走査型表示装置および画像表示方法
【課題】高解像度化を図ることができる、小型の走査型表示装置を提供する。
【解決手段】走査型表示装置は、光源部１１と、光源部１１からの光ビームを投射面１３上で第１の方向および／または第１の方向と交差する第２の方向に走査する走査手段１２と、走査手段１２を制御し、光源部１１の発光タイミングを制御して、投射面１３上に画像を表示させる制御部１０と、を有する。走査手段１２は、第１の走査周期で第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、第１の走査周期より短い第２の走査周期で第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、第２の走査周期より短い第３の走査周期で第１の方向の走査を行う、最大走査角が第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子と、を有する。制御部１０は、第３の走査周期に同期して光源部１１の発光タイミングを制御し、第２の方向において、一方の側から他方の側へ向かう１度の走査で、複数の走査線を描画させる。
【解決手段】走査型表示装置は、光源部１１と、光源部１１からの光ビームを投射面１３上で第１の方向および／または第１の方向と交差する第２の方向に走査する走査手段１２と、走査手段１２を制御し、光源部１１の発光タイミングを制御して、投射面１３上に画像を表示させる制御部１０と、を有する。走査手段１２は、第１の走査周期で第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、第１の走査周期より短い第２の走査周期で第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、第２の走査周期より短い第３の走査周期で第１の方向の走査を行う、最大走査角が第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子と、を有する。制御部１０は、第３の走査周期に同期して光源部１１の発光タイミングを制御し、第２の方向において、一方の側から他方の側へ向かう１度の走査で、複数の走査線を描画させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査して被投射面上に画像を表示する走査型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光ビームを水平方向および垂直方向に走査するとともに、水平走査において、往路と復路のそれぞれで描画を行う表示装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の表示装置は、補正走査装置、水平走査装置および垂直走査装置からなる走査系を有する。
【０００４】
補正走査装置は、光源からの光ビームを垂直方向に走査する。補正走査装置からの光ビームは、水平走査装置に入射する。
【０００５】
水平走査装置は、補正走査装置からの光ビームを水平方向に走査する。水平走査装置からの光ビームは、垂直走査装置に入射する。
【０００６】
垂直走査装置は、水平走査装置からの光ビームを垂直方向に走査する。垂直走査装置からの光ビームは、投射面上に照射される。
【０００７】
鋸波状の垂直駆動信号が垂直走査装置に供給され、正弦波状の水平駆動信号が水平走査装置に供給される。水平駆動信号の周波数は、垂直駆動信号に比べて十分に高い。
【０００８】
補正走査装置は、投射面上の走査ラインの傾きを調整するものであって、その振れ幅は、水平走査装置や垂直走査装置と比較して十分に小さい。補正走査装置の駆動信号の周波数は、水平走査装置の水平駆動信号の２倍である。
【０００９】
補正走査装置、水平走査装置および垂直走査装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーに代表される小型の共振ミラーを用いることができる。
【００１０】
補正走査装置なしで、水平走査装置および垂直走査装置で走査した場合、図１９に示すように、往路においては、右下がりの走査ライン３００ａが形成され、復路においては、左下がりの走査ライン３００ｂが形成される。このように走査ラインが傾くと、投射面の端部近傍において、画素の間隔が小さくなり、その結果、隣接する画素が互いに重なって、画質が低下する場合がある。
【００１１】
補正走査装置は、往路および復路のそれぞれで、走査ラインが水平になるように、垂直方向の走査角度を調整する。図２０に、調整後の走査ラインを模式的に示す。図２０に示すように、往路および復路のそれぞれで、略水平な走査ライン３００が形成される。
【００１２】
特許文献２には、スペックルの低減を目的に、水平方向の走査を行うポリゴンスキャナと、垂直方向の走査を行うガルバノスキャナと、ビームを垂直方向に微小な角度で振動させるビーム振動手段と、を有する画像表示装置が記載されている。
【００１３】
上記の画像表示装置によれば、１水平走査期間に複数回、垂直方向にビームを振動させることでスペックルを低減する。ここで、スペックルとは、レーザ光のコヒーレンスに起因する斑点上のノイズである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４４９００１９号
【特許文献２】国際公開２００５／０８３４９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１、２に記載の表示装置においては、小型で高解像度の装置を提供することが困難であるという問題がある。以下に、高解像度化における問題を具体的に説明する。
【００１６】
特許文献１に記載の表示装置において、水平走査装置の駆動信号の周波数を高くすることで、高解像度化を図ることができる。しかし、水平走査装置はＭＥＭＳミラー等の小型の共振ミラーよりなるので、その駆動速度及び動作周波数には限界があり、その限界を超えて解像度を高くすることはできない。例えば、ＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００）の画面に対応する場合、水平走査装置の駆動周波数は３６ＫＨｚであり、現状では、そのような駆動周波数で動作する小型の共振ミラーを提供することは困難である。
【００１７】
また、水平走査装置の振れ角を小さくすると、１回の走査にかかる時間が短くなる。このため駆動周波数を大きくすることができるため、水平走査線数を増大し、解像度を高くすることができる。しかし、この場合は、水平走査装置の振れ角を小さくしたことによって画面が小さくなる。
【００１８】
特許文献２に記載のものにおいては、ポリゴンスキャナやガルバノスキャナを用いているので、装置が大型化するという問題がある。ポリゴンスキャナやガルバノスキャナに代えてＭＥＭＳミラー等の小型の共振ミラーを用いることで小型化を図ることができるが、この場合は、上記の高解像度化における問題を生じる。
【００１９】
本発明の目的は、高解像度化を図ることができる、小型の走査型表示装置、および画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の走査型表示装置は、
光ビームを出射する光源部と、
投射面上で光源部からの光ビームを、第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査する走査手段と、
走査手段を制御し、光源部の発光タイミングを制御して、投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる制御部と、を有し、
走査手段は、
第１の走査周期で第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、
第１の走査周期より短い第２の走査周期で第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、
第２の走査周期より短い第３の走査周期で第１の方向の走査を行う、最大走査角が第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子と、を有し、
制御部は、第３の走査周期に同期して光源部の発光タイミングを制御し、第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させる。
【００２１】
本発明の画像表示方法は、光源部からの光ビームを投射面上で第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査し、光源部の発光タイミングを制御して、投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる画像表示方法であって、
第１の走査周期で第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、第１の走査周期より短い第２の走査周期で第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、第２の走査周期より短い第３の走査周期で第１の方向の走査を行う、最大走査角が第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子とを同期させて制御し、
第３の走査周期に同期して光源部の発光タイミングを制御し、第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させることを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型で高解像度の走査型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す走査型表示装置の光源部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す走査型表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す走査型表示装置にて用いられる第１の垂直走査信号と水平走査信号との対応関係を示すタイミングチャートである。
【図５】図１に示す走査型表示装置にて用いられる水平走査信号と第２の垂直走査信号との対応関係を示すタイミングチャートである。
【図６】図１に示す走査型表示装置における、第２の垂直走査信号とタイミング信号と往路または復路に同時に描画される２ラインの各画素の発光タイミングとの対応関係を示すタイミングチャートである。
【図７】２ライン同時描画の画像の一例を示す模式図である。
【図８】比較例としての１ライン描画の画像の一例を示す模式図である。
【図９】図１に示す走査型表示装置の第２の垂直走査素子の偏向角度を説明するための模式図である。
【図１０】４ライン同時描画で、アスペクト比が１である場合のビームスポットの一例を示す模式図である。
【図１１】４ライン同時描画で、アスペクト比が２である場合のビームスポットの一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態である走査型表示装置にて用いられる第２の垂直走査信号とタイミング信号の対応関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態の走査型表示装置で描画される水平走査ラインの模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態である走査型表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の走査型表示装置にて行われる４ライン同時描画における、ｎフレームから（ｎ＋３）フレームの４つのフレームについて、第２の垂直走査信号の水平走査信号に対する位相差を変化させた場合の描画状態を示す模式図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示す走査型表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１６に示す走査型表示装置のダイクロイックミラーの組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれによるビームスポットの位置ずれを示す模式図である。
【図１９】走査型表示装置における水平走査ラインの傾きを説明するための模式図である。
【図２０】特許文献１に記載の表示装置による水平走査ラインの傾きの調整を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示す走査型表示装置は、レーザプロジェクタに代表される表示装置であって、光ビームを出力する光源部１１と、光源部１１からの光ビームを水平方向および垂直方向に走査する走査手段１２と、走査手段１２を制御するとともに、光源部１１の発光タイミングを制御して投射面１３上に画像を表示させる制御部１０とを有する。
【００２７】
投射面１３には、透過型の拡散スクリーン、反射型の拡散スクリーン、反射型の半透明スクリーン、蛍光スクリーン等を用いることができる。
【００２８】
走査手段１２は、２次元走査部１２ａおよび垂直走査素子１２ｂを有する。
【００２９】
２次元走査部１２ａは、水平方向の走査を行う水平走査素子と、垂直方向の走査を行う垂直走査素子とを有する。２次元走査部１２ａは、これら水平走査素子および垂直走査素子を一体的に組み込んだ２次元走査素子であってもよい。２次元走査素子は、例えば、ＭＥＭＳより構成してもよい。
【００３０】
垂直走査素子１２ｂは、光源部１１と２次元走査部１２ａの間に配置されており、光源部１１からの光ビームを垂直方向に走査するが、その最大走査角（ビームの振れ角の最大値）は、２次元走査部１２ａの垂直方向における最大走査角より十分に小さい。垂直走査素子１２ｂで走査された光ビームは、２次元走査部１２ａに入射する。垂直走査素子１２ｂとして、電気光学（ＥＯ）素子、音響光学（ＡＯ）素子、高速駆動レンズ、ＭＥＭＳミラー等を用いることができる。
【００３１】
光源部１１は、図２に示すように、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、第１乃至第３のコリメートレンズ１１０、ミラー１１１、およびダイクロイックミラー１１２、１３を有する。
【００３２】
光源１１Ｒは、赤色の波長帯域にピーク波長を有する光源であり、例えば、発光色が赤色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。また固体光源以外の場合は、光変調器を含む。
【００３３】
光源１１Ｇは、緑色の波長帯域にピーク波長を有する光源であり、例えば、発光色が緑色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。また固体光源以外の場合は、光変調器を含む。
【００３４】
光源１１Ｂは、青色の波長帯域にピーク波長を有する光源であり、例えば、発光色が青色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。また固体光源以外の場合は、光変調器を含む。
【００３５】
光源１１Ｒから出力された赤色のビーム光の進行方向に、第１のコリメートレンズ１１０、ミラー１１１が配置されている。光源１１Ｒからの赤色のビーム光は、第１のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された後、ミラー１１１に入射する。ミラー１１１は、入射した赤色のビーム光を所望の角度で反射する。
【００３６】
光源１１Ｇから出力された緑色のビーム光の進行方向に、第２のコリメートレンズ１１０、ダイクロイックミラー１１２が配置されている。光源１１Ｇからの緑色のビーム光は、第２のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された後、ダイクロイックミラー１１２の一方の面に入射する。
【００３７】
ミラー１１１からの赤色の光ビームの中心光線は、第２のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された緑色の光ビームの中心光線と直交しており、その交点に、ダイクロイックミラー１１２が配置されている。
【００３８】
ダイクロイックミラー１１２は、赤色の波長の光を透過させ、それ以外の波長の光を反射する分光透過特性を有する。ミラー１１１からの赤色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１２を透過する。第２のコリメートレンズ１１０からの緑色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１２によって略９０度の角度で反射され、その反射光は、赤色の光ビームの透過光と同じ方向に向かう。
【００３９】
光源１１Ｂから出力された青色のビーム光の進行方向に、第３のコリメートレンズ１１０、ダイクロイックミラー１１３が配置されている。光源１１Ｂからの青色のビーム光は、第３のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された後、ダイクロイックミラー１１３の一方の面に入射する。
【００４０】
ダイクロイックミラー１１２からの赤色および緑色の光ビームの中心光線は、第３のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された青色の光ビームの中心光線と直交しており、その交点に、ダイクロイックミラー１１３が配置されている。
【００４１】
ダイクロイックミラー１１３は、赤色および緑色の波長の光を透過させ、それ以外の波長の光を反射する分光透過特性を有する。ダイクロイックミラー１１２からの赤色および緑色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１３を透過する。第３のコリメートレンズ１１０からの青色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１３によって略９０度の角度で反射され、その反射光は、赤色および緑色の光ビームの透過光と同じ方向に向かう。
【００４２】
光源部１１からの赤色、緑色、青色の光ビームはそれぞれ、垂直走査素子１２ｂに入射する。
【００４３】
制御部１０は、２次元走査部１２ａおよび垂直走査素子１２ｂを制御するとともに、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂそれぞれの発光タイミングを制御して投射面１３上に画像を表示させる。
【００４４】
図３は、制御部１０の構成の一例を示すブロック図である。図３には、２次元走査部１２ａが垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２からなる場合の制御部１０の構成が示されている。
【００４５】
図３を参照すると、制御部１０は、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、１０３および水平走査制御部１０４を有する。
【００４６】
画像信号Ｓ１が、外部装置からＬＤ制御部１０１に供給される。外部装置は、例えばパーソナルコンピュータ等の映像供給装置である。画像信号Ｓ１は、赤色、緑色、青色の各色の画像信号を含む。例えば、各色の画像が時分割で表示される場合、画像信号Ｓ１として、それぞれの色の画像信号が時分割で供給される。各色の画像が同時に表示される場合は、画像信号Ｓ１は、それぞれの色の画像信号を含む。
【００４７】
同期信号Ｓ２は、画像信号Ｓ１に基づく画像の表示における垂直同期および水平同期をとるための信号（垂直同期信号および水平同期信号）であって、外部装置から制御部１０に供給される。同期信号Ｓ２は、タイミング制御部１００、垂直走査制御部１０１、１０２および水平走査制御部１０３のそれぞれに供給される。
【００４８】
例えば、各色の画像が時分割で表示される場合は、同期信号Ｓ２として、それぞれの色の画像信号に対応する同期信号が時分割で供給される。各色の画像が同時に表示される場合は、同期信号Ｓ２として、各色の画像信号に共通の同期信号が供給される。
【００４９】
タイミング制御部１００は、同期信号Ｓ２に基づいて、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂそれぞれの発光タイミングを示すタイミング信号Ｓ３を生成する。タイミング信号Ｓ３は、タイミング制御部１００からＬＤ制御部１００に供給される。
【００５０】
ＬＤ制御部１００は、画像信号Ｓ１とタイミング制御部１００からのタイミング信号Ｓ３とに基づいて、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号Ｓ４を生成する。駆動信号Ｓ４は、光源１１Ｒを駆動する赤用駆動信号、光源１１Ｇを駆動する緑用駆動信号、光源１１Ｂを駆動する青用駆動信号を含む。
【００５１】
光源部１１では、光源１１Ｒが赤用駆動信号に従って点灯し、光源１１Ｇが緑用駆動信号に従って点灯し、光源１１Ｂが青用駆動信号に従って点灯する。
【００５２】
垂直走査制御部１０２は、同期信号Ｓ２に含まれる垂直同期信号に基づいて垂直走査素子１２ａ―１を動作させるための垂直走査信号ＳV１を生成する。垂直走査素子１２ａ―１は、垂直走査制御部１０２からの垂直走査信号ＳV１に従って垂直走査を行う。
【００５３】
垂直走査制御部１０３は、同期信号Ｓ２に含まれる水平同期信号に基づいて垂直走査素子１２ｂを動作させるための垂直走査信号ＳV２を生成する。垂直走査素子１２ｂは、垂直走査制御部１０３からの垂直走査信号ＳV２に従って垂直走査を行う。
【００５４】
水平走査制御部１０４は、同期信号Ｓ２に含まれる水平同期信号に基づいて水平走査素子１２ａ―２を動作させるための水平走査信号ＳHを生成する。水平走査素子１２ａ―２は、水平走査制御部１０４からの水平走査信号ＳHに従って水平走査を行う。
【００５５】
図４は、垂直走査信号ＳV１と水平走査信号ＳHとの対応関係を示すタイミングチャートである。
【００５６】
図４に示すように、垂直走査信号ＳV１は鋸波状の信号であって、１フレームの表示期間ＴFにおいて振幅値が徐々に増大し、その後、垂直ブランキング期間ＴVBにおいて、振幅値が急激に減少する。
【００５７】
垂直ブランキング期間ＴVBは、例えば、上部から下部まで画面を描画した後に、次の画面を描画するために上部へ戻るための垂直帰線期間を含む。垂直ブランキング期間ＴVBは、表示期間ＴFに対して十分に短い。表示期間ＴFに垂直ブランキング期間ＴVBを加算した期間が垂直走査信号ＳV１の周期であり、画面上の1フレームに一致する。垂直走査信号ＳV１の動作周波数は、画面のリフレッシュレート（例えば、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ・・・）に等しい。
【００５８】
一方、水平走査信号ＳHは正弦波状の信号であって、その周期は、垂直走査信号ＳV１の周期に比較して十分に小さい。
【００５９】
図５は、水平走査信号ＳHと垂直走査信号ＳV２との対応関係を示すタイミングチャートである。図６は、垂直走査信号ＳV２と、タイミング信号Ｓ３と往路または復路に同時に描画される２ラインの各画素の発光タイミングとの対応関係を示すタイミングチャートである。図５において、水平走査信号ＳHは、図４に示したものを部分的に拡大したものであり、図６において、垂直走査信号ＳV２は、図５に示したものを部分的に拡大したものである。なお、便宜上、図５に示す垂直走査信号ＳV２は、矩形の部分を破線で模式的に示している。
【００６０】
図５に示すように、水平走査信号ＳHの周期は、１水平表示ライン期間ＴHに水平ブランキング期間ＴHBを加算して2倍した期間に等しい。
【００６１】
図５および図６に示すように、垂直走査信号ＳV２は、矩形形状の信号であって、その周期は、水平走査信号ＳHの周期より十分に短い。
【００６２】
１水平表示ライン期間ＴHにおいて、垂直走査信号ＳV２の矩形波形の立ち上がり後または立下り後の信号レベルが徐々に増大し、その後、水平ブランキング期間ＴHBにおいて、垂直走査信号ＳV２の信号レベルが急激に減少する。換言すると、垂直走査信号ＳV２は全体で、鋸波状の信号を形成しており、この鋸波状の信号の周期の2倍は、水平走査信号ＳHの周期に等しい。
【００６３】
図６に示す例では、１つの光源、例えば光源１１Ｒについて、タイミング信号Ｓ３と、ＮラインおよびＮ＋１ラインの２ラインを描画する際のそれぞれのライン上の画素における発光タイミングを示している。
【００６４】
タイミング信号Ｓ３は、垂直走査周波数Ｓv２の立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングそれぞれでパルスが生成されたものである。タイミング信号Ｓ３の周期は、垂直走査周波数Ｓv２の周期の半分である。
【００６５】
例えば、Ｎラインでは、タイミング信号Ｓ３の偶数番目のパルスの立ち上がりタイミング（すなわち、垂直走査信号ＳV２の矩形波形の立ち上がりのタイミング）で光源１１Ｒが発光する。一方、Ｎ＋１ラインでは、タイミング信号Ｓ３の奇数番目のパルスの立ち上がりタイミング（垂直走査信号ＳV２の矩形波形の立ち下がりのタイミング）で光源１１Ｒが発光する。ここでは、各画素における発光時間（パルス幅）は、垂直走査信号ＳV２の矩形の波形の幅に略一致するように、タイミング信号Ｓ３と画像信号Ｓ１とに基づいて駆動信号Ｓ４が生成されている。
【００６６】
本実施形態の走査型表示装置では、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、垂直走査制御部１０３、および水平走査制御部１０４がそれぞれ、図４〜図６に示したような関係を有する、タイミング信号Ｓ３、駆動信号Ｓ４（赤用駆動信号、緑用駆動信号および青用駆動信号を含む）、垂直走査信号ＳV１、垂直走査信号ＳV２、および水平走査信号ＳHを生成する。なお図４と図５、及び図６のＳV２の縦軸は各制御部１０２〜１０４に印加する電圧を示すが、図６のＳ３、Ｎライン及びＮ＋１ラインの縦軸はタイミングのみを示している。
【００６７】
光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂが駆動信号Ｓ４に従って動作するとともに、垂直走査素子１２ａ―１、垂直走査素子１２ｂ、および水平走査素子１２ａ―２がそれぞれ、垂直走査信号ＳV１、垂直走査信号ＳV２、および水平走査信号ＳHに従って動作する。これにより、投射面１３上では、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂそれぞれについて、往路および復路のそれぞれで、同時に、２ラインの描画（２ライン同時描画）が行われる。
【００６８】
図７に、２ライン同時描画の画像の一例を示し、図８に、比較例として、垂直走査素子１２ｂなしの１ライン描画の画像の一例を示す。
【００６９】
図８に示す比較例では、垂直走査素子１２ｂが停止しており、垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２による走査が行われる。この場合は、左端から右端へ向かう往路時は、右下がりの直線に沿って複数のビームスポット１が形成され、これにより、右下がりの１本の走査ラインが形成される。一方、右端から左端へ向かう復路時は、左下がりの直線に沿って複数のビームスポット１が形成され、これにより、左下がりの１本の走査ラインが形成される。
【００７０】
一方、本実施形態の走査型表示装置では、垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２に加えて、垂直走査素子１２ｂが動作し、この垂直走査素子１２ｂの動作に同期して光源部１１の発光タイミングを制御することで、図７に示すような２ライン同時描画が行われる。
【００７１】
左端から右端へ向かう往路において、垂直走査素子１２ｂによって光ビームが垂直方向に微小な角度で往復走査され、この走査に同期して光源部１１が発光することで、上側にビームスポット１ａが形成され、下側にビームスポット１ｂが形成される。ビームスポット１ａ、１ｂは、往路において交互に複数形成される。これにより、複数のビームスポット１ａよりなる第１の水平走査ライン（例えば、図６に示したＮライン）と、複数のビームスポット１ｂよりなる第２の水平走査ライン（例えば、図６に示したＮ＋１ライン）とが、同時に形成される。
【００７２】
右端から左端へ向かう復路においても、上記の往路と同様に、第１および第２の水平走査ラインが同時に形成される。
【００７３】
このように、往路と復路のそれぞれで、複数の水平走査ラインを同時に描画することができるので、比較例と比較して、解像度を高くすることができる。
【００７４】
また、本実施形態の走査型表示装置によれば、図５に示したように、垂直走査信号ＳV２は全体で鋸波状に変化するような波形になっており、これにより、図８に示した水平走査ラインの傾きを抑制し、ほぼ水平な走査ラインを描画することができる。
【００７５】
以下に、その原理を具体的に説明する。
【００７６】
図９は、垂直走査素子１２ｂの偏向角度を説明するための模式図である。図９には、垂直走査素子１２ｂから投写面１３までの走査系の部分を、垂直走査方向と直交する方向から見た状態が模式的に示されている。
【００７７】
図９において、Ｓ、Ｈ、Ｖ、ＳＣはそれぞれ、垂直走査素子１２ｂ、水平走査素子１２ａ―２、垂直走査素子１２ａ―１、投写面１３それぞれの位置を示す。Ｈｘは垂直走査素子１２ｂと水平走査素子１２ａの間の距離を示し、Ｈｙは水平走査素子１２ａ―２と垂直走査素子１２ａ―１の間の距離を示し、ＳＣｘは垂直走査素子１２ａ―１と投射面１３の間の距離を示す。θは、垂直走査素子１２ｂによる光ビームの偏向角度、ψは垂直走査素子１２ａ―１による光ビームの偏向角度を示す。
【００７８】
１ライン走査の場合、水平走査素子１２ａ―２上でのずれＨｙは、以下の式で与えられる。
【００７９】
【数１】
【００８０】
垂直走査素子１２ａ―１上でのずれＶｙは、以下の式で与えられる。
【００８１】
【数２】
【００８２】
投射面１３上でのずれＳＣｘは、以下の式で与えられる。
【００８３】
【数３】
【００８４】
で与えられる。
【００８５】
一方、ｎライン同時描画の場合、投写面１３上でのずれＳＣｙ（ｎ）は、以下の式で与えられる。
【００８６】
【数４】
【００８７】
ここで、Ｌｙは水平方向に１ライン走査したときの垂直走査素子１２ｂの最大走査幅（例えば、図７に示した、ビームスポット１ａからなる走査ラインの中心線とビームスポット１ｂからなる走査ラインの中心線との間隔）、ｎはライン数、Ｍは最大ライン数である。また、不連続の場合は、
Ｌｙ（ｎ）＝（０．５−（Ｎ−１）／（Ｍ−１）×Ｌｙ
である。ここで、Ｎ＝１，２，．．．，ｎの中の任意の数値である。
【００８８】
垂直走査制御部１０３の偏向角度θの最大値が、上記の条件における、ずれＳＣｙ（ｎ）の範囲内となるように、垂直走査信号ＳV２の鋸波状の変化部分の傾きを決定する。これにより、複数ライン同時描画において、ほぼ水平な走査ラインを描画することができ、ほぼ長方形の画面を提供することができる。
【００８９】
例えば、投射角ψが±４０°であり、解像度がＸＧＡ（１０２４×７６８）であり、投射距離が３００ｍｍである場合、スクリーンサイズは、５０４ｍｍ（＝３００ｍｍ×ｔａｎ４０×２）であり、水平１ラインの間隔は、０．６６ｍｍ（＝５０４ｍｍ÷７６８本）である。この場合、垂直方向における最大シフト量は、±０．３３（＝０．６６ｍｍ÷２）である。垂直走査素子１２ｂと水平走査素子１２ａ−２との距離Ｈｘは１０ｍｍ、水平走査素子１２ａ−２と垂直走査素子１２ａ−１との距離Ｖｘは６ｍｍである。
【００９０】
上記の条件において、垂直走査素子１２ｂの偏向角度θを±０．０４°とすると、ほぼ水平な走査ラインを形成することができる。
【００９１】
また、水平走査素子１２ａ−２上でのずれ量Ｈｙは０．００６ｍｍであり、垂直走査素子１２ａ−１上でのずれ量Ｖｙは０．０１１ｍｍであり、投射面１３上でのずれ量ΔＳＣｙは０．３６８ｍｍである。垂直走査制御部１０３の最大偏向角度である±０．０４°は、ずれ量ΔＳＣｙである０．３６８ｍｍの範囲内であり、隣接する走査ライン間で、ビームスポットの一部が重なることはない。
【００９２】
また、本実施形態の走査型表示装置によれば、複数の水平走査ラインを同時に描画することにより、高解像度化に加えて、以下のような効果を奏することもできる。
【００９３】
ｎライン描画を同時に行う場合、水平走査素子１２ａ―２の速度（動作周波数）は、
［ライン数］×［リフレッシュレート］÷２÷ｎ
で与えられる。垂直走査素子１２ｂの速度（動作周波数）は、
［水平走査素子１２ａ―２の速度］×ｎ×水平解像度
で与えられる。
【００９４】
例えば、２ライン同時描画によりＸＧＡ（１０２４×７６８）の解像度を実現する場合、リフレッシュレートが６０Ｈｚであると、水平走査素子１２ａ―２の速度は、１１．５２ＫＨｚ（＝７６８本×６０Ｈｚ÷２÷２）であり、垂直走査素子１２ｂの速度は約２３．６４ＭＨｚ（＝１１．５２ＫＨｚ×２×１０２４）である。これらの速度を満たすために、水平走査素子１２ａ―２はＭＥＭＳミラー等により実現可能であり、垂直走査素子１２ｂは、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等に実現可能である。
【００９５】
また、３ライン同時描画によりＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００）の解像度を実現する場合、リフレッシュレートが６０Ｈｚであると、水平走査素子１２ａ―２の速度は、１２ＫＨｚ（＝１２００本×６０Ｈｚ÷２÷３）であり、垂直走査素子１２ｂの速度は６９．１ＭＨｚ（＝１２ＫＨｚ×３×１９２０）である。これらの速度を満たすために、水平走査素子１２ａ―２はＭＥＭＳミラー等により実現可能であり、垂直走査素子１２ｂは、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等に実現可能である。
【００９６】
一方、垂直走査素子１２ｂを用いない構成においては、例えば、ＷＵＸＧＡの解像度を実現する場合、水平走査素子１２ａ―２の速度は、３６ＫＨｚ（＝１２００本×６０Ｈｚ÷２）である。このような速度の水平走査素子１２ａ―２をＭＥＭＳミラーで実現することは困難である。
【００９７】
また、１０ライン同時描画により４Ｋ２Ｋ（ＤＣＩ ４０９６×２１６０）の解像度を実現する場合、リフレッシュレートが１２０Ｈｚであると、水平走査素子１２ａ―２の速度は、２５．９２ＫＨｚ（＝２１６０本×１２０Ｈｚ÷２÷１０）であり、垂直走査素子１２ｂの速度は、約１．０６ＧＨｚ（＝２５．９２ＫＨｚ×１０×４０９６）である。これらの速度を満たすために、水平走査素子１２ａ―２はＭＥＭＳミラー等により実現可能であり、垂直走査素子１２ｂは、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等に実現可能である。
【００９８】
一方、垂直走査素子１２ｂを用いない構成においては、例えば、４Ｋ２Ｋの解像度を実現する場合、水平走査素子１２ａ―２の速度は、２５９．２ＫＨｚ（＝２１６０本×１２０Ｈｚ÷２）である。このような速度の水平走査素子１２ａ―２をＭＥＭＳミラーで実現することは困難である。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２に加えて、垂直走査素子１２ｂを用いることで、水平走査素子１２ａ―２の速度に対する設計の余裕度が増大し、それにより、走査系のコストを削減することが可能となる。
【０１００】
なお、本実施形態の走査型表示装置は、本発明の一例であり、その構成は適宜に変更することができる。
【０１０１】
例えば、高解像度化の観点からすると、垂直走査素子１０３によって生成される垂直走査信号ＳV２は、信号レベル全体が鋸波状に変化するものでなくてもよい。すなわち、垂直走査素子１０３は、図６に示した例において、傾きを持たない垂直走査信号ＳV２を生成してもよい。ただし、この場合は、往路および復路のうちの一方でのみ描画が行われる。
【０１０２】
また、図６に示した例では、タイミング制御部１００は、垂直走査信号ＳV２の周期の１／２の周期のタイミング信号Ｓ３を生成しているが、これに限定されない。例えば、タイミング制御部１００は、垂直走査信号ＳV２の周期を３以上の整数の値で割った値を周期とするタイミング信号Ｓ３を生成してもよい。
【０１０３】
本実施形態の走査型表示装置において、投射面１３に投射される光ビームのアスペクト比は適宜に設定することができる。ここで、光ビームのアスペクト比は、光ビームの長軸方向と短軸方向の広がり角度の比である。ここでは、垂直方向の広がり角度に対する水平方向の広がり角度の比である。
【０１０４】
図１０に、４ライン同時描画で、アスペクト比が１である場合のビームスポットの一例を示す。図１０に示すように、複数のビームスポット１ａからなる第１の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｂからなる第２の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｃからなる第３の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｄからなる第４の水平走査ラインが、同時に描画される。ビームスポット１ａ〜１ｄの形状は、いずれも略真円状である。
【０１０５】
図１０に示したものでは、垂直方向において、ビームスポット１ａ〜１ｄからなる縦ラインが形成される。この縦ラインは、一定の間隔で水平方向に並んでいる。この場合は、縦ラインの間の隙間が目視され、それにより画質が低下する。
【０１０６】
図１１に、４ライン同時描画で、アスペクト比が２である場合のビームスポットの一例を示す。図１０に示すように、複数のビームスポット１ａからなる第１の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｂからなる第２の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｃからなる第３の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｄからなる第４の水平走査ラインが、同時に描画される。ビームスポット１ａ〜１ｄの形状は、いずれも横長の楕円の形状である。
【０１０７】
図１１に示したものでは、垂直方向において、ビームスポット１ａ〜１ｄからなる縦ラインが形成されるが、ビームスポットの形状が横長であるため、縦ライン間の隙間は目視されない。したがって、図１０に示したものと比較して、縦ライン間の隙間が目立たないため、画質が向上する。
【０１０８】
シリンドリカルレンズ等の光学系を用いて、光源部１１からの光ビームのアスペクト比を変えることができる。具体的には、光ビームを垂直方向において集光し、水平方向においては集光しないように、シリンドリカルレンズを配置することで、図１１に示したような横長の形状の光ビームを得ることができる。この他、光源がＬＤ等の光源よりなる場合は、出射面に、出射光の広がり方向を制御する凹凸構造を形成し、その凹凸構造の凹部または凸部の配置を、所望のアスペクト比が得られるように設定してもよい。
【０１０９】
アスペクト比は、１以上、同時描画ライン数未満が望ましい。この範囲によれば、隣接するビームスポットの重なりによる画質低下を抑制することができる。
【０１１０】
また、垂直走査素子１２ｂの位置は、図１に示した位置に限定されない。光源部１１からの光ビームが、２次元走査部１２ａを介して垂直走査素子１２ｂに入射するように構成してもよい。また、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂのそれぞれの光路に垂直走査素子１２ｂを配置してもよい。
【０１１１】
図３に示した構成において、垂直走査素子１２ａ―１と水平走査素１２ａ―２は逆の配置であってもよい。
【０１１２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態のものにおいては、例えば、図１０や図１１に示した４ライン同時描画を行った場合、第１乃至第４の走査ラインからなるライン群の左右の端部は、斜めのカットされた直線形状になっている。このため、第１乃至第４の走査ラインからなるライン群を垂直方向に並べて画像を構成すると、それぞれのライン群の端部がギザギザの形状に見えてしまう。
【０１１３】
ここでは、上記の画像の端部がギザギザの形状に見えてしまうという問題を解決することができる形態について説明する。
【０１１４】
本発明の第２の実施形態である走査型表示装置は、第１の実施形態と同様、制御部１０、光源部１１および走査手段１２を有するが、制御部１０の一部の動作が、第１の実施形態のものと異なる。
【０１１５】
具体的には、図３に示した構成において、垂直走査制御部１０３により生成される垂直走査信号ＳV２と、タイミング制御部１００により生成されるタイミング信号Ｓ３が第１の実施形態ものと異なる。
【０１１６】
図１２に、垂直走査信号ＳV２とタイミング信号Ｓ３の対応関係を示す。図１２に示すように、垂直走査制御部１０３は、パルス幅の異なる２つの矩形波形よりなる波形パターンの繰り返しよりなる垂直走査信号ＳV２を生成する。タイミング制御部１００は、垂直走査信号ＳV２の立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングのそれぞれで矩形のパルスが生成されたタイミング信号Ｓ３を生成する。
【０１１７】
なお、水平走査信号ＳHと垂直走査信号ＳV１、ＳV２の関係は図４および図５に示したとおりである。
【０１１８】
図４、図５、および図１２に示した条件で光源部１１、垂直走査素子１２ａ−１、１２ｂおよび水平走査素子１２ａ―２を駆動した場合、図１３に示すように、複数のビームスポット１ａからなる第１の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｂからなる第２の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｃからなる第３の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｄからなる第４の水平走査ラインが、同時に描画される。
【０１１９】
第１乃至第４の水平走査ラインの開始位置は、互いに異なる。このように、第１乃至第４の水平走査ラインの開始位置を不連続なものとすることで、上述した画像の端部における縦方向のギザギザが軽減して見える。
【０１２０】
（第３の実施形態）
ここでは、第２の実施形態で説明した、画像の端部がギザギザの形状に見えてしまうという問題を解決することができる別の形態について説明する。
【０１２１】
本発明の第３の実施形態である走査型表示装置は、第１の実施形態と同様、制御部１０、光源部１１および走査手段１２を有するが、制御部１０の一部の動作が、第１の実施形態のものと異なる。
【０１２２】
図１４は、制御部１０の構成を示すブロック図である。
【０１２３】
図１４に示すように、制御部１０は、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、１０３および水平走査制御部１０４を有する。タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２および水平走査制御部１０４は、第１の実施形態のものと同じである。
【０１２４】
垂直走査制御部１０３は、水平走査制御部１０４からの水平走査信号ＳHおよび同期信号Ｓ２をそれぞれ入力とし、水平走査信号ＳHに対する位相差をそれぞれ０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°とした、８つの垂直走査信号ＳV２を生成することができ、フレーム毎に、それら垂直走査信号ＳV２を順次切り換えて出力する。例えば、垂直走査制御部１０３は、ｎフレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を０°または１８０°とした垂直走査信号ＳV２を出力し、（ｎ＋１）フレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を１３５°または３１５°とした垂直走査信号ＳV２を出力し、（ｎ＋２）フレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を９０°または２７０°とした垂直走査信号ＳV２を出力し、（ｎ＋３）フレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を４５°または２２５°とした垂直走査信号ＳV２を出力する。
【０１２５】
図１３に、４ライン同時描画において、ｎフレームから（ｎ＋３）フレームの４つのフレームについて、垂直走査信号ＳV２の水平走査信号ＳHに対する位相差を変化させた場合の描画状態を模式的に示す。
【０１２６】
図１３に示すように、各フレームにおいて、第１乃至第４の水平走査ラインからなるライン群が形成される。
【０１２７】
ｎフレームにおいて、ライン群のうち、第１の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第２の水平走査ラインの開始位置は、第１の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第３の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第４の水平走査ラインの開始位置は、第３の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１２８】
（ｎ＋１）フレームにおいて、ライン群のうち、第４の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第３の水平走査ラインの開始位置は、第４の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第２の水平走査ラインの開始位置は、第３の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第１の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１２９】
（ｎ＋２）フレームにおいて、ライン群のうち、第３の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第４の水平走査ラインの開始位置は、第３の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第１の水平走査ラインの開始位置は、第４の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第２の水平走査ラインの開始位置は、第１の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１３０】
（ｎ＋３）フレームにおいて、ライン群のうち、第２の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第１の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第４の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第３の水平走査ラインの開始位置は、第４の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１３１】
上述のように、ｎフレームから（ｎ＋３）フレームの４つのフレームにおいて、ライン群における各水平走査ラインの開始位置をフレーム毎に変化させると、人間の眼には、残像現象により、各フレームにおけるライン群の画像が時間的に積分されたものとして見える。これにより、上述した画像の端部における縦方向のギザギザが軽減して見える。
【０１３２】
（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【０１３３】
図１５に示すように、本実施形態の走査型表示装置は、垂直走査素子１２ｂを２次元走査部１２ａからの光ビームが入射するように配置されている。この点以外は、第１の実施形態に記載のものと同じである。
【０１３４】
本実施形態の走査型表示装置では、光源部１１からの光ビームは、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査されるとともに、垂直走査素子１２ｂによって、垂直方向に微小な角度で走査される。この構成によれば、垂直走査素子１２ｂ上におけるビームの位置ずれは、第１の実施形態のもより小さくなるので、画質が向上する。
【０１３５】
本実施形態において、第２または第３の実施形態で説明した構成を採用してもよい。
【０１３６】
（第５の実施形態）
図１６は、本発明の第５の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【０１３７】
図１６に示すように、本実施形態の走査型表示装置は、垂直走査素子１２ｂの構成および配置が異なる以外は、第１の実施形態に記載のものと同様のものである。
【０１３８】
垂直走査素子１２ｂは、垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂを有する。
【０１３９】
垂直走査素子１２ｂ−Ｒは、光源１１−Ｒの光路中の、コリメートレンズ１１０とミラー１１１の間に設けられおり、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームがコリメートレンズ１１０を介して入射する。
【０１４０】
垂直走査素子１２ｂ−Ｇは、光源１１−Ｇの光路中の、コリメートレンズ１１０とダイクロイックミラー１１２の間に設けられおり、光源１１−Ｇからの緑色の光ビームがコリメートレンズ１１０を介して入射する。
【０１４１】
垂直走査素子１２ｂ−Ｂは、光源１１−Ｂの光路中の、コリメートレンズ１１０とダイクロイックミラー１１３の間に設けられおり、光源１１−Ｂからの青色の光ビームがコリメートレンズ１１０を介して入射する。
【０１４２】
本実施形態の走査型表示装置では、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームは、垂直走査素子１２ｂ−Ｒによって微小な角度で垂直方向に走査され、その後、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査される。光源１１−Ｇからの緑色の光ビームは、垂直走査素子１２ｂ−Ｇによって微小な角度で垂直方向に走査され、その後、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査される。光源１１−Ｂからの青色の光ビームは、垂直走査素子１２ｂ−Ｂによって微小な角度で垂直方向に走査され、その後、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査される。
【０１４３】
制御部１０は、垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂをそれぞれ制御するとともに、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂそれぞれの発光タイミングを制御する。これらの制御において、制御部１０は、ダイクロイックミラー１１２、１１３の組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれを補正する。
【０１４４】
図１７に、制御部１０の構成を示す。
【０１４５】
図１７に示すように、制御部１０は、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、１０３、水平走査制御部１０４およびテーブル１０５を有する。ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２および水平走査制御部１０４は、第１の実施形態のものと同じである。
【０１４６】
テーブル１０５は、ダイクロイックミラー１１２、１１３の組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれを補正するためのデータを格納する。
【０１４７】
図１８に、ダイクロイックミラー１１２、１１３の組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれによるビームスポットの位置ずれを模式的に示す。
【０１４８】
組立精度が高くないため、図１８に示すように、投射面１３上において、赤色のビームスポット２００Ｒと緑色のビームスポット２００Ｇと青色のビームスポット２００Ｂとの間で位置ずれが生じる場合がある。
【０１４９】
図１８に示した例では、赤色のビームスポット２００Ｒと比較して、青色のビームスポット２００Ｂは、垂直方向にＤVだけずれており、水平方向にＤHだけずれている。垂直方向の位置ずれＤVから、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｂからの青色の光ビームの垂直方向の角度ずれを算出することができる。水平方向の位置ずれＤHから、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｂからの青色の光ビームの水平方向の角度ずれを算出することができる。
【０１５０】
同様にして、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｇからの緑色の光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれも算出することができる。図１８に示した例では、赤色のビームスポット２００Ｒに対する緑色のビームスポット２００Ｇの位置ずれは水平方向のみであるので、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｇからの緑色の光ビームの水平方向の角度ずれが算出される。
【０１５１】
上述のようにして算出した、光源１１−Ｇ、１１−Ｂの光源１１−Ｒ（基準となる光源）に対する垂直方向および水平方向の角度ずれ量がテーブル１０５に格納される。
【０１５２】
タイミング制御部１００は、タイミング信号Ｓ３を生成するとともに、テーブル１０５に格納された光源の水平方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂの間の発光タイミングを調整するための位相差を示す位相差信号Ｓ５を生成する。位相差信号Ｓ５は、タイミング信号Ｓ３とともにＬＤ制御部１０１に供給される。
【０１５３】
また、タイミング制御部１００は、テーブル１０５に格納された光源の垂直方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂそれぞれに対応して設けられた垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂの間の位相差を示す位相差信号Ｓ６を生成する。位相差信号Ｓ６は、垂直走査制御部１０３に供給される。
【０１５４】
次に、本実施形態の走査型表示装置の動作について説明する。ここでは、図１８に示した位置ずれが生じており、テーブル１０５が、光源１１−Ｇの光源１１−Ｒに対する水平方向の角度ずれ量と、光源１１−Ｂの光源１１−Ｒに対する垂直方向および水平方向の角度ずれ量とを保持しているものと仮定する。
【０１５５】
タイミング制御部１００は、テーブル１０５に格納された光源１１−Ｇの水平方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｇの光源１１−Ｒに対する位相差を示す第１の位相差信号を生成するとともに、テーブル１０５に格納された光源１１−Ｂの水平方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｂの光源１１−Ｒに対する位相差を示す第２の位相差信号を生成する。タイミング制御部１００は、生成した第１および第２の位相差信号を含む位相差信号Ｓ５をＬＤ制御部１０１に供給する。
【０１５６】
また、タイミング制御部１００は、テーブル１０５に格納された光源１１−Ｂの垂直方向の角度ずれ量に基づいて、垂直走査素子１２ｂ−Ｂの垂直走査素子１２ｂ−Ｒに対する位相差を示す位相差信号Ｓ６を生成し、それを垂直走査制御部１０３に供給する。
【０１５７】
ＬＤ制御部１０１は、画像信号Ｓ１とタイミング信号Ｓ３とに基づいて、赤用駆動信号、緑用駆動信号、青用駆動信号をそれぞれ生成する。そして、ＬＤ制御部１０１は、位相差信号Ｓ５に含まれている第１の位相差信号に基づいて、緑用駆動信号の赤用駆動信号に対する位相を調整するとともに、位相差信号Ｓ５に含まれている第２の位相差信号に基づいて、青用駆動信号の赤用駆動信号に対する位相を調整する。
【０１５８】
光源１１−Ｒは、赤用駆動信号に従って点灯する。光源１１−Ｇは、相調整後の緑用駆動信号に従って点灯する。光源１１−Ｂは、位相調整後の青用駆動信号に従って点灯する。この動作により、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂの間の光ビームの水平方向の角度ずれが補正される。
【０１５９】
垂直走査制御部１０３は、同期信号Ｓ２に基づいて、垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂに対する、赤用垂直走査信号、緑用垂直走査信号、青用垂直走査信号を生成する。そして、垂直走査制御部１０３は、タイミング制御部１００からの位相差信号Ｓ６に基づいて、赤用垂直走査信号に対する青用垂直走査信号の位相を調整する。
【０１６０】
垂直走査素子１２ｂ−Ｒは、赤用垂直走査信号に従って動作する。垂直走査素子１２ｂ−Ｇは、緑用垂直走査信号に従って動作する。垂直走査素子１２ｂ−Ｂは、位相調整後の青用垂直走査信号に従って動作する。この動作により、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂの間の光ビームの垂直方向の角度ずれが補正される。
【０１６１】
本実施形態において、第２または第３の実施形態で説明した構成を採用してもよい。
【０１６２】
以上説明した各実施形態において、走査方向は、第１の方向とこの第１の方向と交差する第２の方向としてもよい。この場合、第１の方向を垂直走査方向とし、第２の方向を水平走査方向としてもよい、また、第１の方向を水平走査方向とし、第２の方向を垂直走査方向としてもよい。
【０１６３】
走査手段は、光ビームを第１の方向に走査する第１方向走査手段と、光ビームを第２の方向に走査する第２方向走査手段とを有していても良い。
【符号の説明】
【０１６４】
１０ 制御部
１１ 光源部
１２ 走査手段
１３ 投射面
１２ａ ２次元走査部
１２ｂ 垂直走査素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査して被投射面上に画像を表示する走査型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光ビームを水平方向および垂直方向に走査するとともに、水平走査において、往路と復路のそれぞれで描画を行う表示装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の表示装置は、補正走査装置、水平走査装置および垂直走査装置からなる走査系を有する。
【０００４】
補正走査装置は、光源からの光ビームを垂直方向に走査する。補正走査装置からの光ビームは、水平走査装置に入射する。
【０００５】
水平走査装置は、補正走査装置からの光ビームを水平方向に走査する。水平走査装置からの光ビームは、垂直走査装置に入射する。
【０００６】
垂直走査装置は、水平走査装置からの光ビームを垂直方向に走査する。垂直走査装置からの光ビームは、投射面上に照射される。
【０００７】
鋸波状の垂直駆動信号が垂直走査装置に供給され、正弦波状の水平駆動信号が水平走査装置に供給される。水平駆動信号の周波数は、垂直駆動信号に比べて十分に高い。
【０００８】
補正走査装置は、投射面上の走査ラインの傾きを調整するものであって、その振れ幅は、水平走査装置や垂直走査装置と比較して十分に小さい。補正走査装置の駆動信号の周波数は、水平走査装置の水平駆動信号の２倍である。
【０００９】
補正走査装置、水平走査装置および垂直走査装置として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーに代表される小型の共振ミラーを用いることができる。
【００１０】
補正走査装置なしで、水平走査装置および垂直走査装置で走査した場合、図１９に示すように、往路においては、右下がりの走査ライン３００ａが形成され、復路においては、左下がりの走査ライン３００ｂが形成される。このように走査ラインが傾くと、投射面の端部近傍において、画素の間隔が小さくなり、その結果、隣接する画素が互いに重なって、画質が低下する場合がある。
【００１１】
補正走査装置は、往路および復路のそれぞれで、走査ラインが水平になるように、垂直方向の走査角度を調整する。図２０に、調整後の走査ラインを模式的に示す。図２０に示すように、往路および復路のそれぞれで、略水平な走査ライン３００が形成される。
【００１２】
特許文献２には、スペックルの低減を目的に、水平方向の走査を行うポリゴンスキャナと、垂直方向の走査を行うガルバノスキャナと、ビームを垂直方向に微小な角度で振動させるビーム振動手段と、を有する画像表示装置が記載されている。
【００１３】
上記の画像表示装置によれば、１水平走査期間に複数回、垂直方向にビームを振動させることでスペックルを低減する。ここで、スペックルとは、レーザ光のコヒーレンスに起因する斑点上のノイズである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４４９００１９号
【特許文献２】国際公開２００５／０８３４９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１、２に記載の表示装置においては、小型で高解像度の装置を提供することが困難であるという問題がある。以下に、高解像度化における問題を具体的に説明する。
【００１６】
特許文献１に記載の表示装置において、水平走査装置の駆動信号の周波数を高くすることで、高解像度化を図ることができる。しかし、水平走査装置はＭＥＭＳミラー等の小型の共振ミラーよりなるので、その駆動速度及び動作周波数には限界があり、その限界を超えて解像度を高くすることはできない。例えば、ＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００）の画面に対応する場合、水平走査装置の駆動周波数は３６ＫＨｚであり、現状では、そのような駆動周波数で動作する小型の共振ミラーを提供することは困難である。
【００１７】
また、水平走査装置の振れ角を小さくすると、１回の走査にかかる時間が短くなる。このため駆動周波数を大きくすることができるため、水平走査線数を増大し、解像度を高くすることができる。しかし、この場合は、水平走査装置の振れ角を小さくしたことによって画面が小さくなる。
【００１８】
特許文献２に記載のものにおいては、ポリゴンスキャナやガルバノスキャナを用いているので、装置が大型化するという問題がある。ポリゴンスキャナやガルバノスキャナに代えてＭＥＭＳミラー等の小型の共振ミラーを用いることで小型化を図ることができるが、この場合は、上記の高解像度化における問題を生じる。
【００１９】
本発明の目的は、高解像度化を図ることができる、小型の走査型表示装置、および画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の走査型表示装置は、
光ビームを出射する光源部と、
投射面上で光源部からの光ビームを、第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査する走査手段と、
走査手段を制御し、光源部の発光タイミングを制御して、投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる制御部と、を有し、
走査手段は、
第１の走査周期で第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、
第１の走査周期より短い第２の走査周期で第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、
第２の走査周期より短い第３の走査周期で第１の方向の走査を行う、最大走査角が第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子と、を有し、
制御部は、第３の走査周期に同期して光源部の発光タイミングを制御し、第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させる。
【００２１】
本発明の画像表示方法は、光源部からの光ビームを投射面上で第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査し、光源部の発光タイミングを制御して、投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる画像表示方法であって、
第１の走査周期で第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、第１の走査周期より短い第２の走査周期で第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、第２の走査周期より短い第３の走査周期で第１の方向の走査を行う、最大走査角が第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子とを同期させて制御し、
第３の走査周期に同期して光源部の発光タイミングを制御し、第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させることを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、小型で高解像度の走査型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す走査型表示装置の光源部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す走査型表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す走査型表示装置にて用いられる第１の垂直走査信号と水平走査信号との対応関係を示すタイミングチャートである。
【図５】図１に示す走査型表示装置にて用いられる水平走査信号と第２の垂直走査信号との対応関係を示すタイミングチャートである。
【図６】図１に示す走査型表示装置における、第２の垂直走査信号とタイミング信号と往路または復路に同時に描画される２ラインの各画素の発光タイミングとの対応関係を示すタイミングチャートである。
【図７】２ライン同時描画の画像の一例を示す模式図である。
【図８】比較例としての１ライン描画の画像の一例を示す模式図である。
【図９】図１に示す走査型表示装置の第２の垂直走査素子の偏向角度を説明するための模式図である。
【図１０】４ライン同時描画で、アスペクト比が１である場合のビームスポットの一例を示す模式図である。
【図１１】４ライン同時描画で、アスペクト比が２である場合のビームスポットの一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態である走査型表示装置にて用いられる第２の垂直走査信号とタイミング信号の対応関係を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態の走査型表示装置で描画される水平走査ラインの模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態である走査型表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の走査型表示装置にて行われる４ライン同時描画における、ｎフレームから（ｎ＋３）フレームの４つのフレームについて、第２の垂直走査信号の水平走査信号に対する位相差を変化させた場合の描画状態を示す模式図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示す走査型表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１６に示す走査型表示装置のダイクロイックミラーの組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれによるビームスポットの位置ずれを示す模式図である。
【図１９】走査型表示装置における水平走査ラインの傾きを説明するための模式図である。
【図２０】特許文献１に記載の表示装置による水平走査ラインの傾きの調整を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示す走査型表示装置は、レーザプロジェクタに代表される表示装置であって、光ビームを出力する光源部１１と、光源部１１からの光ビームを水平方向および垂直方向に走査する走査手段１２と、走査手段１２を制御するとともに、光源部１１の発光タイミングを制御して投射面１３上に画像を表示させる制御部１０とを有する。
【００２７】
投射面１３には、透過型の拡散スクリーン、反射型の拡散スクリーン、反射型の半透明スクリーン、蛍光スクリーン等を用いることができる。
【００２８】
走査手段１２は、２次元走査部１２ａおよび垂直走査素子１２ｂを有する。
【００２９】
２次元走査部１２ａは、水平方向の走査を行う水平走査素子と、垂直方向の走査を行う垂直走査素子とを有する。２次元走査部１２ａは、これら水平走査素子および垂直走査素子を一体的に組み込んだ２次元走査素子であってもよい。２次元走査素子は、例えば、ＭＥＭＳより構成してもよい。
【００３０】
垂直走査素子１２ｂは、光源部１１と２次元走査部１２ａの間に配置されており、光源部１１からの光ビームを垂直方向に走査するが、その最大走査角（ビームの振れ角の最大値）は、２次元走査部１２ａの垂直方向における最大走査角より十分に小さい。垂直走査素子１２ｂで走査された光ビームは、２次元走査部１２ａに入射する。垂直走査素子１２ｂとして、電気光学（ＥＯ）素子、音響光学（ＡＯ）素子、高速駆動レンズ、ＭＥＭＳミラー等を用いることができる。
【００３１】
光源部１１は、図２に示すように、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、第１乃至第３のコリメートレンズ１１０、ミラー１１１、およびダイクロイックミラー１１２、１３を有する。
【００３２】
光源１１Ｒは、赤色の波長帯域にピーク波長を有する光源であり、例えば、発光色が赤色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。また固体光源以外の場合は、光変調器を含む。
【００３３】
光源１１Ｇは、緑色の波長帯域にピーク波長を有する光源であり、例えば、発光色が緑色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。また固体光源以外の場合は、光変調器を含む。
【００３４】
光源１１Ｂは、青色の波長帯域にピーク波長を有する光源であり、例えば、発光色が青色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。また固体光源以外の場合は、光変調器を含む。
【００３５】
光源１１Ｒから出力された赤色のビーム光の進行方向に、第１のコリメートレンズ１１０、ミラー１１１が配置されている。光源１１Ｒからの赤色のビーム光は、第１のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された後、ミラー１１１に入射する。ミラー１１１は、入射した赤色のビーム光を所望の角度で反射する。
【００３６】
光源１１Ｇから出力された緑色のビーム光の進行方向に、第２のコリメートレンズ１１０、ダイクロイックミラー１１２が配置されている。光源１１Ｇからの緑色のビーム光は、第２のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された後、ダイクロイックミラー１１２の一方の面に入射する。
【００３７】
ミラー１１１からの赤色の光ビームの中心光線は、第２のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された緑色の光ビームの中心光線と直交しており、その交点に、ダイクロイックミラー１１２が配置されている。
【００３８】
ダイクロイックミラー１１２は、赤色の波長の光を透過させ、それ以外の波長の光を反射する分光透過特性を有する。ミラー１１１からの赤色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１２を透過する。第２のコリメートレンズ１１０からの緑色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１２によって略９０度の角度で反射され、その反射光は、赤色の光ビームの透過光と同じ方向に向かう。
【００３９】
光源１１Ｂから出力された青色のビーム光の進行方向に、第３のコリメートレンズ１１０、ダイクロイックミラー１１３が配置されている。光源１１Ｂからの青色のビーム光は、第３のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された後、ダイクロイックミラー１１３の一方の面に入射する。
【００４０】
ダイクロイックミラー１１２からの赤色および緑色の光ビームの中心光線は、第３のコリメートレンズ１１０によって平行光束化された青色の光ビームの中心光線と直交しており、その交点に、ダイクロイックミラー１１３が配置されている。
【００４１】
ダイクロイックミラー１１３は、赤色および緑色の波長の光を透過させ、それ以外の波長の光を反射する分光透過特性を有する。ダイクロイックミラー１１２からの赤色および緑色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１３を透過する。第３のコリメートレンズ１１０からの青色の光ビームは、ダイクロイックミラー１１３によって略９０度の角度で反射され、その反射光は、赤色および緑色の光ビームの透過光と同じ方向に向かう。
【００４２】
光源部１１からの赤色、緑色、青色の光ビームはそれぞれ、垂直走査素子１２ｂに入射する。
【００４３】
制御部１０は、２次元走査部１２ａおよび垂直走査素子１２ｂを制御するとともに、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂそれぞれの発光タイミングを制御して投射面１３上に画像を表示させる。
【００４４】
図３は、制御部１０の構成の一例を示すブロック図である。図３には、２次元走査部１２ａが垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２からなる場合の制御部１０の構成が示されている。
【００４５】
図３を参照すると、制御部１０は、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、１０３および水平走査制御部１０４を有する。
【００４６】
画像信号Ｓ１が、外部装置からＬＤ制御部１０１に供給される。外部装置は、例えばパーソナルコンピュータ等の映像供給装置である。画像信号Ｓ１は、赤色、緑色、青色の各色の画像信号を含む。例えば、各色の画像が時分割で表示される場合、画像信号Ｓ１として、それぞれの色の画像信号が時分割で供給される。各色の画像が同時に表示される場合は、画像信号Ｓ１は、それぞれの色の画像信号を含む。
【００４７】
同期信号Ｓ２は、画像信号Ｓ１に基づく画像の表示における垂直同期および水平同期をとるための信号（垂直同期信号および水平同期信号）であって、外部装置から制御部１０に供給される。同期信号Ｓ２は、タイミング制御部１００、垂直走査制御部１０１、１０２および水平走査制御部１０３のそれぞれに供給される。
【００４８】
例えば、各色の画像が時分割で表示される場合は、同期信号Ｓ２として、それぞれの色の画像信号に対応する同期信号が時分割で供給される。各色の画像が同時に表示される場合は、同期信号Ｓ２として、各色の画像信号に共通の同期信号が供給される。
【００４９】
タイミング制御部１００は、同期信号Ｓ２に基づいて、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂそれぞれの発光タイミングを示すタイミング信号Ｓ３を生成する。タイミング信号Ｓ３は、タイミング制御部１００からＬＤ制御部１００に供給される。
【００５０】
ＬＤ制御部１００は、画像信号Ｓ１とタイミング制御部１００からのタイミング信号Ｓ３とに基づいて、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号Ｓ４を生成する。駆動信号Ｓ４は、光源１１Ｒを駆動する赤用駆動信号、光源１１Ｇを駆動する緑用駆動信号、光源１１Ｂを駆動する青用駆動信号を含む。
【００５１】
光源部１１では、光源１１Ｒが赤用駆動信号に従って点灯し、光源１１Ｇが緑用駆動信号に従って点灯し、光源１１Ｂが青用駆動信号に従って点灯する。
【００５２】
垂直走査制御部１０２は、同期信号Ｓ２に含まれる垂直同期信号に基づいて垂直走査素子１２ａ―１を動作させるための垂直走査信号ＳV１を生成する。垂直走査素子１２ａ―１は、垂直走査制御部１０２からの垂直走査信号ＳV１に従って垂直走査を行う。
【００５３】
垂直走査制御部１０３は、同期信号Ｓ２に含まれる水平同期信号に基づいて垂直走査素子１２ｂを動作させるための垂直走査信号ＳV２を生成する。垂直走査素子１２ｂは、垂直走査制御部１０３からの垂直走査信号ＳV２に従って垂直走査を行う。
【００５４】
水平走査制御部１０４は、同期信号Ｓ２に含まれる水平同期信号に基づいて水平走査素子１２ａ―２を動作させるための水平走査信号ＳHを生成する。水平走査素子１２ａ―２は、水平走査制御部１０４からの水平走査信号ＳHに従って水平走査を行う。
【００５５】
図４は、垂直走査信号ＳV１と水平走査信号ＳHとの対応関係を示すタイミングチャートである。
【００５６】
図４に示すように、垂直走査信号ＳV１は鋸波状の信号であって、１フレームの表示期間ＴFにおいて振幅値が徐々に増大し、その後、垂直ブランキング期間ＴVBにおいて、振幅値が急激に減少する。
【００５７】
垂直ブランキング期間ＴVBは、例えば、上部から下部まで画面を描画した後に、次の画面を描画するために上部へ戻るための垂直帰線期間を含む。垂直ブランキング期間ＴVBは、表示期間ＴFに対して十分に短い。表示期間ＴFに垂直ブランキング期間ＴVBを加算した期間が垂直走査信号ＳV１の周期であり、画面上の1フレームに一致する。垂直走査信号ＳV１の動作周波数は、画面のリフレッシュレート（例えば、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ・・・）に等しい。
【００５８】
一方、水平走査信号ＳHは正弦波状の信号であって、その周期は、垂直走査信号ＳV１の周期に比較して十分に小さい。
【００５９】
図５は、水平走査信号ＳHと垂直走査信号ＳV２との対応関係を示すタイミングチャートである。図６は、垂直走査信号ＳV２と、タイミング信号Ｓ３と往路または復路に同時に描画される２ラインの各画素の発光タイミングとの対応関係を示すタイミングチャートである。図５において、水平走査信号ＳHは、図４に示したものを部分的に拡大したものであり、図６において、垂直走査信号ＳV２は、図５に示したものを部分的に拡大したものである。なお、便宜上、図５に示す垂直走査信号ＳV２は、矩形の部分を破線で模式的に示している。
【００６０】
図５に示すように、水平走査信号ＳHの周期は、１水平表示ライン期間ＴHに水平ブランキング期間ＴHBを加算して2倍した期間に等しい。
【００６１】
図５および図６に示すように、垂直走査信号ＳV２は、矩形形状の信号であって、その周期は、水平走査信号ＳHの周期より十分に短い。
【００６２】
１水平表示ライン期間ＴHにおいて、垂直走査信号ＳV２の矩形波形の立ち上がり後または立下り後の信号レベルが徐々に増大し、その後、水平ブランキング期間ＴHBにおいて、垂直走査信号ＳV２の信号レベルが急激に減少する。換言すると、垂直走査信号ＳV２は全体で、鋸波状の信号を形成しており、この鋸波状の信号の周期の2倍は、水平走査信号ＳHの周期に等しい。
【００６３】
図６に示す例では、１つの光源、例えば光源１１Ｒについて、タイミング信号Ｓ３と、ＮラインおよびＮ＋１ラインの２ラインを描画する際のそれぞれのライン上の画素における発光タイミングを示している。
【００６４】
タイミング信号Ｓ３は、垂直走査周波数Ｓv２の立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングそれぞれでパルスが生成されたものである。タイミング信号Ｓ３の周期は、垂直走査周波数Ｓv２の周期の半分である。
【００６５】
例えば、Ｎラインでは、タイミング信号Ｓ３の偶数番目のパルスの立ち上がりタイミング（すなわち、垂直走査信号ＳV２の矩形波形の立ち上がりのタイミング）で光源１１Ｒが発光する。一方、Ｎ＋１ラインでは、タイミング信号Ｓ３の奇数番目のパルスの立ち上がりタイミング（垂直走査信号ＳV２の矩形波形の立ち下がりのタイミング）で光源１１Ｒが発光する。ここでは、各画素における発光時間（パルス幅）は、垂直走査信号ＳV２の矩形の波形の幅に略一致するように、タイミング信号Ｓ３と画像信号Ｓ１とに基づいて駆動信号Ｓ４が生成されている。
【００６６】
本実施形態の走査型表示装置では、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、垂直走査制御部１０３、および水平走査制御部１０４がそれぞれ、図４〜図６に示したような関係を有する、タイミング信号Ｓ３、駆動信号Ｓ４（赤用駆動信号、緑用駆動信号および青用駆動信号を含む）、垂直走査信号ＳV１、垂直走査信号ＳV２、および水平走査信号ＳHを生成する。なお図４と図５、及び図６のＳV２の縦軸は各制御部１０２〜１０４に印加する電圧を示すが、図６のＳ３、Ｎライン及びＮ＋１ラインの縦軸はタイミングのみを示している。
【００６７】
光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂが駆動信号Ｓ４に従って動作するとともに、垂直走査素子１２ａ―１、垂直走査素子１２ｂ、および水平走査素子１２ａ―２がそれぞれ、垂直走査信号ＳV１、垂直走査信号ＳV２、および水平走査信号ＳHに従って動作する。これにより、投射面１３上では、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂそれぞれについて、往路および復路のそれぞれで、同時に、２ラインの描画（２ライン同時描画）が行われる。
【００６８】
図７に、２ライン同時描画の画像の一例を示し、図８に、比較例として、垂直走査素子１２ｂなしの１ライン描画の画像の一例を示す。
【００６９】
図８に示す比較例では、垂直走査素子１２ｂが停止しており、垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２による走査が行われる。この場合は、左端から右端へ向かう往路時は、右下がりの直線に沿って複数のビームスポット１が形成され、これにより、右下がりの１本の走査ラインが形成される。一方、右端から左端へ向かう復路時は、左下がりの直線に沿って複数のビームスポット１が形成され、これにより、左下がりの１本の走査ラインが形成される。
【００７０】
一方、本実施形態の走査型表示装置では、垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２に加えて、垂直走査素子１２ｂが動作し、この垂直走査素子１２ｂの動作に同期して光源部１１の発光タイミングを制御することで、図７に示すような２ライン同時描画が行われる。
【００７１】
左端から右端へ向かう往路において、垂直走査素子１２ｂによって光ビームが垂直方向に微小な角度で往復走査され、この走査に同期して光源部１１が発光することで、上側にビームスポット１ａが形成され、下側にビームスポット１ｂが形成される。ビームスポット１ａ、１ｂは、往路において交互に複数形成される。これにより、複数のビームスポット１ａよりなる第１の水平走査ライン（例えば、図６に示したＮライン）と、複数のビームスポット１ｂよりなる第２の水平走査ライン（例えば、図６に示したＮ＋１ライン）とが、同時に形成される。
【００７２】
右端から左端へ向かう復路においても、上記の往路と同様に、第１および第２の水平走査ラインが同時に形成される。
【００７３】
このように、往路と復路のそれぞれで、複数の水平走査ラインを同時に描画することができるので、比較例と比較して、解像度を高くすることができる。
【００７４】
また、本実施形態の走査型表示装置によれば、図５に示したように、垂直走査信号ＳV２は全体で鋸波状に変化するような波形になっており、これにより、図８に示した水平走査ラインの傾きを抑制し、ほぼ水平な走査ラインを描画することができる。
【００７５】
以下に、その原理を具体的に説明する。
【００７６】
図９は、垂直走査素子１２ｂの偏向角度を説明するための模式図である。図９には、垂直走査素子１２ｂから投写面１３までの走査系の部分を、垂直走査方向と直交する方向から見た状態が模式的に示されている。
【００７７】
図９において、Ｓ、Ｈ、Ｖ、ＳＣはそれぞれ、垂直走査素子１２ｂ、水平走査素子１２ａ―２、垂直走査素子１２ａ―１、投写面１３それぞれの位置を示す。Ｈｘは垂直走査素子１２ｂと水平走査素子１２ａの間の距離を示し、Ｈｙは水平走査素子１２ａ―２と垂直走査素子１２ａ―１の間の距離を示し、ＳＣｘは垂直走査素子１２ａ―１と投射面１３の間の距離を示す。θは、垂直走査素子１２ｂによる光ビームの偏向角度、ψは垂直走査素子１２ａ―１による光ビームの偏向角度を示す。
【００７８】
１ライン走査の場合、水平走査素子１２ａ―２上でのずれＨｙは、以下の式で与えられる。
【００７９】
【数１】
【００８０】
垂直走査素子１２ａ―１上でのずれＶｙは、以下の式で与えられる。
【００８１】
【数２】
【００８２】
投射面１３上でのずれＳＣｘは、以下の式で与えられる。
【００８３】
【数３】
【００８４】
で与えられる。
【００８５】
一方、ｎライン同時描画の場合、投写面１３上でのずれＳＣｙ（ｎ）は、以下の式で与えられる。
【００８６】
【数４】
【００８７】
ここで、Ｌｙは水平方向に１ライン走査したときの垂直走査素子１２ｂの最大走査幅（例えば、図７に示した、ビームスポット１ａからなる走査ラインの中心線とビームスポット１ｂからなる走査ラインの中心線との間隔）、ｎはライン数、Ｍは最大ライン数である。また、不連続の場合は、
Ｌｙ（ｎ）＝（０．５−（Ｎ−１）／（Ｍ−１）×Ｌｙ
である。ここで、Ｎ＝１，２，．．．，ｎの中の任意の数値である。
【００８８】
垂直走査制御部１０３の偏向角度θの最大値が、上記の条件における、ずれＳＣｙ（ｎ）の範囲内となるように、垂直走査信号ＳV２の鋸波状の変化部分の傾きを決定する。これにより、複数ライン同時描画において、ほぼ水平な走査ラインを描画することができ、ほぼ長方形の画面を提供することができる。
【００８９】
例えば、投射角ψが±４０°であり、解像度がＸＧＡ（１０２４×７６８）であり、投射距離が３００ｍｍである場合、スクリーンサイズは、５０４ｍｍ（＝３００ｍｍ×ｔａｎ４０×２）であり、水平１ラインの間隔は、０．６６ｍｍ（＝５０４ｍｍ÷７６８本）である。この場合、垂直方向における最大シフト量は、±０．３３（＝０．６６ｍｍ÷２）である。垂直走査素子１２ｂと水平走査素子１２ａ−２との距離Ｈｘは１０ｍｍ、水平走査素子１２ａ−２と垂直走査素子１２ａ−１との距離Ｖｘは６ｍｍである。
【００９０】
上記の条件において、垂直走査素子１２ｂの偏向角度θを±０．０４°とすると、ほぼ水平な走査ラインを形成することができる。
【００９１】
また、水平走査素子１２ａ−２上でのずれ量Ｈｙは０．００６ｍｍであり、垂直走査素子１２ａ−１上でのずれ量Ｖｙは０．０１１ｍｍであり、投射面１３上でのずれ量ΔＳＣｙは０．３６８ｍｍである。垂直走査制御部１０３の最大偏向角度である±０．０４°は、ずれ量ΔＳＣｙである０．３６８ｍｍの範囲内であり、隣接する走査ライン間で、ビームスポットの一部が重なることはない。
【００９２】
また、本実施形態の走査型表示装置によれば、複数の水平走査ラインを同時に描画することにより、高解像度化に加えて、以下のような効果を奏することもできる。
【００９３】
ｎライン描画を同時に行う場合、水平走査素子１２ａ―２の速度（動作周波数）は、
［ライン数］×［リフレッシュレート］÷２÷ｎ
で与えられる。垂直走査素子１２ｂの速度（動作周波数）は、
［水平走査素子１２ａ―２の速度］×ｎ×水平解像度
で与えられる。
【００９４】
例えば、２ライン同時描画によりＸＧＡ（１０２４×７６８）の解像度を実現する場合、リフレッシュレートが６０Ｈｚであると、水平走査素子１２ａ―２の速度は、１１．５２ＫＨｚ（＝７６８本×６０Ｈｚ÷２÷２）であり、垂直走査素子１２ｂの速度は約２３．６４ＭＨｚ（＝１１．５２ＫＨｚ×２×１０２４）である。これらの速度を満たすために、水平走査素子１２ａ―２はＭＥＭＳミラー等により実現可能であり、垂直走査素子１２ｂは、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等に実現可能である。
【００９５】
また、３ライン同時描画によりＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００）の解像度を実現する場合、リフレッシュレートが６０Ｈｚであると、水平走査素子１２ａ―２の速度は、１２ＫＨｚ（＝１２００本×６０Ｈｚ÷２÷３）であり、垂直走査素子１２ｂの速度は６９．１ＭＨｚ（＝１２ＫＨｚ×３×１９２０）である。これらの速度を満たすために、水平走査素子１２ａ―２はＭＥＭＳミラー等により実現可能であり、垂直走査素子１２ｂは、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等に実現可能である。
【００９６】
一方、垂直走査素子１２ｂを用いない構成においては、例えば、ＷＵＸＧＡの解像度を実現する場合、水平走査素子１２ａ―２の速度は、３６ＫＨｚ（＝１２００本×６０Ｈｚ÷２）である。このような速度の水平走査素子１２ａ―２をＭＥＭＳミラーで実現することは困難である。
【００９７】
また、１０ライン同時描画により４Ｋ２Ｋ（ＤＣＩ ４０９６×２１６０）の解像度を実現する場合、リフレッシュレートが１２０Ｈｚであると、水平走査素子１２ａ―２の速度は、２５．９２ＫＨｚ（＝２１６０本×１２０Ｈｚ÷２÷１０）であり、垂直走査素子１２ｂの速度は、約１．０６ＧＨｚ（＝２５．９２ＫＨｚ×１０×４０９６）である。これらの速度を満たすために、水平走査素子１２ａ―２はＭＥＭＳミラー等により実現可能であり、垂直走査素子１２ｂは、電気光学（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等に実現可能である。
【００９８】
一方、垂直走査素子１２ｂを用いない構成においては、例えば、４Ｋ２Ｋの解像度を実現する場合、水平走査素子１２ａ―２の速度は、２５９．２ＫＨｚ（＝２１６０本×１２０Ｈｚ÷２）である。このような速度の水平走査素子１２ａ―２をＭＥＭＳミラーで実現することは困難である。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、垂直走査素子１２ａ―１および水平走査素子１２ａ―２に加えて、垂直走査素子１２ｂを用いることで、水平走査素子１２ａ―２の速度に対する設計の余裕度が増大し、それにより、走査系のコストを削減することが可能となる。
【０１００】
なお、本実施形態の走査型表示装置は、本発明の一例であり、その構成は適宜に変更することができる。
【０１０１】
例えば、高解像度化の観点からすると、垂直走査素子１０３によって生成される垂直走査信号ＳV２は、信号レベル全体が鋸波状に変化するものでなくてもよい。すなわち、垂直走査素子１０３は、図６に示した例において、傾きを持たない垂直走査信号ＳV２を生成してもよい。ただし、この場合は、往路および復路のうちの一方でのみ描画が行われる。
【０１０２】
また、図６に示した例では、タイミング制御部１００は、垂直走査信号ＳV２の周期の１／２の周期のタイミング信号Ｓ３を生成しているが、これに限定されない。例えば、タイミング制御部１００は、垂直走査信号ＳV２の周期を３以上の整数の値で割った値を周期とするタイミング信号Ｓ３を生成してもよい。
【０１０３】
本実施形態の走査型表示装置において、投射面１３に投射される光ビームのアスペクト比は適宜に設定することができる。ここで、光ビームのアスペクト比は、光ビームの長軸方向と短軸方向の広がり角度の比である。ここでは、垂直方向の広がり角度に対する水平方向の広がり角度の比である。
【０１０４】
図１０に、４ライン同時描画で、アスペクト比が１である場合のビームスポットの一例を示す。図１０に示すように、複数のビームスポット１ａからなる第１の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｂからなる第２の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｃからなる第３の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｄからなる第４の水平走査ラインが、同時に描画される。ビームスポット１ａ〜１ｄの形状は、いずれも略真円状である。
【０１０５】
図１０に示したものでは、垂直方向において、ビームスポット１ａ〜１ｄからなる縦ラインが形成される。この縦ラインは、一定の間隔で水平方向に並んでいる。この場合は、縦ラインの間の隙間が目視され、それにより画質が低下する。
【０１０６】
図１１に、４ライン同時描画で、アスペクト比が２である場合のビームスポットの一例を示す。図１０に示すように、複数のビームスポット１ａからなる第１の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｂからなる第２の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｃからなる第３の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｄからなる第４の水平走査ラインが、同時に描画される。ビームスポット１ａ〜１ｄの形状は、いずれも横長の楕円の形状である。
【０１０７】
図１１に示したものでは、垂直方向において、ビームスポット１ａ〜１ｄからなる縦ラインが形成されるが、ビームスポットの形状が横長であるため、縦ライン間の隙間は目視されない。したがって、図１０に示したものと比較して、縦ライン間の隙間が目立たないため、画質が向上する。
【０１０８】
シリンドリカルレンズ等の光学系を用いて、光源部１１からの光ビームのアスペクト比を変えることができる。具体的には、光ビームを垂直方向において集光し、水平方向においては集光しないように、シリンドリカルレンズを配置することで、図１１に示したような横長の形状の光ビームを得ることができる。この他、光源がＬＤ等の光源よりなる場合は、出射面に、出射光の広がり方向を制御する凹凸構造を形成し、その凹凸構造の凹部または凸部の配置を、所望のアスペクト比が得られるように設定してもよい。
【０１０９】
アスペクト比は、１以上、同時描画ライン数未満が望ましい。この範囲によれば、隣接するビームスポットの重なりによる画質低下を抑制することができる。
【０１１０】
また、垂直走査素子１２ｂの位置は、図１に示した位置に限定されない。光源部１１からの光ビームが、２次元走査部１２ａを介して垂直走査素子１２ｂに入射するように構成してもよい。また、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂのそれぞれの光路に垂直走査素子１２ｂを配置してもよい。
【０１１１】
図３に示した構成において、垂直走査素子１２ａ―１と水平走査素１２ａ―２は逆の配置であってもよい。
【０１１２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態のものにおいては、例えば、図１０や図１１に示した４ライン同時描画を行った場合、第１乃至第４の走査ラインからなるライン群の左右の端部は、斜めのカットされた直線形状になっている。このため、第１乃至第４の走査ラインからなるライン群を垂直方向に並べて画像を構成すると、それぞれのライン群の端部がギザギザの形状に見えてしまう。
【０１１３】
ここでは、上記の画像の端部がギザギザの形状に見えてしまうという問題を解決することができる形態について説明する。
【０１１４】
本発明の第２の実施形態である走査型表示装置は、第１の実施形態と同様、制御部１０、光源部１１および走査手段１２を有するが、制御部１０の一部の動作が、第１の実施形態のものと異なる。
【０１１５】
具体的には、図３に示した構成において、垂直走査制御部１０３により生成される垂直走査信号ＳV２と、タイミング制御部１００により生成されるタイミング信号Ｓ３が第１の実施形態ものと異なる。
【０１１６】
図１２に、垂直走査信号ＳV２とタイミング信号Ｓ３の対応関係を示す。図１２に示すように、垂直走査制御部１０３は、パルス幅の異なる２つの矩形波形よりなる波形パターンの繰り返しよりなる垂直走査信号ＳV２を生成する。タイミング制御部１００は、垂直走査信号ＳV２の立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングのそれぞれで矩形のパルスが生成されたタイミング信号Ｓ３を生成する。
【０１１７】
なお、水平走査信号ＳHと垂直走査信号ＳV１、ＳV２の関係は図４および図５に示したとおりである。
【０１１８】
図４、図５、および図１２に示した条件で光源部１１、垂直走査素子１２ａ−１、１２ｂおよび水平走査素子１２ａ―２を駆動した場合、図１３に示すように、複数のビームスポット１ａからなる第１の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｂからなる第２の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｃからなる第３の水平走査ラインと、複数のビームスポット１ｄからなる第４の水平走査ラインが、同時に描画される。
【０１１９】
第１乃至第４の水平走査ラインの開始位置は、互いに異なる。このように、第１乃至第４の水平走査ラインの開始位置を不連続なものとすることで、上述した画像の端部における縦方向のギザギザが軽減して見える。
【０１２０】
（第３の実施形態）
ここでは、第２の実施形態で説明した、画像の端部がギザギザの形状に見えてしまうという問題を解決することができる別の形態について説明する。
【０１２１】
本発明の第３の実施形態である走査型表示装置は、第１の実施形態と同様、制御部１０、光源部１１および走査手段１２を有するが、制御部１０の一部の動作が、第１の実施形態のものと異なる。
【０１２２】
図１４は、制御部１０の構成を示すブロック図である。
【０１２３】
図１４に示すように、制御部１０は、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、１０３および水平走査制御部１０４を有する。タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２および水平走査制御部１０４は、第１の実施形態のものと同じである。
【０１２４】
垂直走査制御部１０３は、水平走査制御部１０４からの水平走査信号ＳHおよび同期信号Ｓ２をそれぞれ入力とし、水平走査信号ＳHに対する位相差をそれぞれ０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°とした、８つの垂直走査信号ＳV２を生成することができ、フレーム毎に、それら垂直走査信号ＳV２を順次切り換えて出力する。例えば、垂直走査制御部１０３は、ｎフレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を０°または１８０°とした垂直走査信号ＳV２を出力し、（ｎ＋１）フレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を１３５°または３１５°とした垂直走査信号ＳV２を出力し、（ｎ＋２）フレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を９０°または２７０°とした垂直走査信号ＳV２を出力し、（ｎ＋３）フレームにおいて、水平走査信号ＳHに対する位相差を４５°または２２５°とした垂直走査信号ＳV２を出力する。
【０１２５】
図１３に、４ライン同時描画において、ｎフレームから（ｎ＋３）フレームの４つのフレームについて、垂直走査信号ＳV２の水平走査信号ＳHに対する位相差を変化させた場合の描画状態を模式的に示す。
【０１２６】
図１３に示すように、各フレームにおいて、第１乃至第４の水平走査ラインからなるライン群が形成される。
【０１２７】
ｎフレームにおいて、ライン群のうち、第１の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第２の水平走査ラインの開始位置は、第１の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第３の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第４の水平走査ラインの開始位置は、第３の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１２８】
（ｎ＋１）フレームにおいて、ライン群のうち、第４の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第３の水平走査ラインの開始位置は、第４の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第２の水平走査ラインの開始位置は、第３の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第１の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１２９】
（ｎ＋２）フレームにおいて、ライン群のうち、第３の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第４の水平走査ラインの開始位置は、第３の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第１の水平走査ラインの開始位置は、第４の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第２の水平走査ラインの開始位置は、第１の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１３０】
（ｎ＋３）フレームにおいて、ライン群のうち、第２の水平走査ラインの開始位置が最も左端に配置されている。第１の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第４の水平走査ラインの開始位置は、第２の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置され、第３の水平走査ラインの開始位置は、第４の水平走査ラインの開始位置よりも右側に配置されている。
【０１３１】
上述のように、ｎフレームから（ｎ＋３）フレームの４つのフレームにおいて、ライン群における各水平走査ラインの開始位置をフレーム毎に変化させると、人間の眼には、残像現象により、各フレームにおけるライン群の画像が時間的に積分されたものとして見える。これにより、上述した画像の端部における縦方向のギザギザが軽減して見える。
【０１３２】
（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【０１３３】
図１５に示すように、本実施形態の走査型表示装置は、垂直走査素子１２ｂを２次元走査部１２ａからの光ビームが入射するように配置されている。この点以外は、第１の実施形態に記載のものと同じである。
【０１３４】
本実施形態の走査型表示装置では、光源部１１からの光ビームは、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査されるとともに、垂直走査素子１２ｂによって、垂直方向に微小な角度で走査される。この構成によれば、垂直走査素子１２ｂ上におけるビームの位置ずれは、第１の実施形態のもより小さくなるので、画質が向上する。
【０１３５】
本実施形態において、第２または第３の実施形態で説明した構成を採用してもよい。
【０１３６】
（第５の実施形態）
図１６は、本発明の第５の実施形態である走査型表示装置の構成を示すブロック図である。
【０１３７】
図１６に示すように、本実施形態の走査型表示装置は、垂直走査素子１２ｂの構成および配置が異なる以外は、第１の実施形態に記載のものと同様のものである。
【０１３８】
垂直走査素子１２ｂは、垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂを有する。
【０１３９】
垂直走査素子１２ｂ−Ｒは、光源１１−Ｒの光路中の、コリメートレンズ１１０とミラー１１１の間に設けられおり、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームがコリメートレンズ１１０を介して入射する。
【０１４０】
垂直走査素子１２ｂ−Ｇは、光源１１−Ｇの光路中の、コリメートレンズ１１０とダイクロイックミラー１１２の間に設けられおり、光源１１−Ｇからの緑色の光ビームがコリメートレンズ１１０を介して入射する。
【０１４１】
垂直走査素子１２ｂ−Ｂは、光源１１−Ｂの光路中の、コリメートレンズ１１０とダイクロイックミラー１１３の間に設けられおり、光源１１−Ｂからの青色の光ビームがコリメートレンズ１１０を介して入射する。
【０１４２】
本実施形態の走査型表示装置では、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームは、垂直走査素子１２ｂ−Ｒによって微小な角度で垂直方向に走査され、その後、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査される。光源１１−Ｇからの緑色の光ビームは、垂直走査素子１２ｂ−Ｇによって微小な角度で垂直方向に走査され、その後、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査される。光源１１−Ｂからの青色の光ビームは、垂直走査素子１２ｂ−Ｂによって微小な角度で垂直方向に走査され、その後、２次元走査部１２ａによって水平方向および垂直方向に走査される。
【０１４３】
制御部１０は、垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂをそれぞれ制御するとともに、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂそれぞれの発光タイミングを制御する。これらの制御において、制御部１０は、ダイクロイックミラー１１２、１１３の組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれを補正する。
【０１４４】
図１７に、制御部１０の構成を示す。
【０１４５】
図１７に示すように、制御部１０は、タイミング制御部１００、ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２、１０３、水平走査制御部１０４およびテーブル１０５を有する。ＬＤ制御部１０１、垂直走査制御部１０２および水平走査制御部１０４は、第１の実施形態のものと同じである。
【０１４６】
テーブル１０５は、ダイクロイックミラー１１２、１１３の組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれを補正するためのデータを格納する。
【０１４７】
図１８に、ダイクロイックミラー１１２、１１３の組立時に生じる光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれによるビームスポットの位置ずれを模式的に示す。
【０１４８】
組立精度が高くないため、図１８に示すように、投射面１３上において、赤色のビームスポット２００Ｒと緑色のビームスポット２００Ｇと青色のビームスポット２００Ｂとの間で位置ずれが生じる場合がある。
【０１４９】
図１８に示した例では、赤色のビームスポット２００Ｒと比較して、青色のビームスポット２００Ｂは、垂直方向にＤVだけずれており、水平方向にＤHだけずれている。垂直方向の位置ずれＤVから、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｂからの青色の光ビームの垂直方向の角度ずれを算出することができる。水平方向の位置ずれＤHから、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｂからの青色の光ビームの水平方向の角度ずれを算出することができる。
【０１５０】
同様にして、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｇからの緑色の光ビームの垂直方向および水平方向の角度ずれも算出することができる。図１８に示した例では、赤色のビームスポット２００Ｒに対する緑色のビームスポット２００Ｇの位置ずれは水平方向のみであるので、光源１１−Ｒからの赤色の光ビームに対する光源１１−Ｇからの緑色の光ビームの水平方向の角度ずれが算出される。
【０１５１】
上述のようにして算出した、光源１１−Ｇ、１１−Ｂの光源１１−Ｒ（基準となる光源）に対する垂直方向および水平方向の角度ずれ量がテーブル１０５に格納される。
【０１５２】
タイミング制御部１００は、タイミング信号Ｓ３を生成するとともに、テーブル１０５に格納された光源の水平方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂの間の発光タイミングを調整するための位相差を示す位相差信号Ｓ５を生成する。位相差信号Ｓ５は、タイミング信号Ｓ３とともにＬＤ制御部１０１に供給される。
【０１５３】
また、タイミング制御部１００は、テーブル１０５に格納された光源の垂直方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂそれぞれに対応して設けられた垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂの間の位相差を示す位相差信号Ｓ６を生成する。位相差信号Ｓ６は、垂直走査制御部１０３に供給される。
【０１５４】
次に、本実施形態の走査型表示装置の動作について説明する。ここでは、図１８に示した位置ずれが生じており、テーブル１０５が、光源１１−Ｇの光源１１−Ｒに対する水平方向の角度ずれ量と、光源１１−Ｂの光源１１−Ｒに対する垂直方向および水平方向の角度ずれ量とを保持しているものと仮定する。
【０１５５】
タイミング制御部１００は、テーブル１０５に格納された光源１１−Ｇの水平方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｇの光源１１−Ｒに対する位相差を示す第１の位相差信号を生成するとともに、テーブル１０５に格納された光源１１−Ｂの水平方向の角度ずれ量に基づいて、光源１１−Ｂの光源１１−Ｒに対する位相差を示す第２の位相差信号を生成する。タイミング制御部１００は、生成した第１および第２の位相差信号を含む位相差信号Ｓ５をＬＤ制御部１０１に供給する。
【０１５６】
また、タイミング制御部１００は、テーブル１０５に格納された光源１１−Ｂの垂直方向の角度ずれ量に基づいて、垂直走査素子１２ｂ−Ｂの垂直走査素子１２ｂ−Ｒに対する位相差を示す位相差信号Ｓ６を生成し、それを垂直走査制御部１０３に供給する。
【０１５７】
ＬＤ制御部１０１は、画像信号Ｓ１とタイミング信号Ｓ３とに基づいて、赤用駆動信号、緑用駆動信号、青用駆動信号をそれぞれ生成する。そして、ＬＤ制御部１０１は、位相差信号Ｓ５に含まれている第１の位相差信号に基づいて、緑用駆動信号の赤用駆動信号に対する位相を調整するとともに、位相差信号Ｓ５に含まれている第２の位相差信号に基づいて、青用駆動信号の赤用駆動信号に対する位相を調整する。
【０１５８】
光源１１−Ｒは、赤用駆動信号に従って点灯する。光源１１−Ｇは、相調整後の緑用駆動信号に従って点灯する。光源１１−Ｂは、位相調整後の青用駆動信号に従って点灯する。この動作により、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂの間の光ビームの水平方向の角度ずれが補正される。
【０１５９】
垂直走査制御部１０３は、同期信号Ｓ２に基づいて、垂直走査素子１２ｂ−Ｒ、１２ｂ−Ｇ、１２ｂ−Ｂに対する、赤用垂直走査信号、緑用垂直走査信号、青用垂直走査信号を生成する。そして、垂直走査制御部１０３は、タイミング制御部１００からの位相差信号Ｓ６に基づいて、赤用垂直走査信号に対する青用垂直走査信号の位相を調整する。
【０１６０】
垂直走査素子１２ｂ−Ｒは、赤用垂直走査信号に従って動作する。垂直走査素子１２ｂ−Ｇは、緑用垂直走査信号に従って動作する。垂直走査素子１２ｂ−Ｂは、位相調整後の青用垂直走査信号に従って動作する。この動作により、光源１１−Ｒ、１１−Ｇ、１１−Ｂの間の光ビームの垂直方向の角度ずれが補正される。
【０１６１】
本実施形態において、第２または第３の実施形態で説明した構成を採用してもよい。
【０１６２】
以上説明した各実施形態において、走査方向は、第１の方向とこの第１の方向と交差する第２の方向としてもよい。この場合、第１の方向を垂直走査方向とし、第２の方向を水平走査方向としてもよい、また、第１の方向を水平走査方向とし、第２の方向を垂直走査方向としてもよい。
【０１６３】
走査手段は、光ビームを第１の方向に走査する第１方向走査手段と、光ビームを第２の方向に走査する第２方向走査手段とを有していても良い。
【符号の説明】
【０１６４】
１０ 制御部
１１ 光源部
１２ 走査手段
１３ 投射面
１２ａ ２次元走査部
１２ｂ 垂直走査素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源部と、
投射面上で前記光源部からの光ビームを、第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査する走査手段と、
前記走査手段を制御し、前記光源部の発光タイミングを制御して、前記投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる制御部と、を有し、
前記走査手段は、
第１の走査周期で前記第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、
前記第１の走査周期より短い第２の走査周期で前記第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、
前記第２の走査周期より短い第３の走査周期で前記第１の方向の走査を行う、最大走査角が前記第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子と、を有し、
前記制御部は、前記第３の走査周期に同期して前記光源部の発光タイミングを制御し、前記第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させる、走査型表示装置。
【請求項２】
前記第２の走査素子は、往路および復路のそれぞれで走査を行い、
前記制御部は、前記往路および復路のそれぞれの走査で、２以上の走査線を描画させる、請求項１に記載の走査型表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第３の走査周期を２以上の正の整数の値で割った値である周期で、前記光源部の発光タイミングを制御する、請求項１または２に記載の走査型表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の走査周期を有する第１の走査信号を生成して前記第１の走査素子に供給する第１の走査制御部と、
前記第２の走査周期を有する第２の走査信号を生成して前記第２の走査素子に供給する第２の走査制御部と、
前記第３の走査周期を有する第３の走査信号を生成して前記第３の走査素子に供給する第３の走査制御部と、
前記光源部の発光タイミングを示すタイミング信号を生成し、該タイミング信号に基づく駆動信号を前記光源部に供給する光源制御部と、を有し、
前記タイミング信号の周期は、前記第３の走査周期を２以上の正の整数の値で割った値である、請求項１から３のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項５】
前記第３の走査信号は、前記第３の走査周期を有する矩形波の信号であり、該矩形波の信号全体が、鋸波状の波形とされ、該鋸波状の波形の周期が前記第２の走査周期の半分の周期に一致する、請求項４に記載の走査型表示装置。
【請求項６】
前記第３の走査制御部は、前記第３の走査周期毎に、前記第２の走査信号に対する前記第３の走査信号の位相を制御する、請求項４に記載の走査型表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の走査線の描画開始位置を不連続に変化させる、請求項４に記載の走査型表示装置。
【請求項８】
前記光ビームが前記第１および第２の走査素子を介して前記第３の走査素子に入射する、請求項１から７のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項９】
発光色が異なる第１乃至第３の光源と、
前記第１の光源からの第１の色の光と前記第２の光源からの第２の色の光を合成する第１の色合成手段と、
前記第１の色合成手段からの前記第１および第２の色の合成光と前記第３の光源からの第３の色の光を合成する第２の色合成手段と、をさらに有し、
前記第３の走査素子は、
前記第１の光源と前記第１の色合成手段との間に配置された前記第１の光源用の走査素子と、
前記第２の光源と前記第２の色合成手段との間に配置された前記第２の光源用の走査素子と、
前記第３の光源と前記第２の色合成手段との間に配置された前記第３の光源用の走査素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第１の走査周期を有する第１の走査信号を生成して前記第１の走査素子に供給する第１の走査制御部と、
前記第２の走査周期を有する第２の走査信号を生成して前記第２の走査素子に供給する第２の走査制御部と、
前記第３の走査周期を有する第３の走査信号を生成して前記第１乃至第３の光源用の走査素子に供給する第３の走査制御部と、
前記第１乃至第３の光源の発光タイミングを示す第１乃至第３のタイミング信号を生成し、該第１乃至第３のタイミング信号に基づく第１乃至第３の駆動信号を前記第１乃至第３の光源に供給する光源制御部と、
前記第１乃至第３の光源のいずれか１つの光源を基準とし、残りの光源について、該光源からの光ビームの前記基準とした光源からの光ビームに対する前記第１および第２の方向それぞれにおける角度ずれ量を示すデータが保持されたテーブルと、を有し、
前記光源制御部は、前記第２の方向の角度ずれ量に応じて、前記基準とした光源のタイミング信号に対する前記残りの光源のタイミング信号の位相を制御し、
前記第３の走査制御部は、前記第１の方向の角度ずれ量に応じて、前記基準とした光源用の走査素子に供給される前記第３の走査信号に対する前記残りの光源用の走査素子に供給される前記第３の走査信号の位相を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項１０】
前記光ビームの、前記第１の方向の広がり角度に対する前記第２の方向の広がり角度の比が１より大きい、請求項１から９のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記走査手段の制御に同期させて前記光源部の発光タイミングの制御を行う、請求項１から１０のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項１２】
前記走査手段は、前記光ビームを前記第１の方向に走査する第１方向走査手段と、前記光ビームを前記第２の方向に走査する第２方向走査手段とを有する、請求項１から１１のいずれかに記載の走査型表示装置。
【請求項１３】
光源部からの光ビームを投射面上で第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査し、前記光源部の発光タイミングを制御して、前記投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる画像表示方法であって、
第１の走査周期で前記第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、前記第１の走査周期より短い第２の走査周期で前記第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、前記第２の走査周期より短い第３の走査周期で前記第１の方向の走査を行う、最大走査角が前記第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子とを同期させて制御し、
前記第３の走査周期に同期して前記光源部の発光タイミングを制御し、前記第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させる、画像表示方法。
【請求項１】
光ビームを出射する光源部と、
投射面上で前記光源部からの光ビームを、第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査する走査手段と、
前記走査手段を制御し、前記光源部の発光タイミングを制御して、前記投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる制御部と、を有し、
前記走査手段は、
第１の走査周期で前記第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、
前記第１の走査周期より短い第２の走査周期で前記第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、
前記第２の走査周期より短い第３の走査周期で前記第１の方向の走査を行う、最大走査角が前記第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子と、を有し、
前記制御部は、前記第３の走査周期に同期して前記光源部の発光タイミングを制御し、前記第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させる、走査型表示装置。
【請求項２】
前記第２の走査素子は、往路および復路のそれぞれで走査を行い、
前記制御部は、前記往路および復路のそれぞれの走査で、２以上の走査線を描画させる、請求項１に記載の走査型表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第３の走査周期を２以上の正の整数の値で割った値である周期で、前記光源部の発光タイミングを制御する、請求項１または２に記載の走査型表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の走査周期を有する第１の走査信号を生成して前記第１の走査素子に供給する第１の走査制御部と、
前記第２の走査周期を有する第２の走査信号を生成して前記第２の走査素子に供給する第２の走査制御部と、
前記第３の走査周期を有する第３の走査信号を生成して前記第３の走査素子に供給する第３の走査制御部と、
前記光源部の発光タイミングを示すタイミング信号を生成し、該タイミング信号に基づく駆動信号を前記光源部に供給する光源制御部と、を有し、
前記タイミング信号の周期は、前記第３の走査周期を２以上の正の整数の値で割った値である、請求項１から３のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項５】
前記第３の走査信号は、前記第３の走査周期を有する矩形波の信号であり、該矩形波の信号全体が、鋸波状の波形とされ、該鋸波状の波形の周期が前記第２の走査周期の半分の周期に一致する、請求項４に記載の走査型表示装置。
【請求項６】
前記第３の走査制御部は、前記第３の走査周期毎に、前記第２の走査信号に対する前記第３の走査信号の位相を制御する、請求項４に記載の走査型表示装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の走査線の描画開始位置を不連続に変化させる、請求項４に記載の走査型表示装置。
【請求項８】
前記光ビームが前記第１および第２の走査素子を介して前記第３の走査素子に入射する、請求項１から７のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項９】
発光色が異なる第１乃至第３の光源と、
前記第１の光源からの第１の色の光と前記第２の光源からの第２の色の光を合成する第１の色合成手段と、
前記第１の色合成手段からの前記第１および第２の色の合成光と前記第３の光源からの第３の色の光を合成する第２の色合成手段と、をさらに有し、
前記第３の走査素子は、
前記第１の光源と前記第１の色合成手段との間に配置された前記第１の光源用の走査素子と、
前記第２の光源と前記第２の色合成手段との間に配置された前記第２の光源用の走査素子と、
前記第３の光源と前記第２の色合成手段との間に配置された前記第３の光源用の走査素子と、を有し、
前記制御部は、
前記第１の走査周期を有する第１の走査信号を生成して前記第１の走査素子に供給する第１の走査制御部と、
前記第２の走査周期を有する第２の走査信号を生成して前記第２の走査素子に供給する第２の走査制御部と、
前記第３の走査周期を有する第３の走査信号を生成して前記第１乃至第３の光源用の走査素子に供給する第３の走査制御部と、
前記第１乃至第３の光源の発光タイミングを示す第１乃至第３のタイミング信号を生成し、該第１乃至第３のタイミング信号に基づく第１乃至第３の駆動信号を前記第１乃至第３の光源に供給する光源制御部と、
前記第１乃至第３の光源のいずれか１つの光源を基準とし、残りの光源について、該光源からの光ビームの前記基準とした光源からの光ビームに対する前記第１および第２の方向それぞれにおける角度ずれ量を示すデータが保持されたテーブルと、を有し、
前記光源制御部は、前記第２の方向の角度ずれ量に応じて、前記基準とした光源のタイミング信号に対する前記残りの光源のタイミング信号の位相を制御し、
前記第３の走査制御部は、前記第１の方向の角度ずれ量に応じて、前記基準とした光源用の走査素子に供給される前記第３の走査信号に対する前記残りの光源用の走査素子に供給される前記第３の走査信号の位相を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項１０】
前記光ビームの、前記第１の方向の広がり角度に対する前記第２の方向の広がり角度の比が１より大きい、請求項１から９のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記走査手段の制御に同期させて前記光源部の発光タイミングの制御を行う、請求項１から１０のいずれか１項に記載の走査型表示装置。
【請求項１２】
前記走査手段は、前記光ビームを前記第１の方向に走査する第１方向走査手段と、前記光ビームを前記第２の方向に走査する第２方向走査手段とを有する、請求項１から１１のいずれかに記載の走査型表示装置。
【請求項１３】
光源部からの光ビームを投射面上で第１の方向および／または該第１の方向と交差する第２の方向に走査し、前記光源部の発光タイミングを制御して、前記投射面上に複数の走査線からなる画像を表示させる画像表示方法であって、
第１の走査周期で前記第１の方向の走査を行う第１の走査素子と、前記第１の走査周期より短い第２の走査周期で前記第２の方向の走査を行う第２の走査素子と、前記第２の走査周期より短い第３の走査周期で前記第１の方向の走査を行う、最大走査角が前記第１の走査素子よりも小さい第３の走査素子とを同期させて制御し、
前記第３の走査周期に同期して前記光源部の発光タイミングを制御し、前記第２の方向において、一端から他端へ向かう１度の走査で、２以上の走査線を描画させる、画像表示方法。
【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２０】
【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２０】
【公開番号】特開２０１３−７２９８９（Ｐ２０１３−７２９８９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１５９０（Ｐ２０１１−２１１５９０）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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