特許 6441966 レーザ投射表示装置、及びそれに用いるレーザ光源駆動部の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6441966

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】レーザ投射表示装置、及びそれに用いるレーザ光源駆動部の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/02 20060101AFI20181210BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20181210BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20181210BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/02 A

   G02B26/10 104Z

   G02B26/08 E

   G02B26/10 C

   H04N5/74 H

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-571880(P2016-571880)

(86)(22)【出願日】2016年1月5日

(86)【国際出願番号】JP2016050117

(87)【国際公開番号】WO2016121414

(87)【国際公開日】20160804

【審査請求日】2017年7月19日

(31)【優先権主張番号】特願2015-17639(P2015-17639)

(32)【優先日】2015年1月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501009849

【氏名又は名称】株式会社日立エルジーデータストレージ

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大木 佑哉

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 欣穂

(72)【発明者】

【氏名】野中 智之

【審査官】 斎藤 厚志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０８３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３２２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５０７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３７２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６３０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７４２９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／０２

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｈ０４Ｎ ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して前記画像信号に応じた画像を表示するレーザ投射表示装置であって、
前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
該レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、
前記画像信号を前記光センサが検出したレーザ光の光量に基づき処理して前記レーザ光源駆動部に駆動信号を供給する画像処理部とを有し、
前記画像処理部は、前記駆動信号の決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で行い、前記表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更する場合、画像の輝度が前記第１の輝度の時に前記レーザ光源駆動部に対し前記第１の実行周期で更新された駆動信号を供給し、画像の輝度が前記第１の輝度から前記第２の輝度へ変化後、所定期間の間、前記レーザ光源駆動部に対し前記第２の実行周期で更新された駆動信号を供給するレーザ投射表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記レーザ投射表示装置の周辺の明るさを検出する照度センサを有し、
前記画像処理部は、前記照度センサが検出した明るさに応じて表示する画像の輝度を前記第１の輝度から前記第２の輝度に変更するレーザ投射表示装置。

【請求項3】

請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記画像処理部は、前記レーザ投射表示装置のユーザの指示に応じて表示する画像の輝度を前記第１の輝度から前記第２の輝度に変更するレーザ投射表示装置。

【請求項4】

請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記駆動信号は閾値電流値と電流ゲインと画像信号に応じた電流値であり、
前記画像処理部は、前記レーザ光源駆動部に対し、前記閾値電流値の決定処理を前記第１の実行周期と、前記第２の実行周期で行うレーザ投射表示装置。

【請求項5】

請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記駆動信号は閾値電流値と電流ゲインと画像信号に応じた電流値であり、
前記画像処理部は、前記レーザ光源駆動部に対し、前記電流ゲインの決定処理を前記第１の実行周期と、前記第２の実行周期で行うレーザ投射表示装置。

【請求項6】

請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記レーザ投射表示装置の外界を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子により撮像された画像を解析する画像解析部を有し、
前記画像処理部は、前記画像解析部が検出した解析結果に応じて表示する画像の輝度を前記第１の輝度から第３の輝度を経て前記第２の輝度に変更するレーザ投射表示装置。

【請求項7】

請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記画像処理部は、表示する画像の輝度を前記第１の輝度から前記第２の輝度に変更する際に、前記複数の色のレーザのうち、いずれかひとつのレーザ光を発生するよう前記レーザ光源駆動部を駆動するレーザ投射表示装置。

【請求項8】

画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して前記画像信号に応じた画像を表示するレーザ投射表示装置であって、
前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
該レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、
前記画像信号を前記光センサが検出したレーザ光の光量に基づき処理して前記レーザ光源駆動部に駆動信号を供給する画像処理部とを有し、
前記画像処理部は、前記レーザ光源駆動部に対し、第１の設定周期と、該第１の設定周期よりも短い第２の設定周期で前記駆動信号の設定を行い、前記表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更する場合、画像の輝度が前記第１の輝度の時に前記レーザ光源駆動部に対し前記第１の設定周期で前期駆動信号の設定を行い、画像の輝度が前記第１の輝度から前記第２の輝度へ変化後、所定期間の間、前記レーザ光源駆動部に対し前記第２の設定周期で前記駆動信号の設定を行うレーザ投射表示装置。

【請求項9】

画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して画像を表示するレーザ投射表示装置のレーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部の制御方法であって、
前記レーザ光源駆動部の駆動信号の決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で行い、
前記表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更する場合、前記画像の輝度が前記第１の輝度の時に前記レーザ光源駆動部に対し前記第１の実行周期で更新された駆動信号を供給し、画像の輝度が前記第１の輝度から前記第２の輝度へ変化後、所定期間の間、前記レーザ光源駆動部に対し前記第２の実行周期で更新された駆動信号を供給するレーザ光源駆動部の制御方法。

【請求項10】

請求項９に記載のレーザ光源駆動部の制御方法であって、
前記駆動信号は閾値電流値と電流ゲインと画像信号に応じた電流値であり、
前記レーザ光源駆動部に対し、前記閾値電流値の決定処理を前記第１の実行周期と、前記第２の実行周期で行うレーザ光源駆動部の制御方法。

【請求項11】

請求項９記載のレーザ光源駆動部の制御方法であって、
前記駆動信号は、前記レーザ光源の閾値電流値であるレーザ光源駆動部の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ等の光源光をＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等の２次元走査ミラーで走査して映像表示を行うレーザ投射表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、MEMSと半導体レーザ光源を用いた小型投射プロジェクタが普及している。本技術分野の背景技術として、例えば、特開２００６−３４３３９７号公報（特許文献１）および特開平５−２２４１６６号公報（特許文献２）がある。特許文献１と２には、２軸のMEMSミラーやスキャナを水平及び垂直方向にスキャンすると同時にレーザ光源を変調することで、画像を投射するプロジェクタが開示されている。上記のような半導体レーザを使った小型投射プロジェクタでは、使用される半導体レーザはその光量と順方向電流特性が温度により変化するため、表示画面のホワイトバランスが変化するという問題が知られている。

【0003】

また、特許文献２には、非映像表示期間である帰線期間中に試験信号を挿入して光変調器を光変調し、マイクロプロセッサで演算した実際の階調特性と理想的な特性をフィードバックして記憶装置に記憶させ、通常動作をさせながら階調補正を自動的に行う階調補正装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３４３３９７号公報

【特許文献2】特開平５−２２４１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献２に記載の技術では、表示画像の明るさ、つまり光強度を変更する調光動作については考慮されていない。即ち、調光処理直後における半導体レーザの光量と順方向電流特性の変化に対応する制御については考慮されていないため、調光動作によりホワイトバランスが変化してしまうという弊害を有する。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して画像信号に応じた画像を表示するレーザ投射表示装置であって、複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部と、レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、画像信号を光センサが検出したレーザ光の光量に基づき処理してレーザ光源駆動部に駆動信号を供給する画像処理部とを有し、画像処理部は、レーザ光源駆動部に対し、駆動信号の決定処理を第１の実行周期と、第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で行う構成とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、調光動作による表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１におけるレーザ投射表示装置の基本構成を示すブロック図である。

【図2】実施例１における信号処理部を示すブロック図である。

【図3】実施例１における半導体レーザの光量−順方向電流特性の一例を示す特性図である。

【図4】実施例１における最大光量に応じたLUTと閾値電流と電流ゲインの表である。

【図5】実施例１における、半導体レーザ近傍の温度を一定とした状態における、閾値電流−表示画像の平均電流量の関係を示す特性図である。

【図6】実施例１における調光処理を示すフローチャートである。

【図7】実施例１における調光処理を説明する半導体レーザの光量−順方向電流特性の一例を示す特性図である。

【図8】実施例１における通常動作時のＡＰＣを示すフローチャートである。

【図9】実施例２におけるＣＰＵの処理を示すフローチャートである。

【図10】実施例３における発光制御部の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

【実施例1】

【0011】

図１は、本実施例におけるレーザ投射表示装置の基本構成を示すブロック図である。図１において、レーザ投射表示装置１は、画像処理部２、フレームメモリ３、レーザドライバ４、レーザ光源５、反射ミラー６、ＭＥＭＳ走査ミラー７、ＭＥＭＳドライバ８、増幅器９、光センサ１０、照度センサ１１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２を有し、表示画像１３を表示する。

【0012】

画像処理部２は、外部から入力される画像信号に各種補正を加えた画像信号を生成し、且つそれに同期した水平（以降Ｈとも記載）同期信号及び垂直（以降Ｖとも記載）同期信号を生成し、ＭＥＭＳドライバ８へ供給する。また、画像処理部２はＣＰＵ１２より取得した情報に応じてレーザドライバ（以下、レーザ光源駆動部とも呼ぶ）４を制御し、ホワイトバランスを一定にするようなレーザ出力調整をおこなう。その詳細は後述する。

【0013】

ここで、前記した各種補正とは、ＭＥＭＳ走査ミラー７の走査に起因する画像歪み補正、ＬＯＯＫ ＵＰ ＴＡＢＬＥ（以降、ＬＵＴと記載する）による画像の階調調整などを行うことを意味する。なお、画像歪みはレーザ投射表示装置１と投射面との相対角で異なること、レーザ光源５とＭＥＭＳ走査ミラー７の光軸ずれなどのために発生する。ＬＵＴに関する事項は後述する。

【0014】

レーザドライバ４は、画像処理部２から出力される駆動信号および画像信号を受け、それに応じてレーザ光源５を変調する。レーザ光源５は、例えばＲＧＢ用に３個の半導体レーザ（５ａ、５ｂ、５ｃ）を有し、画像信号のＲＧＢ毎に画像信号に対応したＲＧＢのレーザ光を出射する。

【0015】

ＲＧＢの３つのレーザ光は、３つのミラーを有する反射ミラー６により合成され、ＭＥＭＳ走査ミラー７に照射される。反射ミラー６は特定の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する特殊な光学素子が用いられる。この光学素子は一般的にはダイクロイックミラーと呼ばれている。

【0016】

詳しくは、反射ミラー６は、半導体レーザ５ａから出射されたレーザ光（例えば、Ｒ光）を反射し他の色のレーザ光が透過するダイクロイックミラー６ａと、半導体レーザ５ｂから出射されたレーザ光（例えば、Ｇ光）を反射し他の色のレーザ光が透過するダイクロイックミラー６ｂと、半導体レーザ５ｃから出射されたレーザ光（例えば、Ｂ光）を反射し他の色のレーザ光が透過するダイクロイックミラー６ｃとを有し、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のレーザ光をひとつのレーザ光に合成して、ＭＥＭＳ走査ミラー７に供給する。

【0017】

ＭＥＭＳ走査ミラー７は２軸の回転機構を有する画像の走査部であって、中央のミラー部を水平方向と垂直方向の２つの方向に振動させることができる。ＭＥＭＳ走査ミラー７の振動制御はＭＥＭＳドライバ８により行われる。ＭＥＭＳドライバ８は画像処理部２からの水平同期信号に同期して正弦波を生成し、また、垂直同期信号に同期したノコギリ波を生成して、ＭＥＭＳ走査ミラー７を駆動する。

【0018】

ＭＥＭＳ走査ミラー７は、ＭＥＭＳドライバ８からの正弦波の駆動信号を受けて水平方向に正弦波共振運動を行う。これと同時に、ＭＥＭＳドライバ８からのノコギリ波を受けて垂直方向の一方向に等速運動を行う。これにより、図１の表示画像１３に示すような軌跡でレーザ光は走査され、その走査がレーザドライバ４による変調動作と同期することで、入力画像が光学的に投射されることになる。

【0019】

光センサ１０は、投射されるレーザ光の光量を測定し、増幅器９に出力する。増幅器９は、光センサ１０の出力を、画像処理部２により設定された増幅率に従い増幅した後、画像処理部２へ出力する。図１では、光センサ１０は反射ミラー６により合成されるＲＧＢのレーザ光の漏れ光を検出するよう配置されている。即ち、光センサ１０を半導体レーザ５ｃに対し反射ミラー６ｃを挟んで対向側に配置する。反射ミラー６ｃは半導体レーザ５ａ及び５ｂからのレーザ光を透過し、半導体レーザ５ｃからのレーザ光を反射する特性であるが、１００％透過もしくは反射する特性には出来ないため、一般的には数％は反射（半導体レーザ５ａ及び５ｂの光）もしくは透過（半導体レーザ５ｃの光）する。従って図１の位置に光センサ１０を配置することで、反射ミラー６ｃは、半導体レーザ５ｃからのレーザ光の数％を透過、また半導体レーザ５ａ及び５ｂからのレーザ光の数％を反射して、光センサ１０に入射させることができる。

【0020】

また、照度センサ１１は、レーザ投射表示装置１の周囲の照度を検出し、ＣＰＵ１２へ出力する。ＣＰＵ１２は、照度センサ１１からの信号もしくは外部からの、例えばユーザの指示に応じた、制御信号を受け、画像処理部２が生成する表示画像１３の明るさを制御するための調光要求信号を、画像処理部２に供給する。なお、調光とは、明るさを調整する機能であり、例えば、本実施例では、通常動作時の輝度から、これと異なる輝度へ遷移する動作である。ここで、ＣＰＵ１２が照度センサ１１からの信号に基づき調光要求信号を送出する場合、ヒステリシスを持つことが望ましい。例えば、照度センサ１１の出力を０から１００とし、０から２０を明るさ１、２１から４０を明るさ２、４１から６０を明るさ３、６１から８０を明るさ４、８１から１００を明るさ５とすると、照度センサ１１の出力が３０を中心に±２程度変化しても明るさは変化しないが、照度センサ１１の出力が２０を中心に±２程度変化すると明るさ１と明るさ２を複数回遷移してしまい、ユーザにとって好適ではない。そこで、例えば明るさ２の時、明るさ１へ遷移する条件を照度センサ１１の出力が１０以下、明るさ３へ遷移する条件を照度センサ１１の出力が５０以上、等とヒステリシスを設けることで、異なる明るさ間を複数回遷移することを防止することが可能となる。尚、上記の説明では照度センサ１１の出力だけで記載したが、時間的なヒステリシスを用いてもよいことは言うまでもない。

【0021】

次に、図２を用いて、本実施例の信号処理部の構成を説明する。図２は、本実施例の信号処理部を示すブロック図であり、図１の画像処理部２およびレーザドライバ４の内部構成の詳細を示した図である。図２において、画像処理部２の外部から入力される画像信号は、画質補正部２０に入力される。

【0022】

画質補正部２０は、ＭＥＭＳ走査ミラー７の走査に起因する画像歪み補正やＬＵＴによる画像の階調調整を行う。画質補正部２０で行うＬＵＴによる画像の階調調整は、発光制御部２２からのＬＵＴ選択信号２７に基づき、外部から入力される画像信号に対し画像調整を行い、タイミング調整部２１へ補正後の画像信号２８を送出する。

【0023】

タイミング調整部２１は、画質補正部２０から入力される補正後の画像信号２８から水平同期信号と垂直同期信号を生成し、ＭＥＭＳドライバ８および発光制御部２２に送出する。また、画像信号は、フレームメモリ３に一旦格納される。フレームメモリ３に書き込まれた画像信号は、タイミング調整部２１で生成される、水平同期信号と垂直同期信号に同期した読み出し信号で読み出される。またフレームメモリ３内の画像信号は入力された画像信号に対して、１フレーム分遅延させて読み出される。

【0024】

発光制御部２２は、増幅器９の増幅率の調整、および、ＬＤに流す電流を決定するために、レーザドライバ４の駆動信号として、電流ゲイン回路２４および閾値電流調整回路２５に対して電流設定を行う。また、半導体レーザの発光強度を時間的に一定とする処理である、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の為に、電流ゲイン回路２４に対して、発光強度をモニタするための基準画像信号値を送出する役割を有する。発光制御部２２およびＡＰＣの詳細動作は、後述する。

【0025】

読み出された画像信号はラインメモリ２３に入力される。ラインメモリ２３は１水平期間の画像信号を取り込み、次の水平期間で順次画像信号を読出す。ラインメモリ２３で一旦中継する理由は、次のとおりである。一般的にフレームメモリ３の読出しクロック周波数と、レーザドライバ４側へ画像信号を伝送する時のクロック周波数が異なる場合がある。このため、一旦ラインメモリ２３で１水平期間の画像信号をフレームメモリ３の読出しクロック周波数で取り込んだ後に、画像信号の伝送クロック周波数でラインメモリ２３から読み出す処理を行う。フレームメモリ３の読出しクロック周波数と画像信号の伝送クロック周波数が一致していればラインメモリ２３は不要になる。ラインメモリ２３から読み出された画像信号はレーザドライバ４へ供給される。

【0026】

次に、レーザドライバ４内の電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５について説明する。閾値電流調整回路２５は、後に詳しく述べるように、発光制御部２２が設定する閾値電流値に応じて、半導体レーザ５ａ〜５ｃが発光する下限値を決める閾値電流を調整する。言い換えると、閾値電流調整回路２５は、半導体レーザ５ａ〜５ｃに流れる電流値のオフセット成分を生成する。また、電流ゲイン回路２４は、ラインメモリ２３から入力される画像信号に対して、画像信号値を電流値に換算するための電流ゲインを乗算することで、レーザ光源５に流れる電流値を制御する。なお、前記電流ゲインは、発光制御部２２が求めて電流ゲイン回路２４に設定する。つまり、電流ゲインを増減することは、画像信号に対応する電流値が増減することになる。よって、実際に半導体レーザ５ａ〜５ｃに流れる電流値２６は、閾値電流調整回路２５で設定された閾値電流値と、電流ゲイン回路２４で設定された電流ゲインと画像信号に応じた信号電流値との合計値となる。

【0027】

以上は画像処理部２の基本的な動作である。次に、表示画像の光量を変化させる調光処理の処理内容について、図３および図４を用いて説明する。

【0028】

図３は、半導体レーザの光量−順方向電流特性の一例を示す特性図である。半導体レーザは、図３に示すように、ある閾値電流Ｉｔｈ１を境にして光量が急峻に増加する特性を有する。また、電流に対する光量の変化量は一定ではなく、Ｒ１で描くような非線形の特性を有する。ここで、明るい画像を形成する際に用いる電流制御範囲は、閾値電流Ｉｔｈ１から光量Ｌｍが得られる電流Ｉｍまでの範囲であることが望ましい。つまり、画像信号を８ｂｉｔ（最大２５５）としたとき、画像信号が０もしくは１の場合は順方向電流をＩｔｈ１に、画像信号が２５５の場合の最大順方向電流をＩｍとなるよう、電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５を制御する。より具体的には、発光制御部２２は閾値電流調整回路２５を電流値がＩｔｈ１となるよう制御し、電流ゲイン回路２４には（Ｉｍ−Ｉｔｈ１）／２５５の電流ゲインを設定する。このようにすることで、画像信号が０の場合は、Ｉｔｈ１の電流がレーザに流れ、画像信号が２５５の場合は、Ｉｍの電流を半導体レーザに流すことが可能となる。つまり、明るい画像を形成する際に半導体レーザに流れる電流範囲は、図３中の電流制御範囲１となる。尚、画像信号が０の場合は、順方向電流を０にすることでレーザを消灯し、コントラストを得るよう制御しても良い。

【0029】

上述したとおり、図３に示す電流制御範囲１中で半導体レーザの電流に対する光量の変化量は一定ではなく、Ｒ１で描く非線形の特性を有する。表示画像の表示階調数を得るためには、一定の画像の変化量に対し、光量が所定の変化量を有することが望ましい。光量が所定の変化量を有するための手段として、入力画像信号をＬＵＴにより変換し、画像の階調調整を行う方法がある。簡単化の為に、入力画像信号に対し、出力光量がリニアに変化するよう階調調整を行う場合について説明する。この場合は、入力画像信号に対するＬＵＴを、Ｒ１の特性を目標特性Ｔ１で逆変換したＬＵＴとすることで、入力画像信号に対する出力光量がリニアとなる。尚、出力光量がリニアに変化するだけでなく、一般的なガンマ特性を有するように作成しても良いことは言うまでもない。

【0030】

次に、図３を用いて調光動作について説明する。例えば、レーザ投射表示装置を車載表示装置として使用した場合、昼間の明るい環境下ではレーザ投射表示装置が投射できる大きな光量を用いて明るい画像（最大光量Ｌｍ）を投射すると良い。この場合、半導体レーザを駆動する電流の制御範囲は、図３で示す電流制御範囲１で良い。しかし、トンネル内等の車体周囲が暗い環境下においては、このままの光量Ｌｍの明るさで画像を投射すると、運転手に眩しい印象を与えてしまう。そこで、レーザ投射表示装置は、車体周囲の環境下に合わせた明るさの画像を投射するように、即座に切り替わる必要がある。つまり、周囲の環境に応じて、レーザ投射表示装置の表示画像の光強度を変更するという調光動作が必要となる。

【0031】

例として、通常動作時に明るい画像（最大光量がＬｍ）を表示している状態から、調光動作により、１／４の明るさの画像（最大光量がＬｍ／４）に変更する場合につき、特に図３で示した電流制御範囲について考える。尚、通常動作とは調光要求信号が入力されていない状態を意味し、後述するＡＰＣを行っている状態である。

【0032】

調光動作により、最大光量をＬｍ／４に変更する場合、電流制御範囲を前記した電流制御範囲１のままとすると、電流Ｉ１から電流Ｉｍに対応する画像信号値を用いないようにすることで、最大光量がＬｍ／４の画像を出力することができる。しかしながら、電流Ｉ１から電流Ｉｍに対応する画像信号値が使用できないため、表示画像１３の明るさは変化するものの、表示画像の階調数が低下し、表示画像の品位が低下してしまう。

【0033】

上記、表示画像の品位の低下を抑制するためには、最大光量がＬｍ／４の場合の電流制御範囲を図３の電流制御範囲１から電流制御範囲２へ変化させる必要がある。つまり、画像信号が０もしくは１の場合は順方向電流をＩｔｈ１に、画像信号が２５５の場合の最大順方向電流をＩ１とするよう、電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５を制御する。より具体的には、発光制御部２２は閾値電流調整回路２５を電流値がＩｔｈ１となるよう制御し、電流ゲイン回路２４には（Ｉ１−Ｉｔｈ１）／２５５の電流ゲインを設定する。このようにすることで、画像信号が０の場合は、Ｉｔｈ１の電流が半導体レーザに流れ、画像信号が２５５の場合は、Ｉ１の電流が半導体レーザに流れるようになり、画像信号の階調数を損なうことなく、表示画像の明るさを変更することができる。

【0034】

図３から明らかな通り、電流制御範囲１に対するＬＵＴと、電流制御範囲２に対するＬＵＴではテーブルの形状が異なるため、電流制御範囲１用のＬＵＴとは別に、電流制御範囲２用のＬＵＴが必要となる。しかしながら、半導体の高度化が進んだ現在では、複数のＬＵＴを用意することは特に問題とはならない。例えば、明るい画像（最大光量がＬｍ）を出力する場合には、電流制御範囲１と、電流制御範囲１に対応したＬＵＴを使用し、１／４の明るさの画像（最大光量がＬｍ／４）を出力する場合には、電流制御範囲２と、電流制御範囲２に対応した別のＬＵＴを使用するよう、発光制御部２２が瞬時に画質補正部２０を切り替える。尚、上記の例では最大光量がＬｍとなる電流制御範囲１と、最大光量がＬｍ／４となる電流制御範囲２について説明したが、これに限らない。例えば、図４に示すような、複数の最大光量と、ＬＵＴ、閾値電流調整回路２５に設定する閾値電流量、電流ゲイン回路２４に設定する電流ゲイン値を、図示しない記憶領域に記憶させておき、ＣＰＵ１２が送出する調光要求信号に応じて切り替えても良い。

【0035】

しかしながら、一般的に半導体レーザの光量−順方向電流特性は温度が変化することで大きく変化する。そのため、調光動作において、図４に示した予め記憶しておいた閾値電流量および電流ゲイン値を閾値電流調整回路２５および電流ゲイン回路２４に設定しても、必ずしも意図する光量になるとは限らない。また、半導体レーザの温度を測定することにより、温度に応じた変換係数を用いて予め記憶していた閾値電流量および電流ゲイン値を変換した後に設定する方法も考えられるが、実際に精度良く半導体レーザ自体の温度、特に温度特性に影響を与える半導体レーザのチップ部分の温度を測定することは難しい。

【0036】

図５に半導体レーザ近傍の温度を一定とした状態における、閾値電流−表示画像の平均電流量の関係を示す。ここで、表示画像の平均電流量とは、表示画像内の各画素の電流量の合計を総画素数で割ったものであり、以降、ＡＣＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｅｖｅｌ）と記載する。図５からわかる通り、半導体レーザ近傍の温度が一定であっても、表示画像の平均電流量によって閾値電流が変化し、半導体レーザの光量−順方向電流特性が変化する。これは、半導体レーザ近傍の温度が一定であっても、半導体レーザのチップ部分の制御しきれない電流量の増加に伴う温度変化が、半導体レーザの熱容量が小さいために半導体レーザに影響し閾値電流が変化すると考えられる。よって、換言すると、表示光量を変化させる調光動作は、調光動作を行う時の半導体レーザの光量−順方向電流特性を考慮するだけでなく、表示画像のＡＣＬの変化量も考慮する必要がある。

【0037】

そこで、本実施例では、調光動作時に、半導体レーザの光量−順方向電流特性および表示画像のＡＣＬの変化量を考慮する。これにより、調光動作による表示画像のホワイトバランス変化を低減することができる。以下、具体的な動作例を、発光制御部２２の動作を中心に説明する。

【0038】

図６は、本実施例の調光処理を示すフローチャートである。図６では調光処理開始前の表示画像の電流制御範囲を電流制御範囲１とし、最大光量がＬｍ／４である電流制御範囲２へ変更する調光要求信号が入力された場合のフローチャートを示している。

【0039】

図６において、調光要求信号受信後、発光制御部２２は、変数ｉをリセットする（Ｓｔ１００）。変数ｉは、フレーム数カウンタとして動作し、調光動作用に光強度の取得を行う回数を制御するカウンタとして動作する。変数ｉをリセットした後、タイミング調整部２１から送出される垂直同期信号に基づき、表示期間が終了したかを判断する（Ｓｔ１０１）。表示期間が終了し、帰線期間に入った後、発光制御部２２は変数ｉをインクリメントする（Ｓｔ１０２）。その後、最大光量がＬｍ／４となるように電流制御範囲２を変更するために、半導体レーザの光強度を取得する（Ｓｔ１０３）。レーザの光強度の取得は、表示画像に影響を与えることのないよう、表示期間を避け帰線期間に行われる。

【0040】

ここで、図７を用いて、上記光強度の取得について説明する。図７は、半導体レーザの光量−順方向電流特性の一例である。Ｒ１は図３中の特性であり、Ｕ１は上記調光要求信号受信時のある温度状態における特性である。まず、発光制御部２２は、レーザドライバ４の駆動信号である、図４に示した予め記憶しておいた閾値電流および電流ゲイン値を閾値電流調整回路２５および電流ゲイン回路２４に設定する（図７中Ａの電流範囲）。その後、任意の画像信号に対応する少なくともひとつの順方向電流値Ｉｔを半導体レーザに印加し、その光強度Ｌｔ´を取得する。換言すれば、半導体レーザに印加する順方向電流の大きさを複数選択することで、図７中Ａの電流範囲におけるＵ１の特性を取得することが可能となる。

【0041】

図６に戻って、帰線期間中に半導体レーザの光強度を取得した後、変数ｉを調光動作用に光強度の取得を行う回数を制御する、所定数Ｎと比較し（Ｓｔ１０４）、変数ｉが所定数Ｎと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行する。尚、Ｓｔ１０４からＳｔ１０１へ移行する際、表示画像用に調光処理開始前の表示画像の電流制御範囲である電流制御範囲１へ戻すことは言うまでもない。変数ｉが所定数Ｎと等しい場合は、電流制御範囲２の変更処理１（Ｓｔ１０５）へ移行する。電流制御範囲２の変更処理１は、Ｓｔ１０３で得た光強度に基づき、半導体レーザの閾値電流および電流ゲインを算出し、電流制御範囲２を変更する。より具体的には、図７中Ａの電流範囲で得たＵ１の半導体レーザの光量−順方向電流特性から、閾値電流Ｉｔｈ１´および光量がＬｍ／４となる電流量Ｉｍ´を算出することで、電流制御範囲２を図７中Ｂとなるように決定する。

【0042】

次に、Ｓｔ１０６において、表示画像のＡＣＬを取得する。ＡＣＬ値は、表示画像の各ピクセルレベルの合計を総ピクセル数で割ったＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）を検出し、表示画像の閾値電流および電流ゲインの設定値から算出することが可能である。この表示画像のＡＣＬを用いて、調光処理前後のＡＣＬ変化量を算出する（Ｓｔ１０７）。調光処理前後で表示画像の内容は変化しないため、表示画像のＡＣＬの計算と同様に、調光処理後のＡＣＬの値を、表示画像のＡＰＬとＳｔ１０５で算出した電流制御範囲２を用いて算出することにより、調光前後でのＡＣＬ変化量を求める。ＡＣＬ変化量を求めた後、電流制御範囲２変更処理２（Ｓｔ１０８）へ移行する。

【0043】

電流制御範囲２変更処理２では、図５に示す閾値電流−表示画像の平均電流量の関係を、図示しない記憶領域に記憶しておき、その記憶領域を参照することで、ＡＣＬの変化量に伴う閾値電流の変化分を算出する。この閾値電流の変化分を、Ｓｔ１０５で得た電流制御範囲２へ加減算することで、電流制御範囲２を更新する。例えば、図７においてＡＣＬの変化量に伴う閾値電流の変化分をΔＩとすると、電流制御範囲２は、電流範囲ＢからΔＩ分だけシフトした電流範囲Ｃとなる。次に、この決定した電流制御範囲２を表示画像用に設定する、表示光量変更処理をする（Ｓｔ１０９）。このようにすることで、明るさを変更する調光動作前後での表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置が実現できる。

【0044】

表示画像用に電流制御範囲２を設定した後、通常動作時の閾値電流決定処理を高速化するための高速化フラグをセットする（Ｓｔ１１０）。ここで、高速化について説明する。高速化とは、通常動作時のＡＰＣ処理の実行周期を短くすることである。表示光量変更処理（Ｓｔ１０９）は、ＡＣＬの変化量に応じて予め図示しない記憶領域に記憶した閾値電流−表示画像の平均電流量の関係から電流制御範囲を変更する、いわゆるフィードフォワード制御である。そのため、ＬＤの経時劣化やＬＤの個体バラつき全てに対応するのは難しく、目標の光量に必ず毎回一致するとは限らない。そこで、調光処理直後にフィードバック制御である通常動作時のＡＰＣ処理を高速化する必要がある。ＡＰＣ処理を高速化することで、目標とする光量へ素早く収束することが可能となる。また、半導体レーザのチップ部分の温度変化も、調光処理直後から時定数を有して変化する。この温度変化による光出力特性の変化にも、ＡＰＣ処理を高速化することで対応することが可能となる。尚、通常動作時の閾値電流決定処理については後述する。

【0045】

高速化フラグをセットした後、発光制御部２２は、変数ｊをリセットする（Ｓｔ１１１）。変数ｊも、変数ｉと同様フレーム数カウンタとして動作し、上記高速化フラグが有効な期間を制御するカウンタとして動作する。変数ｊをリセットした後、タイミング調整部２１から送出される垂直同期信号に基づき、表示期間が終了したかを判断する（Ｓｔ１０１）。表示期間が終了し、帰線期間に入った後、発光制御部２２は変数ｊをインクリメントする（Ｓｔ１１２）。その後、高速化フラグが有効な期間を決定する、所定数Ｍと比較し（Ｓｔ１１３）、変数ｊが所定数Ｍと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｊが所定数Ｍと等しい場合は、高速化フラグをリセット（Ｓｔ１１４）した後、調光処理を終了する。

【0046】

次に通常動作時のＡＰＣについて説明する。前述したとおり、半導体レーザは温度が変化することにより光量−順方向電流特性が変化するため、半導体レーザの発光強度を時間的に一定とするために、図２に示すように、レーザ発光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介してモニタし、得られた発光強度を基に電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５へフィードバックする、ＡＰＣを行う必要がある。特に、ＡＰＣは、閾値電流決定処理と電流ゲイン決定処理に分かれる。電流ゲイン決定処理の一例として、表示画像の最大光量がＬｍ／４の場合について説明する。発光制御部２２から最大画像信号を電流ゲイン回路２４に画像信号として送出し、その光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得することで、取得した光強度と電流制御範囲２で目標とする光量Ｌｍ／４とを比較し、最大画像信号入力時の出力光量がＬｍ／４となるよう電流ゲイン回路２４に設定するゲインをフィードバック制御する。

【0047】

また、閾値電流決定処理では、閾値電流調整回路２５に与える設定値を決定するため、閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号を電流ゲイン回路２４に画像信号として送出し、その光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得することで、閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号入力時の出力光量となるよう、閾値電流調整回路２５に設定する電流値をフィードバック制御する。

【0048】

このようにすることで、電流制御範囲は時間的に変化するものの、入力画像信号に対する出力光量の値が一定となり、半導体レーザの温度による特性の変化をユーザに認識させないようにすることができる。ここで、上記出力光量Ｌｍ／４および閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号入力時の出力光量は、図示しない記憶領域に保持しておく。また、ＲＧＢ各色に対応した上記光量の値を保持することで、ホワイトバランスを一定とすることができる。尚、説明の簡単化のために、光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得する光強度を最大画像信号および閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号としたが、この限りではなく、或る所定の画像信号における光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得しても良いことは言うまでもない。

【0049】

上記の通常動作時のＡＰＣは、調光処理直後とそれ以外で閾値電流決定処理の実行周期を変更することが望ましい。図６で示した調光処理では、表示画像のＡＣＬ変化量に応じて閾値電流値を変化させたが、これは予め記憶領域に記憶させた閾値電流−表示画像の平均電流量の関係を用いるフィードフォワード制御である。そのため、フィードバック制御である閾値電流決定処理の実行周期を、調光処理直後に早めることで、フィードフォワード制御による理想特性からのずれを早急に是正することが可能となる。また、調光処理直後以外では、閾値電流決定処理の実行周期を遅くすることが望ましい。閾値電流決定処理の実行周期を遅くすることで、光強度の取得サンプル数が増えるため、より正確なフィードバック制御が可能になると共に、頻繁に表示画像の電流制御範囲が変化することによるユーザへの違和感を与えなくすることが可能となる。

【0050】

上記の通常動作時のＡＰＣを図８のフローチャートを用いて説明する。図８において、発光制御部２２は、電源投入後、変数ｋをリセットする（Ｓｔ２００）。変数ｋは、フレーム数カウンタとして動作し、ＡＰＣの実行周期を制御するカウンタとして動作する。変数ｋをリセットした後、タイミング調整部２１から送出される垂直同期信号に基づき、表示期間が終了したかを判断する（Ｓｔ１０１）。表示期間が終了し、帰線期間に入った後、発光制御部２２は変数ｋをインクリメントする（Ｓｔ２０１）。その後、上述した閾値電流決定処理と電流ゲイン決定処理用に、半導体レーザの光強度を取得する（Ｓｔ２０２）。レーザの光強度の取得は、表示画像に影響を与えることのないよう、表示期間を避け帰線期間に行われる。光強度の取得後、高速化フラグがリセット状態か否かを判断する（Ｓｔ２０３）。高速化フラグがリセット状態である場合は、Ｓｔ２０４からＳｔ２０７に係る調光処理直後ではないＡＰＣに移行し、高速化フラグがセット状態である場合は、Ｓｔ２０８からＳｔ２０７に係る調光処理直後のＡＰＣに移行する。調光処理直後でない場合、変数ｋを、ＡＰＣの実行周期を制御する所定数Ｐと比較し（Ｓｔ２０４）、変数ｋが所定数Ｐと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｋが所定数Ｐと等しい場合は閾値電流決定処理へ移行する（Ｓｔ２０５）。閾値電流決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＰ個の取得した光強度を用いて閾値電流調整回路２５に設定する電流値をフィードバック制御する。その後、電流ゲイン決定処理へ移行する（Ｓｔ２０６）。電流ゲイン決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＰ個の取得した光強度を用いて電流ゲイン回路２４に設定する電流ゲイン値をフィードバック制御する。その後、変数ｋをリセットした後（ｓｔ２０７）、先のＳｔ１０１へ戻って以上の処理フローを繰返す。

【0051】

このように、高速化フラグがリセット状態においては、閾値電流決定処理の実行周期を遅くすることで、光強度の取得サンプル数が増えるため、より正確なフィードバック制御が可能になると共に、頻繁に表示画像の電流制御範囲が変化することによるユーザへの違和感を与えなくすることが可能となる。

【0052】

次に、高速化フラグがセット状態の場合に移行する、Ｓｔ２０８からＳｔ２０７に係る調光処理直後のＡＰＣについて説明する。調光処理直後の場合、変数ｋを、ＡＰＣの実行周期を制御する所定数Ｑおよび自然数ｎとの積と比較し（Ｓｔ２０８）、変数ｋがｎＱと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｋがｎＱと等しい場合は閾値電流決定処理へ移行する（Ｓｔ２０５）。ここで、ｎは０，１，２・・・の自然数とし、所定数Ｑは所定数Ｐより小さい値（Ｑ＜Ｐ）である。閾値電流決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＱ個の取得した光強度を用いて閾値電流調整回路２５に設定する電流値をフィードバック制御する。その後、変数ｋを、ＡＰＣの実行周期を制御する所定数Ｐと比較し（Ｓｔ２０４）、変数ｋが所定数Ｐと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｋが所定数Ｐと等しい場合は電流ゲイン決定処理へ移行する（Ｓｔ２０６）。電流ゲイン決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＰ個の取得した光強度を用いて電流ゲイン回路２４に設定する電流ゲイン値をフィードバック制御する。その後、変数ｋをリセットした後（ｓｔ２０７）、先のＳｔ１０１へ戻って以上の処理フローを繰返す。

【0053】

例えば、高速化フラグがセットされている状態において、Ｐ＝９，Ｑ＝２とすると、ｋ＝０，２，４，６，８で閾値電流決定処理が実行される。このように、高速化フラグがセットされることによって、高速化フラグがリセット状態の場合は１０フレーム毎に１回閾値電流決定処理が行われるのに対し、調光処理直後は２フレーム毎に１回、閾値電流決定処理が行われる。そのため、フィードバック制御である閾値電流決定処理の実行周期が、調光処理直後に短くなり、フィードフォワード制御による理想特性からのずれを早急に是正することが可能となる。これは、図２上で言い換えると、発光制御部２２から閾値電流調整回路２５に対して設定される閾値電流値の設定周期が短いことを意味する。

【0054】

よって、本実施例によれば、調光処理直後の閾値電流決定処理の更新を高速化し、調光動作による表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。

【0055】

尚、本実施例においては、調光処理直後の閾値電流決定処理のみの実行周期を早めたが、同様に電流ゲイン決定処理の実行周期を早めても良いことはいうまでもない。この場合は、Ｓｔ２０８からＳｔ２０７に係る調光処理直後のＡＰＣにおいて、Ｓｔ２０４とＳｔ２０６の実行順序を入れ替えることで容易に実施可能である。また、調光処理直後の光強度の取得回数、特にひとつの帰線期間中に取得する光強度の取得個数を増やすことにより、光強度の取得サンプル数が増えるため、より正確なフィードバック制御が可能になるため、高速化フラグのセット／リセット状態によって、ひとつの帰線期間中に取得する光強度の取得個数を変化させることが望ましい。

【実施例2】

【0056】

上記の実施例１では、調光処理の開始として、ＣＰＵ１２が、照度センサ１１からの信号もしくは外部からの制御信号を受け、画像処理部２が生成する表示画像１３の明るさを制御するための調光要求信号を生成し、画像処理部２に供給する構成について説明した。

【0057】

この制御方法以外にも、レーザ投射表示装置１の内部もしくは外部に、外界を撮影する撮像素子を設け、該撮像素子が撮像した画像に応じて、ＣＰＵ１２が調光要求信号を生成しても良い。この場合、撮像素子を用いることで、照度センサ１１を用いる場合に比べ、段階的に表示画像１３の明るさを制御することが可能となる。例えば、本レーザ投射表示装置を車に搭載した場合について説明する。車体周囲が明るい環境下の道路から、トンネル内等の車体周囲が暗い環境下に移動し、表示画像の最大明るさをＬｍからＬｍ／８とする場合、照度センサでは車体周囲の明るさしか検出出来ないため、最大明るさをＬｍからＬｍ／８へ急峻に落とさなければならない。しかしながら、撮像装置を用いる場合、撮像画像によりトンネル内等の車体周囲が暗い環境になることを、暗い環境下となる数秒前に検知することが可能となるため、Ｌｍ、Ｌｍ／２、Ｌｍ／４、Ｌｍ／８といったように、段階的に表示画像１３の明るさを制御することが可能となる。このようにすることで、ＡＣＬの変化量を小さくすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。

【0058】

以下、この撮像素子を含み、ＣＰＵ１２が調光要求信号を撮像画像から生成する構成を、本実施例として図９を参照しながら説明する。尚、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0059】

図９は、本実施例のＣＰＵ１２の処理を示すフローチャートである。図９のフローチャートでは、撮像処理の開始から調光要求信号の送出に至るまでのフローチャートを示している。尚、本フローチャートの開始は、例えばＣＰＵ１２内のタイマカウンタ等により制御され、任意の間隔でＣＰＵ１２により開始されるものとする。

【0060】

図９において、ＣＰＵ１２は、撮像処理を開始するよう撮像素子に制御信号を送出する（Ｓｔ３００）。撮像処理とは、撮像素子による外界の撮像を意味し、撮像素子は、ＣＰＵ１２からの制御信号により撮像を開始し、撮像画像をＣＰＵ１２に送出する。ＣＰＵ１２は撮像素子からの撮像画像を受け取り、撮像画像の画像解析を行う（Ｓｔ３０１）。ここで画像解析とは、任意の時刻後に、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断し、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなる場合は１を、それ以外は０を解析結果として出力する。例えば、車両において、トンネル等の車体周囲が暗い環境下に移動する場合、撮像画像からトンネルを検知することで周囲環境が現時刻に比べ、任意の時間後に暗くなると判断することが可能となる。また、図示しない車体のスピードやＧＰＳ信号等を用いて、上記任意の時刻を正確に判断することも可能である。次に、上記解析結果に応じて、調光処理を実施するかの判断を行う（Ｓｔ３０２）。解析結果が１の場合は、画像解析３０１で得た任意の時刻ｔ１と、目標の明るさへのステップ数Ｓｔ、調光処理を実施するのに必要な時間ｔ２の関係から、段階的なステップ数であるＳｔ×ｔ２／ｔ１を算出し、段階的に表示画像１３の明るさを変化するよう調光要求信号を送出し（Ｓｔ３０３）、解析結果が０の場合は、調光要求信号を送出しない。例えば、ｔ１＝３秒、Ｓｔ＝３ステップ、ｔ２＝１秒とすると、段階的なステップ数は１となり、目標の明るさに対して１ステップ明るさを明るく／暗くするよう調光要求信号を送出する。このように撮像素子を用いることで、明るい／暗い環境下となる数秒前に検知することが可能となるため、段階的に表示画像１３の明るさを制御することが可能となる。このようにすることで、ＡＣＬの変化量を小さくすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。

【0061】

尚、本実施例では、撮像画像により任意の時刻後に、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断したが、それ以外でも構わない。例えば、ＧＰＳを利用したカーナビゲーションシステムと連携することで、任意の時刻後に周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断し、段階的に表示画像１３の明るさを変化するよう調光要求信号を送出してもよいことは言うまでもない。

【0062】

上記のとおり、本実施例によれば、任意の時刻後に、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断することで、段階的に表示画像１３の明るさを変化するよう調光要求信号を送出することが可能となる。このようにすることで、ＡＣＬの変化量を小さくすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。

【実施例3】

【0063】

上記の実施例１および２では、いずれも調光時に複数色の色を同時に変化させる構成について説明した。この制御方法以外にも、ユーザにホワイトバランスが変化した画像を視認させないために、調光処理後にＲＧＢのいずれかひとつの色を表示するよう制御してもよい。このようにすることで、ＡＣＬの急峻な変化による半導体レーザの光量‐順方向電流特性の変化がユーザに視認されないようにすることが可能である。

【0064】

以下、この調光処理直後にいずれかひとつの色を表示する構成を、本実施例として図１０を参照しながら説明する。尚、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0065】

図１０は、本実施例の発光制御部２２の処理を示すフローチャートである。図１０のフローチャートでは、発光制御部２２に調光要求信号が入力された場合のフローチャートを示している。

【0066】

図１０において、発光制御部２２は、調光要求信号受信後、実施例１と同様、図６と同様のＳｔ１００からＳｔ１０８に係る処理を実行する。その後、発光色の決定をする（Ｓｔ４００）。ここで、発光色の決定とは、いずれかひとつの色を選択することであり、その選択された色の情報を発光制御部２２は、画質補正部２０に送出する。画質補正部２０は、発光制御部２２より受信した選択された色情報に基づき、入力画像を選択された色のみで表示するよう変換する。その後、決定されたいずれかひとつの色を表示するため、その選択された色に対してはＳｔ１０８にて求めた値を、それ以外の色に対しては発光しない値を、それぞれ電流ゲイン回路２４および閾値電流調整回路２５に与える（Ｓｔ４０１）。単色発光後、発光制御部２２はトリガが入るかを判断する（Ｓｔ４０２）。トリガが入った場合は、複数色発光に戻すよう画質補正部２０に複数色を選択したという情報送出し、複数色に対して電流ゲイン回路２４および閾値電流調整回路２５に設定値を与える。

【0067】

ここで、トリガとはＣＰＵ１２内部のタイマカウンタや、通常動作時におけるＡＰＣを行った結果に応じて受信されるものである。特に、通常動作時におけるＡＰＣを行った結果、半導体レーザの発光強度を時間的に一定であると判断した後に、トリガを生成することが望ましい。このようにすることで、複数色発光に遷移した際、ホワイトバランスの良い画像をユーザに提供することが可能となる。

【0068】

このようにすることで、ＡＣＬの急峻な変化による半導体レーザの光量‐順方向電流特性の変化がユーザに視認されないようにすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。

【0069】

なお、上記した実施例の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと同等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0070】

１…レーザ投射表示装置、２…画像処理部、３…フレームメモリ、４…レーザドライバ、５…レーザ光源、６…反射ミラー、７…ＭＥＭＳ走査ミラー、８…ＭＥＭＳドライバ、９…増幅器、１０…光センサ、１１…照度センサ、１２…ＣＰＵ、１３…表示画像、２０…画質補正部、２１…タイミング調整部、２２…発光制御部、２３…ラインメモリ、２４…電流ゲイン回路、２５…閾値電流調整回路、２６…実際に流れる電流値、２７…ＬＵＴ選択信号、２８…補正後画像信号、Ｒ１…半導体レーザの光量−順方向電流特性、Ｔ１…目標特性。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】