(57)【要約】【課題】光源の光出力をより少ない検出数でより正確に求めることができる光出力制御ユニット、及び光投射装置を提供する。【解決手段】光投射装置は光源と光検出部と光出力制御ユニットとを備える。光検出部は光源の光出力を検出する。光出力制御ユニットは光源駆動部と算出部とを有する。光源駆動部は駆動信号に高周波信号を重畳した重畳駆動信号を光源に印加する。光検出部は重畳駆動信号が印加された光源から出射される光を検出する。算出部は、光検出部の検出結果に基づいて出力される高周波成分の振幅に基づいて、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を求める。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号に高周波信号を重畳した重畳駆動信号を光源に印加する光源駆動部と、
前記重畳駆動信号が印加された前記光源から出射される光を検出する光検出部の検出結果に基づいて出力される検出信号の高周波成分の振幅に基づいて、前記駆動信号が印加された場合での前記光源の光出力を求める算出部と、
を備える光出力制御ユニット。
【請求項２】
前記算出部はさらに、前記高周波成分の振幅が前記光出力と対応付けられた高周波情報に基づいて、前記駆動信号が印加された場合での前記光源の前記光出力を求める請求項１に記載の光出力制御ユニット。
【請求項３】
前記算出部は、前記高周波信号の振幅と前記高周波成分の振幅とに基づいて、前記駆動信号が印加された場合での前記光源の前記光出力を求める請求項１に記載の光出力制御ユニット。
【請求項４】
前記高周波信号の振幅が一定である請求項３に記載の光出力制御ユニット。
【請求項５】
前記高周波信号の周波数帯域が選択可能である請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光出力制御ユニット。
【請求項６】
前記高周波信号の周波数帯域は前記光検出部が検出可能な光の周波数範囲内である請求項１〜請求項５のいずれかに記載の光出力制御ユニット。
【請求項７】
光源と、該光源の光出力を検出する光検出部と、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光出力制御ユニットと、を備える光投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力制御ユニット、及び光投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射面に投射光を投射して映像の描画を行う光投射装置が知られている。光投射装置では、光源の温度及び環境温度などの発光環境が変化すると、光源の光出力も変化して目標の光出力からずれてしまう。従って、光源の光出力を検出してその検出結果に基づいて光出力のずれを定期的に補正する必要がある。但し、実際には光出力の検出信号は、補正の際に装置内の他の構成部から様々に電気的ノイズを受ける。そのため、検出信号には光出力のずれに起因しないばらつきが生じてしまう。よって、従来では、複数の検出結果を平均化することによりばらつきを抑え、さらに、より大きなばらつきは検出数を増やすことで抑えていた。
【０００３】
なお、本発明に関連する従来技術の一例として、特許文献１には、半導体レーザの駆動電流に高周波電流を重畳するレーザ駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６１０７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、検出数が増えると、演算時間が長くなり、さらに、検出中に発光環境のさらなる変化が生じたり映像が変化したりする。そのため、実際の光出力を正確に検出することは難しかった。
【０００６】
特許文献１の従来技術は、半導体レーザから出射した光の戻り光が半導体レーザ自身に入射する際に生じるノイズを解消することには言及しているが、上述の問題には言及していない。
【０００７】
本発明は、上述のような問題を鑑みて、光源の光出力をより少ない検出数でより正確に求めることができる光出力制御ユニット、及び光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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光出力制御ユニットは、駆動信号に高周波信号を重畳した重畳駆動信号を光源に印加する光源駆動部と、重畳駆動信号が印加された光源から出射される光を検出する光検出部の検出結果に基づいて出力される検出信号の高周波成分の振幅に基づいて、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を求める算出部と、を備える構成とされる。
【０００９】
この構成によれば、駆動信号に高周波信号が重畳された重畳駆動信号に基づく光が光源から出射されるため、該光の検出信号には、高周波信号に対応する高周波成分が含まれる。また、検出信号は様々な電気的ノイズを受けるが、高周波成分とは異なる周波数帯域のノイズは分離できるため、該高周波成分はノイズの影響を受け難い。従って、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を高周波成分の振幅に基づいて求めることによって、光源の光出力をより少ない検出数でより正確に求めることができる。
【００１０】
また、上記構成の光出力制御ユニットは、算出部はさらに、高周波成分の振幅が光出力と対応付けられた高周波情報に基づいて、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を求める構成としてもよい。
【００１１】
この構成によれば、高周波情報にて高周波成分の振幅が光出力と対応付けられている。従って、高周波情報を用いて駆動信号が印加された場合での光源の光出力を求めることができる。
【００１２】
また、上記構成の光出力制御ユニットは、算出部は、高周波信号の振幅と高周波成分の振幅とに基づいて、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を求める構成としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、駆動信号に重畳される高周波信号の振幅と検出信号の高周波成分の振幅とを比較することによって、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を求めることができる。
【００１４】
さらに、上記構成の光出力制御ユニットは、高周波信号の振幅が一定である構成としてもよい。
【００１５】
この構成によれば、高周波信号の振幅が一定であるので、簡素な構成で光源の光出力を求めることができる。
【００１６】
また、上記構成の光出力制御ユニットは、高周波信号の周波数帯域が選択可能である構成としてもよい。
【００１７】
この構成によれば、たとえば検出信号に影響を及ぼすノイズの周波数帯域とは別の周波数帯域を選択することにより、高周波成分がノイズの影響をより受け難くすることができる。
【００１８】
さらに、上記構成の光出力制御ユニットは、高周波信号の周波数帯域は光検出部が検出可能な周波数範囲内である構成としてもよい。
【００１９】
この構成によれば、高周波信号の周波数帯域が光検出部で検出可能な周波数範囲内であるので、周波数帯域を選択する際の自由度を高めることができる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光投射装置は、光源と、該光源の光出力を検出する光検出部と、上述の光出力制御ユニットと、を備える構成とされる。
【００２１】
この構成によれば、駆動信号に高周波信号が重畳された重畳駆動信号に基づく光を出射するため、該光の検出信号には、高周波信号に対応する高周波成分が含まれる。また、検出信号は様々な電気的ノイズを受けるが、高周波成分とは異なる周波数帯域のノイズは分離できるため、該高周波成分はノイズの影響を受け難い。従って、駆動信号が印加された場合での光源の光出力を高周波成分の振幅に基づいて求めることによって、光源の光出力をより少ない検出数でより正確に求めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光源の光出力をより少ない検出数でより正確に求めることができる光出力制御ユニット、及び光投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＨＵＤ装置の概略図である。
【図２】プロジェクタユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】高周波抽出部の構成例を示す。
【図４】第１実施形態におけるＬＤの光出力補正処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】ＬＤの駆動電流に対する光出力特性を示すグラフである。
【図６】ＬＤの光出力補正処理におけるフィードバック制御を示す概念図である。
【図７】光出力の強度が異なる重畳駆動信号の生成例を示す。
【図８】描画モードに応じて選択される高周波信号の周波数帯域の中心周波数を示す。
【図９】第２実施形態におけるＬＤの光出力補正処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第３実施形態におけるＬＤの光出力補正処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照し、車両用のヘッドアップディスプレイ装置１００を例に挙げて説明する。なお、以下では、ヘッドアップディスプレイ装置１００をＨＵＤ（Head-Up Display）装置１００と呼ぶ。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、ＨＵＤ装置１００の概略図である。本実施形態のＨＵＤ装置１００は、車両２００に搭載されている。ＨＵＤ装置１００は、プロジェクタユニット１０１（光投射装置）から走査レーザ光３００を車両２００のフロントガラス２０１に向けて投射し、投射像をユーザの視野内に重ねて表示する表示装置である。なお、図１において、一点鎖線の矢印４００は車両２００の運転席に座っているユーザの視線を示している。また、ＨＵＤ装置１００は、車両に限らず、他の乗り物（例えば航空機等）に搭載されてもよい。
【００２６】
図１に示すように、フロントガラス２０１の内面にはコンバイナ１０２が貼り付けられている。このコンバイナ１０２は、プロジェクタユニット１０１の投射像をユーザの視野内に表示するための被投射部材であり、たとえばハーフミラーなどの半透過性の反射材料を用いて形成されている。プロジェクタユニット１０１からコンバイナ１０２に走査レーザ光３００が投射されることによって、コンバイナ１０２の投射面１０２ａに虚像が形成される。このために、車両２００の前方（すなわち視線４００の方向）を見ているユーザは、車両２００の前方の外界像と、プロジェクタユニット１０１から投射される投射画像とを同時に視認することができる。
【００２７】
次に、プロジェクタユニット１０１について説明する。図２は、プロジェクタユニット１０１の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、第１実施形態において、プロジェクタユニット１０１は、ハウジング５１と、光学ユニット１０と、を備えている。
【００２８】
ハウジング５１は光学ユニット１０を搭載している。また、ハウジング５１には、光学ユニット１０から出射されるレーザ光３００を外部に出射するための窓部５１ａ（光透過窓）が形成されている。窓部５１ａは、たとえば、ガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成されている。
【００２９】
光学ユニット１０は、レーザダイオード１１ａ〜１１ｃと、コリメータレンズ１２ａ〜１２ｃと、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂと、集光レンズ１４と、ハーフミラー１５と、ＯＥＩＣ１６と、液晶フィルタ１７と、ＭＥＭＳミラーデバイス１８と、を含んで構成される。なお、以下では、レーザダイオード１１ａ〜１１ｃをそれぞれＬＤ（Laser Diode）１１ａ〜１１ｃと呼ぶ。また、光学ユニット１０は、実際には、垂直走査用のＭＥＭＳミラーデバイスと、水平走査用のＭＥＭＳミラーデバイスとを有しているが、図２では、それらを１つにまとめて図示している。
【００３０】
ＬＤ１１ａ〜１１ｃは一定の光出力Ｐを行うレーザ光源である。ＬＤ１１ａは青色レーザ光を出射する半導体レーザ素子である。ＬＤ１１ｂは緑色レーザ光を出射する半導体レーザ素子である。ＬＤ１１ｃは赤色レーザ光を出射する半導体レーザ素子である。コリメータレンズ１２ａ〜１２ｃは、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射されるレーザ光を平行光に変換する光学部材である。また、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂは、たとえばダイクロイックミラーなどの光学部材であり、特定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する。集光レンズ１４は、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂを経て入射する各レーザ光を収束する光学部材である。ハーフミラー１５は、入射する各レーザ光の一部（たとえば９９％）を透過し、残りの一部（たとえば１％）を反射する光学部材である。ＯＥＩＣ１６は、フォトダイオードを含んで構成される受光ＩＣ（光検出部）である。液晶フィルタ１７は、制御部６０から出力される減衰制御信号に基づいてハーフミラー１５を透過するレーザ光を減衰させる光減衰器である。液晶フィルタ１７は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出力される一定の光出力Ｐの各レーザ光をそれぞれ個別に映像データに基づく光減衰率で減衰させて、投射面１０２ａに投射する投射光３００の階調表現を実現している。
【００３１】
ＬＤ１１ａから出射される青色レーザ光はコリメータレンズ１２ａにより平行光に変換されてビームスプリッタ１３ａで反射され、集光レンズ１４に至る。ＬＤ１１ｂから出射される緑色レーザ光は、コリメータレンズ１２ｂにより平行光に変換されてビームスプリッタ１３ｂで反射され、ビームスプリッタ１３ａを透過して集光レンズ１４に至る。ＬＤ１１ｃから出射される赤色レーザ光は、コリメータレンズ１２ｃにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂを透過して集光レンズ１４に至る。集光レンズ１４は各レーザ光をＭＥＭＳミラーデバイス１８の光反射面に収束させる。なお、集光レンズ１４を経由した各レーザ光の一部（たとえば１％程度）はハーフミラー１５で反射されてＯＥＩＣ１６の受光面に収束される。ＯＥＩＣ１６は、受光したレーザ光の強度（すなわち光量）を検出し、その検出結果に基づく光検出電流Ｉ２を生成して制御部６０に出力する。
【００３２】
一方、集光レンズ１４を経由した各レーザ光の大半（たとえば９９％）は、ハーフミラー１５を透過して液晶フィルタ１７にて所定の光量に減衰された後、ＭＥＭＳミラーデバイス１８に至る。ＭＥＭＳミラーデバイス１８は、集光レンズ１４から入射する光を反射して、その反射光を投射面１０２ａに投射する。この際、ＭＥＭＳミラーデバイス１８は、投射光３００及びその光軸を駆動して投射面１０２ａ上を走査させる。
【００３３】
次に、プロジェクタユニット１０１はさらに、本体筐体５０と、ＭＥＭＳミラードライバ５２と、ＬＤドライバ５３と、電源５４と、電源制御部５５と、操作部５６と、入出力Ｉ／Ｆ５７と、記憶部５８と、制御部６０と、を備えている。なお、ＬＤドライバ５３及び制御部６０は光出力制御ユニット１を構成している。光出力制御ユニット１は、投射面１０２ａ上に描画する画像の画像信号に基づいてＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐ（投射面１０２ａ上に投射されて走査により描画を行う投射光３００の出力）を制御する。
【００３４】
本体筐体５０はハウジング５１、ＭＥＭＳミラードライバ５２、ＬＤドライバ５３、電源５４、電源制御部５５、操作部５６、入出力Ｉ／Ｆ５７、記憶部５８、及び制御部６０を搭載している。また、本体筐体５０には、光出射口５０ａが形成されている。ハウジング５１の窓部５１ａを通過した投射光３００はさらに光出射口５０ａを通ってコンバイナ１０２に出射される。なお、この光出射口５０ａは開口であってもよいが、たとえばガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成されることが望ましい。こうすれば、本体筐体５０の内部への塵埃及び水分（たとえば水滴、水気を含む空気）などの侵入を防止することができる。
【００３５】
ＭＥＭＳミラードライバ５２は、制御部６０から入力される制御信号に基づいて、ＭＥＭＳミラーデバイス１８の駆動を制御する駆動制御部である。たとえば、ＭＥＭＳミラードライバ５２は、制御部６０からの水平同期信号に応じてミラー部（不図示）を駆動し、レーザ光３００の反射方向を水平方向に偏向させる。また、ＭＥＭＳミラードライバ５２は、制御部６０からの垂直同期信号に応じてミラー部（不図示）を駆動し、レーザ光３００の反射方向を垂直方向に偏向させる。
【００３６】
ＬＤドライバ５３は、制御部６０から出力される光制御信号Ｓｃに基づいて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力などの駆動制御を行う光源駆動部である。
【００３７】
電源５４は、たとえば車両２００の蓄電池（不図示）などの電力源から電力の供給を受ける電力供給部である。電源制御部５５は、電源５４から供給される電力をプロジェクタユニット１０１の各構成部に応じた所定の電圧値及び電流値に変換し、変換された電力を各構成部に供給する。操作部５６は、ユーザの操作入力を受け付ける入力ユニットである。入出力Ｉ／Ｆ５７は外部装置と有線通信又は無線通信するための通信インターフェースである。
【００３８】
記憶部５８は、不揮発性の記憶媒体であり、たとえば、プロジェクタユニット１０１の各構成部により用いられるプログラム及び制御情報、投射面１０２ａに投射する映像情報、高周波情報などを格納している。高周波情報は、たとえば各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力特性（後述する図５参照）に基づいて設定されたデータテーブルであり、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐと駆動電流Ｉｄｖ（駆動信号）と高周波パルス電流Ｉｈｆ（及び後述するパルス電流Ｉ３）とを紐付けしている。高周波情報には、光出力Ｐを出力させる際に各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加する駆動電流Ｉｄｖと、該光出力Ｐの強度に対応する高周波パルス電流Ｉｈｆ（及びパルス電流Ｉ３）の周波数帯域及び振幅などとが光出力Ｐと対応付けられて設定されている。高周波パルス電流Ｉｈｆ（高周波信号）は、高周波パルス電流が重畳された駆動電流が各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加された場合の各光出力Ｐに含まれるパルス光成分の実効光量が光出力Ｐのたとえば１０［％］となるように設定されている。なお、高周波パルス電流は、たとえば１００［ＭＨｚ］を中心周波数とする周波数帯域の正弦波であるが、この例示には限定されない。高周波パルス電流の周波数帯域は、ＯＥＩＣ１６が検出可能な周波数範囲内であればよい。
【００３９】
制御部６０は、記憶部５８に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、プロジェクタユニット１０１の各構成部を制御する制御部である。制御部６０は、図２に示すように、映像処理部６１と、光出力制御部６２と、減光制御部６３と、高周波抽出部６４とを有している。
【００４０】
映像処理部６１は、記憶部５８に格納されたプログラム、入出力Ｉ／Ｆ５７から入力される情報、及び記憶部５８に格納された情報などに基づく映像情報を生成する。さらに、映像処理部６１は、生成した映像情報を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の映像データに変換する。変換された３色の映像データは光出力制御部６２に出力される。
【００４１】
光出力制御部６２はＬＤドライバ５３を制御する。たとえば、光出力制御部６２は、３色の映像データに基づく各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光制御信号Ｓｃを生成して、ＬＤドライバ５３に出力する。各光制御信号Ｓｃに基づいて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射されるレーザ光がＭＥＭＳミラーデバイス１８によって２次元的に走査されることにより、映像データに基づく映像が投射面１０２ａに投射される。また、光出力制御部６２は、後述する各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力補正処理において、光検出電流Ｉ２の高周波成分であるパルス電流Ｉ３の振幅に基づいて、駆動信号Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを求める算出部としても機能する。
【００４２】
減光制御部６３は液晶フィルタ１７を制御する。たとえば、減光制御部６４は、画像信号に基づく減衰制御信号を生成し、液晶フィルタ１７の光減衰率を制御する。
【００４３】
高周波抽出部６４は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐをサンプリングする毎に、ＯＥＩＣ１６から出力される光検出電流Ｉ２から高周波成分であるパルス電流Ｉ３を抽出する。さらに、高周波抽出部６４はパルス電流Ｉ３の振幅を取得する。図３は、高周波抽出部６４の構成例を示す。高周波抽出部６４は、図３に示すように、増幅部６４ａ、ＤＣカット部６４ｂ、バンドパスフィルタ６４ｃ、及びピークホールド部６４ｄを含んで構成される。増幅部６４ａは、たとえばアンプＡｍｐを含んで構成され、ハーフミラー１５の反射率を考慮して光検出電流Ｉ２を増幅する。増幅された光検出電流αＩ２はＤＣカット部６４ｂに出力される。ＤＣカット部６４ｂは、たとえば容量素子Ｃを含んで構成され、増幅された光検出電流αＩ２から直流成分Ｉｄｃを除去する。直流成分Ｉｄｃを除去した光検出電流（αＩ２−Ｉｄｃ）はバンドパスフィルタ６４ｃに出力される。バンドパスフィルタ６４ｃは、たとえば容量素子Ｃ及び抵抗素子Ｒを含んで構成され、直流成分Ｉｄｃが除去された光検出電流（αＩ２−Ｉｄｃ）の交流成分のうち、所定の高周波成分であるパルス電流Ｉ３をピークホールド部６４ｄに出力する。すなわち、バンドパスフィルタ６４ｃは、高周波パルス電流Ｉｈｆと同じの周波数帯域のパルス電流Ｉ３を帯域通過させる。ピークホールド部６４ｄは、たとえばコンパレータＣｍ、ダイオードＤ、容量素子Ｃ、抵抗素子Ｒ、及びトランジスタＴｒを含んで構成され、帯域通過した高周波成分であるパルス電流Ｉ３をピークホールドする。このピークホールドデータＩｐｈは高周波成分であるパルス電流Ｉ３の振幅として取得される。また、ピークホールド部６４ｄは、ピークホールドデータＩｐｈを出力した後、トランジスタＴｒをＯＮにして放電する。
【００４４】
次に、第１実施形態におけるＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力補正処理について説明する。なお、以下では、ＬＤ１１ｃを例に挙げて説明する。また、他のＬＤ１１ａ、１１ｂの光出力補正処理も同様に行われるため、それらの説明を割愛する。これは、他の実施形態でも同様である。
【００４５】
図４は、第１実施形態におけるＬＤ１１ｃの光出力補正処理を説明するためのフローチャートである。図５は、ＬＤ１１ｃの駆動電流Ｉｄｖに対する光出力特性を示すグラフである。
【００４６】
まず、光出力制御部６２は、映像データに基づく一定のＬＤ１１ｃの光出力Ｐｐを設定する（Ｓ１０１）。また、光出力制御部６２は、記憶部５８に格納されている高周波情報に基づいて、ＬＤ１１ｃの駆動電流Ｉｄｖを決定し（Ｓ１０２）、さらに該駆動電流Ｉｄｖに重畳させる高周波パルス電流Ｉｈｆを決定する（Ｓ１０６）。なお、前述のように高周波情報では、光出力Ｐｐに対応付けられた高周波パルス電流Ｉｈｆ及び駆動電流Ｉｄｖが設定されている。そして、光出力制御部６２は、高周波パルス電流Ｉｈｆと駆動電流Ｉｄｖとを示す光制御信号Ｓｃ（図１参照）を生成し、該光制御信号ＳｃをＬＤドライバ５３に出力する（Ｓ１０７）。
【００４７】
ＬＤドライバ５３は、光制御信号Ｓｃに基づいて重畳駆動電流Ｉ１を生成し、重畳駆動電流Ｉ１をＬＤ１１ｃに印加する（Ｓ１０８）。この重畳駆動電流Ｉ１では駆動電流Ｉｄｖに高周波パルス電流Ｉｈｆが重畳されている。たとえば、映像データに基づく光出力Ｐｐ（たとえば１［ｍＷ］）をＬＤ１１ｃから出力させる際に必要な駆動電流Ｉｄｖは図５のようにＩｐ（たとえば１１０［ｍＡ］）となる。また、光出力Ｐｐの１０［％］の値ΔＰ（＝０．１Ｐ）に対応する電流値ΔＩが高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅の実効値として設定される。そして、重畳駆動電流Ｉ１の実効値Ｉｔは、光出力Ｐｔ（＝Ｐｐ＋ΔＰ）に対応する電流値Ｉｔ（＝Ｉｐ＋ΔＩ）に設定される。
【００４８】
次に、ＬＤ１１ｃは重畳駆動電流Ｉ１に基づく光出力Ｐを行う（Ｓ１０９）。ＯＥＩＣ１６はハーフミラー１５から入射するレーザ光を検出し、その検出結果を光検出電流Ｉ２として制御部６０に出力する（Ｓ１１０）。高周波抽出部６４は図３に示すように、光検出電流Ｉ２を増幅し、増幅した光検出信号αＩ２からその高周波成分であるパルス電流Ｉ３（図３参照）を抽出する（Ｓ１１１）。
【００４９】
次に、光出力制御部６２は、映像データに基づく光出力Ｐｐの強度と実際に出力される光出力Ｐの強度とのずれを判定するために、高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅とパルス電流Ｉ３の振幅とを比較して振幅のずれがあるか否かを判定する（Ｓ１１２）。振幅のずれがない場合（Ｓ１１２でＮＯ）、実際に出力される光出力Ｐを補正する必要はないため、処理はＳ１０２に戻される。
【００５０】
一方、振幅のずれがある場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、ＬＤ１１ｃの発光環境（たとえば素子温度）の変化などに起因して、実際にＬＤ１１ｃから出力された光出力Ｐの強度は映像データに基づく光出力Ｐｐの強度とは異なっていると判断される。この場合、光出力制御部６２は、高周波情報に基づいてパルス電流Ｉ３に対応する光出力Ｐを求め（Ｓ１１３）、パルス電流Ｉ３に対応する光出力Ｐの強度及び映像データに基づく光出力Ｐｐの強度に基づいて光出力制御部６２は次にＬＤ１１ｃから出力させる光出力Ｐを補正する（Ｓ１１４）。たとえば、パルス電流Ｉ３に対応する光出力Ｐの強度及び映像データに基づく光出力Ｐｐの強度を用いた外挿法により光出力を補正する。そして、補正後の光出力Ｐに対応する駆動電流Ｉｄｖを決定すべく、処理はＳ１０２に戻る。
【００５１】
次に、上述のような光出力補正処理のフィードバック制御をさらに詳述する。図６は、ＬＤ１１ｃの光出力補正処理におけるフィードバック制御を示す概念図である。まず、映像データに基づく光出力Ｐｐに対応する駆動電流Ｉｄｖ及び高周波パルス電流Ｉｈｆ（図６の左上図）が決定され、それらを示す光制御信号Ｓｃに基づいてＬＤドライブ５３で重畳駆動電流Ｉ１（図６の右上図）が生成されてＬＤ１１ｃに印加される。該重畳駆動電流Ｉ１に基づいてＬＤ１１ｃから出力されたレーザ光の一部がＯＥＩＣ１６で検出され、検出結果に基づく光検出電流Ｉ２（図６の右下図）がＯＥＩＣ１６から出力される。光検出電流Ｉ２の高周波成分であるパルス電流Ｉ３（図６の左下図）が高周波抽出部６４により抽出される。そして、上述の光出力補正処理で補正した光出力に対応する駆動電流Ｉｄｖ及び高周波パルス電流Ｉｆがパルス電流Ｉ３を用いて決定される（図６の左上図）。
【００５２】
＜第１実施形態の変形例＞
なお、本実施形態では、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐをそれぞれ一定にしているが、本発明はこの例示に限定されない。各ＬＤ１１ａ〜１１ｃは映像データに基づいてそれぞれ強度が異なる複数の光出力Ｐ（すなわちｎ段階の光出力；ｎは正の整数）を行う構成であってもよい。
【００５３】
図７は、光出力Ｐの強度が異なる重畳駆動電流Ｉ１−１〜Ｉ１−６の生成例を示す。なお、図７では６段階の光出力Ｐの強度に対して生成される重畳駆動電流Ｉ１−１〜Ｉ１−６を示している。すなわち、光出力制御部６２は、光出力Ｐの強度に応じた６段階の駆動電流Ｉｄｖ−１〜Ｉｄｖ−６を生成し、記憶部５８に格納された高周波情報に基づいて駆動電流Ｉｄｖ−１〜Ｉｄｖ−６にそれぞれ対応する高周波パルス電流Ｉｈｆ−１〜Ｉｈｆ−６を決定する。この際、すなわち、駆動電流Ｉｄｖ−１〜Ｉｄｖ−６及び高周波パルス電流Ｉｈｆ−１〜Ｉｈｆ−６の振幅は光出力Ｐの強度が大きいほど大きく設定されて該強度が小さいほど小さく設定される。なお、駆動電流Ｉｄｖ−１〜Ｉｄｖ−６及び高周波パルス電流Ｉｈｆ−１〜Ｉｈｆ−６の振幅は光出力Ｐの強度に対して線形に比例して決定されてもよいし非線形に比例して決定されてもよい。
【００５４】
以上に説明した実施形態によれば、プロジェクタユニット１０１は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃと、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを検出するＯＥＩＣ１６と、光出力制御ユニット１と、を備える。光出力制御ユニット１は、駆動電流Ｉｄｖに高周波パルス電流Ｉｈｆを重畳した重畳駆動電流Ｉ１をＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加するＬＤドライバ５３と、重畳駆動電流Ｉ１が印加されたＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射される光を検出するＯＥＩＣ１６の検出結果に基づいて出力される光検出電流Ｉ２の高周波成分であるパルス電流Ｉ３の振幅に基づいて、駆動信号Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力を求める光出力制御部６２（算出部）と、を備える。
【００５５】
この構成によれば、駆動電流Ｉｄｖに高周波パルス電流Ｉｈｆが重畳された重畳駆動電流Ｉ１に基づく光がＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射されるため、光検出電流Ｉ２には、高周波パルス電流Ｉｈｆに対応する高周波成分Ｓ２が含まれる。また、光検出電流Ｉ２は様々な電気的ノイズを受けるが、異なる周波数帯域のノイズは分離できるためにパルス電流Ｉ３はノイズの影響を受け難い。従って、駆動電流Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐをパルス電流Ｉ３の振幅に基づいて求めることによって、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐをより少ない検出数でより正確に求めることができる。
【００５６】
また、光出力制御ユニット１は、光出力制御部６２（算出部）はさらに、パルス電流Ｉ３の振幅が光出力Ｐと対応付けられた高周波情報に基づいて、駆動電流Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを求める構成とされる。
【００５７】
この構成によれば、高周波情報にてパルス電流Ｉ３の振幅が光出力Ｐと対応付けられている。従って、高周波情報を用いて駆動信号Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを求めることができる。
【００５８】
また、光出力制御ユニット１は、高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域はＯＥＩＣ１６が検出可能な周波数範囲内である構成とされる。
【００５９】
この構成によれば、高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域がＯＥＩＣ１６で検出可能な周波数範囲内であるので、周波数帯域を選択する際の自由度を高めることができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域がプロジェクタユニット１０１の描画モードに応じて選択可能となっている。それ以外は第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
図８は、描画モードに応じて選択される高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域の中心周波数を示す。第１描画モードはたとえば投射面１０２ａに静止画を描画するモードであり、第２描画モードはたとえば投射面１０２ａに動画を描画するモードである。両者では、プロジェクタユニット１０１の動作周波数が異なるため、光検出電流Ｉ２に影響を及ぼすノイズの周波数帯域は異なる。そのため、各描画モードにおける高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域は、該ノイズを分離し易くするために、ノイズの周波数帯域から離れた周波数帯域が選択される。たとえば、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力補正処理が行われる際、光出力制御部６２は高周波情報に基づいて、第１描画モードでは中心周波数が１００［ＭＨｚ］の周波数帯域を採用する。また、光出力制御部６２は、第２描画モードでは中心周波数が８０［ＭＨｚ］の周波数帯域を採用する。これらの設定は高周波情報に格納されている。
【００６２】
なお、高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域の設定は図８の例示に限定されない。高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域はＯＥＩＣ１６が検出可能な周波数範囲内から選択できる。また、図８では、２つの描画モードに対して異なる周波数帯域を設定しているが、３以上の描画モードに対して設定することも可能である。さらに、高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域は描画以外の動作環境の違いに応じて設定されてもよい。
【００６３】
次に、第２実施形態におけるＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力補正処理について説明する。図９は、第２実施形態におけるＬＤ１１ｃの光出力補正処理を説明するためのフローチャートである。まず、光出力制御部６２は、映像データに基づくＬＤ１１ｃの光出力Ｐを設定し（Ｓ１０１）、記憶部５８に格納されている高周波情報に基づいてＬＤ１１ｃの駆動電流Ｉｄｖを決定する（Ｓ１０２）。
【００６４】
光出力制御部６２は、プロジェクタユニット１０１が第１描画モード（静止画投射モード）であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。第１描画モードである場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、光出力制御部６２は、高周波情報に基づいて第１描画モード用の周波数帯域（たとえば中心周波数が１００［ＭＨｚ］の帯域）を設定する（Ｓ２０４）。一方、第１描画モードではない場合（Ｓ２０３でＮＯ）、プロジェクタユニット１が第２描画モード（動画投射モード）であると判断される。そのため、光出力制御部６２は、高周波情報に基づいて第２描画モード用の周波数帯域（たとえば中心周波数が８０［ＭＨｚ］の帯域）を設定する（Ｓ２０５）。そして、光出力制御部６２は、上述のように設定された周波数帯域の高周波パルス電流Ｉｈｆを高周波情報に基づいて決定する（Ｓ１０６）。
【００６５】
以後、Ｓ１０７〜Ｓ１１４の処理が行われた後、処理はＳ１０２に戻る。なお、これらの処理は、第１実施形態（図４参照）と同様であるため、その説明を割愛する。
【００６６】
以上に説明した本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、高周波パルス電流Ｉｈｆの周波数帯域が選択可能である構成とされる。
【００６７】
この構成によれば、たとえば光検出電流Ｉ２に影響を及ぼすノイズの周波数帯域とは別の周波数帯域を選択することにより、光検出電流Ｉ２の高周波成分であるパルス電流Ｉ３がノイズの影響をより受け難くすることができる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態では、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐの強度とは無関係に高周波パルス電流Ｉｈｆが設定される。また、重畳駆動電流Ｉ１に重畳した駆動電流Ｉｄｖは、重畳駆動電流Ｉ１に重畳した高周波パルス電流Ｉｈｆと光検出電流Ｉ２の高周波成分であるパルス電流Ｉ３とに基づいて補正される。それ以外は第１実施形態と同様である。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
図１０は、第３実施形態におけるＬＤ１１ｃの光出力補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、記憶部５８に格納されている高周波情報には、一定の振幅を有する高周波パルス電流Ｉｈｆが設定されている。まず、光出力制御部６２は、映像データに基づく一定のＬＤ１１ｃの光出力Ｐを設定し（Ｓ１０１）、記憶部５８に格納されている高周波情報に基づいてＬＤ１１ｃの駆動電流Ｉｄｖを決定し（Ｓ１０２）、さらに記憶部５８に格納されている高周波情報から一定の振幅を有する高周波パルス電流Ｉｈｆを取得する（Ｓ３０６）。そして、Ｓ１０７〜Ｓ１１２の処理が行われる。なお、Ｓ１０７〜Ｓ１１２の処理は、第１実施形態（図４参照）と同様であるため、その説明を割愛する。
【００７０】
次に、高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅と光検出電流Ｉの高周波成分であるパルス電流Ｉ３の振幅との間に振幅のずれがある場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、光出力制御部６２は、高周波情報に基づいてパルス電流Ｉ３に対応する光出力Ｐを求め（Ｓ１１３）、高周波パルス電流Ｉｈｆ及びパルス電流Ｉ３に基づいて次にＬＤ１１ｃから出力させる光出力Ｐを補正する（Ｓ３１４）。たとえば、高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅に対するパルス電流Ｉ３の振幅の増加または減衰の比率に基づいて光出力Ｐを補正する。そして、補正後の光出力Ｐに対応する駆動電流Ｉｄｖを決定すべく、処理はＳ１０２に戻る。
【００７１】
本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、光出力制御部６２（算出部）は、高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅と光検出電流Ｉ２の高周波成分のパルス電流Ｉ３の振幅とに基づいて、駆動信号Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを求める構成とされる。
【００７２】
この構成によれば、駆動電流Ｉｄｖに重畳される高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅と、光検出電流Ｉ２の高周波成分のパルス電流Ｉ３の振幅とを比較することによって、駆動信号Ｉｄｖが印加された場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを求めることができる。
【００７３】
本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅が一定である構成とされる。
【００７４】
この構成によれば、高周波パルス電流Ｉｈｆの振幅が一定であるので、簡素な構成でＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを求めることができる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００７６】
たとえば、上述の第１〜第３実施形態では、制御部６０が有する構成部６１〜６４の少なくともいずれかは、機能的構成要素であってもよいし、電気回路、装置、デバイスなどの物理的な構成要素であってもよい。また、構成部６１〜６４の少なくともいずれかは制御部６０から独立する構成要素であってもよい。
【００７７】
また、上述の第１〜第３実施形態では、ＨＵＤ装置１００のレーザプロジェクタ１０１を例に挙げて説明しているが、本発明の適用範囲はこれらの例示に限定されない。本発明は、駆動電流Ｉｄｖに高周波パルス電流Ｉｈｆを重畳した重畳駆動電流Ｉ１を用いてＬＤ１１ａ〜１１ｃなどの光源の光出力を行う装置であれば広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１００              ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１０１                プロジェクタユニット
１０２                コンバイナ
１０２ａ                投射面
２００              車両
２０１                フロントガラス
３００              投射光
４００              ユーザの視線
１                  光出力制御ユニット
１０                光学ユニット
１１ａ〜１１ｃ        レーザダイオード（ＬＤ）
１２ａ〜１２ｃ        コリメータレンズ
１３ａ、１３ｂ        ビームスプリッタ
１４                  集光レンズ
１５                  ハーフミラー
１６                  ＯＥＩＣ
１７                  液晶フィルタ
１８                  ＭＥＭＳミラーデバイス
５０                本体筐体
５０ａ                光出射口
５１                ハウジング
５１ａ                窓部
５２                ＭＥＭＳミラードライバ
５３                ＬＤドライバ
５４                電源
５５                電源制御部
５６                操作部
５７                入出力Ｉ／Ｆ
５８                記憶部
６０                制御部
６１                  映像処理部
６２                  光出力制御部
６３                  減光制御部
６４                  高周波抽出部
６４ａ                  増幅部
６４ｂ                  ＤＣカット部
６４ｃ                  バンドパスフィルタ
６４ｄ                  ピークホールド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017075990.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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