(57)【要約】  画像を投影する投影装置は、投影される画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、画像を構成する走査線を形成するように、光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、走査手段を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、投影される画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように走査手段を制御する。
2014162503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投影する投影装置であって、
投影される前記画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、
前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、
前記走査手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のサイズを変化させずに当該画像に含まれる走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御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】
投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換手段を更に備え、
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換手段により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御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】
前記走査手段は、隣接する走査線同士が重なり合うように前記光ビームを走査し、
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を下げる際に、前記隣接する走査線同士が重なる部分が小さくなるように、又は重なる部分がなくなるように、前記走査手段を制御すると共に、前記走査線の数を減少させるように前記走査手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項５】
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を下げる際に、前記走査線の方向に直交する方向についての走査速度を速くするように前記走査手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の投影装置。
【請求項６】
投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、を備える投影装置によって実行される制御方法であって、
投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御工程、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項７】
投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、コンピュータと、を備える投影装置によって実行されるプログラムであって、
投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段、
として前記コンピュータを機能させ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録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影することで表示させる投影装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、レーザ素子（半導体レーザ）を用いた表示装置では、表示すべき画像の輝度などに応じて、レーザ素子から出射させる光量を変化させている。この場合、レーザ素子の駆動電流などを制御することで、レーザ素子の光量を変化させている。ところで、表示装置によっては、レーザ素子の光量を大きく低減させるような使われ方がなされる場合がある。例えば、照度が大きく変化するような環境の中で使用される表示装置（１つの例では車載用ヘッドアップディスプレイ）では、ユーザの視認性確保の観点から、夜間の使用時には、昼間の使用時よりも画像の輝度を大きく低下させるべく、かなり低い光量にレーザ素子が設定される傾向にある。そのような低い光量を実現するためにレーザ素子の駆動電流などを低くすると、レーザ素子の出力が不安定になるようなキンク（駆動電流と光出力との関係が非線形になるような現象）が発生する場合がある。キンクが発生すると、低輝度階調の制御が困難となり、フリッカーやカラーバランスの悪化などが生じる可能性がある。【０００３】
このようなキンクは、駆動電流などを制御する手法とは別の手法にて画像の輝度を変化させることができれば抑制可能であると考えられる。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当該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とを一致させつつ出射光の光量を調整する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５８５２６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、上記した特許文献１に記載された技術では、２つの偏光ビームスプリッタを収容した内部鏡筒を回転させていたため、部品点数が多くなり、装置が大型化する傾向にあった。【０００６】
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、簡便な構成にて画像の輝度を適切に変化させることが可能な投影装置などを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項に記載の発明では、画像を投影する投影装置は、投影される前記画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、前記走査手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段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、投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、を備える投影装置によって実行される制御方法は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御工程、を備えることを特徴とする。【０００９】
また、請求項に記載の発明では、投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、コンピュータと、を備える投影装置によって実行されるプログラムは、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする。【００１０】
また、請求項に記載の発明では、記録媒体は、上記請求項に記載のプログラムを記録したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例に係る投影装置の構成を示す。
【図２】本実施例に係る基本制御を説明するための図を示す。
【図３】第１実施例に係る制御方法を説明するための図を示す。
【図４】第２実施例に係る制御方法によるビームの走査を説明するための図を示す。
【図５】第２実施例に係る制御方法を行う場合の、描画領域及び非描画領域を説明するための図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の１つの観点では、画像を投影する投影装置は、投影される前記画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、前記走査手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する。
【００１３】
上記の投影装置は、レーザ光源からの光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段を用いて、画像を構成する走査線を形成する。制御手段は、投影される画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように、走査手段を制御する。言い換えると、制御手段は、投影される画像の輝度を変化させる際に、当該画像のサイズを変化させずに当該画像に含まれる走査線の数を変化させるように、走査手段を制御する。これにより、１フレーム中のビームの照射時間が変化することで、画像の輝度が変化することとなる。
【００１４】
上記の投影装置によれば、レーザ光源の駆動電流などを調整することなく、投影する画像の輝度を適切に変化させることができる。そのため、キンクの影響を適切に抑制することが可能となる。また、投影装置によれば、走査線の密度のみを変化させているので、リフレッシュレートや投影する画像の解像度は変化しない。そのため、画像の色みや動きの滑らかさなどが変化しないので、投影された画像を違和感なくユーザに視認させることができる。
【００１５】
更に、上記の投影装置によれば、投影する画像の輝度を変化させるに当たって、走査線の密度を変化させる制御のみを行っているため、前述した特許文献１に記載された技術と比較して、簡便な構成にて画像の輝度を変化させることができる。具体的には、特許文献１に記載された技術と比較して、部品点数を少なくすることができ、装置の小型化が可能である。
【００１６】
上記の投影装置の他の一態様では、投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換手段を更に備え、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換手段により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御する。これにより、見かけ上の解像度の変化を適切に抑制することができる。
【００１７】
上記の投影装置の一態様では、前記走査手段は、隣接する走査線同士が重なり合うように前記光ビームを走査し、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を下げる際に、前記隣接する走査線同士が重なる部分が小さくなるように、又は重なる部分がなくなるように、前記走査手段を制御すると共に、前記走査線の数を減少させるように前記走査手段を制御する。これにより、キンクの影響を適切に抑制することが可能となる。
【００１８】
上記の投影装置において好適には、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を下げる際に、前記走査線の方向に直交する方向についての走査速度を速くするように前記走査手段を制御することができる。
【００１９】
本発明の他の観点では、投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、を備える投影装置によって実行される制御方法は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御工程、を備える。
【００２０】
本発明の更に他の観点では、投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを反射しつつ投影面上に走査する走査手段と、コンピュータと、を備える投影装置によって実行されるプログラムは、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段、として前記コンピュータを機能させる。
【００２１】
上記のプログラムは、記録媒体に記録した状態で好適に取り扱うことができる。
【実施例】
【００２２】
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。【００２３】
［装置構成］
図１は、本実施例に係る投影装置１の構成を示す。図１に示すように、投影装置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ＩＣ７と、ＭＥＭＳミラー制御部８と、レーザ光源部９と、ＭＣＵ１０と、スクリーン１１と、照度センサ２０と、を備える。【００２４】
例えば、投影装置１は、車両に搭載されて利用される。１つの例では、投影装置１は、ユーザの目の位置（アイポイント）から虚像として画像を視認させるヘッドアップディスプレイなどに適用される。【００２５】
画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号、及びレーザ光源部９内のＭＥＭＳミラー１２から入力される走査位置情報に基づいて、レーザドライバＩＣ７やＭＥＭＳミラー制御部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。【００２６】
映像処理部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、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、画像信号に含まれる各フレームごとの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し、変換したビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。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、ＭＥＭＳミラー制御部８を介してＭＥＭＳミラー１２の動作タイミングも制御する。【００２７】
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。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。【００２８】
レーザドライバＩＣ７は、レーザ光源部９に設けられるレーザダイオード（ＬＤ）を駆動する信号を生成するブロックであり、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。レーザドライバＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、緑色レーザ駆動回路７２と、青色レーザ駆動回路７３と、を備える。赤色レーザ駆動回路７１は、映像処理部３１が出力する信号に基づいて赤色レーザＬＤ１を駆動し、緑色レーザ駆動回路７２は、映像処理部３１が出力する信号に基づいて緑色レーザＬＤ２を駆動し、青色レーザ駆動回路７３は、映像処理部３１が出力する信号に基づいて青色レーザＬＤ３を駆動する。【００２９】
ＭＥＭＳミラー（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）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ミラー制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。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。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。【００３０】
レーザ光源部９は、レーザドライバＩＣ７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、緑色レーザＬＤ２と、青色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、ダイクロイックミラー９２ａ〜９２ｃと、ＭＥＭＳミラー１２と、を備える。なお、レーザ光源部９は、本発明における「レーザ光源」の一例に相当する。【００３１】
赤色レーザＬＤ１は赤色レーザ光を出射し、緑色レーザＬＤ２は緑色レーザ光を出射し、青色レーザＬＤ３は青色レーザ光を出射する。なお、以下では、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２及び青色レーザＬＤ３を区別しないで用いる場合には、単に「レーザＬＤ」と表記し、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光を区別しないで用いる場合には、単に「レーザ光」と表記する。また、本明細書では、レーザ光のことを適宜「ビーム」と表記する。【００３２】
コリメータレンズ９１ａ、９１ｂ、９１ｃは、それぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光を平行光にして、ダイクロイックミラー９２ａ〜９２ｃに出射する。ダイクロイックミラー９２ｂは、緑色レーザ光を反射させ、ダイクロイックミラー９２ａは、緑色レーザ光を透過させ、赤色レーザ光を反射させる。そして、ダイクロイックミラー９２ｃは、青色レーザ光のみを透過させ、緑色レーザ光及び赤色レーザ光を反射させる。こうしてダイクロイックミラー９２ｃを透過した青色レーザ光及びダイクロイックミラー９２ｃで反射された緑色レーザ光及び赤色レーザ光は、ＭＥＭＳミラー１２に入射される。【００３３】
ＭＥＭＳミラー１２は、上記のようにしてダイクロイックミラー９２ｃを介して入射されたビーム（レーザ光）を、スクリーン１１に向けて反射させる。具体的には、ＭＥＭＳミラー１２は、画像信号入力部２に入力された画像に対応して、連続する複数のフレームにより構成される画像を表示させるべく、ＭＥＭＳミラー制御部８の制御により、ビームによってスクリーン１１を走査するように動作する。また、ＭＥＭＳミラー１２は、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。【００３４】
より詳しくは、ＭＥＭＳミラー１２は、表示すべき画像を形成する走査線の方向に沿った方向（画像におけるＸ方向に相当し、以下では「主走査方向」と呼ぶ。）にビームを走査するように揺動する。これにより、表示すべき画像を構成する走査線が生成される。これと同時に、ＭＥＭＳミラー１２は、走査線の方向に垂直な方向（画像におけるＹ方向に相当すると共に主走査方向に直交する方向であり、以下では「副走査方向」と呼ぶ。）にビームを走査するように揺動する。これにより、副走査方向に並んだ所定数の走査線が生成される。以上のようにＭＥＭＳミラー１２が揺動することで、動画などを構成する一枚の画像（つまりフレーム）が形成される。ＭＥＭＳミラー１２は、このようにして１つのフレームの走査を終えると、次のフレームの走査を開始し、投影するフレームを順次リフレッシュする。このリフレッシュの単位時間あたりの頻度を「リフレッシュレート」と呼ぶ。なお、ＭＥＭＳミラー１２は、本発明における「走査手段」の一例に相当する。【００３５】
スクリーン１１は、ＭＥＭＳミラー１２で反射されたビームが入射される。したがって、上記したようなＭＥＭＳミラー１２の動作により、スクリーン１１上でビームによる走査がなされることとなる。例えば、スクリーン１１は、表示すべき画像の中間像を形成するよう機能する。１つの例では、スクリーン１１として、ＥＰＥ（Ｅｘｉｔ−Ｐｕｐｉｌ  Ｅｘｐａｎｄｅｒ）などの拡散板を適用することができる。【００３６】
照度センサ２０は、投影装置１の外部の照度（明るさ）を検出する。【００３７】
ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０は、ビデオＡＳＩＣ３内の映像処理部３１に対する制御を行う。本実施例では、ＭＣＵ１０は、照度センサ２０によって検出された照度に応じて、投影する画像の輝度を変化させるための制御をビデオＡＳＩＣ３などに対して行う。ＭＣＵ１０が行う制御の詳細は後述する。なお、ＭＣＵ１０（ビデオＡＳＩＣ３及び／又はＭＥＭＳミラー制御部８を含めても良い）は、本発明における「制御手段」の一例に相当する。【００３８】
［基本制御］
次に、図２を参照して、本実施例においてＭＣＵ１０が実施する基本制御について説明する。この基本制御は、投影する画像の輝度を、予め定められたデフォルトの値に設定する場合に実施される。例えば、基本制御は、照度センサ２０によって検出された照度が所定値以上である場合に実施される。１つの例では、投影装置１が車載用ヘッドアップディスプレイに適用される場合には、基本制御は昼間の使用時に実施される。【００３９】
図２は、横方向に主走査方向を示し、縦方向に副走査方向を示している。また、符号ＳＰ１、ＳＰ１ａ、ＳＰ２、ＳＰ２ａ、…ＳＰＮ、ＳＰＮａは、ビームのスポットの一例を示している。また、符号ＳＬ１、ＳＬ１ａ、ＳＬ２、ＳＬ２ａ、…ＳＬＮ、ＳＬＮａは、ビームを主走査方向に走査することで形成される走査線を示している。走査線ＳＬ１は１回目の主走査方向の走査で形成され、走査線ＳＬ１ａは２回目の主走査方向の走査で形成され、走査線ＳＬ２は３回目の主走査方向の走査で形成され、走査線ＳＬ２ａは４回目の主走査方向の走査で形成され、走査線ＳＬＮは「２Ｎ−１」回目の主走査方向の走査で形成され、走査線ＳＬＮａは「２Ｎ」回目の主走査方向の走査で形成される。なお、以下では、ビームのスポットに関して、「ＳＰ」の後に付した符号を省略して単に「スポットＳＰ」と表記することがあり、走査線に関して、「ＳＬ」の後に付した符号を省略して単に「走査線ＳＬ」と表記することがある。【００４０】
図２に示すように、本実施例では、ＭＣＵ１０は、副走査方向において隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合うように、ビデオＡＳＩＣ３及びＭＥＭＳミラー制御部８を介してＭＥＭＳミラー１２を制御する。具体的には、ＭＣＵ１０は、１本の走査線ＳＬの副走査方向における幅の略半分だけ（言い換えるとスポットＳＰの副走査方向における長さの略半分だけ）、隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合うように、ＭＥＭＳミラー１２による走査を制御する。図２に示す例では、走査線ＳＬ１と当該走査線ＳＬ１に隣接する走査線ＳＬ１ａとが重なり合い、走査線ＳＬ１ａと当該走査線ＳＬ１ａに隣接する走査線ＳＬ２とが重なり合い、走査線ＳＬ２と当該走査線ＳＬ２と隣接する走査線ＳＬ２ａとが重なり合っている。【００４１】
ここで、主走査方向のピクセル数が「Ｍ」であり、副走査方向のピクセル数が「Ｎ」である画像を投影する場合、隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合うように走査を行うと、「２Ｎ」本の走査線ＳＬで１フレームが構成されることとなる。つまり、副走査方向の１ピクセルが２本の走査線ＳＬにより構成されることとなる。【００４２】
なお、１つの例では、図２において左から右の方向（以下では適宜「第１の主走査方向」と呼ぶ。）の走査により形成される走査線ＳＬに適用するパターンと、図２において右から左の方向（つまり第１の主走査方向と逆の方向であり、以下では適宜「第２の主走査方向」と呼ぶ。）の走査により形成される走査線ＳＬに適用するパターンとが同一に設定される。ここでいう「パターン」とは画像データを意味する（以下同様とする）。【００４３】
他の例では、第２の主走査方向の走査により形成される走査線ＳＬに適用するパターンとして、当該走査線ＳＬに隣接する２つの走査線ＳＬ（言い換えると、当該第２の主走査方向の走査の直前及び直後になされる第１の主走査方向の走査により形成される２つの走査線ＳＬ）に適用するパターンの平均値を用いることができる。【００４４】
更に他の例では、第１の主走査方向の走査により形成される走査線ＳＬと、当該第１の主走査方向の走査の直後になされる第２の主走査方向の走査により形成される走査線ＳＬとが概ね完全に重なるように走査を行うこととし、これらの２つの走査線ＳＬのパターンが同一に設定される。【００４５】
なお、図２では、１本の走査線ＳＬの副走査方向における幅の略半分だけ、隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合う例を示したが、隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合う量は、走査線ＳＬの副走査方向における幅の略半分に限定はされない。例えば、走査線ＳＬの副走査方向における幅の「２／３」や「１／３」や「１／４」だけ、隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合うように、ＭＥＭＳミラー１２による走査を制御しても良い。【００４６】
［本実施例に係る制御方法］
次に、上記した基本制御を元にしてなされる本実施例に係る制御方法について説明する。本実施例では、ＭＣＵ１０は、投影する画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線ＳＬの密度を変化させる制御を行う。言い換えると、ＭＣＵ１０は、画像のサイズを変化させずに、当該画像に含まれる走査線ＳＬの数を変化させる制御を行う。【００４７】
このような制御を行うのは、画像の輝度が低くなるようにレーザＬＤの駆動電流や駆動電圧を低くする制御を行うと、レーザＬＤの出力が不安定になるようなキンクが発生する場合があるからである。そのため、本実施例では、キンクの影響を適切に抑制すべく、レーザＬＤの駆動電流などを調整する制御を行う代わりに、画像を構成する走査線ＳＬの密度を変化させる制御を行うことで、投影する画像の輝度を変化させる。【００４８】
次に、上記した制御方法の具体的な実施例（第１及び第２実施例）について説明する。第１及び第２実施例に係る制御方法は、例えば照度センサ２０によって検出された照度が所定値未満である場合に実施される。１つの例では、投影装置１が車載用ヘッドアップディスプレイに適用される場合には、基本制御は夜間の使用時に実施される。【００４９】
なお、以下では、第１及び第２実施例に係る制御方法として、投影する画像の輝度を半分に変化させる制御方法を例に挙げる。【００５０】
（第１実施例）
第１実施例では、リフレッシュレートを変えずに、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を半分に変化させることで、投影する画像の輝度を半分に変化させる。具体的には、ＭＣＵ１０は、第２の主走査方向の走査を行う際に、レーザＬＤからのビームの出射を停止させる制御を行うことで、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を半分にする。【００５１】
図３は、第１実施例に係る制御方法を説明するための図を示している。図３は、横方向に主走査方向を示し、縦方向に副走査方向を示している。また、図３において図２と同一の符号を付した要素は同一の意味を有するものとする。【００５２】
第１実施例では、ＭＣＵ１０は、図３中の符号ＳＰ１ａｘ、ＳＰ２ａｘ、…ＳＰＮａｘに示すように、第２の主走査方向の走査を行う際にレーザＬＤからのビームの出射を停止させる制御を行う。つまり、ＭＣＵ１０は、縦１ピクセル分の画像を構成する２本の走査線ＳＬのうちの２本目（つまり当該２本の走査線ＳＬのうちで２回目に走査する走査線ＳＬ）についての走査を行う際に、レーザＬＤの発光を停止させる制御を行う。この場合、ＭＣＵ１０は、ビデオＡＳＩＣ３及びレーザドライバＩＣ７を介して、レーザＬＤを制御する。このような制御を行うと、１フレーム中の走査線ＳＬ（つまり投影すべき画像を構成する走査線ＳＬ）の密度が、実質的に、基本制御を行った場合の１フレーム中の走査線ＳＬの密度（図２参照）に対して半分になる。したがって、１フレーム中のビームの照射時間が半分になることで、画像の輝度が半分になる。【００５３】
以上説明した第１実施例によれば、レーザＬＤの駆動電流などを調整することなく、投影する画像の輝度を適切に低下させることができる。そのため、キンクの影響を適切に抑制することが可能となる。また、第１実施例によれば、１フレーム中の走査線ＳＬの密度のみを変化させているため、リフレッシュレートや投影する画像の解像度は変化しない。そのため、投影する画像の輝度を変化させても、画像の色みや解像度や動きの滑らかさが変化しないので、減光した画像を違和感なくユーザに視認させることができる。【００５４】
更に、第１実施例によれば、投影する画像の輝度を変化させるに当たって、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を変化させる制御のみを行っているため、前述した特許文献１に記載された技術と比較して、簡便な構成にて画像の輝度を変化させることができる。具体的には、第１実施例によれば、特許文献１に記載された技術と比較して、部品点数を少なくすることができ、装置の小型化が可能である。【００５５】
なお、上記した例では、第２の主走査方向の走査を行う際にビームの出射を停止させていたが、この代わりに、第２の主走査方向の走査を行う際にビームの出射を停止させずに、第１の主走査方向の走査を行う際にビームの出射を停止させても良い。【００５６】
（第２実施例）
次に、第２実施例に係る制御方法について説明する。第２実施例でも、第１実施例と同様に、リフレッシュレートを変えずに、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を半分に変化させることで、投影する画像の輝度を半分に変化させる。しかしながら、第１実施例では、第２の主走査方向の走査を行う際にレーザＬＤからのビームの出射を停止することで走査線ＳＬの密度を半分にしていたが、第２実施例では、副走査方向の走査速度（以下では「副走査速度」と呼ぶ。）を２倍にすることで走査線ＳＬの密度を半分にする。【００５７】
図４及び図５を参照して、第２実施例に係る制御方法について具体的に説明する。【００５８】
図４は、第２実施例に係る制御方法によるビームの走査を説明するための図を示している。図４は、横方向に主走査方向を示し、縦方向に副走査方向を示している。また、図４において図２と同一の符号を付した要素は同一の意味を有するものとする。【００５９】
第２実施例では、ＭＣＵ１０は、上記した基本制御を行う場合に用いる副走査速度の２倍の副走査速度にてビームを走査するように、ビデオＡＳＩＣ３及びＭＥＭＳミラー制御部８を介してＭＥＭＳミラー１２を制御する（主走査速度については変化させないものとする）。このような制御を行うことにより、図４に示すように、副走査方向において隣接する走査線ＳＬ同士が離れることで重なり合わなくなる。具体的には、副走査方向において隣接する走査線ＳＬ同士が、主走査方向に延在する辺にて接するようになる。これにより、１フレーム中の走査線ＳＬ（つまり投影すべき画像を構成する走査線ＳＬ）の密度が、実質的に、基本制御を行った場合の１フレーム中の走査線ＳＬの密度（図２参照）に対して半分になる。したがって、１フレーム中のビームの照射時間が半分になることで、画像の輝度が半分になる。【００６０】
図５は、第２実施例に係る制御方法を行う場合の、描画領域及び非描画領域を説明するための図を示している。図５（ａ）及び（ｂ）は、横方向に主走査方向を示し、縦方向に副走査方向を示しており、１フレーム期間での走査可能領域Ｒ１、Ｒ２を模式的に示している。具体的には、図５（ａ）は、基本制御を行う場合の走査可能領域Ｒ１を示しており、図５（ｂ）は、第２実施例に係る制御方法を行う場合の走査可能領域Ｒ２を示している。走査可能領域Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、表示すべき画像を描画する描画領域Ｒ１１、Ｒ２１（色（灰色）を付していない領域）と、画像を描画しない非描画領域（色（灰色）を付した領域）Ｒ１２、Ｒ２２とから成る。非描画領域Ｒ１２、Ｒ２２は、レーザＬＤを発光させないブランキング領域に相当する。【００６１】
図５（ｂ）に示す走査可能領域Ｒ２と図５（ａ）に示す走査可能領域Ｒ１とを比較すると、上記した第２実施例に係る制御方法を行う場合、副走査速度を２倍にするので、基本制御を行う場合よりも、１フレーム期間での副走査方向における範囲が広くなることがわかる（両制御でリフレッシュレートは同一にするものとする）。具体的には、第２実施例に係る制御方法での描画領域Ｒ２１を基本制御での描画領域Ｒ１１とサイズ及び位置を一致させると、第２実施例に係る制御方法での非描画領域Ｒ２２は、基本制御での非描画領域Ｒ１２よりも下方に延びることとなる。つまり、第２実施例に係る制御方法での非描画領域Ｒ２２は、基本制御での非描画領域Ｒ１２よりも副走査方向における範囲が広くなる。【００６２】
したがって、第２実施例では、ＭＣＵ１０は、副走査速度を２倍にする制御を行うに当たって、副走査方向における非描画領域Ｒ２２の範囲を広くする。つまり、ＭＣＵ１０は、リフレッシュレートを維持するために、走査可能領域Ｒ２における描画領域Ｒ２１と非描画領域Ｒ２２との比率を、基本制御を行う場合の走査可能領域Ｒ１における描画領域Ｒ１１と非描画領域Ｒ１２との比率から変化させる。これを実現するに当たって、ＭＣＵ１０は、副走査速度を２倍にすると共に、副走査方向に関するＭＥＭＳミラー１２の回転範囲（回転角度の幅）を大きくするように、ビデオＡＳＩＣ３及びＭＥＭＳミラー制御部８を介してＭＥＭＳミラー１２を制御する。また、ＭＣＵ１０は、ビデオＡＳＩＣ３及びレーザドライバＩＣ７を介して、非描画領域Ｒ２２においてレーザＬＤからのビームの出射を停止させる制御を行う。【００６３】
以上説明した第２実施例によれば、レーザＬＤの駆動電流などを調整することなく、投影する画像の輝度を適切に低下させることができるため、キンクの影響を適切に抑制することが可能となる。また、第２実施例によれば、１フレーム中の走査線ＳＬの密度のみを変化させているため、リフレッシュレートや投影する画像の解像度は変化しない。そのため、投影する画像の輝度を変化させても、画像の色みや解像度や動きの滑らかさが変化しないので、減光した画像を違和感なくユーザに視認させることができる。【００６４】
更に、第２実施例によれば、投影する画像の輝度を変化させるに当たって、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を変化させる制御のみを行っているため、前述した特許文献１に記載された技術と比較して、簡便な構成にて画像の輝度を変化させることができる。具体的には、第２実施例によれば、特許文献１に記載された技術と比較して、部品点数を少なくすることができ、装置の小型化が可能である。【００６５】
なお、上記のようにリフレッシュレートを変えずに副走査速度を２倍にすると、フレームメモリ４に書き込まれた画像をそのまま表示させると、投影される画像が副走査方向に伸びる傾向にある。したがって、投影される画像の見かけ上の解像度が変化しないように、フレームメモリ４に書き込まれた画像の解像度を変換する処理を行うことが望ましい。解像度を変換する処理としては、例えば公知のリサイズ技術を適用することができる。また、そのような処理は、ＭＣＵ１０による制御の元でビデオＡＳＩＣ３が実現することができる。この場合、ＭＣＵ１０（ビデオＡＳＩＣ３を含めても良い）は、本発明における「変換手段」の一例に相当する。【００６６】
［変形例］
以下では、上記した実施例に好適な変形例を示す。なお、下記の変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用することができる。【００６７】
（変形例１）
上記した実施例では、投影する画像の輝度を変化させるために、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を半分に変化させていたが、つまり当該密度を「１／２」に変化させていたが、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を「１／２」以外に変化させても良い。具体的には、上記した第２実施例では、基本制御時において、隣接する走査線ＳＬ同士が走査線ＳＬの幅の略半分だけ重なり合っていることを前提とし、画像の輝度を変化させる際に、副走査速度を２倍に変化させることで、隣接する走査線ＳＬ同士が接するようにしていた。しかしながら、他の例では、基本制御時において、副走査方向における走査線ＳＬの幅の略半分以外の量だけ、隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合うようにしても良く、また、画像の輝度を変化させる際に、副走査速度を２倍以外の速度に変化させても良い。加えて、副走査速度を変化させる場合に、隣接する走査線ＳＬ同士が接するようにしなくても良い、つまり隣接する走査線ＳＬ同士が重なった状態を保持しても良い。【００６８】
隣接する走査線ＳＬ同士が重なり合う量や、画像の輝度を変化させる際の副走査速度などは、リフレッシュレートを変化させないという制限の元で、種々に設定することができる。具体的には、これらのパラメータは、設定すべき画像の輝度（輝度を下げる場合だけでなく、輝度を上げる場合も含む。）を実現するために必要な１フレーム中の走査線ＳＬの密度に応じて、種々に変化させれば良い。その場合、前述したように、投影される画像の見かけ上の解像度が変化しないように、フレームメモリ４に書き込まれた画像の解像度を変換する処理（例えば公知のリサイズ技術）を適宜行うと良い。以上述べた変形例によれば、輝度の可変範囲を拡大することが可能となる。【００６９】
（変形例２）
上記した実施例では、投影する画像の輝度を変化させるために、レーザＬＤの駆動電流や駆動電圧を調整する制御を行うことなく、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を変化させる制御を行っていた。他の例では、投影する画像の輝度を変化させるために、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を変化させる制御、及びレーザＬＤの駆動電流又は駆動電圧を調整する制御の両方を行っても良い。この場合には、所望の画像の輝度が実現されるように、１フレーム中の走査線ＳＬの密度を所定値に変化させる制御と、レーザＬＤの駆動電流又は駆動電圧を所定値に設定する制御とを行えば良い。但し、レーザＬＤを制御するに当たっては、レーザＬＤの駆動電流又は駆動電圧を、キンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持することが望ましい。このような変形例によっても、輝度の可変範囲を拡大することが可能となる。【００７０】
（変形例３）
上記した実施例では、照度センサ２０によって検出された投影装置１の外部の照度に基づいて、投影する画像の輝度を変化させていた。他の例では、照度センサ２０を用いずに、現在時刻から推定した投影装置１の外部の照度に基づいて、投影する画像の輝度を変化させても良い。更に他の例では、投影装置１が搭載された車両のイルミネーション信号（車両のライトの点灯に応じた信号）を取得し、当該信号から推定した投影装置１の外部の照度に基づいて、投影する画像の輝度を変化させても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１  投影装置
３  ビデオＡＳＩＣ
４  フレームメモリ
７  レーザドライバＩＣ
８  ＭＥＭＳミラー制御部
９  レーザ光源部
１０  ＭＣＵ
１２  ＭＥＭＳミラー
２０  照度センサ
３１  映像処理部
３２  タイミングコントローラ
【図１】
2014162503.tif 000003
【図２】
2014162503.tif 000004
【図３】
2014162503.tif 000005
【図４】
2014162503.tif 000006
【図５】
2014162503.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月1日(2015.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投影する投影装置であって、
投影される前記画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、
前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを投影面上に走査する走査手段と、
投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段と、
投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換手段と、
を備え、
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換手段により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記走査手段は、隣接する走査線同士が重なり合うように前記光ビームを走査し、
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を下げる際に、前記隣接する走査線同士が重なる部分が小さくなるように、又は重なる部分がなくなるように、前記走査手段を制御すると共に、前記走査線の数を減少させるように前記走査手段を制御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、投影される前記画像の輝度を下げる際に、前記走査線の方向に直交する方向についての走査速度を速くするように前記走査手段を制御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】
投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを投影面上に走査する走査手段と、を備える投影装置によって実行される制御方法であって、
投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御工程、
投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換工程、
を備え、
前記制御工程は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換工程により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項５】
投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを投影面上に走査する走査手段と、コンピュータと、を備える投影装置によって実行されるプログラムであって、
投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段、
投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換手段、
として前記コンピュータを機能させ、
前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換手段により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項に記載の発明では、画像を投影する投影装置は、投影される前記画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを投影面上に走査する走査手段と、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段と、投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換手段と、を備え、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換手段により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項に記載の発明では、投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを投影面上に走査する走査手段と、を備える投影装置によって実行される制御方法は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御工程、投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換工程、を備え、前記制御工程は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換工程により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、請求項に記載の発明では、投影すべき画像に応じた光ビームを出射するレーザ光源と、前記画像を構成する走査線を形成するように、前記光ビームを投影面上に走査する走査手段と、コンピュータと、を備える投影装置によって実行されるプログラムは、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、当該画像のリフレッシュレートを変えずに、当該画像を構成する走査線の密度を変化させるように前記走査手段を制御する制御手段、投影される前記画像の見かけ上の解像度が変化しないように当該画像の解像度を変換する変換手段、として前記コンピュータを機能させ、前記制御手段は、投影される前記画像の輝度を変化させる際に、前記変換手段により変換された画像に基づいて、前記走査線の数を変化させるように前記走査手段を制御することを特徴とする。
【国際調査報告】
2014162503.tif 000008
2014162503.tif 000009
2014162503.tif 000010