光扫描装置、其控制方法及图像显示装置的制作方法

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，尤其，涉及使相应于图像信号受调制后的激光进行扫描的光扫描装置的技术。
背景技术：
在通过使激光进行扫描而显示图像的图像显示装置中，采用使激光进行扫描的光扫描装置。光扫描装置，使相应于图像信号受调制后的激光向二维方向进行扫描。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而显示图像。作为用于通过使激光进行扫描而显示图像的光扫描装置的技术，例如，有在专利文献1中提出的技术。
专利文献1特开2003-207730号公报光扫描装置，例如，利用表示激光入射到每个像素的区域的定时的像素定时信号，产生光源部的驱动信号。若利用像素定时信号，则即使在激光的线速度发生变化的情况下，也可以使相应于图像信号受调制后的激光入射到正确的位置。可是，在激光的线速度发生变化的情况下，即使使光量大致均匀的激光进行扫描，照射于被照射区域的激光的光量分布也会变得不均匀。在采用相应于图像信号对脉冲振幅进行控制的模拟方式对光源部进行驱动的情况下，由于每1像素的激光照射时间发生变化，则亮度与脉冲振幅无关地变化。例如，在二维方向之中的一维方向上使激光往复的情况下，激光的扫描，越接近于两端部变得越慢，越接近于中央部变得越快。该情况下，在画面上，就产生两端部明亮、中央部变暗那样的光量分布。在采用相应于图像信号对脉冲宽度进行控制的数字方式对光源部进行驱动的情况下，也由于每1像素的激光照射时间发生变化，而发生亮度与脉冲宽度无关地变化的情况。而且，在数字驱动的情况下，还存在发生脉宽调制(Pulse Width Modulation，以下，称为“PWM”)跟不上像素定时信号的不良状况的情形。作为避免这样的问题的方法，可考虑相应于激光的线速度的变化对光源部的驱动进行调节。该情况下，因为基于对于各像素通过运算所求出的激光的线速度，对光源部的驱动进行控制，所以光源部的复杂的控制成为必要。如此地，在现有的技术中，产生难以通过简单的控制使束状的光以良好的光量分布进行扫描的问题。

发明内容
本发明，鉴于上述的问题作出，目的在于提供通过简单的控制就可以使束状的光以良好的光量分布进行扫描的光扫描装置、光扫描装置的控制方法、及采用该光扫描装置的图像显示装置。
为了解决上述的问题，达到目的，依照本发明，能够提供光扫描装置，其使相应于图像信号受调制后的束状的光进行扫描，其特征在于，具有光源部，其供给束状的光；扫描部，其使来自光源部的束状的光，向第1方向和大致正交于第1方向的第2方向进行扫描；像素定时信号产生部，其产生相应于图像信号所形成的、表示束状的光入射到每个像素的区域的定时的像素定时信号；脉冲信号产生部，其基于像素定时信号，产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，该时间小于或等于束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间；和驱动信号产生部，其基于脉冲信号及图像信号，产生用于对光源部进行驱动的驱动信号。
驱动信号产生部，基于由脉冲信号产生部所产生的脉冲信号，产生驱动信号。在脉冲信号产生部，设定小于或等于束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间的时间的脉冲宽度。因为对全部的像素可以基于相同脉冲宽度的脉冲信号产生驱动信号，所以即使在束状的光的线速度发生变化的情况下，也能够使束状的光无偏向地大致均匀地进行照射。并且，通过采用像素定时信号产生驱动信号，可以对于形成像素的各区域使光以良好的光量分布进行照射。本发明的光扫描装置，仅在确定脉冲信号的脉冲宽度时进行使用束状的光的线速度的运算，以后利用同步于像素定时信号的脉冲信号通过简单的方法就能够产生驱动信号。因此，相比较于基于对于各像素通过运算所求出的线速度、对光源部的驱动进行控制的情况，可以使光源部的控制简化。并且，可以对应于激光的线速度的变动，容易地产生驱动信号。由此，可得到通过简单的控制就可以使束状的光以良好的光量分布进行扫描的光扫描装置。
并且，依照本发明的理想方式，优选驱动信号产生部，相应于图像信号产生振幅被控制的驱动信号。因为将脉冲宽度设定为小于或等于束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间，所以在采用对振幅进行控制的模拟方式的情况下，可以减少每1像素的束状的光的照射时间的变化。由此，采用振幅的控制，能够将束状的光调节为正确的光量。
并且，依照本发明的理想方式，优选驱动信号产生部，相应于图像信号产生脉冲宽度被控制的驱动信号。因为将脉冲宽度设定为小于或等于束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间，所以在采用对脉冲宽度进行控制的数字信号的情况下，可以减少每1像素的束状的光的照射时间的变化。由此，采用脉冲宽度的控制，能够将束状的光调节为正确的光量。
并且，依照本发明的理想方式，优选驱动信号产生部，基于为模拟信号的图像信号，产生驱动信号。由此，基于为模拟信号的图像信号，能够将束状的光调节为正确的光量。
并且，依照本发明的理想方式，优选驱动信号产生部，基于为数字信号的图像信号，产生驱动信号。由此，基于为数字信号的图像信号，能够将束状的光调节为正确的光量。
并且，依照本发明的理想方式，优选脉冲信号产生部，产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于当使束状的光向第1方向进行扫描的速度及使束状的光向第2方向进行扫描的速度都为最大时、束状的光通过像素的区域的时间。例如，在通过以设置于反射镜的旋转轴作为中心使反射镜进行旋转而使束状的光向第1方向、第2方向进行扫描的情况下，在第1方向、第2方向的任一方向束状的光的线速度都发生变化。当在第1方向、第2方向的任一方向束状的光的线速度都为最大时，束状的光通过像素的区域的时间变得最短。通过设定脉冲宽度，使其为小于或等于当在第1方向、第2方向的任一方向束状的光的线速度都为最大时束状的光通过像素的区域的时间的时间，能够在二维方向使束状的光大致均匀地进行照射。由此，能够在二维方向得到良好的光量分布。
并且，依照本发明的理想方式，优选扫描部，使束状的光向第1方向进行扫描的频率比使束状的光向第2方向进行扫描的频率高那样地被驱动，并且使束状的光在第2方向往复。在使束状的光在第2方向往复的情况下，可认为第2方向上的束状的光的线速度发生变化。在使束状的光在第2方向往复的情况下，能够得到良好的光量分布。
并且，依照本发明的理想方式，优选扫描部，使束状的光向第1方向进行扫描的频率比使束状的光向第2方向进行扫描的频率高那样地被驱动，并且使束状的光向第2方向的一个朝向进行扫描。在使束状的光向第2方向的一个朝向进行扫描的情况下，认为第2方向上的束状的光的线速度发生变化。在使束状的光向第2方向的一个朝向进行扫描的情况下，能够得到良好的光量分布。
并且，依照本发明的理想方式，优选光源部，供给同色并且多束束状的光；扫描部，使同色并且多束束状的光并排进行扫描；脉冲信号产生部，使具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，对于同色并且多束各束状的光而产生，上述时间小于或等于同色并且多束束状的光之中的一束束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间。所谓同色，是指具有互相相同或相近的波长区域的色。通过对于各束状的光产生具有着眼于一束束状的光而运算得到的脉冲宽度的脉冲信号，与按每束束状的光对脉冲宽度进行运算的情况相比较，可以使光源部的控制简化。由此，在使同色并且多束束状的光进行扫描的情况下，通过简单的控制，就能够得到良好的光量分布。
并且，依照本发明的理想方式，优选具有多个扫描部；脉冲信号产生部，使具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，对于通过多个扫描部进行扫描的各束状的光而产生，上述时间小于或等于通过多个扫描部之中的一个扫描部进行扫描的一束束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间。例如，在采用使束状的光以大致相同的速度进行扫描的多个扫描部的情况下，着眼于利用一个扫描部进行扫描的一束束状的光而对脉冲宽度进行运算。通过对利用各扫描部进行扫描的各束状的光产生具有相关脉冲宽度的脉冲信号，与按每束束状的光运算脉冲宽度的情况相比较，可以使光源部的控制简化。由此，在采用多个扫描部使束状的光进行扫描的情况下，通过简单的控制，就能够得到良好的光量分布。
并且，依照本发明的理想方式，优选扫描部，具有第1扫描部及第2扫描部；脉冲信号产生部，使具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，对于通过第1扫描部进行扫描的各束状的光而产生，上述时间小于或等于以第1扫描部进行扫描的一束束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间；并使具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，对于通过第2扫描部进行扫描的各束状的光而产生，上述时间小于或等于以第2扫描部进行扫描的一束束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间。通过采用按每扫描部所运算的最短脉冲信号而产生脉冲信号，能够按每扫描部，使束状的光的光量分布大致均匀。由此，采用按每扫描部所设定的脉冲信号，能够得到良好的光量分布。
进而，依照本发明，能够提供光扫描装置的控制方法，该光扫描装置使相应于图像信号受调制后的束状的光进行扫描，该控制方法的特征在于，包括光供给步骤，其供给束状的光；扫描步骤，其使在光供给步骤中所供给的束状的光，向第1方向和大致正交于第1方向的第2方向进行扫描；像素定时信号产生步骤，其产生相应于图像信号所形成的、表示束状的光入射到每个像素的区域的定时的像素定时信号；脉冲信号产生步骤，其基于像素定时信号，产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间；和驱动信号产生步骤，其基于脉冲信号及图像信号，产生用于对光源部进行驱动的驱动信号。
在驱动信号产生步骤，基于在脉冲信号产生步骤所产生的脉冲信号，产生驱动信号。在脉冲信号产生步骤，将脉冲宽度设定为小于或等于束状的光通过像素的区域的时间之中的最短的时间的时间。因为可以对全部的像素基于相同脉冲宽度的脉冲信号产生驱动信号，所以即使在束状的光的线速度发生变化的情况下，也能够使束状的光无偏向地大致均匀地进行照射。并且，通过采用像素定时信号而产生驱动信号，可以对于形成像素的各区域使光以良好的光量分布进行照射。根据本发明的控制方法，仅在确定脉冲信号的脉冲宽度时进行使用束状的光的线速度的运算，以后利用同步于像素定时信号的脉冲信号通过简单的方法就能够产生驱动信号。因此，相比较于基于对于各像素通过运算所求出的线速度、对光源部的驱动进行控制的情况，可以使光源部的控制简化。由此，能够通过简单的控制使束状的光以良好的光量分布进行扫描。
进而，依照本发明，能够提供图像显示装置，其通过来自光扫描装置的光而显示图像，其特征在于光扫描装置，是上述的光扫描装置。通过采用上述的光扫描装置，能够通过简单的控制使束状的光以良好的光量分布进行扫描。由此，可得到可以通过简单的控制以良好的光量分布显示高质量图像的图像显示装置。


图1是表示本发明的实施例1的图像显示装置的概略构成的图。
图2是表示扫描部的概略构成的图。
图3是对用于驱动扫描部的构成进行说明的图。
图4是对屏幕上的激光的扫描的状况进行说明的图。
图5是对激光的线速度和像素位置的关系进行说明的图。
图6是对用于控制光源部的驱动的构成进行说明的图。
图7是对用于控制激光的扫描的构成进行说明的图。
图8是对图像信号输入部中的图像信号的变换进行说明的图。
图9是对由驱动信号产生部所产生的驱动信号进行说明的图。
图10是对本发明的实施例2的光扫描装置进行说明的图。
图11是对图像信号输入部中的图像信号的变换进行说明的图。
图12是对由驱动信号产生部所产生的驱动信号进行说明的图。
图13是对为数字信号的图像信号的变换进行说明的图。
图14是对为数字信号的图像信号的变换进行说明的图。
图15是对本发明的实施例3的图像显示装置进行说明的图。
图16是对第2方向上的激光的扫描位置的变化进行说明的图。
图17是对线速度的变化进行说明的图。
图18是对使激光向第2方向的一个朝向进行扫描的情况进行说明的图。
图19是对线速度的变化进行说明的图。
图20是对本发明的实施例4的图像显示装置进行说明的图。
图21是对第1方向上的激光的位置的变化进行说明的图。
图22是对使多束激光进行扫描的情况下的线速度的变化进行说明的图。
图23是对用于控制激光的扫描的构成进行说明的图。
图24是表示本发明的实施例5的图像显示装置的要部构成的图。
图25是表示本发明的实施例6的图像显示装置的概略构成的图。
符号说明100 图像显示装置，101 光源部，102、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，202 反射镜，204 外框部，301、302 第1电极，305 镜侧电极，306 第2电极，307 第1扭簧，308 第2扭簧，SC 扫描轨迹，601 光源驱动部，602 导通/断开控制部，603v电流控制部，111 图像信号输入部，112 同步/图像分离部，113 控制部，114 帧存储器，115 扫描驱动部，121 图像处理部，122 光源控制部，123 扫描控制部，125 水平角度传感器，126 垂直角度传感器，127 信号处理部，701 最短脉冲宽度运算部，702 脉冲信号产生部，703 驱动信号产生部，704 导通/断开设定部，705 振幅设定部，801 放大部，1003 PWM调制部，1101模拟/PWM变换部，1301 数字/模拟变换部，1401 数字/PWM变换部，SP 光点，2301 光源部，LD 半导体激光器，2400 光扫描装置，2401R R光用光源部，2401G G光用光源部，2401B1、2401B2 B光用光源部，2411 第1扫描部，2412 第2扫描部，2500 图像显示装置，2505 屏幕具体实施方式
以下参照附图，详细地说明本发明的实施例。
实施例1图1，表示本发明的实施例1的图像显示装置100的概略构成。图像显示装置100，是通过将激光供给到屏幕110的一方的面，并观看从屏幕110的另一方的面所出射的光而观看图像的，所谓背投投影机。设置于图像显示装置100的光扫描装置120，使相应于图像信号受调制后的激光进行扫描。图像显示装置100，通过使来自光扫描装置120的激光透射到屏幕110而显示图像。
设置于光扫描装置120的光源部101，将为束状的光的激光相应于图像信号进行调制并供给。作为光源部101，能够采用设置有用于对激光进行调制的调制部的半导体激光器、固体激光器。光源部101，通过振幅调制对激光进行调制。图像显示装置100，通过光扫描装置120使R光、G光、B光进行扫描而显示彩色图像。因此，虽然在光扫描装置120中分别对R光、G光、B光设置光源部，但是在本实施例，对用于供给单独的色光的构成进行图示及说明。另外，虽然在本实施例对采用单独的光源部的构成进行说明，但是也可以对各色光采用多个光源部。
来自光源部101的激光，透射投影光学系统102之后，入射到扫描部200。扫描部200，使来自光源部101的激光进行扫描。设置于光源部101和扫描部200之间的投影光学系统102，及扫描部200和屏幕110之间的投影光学系统103，使来自光源部101的激光在屏幕110上成像。通过采用投影光学系统102、103，能够在屏幕110上显示高清晰的图像。
图2，表示扫描部200的概略构成。扫描部200，具有反射镜202，和设置于反射镜202的周围的外框部204，形成所谓的双重万向架结构。外框部204，通过为旋转轴的扭簧206，连接于未图示的固定部。外框部204，利用扭簧206的扭转、和向本来的状态的回复，以扭簧206为中心转动。反射镜202，通过大致正交于扭簧206的为旋转轴的扭簧207，连接于外框部204。反射镜202，反射来自光源部101的激光。反射镜202，能够通过高反射性的构件，例如形成铝或银等金属薄膜构成。
反射镜202，通过外框部204以扭簧206为中心转动，进行移位而使激光在屏幕110上向Y方向(参照图1)进行扫描。并且，反射镜202，利用扭簧207的扭转、和向本来的状态的回复，以扭簧207为中心转动。反射镜202，通过以扭簧207为中心转动，进行移位而使由反射镜202所反射的激光向X方向进行扫描。这样，扫描部200，使来自光源部101的激光，在是被照射区域的屏幕110中向为第1方向的X方向、和大致正交于第1方向的为第2方向的Y方向进行扫描。
图3，对用于驱动扫描部200的构成进行说明。若以反射镜202的反射激光的一侧为表侧，则第1电极301、302，在为外框部204的里侧的空间，分别设置于关于扭簧206大致对称的位置。一施加电压于第1电极301、302，则在第1电极301、302，和外框部204之间，就产生相应于电位差的预定的力，例如静电力。外框部204，通过交替地施加电压于第1电极301、302，以扭簧206为中心转动。
扭簧207，详细来说，由第1扭簧307和第2扭簧308所构成。在第1扭簧307和第2扭簧308之间，设置镜侧电极305。在镜侧电极305的里侧的空间，设置第2电极306。一施加电压于第2电极306，则在第2电极306和镜侧电极305之间，就产生相应于电位差的预定的力，例如静电力。如果对任一第2电极306都施加相同相位的电压，则反射镜202，就以扭簧207为中心转动。扫描部200，通过如此地使反射镜202转动，而使激光向二维方向进行扫描。扫描部200，例如，能够通过MEMS(Micro ElectroMechanical Systems，微电子机械系统)技术而制作。
扫描部200，例如在图像的1帧期间内，在使激光向为垂直方向的Y方向进行1次扫描期间，对为水平方向的X方向使激光多次往复那样地使反射镜202移位。如此地，扫描部200，使激光向为第1方向的X方向进行扫描的频率比使激光向为第2方向的Y方向进行扫描的频率高那样地受到驱动。还有，为了高速地进行向X方向的激光的扫描，扫描部200，优选为以扭簧207为中心使反射镜202发生谐振的构成。通过使反射镜202发生谐振，能够增大反射镜202的移位量。通过增大反射镜202的移位量，扫描部200能够以较少能量使激光高效率地进行扫描。还有，反射镜202，也可以不采用谐振而进行驱动。
还有，扫描部200，并不限于通过相应于电位差的静电力进行驱动的构成。例如，也可以为采用电磁力进行驱动的构成，或采用压电元件的伸缩力进行驱动的构成。在采用电磁力的情况下，通过相应于电流在反射镜202和永久磁铁之间产生电磁力，能够驱动扫描部200。另外，扫描部200可以为设置使激光在X方向进行扫描的反射镜，和使激光在Y方向进行扫描的反射镜的构成。
返回到图1，来自扫描部200的激光，透射投影光学系统103之后，入射到反射部105。反射部105，设置于为壳体107的内面的、与屏幕110对向的位置。反射部105，向屏幕110的方向反射来自光扫描装置120的激光。壳体107，封闭壳体107内部的空间。屏幕110，设置于壳体107的预定的一面。屏幕110，是使相应于图像信号受调制后的来自光扫描装置120的激光进行透射的透射型屏幕。来自反射部105的光，从屏幕110的、壳体107的内部侧的面入射之后，从观看者一侧的面出射。观看者，通过观看从屏幕110出射的光，观看图像。
图4，对屏幕110上的激光的扫描的状况进行说明。扫描部200，从屏幕110的入射侧看使激光从屏幕110的左上部的像素向正X方向进行扫描。结束第1行的像素上的扫描之后，激光的行进方向，从正X方向变换为负X朝向。然后，扫描部200，对第2行的像素使激光向负X方向进行扫描。通过反复进行这样的扫描，激光，在屏幕110上，一边描绘在X方向进行振动的正弦波形状的扫描轨迹SC一边进行移动。
图5，对向X方向进行扫描的激光的线速度和在图4中所示的关于X方向的像素位置的关系进行说明。激光的线速度，在接近于变换行进方向的位置的左端部P1、及右端部P3为最小，而在是变换行进方向的位置彼此的中间位置的中央部P2为最大。因此，即使基于仅用像素数除激光通过左端部P1的定时和通过右端部P3的定时之间的时间的时间，对激光进行调制，像素，也在中央部P2小而在两端部P1、P3大地显示。
因此，光扫描装置120，采用基于激光的线速度所产生的像素定时信号，产生光源部101的驱动信号。像素定时信号，是表示激光入射到每个像素的区域的定时的信号。若采用像素定时信号，则即使在激光的线速度发生变化的情况下，也可以为使相应于图像信号所调制的激光入射到正确的位置。还有，扫描部200，也可以为使激光向Y方向进行扫描的频率，比使激光向X方向进行扫描的频率高那样地进行驱动的构成。该情况下，Y方向成为第1方向，X方向成为第2方向。
图6，对用于控制光源部101的驱动的构成进行说明。光源驱动部601，基于驱动信号对光源部101进行驱动。导通/断开控制部602，相应于驱动信号的脉冲宽度，对光源部101的导通/断开进行控制。电流控制部603，相应于驱动信号的振幅，对来自光源部101的激光的光量进行控制。本实施例的光扫描装置120，相应于图像信号通过采用振幅被控制的驱动信号的模拟方式进行激光的调制。
图7，对用于控制激光的扫描的构成进行说明。图像信号输入部111，进行从输入端子所输入的图像信号的特性校正、放大等。例如，图像信号输入部111，如在图8中所示地，通过以放大部801对模拟形式的图像信号进行放大，输出模拟形式的光源调制用强度信号。返回到图7，同步/图像分离部112，将来自图像信号输入部111的信号，分离为分别针对R光、G光、B光的图像信息信号、垂直同步信号、水平同步信号，并向控制部113进行输出。控制部113之中的扫描控制部123，基于垂直同步信号、水平同步信号，产生对扫描部200进行驱动的驱动信号。扫描驱动部115，响应来自控制部113的驱动信号对扫描部200进行驱动。
水平角度传感器125，对使激光在屏幕110上向X方向进行扫描的反射镜202(参照图2)的摆角进行检测。垂直角度传感器126，对使激光在屏幕110上向Y方向进行扫描的反射镜202的摆角进行检测。信号处理部127，分别由垂直角度传感器126的移位、水平角度传感器125的移位，产生帧起始信号F-Sync、行起始信号L-Sync，并向控制部113输出。
图像处理部121，将输入到控制部113的图像信息分成每条扫描线的信息输出到帧存储器114。帧存储器114，对来自图像处理部121的图像信号以帧为单位进行存储。光源控制部122，对从帧存储器114所读取的每行的图像信息信号进行输出。并且，控制部113，基于根据帧起始信号F-Sync、行起始信号L-Sync所运算的线速度及垂直同步信号、水平同步信号，产生像素定时信号。控制部113，是产生像素定时信号的像素定时产生部。还有，控制部113，除了基于预先所运算的线速度而产生像素定时信号之外，也可以基于来自对激光的位置进行检测的检测器的信号而产生像素定时信号。并且，也可以与控制部113分开，设置像素定时产生部、对激光的线速度进行运算的线速度运算部。
最短脉冲宽度运算部701，通过基于像素定时信号的运算，导出相当于小于或等于激光通过像素的区域的时间之中的最短的时间的时间的脉冲宽度。脉冲信号产生部702，产生具有由最短脉冲宽度运算部701所导出的脉冲宽度的脉冲信号。驱动信号产生部703之中的导通/断开设定部704，同步于来自脉冲信号产生部702的脉冲信号而设定导通/断开的切换。驱动信号产生部703之中的振幅设定部705，相应于模拟形式的光源调制用强度信号而设定振幅。
图9，对由驱动信号产生部703所产生的驱动信号进行说明。在图9，表示1条扫描线之中左端部、中央部、右端部的各附近的像素的像素定时信号、脉冲信号、驱动信号的例。像素定时信号，在激光向像素的区域入射的定时，从L切换到H。像素定时信号从L切换到H的定时之间的时间，相当于激光通过像素的区域的时间。如上述地，激光的线速度，在被照射区域中左端部及右端部变小，在中央部变大。从而，被照射区域之中在中央部像素定时信号从L向H切换的定时之间的时间T1，是激光通过像素的区域的时间之中的最短的时间。
最短脉冲宽度运算部701，通过采用像素定时信号，导出相当于小于或等于时间T1的时间的脉冲宽度T2。并且，脉冲信号产生部702，产生脉冲信号，该脉冲信号由以与图像定时信号相同定时从L向H切换、并且由最短脉冲宽度运算部701所导出的脉冲宽度T2的脉冲构成。进而，驱动信号产生部703，以预定的振幅I作为最大值，确定相应于灰度等级的振幅。如以上地，驱动信号产生部703，基于来自脉冲信号产生部702的脉冲信号、及图像信号，产生用于驱动光源部101的驱动信号。作为模拟信号所输入的图像信号，通过驱动信号产生部703，成为振幅受到控制的驱动信号而输出。光扫描装置120，采用振幅的控制，能够将激光调节为正确的光量。
光扫描装置120，对全部的像素以脉冲宽度T2的脉冲信号作为基准产生驱动信号。考虑到观看者用眼睛感觉的光的强度为光的强度与光的点亮时间之积，则通过基于相同脉冲宽度的脉冲信号而产生驱动信号，可以与激光的线速度无关地使相应于图像信号的激光进行照射。因此，即使在激光的线速度发生变化的情况下，也能够无偏向地大致均匀地使激光进行照射。并且，通过采用像素定时信号产生驱动信号，可以对于形成像素的各区域以良好的光量分布使光进行照射。
光扫描装置120，仅在确定脉冲信号的脉冲宽度时进行采用激光的线速度的运算，以后利用同步于像素定时信号的脉冲信号通过简单的方法就能够产生驱动信号。因此，相比较于基于对于各像素通过运算所求出的线速度、对光源部101的驱动进行控制的情况，可以使光源部101的控制简化。并且，可以对应于激光的线速度的变化，容易地产生驱动信号。由此，起到通过简单的控制就能够使激光以良好的光量分布进行扫描的效果。并且，能够通过简单的控制以良好的光量分布显示高质量的图像。
实施例2图10，对本发明的实施例2的光扫描装置进行说明，对用于控制激光的扫描的构成进行说明。本实施例的光扫描装置，能够应用于上述实施例1的图像显示装置100。对与上述实施例1相同的部分附加相同的符号，并省略重复的说明。本实施例的光扫描装置，特征在于采用PWM对来自光源部101的激光进行调制。图像信号输入部111，如在图11中所示地，通过模拟/PWM变换部1101，将模拟形式的图像信号，变换成数字形式的光源调制用脉冲信号。
与上述实施例1同样地，脉冲信号产生部702，产生具有由最短脉冲宽度运算部701所导出的脉冲宽度的脉冲信号。PWM调制部1003，基于光源调制用脉冲信号，产生基于图像信息的脉冲信号。驱动信号产生部703之中的导通/断开设定部704，同步于来自PWM调制部1003的脉冲信号而设定导通/断开的切换。驱动信号产生部703之中的振幅设定部705，将振幅设定为预定值。
图12，对由驱动信号产生部703所产生的驱动信号进行说明。在图12，表示1条扫描线之中左端部、中央部、右端部的各附近的像素的像素定时信号、脉冲信号、驱动信号的例。直到在脉冲信号产生部702中产生由小于或等于时间T1的脉冲宽度T2的脉冲构成的脉冲信号的步骤，与上述实施例1相同。PWM调制部1003，以脉冲宽度T2为最大值，确定相应于灰度等级的脉冲宽度。驱动信号产生部703，产生由具有预定的振幅I、和以PWM调制部1003所确定的脉冲宽度的脉冲构成的驱动信号。如以上地，驱动信号产生部703，基于来自脉冲信号产生部702的脉冲信号、及图像信号，产生用于驱动光源部101的驱动信号。
作为模拟信号所输入的图像信号，通过驱动信号产生部703，成为脉冲宽度受到控制的驱动信号而输出。光扫描装置，采用脉冲宽度的控制，能够将激光调节为正确的光量。本实施例的情况，也与上述实施例1的情况同样地，能够通过简单的控制使激光以良好的光量分布进行扫描。还有，驱动信号产生部703，并不限于产生在像素定时信号从L向H改变的定时脉冲上升那样的驱动信号的情况。例如，驱动信号产生部703，也可以产生在像素定时信号从L向H改变的定时之间的中间、或在像素定时信号即将从L向H改变前脉冲上升那样的驱动信号。
还有，本发明的光扫描装置，并不限于输入是模拟信号的图像信号的构成，也可以为输入是数字信号的图像信号的构成。例如，图像信号输入部111，也可以如在图13中所示地，通过数字/模拟变换部1301，将是数字信号的图像信号变换成模拟形式的光源调制用强度信号。在采用相关构成的情况下，作为数字信号所输入的图像信号，变成振幅受到控制的驱动信号而输出。
另外，图像信号输入部111，也可以如在图14中所示地，通过数字/PWM变换部1401，将是数字信号的图像信号，变换成数字形式的光源调制用脉冲信号。在采用相关构成的情况下，作为数字信号所输入的图像信号，变成脉冲宽度受到控制的驱动信号而输出。本实施例的光扫描装置，即使在输入是数字信号的图像信号的情况，也能够基于图像信号，将束状的光调节成正确的光量。
实施例3图15，对本发明的实施例3的图像显示装置进行说明，表示屏幕110中的激光的扫描轨迹SC。本实施例，特征在于采用相当于下述时间的脉冲宽度而产生脉冲信号，上述时间小于或等于当使激光向第1方向进行扫描的速度及使激光向第2方向进行扫描的速度都为最大时、激光通过像素的区域的时间。本实施例的图像显示装置，除了光源部的控制的方式不相同之外，具有与上述实施例1的图像显示装置100(参照图1)同样的构成。
图16，对是第2方向的Y方向上的激光的扫描位置的变化进行说明。在本实施例中，光扫描装置，通过示于图3的扫描部200，不仅在第1方向的X方向而且在是第2方向的Y方向也使激光来回往复。由此，激光，与X方向的情况同样地，在Y方向也沿正弦波进行移位。在屏幕110上使激光进行扫描的是，如以图中两箭头所示地，是在对于时间的激光的位置的变化量接近于一定的期间。
如在图17中所示地，在Y方向上的激光的线速度，与X方向的情况同样地，在屏幕110上使激光进行扫描的期间的中央变得最大。因而，Y方向上的激光的线速度，也是在接近于激光的行进方向被变换的位置的上端部P4、及下端部P6最小，而在是激光的行进方向被变换的位置之间的中间位置的中央部P5最大。若Y方向上的激光的线速度在中央部P5最大、在上端部P4及下端部P6最小，则产生在接近于屏幕110的中央部P5的部分光量减少、而在接近于上端部P4的部分及接近于下端部P6的部分光量增多的不良状况。
在本实施例中，最短脉冲宽度运算部701(参照图7)，导出相当于下述时间的脉冲宽度，该时间小于或等于当使激光向X方向进行扫描的速度及使激光向Y方向进行扫描的速度都为最大时、激光通过像素的区域的时间。首先，最短脉冲宽度运算部701，在X方向及Y方向之中的使激光进行扫描的频率较低的Y方向上，推断出激光的扫描速度成为最大的位置。在使激光在Y方向上来回往复的情况下，在Y方向上激光的扫描速度成为最大处，是在中央部P5。然后，通过Y方向上激光的扫描速度成为最大的位置的扫描线，推断出X方向的激光的扫描速度成为最大的位置。最短脉冲宽度运算部701，如此地导出脉冲宽度。
在本实施例的情况下，在X方向及Y方向上激光的扫描速度成为最大处，是在X方向上为中央、并且在Y方向上也为中央的、屏幕110的中心部。最短脉冲宽度运算部701，导出相当于小于或等于通过屏幕110的中心部的像素上的时间的时间的脉冲宽度。通过使用采用如此地确定的脉冲宽度所产生的脉冲信号而对光源部进行控制，能够在二维方向上使激光大致均匀地进行照射。由此，能够在二维方向上得到良好的光量分布。
还有，本实施例的图像显示装置，并不限于使激光在是第2方向的Y方向上来回往复的构成，也可以为使激光按Y方向的一个朝向进行扫描的构成。例如，也可以如在图18中所示地，使激光从屏幕110的上端部P4向下端部P6，在Y方向上仅向下进行扫描。扫描部，反复进行在使激光向下进行扫描之后，使激光的扫描位置从下向上瞬时变化，再次使激光向下进行扫描的回扫扫描。该情况下，在屏幕110上使激光进行扫描的是，如以图中两箭头所示地，是在对于时间的激光的位置的变化量接近于一定的期间。
图19，表示在Y方向上使激光向下进行扫描的情况下的激光的线速度的变化。Y方向上的激光的线速度，在激光的行进方向刚刚从向上变换成向下之后，及即将从向下变换成向上之前变小。如此地，即使在由于使激光在Y方向上向一个朝向进行扫描而使激光的线速度发生变化的情况下，通过与使激光进行往复扫描的情况同样地确定脉冲宽度，也能够在二维方向上得到良好的光量分布。还有，通过本实施例所产生的脉冲信号，既可以与实施例1同样地，变换成振幅受到控制的驱动信号；也可以与实施例2同样地，变换成脉冲宽度受到控制的驱动信号。
实施例4
图20，对本发明的实施例4的图像显示装置进行说明，表示形成于屏幕110的激光的光点SP。本实施例的图像显示装置，使同色并且多束激光进行扫描。所谓同色，是指具有互相相同或相近的波长区域的色。在本实施例中，光源部，供给同色的n束激光。本实施例的图像显示装置，除了光源部的构成、及光源部的控制的方式不相同之外，具有与上述实施例1的图像显示装置100(参照图1)同样的构成。
光源部，使各激光的光点SP，向是第1方向的X方向并列。作为供给同色并且多束激光的光源部，例如，能够采用使多个半导体激光器排列起来的光源阵列。光扫描装置，使来自光源部的n束激光，通过单独的扫描部进行扫描。n束激光，一边保持使光点SP向X方向并列的状态一边进行移动。光源部，除了使多个半导体激光器排列的构成之外，也可以为采用使多个发光部排列起来的半导体激光器的构成。
图21，对是第1方向的X方向上的激光的位置的变化进行说明。最初入射到屏幕110的左上部(参照图20)的激光1，在时间T1内在屏幕110上进行扫描。使激光1的扫描开始之后最后入射到屏幕110的激光n，比激光1延迟而在时间T2内在屏幕110上进行扫描。该情况下，与在屏幕110使激光1的扫描开始时的激光1的线速度进行比较，在屏幕110使激光n的扫描开始时的激光n的线速度变大。并且，与在屏幕110使激光1的扫描结束时的激光1的线速度进行比较，在屏幕110使激光n的扫描结束时的激光n的线速度变小。
图22，对激光1的线速度L1、及激光n的线速度Ln的变化进行说明。在图20的情况下使n束激光从左向右进行扫描时，相比较于激光1的线速度L1，在接近于使扫描开始的位置的位置成为最大；激光n的线速度Ln在接近于使扫描结束的位置的位置成为最大。与此相反，在使n束激光从右向左进行扫描的情况下，在接近于使扫描开始的位置的位置激光n的线速度Ln成为最大，而在接近于使扫描结束的位置的位置激光1的线速度L1成为最大。如此地，在本实施例的情况下，线速度成为最大的位置因激光而异。即使单凭基于激光通过屏幕110的中央部的像素上的时间所求得的脉冲宽度而产生脉冲信号，也得不到大致均匀的光量分布。
图23，对在本实施例中用于控制激光的扫描的构成进行说明。最短脉冲宽度运算部701，导出相当于小于或等于n束激光之中的一束激光通过像素的区域的时间之中的最短时间的时间的脉冲宽度。脉冲信号产生部702，相应于来自最短脉冲宽度运算部701的输出，产生对于光源部2301的各半导体激光器LD的脉冲信号。例如，着眼于n束激光之中的激光1，求小于或等于激光1通过像素的区域的时间之中的最短时间的脉冲宽度。脉冲信号产生部702，采用着眼于激光1所求出的脉冲宽度，产生对于n束的各激光的脉冲信号。
通过对于各激光产生具有着眼于一束激光所运算的脉冲宽度的脉冲信号，与对每束激光都运算脉冲宽度的情况进行比较，可以使光源部2301的控制简化。由此，在使同色并且多束束状的光进行扫描的情况下，通过简单的控制，就能够得到良好的光量分布。还有，在本实施例中，也可以采用对每束激光所运算的脉冲宽度，对每束激光产生脉冲信号。
实施例5图24，表示本发明的实施例5的光扫描装置2400的要部构成。本实施例的光扫描装置2400，采用第1扫描部2411、及第2扫描部2412使红色(R)光、绿色(G)光、蓝色(B)光进行扫描。R光用光源部2401R，供给束状的R光。G光用光源部2401G，供给束状的G光。2个B光用光源部2401B1、2401B2，供给具有互相相同或不同的波长的束状的B光。
来自R光用光源部2401R的R光、及来自G光用光源部2401G的G光，向第1扫描部2411入射。第1扫描部2411，使R光及G光在屏幕110上向X方向及Y方向进行扫描。来自2个B光用光源部2401B1、2401B2的B光，向第2扫描部2412入射。第2扫描部2412，使B光在屏幕110上向X方向及Y方向进行扫描。第1扫描部2411、第2扫描部2412，以大致相同周期使激光进行扫描。第1扫描部2411、第2扫描部2412，以大致相同速度使激光在是第1方向的X方向上进行扫描，并且以大致相同速度使激光在是第2方向的Y方向上进行扫描。
在本实施例中，最短脉冲宽度运算部701(参照图7)，导出相当于下述时间的脉冲宽度，该时间小于或等于通过2个扫描部2411、2412之中的一个扫描部进行扫描的一束激光通过像素的区域的时间之中的最短时间。脉冲信号产生部702，对于以各扫描部2411、2412进行扫描的各激光，产生具有从最短脉冲宽度运算部701所输出的脉冲宽度的脉冲信号。例如，着眼于以第1扫描部2411进行扫描的R光，可求小于或等于R光通过像素的区域的时间之中的最短时间的脉冲宽度。脉冲信号产生部702，采用着眼于R光所求出的脉冲宽度，产生对于各色光的脉冲信号。各色光用光源部2401R、2401G、2401B1、2401B2，通过基于来自脉冲信号产生部702的脉冲信号所产生的驱动信号而被驱动。
通过对于各激光产生具有下述脉冲宽度的脉冲信号，与对每束激光都运算脉冲宽度的情况进行比较，可以使光源部的控制简化，该脉冲宽度着眼于通过一个扫描部所扫描的一束激光进行运算得到。由此，在采用多个扫描部而使束状的光进行扫描的情况下，通过简单的控制，就能够得到良好的光量分布。还有，本实施例的光扫描装置2400，为采用多个扫描部的构成即可，并不限于采用2个扫描部的构成。并且，扫描部和色光的组合也不限于在本实施例进行的说明，能够适当确定。多个扫描部，在第1方向或第2方向上，也可以使激光以不同的速度进行扫描。该情况下，能够着眼于通过多个扫描部所扫描的各激光之中、通过像素的区域的时间成为最短的一束激光而确定脉冲宽度。
其次，对本实施例的变形例进行说明。本变形例，除了第1扫描部2411、第2扫描部2412的控制，光源部的控制的方式不同之外具有与上述的光扫描装置2400同样的构成。在本变形例，第1扫描部2411、第2扫描部2412以互相不同的周期使激光进行扫描。第1扫描部2411、第2扫描部2412，以互相不同的速度使激光在是第1方向的X方向上进行扫描。
例如，设在屏幕110上，来自R光用光源部2401R的R光的光点、及来自G光用光源部2401G的G光的光点，在Y方向上并列。并且，来自2个B光用光源部2401B1、2401B2的B光的光点，也在Y方向上并列。第1扫描部2411，因为需要对各扫描线使R光及G光进行扫描，所以在Y方向上使扫描位置逐行移位。在2个B光用光源部2401B1、2401B2供给相同或相近的波长的B光的情况下，第2扫描部2412，可以使扫描位置隔1行移动。因此，为了通过第1扫描部2411和第2扫描部2412使帧期间一致，第2扫描部2412，对于第1扫描部2411要以大致一半的速度使激光进行扫描。
在本变形例中，最短脉冲宽度运算部701(参照图7)，导出相当于小于或等于通过第1扫描部2411进行扫描的一束激光、例如R光通过像素的区域的时间之中的最短时间的时间的脉冲宽度。脉冲信号产生部702，采用对第1扫描部2411所求出的脉冲宽度，而产生对于以第1扫描部2411进行扫描的各激光的脉冲信号。脉冲信号产生部702，采用着眼于R光所求出的脉冲宽度，而产生对于以第1扫描部2411进行扫描的R光及G光的脉冲信号。
并且，最短脉冲宽度运算部701，对第2扫描部2412，也导出相当于下述时间的脉冲宽度，该时间小于或等于一束激光、例如一束来自B光用光源部2401B1的B光通过像素的区域的时间之中的最短时间。脉冲信号产生部702，采用对第2扫描部2412所求出的脉冲宽度，而产生对于以第2扫描部2412进行扫描的各激光的脉冲信号。脉冲信号产生部702，采用着眼于一束来自B光用光源部2401B1的B光所求出的脉冲宽度，而产生对于以第2扫描部2412进行扫描的2束B光的脉冲信号。
如此地，通过采用按每扫描部所运算的脉冲宽度而产生脉冲信号，能够按每扫描部，使激光的光量分布大致均匀。由此，采用按每扫描部所设定的脉冲信号，能够得到良好的光量分布。还有，本变形例为采用多个扫描部的构成即可，并不限于采用2个扫描部的情况。并且，并不限于通过多个扫描部使激光在第1方向上以互相不同的速度进行扫描的情况。也可以为使激光在第1方向、第2方向的至少一方上以互相不同的速度进行扫描的情况。并且，即使在使激光在第1方向、第2方向都以大致相同速度进行扫描的情况下，也可以采用按每扫描部所运算的脉冲宽度而产生脉冲信号。
图25，表示本发明的实施例6的图像显示装置2500的概略构成。图像显示装置2500，是将激光供给到设置于观看者侧的屏幕2505，并通过观看以屏幕2505反射的光而观看图像的，所谓前投影型的投影机。图像显示装置2500，与上述实施例1同样地，具有光扫描装置120。对与上述实施例1相同的部分附加相同的符号，并省略重复的说明。来自光扫描装置120的激光，透射投影光学系统103之后，入射到屏幕2505。本实施例的情况，也能够通过简单的控制使束状的光以良好的光量分布进行扫描，显示高质量的图像。
还有，在上述各实施例中，虽然光扫描装置为采用供给激光的光源部的构成，但是只要是可以供给束状的光的构成，并不限于此。例如，光源部，也可以为采用发光二极管元件(LED)等固体发光元件的构成。并且，本发明的光扫描装置，除了用于图像显示装置之外，例如，也可以用于激光打印机等的、使激光进行扫描的电子设备中。
如以上地，本发明的光扫描装置，适合用于相应于图像信号使光进行扫描的图像显示装置中的情况。
权利要求
1.一种光扫描装置，其使相应于图像信号被调制的束状的光进行扫描，其特征在于，具有光源部，其供给上述束状的光；扫描部，其使来自上述光源部的上述束状的光，向第1方向和大致正交于上述第1方向的第2方向进行扫描；像素定时信号产生部，其产生相应于上述图像信号所形成的、表示上述束状的光入射到每个像素的区域的定时的像素定时信号；脉冲信号产生部，其基于上述像素定时信号，产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于上述束状的光通过上述像素的区域的时间中的最短的时间；和驱动信号产生部，其基于上述脉冲信号及上述图像信号，产生用于对上述光源部进行驱动的驱动信号。
2.按照权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于上述驱动信号产生部，相应于上述图像信号产生振幅被控制的上述驱动信号。
3.按照权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于上述驱动信号产生部，相应于上述图像信号产生脉冲宽度被控制的上述驱动信号。
4.按照权利要求1～3中的任何一项所述的光扫描装置，其特征在于上述驱动信号产生部，基于是模拟信号的上述图像信号，产生上述驱动信号。
5.按照权利要求1～3中的任何一项所述的光扫描装置，其特征在于上述驱动信号产生部，基于是数字信号的上述图像信号，产生上述驱动信号。
6.按照权利要求1～5中的任何一项所述的光扫描装置，其特征在于上述脉冲信号产生部，产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于使上述束状的光向上述第1方向进行扫描的速度及使上述束状的光向上述第2方向进行扫描的速度都为最大时、上述束状的光通过上述像素的区域的时间。
7.按照权利要求6所述的光扫描装置，其特征在于上述扫描部，使上述束状的光向上述第1方向进行扫描的频率、比使上述束状的光向上述第2方向进行扫描的频率高地被驱动，并且使上述束状的光在上述第2方向上往复。
8.按照权利要求6所述的光扫描装置，其特征在于上述扫描部，使上述束状的光向上述第1方向进行扫描的频率、比使上述束状的光向上述第2方向进行扫描的频率高地被驱动，并且使上述束状的光向上述第2方向的一个朝向进行扫描。
9.按照权利要求1～8中的任何一项所述的光扫描装置，其特征在于上述光源部，供给同色并且多束上述束状的光；上述扫描部，使上述同色并且多束束状的光并列进行扫描；上述脉冲信号产生部，对于同色并且多束各束状的光产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于上述同色并且多束束状的光中的一束束状的光通过上述像素的区域的时间中的最短的时间。
10.按照权利要求1～9中的任何一项所述的光扫描装置，其特征在于具有多个上述扫描部；上述脉冲信号产生部，对于通过上述多个扫描部进行扫描的各束状的光产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于通过上述多个扫描部中的一个扫描部进行扫描的一束束状的光通过上述像素的区域的时间中的最短的时间。
11.按照权利要求1～9中的任何一项所述的光扫描装置，其特征在于上述扫描部，具有第1扫描部及第2扫描部；上述脉冲信号产生部，对于通过上述第1扫描部进行扫描的各束状的光产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于以上述第1扫描部进行扫描的一束束状的光通过上述像素的区域的时间中的最短的时间；对于通过上述第2扫描部进行扫描的各束状的光产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于以上述第2扫描部进行扫描的一束束状的光通过上述像素的区域的时间中的最短的时间。
12.一种光扫描装置的控制方法，该光扫描装置使相应于图像信号被调制的束状的光进行扫描，上述光扫描装置的控制方法的特征在于，包括光供给步骤，其供给上述束状的光；扫描步骤，其使在上述光供给步骤中所供给的上述束状的光，向第1方向和大致正交于上述第1方向的第2方向进行扫描；像素定时信号产生步骤，其产生相应于上述图像信号所形成的、表示上述束状的光入射到每个像素的区域的定时的像素定时信号；脉冲信号产生步骤，其基于上述像素定时信号，产生具有相当于下述时间的脉冲宽度的脉冲信号，上述时间小于或等于上述束状的光通过上述像素的区域的时间中的最短的时间；和驱动信号产生步骤，其基于上述脉冲信号及上述图像信号，产生用于对上述光源部进行驱动的驱动信号。
13.一种图像显示装置，其通过来自光扫描装置的光而显示图像，其特征在于上述光扫描装置，是权利要求1～11中的任何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，其使相应于图像信号被调制的束状的光进行扫描，具有供给束状的光的光源部(101)；使来自光源部(101)的束状的光，向第1方向和大致正交于第1方向的第2方向进行扫描的扫描部(200)；作为产生相应于图像信号形成的、表示束状的光入射到每像素的区域的定时的像素定时信号的像素定时信号产生部的控制部(113)；基于像素定时信号，产生具有相当于小于或等于束状的光通过像素的区域的时间中的最短的时间的时间的脉冲宽度的脉冲信号的脉冲信号产生部(702)；和基于脉冲信号及图像信号，产生用于对光源部(101)进行驱动的驱动信号的驱动信号产生部(703)。
文档编号G03B21/00GK1854801SQ20061007246
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月17日 优先权日2005年4月18日
发明者武田高司 申请人:精工爱普生株式会社