(57)【要約】  迷光による表示品位の低下を抑制する。  光源１１が出射するレーザー光の光強度をフィードバックすることで、画像Ｍを表示するための光源１１の制御値を調整するレーザー光出力制御装置１０１において、照度判定部２１は、周囲環境の照度を推定可能な照度信号、または外部より画像Ｍの輝度を制御する要求輝度信号を取得し、周囲環境の明るさを判定し、検査時期調整部２２は、照度判定部２１が周囲環境を暗いと判定した場合、周囲環境が明るい場合と比べて、光源１１が検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｑを短くさせ、光源制御部２３は、光源１１が出射する検査用光Ｃｄの光強度の積算値Ｓｄを取得し、光源１１を駆動する制御値を調整する。
2019163656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（１１）が出射するレーザー光の光強度をフィードバックすることで画像（Ｍ）を表示するための前記光源（１１）の制御値を調整するレーザー光出力制御装置（１０１）において、
周囲環境の照度を推定可能な照度信号、または外部より前記画像（Ｍ）の輝度を制御する要求輝度信号を取得し、前記周囲環境の明るさを判定する照度判定部（２１）と、
前記照度判定部（２１）が前記周囲環境を暗いと判定した場合、前記周囲環境が明るい場合と比べて、前記光源（１１）が検査用光（Ｃｄ）を出射させる期間（Ｑ）を短くさせる検査時期調整部（２２）と、
前記光源（１１）が出射する前記検査用光（Ｃｄ）の光強度の積算値（Ｓｄ）を取得し、前記光源（１１）を駆動する前記制御値を調整する光源制御部（２３）と、を備える、
レーザー光出力制御装置。
【請求項２】
前記検査時期調整部（２２）は、前記周囲環境が明るい場合と比較し、前記周囲環境が暗い場合の前記検査用光（Ｃｄ）の出射を終了するタイミング（ｔｅ）を早くする、
請求項１に記載のレーザー光出力制御装置。
【請求項３】
前記光源制御部（２３）は、前記周囲環境が暗いと判定された場合に前記光源（１１）から出射される前記検査用光（Ｃｄ）の強度を、前記周囲環境が明るいと判定された場合に前記光源（１１）から出射される前記検査用光（Ｃｄ）の強度より低くする、
請求項１または２に記載のレーザー光出力制御装置。
【請求項４】
前記光強度の積算値を増幅する可変増幅器（１６）のゲインを切り替えるゲイン制御部（２４）をさらに備え、
前記ゲイン制御部（２４）は、前記検査用光（Ｃｄ）を出射させる前記期間（Ｑ）に反比例した前記ゲインに設定する、
請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザー光出力制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザー光出力制御装置（２０）と、
前記レーザー光出力制御装置（２０）により前記制御値が調整される光源（１１）と、
前記光源（１１）から出射される前記レーザー光を主走査方向（Ｘ）に複数回走査しながら、前記主走査方向（Ｘ）と概ね直交する副走査方向（Ｙ）に走査することで前記画像（Ｍ）を生成する走査部（１０２）と、を備える、
レーザー走査型表示装置。
【請求項６】
前記検査時期調整部（２２）は、前記走査部（１０２）の走査位置が前記副走査方向（Ｙ）の往復の切り替え位置（Ｙ４）に到達する前に前記検査用光（Ｃｄ）の出射を開始させ、かつ前記往復の切り替え位置に到達した後に前記検査用光（Ｃｄ）の出射を終了させる、
請求項５に記載のレーザー走査型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光源を制御するレーザー光出力制御装置と、このレーザー光出力制御装置から出射された光を２次元的に走査することにより画像を生成するレーザー走査型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザー走査型表示装置は、例えば、レーザー光出力制御装置が出射したレーザー光を走査部がスクリーン上に走査することで画像を生成するものである。このようなレーザー走査型表示装置は、使用環境の温度変化等により、出射される光の光強度が変化してしまい、生成される画像が所望の輝度や色で表示されないといった問題があった。【０００３】
このような問題を解決するため、レーザー光の光強度を検出し、この検出した光強度に基づき、レーザー光の出力を調整することで、所望の光強度を出力させる技術が知られている。【０００４】
また、特許文献１には、光源からの光を受光し、一部を反射光として光センサの方向に反射し、一部を透過光として走査部側へ透過する反射透過部を備え、光源から出力される光の反射光を光センサに入光させ、光センサの検出信号を下に、光源の駆動を補正するものが開示されている。光センサで検出する光は予め定められた出力強度（制御値）で駆動された光源が出射する光（検出用の光）の反射光（検出用の光の反射光）である。ちなみに、この検出用光は、ユーザが視認できないスクリーン上の不可視領域に走査部がレーザー光を向けている際に出力される。【０００５】
レーザー走査型表示装置の走査部は、光源から出射される光を、左右方向の主走査を複数回行いながら、前記主走査方向と直交する上下方向の副走査を行う。走査部が走査可能な領域は、ユーザが視認可能な可視領域と、それ以外はユーザが視認しづらい不可視領域とにより構成される。典型的には、可視領域は、走査部が走査可能な領域の概ね中央に位置する矩形形状の領域であり、不可視領域は、可視領域の左右方向（主走査方向）の両端外側、および上下方向（副走査方向）の両端外側、を含む可視領域を取り囲んだ中空矩形形状の領域である。【０００６】
前述したように、スクリーン上のユーザが視認できない領域に走査部がレーザー光を向けている際に検査用光が出力されるため、スクリーン上に走査された検査用光は、ユーザから視認されないはずであるが、実際にはスクリーンでの拡散や乱反射によりスクリーンの不可視領域に投射された検査用光の一部が迷光となり、ユーザに視認されてしまう。【０００７】
検査用光の迷光がユーザに視認されないように、特許文献２では、スクリーン上のユーザに視認される可視領域から離れた位置に検査用光を投射するために、副走査方向の往復の切り替え地点付近で光源に検査用光を出射させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−０８６４２６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／１４５８５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、スクリーン上の可視領域と検査用光を出射する領域とを離すには、スクリーン上にユーザに視認されない不可視領域を大きく設ける必要があり、スクリーンを大きくする必要があった。また、不可視領域を大きくするということは、走査部が走査する総時間のうち可視領域を走査するのに掛けられる時間が短くなり、表示効率が低下してしまうおそれがあった。【００１０】
したがって、本発明は、迷光による表示品位の低下を抑制するレーザー光出力制御装置と、このレーザー光出力制御装置を用いたレーザー走査型表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第一の実施形態におけるレーザー走査型表示装置は、光源（１１）が出射するレーザー光の光強度をフィードバックすることで画像（Ｍ）を表示するための前記光源（１１）の制御値を調整するレーザー光出力制御装置（１０１）において、周囲環境の照度を推定可能な照度信号、または外部より前記画像（Ｍ）の輝度を制御する要求輝度信号を取得し、周囲環境の明るさを判定する照度判定部（２１）と、前記照度判定部（２１）が前記周囲環境を暗いと判定した場合、前記周囲環境が明るい場合と比べて、前記光源（１１）が検査用光（Ｃｄ）を出射させる期間（Ｑ）を短くさせる検査時期調整部（２２）と、前記光源（１１）が出射する前記検査用光（Ｃｄ）の光強度の積算値（Ｓｄ）を取得し、前記光源（１１）を駆動する前記制御値を調整する光源制御部（２３）と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、迷光による表示品位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の搭載態様を説明するための図である。
【図２】上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の概略断面の例を示す図である。
【図３】上記実施形態のレーザー光出力部の概略断面の例を示す図である。
【図４】上記実施形態のレーザー光出力部の電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】上記実施形態のレーザー走査型表示装置におけるスクリーン上の走査態様の例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、副走査位置の時間推移を示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の時間推移に対応した検査用光の出射時期を示す図、図６（ｃ）は、図６（ａ）の時間推移に対応した検出信号の例を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、副走査位置の時間推移を示す図、図７（ｂ）は、図６（ａ）の時間推移に対応しており、周辺環境が明るい場合の検査用光の出射時期を示す図、図６（ｃ）は、図６（ａ）の時間推移に対応しており、周辺環境が暗い場合の検出信号の例を示す図である。
【図８】上記実施形態の制御部が行う光強度補正処理の例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、本発明は下記の実施形態（図面の内容も含む。）によって限定されるものではない。下記の実施形態に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができる。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略する。
【００１５】
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）１は、図１に示すように、車両２のダッシュボードに配設され、所定の情報を報知する画像Ｍ（図２参照）を表す表示光Ｋをウインドシールド（透過反射部の一例）２ａに向けて出射する。フロントウインドシールド２ａで反射した表示光Ｋは、観察者３（主に、車両２の運転者）により、フロントウインドシールド２ａの前方に形成された虚像Ｖとして視認される。
【００１６】
図１のＨＵＤ装置１は、図２に示したように、画像Ｍを生成する画像生成部（レーザー走査型表示装置）１００と、画像生成部１００が生成した画像Ｍの表示光Ｋをフロントウインドシールド２ａに向けるリレー光学部である第一反射部２００，第二反射部３００と、これら画像生成部１００，第一反射部２００，第二反射部３００などを収納する筐体４００と、ＨＵＤ装置１の外部の照度を検出する外光センサ５００と、により構成される。
【００１７】
図２の第一反射部（リレー光学部）２００、第二反射部（リレー光学部）３００は、例えば、平面または曲面のミラー等からなり、スクリーン１０３に表示された画像Ｍを表す表示光Ｋを受け、この表示光Ｋをフロントウインドシールド２ａに向けて反射する。なお、凹面状の曲面を有する第二反射部３００は、典型的には、画像生成部１００が生成する画像Ｍを拡大する機能、フロントウインドシールド２ａの歪みを補正し、歪みのない虚像Ｖを視認させる機能、虚像Ｖをユーザから所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能などを有する。なお、本実施形態では、リレー光学部は、第一反射部２００と第二反射部３００との２つの反射型の光学部材であるが、例えば、一方の反射型のリレー光学部（第二反射部３００）を省略したり、または他の反射型のリレー光学部を追加したりしてもよい。また、リレー光学部は、反射型のリレー光学部のみではなく、レンズなどの屈折型や回折型への置き換えや組み合わせであってもよい。
【００１８】
筐体４００は、レーザー光出力部１０１と、走査部１０２と、スクリーン１０３と、第一反射部２００と、第二反射部３００等を収納するものであり、遮光性の部材により形成され、一部に表示光Ｋを透過する透光部４１０を有する。また、例えば、透光部４１０の内面には、外光センサ５００が配設され、この外光センサ５００は、ＨＵＤ装置１の外部照度を検出し、外部照度に関する情報を後述する制御部２０に出力する。
【００１９】
（画像生成部（レーザー走査型表示装置）１００）
画像生成部１００は、レーザー光を二次元的に走査することで表示面（スクリーン１０３）上に画像Ｍを生成する。画像生成部１００は、例えば、合成レーザー光Ｃを出射するレーザー光出力部１０１と、レーザー光出力部１０１が出射した合成レーザー光Ｃを走査する走査部１０２と、この走査部１０２により走査された合成レーザー光Ｃを受光して画像Ｍを表示するスクリーン１０３と、により主に構成される。
【００２０】
レーザー光出力部１０１は、後述する合成レーザー光Ｃを走査部１０２に向け出射するものであり、例えば、レーザー光出力部１０と、レーザー光出力部１０における、レーザー光出力部１０に設けられた後述する光源１１や、走査部１０２などを制御する制御部２０と、により構成される。
【００２１】
図３は、レーザー光出力部１０の構成の例を示す図である。レーザー光出力部１０は、光源１１と、集光部１２と、光合成部１３と、調光部１４と、光分岐部１５と、光強度検出部１６と、制御部（レーザー光出力制御装置）２０と、から主に構成される。
【００２２】
図３の光源１１は、色の異なる色光を出射する複数の光源を有し、例えば、青色のレーザー光Ｂを出射する第一光源１１ａと、緑色のレーザー光Ｇを出射する第二光源１１ｂと、赤色のレーザー光Ｒを出射する第三光源１１ｃと、から構成される。光源１１は、具体的に例えば、各色２５６階調の光強度出力が可能であり、後述する制御部２０が決定する制御値に基づいて、所望の光強度のレーザー光を出射する。
【００２３】
図３の集光部１２は、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃが出射した各レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒを集光し、スポット径を小さくして収束光とするものであり、例えば、第一光源１１ａから出射される青色レーザー光Ｂの光路上に位置し、青色のレーザー光Ｂを集光する第一集光部１２ａと、第二光源１１ｂから出射される緑色レーザー光Ｇの光路上に位置し、緑色のレーザー光Ｇを集光する第二集光部１２ｂと、第三光源１１ｃから出射される赤色レーザー光Ｒの光路上に位置し、赤色のレーザー光Ｒを集光する第三集光部１２ｃと、から構成される
【００２４】
図３の光合成部１３は、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出射され、集光部１２を介して到達した各レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光軸を合わせて合成レーザー光Ｃとして出射するものであり、青色のレーザー光Ｂの光軸を調整する第一光合成部１３ａと、緑色のレーザー光Ｇの光軸を調整する第二光合成部１３ｂと、赤色のレーザー光Ｒの光軸を調整する第三光合成部１３ｃと、を有する。
【００２５】
図３の調光部１４は、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型の液晶素子１４ａと、この液晶素子１４ａを挟む吸収型または反射型の２枚の偏光フィルタ（偏光板）１４ｂ，１４ｃとを備え、後述する制御部２０が設定した調光率に基づき、液晶素子１４ａを、パルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｔｉｏｎ：ＰＡＭ）方式やパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｔｉｏｎ：ＰＷＭ）方式で駆動することにより、調光部１４を通過する合成レーザー光Ｃの透光率を変化させ、調光部１４に入力した合成レーザー光Ｃを所望の光強度に調整する（調光する）。なお、調光部１４は、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂを合成した合成レーザー光Ｃを受光する位置に配置されるのではなく、光合成部１３で合成される前のレーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂそれぞれの光路に設けられてもよい。また、調光部１４は、透過型液晶素子ではなく、反射型のＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等で構成されてもよい。調光部１４は、図示しない調光制御部の制御のもと、後述する外光センサ５００が検出する外部照度に基づいて、調光率が設定されてもよい。具体的に例えば、外部照度が高い（明るい）場合には、高輝度の画像Ｍを表示するため、調光部１４の調光率は高く設定され、外部照度が低い（暗い）場合には、低輝度の画像Ｍを表示するため、調光部１４の調光率は低く設定される。また、調光部１４は、液晶素子の焼きつきを防止するため、同じ大きさの印加電圧を正極および負極でそれぞれ印加される期間が同じになるように駆動されることが望ましい。また、調光部１４における液晶素子１４ａと２枚の偏光フィルタ１４ｂ，１４ｃは、図３に示されるように液晶素子１４ａを介して合成レーザー光Ｃの光路上に連続するように設けられていなくてもよく、それぞれ離れた位置に設けられてもよい。なお、液晶素子１４ａよりも光源１１側に位置する偏光フィルタ１４ｂは、省略されてもよい。また、調光部１４は、省略されてもよい。
【００２６】
図３の光分岐部１５は、例えば、５％程度の反射率を有する透過性部材からなり、調光部１４から走査部１０２までの間の合成レーザー光Ｃの光路上に配設され、調光部１４からの合成レーザー光Ｃの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を反射光Ｃ１として後述する光強度検出部１６の方向へ反射させる。なお、光分岐部１５は、透過した光を光強度検出部１６に向かわせ、反射した光を出射方向（走査部１０２の方向）に向かわせてもよい。
【００２７】
図３の光強度検出部１６は、例えば、フォトダイオードやカラーセンサ等からなり、光分岐部１５で反射した反射光Ｃ１を受光し、受光した反射光Ｃ１の光強度を検出する。光強度検出部１６は、図示しない積分回路を有しており、受光した反射光Ｃ１の光強度を積分した検出信号Ｓｄを後述する制御部２０に出力する。なお、光強度検出部１６は、制御部２０との間に、検出信号Ｓｄを可変の増幅率で増幅させる可変増幅器１６ａを有していてもよい。
【００２８】
図４は、図２に示されるレーザー光出力部１０１の電気的構成を説明するブロック図である。レーザー光出力部１０１の制御部２０は、回路で構成され、回路は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ））、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および/または、少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの少なくとも１つの半導体集積回路を含む。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能で有形な記録媒体から１つまたは複数の命令を読み取ることにより、照度判定部２１、検査時期調整部２２、光源制御部２３、ゲイン制御部２４、図示しない調光部１４を制御する調光制御部、およびスキャナ制御部を含む制御部２０の機能の全部または一部を実行することができる。そのような記録媒体は、ハードディスクのような任意のタイプの磁気媒体、ＣＤおよびＤＶＤのような任意のタイプの光学媒体、揮発性メモリのような任意のタイプの半導体メモリ、および不揮発性メモリを含む。揮発性メモリはＤＲＡＭおよびＳＲＡＭを含み、不揮発性メモリはＲＯＭおよびＮＶＲＯＭを含む。半導体メモリは、少なくとも１つのプロセッサと共に回路の一部となる半導体回路でもある。ＡＳＩＣは、図４に示す機能ブロックの全部または一部を実行するようにカスタマイズされた集積回路であり、ＦＰＧＡは、製造後に、図４に示す機能ブロックの全部または一部を実行できるように設計された集積回路である。
【００２９】
照度判定部２１は、ＨＵＤ装置１が虚像Ｖを表示する環境（ＨＵＤ装置１の周囲環境）における外部照度（照度信号）を入力し、周囲環境の明るさを判定し、判定結果を検査時期調整部２２に出力する。照度判定部２１は、例えば、ＨＵＤ装置１に設けられた外光センサ５００から外部照度を入力し、この外部照度に基づいて、虚像Ｖを表示する環境が明るいか暗いかを判定する。
【００３０】
他の実施形態として、照度判定部２１は、車両２に設けられたカメラが車両２の前方（車両２の進行方向）を撮像した撮像画像を入力し、撮像画像の輝度を解析することで周囲環境の明るさを判定してもよい。すなわち、特許請求の範囲に記載の『周囲環境の照度を推定可能な照度信号』は、カメラによる撮像画像も含んでもよい。また、車両２に設けられた図示しない通信部を利用した車車間通信（Ｖ２Ｖ）または／および路車間通信（Ｖ２Ｐ）により周囲環境の照度を推定可能な情報（照度信号）を入力してもよい。また、照度判定部２１は、車両２ＥＣＵ６００から虚像Ｖの輝度を制御するための要求輝度信号を入力し、これに基づいて、周囲環境の明るさを判定してもよい。この場合、照度判定部２１は、要求輝度信号により、高い輝度が要求される場合、周囲環境が明るいと判定してもよい。
【００３１】
検査時期調整部２２は、照度判定部２１の判定結果に基づき、光源１１に検査用光Ｃｄの出射を開始させる時期（以下では、開始時期とも呼ぶ）ｔｓ、または／および検査用光Ｃｄの出射を終了させる時期（以下では、終了時期とも呼ぶ）ｔｅを制御することで、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑを調整する。検査時期調整部２２は、照度判定部２１により周囲環境が暗いと判定される場合、検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓを遅くするまたは／および検査用光Ｃｄの終了開始時期ｔｓを早くすることで、光源１１に検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｑを短くさせることができ、照度判定部２１により周囲環境が明るいと判定される場合、検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓを早くする、または／および検査用光Ｃｄの終了開始時期ｔｓを遅くすることで、光源１１に検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｑを長くさせることができる。検査時期調整部２２は、走査部１０２または走査部１０２を制御する図示しないスキャナ制御部から取得される走査部１０２の走査位置を示す信号や特定の走査位置にあるタイミングで出力されるタイミング信号、図示しないタイミング調整部から出力される走査部１０２の走査位置と光源１１の出射タイミングとを同期させる同期信号等を基準に、検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓおよび終了開始時期ｔｓを調整してもよい。
【００３２】
光源制御部２３は、出射するレーザー光の色が異なる光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ毎に設けられた光源駆動データを図示しない記憶部から読み出すことで、所望の光強度のレーザー光を光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃに出射させる。この光源駆動データは、例えば、８ビット２５６階調毎に各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを駆動するため電流値（制御値の一例）を対応づけたデータである。しかしながら、同じ電流値（制御値）で光源１１を駆動した場合であっても、光源１１および調光部１４の経年特性変化や温度などの使用環境の違いによる特性変化に起因して、所望の階調を表現することが困難である。本実施形態の画像生成部１００は、レーザー光出力部１０１が、検査用のレーザー光である検査用光Ｃｄを出射し、この検査用光Ｃｄを光強度検出部１６が検出したレーザー光の光強度に関する検出信号Ｓｄに基づき、前記光源駆動データを補正する光強度補正処理を実行することで、異なる色光を出射する光源１１それぞれで所望の階調表現ができるため、ホワイトバランスが良好な画像Ｍを表示することができる。
【００３３】
また、光源制御部２３は、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを、光源駆動データのうち高い階調で駆動することで検査用光Ｃｄを出射させる。具体的には、階調の９０〜１００％としてもよい。検査用光Ｃｄを高い階調の光とすることで、検査用光Ｃｄの光強度が大きくなるため、後述する光強度検出部１６からの検出信号が大きくなり、検出信号に対するノイズの比であるＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を低くすることができ、精度良い光強度検出が可能となる。なお、制御部２０は、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃに検査用光Ｃｄを出射させるため、前記光源駆動データとは別の、検査用光Ｃｄを出射させる専用の駆動データを有していてもよい。また、光源制御部２３は、照度判定部２１が判定する周辺環境の明るさに応じて、検査用光Ｃｄの光強度（検査用光Ｃｄを出射させるための制御値）を同じにしなくてもよい。具体的には、光源制御部２３は、周囲環境が暗いと判定された場合に光源１１から出射される検査用光Ｃｄの光強度を、周囲環境が明るいと判定された場合に光源１１から出射される検査用光Ｃｄの光強度より低くしてもよい。これにより、周辺環境が暗い場合に検査用光Ｃｄが弱くなるため、検査用光Ｃｄの拡散や乱反射により観察者３に向かう迷光の光量を抑えることができる。
【００３４】
可変増幅器１６ａは、制御部２０と光強度検出部１６との間に配置され、光強度検出部１６からの検査用光Ｃｄの光強度の検出信号Ｓｄを増幅し、ゲイン制御部２４は、可変増幅器１６ａの増幅率（利得、ゲイン）を制御する。ゲイン制御部２４は、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑの長さに応じて、増幅率を制御してもよい。具体的には、ゲイン制御部２４は、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑが短くなる場合（照度判定部２１が周囲環境を暗いと判定された場合）、増幅率を大きくすることで、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑが短くても制御部２０に入力される検出信号Ｓｄの大きさを大きくすることができる。なお、ゲイン制御部２４は、検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｑに反比例した増幅率に可変増幅器１６ａを設定してもよい。これにより、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑが異なっていても制御部２０に入力される検出信号Ｓｄの大きさを概ね揃えることができ、光源駆動データを補正する光強度補正処理を期間Ｑの違いがあっても共通の処理とすることができる、または期間Ｑの違いによる光強度補正処理の変化を小さく抑えることができる。
【００３５】
さらに、ゲイン制御部２４は、調光部１４の調光率によって、増幅率を変化させてもよい。調光部１４の調光率によって、光強度検出部１６が受光する検査用光Ｃｄの光強度が変化する。外部照度が高い（明るい）場合には、輝度の高い画像Ｍを表示するため、調光部１４の調光率は高く設定される。したがって、外部照度が高い（明るい）場合には、光強度検出部１６が受光する検査用光Ｃｄの光強度は大きくなる。他方、外部照度が低い（暗い）場合には、輝度の低い画像Ｍを表示するため、調光部１４の調光率は低く設定される。したがって、光強度検出部１６が受光する検査用光Ｃｄの光強度は小さくなる。制御部２０は、例えば、調光部１４の調光率が低く設定され、検査用光Ｃｄの光強度が小さい場合、ゲイン制御部２４は、光強度検出部１６から制御部２０に入力される検出信号を可変増幅器１６ａに適宜増幅させる。これにより、調光部１４の作用により、検査用光Ｃｄの光強度が小さい場合であっても、信号強度を増大させることができ、精度の高い光強度検出が可能となる。
【００３６】
図５は、図２に示される走査部１０２がスクリーン１０３上に合成レーザー光Ｃを走査する態様の例を示した図である。
走査部１０２は、レーザー光出力部１０からの合成レーザー光Ｃを受光し、図示しないスキャナ制御部の制御のもとで、受光した合成レーザー光Ｃを、図５に示すように、スクリーン１０３上を主走査方向Ｘに複数回走査しながら副走査方向Ｙに走査し、所望の画像Ｍをスクリーン１０３上に表示する。
【００３７】
スクリーン１０３は、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等から構成され、走査部１０２が走査した合成レーザー光Ｃを背面で受光し、前面側に画像Ｍを表示し、表面から画像Ｍを示す表示光Ｋを第一反射部２００（リレー光学部）に向けて出射する。本実施形態では、スクリーン１０３は、透過型であるが、反射型であってもよい。
【００３８】
スクリーン１０３は、例えば、図５の太線枠で示すスクリーン１０３の外形より小さく、観察者３が虚像Ｖとして視認可能な領域（つまり、第一反射部２００等で反射され、表示光Ｋとして外部へ出射する領域）である有効表示エリア１０３ａと、図５で塗りつぶして示す有効表示エリア１０３ａの周りを囲む領域であり、観察者３が通常視認しない領域である非表示エリア（１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ）と、に分類される。この非表示エリアは、主走査方向Ｘで有効表示エリア１０３ａと隣り合った領域であり、走査部１０２の主走査の折り返し地点を含み、主走査をしているときに断続的に有効表示エリア１０３ａから切り替わる断続非表示エリア１０３ｃ（図５の有効表示エリア１０３ａの左右領域）と、副走査方向Ｙで有効表示エリア１０３ａと隣り合った領域を含み、主走査をしているときに連続的に有効表示エリア１０３ａ外を走査する連続非表示エリア１０３ｂ，１０３ｄ（図５の有効表示エリア１０３ａの上下領域）と、に分類される。
【００３９】
図６（ａ）は、走査部１０２の副走査方向Ｙにおける走査位置の時間ｔの推移を示す図であり、図６（ｂ）は、光源１１が検査用光Ｃｄを出射する時期を示す図であり、図６（ｃ）は、光強度検出部１６から出力される検出信号Ｓｄの時間ｔの推移を示す図である。走査部１０２は、合成レーザー光Ｃを、スクリーン１０３の走査開始位置Ｐ１から走査終了位置Ｐ４まで走査していき、走査終了位置Ｐ４に到達すると再び走査開始位置Ｐ１に戻る。画像Ｍを生成する１フレームＦは、走査部１０２が副走査方向Ｙの正方向に副走査しながら画像Ｍを生成する走査往路期間Ｆａと、走査部１０２が副走査方向Ｙの負方向に高速（走査往路期間Ｆａよりも副走査方向Ｙの速度が速い）で副走査する走査復路期間Ｆｂと、に分類される。すなわち、１フレームＦは、走査部１０２の走査位置が走査開始位置Ｐ１から走査を開始し、有効表示エリア１０３ａ上の端部である表示開始位置Ｐ２および表示終了位置Ｐ３を経由し、その後、走査終了位置Ｐ４に到達してから再び走査開始位置Ｐ１に帰還するまでの期間であり、ヒトがちらつきを視認できる臨界融合周波数以上の１／６０秒未満（６０Ｈｚ以上）に設定される。
【００４０】
検査時期調整部２２は、走査部１０２の走査位置が、副走査方向Ｙの折り返し地点（往復切り替え地点）を含む連続非表示エリア１０３ｄ内にある所定の開始時期ｔｓで、光源１１（光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃのいずれか一つ）に検査用光Ｃｄの出射を開始させ、所定の期間Ｑが経過した後、終了時期ｔｅで検査用光Ｃｄの出射を終了させる。光強度検出部１６は、図３に示したように、走査部１０２に向かう合成レーザー光Ｃの走査部１０２に向かわない分岐された反射光Ｃ１（検査用光Ｃｄ）を検出するものであり、走査部１０２の走査位置に依らず、検査用光Ｃｄの光強度を検出可能であり、図示しない積分回路により検出した光強度を時間積分した積分値として検出信号Ｓｄを制御部２０に出力する（図６参照）。なお、検出信号Ｓｄにおける積分値は、新たな検査用光Ｃｄが検出されるまでに、リセット（電圧信号をゼロ）されることが好ましい。
【００４１】
また、検査時期調整部２２は、走査部１０２の走査位置が後述する副走査方向Ｙの往復の切り替え位置Ｙ４に到達する前に検査用光Ｃｄの出射を開始させ、かつ往復の切り替え位置Ｙ４に到達した後に検査用光Ｃｄの出射を終了させてもよい。これにより、検査用光Ｃｄが出射されている期間Ｑ中で、走査部１０２の走査位置が副走査方向Ｙで折り返されるため、スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅を小さくすることができる。ここでいう『スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅』とは、スクリーン１０３上で検査用光Ｃｄが走査された領域の副走査方向Ｙの長さであり、期間Ｑに副走査方向Ｙの往復の切り替え位置Ｙ４が含まれる場合、検査用光Ｃｄが出射開始された開始副走査位置Ｙｄｓから往復の切り替え位置Ｙ４までの長さ、または往復の切り替え位置Ｙ４から検査用光Ｃｄが出射終了された終了副走査位置Ｙｄｅまでの長さのいずれか長い方である。他方、期間Ｑに副走査方向Ｙの往復の切り替え位置Ｙ４が含まれない場合、『スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅』は、検査用光Ｃｄが出射開始された開始副走査位置Ｙｄｓから出射終了された終了副走査位置Ｙｄｅまでの長さである。したがって、期間Ｑが同じであれば、期間Ｑに副走査方向Ｙの往復の切り替え位置Ｙ４が含まれた方が、スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅を短くすることができる。なお、より好ましくは、検査時期調整部２２は、副走査方向Ｙにおける検査用光Ｃｄを出射開始する開始副走査位置Ｙｄｓと出射終了させる終了副走査位置Ｙｄｅとを略同じにする。ここでいう開始副走査位置Ｙｄｓと終了副走査位置Ｙｄｅとを略同じにするとは、開始副走査位置Ｙｄｓと終了副走査位置Ｙｄｅとの差が、副走査方向Ｙの走査範囲Ｙ１〜Ｙ４までの長さの５％以内であること指すものとする。これにより、スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅をより小さくすることができる。
【００４２】
なお、図７（ａ）は、光源１１が検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｑが変化した様子を示した図、図７（ｂ）は、周囲が明るい場合の検査用光Ｃｄの出射時期を示した図、図７（ｃ）は、周囲が暗い場合の検査用光Ｃｄの出射時期を示した図である。検査時期調整部２２は、照度判定部２１が周囲環境を暗いと判定した場合、周囲環境が明るい場合と比べて、光源１１が検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｑを短くする（図７（ｂ）の期間Ｑ１から図７（ｃ）のＱ２にする）。具体的には、検査時期調整部２２は、検査用光Ｃｄを開始する開始時期ｔｓを遅くし（図７（ｂ）の開始時期ｔｓ１から図７（ｃ）のｔｓ２にする）、かつ検査用光Ｃｄを終了する開始時期ｔｓを早くする（図７（ｂ）の終了時期ｔｅ１から図７（ｃ）のｔｅ２にする）。この場合、周囲環境が暗い場合のスクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅（開始副走査位置Ｙｄｓ２から終了副走査位置Ｙｄｅ２までの長さ）は、周囲環境が明るい場合の幅（開始副走査位置Ｙｄｓ１（終了副走査位置Ｙｄｅ１）から往復の切り替え位置Ｙ４までの長さ）より短くなる。スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの副走査方向Ｙの幅が短くなることで、スクリーン１０３に走査された検査用光Ｃｄが拡散や乱反射により観察者３に向かう迷光の光量を抑えることができる。
【００４３】
また、有効表示エリア１０３ａの副走査方向Ｙの境界（副走査位置Ｙ３）から検査用光Ｃｄが照射されるエリアまでの距離Ｈは、明るい場合では開始副走査位置Ｙｄｓ１（終了副走査位置Ｙｄｅ１）から表示終了副走査位置Ｙ３までの距離Ｈ１であるのに対して、暗い場合では開始副走査位置Ｙｄｓ２から表示終了副走査位置Ｙ３まで距離Ｈ２となり、長くなる。すなわち、暗い場合に検査用光Ｃｄが照射されるエリアは、明るい場合に比べて、有効表示エリア１０３ａから離れる。スクリーン１０３上に走査される検査用光Ｃｄの照射エリアが有効表示エリア１０３ａから離れることで、スクリーン１０３に走査された検査用光Ｃｄが拡散や乱反射による迷光が観察者３に向かいにくくなる。検査時期調整部２２は、確実に有効表示エリア１０３ａと検査用光Ｃｄが照射されるエリアまでの距離Ｈを長くすることができるため、図７（ｃ）に示すように、検査用光Ｃｄを開始する開始時期ｔｓを遅くし、かつ検査用光Ｃｄを終了する開始時期ｔｓを早くすることが好ましい。しかしながら、これに限定されず、検査時期調整部２２は、照度判定部２１が前記周囲環境を暗いと判定した場合、検査用光Ｃｄを開始する開始時期ｔｓを遅くする、または検査用光Ｃｄを終了する開始時期ｔｓを早くするいずれかの処理を実行させてもよい。
【００４４】
図８は、本実施形態の画像生成部１００が行う『光強度補正処理』のフローチャートである。
【００４５】
ステップＳ１において、照度判定部２１は、ＨＵＤ装置１に設けられた外光センサ５００から外部照度を取得し、この外部照度に基づいて、虚像Ｖを表示する環境が明るいか暗いかを判定する。
【００４６】
ステップＳ２において、検査時期調整部２２は、照度判定部２１の判定結果に基づき、周囲環境が暗い場合、光源１１に検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓを遅くする、または／および検査用光Ｃｄの終了開始時期ｔｓを早くすることで、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑを短くする。検査時期調整部２２が行う開始時期ｔｓおよび終了開始時期ｔｓの調整は、周囲環境の明暗における２段階調整であってもよく、周囲環境の明るさに応じて、段階的または連続的に３段階以上の調整であってもよい。検査時期調整部２２は、開始時期ｔｓおよび終了開始時期ｔｓを、図示しない記憶部から周囲環境の明るさに応じて読み出してもよく、周囲環境の明るさにより演算して求められてもよい。
【００４７】
ステップＳ３では、検査時期調整部２２は、ステップＳ２で決定した検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓになったかを判定する（または、開始時期ｔｓに該当する開始位置Ｐｄｓに走査部１０２の走査位置が到達したかを判定する）。検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓ（開始位置Ｐｄｓ）であると判定できない場合（ステップＳ３でＮｏ）、光源制御部２３は、ステップＳ４に移行し、光源１１に画像Ｍを生成するための合成レーザー光Ｃを出力させ、スクリーン１０３の有効表示エリア１０３ａに画像Ｍを生成する。
【００４８】
また、光源制御部２３は、検査時期調整部２２が、検査用光Ｃｄの開始時期ｔｓ（開始位置Ｐｄｓ）と判定した場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ５に移行し、ステップＳ２で決定した開示時期ｔｓ（開始位置Ｐｄｓ）で、光源１１に検査用光Ｃｄの出射を開始させる。
【００４９】
ステップＳ６では、光源制御部２３は、検査時期調整部２２がステップＳ２で決定した開始時期ｔｓと終了時期ｔｅとの間の期間Ｑにおいて、検査用光Ｃｄを出射させた後、検査用光Ｃｄの出射を停止し、ステップＳ７に移行する。光源制御部２３は、光強度検出部１６（または可変増幅器１６ａを介した光強度検出部１６）から検査用光Ｃｄの検出信号Ｓｄを取得し、前記記憶部に記憶する。なお、ゲイン制御部２４は、ステップＳ５〜Ｓ６で検査用光Ｃｄが出射されている間、可変増幅器１６ａの増幅率を検査用光Ｃｄが出射される期間Ｑに応じて変化させてもよい。
【００５０】
ステップＳ８において、光源制御部２３は、色光ＲＧＢ全ての検出信号Ｓｄを取得したかを判定する。光源制御部２３が色光ＲＧＢ全ての検出信号Ｓｄを取得していないと判定（ステップＳ８でＮＯ）した場合、異なる光色の光源１１について検出するべく、処理は、ステップＳ３に戻る。また、光源制御部２３が色光ＲＧＢ全ての検出信号Ｓｄを取得したと判定（ステップＳ８でＹＥＳ）した場合、制御部２０（光源制御部２３）は、ステップＳ９に移行し、外部照度に適した画像Ｍを所望の輝度、所望のホワイトバランスで表示できるように、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの光源駆動データを補正する。具体的に例えば、光源制御部２３は、光源駆動データの階調の９０〜１００％の高い階調で出射された検査用光Ｃｄの検出信号Ｓｄに基づき、光源駆動データにおける検査用光Ｃｄを出射させた階調に対応付けられた制御値を補正する。そして、光源制御部２３は、この検査用光Ｃｄを出射させた階調に対応付けられた制御値の補正量に基づいて、他の階調に対応付けられた制御値も補正する。これにより、新たな光源駆動データが生成される。なお、新旧の光源駆動データの切り替わりは、走査部１０２の走査位置が連続非表示エリア１０３ｄであるタイミングが好ましい。また、光源制御部２３は、１階調の検査用光Ｃｄのみの光強度検出のみではなく、それ以外の複数の階調の検査用光Ｃｄの光強度を検出し、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて複数の検査用光Ｃｄの検出信号Ｓｄに基づいて、新しい光源駆動データを生成してもよい。
【００５１】
なお、ステップＳ５乃至Ｓ７による光強度に基づく検出信号Ｓｄの取得は、１フレームＦにつき、複数色について実行することも可能であるが、１色ずつ行われることが望ましい。
【００５２】
［変形例］
なお、本発明は、以上の実施形態および図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態および図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形例の一例を記す。
【００５３】
上記実施形態において、光強度検出部１６からの検出信号Ｓｄに基づいて、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの駆動（光源駆動データ）を補正することで、画像Ｍの輝度やホワイトバランスを調整していたが、光源駆動データの補正に代えて、あるいは、光源駆動データの補正に加えて、光強度検出部１６からの検出信号に基づいて、調光部１４の駆動を補正することで画像Ｍの輝度やホワイトバランスを調整してもよい。
また、調光部１４は、合成レーザー光Ｃの光路上ではなく、合成される前のレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒのそれぞれに設けてもよく、斯かる構成により、レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒを個別に調光制御することができる。
【００５４】
また、検査用光Ｃｄの出射時期は、走査部１０２からの走査位置に関する情報に基づいて決定されてもよく、また、光源１１を駆動するための駆動信号に基づいて決定されてもよく、車両２から入力される車両情報または画像信号を入力するタイミングに基づいて決定されてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態において、透過膜（光分岐手段）を用いることにより画像Ｍを生成しながら光検出を行っていたが、光強度検出部１６は、スクリーン１０３における観察者３が通常視認しない領域である非表示エリア（１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ）に走査されたレーザー光の光強度を受光する位置に配置されてもよい。この場合、検査用光Ｃｄが照射されるエリアの光を光強度検出部１６に導光する透光性の樹脂材などで形成される図示しない導光部を設けてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１        ：ＨＵＤ装置
３        ：観察者
１０      ：レーザー光出力部
１１      ：光源
１１ａ    ：第一光源
１１ｂ    ：第二光源
１１ｃ    ：第三光源
１２      ：集光部
１３      ：光合成部
１４      ：調光部
１５      ：光分岐部
１６      ：光強度検出部
１６ａ    ：可変増幅器
２０      ：制御部
２１      ：照度判定部
２２      ：検査時期調整部
２３      ：光源制御部
２４      ：ゲイン制御部
１００    ：画像生成部
１０１    ：レーザー光出力部
１０２    ：走査部
１０３    ：スクリーン
１０３ａ  ：有効表示エリア
１０３ｂ  ：連続非表示エリア
１０３ｃ  ：断続非表示エリア
１０３ｄ  ：連続非表示エリア
２００    ：第一反射部
３００    ：第二反射部
４００    ：筐体
４１０    ：透光部
５００    ：外光センサ
６００    ：車両ＥＣＵ
Ｃ        ：合成レーザー光
Ｃ１      ：反射光
Ｃｄ      ：検査用光
Ｆ        ：１フレーム
Ｆａ      ：走査往路期間
Ｆｂ      ：走査復路期間
Ｈ        ：距離
Ｈ１      ：距離
Ｈ２      ：距離
Ｋ        ：表示光
Ｍ        ：画像
Ｐ１      ：走査開始位置
Ｐ２      ：表示開始位置
Ｐ３      ：表示終了位置
Ｐ４      ：走査終了位置
Ｐｄｓ    ：開始位置
Ｑ        ：期間
Ｑ１      ：期間
Ｓｄ      ：検出信号
Ｖ        ：虚像
Ｘ        ：主走査方向
Ｙ        ：副走査方向
【図１】
2019163656.tif 000003
【図２】
2019163656.tif 000004
【図３】
2019163656.tif 000005
【図４】
2019163656.tif 000006
【図５】
2019163656.tif 000007
【図６】
2019163656.tif 000008
【図７】
2019163656.tif 000009
【図８】
2019163656.tif 000010
【国際調査報告】
2019163656.tif 000011
2019163656.tif 000012