加わることによって短時間に受光素子１２´に対するレーザ光源側の相対位置が大きくずれた場合にも対応することができる。
【００７１】
なお、特にガルバノ機構９９を使用した場合は、補正範囲が大きく取れるので、車両走行による振動に限らず、例えば、乗員がスクリーン１１に触れて画面がずれた、または、角度が変わってしまった場合も追従して表示させることができる。
【００７２】
前述した実施例によれば、以下の画像表示装置１が得られる。
【００７３】
（付記）画像が表示されるスクリーン１１と、画像を形成する複数の赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３と、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３から出射されたレーザ光をスクリーン１１へ走査させて画像を描画するＭＥＭＳミラー９８と、を備えた画像表示装置１において、
可視光以外の波長のレーザ光を出射する赤外レーザＬＤ４と、
赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光をスクリーン１１へ向かって反射するＭＥＭＳミラー９８と、
スクリーン１１の画像表示領域Ｖ外に設けられ、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光を受光する受光素子１２と、
受光素子１２が受光した信号に基づいて、スクリーン１１に描画される画像の位置を補正するビデオＡＳＩＣ３と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置１。
【００７４】
この画像表示装置１によれば、受光素子１２が検出するスクリーン１１に対する赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３側の位置関係に基づいて補正するために、相対位置がずれない場合は補正せず、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
【００７５】
なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 画像表示装置
３ ビデオＡＳＩＣ（補正手段）
８ ＭＥＭＳ制御部（補正手段）
１１ スクリーン（画像表示部）
１２ 受光素子
１２´ 受光素子
９８ ＭＥＭＳミラー（描画手段、反射手段）
９９ ガルバノ機構（描画方向変更手段、反射方向変更手段）
１００ 赤外線用ミラー（反射手段）
ＬＤ１ 赤色レーザ（第一のレーザ光源）
ＬＤ２ 緑色レーザ（第一のレーザ光源）
ＬＤ３ 青色レーザ（第一のレーザ光源）
ＬＤ４ 赤外レーザ（第二のレーザ光源）
ＬＤ５ ２波長レーザ（２波長のレーザ光を出射するレーザ光源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの光源から出射された光をスクリーン等に投影して画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの画像表示装置は、画像を表示するスクリーンなどの画像表示部と、光源として赤、青、緑等の２種類以上のレーザ光源やレーザ光源から出射されたレーザ光を画像表示部へ走査して画像を描画するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどの描画手段を備えている本体部と、から構成されている。
【０００３】
この種の画像表示装置が自動車などの車両に搭載されると、車両の走行中などに発生する振動によってスクリーンへ描画される画像が上下に振動してしまい、見難くなったり乗り物酔いなどの不快感を持つという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、例えば、特許文献１に記載された映像情報表示システムが提案されている。特許文献１に記載の映像情報表示システムは、振動センサを設けて、その振動センサからの信号に基づいてスクリーンに照射される照射映像情報のぶれを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６１２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の映像表示システムのように振動センサでぶれを抑制すると、例えば、振動が加わったが本体部とスクリーンの相対位置がずれない場合でも、検出した振動によってぶれを抑制しようとするためにスクリーンに表示される画像がずれてしまうことがあった。
【０００７】
また、本体部に振動が加わった場合でも上下方向に平行移動する場合とスクリーンへの照射角度が移動する場合では、後者の方がスクリーンにおける画像の移動量が大きいが、１つの振動センサでは、どちらかの区別がつかず区別するためには複数の振動センサを設ける必要がある。そのため、部品点数の増加や制御の複雑化などでコストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、例えば、振動が加わった際に適切に画像の描画位置を補正することができる画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の画像表示装置は、画像が表示される画像表示部と、前記画像を形成する複数の第一のレーザ光源と、前記第一のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ走査させて前記画像を描画する描画手段と、を備えた画像表示装置において、可視光以外の波長のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ向かって反射する反射手段と、前記画像表示部の画像表示領域外に設けられ、前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光する受光素子と、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する補正手段と、を備えていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる画像表示装置のブロック図である。
【図２】図１に示された画像表示装置のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図３】通常のスクリーンにおける画像描画領域および受光素子と走査軌跡との関係を示した説明図である。
【図４】図３の場合の波形図である。
【図５】振動により下方向へ画像描画領域が移動した場合を示した説明図である。
【図６】図５の場合の波形図である。
【図７】図５の補正後を示した説明図である。
【図８】振動により右方向へ画像描画領域が移動した場合を示した説明図である。
【図９】図８の場合の波形図である。
【図１０】図８の補正後を示した説明図である。
【図１１】右方向へ大きく移動した場合における補正動作の説明図である。
【図１２】図１１の場合のＭＥＭＳミラー駆動電流と受光素子の出力波形との波形図である。
【図１３】２波長のレーザ光源を用いた場合のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図１４】図１３に示した画像形成装置における画像描画領域および受光素子と走査軌跡との関係を示した説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施例にかかる画像表示装置のブロック図である。
【図１６】図１５に示された画像表示装置のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図１７】本発明の第３の実施例にかかる画像表示装置のブロック図である。
【図１８】図１７に示された画像表示装置のレーザ光源ユニットとスクリーンを示した構成図である。
【図１９】４分割受光素子の構成を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかる画像表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる画像表示装置は、第二のレーザ光源から出射された可視光以外の波長のレーザ光を反射手段で画像表示部へ向かって反射して、画像表示部の画像表示領域外に設けられた受光素子で第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光して、受光素子が受光した信号に基づいて、補正手段で画像表示部に描画される画像の位置を補正しているので、受光素子が検出する画像表示部に対するレーザ光源側の位置関係に基づいて補正するために、相対位置がずれない場合は補正せずに、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
【００１２】
また、描画手段が、反射手段を兼ねてもよい。このようにすることにより、反射手段を別に設ける必要がないので、画像表示装置を小型化することができる。
【００１３】
また、補正手段が、受光素子が受光した信号を基準として、画像の描画タイミングを補正してもよい。このようにすることにより、電気的に振動に対する補正を行っているので、第二のレーザ光源と受光素子を追加するのみで、機械的な部材の追加を行う必要が無く安価に振動補正を行うことができる。
【００１４】
また、受光素子が受光した信号が、受光素子がレーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であって、パルス信号の立下りと、描画手段の駆動信号に基づいて画像の描画タイミングを補正してもよい。このようにすることにより、特に左右方向に画像が大きくずれた場合でも確実に補正することができ、画像表示部の表示領域外の領域を小さくして画像表示領域を大きくすることができる。また、受光素子を小型化することができる。
【００１５】
また、描画手段の描画方向を変更する描画方向変更手段を備え、補正手段が、受光素子が受光した信号に基づいて、描画方向変更手段の描画方向を変更して画像の描画位置を補正してもよい。このようにすることにより、機械的に補正することができるので、描画のタイミング制御などを変更する必要が無く回路やソフトウェアの変更を少なくすることができる。
【００１６】
また、反射手段の反射方向を変更する反射方向変更手段を備え、反射方向変更手段が、受光素子が受光した信号に基づいて受光素子の中心に第二のレーザ光源のレーザ光が受光するように反射手段の反射方向を変更し、補正手段が、受光素子が受光した信号に基づいて、画像表示部に描画される前記画像の位置を補正してもよい。このようにすることにより、常に受光素子の中心に第二のレーザ光源のレーザ光が受光されるように制御して、その制御に基づいて補正するために、周波数の高い振動にも対応することができ、強い衝撃が加わることによって短時間に受光素子に対するレーザ光源側の相対位置が大きくずれた場合にも対応することができる。
【００１７】
また、反射方向変更手段が、描画手段の描画方向も変更してもよい。このようにすることにより、反射方向変更手段の制御に合わせて描画手段も制御することができ、１つの機構で双方の制御を行うことができる。
【００１８】
また、第一のレーザ光源の一つが、第二のレーザ光源を含んだ、２波長のレーザ光を出射するレーザ光源で構成されてもよい。このようにすることにより、レーザ光源の数を減らすことができるので、画像表示装置を小型化することができる。
【実施例１】
【００１９】
本発明の第１の実施例にかかる画像表示装置１を図１ないし図１４を参照して説明する。画像表示装置１は、図１に示すように画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源ユニット９と、スクリーン１１と、を備え、ビデオＡＳＩＣ３、フレームメモリ４、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、レーザドライバＡＳＩＣ７、ＭＥＭＳ制御部８、レーザ光源ユニット９を本体部として１つの筐体などに収容し、本体部とスクリーン１１がそれぞれ車両の車室内に取り付けられている。
【００２０】
画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。
【００２１】
補正手段としてのビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号およびレーザ光源ユニット９から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備えている。また、本実施例においては、後述する受光素子１２からの受光信号も入力される。
【００２２】
同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から画像表示部であるスクリーン１１に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４に書き込む。また、同期信号はタイミングコントローラ３４へ出力される。
【００２３】
ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。
【００２４】
発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを後述する赤色レーザＬＤ１と緑色レーザＬＤ２と青色レーザＬＤ３の発光パターンを表わす信号に変換する。また、発光パターン変換部は、後述する走査位置情報（例えばＭＥＭＳミラー９８の角度などの情報）に基づいて、赤外レーザＬＤ４の発光パターンを表す信号を生成する。
【００２５】
タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１から入力された同期信号と受光素子１２からの受光信号に基づいて同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。即ち、タイミングコントローラ３４が、本実施例における振動補正の制御を行っている。
【００２６】
フレームメモリ４は、同期／画像分離部３１で分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータ等が記憶されている。ＲＡＭ６は、ビデオＡＩＳＣ３が動作する際のワークメモリとして各種データ等が逐次読み書きされる。
【００２７】
レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源ユニット９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、緑色レーザ駆動回路７２と、青色レーザ駆動回路７３と、赤外レーザ駆動回路７４と、を備えている。
【００２８】
赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。緑色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ２を駆動する。青色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ３を駆動する。
【００２９】
赤外レーザ駆動回路７４は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤外レーザＬＤ４を駆動する。
【００３０】
ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきレーザ光源ユニット９内の後述するＭＥＭＳミラー９８を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備えている。
【００３１】
サーボ回路８１は、タイミングコントローラ３４からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー９８の動作を制御する。
【００３２】
ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー９８の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
【００３３】
レーザ光源ユニット９は、図２に示すように、赤色レーザＬＤ１と、緑色レーザＬＤ２と、青色レーザＬＤ３と、赤外レーザＬＤ４と、コリメータレンズ９１、９２、９３、９４と、波長選択性素子９５と、偏光ビームスプリッター９６と、１／４波長板９７と、ＭＥＭＳミラー９８と、を備えている。
【００３４】
第一のレーザ光源としての赤色レーザＬＤ１は、赤色のレーザ光を出射する。第一のレーザ光源としての緑色レーザＬＤ２は、緑色のレーザ光を出射する。第一のレーザ光源としての青色レーザＬＤ３は、青色のレーザ光を出射する。
【００３５】
第二のレーザ光源としての赤外レーザＬＤ４は、可視光以外の波長である赤外レーザ光を出射する。
【００３６】
コリメータレンズ９１は、赤色レーザＬＤ１から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。コリメータレンズ９２は、緑色レーザＬＤ２から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。コリメータレンズ９３は、青色レーザＬＤ３から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。コリメータレンズ９４は、赤外レーザＬＤ４から入射したレーザ光を平行光にして波長選択性素子９５へ出射する。
【００３７】
波長選択性素子９５は、赤色レーザＬＤ１から出射されたレーザ光を反射面９５ａで偏光ビームスプリッター９６へ向かって反射させ、緑色レーザＬＤ２から出射されたレーザ光を反射面９５ｂで偏光ビームスプリッター９６へ向かって反射させ、青色レーザＬＤ３から出射されたレーザ光を反射面９５ｃで偏光ビームスプリッター９６へ向かって反射させ、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光を透過させる。このようにすることで、各レーザからの出射光が重ね合わされる。
【００３８】
偏光ビームスプリッター９６は、波長選択性素子９５から出射されたレーザ光１／４波長板９７へ向かって反射する。
【００３９】
１／４波長板９７は、偏向ビームスプリッター９６で反射されたレーザ光を透過する、透過したレーザ光はＭＥＭＳミラー９８に向かう。
【００４０】
描画手段としてのＭＥＭＳミラー９８は、１／４波長板９７を透過したレーザ光をスクリーン１１に向かって反射する。また、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８からの制御によりスクリーン１１上を走査するように可動し、その際の走査位置情報（例えばＭＥＭＳミラー９８の角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。
【００４１】
画像表示部としてのスクリーン１１は、レーザ光源ユニット９から出射した画像が表示（描画）される。またスクリーン１１は、略中央に画像描画領域Ｖがあり、その画像描画領域Ｖの外側、つまり、スクリーン１１の外周部に受光素子１２が設けられている。
【００４２】
受光素子１２は、赤外レーザＬＤ４が出射したレーザ光を受光する素子であり、赤外光が受光可能な素子で構成される。また、受光素子１２は、スクリーン１１において、レーザ光源ユニット９が走査する範囲で画像描画領域Ｖより外側の領域（オーバースキャンする領域）であれば任意の位置に設けて良い。図２では一例としてスクリーンの右上に配置している。
【００４３】
次に、上述した構成の画像表示装置１における振動補正動作について図３ないし図１０を参照して説明する。
【００４４】
まず、振動が加わっていない場合を図３および図４に示す。図３は、スクリーン１１上の画像描画領域Ｖおよび受光素子１２とレーザ光源ユニット９（ＭＥＭＳミラー９８）の走査軌跡Ｓとの関係を示している。図４は、図３の場合の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流、上下方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流（実線）と角度情報（点線）、受光素子出力、描画エリアを示す信号、赤外レーザのＯＮ／ＯＦＦを示す信号、を表示した波形図である。
【００４５】
走査軌跡Ｓは、図中Ａ点が走査開始点とすると、そこから左から右への走査を所定本数の走査線分行って１フレーム分の描画を行い、最下方の最終ラインからＡ点にまた戻って次のフレームの走査を行う動作を繰り返すことを示している。
【００４６】
図４において、図３の場合の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流は一定の周波数の正弦波となっている。ここで、左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流がプラス電流は際は右側に走査され、マイナス電流の際は左側に走査される。また、上下方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流はＡ点より後はマイナス方向の電流となりＡ点より前はプラス方向の電流となることで、マイナス電流の際は画像を描画して徐々に角度情報が下向きになり、プラス電流の際は最下端からＡ点に戻るため角度情報が上向きになる。
【００４７】
受光素子１２の出力は、走査軌跡Ｓが受光素子１２を通過した場合に発生する、つまり、レーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であり、図３の場合はＡ点を基準とすると第２波目と第３波目の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値（山の頂上）で発生する。つまり、このときに走査軌跡Ｓが受光素子１２を通過している。描画エリアを示す信号は、画像が描画される範囲（画像描画領域Ｖである赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３の点灯領域）を示している。また、この描画エリアを示す信号は、受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２時間後に発生する。このｔ２は受光素子１２の位置や大きさおよび走査軌跡Ｓの速度（リフレッシュレート）などから予め定まる値である。
【００４８】
赤外レーザＬＤ４のＯＮ／ＯＦＦを示す信号は、左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波におけるプラス側（山側）でＯＮにする。つまり、スクリーン１１の受光素子１２が設けられている右側のオーバースキャン領域でＯＮされる。この操作はビデオＡＳＩＣ３が行う。なお、赤外レーザＬＤ４は、可視光線ではないため、走査軌跡Ｓに沿って画像表示領域Ｖの範囲も点灯したまま走査しても画像への影響が殆どないため構わない。
【００４９】
ここで、振動などにより画像描画領域Ｖが下方向にずれた場合を図５ないし図７に示す。図５は図３に対して１ライン下方向にずれた場合である。この場合、受光素子１２の出力が、Ａを基準とすると第１波目の左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値から発生する。この状態の波形が図６である。描画エリア補正前は補正前の図４と同じタイミングで描画を始める場合であり、描画エリア補正後は補正後のタイミングで描画を始める場合である。なお、赤外レーザＬＤ４のＯＮ／ＯＦＦを示す信号は省略している。
【００５０】
描画エリアを示す信号は、通常は図３に示したように最初の受光素子１２の出力パルスの直後に発生する。つまり、最初の受光素子１２の出力パルスの直後から画像の描画が行われている。したがって、図５の場合も最初の受光素子１２の出力パルスが発生した直後から画像の描画を行う（赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３を駆動する）ように補正することで、図７に示すように、スクリーン１１における画像描画領域Ｖの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。つまり、スクリーン１１の同じ位置に常に描画することができる。即ち、受光素子１２が受光した信号を基準として、画像の描画タイミングを補正している。
【００５１】
次に、振動などにより画像描画領域Ｖが右方向にずれた場合を図８ないし図１０に示す。この場合、走査軌跡Ｓが受光素子１２の領域を通る時間が長くなるため受光素子１２の出力パルスの幅が広くなる。この状態の波形が図９である。描画エリア補正前は補正前の図４と同じタイミングで描画を始める場合であり、描画エリア補正後は補正後のタイミングで描画を始める場合である。なお、赤外レーザＬＤ４のＯＮ／ＯＦＦを示す信号は省略している。
【００５２】
描画エリアを示す信号は、図３に示したように受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２時間後に発生する。受光素子１２の出力信号の幅が広くなると受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２未満となってしまうため、ｔ２となるように描画エリアを示す信号をずらす、つまり、画像の描画タイミングをずらすように補正することで、図１０に示すように、スクリーン１１における画像描画領域Ｖの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。
【００５３】
これは、左方向にずれた場合も同様であり、左方向にずれた場合は、受光素子１２の出力パルスの幅が狭くなるが、描画エリアを示す信号を受光素子１２の出力パルスの立下りからｔ２となるようにすることでスクリーン１１における画像描画領域Ｖの位置が通常の場合とずれることを無くすことができる。
【００５４】
また、振動などにより画像描画領域Ｖが右方向にずれる量が多いと図１１に示したように走査軌跡Ｓが受光素子１２を超えてしまうため、図１２に示すように受光素子１２の出力パルスの中心が一旦凹んでしまう。受光素子１２の出力パルスの正規の立下りｆは、左右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値よりも後に必ず発生するため、右方向のＭＥＭＳミラー９８の駆動電流の正弦波における最大値ｍの検出後に発生する受光素子１２の出力パルスの立下りｆを検出することで、正しく補正することができる。これは、受光素子をスクリーン１１の左側に設け、左方向にずれる量が多い場合でも同様である。即ち、パルス信号の立下りｆと、描画手段の駆動信号に基づいて画像の描画タイミングを補正している。
【００５５】
本実施形態によれば、画像表示装置１において、レーザ光源ユニット９に赤外レーザＬＤ４を設け、スクリーン１１の画像描画領域Ｖの外側に赤外レーザＬＤ４のレーザ光を受光する受光素子１２を設けて、受光素子１２の出力信号を基準として画像の描画タイミングを補正しているので、スクリーン１１の同じ位置に常に描画することができるために、相対位置がずれない場合は補正せず、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
【００５６】
また、電気的に振動に対する補正を行っているので、赤外レーザＬＤ４と受光素子１２を追加するのみで、機械的な部材の追加を行う必要が無く安価に振動補正を行うことができる。
【００５７】
また、左右方向のＭＥＭＳミラー駆動電流の最大値ｍ検出以降の受光素子の出力信号の立下りｆの検出で、画像の描画タイミングを補正しているので、右方向に画像が大きくずれた場合でも確実に補正することができ、画像表示部の表示エリア外の領域を小さくして画像表示エリアを大きくすることができる。また、受光素子を小型化することができる。
【００５８】
なお、上述した実施例では、受光素子１２が１箇所設けられていたが、複数設けてもよい。例えば、図２の場合はスクリーン１１の右上に設けたが、加えてスクリーン１１の中心に対して点対称となる左下にも設ければ、１フレーム内で２回振動補正を行うことができるので、より検出精度を高めることができる。また、受光素子１２の位置は、スクリーンの画像描画領域Ｖ外のオーバースキャンされる外周領域であれば任意の位置でよく、その位置における描画タイミングのずれを検出して、そのずれ分を次のフレームの先頭から補正すればよい。
【００５９】
また、上述した実施例では、赤外レーザＬＤ４を独立して設けていたが、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３のいずれかを赤外レーザ光も出射可能な２波長レーザとしてもよい。この場合、図１３や図１４に示すように、２波長レーザＬＤ５の赤外レーザ光（図１３の二点鎖線）は、他の３色のレーザ光（図１３の一点鎖線）に対して、出射位置がわずかにずれてしまう。そのため走査軌跡ＳもＳ´へずれてしまう。しかしながら、このずれ分が予め判明していれば、その分を考慮して補正を行えばよく、上述した方法を適用することができる。即ち、予め判明している振動がない場合のタイミングを基準として、その基準からずれた場合はその基準に合わせるように補正すればよい。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の第２の実施例にかかる画像表示装置１を図１５および図１６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施例では、図１５に示したようにＭＥＭＳ制御部８にガルバノ制御回路８３が追加され、図１６に示したようにガルバノ機構９９が追加されている点が第１の実施例と異なる。
【００６２】
描画方向変更手段としてのガルバノ機構９９は、ＭＥＭＳミラー９８の角度（描画方向）を機械的に変更して画像描画領域Ｖの補正を行う機構であり、ガルバノ制御回路８３によって制御される。ガルバノ制御回路８３は、受光素子１２の出力信号に基づいたタイミングコントローラ３４からの制御信号によって制御される。したがって、ガルバノ機構９９ガルバノ機構９９は、受光素子１２の出力信号によって補正を行っている。なお、ＭＥＭＳミラー９８の画像描画動作（走査動作）は第１の実施例と同様にドライバ回路８２から制御されている。つまり、ガルバノ機構９９は、画像描画動作と独立して振動検出時の補正動作のみを行っている。
【００６３】
第１の実施例では、受光素子１２の出力信号に基づいて画像の描画タイミングを変更していたが、本実施例では、受光素子１２の出力信号に基づいて画像描画領域Ｖのずれ量だけ描画方向を補正する。例えば、図５のように１ライン下にずれた場合はガルバノ機構９９が１ライン上にずらすようにＭＥＭＳミラー９８の角度を変更することでスクリーン１１の同じ位置に常に描画することができる。即ち、受光素子１２が受光した信号に基づいて、ガルバノ機構９９の描画方向を変更して画像の描画位置を補正している。
【００６４】
本実施例によれば、受光素子１２の出力信号に基づいてガルバノ機構９９で画像描画領域Ｖの位置を補正しているので、機械的に補正することができるので、描画の制御などを変更する必要が無く回路やソフトウェアの変更を少なくすることができる。
【実施例３】
【００６５】
次に、本発明の第３の実施例にかかる画像表示装置１を図１７ないし図１９を参照して説明する。なお、前述した第１、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
本実施例では、図１７に示したように、誤差信号生成回路１０１が追加され、受光素子１２が受光素子１２´に変更され、また、図１８に示したように、レーザ光源ユニット９に赤外線用ミラー１００が追加され、偏光ビームスプリッター９６が赤外レーザＬＤ４からのレーザ光のみを赤外線用ミラー１００へ透過する偏光ビームスプリッター９６´に変更され、反射方向変更手段としてのガルバノ機構９９は、ＭＥＭＳミラー９８と、赤外線用ミラー１００の双方の角度（描画方向）を変更している点が第２の実施例と異なる。
【００６７】
受光素子１２´は、図１９に示したようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに４分割されており、それぞれの部分で受光した光量に応じた信号を出力する。誤差信号生成回路１０１は、受光素子１２´の４つの出力信号から上下方向と左右方向の誤差信号を生成しガルバノ制御回路８３に出力する。
【００６８】
赤外線用ミラー１００は、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光をスクリーン１１の受光素子１２´に向けて反射している。
【００６９】
本実施例では、通常、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光は赤外線用ミラー１００によって受光素子１２´の中心に向けて反射されている。そのため、振動が加わらない状態ではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各受光領域に等しく光が当たり誤差信号生成回路１０１では上下方向と左右方向の誤差信号が発生しない。しかし、振動が加わった状態となると、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各受光領域のいずれかに偏ってレーザ光が当たるため誤差信号生成回路１０１では上下方向や左右方向の誤差信号が発生し、ガルバノ制御回路８３ではその誤差信号を打ち消す方向にガルバノ機構９９を動作させて赤外線用ミラー１００の角度を変更する。つまり、受光素子１２´、誤差信号生成回路１０１、ガルバノ制御回路８３でフィードバックループを形成しサーボ制御を行っている。したがって、本実施例ではＭＥＭＳ制御部８が補正手段として機能している。そして、このガルバノ機構９９はＭＥＭＳミラー９８の角度も赤外線用ミラー１００と同様に動作させることで、画像描画領域Ｖの補正を行っている。即ち、ガルバノ機構９９が、受光素子１２が受光した信号に基づいて受光素子１２の中心に赤外レーザＬＤ４のレーザ光が受光するように赤外線用ミラー１００とＭＥＭＳミラー９８の反射方向を変更し、ＭＥＭＳ制御部８が、受光素子１２が受光した信号に基づいて、スクリーン１１に描画される画像の位置を補正している。
【００７０】
本実施例によれば、受光素子１２を４分割型の受光素子１２´にし、赤外線用ミラー１００を設け、受光素子１２´の出力信号に基づいてガルバノ機構９９が受光素子１２´中心にレーザ光が当たるようにサーボ制御し、そのサーボ制御の際に、赤外線用ミラー１００と同様にＭＥＭＳミラー９８も動作させるので、フレーム単位ではなく常に補正を行うことができるために、周波数の高い振動にも対応することができ、強い衝撃が加わることによって短時間に受光素子１２´に対するレーザ光源側の相対位置が大きくずれた場合にも対応することができる。
【００７１】
なお、特にガルバノ機構９９を使用した場合は、補正範囲が大きく取れるので、車両走行による振動に限らず、例えば、乗員がスクリーン１１に触れて画面がずれた、または、角度が変わってしまった場合も追従して表示させることができる。
【００７２】
前述した実施例によれば、以下の画像表示装置１が得られる。
【００７３】
（付記）画像が表示されるスクリーン１１と、画像を形成する複数の赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３と、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３から出射されたレーザ光をスクリーン１１へ走査させて画像を描画するＭＥＭＳミラー９８と、を備えた画像表示装置１において、
可視光以外の波長のレーザ光を出射する赤外レーザＬＤ４と、
赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光をスクリーン１１へ向かって反射するＭＥＭＳミラー９８と、
スクリーン１１の画像表示領域Ｖ外に設けられ、赤外レーザＬＤ４から出射されたレーザ光を受光する受光素子１２と、
受光素子１２が受光した信号に基づいて、スクリーン１１に描画される画像の位置を補正するビデオＡＳＩＣ３と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置１。
【００７４】
この画像表示装置１によれば、受光素子１２が検出するスクリーン１１に対する赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２、青色レーザＬＤ３側の位置関係に基づいて補正するために、相対位置がずれない場合は補正せず、振動が加わった際に、相対位置が上下方向に平行移動したことにより画像が小さく移動した場合や照射角度が移動したことにより画像が大きく移動した場合であっても、適切に画像の描画位置を補正することができる。
【００７５】
なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 画像表示装置
３ ビデオＡＳＩＣ（補正手段）
８ ＭＥＭＳ制御部（補正手段）
１１ スクリーン（画像表示部）
１２ 受光素子
１２´ 受光素子
９８ ＭＥＭＳミラー（描画手段、反射手段）
９９ ガルバノ機構（描画方向変更手段、反射方向変更手段）
１００ 赤外線用ミラー（反射手段）
ＬＤ１ 赤色レーザ（第一のレーザ光源）
ＬＤ２ 緑色レーザ（第一のレーザ光源）
ＬＤ３ 青色レーザ（第一のレーザ光源）
ＬＤ４ 赤外レーザ（第二のレーザ光源）
ＬＤ５ ２波長レーザ（２波長のレーザ光を出射するレーザ光源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が表示される画像表示部と、前記画像を形成する複数の第一のレーザ光源と、前記第一のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ走査させて前記画像を描画する描画手段と、を備えた画像表示装置において、
可視光以外の波長のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ向かって反射する反射手段と、
前記画像表示部の画像表示領域外に設けられ、前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する補正手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記描画手段が、前記反射手段を兼ねてい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】
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号を基準として、前記画像の描画タイミングを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記受光素子が受光した信号が、前記受光素子がレーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であって、
前記補正手段が、前記パルス信号の立下りと、前記描画手段の駆動信号に基づいて前記画像の描画タイミングを補正することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記描画手段の描画方向を変更する描画方向変更手段を備え、
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記描画方向変更手段の描画方向を変更して前記画像の描画位置を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記反射手段の反射方向を変更する反射方向変更手段を備え、
前記反射方向変更手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて前記受光素子の中心に前記第二のレーザ光源のレーザ光が受光するように前記反射手段の反射方向を変更し、
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する
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７】
前記反射方向変更手段が、前記描画手段の描画方向も変更することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第一のレーザ光源の一つが、前記第二のレーザ光源を含んだ、２波長のレーザ光を出射するレーザ光源で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項１】
画像が表示される画像表示部と、前記画像を形成する複数の第一のレーザ光源と、前記第一のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ走査させて前記画像を描画する描画手段と、を備えた画像表示装置において、
可視光以外の波長のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を前記画像表示部へ向かって反射する反射手段と、
前記画像表示部の画像表示領域外に設けられ、前記第二のレーザ光源から出射されたレーザ光を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する補正手段と、
を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記描画手段が、前記反射手段を兼ねてい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】
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号を基準として、前記画像の描画タイミングを補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記受光素子が受光した信号が、前記受光素子がレーザ光を受光したときに立ち上がり、レーザ光を受光しなくなったときに立下がるパルス信号であって、
前記補正手段が、前記パルス信号の立下りと、前記描画手段の駆動信号に基づいて前記画像の描画タイミングを補正することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記描画手段の描画方向を変更する描画方向変更手段を備え、
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記描画方向変更手段の描画方向を変更して前記画像の描画位置を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記反射手段の反射方向を変更する反射方向変更手段を備え、
前記反射方向変更手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて前記受光素子の中心に前記第二のレーザ光源のレーザ光が受光するように前記反射手段の反射方向を変更し、
前記補正手段が、前記受光素子が受光した信号に基づいて、前記画像表示部に描画される前記画像の位置を補正する
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７】
前記反射方向変更手段が、前記描画手段の描画方向も変更することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第一のレーザ光源の一つが、前記第二のレーザ光源を含んだ、２波長のレーザ光を出射するレーザ光源で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１５４３２４（Ｐ２０１１−１５４３２４Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３０９（Ｐ２０１０−１７３０９）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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