JP2014086426A - レーザー出力制御装置及びレーザー走査型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度、表示色が安定したレーザー出力制御装置およびレーザー走査型表示装置を提供する。
【解決手段】レーザー発振する電流である閾電流値Ｉｔより大きい２点以上の電流値をＬＤ（レーザダイオード）に供給し、このとき第１光検出部にて検出される光強度Ｌに基づき、光強度特性Ｐを生成し、第１光検出部により検出された光強度Ｌが予め定められた特定光強度Ｌｓになる、ＬＤに供給する特定電流値Ｉｓを求め、階調レベルＥｎを、予め定めた判定レベルＥｓ以上にする場合、生成された光強度特性Ｐに基づいてＬＤに供給する電流を調整し、階調レベルＥｎを、判定レベルＥｓより低くする場合、ＬＤを、特定電流値Ｉｓを基準にして、階調レベルＥｎに予め対応づけられたＰＷＭ（パルス幅変調）値Ｄｎに基づきパルス幅変調駆動させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像情報に基づき所望の光強度のレーザー光を出力させるレーザー出力制御装置とこのレーザー出力制御装置を備えたレーザー走査型表示装置に関するものである。

レーザー走査型表示装置として、レーザー光源が発したレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものが特許文献１に開示されている。このようなレーザー走査型表示装置に具備されるレーザー出力制御装置は、画像を示す入力信号に基づき光源を階調制御するための複数段階の階調レベルと、光源に供給する電流を指示する電流制御データと、を対応づけたテーブルデータである階調制御データを記憶しておき、入力信号に基づいた階調レベルに応じた電流を光源に供給することで、所望の光強度のレーザー光を出力させるものである。

ところで、レーザー光源は、光を出射する際に発生する熱や、外気温の変化等に起因して、レーザー発振する閾電流値が変化するという特性がある。閾電流値が変化すると、光源の電流−光強度特性（供給される電流と光強度との関係）が変化してしまうことから、所定の階調レベルの光強度のレーザー光を得るために、予め対応づけられた電流制御データに基づき光源に電流を供給したとしても、その電流制御データで出力できるレーザー光の光強度が上記の理由などにより変化するため、結果として所望の光強度のレーザー光が得られず、表示する画像の輝度が安定しないといった問題が生じる。また、複数色のレーザー光の混色によりカラー表示を行う場合、１つのレーザー光の光強度が安定しないことにより、混色した際の表示色が所望の表示色で表示されないといった問題が生じる。

そこで、特許文献２には、表示する画像の輝度、表示色を安定させるため、光源に供給する電流値を２点以上変化させて供給し、このときに光検出部で検出される光強度に基づいて、光源の電流−光強度特性を演算し、演算結果に基づいて、光源に供給する電流を調整するレーザー走査型表示装置が開示されている。

特開平７−２７０７１１号公報 特開２００９−２４４７９７号公報

特許文献２に係るレーザー走査型表示装置では、閾電流値以上の電流値を２点以上変化させた光強度検出により生成した電流−光強度特性に基づいて、光源へ供給する電流を調整しているが、この電流−光強度特性に基づく駆動の場合、光源は閾電流値以上の電流で駆動された光強度までしか出射させることができないため、低い光強度の光を出射させることができず、ダイナミックレンジを十分に確保できていなかった。

また、ダイナミックレンジを十分確保した場合、階調制御データを最新の光強度特性に対応させるのには時間がかかり、使用温度の変化などにより刻々と変化する光源の光強度特性に適応していない階調制御データに基づき、光源が階調制御されることで、所望の光強度のレーザー光が得られず、表示する画像の輝度や表示色が安定しないといった問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ダイナミックレンジを十分に確保しつつ、光強度特性の変化に迅速に適応して、輝度、表示色が安定した画像を表示することができるレーザー出力制御装置及びレーザー走査型表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明の第１の観点に係るレーザー出力制御装置は、供給される電流に応じた光強度でレーザー光を出射する光源と、前記レーザー光の光強度を検出する光検出手段と、入力される画像データに基づく階調レベルに応じて、前記光源に供給する電流を調整する光源制御手段と、を備えるレーザー出力制御装置において、前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値より大きい２点以上の電流値を前記光源に供給し、このとき前記光検出手段にて検出される光強度に基づき、電流−光強度特性を生成する光強度特性生成手段と、前記光検出手段により検出された光強度が予め定められた特定光強度になる、前記光源に供給する特定電流値を求める特定電流生成手段と、を有し、前記階調レベルを、予め定めた判定レベル以上にする場合、前記電流−光強度特性に基づいて前記光源に供給する電流を調整し、前記階調レベルを、前記判定レベルより低くする場合、前記光源を、前記特定電流値を基準にして、前記階調レベルに予め対応づけられたパルス幅データに基づきパルス幅変調駆動させるものである。

また、本発明の第２の観点に係るレーザー出力制御装置は、供給される電流に応じた光強度でレーザー光を出射する光源と、前記レーザー光の光強度を検出する光検出手段と、入力される画像データに基づく階調レベルに応じて、前記光源に供給する電流を調整する光源制御手段と、を備えるレーザー出力制御装置において、前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値より大きい２点以上の電流値を前記光源に供給し、このとき前記光検出手段にて検出される光強度に基づき、電流−光強度特性を生成する光強度特性生成手段と、前記電流−光強度特性と予め定められた特定光強度とを照合し、前記特定光強度になる、前記光源に供給する特定電流値を求め求める特定電流生成手段と、を有し、前記階調レベルを、予め定めた判定レベル以上にする場合、前記電流−光強度特性に基づいて前記光源に供給する電流を調整し、前記階調レベルを、前記判定レベルより低くする場合、前記光源を、前記特定電流値を基準にして、前記階調レベルに予め対応づけられたパルス幅データに基づきパルス幅変調駆動させるものである。

また、本発明の第３の観点に係るレーザー出力制御装置は、前記光強度特性生成手段は、前記光源に供給する電流を徐々に変化させていき、前記光検出手段により検出された光強度が予め定められた第１基準光強度及び第２基準光強度になる、前記光源に供給する第１電流値及び第２電流値の２値を少なくとも求めることにより、前記電流−光強度特性を生成するものである。

また、本発明の第４の観点に係るレーザー出力制御装置は、前記光検出手段により検出された複数の光強度に基づき、前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値を特定する閾電流値生成手段をさらに備えるものである。

また、本発明の第５の観点に係るレーザー走査型表示装置は、上記第１乃至４の観点のいずれかに記載のレーザー出力制御装置と、前記レーザー出力制御装置が出射したレーザー光を走査することで表示部に画像を表示させる走査手段と、を備えるものである。

斯かる構成により、予め定められた特定光強度に対応した特定電流値を基準にして、ＰＷＭ（パルス幅変調）駆動を行うので、特定電流値に、予め記憶部に記憶したパルス幅データを反映するたけで、レーザー光の光強度を、特定光強度を基準にしてパルス幅データに応じた光強度に確実に調整することができる。すなわち、階調レベルが判定レベルより小さい場合、特定光強度に対応した特定電流値を抽出するだけで、あとは予め記憶部に記憶されたパルス幅データに基づいて駆動することで階調制御できるため、パルス幅変調駆動により輝度のダイナミックレンジを十分に確保しつつ、光源の特性を迅速に適応した階調制御をすることができ、輝度、表示色が安定した画像を表示することができる。

本発明によれば、ダイナミックレンジを十分に確保しつつ、光強度特性の変化に迅速に適応して、輝度、表示色が安定した画像を表示することができるレーザー出力制御装置及びレーザー走査型表示装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るＨＵＤ装置の搭載態様を説明するための図である。 上記実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。 上記実施形態に係る合成レーザー光出射部の構成を説明するための図である。 上記実施形態に係るスクリーン上に画像が走査される様子を説明するための図である。 上記実施形態に係るＨＵＤ装置の電気的構成を説明するための図である。 上記実施形態に係る階調制御処理のフローチャートである。 上記実施形態に係るＭＥＭＳミラーの走査の時間推移を表す図であり、（ａ）は垂直走査位置の時間推移を示す図であり、（ｂ）は水平走査位置の時間推移を示す図である。 上記実施形態のスクリーン上の走査エリア毎の各制御処理の配分を説明する図である。 上記実施形態のＨＵＤ装置における階調補正処理の動作フロー図である。 上記実施形態のＨＵＤ装置における電流−光強度特性を表す図である。 上記実施形態のＨＵＤ装置における階調特性を表す図である。 上記実施形態の階調制御データを説明する図であり、（ａ）は階調制御データのテーブルデータを示した図であり、（ｂ）は各階調レベルに応じた電流制御データの推移を示す図であり、（ｃ）は各階調レベルに応じたＰＷＭ値の推移を示す図である。 上記実施形態のＨＵＤ装置における調光補正処理の動作フロー図である。 上記実施形態のＨＵＤ装置における調色補正処理の動作フロー図である。 従来例の階調制御データ生成方法を説明する図である。 第２実施形態の階調制御データを説明する図であり、（ａ）は階調制御データのテーブルデータを示した図であり、（ｂ）は各階調レベルに応じた電流制御データの推移を示す図であり、（ｃ）は各階調レベルに応じたＰＷＭ値の推移を示す図である。

本発明のレーザー出力制御装置及びレーザー走査型表示装置に係る実施形態を、以下に図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
本発明のレーザー走査型表示装置の第１実施形態は、図１に示すヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１である。ＨＵＤ装置１は、図示するように、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に向けて出射する。ウインドシールドで反射した表示光Ｋは、観察者３（主に、車両２の運転者）により、ウインドシールドの前方に形成された画像の虚像Ｖとして視認される。このようにしてＨＵＤ装置１は、観察者３に画像Ｍを視認させる。

ＨＵＤ装置１は、図２に示しように、合成レーザー光出射部１０と、調光部（調光手段）２０と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー（走査手段）３０と、第１光検出部４０と、第２光検出部４１と、スクリーン（表示部）５０と、第１反射部６０と、第２反射部７０と、筐体８０と、透光部９０と、外光センサー９１と、を備える。

合成レーザー光出射部１０は、後述する合成レーザー光ＣをＭＥＭＳミラー３０に向けて出射するものであり、図３に示すように、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）１１と、集光部１２と、合波ユニット１３と、を有する。

ＬＤ１１は、赤色レーザー光Ｒを出射する赤色ＬＤ１１ａと、緑色レーザー光Ｇを出射する緑色ＬＤ１１ｂと、青色レーザー光Ｂを出射する青色ＬＤ１１ｃと、を有する。ＬＤ１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）は、後述するＬＤ制御部１００から駆動信号（駆動電流）が供給され、各々が所定の光強度及びタイミングで発光する。
なお、ＬＤ１１は、レーザー光を出射する際に発生する熱や、外気温の変化等に起因して、その光強度特性（電流−光強度の特性）が変化する。具体的には、温度変化により、レーザー発振を開始する電流値である閾電流値が変化し、これにより、供給される電流とＬＤ１１より出射されるレーザー光の光強度との関係（光強度特性）が変化してしまう。しかし、後に詳細に述べるように、本実施形態のＨＵＤ装置１によれば、温度変化によって光強度特性が変化しても、変化した光強度特性を的確に迅速に反映した上で、ＬＤ１１を駆動できる（供給する電流を調整できる）。

集光部１２は、ＬＤ１１が出射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々を集光し、スポット径を小さくして収束光とするものである。具体的には、集光部１２は、それぞれがレンズ等からなる集光部１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃから構成されている。集光部１２ａは赤色ＬＤ１１ａが発したレーザー光Ｒの光路上に位置し、集光部１２ｂは緑色ＬＤ１１ｂが発したレーザー光Ｇの光路上に位置し、集光部１２ｃは青色ＬＤ１１ｃが発したレーザー光Ｂの光路上に位置する。

合波ユニット１３は、ＬＤ１１から出射され、集光部１２を介して到達した各レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを合波して、１本の合成レーザー光Ｃとして出射するものである。具体的には、合波ユニット１３は、それぞれが特定の波長の光を反射するがその他の波長の光は透過するダイクロイックミラー等からなる反射部１３ａ、合波部１３ｂ、及び合波部１３ｃから構成されている。
反射部１３ａは、入射したレーザー光Ｒを、合波部１３ｂに向けて反射させる。
合波部１３ｂは、反射部１３ａからのレーザー光Ｒをそのまま透過させると共に、入射したレーザー光Ｇを合波部１３ｃに向けて反射させる。これにより、合波部１３ｂからは、レーザー光ＲとＧとが合波されたレーザー光ＲＧが合波部１３ｃに向け出射される。
合波部１３ｃは、合波部１３ｂからのレーザー光ＲＧをそのまま透過させると共に、入射したレーザー光ＢをＭＥＭＳミラー３０に向けて反射させる。このようにして、合波部１３ｃから、レーザー光ＲＧとＢとが合波された合成レーザー光ＣがＭＥＭＳミラー３０に向け出射される。

調光部２０は、液晶パネル（偏光制御素子）と、液晶パネルを挟む２枚の偏光フィルタとを備え、後述する調光制御部２００からの制御データに基づいて液晶パネルを、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）方式で駆動することにより、合成レーザー光Ｃの透光率を変化させ、調光部２０に入力した合成レーザー光Ｃを所望の光強度に調整して、出力するものである。本実施形態のＨＵＤ装置１において、調光部２０を設けることにより、合成レーザー光Ｃを調光値に合わせて減光することができるため、画像Ｍの輝度をさらに低く調整できるので、画像Ｍのダイナミックレンジをさらに大きくすることができる。

なお、調光部２０の透光率は波長依存性があり、調光制御部２００により各調光値に調整された調光部２０は、各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが一様の透光率を示さないためホワイトバランスが崩れてしまう。しかし、後述するように、本実施形態におけるＨＵＤ装置１によれば、調光部２０の調光値が変化しても、変化した調光値を的確に迅速に反映した上で、ＬＤ１１を駆動できる。

第１光検出部４０は、フォトダイオード等からなり、後述する第１透過膜４０ａで反射した図３に示すような第１反射光Ｃ１を受光し、受光した第１反射光Ｃ１のうち、各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度を検出する。具体的には、第１光検出部４０は、受光した第１反射光Ｃ１の各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度に応じて検出信号（電圧）を出力し、この検出信号が図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換されて、光強度情報として、後述する主制御部４００に出力される。なお、第１光検出部４０は、調光部２０に入力前の各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度を検出することができればいいので、合成レーザー光Ｃの光路ではなく、例えば、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それぞれの光強度を検出できる箇所に別々に設けられていてもよい。

第１透過膜（第１光分岐手段）４０ａは、例えば、５％程度の反射率を有する透過性部材からなり、合波部１３ｃから調光部２０までの間の合成レーザー光Ｃの光路上に配設され、合波部１３ｃ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、一部の光を第１反射光Ｃ１として第１光検出部４０の方向へ反射させる。また、第１光検出部４０が、上記の通り、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂそれぞれの光強度を検出できる箇所に個別に設けられた場合、第１透過膜４０ａは、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂそれぞれの光路上に配設され、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂの一部を、それぞれ反射光として第１光検出部４０に反射するものである。

第２光検出部４１は、カラーセンサ等からなり、後述する第２透過膜４１ａで反射した図３に示すように第２反射光Ｃ２を受光し、受光した第２反射光Ｃ２のうち、各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度を検出する。第２光検出部４１は、受光した第２反射光Ｃ２の各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度に応じて検出信号（電圧）を出力し、この検出信号が図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換されて、光強度情報として、後述する主制御部４００に出力される。なお、第２光検出部４１は、数パルスの合成レーザー光Ｃの光強度を検出することができればいいので、スクリーン５０の特定の位置（後述する調色開始位置Ｆ１ａ）に配設して、ＭＥＭＳミラー３０が調色開始位置Ｆ１ａ上を走査した際の合成レーザー光Ｃを受光し、各色レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度に応じて検出信号（電圧）を出力するものであってもよい。

第２透過膜（第２光分岐手段）４１ａは、第１透過膜４０ａ同様５％程度の反射率を有する透過性部材からなり、調光部２０からＭＥＭＳミラー３０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２０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、一部の光を第２反射光Ｃ２として第２光検出部４１の方向へ反射させる。また、第２光検出部４１が、上記の通り、スクリーン５０の特定の位置（調色開始位置Ｆ１ａ）に配設される場合、第１透過膜４０ａは、設けなくてもよい。

ＭＥＭＳミラー３０は、合成レーザー光出射部１０からの合成レーザー光Ｃを受光し、後述する走査制御部３００の制御のもとで（走査制御部３００から供給される走査制御信号に基づいて）、受光した合成レーザー光Ｃを図４に示すように、スクリーン（表示部）５０上を水平走査しながら垂直走査し、所望の画像Ｍをスクリーン５０上に表示する。

スクリーン（表示部）５０は、ＭＥＭＳミラー３０からの合成レーザー光Ｃを背面で受光し、透過拡散させることで、前面側に画像Ｍを表示するものであり、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る。

スクリーン５０は、図４の太線枠で示す領域のように、観察者３が虚像Ｖとして視認可能な領域（つまり、第１反射部６０等で反射される表示光Ｋを外部に出射する領域）である表示エリア５０ａと、図４の点線枠で示す領域のように、観察者３が視認できない領域である非表示エリア（５０ｂ〜５０ｈ）と、に分類される。非表示エリア（５０ｂ〜５０ｈ）については、後述する。

ここで、ＭＥＭＳミラー３０は、図４に示すように、合成レーザー光Ｃを、スクリーン５０の走査開始位置Ｆ１から走査終了位置Ｆ４まで走査していき（符号Ｃで示す実線を参照）、走査終了位置Ｆ４に到達すると再び走査開始位置Ｆ１に戻って走査する。ＭＥＭＳミラー３０の走査期間は、図７（ａ）に示すように、表示エリア５０ａ及び非表示エリア（５０ｂ〜５０ｈ）を走査している期間である実走査期間Ｆａと、走査終了位置Ｆ４から走査開始位置Ｆ１に戻る期間である帰線期間Ｆｂとに分類される。このＭＥＭＳミラー３０の走査位置が走査開始位置Ｆ１から走査を開始し、走査開始位置Ｆ１に帰還するまでのフレーム周期（１フレーム）は、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。

第１反射部６０は、平面鏡等からなり、スクリーン５０に表示された画像Ｍを表す表示光Ｋを受け、第２反射部７０側へ反射させる。

第２反射部７０は、凹面鏡等からなり、第１反射部６０からの表示光Ｋを、ウインドシールド３の方向へ反射させる。第２反射部７０で反射した表示光Ｋは、透光部９０を介して、ウインドシールド３に到達する。

筐体８０は、合成レーザー光出射部１０と、調光部２０と、ＭＥＭＳミラー３０と、第１光検出部４０と、第２光検出部４１と、スクリーン５０と、第１反射部６０と、第２反射部７０等を収納するものであり、遮光性の部材により形成される。

透光部９０は、アクリル等の透光性樹脂からなり、第２反射部７０からの表示光Ｋを透過するものであり、例えば、筐体８０に嵌合されている。透光部９０は、到達した外光が観察者３の方向へ反射しないように湾曲形状に形成されている。また、透光部９０の内面には、外光センサー９１を配設し、この外光センサー９１は、ＨＵＤ装置１の外部照度を検出し、照度情報を主制御部４００に出力する。

次に、ＨＵＤ装置１の電気的構成について説明する。

ＨＵＤ装置１は、上記したものの他、図５に示すように、ＬＤ制御部１００と、調光制御部２００と、走査制御部３００と、ＬＤ制御部１００と調光制御部２００及び走査制御部３００を制御する主制御部４００と、を備える。これらの制御部は、例えば、筐体８０内に配設されたプリント回路板（図示せず）に実装されている。なお、これらの制御部は、ＨＵＤ装置１の外部に配設され、配線によりＨＵＤ装置１（ＬＤ１１、液晶パネル、ＭＥＭＳミラー３０、光検出部（４０，４１，９１）等）と電気的に接続されていてもよい。

ＬＤ制御部１００は、ＬＤ１１を駆動するものであり、第１駆動部１０１と、給電部１０２と、を備える。
第１駆動部１０１は、ドライバＩＣ等からなり、主制御部４００の制御のもとで、ＬＤ１１の各々を、ＰＷＭ方式、又は、パルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＡＭ）方式により駆動する。具体的には、後に述べるように、第１駆動部１０１は、図１１及び図１２に示す低階調領域ではＰＷＭ方式で、主階調領域ではＰＡＭ方式で、ＬＤ１１を駆動する。第１駆動部１０１は、主制御部４００から供給される電流制御データＩに基づいて、ＬＤ１１各々に駆動電流を供給する。
給電部１０２は、第１駆動部１０１を介して、ＬＤ１１に電力を供給するものであり、電源ＩＣ、トランジスタを用いたスイッチング回路等からなる。給電部１０２は、主制御部４００の制御のもとで、ＬＤ１１各々への電力の供給・非供給を切り替える。なお、給電部１０２は、ＬＤ１１の各々に独立して設けられてもよいし、これらに共用のものであってもよい。

調光制御部２００は、液晶パネル（偏光制御素子）を駆動するドライバＩＣ等からなり、主制御部４００からの調光値（記憶部４０２に記憶された現調光値）の指示信号に基づいて、液晶パネルをＦＲＣ方式やＰＷＭ方式で駆動するものである。

走査制御部３００は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動するものであり、第２駆動部３０１と、ミラー位置検出部（走査位置検出手段）３０２と、を備える。
第２駆動部３０１は、ドライバＩＣ等からなり、主制御部４００の制御のもとで、（主制御部４００からの走査制御データに基づいて）、ＭＥＭＳミラー３０を駆動する。第２駆動部３０１は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させた後、ミラー位置検出部３０２が出力した走査位置検出データを取得し、取得した走査位置検出データに基づいてフィードバックデータを算出し、このフィードバックデータを主制御部４００へ出力する。第２駆動部３０１から出力されるフィードバックデータは、水平走査の往復の切り替わりタイミングを示す水平走査切り替わりデータ、フレームの切り替わりタイミングを示すフレーム切り替わりデータ、１フレーム（実走査期間Ｆａ＋帰線期間Ｆｂ）中の実走査期間Ｆａの割合を示す実走査期間割合データ等である。
ミラー位置検出部（走査位置検出手段）３０２は、ＭＥＭＳミラー３０のミラーを動かすピエゾ素子の時間ごとの振れ位置を検出し、検出した位置を走査位置検出データとして第２駆動部３０１に出力するものである。

主制御部４００は、特許請求の範囲の閾電流値生成手段と、光強度特性生成手段と、特定電流生成手段と、の機能を有するものであり、さらに上記のＬＤ制御部１００と協働することで光源制御手段の機能を有するものであり、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等からなり、ＣＰＵ４０１と、記憶部４０２と、を備える。

記憶部４０２は、ＨＵＤ装置１の動作に必要なプログラムや、データを記憶するものであり、ＥＥＰＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ等からなる。
ＣＰＵ４０１は、記憶部４０２からプログラムを読み出し、実行することで、各部を制御する。ＣＰＵ４０１には、車両２のＥＣＵ（図示せず）からの車両情報及び起動信号（ＩＧＮ，ＡＣＣのオンオフ信号）、ＬＤ１１に流れる電流値を示すＬＤ電流情報、第１光検出部４０からの光強度情報、第２光検出部４１からの光強度情報、走査制御部３００からのフィードバックデータ等の各種情報が入力され、これらの情報より、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ制御部１００を駆動する階調制御データ（電流制御データＩ）と、調光制御部２００を駆動する調光制御データ（調光値）と、走査制御部３００を駆動する走査制御データとを生成・出力し、ＨＵＤ装置１の総合的な制御を行う。つまり、ＣＰＵ４０１は、入力される情報に応じて、ＬＤ制御部１００と調光制御部２００及び走査制御部３００を介してＬＤ１１と液晶パネル及びＭＥＭＳミラー３０を駆動し、画像Ｍを生成する。これにより、画像Ｍを表す表示光Ｋがウインドシールド３に向けて出射され、観察者３は、画像Ｍを虚像Ｖとして視認することができる。

以上の構成からなるＨＵＤ装置１は、図６に示すように、車両２の起動スイッチがオン（ＩＧＮ、ＡＣＣ、キー開錠等による）されたことに応じて、起動する。それからＣＰＵ４０１は、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置に基づき、各走査エリアを判定（ステップＳ１０）し、各走査エリアに基づき、画像調整処理（Ｓ１００，Ｓ２００，Ｓ３００）と、表示エリア５０ａの周囲領域でＬＤ１１の点灯を制限するＬＤ準備処理Ｓ４００と、画像情報に基づき画像Ｍを表示させる表示処理Ｓ５００と、を実行する。記憶部４０２には、画像調整処理を実行するためのプログラムが予め記憶されており、ＣＰＵ４０１は、例えば、ＨＵＤ装置１が起動すると、これを読み出し、画像調整処理を実行する。
ここからは、画像調整処理について、図７〜図１４を参照して説明する。

（画像調整処理）
本実施形態の画像調整処理は、ＬＤ１１の光強度Ｌと電流制御データＩとを対応させた光強度特性Ｐが温度変化などにより変化した場合、新しい新光強度特性Ｐｂを演算し、この新光強度特性Ｐｂに基づき、階調制御データ（階調レベルＥｎに対応する電流制御データＩ及びＰＷＭ値Ｄｎ）を補正する階調補正処理Ｓ１００と、ＬＤ１１の合成レーザー光Ｃを調光し、画像Ｍの輝度を変調する調光補正処理Ｓ２００と、画像Ｍのホワイトバランスを調整する調色補正処理Ｓ３００と、から構成される。本実施形態の画像調整処理は、表示エリア５０ａに所望の画像Ｍを表示させながら、非表示エリア５０ｂ〜５０ｈの間に上記の階調補正処理Ｓ１００と調光補正処理Ｓ２００及び調色補正処理Ｓ３００を行う処理である。

階調補正処理Ｓ１００と調光補正処理Ｓ２００及び調色補正処理Ｓ３００は、図８に示すように、ＭＥＭＳミラー３０が合成レーザー光Ｃを走査する領域毎に区切って行なわれる。ちなみに、階調補正処理Ｓ１００は、階調制御データの更新が必要か否かを判定する更新判定処理Ｓ１１０と、階調制御データ生成処理Ｓ１２０と、階調制御データ更新処理Ｓ１３０と、を備え、非表示エリア５０ｂ〜５０ｈには、以下のように各処理が配分される（図８参照）。５０ｂは、更新判定処理Ｓ１１０と階調制御データ生成処理Ｓ１２０とを行う第１階調補正エリアであり、５０ｃは、調色補正処理Ｓ３００を行う調色補正エリアであり、５０ｄは、ＬＤ１１を消灯もしくは観察者３に視認されない程小さな光強度のレーザー光を出射する第１垂直準備エリアであり、５０ｅは、第１階調補正エリア５０ｂにおける更新判定処理Ｓ１１０及び階調制御データ生成処理Ｓ１２０の続きを行う第２階調補正エリアであり、５０ｆは、ＬＤ１１を消灯もしくは観察者３に視認されない程小さな光強度のレーザー光を出射する水平準備エリアであり、５０ｇは、ＬＤ１１を消灯もしくは観察者３に視認されない程小さな光強度のレーザー光を出射する第２垂直準備エリアであり、５０ｈは、階調制御データ更新処理Ｓ１３０及び調光補正処理Ｓ２００を行う階調／調光切替えエリアである。

記憶部４０２は、これらのエリア毎に実行される制御処理と水平走査ライン数の配分を予め記憶する。
１フレーム中の総水平走査ライン数から帰線期間Ｆｂにおける水平走査ライン数を差し引いた、実走査期間Ｆａにおける水平走査ライン数Ｙを、図８に示すように、第１階調補正エリア５０ｂの水平走査ライン数Ｙ１、調色補正エリア５０ｃの水平走査ライン数Ｙ２、第１垂直準備エリア５０ｄの水平走査ライン数Ｙ３、表示エリア５０ａ（第２階調補正エリア５０ｅ、水平準備エリア５０ｆ）の水平走査ライン数Ｙ４、第２垂直準備エリア５０ｇの水平走査ライン数Ｙ５、階調／調光切替えエリア５０ｈの水平走査ライン数Ｙ６、に配分する。ＭＥＭＳミラー３０の垂直走査位置は、時間ｔの経過に基づき、図７（ａ）に示すように推移していき、ＣＰＵ４０１は、各走査位置に対応した制御処理を実行していく。また、ＭＥＭＳミラー３０の垂直走査位置が表示エリアＦａにある場合の水平走査位置の時間推移は、図７（ｂ）に示す通りであり、ＣＰＵ４０１は、１水平走査ライン中に、表示エリア５０ａ、第２階調補正エリア５０ｅ、水平準備エリア５０ｆを遷移して、各走査位置に対応した制御処理を実行する。

ＣＰＵ４０１は、第２駆動部３０１から入力されるフィードバックデータの水平走査切り替わりデータの信号をカウントすることにより、水平走査ライン数をカウントし、この水平走査ライン数のカウントに基づき、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置を特定し、その走査位置に基づいた画像調整処理（更新判定処理Ｓ１１０、階調制御データ生成処理Ｓ１２０、階調制御データ更新処理Ｓ１３０、調光補正処理Ｓ２００、調色補正処理Ｓ３００）を実行する。具体的には、ＣＰＵ４０１は、水平走査ライン数のカウントが０からＹ１の間である場合、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が第１階調補正エリア５０ｂ内であると判定し、更新判定処理Ｓ１１０及び階調制御データ生成処理Ｓ１２０を行う。
また、ＣＰＵ４０１は、第２駆動部３０１から入力されるフィードバックデータであるフレーム切り替わりデータの信号入力により水平走査ライン数のカウントをリフレッシュし、新たなフレームの水平走査ライン数のカウントを開始する。

（階調補正処理）
これより、階調補正処理Ｓ１００について、図９乃至１１を用いて説明する。図９は、階調補正処理Ｓ１００の動作フロー図であり、図１０は、ＬＤの電流制御データＩと光強度Ｌとを対応づけた光強度特性Ｐを表す図であり、図１１は、階調レベルＥｎと基準光強度Ｌｎとを対応づけた階調特性Ｑを表す図である。
階調補正処理Ｓ１００は、図９に示すように、階調制御データの更新が必要か否かを判定する更新判定処理Ｓ１１０と、新しい階調制御データである新階調制御データを生成する階調制御データ生成処理Ｓ１２０と、画像Ｍの描画に実際に使用される現階調制御データを、新階調制御データに更新する階調制御データ更新処理Ｓ１３０と、を備え、記憶部４０２に記憶される階調制御データを補正する制御処理である。

階調制御データは、各色毎に設けられるデータであり、図１２（ａ）に示すような、ＣＰＵ４０１が画像情報に基づき決定する階調レベルＥｎと、ＬＤ１１を階調制御するためのＬＤ１１に供給される電流値を示す電流制御データＩ及びＬＤ１１をＰＷＭ制御するためのデューティー比を表すＰＷＭ値Ｄｎと、を対応づけたテーブルデータである。

階調制御データは、図１０に示すようなＬＤ１１の温度等により特性が変化する光強度特性Ｐと、図１１に示すような予め記憶部４０２に記憶された不変データである階調特性Ｑと、から求められる。
光強度特性Ｐは、ＬＤ１１に供給される電流値を示す電流制御データＩとＬＤ１１が出力する各レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度Ｌとを対応させたデータである。
階調特性Ｑは、６ビット（６４段階）で設定される階調レベルＥｎと各階調レベルＥｎ毎に設定された基準光強度Ｌｎとを対応させたデータである。例えば、階調レベルＥｘは、階調特性Ｑにより基準光強度Ｌｘに対応づけられており（図１１参照）、基準光強度Ｌｘは、図１０に示す現光強度特性Ｐａにより電流制御データＩｘに対応づけられているので、階調制御データとしては、階調レベルＥｘに電流制御データＩｘが対応づけられたデータが生成される。

階調特性Ｑは、図１１に示すように、６ビット（６４段階）の階調レベルＥ０〜Ｅｍａｘと、階調レベルＥ０〜Ｅｍａｘそれぞれに対応づけられた基準光強度０〜Ｌｍａｘと、で表されるテーブルデータであり、一般的なγ特性を考慮した曲線で表され、記憶部４０２に予め記憶される不変データである。
このように階調特性Ｑが予め定められた不変データであるのに対して、光強度特性Ｐは、ＬＤ１１の使用環境の温度等に依存して変化するので、階調レベルＥｎと、実際にＬＤ１１が出射するレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度Ｌとの対応関係がずれてしまい所望の光強度Ｌを出射させることができない。
つまり、温度変化により光強度特性Ｐが、図１０に示すような現光強度特性Ｐａから新光強度特性Ｐｂに変化した場合、ＣＰＵ４０１が所望の基準光強度Ｌｘ（階調レベルＬｘ）のレーザー光を出射させるため、ＬＤ制御部１００に電流制御データＩｘを信号出力してＬＤに電流Ｉｘを供給しても、出射されるレーザー光の光強度Ｌは、Ｌｘではなく新光強度特性Ｐｂに沿ったＬｘｂになってしまう。したがって、本実施形態の階調補正処理Ｓ１００は、ＬＤ１１それぞれの階調制御データ（階調レベルＥｎと電流制御データＩとＰＷＭ値Ｄｎとの特性データ）を、ＬＤの光強度特性Ｐの変化に基づき補正するものである。
以下、更新判定処理Ｓ１１０について説明する。

更新要否判定処理Ｓ１１０は、ＬＤ１１のいずれかの光強度特性Ｐが特定の値だけ変化したかを検出し、各ＬＤ１１のいずれかの光強度特性Ｐが特定の値だけ変化した場合に、階調制御データの補正を必要と判定する処理である。

ステップＳ１１１において、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ制御部１００を介して赤色ＬＤ１１ａに供給する電流値を漸増させながら、この電流値に対応する赤色レーザー光Ｒの光強度Ｌを第１光検出部４０より取得する。ＬＤ１１に供給する電流値を漸増させながら、この電流値に対応するレーザー光Ｒの光強度Ｌを第１光検出部より取得していくと、ある電流値で急激に光強度Ｌが上昇して検出される。ＣＰＵ４０１は、この時の電流制御データＩを、ＬＤ１１がレーザー発振し始める新閾電流値Ｉｔｂであると判定する。この後、緑色ＬＤ１１ｂ、青色ＬＤ１１ｃに対しても順次、新閾電流値Ｉｔｂを求めていく。このようにして、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１１１において、各ＬＤ１１の新しい新閾電流値Ｉｔｂを取得する。

ステップＳ１１２において、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１１１で取得した各ＬＤ１１の新閾電流値Ｉｔｂと、記憶部４０２に記憶されている各ＬＤ１１の現閾電流値Ｉｔａとを比較する。
以下の式（数１）で算出される新閾電流値Ｉｔｂと現閾電流値Ｉｔａとの差である閾値変化量が、各ＬＤ１１のいずれか１つでも、予め記憶部４０２に記憶されている判定値以上である場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、階調制御データの補正が必要であると判定し、記憶部４０２の現閾電流値Ｉｔａを新閾電流値Ｉｔｂの値に書き換える。また、各ＬＤ１１の全てにおいて、新閾電流値Ｉｔｂと現閾電流値Ｉｔａとの差である閾値変化量が、予め記憶部４０２に記憶されている判定値未満である場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、ＣＰＵ４０１は、階調制御データの補正が不要であると判定し、処理をステップＳ１１１に戻し、更新判定処理Ｓ１１０を終了する。

以上が本実施形態の更新判定処理Ｓ１１０であるが、この更新判定処理Ｓ１１０は、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が第１階調補正エリア５０ｂ又は第２階調補正エリア５０ｅである場合に実行され、それ以外の走査位置である場合、処理を中断し、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が再び第１階調補正エリア５０ｂ又は第２階調補正エリア５０ｅになった場合、前回の続きから処理を再開するものである。
以下、階調制御データ生成処理Ｓ１２０について説明する。

階調制御データ生成処理Ｓ１２０は、ＬＤ１１の全てにおいて、新しい階調制御データである新階調制御データを生成する処理である。階調制御データは、光強度Ｌを、図１２に示すように、ＬＤ１１をＰＡＭ制御することにより基準光強度Ｌｎ（Ｌｓ〜Ｌｊ）に調整する主階調領域（階調レベルＥｓ〜Ｅｊ）と、ＬＤ１１をＰＷＭ制御することにより主階調領域よりも小さい基準光強度Ｌｎ（０〜Ｌ（ｓ−１））に調整する低階調領域（階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ−１））とに分類される。まず、主階調領域（階調レベルＥｓ〜Ｅｊ）の階調制御データの生成方法について以下に説明する。

（１）主階調領域
ステップＳ１２１において、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ制御部１００を介して赤色ＬＤ１１ａに供給する電流値を、ステップＳ１１０で取得した現閾電流値Ｉｔｂより特定の電流値だけ大きい電流値から漸増させながら、この電流値に対応する赤色レーザー光Ｒの光強度Ｌを第１光検出部４０より順次取得する。このように、現閾電流値Ｉｔｂより特定の電流値だけ大きい電流値から漸増させることにより、赤色ＬＤ１１ａが確実にレーザー発振する安定発振領域における赤色レーザー光Ｒの光強度Ｌを検出することができる。
ＣＰＵ４０１は、第１光検出部４０から取得された光強度Ｌが、予め記憶部４０２に記憶された第１基準光強度Ｌｉ（または第１基準光強度Ｌｉの許容範囲内）になった場合、図１０に示すように、この時の電流制御データＩを第１電流制御データＩｉｂであると判定する。
さらに、ＣＰＵ４０１は、赤色ＬＤ１１ａに供給する電流値を漸増させ、第１光検出部４０から取得された光強度Ｌが、予め記憶部４０２に記憶された第２基準光強度Ｌｊになった場合、図１０に示すように、この時の電流制御データＩを第２電流制御データＩｊｂであると判定する。

ステップＳ１２２において、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１２１で取得された２点（第１基準光強度Ｌｉに対応づけられた第１電流制御データＩｉｂ及び第２基準光強度Ｌｊに対応づけられた第２電流制御データＩｊｂ）を結ぶ直線の傾きαを以下の式（数２）で算出する。

そして、ＣＰＵ４０１は、以下の式（数３）により、光強度Ｌが第１基準光強度Ｌｉから第２基準光強度Ｌｊまでの範囲における、光強度Ｌと電流制御データＩの関数である新光強度特性Ｐｂ（図１０の実線部分）を求める。

ステップＳ１２３において、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１２２で算出された主階調領域の新光強度特性Ｐｂと予め記憶部４０２に記憶された階調特性Ｑとにより新階調制御データ（階調レベルＥｎと電流制御データＩとを対応付けたデータ）を生成する。
ＣＰＵ４０１は、例えば、階調レベルＥｘに対応付ける電流制御データＩを求める場合、予め記憶部４０２に記憶された階調特性Ｑより階調レベルＥｘに対応づけられた基準光強度Ｌｘを読み出し、この基準光強度Ｌｘと上記の新光強度特性Ｐｂの式（数３）とから、階調レベルＥｘに対応する電流制御データＩｘを求めることで、階調制御データを生成する（階調レベルＥｘに電流制御データＩｘを対応付ける）。このように、主階調領域の階調レベルＥｓ〜Ｅｊはそれぞれ電流制御データＩに対応付けられる。ちなみに主階調領域においてＬＤ１１はＰＡＭ制御により光強度Ｌを調節するので、主階調領域の全ての階調レベルＥｓ〜Ｅｊにおいて、ＰＷＭ値Ｄｎは１００％（低階調領域のＰＷＭ値Ｄｎより高い値Ｄｓ）に設定される。

（２）低階調領域
次に、低階調領域における階調制御データについて説明する。
低階調領域の階調制御データ（階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ−１）に対応するＰＷＭ値Ｄ０〜Ｄ（ｓ−１））は、予め記憶部４０２に記憶される不変データであり、下記の式（数４）により、階調レベルＥｎに対応する基準光強度Ｌｎと、特定光強度Ｌｓとから、ＰＷＭ値Ｄｎがそれぞれ算出されて、予め記憶部４０２に記憶されるものである。

特定光強度Ｌｓは、特定階調レベルＥｓに対応づけられ、記憶部４０２に予め記憶された光強度であり、第１基準光強度Ｌｉから第２基準光強度Ｌｊのうちのいずれかであり、本実施形態における特定光強度Ｌｓは、第１基準光強度Ｌｉに設定している。その為、上記の式（数４）は、下記の式（数５）とされる。

この式（数５）を用いて、低階調領域の階調制御データの生成方法を具体的に述べると、例えば、図１１に示す階調レベルＥｙに対応付けるＰＷＭ値Ｄｙを求める場合、まず、階調特性Ｑより階調レベルＥｙに対応づけられた基準光強度Ｌｙを抽出し、この基準光強度Ｌｙと上記の式（数５）とから、階調レベルＥｙに対応するＰＷＭ値Ｄｙを求めることで、階調制御データを予め生成する（階調レベルＥｙにＰＷＭ値Ｄｙを対応付ける）ことができる。このように、低階調領域の階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ―１）はそれぞれＰＷＭ値Ｅ０〜Ｅ（ｓ―１）に対応付けられる。ちなみに、本実施形態において、低階調領域（階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ―１））のＰＷＭ制御の基準となる電流値である特定電流制御データＩｓは、ステップＳ１２１で測定された第１電流制御データＩｉに設定される。

以上の処理により、ＣＰＵ４０１は、低階調領域（階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ−１））における階調制御データ（階調レベルＥｎと電流制御データＩ及びＰＷＭ値Ｄｎとを対応付けたデータ）及び主階調領域（階調レベルＥｓ〜Ｅｊ）における階調制御データ（階調レベルＥｎと電流制御データＩを対応付けたデータ）を算出し、図１２（ａ）に示すテーブルデータのように、階調レベルＥｎ毎に電流制御データＩ及びＰＷＭ値Ｄｎを対応付づけて、新階調制御データとして記憶部４０２に一時的に記憶する。

新階調制御データにおいて、階調レベルＥｎに応じた電流制御データＩは、図１２（ｂ）に示すように推移し、階調レベルＥｎが特定階調レベルＥｓ（第１階調レベルＥｉ）より低い場合、電流制御データＩは特定電流制御データＩｓ（第１電流制御データＩｉ）で一定となるように制御される。また、階調レベルＥｎに応じたＰＷＭ値Ｄｎは、図１２（ｃ）に示すように推移し、階調レベルＥｎが特定階調レベルＥｓ（第１階調レベルＥｉ）より高い場合、１００％（低階調領域におけるＰＷＭ値Ｄｎより高い値Ｄｓ）に維持され、階調レベルＥｎが特定階調レベルＥｓ（第１階調レベルＥｉ）より低い場合、階調レベルＥｎに応じて段階的に低くなるように制御される。
緑色ＬＤ１１ｂ、青色ＬＤ１１ｃについても、同様に、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１２１からステップＳ１２３までの処理を行い、緑色ＬＤ１１ｂ及び青色ＬＤ１１ｃの新階調制御データを生成し、一時的に記憶部４０２に記憶して、階調制御データ生成処理Ｓ１２０を終了する。
以上が本実施形態の階調制御データ生成処理Ｓ１２０であるが、この階調制御データ生成処理Ｓ１２０は、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が第１階調補正エリア５０ｂ又は第２階調補正エリア５０ｅである場合に実行され、それ以外の走査位置である場合、処理を中断し、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が再び第１階調補正エリア５０ｂ又は第２階調補正エリア５０ｅになった場合、前回の続きから処理を再開するものである。
以下、階調制御データ更新処理Ｓ１３０について説明する。

階調制御データ更新処理Ｓ１３０は、画像Ｍの描画に使用される現階調制御データを、ステップＳ１２０にて算出された新階調制御データに書き換える処理である。この階調制御データ更新処理Ｓ１３０を行わない限り、ステップＳ１２０により算出された新階調制御データは、画像Ｍの描画に使用されず、旧データとなる現階調制御データによる画像Ｍの描画が行われる。階調制御データ更新処理Ｓ１３０は、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が階調／調光切替えエリア５０ｈである場合に実行され、書き換え処理を必ず完了させてから終了する。

以上が階調補正処理である。簡潔にこの処理の流れを述べれば、以下のようになる。
・まず、更新要否判定処理Ｓ１１０で、ＬＤ１１のいずれかの光強度特性Ｐ（閾値電流Ｉｔ）が特定の値だけ変化したかを検出し、ＬＤ１１のいずれかの光強度特性Ｐ（閾値電流Ｉｔ）が特定の値だけ変化した場合に、階調制御データの補正を必要と判定する。
・次に、階調制御データ生成処理Ｓ１２０で、ＬＤ１１の全てにおいて、新しい新光強度特性Ｐｂを算出し、この算出した新光強度特性Ｐｂから新しい新階調制御データを生成し、この新階調制御データを記憶部に一時的に記憶する。
・次に、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が階調／調光切替えエリア５０ｈになった後、記憶部４０２に記憶してある現階調制御データを、階調制御データ生成処理Ｓ１２０で生成された新階調制御データに書き換える。
つづいて、調光補正処理Ｓ２００について、図１３を用いて説明する。図１３は、調光補正処理Ｓ２００における動作フローを示す図である。

（調光補正処理）
調光補正処理Ｓ２００は、調光部２０によりＬＤ１１の合成レーザー光Ｃを調光し、画像Ｍの輝度を変調する処理である。
ステップＳ２０１において、ＣＰＵ４０１は、車両２のＥＣＵから新調光値を入力したか又は外光センサー９１からの外部照度の入力に基づき新調光値を算出したかを判定する。新調光値が入力された場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、新調光値が、その時、実際に調光制御部２００が調光部２０を調光制御する調光値である現調光値と同じであるかを判定する（ステップＳ２０２）。新調光値と現調光値が同じ場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、調光を不要と判定し、ＣＰＵ４０１はステップＳ２０１に戻る。
ステップＳ２０３において、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が階調／調光切替えエリア５０ｈになってから、記憶部４０２に記憶された現調光値の値を、ステップＳ２０１で入力（算出）された新調光値の値に補正し、調光制御部２００は調光部２０を目的の調光値に切り換える。
つづいて、調色補正処理Ｓ３００について、図１４を用いて説明する。図１４は、調色補正処理Ｓ３００の動作フローを示す図である。

（調色補正処理）
調色補正処理Ｓ３００は、画像Ｍのホワイトバランス調整を行うため、階調制御データの各階調レベルＥｎに対応する電流制御データＩに乗算して、電流制御データＩを調色補正する調色補正値Ｈ（新調色補正値Ｈ）を新しく算出する調色補正値算出処理Ｓ３１０と、画像Ｍの描画に使用される現調色補正値Ｈを、調色補正値算出処理Ｓ３１０で算出された新調色補正値Ｈに書き換える調色補正値更新処理Ｓ３２０と、調色補正値更新処理Ｓ３２０で書き換えられた調色補正値Ｈを反映した階調制御データでＬＤ１１を駆動し、ＬＤ１１が出射するレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが所望のホワイトバランスの許容範囲内に入っているかを確認する調色確認処理Ｓ３３０と、を備え、画像Ｍのホワイトバランスを調整する処理である。
以下、調色補正値算出処理Ｓ３１０について説明する。

調色補正値算出処理Ｓ３１０は、ホワイトバランス調整を行うため、階調制御データの各階調レベルＥｎに対応する電流制御データＩに乗算する各色毎（緑色と青色）に設けられる調色補正値Ｈを新しく算出する処理である。

ステップＳ３１１において、ＬＤ制御部１００を介して赤色ＬＤ１１ａを、記憶部４０２に記憶した現階調制御データにおける第２階調レベルＥｊに対応する電流制御データＩで駆動し、この電流制御データＩに対応する赤色レーザー光Ｒの光強度（調色用光強度）Ｌを第２光検出部４１より取得する。つづいて、ＣＰＵ４０１は、緑色ＬＤ１１ｂ，青色ＬＤ１１ｃも同様に駆動して、現階調制御データにおける第２階調レベルＥｊに対応する電流制御データＩで駆動した際の光強度（調色用光強度）Ｌを第２光検出部４１より取得する。この際に使用される第２階調レベルＥｊに対応する電流制御データＩは、今回の調色補正処理Ｓ３００に入る前に算出された過去の調色補正値Ｈである現調色補正値Ｈを反映していない（調色補正していない）電流制御データＩである。

ステップＳ３１２において、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ３１１で検出した各色の光強度（調色用光強度）Ｌに基づき、赤色レーザー光Ｒと緑色レーザー光Ｇと青色レーザー光Ｂの光強度比を算出する。ＣＰＵ４０１は、この算出された光強度比と、予め記憶部４０２に記憶したホワイトバランス比とを比較して、赤色を基準とした緑色と青色の新階調補正値を算出し、次の調色補正値更新処理Ｓ３２０へ処理を移行する。

調色補正値更新処理Ｓ３２０において、ＣＰＵ４０１は、記憶部４０２に記憶された現調色補正値Ｈを、ステップＳ３１２で算出された新調色補正値Ｈの値に書き換える。現調色補正値Ｈは、緑色、青色の現階調制御データにおける全ての階調レベルＥｎに対応する電流制御データＩに乗算され、ＬＤ１１が所望のホワイトバランスになるように調色補正する。つまり、主階調領域の各階調レベルＥｓ〜Ｅｊに対応した各電流制御データＩｓ〜Ｉｊの全てに調色補正値Ｈが乗算される。さらに、特定電流制御データＩｓ（第１電流制御データＩｉ）に調色補正値Ｈが乗算されるので、特定電流制御データＩｓ（第１電流制御データＩｉ）を使用する低階調領域（階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ−１））にも調色補正が同時に行われることになる。

調色補正値更新処理Ｓ３２０が終了した後、ＣＰＵ４０１は、調色確認処理Ｓ３３０に処理を移行する。調色確認処理Ｓ３３０は、調色補正値更新処理Ｓ３２０で書き換えられた現調色補正値Ｈを反映した（調色補正した）階調制御データでＬＤ１１を駆動し、所望のホワイトバランスの許容範囲内に入っているかを確認する処理である。

ステップＳ３３１において、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ制御部１００を介して赤色ＬＤ１１ａを、記憶部４０２に記憶した現階調制御データにおける第２階調レベルＥｊに対応する第２電流制御データＩｊで駆動し、この第２電流制御データＩｊに対応する赤色レーザー光Ｒの光強度（確認用光強度）Ｌを第２光検出部４１より取得する。つづいて、ＣＰＵ４０１は、緑色ＬＤ１１ｂ，青色ＬＤ１１ｃも同様に駆動して、現階調制御データにおける第２階調レベルＥｊに対応する第２電流制御データＩｊで駆動した際の光強度（確認用光強度）Ｌを第２光検出部４１より取得する。この緑色レーザー光Ｇ及び青色レーザー光Ｂを出射させる際に使用される第２電流制御データＩｊは、調色補正値更新処理Ｓ３２０で更新した現調色補正値Ｈを反映した（調色補正した）第２電流制御データＩｊに現調色補正値Ｈを乗算した値である。

ステップＳ３３２において、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ３３１で検出された調色補正した各色の光強度（確認用光強度）Ｌに基づき、赤色レーザー光Ｒと緑色レーザー光Ｇと青色レーザー光Ｂの光強度比を算出する。ＣＰＵ４０１は、この算出された光強度比と、予め記憶部４０２に記憶したホワイトバランス比とを比較して、算出された光強度比が所定のホワイトバランスの許容範囲内であるかを判定する。ＣＰＵ４０１は、光強度比が所定のホワイトバランスの許容範囲内でないと判定した場合、処理をステップＳ３１１に戻し、調色補正処理Ｓ３００をやり直す。
以上が本実施形態の調色補正処理Ｓ３００であるが、この調色補正処理Ｓ３００は、ＭＥＭＳミラー３０の走査位置が調色補正エリア５０ｃである場合に実行される。調色補正エリア５０ｃは、調色補正処理Ｓ３００が終了するだけ十分に広く設けられる。

以上が本実施形態における画像調整処理（更新判定処理Ｓ１１０、階調制御データ生成処理Ｓ１２０、階調制御データ更新処理Ｓ１３０、調光補正処理Ｓ２００、調色補正処理Ｓ３００）であったが、記憶部４０２に記憶された各種データ（階調レベルＥｎ、基準光強度Ｌｎ、電流制御データＩ、調色補正値Ｈ、ＰＷＭ値Ｄｎ）について、図１２（ａ）を用いて以下に説明する。

記憶部４０２は、ＣＰＵ４０１が画像情報に基づいてＬＤ１１を階調制御するためのデータである階調レベルＥｎと、各階調レベルＥｎ毎に予め設定された基準光強度Ｌｎと、を対応づけた階調特性Ｑを予め各色毎に記憶する。新光強度特性Ｐｂを生成するための第１基準光強度Ｌｉ及び第２基準光強度Ｌｊは、それぞれ第１階調レベルＥｉ及び第２階調レベルＥｊにそれぞれ対応付けられた状態で予め記憶部４０２に記憶されており、第１基準光強度Ｌｉは、ＬＤ１１が自然発光では到達しないだけ大きい値に設定される。
また、記憶部４０２は、ＬＤ１１に供給される電流値を指示する電流制御データＩと、光強度Ｌと、が対応づけられた新光強度特性Ｐｂを一時的に記憶し、ＬＤ１１の新光強度特性Ｐｂに基づき、光強度特性Ｐを最新の特性データに更新していく。
また、記憶部４０２は、調色補正処理Ｓ３００で更新された調光補正値（現調色補正値）Ｈを記憶しており、ＣＰＵ４０１は、階調制御データの電流制御データＩを調色補正値Ｈで補正してからＬＤ制御部１００に（調色補正した）電流制御データＩを出力する。

以上に説明した実施形態におけるＨＵＤ装置１は、供給される電流に応じた光強度でレーザー光を出射する光源と、前記レーザー光の光強度を検出する光検出手段と、入力される画像データに基づく階調レベルに応じて、前記光源に供給する電流を調整する光源制御手段と、を備えるレーザー出力制御装置において、前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値より大きい２点以上の電流値を前記光源に供給し、このとき前記光検出手段にて検出される光強度に基づき、電流−光強度特性を生成する光強度特性生成手段と、前記光検出手段により検出された光強度が予め定められた特定光強度になる、前記光源に供給する特定電流値を求める特定電流生成手段と、を有し、前記階調レベルを、予め定めた判定レベル以上にする場合、前記電流−光強度特性に基づいて前記光源に供給する電流を調整し、前記階調レベルを、前記判定レベルより低くする場合、前記光源を、前記特定電流値を基準にして、前記階調レベルに予め対応づけられたパルス幅データに基づきパルス幅変調駆動させるものである。

このように、低階調領域（階調レベルＥ０〜Ｅ（ｓ−１））において、ＣＰＵ４０１は、予め記憶部４０２に記憶された特定光強度Ｌｓに対応した特定電流制御データＩｓを基準にして、ＬＤ１１をＰＷＭ駆動させるので、特定電流制御データＩｓに、予め記憶部４０２に記憶したＰＷＭ値Ｄｎ（例えば、Ｄｕｔｙ比３０％）を反映するたけで、レーザー光の光強度Ｌを、特定光強度Ｌｓを基準にしてＰＷＭ値Ｄｎに準じた光強度（特定光強度の３０％）に確実に調整することができる。すなわち、特定光強度Ｌｓに対応した特定電流制御データＩｓを抽出するだけで、あとは予め記憶部４０２に記憶されたＰＷＭ値Ｄｎに基づいて駆動することで階調制御できるため、画像の輝度のダイナミックレンジを十分に確保しつつ、ＬＤ１１の特性を迅速に適応した階調制御をすることができ、輝度、表示色が安定した画像を表示することができる。例えば、ＰＷＭ制御を行う際の基準となる電流値を、本実施形態のように予め定められた特定光強度Ｌｓから求められる電流値にするのではなく、図１５に示すように、閾電流値（ＩｔａまたはＩｔｂ）より所定の電流（α）だけ大きくした電流値（Ｉｔａ＋αまたはＩｔｂ＋α）を、ＰＷＭ制御を行う際の基準となる電流値とした場合、光強度Ｌが光強度特性の違い（ＰａまたはＰｂの違い）により、光強度ＬａまたはＬｂのように異なってしまうため、所定のＰＷＭ値Ｄｎ（例えば、Ｄｕｔｙ比５０％）を反映した場合、光強度Ｌａの５０％と光強度Ｌｂの５０％というふうに、異なる光強度となってしまう。しかし、本実施形態によれば、ＰＷＭ制御に用いる基準となる電流値を特定光強度Ｌｓに対応した特定電流制御データＩｓを基準としてＰＷＭ駆動するため、上記のような効果を奏することができる。

なお、上記実施形態においては、低階調領域のＰＷＭ制御を行う際の基準となる特定電流制御データＩｓを、新光強度特性Ｐｂを演算する際に用いる第１電流制御データＩｉとしていたが、これに限らず、低階調領域のＰＷＭ制御を行う際の基準となる特定電流制御データＩｓを、図１６（ｂ）に示すように、第１階調レベルＥｉと第２階調レベルＥｊとの間に設定した特定階調レベルＥｓに対応する電流制御データＩとしてもよい。
ただし、この場合の特定電流制御データＩｓは、第１電流制御データＩｉ及び第２電流制御データＩｊのような、第１光検出部４０で検出された光強度Ｌが、特定の光強度（第１基準光強度Ｌｉ及び第２基準光強度Ｌｊ）になった際の実際の電流制御データＩではなく、式（数３）で算出された電流制御データＩとなるため、算出誤差により式（数３）で求められた特定電流制御データＩｓによりＬＤ１１から出射されるレーザー光の光強度Ｌが特定光強度Ｌｓとずれてしまう可能性があるので、実際に第１光検出部４０で光強度Ｌを検出しながら階調レベルＥｎに合った電流制御データＩを求めるのは、少なくとも、式（数３）を生成するための第１電流制御データＩｉ及び第２電流制御データＩｊと、低階調領域のＰＷＭ制御を行う際の基準となる特定電流制御データＩｓと、であることが望ましい。特に、上記の第１実施形態のように特定光強度Ｌｓを、新光強度特性Ｐｂを演算する際に用いる第１電流制御データＩｉとすることにより、第１電流制御データＩｉと第２電流制御データＩｊと特定電流制御データＩｓの３点の光強度Ｌを検出する必要はなく、第１電流制御データＩｉと第２電流制御データＩｊの２点を検出するのみで同様の作用が得られ、処理が簡素化される。

また、上記の第１実施形態のように、ステップＳ１２１で実際に取得された取得値である２点（第１基準光強度Ｌｉに対応づけられた第１電流制御データＩｉｂ及び第２基準光強度Ｌｊに対応づけられた第２電流制御データＩｊｂ）から新光強度特性Ｐｂを算出することによって、主階調領域の階調制御データの両端の電流制御データ（第１階調レベルＥｉと最大階調レベルＥｍａｘに対応する電流制御データＩ）を求める処理と、新光強度特性Ｐｂを求める処理と、を同時に行うことができる。

また、上記の第１実施形態において、新閾電流値Ｉｔｂを求める方法として、ＬＤ１１に供給する電流値を漸増させながら、この電流値に対応するレーザー光Ｒの光強度Ｌを第１光検出部より取得していき、急激に光強度Ｌが上昇した際の電流値を新閾電流値Ｉｔｂとしていたが、閾電流値の算出の仕方はこれの限られるものではなく、例えば特開２０１２−１０８３９７号公報に記載されているように、ＬＤ１１が自然発光する領域の光強度特性と、ＬＤ１１がレーザー発振する領域の光強度特性を求め、これらの交点から新閾電流値Ｉｔｂを検出してもよい。このように、閾電流値を求めてから光強度特性Ｐを生成することにより、確実にレーザー発振する安定発振領域におけるレーザー光の光強度Ｌを検出でき、自然発光する不要な領域の光検出を省くことができる。

また、調色補正エリア５０ｃを、ＬＤ１１を階調制御するための階調制御データ及び調光部２０を制御するための調光値を切り換える階調／調光切替えエリア５０ｈから、次のフレームの画像Ｍが表示される表示エリア５０ａまでの間に調色補正エリア５０ｃを設けることによって、階調制御データや調光値が変わっても確実に調色補正処理を実行することができ、安定した表示色の画像Ｍを生成することができる。

また、第１光検出部４０と第２光検出部４１は、第１透過膜（第１光分岐手段）４０ａと第２透過膜（第２光分岐手段）４１ａにより分岐された一方のレーザー光（第１反射光Ｃ１及び第２反射光Ｃ２）の光強度Ｌを検出するので、第１透過膜（第１光分岐手段）４０ａと第２透過膜（第２光分岐手段）４１ａにより分岐された一方のレーザー光で画像Ｍを生成することができ、画像Ｍを生成しながら画像調整処理を行うことができる。

［変形例］
なお、本発明は、以上の実施形態及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、実施形態及び図面に変更（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。

調光部２０は、合成レーザーＣの光路上ではなく、合成される前のレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂ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Ｒ，Ｇ，Ｂを個別に調光制御することができる。

また、上記実施形態において、ＭＥＭＳミラー３０の水平走査をカウントすることによって、画像調整処理の各制御処理のタイミングを計っていたが、走査時間をカウントするなどあらゆる方法で走査位置を検出してもよい。

また、上記実施形態においては、３つのＬＤが配設され、これらは各々、合成レーザー光Ｃを出射するものとしたがＬＤの数はこれに限られない。４つのＬＤを配設することで、４原色で画像Ｍを生成してもよいし、１つのＬＤで画像Ｍを生成してもよい。

また、上記実施形態の階調制御データの更新が必要か否かを判定する更新判定処理Ｓ１１０において、上記の式（数１）で算出される新閾電流値Ｉｔｂと現閾電流値Ｉｔａとの差である閾値変化量が、各ＬＤ１１のいずれか１つでも、予め記憶部４０２に記憶されている判定値以上である場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、階調制御データの補正が必要であると判定していたが、第１光検出部４０において、特定の光強度を検出したときの電流制御データＩをモニタリングし、この特定の光強度に対応する電流制御データが所定の判定値以上だけ前回値より離れた場合、ＣＰＵ４０１は、階調制御データの補正が必要であると判定するようにしてもよい。また、ＬＤ１１の温度を検出し、検出温度が所定の判定値以上だけ前回値より離れた場合、ＣＰＵ４０１は、階調制御データの補正が必要であると判定するようにしてもよい。

以上の説明では、表示光Ｋを、第１反射部６０、第２反射部７０で反射させ、ウインドシールドに到達させる例を示したが、これに限られない。スクリーン４０からの表示光Ｋを、このような反射部を介さずに、ウインドシールド、もしくは装置専用のコンバイナに向けて出射させるようにしてもよい。

以上の説明では、ＨＵＤ装置１が搭載される乗り物の例を車両２としたが、これに限られない。ＨＵＤ装置１をその他の乗り物（船舶、航空機等）に設置することもできる。さらには、乗り物に設置するものには限られない。

以上では、ＨＵＤ装置１が車両２のダッシュボードと一体的に構成される例を示したが、ＨＵＤ装置１は、例えば、車両２のダッシュボード上に設置される据え置き型（後付け型）のものであってもよい。

以上では、表示装置の一例としてＨＵＤ装置１を挙げたが、これに限られない。その他の表示装置（カーナビゲーション装置、携帯端末装置等）であってもよい。但し、ＨＵＤ装置は、背景（風景）と重ねて表示画像を視認させるため、特に、表示輝度の調整が必要であること、車両２に搭載される場合が多いため、特に、温度変化が激しいこと等を踏まえると、上記のように階調制御処理を実行する表示装置としては、ＨＵＤ装置が好適である。

１ ＨＵＤ装置（レーザー走査型表示装置）
２ 車両
３ 観察者
１０ 合成レーザー光出射部
２０ 調光部
３０ ＭＥＭＳミラー（走査手段）
４０ 第１光検出部（第１光検出手段）
４１ 第２光検出部（第２光検出手段）
１００ ＬＤ制御部
１０１ 第１駆動部
１０２ 給電部
２００ 調光制御部
３００ 走査制御部
３０１ 第２駆動部
３０２ ミラー位置検出部（走査位置検出手段）
４００ 主制御部
４０１ ＣＰＵ
４０２ 記憶部

Claims (5)

1. 供給される電流に応じた光強度でレーザー光を出射する光源と、
   前記レーザー光の光強度を検出する光検出手段と、
   入力される画像データに基づく階調レベルに応じて、前記光源に供給する電流を調整する光源制御手段と、を備えるレーザー出力制御装置において、
   前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値より大きい２点以上の電流値を前記光源に供給し、このとき前記光検出手段にて検出される光強度に基づき、電流−光強度特性を生成する光強度特性生成手段と、
   前記光検出手段により検出された光強度が予め定められた特定光強度になる、前記光源に供給する特定電流値を求める特定電流生成手段と、を有し、
   前記階調レベルを、予め定めた判定レベル以上にする場合、前記電流−光強度特性に基づいて前記光源に供給する電流を調整し、
   前記階調レベルを、前記判定レベルより低くする場合、前記光源を、前記特定電流値を基準にして、前記階調レベルに予め対応づけられたパルス幅データに基づきパルス幅変調駆動させることを特徴とするレーザー出力制御装置。
2. 供給される電流に応じた光強度でレーザー光を出射する光源と、
   前記レーザー光の光強度を検出する光検出手段と、
   入力される画像データに基づく階調レベルに応じて、前記光源に供給する電流を調整する光源制御手段と、を備えるレーザー出力制御装置において、
   前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値より大きい２点以上の電流値を前記光源に供給し、このとき前記光検出手段にて検出される光強度に基づき、電流−光強度特性を生成する光強度特性生成手段と、
   前記電流−光強度特性と予め定められた特定光強度とを照合し、前記特定光強度になる、前記光源に供給する特定電流値を求め求める特定電流生成手段と、を有し、
   前記階調レベルを、予め定めた判定レベル以上にする場合、前記電流−光強度特性に基づいて前記光源に供給する電流を調整し、
   前記階調レベルを、前記判定レベルより低くする場合、前記光源を、前記特定電流値を基準にして、前記階調レベルに予め対応づけられたパルス幅データに基づきパルス幅変調駆動させることを特徴とするレーザー出力制御装置。
3. 前記光強度特性生成手段は、前記光源に供給する電流を徐々に変化させていき、前記光検出手段により検出された光強度が予め定められた第１基準光強度及び第２基準光強度になる、前記光源に供給する第１電流値及び第２電流値の２値を少なくとも求めることにより、前記電流−光強度特性を生成すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザー出力制御装置。
4. 前記光検出手段により検出された複数の光強度に基づき、前記光源がレーザー発振する電流である閾電流値を特定する閾電流値生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザー出力制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザー出力制御装置と、
   前記レーザー出力制御装置が出射したレーザー光を走査することで表示部に画像を表示させる走査手段と、を備えることを特徴としたレーザー走査型表示装置。
   
   
   

Images