WO2015125190A1 - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

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    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • the present invention relates to an image display device and an image display method.
  • a laser scan type image display apparatus that projects and displays an image by reflecting and scanning laser light is known (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Laser scanning image display devices are used as HUDs (Head-Up-Displays), projectors, and the like that project and display images on windshields and combiners of automobiles.
  • HUDs Head-Up-Displays
  • projectors projectors
  • the like project and display images on windshields and combiners of automobiles.
  • laser scan type image display device laser light is scanned by reflecting the laser light by a scanning mirror and changing the direction of the reflecting surface of the scanning mirror in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the center position of the projected image is shifted downward by applying a negative bias voltage to the drive voltage in the vertical direction of the scanning mirror.
  • a Hall element is provided on the back surface of the reflection surface of the scanning mirror, and the angle of the reflection surface is detected based on the magnetic field intensity measured by the Hall element.
  • the normal line of the reflecting surface of the stopped scanning mirror should be parallel to the horizontal plane.
  • the scanning mirror since the scanning mirror has its own weight, the reflection surface of the scanning mirror is inclined even if the image display device is installed horizontally.
  • the inclination of the reflection surface of the scanning mirror changes according to the installation angle at which the image display device is installed.
  • the reflection surface of the scanning mirror is tilted from the design value, the projected image is shifted from the position of the design value.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and provides an image display device and an image display method that can be adjusted so that the center of a projected image comes to a design position when an image is projected. With the goal.
  • the image display device of the present invention is A light source that outputs a luminous flux; A light source driving unit that drives the light source unit based on input image data; A scanning mirror that scans the light beam by reflecting the light beam at an angle according to a driving voltage, and an image display device comprising: A bias applying unit that applies a bias voltage to the scanning mirror based on a static angle at which the scanning mirror stops when the driving voltage is not applied, or an angle of the image display device with respect to a horizontal plane; Is provided.
  • the image display method of the present invention includes: An image including a light source unit that outputs a light beam, a light source driving unit that drives the light source unit based on input image data, and a scanning mirror that scans the light beam by reflecting the light beam at an angle corresponding to a driving voltage.
  • An image display method in a display device Obtaining a static angle at which the scanning mirror stops when the driving voltage is not applied, or an angle with respect to a horizontal plane; Based on the static angle or an angle relative to a horizontal plane, a bias voltage applied to the drive voltage is calculated, The light beam is scanned by applying the drive voltage to which the bias voltage has been applied to the scanning mirror.
  • an image display apparatus and an image display method capable of adjusting an image so that the center of the projected image is at the design position.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image display device according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a scanning mirror of the image display apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a scanning mirror of the image display apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a back surface of an FPC board of a scanning mirror in the image display apparatus according to the first embodiment.
  • it is a diagram illustrating a state in which a reflection surface of a scanning mirror is parallel to a magnetic field.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the direction of a reflecting surface at a design value of the image display apparatus according to the first embodiment.
  • it is a diagram illustrating a state in which the orientation of the reflecting surface is deviated from the design value.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a shift of a projected image in the image display apparatus according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating an image display method according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an image display apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an image display device according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image display apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the image display apparatus 100 includes a DDR (Double Data Rate) memory 101, a flash memory 102, an image processing unit 103, a laser driver 104, an RGB laser diode 105, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 106, A microcomputer 107, a scanner control unit 108, a vertical scanner driver 109, a horizontal scanner driver 110, and a scanning mirror 200.
  • the vertical direction of the image to be displayed is also referred to as the V (Vertical) axis direction
  • the horizontal direction of the image is also referred to as the H (Horizontal) axis direction.
  • the DDR memory 101 is a frame buffer that temporarily stores image data input to the image processing unit 103.
  • the DDR memory 101 may be DDR2, DDR3, or other SDRAM.
  • the flash memory 102 is a nonvolatile storage unit that stores data and programs necessary for the operation of the image processing unit 103.
  • the image processing unit 103 performs processing such as data rearrangement on the image data input from the DDR memory 101 and outputs the processed data to the laser driver 104 and the scanner control unit 108.
  • the image processing unit 103 may be realized by hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Gate Array) or may be realized by a program stored in the flash memory 102 and a CPU (Central Processing Unit).
  • the laser driver 104 drives the RGB laser diode 105 according to the input image data supplied from the image processing unit 103.
  • the laser driver 104 is a light source driving unit that drives the RGB laser diode 105 based on input image data at a timing determined by the image processing unit 103.
  • the light source driving unit drives the light source unit based on the input image data.
  • the RGB laser diode 105 emits laser light of three colors of red (R), green (G), and blue (B) by driving the laser driver 104.
  • the RGB laser diode 105 is a light source unit that outputs laser light that is a light beam.
  • the RGB laser diode 105 creates various colors used in the projected image by controlling the emission intensity and emission time of each color.
  • the microcomputer 107 generates a drive signal for operating the scanner control unit 108 and outputs the generated drive signal to the scanner control unit 108.
  • the EEPROM 106 is a nonvolatile storage unit that stores data and programs necessary for the operation of the scanner control unit 108.
  • the scanner control unit 108 controls the deflection angle of the scanning mirror 200, the scanning frequency, and the like.
  • the scanner control unit 108 generates a drive voltage waveform so that the scanning mirror 200 can obtain a desired deflection angle, frequency, and the like.
  • the scanner control unit 108 may be realized by hardware such as an FPGA, or may be realized by a program stored in the flash memory 102 and a CPU.
  • the scanning mirror 200 scans the light beam by reflecting the light beam at an angle corresponding to the driving voltage.
  • the scanning mirror 200 includes a horizontal scanner 111 and a vertical scanner 112.
  • the vertical scanner 112 scans the light beam in the vertical direction
  • the horizontal scanner 111 scans the light beam in the horizontal direction.
  • the vertical scanner driver 109 swings the vertical scanner 112 according to the vertical drive signal supplied from the image processing unit 103.
  • the horizontal scanner driver 110 swings the horizontal scanner 111 in accordance with a horizontal drive signal supplied from the scanner control unit 108.
  • the vertical scanner 112 is an optical scanner that reflects the laser light emitted from the RGB laser diode 105 and swings based on a signal from the vertical scanner driver 109 to scan the light beam in the vertical direction.
  • the horizontal scanner 111 is an optical scanner that reflects the laser light emitted from the RGB laser diode 105 and scans the light flux in the horizontal direction by swinging based on a signal from the horizontal scanner driver 110.
  • the horizontal scanner 111 reflects the laser light from the RGB laser diode 105, and the vertical scanner 112 further reflects the reflected light from the horizontal scanner 111, thereby drawing a projected image on the projection surface.
  • the vertical scanner 112 and the horizontal scanner 111 constitute an optical scanner that reciprocates in the vertical and horizontal directions.
  • the vertical scanner 112 and the horizontal scanner 111 may be a single two-axis (two-dimensional) optical scanner.
  • the vertical scanner 112 and the horizontal scanner 111 can use various methods such as a piezoelectric film method and a coil driving method.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the configuration of the scanning mirror 200 of the image display apparatus 100.
  • FIG. 2 shows the scanning mirror 200 viewed from the front side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the scanning mirror 200 of the image display apparatus 100.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the back surface of the scanning mirror 200.
  • the scanning mirror 200 includes a case 206, an FPC (Flexible printed circuits) substrate 220, a magnet 204, and a yoke 205. As shown in FIG. 3, a magnet 204 and a yoke 205 are accommodated in the case 206.
  • the magnet 204 generates a magnetic field.
  • the yoke 205 is provided around the magnet 204.
  • the yoke 205 concentrates the magnetic field generated by the magnet 204 around the reflecting mirror 230.
  • An FPC board 220 is attached to the front surface of the case 206.
  • the FPC board 220 includes a frame portion 221, a base 222, a beam 223, a terminal 224, and a wiring 225.
  • the frame part 221, the base 222, and the beam 223 are integrally formed.
  • a base 222 is supported inside the frame portion 221 via a beam 223.
  • the base 222 and the frame portion 221 may be reinforced by a backing material such as a polyimide plate.
  • the beam 223 is provided between the base 222 and the frame portion 221, and supports the base 222 in a swingable manner about the mirror rotation shaft 300.
  • a reflecting mirror 230 is provided on the front surface of the base 222, and a driving coil 202 and a hall element 203 are provided on the back surface.
  • the reflecting mirror 230 has a reflecting surface 201 that reflects light.
  • the driving coil 202 is provided so as to surround the hall element 203.
  • the mirror unit 210 is configured by the reflecting mirror 230, the base 222, the driving coil 202, and the Hall element 203. In the mirror part 210, since the driving coil 202 is provided on the back side of the base 222 and the back side becomes heavy, the base 222 is easily inclined to the back side by gravity.
  • the terminal 224 and the wiring 225 are formed of a conductive member such as copper, and include a circuit that guides an electrical signal from an external circuit to the driving coil 202 and a circuit that guides a detection signal from the Hall element 203 to the external circuit. Constitute.
  • An external circuit is connected to the terminal 224, and an electric signal input from the terminal 224 is input to the driving coil 202 through the wiring 225.
  • the detection signal output from the hall element 203 is output to an external circuit via the wiring 225 and the terminal 224.
  • the driving coil 202 When a voltage is applied to the driving coil 202 from the scanner control unit 108, the driving coil 202 receives a Lorentz force from the magnetic field generated by the magnet 204, so the direction of the base 222 is changed according to the driving voltage, and the base 222 swings around the mirror rotation axis 300.
  • the hall element 203 is provided on the back surface of the base 222 and detects the magnetic field strength of the magnet 204.
  • the image display device 100 detects a static angle based on the magnetic field strength detected by the Hall element 203.
  • the hall element 203 functions as a static angle detection unit.
  • the static angle refers to an angle at which the scanning mirror 200 stops when no driving voltage is applied.
  • the Hall element 203 detects the rotation angle of the scanning mirror 200
  • the magnetic field 320 generated by the magnet 204 is concentrated on the mirror unit 210 of the scanning mirror 200 using the yoke 205.
  • the mirror unit 210 swings about the mirror rotation axis 300.
  • the mirror unit 210 includes a reflective surface 201 and a Hall element 203 provided on the surface opposite to the reflective surface 201.
  • the Hall element 203 can detect the magnetic field in the normal direction of the detection surface.
  • the magnetic field detection axis 310 of the Hall element 203 faces rightward in the drawing, and the magnetic field detection axis 310 and the magnetic field 320 are orthogonal to each other, so that the magnetic field detected by the Hall element 203 is zero.
  • the scanner control unit 108 adds a bias voltage based on the static angle detected by the Hall element 203 to the drive voltage.
  • the scanner control unit 108 functions as a bias application unit that applies a bias voltage.
  • the scanner control unit 108 may apply a bias voltage to the scanning mirror 200 based on a static angle at which the scanning mirror 200 stops when no driving voltage is applied or an angle with respect to a horizontal plane.
  • the angle with respect to the horizontal plane here is an angle between the central axis of the reflection surface of the scanning mirror 200 and the horizontal plane, which is generally determined by the installation angle at which the image display device 100 is installed. As shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a change in the driving voltage before and after applying the bias voltage.
  • FIG. 8A shows the drive voltage before applying the bias voltage
  • FIG. 8B shows the drive voltage after applying the bias voltage.
  • the drive voltage is reduced by the bias voltage Vb as compared to FIG. 8A.
  • the bias voltage may be positive or negative.
  • the waveform of the drive voltage for example, a sine wave, a ramp waveform, or the like can be used.
  • the normal line of the reflecting surface 201 of the scanning mirror 200 that is stopped is the horizontal plane. Should be parallel.
  • the mechanical center axis 601 is an axis indicating the design position of the center in the vertical direction of the projection image projected by the image display apparatus 100.
  • the driving coil 202 is provided on the back side opposite to the reflecting surface 201 in the scanning mirror 200, the back side becomes heavy. Therefore, as shown in FIG. 10, even if the image display apparatus 100 is installed so that the mechanical center axis 601 is parallel to the horizontal plane, the reflection surface 201 of the scanning mirror 200 is inclined by gravity.
  • the normal line located at the center of the reflection surface 201 at this time is defined as a reflection surface central axis 602.
  • the image display device 100 cannot always be installed so that the reflection surface central axis 602 of the scanning mirror 200 is parallel to the horizontal plane, and there are cases where the image display device 100 has to be installed on an inclined installation surface.
  • FIG. 11 when the laser beam emission side of the image display device 100 is installed so as to be directed upward, the reflection surface central axis 602 of the scanning mirror 200 is inclined upward.
  • FIG. 12 when the laser beam emitting side of the image display device 100 is installed so as to face downward, the reflection surface central axis 602 of the scanning mirror 200 tilts further downward.
  • the inclination of the reflection surface 201 of the scanning mirror 200 changes depending on the installation conditions of the image display apparatus 100.
  • the projected image is also shifted upward from the design position as shown in FIG.
  • the deviation of the projected image differs for each individual image display apparatus 100, and the amount of deviation due to a change with time varies for each individual.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an image display method using the image display apparatus 100.
  • the Hall element 203 detects a static angle at which the scanning mirror 200 stops when no driving voltage is applied (ST401).
  • scanner control section 108 adds the calculated bias voltage to the drive voltage (ST404).
  • scanner control section 108 scans the light beam by applying a drive voltage to which a bias voltage has been applied to scanning mirror 200 (ST405).
  • the tilt of the reflecting surface 201 in the stationary state of the scanning mirror 200 is detected by the Hall element 203, and a bias voltage necessary for correcting the tilt is calculated.
  • a drive voltage plus a bias voltage can be applied to the scanning mirror.
  • the image display apparatus 100 can adjust so that the center of a projection image may come to a design position, when projecting an image.
  • the image display device 700 is different from the image display device 100 according to the first embodiment in that the image display device 700 includes an angle input unit 701.
  • the angle input unit 701 receives an angle formed by the reflection plane central axis 601 of the scanning mirror 200 and the horizontal plane, which is generated depending on the installation angle of the image display device 700.
  • the angle of the image display device 700 formed by the reflection surface central axis 601 and the horizontal plane is measured using an angle measuring instrument and input to the angle input unit 701 before the image display device 700 is used.
  • the angle between the reflecting surface center axis 601 and the horizontal plane associated with the input angle may be input to the angle input unit 701 by inputting the installation angle of the image display device 700.
  • the flash memory 102 stores an angle-bias voltage table that represents the relationship between the angle with respect to the horizontal plane and the intensity of the bias voltage.
  • the angle-bias voltage table when a certain angle is formed between the reflection surface central axis 601 of the scanning mirror 200 and the horizontal plane, the magnitude of the bias voltage can be applied to correct the projection image to the design position. Is a table.
  • the scanner control unit 108 adds a bias voltage to the drive voltage based on the angle input to the angle input unit 701 and the angle-bias voltage table.
  • the image display device 700 can correct the position of the projection image without knowing the static angle of the reflection surface 201 of the scanning mirror 200. Therefore, it is not necessary to provide an angle sensor such as the Hall element 203 in the scanning mirror 200, so that the cost of the scanning mirror 200 can be reduced.
  • the image display apparatus 800 is different from the image display apparatus 100 according to the first embodiment in that the image display apparatus 800 includes an angle detection unit 801.
  • the angle detection unit 801 detects an angle formed by the reflection surface central axis 601 of the scanning mirror 200 and the horizontal plane, which is generated by the installation angle of the image display device 800.
  • an angle sensor such as a gyro is used as the angle detection unit 801 .
  • the angle detection unit 801 detects an installation angle of the image display device 800, for example, and detects an angle formed by the reflection surface central axis 601 of the scanning mirror 200 and the horizontal plane based on the detected installation angle.
  • the flash memory 102 stores an angle-bias voltage table that represents the relationship between the angle and the intensity of the bias voltage.
  • the scanner control unit 108 adds a bias voltage to the drive voltage based on the angle detected by the angle detection unit 801 and the angle-bias voltage table.
  • the position of the projection image can be corrected without knowing the static angle of the reflection surface 201 of the scanning mirror 200. Therefore, it is not necessary to provide an angle sensor such as the Hall element 203 in the scanning mirror 200, so that the cost of the scanning mirror 200 can be reduced. Further, as compared with the image display device 700 according to the second embodiment, it is not necessary to measure the angle of the image display device 800 with respect to the horizontal plane in advance, and the image display device 800 detects the angle with respect to the horizontal plane by itself. The center position can be easily corrected.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the deviation from the center angle of the scanning mirror 200 has been described by taking the vertical scanner 112 as an example.

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Abstract

　本発明の画像表示装置（１００）は、光束を出力するＲＧＢレーザーダイオード（１０５）と、入力画像データに基づきＲＧＢレーザーダイオード（１０５）を駆動させるレーザードライバ（１０４）と、駆動電圧に応じた角度で光束を反射することにより、光束を走査する走査ミラー（２００）と、を備える画像表示装置であって、駆動電圧を印加されないときに走査ミラー（２００）が停止する静的角度、又は、水平面に対する角度に基づいて、バイアス電圧を走査ミラー（２００）に印加するスキャナ制御部（１０８）と、を備える。

Description

画像表示装置および画像表示方法
　本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。
　レーザー光を反射させて走査することで画像を投影表示するレーザースキャン方式の画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１、２）。レーザースキャン方式の画像表示装置は、自動車のウィンドシールドやコンバイナなどに画像を投影表示するＨＵＤ（Head Up Display）やプロジェクター等として利用されている。レーザースキャン方式の画像表示装置では、走査ミラーによりレーザー光を反射させ、走査ミラーの反射面の向きを水平方向及び垂直方向に変化させることにより、レーザー光を走査している。
　特許文献１に記載の画像表示装置では、走査ミラーの垂直方向の駆動電圧にマイナスのバイアス電圧をかけることにより、投影画像の中心位置を下方にずらしている。
　また、特許文献２に記載の画像表示装置では、走査ミラーの反射面の裏面にホール素子を備えて、ホール素子により測定される磁界強度に基づいて反射面の角度を検出している。
特開２００７－３１０１９６号公報 特開２０００－０８１５８９号公報
　画像表示装置を水平面上に設置した場合、停止している走査ミラーの反射面の法線は、水平面と平行になるはずである。しかし、走査ミラーは自重を有するため、走査ミラーの反射面は画像表示装置を水平に設置したとしても傾くことになる。また、走査ミラーの反射面の傾きは、画像表示装置を設置した設置角度に応じて変化することになる。走査ミラーの反射面が設計値から傾くと、投影画像は設計値の位置からずれてしまう。
　特許文献１に記載の方法で、バイアス電圧をかけて投影画像の中心を設計値の位置に調整しようとすると、製造段階において目視しながらバイアス電圧の強度を個体ごとに調整する必要があるので、調整の手間がかかるためコスト高となっていた。また、経時変化によりずれ量が変化した場合には、事後的に調整を行うことが困難であった。
　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像を投影するときに、投影画像の中心が設計位置に来るように調整できる画像表示装置および画像表示方法を提供することを目的とする。
　本発明の画像表示装置は、
　光束を出力する光源部と、
　入力画像データに基づき前記光源部を駆動させる光源駆動部と、
　駆動電圧に応じた角度で前記光束を反射することにより、前記光束を走査する走査ミラーと、を備える画像表示装置であって、
　前記駆動電圧を印加されないときに前記走査ミラーが停止する静的角度、又は、水平面に対する前記画像表示装置の角度に基づいて、バイアス電圧を前記走査ミラーに印加するバイアス印加部と、
　を備える。
　本発明の画像表示方法は、
　光束を出力する光源部と、入力画像データに基づき前記光源部を駆動させる光源駆動部と、駆動電圧に応じた角度で前記光束を反射することにより前記光束を走査する走査ミラーと、を備える画像表示装置における画像表示方法であって、
　前記駆動電圧を印加されないときに前記走査ミラーが停止する静的角度、又は、水平面に対する角度を取得し、
　前記静的角度又は水平面に対する角度に基づいて、前記駆動電圧に加えるバイアス電圧を算出し、
　前記バイアス電圧が加えられた前記駆動電圧を前記走査ミラーに印加することにより、前記光束を走査させる
　ことを特徴とする。
　本発明によれば、画像を投影するときに、投影画像の中心が設計位置に来るように調整できる画像表示装置および画像表示方法を提供することができる。
実施の形態１にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置の走査ミラーの構成を表す斜視図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置の走査ミラーの構成を表す断面図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置における、走査ミラーのＦＰＣ基板の裏面の構成を示す斜視図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置において、走査ミラーの反射面が磁界と平行な状態を示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置において、走査ミラーの反射面が磁界に対して角度を持つ状態を示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置において、ホール素子の磁界検出軸が磁界と直交する状態からずれた状態を示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置において、バイアス電圧を印加する前後での駆動電圧の変化を示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置の設計値における反射面の向きを示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置において、反射面の向きが設計値からずれた状態を示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置が上に傾いて設置された場合の反射面の向きを示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置が下に傾いて設置された場合の反射面の向きを示す図である。 実施の形態１にかかる画像表示装置における投影画像のずれについて説明する図である。 実施の形態１にかかる画像表示方法を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３にかかる画像表示装置の構成を示すブロック図である。
　［実施の形態１］
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
　図１は、本実施の形態の画像表示装置１００の構成を示すブロック図である。
　画像表示装置１００は、ＤＤＲ（Double Data Rate）メモリ１０１と、フラッシュメモリ１０２と、画像処理部１０３と、レーザードライバ１０４と、ＲＧＢレーザーダイオード１０５と、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）１０６と、マイコン１０７と、スキャナ制御部１０８と、垂直スキャナドライバ１０９と、水平スキャナドライバ１１０と、走査ミラー２００と、を備える。なお、表示する画像の垂直方向をＶ（Vertical）軸方向とも称し、画像の水平方向をＨ（Horizontal）軸方向とも称する。
　ＤＤＲメモリ１０１は、画像処理部１０３に入力される画像データを一時的に保存するフレームバッファである。ＤＤＲメモリ１０１は、ＤＤＲ２やＤＤＲ３、その他のＳＤＲＡＭでもよい。
　フラッシュメモリ１０２は、画像処理部１０３の動作に必要なデータやプログラムなどを記憶する不揮発性記憶部である。
　画像処理部１０３は、ＤＤＲメモリ１０１から入力された画像データに対してデータの並び替え等の処理を行って、レーザードライバ１０４およびスキャナ制御部１０８に出力する。画像処理部１０３は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで実現されてもよいし、フラッシュメモリ１０２に記憶されたプログラムとＣＰＵ（Central Processing Unit）とにより実現されてもよい。
　レーザードライバ１０４は、画像処理部１０３から供給される入力画像データに応じて、ＲＧＢレーザーダイオード１０５を駆動する。レーザードライバ１０４は、画像処理部１０３が決定したタイミングで、入力画像データに基づきＲＧＢレーザーダイオード１０５を駆動する光源駆動部である。光源駆動部は、入力画像データに基づき光源部を駆動させる。
　ＲＧＢレーザーダイオード１０５は、レーザードライバ１０４の駆動により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のレーザー光を発光する。ＲＧＢレーザーダイオード１０５は、光束であるレーザー光を出力する光源部である。ＲＧＢレーザーダイオード１０５は、各色の発光強度と発光時間を制御することにより、投影画像に用いられる種々の色を作り出す。
　マイコン１０７は、スキャナ制御部１０８を動作させるための駆動信号を生成し、生成された駆動信号をスキャナ制御部１０８に出力する。
　ＥＥＰＲＯＭ１０６は、スキャナ制御部１０８の動作に必要なデータやプログラムなどを記憶する不揮発性記憶部である。
　スキャナ制御部１０８は、走査ミラー２００の振れ角および走査の周波数等の制御を行う。スキャナ制御部１０８は、走査ミラー２００が所望の振れ角および周波数等を得られるように、駆動電圧の波形の生成を行う。スキャナ制御部１０８は、ＦＰＧＡ等のハードウェアで実現されてもよいし、フラッシュメモリ１０２に記憶されたプログラムとＣＰＵとにより実現されてもよい。
　走査ミラー２００は、駆動電圧に応じた角度で光束を反射することにより、光束を走査する。走査ミラー２００は、水平スキャナ１１１と、垂直スキャナ１１２と、を有する。垂直スキャナ１１２は垂直方向に、水平スキャナ１１１は水平方向に光束を走査する。
　垂直スキャナドライバ１０９は、画像処理部１０３から供給される垂直駆動信号に応じて、垂直スキャナ１１２を揺動させる。水平スキャナドライバ１１０は、スキャナ制御部１０８から供給される水平駆動信号に応じて、水平スキャナ１１１を揺動させる。
　垂直スキャナ１１２は、ＲＧＢレーザーダイオード１０５から照射されたレーザー光を反射し、垂直スキャナドライバ１０９からの信号に基づいて揺動することにより垂直方向に光束を走査する光スキャナである。水平スキャナ１１１は、ＲＧＢレーザーダイオード１０５から照射されたレーザー光を反射し、水平スキャナドライバ１１０からの信号に基づいて揺動することにより水平方向に光束を走査する光スキャナである。
　この例では、水平スキャナ１１１が、ＲＧＢレーザーダイオード１０５からのレーザー光を反射し、垂直スキャナ１１２が、水平スキャナ１１１からの反射光をさらに反射することで、投影面へ投影画像を描画している。垂直スキャナ１１２および水平スキャナ１１１が、垂直方向および水平方向に往復走査する光スキャナを構成しているとも言える。例えば、垂直スキャナ１１２と水平スキャナ１１１を１つの２軸（２次元）光スキャナとしてもよい。垂直スキャナ１１２および水平スキャナ１１１は、圧電膜式、コイル駆動方式等の種々の方式を用いることができる。
　図２～図４を用いて、走査ミラー２００の構成を説明する。図２～図４に示される走査ミラー２００は、１軸方向に光束を走査することができる構成となっている。
　図２は、画像表示装置１００の走査ミラー２００の構成を表す斜視図である。図２は、走査ミラー２００を前面側から見た状態を示す。図３は、画像表示装置１００の走査ミラー２００の構成を表す断面図である。図４は、走査ミラー２００の裏面の構成を示す斜視図である。
　走査ミラー２００は、ケース２０６と、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）基板２２０と、マグネット２０４と、ヨーク２０５と、を有する。
　図３に示すように、ケース２０６内に、マグネット２０４と、ヨーク２０５と、が収納されている。マグネット２０４は磁界を発生させる。ヨーク２０５はマグネット２０４の周囲に設けられている。ヨーク２０５は、マグネット２０４が発生する磁界を反射鏡２３０の周囲へと集中させる。ケース２０６の前面には、ＦＰＣ基板２２０が取り付けられている。
　図４に示すように、ＦＰＣ基板２２０は、フレーム部２２１と、ベース２２２と、梁２２３と、端子２２４と、配線２２５と、を有する。フレーム部２２１、ベース２２２、および梁２２３は、一体的に形成されている。フレーム部２２１の内側に、ベース２２２が梁２２３を介して支持されている。ベース２２２およびフレーム部２２１は、ポリイミド板等の裏打ち材によって補強されていてもよい。梁２２３は、ベース２２２とフレーム部２２１との間に設けられており、ベース２２２を、ミラー回転軸３００を中心として揺動可能な状態で支持している。
　図３に示すように、ベース２２２の前面には反射鏡２３０が設けられており、背面には駆動用コイル２０２とホール素子２０３とが設けられている。反射鏡２３０は、光を反射する反射面２０１を有する。駆動用コイル２０２は、ホール素子２０３の周囲を囲むように設けられている。反射鏡２３０、ベース２２２、駆動用コイル２０２、およびホール素子２０３により、ミラー部２１０が構成される。ミラー部２１０において、駆動用コイル２０２がベース２２２の背面側に設けられていて背面側が重くなるので、重力によってベース２２２は背面側に傾きやすい。
　端子２２４および配線２２５は銅などの導電性部材により形成されており、外部回路からの電気信号を駆動用コイル２０２と導く回路と、ホール素子２０３からの検出信号を外部回路へと導く回路とを構成する。端子２２４には外部回路が接続され、端子２２４から入力された電気信号は配線２２５を通って駆動用コイル２０２へと入力される。また、ホール素子２０３から出力された検出信号は、配線２２５、端子２２４を介して外部回路に出力される。
　スキャナ制御部１０８から駆動用コイル２０２に電圧が印加されると、駆動用コイル２０２はマグネット２０４が発生させる磁界からローレンツ力を受けるので、駆動電圧に応じてベース２２２の向きが変更されて、ベース２２２がミラー回転軸３００を中心として揺動する。
　ホール素子２０３は、図４に示すように、ベース２２２の裏面に設けられ、マグネット２０４の磁界強度を検出する。画像表示装置１００は、ホール素子２０３により検出される磁界強度に基づいて、静的角度を検出する。ホール素子２０３が、静的角度検出部として機能する。静的角度とは、駆動電圧を印加されないときに走査ミラー２００が停止する角度をいう。
　図５～図７を用いて、ホール素子２０３が走査ミラー２００の回転角を検出する仕組みを説明する。
　図５に示すように、ヨーク２０５を用いて、マグネット２０４が発生する磁界３２０を走査ミラー２００のミラー部２１０へと集中させる。ミラー部２１０は、ミラー回転軸３００を中心として揺動する。ミラー部２１０は、反射面２０１と、反射面２０１の反対側の面に設けられたホール素子２０３と、を有する。ホール素子２０３は、その検出面の法線方向の磁界を検出することができる。図５においては、ホール素子２０３の磁界検出軸３１０は、紙面右方向を向いており、磁界検出軸３１０と磁界３２０が直交しているので、ホール素子２０３により検出される磁界はゼロである。
　図６に示すように、ミラー部２１０が回転して反射面２０１が上方に傾いたとき、ホール素子２０３の磁界検出軸３１０と磁界３２０とがなす角度が図５の状態からずれる。
　図７に示すように磁界３２０に直交する軸３３０と磁界検出軸３１０がなす角度がθ（°）のときに、ホール素子の出力電圧Ｖｈ（Ｖ）は、磁束密度をＢ（Ｔ）、ホール電流をＩｈ（Ａ）、係数をＫ（Ｖ・Ａ－１・Ｔ－１）とすると、Ｖｈ＝Ｋ・Ｉｈ・Ｂ・ｓｉｎθで算出される。
　スキャナ制御部１０８は、ホール素子２０３により検出された静的角度に基づくバイアス電圧を駆動電圧に加える。画像表示装置１００では、スキャナ制御部１０８は、バイアス電圧を印加するバイアス印加部として機能している。スキャナ制御部１０８は、駆動電圧を印加されないときに走査ミラー２００が停止する静的角度、又は、水平面に対する角度に基づいて、バイアス電圧を走査ミラー２００に印加してもよい。ここでいう水平面に対する角度とは、一般的に画像表示装置１００が設置された設置角度により決まる、走査ミラー２００の反射面中心軸と水平面の角度である。図７に示すように磁界３２０に直交する軸３３０と磁界検出軸３１０がなす角度がθ（°）のときに、走査ミラー２００の駆動感度をＫ（°／Ｖ）とすると、バイアス電圧Ｖｂ（Ｖ）は、Ｖｂ＝θ／Ｋと算出される。
　図８は、バイアス電圧を印加する前後での駆動電圧の変化を示す図である。図８（ａ）はバイアス電圧を印加する前の駆動電圧を示しており、図８（ｂ）はバイアス電圧を印加した後の駆動電圧を示している。図８（ｂ）では、図８（ａ）と比較してバイアス電圧Ｖｂの分だけ駆動電圧が低下している。
　なお、バイアス電圧はプラスマイナスの極性は問わない。駆動電圧の波形は、例えば、正弦波、ランプ波形等を用いることができる。
　走査ミラー２００の機械的中心軸６０１が水平面と平行となるように画像表示装置１００を設置した場合、図９に示すように、停止している走査ミラー２００の反射面２０１の法線は、水平面と平行になるはずである。機械的中心軸６０１は、画像表示装置１００が投影する投影画像の縦方向の中心の設計位置を示す軸である。しかし、走査ミラー２００において、駆動用コイル２０２が反射面２０１と反対の背面側に設けられているため、背面側が重くなる。したがって、図１０に示すように、走査ミラー２００の反射面２０１は、機械的中心軸６０１が水平面と平行になるように画像表示装置１００を設置したとしても、重力によって傾くことになる。このときの反射面２０１の中心に位置する法線を反射面中心軸６０２とする。
　また、走査ミラー２００の反射面中心軸６０２が水平面と平行となるように画像表示装置１００を常に設置できるわけではなく、傾いた設置面上に設置せざるを得ない場合もある。図１１に示すように、画像表示装置１００のレーザー光を出射する側が上方を向くように傾いて設置されている場合は、走査ミラー２００の反射面中心軸６０２はより上方に傾く。逆に、図１２に示すように、画像表示装置１００のレーザー光を出射する側が下方を向くように傾いて設置されている場合は、走査ミラー２００の反射面中心軸６０２はより下方に傾く。このように、走査ミラー２００の反射面２０１の傾きは、画像表示装置１００の設置条件により変化することになる。
　走査ミラー２００の反射面中心軸６０２が機械的中心軸６０１から上方に傾くと、図１３に示すように、投影画像も設計位置より上方にずれる。この投影画像のずれは、画像表示装置１００の個体ごとに異なり、経時変化によるずれ量も個体ごとに異なる。
　図１３に示された投影画像の設計位置からのずれを補正するための、画像表示装置１００における画像表示方法について説明する。
　図１４は、画像表示装置１００を用いた画像表示方法を示すフローチャートである。
　ホール素子２０３が、駆動電圧を印加されないときに走査ミラー２００が停止する静的角度を検出する（ＳＴ４０１）。
　次に、ホール素子２０３により検出された静的角度が、反射面２０１が機械的中心軸６０１と垂直となる中心角度からずれているか判定する（ＳＴ４０２）。静的角度が中心角度からずれていない場合（ＳＴ４０２　ＮＯ）、走査ミラー２００による光束の走査を開始する（ＳＴ４０６）。静的角度が中心角度からずれている場合（ＳＴ４０２　ＹＥＳ）、検出された静的角度に基づいて駆動電圧に加えるバイアス電圧を算出する（ＳＴ４０３）。
　次に、スキャナ制御部１０８は、算出されたバイアス電圧を駆動電圧に加える（ＳＴ４０４）。
　次に、スキャナ制御部１０８は、バイアス電圧が加えられた駆動電圧を走査ミラー２００に印加することにより、光束を走査させる（ＳＴ４０５）。
　なお、バイアス電圧を加えた後に、バイアス電圧により走査ミラー２００の反射面２０１が中心角度と一致するかを、走査ミラー２００からの検出信号により確認する工程を追加してもよい。
　本実施の形態の画像表示装置１００によれば、走査ミラー２００の静止状態における反射面２０１の傾きをホール素子により２０３により検出して、その傾きを補正するために必要なバイアス電圧を算出し、バイアス電圧を加えた駆動電圧を走査ミラーに加えることができる。これにより、画像表示装置１００は、画像を投影するときに、投影画像の中心が設計位置に来るように調整することができる。
　［実施の形態２］
　図１５を用いて、本実施の形態にかかる画像表示装置７００について説明する。
　画像表示装置７００は、角度入力部７０１を有する点が、実施の形態１にかかる画像表示装置１００とは異なる。
　角度入力部７０１は、画像表示装置７００の設置角度によって生じる、走査ミラー２００の反射面中心軸６０１と水平面とがなす角度が入力される。反射面中心軸６０１と水平面とがなす画像表示装置７００の角度は、角度計測器を用いて測定され、画像表示装置７００の使用前に角度入力部７０１に入力される。または、画像表示装置７００の設置角度を入力することにより、入力角度に対応付けられた反射面中心軸６０１と水平面との角度が角度入力部７０１に入力されるようにしてもよい。
　フラッシュメモリ１０２は、水平面に対する角度とバイアス電圧の強度との関係を表す角度－バイアス電圧テーブルを記憶している。角度－バイアス電圧テーブルは、走査ミラー２００の反射面中心軸６０１と水平面とがなす角度がある角度の場合に、どの大きさのバイアス電圧を加えれば投影画像を設計位置に補正することができるかをテーブルにしたものである。
　スキャナ制御部１０８は、角度入力部７０１に入力された角度と、角度－バイアス電圧テーブルに基づいて、駆動電圧にバイアス電圧を加える。
　画像表示装置７００では、走査ミラー２００の反射面２０１の静的角度を知ることなく投影画像の位置を補正できる。そのため、ホール素子２０３等の角度センサを走査ミラー２００に設ける必要がないので、走査ミラー２００の低コスト化を図ることができる。
　［実施の形態３］
　図１６を用いて、本実施の形態にかかる画像表示装置８００について説明する。
　画像表示装置８００は、角度検出部８０１を有する点が、実施の形態１にかかる画像表示装置１００とは異なる。
　角度検出部８０１は、画像表示装置８００の設置角度によって生じる、走査ミラー２００の反射面中心軸６０１と水平面とがなす角度を検出する。角度検出部８０１としては、ジャイロ等の角度センサが用いられる。角度検出部８０１は、例えば画像表示装置８００の設置角度を検出し、検出した設置角度に基づいて走査ミラー２００の反射面中心軸６０１と水平面とがなす角度を検出する。
　フラッシュメモリ１０２は、角度とバイアス電圧の強度との関係を表す角度－バイアス電圧テーブルを記憶している。
　スキャナ制御部１０８は、角度検出部８０１により検出された角度と、角度－バイアス電圧テーブルに基づいて、駆動電圧にバイアス電圧を加える。
　画像表示装置８００では、走査ミラー２００の反射面２０１の静的角度を知ることなく投影画像の位置を補正できる。そのため、ホール素子２０３等の角度センサを走査ミラー２００に設ける必要がないので、走査ミラー２００の低コスト化を図ることができる。
　また、実施の形態２にかかる画像表示装置７００と比較すると、画像表示装置８００の水平面に対する角度を事前に測定する必要がなく、画像表示装置８００が自ら水平面に対する角度を検出するので、投影画像の中心位置の補正が簡単にできる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、走査ミラー２００の中心角度からのずれについて、垂直スキャナ１１２を例として説明したが、水平スキャナ１１１についても同様の方法により、投影画像の中心位置を調整することができる。
　この出願は、２０１４年２月２０日に出願された日本出願特願２０１４－０３０１２６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１００、７００、８００　画像表示装置
１０１　メモリ
１０２　フラッシュメモリ
１０３　画像処理部
１０４　レーザードライバ
１０５　レーザーダイオード
１０７　マイコン
１０８　スキャナ制御部
１０９　垂直スキャナドライバ
１１０　水平スキャナドライバ
１１１　水平スキャナ
１１２　垂直スキャナ
２００　走査ミラー
２０１　反射面
２０２　駆動用コイル
２０３　ホール素子
２０４　マグネット
２０５　ヨーク
２１０　ミラー部
２３０　反射鏡
７０１　角度入力部
８０１　角度検出部

Claims (6)

  1. 　光束を出力する光源部と、
    　入力画像データに基づき前記光源部を駆動させる光源駆動部と、
    　駆動電圧に応じた角度で前記光束を反射することにより、前記光束を走査する走査ミラーと、を備える画像表示装置であって、
    　前記駆動電圧を印加されないときに前記走査ミラーが停止する静的角度、又は、水平面に対する角度に基づいて、バイアス電圧を前記走査ミラーに印加するバイアス印加部と、
    　を備える画像表示装置。
  2. 　請求項１に記載の画像表示装置であって、
    　前記静的角度を検出する静的角度検出部をさらに備え、
    　前記バイアス印加部は、前記静的角度検出部により検出された前記静的角度に基づくバイアス電圧を前記駆動電圧に加える
    　ことを特徴とする画像表示装置。
  3. 　請求項２に記載の画像表示装置であって、
    　前記画像表示装置は、
    　前記走査ミラーの反射面の裏面に設けられており、前記駆動電圧に応じて前記反射面の向きを変更する駆動用コイルと、
    　前記駆動用コイルの周囲に磁界を発生させるマグネットと、を備え、
    　前記静的角度検出部は、
    　前記走査ミラーの反射面の裏面に設けられ、前記マグネットの磁界強度を検出するホール素子を有し、
    　前記ホール素子により検出される磁界強度に基づいて、前記静的角度を検出する
    　ことを特徴とする画像表示装置。
  4. 　請求項１に記載の画像表示装置であって、
    　水平面に対する角度を入力する角度入力部と、
    　水平面に対する角度とバイアス電圧の強度との関係を表す角度－バイアス電圧テーブルを記憶する記憶部と、を備え、
    　前記バイアス印加部が、前記角度入力部に入力された角度と、前記角度－バイアス電圧テーブルに基づいて、前記駆動電圧にバイアス電圧を加える
    　ことを特徴とする画像表示装置。
  5. 　請求項１に記載の画像表示装置であって、
    　前記画像表示装置の水平面に対する角度を検出する角度検出部と、
    　水平面に対する角度とバイアス電圧の強度との関係を表す角度－バイアス電圧テーブルを記憶する記憶部と、を備え、
    　前記バイアス印加部が、前記角度検出部により検出された角度と、前記角度－バイアス電圧テーブルに基づいて、前記駆動電圧にバイアス電圧を加える
    　ことを特徴とする画像表示装置。
  6. 　光束を出力する光源部と、入力画像データに基づき前記光源部を駆動させる光源駆動部と、駆動電圧に応じた角度で前記光束を反射することにより前記光束を走査する走査ミラーと、を備える画像表示装置における画像表示方法であって、
    　前記駆動電圧を印加されないときに前記走査ミラーが停止する静的角度、又は、水平面に対する角度を取得し、
    　前記静的角度又は水平面に対する角度に基づいて、前記駆動電圧に加えるバイアス電圧を算出し、
    　前記バイアス電圧が加えられた前記駆動電圧を前記走査ミラーに印加することにより、前記光束を走査させる
    　ことを特徴とする画像表示方法。
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