(57)【要約】【課題】より高いコントラストが得られる光源装置等を提供する。【解決手段】光源装置は、調光可能な光ビームを発する発光部と、光ビームを第１の方向、及び、前記第１の方向に交差する第２の方向に走査する走査部とを備え、光ビームは、第１の方向及び第２の方向の少なくとも一つにおいて、光ビームの中心から外側に向かって光量が減少する光量変化領域を有し、走査部は、光ビームの光量が減少する方向に沿う走査方向について光量変化領域同士を重ね合わせる。【選択図】図５
2017187536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調光可能な光ビームを発する発光部と、
前記光ビームを、第１の方向、及び、前記第１の方向に交差する第２の方向に走査する走査部と、
を備え、
前記光ビームは、前記第１の方向及び前記第２の方向の少なくとも一つにおいて、前記光ビームの中心から外側に向かって光量が減少する光量変化領域を有し、
前記走査部は、前記光ビームの光量が減少する方向に沿う走査方向について前記光量変化領域同士を重ね合わせる
光源装置。
【請求項２】
前記光ビームは、当該光ビームの前記少なくとも一つの方向の中心の光量を基準として、中心から光量が半減する位置までの距離と、半減する位置から光が届かなくなる位置までの距離とが等しく、かつ、中心から光量が半減する位置から見て、光ビームの中心に向かって光量が増加する度合いと、光が届かなくなる位置に向かって光量が減少する度合いとが対称関係になっている
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記走査部は、前記光量変化領域上の光量が前記中心の光量と等しくなるよう前記光量変化領域同士を重ね合わせる
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光ビームを光源として画像を出力する画像出力部と
を有する画像投射装置。
【請求項５】
前記画像出力部は、液晶ディスプレイである
請求項４の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等、光源からの光を用いて画像を外部の構成（スクリーン等）に投射して視認させる画像投射装置が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように画像を投射する構成で画像の輝度を確保しようとすると、一般的に光源からの光の輝度を上げることになる。この場合、暗く視認されるべき領域（例えば、黒色の領域等）まで明るくなってしまい、画像のコントラストを下げることになるという問題が生じていた。画像の明暗に応じて光源からの光の輝度を調整するために絞り等を用いる構成も知られているが、絞りでは画像全体の輝度の調整はできても画像内の各部分の明暗に対応した輝度の調整ができず、上記のコントラストに係る問題を改善しない。
【０００５】
上記のコントラストに係る問題は、プロジェクターに限らず、ヘッドアップディスプレイ（Head-Up  Display：ＨＵＤ）等、投射により画像を視認させる画像投射装置であれば生じ得る問題である。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、より高いコントラストが得られる光源装置及び画像投射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】
【０００７】
本発明の一態様による光源装置は、調光可能な光ビームを発する発光部と、前記光ビームを、第１の方向、及び、前記第１の方向に交差する第２の方向に走査する走査部とを備え、前記光ビームは、前記第１の方向及び前記第２の方向の少なくとも一つにおいて、前記光ビームの中心から外側に向かって光量が減少する光量変化領域を有し、前記走査部は、前記光ビームの光量が減少する方向に沿う走査方向について前記光量変化領域同士を重ね合わせる。
【０００８】
本発明の一態様による画像投射装置は、本発明の一態様による光源装置と、前記光ビームを光源として画像を出力する画像出力部とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る画像投射装置の主要構成を示す概略図である。
【図２】図２は、光源部の主要構成を示す概略的な斜視図である。
【図３】図３は、Ｘ−Ｙ平面における光ビームの光量分布の一例を示す図である。
【図４】図４は、１回の水平走査による光ビームの投射領域における光量分布と、次の水平走査が行われる光ビームの投射領域の位置との対応関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、図４に示す光ビームの投射領域に光を投射する水平走査が行われた後の光量分布の一例を示す図である。
【図６】図６は、発光部から発せられた光ビームの一方向（Ｙ方向）に沿う光量分布パターンの例を示す図である。
【図７】図７は、光ビーム同士の重ね合わせによる光量分布の変化例を示す図である。
【図８】図８は、光ビーム同士の重ね合わせによる光量分布の変化例を示す図である。
【図９】図９は、一方向に沿って重ね合わせられる光ビームを構成する光の輝度を制御するためのコントロールパターンと、係るコントロールパターンで一方の光ビームの中心と他方の光ビームの光量変化領域の一部分とが重なる光量分布パターンを示す光ビームを出力した場合の一方向に沿った光量分布との関係の例を示す図である。
【図１０】図１０は、一方向に沿って重ね合わせられる光ビームを構成する光の輝度を制御するためのコントロールパターンと、係るコントロールパターンで一方の光ビームの中心と他方の光ビームの光量変化領域の一部分とが重ならない光量分布パターンを示す光ビームを出力した場合の一方向に沿った光量分布との関係の例を示す図である。
【図１１】図１１は、他方向に沿う光量制御のコントロールパターンの一例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、画像投射装置の動作制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、入力階調値と光量とに基づいた画素信号の補正の例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る画像出力部のシステム構成例を表すブロック図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る画像出力部の画素Ｐｉｘを駆動する駆動回路を示す回路図である。
【図１６】図１６は、ＲＧＢ型のディスプレイの色空間を示す図である。
【図１７】図１７は、ＲＧＢＷ型のディスプレイの色空間を示す図である。
【図１８】図１８は、ＲＧＢＷ型のディスプレイの拡張された色空間の断面図である。
【図１９】図１９は、本発明が適用されたプロジェクターの主要構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像投射装置の主要構成を示す概略図である。画像投射装置は、例えば、光源装置として機能する光源部６、光源部６からの光ビームＬ３を光源として画像を出力する画像出力部２等を有する。光源部６から発せられた光ビームＬ３は、画像出力部２、鏡Ｍ及びフロントガラスＦＧにより反射された反射光ＬとなってユーザＨに到達することで、ユーザの視界内で画像ＶＩとして認識される。すなわち、本実施形態の画像投射装置は、鏡Ｍ、フロントガラスＦＧを用いたＨＵＤとして機能する。
【００１２】
図２は、光源部６の主要構成を示す概略的な斜視図である。光源部６は、例えば、発光部８、走査部９等を備える。発光部８は、調光可能な光ビーム（光ビームＬ２）を発する。具体的には、発光部８は、例えば、照明素子８１、レンズ８２、遮光部８３等を有する。
【００１３】
照明素子８１は、例えば発光ダイオード（Light  Emitting  Diode:ＬＥＤ）等の光源、当該光源から発せられる光を調光する調光部等を有する。調光部の具体的構成は、光源の具体的構成に応じる。光源がＬＥＤである場合、調光部に採用される方式として、例えばＬＥＤの点灯時間と消灯時間の比率を制御することによって光量を制御する所謂パルス幅変調（Pulse  Width  Modulation：ＰＷＭ）方式、ＬＥＤに供給する電流の大小を制御することによってＬＥＤから発せられる輝度を制御する所謂電流制御方式等が挙げられる。本実施形態の照明素子８１は、白色光である光ビームＬ１をレンズ８２側に発する構成であるが、後述するように、光の色は適宜変更可能である。
【００１４】
図２では、レンズ８２として、シリンドリカルレンズを用いた例について示している。シリンドリカルレンズは、一方向（Ｙ方向）に凸レンズ状の曲率を有し、一方向に交差する他方向（Ｘ方向）には曲率のないレンズである。シリンドリカルレンズであるレンズ８２は、照明素子８１が発する光ビームＬ１の光軸上に設けられ、一方向について光ビームＬ１を屈折させる。Ｙ方向は、例えば垂直方向である。Ｘ方向は、例えば水平方向である。また、本実施形態では、Ｙ方向が画像出力部２の垂直同期走査方向に対応し、Ｘ方向が画像出力部２の水平同期走査方向に対応する。なお、本実施の形態では、一方向（Ｙ方向）を第１の方向、他方向（Ｘ方向）を第２の方向とも呼ぶ。
【００１５】
遮光部８３は、照明素子８１から発せられる光ビームＬ１の幅を調節する。具体的には、遮光部８３は、例えば他方向に並ぶ２つの遮光板８３ａ，８３ｂを有する。２つの遮光板８３ａ，８３ｂは、一方向（Ｙ方向）及び他方向（Ｘ方向）が沿う平面（Ｘ−Ｙ平面）に沿い、かつ、他方向の間隔が予め定められた光ビームＬ２の他方向の幅に対応する間隔となるよう配置された板状の部材である。遮光部８３は、他方向について２つの遮光板８３ａ，８３ｂの間のみ光を通過させる。発光部８が発する光ビームＬ２は、照明素子８１から発せられた光ビームＬ１がレンズ８２を通り、遮蔽部によって他方向の幅が予め設定された幅に調節された光ビームである。なお、本実施形態の説明において「光軸」と記載した場合、後述する光ビームＬ２の中心を通る光軸をさす。
【００１６】
図３は、Ｘ−Ｙ平面における光ビームＬ２の光量分布の一例を示す図である。図３では、光ビームＬ２の明暗をより明確に示すことを目的として、図示された光ビームＬ２の周囲（余白）に網掛けを施している。光ビームＬ２は、第１の方向及び第２の方向の少なくとも一つ（例えば、二次元方向を構成するＹ方向及びＸ方向のうち少なくとも一方向）について、光ビームＬ２の中心から外側に向かって光量が減少する光量変化領域を有する。具体的には、例えば図３のパターンＰａ，Ｐｂで示すように、光ビームＬ２は、光ビームＬ２の中心を通る光軸の光量を基準とすると、一方向（Ｙ方向）の両端側において外側に向かって光量が徐々に減少する光量変化領域が形成されている。光量変化領域は、光ビームＬ２を形成するシリンドリカルレンズ（レンズ８２）の曲面に対応して形成される。本実施形態では、シリンドリカルレンズが有する一方向の曲率が一方向について光を収束させるように照明素子８１からの光ビームＬ１を屈折させることで光量変化領域を形成している。
【００１７】
なお、パターンＰａとパターンＰｂは、光ビームＬ２の他方向の幅が異なるのみである。係る光ビームＬ２の他方向の幅は、２つの遮光板８３ａ，８３ｂの間隔に応じて適宜変更可能である。また、Ｘ−Ｙ平面における光ビームＬ２の光量分布は、パターンＰａ，Ｐｂに限られない。例えば、レンズ８２として２つのシリンドリカルレンズを用いることで、パターンＰｃの光量分布を示す光ビームＬ２が得られる。パターンＰｃは、一方向（Ｙ方向）及び他方向（Ｘ方向）の二方向について、光ビームＬ２の中心から外側に向かって光量が減少する光量変化領域を有する。より具体的には、発光部８に２つのシリンドリカルレンズを設け、一方を上記のシリンドリカルレンズと同様の配置とし、すなわち、一方のシリンドリカルレンズは、凸レンズ状の曲率を一方向（Ｙ方向）に配置し、他方向（Ｘ方向）には曲率がないように配置する。他方のシリンドリカルレンズは、他方向に凸レンズ状の曲率を有し、一方向に曲率のないレンズとして配置する。このように２つのシリンドリカルレンズを配置することに、パターンＰｃの光量分布を示す光ビームＬ２が得られる。また、レンズ８２として球面状の屈折面を有するレンズを用いることで、パターンＰｄの光量分布を示す光ビームＬ２が得られる。パターンＰｄは、光ビームＬ２の中心から外側に向かって放射状に光量が減少する光量変化領域を有する。パターンＰｃ，Ｐｄの場合、遮光部８３は省略可能である。
【００１８】
走査部９は、光ビームＬ２を、第１の方向（例えば、Ｙ方向）、及び、第１の方向に交差する第２の方向（例えば、Ｘ方向）に走査する。具体的には、走査部９は、例えば、光軸変更部９１、駆動部９２等を有する。光軸変更部９１は、光ビームＬ２の進行方向を変更する。具体的には、光軸偏光部は、例えば２つのポリゴンミラー９１ａ，９１ｂを有する。ポリゴンミラー９１ａ，９１ｂは、多角形状の辺を構成する側面部が鏡面として機能し、光ビームＬ２を反射して進行方向を変更する。より具体的には、２つのポリゴンミラー９１ａ，９１ｂの一方が一方向（Ｙ方向）に沿って方向に光ビームＬ２の進行方向を変更し、他方が他方向（Ｘ方向）に沿って光ビームＬ２の進行方向を変更するよう設けられる。２つのポリゴンミラー９１ａ，９１ｂは回動可能に設けられており、回動角度の調整によって光ビームＬ２の進行方向を調整することができる。図３では、走査部９による進行方向の調整前の光ビームに符号Ｌ２を付し、調整後の光ビームに符号Ｌ３を付している。光ビームＬ２と光ビームＬ３は、進行方向の調整の有無を除いて同一の光ビームである。
【００１９】
駆動部９２は、光軸偏光部９１により進行方向が変更される光ビームＬ３が二次元方向の走査を行うように光軸偏光部９１を動作させる。具体的には、駆動部９２は、例えば２つのポリゴンミラー９１ａ，９１ｂの回動中心軸に連結されたサーボモータ９２ａ，９２ｂを有する。駆動部９２は、予め定められた駆動量及び駆動順序で２つのポリゴンミラー９１ａ，９１ｂを回動させる。これによって、２つのポリゴンミラー９１ａ，９１ｂにより反射される光ビームＬ３は、画像出力部２が有する画像出力エリア部２１（図１４参照）をＸ−Ｙ平面に沿う二次元方向に走査するように投射される。より具体的には、走査部９は、例えば、画像出力部２の画像出力エリア部２１の水平同期走査方向（Ｘ方向）の一端側から他端側に沿って光ビームＬ３を走査する水平走査を、垂直同期走査方向（Ｙ方向）の一端側から他端側に向かって順次実施する垂直走査を行うことで、光ビームＬ３を二次元方向に走査する。係る二次元方向の走査において、走査部９は、光ビームＬ３の光量が減少する方向に沿う走査方向について光量変化領域同士を重ね合わせる。
【００２０】
図４は、１回の水平走査による光ビームＬ３の投射領域Ｂ１における光量分布と、次の水平走査が行われる光ビームＬ３の投射領域Ｂ２の位置との対応関係の一例を示す図である。パターンＰａ又はパターンＰｂの光ビームＬ３で１回の水平走査が行われた場合、図４に示すように、光ビームＬ３の投射領域Ｂ１が形成されることになる。このように、１回の水平走査では、水平走査の方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に沿って形成される光量変化領域はそのまま水平走査の方向に幅を広げて形成されるのみであり、中心からの光量の減少についてはそのままである。
【００２１】
図５は、図４に示す光ビームＬ３の投射領域Ｂ２に光を投射する水平走査が行われた後の光量分布の一例を示す図である。走査部９は、図４に示す光ビームＬ３の投射領域Ｂ１，Ｂ２の位置関係で示すように、既に水平走査が行われた光ビームＬ３の投射領域Ｂ１における一方（例えば、垂直同期走査方向の他端側）の光量変化領域と、次に水平走査が行われる光ビームＬ３の投射領域Ｂ２における他方（例えば、垂直同期走査方向の一端側）の光量変化領域とを重ね合わせる。走査部９は、係る重ね合わせが生じるように一方向（Ｙ方向）の垂直走査量が予め設定されている。よって、光ビームＬ３の投射領域Ｂ１と光ビームＬ３の投射領域Ｂ２の投射領域との重畳領域では、光量変化領域同士が重なり合うことになる。光ビームＬ３の投射領域Ｂ１における一方の光量変化領域で光量が減少する方向（図５における下方向）と、光ビームＬ３の投射領域Ｂ２における一方の光量変化領域で光量が減少する方向（図５における上方向）とは逆である。よって、光量変化領域同士が重なり合うことで光量変化領域の相対的に明るい部分と相対的に暗い部分とが重なり合うことになり、重畳領域全体における光量が平均化されることになる。従って、図５に示すように、１回の水平走査で形成されていた光量変化領域のうち一方の光量変化領域における光量の減少は、次の水平走査で抑制されることになる。
【００２２】
図６は、発光部８から発せられた光ビームＬ２の一方向（Ｙ方向）に沿う光量分布パターンの例を示す図である。発光部８から発せられた光ビームＬ２の光量分布は、発光部８が有する光学部品（例えば、レンズ８２等）が有する曲率及び当該曲率により形成される曲面の方向に応じる。本実施形態の光ビームＬ２は、図２に図示するように一方向について曲率を有するレンズ８２を通る光によるので、一方向に沿う光量分布パターンが例えば図６に示すパターンＰ１，Ｐ２のようになる。パターンＰ１は、光ビームＬ２の中心の光量を基準（１００％）として、中心から光量が半減する（５０％）位置までの距離よりも、半減する位置から光が届かなくなる（０％）位置までの距離が長い光量分布パターンである。パターンＰ２は、光ビームＬ２の中心の光量を基準（１００％）として、中心から光量が半減する（５０％）位置までの距離と、半減する位置から光が届かなくなる（０％）位置までの距離とが等しい光量分布パターンである。また、パターンＰ２では、中心から光量が半減する（５０％）位置から見て、光ビームＬ２の中心に向かって光量が増加する度合いと光が届かなくなる位置に向かって光量が減少する度合いとが対称関係になっている。
【００２３】
図７及び図８は、光ビームＬ３同士の重ね合わせによる光量分布の変化例を示す図である。なお、図７及び図８を参照した説明では、光ビームＬ３の投射領域Ｂ１と光ビームＬ３の投射領域Ｂ２に走査を行う間の光量が一定であるものとする。パターンＰ１の光ビームＬ３同士を中心から光量が半減する（５０％）位置が一致するように重ね合わせると、一方の光ビームＬ３の中心と他方の光ビームＬ３の光量変化領域の一部分とが重なることによって、図７の重畳パターンＡ１で示すように、ピークの光量が単独の光ビームＬ３の中心の光量よりも大きくなる。一方、パターンＰ２の光ビームＬ３同士を中心から光量が半減する（５０％）位置が一致するように重ね合わせると、図８の重畳パターンＡ２で示すように、光ビームＬ３の投射領域Ｂ１と光ビームＬ３の投射領域Ｂ２の重複領域の光量は、光ビームＬ３の中心の光量と等しくなる。このように、本実施形態の走査部９は、光量変化領域上の光量が中心の光量と等しくなるよう光量変化領域同士を重ね合わせることができる。
【００２４】
図９は、一方向（Ｙ方向）に沿って重ね合わせられる光ビームＬ３を構成する光の輝度を制御するためのコントロールパターンと、係るコントロールパターンで一方の光ビームＬ３の中心と他方の光ビームＬ３の光量変化領域の一部分とが重なる光量分布パターンを示す光ビームＬ３を出力した場合の一方向に沿った光量分布との関係の例を示す図である。本実施形態では、例えば図９及び後述する図１０に示すように、一方向について光量変化領域同士が重ね合わせられる複数の水平走査の各々の光量の大小を制御することで、一方向の光量分布を制御することができる。すなわち、一方向について、相対的に大きな光量が求められる位置で行われる水平走査の際に光量を相対的に大きくし、相対的に小さな光量が求められる位置で行われる水平走査の際に光量を相対的に小さくすることで、一方向に沿う光量分布パターンを制御することができる。
【００２５】
図９では、図６に示す光量分布パターンＰ１を用いた例を示している。図６に示す光量分布パターンＰ１の場合、一方の光ビームＬ３の中心と他方の光ビームＬ３の光量変化領域の一部分とが重なる。このため、例えば一方向（Ｙ方向：垂直同期走査方向）について一端に投射される他方向（Ｘ方向：水平同期走査方向）の光ビームＬ３の投射領域の中心は、その他端側に投射される他の１つの他方向の光ビームＬ３の投射領域と重なる。また、一方向について他端に投射される他方向の光ビームＬ３の投射領域の中心は、その一端側に投射される他の１つの他方向の光ビームＬ３の投射領域と重なる。一方、一方向について両端以外に投射される他方向の光ビームＬ３の投射領域の中心は、その両端側に投射される他の２つの他方向の光ビームＬ３の投射領域と重なる。このため、図９に示すように、一方向について両端に比して、両端以外に投射される他方向の光ビームＬ３の投射領域の中心は光量が大きくなりやすい傾向を示す。このため、図５で示す例に限らず、中心から光量が半減する（５０％）位置までの距離よりも半減する位置から光が届かなくなる（０％）位置までの距離が長い光量分布パターンの場合、係る傾向を考慮して一方向に係る光ビームＬ３の投射範囲及びコントロールパターンを決定する方法を採用することが望ましい。係る方法として、例えば、一方向について両端に投射される他方向の光ビームＬ３の投射領域を画像出力エリア部２１の領域外とし、両端以外に投射される他方向の光ビームＬ３の投射領域を画像出力エリア部２１の領域内とする方法、一方向についてコントロールパターンの分解能をより高めて制御をきめ細かに行う方法等が挙げられる。
【００２６】
図１０は、一方向（Ｙ方向）に沿って重ね合わせられる光ビームＬ３を構成する光の輝度を制御するためのコントロールパターンと、係るコントロールパターンで一方の光ビームＬ３の中心と他方の光ビームＬ３の光量変化領域の一部分とが重ならない光量分布パターンを示す光ビームＬ３を出力した場合の一方向に沿った光量分布との関係の例を示す図である。図１０では、図６に示す光量分布パターンＰ２を用いた例を示している。図６に示す光量分布パターンＰ２の場合、一方の光ビームＬ３の中心と他方の光ビームＬ３の光量変化領域の一部分とは重ならない。このため、水平走査方向の光ビームＬ３の投射領域の中心は、一方向（Ｙ方向：垂直同期走査方向）に沿う両端側に投射される他の２つの水平走査方向の光ビームＬ３の投射領域の光量の影響を受けない。よって、一方向について求められる光量分布（例えば、画像出力部２によって出力される画像に対応した光量分布）に応じた光量分布の制御が容易になる。従って、コントロールパターンの生成がより容易になり、図９で示す例に比してコントロールパターンの一方向の分解能に対する要求も低くなりやすい。
【００２７】
図１１は、他方向（Ｘ方向）に沿う光量制御のコントロールパターンの一例を示すグラフである。図１１におけるパターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃの各々のグラフの上下は、光量の大小を示す。また、図１１における左右方向の期間Ｔ１は、１回の水平走査が行われる水平同期走査期間を示す。本実施形態では、水平同期走査期間中に行われる１回の水平走査に際して、水平同期走査期間中に光ビームＬ３を構成する光の輝度を制御することで、他方向の光量分布を制御することができる。すなわち、他方向について、相対的に大きな光量が求められる位置で行われる水平走査の際に光ビームＬ３を構成する光の輝度を相対的に大きくし、相対的に小さな光量が求められる位置で行われる水平走査の際に光ビームＬ３を構成する光の輝度を相対的に小さくすることで、他方向に沿う光量分布パターンを制御することができる。本実施形態における二次元方向の光量分布の制御は、図９及び図１０を参照して説明した一方向の光量分布の制御と、係る他方向の光量分布の制御との組み合わせによる。
【００２８】
図３に示すパターンＰｂの光ビームＬ２は、パターンＰａの光ビームＬ２に比して他方向の幅が大きい。また、パターンＰａ，ＰＢの光ビームＬ２は、他方向の光量変化領域光がなく、ビームの中心の光量が減少せずに他方向の幅だけ連続している。このため、仮に期間Ｔ１が固定である、すなわち、他方向に沿う走査速度が同一であるとすると、同一の位置に対してパターンＰｂの光ビームＬ３が照射され続ける時間は、同一の位置に対してパターンＰａの光ビームＬ３が照射され続ける時間よりも長くなる。よって、パターンＰｂに比した場合のパターンＰａのように、光ビームＬ３の他方向の幅がより小さい方が、他方向について求められる光量分布（例えば、画像出力部２によって出力される画像に対応した光量分布）に応じたより忠実な光量分布の再現のための制御が容易になる。一方、パターンＰａに比した場合のパターンＰｂのように、光ビームＬ３の他方向の幅がより大きい方が、他方向について光量の変化が極端になることを抑制して光ビームＬ３同士が重なり合った位置におけるアーティファクトの発生を抑制することができる他、全体的に大きめの光量を確保しやすい。
【００２９】
また、パターンＰｃの光ビームＬ２の場合、他方向の光量変化領域があるので、水平走査に伴い行われる光ビームＬ３を構成する光の輝度の制御に応じた他方向の光量の変化が極端になることを抑制して光ビームＬ３同士が重なり合った位置におけるアーティファクトの発生を抑制することができる。このような他方向の光量変化領域がある光ビームＬ３の場合、他方向について求められる光量分布（例えば、画像出力部２によって出力される画像に対応した光量分布）により忠実なコントロールパターンを適用したとしても他方向の光量変化領域によって自動的に他方向の光量の変化が極端になることを抑制して光ビームＬ３同士が重なり合った位置におけるアーティファクトの発生を抑制することができる。従って、光ビームＬ３の幅に応じたコントロールパターンの補正の要求を下げやすくなり、光量制御がより容易になる。
【００３０】
図１２は、画像投射装置の動作制御の流れの一例を示すフローチャートである。本実施形態では、光源部６は、画像出力部２によって出力される画像に対応した光量分布となるよう光ビームＬ３の投射及び二次元方向の走査を行う。具体的には、本実施形態では、図１２に示すステップＳ１〜Ｓ５の処理を、例えば制御回路１００（図１４参照）が行う。制御回路１００は、例えば図示しないプリント基板等の配線を介して画像出力部２に接続された回路であるが、これに限られるものでなく、その具体的な実装の形態は適宜変更可能である。
【００３１】
制御回路１００は、画像出力部２により出力される画像の解析を行う（ステップＳ１）。具体的には、制御回路１００は、例えば出力される画像のデータが示す各画素の階調値（入力階調値）の分布を確認する処理を行う。ここで、相対的に高い入力階調値の画素が位置する領域には相対的に大きい光量が求められることになる。制御回路１００は、ステップＳ１の解析に基づいて、画像出力エリア部２１内における輝度変調パターンを決定する（ステップＳ２）。係る輝度変調パターンは、画像出力部２によって出力される画像に対応した光量分布をより忠実に示すパターンである。制御回路１００は、ステップＳ２の決定に基づいて、係る輝度変調パターンを再現するために求められる、光ビームＬ３を構成する光の輝度分布を演算する（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ３では、水平走査及び垂直走査に用いられる光ビームＬ３を構成する光を発する照明素子８１からの光の輝度の制御パターンを演算する。係る制御パターンで輝度が制御されることで、水平走査及び垂直走査による二次元方向の走査によって画像出力部２によって出力される画像に対応した光量分布に応じた光量分布が実現される。制御回路１００は、ステップＳ３の演算結果に基づいて、輝度分布に応じた画素信号の演算を行う（ステップＳ４）。上記の図９、図１１を参照して説明したように、求められる輝度変調パターン（ステップＳ２）と実際に投射される光の輝度分布（ステップＳ３）とは完全一致とは限らない。そこで、本実施形態では、実際に照射される光がステップＳ３の処理による光の輝度分布であることを考慮して入力階調値を補正することで、光源部６の光を光源として画像出力部２に出力されることでユーザに視認されるよう投射される画像の明暗を入力階調値により近づける。ステップＳ４の演算は、係る補正が施された階調値を画像出力部２が有する複数の画素の各々に出力する画素信号として導出する演算である。制御回路１００は、ステップＳ３及びステップＳ４の処理に基づいて、画素信号の出力及び光源部６の駆動のための命令を出力する（ステップＳ５）。
【００３２】
図１３は、入力階調値と光量とに基づいた画素信号の補正の例を示す図である。例えば、光量が１００［％］、すなわち、階調値に応じた輝度での出力を忠実に行うことができる光量である場合、入力階調値（例えば、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１００，１００，１００））をそのまま画素信号として出力することで、入力階調値に対応した出力を行うことができる。一方、光量が５０［％］である場合に入力階調値（例えば、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１００，１００，１００））をそのまま画素信号として出力すると、半分の輝度（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（５０，５０，５０））の出力になってしまう。そこで、制御回路１００は、光量に応じて入力階調値を補正することで、入力階調値に対応した出力を行うことができる画素信号を導出する。例えば、光量が５０［％］である場合、階調値を２倍にした画素信号（例えば、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２００，２００，２００））を導出することで、入力階調値に対応した出力を行うことができるようになる。ステップＳ４において、制御装置は、例えば図１３で示すような補正が行われた画素信号を導出する。なお、画像出力部２の出力輝度が入力階調値に対して比例でない場合（ガンマ２．２を有する表示素子を用いた画像出力部等）は、所定の出力輝度となるように出力階調値を補正するようにしてもよい。図１３を参照して説明した画素信号の導出はあくまで一例でありこれに限られるものでなく、例えば後述する画像処理が画素信号の導出のために適用されてもよい。
【００３３】
次に、画像出力部２について説明する。本実施形態の画像出力部２は、光ビームＬ３を光源として画像を出力する透過型の液晶ディスプレイであるが、反射型の液晶ディスプレイ、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital  Micromirror  Device：ＤＭＤ（登録商標））等であってもよい。
【００３４】
図１４は、本実施形態に係る画像出力部２のシステム構成例を表すブロック図である。図１５は、本実施形態に係る画像出力部２の画素Ｐｉｘを駆動する駆動回路を示す回路図である。画素Ｐｉｘは、複数の副画素Ｖｐｉｘを含む。画像出力部２は、例えば透過型の液晶ディスプレイであり、画像出力パネルと、駆動素子３、例えば、ＤＤＩＣ（Display  Driver  Integrated  Circuit）と、光源６を備えている。
【００３５】
画像出力パネルは、例えば、透光性絶縁基板、例えばガラス基板と、ガラス基板の表面にあり、液晶セルを含む画素Ｐｉｘ（図１５参照）がマトリクス状（行列状）に多数配置されてなる画像出力エリア部２１を備えている。ガラス基板は、能動素子（例えば、トランジスタ）を含む多数の画素回路がマトリクス状に配置形成される第１の基板と、この第１の基板と所定の間隙をもって対向して配置される第２の基板とによって構成される。第１の基板と第２の基板との間隙は、第１の基板上の各所に配置形成されるフォトスペーサによって所定の間隙に保持される。そして、これら第１の基板及び第２の基板間に液晶が封入される。なお、図１４に示す各部の配置及び大きさは模式的なものであり、実際の配置等を反映したものでない。
【００３６】
画像出力エリア部２１は、液晶層を含む副画素ＶｐｉｘがＭ行×Ｎ列に配置されたマトリクス（行列状）構造を有している。なお、この明細書において、行とは、一方向に配列されるＮ個の副画素Ｖｐｉｘを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるＭ個の副画素Ｖｐｉｘを有する画素列をいう。そして、ＭとＮとの値は、垂直方向の解像度と水平方向の解像度に応じて定まる。画像出力エリア部２１は、副画素ＶｐｉｘのＭ行Ｎ列の配列に対して行毎に走査線２４１、２４２、２４３・・・２４Ｍが配線され、列毎に信号線２５１、２５２、２５３・・・２５Ｎが配線されている。以後、本実施形態においては、走査線２４１、２４２、２４３・・・２４Ｍを代表して走査線２４のように表記し、信号線２５１、２５２、２５３・・・２５Ｎを代表して信号線２５のように表記することがある。また、本実施形態においては、走査線２４１、２４２、２４３・・・２４Ｍの任意の３本の走査線を、走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２（ただし、ｍは、ｍ≦Ｍ−２を満たす自然数）のように表記し、信号線２５１、２５２、２５３・・・２５Ｎの任意の４本の信号線を、信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２、２５ｎ＋３（ただし、ｎは、ｎ≦Ｎ−３を満たす自然数）のように表記する。
【００３７】
駆動素子３は、例えばＣＯＧ（Chip  On  Glass）によって画像出力パネルのガラス基板上に実装された回路である。駆動素子３は、図示しないフレキシブルプリント基板（Flexible  Printed  Circuits：ＦＰＣ）を介して外部の制御回路１００、外部入力電源等と接続されている。制御回路１００は、画像出力部２の動作に係る各種の信号を駆動素子３に伝送する。外部入力電源は、後述する接続端子４１等を介して駆動素子３の動作に必要な電力を供給する。制御回路１００は、例えば画像出力部２が設けられた電子機器が有する回路である。
【００３８】
より具体的には、駆動素子３は、例えば制御回路から与えられる各種の信号に応じて画像出力部２を動作させる。制御回路は、例えば、マスタークロック、水平同期信号、垂直同期信号、画素信号、光源部６の駆動命令信号等を駆動素子３に出力する。駆動素子３は、これらの信号等に基づいてゲートドライバ及びソースドライバとして機能する。また、駆動素子３は、光源部６の駆動命令信号を光源部６に出力する。係る駆動命令信号は、上記のステップＳ３の演算による輝度分布を反映している。なお、ゲートドライバ又はソースドライバの一方、あるいは、その両方を、後述の薄膜トランジスタ（Thin  Film  Transistor：ＴＦＴ）を用いて基板上に形成してもよい。その場合は、当該ゲートドライバ又はソースドライバの一方あるいはその両方を、駆動素子３に電気的に接続すればよい。また、ソースドライバとゲートドライバは、それぞれ別の駆動素子３に電気的に接続されていてもよいし、同じ駆動素子３に接続されていてもよい。
【００３９】
ゲートドライバは、垂直同期信号及び水平同期信号に同期して水平同期信号に応じた１水平期間単位でデジタルデータをラッチする。ゲートドライバは、ラッチされた１ライン分のデジタルデータを垂直走査パルスとして順に出力し、画像出力エリア部２１の走査線２４（走査線２４１，２４２，２４３，…，２４Ｍ）に与えることによって副画素Ｖｐｉｘを行単位で順次選択する。ゲートドライバは、例えば、行方向について、走査線２４１，２４２，…の画像出力エリア部２１の一方端側から他方端側へ順にデジタルデータを出力する。また、ゲートドライバは、行方向について、走査線２４Ｍ，…の画像出力エリア部２１の他方端側から一方端側へ順にデジタルデータを出力することもできる。
【００４０】
ソースドライバには、例えば、画素信号に基づいて生成された画素駆動用のデータが与えられる。ソースドライバは、ゲートドライバによる垂直走査によって選択された行の副画素Ｖｐｉｘに対して、副画素毎に、若しくは複数副画素毎に、或いは全副画素一斉に、信号線２５（信号線２５１，２５２，２５３，…，２５Ｎ）を介して画素駆動用のデータを書き込む。
【００４１】
液晶ディスプレイの駆動方式として、ライン反転、ドット反転、フレーム反転などの駆動方式が知られている。ライン反転は、１ライン（１画素行）に相当する１Ｈ（Ｈは水平期間）の時間周期で映像信号の極性を反転させる駆動方式である。ドット反転は、交差する二方向（例えば、行列方向）について互いに隣接する副画素毎に映像信号の極性を交互に反転させる駆動方式である。フレーム反転は、１画面に相当する１フレーム毎に全副画素に書き込む映像信号を一度に同じ極性で反転させる駆動方式である。画像出力部２は、上記の各駆動方式のいずれを採用することも可能である。
【００４２】
本実施形態に係る説明では、Ｍ本の走査線２４１，２４２，２４３，…，２４Ｍの各々を包括して扱う場合、走査線２４と記載することがある。図１５における走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２は、Ｍ本の走査線２４１，２４２，２４３，…，２４Ｍの一部である。また、Ｎ本の信号線２５１，２５２，２５３，…，２５Ｎの各々を包括して扱う場合、信号線２５と記載することがある。図１５における信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２は、Ｎ本の信号線２５１，２５２，２５３，…，２５Ｎの一部である。
【００４３】
画像出力エリア部２１には、副画素ＶｐｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒに画素信号を供給する信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２等の配線が形成されている。このように、信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２は、上述したガラス基板の表面と平行な平面に延在し、副画素Ｖｐｉｘに画像を出力するための画素信号に基づいて生成された画素駆動用のデータを供給する。副画素Ｖｐｉｘは、ＴＦＴ素子Ｔｒ及び液晶素子ＬＣを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。ＴＦＴ素子Ｔｒのソース又はドレインの一方は信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２に接続され、ゲートは走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２に接続され、ソース又はドレインの他方は液晶素子ＬＣの一端に接続されている。液晶素子ＬＣは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのソース又はドレインの他方に接続され、他端が共通電極ＣＯＭに接続されている。共通電極ＣＯＭには、図示しない駆動電極ドライバによって駆動信号が印加されている。駆動電極ドライバは、駆動素子３の一構成であってもよいし、独立した回路であってもよい。
【００４４】
副画素Ｖｐｉｘは、走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２により、画像出力エリア部２１の同じ行に属する他の副画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２は、ゲートドライバと接続され、ゲートドライバから走査信号の垂直走査パルスが供給される。また、副画素Ｖｐｉｘは、信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２により、画像出力エリア部２１の同じ列に属する他の副画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２は、ソースドライバと接続され、ソースドライバより画素信号が供給される。さらに、副画素Ｖｐｉｘは、共通電極ＣＯＭにより、画像出力エリア部２１の同じ列に属する他の副画素Ｖｐｉｘと互いに接続されている。共通電極ＣＯＭは、不図示の駆動電極ドライバと接続され、駆動電極ドライバより駆動信号が供給される。
【００４５】
ゲートドライバは、走査線２４ｍ、２４ｍ＋１、２４ｍ＋２を介して、副画素ＶｐｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに垂直走査パルスを印加することにより、画像出力エリア部２１にマトリクス状に形成されている副画素Ｖｐｉｘのうちの１行（１水平ライン）を画像出力の対象として順次選択する。ソースドライバは、画素信号を、信号線２５ｎ、２５ｎ＋１、２５ｎ＋２を介して、ゲートドライバにより順次選択される１水平ラインを含む副画素Ｖｐｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素Ｖｐｉｘでは、供給される画素信号に応じて、１水平ラインの画像出力が行われるようになっている。
【００４６】
上述したように、画像出力部２は、ゲートドライバが走査線２４を順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、画像出力部２は、１水平ラインに属する副画素Ｖｐｉｘに対して、ソースドライバが信号線２５を介して画素信号を供給することにより、１水平ラインずつ画像出力が行われる。この画像出力動作を行う際、駆動電極ドライバは、その１水平ラインに対応する共通電極ＣＯＭに対して駆動信号を印加するようになっている。
【００４７】
また、画像出力エリア部２１は、カラーフィルタを有する。カラーフィルタは、格子形状のブラックマトリクス７６ａと、開口部７６ｂと、を有する。ブラックマトリクス７６ａは、図１５に示すように副画素Ｖｐｉｘの外周を覆うように形成されている。つまり、ブラックマトリクス７６ａは、二次元配置された副画素Ｖｐｉｘと副画素Ｖｐｉｘとの境界に配置されることで、格子形状となる。ブラックマトリクス７６ａは、光の吸収率が高い材料で形成されている。開口部７６ｂは、ブラックマトリクス７６ａの格子形状で形成されている開口であり、副画素Ｖｐｉｘに対応して配置されている。
【００４８】
開口部７６ｂは、３色（例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））、又は、４色の出力用副画素に対応する色領域を含む。具体的には、開口部７６ｂは、例えば、第１の色、第２の色、第３の色の一形態である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色された色領域と、第４の色（例えば、白（Ｗ））の色領域とを含む。カラーフィルタは、開口部７６ｂに例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色された色領域を周期的に配列する。第４の色が白（Ｗ）である場合、この白（Ｗ）の開口部７６ｂに対してカラーフィルタによる着色は施されない。第４の色が他の色である場合、第４の色として採用された色がカラーフィルタにより着色される。本実施形態では、図１５に示す各副画素ＶｐｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域と第４の色（例えばＷ）との計４色が１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられている。本実施形態における一つの画素に対する画素信号は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び第４の色（白（Ｗ））の副画素Ｖｐｉｘを有する一つの画素Ｐｉｘの出力に対応する画素信号である。以下、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）を単にＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗと記載することがある。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の組み合わせをＲＧＢと記載することがある。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の組み合わせをＲＧＢＷと記載することがある。なお、画素Ｐｉｘが２色以下又は５色以上の副画素Ｖｐｉｘを含む場合は、色数に応じたデジタルデータを画像の元データに基づいて供給すればよい。
【００４９】
なお、カラーフィルタは、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。一般に、カラーフィルタは、緑（Ｇ）の色領域の輝度が、赤（Ｒ）の色領域及び青（Ｂ）の色領域の輝度よりも高い。また、第４の色が白（Ｗ）である場合に、カラーフィルタに光透過性の樹脂を用いて白色としてもよい。
【００５０】
画像出力エリア部２１は、正面に直交する方向からみた場合、走査線２４と信号線２５がカラーフィルタのブラックマトリクス７６ａと重なる領域に配置されている。つまり、走査線２４及び信号線２５は、正面に直交する方向からみた場合、ブラックマトリクス７６ａの後ろに隠されることになる。また、画像出力エリア部２１は、ブラックマトリクス７６ａが配置されていない領域が開口部７６ｂとなる。
【００５１】
次に、４色の副画素を用いた場合の画像処理について説明する。当該画像処理は、画像出力部２による画像の出力における白色成分の光の制御に係る。具体的には、例えば、ＲＧＢ色空間における赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の階調値の組み合わせは、同一の階調値のＲ，Ｇ，Ｂを白（Ｗ）の色成分として扱うことでＲＧＢＷ色空間における画像信号として扱うことができる。当該画像処理は、ＲＧＢＷ色空間における画像信号を構成するＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの階調値の制御及びこれらの階調値の制御と連動して行われる光源部６の光量制御、すなわち、照明素子８１の輝度制御のための伸張係数値（α）の決定に係る。
【００５２】
まず、Ｒ，Ｇ，Ｂの階調値の組み合わせをＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの階調値の組み合わせに置換する場合の基本原理について説明する。以下の説明では、一つの画素Ｐｉｘに対する入力階調値に基づいた処理を一例として説明する。
【００５３】
入力階調値が上記のようなＲＧＢのデジタル信号である場合、ＲＧＢＷの画素に出力するための各色の信号をＲｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏとすると、画質が変化しないようにするためには、以下の式（１）の関係を満たすことが必要となる。
Ｒｉ：Ｇｉ：Ｂｉ＝Ｒｏ＋Ｗｏ：Ｇｏ＋Ｗｏ：Ｂｏ＋Ｗｏ…（１）
【００５４】
Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉの信号の最大値をＭａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）とすると、以下の式（２）〜（４）の関係が成り立つ。従って、以下の式（５）〜（７）が成り立つ。
Ｒｉ／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
＝（Ｒｏ＋Ｗｏ）／（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）…（２）
Ｇｉ／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
＝（Ｇｏ＋Ｗｏ）／（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）…（３）
Ｂｉ／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
＝（Ｂｏ＋Ｗｏ）／（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）…（４）
Ｒｏ＝Ｒｉ×（（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ））Ｗｏ…（５）
Ｇｏ＝Ｇｉ×（（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ））Ｗｏ…（６）
Ｂｏ＝Ｂｉ×（（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ））Ｗｏ…（７）
【００５５】
ここで、設定可能なＷｏは、Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉの最小値Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の関数として以下の式（８）のように定義することができる。ここで、ｆは任意の係数である。すなわち、最も簡単な考え方では、以下の式（９）のようになる。
Ｗｏ＝ｆ（Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）…（８）
Ｗｏ＝Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）…（９）
【００５６】
上記の式（８），（９）から、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝０である画像信号が存在すると、Ｗｏ＝０となる。この場合、画素の輝度は向上しない。また、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝０でなくとも、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）が０に近い小さい値の場合、Ｗｏの値も小さくなり、輝度の向上の度合いが小さくなる。
【００５７】
駆動素子３は、出力される画像を構成する全ての画素に対応する入力階調値に関して、フレーム画像を複数の部分領域に分けた部分領域単位で画像処理を行う。このため、単純に基本原理に従えば、映像の一部が極端に明るく、他の一部が明るくならないということも起こり得る。このため、例えば彩度が低く明るい背景の中に彩度の高い部分（例えば単色の部分）があった場合に、背景には相対的に大きなＷｏを設定することができる一方、彩度の高い部分には相対的に小さなＷｏが設定されてしまう。
【００５８】
一般に、人間の色や明るさに対する感覚（視覚特性）は、周囲との相対的な明るさの差に大きく影響を受けるため、相対的に明るさが低い部分（例えば上記の単色の部分）は、くすんで見えることがある。これは、所謂同時コントラスト（Simultaneous  Contrast）と称されている。そこで、本実施形態では、ＲＧＢの入力階調値が示す色をＲＧＢＷの色の組み合わせに置換する画像処理における同時コントラスト（Simultaneous  Contrast）に関する問題を解消するため、画像のデータに応じて画像出力部２によって出力される画像を構成する複数の画素の輝度を向上させる演算処理（伸張処理）を含む色変換処理を行っている。以下、当該色変換処理について説明する。
【００５９】
まず、入力階調値の伸張処理について説明する。以下の式（１０）〜（１２）に示すように、当該画像処理においては、入力階調値Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉをその比を保つように伸張する。
Ｒｊ＝α×Ｒｉ…（１０）
Ｇｊ＝α×Ｇｉ…（１１）
Ｂｊ＝α×Ｂｉ…（１２）
【００６０】
画像信号の画質を保持するためには、Ｒ，Ｇ，Ｂの階調値の比（輝度比）を保つように伸張処理を行うことが望ましい。また、入力階調値の階調−輝度特性（ガンマ）を保持するように伸張することが望ましい。ここで、仮に画像処理後の色空間がＲＧＢである場合、伸張処理には限界がある。特に入力階調値が示す色が既に明るい色である場合、ほとんど伸張できないこともある。
【００６１】
ＲＧＢＷ色空間が採用されたディスプレイ（例えば、画像出力部２）では、Ｗが加わり輝度のダイナミックレンジが大きくなるために出力可能な色空間が拡張される。伸張処理は、ＲＧＢとＷから構成される色空間の上限値まで行う。この為、伸張処理により、輝度が従来のＲＧＢでの限界値２５５を超えることが可能となる。
【００６２】
例えば、白（Ｗ）の副画素の明るさが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の副画素の明るさのＫ倍ある場合、Ｗｏの最大値は２５５×Ｋであるとみなすことができる。この場合、Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊの値（輝度）はＲＧＢＷ色空間において、（１＋Ｋ）×２５５までとることが可能となる。これにより、従来の問題点であった、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝０もしくは小さな値のデータに対しても、輝度を向上することができる。
【００６３】
図１６は、ＲＧＢ型のディスプレイの色空間を示す図である。図１７は、ＲＧＢＷ型のディスプレイの色空間を示す図である。図１８は、ＲＧＢＷ型のディスプレイの拡張された色空間の断面図である。図１６に示すように、全ての色は、色相（Ｈ；Hue）、彩度（Ｓ；Saturation）、明度（Ｖ；Value  of  Brightness）により定義される座標上にプロットすることができる。色空間の一種であるＨＳＶは、これら色相、彩度、明度という属性で定義される。色相とは赤、青、緑のような色味の違いのことをいい、イメージの違いを最も表現することが出来る属性である。彩度とは、色を表す指標の一つであり、色の鮮やかさの度合いを示す属性である。明度とは、色の明暗の度合いを示す属性であり、数値が高いほど明るい色として表現される。ＨＳＶの色空間では、色相は、Ｒを０度とし、反時計回りにＧ，Ｂというように１周して表す。各色に対し、グレーがどの程度だけ混ざって濁っているかを示すのが彩度であり、最も濁っている場合を０％、全く濁っていない場合を１００％と表している。明度は、最も明るい場合を１００％、暗い場合を０％とする。
【００６４】
一方、図１７に示すように、ＲＧＢＷ型のディスプレイの色空間を定義する属性は、ＲＧＢ型のディスプレイの色空間を定義する属性と基本的には同じであるが、Ｗが加えられたことで、明度が拡張されている。このように、ＲＧＢディスプレイとＲＧＢＷディスプレイの色空間の違いは、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、明度（Ｖ）で定義されるＨＳＶ色空間で表すことができる。これによると、Ｗを加えることによって拡張される明度（Ｖ）のダイナミックレンジは、彩度（Ｓ）によって大きく異なることが分かる。
【００６５】
そこで、本色変換処理では、上記の入力階調値であるＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉ信号の伸張処理の係数αが彩度（Ｓ）によって異なることに着目している。具体的には、入力階調値を解析し、解析の結果に応じて画像毎に伸張係数値（α）を決定する。これにより、画像処理前の画質を保持したままＲＧＢＷディスプレイで出力を行うことが可能になる。
【００６６】
このとき、入力階調値の解析により彩度（Ｓ）＝０から最大値（８Ｂｉｔの場合は２５５）までの値毎に伸張係数値（α）を決定することが望ましい。また、求められた伸張係数値（α）のうち最小値を採用するようにしてもよい。この場合、画像処理前の画質を全く損なうことなく伸張処理を行うことができる。また、本実施形態では、伸張処理が入力画像のＭａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）値とＨＳＶ色空間の最大明度値Ｖとの比に基づいて行われる。この比を彩度値Ｓ＝０から最大値まで算出し、その最小値を伸張係数値（α）として用いて伸張処理を実施する。
【００６７】
なお、画質を最大限保持するためには、一つの画像データを構成する全ての画素に対応する入力階調値を解析することが望ましい。ここで、解析とは、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）及びＭａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を把握するための処理をさす。その一方で、色変換処理における処理速度を速めると共に、当該画像処理を担う回路の回路規模を小さくするためには、部分領域毎に画像データを構成する画素をサンプリングし、サンプリングされた画素に対応する入力階調値を解析することが望ましい。具体的には、例えば入力階調値をｎ（ここで、ｎは１以上の自然数である）個飛ばしで解析する。更には、伸張係数値（α）の決定法として、人間工学的なアプローチを取ることも可能であることは勿論である。
【００６８】
また、入力階調値であるＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉ信号が局所的にわずかに変化しただけでは、人間には知覚できない。よって、伸張係数値（α）を画質変化の知覚限界まで大きな値とすることで、画質変化を知覚することなく、大きく伸張することを可能とする。
【００６９】
なお、図１８に示されるように、画像処理後の信号（階調値）は、拡張されたＲＧＢＷの色空間に対して入力映像信号のレベルを比較することで決定した伸張係数値（α）に基づいて生成される。
【００７０】
次に、伸張した画像信号Ｒｊ，Ｇｊ，ＢｊからＷｏを決定する方法について述べる。先に述べたように、伸張した画像信号Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊを解析することで各画素の最小値Ｍｉｎ（Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊ）を求め、Ｗｏ＝Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）にすることが望ましい。これがＷｏの取り得る最大値となる。よって、Ｗｏの決定は、伸張された画像信号Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊを解析し、最小値Ｍｉｎ（Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊ）を求め、これをＷｏとする。
【００７１】
上記の手法でＷｏを決定した場合、新たなＲＧＢの画像信号は以下の式（１３）〜（１５）のように求められる。
Ｒｏ  ＝  Ｒｊ−Ｗｏ…（１３）
Ｇｏ  ＝  Ｇｊ−Ｗｏ…（１４）
Ｂｏ  ＝  Ｂｊ−Ｗｏ…（１５）
【００７２】
上記の方法で入力階調値を伸張することで、Ｗｏの値をより大きくとることができ、画像全体の輝度をより向上することができる。また、伸張係数値（α）にしたがって、光源６の輝度を１／αに下げることで、入力階調値と全く同一の輝度で出力することが可能になる。また、光源６の輝度を１／αよりも大きくすることで、入力階調値よりも高輝度で出力することが可能になる。
【００７３】
ところで、上記の伸張処理後の階調値は、ＲＧＢＷが形成する色空間に対して入力階調値の明度レベルを比較することで決定された伸張係数値（α）に基づいて生成される。よって、伸張係数値（α）は１フレームの画像を解析した結果得られる画像解析情報である。
【００７４】
また、伸張係数値（α）は入力階調値の明度レベルと色空間との比較で決定されるため、画像情報が多少変化しても変わらない。例えば、画面の中を動き回る画像があったとしても、輝度や色度が大きく変化しなければ伸張係数値（α）は同一である。よって、先のフレームで決定された伸張係数値（α）を用いてＲＧＢＷの変換を行なっても全く問題ない。
【００７５】
以上、本実施形態によれば、調光可能な光ビームＬ３の走査によって二次元方向に光量を制御可能することができるので、画像のうち相対的に暗い部分の光量を小さくし、相対的に明るい部分の光量を大きくすることができる。このように、本実施形態によれば、より高いコントラストが得られる。また、光ビームＬ３が光量変化領域を有し、光量変化領域によって光ビームＬ３の光量が減少する方向に沿う走査方向について光量変化領域同士を重ね合わせるので、光ビームＬ３同士が重なり合った位置におけるアーティファクトの発生を抑制することができる。また、画像のうち相対的に暗い部分の光量を小さくすることで、光源部６の消費電力を低減することができる。また、画像のうち相対的に暗い部分の光量を小さくし、相対的に明るい部分の光量を大きくすることができることから、部分的に輝度を上げた画像の出力によってダイナミックレンジを向上させることができる。
【００７６】
また、光ビームＬ２の中心の光量を基準として、中心から光量が半減する位置までの距離と、半減する位置から光が届かなくなる位置までの距離とが等しく、かつ、中心から光量が半減する位置から見て、光ビームＬ２の中心に向かって光量が増加する度合いと、光が届かなくなる位置に向かって光量が減少する度合いとが対称関係になっている光ビームＬ２とすることで、光ビームＬ３が示す光量分布に応じたコントロールパターンの補正の要求を下げやすくなり、光源部６の制御に係る駆動信号の処理負荷を低減することができる。
【００７７】
また、光量変化領域上の光量が中心の光量と等しくなるよう光量変化領域同士を重ね合わせることで、光ビームＬ３が示す光量分布に応じたコントロールパターンの補正の要求を下げやすくなり、光源部６の制御に係る駆動信号の処理負荷を低減することができる。
【００７８】
また、光量変化領域は、光ビームＬ２を形成するレンズ８２の曲面に対応して形成されるので、簡易な構成で光量変化領域を形成することができる。
【００７９】
また、液晶ディスプレイである画像出力部２の光源が本実施形態の光源部６であることで、液晶ディスプレイを用いた画像投射装置においてより高いコントラスト、ダイナミックレンジの向上等、上記の優れた効果を奏することができる。
【００８０】
なお、本発明が適用される構成は、ＨＵＤに限られない。図１９は、本発明が適用されたプロジェクターの主要構成の一例を示す図である。プロジェクター２００は、例えば、筐体２０１に設けられた光源部６からの白色光ＬＷ１を、プリズム等の光学部品によって赤（Ｒ）の光ＬＲ、シアン（Ｃ）の光ＬＣに分解し、さらに、シアン（Ｃ）の光ＬＣを緑（Ｇ）の光ＬＧ、青（Ｂ）の光ＬＢに分解する。赤（Ｒ）の光ＬＲ、緑（Ｇ）の光ＬＧ、青（Ｂ）の光ＬＢはそれぞれ、上記の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の副画素が色別に設けられた画像出力部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを経て合成部２０２より合成されてＲＧＢ画像になる。合成部２０２は、例えば、赤（Ｒ）の光ＬＲ、緑（Ｇ）の光ＬＧを合成して黄（Ｙ）の光ＬＹとし、さらに、黄（Ｙ）の光ＬＹ及び青（Ｂ）の光ＬＢを合成してＲＧＢの合成光ＬＷ２とする。プロジェクター２００は、投射部２０３を介して合成光ＬＷ２を投射することで、画像を出力する。
【００８１】
図１９に示す構成は、透過型の画像出力デバイス（例えば、画像出力部２と同様の構成）を用いた所謂ミラー順次プリズム方式によるプロジェクターの構成であるが、本発明が適用されるプロジェクターの構成はこれに限られるものでなく、例えば透過型又は反射型の画像出力デバイスを用いたクロスダイクロイックプリズム方式、反射型の画像出力デバイスを用いた色分離合成プリズム方式等による構成であってもよく、適宜変更可能である。
【００８２】
なお、上記の実施形態はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明特定事項により特定される範囲内において適宜変更可能である。例えば、走査部９の具体的形態は適宜変更可能である。走査部９は、例えば、ポリゴンミラー９１ａ，９２ａに代えて板状の平面鏡を採用した所謂ガルバノメータスキャナであってもよい。また、走査部９は、平面鏡を共振させることにより光軸を２次元方向に変更する所謂共振型スキャナであってもよい。
【００８３】
また、上記の実施形態の光源部６が出力する光は白色光であるが、これは一例であってこれに限られるものでなく適宜変更可能である。例えば、画像投射装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色の光を出力する光源部６を個別に有する構成であってもよい。この場合、例えば図１９で示すプロジェクター２００のように、色別に設けられた画像出力部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが採用されうる。また、各色の光を異なるタイミングで画像出力部２に投射することで画像出力部２を共有する構成であってもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【００８５】
また、本発明は、以下のように記載することができる。
【００８６】
（１）調光可能な光ビームを発する発光部と、
前記光ビームを、第１の方向、及び、前記第１の方向に交差する第２の方向に走査する走査部と、
を備え、
前記光ビームは、前記第１の方向及び前記第２の方向の少なくとも一つにおいて、前記光ビームの中心から外側に向かって光量が減少する光量変化領域を有し、
前記走査部は、前記光ビームの光量が減少する方向に沿う走査方向について前記光量変化領域同士を重ね合わせる
光源装置。
【００８７】
（２）前記光ビームは、当該光ビームの前記少なくとも一つの方向の中心の光量を基準として、中心から光量が半減する位置までの距離と、半減する位置から光が届かなくなる位置までの距離とが等しく、かつ、中心から光量が半減する位置から見て、光ビームの中心に向かって光量が増加する度合いと、光が届かなくなる位置に向かって光量が減少する度合いとが対称関係になっている
（１）に記載の光源装置。
【００８８】
（３）前記走査部は、前記光量変化領域上の光量が前記中心の光量と等しくなるよう前記光量変化領域同士を重ね合わせる
（２）に記載の光源装置。
【００８９】
（４）（１）から（３）のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光ビームを光源として画像を出力する画像出力部と
を有する画像投射装置。
【００９０】
（５）前記画像出力部は、液晶ディスプレイである
（４）の画像投射装置。
【符号の説明】
【００９１】
２      画像出力部
３      駆動素子
６      光源部（光源装置）
８      発光部
９      走査部
２１    画像出力エリア部
２４    走査線
２５    信号線
７６ａ  ブラックマトリクス
７６ｂ  開口部
８１    照明素子
８２    レンズ
８３    遮光部
８３ａ，８３ｂ  遮光板
９１    光軸変更部
９１ａ，９１ｂ  ポリゴンミラー
９２    駆動部
９２ａ，９２ｂ  サーボモータ
１００  制御回路
ＣＯＭ  共通電極
Ｍ      鏡
Ｐｉｘ  画素
ＦＧ    フロントガラス
Ｖｐｉｘ  副画素
【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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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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