(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長を有する複数色の光を出射する複数の光源素子を含む光源と、
前記光源からの光で所定の走査領域を走査して表示画像を描画する光走査部と、
前記光源からの光の前記光源素子毎の光量を検出する光量検出部と、
前記光源が出射する光を前記光源素子毎にパルス変調して前記表示画像の輝度を制御する制御部と、
前記光源が出射する光を前記光源素子毎にパルス変調するパルス駆動条件であって外光の変化に応じて切り替えるパルス駆動条件毎に、前記光源素子毎に、供給される制御電流と光量との関係を記憶する記憶部と、を含み、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記制御電流と光量との関係に基づき、前記光源からの光によって前記表示画像を表示するように前記制御電流を制御し、
前記制御部はさらに、前記光走査部が前記表示画像の外部の領域を走査する際、当該走査する光の光量を前記光量検出部によって検出し、検出した光量に基づき前記記憶部に記憶された制御電流と光量との関係を更新する、画像表示装置。
【請求項２】
前記制御電流と光量との関係は、前記パルス駆動条件毎に前記制御電流と光量とを関連付けたデータテーブルとして前記記憶部に記憶される、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記光走査部が前記表示画像の外部の領域を走査する際、前記表示画像を表示するパルス駆動条件とは異なるパルス駆動条件で前記光源が出射する光をパルス変調し、当該出射された光の光量を前記光量検出部で検出する、請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記各光源素子について前記制御電流と光量との関係を更新する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記走査領域における前記表示画像の外部の領域を走査する際の光を、前記表示画像を視認する視認者に対して遮光する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記光走査部が前記表示画像の外部の領域を走査する際、前記光量検出部が検出する当該走査する光の光量が所定の光量に到達するように前記制御電流を徐々に変化させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光源は、前記制御電流に基づき、前記表示画像に含まれる画素毎に時分割で光を出射する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記表示画像を表示している期間中に前記記憶部に記憶された前記制御電流と光量との関係を更新し、更新した関係を用いて前記表示画像を表示する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像表示装置は、車両のフロントガラス又はコンバイナに前記表示画像を表示するヘッドアップディスプレイである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置と、
前記表示画像によって車両の運転者に提供する情報を取得する情報取得部と、を含む車載システム。
【請求項１１】
前記画像表示装置は、前記情報取得部から取得した道路状況に関する情報に基づいて前記記憶部に記憶された関係の更新を実行するか否かを判断する、請求項１０に記載の車載システム。
【請求項１２】
画像表示装置が実行する画像表示方法であって、
複数の光源素子を含む光源から互いに異なる波長を有する複数色の光を出射するステップと、
前記光源からの光で所定の走査領域を走査して表示画像を描画するステップと、
前記光源が出射する光を前記光源素子毎にパルス変調して前記表示画像の輝度を制御するステップと、
前記光源からの光の前記光源素子毎の光量を検出するステップと、
前記光源が出射する光を前記光源素子毎にパルス変調するパルス駆動条件であって外光の変化に応じて切り替えるパルス駆動条件毎に、前記光源素子毎に、供給される制御電流と光量との関係を記憶部に記憶するステップと、
前記記憶された関係に基づき、前記光源からの光によって前記表示画像を表示するように前記制御電流を制御するステップと、
前記表示画像の外部の領域を走査する際、当該走査する光の光量を、前記光量を検出するステップで検出し、検出した光量に基づき前記記憶部に記憶された制御電流と光量との関係を更新するステップと、を含む、画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置、車載システム及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ走査式プロジェクタは明瞭なコントラストを実現できる視認性の良さから、車の運転者に対するナビゲーション機能を有する車載ＨＵＤ装置等に採用されている。このようなＨＵＤ装置において運転者等の視認者による不快感を低減するため、外光に応じてＨＵＤ装置の表示画像の輝度を変化させる調光技術が知られている。【０００３】
特許文献１は、車載ＨＵＤ装置において外光の強弱によらずに映像信号の再現性を確保するためのレーザビーム表示装置を開示している。特許文献１のレーザビーム表示装置は、複数の調光ステップのそれぞれについて階調レベルをインデックスとして調光量を記憶する複数の調光ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を有する。特許文献１の技術によると、予め記憶された調光ＬＵＴを参照し、入力された調光設定及び映像信号に応じてレーザ光の輝度を調光する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、種々の階調を有する表示画像を高精度に表示することができる画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る画像表示装置は、互いに異なる波長を有する複数色の光を出射する複数の光源素子を含む光源と、前記光源からの光で所定の走査領域を走査して表示画像を描画する光走査部と、前記光源からの光の前記光源素子毎の光量を検出する光量検出部と、前記光源が出射する光を前記光源素子毎にパルス変調して前記表示画像の輝度を制御する制御部と、前記光源が出射する光を前記光源素子毎にパルス変調するパルス駆動条件であって外光の変化に応じて切り替えるパルス駆動条件毎に、前記光源素子毎に、供給される制御電流と光量との関係を記憶する記憶部と、を含み、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記制御電流と光量との関係に基づき、前記光源からの光によって前記表示画像を表示するように前記制御電流を制御し、前記制御部はさらに、前記光走査部が前記表示画像の外部の領域を走査する際、当該走査する光の光量を前記光量検出部によって検出し、検出した光量に基づき前記記憶部に記憶された制御電流と光量との関係を更新する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、種々の階調を有する表示画像を高精度に表示することが可能な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】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る自動車用ＨＵＤ装置２００において、フロントガラス３０２越しに運転者３００が見ることができる自車両３０１の前方風景に重ねて表示される虚像の一例を示す正面図である。
【図２】実施形態に係る自動車用ＨＵＤ装置２００を搭載した自動車の内部構成例を模式的に示す一部破断の模式側面図である。
【図３】図２の自動車用ＨＵＤ装置２００の光学系２３０の内部構成例を模式的に示すブロック図である。
【図４】図３の光学系２３０の光源ユニット２２０の内部構成例を示すブロック図である。
【図５】図２の自動車用ＨＵＤ装置２００の制御系２５０の内部構成例を示すブロック図である。
【図６】図２の自動車用ＨＵＤ装置２００及び周辺装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図７Ａ】実施形態１に係る制御系２５０によって実行される光量テーブル更新処理例を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】実施形態１に係る制御系２５０によって実行される光量テーブル切り替え処理例を示すフローチャートである。
【図８】図３の光走査装置２０８による走査領域６００の一例を示す図である。
【図９】図７Ａの光量テーブル更新処理において取得される光量と制御電流との関係の一例を示す図である。
【図１０】図７Ａの光量テーブル更新処理における各信号のタイミングチャートの一例である。
【図１１】図７Ａの光量テーブル更新処理における表示画像の階調と光量との関係例を示す図である。
【図１２】図７Ａの光量テーブル更新処理における表示画像の階調と制御電流との関係例を示す図である。
【図１３】異なるパルス駆動条件における光量と制御電流との関係例を示す図である。
【図１４Ａ】実施形態２に係る制御系２５０によって実行される光量テーブル更新処理例を示すフローチャートである。
【図１４Ｂ】実施形態２に係る制御系２５０によって実行される光量テーブル切り替え処理例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に述べる実施形態によれば、温度変化及び経年劣化といったレーザ光源固有の特性から生じる色ずれ等による表示画像の画質の低下を回避し、種々の階調を有する表示画像を高精度に表示することができる。
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、同様の構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００１０】
以下、実施形態１及び実施形態２に共通する自動車用ＨＵＤ装置２００（以下単にＨＵＤ装置２００という）のハードウェア構成例を中心に説明する。
【００１１】
図１はＨＵＤ装置２００において、フロントガラス３０２越しに運転者３００から見える自車両３０１の前方風景に重ねて表示される虚像の一例を示す正面図である。図２は各実施形態に係るＨＵＤ装置２００を搭載した自動車の内部構成例を模式的に示す一部破断の模式側面図である。図３は図２のＨＵＤ装置２００の光学系の内部構成例を模式的に示すブロック図である。図４は図３の光学系２３０の光源ユニット２２０の内部構成例を示すブロック図である。
【００１２】
図２において、各実施形態に係るＨＵＤ装置２００は、例えば、移動体としての走行体である自車両３０１のダッシュボード内に設置される。ダッシュボード内のＨＵＤ装置２００から発せられる画像光である投射光Ｌが光透過部材としてのフロントガラス３０２で反射され、視認者である運転者３００に向かう。これにより、運転者３００は、後述するルートナビゲーション画像等のＨＵＤ表示画像を虚像Ｇとして視認することができる。なお、フロントガラス３０２の内壁面に光透過部材としてのコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光Ｌによって運転者に虚像を視認させるようにしてもよい。
【００１３】
フロントガラス３０２の上部に、フロントガラス３０２に映ったＨＵＤ装置２００の表示情報及びフロントガラス３０２越しに見えるその背景を含む前方画像を撮影する前方撮影用カメラ１１０、並びに表示画像の周囲の環境光の明度（又は照度）及び色度を検出する環境光センサ１５０が設けられる。
【００１４】
各実施形態においては、運転者３００から虚像Ｇまでの距離が５ｍ以上となるように、ＨＵＤ装置２００の光学系等が設計されている。従来の一般的な自動車用ＨＵＤ装置は、運転者３００から虚像までの距離が２ｍ程度であった。運転者は、通常、車両前方の無限遠点を注視しているか、数十ｍ先の先行車両を注視している。このような遠方に焦点を合わせている運転者が２ｍ先の虚像を視認しようとする場合、焦点距離が大きく異なるので、眼球の水晶体を大きく動かす必要がある。そのため、虚像に焦点を合わせるまでの焦点調整時間が長くなり、虚像の内容を認識するまでに時間がかかるうえ、運転者３００の眼球が疲労しやすいという不具合が生じる場合が考えられる。また、虚像の内容に運転者が気付きにくく、虚像によって情報を運転者へ適切に提供することが困難な場合が考えられる。
【００１５】
各実施形態のように虚像Ｇまでの距離が５ｍ以上であれば、従来よりも、眼球の水晶体を動かす量が減り、虚像Ｇへの焦点調整時間を短縮して虚像Ｇの内容を早期に認識できるようになり、また運転者３００の眼球の疲労を軽減することができる。更には、虚像Ｇの内容に運転者が気付きやすくなり、虚像Ｇによって情報を運転者へ適切に提供することが容易になる。虚像Ｇまでの距離が５ｍ以上であれば、眼球をほとんど輻輳運動させることなく虚像Ｇに焦点を合わせることができる。したがって、運動視差を利用して距離感（知覚距離の変化）や奥行き感（知覚距離の違い）を知覚させる効果が眼球の輻輳運動によって薄まってしまうことが抑制される。よって、画像の距離感や奥行き感を利用した運転者の情報知覚効果を有効に発揮させることができる。
【００１６】
図３のＨＵＤ装置２００は、光学系２３０内に、光学ハウジングによって光源装置をユニット化した光源ユニット２２０を含む。ＨＵＤ装置２００はさらに、光量調整部２０７と、光走査部としての光走査装置２０８と、自由曲面ミラー２０９と、光発散部材としてのマイクロレンズアレイ２１０と、光反射部材としての投射ミラー２１１とを含む。
【００１７】
図４の光源ユニット２２０は赤色、緑色、青色のレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂと、レーザ光源毎に設けられるカップリンレンズ２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂ及びアパーチャ２０３Ｒ，２０３Ｇ，２０３Ｂと、合成素子２０４とを含む。光源ユニット２２０はさらにメニスカスレンズ２０５と、パワーモニタ用ＰＤ（フォトダイオード）２０６とを含む。
【００１８】
図４のレーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇは、ＬＤ（半導体レーザ素子）等の１つ又は複数の発光点を有する光源素子を含む。各レーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇはそれぞれ波長λＢ＝４４５ｎｍ，λＲ＝６４０ｎｍ，λＧ＝５３０ｎｍ等の互いに異なる波長λＢ,λＲ,λＧを有する光束を放射する。各レーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇからの光束はそれぞれカップリンレンズ２０２Ｂ，２０２Ｒ，２０２Ｇを介してアパーチャ２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇに入射し、各アパーチャの開口形状に応じて整形されて合成素子２０４に入射する。アパーチャ２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇの開口形状は光束の発散角等に応じて設定され、例えば円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状に設定できる。
【００１９】
合成素子２０４は、複数のダイクロイックミラー２０４Ｂ，２０４Ｒ，２０４Ｇを含む。各ダイクロイックミラー２０４Ｂ，２０４Ｒ，２０４Ｇはプレート形状又はプリズム形状を有し、それぞれアパーチャ２０３Ｂ，２０３Ｒ，２０３Ｇに対向して配置される。ダイクロイックミラー２０４Ｂは波長λＢ近傍の光を反射し、ダイクロイックミラー２０４Ｒは波長λＢ近傍の光を透過して波長λＲ近傍の光を反射し、ダイクロイックミラー２０４Ｇは波長λＧ近傍の光を透過して波長λＢ近傍及び波長λＲ近傍の光を反射する。このような光学特性により、合成素子２０４は各レーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇからの光束を合成する。合成された光束は、光走査装置２０８の反射面に凹面を向けたメニスカスレンズ２０５を介して図３の光走査装置２０８に出射される。
【００２０】
また、合成素子２０４のダイクロイックミラー２０４Ｇは、波長λＧ近傍の光の一部を反射して波長λＢ近傍及び波長λＲ近傍の光の一部を透過する光学特性を有する。この光学特性により、合成素子２０４は各レーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇからの光の一部をパワーモニタ用ＰＤ２０６に出射する。パワーモニタ用ＰＤ２０６は、詳細は後述するように、レーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇによるレーザ光の光量を検出するためのフォトダイオードであり、ＨＵＤ装置２００における光量検出部の一例である。
【００２１】
各実施形態に係るＨＵＤ装置２００は、マイクロレンズアレイ２１０上に結像される中間像を自車両３０１のフロントガラス３０２に投射することで、その中間像の拡大画像を運転者３００に虚像Ｇとして視認させる。レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂから発せられる各色レーザ光は光源ユニット２２０内で合成され、合成されたレーザ光は、光量調整部２０７で光量が調整された後、光走査装置２０８のミラーによる走査動作によって二次元的に偏向される。光走査装置２０８の走査動作によって二次元的に偏向された走査光Ｌ'は、自由曲面ミラー２０９で反射されて歪みを補正された後、マイクロレンズアレイ２１０に集光され、中間像を描画する。
【００２２】
なお、各実施形態では、中間像の画素（中間像の一点）ごとの光束を個別に発散させて出射する光発散部材として、マイクロレンズアレイ２１０を用いているが、他の光発散部材を用いてもよい。また、中間像Ｇ'の形成方法としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や蛍光表示管（ＶＦＤ）を利用した方式でもよい。ただし、大きな虚像Ｇを高い輝度で表示するにはレーザ走査方式が好ましい。
【００２３】
また、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や蛍光表示管（ＶＦＤ）等を利用した方式では、虚像Ｇが表示される表示領域内の非画像部分にも僅かながら光が照射され、これを完全に遮断することが難しい。そのため、当該非画像部分を通じた自車両３０１の前方風景の視認性が悪い場合が考えられる。これに対し、レーザ走査方式によれば、虚像Ｇの表示領域内の非画像部分については、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂを消灯させることにより当該非画像部分に光が照射されるのを完全に遮断することができる。よって、当該非画像部分を通じた自車両３０１の前方風景の視認性がＨＵＤ装置２００から照射される光によって低下する事態を回避でき、前方風景の視認性が向上させることができる。
【００２４】
更に、運転者に警告等を行うための警告画像の輝度を段階的に高めることで警告の度合いを強めるような場合、表示されている各種画像のうちの警告画像の輝度だけを段階的に高めるという表示制御が必要になる。このように一部画像について部分的に輝度を高めるような表示制御を行う場合も、レーザ走査方式が好適である。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や蛍光表示管（ＶＦＤ）等を利用した方式では、表示されている警告画像以外の画像についても輝度が高まってしまう。そのため、警告画像とそれ以外の画像との間の輝度差を広げることができず、警告画像の輝度を段階的に高めることで警告の度合いを強めるという効果が十分に得られない場合が考えられるからである。
【００２５】
光走査装置２０８は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の公知のアクチュエータ駆動システムでミラーを主走査方向及び副走査方向に傾斜させる走査動作を行い、ミラーに入射するレーザ光を二次元的に偏向（ラスタスキャン）する。ミラーの駆動制御は、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。光走査装置２０８は、上述した構成に限られず、例えば、互いに直交する２つの軸回りをそれぞれ揺動あるいは回動する２つのミラーからなるミラー系を用いてもよい。
【００２６】
図５は図２のＨＵＤ装置２００の制御系２５０の内部構成例を示すブロック図である。図５において、ＨＵＤ装置２００の制御系２５０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２５１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２５２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２５３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２５４、インタフェース（以下、Ｉ／Ｆという）２５５、バスライン２５６、ＬＤドライバ２５７、及びＭＥＭＳコントローラ２５８を含む。
【００２７】
ＦＰＧＡ２５１は、ＬＤドライバ２５７により、光源ユニット２２０のレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの動作を制御し、ＭＥＭＳコントローラ２５８により、光走査装置２０８のＭＥＭＳ２０８ａの走査動作を制御する。ＬＤドライバ２５７はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）又はＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等のパルス変調を行い、表示画像の画素毎に時分割で各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂを駆動する。
【００２８】
ＣＰＵ２５２は、ＨＵＤ装置２００の各機能を制御する。ＲＯＭ２５３は、ＣＰＵ２５２がＨＵＤ装置２００の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラム等の各種プログラムを記憶している。ＲＡＭ２５４はＣＰＵ２５２のワークエリアとして使用される。
【００２９】
Ｉ／Ｆ２５５は、外部コントローラ等と通信するためのインタフェースであり、例えば、自車両３０１のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、車両ナビゲーション装置４００、各種センサ装置５００等に接続される。また、Ｉ／Ｆ２５５には、フロントガラス３０２に映るＨＵＤ装置２００の表示情報及びフロントガラス３０２越しに見えるその背景を含む前方画像を撮影する前方撮影用カメラ１１０が接続される。Ｉ／Ｆ２５５には、環境光の明度（又は照度）及び色度を検出する環境光センサ１５０も接続される。
【００３０】
制御系２５０は、詳細は後述するように、実施形態１，２に係る光量テーブル更新処理（図７Ａ及び図１４Ａ参照）を実行することで、ＨＵＤ装置２００により表示される表示画像の輝度を、ホワイトバランスを維持するように補正する。
【００３１】
図６は図２のＨＵＤ装置２００及び周辺装置の概略構成例を示すブロック図である。各実施形態においては、虚像Ｇによって運転者３００へ提供する運転者提供情報を取得する情報取得部として、車両ナビゲーション装置４００、センサ装置５００等が設けられている。ＨＵＤ装置２００は、主に、画像表示部としての画像光投射部の一例である光学系２３０と、表示制御部としての制御系２５０とを有する。ＨＵＤ装置２００と、上記情報取得部を含む各種周辺装置とが、自車両３０１に搭載される車載システムに含まれる。
【００３２】
各実施形態に係る車両ナビゲーション装置４００としては、自動車等に搭載される公知の車両ナビゲーション装置を広く利用することができる。車両ナビゲーション装置４００からは、虚像Ｇとして表示するルートナビゲーション画像を生成するための情報が出力され、この情報は制御系２５０に入力される。例えば、図１に示すように、自車両３０１が走行している道路の車線（走行レーン）の数、次に進路変更（右折、左折、分岐等）すべき地点までの距離、次に進路変更する方向等の情報を示す画像が含まれている。これらの情報が車両ナビゲーション装置４００から制御系２５０に入力される。これにより、制御系２５０の制御の下、ＨＵＤ装置２００によって以下のように表示される。すなわち、走行レーン指示画像７１１、車間距離提示画像７１２、進路指定画像７２１、残り距離画像７２２、交差点等名称画像７２３等のルートナビゲーション画像が上段表示領域Ａに表示される。
【００３３】
また、図１に示した画像例では、下段表示領域Ｂに、道路の固有情報（道路名、制限速度等）を示す画像が表示される。この道路の固有情報も、車両ナビゲーション装置４００から制御系２５０に入力される。制御系２５０は、当該道路固有情報に対応する道路名表示画像７０１、制限速度表示画像７０２、追い越し禁止表示画像７０３等を、ＨＵＤ装置２００によって下段表示領域Ｂに表示する。
【００３４】
図６のセンサ装置５００は、自車両３０１の挙動、自車両３０１の状態、自車両３０１の周囲の状況等を示す各種情報を検出するための１又は２以上のセンサを含む。センサ装置５００からは、虚像Ｇとして表示する画像を生成するためのセンシング情報が出力され、このセンシング情報は制御系２５０に入力される。例えば、図１に示した画像例には、自車両３０１の車速を示す車速表示画像７０４（図１では「８３ｋｍ／ｈ」という文字画像）を、下段表示領域Ｂに表示する。そのため、自車両３０１のＣＡＮ情報に含まれる車速情報がセンサ装置５００から制御系２５０に入力され、制御系２５０の制御の下、ＨＵＤ装置２００によって当該車速を示す文字画像が下段表示領域Ｂに表示される。
【００３５】
センサ装置５００に含まれるセンサとして、自車両３０１の車速を検出するセンサ以外には、例えば以下の（１）〜（４）に示すセンサが挙げられる。
（１）自車両３０１の周囲（前方、側方、後方）に存在する他車両、歩行者、建造物（ガードレールや電柱等）との距離を検出するレーザレーダ装置や撮像装置、自車両の外部環境情報（外気温、明るさ、天候等）を検出するためのセンサ
（２）運転者３００の運転動作（ブレーキ走査、アクセル開閉度等）を検出するためのセンサ
（３）自車両３０１の燃料タンク内の燃料残量を検出するためのセンサ
（４）エンジンやバッテリー等の各種車載機器の状態を検出するセンサ
このようなセンサを含むセンサ装置５００が情報を検出して制御系２５０へ送ることで、それらの情報を虚像ＧとしてＨＵＤ装置２００により表示して運転者３００へ提供することができる。
【００３６】
次に、ＨＵＤ装置２００によって表示される虚像Ｇについて説明する。各実施形態におけるＨＵＤ装置２００において、虚像Ｇによって運転者３００へ提供する運転者提供情報は、運転者３００にとって有用な情報であればどのような情報であってもよい。各実施形態では、運転者提供情報を受動情報と能動情報とに大別している。
【００３７】
受動情報とは、所定の情報提供条件が満たされたタイミングで運転者３００によって受動的に認知される情報である。したがって、ＨＵＤ装置２００の設定タイミングで運転者３００へ提供される情報は受動情報に含まれ、また、情報が提供されるタイミングと情報の内容との間に一定の関係性をもつ情報が受動情報に含まれる。
【００３８】
受動情報としては、例えば、運転時の安全性に関わる情報、ルートナビゲーション情報等が挙げられる。運転時の安全性に関わる情報として、自車両３０１と先行車両３５０との車間距離情報（車間距離提示画像７１２）、運転に関わる緊急性のある情報（運転者に緊急操作を指示する緊急操作指示情報等の警告情報あるいは注意喚起情報等）等がある。また、ルートナビゲーション情報は、予め設定された目的地までの走行ルートを案内するための情報であり、公知の車両ナビゲーション装置によって運転者へ提供される情報であってよい。
【００３９】
ルートナビゲーション情報としては、直近の交差点で走行すべき走行レーンを指示する走行レーン指示情報（走行レーン指示画像７１１）や、次に直進方向から進路変更すべき交差点や分岐点での進路変更操作を指示する進路変更操作指示情報等が挙げられる。進路変更操作指示情報として、交差点等においていずれの進路をとるべきかの進路指定を行う進路指定情報（進路指定画像７２１）、進路変更操作を行う交差点等までの残り距離情報（残り距離画像７２２）、交差点等の名称情報（交差点等名称画像７２３）がある。
【００４０】
能動情報とは、運転者自らが決めるタイミングで運転者３００によって能動的に認知される情報である。能動情報は、運転者３００の希望するタイミングで運転者へ提供されれば十分な情報であり、例えば、情報が提供されるタイミングと情報の内容との間の関係性が低い又は無いような情報は、能動情報に含まれる。
【００４１】
能動情報は、運転者３００の希望するタイミングで運転者３００が取得する情報であることから、ある程度の長い期間あるいは常時、表示され続けるような情報である。例えば、自車両３０１が走行している道路の固有情報、自車両３０１の車速情報（車速表示画像７０４）、現在時刻情報等が挙げられる。道路の固有情報としては、例えば、その道路名情報（道路名表示画像７０１）、その道路の制限速度等の規制内容情報（制限速度表示画像７０２、追い越し禁止表示画像７０３）、その他当該道路に関わる情報として運転者３００にとって有用なものが挙げられる。
【００４２】
各実施形態では、このようにして大別される受動情報と能動情報を、虚像Ｇを表示可能なそれぞれ対応する表示領域に表示する。具体的には、各実施形態では、上下に並んだ２つの表示領域を設定し、そのうちの上段表示領域Ａには主に受動情報に対応する受動情報画像を表示し、下段表示領域Ｂには主に能動情報に対応する能動情報画像を表示する。なお、能動情報画像の一部を上段表示領域Ａに表示する場合には、上段表示領域Ａに表示される受動情報画像の視認性を優先するような態様で能動情報画像を表示する。
【００４３】
また、各実施形態においては、表示される虚像Ｇとして、立体視を用いて表現された立体視画像を用いている。具体的には、上段表示領域Ａに表示される車間距離提示画像７１２及び走行レーン指示画像７１１として、遠近法により表現される遠近法画像を用いている。
【００４４】
詳しくは、車間距離提示画像７１２に含まれる５本の横線の長さを上側に向かうほど短くなるようにして、車間距離提示画像７１２を１つの消失点に向かうように透視図法により作図された遠近法画像としている。特に、各実施形態では、その消失点が運転者３００の注視点近傍に定まるように車間距離提示画像７１２が表示されることにより、運転中の運転者３００に車間距離提示画像７１２の奥行き感を知覚させやすい。また、各実施形態では、更に、横線の太さを上側に向かうほど細くしたり、横線の輝度を上側に向かうほど低くしたりするようにした遠近法画像を用いている。これによって、運転中の運転者３００は、車間距離提示画像７１２の奥行き感を更に知覚しやすくなる。
【００４５】
以上、実施形態１，２で用いるＨＵＤ装置２００のハードウェア構成例を中心に説明した。以下に説明する各実施形態では、以下のハードウェア素子を用いる。
（１）実施形態１において、ＲＯＭ２５３内の光量テーブル２５３ｔ及び環境光センサ１５０（ただし、照度のみを検出するセンサであってよい）を用いる。従って、前方撮影用カメラ１１０は備えなくてもよい。
（２）実施形態２において、ＲＯＭ２５３内の光量テーブル２５３ｔ及び前方撮影用カメラ１１０を用いる。従って、環境光センサ１５０は備えなくてもよい。
【００４６】
［実施形態１］
実施形態１の説明では、図２のＨＵＤ装置２００において、急激な外光の変化及び温度変化があっても適切な輝度で色ずれなく表示画像を表示する方法について説明する。以下、図面を参照して本実施形態を説明する。図７Ａは、実施形態１に係る制御系２５０により実行される光量テーブル更新処理例を示すフローチャートである。図８は、図３の光走査装置２０８による走査領域６００の一例を示す図である。
【００４７】
本実施形態では、日中と夜間との間で変化する外光の環境下で運転者３００等の視認者にとって表示画像を見やすくするために、例えば図６の環境光センサ１５０を用いて表示画像の輝度を調整する。この場合、表示画像の輝度のダイナミックレンジを広げるため、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂのパルス駆動によって低輝度の表示画像を実現する。以下、外光の照度又は明度に応じて適宜レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂのパルス幅又はパルス駆動周波数等を外光の照度又は明度に適した値に設定するための設定条件を「パルス駆動条件」という。制御系２５０は環境光センサ１５０により外光の照度又は明度を検知することにより、例えば外光の照度又は明度が低い夜間には、外光の照度又は明度が高い日中に比較して表示画像の輝度を低くするパルス駆動条件を選択する。その結果、運転者３００等の視認者にとって表示画像が見やすくなる。パルス駆動条件毎の光量テーブル２５３ｔは、例えばＲＯＭ２５３に予め格納されている。
【００４８】
レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂのパルス駆動時には、各レーザ光源の立ち上がり特性の違い等により、表示画像のホワイトバランスが崩れやすい。このため、本実施形態では、パルス駆動条件毎に各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに供給する制御電流と階調との関係を示す光量テーブル２５３ｔを用い、更に後述する図７Ａの光量テーブル更新処理により光量テーブル２５３ｔを随時更新することにより、表示画像における光量を補正する。また、表示画像のホワイトバランスはレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの温度特性の違いによっても崩れることがあるため、ＨＵＤ装置２００の使用中に表示画像において色ずれを生じる場合が想定される。そこで、本実施形態では図７Ａの光量テーブル更新処理において、表示画像を表示中に、例えば周期的に光量テーブル２５３ｔを更新する。
【００４９】
図８は１フレームの表示画像を表示する際に図３の光走査装置２０８によって走査される走査領域６００を示している。図８においてＸ方向は主走査方向であり、Ｙ方向は副走査方向である。本実施形態では、表示画像を表示中に光量テーブル２５３ｔを更新することを可能にするために、走査領域６００の中に、視認者に表示画像を視認させるための有効画像表示領域６１０の外に、各レーザ光源の光量を取得するための光量取得領域６２０を設けている。図７Ａの光量テーブル更新処理において、光量取得領域６２０を用いて各レーザ光源のリアルタイムの光量を取得することで、光量テーブル２５３ｔを適切に更新し、表示画像を高精度に表示することができる。
【００５０】
なお、図８では、有効画像表示領域６１０のＹ方向、すなわち上方に光量取得領域６２０を図示しているが、この例に限られず、例えば光量取得領域６２０は有効画像表示領域６１０のＹ方向の逆方向、すなわち下方にあってもよいし、Ｘ方向にあってもよい。また、視認者には有効画像表示領域６１０における表示画像は見えるが光量取得領域６２０は見えないように、光量取得領域６２０を走査する投射光Ｌを遮光してもよい。光量取得領域６２０を走査する投射光Ｌの遮光は、図３の光路上で適宜、光学系を設定して行うことができる。例えば図３に示す如く、光学系２３０内の投射光Ｌの光路上に遮光部材２１２を設けてもよい。遮光部材２１２により、投射光Ｌが光量取得領域６２０を走査する際に投射光Ｌを遮光し、光量取得領域６２０がフロントガラス３０２上に映らないようにすることができる。
【００５１】
以下、図７Ａのフローチャートに示す光量テーブル更新処理について、図７Ａ，図８及び図９を用いて説明する。図９は、図７Ａの光量テーブル更新処理において取得される光量と制御電流との関係例を示す図である。図７Ａの光量テーブル更新処理はＨＵＤ装置２００の起動時、及び起動後において表示画像を表示中に、図５の制御系２５０によって実行される。なおＨＵＤ装置２００の起動時は、例えば自車両３０１のイグニションオン時としてよい。
【００５２】
図７ＡのステップＳ１において、制御系２５０は現時点が本処理の開始時、例えばＨＵＤ装置２００の起動時か否かを判断する。制御系２５０は、現時点が本処理の開始時であるＨＵＤ装置２００の起動時であると判断した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、ＲＯＭ２５３からパルス駆動条件毎の光量テーブル２５３ｔを読み出す（ステップＳ２）。ＲＯＭ２５３はパルス駆動条件毎に、各レーザ光源の立ち上がり時の初期値のデータを含む光量テーブル２５３ｔを予め記憶している。ステップＳ２において読み出した各レーザ光源の立ち上がり時の初期値のデータを含む光量テーブル２５３ｔを用いることにより、起動時に輝度及び色ずれを補正する期間を短縮することができる。
【００５３】
次いで、制御系２５０はＲＯＭ２５３から読み出したパルス駆動条件毎の光量テーブル２５３ｔに基づき、パルス駆動条件の総数Ｎを取得し（Ｓ３）、ステップＳ４に進む。また、制御系２５０はステップＳ１において、現時点が本処理の開始時であるＨＵＤ装置２００の起動時でないと判断した場合（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ４に進む。
【００５４】
ステップＳ４において、制御系２５０は総数Ｎのパルス駆動条件から１つのパルス駆動条件を選択する（ステップＳ４）。次いで、制御系２５０は選択したパルス駆動条件に基づき、目標光量を決定する（ステップＳ５）。目標光量は、選択したパルス駆動条件において、最大階調を実現する制御電流によって実現される光量である。例えば、制御系２５０は上記したＰＷＭによるパルス駆動条件におけるデューティ比に応じて目標光量を決定する。
【００５５】
次いで、制御系２５０は図８の光量取得領域６２０の走査中に各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの制御電流を徐々に変化させ、当該走査期間中にパワーモニタ用ＰＤ２０６によって検出された光量を取得する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、図５の制御系２５０におけるＣＰＵ２５２は、光量取得領域６２０の走査期間中に、選択したパルス駆動条件に基づく動作を行うようにＦＰＧＡ２５１及びＬＤドライバ２５７を設定する。ＦＰＧＡ２５１はＬＤドライバ２５７とＭＥＭＳコントローラ２５８とを同期する。ＬＤドライバ２５７は図８の有効画像表示領域６１０の走査期間と光量取得領域６２０の走査期間とでパルス駆動条件を切り替えてレーザ光をパルス変調するように制御電流をレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに供給する。
【００５６】
図９において、目標光量Ｐ１はステップＳ５において、例えば目標光量Ｐ１＝１００ｍＷに設定される。ステップＳ６において制御系２５０はレーザ発振しきい値１００ｍＡ近傍から徐々に制御電流を増大させ、同時にパワーモニタ用ＰＤ２０６によって検出された光量を検出する。制御系２５０は検出中の光量が目標光量Ｐ１に到達するまで制御電流を増加させながら、図９に示される如くの、目標光量Ｐ１に達するまでの光量と制御電流の電流値との関係を示す特性曲線Ｃ１を取得する。図９の例では、制御電流Ｉ１＝２００ｍＡにおいて目標光量Ｐ１に達する。
【００５７】
以上のステップＳ６の処理は、詳細は後述するように、１又は複数のフレームにおける光量取得領域６２０の走査期間毎に行われる。また、本実施形態では、制御系２５０が、各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに対して順次、上記の図７ＡのステップＳ６の処理を行う。
【００５８】
次いで、制御系２５０はステップＳ６にて得られた目標光量までの光量と制御電流との関係に基づき、対応する光量テーブル２５３ｔを更新する（ステップＳ７）。ステップＳ７において更新される光量テーブル２５３ｔは、ステップＳ４にて選択されたパルス駆動条件に対応する光量テーブル２５３ｔである。なお光量テーブル２５３ｔの更新は、詳細について図１１〜図１３を用いて後述するように、階調毎の光量と制御電流とを関連付けることによって行われる。更新結果の光量テーブル２５３ｔは例えばＲＡＭ２５４に保存される。
【００５９】
次いで、制御系２５０は更新した光量テーブル数がパルス駆動条件の総数Ｎに達したか否かを判断する（ステップＳ８）。制御系２５０は更新した光量テーブル数がパルス駆動条件の総数Ｎに達していないと判断した場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ４に戻って未更新のパルス駆動条件を選択し、ステップＳ５以降の処理を繰り返す。一方、制御系２５０は更新した光量テーブル数がパルス駆動条件の総数Ｎに達したと判断した場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、本処理を終了する。本実施形態では、以上の処理は所定の周期で繰り返し実行される。
【００６０】
図７Ｂは、実施形態１に係る制御系２５０により実行される光量テーブル切り替え処理例を示すフローチャートである。図７Ｂの処理は、例えば表示画像のフレーム毎に制御系２５０により実行される。
【００６１】
ステップＳ１０１で制御系２５０は、環境光センサ１５０による表示画像の周囲の環境光（外光）の明度（又は照度）の検出結果に応じ、外光の明度（又は照度）が変化したか否かを判断する。ステップＳ１０１の判断は、例えば環境光センサ１５０の検出値が所定量以上変化したか否かの判断によって行うことができる。
【００６２】
ステップＳ１０１の判断結果がＮＯであれば制御系２５０は処理を終了し、ＹＥＳであればステップＳ１０２に進む。
【００６３】
ステップＳ１０２で制御系２５０は、変化後の外光の明度（又は照度）に対応したパルス駆動条件を選択する。次にステップＳ１０３で制御系２５０は、表示画像を表示する際に用いる光量テーブル２５３ｔを、ステップＳ１０２で選択したパルス駆動条件に対応する光量テーブル２５３ｔに切り替える。
【００６４】
以降制御系２５０は、このようにして切り替えられた光量テーブル２５３ｔを用いてレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの制御電流を制御することによって当該フレームの表示画像を表示する。  
このようにして、光量テーブル２５３ｔにより随時、温度変化によるレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの応答特性の変動等を補正することによってホワイトバランスを維持し得る状態に更新される。その結果、外光の変化に応じてパルス駆動条件を切り替えた際にも即座に適切な輝度で色ずれなく表示画像を高精度に表示することができる。制御系２５０は、階調毎の光量と各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの制御電流とを関連付けた光量テーブル２５３ｔを用いて制御電流を制御することにより、ホワイトバランスを維持しながら所望の階調及び色を有する表示画像を表示することができる。
【００６５】
なお、図７Ａの光量テーブル更新処理は、ＨＵＤ装置２００のユーザが所定の操作を行ったときに実行されてもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、図７ＡのステップＳ８で更新したテーブル数がパルス駆動条件の総数Ｎに達したと判断した場合に、以降、更新した光量テーブル２５３ｔを用いて表示画像を表示する。しかしながら、これに限らず、総数Ｎに達する前に随時、光量テーブル２５３ｔの更新された部分を用いて表示画像を表示してもよい。
【００６７】
以下、図７ＡのステップＳ６の動作タイミングについて、図１０を用いて説明する。図１０は図７Ａの光量テーブル更新処理における各信号のタイミングチャートである。タイミングチャート（ａ）は、制御系２５０における同期信号の生成タイミングを示す。タイミングチャート（ｂ）は、タイミング（ａ）の同期信号に基づく制御系２５０の各部の駆動信号ＳＡ，ＳＢの生成タイミングを示す。タイミングチャート（ｃ）は、タイミングチャート（ｂ）の駆動信号ＳＡに基づくＭＥＭＳ２０８ａの走査動作によるミラーの傾斜状態の変化を示す。タイミングチャート（ｄ）は、タイミングチャート（ｃ）の期間Ｔ１中のＰＤ信号の生成タイミングを示す。タイミングチャート（ｅ）は、タイミングチャート（ｄ）のＰＤ信号に基づくパワーモニタ用ＰＤ２０６の受光量の変化を示す。
【００６８】
タイミングチャート（ａ）の同期信号は表示画像のフレーム毎に図５の制御系２５０における各部を同期する信号であり、タイミングチャート（ｂ）に示すように各部の駆動信号ＳＡ，ＳＢの生成タイミングを設定している。タイミングチャート（ｂ）の駆動信号ＳＡは、ＭＥＭＳ２０８ａに副走査方向の走査動作を行わせる駆動信号である。タイミングチャート（ｃ）に示すように、ＭＥＭＳ２０８ａによる走査位置はＹ方向にフレーム周期で変化し、投射光Ｌによる走査位置Ｙ１が、図８の光量取得領域６２０の下端に対応する。
【００６９】
タイミングチャート（ｄ）のＰＤ信号はパワーモニタ用ＰＤ２０６による受光を制御する信号である。制御系２５０はタイミングチャート（ｃ）の期間Ｔ１に、タイミングチャート（ｄ）のＰＤ信号により受光回数６２１で繰り返し受光するようにパワーモニタ用ＰＤ２０６を制御しながら、タイミングチャート（ｅ）に示すように取込み期間Ｔ２中のパワーモニタ用ＰＤ２０６の受光量を取り込む。これにより、制御系２５０は１フレーム中の期間Ｔ２に、例えば図９の特性曲線Ｃ１上の４０点分の光量を取得する。
【００７０】
図７ＡのステップＳ６において、制御系２５０は複数フレームにわたってレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ毎、パルス駆動条件毎に光量を取得する。光量取得中に図８の有効画像表示領域６１０に対し、制御系２５０は、光量の取得対象のパルス駆動条件とは別に設定されたパルス駆動条件において各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂを駆動して表示画像を表示する。これにより、表示画像の表示中に効率良く光量テーブル２５３ｔの更新を行える。
【００７１】
以下、図７ＡのステップＳ７の光量テーブル２５３ｔの更新方法について、図１１，図１２及び図１３を用いて説明する。
【００７２】
図１１は、図７Ａの光量テーブル更新処理における表示画像の階調と光量との関係例を示す図である。表示画像を滑らかなグレースケールで表現するために、階調と光量との関係式は図１１に示すように、直線的でなく所定のγ値（表示画像中の階調の変化と光量との比を示す指標）を有する曲線Ｃ２で表される。本実施形態において、曲線Ｃ２を示す情報は、例えばγ値の補正係数を有する演算式、又は階調毎の光量のデータテーブルとして予めＲＯＭ２５３に格納されている。
【００７３】
図１２は、図７Ａの光量テーブル更新処理における表示画像の階調と制御電流との関係例を示す図である。制御系２５０は図７ＡのステップＳ７において、図９の光量と制御電流との特性曲線Ｃ１、及び図１１の曲線Ｃ２を示す情報に基づき、図１２に示すように新たに階調と制御電流との関係曲線Ｃ３を算出する。本実施形態では、関係曲線Ｃ３を示す情報が光量テーブル２５３ｔとして保存される。なお、関係曲線Ｃ３を示す情報は、階調又は階調毎の光量と制御電流との関係を示す演算式として保存されてもよい。
【００７４】
図１３は、異なるパルス駆動条件における光量と制御電流との関係を示す図である。また、本実施形態では、パルス駆動することによるレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ毎の減光率の違いに関わらすホワイトバランスを維持するために、パルス駆動条件の総数Ｎに対応する個数の光量テーブル２５３ｔを作成し、更新する。
【００７５】
図１３において、特性曲線Ｃ１１は連続発光、すなわちデューティ比１のパルス駆動条件における制御電流に対する光量の特性を示し、特性曲線Ｃ１２はデューティ比０．５のパルス駆動条件における制御電流に対する光量の特性を示す。なお、パルス駆動時の光量は所定期間における積算光量で測定されるとする。また説明の便宜上、以下、図１３はレーザ光源２０１Ｒの特性であるとする。
【００７６】
図１３において、連続発光時に制御電流Ｉ１１がレーザ光源２０１Ｒに供給されたとき、光量は特性曲線Ｃ１１に基づき光量Ｐ１１となる。このため、理想的にはデューティ比０．５の場合に制御電流Ｉ１１をレーザ光源２０１Ｒに供給することで、連続発光時の光量Ｐ１１の半分の光量Ｐ１２を得られるはずである。しかし、レーザ光源２０１Ｒの応答性が悪い場合、発光期間において所望の光量に立ち上がるまでに時間を費やし、積算光量は低下する。このため、図１３の特性曲線Ｃ１２の例では、制御電流Ｉ１１がレーザ光源２０１Ｒに供給された場合の光量は、光量Ｐ１２よりも小さい光量Ｐ１３となる。
【００７７】
各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの応答性はそれぞれレーザ固有の特性であり、温度及び電流値によっても変化する。このため、パルス駆動条件の切り替えの前後で同じ制御電流を各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに供給すると、表示画像におけるホワイトバランスが崩れる場合が考えられる。そこで、本実施形態では、各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂのパルス駆動条件毎に光量テーブル２５３ｔを作成しておく。そして当該光量テーブル２５３ｔを用いて、各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂについて個別に制御電流と積算光量との関係を管理する。例えば、図１３の例では、レーザ光源２０１Ｒの特性曲線Ｃ１２に基づき光量Ｐ１２を得ることができる制御電流Ｉ１２を対応する光量テーブル２５３ｔにおいて予め記録しておく。他のレーザ光源２０１Ｇ，２０１Ｂに対しても同様の管理をすることで、デューティ比０．５のパルス駆動条件において確実にホワイトバランスを維持することができる。
【００７８】
本実施形態において、以上のような各レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂについての各パルス駆動条件における制御電流と階調との関係を示す光量テーブル２５３ｔは、図７Ａと共に上述した処理によって随時、更新される。これにより、急激な外光の変化及び温度変化があった場合にも、ＨＵＤ装置２００はホワイトバランスを維持しながら高精度に表示画像を表示することができる。
【００７９】
これまで述べたような構成を有するＨＵＤ装置２００は表示画像を表示する画像表示装置の一例である。ＨＵＤ装置２００は、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂと、光走査装置２０８と、パワーモニタ用ＰＤ２０６と、ＲＯＭ２５３と、制御系２５０とを含む。レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂは、光を出射する。光走査装置２０８は、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂからの光で所定の走査領域６００を走査して表示画像を描画する。パワーモニタ用ＰＤ２０６は、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂからの光の光量を検出する。ＲＯＭ２５３は、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに供給される制御電流と光量との関係を示す光量テーブル２５３ｔを記憶する。制御系２５０は、光量テーブル２５３ｔに基づき、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂからの光によって表示画像を表示するように制御電流を制御する。制御系２５０は、光走査装置２０８が表示画像の外部の光量取得領域６２０を走査しているときにパワーモニタ用ＰＤ２０６によって検出された光量を取得し、取得した光量に基づきＲＯＭ２５３に記憶された光量テーブル２５３ｔを更新する。
【００８０】
ＨＵＤ装置２００によると、光量取得領域６２０の走査中にパワーモニタ用ＰＤ２０６によって検出された光量に基づき、ＲＯＭ２５３に記憶された光量テーブル２５３ｔが更新される。これにより、種々の階調を有する表示画像を高精度に表示することができる。
【００８１】
［実施形態２］
実施形態１では、全てのパルス駆動条件の光量テーブル２５３ｔを例えば周期的に更新した。実施形態２では、道路等の周囲環境に基づきパルス駆動条件を切り替えることを予測する。そして予測された切り替えタイミング前に、予測された切り替えタイミングで選択される予定のパルス駆動条件に対応する光量テーブル２５３ｔを更新する。以下、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照して本実施形態を説明する。
【００８２】
図１４Ａは、実施形態２に係る制御系２５０によって実行される光量テーブル更新処理例を示すフローチャートである。本実施形態に係るＨＵＤ装置２００は、図７Ａの光量テーブル更新処理及び図７Ｂの光量テーブル切り替え処理に代えて、図１４Ａの光量テーブル更新処理及び図１４Ｂの光量テーブル切り替え処理を実行する。
【００８３】
図１４ＡのステップＳ１１において、制御系２５０はパルス駆動条件の切り替えが予測されるか否かを判断する。制御系２５０は、パルス駆動条件の切り替えが予測されないと判断した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、所定の周期でステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００８４】
ステップＳ１１の判断は、例えば図６のＨＵＤ装置２００の各種周辺装置から取得される情報に基づいて行われる。例えば、図６の車両ナビゲーション装置４００から道路状況を取得すること、或いは前方撮影用カメラ１１０で自車両３０１の前方を撮像することにより、例えば自車両３０１がトンネルに入ることを予測することができる。この場合、ステップＳ１１において制御系２５０は表示画像の輝度を下げるためのパルス駆動条件の切り替えが予測されると判断し（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。
【００８５】
ステップＳ１２において、制御系２５０は、切り替え後に選択するパルス駆動条件を推定し、推定した選択予定のパルス駆動条件に対し、図１４ＡのステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５において、それぞれ図７ＡのステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７と同様の処理を行った後、本処理を終了する。
【００８６】
図１４Ｂは、実施形態２に係る制御系２５０により実行される光量テーブル切り替え処理例を示すフローチャートである。図１４Ｂの処理は、例えば表示画像のフレーム毎に制御系２５０が実行する。
【００８７】
ステップＳ１１１で制御系２５０は、パルス駆動条件を切り替えるか否かを判断する。ステップＳ１１１の判断は、上記のステップＳ１１同様、例えば図６のＨＵＤ装置２００の各種周辺装置から取得される情報に基づいて行われる。例えば、図６の車両ナビゲーション装置４００から道路状況を取得すること、或いは前方撮影用カメラ１１０で自車両３０１の前方を撮像することにより、例えば自車両３０１がトンネルに入ると判断することができる。この場合、ステップＳ１１１において制御系２５０は表示画像の輝度を下げるためのパルス駆動条件の切り替えを行うと判断し（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、ステップＳ１１２に進む。
【００８８】
ステップＳ１１１の判断結果がＮＯであれば制御系２５０は処理を終了する。
【００８９】
ステップＳ１１２で制御系２５０は、表示画像を表示する際に用いる光量テーブル２５３ｔを、ステップＳ１１１で判断した切り替え後のパルス駆動条件の光量テーブル２５３ｔに切り替える。
【００９０】
以降、制御系２５０は、このようにして切り替えられた光量テーブル２５３ｔを用いてレーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの制御電流を制御することによって当該フレームの表示画像を表示する。
【００９１】
なお、制御系２５０は、図１４ＡのステップＳ１１及び図１４ＢのステップＳ１１１を実質的に同一の処理として実行し、その後、図１４ＡのステップＳ１２〜Ｓ１５の更新処理を先に実行する。このようにし当該光量テーブル２５３ｔが更新された後、制御系２５０は図１５ＢのステップＳ１１２にて、更新後の光量テーブル２５３ｔに、表示画像を表示する際に用いる光量テーブル２５３ｔを切り替える。その結果、制御系２５０は、例えば自車両３０１がトンネルに入る直前に、選択予定の光量テーブル２５３ｔを更新し、トンネル内では更新後の光量テーブル２５３ｔを用いて表示画像を表示する。  
このようにして、選択予定の光量テーブル２５３ｔが選択直前に更新されるので、効率良くホワイトバランスを維持しながら高精度の表示画像を表示することができる。
【００９２】
また、ステップＳ１４において、制御系２５０は、光走査装置２０８が表示画像の外部の領域を走査しているときに、表示画像を表示するためのパルス駆動条件とは別の選択予定のパルス駆動条件を選択し、レーザ光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂからのレーザ光をパルス変調する。これと共に、制御系２５０は、パワーモニタ用ＰＤ２０６から光量を取得する。これにより、表示画像を表示中に、表示画像を表示するためのパルス駆動条件とは異なるパルス駆動条件の光量と制御電流との関係が取得され、光量テーブル２５３ｔの更新を効率良く行うことができる。
【００９３】
以上の処理において、制御系２５０はステップＳ１１の予測時に、図１４ＢのステップＳ１１２によってパルス駆動条件を切り替えるタイミングを推定してもよい。この場合、制御系２５０は推定したタイミングから光量テーブルの更新に必要な期間だけ前に、ステップＳ１２以降の処理を開始してもよい。
【００９４】
以上のように、本実施形態にかかるＨＵＤ装置２００は、表示画像によって車両の運転者に提供する情報を取得する車両ナビゲーション装置４００と共に車載システムに含まれる。ＨＵＤ装置２００は、車両ナビゲーション装置４００によって取得された情報に基づいて光量テーブル２５３ｔの更新を実行するか否かを判断することができる。その場合、車両ナビゲーション装置４００からの情報を用いることで、効率良く光量テーブル２５３ｔの更新を行うことができる。
【００９５】
［変形例］
上記実施形態１と実施形態２とを組み合わせることが可能である。
【００９６】
すなわち、制御系２５０は、例えば図１４ＡのステップＳ１１における判断結果がＹＥＳとなる状況が生じていない場合には図７Ａ、図７Ｂの処理を実行し、図１４ＡのステップＳ１１における判断結果がＹＥＳとなる状況が生じた場合、図７Ａ、図７Ｂの処理に対し、「割り込み」を入れる。その結果、制御系２５０は図１４Ａ、図１４Ｂの処理を実行する。図１４Ａ，図１４Ｂの処理の終了後、制御系２５０は図７Ａ，図７Ｂの処理に戻る。
【００９７】
また、上記各実施形態では、図４の光源ユニット２２０において１つのパワーモニタ用ＰＤ２０６を光量検出部として用いた。しかしながらこの例に限られず、パワーモニタ用ＰＤ２０６は光源ユニット２２０内に設置しなくてもよい。例えば、パワーモニタ用ＰＤ２０６を、光源ユニット２２０外で光走査装置２０８による走査後の光束を入射するように設置してもよい。
【００９８】
また、１つのパワーモニタ用ＰＤ２０６に限らず、複数のパワーモニタ用ＰＤ２０６を用いてもよい。例えば合成素子２０４によって合成される前の各レーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇからの光束を別々に検出するように、各パワーモニタ用ＰＤ２０６を設置する光路を決定してもよい。この場合、図７ＡのステップＳ６及び図１４ＡのステップＳ１４において、各色のレーザ光源２０１Ｂ，２０１Ｒ，２０１Ｇの光量の検出を同時に行うことができる。
【００９９】
上記各実施形態では、本発明に係る画像表示装置の一例として自動車用ＨＵＤ装置２００を説明した。本発明に係る画像表示装置は自動車用ＨＵＤ装置２００に限らず、例えば航空機等の他の移動体に搭載されるＨＵＤ装置であってもよい。また、視認者が所定の窓越しに移動体（例えば回転寿司店における寿司）を見る場合に当該窓越しに表示画像を表示するＨＵＤ装置であってもよい。また、画像表示装置はＨＵＤ装置に限らず、例えば種々のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）装置であってもよい。
【０１００】
以上、画像表示装置、車載システム及び画像表示方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【０１０１】
本国際出願は２０１６年２月９日に出願した日本国特許出願第２０１６−０２３００４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１６−０２３００４号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１０２】
１１０…前方撮影用カメラ
１５０…環境光センサ
２００…自動車用ＨＵＤ装置
２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ…レーザ光源
２０６…パワーモニタ用ＰＤ
２０８…光走査装置
２１２…遮光部材
２５０…制御系
２５１…ＦＰＧＡ
２５２…ＣＰＵ
２５３…ＲＯＭ
２５３ｔ…光量テーブル
２５４…ＲＡＭ
３００…運転者
３０１…自車両
３０２…フロントガラス
４００…車両ナビゲーション装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０３】
【特許文献１】特開２０１４−１３２２９５号公報
【図１】
0006760311.tif 000002
【図２】
0006760311.tif 000003
【図３】
0006760311.tif 000004
【図４】
0006760311.tif 000005
【図５】
0006760311.tif 000006
【図６】
0006760311.tif 000007
【図７Ａ】
0006760311.tif 000008
【図７Ｂ】
0006760311.tif 000009
【図８】
0006760311.tif 000010
【図９】
0006760311.tif 000011
【図１０】
0006760311.tif 000012
【図１１】
0006760311.tif 000013
【図１２】
0006760311.tif 000014
【図１３】
0006760311.tif 000015
【図１４Ａ】
0006760311.tif 000016
【図１４Ｂ】
0006760311.tif 000017