(57)【要約】【課題】  ホログラム画像の輝度を低下させるときに、スペックルノイズの増加を抑制できる画像処理装置を提供する。【解決手段】  位相変調アレイでレーザ光の位相が変調され、回転するスクリーンにホログラム画像が投影される。レーザ光は発光期間Ｔａとこれに続く発光休止期間Ｔｂとが繰り返されるように、ＰＷＭ変調で発光駆動される。ホログラム画像の輝度を変えるときは、発光期間Ｔａのデューティ比が変化させられる。輝度を大きく低下させるときは、デューティ比を変えることなく、レーザ光の発光強度を低下させる。デューティ比を下げないことで、輝度を低下させたとしても、回転するスクリーンで光の拡散条件をランダマイズでき、スペックルノイズの増加を抑制できるようになる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、光拡散機能を有するスクリーンと、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を位相変調して前記スクリーンにホログラム画像を結像させる位相変調アレイとが設けられた画像処理装置において、
前記スクリーンは、モータによって一定の回転数で回転させられ、前記レーザ光源は、レーザ光の発光期間とこれに続く発光休止期間とが繰り返されるように発光制御されており、
前記発光期間のデューティ比を変えることで、前記ホログラム画像の輝度を変化させ、デューティ比を所定値まで低下させた後は、前記レーザ光源によるレーザ光の発光強度を低下させて前記ホログラム画像の輝度を下げることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、半導体レーザである請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記スクリーンに結像されたホログラム画像を投影する投影部が設けられている請求項１または２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記投影部によってホログラム画像が、自動車のウインドシールドの表示領域に投影される請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
自動車が夜間走行のときに、前記レーザ光源によるレーザ光の発光強度を低下させて前記ホログラム画像の輝度を下げる請求項４記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を位相変調して、光拡散機能を有する回転式のスクリーン上にホログラム画像を生成する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、画質改善機構を備えたプロジェクタ装置が開示されている。
このプロジェクタ装置は、光源から照射された入射光がＬＣＤで変調されレンズシステムで光学部品に与えられる。光学部品は入射光にわずかな光路差を与えるものであり、モータで回転駆動されている。
【０００３】
ＬＣＤで変調された光束が、回転している光学部品を透過することで、投影される画像にスペックルノイズ（speckle noise）が発生するのを低減できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９０８８１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４３０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているプロジェクタ装置は、入射光が透過する光学部品を回転させて、スペックルノイズパターンをランダマイズ（randomize）し、投影光に重畳するスペックルノイズを低減させるというものである。
【０００６】
しかし、前記方式において、投影光の輝度を下げると、スペックルノイズを十分に低減できなくなるという課題が生じる。
【０００７】
特許文献２に記載されているように、光源として半導体レーザを使用した光学装置では、発光周期における発光期間の比率であるデューティ比を変化させることで、投影光の輝度を調整している。
【０００８】
特許文献１に記載のプロジェクタ装置において、特許文献２に記載のような光源の発光方式を採用したとすると、光源の発光デューティ比を下げたときに、回転部材に入射光が短時間しか照射されなくなる。そのため、入射光が照射されている間に、回転部品の回転角度を十分に確保できなくなり、スペックルノイズのランダマイズが不十分になり、スペックルノイズが残りやすくなる。
【０００９】
特に、車載用の投影装置などでは、夜間走行時に投影光の輝度をかなり低下させなくてはならなくなるため、スペックルノイズが目立ちやすくなる。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、光拡散機能を有する回転式のスクリーンに与えられる光の輝度を低下させたとしても、スペックルノイズを低減できる画像処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、レーザ光源と、光拡散機能を有するスクリーンと、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を位相変調して前記スクリーンにホログラム画像を結像させる位相変調アレイとが設けられた画像処理装置において、
前記スクリーンは、モータによって一定の回転数で回転させられ、前記レーザ光源は、レーザ光の発光期間とこれに続く発光休止期間とが繰り返されるように発光制御されており、
前記発光期間のデューティ比を変えることで、前記ホログラム画像の輝度を変化させ、デューティ比を所定値まで低下させた後は、前記レーザ光源によるレーザ光の発光強度を低下させて前記ホログラム画像の輝度を下げることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の画像処理装置は、ホログラム画像の輝度を低下させるときに、レーザ光源のデューティ比をさらに下げることなく半導体レーザの発光強度を低下させている。デューティを下げないため、ホログラム画像がスクリーンに投影されている時間を確保でき、スクリーンの拡散機能を十分にランダマイズできるようになり、スペックルノイズの増加を抑制できるようになる。
【００１３】
本発明は、前記レーザ光源は、半導体レーザである。
本発明は、前記スクリーンに結像されたホログラム画像を投影する投影部が設けられているものとして構成できる。
【００１４】
さらに、前記投影部によってホログラム画像が、自動車のウインドシールドの表示領域に投影されるものとして構成できる。
【００１５】
この場合に、自動車が夜間走行のときに、前記レーザ光源によるレーザ光の発光強度を低下させて前記ホログラム画像の輝度を下げることが好ましい。
【００１６】
本発明の画像処理装置は、ウインドシールドに表示画像を投影するいわゆるヘッドアップディスプレイとして使用することができる。ヘッドアップディスプレイは、夜間走行のときに表示画像の輝度をかなり低下させることが求められ、これが一般に使用されているプロジェクタ装置などと大きく相違する項目にひとつである。夜間走行などのときに、レーザ光源のデューティ比を低下させて輝度を低下させると、回転するスクリーンによってホログラム画像を拡散させるときに拡散機能のばらつきを十分にランダマイズできなくなり、スペックルノイズが増加する。本発明では、デューティ比を下げることなく、発光強度を低下せて輝度を下げているため、スペックルノイズの低下を抑制できるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像処理装置は、スクリーンに投影されるホログラム画像の輝度を低下させるときに、レーザ光のデューティ比を下げるのではなく、発光強度を低下させている。そのため、輝度を低下させたときのスペックルノイズの増加を抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の画像処理装置が車両に搭載された状態を示す説明図、
【図２】画像処理装置による表示画像の一例を示す説明図、
【図３】本発明の実施の形態の画像処理装置の分解斜視図、
【図４】本発明の実施の形態の画像処理装置の主要部品の配置を示す平面図、
【図５】位相変調部の構成を示すものであり、図４に示すＶ矢視方向から見た部分斜視図、
【図６】位相変調部の構成を示す部分拡大平面図、
【図７】図６のＶＩＩ矢視図、
【図８】ホログラム結像部の構成を示すものであり、図４に示すＶＩＩＩ矢視方向から見た部分斜視図、
【図９】本発明の実施の形態の画像処理装置の回路ブロック図、
【図１０】レーザ光源の発光動作を示すタイムチャート
【図１１】スクリーンへ投影されているホログラム画像を示す正面図、
【図１２】ホログラム画像の分割表示動作を示す説明図、
【図１３】スクリーンの回転とホログラム画像の分割表示との関係を示す説明図、
【図１４】スクリーンの回転数を変化させた他の実施の形態における、スクリーンの回転とホログラム画像の分割表示との関係を示す説明図、
【図１５】スクリーンの回転数を変化させた他の実施の形態における、スクリーンの回転とホログラム画像の分割表示との関係を示す説明図、
【図１６】スクリーンの回転数を変化させた他の実施の形態における、スクリーンの回転とホログラム画像の分割表示との関係を示す説明図、
【図１７】半導体レーザの発光特性を示す説明図、
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（車載構造）
図１に示すように、本発明の実施の形態の画像処理装置１０は、自動車１の車室内前方のダッシュボード２の内部に埋設されて、いわゆるヘッドアップディスプレイとして使用される。
【００２０】
画像処理装置１０からウインドシールド３の表示領域３ａに、図２に示す表示画像７０が投影される。表示領域３ａは半反射面として機能するため、表示領域３ａに投影された表示画像７０は、表示領域３ａにおいて運転者５に向けて反射されるとともに、ウインドシールド３の前方に虚像６が結像する。ウインドシールド３の前方の虚像６を目視することで、運転者５には、ステアリングホイール４の上方の前方に各種の情報が表示されているように見える。
【００２１】
（画像処理装置１０の全体構造）
図３に示すように、画像処理装置１０のケースは、合成樹脂製の下部ケース１１と上部ケース１２とに分離されており、ケースの内部に光学ユニット２０が収納されている。光学ユニット２０は光学ベース２１を有している。光学ベース２１はアルミダイキャストで形成されている。光学ベース２１は、下部ケース１１の内部で、エラストマーや金属ばねなどの弾性部材を介して支持されている。下部ケース１１は、車室内のダッシュボード２の内部に固定されるが、光学ベース２１が弾性部材を介して支持されているため、車体振動が光学ユニット２０に直接に影響を与えるのを防止できる。また、光学ベース２１が弾性部材で支持されていることにより、合成樹脂製のケースと金属製の光学ベース２１との熱膨張係数の違いによる光学ベース２１への熱応力の影響を低減できる。
【００２２】
光学ユニット２０が内部に収納された状態で、下部ケース１１と上部ケース１２は、下部ケース１１に一体に形成された位置決めピン１５による凹凸嵌合で互いに位置決めされる。下部ケース１１の複数か所に雌ねじ穴１６が形成されており、上部ケース１２に挿通された固定ねじが雌ねじ穴１６に螺着されて、下部ケース１１と上部ケース１２とが互いに固定される。
【００２３】
上部ケース１２に、投影窓１３が開口している。この投影窓１３がダッシュボード２の上面に露出して配置され、投影窓１３からウインドシールド３の表示領域３ａに表示画像７０が投影される。投影窓１３には透光性のカバー板１４が装着されている。カバー板１４によってケース内部に塵埃が侵入するのが防止されている。投影窓１３からケース内部に外光が直接入り込まないように、カバー板１４は、表示領域３ａに投影されるホログラム画像の表示光以外の波長の光の透過を抑制する光学フィルターで構成されることが好ましい。
【００２４】
図３と図４に示すように、光学ユニット２０では光学ベース２１上に各種光学部品が実装されている。図４に示すように、光学部品の構成により、光学ユニット２０は、位相変調部２０Ａとホログラム結像部２０Ｂならびに投影部２０Ｃとに区分される。
【００２５】
（位相変調部２０Ａ）
図５に示すように、位相変調部２０Ａには、基準ベース２２が設けられており、この基準ベース２２が、光学ベース２１の上にねじ止めにより固定されている。
【００２６】
基準ベース２２上に、第１の発光部２３Ａと第２の発光部２３Ｂとが重ねて配置されている。第１の発光部２３Ａは第１の位置決めブロック２４Ａを有し、第２の発光部２３Ｂは第２の位置決めブロック２４Ｂを有している。第１の位置決めブロック２４Ａは、基準ベース２２に形成された位置決め基準面２２Ａの上に設置され、複数の固定ねじ２５Ａで基準ベース２２に固定されている。第２の位置決めブロック２４Ｂは、第１の位置決めブロック２４Ａの上に設置され、複数の固定ねじ２５Ｂで第１の位置決めブロック２４Ａに固定されている。
【００２７】
図６に、第２の位置決めブロック２４Ｂの内部構造が示されている。位置決めブロック２４Ｂには、内部に光通路２６Ｂが形成されている。光通路２６Ｂの閉鎖側端部（図６の図示右側の端部）に、レーザ光源である第２のレーザユニット２７Ｂが取り付けられている。第２のレーザユニット２７Ｂは、ケース内に半導体レーザチップが収納されて構成されている。光通路２６Ｂの内部にはコリメートレンズ２８Ｂが固定されている。
【００２８】
第２のレーザユニット２７Ｂから発せられるレーザ光束Ｂ０は発散光であり、図７に示すように、レーザ光束Ｂ０の断面形状は楕円形または長円形である。レーザ光束Ｂ０の長軸は基準ベース２２の上面と平行な水平方向（ｉ）に向けられ、短軸が基準ベース２２の上面に垂直な垂直方向（ｉｉ）に向けられている。
【００２９】
図７に示すように、コリメートレンズ２８Ｂの有効径（有効領域）の形状は長方形であり、長方形の長辺が、レーザ光束Ｂ０の断面の長軸方向と同じ水平方向（ｉ）に向けられている。したがって、レーザ光束Ｂ０がコリメートレンズ２８Ｂを通過すると、断面が長方形のコリメート光束Ｂ１に変換される。
【００３０】
図６に示すように、位置決めブロック２４Ｂの光通路２６Ｂの開口端（図６の図示左側の開口端）は透光カバー２９Ｂで塞がれている。
【００３１】
図５に示す第１の発光部２３Ａに設けられた第１の位置決めブロック２４Ａの内部構造は、図示されていないが、図６に示される第２の位置決めブロック２４Ｂと実質的に同じである。第１の位置決めブロック２４Ａにおいても、内部の光通路２６Ａ（図に現れていない）の閉鎖端部に第１のレーザユニット２７Ａが装備されている。光通路２６Ａの内部にコリメートレンズ２８Ａ（図示せず）が収納されており、第１のレーザユニット２７Ａから発せられるレーザ光束が、水平方向（ｉ）に長辺が向く長方形の断面を有するコリメート光束Ｂ１に変換される。また、光通路２６Ａの開口端部に透光カバー２９Ａ（図に現れていない）が設けられている。
【００３２】
図３と図４に示すように、位相変調部２０Ａには、第１のレーザユニット２７Ａと第２のレーザユニット２７Ｂから発せられる熱を放熱する放熱冷却部３７が設けられている。
【００３３】
第１の発光部２３Ａのレーザユニット２７Ａと第２の発光部２３Ｂのレーザユニット２７Ｂとでは、発せられるレーザ光の波長が相違している。実施の形態の画像処理装置１０では、第１の発光部２３Ａから発せられるコリメート光束Ｂ１の波長が６４２ｎｍで赤色系であり、第２の発光部２３Ｂから発せられるコリメート光束Ｂ１の波長が５１５ｎｍであり緑色系である。
【００３４】
そこで、以下においては、第１の発光部２３Ａから得られるコリメート光束を符号Ｂ１ｒで説明し、第２の発光部２３Ｂから得られるコリメート光束を符号Ｂ１ｇで説明する。
【００３５】
図５に示すように、基準ベース２２には、位置決め保持部２２Ｂが一体に形成されており、位置決め保持部２２Ｂに形成された保持枠部２２Ｃの内部に位相変調アレイ３１が保持されている。同じ基準ベース２２に、第１の発光部２３Ａと第２の発光部２３Ｂとを位置決めする位置決め基準面２２Ａと、保持枠部２２Ｃとが一体に形成されているため、第１の発光部２３Ａと第２の発光部２３Ｂのそれぞれから発せられるコリメート光束Ｂ１ｒ，Ｂ１ｇを位相変調アレイ３１の光学面３１ａに対して最適な入射角度で入射させることができる。
【００３６】
位相変調アレイ３１は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）である。ＬＣＯＳは、液晶層とアルミニウムなどの電極層とを有する反射型パネルである。ＬＣＯＳは、液晶層に電界を与える電極が規則的に並んで複数のピクセルが構成されている。それぞれの電極に与えられる電界強度の変化により、液晶層内の結晶の層の厚さ方向への倒れ角度が変化し、反射されるレーザ光はピクセル毎に位相が変化させられる。
【００３７】
図３と図４に示すように、位相変調部２０Ａには、位相変調アレイ３１で発生する熱を放熱する放熱冷却部３８が設けられている。
【００３８】
図５に示すように、第１の発光部２３Ａ内のコリメートレンズ２８Ａで変換されたコリメート光束Ｂ１ｒは、位相変調アレイ３１の下部の領域に与えられ、第２の発光部２３Ｂ内のコリメートレンズ２８Ｂで変換されたコリメート光束Ｂ１ｒは、位相変調アレイ３１の上部の領域に与えられる。位相変調アレイ３１では、コリメート光束Ｂ１ｒが与えられる領域が第１の変換領域Ｍ１となり、コリメート光束Ｂ１ｇが与えられる領域が第２の変換領域Ｍ２となる。
【００３９】
コリメート光束Ｂ１ｒとコリメート光束Ｂ１ｇは断面が長方形であるため、第１の変換領域Ｍ１と第２の変換領域Ｍ２も長方形となる。基準ベース２２で、第１の発光部２３Ａと第２の発光部２３Ｂとの垂直方向（ｉｉ）での相対位置が調整されることで、第１の変換領域Ｍ１と第２の変換領域Ｍ２とが互いに重複しないように設定される。
【００４０】
第１の変換領域Ｍ１に与えられたコリメート光束Ｂ１ｒは、位相変調アレイ３１の複数のピクセルのそれぞれを通過することで位相が変換され、第２の変換領域Ｍ２に与えられたコリメート光束Ｂ１ｇも、複数のピクセルのそれぞれを通過することで位相が変換される。図６に示すように、位相変調アレイ３１から反射される変調光束Ｂ２は、それぞれのピクセルを通過した光が互いに干渉した干渉光となる。この干渉光には、赤色系のコリメート光束Ｂ１ｒの光成分どうしの干渉と、緑色系であるコリメート光束Ｂ１ｇの光成分どうしの干渉、さらには、コリメート光束Ｂ１ｒの光成分とコリメート光束Ｂ１ｇの光成分との干渉も含まれる。
【００４１】
図３に示すように、位相変調部２０Ａには、レンズホルダ３２が設けられている。レンズホルダ３２は基準ベース２２上に位置決めされて固定されている。レンズホルダ３２に集光レンズ（フーリエ変換レンズ：ＦＴレンズ）３３が保持されている。位相変調アレイ３１で反射された変調光束Ｂ２は、集光レンズ３３を透過して集光されるとともに、集光レンズ３３でフーリエ変換されて変調光束Ｂ３となる。
【００４２】
図３に示すように、位相変調部２０Ａには、ミラー保持部３４ａに保持された送光ミラー３４が設けられている。送光ミラー３４は平面ミラーであり、その反射面に集光レンズ３３の光軸が所定の角度で入射している。集光レンズ３３でフーリエ変換された変調光束Ｂ３は、送光ミラー３４で反射され、反射された変調光束Ｂ４が、光学ユニット２０内を通過して、ホログラム結像部２０Ｂへ送られる。
【００４３】
（ホログラム結像部２０Ｂ）
図３に示すように、ホログラム結像部２０Ｂには、ミラー保持部３５ａに保持された第１の中間ミラー３５と、ミラー保持部３６ａに保持された第２の中間ミラー３６とが設けられている。第１の中間ミラー３５と第２の中間ミラー３６は平面ミラーである。図４に示すように、第１の中間ミラー３５の反射面は、位相変調部２０Ａに設けられた前記送光ミラー３４の反射面に対向している。また、第１の中間ミラー３５と第２の中間ミラー３６の反射面は所定の角度で対向している。ホログラム結像部２０Ｂでは、第２の中間ミラー３６の反射面による反射方向にスクリーン５１が配置されている。
【００４４】
図４に示すように、送光ミラー３４で反射された変調光束Ｂ４は、ケース内を図示右方向へ進行してから第１の中間ミラー３５で反射され、反射された変調光束Ｂ５が第２の中間ミラー３６で反射される。そして、第２の中間ミラー３６で反射された変調光束Ｂ６がスクリーン５１に与えられる。
【００４５】
位相変調アレイ３１では、第１の変換領域Ｍ１において赤色系のレーザ光の位相が個々のピクセル毎に変換され、第２の変換領域Ｍ２において緑色系のレーザ光の位相が個々のピクセル毎に変換される。赤色系と緑色系のレーザ光の干渉光が混在した光は、集光レンズ３３で集光されるとともにフーリエ変換され、その変調光束Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６がケース内の光路を経てスクリーン５１に与えられ、スクリーン５１にホログラム画像が結像する。
【００４６】
集光レンズ３３からスクリーン５１までの光路上に、複数段のアパーチャーが形成されている。図３と図４に示すように、位相変調部２０Ａからの光の出射部に遮光壁４１ａが設けられ、遮光壁４１ａに矩形状の第１のアパーチャー４１が開口している。ホログラム結像部２０Ｂへの光の入射部には、遮光壁４２ａが設けられ、遮光壁４２ａに矩形状の第２のアパーチャー４２が開口している。第２の中間ミラー３６とスクリーン５１の間に遮光壁４３ａが設けられており、この遮光壁４３ａに矩形状の第３のアパーチャー４３が開口している。第３のアパーチャー４３は、図８にも示されている。
【００４７】
この３段のアパーチャー４１，４２，４３によって、集光レンズ３３からスクリーン５１に集光する０次回折光が遮光される。図１１に示すように、スクリーン５１にはホログラム画像７０ｈが結像するが、このホログラム画像７０ｈは１次回折光で生成され、しかも１次回折光のうちのホログラム画像７０ｈの結像に寄与しない光成分は前記アパーチャー４１，４２，４３によって遮光される。さらに、２次回折光、３次回折光などの多次の回折光も、ホログラム画像７０ｈの生成に寄与せず、前記アパーチャー４１，４２，４３で遮光される。
【００４８】
すなわち、スクリーン５１には、アパーチャー４１，４２，４３の開口面積で制限された変調光束のみが与えられ、スクリーン５１の限られた面積の範囲内にホログラム画像７０ｈが投影される。
【００４９】
図８に示すように、スクリーン５１は第３のアパーチャー４３の先側（出光側）に配置されている。スクリーン５１は、表面に多数の微細な凹凸がランダムに形成された透過型のディフューザ（Diffuser：拡散板または拡散部材）であり、スクリーン５１に結像したホログラム画像７０ｈを含む投影光は、スクリーン５１を透過して発散光の投影光Ｂ７となる。図４に示すように、投影光Ｂ７は、遮光壁４２ａに形成された第４のアパーチャー４４を通過して投影部２０Ｃに与えられる。
【００５０】
図８と図１１に示すように、ホログラム結像部２０Ｂでは、第３のアパーチャー４３が開口している遮光壁４３ａにモータ５２が固定されており、円板形状のスクリーン５１がモータ５２の動力で常に一定の回転数で回転させられている。ホログラム画像７０ｈは、スクリーン５１を透過する際に、このスクリーン５１に形成された多数の微細な凹凸の回折を受けて拡散光となる。微細な凹凸はその大きさと分布にばらつきがあるため、スクリーン５１上のそれぞれの領域での光の拡散状態が相違する。しかし、スクリーン５１を回転させることで、光の拡散状態をランダマイズ（randomize）でき、表示画像７０のにじみなどの原因となるスペックルノイズ（speckle noise）を低減させることができる。
【００５１】
図８に示すように、ホログラム結像部２０Ｂでは、遮光壁４３ａにモニタ検知部５３が設けられている。モニタ検知部５３は第３のアパーチャー４３の下側に設けられている。モニタ検知部５３は、赤色波長検知部５３ａと緑色波長検知部５３ｂならびに位置検知部５３ｃの３つの検知部で構成されている。検知部５３ａ，５３ｂ，５３ｃのそれぞれは閉鎖空間の内部にピンフォトダイオードなどの受光素子が収納され、第２の中間ミラー３６に対向する側に開口部が形成されている。赤色波長検知部５３ａでは、前記開口部が赤色光を透過させる波長フィルターで覆われ、緑色波長検知部５３ｂでは、前記開口部が緑色光を透過させる波長フィルターで覆われている。
【００５２】
各検知部５３ａ，５３ｂ，５３ｃには、１次回折光または１次回折光以外の多次回折光のいずれかが照射される。位置検知部５３ｃの検知出力に基づいて、第１の発光部２３Ａと第２の発光部２３Ｂおよびその他の各光学部品の位置調整が行われる。また、赤色波長検知部５３ａと緑色波長検知部５３ｂからの検知出力に基づいて、第１のレーザユニット２７Ａと第２のレーザユニット２７Ｂの発光強度が自動調整され、また位相変調アレイ３１による位相変調動作も自動制御される。
【００５３】
（投影部２０Ｃ）
図３と図４に示すように、投影部２０Ｃには、第１の投影ミラー５５と第２の投影ミラー５６とが対向して設けられている。第１の投影ミラー５５の反射面５５ａと第２の投影ミラー５６の反射面５６ａは凹面鏡（拡大鏡）である。スクリーン５１で結像したホログラム画像７０ｈを含む投影光Ｂ７はスクリーン５１で発散されて第１の投影ミラー５５に与えられる。第１の投影ミラー５５でホログラム画像７０ｈを拡大した投影光Ｂ８は、第２の投影ミラー５６に与えられてホログラム画像７０ｈがさらに拡大される。図３に示すように、第２の投影ミラー５６の反射面５６ａで反射された投影光Ｂ９は上向きの光束となり、カバー板１４を透過し、図１に示すように、ウインドシールド３の表示領域３ａに投影される。
【００５４】
図２に示すように、表示画像７０では、ナビゲーション情報７１、自動車の速度表示７２、シフトレバーのポジション情報７３、など、自動車の走行に付随する各種情報が表示される。この表示画像７０は、赤色光または緑色光で表示され、あるいは、赤色光と緑色光との混合色で表示される。
【００５５】
ウインドシールド３が半反射面として機能するため、運転者５には、表示画像７０がウインドシールド３よりも前方の虚像６の結像位置に存在しているように見える。
【００５６】
この画像処理装置１０は、集光レンズ３３で集光される０次回折光が、アパーチャー４１，４２，４３で遮光され、スクリーン５１に結像した１次回折光のよるホログラム画像７０ｈが拡大されて表示領域３ａに投影される。そのため、ウインドシールド３の外部からカバー板１４の内部を覗き見ることがあっても、人の目にレーザ光が直接に与えられることがなく、安全性を確保できる。
【００５７】
（光束の通過経路）
この画像処理装置１０は、自動車に設置された状態で、光学ユニット２０の光学ベース２１がほぼ水平に向けられる。図４に示すように、第１の発光部２３Ａと第２の発光部２３Ｂから発せられるコリメート光束Ｂ１ｒ，Ｂ１ｇと、位相変調アレイ３１で変換された変調光束Ｂ２、ならびに集光レンズ３３を経た変調光束Ｂ３の光軸は、全て光学ベース２１と平行となるように水平に延びている。また、送光ミラー３４で反射された変調光束Ｂ４と、第１の中間ミラー３５で反射された変調光束Ｂ５、ならびに第２の中間ミラー３６で反射された変調光束Ｂ６の光軸も、光学ベース２１と平行で水平に延びている。スクリーン５１を通過した投影光Ｂ７の光軸も水平であり、第１の投影ミラー５５で反射された投影光Ｂ８がやや上向きとなって第２の投影ミラー５６に与えられ、第２の投影ミラー５６で反射された投影光Ｂ９がウインドシールド３に向けて上向きに照射される。
【００５８】
投影光Ｂ８，Ｂ９以外の光成分の光束が、投影光Ｂ９の上向きの投影方向と交差してほぼ水平に向けられているため、画像処理装置１０を薄型に構成することが可能になり、ダッシュボード２の内部に埋設しやすくなる。
【００５９】
図３と図４に示すように、送光ミラー３４から第１の中間ミラー３５に至る変調光束Ｂ４は、第１の投影ミラー５５と第２の投影ミラー５６との間を通過し、第１の投影ミラー５５から第２の投影ミラー５６に向かう投影光Ｂ８が、前記変調光束Ｂ４と交差している。投影部２０Ｃで光を交差させることで、集光レンズ３３からスクリーン５１までの光路を長く確保でき、スクリーン５１に適度な倍率でホログラム画像を結像させることができる。また光束を交差させることにより、光路が長くても、画像処理装置１０を小型に構成することが可能になる。
【００６０】
図４に示すように、送光ミラー３４から第１の中間ミラー３５に向かう変調光束Ｂ４と、第２の中間ミラー３６からスクリーン５１に向かう変調光束Ｂ６とで、光の向きが逆である。また、スクリーン５１から第１の投影ミラー５５に向かう投影光Ｂ７の向きも前記変調光束Ｂ４の向きと逆である。このように、ケース内で光束の向きを逆にすることによっても、装置全体を小型に構成することができる。
【００６１】
（レーザユニット２７Ａ，２７Ｂと位相変調アレイ３１の駆動制御）
図９に前記画像処理装置１０の回路構成が示されている。
【００６２】
画像表示装置１０には、ＣＰＵを主体とする主制御部６１と、前記主制御部６１で制御されるレーザ・ＬＣＯＳ制御部６２とが設けられている。主制御部６１によってモータドライバ６５の回転数が監視され且つ制御されて、モータ５２が常に一定の回転数で回転し、スクリーン５１が一定の回転数を維持できるように制御されている。
【００６３】
前記主制御部６１によってレーザドライバ６４に供給される電流が制御されて、レーザユニット２７Ａ，２７Ｂの発光強度が制御される。また、レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２によってレーザドライバ６４が制御され、レーザユニット２７Ａ，２７Ｂのパルス幅変調（ＰＷＭ）でのデューティ比が制御される。また、位相変調アレイ３１は、レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２で制御される。レーザユニット２７Ａ，２７Ｂと位相変調アレイ３１は、共通の制御部であるレーザ・ＬＣＯＳ制御部６２によって、互いに同期して駆動できるように制御される。
【００６４】
図１０に、レーザユニット２７Ａ，２７Ｂに収納された半導体レーザからのレーザ光の発光タイミングが示されている。主制御部６１によって、２つのレーザユニット２７Ａ，２７Ｂが同期して駆動され、２つのレーザユニット２７Ａ，２７Ｂが同時に発光し、同時に発光が停止する。
【００６５】
図１０（Ａ）に単位駆動期間Ｔｄ（Ｔｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３，Ｔｄ４，・・・）が示されている。レーザユニット２７Ａ，２７Ｂは、同じ時間長の単位駆動期間Ｔｄが繰り返されるように発光制御される。図１０（Ｂ）に示すように、１期間の単位駆動期間Ｔｄ内は、さらに、第１の分割駆動期間Ｔ１と第２の分割駆動期間Ｔ２ならびに第３の分割駆動期間Ｔ３に分割されている。
【００６６】
第１の分割駆動期間Ｔ１は、発光期間Ｔａとこれに続く発光休止期間Ｔｂとで構成されている。第２の分割駆動期間Ｔ２と第３の分割駆動期間Ｔ３も、発光期間Ｔａとこれに続く発光休止期間Ｔｂとで構成されている。
【００６７】
レーザユニット２７Ａ，２７Ｂは、パルス幅変調{ＰＷＭ（pulse width modulation）}で駆動されており、レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２の制御動作によって、前記発光期間Ｔａのデューティ比{Ｔｄ／（Ｔｄ＋Ｔｓ）}を変化させることができる。
【００６８】
この実施の形態では、単位駆動期間Ｔｄの繰り返し周波数が６０Ｈｚである。よって、発光期間Ｔａと発光休止期間Ｔｂの繰り返し周波数は、１８０Ｈｚである。第１の分割駆動期間Ｔ１と第２の分割駆動期間Ｔ２および第３の分割駆動期間Ｔ３では、ホログラム画像の異なる項目の表示が分担されて表示される。したがって、同じ項目を表示する第１の分割駆動期間Ｔ１の繰り返し周波数は６０Ｈｚである。同様に、第２の分割駆動期間Ｔ２の繰り返し周波数と第３の分割駆動期間Ｔ３の繰り返し周波数も、それぞれ６０Ｈｚである。
【００６９】
図１１に示すように、スクリーン５１には１次回折光によってホログラム画像７０ｈが投影される。ホログラム画像７０ｈは、図２に示す表示画像７０のナビゲーション情報７１を投影するための第１の項目７１ｈと、自動車の速度表示７２を投影するための第２の項目７２ｈと、シフトレバーのポジション情報７３を投影するための第３の項目７３ｈを含んでいる。なお、図２に示す第１項目７１ｈ、第２項目７２ｈ、第３項目７３ｈは、表示形態の一例であり、その他、必要に応じて種々の画像を表示することができる。
【００７０】
図９に示すレーザ・ＬＣＯＳ制御部６２では、レーザユニット２７Ａ，２７Ｂの発光駆動制御と同期して位相変調アレイ３１が切替えられて駆動される。位相変調アレイ３１でホログラム画像が生成されるときは、メモリ６２に格納されている複数種類の画像データのいずれかが選択されて読み出される。
【００７１】
位相変調アレイ３１による空間位相変調によって、第１の分割駆動期間Ｔ１と第２の分割駆動期間Ｔ２ならびに第３の分割駆動期間Ｔ３の各分割駆動期間の切替え時点に同期して、生成するホログラム画像が切替えられる。すなわち位相変調アレイ３１は、単位駆動期間Ｔｄの１／３の期間に同期して、表示制御が切換えられる。
【００７２】
図１２に示すように、単位駆動期間Ｔｄ１では、第１の分割駆動期間Ｔ１に第１の項目７１ｈのホログラム画像が生成され、第２の分割駆動期間Ｔ２に第２の項目７２ｈのホログラム画像が生成され、第３の分割駆動期間Ｔ３に第３の項目７３ｈのホログラム画像が生成される。単位駆動期間Ｔｄ２，Ｔｄ３，Ｔｄ３，・・・においても、第１の分割駆動期間Ｔ１に第１の項目７１ｈのホログラム画像が生成され、第２の分割駆動期間Ｔ２に第２の項目７２ｈのホログラム画像が生成され、第３の分割駆動期間Ｔ３に第３の項目７３ｈのホログラム画像が生成される。
【００７３】
単位駆動期間Ｔｄは、６０Ｈｚで切替えられるため、このホログラム画像７０ｈに基づいてウインドシールド３の表示領域３ａに表示される表示画像７０を人の目が見たときに、ナビゲーション情報７１と自動車の速度表示７２ならびにシフトレバーのポジション情報７３が同時に表示されているように見ることができる。
【００７４】
この画像処理装置１０では、主制御部６１でモータドライバ６５が制御され、モータ５２が駆動されて、スクリーン５１が３６００ｒｐｍで回転させられている。スクリーン５１の１秒間の回転数は６０回転であり、単位駆動期間Ｔｄは６０Ｈｚで切替えられるため、単位駆動期間Ｔｄの１期間内にスクリーン５１が１回転する。
【００７５】
図１３に、スクリーン５１の回転角度と、それぞれの分割駆動期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３にスクリーン５１に投影されるホログラム画像の切替え動作がされている。図１３では、スクリーン５１に角度基準５１ａが示されている。この角度基準５１ａは、スクリーン５１の回転角度を説明するためのものであり、実際のスクリーン５１に角度基準５１ａが付されているものではない。
【００７６】
分割駆動期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は単位駆動期間Ｔｄの１／３であるため、スクリーン５１が１回転する間に、スクリーン５１に項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈのそれぞれのホログラム画像が１２０度毎に区分されて投影される。正確には、１２０度の角度内において、分割駆動期間内でのレーザ光源の発光期間Ｔａに、項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈのいずれかが投影される。すなわち、スクリーン５１にひとつの項目のホログラム画像が投影されているときのスクリーン５１の最大回転角度は１２０度である。
【００７７】
図１３（Ａ）に示すように、単位駆動期間Ｔｄ１内の第１の分割駆動期間Ｔ２では、スクリーン５１に第１の項目７１ｈのホログラム画像が投影されている間に、スクリーン５１が最大で１２０度回転する。図１３（Ｂ）に示すように、単位駆動期間Ｔｄ１内の第２の分割駆動期間Ｔ２では、スクリーン５１に第２の項目７２ｈのホログラム画像が投影される間に、スクリーン５１が最大で１２０度回転する。図１３（Ｃ）に示すように、単位駆動期間Ｔｄ１内の第３の分割駆動期間Ｔ３では、スクリーン５１に第３の項目７３ｈのホログラム画像が投影される間に、スクリーン５１が最大で１２０度回転する。
【００７８】
図１３（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）・・・に示されるように、単位駆動期間Ｔｄ２，Ｔｄ３、・・・においても、同様にしてホログラム画像が切替えられる。
【００７９】
第１の項目７１ｈと第２の項目７２ｈならびに第３の項目７３ｈが投影されると、これら項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈの表示内容を含んだ光がスクリーン５１の微細な凹凸で拡散されて投影光Ｂ７として投影部２０Ｃに与えられる。スクリーン５１に形成された微細な凹凸はランダムであるため、スクリーン５１のそれぞれの場所でホログラム画像の拡散条件が相違する。しかし、項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈのホログラム画像が拡散される間に、スクリーン５１が最大で１２０度回転するため、拡散条件のばらつきがランダマイズされ、ホログラム画像のにじみなどの原因となるスペックルノイズが低減される。
【００８０】
図１３（Ａ）（Ｄ）（Ｇ）に示すように、それぞれの単位駆動期間Ｔｄにおいて、第１の項目７１ｈのホログラム画像がスクリーン５１へ投影される開始時点（発光期間Ｔａの開始時点）での、スクリーン５１の回転位相（回転位置）はいつも同じである。そのため、図１３（Ａ）の時点でホログラム画像の投影が開始されるスクリーン５１上での場所と、その後にスクリーン５１が最大で１２０度回転する間にホログラム画像が投影されるスクリーン５１上の角度領域（角度範囲）は、図１３（Ｄ）（Ｇ）の時点で第１の項目７１ｈのホログラム画像が投影されるときにおいても同じになる。
【００８１】
単位駆動期間Ｔｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３、・・・において、第１の項目７１ｈは、スクリーン５１の常に同じ位置に対して投影が開始され、その後に、スクリーン５１の同じ角度範囲に投影される。したがって、第１の項目７１ｈのホログラム画像が繰り返して投影されるそれぞれの投影期間で、スクリーン５１での拡散条件を常に同じ状態に揃えることができる。そのため、レーザ光のＰＷＭ駆動に起因して、図２に示すナビゲーション情報７１の表示に点滅が発生するようなフリッカーノイズを低減できるようになる。
【００８２】
図１３（Ｂ）（Ｅ）（Ｈ）に示すように、第２の項目７２ｈのホログラム画像の投影が開始されるときも、スクリーン５１に対する投影開始場所が常に同じになり、その後にスクリーン５１上で第２の項目７２ｈのホログラム画像が投影される角度領域（角度範囲）も常に同じになる。図１３（Ｃ）（Ｆ）（Ｉ）に示すように、第３の項目７３ｈのホログラム画像を投影するときも同じである。
【００８３】
このように、それぞれの分割駆動期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の切替え周波数（６０Ｈｚ）を、スクリーン５１の回転数に１対１で対応させると、スクリーン５１上の常に同じ場所から同じ項目のホログラム画像の投影を開始させることが可能になる。
【００８４】
図１３には、単位駆動期間Ｔｄの周波数を６０Ｈｚ（それぞれの分割駆動期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の切替え周波数を６０Ｈｚ）とし、スクリーン５１の回転数を、前記実施の形態の２倍の７２００ｒｐｍとしたときの、スクリーン５１上の角度基準５１ｂを示している。
【００８５】
スクリーン５１の回転数が２倍になると、第１の項目７１ｈのホログラム画像が投影されている間に、スクリーン５１が最大で２４０度回転する。同様に、第２の項目７２ｈが投影されている間と、第３の項目７３ｈが投影されている間も、スクリーン５１が最大で２４０度回転する。この例では、１つの項目が投影されているときのスクリーン５１の回転角度が前記実施の形態の２倍になるため、スクリーンによる拡散条件のランダマイズ効果を高めることができ、スペックルノイズをさらに改善できるようになる。
【００８６】
しかも、それぞれの単位駆動期間Ｔｄにおいて、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始されるときに、ホログラム画像が結像する場所ならびにその後の角度領域が、スクリーン５１の常に同じ場所となる。これは第２の項目７２ｈと第３の項目７３ｈのホログラム画像が投影されるときも同じである。
【００８７】
図１３に示すように、前記スクリーン５１の単位時間当たりの回転数をＮとし、同じホログラム画像を表示するための前記発光期間Ｔａ（例えば第１の分割駆動期間Ｔ１の発光期間Ｔａ）の前記単位時間当たりの繰り返し回数をＭとしたときに、ＮをＭの整数倍にすると、同じ項目を表示するホログラム画像を、スクリーン５１の同じ場所から投影することができる。前記例では、Ｎが、３６００ｒｐｍまたは７２００ｒｐｍであり、それぞれの分割駆動期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３での発光期間Ｔａの１分間での繰り返し回数が３６００回である。
【００８８】
図１４ないし図１６は、他の実施の形態の駆動方法を示している。
図１４に示す例では、単位駆動期間Ｔｄの切替え周波数は６０Ｈｚで前記実施の形態と同じであるが、スクリーン５１の回転数が前記実施の形態の１／２の１８００ｒｐｍである。すなわち、前記Ｎが前記Ｍの１／２である。
【００８９】
この例では、スクリーン５１が６０度回転する間に、第１の項目７１ｈ、第２の項目７２ｈ、第３の項目７３ｈのいずれかのホログラム画像が投影される。
【００９０】
図１４（Ａ）（Ｇ）で、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始されるときのスクリーン５１での投影開始位置が同じになる。図１４（Ｄ）（Ｊ）で、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始されるときのスクリーン５１での投影開始位置が同じになる。すなわち、発光期間Ｔａの開始時に、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始される場所が、スクリーン５１上で２か所となる。これは、第２の項目７２ｈと第３の項目７３ｈの表示タイミングにおいても同じである。
【００９１】
この実施の形態では、項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈの同じホログラム画像の投影が、必ずスクリーン５１の２か所から開始されることになるため、同じホログラム画像を表示するときのランダマイズされた拡散条件の変化を、２パターンに限定でき、フリッカーノイズを改善できるようになる。
【００９２】
図１５に示す例は、単位駆動期間Ｔｄの切替え周波数は６０Ｈｚで前記実施の形態と同じであるが、スクリーン５１の回転数が前記実施の形態の３／２の５４００ｒｐｍである。すなわち、前記Ｎが前記Ｍの３／２である。
【００９３】
この例では、スクリーン５１が１８０度回転する間に、第１の項目７１ｈ、第２の項目７２ｈ、第３の項目７３ｈのいずれかのホログラム画像が投影される。
【００９４】
図１５（Ａ）（Ｇ）で、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始されるときのスクリーン５１での投影開始位置が同じになり、図１５（Ｄ）（Ｊ）で、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始されるときのスクリーン５１での投影開始位置が同じになる。発光期間Ｔａの開始時に、スクリーン５１上で第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始される場所が２か所になる。これは、第２の項目７２ｈと第３の項目７３ｈの表示タイミングにおいても同じである。
【００９５】
この実施の形態でも、項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈの同じホログラム画像の投影が開始されるときに、そのホログラム画像の投影が、必ずスクリーン５１の２か所から開始されることになる。そのため、同じホログラム画像を表示するときのランダマイズされた拡散条件の変化を、２パターンに限定でき、フリッカーノイズを改善できるようになる。
【００９６】
図１４と図１５とから、Ｎ＝（ｎ／２）Ｍ（ｎは、２およびその倍数を除く整数）のとき、発光期間Ｔａの開始時に同じホログラム画像が投影されるスクリーン５１上の位置を２か所に限定することができる。
【００９７】
次に、図１６に示す例は、単位駆動期間Ｔｄの切替え周波数は６０Ｈｚで前記各実施の形態と同じであるが、スクリーン５１の回転数が前記実施の形態の２／３の２４００ｒｐｍである。すなわち、前記Ｎが前記Ｍの２／３である。
【００９８】
この例では、スクリーン５１が８０度回転する間に、第１の項目７１ｈ、第２の項目７２ｈ、第３の項目７３ｈのいずれかのホログラム画像が投影される。
【００９９】
図１６では、（Ａ）（Ｄ）（Ｇ）において、第１の項目７１ｈのホログラム画像の投影が開始されるときのスクリーン５１での投影開始位置が異なっている。ただし、（Ａ）と（Ｊ）において、スクリーン５１に対する第１の項目７１ｈのホログラムの投影開始位置が同じになる。すなわち、項目７１ｈ，７２ｈ，７３ｈのホログラム画像の投影が開始されるときに、同じホログラム画像の投影が、スクリーン５１上の３か所の場所のいずれかから開始されることになる。この実施の形態でも、同じホログラム画像を表示するときのランダマイズされた拡散条件を、３パターンに限定でき、フリッカーノイズを改善できるようになる。
【０１００】
図１６から、Ｎ＝（ｎ／３）Ｍ（ｎは、３およびその倍数を除く整数）のとき、発光期間Ｔａの開始時に同じホログラム画像が投影されるスクリーン５１上の開始位置を３か所に限定することができる。
【０１０１】
以上のように、それぞれの発光期間Ｔａが開始されるときに、スクリーン上で同じホログラム画像の投影が開始される場所を３か所以下とすることにより、フリッカーノイズを改善できるようになる。ただし、同じホログラム画像の投影が開始される場所は、スクリーン５１上の２か所以下に限定されることが好ましく、図１３に示すように、１か所に限定されることがさらに好ましい。
【０１０２】
次に、ホログラム７０ｈの画像を生成するときは、それぞれのホログラム画像に対応する画像データがメモリ６３から引き出され、位相変調アレイ３１では、引き出された画像データに基づいて、コリメート光束Ｂ１ｒ，Ｂ１ｇに対して位相変調が行われる。
【０１０３】
図１１は、ホログラム画像７０ｈの表示画像の一例を示している。この例では、第１の項目７１ｈは、ナビゲーション情報７１を表示するものであり、その表示状態は自動車の走行状態に応じて変化する。第１の項目７１ｈのホログラム画像を生成するために、指示する方角が相違する複数種類の矢印画像に相当する画像データがメモリ６３に格納されている。レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２によって、いずれかの矢印の画像データが選択されて読み出され、その画像データに基づいて位相変調アレイ３１が駆動制御される。
【０１０４】
図１１に示す第２の項目７２ｈは、自動車の速度表示７２を行うものである。ホログラム画像としては、走行状態によって変化することがない丸い枠を示す表示要素７４と、丸い枠の内部に位置し走行速度の変化に応じて切換えられる表示要素７５とが組み合わされて構成されている。位相変調アレイ３１では、常に表示要素７４である丸い枠が表示されるようにホログラム画像が生成される。そして、速度の変化に応じて「６０」「５９」などの表示要素７５に関する画像データがメモリ６３から読み出されて、位相変調アレイ３１によってホログラム画像が生成される。
【０１０５】
図１１に示す第３の項目７３ｈは、シフトレバーのポジション情報７３を表示するための表示要素であり、「Ｄ」「Ｒ」「Ｐ」などの画像データがメモリ６３に記憶されており、シフトレバーのポジション変更に応じて、いずれかの画像データが読み出されて、位相変調アレイ３１によってホログラム画像が生成される。
【０１０６】
図１１に示すホログラム画像７０ｈでは、速度表示７２のための第２の項目７２ｈが、常に変化しない表示要素７４と、刻々と変化する表示要素７５との組み合わせであるため、表示要素７４に関しては、画像データを切替える必要がなく常に表示を継続させることができる。そのため、レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２による制御動作の負荷を軽減することができる。また、第２の項目７２ｈの数字表示や、第１の項目７１ｈの矢印表示や、第３の項目７３ｈのポジション表示は、「←」「↑」「→」「６０」「５９」「５８」「Ｄ」「Ｒ」「Ｐ」など、予め決められた文字や記号のパターンに対応する画像データで生成することが可能である。よって、画像データとしてはこれら表示要素を表示するための画像パターンのデータとして格納すればよく、レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２による制御動作の負荷も軽減することができる。
【０１０７】
この画像処理装置１０では、図２に示すように、ウインドシールド３の表示領域３ａにホログラムによる表示画像７０が表示されるが、この表示画像の輝度は環境に応じて変化させることが必要である。昼間の走行時には表示画像７０に輝度を高くすることが必要であり、夜間には輝度を低下させることが必要である。
【０１０８】
図１７に、半導体レーザに与える電流量と発光強度との関係が模式的に示されている。半導体レーザに対する供給電流を増加していくと、最初は発光強度が低いが、供給電流がある程度大きい値（Ｉ１）になると発光強度が高くなり、その後は供給電流が増加するにしたがって発光強度が高くなる。しかし、発光強度を高くするときの電流値の増減幅（Ｉ１−Ｉ２）は比較的狭い。
【０１０９】
そこで、表示画像の輝度を変化させるときは、レーザユニット２７Ａ，２７Ｂ内の半導体レーザの発光のデューティ比{Ｔａ／（Ｔａ＋Ｔｂ）}を変化させている。デューティ比は、レーザ・ＬＣＯＳ制御部６２によって制御される。
【０１１０】
図１０（Ｂ）と（Ｃ）とを比較すると、（Ｃ）ではデューティ比が低くなり、スクリーン５１に投影されるホログラム画像７０ｈの輝度が低くなり、図２に示す表示画像７０の輝度を低下させることができる。
【０１１１】
ただし、図１０（Ｂ）から（Ｃ）へデューティ比を低下させると、分割駆動期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３内における発光期間Ｔａが短くなる。図１０（Ｂ）から（Ｃ）に移動して、発光期間Ｔａが短くなると、ホログラム画像が投影されているときのスクリーン５１の回転角度が、例えば図１１においてαの角度範囲からβの角度範囲まで小さくなる。ホログラム画像が投影しているときのスクリーン５１の回転角が小さくなると、スクリーン５１の拡散機能を十分にランダマイズできなくなり、スペックルノイズの発生比率が高くなる。
【０１１２】
そこで、実施の形態の画像処理装置１０では、デューティ比をある程度低くした後は、主制御部６１の制御動作によって半導体レーザへ通電する電流量をＩａからＩｂに下げて、デューティ比を下げることなく、ホログラム画像７０ｈの輝度を低下させ、図２に示す表示画像７０の輝度を低下させている。
【０１１３】
図１７に示すように、半導体レーザの発光に対して電流値を変化させることができるダイナミックレンジ（Ｉ１−Ｉ２）は狭いので、最初は、電流量を最大値に近いＩａに設定して発光強度をＰａに設定しておき、表示画像７０に輝度の変化を、デューティ比{Ｔａ／（Ｔａ＋Ｔｂ）}を変えることで対応する。そして、デューティ比をある程度低くした後は、デューティ比を変えることなく、電流値をＩａからＩｂまで段階的に低下させ、発光強度をＰｂまで低下させて、輝度を下げていく。
【０１１４】
この制御方法では、表示画像７０の輝度の変化の実質的なダイナミックレンジを広げることができ、しかもデューティ比が極端に低くなるのを防止でき、間欠発光に起因するスペックルノイズを低減できるようになる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  自動車
２  ダッシュボード
３  ウインドシールド
５  運転者
１０  画像処理装置
１１  下部ケース
１２  上部ケース
２０  光学ユニット
２０Ａ  位相変調部
２０Ｂ  ホログラム結像部
２０Ｃ  投影部
２１  光学ベース
２３Ａ，２３Ｂ  発光部
２７Ａ，２７Ｂ  レーザユニット
２８Ａ，２８Ｂ  コリメートレンズ
３１  位相変調アレイ
３３  集光レンズ
３４  送光ミラー
３５  第１の中間ミラー
３６  第２の中間ミラー
４１，４２，４３，４４  アパーチャー
５１  スクリーン
５５  第１の投影ミラー
５６  第２の投影ミラー
６１  主制御部
６２  レーザ・ＬＣＯＳ制御部
７０  表示画像
７０ｈ  ホログラム画像
Ｂ０  レーザ光束
Ｂ１ｒ，Ｂ１ｇ  コリメート光束
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６  変調光束
Ｂ７，Ｂ８  投影光
Ｔｄ  単位駆動期間
Ｔａ  発光期間
Ｔｂ  発光休止期間
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  分割駆動期間
Ｉａ，Ｉｂ  電流量
Ｐａ，Ｐｂ  発光強度
【図１】
2015087595.tif 000003
【図２】
2015087595.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015087595.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2015087595.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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