(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に基づいて画像を投影する投影装置であって、
走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子と、
前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合に、前記レーザ素子を駆動する電流を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調することで前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とする投影装置。
【請求項２】
それぞれ異なる色の光ビームを発光する複数のレーザ素子を備え、
前記制御手段は、前記複数のレーザ素子をそれぞれ駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、パルス幅変調またはフレーム変調する階調を前記複数のレーザ素子で一致させ、かつ、当該階調を、前記複数のレーザ素子の少なくとも１つがキンクによる影響を受ける階調に設定することを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項４】
投影する画像の所望の明るさを決定するための情報を取得する取得手段を備え、
前記制御手段は、前記情報と前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投影装置を備え、前記画像をユーザの目の位置から虚像として視認させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子を有し、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置が実行する制御方法であって、
前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御工程を有し、
前記制御工程は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合に、前記レーザ素子を駆動する電流を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調することで前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子を有し、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置が実行するプログラムであって、
前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御手段
として前記投影装置を機能させ、
前記制御手段は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合に、前記レーザ素子を駆動する電流を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調することで前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、半導体レーザ素子が出力する光量バランスを制御する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、出射するレーザ光の強度を調整する技術が知られている。例えば、特許文献１には、偏光成分に応じて透過量の異なる同一の偏光ビームスプリッタを、外部鏡筒内に回転自在に配置された内部鏡筒の回転軸に直交する平面に対称かつこの平面とそれぞれ角度θだけ傾けて配置し、レーザ光源からの直線偏光を光軸がこの内部鏡筒の回転軸と一致するように入射させ、内部鏡筒を所望の位置に回転させることで、出射光軸と入射光軸が常に一致しつつ、出射光の光量を調整する技術が開示されている。また、特許文献２には、レーザの光出力が電流に比例して直線的に増加しなくなる現象であるキンクの特性を勘案した半導体レーザ素子の光学特性の測定方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５８５２６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９４９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  キンクによる影響を受ける電流値でレーザを駆動させた場合、レーザの動作が不安定となり、映像がちらつく場合がある。また、キンク特性は、一般には各レーザによってそれぞれ異なるため、各レーザのキンク特性を考慮せずに光を出力した場合、キンクによる影響が大きいレーザの光量が相対的に小さくなり、色ずれが生じることとなる。一方、特許文献１に記載の技術によりレーザ光を調整する場合、機器が大型化してしまうという問題がある。【０００５】  本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、映像のちらつきや色ずれを好適に抑制しつつ、広範囲の階調を表現することが可能な投影装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項に記載の発明では、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置であって、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子と、前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合に、前記レーザ素子を駆動する電流を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調することで前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項に記載の発明では、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子を有し、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置が実行する制御方法であって、前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御工程を有し、前記制御工程は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合に、前記レーザ素子を駆動する電流を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調することで前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項に記載の発明では、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子を有し、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置が実行するプログラムであって、前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御手段として前記投影装置を機能させ、前記制御手段は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合に、前記レーザ素子を駆動する電流を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調することで前記光ビームの見かけ上の強度を制御することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例に係る画像描画装置の構成を示す。
【図２】レーザ駆動電流ＩＬとレーザが出力する光量との関係を示すグラフである。
【図３】任意の画素で各階調を表すのに必要なレーザ駆動電流の大きさ及びパルス幅を示す図である。
【図４】画素Ｐ１〜Ｐ４について、デューティー比を変えずにレーザ駆動電流を変動させて表示制御を行う例を示す。
【図５】画素Ｐ１〜Ｐ４について、レーザ駆動電流をパルス幅変調して表示制御を行う例を示す。
【図６】第２実施例において、任意の画素で各階調を表すのに必要なレーザ駆動電流の大きさ及びパルス幅を示す図である。
【図７】画像描画装置が適用された光源部を有するヘッドアップディスプレイの構成例を示す。
【図８】４つのフレームで階調を表現する場合の、各階調を表すのに必要なフレームごとのレーザ駆動電流の大きさを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  本発明の１つの好適な実施形態では、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置であって、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子と、前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記レーザ素子を駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調することで、前記光ビームの見かけ上の強度を制御する。
【００１１】  上記の投影装置は、レーザ素子と、制御手段とを有する。レーザ素子は、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光する。制御手段は、画像信号に基づいてレーザ素子を駆動し、光ビームの強度を制御する。このとき、制御手段は、レーザ素子を駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調することで、光ビームの見かけ上の強度を制御する。この態様により、投影装置は、レーザ素子が限られた範囲の光ビームの強度しか高精度に出力できない場合であっても、広範囲の階調を的確に表現することができる。
【００１２】  上記投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記レーザ素子を駆動する電流を、当該レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値に保持しながらパルス幅変調またはフレーム変調する。この態様により、投影装置は、キンクによる影響を受けることなく、広範囲の階調を的確に表現することができる。
【００１３】  上記投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値で前記レーザ素子を駆動した場合の光ビームより強度が弱い光ビームを発光させる場合にのみ、前記レーザ素子を駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調する。この態様により、投影装置は、変調により必要となるクロック数の増加を低減することができる。
【００１４】  上記投影装置の他の一態様では、それぞれ異なる色の光ビームを発光する複数のレーザ素子を備え、前記制御手段は、前記複数のレーザ素子をそれぞれ駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調する。この態様により、各色のレーザ素子が出力する階調を的確に表現し、カラーバランスを適切に保つことができる。
【００１５】  上記投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、パルス幅変調またはフレーム変調する階調を前記複数のレーザ素子で一致させ、かつ、当該階調を、前記複数のレーザ素子の少なくとも１つがキンクによる影響を受ける階調に設定する。この態様により、投影装置は、パルス幅変調またはフレーム変調に起因した色ずれを好適に抑制することができる。
【００１６】  上記投影装置の他の一態様では、投影する画像の所望の明るさを決定するための情報を取得する取得手段を備え、前記制御手段は、前記情報と前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの見かけ上の強度を制御する。この場合であっても、投影装置は、レーザ素子を駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調することで、種々の階調を表現することができるため、指定された明るさにより画像を適切に表示することができる。
【００１７】  本発明の他の好適な実施形態では、ヘッドアップディスプレイは、上記いずれかの投影装置を備え、前記画像をユーザの目の位置から虚像として視認させる。一般に、ヘッドアップディスプレイは、種々の明るさの環境下で虚像を表示するため、広範囲の階調を表現する必要がある。従って、ヘッドアップディスプレイは、上述の投影装置を備えることで、種々の明るさの環境下で虚像を適切に表示することができる。
【００１８】  本発明のさらに別の実施形態では、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子を有し、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置が実行する制御方法であって、前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御工程を有し、前記制御工程は、前記レーザ素子を駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調することで、前記光ビームの見かけ上の強度を制御する。投影装置は、この制御方法を実行することで、レーザ素子が限られた範囲の光ビームの強度しか高精度に出力できない場合であっても、広範囲の階調を的確に表現することができる。
【００１９】  本発明のさらに別の実施形態では、走査手段により投影面上に走査される光ビームを発光するレーザ素子を有し、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置が実行するプログラムであって、前記画像信号に基づいて前記レーザ素子を駆動し、前記光ビームの強度を制御する制御手段として前記投影装置を機能させ、前記制御手段は、前記レーザ素子を駆動する電流をパルス幅変調またはフレーム変調することで、前記光ビームの見かけ上の強度を制御する。投影装置は、このプログラムを実行することで、レーザ素子が限られた範囲の光ビームの強度しか高精度に出力できない場合であっても、広範囲の階調を的確に表現することができる。好適には、上記プログラムは、記憶媒体に記憶される。
【実施例】
【００２０】  以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。【００２１】  ［画像描画装置の構成］  図１は、本発明に係る投影装置が適用された各実施例に係る画像描画装置１の構成を示す。図１に示すように、画像描画装置１は、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源部９と、ＭＥＭＳミラー１２とを備える。画像描画装置１は、例えばヘッドアップディスプレイの光源として用いられ、コンバイナ等の光学素子に表示像を構成する光を出射する。【００２２】  画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号（「入力画像信号Ｓｉ」とも呼ぶ。）を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。【００２３】  ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から供給される入力画像信号Ｓｉ及びＭＥＭＳミラー１２から入力される走査位置情報「Ｓｃ」に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、映像処理部３１と、タイミングコントローラ３２と、を備える。【００２４】  映像処理部３１は、入力画像信号Ｓｉに対し、所定の信号処理を行う。具体的には、映像処理部３１は、補正後の入力画像信号Ｓｉから、画像表示部に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。また、映像処理部３１は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。さらに映像処理部３１は、変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号（「発光パターン信号」とも呼ぶ。）に変換する。ここで、発光パターン信号には、各レーザを発光させる輝度、即ち各レーザ光の光量に関する情報も含まれる。さらに、映像処理部３１は、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３に生じるキンクによる色ずれを抑制するため、入力画像信号Ｓｉ又は発光パターン信号の補正を行う。映像処理部３１は、本発明における「制御手段」の一例である。【００２５】  タイミングコントローラ３２は、映像処理部３１の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３２は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。【００２６】  フレームメモリ４には、映像処理部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。本実施例では、ＲＯＭ５は、レーザの各々のキンク特性に関する情報を記憶する。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。【００２７】  レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源部９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。【００２８】  赤色レーザ駆動回路７１は、映像処理部３１が出力する発光パターン信号に基づき、赤色レーザ「ＬＤ１」を���動するための電流を赤色レーザＬＤ１に供給する。青色レーザ駆動回路７２は、映像処理部３１が出力する発光パターン信号に基づき、青色レーザ「ＬＤ２」を駆動するための電流を青色レーザＬＤ２に供給する。緑色レーザ駆動回路７３は、映像処理部３１が出力する信号に基づき、緑色レーザ「ＬＤ３」を駆動するための電流を緑色レーザＬＤ３に供給する。【００２９】  ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３２が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１２を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。【００３０】  サーボ回路８１は、タイミングコントローラ３２からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１２の動作を制御する。【００３１】  ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１２の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。【００３２】  レーザ光源部９は、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射する。具体的には、レーザ光源部９は、主に、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、反射ミラー９２ａ〜９２ｃと、マイクロレンズアレイ９４と、レンズ９５と、を備える。レーザＬＤ１〜ＬＤ３は、それぞれ、本発明における「レーザ素子」の一例である。【００３３】  赤色レーザＬＤ１は赤色のレーザ光（「赤色レーザ光ＬＲ」とも呼ぶ。）を出射し、青色レーザＬＤ２は青色のレーザ光（「青色レーザ光ＬＢ」とも呼ぶ。）を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色のレーザ光（「緑色レーザ光ＬＧ」とも呼ぶ。）を出射する。コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃは、それぞれ、赤色、青色及び緑色のレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧを平行光にして、反射ミラー９２ａ〜９２ｃに出射する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光ＬＢを反射させ、反射ミラー９２ａは、青色レーザ光ＬＢを透過させ、赤色レーザ光ＬＲを反射させる。そして、反射ミラー９２ｃは、緑色レーザ光ＬＧのみを透過させ、青色及び赤色のレーザ光ＬＢ、ＬＲを反射させる。こうして反射ミラー９２ｃを透過した緑色レーザ光ＬＧ及び反射ミラー９２ｃで反射された青色及び赤色のレーザ光ＬＢ、ＬＲは、ＭＥＭＳミラー１２に入射される。【００３４】  また、レーザＬＤ１〜ＬＤ３は、それぞれ、レーザ駆動回路７１〜７３から供給される電流（「レーザ駆動電流ＩＬ」とも呼ぶ。）に応じた光量を出力する。ここで、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３には、出力される光量が供給される電流に比例して直線的に増加しなくなる現象であるキンクが発生する。キンクは、低輝度を表示する際に発生し、キンクが発生する電流値及びその程度は、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３のそれぞれで個体差がある。以上を勘案し、本実施例では、画像描画装置１は、描画した画像の色ずれ等を抑制するように、レーザ駆動電流ＩＬの変調を行う。以後では、キンクが発生するレーザ駆動電流ＩＬの範囲を「キンク電流域Ｉｋｗ」とも呼ぶ。【００３５】  ＭＥＭＳミラー１２は、反射ミラー９２ｃから入射されたレーザ光をＥＰＥ（Ｅｘｉｔ  Ｐｕｐｉｌ  Ｅｘｐａｎｄｅｒ）の一例であるマイクロレンズアレイ９４に向けて反射する。また、ＭＥＭＳミラー１２は、基本的には、画像信号���力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８の制御により、スクリーンとしてのマイクロレンズアレイ９４上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。マイクロレンズアレイ９４は、複数のマイクロレンズが配列されており、ＭＥＭＳミラー１２で反射されたレーザ光が入射される。レンズ９５は、マイクロレンズアレイ９４の放射面に形成された画像を拡大する。【００３６】  ［第１実施例］  次に、第１実施例におけるキンク補正について説明する。概略的には、映像処理部３１は、レーザ駆動電流ＩＬを、キンク電流域Ｉｋｗ内の電流値よりも大きい所定の電流値に固定し、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を行う。これにより、映像処理部３１は、低輝度画素を、キンクによる影響を受けることなく適切に表示する。【００３７】  まず、キンク電流域Ｉｋｗについて、図２を参照して説明する。図２は、レーザ駆動電流ＩＬと所定のレーザが出力する光量との関係を概念的に示すグラフである。図２のグラフでは、レーザ駆動電流ＩＬを下げて光量を下げていくと、レーザ駆動電流ＩＬが電流値「Ｉｋ」以下の場合に、レーザ駆動電流ＩＬと光量とが非線形となり、かつ、レーザ駆動電流ＩＬに対する光量の変化の割合が大きくなる。従って、この場合、電流値Ｉｋ以下のレーザ駆動電流ＩＬの値域がキンク電流域Ｉｋｗとなる。そして、キンク電流域Ｉｋｗに対応する低輝度階調の光量を出力する場合、レーザの動作が不安定となり、映像がちらつく場合がある。また、キンク電流域Ｉｋｗの境界値である電流値Ｉｋは、レーザごとに異なる。【００３８】  以上を勘案し、本実施例では、映像処理部３１は、各レーザについて、上述のレーザ駆動電流ＩＬと出力される光量とが非線形となるキンク電流域Ｉｋｗ又はその境界値である電流値Ｉｋを予めＲＯＭ５等に記憶しておく。そして、映像処理部３１は、各レーザのキンク電流域Ｉｋｗ以外のレーザ駆動電流ＩＬにて各レーザＬＤ１〜ＬＤ３を駆動するように、レーザ駆動電流ＩＬをパルス幅変調した発光パターン信号を生成する。【００３９】  次に、レーザ駆動電流ＩＬのパルス幅変調について、図３を参照して説明する。【００４０】  図３は、所定のレーザが各階調を表すのに必要な画素ごとのレーザ駆動電流ＩＬの大きさ及びパルス幅を示す図である。図３では、レーザ駆動電流ＩＬに設定する電流値及びレーザ光により表現する階調は、それぞれレベル１からレベル８までの８段階ある。そして、デューティー比を１に固定し、かつキンクの影響を無視した場合、レベル１〜８の各階調を表現するのに必要なレーザ駆動電流ＩＬは、それぞれレベル１〜８の電流値であるものとする。また、図３では、レベル１の電流値からレベル３の電流値までの値域がキンク電流域Ｉｋｗに含まれるものとする。【００４１】  この場合、映像処理部３１は、いずれの階調レベルを表現する場合であっても、レーザ駆動電流ＩＬを最高のレベル８の電流値に固定し、かつ、表現すべき階調のレベルが低いほどデューティー比を小さくする。具体的には、映像処理部３１は、レベル１の階調を表示する場合には、レベル８のレーザ駆動電流ＩＬを���ューティー比１／８で印加する。同様に、映像処理部３１は、レベル２〜８の階調を表示する場合、レベル８のレーザ駆動電流ＩＬをデューティー比２／８〜８／８で印加する。【００４２】  このように、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ以外の電流値をレーザ駆動電流ＩＬに固定し、デューティー比を変更することで、低輝度画素についても適切に表示することができる。【００４３】  次に、第１実施例の効果について、図４及び図５を参照して補足説明する。図４は、画素「Ｐ１」〜「Ｐ４」について、デューティー比を制御せずにレーザ駆動電流ＩＬの大きさのみを変動させて表示制御を行う比較例を示す。具体的には、図４（Ａ）は、画素Ｐ１〜Ｐ４を表示する際のレーザ駆動電流ＩＬの時間変化を示し、図４（Ｂ）は、画素Ｐ１〜Ｐ４を走査するレーザ光の遷移を示す。図４（Ｂ）では、レーザ駆動電流ＩＬが電流値「Ｉ１」の場合の低輝度のレーザ光「Ｌｓ１」と、レーザ駆動電流ＩＬが電流値「Ｉ２」の場合の高輝度のレーザ光「Ｌｓ２」とがそれぞれ表示されている。【００４４】  図４に示す比較例では、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ内の電流値Ｉ１をレーザ駆動電流ＩＬに設定して画素Ｐ１、Ｐ２を表示し、キンク電流域Ｉｋｗ外の電流値Ｉ２をレーザ駆動電流ＩＬに設定して画素Ｐ３、Ｐ４を表示している。この場合、画素Ｐ１、Ｐ２では、キンク電流域Ｉｋｗ内の電流値Ｉ１をレーザ駆動電流ＩＬに設定することにより、キンクに起因して実際のレーザ光の光量が目標の光量とずれる。また、キンクの影響は、レーザ光ごとに異なる。その結果、映像処理部３１は、画素Ｐ１、Ｐ２を、目標の輝度及び色により表示することができなくなる。【００４５】  図５は、第１実施例に基づき、画素Ｐ１〜Ｐ４について、レーザ駆動電流ＩＬを固定したパルス幅変調に基づく表示制御を行う例を示す。具体的には、図５（Ａ）は、画素Ｐ１〜Ｐ４を表示する際のレーザ駆動電流ＩＬの時間変化を示し、図５（Ｂ）は、画素Ｐ１〜Ｐ４を走査するレーザ光の遷移を示す。また、図５（Ｃ）は、画素Ｐ１〜Ｐ４を近距離で観察した場合の外観図を示し、図５（Ｄ）は、画素Ｐ１〜Ｐ４を通常の距離だけ離れて観察した場合の外観図を示す。図５（Ｂ）では、レーザ駆動電流ＩＬが電流値「Ｉ２」の場合の高輝度のレーザ光Ｌｓ２と共に、レーザ駆動電流ＩＬを印加しない場合に相当する仮想的なレーザ光「Ｌｓ３」を表示している。【００４６】  図５の例において、低輝度の画素Ｐ１、Ｐ２を表示する場合、映像処理部３１は、レーザ駆動電流ＩＬをキンク電流域Ｉｋｗ外の電流値Ｉ２に固定し、デューティー比を調整している。これにより、図４の比較例と比べて、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ内の電流値Ｉ１をレーザ駆動電流ＩＬに設定する必要がないため、低輝度の画素Ｐ１、Ｐ２でのカラーバランスや輝度のばらつきを抑制することができる。【００４７】  また、第１実施例に基づきデューティー比を調整した場合、図５（Ｃ）に示すように、画素Ｐ１、Ｐ２内で、レーザ光Ｌｓ２が照射された高輝度部分と他の低輝度部分とが混在することになる。この場合であっても、図５（Ｄ）に示すように、観察者が通常の態様で観察する場合、観察者は、画素Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ���述の高輝度部分の輝度と低輝度部分の輝度とを平均化した輝度により視認する。従って、本実施例によれば、映像処理部３１は、低輝度画素についても的確に表示することができる。【００４８】  以上説明したように、第１実施例に係る画像描画装置１は、レーザＬＤ１〜ＬＤ３と、映像処理部３１とを有する。レーザＬＤ１〜ＬＤ３は、ＭＥＭＳミラー１２により投影面上に走査されるレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧを発光する。映像処理部３１は、入力画像信号Ｓｉに基づいてレーザＬＤ１〜ＬＤ３を駆動し、各レーザ光の強度（光量）を制御する。このとき、映像処理部３１は、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３のレーザ駆動電流ＩＬをパルス幅変調することで、各レーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの見かけ上の強度を制御する。これにより、画像描画装置１は、キンク電流域Ｉｋｗ以外の電流値をレーザ駆動電流ＩＬに設定して、広範囲の階調を的確に表現することができる。【００４９】  ［第２実施例］  第２実施例では、映像処理部３１は、キンクの影響が発生する階調を表示する場合に限りパルス幅変調を行い、キンクの影響が発生しない階調を表示する場合にはデューティー比を固定してレーザ駆動電流ＩＬの大きさを調整する。これにより、第１実施例と比較して変調周波数を低減して必要なクロック数を抑制する。【００５０】  図６は、第２実施例において、所定のレーザが各階調を表すのに必要な画素ごとのレーザ駆動電流ＩＬの大きさ及びパルス幅を示す図である。図６では、図３と同様に、レベル１の電流値からレベル３の電流値までの値域がキンク電流域Ｉｋｗに含まれるものとする。【００５１】  図６の例では、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ外のレベル４〜８の電流値に対応するレベル４〜８の階調を表現する場合、パルス幅変調を行わない。即ち、この場合、映像処理部３１は、各階調を表示するのに必要な電流値にレーザ駆動電流ＩＬを設定し、デューティー比を１に固定する。【００５２】  一方、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ内のレベル１〜３の電流値に対応するレベル１〜３の階調を表示する場合、キンク電流域Ｉｋｗ外の電流値にレーザ駆動電流ＩＬを固定して第１実施例と同様にパルス幅変調を行う。この例では、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ外のレベル４〜８のうち最も低いレベル４の電流値にレーザ駆動電流ＩＬを固定している。そして、映像処理部３１は、表現すべき階調のレベルが低いほどデューティー比を段階的に小さくしている。図６の例では、映像処理部３１は、レベル１の階調を表示する場合にはデューティー比を１／４に設定し、レベル２の階調を表示する場合にはデューティー比を２／４に設定し、レベル３の階調を表示する場合にはデューティー比を３／４に設定する。【００５３】  次に、第２実施例の効果について補足説明する。第１実施例では、表現する階調が増えるほど、必要なクロック数が大きくなる。例えば、図３の例では、階調数が８であるため、図４に示す比較例のようにデューティー比を固定する場合と比較して、８倍のクロック数が必要となる。また、一般に、クロック数が高くなるほど、レーザや電気回路の立ち上がり波形のなまりなどにより、レーザ駆動電流ＩＬの制御が困難となる。【００５４】  以上を勘案し、第２実施例では、キンク電流域Ｉｋｗ内の電流値に対応する階調を表示する場合に限り、デューティー比を調整している。これにより、第２実施例では、第１実施例と比較して、映像処理部３１は、必要なクロック数を低減させている。例えば、図６の例では、図３の例と比較して、必要なクロック数が１／２に減少している。このように、第２実施例では、映像処理部３１は、表現する全ての階調でパルス幅変調を行う場合と比較して、必要なクロック数を低減させつつ、低輝度画素を適切に表示することができる。【００５５】
また、映像処理部３１は、パルス幅変調を行う階調（図３ではレベル１〜３）を、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３で共通にするとよい。この場合、好適には、映像処理部３１は、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３でキンク電流域Ｉｋｗが異なる場合には、最も広いキンク電流域Ｉｋｗに応じてパルス幅変調を行う階調を決定する。即ち、映像処理部３１は、レーザＬＤ１〜ＬＤ３のうち少なくとも１つにおいて、キンクによる影響を受ける階調では、レーザＬＤ１〜ＬＤ３の任意のレーザで当該階調を表現する場合に、パルス幅変調を行う。これにより、映像処理部３１は、パルス幅変調に起因した表示の劣化を抑制することができる。
【００５６】  ［応用例］  上述の画像描画装置１は、ヘッドアップディスプレイに好適に適用される。これについて、図７を参照して具体例を示す。【００５７】  図７は、画像描画装置１が適用された光源部１００を有するヘッドアップディスプレイの構成例を示す。図７に示すヘッドアップディスプレイは、光源部１００が出射した光に基づき、コンバイナ２６を介して虚像「Ｉｖ」を運転者に視認させるものである。【００５８】  図７に示す構成では、光源部１００は、上述した実施例の画像描画装置１として機能する。そして、光源部１００は、支持部材１１０ａ、１１０ｂを介して車室内の天井部２２に付設され、現在地を含む地図情報や経路案内情報、走行速度、その他運転を補助する情報（以後、「運転補助情報」とも呼ぶ。）を示す表示像を構成する光を、コンバイナ２６に向けて出射する。具体的には、光源部１００は、光源部１００内に表示像の元画像（実像）を生成し、その画像を構成する光をコンバイナ２６へ出射することで、運転者に虚像Ｉｖを視認させる。【００５９】  コンバイナ２６は、光源部１から出射される表示像が投影されると共に、表示像を運転者の視点（アイポイント）「Ｐｅ」へ反射することで当該表示像を虚像Ｉｖとして表示させる。そして、コンバイナ２６は、天井部２２に設置された支持軸部２７を有し、支持軸部２７を支軸として回動する。支持軸部２７は、例えば、フロントウィンドウ２０の上端近傍の天井部２２、言い換えると運転者用の図示しないサンバイザが設置される位置の近傍に設置される。【００６０】  図７に示すヘッドアップディスプレイによれば、ユーザは、キンクに起因した色ずれやちらつきを感じることなく、好適に、虚像Ｉｖにより運転補助情報を視認することができる。この効果について補足説明する。一般に、ヘッドアップディスプレイは、日中から夜間まで、幅広い明るさの環境下で虚像Ｉｖを表示するため、室内等で使用する通常のプロジェクタと比較して、キンクによる影響を受ける低輝度部分も含めて広範囲の階調表現ができることが望ましい。従って、ヘッドアップディスプレイは、画像描画装置１として機能する光源部１００を搭載し、キンク電流域Ｉｋｗ以外の電流値をレーザ駆動電流ＩＬに設定して各レーザを駆動することで、広範囲の階調を的確に表現することができる。【００６１】  また、好適には、ヘッドアップディスプレイは、外光量を検知するセンサを有し、光源部１００は、当該センサの出力に基づき虚像Ｉｖの輝度を変更してもよい。例えば、光源部１００は、外光量が小さいほど、運転者が虚像Ｉｖを視認するのに必要な輝度は小さいと判断し、虚像Ｉｖの輝度を小さくする。同様に、光源部１００は、外光量以外の虚像Ｉｖの輝度を決定するための情報を取得し、当該情報に基づき虚像Ｉｖの輝度を変更してもよい。例えば、光源部１００は、車両の制御部からライトの点灯状態を示す情報を受信し、当該情報に基づき夜間か否かを判断し、虚像Ｉｖの輝度を認識した時間帯に応じた輝度に変更する。他の例では、光源部１００は、光源部１００に設けられたボタン等や光源部１００とは別体のリモートコントローラへのユーザ操作を検知することで、輝度設定の情報を取得し、虚像Ｉｖの輝度が当該情���に応じた輝度となるように各レーザＬＤ１〜ＬＤ３を駆動する。【００６２】  なお、本発明が適用可能なヘッドアップディスプレイの構成は、図７に示す構成に限られない。例えば、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナ２６を有さず、光源部１００は、フロントウィンドウ２０へ投影することで、フロントウィンドウ２０に表示像を運転者のアイポイントＰｅへ反射させてもよい。また、光源部１００の位置は、天井部２２に設置される場合に限らず、ダッシュボード２４の内部に設置されてもよい。この場合、ダッシュボード２４には、コンバイナ２６又はフロントウィンドウ２０に光を通過させるための開口部が設けられる。【００６３】  ［変形例］  次に、第１及び第２実施例に好適な変形例について説明する。【００６４】  映像処理部３１は、パルス幅変調に代えて、又はパルス幅変調に加えて、フレーム変調（ＦＲＣ：Ｆｒａｍｅ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）により、キンクの影響を受ける階調を表現してもよい。即ち、本変形例では、映像処理部３１は、２つの色が高速で切り替わると人間の目にはそれが１つの中間色として映るという性質を利用し、各画素の階調を、複数フレーム（「単位フレーム群Ｆｓ」とも呼ぶ。）の平均値により表現する。これについて、図８を参照して説明する。【００６５】  図８（Ａ）〜（Ｄ）は、４つのフレーム（第１〜第４フレーム）で階調を表現する場合の、各階調を表すのに必要なフレームごとのレーザ駆動電流ＩＬの大きさを示す図である。【００６６】  図８の例では、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ外の電流値で表現可能なレベル４〜８の階調に対して、第１〜第４フレームにおいて、対応するレベル４〜８の各電流値をレーザ駆動電流ＩＬに設定して対象のレーザに印加する。このように、キンク電流域Ｉｋｗ外の電流値で表現可能なレベル４〜８の階調に対して、映像処理部３１は、フレーム変調を行わず、単位フレーム群Ｆｓ間でレーザ駆動電流ＩＬを固定する。【００６７】  一方、映像処理部３１は、キンク電流域Ｉｋｗ内の電流値に対応するレベル１〜３の階調に対して、フレーム変調を行っている。具体的には、映像処理部３１は、レベル１〜３の階調を表現する場合、レーザ駆動電流ＩＬをキンク電流域Ｉｋｗ外の所定の電流値（ここではレベル４の電流値）に共通して設定し、低いレベルの階調ほど、レーザ駆動電流ＩＬを印加させるフレーム数を少なくする。具体的には、レベル１の階調を表現する場合、映像処理部３１は、図８（Ａ）に示す第１フレームでのみレーザ駆動電流ＩＬを対象のレーザに印加する。また、レベル２の階調を表現する場合、映像処理部３１は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示す第１及び第２フレームでレーザ駆動電流ＩＬをレーザに印加し、図８（Ｃ）、（Ｄ）に示す第３及び第４フレームではレーザ駆動電流ＩＬを印加しない。また、レベル３の階調を表現する場合、映像処理部３１は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す第１〜第３フレームでレーザ駆動電流ＩＬをレーザに印加し、図８（Ｄ）に示す第４フレームではレーザ駆動電流ＩＬを印加しない。【００６８】  また、本変形例では、映像処理部３１は、単位フレーム群Ｆｓの数（図８では４）及びフレーム変調を行う階調（図８ではレベル１〜３）を、��レーザＬＤ１〜ＬＤ３で共通にするとよい。この場合、好適には、映像処理部３１は、各レーザでキンク電流域Ｉｋｗが異なる場合には、最も広いキンク電流域Ｉｋｗに応じて、単位フレーム群Ｆｓの数及びフレーム変調を行う階調を決定する。【００６９】  このように、映像処理部３１は、フレーム変調によっても、キンクの影響を受けることなく低輝度画素を適切に表示することができる。
【符号の説明】
【００７０】  １  画像描画装置  ３  ビデオＡＳＩＣ  ７  レーザドライバＡＳＩＣ  ８  ＭＥＭＳ制御部  ９  レーザ光源部  １２  ＭＥＭＳミラー  １００  光源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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