特許 7574686 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】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/20 20060101AFI20241022BHJP

   G09G 3/36 20060101ALI20241022BHJP

   G02B 27/01 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

G09G3/20 670N

G09G3/36

G09G3/20 680B

G02B27/01

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021022429

(22)【出願日】2021-02-16

(65)【公開番号】P2022124664

(43)【公開日】2022-08-26

【審査請求日】2023-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋塚 義弘

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１３２４０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００２１７９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２１８７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０４０６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／００７７６８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｇ０９Ｇ ３／３６

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部が出射するレーザ光の光路上に配置され、スクリーンに画像を描画するために、レーザ光の空間的な分布を変調させる変調パターンを可変可能な空間光変調器と、
入力画像データに基づいて前記空間光変調器に変調パターン信号を出力する制御部と、を備える表示装置であって、
前記空間光変調器の０次光に非点収差を付与する非点収差光学系と、
０次光の非点収差を検出する４分割光検出器と、を備え、
前記制御部は、
前記４分割光検出器の検出値に基づいてレーザ光の波長を演算する波長演算手段と、
演算した前記波長に基づいて前記変調パターン信号を補正する変調パターン補正手段と、を備える、表示装置。

【請求項2】

前記光源部は、赤色レーザ発光部、緑色レーザ発光部、及び青色レーザ発光部を含み、
前記変調パターン信号は、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を含み、
前記制御部は、前記赤色レーザ発光部、前記緑色レーザ発光部、及び前記青色レーザ発光部を時分割で順次駆動させつつ、それに同期して前記赤色用変調パターン信号、前記緑色用変調パターン信号、及び前記青色用変調パターン信号を前記空間光変調器に順次出力することで、１つの前記空間光変調器で前記スクリーンに画像を描画させ、
前記非点収差光学系及び前記４分割光検出器は、１つの前記空間光変調器に対応して１組が設けられ、
前記波長演算手段は、前記赤色レーザ発光部、前記緑色レーザ発光部、及び前記青色レーザ発光部の順次駆動に同期して前記４分割光検出器の検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算し、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記波長に基づいて、前記赤色用変調パターン信号、前記緑色用変調パターン信号、及び前記青色用変調パターン信号をそれぞれ補正する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記光源部は、赤色レーザ発光部、緑色レーザ発光部、及び青色レーザ発光部を含み、
前記空間光変調器は、赤色用空間光変調器、緑色用空間光変調器、及び青色用空間光変調器を含み、
前記変調パターン信号は、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を含み、
前記制御部は、前記赤色レーザ発光部、前記緑色レーザ発光部、及び前記青色レーザ発光部を同時に駆動させつつ、前記赤色用変調パターン信号を前記赤色用空間光変調器に、前記緑色用変調パターン信号を前記緑色用空間光変調器に、前記青色用変調パターン信号を前記青色用空間光変調器にそれぞれ出力することで、前記スクリーンに画像を描画させ、
前記非点収差光学系及び前記４分割光検出器は、前記赤色用空間光変調器、前記緑色用空間光変調器、及び前記青色用空間光変調器に対応して３組が設けられ、
前記波長演算手段は、３つの前記４分割光検出器の検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算し、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記波長に基づいて、前記赤色用変調パターン信号、前記緑色用変調パターン信号、及び前記青色用変調パターン信号をそれぞれ補正する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記４分割光検出器は、前記空間光変調器から前記スクリーンまでの光路長と、前記空間光変調器から前記４分割光検出器までの光路長とが同じになるように配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載の表示装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記４分割光検出器の検出値に基づいてレーザ光の光軸ずれを演算する光軸ずれ演算手段をさらに備え、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記光軸ずれに基づいて前記変調パターン信号を補正する、請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記４分割光検出器の検出値に基づいてレーザ光の光強度を演算する光強度演算手段をさらに備え、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記光強度に基づいて前記変調パターン信号を補正する、請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヘッドアップディスプレイなどの表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を光源とする表示装置では、温度変動に応じてレーザ光源の波長がシフトし、画質が低下する可能性がある。

【0003】

特許文献１、２には、レーザ光の波長を検出し、検出した波長に基づいて、画像の表示位置やカラーバランスを調整することで、波長変化に伴う画質の低下を抑制する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１１／１３２４０７号

【文献】特開２０１４－１９７０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、画像を投影するスクリーン上において、通常描画しないエリアの瞬間的な光量に基づいてレーザ光の波長を推測しているため、精度の高い波長検出が難しい。

【0006】

また、特許文献２では、スクリーンに向かうメインのレーザ光を分光して波長を検出しているため、スクリーンに向かうレーザ光の光量が減り、投影される画像が暗くなる虞がある。

【0007】

そこで、本開示は、スクリーンに向かうレーザ光の光量を減らすことなく、レーザ光の波長を精度良く検出して画質を改善できる表示装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

１つの側面では、以下のような解決手段を提供する。

【0009】

（１） レーザ光を出射する光源部と、
前記光源部が出射するレーザ光の光路上に配置され、スクリーンに画像を描画するために、レーザ光の空間的な分布を変調させる変調パターンを可変可能な空間光変調器と、
入力画像データに基づいて前記空間光変調器に変調パターン信号を出力する制御部と、を備える表示装置であって、
前記空間光変調器の０次光に非点収差を付与する非点収差光学系と、
０次光の非点収差を検出する４分割光検出器と、を備え、
前記制御部は、
前記４分割光検出器の検出値に基づいてレーザ光の波長を演算する波長演算手段と、
演算した前記波長に基づいて前記変調パターン信号を補正する変調パターン補正手段と、を備えることを特徴とする。

【0010】

（２） （１）の構成において、
前記光源部は、赤色レーザ発光部、緑色レーザ発光部、及び青色レーザ発光部を含み、
前記変調パターン信号は、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を含み、
前記制御部は、前記赤色レーザ発光部、前記緑色レーザ発光部、及び前記青色レーザ発光部を時分割で順次駆動させつつ、それに同期して前記赤色用変調パターン信号、前記緑色用変調パターン信号、及び前記青色用変調パターン信号を前記空間光変調器に順次出力することで、１つの前記空間光変調器で前記スクリーンに画像を描画させ、
前記非点収差光学系及び前記４分割光検出器は、１つの前記空間光変調器に対応して１組が設けられ、
前記波長演算手段は、前記赤色レーザ発光部、前記緑色レーザ発光部、及び前記青色レーザ発光部の順次駆動に同期して前記４分割光検出器の検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算し、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記波長に基づいて、前記赤色用変調パターン信号、前記緑色用変調パターン信号、及び前記青色用変調パターン信号をそれぞれ補正することを特徴とする。

【0011】

（３） （１）の構成において、
前記光源部は、赤色レーザ発光部、緑色レーザ発光部、及び青色レーザ発光部を含み、
前記空間光変調器は、赤色用空間光変調器、緑色用空間光変調器、及び青色用空間光変調器を含み、
前記変調パターン信号は、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を含み、
前記制御部は、前記赤色レーザ発光部、前記緑色レーザ発光部、及び前記青色レーザ発光部を同時に駆動させつつ、前記赤色用変調パターン信号を前記赤色用空間光変調器に、前記緑色用変調パターン信号を前記緑色用空間光変調器に、前記青色用変調パターン信号を前記青色用空間光変調器にそれぞれ出力することで、前記スクリーンに画像を描画させ、
前記非点収差光学系及び前記４分割光検出器は、前記赤色用空間光変調器、前記緑色用空間光変調器、及び前記青色用空間光変調器に対応して３組が設けられ、
前記波長演算手段は、３つの前記４分割光検出器の検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算し、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記波長に基づいて、前記赤色用変調パターン信号、前記緑色用変調パターン信号、及び前記青色用変調パターン信号をそれぞれ補正することを特徴とする。

【0012】

（４） （１）～（３）のいずれかの構成において、
前記４分割光検出器は、前記空間光変調器から前記スクリーンまでの光路長と、前記空間光変調器から前記４分割光検出器までの光路長とが同じになるように配置されることを特徴とする。

【0013】

（５） （１）～（４）のいずれかの構成において、
前記制御部は、
前記４分割光検出器の検出値に基づいてレーザ光の光軸ずれを演算する光軸ずれ演算手段をさらに備え、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記光軸ずれに基づいて前記変調パターン信号を補正することを特徴とする。

【0014】

（６） （１）～（５）のいずれかの構成において、
前記制御部は、
前記４分割光検出器の検出値に基づいてレーザ光の光強度を演算する光強度演算手段をさらに備え、
前記変調パターン補正手段は、演算した前記光強度に基づいて前記変調パターン信号を補正することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、スクリーンに向かうレーザ光の光量を減らすことなく、レーザ光の波長を精度良く検出して画質を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。

【図2】４分割光検出器に入射した光の縦横比の変化を示す図である。

【図3】縦横比とレーザ光の波長との関係を示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る表示装置の制御手順を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る表示装置の制御手順を示す図である。

【図7】光軸ずれの検出原理を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

【0018】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置１の概略構成を示す図である。なお、図１において、Ｇ１００は、入力画像データを表し、Ｇ１０１は、電源を表す。
図１に示す本実施形態の表示装置１は、レーザ光を光源とする車両用ヘッドアップディスプレイを構成しており、表示装置１から出射された表示光が車両のフロントシールドＦＳに投射され、フロントシールドＦＳの前方に表示光の虚像が表示される。虚像として表示されるのは、例えば、車両の走行速度、車両警告、各種周囲センサなどの車両機能動作状態、経路案内などの計器情報が表された数字、文字、図形などである。

【0019】

表示装置１は、レーザ光を出射する光源部２と、光源部２が出射するレーザ光の光路上に配置され、スクリーン３に画像を描画するために、レーザ光の空間的な分布（振幅、位相、偏光など）を変調する変調パターンを可変可能な空間光変調器４と、光源部２から空間光変調器４に至る光路に配置され、レーザ光の合成や拡張を行うメイン光学系５と、入力画像データに基づいて空間光変調器４に変調パターン信号を出力する制御部６と、空間光変調器４の０次光に非点収差を付与する非点収差光学系７と、０次光の非点収差を検出する４分割光検出器８と、４分割光検出器８の検出値を制御部６に入力する入力回路９と、を備える。なお、メイン光学系５を構成するレンズ群は、周知のものを用いるため、詳細な説明は省略する。

【0020】

光源部２は、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３を備える。各レーザ発光部２１～２３は、レーザ発光ダイオードを用いて構成されており、レーザ発光ダイオードが発光するレーザ光は、温度変動に応じて波長がシフトする特性を有する。

【0021】

空間光変調器４は、ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）であり、例えば、ＬＣＯＳーＳＬＭ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ-Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）が用いられる。本実施形態の表示装置１は、１つの空間光変調器４を備え、制御部６から出力される赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号に応じて、各色のレーザ光の空間的な分布を変調する。空間光変調器４が反射（又は透過）させるレーザ光には、スクリーン３に向かう画像表示光だけでなく、表示に使用されない０次光が含まれる。０次光は、通常、迷光とならないように遮光用シートなどを用いて遮光されるが、本実施形態では、０次光をレーザ光の波長検出に利用する。

【0022】

制御部６は、ＬＤ駆動回路ＬＤＤを介して、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３を時分割で順次駆動させつつ、それに同期して赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を空間光変調器４に順次出力することで、１つの空間光変調器４でスクリーン３に画像を描画させる。

【0023】

図２は、４分割光検出器８に入射した光の縦横比Ｈの変化を示す図であり、３つの状態Ｇ２０２からＧ２０２が模式的に示されている。
図１及び図２に示すように、非点収差光学系７及び４分割光検出器８は、１つの空間光変調器４に対応して１組が設けられる。非点収差光学系７は、空間光変調器４の０次光を反射させる反射ミラー７１と、集光レンズ７２及び円柱レンズ７３の組み合わせで構成されており、入射光の平行度に応じて変化する光の像を４分割光検出器８上に投影する。例えば、入射光が平行光である場合は、４分割光検出器８上の光の像が円になり、入射光が収束光である場合は、４分割光検出器８上の光の像が縦長の楕円になり、入射光が拡散光である場合は、４分割光検出器８上の光の像が横長の楕円になる。なお、非点収差光学系７は、各色のレーザ光の波長に応じた焦点距離の違いを補正する焦点距離補正機能を備えることが好ましい。

【0024】

図２に示すように、４分割光検出器８は、互いに直交する分割線によって４つに分割された光検出部８１Ａ～８１Ｄを有し、各光検出部８１Ａ～８４Ｄが入射光の光量を検出し、その検出値を電流値の変化として出力する。また、４分割光検出器８は、空間光変調器４からスクリーン３までの距離と、空間光変調器４から４分割光検出器８までの距離とが同じになるように配置される。

【0025】

入力回路９は、４分割光検出器８から出力される４つの電流値を電圧値に変換するＩ－Ｖ変換回路９１と、電圧値をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ９２と、を備える。デジタル値に変換された４分割光検出器８の４つの検出値は、制御部６に入力される。

【0026】

制御部６は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能構成として、４分割光検出器８の検出値に基づいてレーザ光の波長を演算する波長演算手段と、演算した波長に基づいて空間光変調器４に出力する変調パターン信号を補正する変調パターン補正手段と、を備える。

【0027】

波長演算手段は、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３の順次駆動に同期して４分割光検出器８の検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算する。

【0028】

具体的に説明すると、波長演算手段は、図２に示すように、４分割光検出器８の４つの検出値に基づいて、４分割光検出器８に入射した光の像の縦横比Ｈを下記の計算式で演算する。ただし、光検出部８１Ａ～８１Ｄは、左回りに光検出部８１Ａ、光検出部８１Ｂ、光検出部８１Ｃ、光検出部８１Ｄの順で並ぶものとし、Ａは光検出部８１Ａの検出値、Ｂは光検出部８１Ｂの検出値、Ｃは光検出部８１Ｃの検出値、Ｄは光検出部８１Ｄの検出値とする。なお、図２には、光検出部８１Ａ～８１Ｄのそれぞれに対応付けて検出値Ａ～Ｄが表記されている。
Ｈ＝（（Ａ＋Ｃ）－（Ｂ＋Ｄ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
なお、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄで割ることで、光量の経時変化による均一な増減変動にも対応することが可能となる。

【0029】

そして、演算した縦横比Ｈの値が、Ｈ＜０のときは、図２のＧ２０２に模式的に示すように、４分割光検出器８に入射した光の像が横長の楕円であり、Ｈ＝０のときは、図２のＧ２００に模式的に示すように、４分割光検出器８に入射した光の像が円であり、Ｈ＞０のときは、図２のＧ２０１に模式的に示すように、４分割光検出器８に入射した光の像が縦長の楕円であると推定することができる。

【0030】

図３は、縦横比Ｈとレーザ光の波長λとの関係を示す図である。図３において、横軸は波長λであり、縦軸はＨの値の変動ΔＨを表す。図３において、矢印Ｇ３００は、縦横比Ｈとレーザ光の波長λとの関係に線形性（リニアリティ）のある領域を示す。
図３に示すように、波長演算手段は、予め作成した縦横比Ｈと波長λとの関係式を用いて各色のレーザ光の波長を演算する。
λ＝－Ｈｐｐ／（λｍ－λｓ）＊Ｈ＋λａ 式Ａ

【0031】

この関係式は、空間光変調器４で想定している各色のレーザ光の波長で、平行光（４分割光検出器８においてきれいな円）が照射されるように空間光変調器４の変調パターン信号を調整する。ここで、平行光が４分割光検出器８に入射するように、４分割光検出器８の配置、あるいは、反射ミラー７１の角度を調整することが好ましい。その後、光源部２の温度コントロールで波長を変動させながら、４分割光検出器８の検出値を読み取って縦横比Ｈを算出し、図３に示すように縦横比Ｈの正の値の最大値と、そのときの波長λｓと、縦横比Ｈの負の値の最小値と、そのときの波長λｍと、を記憶するとともに、これらの記憶値から縦横比Ｈの変動幅Ｈｐｐや中心波長λａを算出することにより作成される。これは各色のレーザ光毎に行われる。

【0032】

変調パターン補正手段は、演算した各色の波長λに基づいて、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号をそれぞれ補正する。例えば、常に各色のλ値を更新し、各色の位相パターンを生成する際の演算パラメータとしてλ値を使い、λ値の変動に対応する位相パターンを生成することで、λ値の変動による画質の低下を抑制することができる。具体的な位相パターンの生成手順を以下に示す。

【0033】

１）画像座標を入力する。
（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）
なお、中間像スクリーンがある場合、Ｚｊは固定値Ｚｃになる。
２）位相を計算する。
３次元像の座標を（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）、ホログラム面の座標を（ｘ_α，ｙ_α，０）とし、参照光Ｌ_Ｒをホログラム面に対して角度θ_Ｒで入射する平面波であるとする。ｊ番目の点光源から発せられる物体光Ｌ_Ｏｊ、参照光Ｌ_Ｒはそれぞれ、
Ｌ_Ｏｊ=（｜Ｌ_Ｏ｜／ｒ_αｊ）ｅｘｐｉ（２πｐｒ_αｊ／λ+φ_ｊ）， Ａ式
Ｌ_Ｒ=｜Ｌ_Ｒ｜ｅｘｐｉ（２πｐｘ_αｓｉｎθ_Ｒ+φ_Ｒ）， Ｂ式
となる。ここで、λは参照光の波長、ｐＳＬＭ画素ピッチ、φ_ｊはｊ番目の点光源における初期位相、φ_Ｒは参照光の初期位相である。
簡単のため，参照光をホログラム面に対して垂直に入射させる。すなわちθ_Ｒ=０とし、初期位相φ_Ｒ、φ_ｊをそれぞれ０とすると、
Ｌ_Ｏｊ=（｜Ｌ_Ｏ｜／ｒ_αｊ）ｅｘｐｉ（２πｐｒ_αｊ／λ）， Ａ式
Ｌ_Ｒ=｜Ｌ_Ｒ｜， Ｂ式
となって、このＡ式を基に、ホログラム面における物体光Ｌ_Ｏすなわち表示させたい画像のホログラム面における位相成分を求める。
３）演算した位相を三角関数により実数と虚数に分ける。
４）１）～３）の計算を入力画像の座標毎にすべて実施して積算する。
５）４）で積算したＮ回分の入力画素毎の積算結果の値に対して、その位相成分を下記の計算式で算出する。

【数1】

６）５）の結果を、空間光変調器４の位相階調ビット数ｂに応じて量子化する。

【0034】

つぎに、上記のような機能構成を実現する制御部６の処理手順について、図４を参照して説明する。

【0035】

図４は、本発明の第１実施形態に係る表示装置１の制御手順を示す図である。
図４に示すように、制御部６は、各色の波長値λｒ、λｇ、λｂに初期値を設定した後（Ｓ１０１）、ユーザ操作又はシステム操作による停止コマンドの入力が無いか否かを判断し（Ｓ１０２）、この判断結果がＮＯの場合は、処理を終了する。

【0036】

制御部６は、ステップＳ１０２の判断結果がＹＥＳの場合、入力画像のフレームが変更されたか否かを判断し（Ｓ１０３）、この判断結果がＹＥＳの場合は、各色の波長値λｒ、λｇ、λｂと入力画像データに基づいて、空間光変調器４に入力画像を描画するための各色のＬＣＯＳ－ＳＬＭパターンを演算し（Ｓ１０４）、判断結果がＮＯの場合は、ステップＳ１０４をスキップする。

【0037】

つぎに、制御部６は、赤色レーザ発光部２１を点灯させ、且つ、点灯時間タイマのカウントアップを開始した後（Ｓ１０５）、赤色用ＬＣＯＳ＿ＳＬＭパターンを設定して描画を実行するとともに（Ｓ１０６）、赤色点灯時におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値のＡ／Ｄ変換値であるＡｒ，Ｂｒ，Ｃｒ，Ｄｒ値を読み取り（Ｓ１０７）、点灯時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０８）。制御部６は、ステップＳ１０８の判断結果がＮＯの場合、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７を繰り返し、判断結果がＹＥＳになったら赤色レーザ発光部２１を消灯し、且つ、点灯時間タイマをクリアする（Ｓ１０９）。

【0038】

つぎに、制御部６は、緑色レーザ発光部２２を点灯させ、且つ、点灯時間タイマのカウントアップを開始した後（Ｓ１１０）、緑色用ＬＣＯＳ＿ＳＬＭパターンを設定して描画を実行するとともに（Ｓ１１１）、緑色点灯時におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値のＡ／Ｄ変換値であるＡｇ，Ｂｇ，Ｃｇ，Ｄｇ値を読み取り（Ｓ１１２）、点灯時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１１３）。制御部６は、ステップＳ１１３の判断結果がＮＯの場合、ステップＳ１１１及びステップＳ１１２を繰り返し、判断結果がＹＥＳになったら緑色レーザ発光部２２を消灯し、且つ、点灯時間タイマをクリアする（Ｓ１１４）。

【0039】

つぎに、制御部６は、青色レーザ発光部２３を点灯させ、且つ、点灯時間タイマのカウントアップを開始した後（Ｓ１１５）、青色用ＬＣＯＳ＿ＳＬＭパターンを設定して描画を実行するとともに（Ｓ１１６）、青色点灯時におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値のＡ／Ｄ変換値であるＡｂ，Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ値を読み取り（Ｓ１１７）、点灯時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１１８）。制御部６は、ステップＳ１１８の判断結果がＮＯの場合、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７を繰り返し、判断結果がＹＥＳになったら青色レーザ発光部２３を消灯し、且つ、点灯時間タイマをクリアする（Ｓ１１９）。

【0040】

つぎに、制御部６は、各色のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値に基づいてＨ値を算出するとともに（Ｓ１２０）、上記の式Ａを用いて、各色のＨ値に基づいて各色の波長値λｒ、λｇ、λｂを演算し、前回の波長値λｒ、λｇ、λｂを更新する（Ｓ１２１）。制御部６は、波長値λｒ、λｇ、λｂの変化結果に基づいて、カラーバランスが合うように各色の点灯時間及び点灯ターゲットパワーのいずれか、又は両方を変更した後（Ｓ１２２）、ステップＳ１０２に戻って上述した一連の処理を繰り返す。

【0041】

本実施形態によれば、レーザ光を出射する光源部２と、光源部２が出射するレーザ光の光路上に配置され、レーザ光の空間的な分布を変調を表示させる空間光変調器４と、入力画像データに基づいて空間光変調器４に変調パターン信号を出力する制御部６と、を備える表示装置１であって、空間光変調器４の０次光に非点収差を付与する非点収差光学系７と、０次光の非点収差を検出する４分割光検出器８と、を備え、制御部６は、４分割光検出器８の検出値に基づいてレーザ光の波長を演算する波長演算手段と、演算した波長に基づいて変調パターン信号を補正する変調パターン補正手段と、を備えるので、スクリーン３に向かうレーザ光の光量を減らすことなく、レーザ光の波長を精度良く検出して画質を改善することができる。

【0042】

また、光源部２は、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３を含み、変調パターン信号は、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を含み、制御部６は、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３を時分割で順次駆動させつつ、それに同期して赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号を空間光変調器４に順次出力することで、１つの空間光変調器４でスクリーン３に画像を描画させ、非点収差光学系７及び４分割光検出器８は、１つの空間光変調器４に対応して１組が設けられ、波長演算手段は、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３の順次駆動に同期して４分割光検出器８の検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算し、変調パターン補正手段は、演算した波長に基づいて、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号をそれぞれ補正するので、空間光変調器４、非点収差光学系７、及び４分割光検出器８の必要個数を抑えてコストを削減できる。

【0043】

また、４分割光検出器８は、空間光変調器４からスクリーン３までの距離と、空間光変調器４から４分割光検出器８までの距離とが同じになるように配置されるので、スクリーン３の位置でレーザ光の波長を検出する場合と同等の高精度な波長検出を行うことが可能になる。

【0044】

［第２実施形態］
つぎに、本発明の第２実施形態に係る表示装置１について、図５及び図６を参照して説明する。ただし、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と共通の構成については、第１実施形態と同じ符号を用いることで、第１実施形態の説明を援用する場合がある。

【0045】

図５は、本発明の第２実施形態に係る表示装置１の概略構成を示す図である。
図５に示すように、第２実施形態の表示装置１において、空間光変調器４は、赤色用空間光変調器４１、緑色用空間光変調器４２、及び青色用空間光変調器４３を含み、制御部６は、赤色レーザ発光部２１、緑色レーザ発光部２２、及び青色レーザ発光部２３を同時に駆動させつつ、赤色用変調パターン信号を赤色用空間光変調器４１に、緑色用変調パターン信号を緑色用空間光変調器４２に、青色用変調パターン信号を青色用空間光変調器４３にそれぞれ出力することで、スクリーン３に画像を描画させる。

【0046】

また、非点収差光学系７及び４分割光検出器８は、赤色用空間光変調器４１、緑色用空間光変調器４２、及び青色用空間光変調器４３に対応して３組が設けられる。具体的には、赤色用非点収差光学系７５、緑色用非点収差光学系７６、青色用非点収差光学系７７、赤色用４分割光検出器８５、緑色用４分割光検出器８６、及び青色用４分割光検出器８７を備える。

【0047】

そして、波長演算手段は、３つの４分割光検出器８５～８７の検出値に基づいて、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の波長を演算し、変調パターン補正手段は、演算した波長に基づいて、赤色用変調パターン信号、緑色用変調パターン信号、及び青色用変調パターン信号をそれぞれ補正する。

【0048】

このような第２実施形態の表示装置１であっても、スクリーン３に向かうレーザ光の光量を減らすことなく、レーザ光の波長を精度良く検出して画質を改善することができる。また、第２実施形態の表示装置１では、各色のレーザ発光部２１～２３を同時点灯できるので、第１実施形態の表示装置１に比べて表示画像を明るくできるだけでなく、時分割処理のための高速処理が不要になる。

【0049】

つぎに、上記のような第２実施形態を実現する制御部６の処理手順について、図６を参照して説明する。

【0050】

図６は、本発明の第２実施形態に係る表示装置１の制御手順を示す図である。
図６に示すように、制御部６は、各色の波長値λｒ、λｇ、λｂに初期値を設定した後（Ｓ２０１）、ユーザ操作又はシステム操作による停止コマンドの入力が無いか否かを判断し（Ｓ２０２）、この判断結果がＮＯの場合は、処理を終了する。

【0051】

制御部６は、ステップＳ２０２の判断結果がＹＥＳの場合、入力画像のフレームが変更されたか否かを判断し（Ｓ２０３）、この判断結果がＹＥＳの場合は、各色の波長値λｒ、λｇ、λｂと入力画像データに基づいて、空間光変調器４に入力画像を描画するための各色のＬＣＯＳ－ＳＬＭパターンを演算し（Ｓ２０４）、判断結果がＮＯの場合は、ステップＳ２０４をスキップする。

【0052】

つぎに、制御部６は、各色のレーザ発光部２１～２３を同時点灯させ、各色の描画処理を並列実行する。具体的には、赤色レーザ発光部２１を点灯させ、且つ、点灯時間タイマのカウントアップを開始した後（Ｓ２０５）、赤色用ＬＣＯＳ＿ＳＬＭパターンを設定して描画を実行するとともに（Ｓ２０６）、赤色用４分割光検出器８５が出力したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値のＡ／Ｄ変換値であるＡｒ，Ｂｒ，Ｃｒ，Ｄｒ値を読み取り（Ｓ２０７）、点灯時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２０８）。制御部６は、ステップＳ２０８の判断結果がＮＯの場合、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７を繰り返し、判断結果がＹＥＳになったら赤色レーザ発光部２１を消灯し、且つ、点灯時間タイマをクリアする（Ｓ２０９）。

【0053】

また、制御部６は、緑色レーザ発光部２２を点灯させ、且つ、点灯時間タイマのカウントアップを開始した後（Ｓ２１０）、緑色用ＬＣＯＳ＿ＳＬＭパターンを設定して描画を実行するとともに（Ｓ２１１）、緑色用４分割光検出器８６が出力したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値のＡ／Ｄ変換値であるＡｇ，Ｂｇ，Ｃｇ，Ｄｇ値を読み取り（Ｓ２１２）、点灯時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２１３）。制御部６は、ステップＳ２１３の判断結果がＮＯの場合、ステップＳ２１１及びステップＳ２１２を繰り返し、判断結果がＹＥＳになったら緑色レーザ発光部２２を消灯し、且つ、点灯時間タイマをクリアする（Ｓ２１４）。

【0054】

また、制御部６は、青色レーザ発光部２３を点灯させ、且つ、点灯時間タイマのカウントアップを開始した後（Ｓ２１５）、青色用ＬＣＯＳ＿ＳＬＭパターンを設定して描画を実行するとともに（Ｓ２１６）、青色用４分割光検出器８７が出力したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値のＡ／Ｄ変換値であるＡｂ，Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂ値を読み取り（Ｓ２１７）、点灯時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２１８）。制御部６は、ステップＳ２１８の判断結果がＮＯの場合、ステップＳ２１６及びステップＳ２１７を繰り返し、判断結果がＹＥＳになったら青色レーザ発光部２３を消灯し、且つ、点灯時間タイマをクリアする（Ｓ２１９）。

【0055】

つぎに、制御部６は、各色のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ値に基づいてＨ値を算出するとともに（Ｓ２２０）、上記の式Ａを用いて、各色のＨ値に基づいて各色の波長値λｒ、λｇ、λｂを演算し、前回の波長値λｒ、λｇ、λｂを更新する（Ｓ２２１）。制御部６は、波長値λｒ、λｇ、λｂの変化結果に基づいて、カラーバランスが合うように各色の点灯時間及び点灯ターゲットパワーのいずれか、又は両方を変更した後（Ｓ２２２）、ステップＳ２０２に戻って上述した一連の処理を繰り返す。

【0056】

［第３実施形態］
つぎに、本発明の第３実施形態に係る表示装置１ついて、図７を参照して説明する。ただし、上述の実施形態との相違点についてのみ説明し、上述の実施形態と共通の構成については、上述の実施形態と同じ符号を用いることで、上述の実施形態の説明を援用する場合がある。

【0057】

第３実施形態の表示装置１は、制御部６が、４分割光検出器８の検出値に基づいてレーザ光の光軸ずれを演算する光軸ずれ演算手段をさらに備え、変調パターン補正手段が、演算した光軸ずれに基づいて変調パターン信号をさらに補正する点が上述の実施形態と相違している。

【0058】

図７は、光軸ずれの検出原理を示す図である。図７には、３つの状態Ｇ７００からＧ７０２が示されており、ｘ，ｙは、それぞれＸ光軸方向及びＹ光軸方向を示す。
図７に示すように、レーザ光の光軸がずれると、４分割光検出器８に入射される光の像がＸ光軸方向やＹ光軸方向にずれる。具体的には、Ｇ７０１は、ずれのない状態を示し、Ｇ７０２は、Ｘ光軸方向にずれた状態を示し、Ｇ７０３は、Ｙ光軸方向にずれた状態を示す。光軸ずれ演算手段は、Ｘ光軸ずれ及びＹ光軸ずれを下記の計算式で演算する。
Ｘ光軸ずれ＝（（Ａ＋Ｄ）－（Ｂ＋Ｃ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
Ｙ光軸ずれ＝（（Ａ＋Ｂ）－（Ｃ＋Ｄ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）

【0059】

また、変調パターン補正手段による補正は、ホログラム演算のパターンニングにおける目標座標を光軸ずれの分を座標オフセット値としてホログラム演算に入力することにより行われる。例えば、Ｘ光軸のずれが１％で座標値Δｘになる設計値とする。或いは、生産時に光軸をずらせて、実際の座標値を測定し、このΔ値を求めてもよい。光軸ずれα％のとき、オフセット値として、Δｘ＊αの座標オフセット値で引き算することで、実際の描画座標位置の座標が求められる。

【0060】

また、第３実施形態では、制御部６が、４分割光検出器８の検出値に基づいてレーザ光の光強度を演算する光強度演算手段をさらに備え、変調パターン補正手段が、演算した光強度に基づいて変調パターン信号をさらに補正する。例えば、光強度演算手段は、下記の計算式で各色のレーザ光の光強度を算出する。
光強度＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ

【0061】

また、変調パターン補正手段は、各色のレーザ光の光強度に基づいた変調パターンの補正に基づいて、表示画像の全体的な明るさの変動やカラーバランスの乱れを抑制することができる。

【0062】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0063】

１ 表示装置
２ 光源部
２１ 赤色レーザ発光部
２２ 緑色レーザ発光部
２３ 青色レーザ発光部
３ スクリーン
４ 空間光変調器
４１ 赤色用空間光変調器
４２ 緑色用空間光変調器
４３ 青色用空間光変調器
５ メイン光学系
６ 制御部
７ 非点収差光学系
７１ 反射ミラー
７２ 集光レンズ
７３ 円柱レンズ
７５ 赤色用非点収差光学系
７６ 緑色用非点収差光学系
７７ 青色用非点収差光学系
８ ４分割光検出器
８１Ａ～８１Ｄ 光検出部
８５ 赤色用４分割光検出器
８６ 緑色用４分割光検出器
８７ 青色用４分割光検出器
９ 入力回路
９１ Ｉ－Ｖ変換回路
９２ Ａ／Ｄコンバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】