专利名称：光扫描装置、其控制方法及图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光扫描装置、光扫描装置的控制方法及图像显示装置，特别涉及到用来通过扫描按照图像信号调制后的激光来显示图像的光扫描装置的技术。
背景技术：
在通过扫描激光来显示图像的图像显示装置中，要使用扫描激光的光扫描装置。光扫描装置用来使按照图像信号调制后的激光按二维方向进行扫描。图像显示装置通过使来自光扫描装置的激光入射到屏幕等上，来显示图像。在激光的调制步骤中，一般使用脉宽调制(Pulse WidthModulation，下面称为“PWM”)，脉宽调制使点亮激光的脉宽按照图像信号产生变化。在图像的1帧中，为了对于全部像素表现与图像信号相应的灰度等级，需要使最小单位的脉宽变得非常小。越是增多图像的像素数，并且越是增多图像的灰度等级数，脉宽的最小单位就越变小。大功率输出的激光光源按照较小的脉宽正确且高速进行开关，是非常困难的。因此，在难以提高调制频率时，可以考虑使用多束激光来分担扫描。例如，在光扫描装置按被照射区域的水平方向及垂直方向扫描激光时，假设扫描激光的频率若与垂直方向相比水平方向高，则认为，可以通过使多束激光按垂直方向并列，来分担扫描。在使多束激光按垂直方向并列时，能够以比扫描单束激光时低的调制频率来显示图像，另一方面却在照射区域，在光点群的轨迹与轨迹之间产生较大的间隙。此间隙其并列的激光数目越多，就变得越大。另外，按水平方向的扫描也偏离画面的水平方向而成为斜向。若激光扫描轨迹的间隙变得易于引起注意，则难以获得高品质的图像。作为扫描激光使之不产生易于引起注意的间隙之方法，可以考虑对于水平方向及垂直方向任一方向配置和扫描线相同数目的光源，并且只按一个方向扫描各激光。作为使用和扫描线相同数目的光源之技术，例如有专利文献1中提出的技术。
专利文献1特开2003-21804号公报发明内容但是，在配置和扫描线相同数目的光源时，因为需要非常多的光源，所以光扫描装置非常昂贵。另外，在按垂直方向所并列的激光的强度上存在差异时以及在按垂直方向所并列的激光与激光之间存在间隙时，在图像上产生明亮度不一致。在激光的强度上存在差异时，可以考虑预先调节光源部，以便供给同等强度的激光。这种情况下，由于对强度最小的激光配合其他激光的输出，因而造成原来可供给的激光明亮度和灰度等级的浪费。另外，在存在激光与激光的间隙时，只是考虑使激光的位置移动来进行扫描使之填补间隙，或预先将激光按二维方向进行排列使之填补间隙。这种情况下，也在发生激光重复的区域和不发生的区域产生明亮度不一致。这样，采用以往的技术，产生了在使用多束束状光来分担扫描时难以显示高品质的图像这样的问题。本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的为提供光扫描装置、光扫描装置的控制方法及使用该光扫描装置的图像显示装置，其能够使用多束束状光来分担扫描，显示高品质的图像。
为了解决上述问题并达到目的，根据本发明可以提供一种光扫描装置，其用来通过扫描多种色光来显示图像，其特征为，具有光源部，用来供给多束束状光；和扫描部，用来使来自光源部的束状光在被照射区域向第1方向和第2方向反复进行扫描；扫描部驱动为，向第1方向扫描束状光的频率比向第2方向扫描束状光的频率高，并且其驱动为，每次在被照射区域向第2方向扫描束状光，都对图像的至少一部分的像素分配同一种色光的不同的束状光。
束状光向第2方向的扫描对图像的1帧进行1次或者多次。由于每次向第2方向扫描束状光，都分配同一种色光的不同的束状光来形成像素，因而随着时间的经过，可以使束状光的强度差平均化。另外，在存在激光与激光之间的间隙时，也因随着时间的经过，束状光的照射区域得以平均化，还可以使照射区域的间隙得到填补。因为可以随着时间的经过使激光的强度差和照射区域得以平均化，所以和对各像素总是分配相同束状光的以往情形相比，可以减低明亮度不一致。通过对于各色光使用多束束状光来分担扫描，就能够以比对于各色光扫描单束束状光时低的调制频率，来显示图像。借此，能获得可使用多束束状光来分担扫描并显示高品质图像的光扫描装置。在可以使束状光的照射区域平均化时，由于使像素与像素之间的交接处不明显，因而还可以显示自然的图像。
另外，根据本发明的最佳方式，优选的是，光源部供给按照图像信号调制后的束状光，该图像信号被转换为，对像素分配同一种色光的不同的束状光。因此，可以显示与图像信号相应的正确图像。
另外，根据本发明的最佳方式，优选的是，光源部构成为，被照射区域的束状光的光点按第2方向并列。因此，可以使用多束束状光来分担扫描。
另外，根据本发明的最佳方式，优选的是，第1方向和第2方向相互大致正交，并且扫描部驱动为，每次在被照射区域使束状光向第2方向扫描，都使向第1方向开始扫描的束状光在第2方向的位置移位。因此，每次向第2方向扫描束状光，都可以对各像素分配不同的束状光。
另外，作为本发明的最佳方式，优选的是，扫描部以和像素间距大致相等的长度为单位，使向第1方向开始扫描的束状光在第2方向的位置移位。因此，可以使束状光的强度差及束状光的照射区域平均化。
另外，作为本发明的最佳方式，优选的是，扫描部以比像素间距小的长度为单位，使向第1方向开始扫描的束状光在第2方向的位置移位。因此，可以使束状光的强度差及束状光的照射区域平均化。
另外，作为本发明的最佳方式，优选的是，扫描部驱动为，每次在被照射区域使束状光向第2方向扫描，都使第1方向对第2方向的角度产生变化。因此，可以使束状光的强度差平均化，并且填补照射区域的间隙。
另外，作为本发明的最佳方式，优选的是，扫描部在被照射区域向第2方向扫描预定次数束状光的期间，使第1方向对第2方向的角度在预定的角度范围内变化。因此，可以使束状光的强度差及束状光的照射区域进一步平均化。
另外，作为本发明的最佳方式，优选的是，具有扫描位置检测部，用来检测被照射区域束状光的位置。通过利用来自扫描位置检测部的输出，就可以对扫描部进行反馈控制。因此，可以正确驱动扫描部。
另外，作为本发明的最佳方式，优选的是，光源部在向跨多个像素的位置入射束状光时，对束状光进行调制以便表现灰度等级，该灰度等级使用由束状光形成于被照射区域的光点中和像素重叠的区域比例进行了加权。因此，可以正确表现像素与像素之间交接处的灰度等级，显示正确的图像。
再者，根据本发明，可以提供一种光扫描装置的控制方法，该光扫描装置用来通过扫描多种色光来显示图像，该方法的特征为，包括束状光供给步骤，用来供给多束束状光；和扫描步骤，用来使束状光在被照射区域上向第1方向和第2方向反复进行扫描；在扫描步骤中，使束状光向第1方向扫描的频率比向第2方向扫描的频率高，每次在被照射区域使束状光向第2方向扫描，都对图像的至少一部分像素扫描同一色光的不同的上述束状光。
根据本发明的控制方法，因为可以随着时间的经过，使激光的强度差和照射区域平均化，所以和对各像素总是分配相同束状光的以往情形相比，可以减低明亮度不一致。通过对各色光使用多束束状光来分担扫描，还能够以比对于各色光扫描单束束状光时低的调制频率，来显示图像。因此，可以使用多束束状光来分担扫描，显示高品质的图像。在可以使束状光的照射区域平均化时，由于使像素与像素之间的交接处不明显，因而还可以显示自然的图像。
再者，根据本发明，可以提供一种图像显示装置，用来利用来自光扫描装置的光来显示图像，其特征为，光扫描装置是上述的光扫描装置。由于使用上述光扫描装置，因而可以使用多束束状光来分担扫描，显示高品质的图像。因此，能获得可使用多束束状光来分担扫描并显示高品质图像的图像显示装置。
图1表示的是本发明实施示例1所涉及的图像显示装置的概略结构。
图2表示的是激光装置的概略结构。
图3表示的是扫描部的概略结构。
图4说明的是用来驱动扫描部的结构。
图5说明的是激光的光路。
图6是对于R光用光源部中开口部的配置进行说明的附图。
图7是对于以往光扫描装置的激光扫描进行说明的附图。
图8是对于以往光扫描装置的激光扫描进行说明的附图。
图9是对于光扫描装置的激光扫描进行说明的附图。
图10是对于向Y方向的激光移位进行说明的附图。
图11说明的是用来控制光扫描装置的结构。
图12表示的是控制各色光用光源部及扫描部的步骤的流程图。
图13是对于实施示例1的变形例所涉及的光扫描装置进行说明的附图。
图14是对于以往光扫描装置中的不佳状况进行说明的附图。
图15是对于本发明实施示例2所涉及的光扫描装置进行说明的附图。
图16说明的是相对X方向的第1方向的角度范围。
图17表示的是控制各色光用光源部及扫描部的步骤的流程图。
图18是对于跨2个像素的激光灰度等级确定进行说明的附图。
图19表示的是光点。
图20是对于实施示例2的变形例所涉及的光扫描装置进行说明的附图。
图21表示的是光点。
图22说明的是驱动扫描部的其他方式。
图23表示的是本发明实施示例3所涉及的图像显示装置的概略结构。
符号说明100图像显示装置，101激光装置，102照明光学系统，103投影光学系统，105反射部，107壳体，110屏幕，120光扫描装置，200扫描部，121R R光用光源部，121G G光用光源部，121B B光用光源部，124、125分色镜，202反射镜，204外框部，206扭簧，207扭簧，301、302第1电极，305反射镜侧电极，306第2电极，307第1扭簧，308第2扭簧，501开口部，502凸透镜，503凹透镜，511检测用光源部，512扫描位置检测部，SP光点，P像素，711图像信号输入部，712同步/图像分离部，713控制部，714帧存储器，715扫描驱动部，721图像处理部，722光源控制部，723扫描控制部，725 ROM，726 RAM，731R R分担控制部，731G G分担控制部，731B B分担控制部，732R R光源驱动部，732G G光源驱动部，732B B光源驱动部，N中心线，La、Lb边界线，1700图像显示装置，1705屏幕具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。
实施示例1图1表示本发明实施示例1所涉及的图像显示装置100的概略结构。图像显示装置100是所谓的背投式投影机，用来对屏幕110的一方的面供给激光，并通过观看从屏幕110的另一方的面出射的光来欣赏图像。设置于图像显示装置100内的光扫描装置120使用扫描部200来扫描激光。光扫描装置120具有激光装置101、照明光学系统102及扫描部200。图像显示装置100通过扫描来自光扫描装置120的多种色光，来显示图像。
图2表示激光装置101的概略结构。激光装置101具有R光用光源部121R，用来供给作为束状光的红色激光(下面，称为“R光”)；G光用光源部121G，用来供给作为束状光的绿色激光(下面，称为“G光”)；和B光用光源部121B，用来供给作为束状光的蓝色激光(下面，称为“B光”)。R光用光源部121R、G光用光源部121G及B光用光源部121B全都供给多束作为束状光的激光。
各色光用光源部121R、121G、121B分别供给按照图像信号调制后的多束作为束状光的激光。按照图像信号的调制可以使用振幅调制、脉宽调制的某一种。在激光装置101中，设置2片分色镜124、125。分色镜124用来透射R光，并反射G光。分色镜125用来透射R光及G光，并反射B光。来自R光用光源部121R的R光在透射分色镜124、125之后，从激光装置101出射。
来自G光用光源部121G的G光通过由分色镜124进行反射，其光路大致弯折90度。由分色镜124所反射的G光在透射分色镜125之后，从激光装置101出射。来自B光用光源部121B的B光通过由分色镜125进行反射，其光路大致弯折90度。由分色镜125所反射的B光从激光装置101出射。激光装置101如此供给按照图像信号调制后的R光、G光、B光。返回到图1，来自激光装置101的激光在经过照明光学系统102之后，向扫描部200入射。来自扫描部200的光在经过投影光学系统103之后，入射到反射部105上。照明光学系统102及投影光学系统103用来使来自激光装置101的激光在屏幕110上成像。
反射部105将来自扫描部200的激光向屏幕110的方向进行反射。壳体107用来对壳体107内部的空间进行封闭。屏幕110设置于壳体107预定的一面上。屏幕110是一种透射型屏幕，用来使按照图像信号调制后的激光透射。来自反射部105的光在从屏幕110的、壳体107内部侧的面入射之后，从观看者侧的面出射。观看者通过观看从屏幕110出射的光，来欣赏图像。
图3表示扫描部200的概略结构。扫描部200是所谓的双重万向架结构，具有反射镜202和设置于反射镜202周围的外框部204。外框部204通过作为旋转轴的扭簧206，连接到未图示的固定部上。外框部204利用扭簧206的扭转和向原状态的回复，以扭簧206为中心进行转动。反射镜202通过与扭簧206大致正交的作为旋转轴的扭簧207，连接到外框部204上。反射镜202用来反射来自激光装置101的激光。反射镜202可以通过形成高反射性部件如铝或银等的金属薄膜来构成。
反射镜202通过外框部204以扭簧206为中心进行转动，而产生移位，以在屏幕110上向Y方向(参见图1)扫描激光。另外，反射镜202利用扭簧207的扭转和向原状态的回复，以扭簧207为中心进行转动。反射镜202通过以扭簧207为中心进行转动，而产生移位，以向X方向扫描由反射镜202所反射的激光。这样，扫描部200就使来自激光装置101的激光，向X方向和Y方向反复进行扫描。
图4用来说明驱动扫描部200所需的结构。假设反射镜202反射激光的一侧为外侧，则第1电极301、302分别设置于外框部204的里侧空间且关于扭簧206大致对称的位置上。若给第1电极301、302施加了电压，则在第1电极301、302和外框部204之间，发生与电位差相应的预定力，例如静电力。外框部204通过给第1电极301、302交替施加电压，而以扭簧206为中心进行转动。
扭簧207详细而言是采用第1扭簧307和第2扭簧308来构成的。在第1扭簧307和第2扭簧308之间，设置反射镜侧电极305。在反射镜侧电极305的里侧空间，设置第2电极306。若给第2电极306施加了电压，则在第2电极306和反射镜侧电极305之间，发生与电位差相应的预定力，例如静电力。若给第2电极306的某一个都施加了同相位的电压，则反射镜202以扭簧207为中心进行转动。扫描部200如此通过使反射镜202进行转动，而按二维方向扫描激光。扫描部200例如可以采用MEMS(MicroElectro Mechanical Systems，微电子机械系统)技术来制作。
扫描部200例如在图像的1帧期间，在向作为垂直方向的Y方向扫描1次激光的期间，使反射镜202移位，以对于作为水平方向的X方向使激光往复多次。假设，X方向为第1方向，Y方向为与第1方向大致正交的第2方向，则扫描部200驱动为，向第1方向扫描激光的频率比向第2方向扫描激光的频率高。还有，为了高速进行向X方向的激光扫描，优选的是，扫描部200以扭簧207为中心使反射镜202产生谐振。通过使反射镜202产生谐振，就可以增大反射镜202的移位量。通过使反射镜202的移位量增大，扫描部200能够以较少的能量高效扫描激光。还有，反射镜202也可以不使用谐振，进行驱动。
还有，扫描部200不限于利用与电位差相应的静电力进行驱动的结构。例如，也可以是利用压电元件的伸缩力或电磁力进行驱动的结构。扫描部200也可以是设置下述两种反射镜的结构，这两种反射镜一是向X方向扫描激光的反射镜，二是向Y方向扫描激光的反射镜。再者，扫描部200不限于使用电流镜的结构，也可以使用使具有多个反射片的旋转体进行旋转的多面反射镜。
图5用来说明来自R光用光源部121R的激光的光路。在本实施示例及下面的实施示例中，将以各色光用光源部之中的用来供给来自R光用光源部121R的激光的结构为代表示例，进行说明，并且在说明中省略了无关紧要的结构图示。R光用光源部121R具有4个开口部501。各开口部501各自独立供给调制后的激光。
R光用光源部121R和扫描部200之间所设置的照明光学系统102可以组合凸透镜502和凹透镜503来构成。照明光学系统102利用凸透镜502的会聚作用及凹透镜503的扩散作用，使来自R光用光源部121R的激光以和像素间距大致相同的间隔出射。扫描部200和屏幕110之间的投影光学系统103使来自R光用光源部121R的激光在屏幕110上成像。通过使用照明光学系统102和投影光学系统103，就可以在屏幕110上显示高清晰的图像。
图6是对R光用光源部121R中开口部501的配置进行说明的附图。假设，R光用光源部121R上的a方向及与a方向大致正交的b方向分别对应于屏幕110上的X方向及Y方向，则4个开口部501按b方向进行排列。借助于来自各开口部501的激光，在屏幕110上按Y方向并列4个光点SP。光源部构成为，使作为被照射区域的屏幕110上的激光的光点SP按作为第2方向的Y方向并列。
返回到图5，在扫描部200的周边，设置检测用光源部511及扫描位置检测部512。检测用光源部511及扫描位置检测部512设置到扫描部200的、和使来自R光用光源部121R的激光反射的一侧相反侧的空间中。扫描位置检测部512根据由扫描部200的反射镜202(参见图3)反射的来自检测用光源部511的检测光，来检测二维方向上的扫描部200的移位。根据来自扫描位置检测部512的输出，可以检测出屏幕110上激光的位置。还有，也可以在反射镜202之中的至少入射检测光的部分上，和表面相同形成高反射性的部件。由于利用高反射性部件来反射检测光，因而可以由扫描位置检测部512获得S/N比高的信号。检测用光源部511及扫描位置检测部512也可以设置于扫描部200的、使来自R光用光源部121R的激光反射的一侧的空间中。
图7是作为本实施示例的比较示例对于以往光扫描装置的激光扫描进行说明的附图。在图7中，上方向是正Y方向，右方向是正X方向。在任意的第n帧中，来自R光用光源部121R的4束激光扫描从屏幕110的入射方看上去，由屏幕110的左上部开始。通过向右方向扫描1次4束激光，便形成第n帧从第1行到第4行的像素。接着，通过使扫描位置向下方向移动之后，向和此前相反的左方向扫描4束激光，便形成第n帧从第5行到第8行的像素。通过将其反复进行，就形成第n帧的图像。
对于第(n+1)帧及第(n+2)帧，也和第n帧同样地扫描4束激光。在使用以往的光扫描装置时，给各像素分配在各帧中总是相同的激光。在各激光的强度上产生差时，随着时间的经过，扫描激光的每行的明亮度不一致被显著表现。作为减低这种明亮度不一致的方法，可以考虑调节光源部，以使各激光成为同等的强度。这种情况下，因为要对强度最小的激光加上其他激光的输出，所以造成原来可供给的激光明亮度和灰度等级的浪费。还有，附图中，表示激光扫描轨迹的箭头粗细的不同，表明激光的强度差。
图8是对于以往光扫描装置中的其他不佳状况进行说明的附图。在如图8所示扫描激光时，使4束激光向X方向扫描1次的时间相当于若是单束激光就对于X方向往复2次的时间。为此，通过使4个光点SP按Y方向并列，就能够以比使用单束激光时低的调制频率来显示图像。其另一方面，由于向X方向的激光扫描滞后，因而向X方向扫描1次激光的期间内向Y方向的激光移动量有所增大。以往的光扫描装置在各帧中，各激光总是在相同的轨迹上进行扫描。由于各激光总是在相同的轨迹上进行扫描，因而随着时间的经过，如图8中附上阴影线所示的那样，在光点SP群的轨迹与轨迹之间产生较暗的部分。
图9是对于本实施示例光扫描装置120的激光扫描进行说明的附图。在第n帧中，和图7所示的以往光扫描装置相同，来扫描各激光。接着，在第(n+1)帧中，与显示第n帧的图像时相比，从使4束激光按1像素的量向上产生了移位的位置开始激光的扫描。在第(n+1)帧中，与显示第(n+1)帧的图像时相比，从使4束激光进一步按1像素的量向上产生了移位的位置开始激光的扫描。扫描部200驱动为，每次在作为被照射区域的屏幕110上使激光向作为第2方向的Y方向扫描，都使向作为第1方向的X方向开始扫描的激光在Y方向的位置移位。
图10是对于向作为第2方向的Y方向的激光移位进行说明的附图。这里，对显现于屏幕110上的4个光点SP，分别附上1～4的数字进行说明。在第n帧中，给第1行～第4行的像素P分别分配光点SP1、2、3、4。在接下来的第(n+1)帧中，各光点SP按1像素的量向上产生移位，给第1～3行的像素P分别分配光点SP2、3、4。由于光点SP2、3、4分别在第1～3行的像素P上进行移动的期间，光点SP1在屏幕110之外进行扫描，因而形成光点SP1的激光的供给被停止。给第4行的像素P分配向左方向移动的光点SP1。
进而，在接下来的第(n+2)帧中，各光点SP按1像素的量进一步向上产生移位，给第1、2行的像素P分别分配光点SP3、4。由于光点SP3、4分别在第1、2行的像素P上进行移动的期间，光点SP1、2在屏幕110之外进行扫描，因而形成光点SP1、2的激光的供给被停止。给第3、4行的像素P分别分配向左方向移动的光点SP1、2。这样，在本实施示例中，每次在作为被照射区域的屏幕110上使激光向作为第2方向的Y方向扫描，都对各像素P分配同一色光的不同的激光。另外，向X方向开始扫描的激光在Y方向的位置以和像素P的间距大致相等的长度为单位产生移位。
对于来自G光用光源部121G的激光、来自B光用光源部121B的激光，也和来自R光用光源部121R的激光同样地进行扫描。还有，使激光的扫描位置产生移位的方式不限于本实施示例中说明的方式。例如，不限于对每帧按1像素的量向上产生移位的情形，也可以按1像素的量向下产生移位。另外，不限于总是每隔和像素间距大致相等的长度产生移位的情形，还可以按大于等于双倍像素间距长度的量产生一次移位。再者，不限于按每1帧使激光的扫描位置产生移位的情形。在对每1帧进行多次向Y方向的扫描时，也可以在1帧之中每次向Y方向扫描都使激光的扫描位置产生移位。除了按向Y方向的每次扫描都使激光的扫描位置产生移位之外，还可以按向Y方向的多于等于2次以上扫描使激光的扫描位置产生移位。
本发明的光扫描装置120通过对于各色光使用多束激光来分担扫描，能够以比对于各色光扫描单束激光时低的调制频率，来显示图像。另外，由于每次向Y方向扫描激光，都将同一色光的不同的激光分配给各像素，因而可以随着时间的经过使激光的强度差平均化。另外，通过使激光的扫描位置进行移动，还能够填补扫描轨迹之间的间隙。因为可以随着时间的经过使激光的强度差平均化，并且填补扫描轨迹的间隙，所以和使用对各像素总是分配相同激光的以往光扫描装置的情形相比，可以减低明亮度不一致。因此，产生可使用多束束状光来分担扫描并显示高品质图像这样的效果。
图11用来说明控制光扫描装置120所需的结构。图像信号输入部711用来对从输入端子所输入的图像信号进行特性校正和放大等。另外，图像信号输入部711例如还将模拟式的图像信号转换成数字式的光源调制用脉冲信号。同步/图像分离部712用来将来自图像信号输入部711的信号分离成针对R光、G光、B光各自的图像信息信号、垂直同步信号及水平同步信号，输出给控制部713。控制部713用来将图像信息分成每帧的信息，输出给帧存储器714。
控制部713参照ROM725及RAM726的信息，对各色光用光源部及扫描部200进行控制。在ROM725中，存储使激光的扫描位置向Y方向产生移位的移位量最小值、最大值及移位周期的数据。所谓的移位周期指的是，在最小值和最大值之间一次使移位量产生变化的时间。作为本实施示例中扫描激光的图形，除图9所示的3个图形之外，还可以考虑将光点SP4分配给第1行像素的1个图形。在对于各色光扫描4束激光时，通过按照此4个图形来扫描激光，就可以给各像素每次分配4束激光。因此，作为移位周期，可以设定4帧的量的时间。另外，移位量可以以4束激光分配给第1～4行像素的情形(图9所示的第n帧的图形)为基准，将0(零)设定为最小值，并且将像素间距的3倍长度设定为最大值。
图12表示控制各色光用光源部及扫描部200以便对各像素分配不同的激光的步骤的流程图。在RAM726中所参照的计数值为0时，控制部713在步骤S11中计算与计数值对应的移位量，输出给RAM726。控制部713参照ROM725，发生与计数值(0～3)相对的移位量，例如作为按作为单位长度的像素间距的随机数。在RAM726中，存储帧的计数值及与计数值对应的移位量。
接着，控制部713在步骤S12中，读取与计数值0对应的移位量(例如，像素间距的长度)。图像处理部721在步骤S13中，计算只按像素间距的长度使激光的扫描位置产生移位时反射镜202的摆角以及1帧中向X方向的扫描次数等扫描信息，并输出给RAM726。扫描控制部723在步骤S14中，根据垂直同步信号、水平同步信号及RAM726中所存储的信息，生成用来驱动扫描部200的驱动信号。扫描驱动部715响应来自控制部713的驱动信号，对扫描部200进行驱动。图像处理部721在步骤S15中，使用扫描信息的计算结果来转换图像信号，并输出给RAM726。光源控制部722在步骤S16中，根据RAM726中所存储的信息，输出每1帧的图像信息信号。
控制部713在进行步骤S16中图像信息信号的输出之后，在步骤S17中令计数值增加1。在步骤S18中计数值为4以外的数值时，返回到步骤S12。在步骤S18中计数值为4时，在步骤S19中令计数值恢复成初始值0，并返回到步骤S11。还有，若从图10所示的第n帧图形使激光的扫描位置产生移位，则产生使1帧中向X方向的扫描次数增加的必要。对于增加1帧中的扫描次数来说，可以采取不变更1帧的时间而增加扫描速度的处理方法以及不变更扫描速度而延长1帧的时间的处理方法的任一个。
返回到图11，扫描位置检测部512用来检测屏幕110上激光的位置，并将扫描位置信息输出给控制部713。另外，扫描位置检测部512还检测使激光向X方向进行扫描的反射镜202的摆动角以及使激光向Y方向进行扫描的反射镜202的摆动角。扫描位置检测部512由使反射镜202向Y方向进行扫描的摆动角和使反射镜202向X方向进行扫描的摆动角，分别生成帧开始信号F_Sync和行开始信号L_Sync，输出给控制部713。
扫描控制部723根据来自扫描位置检测部512的扫描位置信息，对扫描部200进行反馈控制。借此，可以正确驱动扫描部200。控制部713根据由帧开始信号F_Sync、行开始信号L_Sync计算出的线速度及垂直同步信号、水平同步信号，来生成像素定时时钟。像素定时时钟是用来告知激光在各像素上通过的定时的信号，用来使按照图像信号调制后的激光入射到正确的位置上。
R分担控制部731R根据从控制部713所输入的图像信息信号，生成对4束激光的驱动信号。R光源驱动部732R根据来自R分担控制部731R的驱动信号，驱动R光用光源部121R。G分担控制部731G根据从控制部713所输入的图像信息信号，生成对4束激光的驱动信号。G光源驱动部732G根据来自G分担控制部731G的驱动信号，驱动G光用光源部121G。B分担控制部731B根据从控制部713所输入的图像信息信号，生成对4束激光的驱动信号。B光源驱动部732B根据来自B分担控制部731B的驱动信号，驱动B光用光源部121B。各色光用光源部按照下述图像信号来供给激光，该图像信号被转换为，使得对像素分配同一色光的不同的激光。本实施示例的图像显示装置100这样一来就可以每次在屏幕110上使激光向Y方向扫描，都对各像素分配同一色光的不同的激光，来显示图像。
还有，光扫描装置120不限于对各色光供给4束激光的结构，也可以对各色光供给多束激光。另外，不限于使用1个扫描部200来扫描各色光的情形，例如也可以按每种色光使用不同的扫描部。这种情况下，也可以按每种色光使激光的束数不同。另外，各色光用光源部不限于具备多个开口部的结构，也可以对供给单束激光的多个激光光源进行排列。再者，供给激光的开口部不限于按一个方向并列的情形，也可以按2个方向设置成阵列状。
光扫描装置120不限于将作为模拟信号的图像信号转换成数字式光源调制用脉冲信号的结构。例如，图像信号输入部711也可以将作为数字信号的图像信号转换成模拟式光源调制用强度信号。另外，图像信号输入部711也可以将作为数字信号的图像信号转换成数字式光源调制用脉冲信号。
图13用来说明本实施示例的变形例所涉及的光扫描装置的激光扫描情况。本变形例的光扫描装置的特征为，通过扫描部，以比像素间距小的长度为单位，使向第1方向开始扫描时的、在第2方向的位置产生移位。本变形例的各色光用光源部其构成为，使具有和像素间距大致相等的间隔的2个光点SP按Y方向来并列。另外，各色光用光源部调节为，光点SP1、2全都成为比像素小的区域。
在图13中表示出，相邻的3个帧中在像素Pm及其旁边通过的定时的激光的扫描位置。在任意的第n帧中，光点SP1、2分别在像素Pm的上侧部及P(m+1)的上侧部通过。在接下来的第(n+1)帧中，与显示第n帧的图像时相比，从使2束激光按约2分之1的像素的量向上产生了移位的位置开始激光的扫描。通过使激光的扫描位置产生移位，在第(n+1)帧中，光点SP1、2分别在像素P(m-1)的下侧部及Pm的下侧部上通过。
进而，在接下来的第(n+2)帧中，光点SP1、2按2分之1的像素的量进一步向上产生移位。在第(n+2)帧中，光点SP1、2分别在像素P(m-1)的中央部及Pm的中央部上通过。激光的移位量和移位的周期可以适当设定为能随着时间的经过使激光的强度差得以平均化的值。
图14是对于以往光扫描装置中的不佳状况进行说明的附图。对于以往的光扫描装置而言，在存在激光与激光之间的间隙时，一般可以考虑下述结构，即只使激光的位置进行移动以填补间隙的结构或预先将激光按二维方向并列以填补间隙的结构。这种情况下，在产生激光重复的、附上阴影线的区域和不产生重复的空白区域中，将发生明亮度不一致。
本变形例的情况下，由于每次向Y方向扫描激光都使激光产生移位，因而和上述光扫描装置120的情形相同，可以随着时间的经过，使激光的强度差平均化。另外，由于以比像素间距小的长度为单位使Y方向的位置产生移位，因而在存在激光与激光之间的间隙时，也随着时间的经过使激光的照射区域得以平均化。通过使激光的照射区域平均化，就能够填补照射区域的间隙。因此，可以使用多束束状光来分担扫描，显示高品质的图像。再者，通过使激光的照射区域平均化，还可以使像素与像素之间的交接处不明显，显示自然的图像。还有，不限于激光的光点SP比像素小的情形，在光点SP是和像素大致相同的大小时，也可以通过使激光的照射区域平均化，来显示高品质的图像。
实施示例2图15用来对本发明实施示例2所涉及的光扫描装置进行说明，并且表示激光扫描的情况。本实施示例的光扫描装置可以使用于上述实施示例1所涉及的图像显示装置100中。上述实施示例1的结构为，在向第2方向扫描1次激光的期间，向对第2方向大致正交的第1方向使激光多次往复。对此，本实施示例的光扫描装置，在向第2方向扫描1次激光的期间，使激光多次往复扫描的第1方向产生变化。本实施示例的特征为，每次在被照射区域上使激光向第2方向扫描，都使第1方向对第2方向的角度产生变化。对和上述实施示例1相同的部分，附上相同的符号，并且对重复的说明予以省略。在本实施示例中，所谓的第2方向和上述实施示例1相同，指的是Y方向。
在任意的第n帧中，以对X方向朝向右下的方向作为第1方向，来扫描激光。箭头之中用虚线所示的部分表示出使激光的供给停止。在接下来的第(n+1)帧中，使第1方向变化为朝向右上的方向。进而，在接下来的第(n+2)帧中，使第1方向变化为作为水平方向的X方向。这样一来，每次在作为被照射区域的屏幕110上使激光向作为第2方向的Y方向扫描，都使相对作为第2方向的Y方向的第1方向的角度产生变化。在本实施示例中，将以相对作为第2方向的Y方向正交的X方向为基准，来说明第1方向的角度变化。扫描部如图16所示，在以X方向为基准按逆时针θ1且顺时针θ2的角度范围内，使扫描激光的第1方向产生变化。
用来控制光扫描装置的结构和图10所示的上述实施示例的结构相同。在ROM725中，存储相对X方向的第1方向角度的最小值、最大值及使角度产生变化的周期的数据。作为周期，可以适当设定能随着时间的经过使激光的强度差平均化的值，例如可以设为30帧的量的时间。另外，第1方向的角度可以以作为X方向的0度为基准，将图16所示的+θ1设定为最大值，将-θ2设定为最小值。+θ1、-θ2例如可以设为+15度、-14度。
图17表示控制各色光用光源部及扫描装置以便每次向Y方向扫描激光都使第1方向的角度产生变化的步骤的流程图。在RAM726中所参照的计数值为0时，控制部713在步骤S21中，计算与计数值对应的角度，并输出给RAM726。控制部713参照ROM725，产生与计数值(0～29)相对的角度，例如作为每1度的随机数。RAM726存储帧的计数值及与计数值对应的角度。
接着，控制部713在步骤S22中，读取与计数值0对应的角度(例如，+8度)。图像处理部721在步骤S23中，计算将相对X方向的第1方向角度设为+8度时的扫描信息，并输出给RAM726。扫描信息指的是，例如反射镜202的摆角、开始向第1方向的激光扫描的位置、1帧中向第1方向的扫描次数、向第1方向的扫描速度及向Y方向的扫描速度等数据。开始向第1方向的激光扫描的位置例如可以根据给图像边缘部的像素分配的激光及反射镜202的摆角来确定。
扫描控制部723在步骤S24中，根据垂直同步信号、水平同步信号及RAM726中所存储的信息，生成用来驱动扫描部200的驱动信号。扫描驱动部715响应来自控制部713的驱动信号，对扫描部200进行驱动。图像处理部721在步骤S25中，使用扫描信息的计算结果来转换图像信号，并输出给RAM726。光源控制部722在步骤S26中，根据RAM726中所存储的信息，输出每1帧的图像信息信号。
图18是对于激光向跨2个像素的位置入射时灰度等级的确定进行说明的附图。将通过在像素Pm及像素P(m-1)上进行扫描的激光依次移动的光点SP，表示为SPa、SPb、SPc。像素P(m-1)与像素Pm的正Y方相邻。光点SPb的中心点和在像素P(m-1)的中心点及像素Pm的中心点上通过的中心线N相一致。光点SPa的中心点和像素Pm负X方的边界线La相一致。光点SPc的中心点和像素Pm正X方的边界线Lb相一致。
图19表示光点SPb。设为，光点SPb之中的与像素P(m-1)重叠的区域AR1的面积和与像素Pm重叠的区域AR2的面积之间的比例为3比7。在应按照图像信号由像素P(m-1)、像素Pm来表现的灰度等级分别是M(m-1)、Mm时，光点SPb上的灰度等级Mb可以根据下面的公式来确定。
Mb＝0.3×M(m-1)+0.7×Mm这样，向跨2个像素的位置入射激光时的灰度等级就通过以在作为被照射区域的屏幕110上所形成的光点之中的和像素重叠的区域比例进行加权，来确定。在光点从SPa向SPc移动的期间，激光被调制为，表现由上述式所确定的灰度等级Mb。不限于激光跨2个像素的情形，在跨3个像素、4个像素时，也通过以重叠的区域比例进行加权，来确定灰度等级。这样，通过转换图像信号，即使在对像素斜向使激光扫描时，也可以正确表现像素与像素之间交接处的灰度等级，显示正确的图像。还有，对于光点SPa、SPc，也和光点SPb相同，可以确定以和像素重叠的区域比例进行加权后的灰度等级。再者，在图13所示的上述实施示例1的情况下，和本实施示例的情形相同，也可以确定以和像素重叠的区域的比例进行加权后的灰度等级。
返回到图17，光源控制部722在步骤S26中，根据RAM726中所存储的信息，输出每1帧的图像信息信号。控制部713在进行步骤S26中图像信息信号的输出之后，在步骤S27中令计数值增加1。在步骤S28中计数值为30以外的数值时，返回到步骤S22。在步骤S28中计数值是30时，在步骤S29中将计数值恢复成初始值0，并返回到步骤S21。通过上面的步骤，在作为被照射区域的屏幕110上向Y方向扫描预定次数激光的期间，可以使第1方向的角度在预定的角度范围内产生变化。
本实施示例的情况下，每次在屏幕110上向Y方向扫描激光，都可以对图像的至少一部分像素分配同一色光的不同的激光，来显示图像。还有，在按照图15所示的从第(n+2)帧图形使扫描激光的第1方向的角度产生变化时，产生增加1帧中向第1方向的扫描次数的必要。对于增加1帧中的扫描次数来说，和上述实施示例1相同，可以采取不变更1帧时间而增加扫描速度的处理方法以及不变更扫描速度而延长1帧时间的处理方法的任一个。
通过使往复扫描激光的第1方向产生变化，可以对图像的至少一部分像素，分配同一色光的不同的激光。本实施示例的情况下，也和上述实施示例1的情形相同，可以使束状光的强度差平均化，并且填补照射区域的间隙。因此，可以使用多束束状光来分担扫描，显示高品质的图像。另外，通过使激光的照射区域平均化，还可以使像素与像素之间的交接处不明显，显示自然的图像。本实施示例的情况下，在对于1帧进行多次向Y方向的扫描时，也可以在1帧之中每次向Y方向的扫描都使第1方向的角度产生变化。
图20是对于本实施示例的变形例所涉及的光扫描装置进行说明的附图。在本变形例中，将对于确定使向第1方向的激光扫描开始的位置之方法，进行说明。本变形例的各色光用光源部其构成为，将具有和Y方向上像素的长度大致相等的直径的2个光点SP按Y方向并列。在图20中表示出，将对X方向朝向右下的方向作为第1方向来扫描2束激光的状态。向第1方向的第1次扫描从屏幕110外的位置开始，并在屏幕110上的位置结束。在本变形例中，仍是停止供给在屏幕110外的激光的情况。
图21表示使向第1方向的第1次扫描结束的位置以及其周边位置处的光点SP。2个光点之中的上侧的光点SP1在图像中右上角的像素Pr1上进行移动。使向第1方向的第1次激光扫描开始的位置被确定为光点SP1在像素Pr1上通过的那种位置。向第1方向的第2次扫描被确定为光点SP1在从像素Pr1往下2个的像素Pr3上移动的那种位置。
返回到图20，向Y方向扫描1次激光的期间内向第1方向的最终扫描轨迹SCn，为2个光点之中下侧的光点SP2在图像中左下角的像素上通过的位置。使向第1方向的最后的开始扫描的激光的位置被确定为光点SP2在图像左下角的像素上通过的那种位置。这样一来，就可以确定使向第1方向的激光扫描开始的位置。还有，光点SP不限于具有和像素长度大致相等的直径的情形，在具有比像素长度小的直径时，和本变形例相同，也可以确定激光的扫描开始位置。另外，如图22所示，2束激光在屏幕110之外进行扫描的期间也可以使扫描部200向水平方向摆动。
实施示例3图23表示本发明实施示例3所涉及的图像显示装置1700的概略结构。图像显示装置1700是所谓的正面投影式投影机，用来对设置于观看者方的屏幕1705供给激光，并通过观看由屏幕1705反射的光来欣赏图像。图像显示装置1700和上述实施示例1相同，具有光扫描装置120。对和上述实施示例1相同的部分，附上相同的符号，并且对重复的说明予以省略。来自光扫描装置120的激光在透射投影光学系统103之后，入射到屏幕1705上。本实施示例的情况下，也可以使用多束激光来分担扫描，显示高品质的图像。
还有，在上述各实施示例中，虽然对各色光用光源部使用了供给激光的面发光激光器，但只要是可供给束状光的结构，就不限于此。例如，对各色光用光源部除了半导体激光器或固体激光器、发光二极管元件(LED)等固体发光元件之外，还可以使用液体激光器或气体激光器。另外，本发明的光扫描装置除了使用于图像显示装置中之外，例如还可以使用于激光打印机等扫描激光的电子设备中。
如上所述，本发明所涉及的光扫描装置适合使用于按照图像信号扫描光的图像显示装置中。
权利要求
1.一种光扫描装置，其用来通过扫描多种色光来显示图像，其特征为，具有光源部，其用来供给多束束状光；和扫描部，其用来使来自上述光源部的上述束状光，在被照射区域向第1方向和第2方向反复进行扫描；上述扫描部被驱动为，向上述第1方向扫描上述束状光的频率比向上述第2方向扫描上述束状光的频率高，其驱动为，每次在上述被照射区域使上述束状光向上述第2方向扫描，对上述图像的至少一部分像素，分配同一色光的不同的上述束状光。
2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其特征为上述光源部按照图像信号供给上述束状光，该图像信号被转换为，使得对上述像素分配同一色光的不同的上述束状光。
3.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其特征为上述光源部构成为，使得上述被照射区域的上述束状光的光点按上述第2方向并列。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其特征为上述第1方向和上述第2方向相互大致正交，上述扫描部被驱动为，每次在上述被照射区域使上述束状光向上述第2方向扫描，使向上述第1方向开始扫描的上述束状光在上述第2方向的位置移位。
5.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征为上述扫描部，以和上述像素的间距大致相等的长度为单位，使向上述第1方向开始扫描的上述束状光在上述第2方向的位置移位。
6.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征为上述扫描部，以比上述像素的间距小的长度为单位，使向上述第1方向开始扫描的上述束状光在上述第2方向的位置移位。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其特征为上述扫描部被驱动为，每次在上述被照射区域使上述束状光向上述第2方向扫描，使上述第1方向相对上述第2方向的角度产生变化。
8.根据权利要求7所述的光扫描装置，其特征为上述扫描部，在上述被照射区域向上述第2方向使上述束状光扫描预定次数的期间，使上述第1方向相对上述第2方向的角度在预定的角度范围内产生变化。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的光扫描装置，其特征为具有扫描位置检测部，其用来检测上述被照射区域的上述束状光的位置。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的光扫描装置，其特征为上述光源部，在向跨多个上述像素的位置入射上述束状光时，对上述束状光进行调制，以表现灰度等级，该灰度等级使用由上述束状光形成于上述被照射区域的光点中的和上述像素重叠的区域的比例进行了加权。
11.一种光扫描装置的控制方法，该光扫描装置用来通过扫描多种色光来显示图像，该光扫描装置的控制方法的特征为，包括束状光供给步骤，其供给多束束状光；和扫描步骤，其使上述束状光在被照射区域向第1方向和第2方向反复进行扫描；在上述扫描步骤中，向上述第1方向扫描上述束状光的频率比向上述第2方向扫描的频率高，每次在上述被照射区域使上述束状光向上述第2方向扫描，对上述图像的至少一部分像素，扫描同一色光的不同的上述束状光。
12.一种图像显示装置，其利用来自光扫描装置的光来显示图像，其特征为上述光扫描装置是权利要求1～10中任一项所述的光扫描装置。
全文摘要
本发明提供光扫描装置等，用来使用多束束状光来分担扫描，显示高品质的图像。光扫描装置用来通过扫描多种色光来显示图像，其具有光源部(121R)，用来供给多束束状光；和扫描部(200)，用来使来自光源部(121R)的束状光，在作为被照射区域的屏幕(110)向第1方向和第2方向反复进行扫描；扫描部(200)被驱动为，向第1方向扫描束状光的频率比向第2方向扫描束状光的频率高，并且其驱动为，每次在屏幕(110)向第2方向扫描束状光，都对图像的至少一部分像素，分配同一色光的不同的束状光。
文档编号H04N3/02GK1896792SQ200610101448
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月13日 优先权日2005年7月14日
发明者宫泽康永 申请人:精工爱普生株式会社