(57)【要約】【課題】画像表示に要する時間を縮減できる画像表示装置、画像表示方法及びプログラムを提供する。【解決手段】画像表示装置１００は、複数のレーザダイオード１１１を用いて、入力された画像信号に基づいたレーザ光を出力することが可能な光源部１１０、記画像信号に基づく画像の水平方向に対応するＨ軸方向と、画像の垂直方向に対応するＶ軸方向とに振動し、光源部１１０が出力したレーザ光を反射させて投影面を走査することにより、画像を表示可能な走査ミラー部１２０を有する。光源部１１０は、複数のレーザダイオード１１１それぞれの温度が第１の温度範囲内である場合、複数のレーザダイオード１１１の内の一部のレーザダイオード１１１のみを用いてレーザ光を出力する。【選択図】図１
2014130288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオードを用いて、入力された画像信号に基づいたレーザ光を出力することが可能な光源部と、
前記画像信号に基づく画像の水平方向に対応するＨ軸方向と、前記画像の垂直方向に対応するＶ軸方向とに振動し、前記光源部が出力したレーザ光を反射させて投影面を走査することにより、画像を表示可能な走査ミラー部と、を有し、
前記光源部は、前記複数のレーザダイオードそれぞれの温度が第１の温度範囲内である場合、前記複数のレーザダイオードの内の一部のレーザダイオードのみを用いてレーザ光を出力する、
画像表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、前記複数のレーザダイオードそれぞれの温度が、前記第１の温度範囲とは異なる第２の温度範囲内である場合、前記複数のレーザダイオードを用いて、入力された前記画像信号に基づいたレーザ光を出力する
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光源部は、前記一部のレーザダイオードのみを用いてレーザ光を出力する場合、予め用意された単色の画像信号に基づいたレーザ光を出力する
請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記一部のレーザダイオードのみを用いてレーザ光を出力する場合、入力された前記画像信号をモノクロ変換し、そのモノクロ変換した画像信号に基づいたレーザ光を出力する
請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の温度範囲は、前記複数のレーザダイオードの内の前記一部のレーザダイオードの保証温度範囲内であり、かつ、前記複数のレーザダイオードの内の他のレーザダイオードの保証温度範囲外である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から投射されたレーザ光を走査ミラーで反射させ、反射された光線で投射面をラスタ走査することにより、投射面に画像を表示させるレーザ走査型の画像表示装置が知られている。このレーザ走査型の画像表示装置は、水平方向の走査線を描く際に走査ミラーを左右に往復揺動させるとともに、画像を構成する走査線の数にあわせて走査ミラーを垂直方向に揺動させる。近年では、この走査ミラーとして例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを利用することでレーザ走査型の画像表示装置は小型化され、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなど様々な応用製品が現在開発されてきている。
【０００３】
特許文献１には、複数色のレーザ、典型的にはＲＧＢ３色のレーザ光源（レーザダイオード）を備え、画像を構成する画素のＲＧＢレベルに応じて、３つのレーザダイオードを発光させ、これらを合波することにより、カラー画像を表示可能な画像表示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】特願２０１２−１４７７３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザダイオードは、レーザダイオードメーカによって動作保証温度が設定されていることが多い。動作保証温度とは、レーザダイオードが動作温度とは正常に動作すべき限界温度のことであって、上限温度、下限温度によって示される。動作保証温度外での動作は、レーザダイオードに、寿命の減少等の悪影響をもたらす。画像表示装置は、車載など確実かつ高寿命な動作が求められる用途に用いられることが多いため、特に動作保証温度を考慮する必要がある。
【０００６】
しかしながら、動作保証温度を考慮すると、高温又は低温において画像表示装置が起動された場合、直ちにレーザダイオードを動作させることができず、結果として画像表示までに時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、画像表示に要する時間を縮減できる画像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】
【０００８】
そこで、本発明は、複数のレーザダイオードを用いて、入力された画像信号に基づいたレーザ光を出力することが可能な光源部と、前記画像信号に基づく画像の水平方向に対応するＨ軸方向と、前記画像の垂直方向に対応するＶ軸方向とに振動し、前記光源部が出力したレーザ光を反射させて投影面を走査することにより、画像を表示可能な走査ミラー部と、を有し、前記光源部は、前記複数のレーザダイオードそれぞれの温度が第１の温度範囲内である場合、前記複数のレーザダイオードの内の一部のレーザダイオードのみを用いてレーザ光を出力する画像表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
画像表示に要する時間を縮減できる画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる画像表示装置１００の構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる画像表示装置１００の構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる画像表示装置１００のレーザダイオード１１１を冷却した場合における、レーザダイオード１１１の温度を示す図である。
【図４】実施の形態にかかる画像表示装置１００の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１２】
はじめに、図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態にかかる画像表示装置１００の構成について説明する。画像表示装置１００は、例えば、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイ、レーザ型プロジェクタ等のレーザ型の表示装置である。
【００１３】
図１に示すように、画像表示装置１００は、光源部１１０、走査ミラー部１２０、検出部１０３を有する。
【００１４】
光源部１１０は、入力された画像信号に基づいて、レーザ光源を駆動して、後段の走査ミラー部１２０に対しレーザ光を出力する。光源部１１０は、例えばマイクロコンピュータ等を備え、下記の一連の処理を実施する。
【００１５】
光源部１１０には、図示しないビデオインターフェースを介して原画像信号が入力される。光源部１１０は、画像種別に応じて原画像信号をデコード処理する。例えば、原画像信号がアナログ画像信号（コンポーネント映像信号）である場合には、デコード処理により、原画像信号を、３色（ＲＧＢ）のデジタル色信号で構成されるデジタル画像データと、水平同期信号と垂直同期信号とを含む同期信号と、に分離する。
【００１６】
光源部１１０は、デコード処理した画像データをバッファに一旦書き込んだ後、レーザ走査型の画像表示装置に適したタイミングで、バッファから画像データを主走査線の一ラインずつ読み出し、後段に出力する。すなわち光源部１１０は、後述する走査ミラー部の水平方向の揺動に基づいて調整されたタイミング信号（ドットクロック、表示期間指示信号）に合わせて画像データを読み出す。
【００１７】
光源部１１０は図示しないＤ／Ａ変換部を備え、読み出した画像データを構成する３色（ＲＧＢ）に応じて、レーザ光源に駆動電流を印加して、３色（ＲＧＢ）のレーザ光源を所望の輝度で発光させる。
【００１８】
図２に示すように、光源部１１０は、ＲＧＢ３色を得るため、レーザ光源として、赤色レーザダイオード１１１Ｒ、青色レーザダイオード１１１Ｂ、および、緑色レーザダイオード１１１Ｇを備えている。各レーザダイオードは、図示しない赤色ドライバ、緑色ドライバ、青色ドライバにより駆動される。
【００１９】
画像データを構成する各画素データは、画素ごとにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色で構成される色情報を有する。赤色ドライバ、緑色ドライバ、青色ドライバは、それぞれ各画素の各色の輝度情報に応じて各色のレーザダイオード１１１に電流を印加する。なお、黒を描画する際には各レーザを非発光とすることが好ましい。このようにして黒を描画すれば、レーザ走査型の画像表示装置は、描画エリア全てをバックライトにより常に発光させる液晶ディスプレイ等に比較して、消費電力を抑制することができる。
【００２０】
光源部１１０はさらに、赤色レーザダイオード１１１Ｒ、青色レーザダイオード１１１Ｂ、および、緑色レーザダイオード１１１Ｇの温度を検出する温度センサを有し、マイクロコンピュータが検出値を取得可能に構成される。
【００２１】
光源部１１０はさらに、ミラー１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂを備える。ミラー１１２はそれぞれ所定の波長の色を透過または反射させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラーは、一方の面に入射した光をほぼ反射するとともに、他方の面に入射した光をほぼ透過させる性質をもつ。複数のミラー１１２を組み合わせることにより、３色のレーザ光を一軸に合波した光束として、走査ミラー部１２０に所定の角度で入射させる。なお、光路上に図示しない集光レンズが適宜配置され、レーザ光を集光させてもよい。
【００２２】
また、光源部１１０は、水平方向の振動における往路及び復路の両方で描画する場合、描画データの並び変えを行う。また、後述するＭＥＭＳデバイスの振幅による画像歪みや、車載時のガラスの曲面による歪みの補正を行ってもよい。また、各レーザの投射軸の補正や、描画開始位置の調整を行ってもよい。
【００２３】
以上のように、本実施形態において、光源部１１０は、画像処理部やレーザ駆動部、制御部としての機能も有しているものとするが、これらは一体となっていてもよいし、それぞれ別体になっていてもよい。
【００２４】
次に、走査ミラー部１２０の構成について説明する。走査ミラー部２００は、いわゆるＭＥＭＳデバイスであって、圧電素子により駆動されるミラーと、圧電素子に所定のタイミングで電流を印加してミラーを駆動する制御部と、を備える。ミラーは、互いに直交する２つの揺動軸を有し、２方向にミラーを揺動させることにより画像光束をラスタスキャンさせる。以下、説明の都合上、画像の水平方向（主走査方向）のスキャンに対応するミラーの揺動軸をＨ軸、画像の上下方向（副走査方向）のスキャンに対応するミラーの揺動軸をＶ軸として説明する。
【００２５】
ミラーのＨ軸方向、すなわち主走査方向の揺動は、本実施形態においては共振振動である。なお、他の発振源をもとに揺動されてもよいが、その場合であっても共振周波数に近い周波数であることが好ましい。一方、Ｖ軸方向、すなわち副走査方向の揺動は、非共振駆動である、光源部１１０が有する制御部は、Ｖ軸方向の振動周期を、Ｈ軸の揺動に同期させ画像信号のフレームレートに合わせて調整する。
【００２６】
ここで、本発明の課題について、再度詳細に説明する。レーザダイオード１１１の動作保証温度は、色によって大きく異なっている。例えば、青色レーザを出力するレーザダイオード１１１Ｂの動作保証温度は上限８０度、下限−１０度である。また、赤色レーザを出力するレーザダイオード１１１Ｒの動作保証温度は上限６０度、下限−１０度である。緑色レーザを出力するレーザダイオード１１１Ｇの動作保証温度は上限６０度、下限０度である。
【００２７】
画像表示装置１００においては、レーザダイオード１１１の温度がレーザダイオード１１１の動作保証温度の上限より高い状態で画像表示装置１００が起動すると、図示しない冷却素子等（例えばペルチェ素子）によって、光源部１１０等（特にレーザダイオード１１１）の冷却が開始される。
【００２８】
図３に、周辺温度が８５度において画像表示装置１００が起動し、冷却素子により冷却が行われた場合の、レーザダイオード１１１の温度変化を示す。このグラフにおいて、縦軸は温度変化を表している。すなわち、縦軸の０度においては、レーザダイオード１１１の温度は８５度である。縦軸の−２５度においては、レーザダイオード１１１の温度は６０度である。
【００２９】
図３のグラフによれば、ＲＧＢすべてのレーザダイオード１１１が動作保証温度に達するのは、動作保証温度の上限が最も低いレーザダイオード１１１Ｒ（赤）、及びレーザダイオード１１１Ｇ（緑）が、動作保証温度の上限６０度に達する時点である。すなわち、画像表示装置１００は、起動から約１２０秒後にようやく、フルカラー画像表示を開始することが可能になる。
【００３０】
しかしながら、画像表示装置は、車載など迅速な動作が求められる用途に用いられることが多いため、このような画像表示までのタイムラグは可及的に縮減することが望まれる。
【００３１】
以上を前提として、図４のフローチャートを用いて、本実施の形態における画像表示装置１００の特徴的な動作について説明する。
【００３２】
（Ｓ１０１：いずれかのレーザダイオード１１１のみが動作保証範囲内であるか判定）
光源部１１０は、温度センサより、レーザダイオード１１１Ｒ、レーザダイオード１１１Ｇ、レーザダイオード１１１Ｂのそれぞれの温度を取得する。また、光源部１１０は、これらのレーザダイオード１１１の動作保証温度を示す情報を予め内部に保持しているものとする。ここで、いずれかのレーザダイオード１１１が動作保証温度内である一方、他のレーザダイオード１１１が動作保証温度外である場合、Ｓ１０２の処理を行う。つまり、レーザダイオード１１１Ｒ、レーザダイオード１１１Ｇ、レーザダイオード１１１Ｂそれぞれの温度が、一部のレーザダイオード（ここではレーザダイオード１１１Ｂ）のみが動作保証されている温度範囲内（本実施形態では６０度から８０度の範囲）である場合、光源部１１０は、Ｓ１０２の処理を行う。その他の場合、Ｓ１０３の処理を行う。
【００３３】
（Ｓ１０２：動作保証範囲内に入ったレーザダイオード１１１を使用し表示）
光源部１１０は、動作保証温度内であると判定されたレーザダイオード１１１を使用して、画像表示を開始する。例えば、各レーザダイオードの温度が６０度から８０度の範囲内であり、レーザダイオード１１１Ｂだけが動作保証温度内である場合は、駆動可能な青色レーザだけを用いて、「お待ちください」等のメッセージ、ロゴ等のオープニング画面等、あらかじめ用意された画像を描画する。ここで表示すべき画像は、ＲＧＢそれぞれの単色で構成されたものを３種類用意しておいてもよい。あるいは、あらかじめ用意されたモノクロ画像を、単色で表示することとしてもよい。
【００３４】
あるいは、あらかじめ用意された画面ではなく、通常と同じ画面、例えば通常フルカラー行われる速度表示等を、単色で表示してもよい。具体的には、通常の画面を表示するための入力された画像信号（ＲＧＢ信号）をモノクロ画像信号に変換し、一部のレーザダイオード（ここではレーザダイオード１１１Ｂ）のみを用いて、そのモノクロ画像に基づいたレーザ光を出力して、モノクロ画像を表示することができる。
【００３５】
以上のように、レーザダイオード１１１Ｒ、レーザダイオード１１１Ｇ、レーザダイオード１１１Ｂそれぞれの温度が、一部のレーザダイオード（ここではレーザダイオード１１１Ｂ）のみが動作保証されている温度範囲内である場合、光源部１１０は、その一部のレーザダイオードのみを用いてレーザ光を出力する。
【００３６】
（Ｓ１０３：全てのレーザダイオード１１１が動作保証範囲内であるか判定）
光源部１１０は、全てのレーザダイオード１１１が動作保証温度内である場合、Ｓ１０４の処理を行う。一方、全てのレーザダイオード１１１が動作保証温度外である場合、Ｓ１０５に移る。
【００３７】
（Ｓ１０４：全てのレーザダイオード１１１を使用しフルカラー表示）
光源部１１０は、全てのレーザダイオード１１１を用いたフルカラー表示を開始する。例えば、駆動可能な単色レーザだけを用いて、あらかじめ用意された画像を描画していた場合は、かかる画像の表示を終了し、ＲＧＢフルカラーによる通常の画面表示に移行する。あるいは、通常の画面を単色で表示していた場合は、引き続きＲＧＢフルカラーによる通常の画面表示を行う。つまり、光源部１１０は、全てのレーザダイオード１１１それぞれの温度が、それぞれの動作保証範囲内となる温度範囲内（本実施形態では０度から６０度の範囲）である場合、全てのレーザダイオード１１１を用いて、入力された画像信号に基づいたレーザ光を出力することとなる。
【００３８】
なお、一般に、画像表示装置１００が起動した後は、冷却素子等によるレーザダイオード１１１の温度維持がなされる。よって、全てのレーザダイオード１１１が動作保証範囲内に至った後は、画像表示装置１００が動作を停止しない限り、レーザダイオード１１１が動作保証範囲外に至ることはない。しかし、冷却装置の故障等に備え、定期的にＳ１０１のチェックを行い、必要に応じＳ１０２の処理に遷移するよう構成してもよい。
【００３９】
（Ｓ１０５：待機）
全てのレーザダイオード１１１が動作保証温度外である場合は、何らの画像表示も実行できないから、光源部１１０は、いずれかのレーザダイオード１１１が動作保証温度内まで冷却されるまで待機する。具体的には、光源部１１０は、定期的にＳ１０１の処理を実行する。
【００４０】
再び図３を用いて、本実施の形態による効果について説明する。本実施の形態によれば、いずれかのレーザダイオード１１１が動作保証温度内に入った時点で、そのレーザダイオード１１１による単色の画像表示を開始できる。図３の例では、画像表示装置１００の起動から約１５秒後に、レーザダイオード１１１Ｂ（青）が動作保証温度の上限である８０度まで冷却されるため、単色による表示を開始できる。
【００４１】
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、上述の実施例では、高温のレーザダイオード１１１が冷却されていく場合を例として説明した。しかしながら本発明はこれに限定されず、動作保証温度外の低温から、レーザダイオード１１１が加温されていく場合にも、同様の処理を適用することが可能である。例えば、本実施形態のレーザダイオード１１１においては、全てのレーザダイオード１１１それぞれの温度が、−１０度から０度の範囲内である場合、レーザダイオード１１１Ｂ及びレーザダイオード１１１Ｒのみを用いてレーザ光を出力するようにしてもよい。なお、各レーザダイオードは近接して設けられることが多く、その場合は、各レーザダイオードの温度はほぼ等しくなる。その場合は、温度センサは一つでもよい。
【００４２】
また、上述の実施例では、１つのレーザダイオード１１１が最初に動作保証温度内に到達する場合を例として説明した。しかしながら本発明はこれに限定されず、複数のレーザダイオード１１１が動作保証温度内に到達しつつも、他のレーザダイオード１１１が動作保証温度外である場合にも適用可能である。この場合、光源部１１０は、動作保証温度内にあるいずれかのレーザダイオード１１１を用いて、単色表示を行うことができる。また、予め複数色で構成された画像を用意しておき、Ｓ１０２において、動作保証温度内に到達した複数のレーザダイオード１１１を用いて、当該画像を表示するよう構成してもよい。
【００４３】
また、上述の実施の形態では、本発明を主にハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００  画像表示装置
１１０  光源部
１１１  レーザダイオード
１１２  ダイクロイックミラー
１２０  走査ミラー部
【図１】
2014130288.tif 000003
【図２】
2014130288.tif 000004
【図３】
2014130288.tif 000005
【図４】
2014130288.tif 000006