JP2005309221A - 画像表示装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 倍率色収差を補正して画像の鮮明度の向上を図る。
【解決手段】 映像信号を出力するビデオ回路部１１と、波長の異なる複数の各光源８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから出射された光を変調する１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと、所定の方向へ回転されると共に１次元光変調素子によって変調された光を表示面に対して走査するスキャナー２と、該スキャナーの回転角度を検出する角度センサー４と、該角度センサーによって検出されたスキャナーの回転角度に基づいて生成されたスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成された色収差補正データーとが記憶されるメモリー１０と、該メモリーに記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算する演算処理手段９と、該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御する光変調素子制御手段１２とを設けた。
【選択図】図１１

Description

本発明は画像表示装置及びこれにおいて用いられる画像処理方法についての技術分野に関する。詳しくは、波長の異なる複数の光源からそれぞれ出射された光を走査して表示面に画像を表示する画像表示装置において、倍率色収差を補正して画像の鮮明度の向上を図る技術分野に関する。

波長の異なる複数の光源からそれぞれ出射された光をスキャナーによって走査して表示面に画像を表示する画像表示装置があり、このような画像表示装置として、例えば、プロジェクターが知られている。

画像表示装置にあっては、例えば、色の三原色のＲＧＢ用の各光源からそれぞれレーザー光が１次元光変調素子へ向けて出射され、１次元光変調素子に入射されて変調されたレーザー光が回転されるスキャナーによってスクリーン等の表示面上で走査されて画像が形成されるようにしたものがある。

このように波長の異なる複数の光源を用いて画像を表示する画像表示装置においては、波長差に起因して使用する光学部品に依存した倍率色収差が存在する。倍率色収差は、各波長の光が表示面上の意図しない位置に結像されて不鮮明な画像を形成する要因となる。従って、表示面に鮮明な画像を形成するためには、倍率色収差が補正された状態において、変調された光が表示面上で走査される必要がある。

倍率色収差の補正を行う画像表示装置としては、角度センサーによってリアルタイムでスキャナーの回転角度を検出し、検出されたスキャナーの回転角度情報に基づいた変調を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０ー２０２４４号公報

ところが、上記した従来の画像表示装置にあっては、スキャナーの回転角度を検出する検出レート（サンプリングレート）に依存した精度でしか倍率色収差の補正を行うことができないという問題がある。

例えば、光変調素子によって変調された光を走査して２次元画像を表示する場合に、３０Ｈｚ、１９２０×１０８０の高品位画像における倍率色収差を補正しようとすると、６２ＭＨｚ以上のサンプリングが必要となってしまう。このような高速のサンプリングは極めて困難であり、実現できた場合でも極めて高価なサンプリングシステムとなってしまう。

従って、上記した方法によって倍率色収差を補正しようとした場合には、事実上、フレーム同期信号の周期を遅くしなければならず、高精細化及び高解像度化を実現することができなくなってしまう。

そこで、本発明画像表示装置及び画像処理方法は、上記した問題点を克服し、倍率色収差を補正して画像の鮮明度の向上を図ることを課題とする。

本発明画像表示装置は、上記した課題を解決するために、映像信号を出力するビデオ回路部と、波長の異なる複数の各光源から出射された光を変調する１次元光変調素子と、所定の方向へ回転されると共に上記１次元光変調素子によって変調された光を表示面に対して走査するスキャナーと、該スキャナーの回転角度を検出する角度センサーと、該角度センサーによって検出されたスキャナーの回転角度に基づいて生成されたスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成された色収差補正データーとが記憶されるメモリーと、該メモリーに記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算する演算処理手段と、該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御する光変調素子制御手段とを設けたものである。

本発明画像処理方法は、上記した課題を解決するために、波長の異なる各光源から出射され１次元光変調素子により変調される光を表示面に対して走査するスキャナーの回転角度を角度センサーによって検出し、該角度センサーによって検出した回転角度に基づいて生成したスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成した色収差補正データーとをメモリーに記憶し、該メモリーに記憶した角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算処理手段によって演算し、該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御したものである。

従って、本発明画像表示装置及び画像処理方法にあっては、スキャナーの回転角度に基づいて生成された角度データー及び各波長ごとに生成された色収差補正データーに基づいて演算された変調タイミングで１次元光変調素子による光の変調が行われる。

本発明画像表示装置は、波長の異なる複数の光源からそれぞれ出射された光を走査して表示面に画像を表示する画像表示装置であって、映像信号を出力するビデオ回路部と、上記各光源から出射された光を変調する１次元光変調素子と、所定の方向へ回転されると共に上記１次元光変調素子によって変調された光を表示面に対して走査するスキャナーと、該スキャナーの回転角度を検出する角度センサーと、該角度センサーによって検出されたスキャナーの回転角度に基づいて生成されたスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成された色収差補正データーとが記憶されるメモリーと、該メモリーに記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算する演算処理手段と、該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御する光変調素子制御手段とを備えたことを特徴とする。

従って、メモリーに記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて生成された変調タイミングによって１次元光変調素子の変調タイミングが制御されるため、倍率色収差が補正された鮮明な画像を表示面に投影することができる。

請求項２に記載した発明にあっては、上記角度センサーによるスキャナーの回転角度の検出時における位相遅れを補正して角度データーを生成したので、角度データーの精度が高く、画像の鮮明度の向上を図ることができる。

請求項３に記載した発明にあっては、上記角度センサーによって検出されたスキャナーの回転角度についてのサンプリングデーターを近似的に補間することにより上記角度データーを生成したので、補正精度に対して低速なサンプリングレートを有する回路を使用することが可能であり、低コストで角度データー算出のシステムを構築することができる。

請求項４に記載した発明にあっては、上記角度センサーによるスキャナーの回転角度の検出を継続的又は断続的に行うようにしたので、スキャナー等に特性の変化が生じても、その都度、最新の角度データーが得られ、画像の鮮明度の向上に寄与する。

本発明画像処理方法は、波長の異なる複数の光源からそれぞれ出射された光を走査して表示面に画像を表示する画像表示装置における画像処理方法であって、１次元光変調素子により変調される光を表示面に対して走査するスキャナーの回転角度を角度センサーによって検出し、該角度センサーによって検出した回転角度に基づいて生成したスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成した色収差補正データーとをメモリーに記憶し、該メモリーに記憶した角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算処理手段によって演算し、該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御したことを特徴とする。

従って、メモリーに記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて生成された変調タイミングによって１次元光変調素子の変調タイミングが制御されるため、倍率色収差が補正された鮮明な画像を表示面に投影することができる。

以下に、本発明画像表示装置及び画像処理方法の最良の形態を添付図面に従って説明する。尚、以下に示した最良の形態は、本発明画像表示装置を投射型の装置であり光を走査することにより画像を表示するプロジェクターに適用し、本発明画像処理方法をこのプロジェクターにおいて用いられる画像処理方法に適用したものである。

尚、本発明画像表示装置の適用範囲は、プロジェクターに限られることはなく、光を走査することにより画像を表示する画像表示装置に広く適用することができ、例えば、表示面の背面側から映像光を投射する所謂背面投射型の画像表示装置にも適用することができる。

また、本発明画像処理方法の適用範囲は上記したプロジェクターにおいて用いられる画像処理方法に限られることはなく、光を走査することにより画像を表示する画像表示装置において用いられる画像処理方法に広く適用することができる。

先ず、画像表示装置の構成について説明する（図１参照）。

画像表示装置（プロジェクター）１はスクリーン等の表示面１００上に出射される光を走査することにより画像を表示する装置である。画像表示装置１にあっては、スキャナーを往復回転させて往路と復路の両方において光を投影するようにしている。

画像表示装置１は、スキャナー２、スキャナーモーター３、角度センサー４、投影光学系５、６、１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ等を備えている。

スキャナー２はスキャナーモーター３によって正転方向及び反転方向へ往復回転可能とされており、投影する光を反射するための反射面２ａを有している。スキャナー２として、例えば、ガルバノミラーが用いられている。

角度センサー４はスキャナーモーター３に組み込まれている。角度センサー４は、スキャナーモーター３の回転角度に基づいてスキャナー２の回転角度（回転位置）を検出し、その検出結果を角度信号ＳＡＳとして出力する。

投影光学系５はスキャナー２の反射面２ａで反射された光を表示面１００へ向けて投射する光学系であり、例えば、投射レンズが用いられている。

投影光学系６は１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂで変調された光をスキャナー２に導く光学系であり、各種のレンズを含む複数の光学部品によって構成されている。

１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂとしては、例えば、波長の異なる３つの光源８Ｒ、８Ｇ、８Ｂからそれぞれ出射される三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＲＧＢレーザー光を変調し、リボン状の光回折素子を有する回折型のディスプレイデバイス（ＧＬＶ：Grating Light Valve）が用いられている。

このディスプレイデバイス（ＧＬＶ）は、リボン状の光回折素子として可動リボン素子と固定リボン素子とを備えている。ＧＬＶにおいては、１画素に対して複数のリボン素子が１セットとして用いられ、例えば、６つのリボン素子によって１画素が表示される。従って、１０８０画素を表示するＧＬＶにおいては、１０８０画素分のリボン素子が多数配列されている。

ＧＬＶにおいて、可動リボン素子に駆動電圧が印加されると、可動リボン素子が移動又は歪曲され、光束が入射されたときに可動リボン素子で反射される光束と固定リボン素子で反射される光束間に光路差が生じることにより光が回折される。回折により可動リボン素子で反射された光束（０次光）と固定リボン素子で反射された光束（０次光）とが干渉して打ち消し合い、±１次光、±３次光等の奇数次数の回折光が生じる。

このようにして生じた±１次光が投影光学系６を介してスキャナー２の反射面２ａで反射され、投影光学系５によって表示面１００へ向けて投射される。投射された光はスキャナー２の往復回転によって表示面１００上を走査され、１次元画像が展開されて２次元画像が形成される。

角度センサー４から出力された角度信号ＳＡＳは演算処理手段９に入力される。

演算処理手段９はＣＰＵ（Centrapl Processing Unit）９ａと光位置検出部９ｂを備えている。ＣＰＵ９ａには角度センサー４によって検出された角度信号ＳＡＳが入力され、この角度信号ＳＡＳに応じた所定の処理が行われる。例えば、画像表示装置１にあっては、上記のように、スキャナー２を往復回転させて往路と復路の両方において光を投影するようにしており、入力された角度信号ＳＡＳに基づいて、スキャナー２が一方へ回転されたときに表示される往路の像と、スキャナー２が他方へ回転されたときに表示される復路の像とを一致させる処理が行われる。

ＣＰＵ９ａによって処理された角度信号ＳＡＳに基づいて後述する角度データーが生成され、この角度データーがメモリー１０に記憶される。メモリー１０には、角度データーの他に、光源８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから出射されるレーザー光の波長差により生じる倍率色収差についての色収差補正データーと、角度データー及び色収差補正データーに基づいて演算されたＬＵＴ（Look Up Table）としての変調タイミングデーターとが記憶される。光位置検出部９ｂには、後述するＰＳＤ（Position Sensitive Detector：位置感知型検出器）によって検出された検出信号が入力され、この検出信号に基づいた所定の処理がＣＰＵ９ａによって行われる。

また、演算処理手段９は、スキャナー２を駆動するための基本データーとそのデーターに対して位相、振幅及び周期情報を含むスキャナー指示信号をスキャナーモーター３へ出力する。

演算処理手段９には、ビデオ回路部１１によってアナログ・デジタルの変換やＲＧＢ三原色信号に変換された映像信号が入力される。

メモリー１０に記憶された変調タイミングデーターは、１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの変調タイミングを制御する光変調素子制御手段１２によって参照される。光変調素子制御手段１２は演算処理手段９からフレーム同期信号を受けると共に１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの変調タイミングに応じた変調駆動信号ＲＱＴを１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂそれぞれに対して出力する。

以上のように構成された画像表示装置１において、メモリー１０に記憶された変調タイミングデーターに基づいて光変調素子制御手段１２からそれぞれ１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに対して変調駆動信号ＲＱＴが出力されると、１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに入射された光がフレーム同期信号に対する最適なタイミングで変調される。１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂにおいては、入射された光の反射又は回折が行われ、反射光又は回折光が投影光学系６に出射される。

投影光学系６は、１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂから出射された反射光又は回折光を平行光に変換し、主に、±１次回折光をスキャナー２へ向けて出射する。

このとき演算処理手段９からスキャナーモーター３に対してスキャナー指示信号が出力され、これに応じた回転方向及び回転速度でスキャナーモーター３が回転される。

スキャナー２は、その反射面２ａで入射された光を表示面１００へ向けて反射する。反射された光は投影光学系５によって表示面１００へ向けて投射され、スキャナー２の往復回転によって表示面１００上を走査されて１次元画像が展開されて２次元画像が形成される。

同時に、角度センサー４によってスキャナー２の回転角度が検出され、その検出結果が角度信号ＳＡＳとして演算処理手段９に出力され、演算処理手段９に入力された角度信号ＳＡＳはＣＰＵ９ａによって処理されてスキャナー２の角度データーとしてメモリー１０に記憶される。尚、角度センサー４によるスキャナー２の回転角度の検出は、継続的又は、例えば、一定間隔ごとに断続的に行われる。但し、画像表示装置１にあっては、その製造段階において角度データーが予めメモリー１０に記憶されていてもよく、この場合には、表示面１００に画像を出力する画像表示装置１の駆動時には、角度センサー４によるスキャナー２の回転角度の検出を省略することが可能である。

次に、角度センサー４によって検出されたスキャナー２の角度信号ＳＡＳに基づいて生成される角度データーについて説明する。角度データーはメモリー１０に記憶される。

角度データーは角度センサー４によって検出されたスキャナー２の回転角度をサンプリングデーターとして取得し、各サンプル間を近似的に補間することにより生成される（図２参照）。

角度センサー４によるスキャナー２の回転角度の検出時には、角度センサー４の特性や角度信号ＳＡＳの出力から入力までの時間差等によって、角度センサー４から出力された角度信号ＳＡＳがスキャナー２の実際の回転位置、即ち、実角度ＡＮＧに対して位相遅れが生じるため、角度信号ＳＡＳの位相遅れを測定して補正を行っている。

角度信号ＳＡＳの位相遅れを測定するには、位相遅れを含まないスキャナー２の実角度ＡＮＧを把握する必要がある。

そこで、先ず、実角度ＡＮＧを推定するための参照値Ｒｅｆ−Ｄを測定するために、例えば、表示面１００の前面側にＰＳＤ（位置感知型検出器）１３を配置し（図１参照）、スキャナー２から投影されたライン画像を形成する光束Ｐを測定する。

スキャナー２を停止させた状態は、角度信号ＳＡＳに位相遅れが含まれない。この状態において、ＰＳＤ１３の中心に光が投影された際のスキャナー２の角度を参照角度Ｒｅｆ−ＳＡとし、そのときの角度信号ＳＡＳの値を参照値Ｒｅｆ−Ｄとする。

以下に、ＰＳＤ１３を用いて、スキャナー２の参照角度Ｒｅｆ−ＳＡと角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄを測定する方法を図３のフローチャート図に従って説明する。

スキャナー２の回転を停止させた状態で測定を開始する。

（Ｓ１）１次元光変調素子７に任意の駆動電圧を印加して光を変調し、光束Ｐをスキャナー２へ向けて出射する。光束Ｐはスキャナー２の反射面２ａで反射されて表示面１００に投影される。

（Ｓ２）ＰＳＤ１３にスキャナー２で反射された光束Ｐが投影するように、スキャナー２の角度を変更し投影位置を調整する。このとき図４（Ａ１）乃至（Ｃ１）に示すように、例えば、ＰＳＤ１３の左右両端から、検出された光束Ｐの投影位置に関する２つの信号ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２が出力される。ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２は演算処理手段９の光位置検出部９ｂに入力される。スキャナー２の角度を順次変更することにより、光束ＰのＰＳＤ１３に対する投影位置が移動する。

（Ｓ３）ＰＳＤ１３から出力される信号ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２がノイズのみである場合、即ち、光束ＰがＰＳＤ１３に投影されていない場合には、（Ｓ２）に戻り引き続きスキャナー２の角度を変更する。ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２がノイズより十分大きい場合には、光束ＰはＰＳＤ１３に投影されているので、次の（Ｓ４）に進む。

（Ｓ４）ＰＳＤ１３から出力される信号ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２より、ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２を減算した減算信号と加算した加算信号を演算する。図４（Ａ２）乃至図４（Ｃ２）と図４（Ａ３）乃至図４（Ｃ３）は、それぞれ図４（Ａ１）乃至図４（Ｃ１）に示す光束Ｐの位置に対応する減算信号と加算信号を示している。光束Ｐの位置は減算信号と加算信号の比に比例し、図４（Ｂ２）、（Ｂ３）に示すように、減算信号と加算信号の比がゼロになる位置がＰＳＤ１３の中心に光束Ｐが投影される位置である。減算信号と加算信号の比が、図４（Ａ２）、（Ａ３）又は（Ｃ２）、（Ｃ３）に示すように、ゼロでない場合には、（Ｓ２）に戻り引き続きスキャナー２の角度を変更する。減算信号と加算信号の比が、図４（Ｂ２）、（Ｂ３）に示すように、ゼロになった場合には、次の（Ｓ５）に進む。

（Ｓ５）光束ＰがＰＳＤ１３の中心に投影されており、このときのスキャナー２の角度を参照角度Ｒｅｆ−ＳＡとする。

（Ｓ６）スキャナー２の参照角度Ｒｅｆ−ＳＡにおいて、角度センサー４が出力する角度信号ＳＡＳの値を測定し、その値を角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄ（位相遅れなし）とする。

以上の測定によって、スキャナー２の実角度ＡＮＧと角度センサー４が出力する角度信号ＳＡＳの値の一対一の関係を確立し、測定を終了する。

続いて、角度信号ＳＡＳの位相遅れを測定する方法を図５のフローチャート図に従って説明する。

角度信号ＳＡＳの位相遅れを測定するために、図４と同様に、表示面１００の前面側にＰＳＤ１３を配置し（図１参照）、スキャナー２から投影されたライン画像を形成する光束Ｐａを測定する。

この測定は、スキャナー２の参照角度Ｒｅｆ−ＳＡと角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄを測定する方法とは異なり、スキャナー２を回転させた状態で行う。

（Ｓ７）１画面に１ラインしか含まれていない画像データーを作成し、その画像データーに基づいて１次元光変調素子７に駆動電圧を印加して光を変調し、このライン画像を形成する光束Ｐａをスキャナー２へ向けて出射する。光束Ｐａはスキャナー２の反射面２ａで反射されて表示面１００上を走査される。

（Ｓ８）ＰＳＤ１３に光束Ｐａが投影されるように、１次元光変調素子７の変調タイミングを決定する変調駆動信号ＲＱＴの出力タイミングをライン単位で調整する。ここで角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄの測定において、光束ＰがＰＳＤ１３の中心に投影するようにスキャナー２の角度を参照角度Ｒｅｆ−ＳＡに調整済みであるので、スキャナー２の角度を参照角度Ｒｅｆ−ＳＡに設定すれば、光束ＰａがＰＳＤ１３の中心に投影されるはずである。ところが、スキャナー２の回転時には角度信号ＳＡＳがスキャナー２の実角度ＡＮＧに対して位相遅れを生じるので、角度信号ＳＡＳの値が参照値Ｒｅｆ−Ｄであったとしても、スキャナー２の角度は参照角度Ｒｅｆ−ＳＡとなっておらず、光束ＰａもＰＳＤ１３の中心に投影されない。

そこで、以下に示すように、変調駆動信号ＲＱＴのタイミングを調整することによって、光束Ｐａの表示面１００における投影位置を調整する。

このとき、図６（Ａ）に示すように、ＰＳＤ１３の左右両端から、光束Ｐａの投影位置に関する２つの信号ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２が出力される。ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２は演算処理手段９の光位置検出部９ｂに入力される。スキャナー２の角度を順次変更することにより、光束ＰａのＰＳＤ１３に対する投影位置が移動する。

フレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃは、図６（Ｂ）に示すように、投影の各開始時、即ち、スキャナー２の各反転時に出力され、図に示すＴ１、Ｔ２の両期間において、それぞれ往路と復路の投影が行われる。例えば、左から右への投影方向は往路方向、右から左への投影方向は復路方向とされている。

図６（Ｃ）に、タイミングが補正されていない変調駆動信号ＲＱＴ１を示す。時刻ｔ１は、往路での投影開始タイミングであり、時刻ｔ１には、表示面１００の左端に光束Ｐａが投影される。時刻ｔ２には、光束Ｐａの投影位置が、例えば、ＰＳＤ１３の左端となる。

一方、復路では、時刻ｔ３が投影開始タイミングであり、時刻ｔ３に表示面１００の右端に光束Ｐａが投影される。時刻ｔ４には、光束Ｐａの投影位置が、例えば、ＰＳＤ１３の右端となる。

投影開始タイミングｔ１及びｔ３を調整して、光束Ｐａの投影タイミングｔ２（往路）及びｔ４（復路）を変更することによって、光束Ｐａを表示面１００上で移動させて位置を調整し、ＰＳＤ１３の中心を投影するための投影タイミングを探すことができる。

（Ｓ９）ＰＳＤ１３から出力される信号ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２がノイズのみである場合、即ち、光束ＰａがＰＳＤ１３に投影されていない場合には、（Ｓ８）に戻り引き続きスキャナー２の角度を変更する。ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２がノイズより十分大きい場合には、光束ＰａはＰＳＤ１３に投影されているので、次の（Ｓ１０）に進む。

（Ｓ１０）ＰＳＤ１３から出力される信号ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２より、ＰＳＤ−ＳＩＧ１とＰＳＤ−ＳＩＧ２を減算した減算信号と加算した加算信号を演算する。図７（Ａ２）乃至図７（Ｃ２）と図７（Ａ３）乃至図７（Ｃ３）は、それぞれ図７（Ａ１）乃至図７（Ｃ１）に示す光束Ｐａの位置に対応する減算信号と加算信号を示している。光束Ｐａが移動しているので、図７（Ａ２）乃至図７（Ｃ２）に示すように、減算信号の値は一定とはならない。このとき、ＰＳＤ１３上における光束Ｐａの投影位置（ＰＸ）を加算信号（Ｖａｄｄ）、減算信号の最大値（Ｖｍａｘ）及び減算信号の最小値（Ｖｍｉｎ）を用いて、次の計算式によって算出する。

投影位置ＰＸ＝（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／Ｖａｄｄ
光束ＰａがＰＳＤ１３の中心にあるときには、図７（Ｂ１）に示すように、投影位置ＰＸがゼロになる。

投影位置ＰＸがゼロにならない場合には、（Ｓ８）に戻り引き続きスキャナー２の角度を変更する。投影位置ＰＸがゼロになった場合には、次の（Ｓ１１）に進む。

（Ｓ１１）光束ＰａがＰＳＤ１３の中心に投影されており、このときの投影開始タイミングは、光束Ｐａによって投影されるライン画像を表示面１００におけるＰＳＤ１３の中心に対応する位置に形成するための適正な投影開始タイミングである（信号転送による位相遅れが考慮される。）。

（Ｓ１２）スキャナー２を停止させた場合に測定した角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄと（Ｓ１１）において取得した投影タイミングでの角度信号ＳＡＳの値とを比較し、角度信号ＳＡＳの位相遅れを演算により算出する（図８参照）。

図８（Ａ）は、フレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃであり、図８（Ｂ）において実線で示す波形は角度センサー４が出力した角度信号ＳＡＳを示し、図８（Ｂ）において破線で示す波形はスキャナー２の実角度ＡＮＧを示す。白丸は、往路と復路で測定した参照角度Ｒｅｆ−ＳＡに対応する角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄである。ｔａとｔｂは、光束Ｐが表示面１００におけるＰＳＤ１３の中心に対応する位置に結像したときの投影タイミングを示しており、黒丸はｔａとｔｂのタイミングに光束Ｐａが表示面１００におけるＰＳＤ１３の中心に対応する位置に結像したときに取得した角度信号ＳＡＳの値を示す。

尚、角度データーは、上記したように、角度センサー４によって検出されたスキャナー２の回転角度をサンプリングデーター（図２参照）として取得することにより生成されるが、各サンプリングデーター間を近似的に補間することにより図８（Ｂ）に示すようなデーターが得られる。

図８（Ｂ）に示すように、位相遅れがあるため、角度信号ＳＡＳの値（黒丸）が実角度ＡＮＧ（参照値Ｒｅｆ−Ｄ）の値（白丸）と異なっている。角度信号ＳＡＳの値が実角度ＡＮＧの値に対応する角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄに一致するまでの時間は、角度信号ＳＡＳの位相遅れｄｅｌａｙ１とｄｅｌａｙ２である。

以上を考慮して調整した変調駆動信号ＲＱＴ２を図６（Ｄ）に示す。図６（Ｄ）において、投影開始タイミングがｔ１からｔ５、ｔ３からｔ７に変更され、光束Ｐａの投影タイミングがｔ２からｔ６、ｔ４からｔ８に変更され、光束ＰａはＰＳＤ１３の中心に投影される。

（Ｓ１３）以上の処理を、上記したように、往路と復路両方向において行う。両方向において処理が行われていない場合には（Ｓ８）に戻り、両方向において処理が行われた場合には処理を終了する。

以上のようにして位相遅れを考慮した処理が行われた角度信号ＳＡＳについてのデーターが、角度データーとしてメモリー１０に記憶される。従って、メモリー１０に記憶された角度データーは、位相遅れが補正されて生成されたデーターである。

図９（Ｂ）に、メモリー１０に記憶されテーブルデーターとして生成された角度データーの一例を示す。図９（Ｂ）に示したデーターは、フレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃのタイミングに対する１フレーム分の角度信号ＳＡＳに位相遅れを補正したデーターであり、例えば、１画面の周期を８３３３μｓとし１μｓ毎に角度信号ＳＡＳが取得されたときの例を示している。図９（Ａ）は、位相遅れを補正する前の角度データーである。

この角度データーは、フレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃのタイミングを０μｓとして、０μｓから８３３３μｓまで１μｓ毎の各時刻に対するデーターが記録されている１行８３３４列のテーブルデーターである。位相遅れの補正は、各時刻における角度を、位相遅れに応じた時間分経過した時刻の角度に置き換えることにより行う。例えば、位相遅れが３μｓであるときには、図９に示すように、３μｓ経過した時刻の角度によりデーターを置き換える。

尚、図９（Ｂ）に示した角度データーは、一例であり、時刻と角度の一対一の関係が示されているデーターであればどのようなデーターであってもよい。

このような角度データーの作成は、直前の１画像を投影する際に同時に角度信号ＳＡＳを取得し、１画像毎に投影の直前に作成することが原理的には望ましい。しかしながら、このような制御では制御が煩雑になり、また、実用上求められる制御精度からは１画像毎に作成するほどの必要性はない。そこで、上記の角度データーを、例えば、２０画像毎に作成し、これをメモリー１０に記憶しておき、角度データー作成直後の２０画像については同じ角度データーを用いるようにしてもよい。

また、角度データーの作成は、画像表示装置１の製造段階において一度だけ行い、これをメモリー１０に記憶するようにしてもよい。この場合には、表示面１００に画像を出力する画像表示装置１の駆動時には、角度センサー４によるスキャナー２の回転角度の検出を省略することが可能である。

但し、スキャナー２やスキャナーモーター３の経時的要素に起因した特性の変化を考慮した場合には、上記のように、角度センサー４によるスキャナー２の回転角度の検出を継続的又は断続的に行い、その都度、メモリー１０に記憶する角度データーを書き換えることが望ましい。このように継続的又は断続的にスキャナー２の回転角度の検出を行えば、スキャナー２やスキャナーモーター３に特性の変化が生じても、その都度、最新の角度データーが得られ、画像の鮮明度の向上に寄与する。

次に、角度センサー４によって検出されたスキャナー２の角度信号ＳＡＳに基づいて色収差補正データーを生成する方法について説明する。色収差補正データーも角度データーと同様にメモリー１０に記憶される。

色収差補正データーは、ＲＧＢ三原色のうちの１つを基準色とし、他の２つを補正色として作成する。例えば、光源８Ｒから出射される赤色光を基準色の光とし、光源８Ｇ、８Ｂから出射される緑色光及び青色光を補正色の光とする。

先ず、光源８Ｒから赤色光を出射しスキャナー２の反射面２ａで反射させて表示面１００上に投影された光の位置を検出し、表示面１００上における基準色の位置データーとして取得する。基準色の位置データーの取得は、例えば、上記と同様に、ＰＳＤ１３を用いて行えばよく、スキャナー２の回転を停止させた状態において、スキャナー２の回転範囲における各角度について行う。例えば、回転範囲が０°から１０°に設定されている場合には、０°乃至１０°において０．１°ごとの各角度についての基準色の位置データーを取得する。

次いで、光源８Ｇから緑色光を出射しスキャナー２の反射面２ａで反射させて表示面１００上に投影された光の位置を検出し、表示面１００上における第１の補正色の位置データーとして取得する。第１の補正色の位置データーの取得は、上記した基準色の位置データーの取得と同様に、スキャナー２の回転を停止させた状態において、スキャナー２の回転範囲における各角度について行う。

ここで光学系に倍率色収差が存在する場合には、スキャナー２が同一角度にある場合であっても、倍率色収差によって基準色の位置データーと第１の補正色の位置データーが異なる。そこで、基準色の位置データーの取得におけるスキャナー２の各角度と同じ角度について、第１の補正色の位置データーが基準色の位置データーに一致するようにスキャナー２の角度を調整し、この調整した角度を第１の補正色についての補正角度として保存する。例えば、スキャナー２が回転角５°にあるときに検出した基準色の位置データーと、スキャナー２を回転角５．３°に調整したときに検出した第１の補正色の位置データーとが一致した場合には、＋０．３°が回転角５°についての第１の補正色についての補正色角度Ｃｏｌ１θｎとなる。

次いで、光源８Ｂから青色光を出射しスキャナー２の反射面２ａで反射させて表示面１００上に投影された光の位置を検出し、表示面１００上における第２の補正色の位置データーとして取得する。第２の補正色の位置データーの取得は、上記した第１の補正色の位置データーの取得と同様にして行い、引き続いて、上記と同様に、第２の補正色についての補正色角度Ｃｏｌ２θｎを検出して保存する。

以上のようにして得られた色収差補正データーの例を図１０に示す。図１０において、横軸が基準色におけるスキャナー２の回転角、即ち、基準色角度Ｒｅｆθｎを示しており、縦軸が第１の補正色の補正色角度Ｃｏｌ１θｎ及び第２の補正色の補正色角度Ｃｏｌ２θｎを示している。

このような色収差補正データーの作成は、画像表示装置１の製造段階において一度だけ行い、これをメモリー１０に記憶すればよい。

また、色収差補正データーの作成は、上記のように、位置データーを検出して行う場合の他に、例えば、画像表示装置１の光学系の構成要素である各レンズの屈折率、投影出力フォーマット、アスペクト比等に基づいて算出することも可能である。

次に、メモリー１０に記憶された角度データー及び色収差補正データーを参照して行われる演算処理手段９の動作について説明する（図１１参照）。

フレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃが出力されると、角度センサー４によってスキャナー２の回転角度が検出され、角度信号ＳＡＳが取得される。角度信号ＳＡＳが取得されると、この角度信号ＳＡＳに基づいて作成された位相遅れが補正された角度データーがメモリー１０に記憶される。

メモリー１０に角度データーが記憶されると、記憶された角度データーがＣＰＵ９ａによって参照され、基準色角度Ｒｅｆθｎが算出される。基準色角度Ｒｅｆθｎが算出されると、メモリー１０に記憶された色収差補正データーが参照され、第１の補正色と第２の補正色のそれぞれについて補正色角度Ｃｏｌ１θｎ、Ｃｏｌ２θｎが算出される。

基準色角度Ｒｅｆθｎ及び補正色角度Ｃｏｌ１θｎ、Ｃｏｌ２θｎが算出されると、再び、メモリー１０に記憶された角度データーに基づいてＲＧＢ各色についての変調タイミングデーターが生成される。変調タイミングデーターはスキャナー２の現在の角度に対する各色ＲＧＢの光を変調するタイミングを算出したデーターである。

図１２に変調タイミングデーターの一例を示す。変調タイミングデーターには、角度データーとフレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃに対する基準色変調タイミング信号Ｒｅｆ−ｔｉｍｍｉｎｇ、第１の補正色変調タイミング信号Ｃｏｌ１−ｔｉｍｍｉｎｇ及び第２の補正色変調タイミング信号Ｃｏｌ２−ｔｉｍｍｉｎｇが保存されている。

変調タイミングデーターはメモリー１０にＬＵＴ（Look Up Table）として記憶され、光変調素子制御手段１２は、画像の投影時に、その都度、記憶された変調タイミングデーターを参照してフレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃに対する最適なタイミングで変調駆動信号ＲＱＴを１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂそれぞれに対して出力する。

以上に記載した通り、画像表示装置１にあっては、メモリー１０に記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて生成された変調タイミングによって１次元光変調素子７Ｒ、７Ｇ、７Ｂの変調タイミングを制御するようにしたので、倍率色収差が補正された鮮明な画像を表示面１００に投影することができる。

また、角度データーは角度センサー４によるスキャナー２の回転角度の検出時における位相遅れが補正されたデーターであるため、角度データーの精度が高く、画像の鮮明度の向上を図ることができる。

さらに、角度センサー４によって検出されたサンプリングデーターの各サンプル間を近似的に補間することにより角度データーを生成しているため、補正精度に対して低速なサンプリングレートを有する回路を使用することが可能であり、低コストで角度データー算出のシステムを構築することができる。

尚、上記には、スキャナー２を往復回転させて往路と復路の両方において光を投影する画像表示装置１について示したが、本発明は、往路又は復路のみにおいて光を投影する画像表示装置又はこれにおいて用いられる画像処理方法に適用することもできる。

上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図１２と共に本発明を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は画像表示装置の構成を概略的に示す図である。 角度データーとなるサンプリングデーターを示す図である。 図４と共にスキャナーの参照角度Ｒｅｆ−ＳＡと角度信号ＳＡＳの参照値Ｒｅｆ−Ｄを測定する方法を説明するためのものであり、本図はフローチャート図である。 ＰＳＤに対する光束の位置とこれに対応したＰＳＤから出力される２つの信号の減算信号及び加算信号を示す図である。 図６及び図７と共に角度信号ＳＡＳの位相遅れを測定する方法を説明するためのものであり、本図はフローチャート図である。 ＰＳＤに対する光束の位置とこれに対応したフレーム同期信号、タイミングが補正されていない変調駆動信号ＲＱＴ１及びタイミングが補正された変調駆動信号ＲＱＴ２を示す図である。 ＰＳＤに対する光束の位置とこれに対応したＰＳＤから出力される２つの信号の減算信号及び加算信号を示す図である。 角度信号ＳＡＳの位相遅れを算出する方法を説明するためのものであり、（Ａ）はフレーム同期信号ＦＲＭｓｙｎｃを示す図であり、（Ｂ）は角度信号ＳＡＳ及び実角度ＡＮＧを示す図である。 角度データーを説明するためのものであり、（Ａ）は位相遅れを補正する前のデーターを示す図であり、（Ｂ）は位相遅れを補正したデーターを示す図である。 色収差補正データーを示す図である。 演算処理手段の動作を説明するための図である。 変調タイミングデーターを示す図である。

符号の説明

１００…表示面、１…画像表示装置、２…スキャナー、４…角度センサー、７Ｒ…１次元光変調素子、７Ｇ…１次元光変調素子、７Ｂ…１次元光変調素子、８Ｒ…光源、８Ｇ…光源、８Ｂ…光源、９…演算処理手段、１０…メモリー、１１…ビデオ回路部、１２…光変調素子制御手段

Claims (5)

1. 波長の異なる複数の光源からそれぞれ出射された光を走査して表示面に画像を表示する画像表示装置であって、
   映像信号を出力するビデオ回路部と、
   上記各光源から出射された光を変調する１次元光変調素子と、
   所定の方向へ回転されると共に上記１次元光変調素子によって変調された光を表示面に対して走査するスキャナーと、
   該スキャナーの回転角度を検出する角度センサーと、
   該角度センサーによって検出されたスキャナーの回転角度に基づいて生成されたスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成された色収差補正データーとが記憶されるメモリーと、
   該メモリーに記憶された角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算する演算処理手段と、
   該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御する光変調素子制御手段とを備えた
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 上記角度センサーによるスキャナーの回転角度の検出時における位相遅れを補正して上記角度データーを生成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 上記角度センサーによって検出されたスキャナーの回転角度についてのサンプリングデーターを近似的に補間することにより上記角度データーを生成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 上記角度センサーによるスキャナーの回転角度の検出を継続的又は断続的に行うようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
5. 波長の異なる複数の光源からそれぞれ出射された光を走査して表示面に画像を表示する画像表示装置における画像処理方法であって、
   １次元光変調素子により変調される光を表示面に対して走査するスキャナーの回転角度を角度センサーによって検出し、
   該角度センサーによって検出した回転角度に基づいて生成したスキャナーについての角度データーと波長差により生じる倍率色収差について各波長ごとにスキャナーの回転角度に対する補正量として生成した色収差補正データーとをメモリーに記憶し、
   該メモリーに記憶した角度データー及び色収差補正データーに基づいて各波長に応じた１次元光変調素子の変調タイミングを演算処理手段によって演算し、
   該演算処理手段によって演算された各波長に応じた変調タイミングに基づいて１次元光変調素子の変調タイミングを制御した
   ことを特徴とする画像処理方法。

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