特許 6649148 レーザ投射表示装置

(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】6649148

(24)【登録日】2020年1月20日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】レーザ投射表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/02 20060101AFI20200210BHJP

   G09G 3/00 20060101ALI20200210BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20200210BHJP

   H05B 47/00 20200101ALI20200210BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/02 A

   G09G3/02 Q

   G09G3/00 K

   G02B26/10 104Z

   H05B37/02 Z

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-61978(P2016-61978)

(22)【出願日】2016年3月25日

(65)【公開番号】特開2017-173716(P2017-173716A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2019年1月10日

(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

【審査官】 斎藤 厚志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０２２０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３２２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８６０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６１０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３０２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７９９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０８７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００７０２０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／０２

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０９Ｇ ３／００

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(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において、
前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記画像信号の同期信号に従って走査して画像を投射する走査部と、
前記画像信号に応じて前記レーザ光源を駆動する電流を設定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、
前記レーザ光源駆動部に基準画像信号と電流設定信号を供給して発光させ、前記光センサで検出した光量が目標値となるよう前記レーザ光源駆動部を設定する発光制御部と、を備え、
前記発光制御部は、
前記画像信号の１フレーム内の前記画像信号を投射しない帰線期間において、前記レーザ光源駆動部に対し、所定の電流差を有して複数回の発光を行うように前記電流設定信号を供給し、
前記複数回の発光を行って前記光センサにて検出した複数の光量を前記目標値と比較し、該目標値との差分値が最小となる電流設定を決定し、
該決定した電流設定を次のフレームの画像表示に適用して前記レーザ光源駆動部を設定することを特徴と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、
前記レーザ光源駆動部は、前記レーザ光源に流すオフセット電流を決定するオフセット電流設定部、および前記画像信号に比例した電流を決定する電流ゲイン設定部を有し、
前記所定の電流差は、前記オフセット電流設定部もしくは前記電流ゲイン設定部で設定可能ないずれかの最小電流差の２倍以下の電流差とすることを特徴と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、
前記発光制御部は、前記複数回の発光を行なわせるために、前記電流設定信号の代わりに前記基準画像信号を前記所定の電流差に相当する信号分だけ変えて供給することを特徴とするレーザ投射表示装置。

【請求項4】

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において、
前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記画像信号の同期信号に従って走査して画像を投射する走査部と、
前記画像信号に応じて前記レーザ光源を駆動する電流を設定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、
前記レーザ光源駆動部に基準画像信号と電流設定信号を供給して発光させ、前記光センサで検出した光量が目標値となるよう前記レーザ光源駆動部を設定する発光制御部と、を備え、
前記発光制御部は、
前記基準画像信号として信号レベルの異なる複数の基準画像信号と、該複数の基準画像信号に対応する複数の光量の目標値を設定し、
前記画像信号の１フレーム内の前記画像信号を投射しない帰線期間において、前記レーザ光源駆動部に対し、所定の電流差を有して複数回の発光を行うように前記電流設定信号を供給し、
前記複数回の発光を行って前記光センサにて検出した前記複数の基準画像信号の光量を対応する前記複数の目標値と比較し、それぞれの目標値との差分値の和が最小となる電流設定を決定し、
該決定した電流設定を次のフレームの画像表示に適用して前記レーザ光源駆動部を設定することを特徴とするレーザ投射表示装置。

【請求項5】

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において、
前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記画像信号の同期信号に従って走査して画像を投射する走査部と、
前記画像信号に応じて前記レーザ光源を駆動する電流を設定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、
表示する画像の明るさを決定する情報に応じて、前記表示する画像の明るさを複数の調光モードと該調光モード内を複数の明るさで区切る調光ステップに分割して割り当てる調光設定入力部と、
前記分割された調光モードのそれぞれについて、前記画像信号の階調レベルをインデックスとして調光量を記憶する複数の調光ルックアップテーブルを有する第１の調光処理部と、
前記分割された調光モードのそれぞれについて、前記画像信号の階調レベルをインデックスとして前記調光ルックアップテーブルのインデックスを得る、更新可能な複数の更新ルックアップテーブルを有する第２の調光処理部と、
前記調光ステップに対応するゲインを保持するゲインルックアップテーブルと、前記画像信号に前記ゲインを乗じて前記更新ルックアップテーブルのインデックスを得る乗算器とを有する第３の調光処理部と、
前記レーザ光源駆動部に、電流設定信号および前記第１の調光処理部の調光ルックアップテーブルに記憶されている調光量の画像信号を供給して発光させ、前記光センサで検出される光量を比較することで前記更新ルックアップテーブルの値を更新する発光制御部と、を備え、
前記発光制御部は、前記レーザ光源駆動部に対し、隣接する異なる調光モードの境界にある前記調光ステップの調光値を用いて、前記異なる調光モードで発光するよう前記電流設定信号および前記画像信号を供給し、前記光センサが検出した前記異なる調光モードでのレーザ光の光量が一致するように前記更新ルックアップテーブルの値を更新することを特徴とするレーザ投射表示装置。

【請求項6】

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において、
前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光源が発生したレーザ光を前記画像信号の同期信号に従って走査して画像を投射する走査部と、
前記画像信号に応じて前記レーザ光源を駆動する電流を設定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、
前記画像信号を投射しない帰線期間において、前記レーザ光源駆動部に基準画像信号と電流設定信号を供給して発光させ、前記光センサで検出した光量が目標値となるよう前記レーザ光源駆動部を設定する発光制御部と、
表示する画像の明るさを決定する情報に応じて、前記表示する画像の明るさを複数の調光モードと該調光モード内を複数の明るさで区切る調光ステップに分割して割り当てる調光設定入力部と、
前記発光制御部において、予め前記複数の調光モードのうちどの調光モードを対象として前記発光と光量検出を行うかを決定する光量検出調光モード決定部と、を備え、
前記光量検出調光モード決定部は、前記画像信号の複数のフレームに渡り、前記発光と光量検出の対象となる調光モードを順次変更し、
前記発光制御部は、前記レーザ光源駆動部に対し、前記光量検出調光モード決定部により変更された調光モードに対応する基準画像信号と電流設定信号を順次供給することを特徴とするレーザ投射表示装置。

【請求項7】

請求項６に記載のレーザ投射表示装置であって、
前記光量検出調光モード決定部は、前記調光設定入力部により割り当てられる前記調光モードおよび前記調光ステップの遷移方向および／または変化速度に応じて、前記画像信号の複数のフレームに渡り、前記発光と光量検出の対象となる調光モードの割合を変化させることを特徴とするレーザ投射表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ等からの出射光を２次元走査ミラーで走査して画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（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等の２次元走査ミラーと半導体レーザ光源を用いたレーザ投射表示装置が普及している。その際、表示する映像の明るさ（輝度）を安定させるため、以下のような技術が提案されている。

【0003】

例えば特許文献１には、２軸のＭＥＭＳ共振ミラーを用いてレーザ光をラスタースキャンする際、水平方向のラスタースキャン速度の変化に対応してレーザ光の発光強度を調整する構成が開示されている。また、特許文献２には、記憶部に記憶した基準入力電流値で光源から出射させたレーザ光の光量を画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が記憶部に記憶した基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいてγテーブルを変更する構成が開示されている。

【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２０１２−１５５０２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光源となる半導体レーザでは、経時劣化によるレーザ光の強度低下や、周囲環境の温度変化によるレーザ光量の変動などが存在するため、半導体レーザに流れる電流を最適に調整してレーザ光量を目標値となるよう制御する必要がある。また、一般の表示装置では、使用環境の明るさに応じて表示画像の明るさを制御する調光処理が行われる。

【0006】

特許文献１に記載の技術は、投射面上でのレーザ光のスキャン速度が変化することに対処する技術であり、レーザ光量の変動とは関係しない。一方、特許文献２に記載の技術は、レーザ光量の変動を抑えるため、レーザ光の光量が基準光量値（目標値）±所定値（許容値）の範囲内に入るような電流値を探索して光源に供給する電流を補正するものである。しかしながら、特許文献２に記載される電流値探索法では、探索方向が異なると複数の解が存在する場合があり、また、当然ながら目標値に対し最大所定値（許容値）の幅だけ誤差が生じることは避けられない。その結果、半導体レーザから得られる光量が目標値からずれて、ユーザに表示画面の輝度の変化や色度の変化が視認されることになる。

【0007】

さらには、調光処理に伴い表示画像の明るさ（調光モード）を変更する際に、レーザ光の光量の変動に伴い、異なる調光モードの境界において輝度のずれを生じ、ユーザに表示画面の輝度の変化や色度の変化が視認されてしまうという問題があった。この調光処理における課題は、いずれの特許文献でも考慮されていない。

【0008】

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、レーザ投射表示装置において、通常時および調光処理時の半導体レーザに対する電流設定をより高精度に最適化し、光量制御を安定化させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のレーザ投射表示装置は、複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源が発生したレーザ光を画像信号の同期信号に従って走査して画像を投射する走査部と、画像信号に応じてレーザ光源を駆動する電流を設定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、レーザ光源駆動部に基準画像信号と電流設定信号を供給して発光させ、光センサで検出した光量が目標値となるようレーザ光源駆動部を設定する発光制御部と、を備える。発光制御部は、画像信号の１フレーム内の画像信号を投射しない帰線期間において、レーザ光源駆動部に対し、所定の電流差を有して複数回の発光を行うように電流設定信号を供給する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、通常時および調光処理時の光量制御が安定し、ユーザに輝度の変化や色度の変化を視認させにくいレーザ投射表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１に係るレーザ投射表示装置の全体構成を示すブロック図。

【図2】図１の信号処理部を示すブロック図。

【図3】従来の電流調整方法を説明する図。

【図4A】実施例１に係る電流設定方法を説明する図。

【図4B】各発光時の電流設定の例を説明する図。

【図5】電流設定処理のタイミングチャートを示す図。

【図6】電流設定処理のフローチャートを示す図。

【図7】実施例２に係る電流設定方法を説明する図。

【図8】各発光時の電流設定の例を説明する図。

【図9】実施例３に係る信号処理部の構成を示すブロック図。

【図10】図９の画像補正部と発光制御部の内部構成を示す図。

【図11】遷移強度決定処理のタイミングチャートを示す図。

【図12】遷移強度決定処理のフローチャートを示す図。

【図13】実施例４に係る先読み対象調光モードの例を示す図。

【図14】先読み対象調光モードに対する電流設定処理のフローチャートを示す図。

【図15】更新ＬＵＴの例を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下の説明は、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。

【実施例1】

【0013】

図１は、実施例１に係るレーザ投射表示装置の全体構成を示すブロック図である。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（レーザ光源駆動部）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、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１を有し、投射面に表示画像１２を表示する。各部の構成と動作を説明する。

【0014】

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同期信号（Ｈ同期信号）及び垂直同期信号（Ｖ同期信号）を生成し、ＭＥＭＳドライバ８へ供給する。ここで水平同期信号及び垂直同期信号は、画像信号を投射する表示期間と画像信号を投射しない帰線期間からなり、それぞれ水平表示期間、水平帰線期間、垂直表示期間、垂直帰線期間を有する。以降、水平表示期間と垂直表示期間をまとめて表示期間、水平帰線期間と垂直帰線期間をまとめて帰線期間と呼ぶ。ここで、垂直表示期間と垂直帰線期間からなる１枚の画像に対応する期間を１フレームとする。また、画像処理部２はＣＰＵ１１より取得した情報に応じてレーザドライバ４（以下、レーザ光源駆動部とも呼ぶ）を制御するとともに、各種補正を加えた画像信号をレーザドライバ４へ送出する。

【0015】

ここで、画像処理部２で行う各種補正とは、ＭＥＭＳ走査ミラー７の走査に起因する画像歪み補正、ＬＯＯＫ ＵＰ ＴＡＢＬＥ（以下、ＬＵＴと記載）による画像の明るさの変更（以下、調光と記載）や階調調整などを含む。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が異なること、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。また、ＬＵＴによる画像の調光や階調調整について、その詳細は後述する。

【0016】

レーザドライバ４は、画像処理部２から出力される各種補正を加えた画像信号を受け、それに応じてレーザ光源５の駆動電流を変調する。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。

【0017】

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（ダイクロイックミラー）で構成される。詳しくは、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を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を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を透過するダイクロイックミラー６ｃとを有する。これにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のレーザ光を１つのレーザ光に合成して、ＭＥＭＳ走査ミラー７に供給する。

【0018】

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た正弦波信号を生成し、また、垂直同期信号に同期したノコギリ波信号を生成して、ＭＥＭＳ走査ミラー７を駆動する。

【0019】

ＭＥＭＳ走査ミラー７は、ＭＥＭＳドライバ８からの正弦波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からのノコギリ波駆動信号を受けて垂直方向に一方向の等速運動を行う。これにより、図１の表示画像１２に示すような軌跡でレーザ光は走査され、その走査動作がレーザドライバ４によるレーザ光の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。

【0020】

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により合成されたＲＧＢのレーザ光の漏れ光を検出する。即ち、光センサ１０を半導体レーザ５ｃに対しダイクロイックミラー６ｃを挟んで対向側に配置する。ダイクロイックミラー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を持つが、その透過率もしくは反射率は１００％ではなく、各半導体レーザからのレーザ光の数％が光センサ１０に入射されることになる。

【0021】

ＣＰＵ１１は、レーザ投射表示装置１全体の制御を行うとともに、外部からの制御信号、例えば表示画像１２の明るさを決定する情報Ｎｄｉｍ（Number Dimming）を受ける調光設定入力部としての役割を有する。調光設定入力部では、明るさを決定する情報Ｎｄｉｍに基づき、表示画像の明るさを調光モードと調光ステップに分割して明るさの制御を行うが、その詳細は後述する。

【0022】

図２は、図１の信号処理部を示すブロック図であり、画像処理部２およびレーザドライバ４の内部構成を詳細に示した図である。
まず、画像処理部２の動作について説明する。外部から入力される画像信号は、画像補正部２０に入力される。画像補正部２０は、入力された画像信号に対し、ＭＥＭＳ走査ミラー７の走査に起因する画像歪み補正、およびＬＵＴによる画像の調光や階調調整などを行う。補正後の画像信号２８はタイミング調整部２１へ送出される。

【0023】

タイミング調整部２１は、画像補正部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（Ｈ）と垂直同期信号（Ｖ）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２８は、一旦フレームメモリ３に格納される。フレームメモリ３に書き込まれた画像信号２８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。その結果、フレームメモリ３から読み出される画像信号は、書き込まれる画像信号に対して、１フレーム分遅延する。

【0024】

読み出された画像信号２８はラインメモリ２３に入力される。ラインメモリ２３は１水平期間分の画像信号を取り込み、次の水平期間で順次読み出して、画像信号２８’としてレーザドライバ４へ供給する。ここでラインメモリ２３を中継する理由は、フレームメモリ３から画像信号２８を読み出すクロック周波数と、レーザドライバ４へ画像信号２８’を伝送するクロック周波数が異なる場合に、その差をラインメモリ２３への書き込みと読み出し周波数で調整するためである。

【0025】

発光制御部２２は、光センサ１０で取得した光量を増幅器９により増幅した信号に基づき、出射するレーザ光の強度が所定の値となるようレーザドライバ４を制御する。すなわち発光制御部２２は、レーザドライバ４に対するオフセット電流設定信号２９、電流ゲイン設定信号３０などの電流設定信号を最適に調整し、また調整用に用いる基準画像信号３１を送出する。これにより、経時劣化によるレーザ光の強度不足や、周囲環境の温度変化によるレーザ光量の変動などに対応し、半導体レーザに流れる電流を最適に調整してレーザ光量を目標値に追従させ、投射画像を一定のホワイトバランスに保持することができる。

【0026】

次に、レーザドライバ４（レーザ光源駆動部）の動作について説明する。レーザドライバ４は、ラインメモリ２３から入力される画像信号２８’もしくは発光制御部２２から入力される基準画像信号３１を、半導体レーザ５に供給する電流値に変換する電流設定部の役割を有する。この電流設定のため、電流ゲイン回路２４とオフセット電流回路２５を有する。

【0027】

電流ゲイン回路２４は、画像信号２８’もしくは基準画像信号３１に対して、これらの画像信号値Ｓに電流ゲインβを乗算することで、半導体レーザ５に流れる信号電流値β×Ｓを決定する。その際の電流ゲインβは、発光制御部２２から電流ゲイン設定信号３０にて与えられる。電流ゲインβを増減することで、画像信号２８’，３１に比例する信号電流値成分を増減させる。

【0028】

一方オフセット電流回路２５は、半導体レーザ５に流れる電流値の下限値（オフセット成分）を決定する。その際のオフセット電流値αは、発光制御部２２からオフセット電流設定信号２９にて与えられる。オフセット電流値αは画像信号２８’，３１に依存しない固定値である。

【0029】

レーザドライバ４は、電流ゲイン回路２４で決定された信号電流値β×Ｓと、オフセット電流回路２５で決定されたオフセット電流値αとを加算し、合計の電流値２６を半導体レーザ５に供給する。

【0030】

次に、発光制御部２２による電流調整方法について詳細に説明する。表示画像１２を安定に表示するためには、画像信号と半導体レーザの出射強度とが、常に一対一に対応していなければならない。そのため、基準の画像信号を入力したとき、半導体レーザから出射される光量が予め定めた目標値となるよう電流設定を調整する。具体的には、発光制御部２２は、基準画像信号３１とともに電流設定信号２９，３０をパラメータとしてレーザドライバ４に送出することで、様々な電流量で半導体レーザ５を発光させ、そのときの光量を光センサ１０および増幅器９を介して取得する。そして、取得した各光量を目標値と比較し、目標値の光量が得られるような電流設定信号２９，３０を決定する。その際の最適条件の探索法について、従来方法と本実施例の方法を比較して説明する。

【0031】

図３は、従来の電流調整方法を説明する図で、半導体レーザの光量−順方向電流特性を用いて説明する。図中の直線は一般的な半導体レーザの特性を示し、直線上のＡ〜Ｅ点は、所定の電流差Ｉｓだけ異なる電流における半導体レーザの光量をプロットしたものである。

【0032】

従来の探索法では、得られる光量が目標値の許容範囲に入るか否かで判定する。この探索のためには、同一フレーム内の帰線期間に少なくとも１回だけ探索用に発光して光量を取得すれば良い。この場合、発光制御部２２は、図示しない記憶領域に基準画像信号に対応する光量の目標値Ｐ０および許容範囲である上限値と下限値を保存しておき、基準画像信号にて発光したときの光量が上限値と下限値の間に入るまで電流Ｉを電流差Ｉｓだけ変化させる。この電流差Ｉｓは小さいほど調整の精度が向上することが期待されるが、反面、調整時間（調整発光回数）が増加してしまう。よって、調整の精度と調整時間のバランスを考慮して定められる。

【0033】

例えば、図３のＥ点から探索を始めた場合、Ｅ点では光量が上限値よりも大きいため、電流Ｉを電流差Ｉｓだけ減らすことで、光量はＤ点となる。しかし、Ｄ点でも僅かに上限値よりも大きいため、再び電流を電流差Ｉｓだけ減らすことで、光量はＣ点となり、上限値と下限値の間に入る。その結果、探索型の調整は、Ｃ点で終了となる。

【0034】

しかしながら、探索方向を変えた場合には、終了点はＣ点とならないことがある。例えば、Ａ点から探索を始めた場合、Ａ点では光量が下限値よりも小さいため、電流Ｉを電流差Ｉｓだけ増やすことで、光量はＢ点となる。ここで、Ｂ点は上限値と下限値の間に入るため、探索型の調整は、Ｂ点で終了となる。

【0035】

このように、従来の調整方法では、基準画像信号に対応する光量を上限値と下限値の間に入れることは可能ではあるが、複数の終了点（Ｃ点とＢ点）が存在することがある。この例では目標値Ｐ０に最も近いのはＣ点であるが、探索方向によってはＣ点に収束せず、電流設定が最適化されたとは言い難い。その結果、半導体レーザから得られる光量が目標値からずれて、表示画面の輝度のずれやホワイトバランスのずれが視認されることになる。

【0036】

これを回避するために、許容範囲である上限値と下限値の差を小さく設定すればよいが、小さくし過ぎると光センサ１０や増幅器９のノイズ成分の影響を受けて制御が安定しなくなる。また、電流Ｉを所定の電流差Ｉｓだけずらしながら探索するので、上限値と下限値の間に解が存在しなくなる場合がある、といった問題がある。

【0037】

上記のように、従来の探索法では基準画像信号に対応する電流量を必ずしも最適に調整できない。そこで本実施例では、各フレーム内の帰線期間において、基準画像信号に対して電流を変えて複数回の調整用発光を行い、この中で目標値Ｐ０に最も近い光量が得られる電流を求めて、これで次のフレームの電流設定を行うようにした。

【0038】

以下、本実施例における電流設定処理を図４〜図６を用いて説明をする。以下の例では、画像信号の１フレームに対応する帰線期間に、電流を変えて３回の調整用発光を行うものとする。

【0039】

図４Ａは、実施例１に係る電流設定方法を説明する図で、半導体レーザの光量−順方向電流特性を用いて説明する。図３と同様、直線上のＡ〜Ｅ点は、所定の電流差Ｉｓだけ異なる電流における半導体レーザの光量をプロットしたものである。

【0040】

本実施例では、各フレーム内の帰線期間に隣り合う３点の発光を行う。すなわち、フレーム１の帰線期間にはＡＢＣ点の組、フレーム２の帰線期間にはＢＣＤ点の組、フレーム３の帰線期間にはＣＤＥ点の組といった発光を行う。そして、各フレームにおいて得られた３つの光量を目標値Ｐ０と比較し、目標値Ｐ０に最も近い電流を求めて、これで次のフレームの電流設定を置き換える。例えば、フレーム１のＡＢＣ点での発光の結果、Ｃ点が最も目標値Ｐ０に近い場合はＣ点に電流設定する。

【0041】

次のフレームでは、現在の電流設定を含めた３点で発光を行う。例えばフレーム２では、現在の設定されているＣ点を含むＢＣＤ点で発光させる、という手順である。フレーム２の発光の結果、仮にＤ点が最も目標値Ｐ０に近くなった場合は、フレーム３ではＤ点を含むＣＤＥ点で発光させることになる。この方法によれば、１つのフレームでの発光で、あるいは複数のフレームに渡る発光で、電流設定を光量の目標値Ｐ０に最も近いＣ点に収束させることができる。

【0042】

前記図３に示した従来法では、Ａ点から始める場合とＥ点から始める場合とで、最終的に収束する点が異なっていた。これに対し本実施例による方法では、スタート位置がＡＢＣ点の組に限らず、ＣＤＥ点の組からスタートした場合でも、またＢＣＤ点からスタートした場合でも、複数のフレームでの調整を繰り返すことで必ず光量の目標値Ｐ０に最も近いＣ点に収束する。もちろん、Ａ点より少ない電流量およびＥ点より多い電流量を含む組からスタートした場合も同様である。

【0043】

図４Ｂは、図４Ａにおける各発光時の電流設定の例を説明する図である。発光時の電流値Ｉ０は、オフセット電流設定値α、電流ゲイン設定値β、基準画像信号Ｓ０とするとき、Ｉ０＝α＋β×Ｓ０で表される。そして、αとβをパラメータとして変化させて電流値Ｉ０を変化させる。簡単のために、パラメータα，βのいずれかを単位量１だけ変化させると、電流値Ｉ０は前記の電流差Ｉｓだけ変化するように各値は規格化されているものとする。このように電流値Ｉ０を決める２つのパラメータが存在するので、以下のようにパラメータを交互に変化させる。

【0044】

フレーム１の第１発光（Ｂ点）でのパラメータを（α、β）とするとき、第２発光（Ａ点）ではパラメータを（α、β−１）とすることで電流をＩｓだけ減少させ、第３発光（Ｃ点）ではパラメータを（α、β＋１）とすることで電流をＩｓだけ増加させる。次のフレーム２では第１発光（Ｃ点）でのパラメータを（α’、β’）とするとき、第２発光（Ｂ点）ではパラメータを（α’−１、β’）とすることで電流をＩｓだけ減少させ、第３発光（Ｄ点）ではパラメータを（α’＋１、β’）とすることで電流をＩｓだけ増加させる。さらに次のフレーム３では、パラメータβ”について変化させている。このように、ここではパラメータα、βを交互に変化させているが、各フレームでいずれのパラメータを変化させるかは、半導体レーザの光量−順方向電流特性に基づき、両者の寄与を考慮して決定してもよい。

【0045】

図５は、電流設定処理のタイミングチャートを示す図であり、垂直同期信号、電流設定信号、電流設定、増幅率、実際のレーザ発光の項目について記載している。ここでは、表示期間における電流設定は図４Ａ中のＢ点とし、１フレームの垂直帰線期間において、Ｂ点を含むＡ点とＣ点にて３回のレーザ発光５０，５２，５４を行う。１回目のレーザ発光５０は表示期間の電流設定（Ｂ点）のままとし、次のレーザ発光５２（Ａ点），５４（Ｃ点）のため、電流設定信号５１，５３を与える。３回のレーザ発光の結果から次のフレームで用いる電流設定（例えばＣ点）を決定し、電流設定信号５５により与える。これを次のフレームでも繰り返して実施する。

【0046】

図６は、電流設定処理のフローチャートを示す図であり、図４Ａと図５を引用して説明する。以下の動作は発光制御部２２が制御する。
Ｓ６０では、発光制御部２２は帰線期間中かを判断する。帰線期間でない場合は帰線期間に入るまで待機し、帰線期間中と判断した場合にＳ６１に移行する。Ｓ６１では基準画像信号Ｓ０に対応する第１の発光５０を行い、第１の光量Ｌ１を取得する（図４Ａ中のＢ点）。

【0047】

Ｓ６２では電流設定信号５１を送り、第２の電流設定に変更する。これにより、電流設定をＢ点からＡ点に変更する。Ｓ６３にて基準画像信号Ｓ０に対応する第２の発光５２を行い、第２の光量Ｌ２を取得する（図４Ａ中のＡ点）。
Ｓ６４では電流設定信号５３を送り、第３の電流設定に変更する。これにより、電流設定をＡ点からＣ点に変更する。Ｓ６５にて基準画像信号Ｓ０に対応する第３の発光５４を行い、第３の光量Ｌ３を取得する（図４Ａ中のＣ点）。

【0048】

Ｓ６６では、得られた３点の光量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を目標値Ｐ０と比較し、それぞれの差分値を算出する。Ｓ６７では、差分値が最小となる電流設定を求め、次のフレームの電流設定に決定する。図４Ａおよび図５の例では、Ｃ点での差分値が最小であり、電流設定をＣ点に決定する。Ｓ６８で電流設定信号５５を送り、次のフレームの表示期間の電流設定をＣ点となるよう変更する。その後Ｓ６０に戻り、一連の電流設定処理を繰り返す。

【0049】

上記の通り本実施例では、１フレームに対応する帰線期間内に３回の発光を行い電流設定の最適値を求めるので、最適化に要する時間が短縮し、調整の迅速化が図られる。ここでは３回発光する例としたが、少なくとも２回以上行えば良いことは言うまでもない。

【0050】

調整時間の短縮に伴い、探索時の電流差Ｉｓをより小さく設定して調整精度を向上させることができる。すなわち探索時の電流差Ｉｓは、電流ゲイン回路２４もしくはオフセット電流回路２５で設定可能な最小の電流差、あるいはその２倍以下の電流差であることが好ましい。

【0051】

また、探索時の電流差Ｉｓは、発光制御部２２がレーザドライバ４に送出する電流設定信号２９，３０により実現したが、上記以外でも良い。例えば、電流設定信号２９，３０を固定し、レーザドライバ４に送出する基準画像信号３１を変えることでも実現できる。その場合、基準画像信号Ｓ０に、パラメータα、βの変化量Δα、Δβに相当する画像信号ΔＳを加算もしくは減算してやればよい。具体的には、Δα、Δβに等価な画像信号は、それぞれΔＳ＝Δα／β、ΔＳ＝Δβ×Ｓ０／βである。

【0052】

実施例１によれば、画像信号の１フレームに対応する帰線期間に、所定の電流差Ｉｓを有する複数回の調整用発光を行うことで、画像信号に対する電流設定をより高精度に最適化することが可能になる。これにより光量制御が安定し、全ての色に同様の電流設定処理を行うことで色度変化が抑制され、ユーザに色の変化を視認させにくいレーザ投射表示装置を提供できる。

【実施例2】

【0053】

実施例１では、１つの基準画像信号Ｓ０に対する電流設定を最適化する処理を説明した。これに対し実施例２では、２つの基準画像信号Ｓ１，Ｓ２に対して同時に電流設定を最適化する処理を説明する。つまり、予め定めた対応する２つの光量目標値Ｐ１，Ｐ２に最も近い光量が得られるよう電流設定を行う。これにより実施例１に比べ、広範囲の画像信号に渡り、表示画像１２を安定に表示することが可能となる。

【0054】

以下、実施例２の電流設定処理を図７、図８を用いて説明をする。なお、装置構成や信号処理部は実施例１（図１、図２）と共通であり、その詳細な説明を省略する。
図７は、実施例２に係る電流設定方法を説明する図で、再度半導体レーザの光量−順方向電流特性を用いて説明する。ここで、光量特性直線上に光量の異なる２点（例えば、黒レベルの近傍と白レベルの近傍）を設定し、第１の基準画像信号Ｓ１に対応する光量目標値Ｐ１（黒レベル）と、第２の基準画像信号Ｓ２に対応する光量目標値Ｐ２（白レベル）を設定する。これらの値は、発光制御部２２内の記憶領域に保存しておく。

【0055】

レーザドライバ４における電流設定値、すなわちオフセット電流設定値をα、電流ゲイン設定値をβとすると、第１の基準画像信号Ｓ１に対応する電流量Ｉ１はα＋β×Ｓ１、第２の基準画像信号Ｓ２に対応する電流量Ｉ２はα＋β×Ｓ２となる。このように、第１および第２の基準画像信号Ｓ１，Ｓ２に対応する電流量Ｉ１，Ｉ２は、いずれも共通のオフセット電流設定値αと電流ゲイン設定値βで決まる。言い換えると、第１および第２の基準画像信号に対応して出射される光量は、共通のオフセット電流設定値αと電流ゲイン設定値βの影響を受ける。

【0056】

そこで本実施例では、発光制御部２２は画像信号の１フレームに対応する帰線期間に、レーザドライバ４に対し、所定の電流差Ｉｓにて複数回の調整用発光をするよう電流設定信号２９，３０を送出するとともに、それぞれの電流設定において２つの基準画像信号に対応する発光を行う。以下の例では、第１の基準画像信号Ｓ１および第２の基準画像信号Ｓ２に対して、それぞれ、電流差Ｉｓを有する３回の発光（すなわち、計６回の発光）を行う。また、電流差Ｉｓを与えるために、オフセット電流設定値αと電流ゲイン設定値βの変化の組み合わせを９通り設定し、これを３通りずつ３フレームにわたり実施するようにした。すなわち、合計６×３＝１８回の発光を１サイクルとして繰り返し、電流設定の最適化を行う。

【0057】

図８は、各発光時の電流設定の例を説明する図であり、フレーム１〜３を１つのサイクルとしている。（ａ）は１サイクルにおける電流設定の例を、（ｂ）は１サイクルにおいて取得した光量の例を示す。

【0058】

（ａ）の電流設定では、フレーム１では電流ゲイン設定値をβ-１に固定し、オフセット電流設定値をα−１、α、α＋１と変えることで、第１、第２の基準画像信号Ｓ１，Ｓ２に対応する電流量Ｉ１，Ｉ２を変化させる。フレーム２では電流ゲイン設定値をβに固定し、オフセット電流設定値をα−１、α、α＋１と変えることで、同様に電流量Ｉ１，Ｉ２を変化させる。フレーム３では電流ゲイン設定値をβ＋１に固定し、オフセット電流設定値をそれぞれα−１、α、α＋１と変えることで、同様に電流量Ｉ１，Ｉ２を変化させる。実施例１でも述べたように、パラメータα、βをそれぞれ単位量１だけ増減すると電流量Ｉ１，Ｉ２が電流差Ｉｓだけ変化するものとする。これにより、第１、第２の基準画像信号Ｓ１，Ｓ２に対し、電流差Ｉｓを有する９通りの電流量Ｉ１，Ｉ２を設定することができる。

【0059】

（ｂ）は取得した光量の例であり、電流量Ｉ１，Ｉ２に対してそれぞれ得られた光量Ｌ１，Ｌ２を示す。第１、第２の基準画像信号Ｓ１，Ｓ２に対する光量の目標値Ｐ１，Ｐ２は、ここではＰ１＝１００，Ｐ２＝９００とする。

【0060】

得られた９組の光量Ｌ１，Ｌ２をそれぞれの目標値Ｐ１，Ｐ２と比較し、目標値との差分値を算出する。そして、光量Ｌ１，Ｌ２における差分値の和が最も小さくなる電流設定を求める。図８の例では、フレーム３の第７発光の場合に、目標値との差分値の和が最も小さくなる。よって、そのときの電流設定である、オフセット電流設定値α−１、電流ゲイン設定値β＋１を最適値と決定し、次のフレームの電流設定に適用する。

【0061】

なお、図８で示したオフセット電流設定値α、電流ゲイン設定値βの変化の組み合わせは一例であり、半導体レーザの光量−順方向電流特性に応じ、両者の寄与を考慮して適宜決定してもよい。

【0062】

実施例２によれば、信号レベルの異なる２つの基準画像信号に対する電流設定を同時に最適化することで、広範囲の画像信号にわたり、光量制御を安定化させることが可能となる。もちろん、全ての色に同様の電流設定処理を行うことで色度変化が抑制され、ユーザに色の変化を視認させにくいレーザ投射表示装置を提供できる。
ここでは２つの基準画像信号について最適化を行ったが、２つ以上の基準画像信号について最適化を行うことも可能であり、さらに光量制御が安定化するのは言うまでもない。

【実施例3】

【0063】

実施例３では、調光処理時における輝度変化および色度変化を抑制する方法について説明する。レーザ投射表示装置は、一般的な表示装置と同様に、使用環境の明るさに応じて適切な明るさで画像を表示するために、表示輝度を広いレンジで調整する調光処理機能を備えている。そのため、画像の明るさを決定する情報Ｎｄｉｍ（Number Dimming）を調光設定入力部に入力する。そして、情報Ｎｄｉｍに応じて、離散的な明るさに対応する調光モードと、調光モード内を複数の明るさで区切る調光ステップを割り当てる。各調光モードでは、レーザの光量−順方向電流特性に合致したＬＵＴ（Look Up Table）を備え、ＬＵＴから調光量を読み出すことで、きめ細かな調光処理を行う。

【0064】

しかしながら、異なる調光モードの境界において輝度および色度を一致させるようにＬＵＴを設定することは容易でなく、異なる調光モードに遷移する際に、ユーザに明るさや色の変化が視認されてしまうという課題があった。そこで実施例３では、調光モードの境界において遷移強度決定処理を実施することで、調光処理時の輝度と色度の変化を抑制し、ユーザに明るさと色の変化を視認されにくくした。なお、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９は、実施例３に係る信号処理部の構成を示すブロック図であり、実施例１（図２）の画像処理部２およびレーザドライバ４の内部構成に対応する。図２の場合とは、画像処理部２内の画像補正部９０および発光制御部９１の動作が異なり、調光処理で参照するＬＵＴを更新するため調整用の発光を行う。そのため発光制御部９１と画像補正部９０の間で、後述する各種制御信号２７と補正後の画像信号２８のやり取りを行う。

【0066】

図１０は、図９の画像補正部９０と発光制御部９１の内部構成を示す図である。
まずＣＰＵ１１には、外部から表示画像１２の明るさを決定する情報Ｎｄｉｍが入力する。ＣＰＵ１１内の調光設定入力部９６は、入力された情報Ｎｄｉｍに応じて表示画像の明るさを調光モードと調光ステップに分割して割り当て、その情報を発光制御部９１に送出する。図１０の例では、離散的な３つの調光モードを有し、明るい方から調光モード１〜調光モード３とし、それぞれの調光モード内を１００段階の調光ステップに分割している。つまり調光設定入力部９６は、入力される情報Ｎｄｉｍが０〜２９９という数字（０が最も明るい）で表される場合、０〜９９は調光モード１、１００〜１９９は調光モード２、２００〜２９９は調光モード３に割り当て、それぞれの調光モードの情報（１〜３）と、調光ステップの情報（０〜９９）を発光制御部９１に送出する。

【0067】

発光制御部９１は、遷移強度決定処理部９７と光量検出調光モード決定部９８を備える。遷移強度決定処理部９７は、調光設定入力部９６から送出される調光モードや調光ステップの情報に応じて、画像補正部９０に対して調光処理を行うための各種の制御信号２７（調光ステップ信号２７ａほか）を送出する。光量検出調光モード決定部９８は、今後遷移する可能性のある調光モード（以下、先読み対象調光モードと呼ぶ）を決定し、遷移強度決定処理部９７に先読み対象調光モードの情報２７ｆを送出する。

【0068】

次に、画像補正部９０の構成を説明する。画像補正部９０は、以下の３つの調光処理部により構成される。
第１の調光処理部１０１は、分割された調光モードのそれぞれについて、画像信号の階調レベルをインデックスとして調光量をテーブル値として記憶する複数の調光ＬＵＴ（９４ａ〜９４ｃ）で構成される。

【0069】

第２の調光処理部１０２は、分割された調光モードのそれぞれについて、画像信号の階調レベルをインデックスとして前記調光ＬＵＴ（９４ａ〜９４ｃ）のインデックスを得る、更新可能な複数の更新ＬＵＴ（９２ａ〜９２ｃ）で構成される。ここで各更新ＬＵＴ（９２ａ〜９２ｃ）は、遷移強度決定処理部９７により送出される更新信号２７ｂにより更新されるが、その詳細は後述する。

【0070】

第３の調光処理部１０３は、調光ステップに対応するゲインを保持するゲインＬＵＴ９９と、画像信号に前記ゲインを乗じて前記更新ＬＵＴ（９２ａ〜９２ｃ）のインデックスを得る乗算器１００で構成される。ここにゲインＬＵＴ９９は、調光モード内の明るさの差を１００段階の調光ステップで分割するようなデジタルデータを所有するＬＵＴであり、遷移強度決定処理部９７により送出される調光ステップ信号２７ａをインデックスとする。

【0071】

さらに画像補正部９０は、第１の調光処理部１０１に入力するインデックスとして、更新ＬＵＴ（９２ａ〜９２ｃ）の出力か遷移強度決定処理部９７から送出される遷移信号値２７ｃかを選択するセレクタ（９３ａ〜９３ｃ）を有する。各セレクタ（９３ａ〜９３ｃ）は、遷移強度決定処理部９７から送出される選択信号２７ｄにより制御される。また、第１の調光処理部１０１のいずれの調光ＬＵＴの値を補正後画像信号２８として出力するかを選択するモードセレクタ９５を有する。モードセレクタ９５は、遷移強度決定処理部９７から送出されるモード選択信号２７ｅにより制御される。

【0072】

以下、本実施例における遷移強度決定処理について説明する。この遷移強度決定処理は、異なる調光モードに遷移する際に、明るさや色の変化が視認されにくくするためのものであり、調光モードの境界にある調光ステップにおける光量を比較し、得られる光量が一致するように更新ＬＵＴを修正するものである。

【0073】

図１１は、遷移強度決定処理のタイミングチャートを示す図であり、垂直同期信号、電流設定信号、電流設定、増幅率、レーザ発光、先読み対象調光モード２７ｆ、モード１の遷移信号値２７ｃ、選択信号２７ｄ、更新信号２７ｂについて記載している。

【0074】

この例では、表示期間は調光モード３が選択されており、先読み対象として調光モード１を選択した場合である。この場合の遷移強度決定処理は、調光モード１と調光モード２との境界の調光ステップにおいて光量を一致させる処理となる。すなわち、調光モード１において最も暗い調光ステップ９９に対応する更新ＬＵＴのインデックスに対し、該更新ＬＵＴの出力値を遷移信号値２７ｃに変更することで、調光モード２における最も明るい調光ステップ０の場合と、輝度が一致するように動作させるものである。そのために帰線期間において、境界上にある調光モード１の発光１１２と調光モード２の発光１１５を行い、両者の光量が一致するように遷移信号値２７ｃを増減させる。そして、両者の光量が一致した遷移信号値２７ｃを更新信号２７ｂとして更新ＬＵＴへ送る。

【0075】

図１５は、更新ＬＵＴの一例を説明する図である。符号１５１で示す直線（点線で示す）は補正前の更新ＬＵＴを、符号１５２で示す直線（実線で示す）は補正後の更新ＬＵＴの一例である。図１５中のＱ点が、最も暗い調光ステップ９９における画像信号の最大階調レベルに対応する。このＱ点における出力が、更新ＬＵＴのインデックスである遷移信号値２７ｃである。また、補正後の更新ＬＵＴ１５２は、点（Ｑ，遷移信号値２７ｃ）を中心に原点と最大値の点を結ぶ線形補間により作成する。

【0076】

図１２は、遷移強度決定処理のフローチャートを示す図であり、図１１のタイミングチャートを参照して説明する。
Ｓ１２１では、発光制御部９１内の光量検出調光モード決定部９８は、先読み対象調光モードを決定し、遷移強度決定処理部９７に先読み対象調光モードの情報２７ｆを送出する。以降、先読み対象調光モードである調光モードを「上位モード」とも呼び、ここでは、調光モード１が相当する。また、先読み対象調光モードより１つ暗い調光モードを「下位モード」とも呼び、ここでは、調光モード２が相当する。Ｓ１２２では、発光制御部９１は、帰線期間中かを判断する。帰線期間でない場合は帰線期間に入るまで待機し、帰線期間中と判断した場合にＳ１２３に移行する。

【0077】

Ｓ１２３では、先読み対象調光モード（上位モード）に応じて、レーザドライバ４に対する電流設定および増幅器９に対する増幅率を変更する。すなわち、図１１における電流設定信号１１０により、表示期間の調光モード３から上位モードである調光モード１に変更する。また、図示しない増幅率設定信号により、増幅率をＧ３から下位モードに対応するＧ２へ変更する。ここで下位モードに対応する増幅率Ｇ２にする理由は、下位モードにおける調光ステップが０の場合（下位モードの最も明るい場合）を基準に、上位モードの遷移信号値を比較するためである。

【0078】

Ｓ１２４では、遷移強度決定処理部９７は、上位モードの遷移信号値２７ｃを画像補正部９０に出力する。これは、図１１におけるモード１の遷移信号値Ｔｓ１に相当する。
Ｓ１２５では、選択信号２７ｄを画像補正部９０に送出し、セレクタ９３ａ〜９３ｃが遷移信号値２７ｃを選択するよう変更する。ここで選択信号２７ｄは、図１１における選択信号１１１に相当する。セレクタ９３ａ〜９３ｃから出力された遷移信号値２７ｃは、調光ＬＵＴ９４ａ〜９４ｃのインデックスとなる。調光ＬＵＴ９４ａ〜９４ｃからは、画像信号を遷移信号値２７ｃとしたときの調光量が出力される。

【0079】

Ｓ１２６では、モード選択信号２７ｅとして調光モード１を選択する信号を画像補正部９０に送出し、モードセレクタ９５から上位モードに対応する調光ＬＵＴ９４ａの調光量が出力される。
つまり、Ｓ１２３からＳ１２６を実施することで、画像補正部９０から、上位モードにおける入力画像信号を遷移信号値２７ｃとしたときの補正後画像信号２８が出力される。

【0080】

Ｓ１２７では、発光制御部９１は補正後画像信号２８を、調整用画像信号３１’としてレーザドライバ４に送出することで、図１１における発光１１２を行わせる。そして、上位モードの遷移信号値２７ｃにおける光量Ｌ１を取得する。

【0081】

次にＳ１２８では、下位モード（調光モード２）の電流設定に変更する。すなわち、図１１における電流設定信号１１３により、調光モードを下位モードである調光モード２に変更する。

【0082】

Ｓ１２９では、遷移強度決定処理部９７は、下位モードの遷移信号値２７ｃを画像補正部９０に出力する。これは、下位モードにおける最も明るい調光ステップ０の場合である。

【0083】

Ｓ１３０では、選択信号２７ｄを画像補正部９０に送出し、セレクタ９３ａ〜９３ｃが遷移信号値２７ｃを選択するよう変更する。ここで選択信号２７ｄは、図１１における選択信号１１４に相当する。セレクタ９３ａ〜９３ｃから出力された遷移信号値２７ｃは、調光ＬＵＴ９４ａ〜９４ｃのインデックスとなる。調光ＬＵＴ９４ａ〜９４ｃからは、画像信号を遷移信号値２７ｃとしたときの調光量が出力される。

【0084】

Ｓ１３１では、モード選択信号２７ｅとして調光モード２を選択する信号を画像補正部９０に送出し、モードセレクタ９５から下位モードに対応する調光ＬＵＴ９４ｂの調光量が出力される。
つまり、Ｓ１２８からＳ１３１を実施することで、画像補正部９０から、下位モードにおける入力画像信号を遷移信号値２７ｃとしたときの補正後画像信号２８が出力される。

【0085】

Ｓ１３２では、発光制御部９１は補正後画像信号２８を、調整用画像信号３１’としてレーザドライバ４に送出することで、図１１における発光１１５を行わせる。そして、下位モードの遷移信号値２７ｃにおける光量Ｌ２を取得する。

【0086】

次にＳ１３３では、発光制御部９１は、Ｓ１２７およびＳ１３２で取得した光量Ｌ１，Ｌ２を比較する。Ｓ１３４では、比較結果に応じて上位モードの遷移信号値を増減させ、両者の光量が一致する遷移信号値を求める。図１１の例では、上位モードでの発光１１２の光量より、下位モードでの発光１１５の光量が大きいため、上位モードの遷移信号値をＴｓ１からＴｓ２に増やしている。

【0087】

Ｓ１３５では、遷移強度決定処理部９７は、この修正された上位モードの遷移信号値Ｔｓ２を更新信号２７ｂとして画像補正部９０に出力し、対応する調光モードの更新ＬＵＴを更新する。今回の例では、調光モード１の更新ＬＵＴ９２ａが更新される。

【0088】

次にＳ１３６では、光量検出調光モード決定部９８が、次の帰線期間における先読み対象調光モードを決定する。Ｓ１３７では、発光制御部９１は表示モードの電流設定に変更する。すなわち、図１１における電流設定信号１１６により、下位モードの調光モード２から表示モードである調光モード３に変更する。

【0089】

以後、Ｓ１２２に戻り上記処理を繰り返す。このように、更新ＬＵＴの調光値を新たな遷移信号値２７ｃで更新し、上位モードにおける最も暗い調光ステップと、下位モードにおける最も明るい調光ステップとの間で、輝度が一致するように調整することができる。

【0090】

以上の遷移強度決定処理を全ての色に対し実施することで、上位モードにおける最も暗い調光ステップと、下位モードにおける最も明るい調光ステップとの間で、色度変化が抑制され、調光処理の際ユーザに明るさと色の変化を視認されにくくなる。

【0091】

上記の説明では、上位モードにおける最も暗い調光ステップ９９に対応する更新ＬＵＴのインデックスに対し、更新ＬＵＴの出力値を遷移信号値２７ｃに変更する例を説明した。さらに、他の調光ステップに対応する更新ＬＵＴのインデックスに対しても、更新ＬＵＴの出力値を遷移信号値２７ｃを用いた線形補間により変更することは言うまでもない。

【0092】

なお、上記の説明では上位および下位モードの遷移信号値における光量を取得する際に、１種類の発光を行うものとして説明したが、実施例１のように、所定の電流差Ｉｓを有する複数回の発光をするようにしても良い。このようにすることで、調光モード間の輝度および色度をより高精度に一致させることが可能となる。

【0093】

実施例３によれば、異なる調光モードの境界においてレーザ光の光量が等しくなるようにＬＵＴの値を更新することで、調光モード間の輝度を一致させることが可能となる。全ての色に同様の遷移強度決定処理を行うことで、調光処理時の色度変化が抑制され、ユーザに色の変化を視認させにくいレーザ投射表示装置を提供できる。

【実施例4】

【0094】

実施例１、２では、単一調光モードにおける基準画像信号に対応する電流設定を最適化する構成について説明した。また実施例３では、複数の調光モードを有する場合に、異なる調光モード間を遷移するときの輝度変化や色度変化を抑えるよう調光量を最適化する構成について説明した。

【0095】

これに対し実施例４では、異なる調光モード間を遷移するとき、予め遷移先の調光モードにおける電流設定を最適化する構成について説明する。このため、前記図１０に示した発光制御部９１の光量検出調光モード決定部９８により、今後遷移する可能性のある調光モード（先読み対象調光モード）を切り替え、予めそれぞれの調光モードについて基準画像信号に対応する電流設定を最適化する構成とした。その際光量検出調光モード決定部９８は、現在の調光モード（滞在調光モードと呼ぶ）および明るさの変化状況に応じて、どの調光モードを先読み対象とするかを選択する。すなわち、調光モードおよび調光ステップの遷移方向および／または変化速度に応じて先読み対象調光モードの割合を変更する。以下、実施例１〜３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。

【0096】

図１３は、実施例４に係る先読み対象調光モードの例を示す図であり、明るさの変化に応じて先読み対象を決定している。ここでは５つの調光モードを有し、調光モード１が最も明るく、調光モード５が最も暗いとする。現在、調光モード３に滞在し、予想される今後の明るさが、明るさ停滞時（明るさが変化しない）、明るさ増加時、明るさ減少時に分け、フレーム毎の先読み対象調光モードの例を示す。（ａ）はフレーム順に先読みする調光モードを、（ｂ）はフレーム数１５までに先読み対象とする調光モードの割合（度数）を示している。

【0097】

明るさ停滞時には、滞在調光モード３および隣り合う明るさの調光モード２，４を先読み対象とする割合を高くする。明るさ増加時には、滞在調光モード３よりも明るい調光モード２の割合を高くし、明るさ減少時には滞在調光モード３よりも暗い調光モード４の割合を高くする。また、明るさの変化の速度に応じて、上記の割合（度数）を変えてもよい。なお、複数のフレームに渡り先読みを実行するのは、電流設定を複数のフレームに渡り繰り返して行うためである。このように、遷移する可能性の高い調光モードを高い割合で先読みすることで、より効率的に調光処理時の輝度および色度変化を抑制することが可能となる。

【0098】

図１４は、先読み対象調光モードに対する電流設定処理のフローチャートを示す図である。実施例１と同様、１フレームの帰線期間において、電流調整用に３回の発光を行う例で説明する。

【0099】

Ｓ１４０では、発光制御部９１は、帰線期間中かを判断する。帰線期間でない場合は帰線期間に入るまで待機し、帰線期間中と判断した場合にＳ１４１に移行する。Ｓ１４１では、光量検出調光モード決定部９８は先読み対象調光モードを決定する。これには、例えば図１３のように、明るさの変化に応じて先読み対象調光モードを選択する。

【0100】

Ｓ１４２では、決定した先読み対象調光モードに基づき、レーザドライバ４に対して電流設定信号２９，３０を送り第１の電流設定を行い、また増幅器９に対する増幅率を変更する。Ｓ１４３にて、先読み対象調光モードにおける基準画像信号Ｓ０に対応する第１の発光を行い、第１の光量Ｌ１を取得する。

【0101】

Ｓ１４４では、第１の電流設定とは所定の電流差Ｉｓを有する第２の電流設定に変更する。Ｓ１４５にて、先読み対象調光モードにおける基準画像信号Ｓ０に対応する第２の発光を行い、第２の光量Ｌ２を取得する。

【0102】

Ｓ１４６では、第２の電流設定とは所定の電流差Ｉｓを有する第３の電流設定に変更する。Ｓ１４７にて、先読み対象調光モードにおける基準画像信号Ｓ０に対応する第３の発光を行い、第３の光量Ｌ３を取得する。

【0103】

Ｓ１４８では、得られた３点の光量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を先読み対象調光モードにおける目標値Ｐ０と比較し、それぞれの差分値を算出する。Ｓ１４９では、差分値が最小となる電流設定を求め、先読み対象調光モードの電流設定に決定して保持する。ここで保持している電流設定値は、先読み対象調光モードに遷移した際に適用する。Ｓ１５０では、滞在調光モードに対応する電流設定に変更し、Ｓ１４０に戻り一連の電流設定処理を繰り返す。

【0104】

実施例４によれば、滞在調光モードおよび明るさの遷移方向および／または変化速度に応じて先読み対象調光モードの割合を変更することで、より遷移する可能性の高い調光モードを選択することが可能となる。また、選択した先読み対象調光モードにおいては、１フレームの帰線期間に電流設定を変えて複数回の発光を行うことで、それぞれの調光モードにおける最適な電流設定を予め求めることができる。これにより調光処理において安定した光量制御が実現でき、この処理を全ての色に対し実施することで色度変化が抑制され、ユーザに色の変化を視認させにくいレーザ投射表示装置を提供できる。

【符号の説明】

【0105】

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（レーザ光源駆動部）、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…ＣＰＵ、１２…表示画像、２０…画像補正部、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…オフセット電流回路、２６…半導体レーザに供給する電流値、２７ａ…調光ステップ信号、２７ｂ…更新信号、２７ｃ…遷移信号値、２７ｄ…選択信号、２７ｅ…モード選択信号、２７ｆ…先読み対象調光モード情報、２８…補正後の画像信号、２９…電流設定信号、３０…電流設定信号、３１…基準画像信号、９０…画像補正部、９１…発光制御部、９２ａ〜９２ｃ…更新ＬＵＴ、９３ａ〜９３ｃ…セレクタ、９４ａ〜９４ｃ…調光ＬＵＴ、９５…モードセレクタ、９６…調光設定入力部、９７…遷移強度決定処理部、９８…光量検出調光モード決定部、９９…ゲインＬＵＴ、１００…乗算器、１０１…第１の調光処理部、１０２…第２の調光処理部、１０３…第３の調光処理部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】