WO2017006885A1 - 画像生成装置、ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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WO2017006885A1
WO2017006885A1 PCT/JP2016/069732 JP2016069732W WO2017006885A1 WO 2017006885 A1 WO2017006885 A1 WO 2017006885A1 JP 2016069732 W JP2016069732 W JP 2016069732W WO 2017006885 A1 WO2017006885 A1 WO 2017006885A1
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light
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unit
control unit
image generation
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PCT/JP2016/069732
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泰弘 山川
中村　崇
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日本精機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image generation device that generates an image by spatially modulating laser light, and a head-up display that displays an image generated by the image generation device as a virtual image.
  • the image generation device is applied to, for example, the head-up display device disclosed in Patent Document 1, and this image generation device scans the laser light from a light source that emits laser light and scans the laser light from the light source.
  • a dimmer that adjusts the light intensity of the laser beam toward the scanning unit, including a scanning unit to be generated, a liquid crystal element that is positioned on the optical path of the laser beam between the light source and the scanning unit, and controls the polarization angle of the laser beam
  • a light intensity of the laser light is attenuated by the light control unit, thereby ensuring a dynamic range of the luminance of the image.
  • the temperature to be used is easily changed, and the temperature range to be changed is large.
  • the output characteristics of the semiconductor laser light source that emits the laser light change, so that there is a problem that laser light having a desired light intensity cannot be output even if driven in the same manner.
  • the image generation device (laser scanning display device) disclosed in Patent Document 2 detects the light intensity of the laser light by the light detection unit, and the light intensity detected by the light detection unit. Based on the signal, the drive of the light source is corrected continuously or intermittently, so that laser light having a desired light intensity is output to the light source.
  • an object of the present invention is to provide an image generation apparatus and a head-up display that can generate an image with good white balance while preventing burn-in of a liquid crystal element.
  • the image generating apparatus includes a plurality of light sources capable of emitting laser beams of different colors, and a liquid crystal element that receives the laser beams from the light sources and adjusts the polarization angle of the laser beams.
  • a dimming unit for dimming the laser light by adjusting a polarization angle of the laser light, and dimming the laser light by controlling the liquid crystal element, and an applied voltage of the liquid crystal element A dimming control unit that inverts to a positive electrode or a negative electrode, and an image is generated by scanning in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction while scanning the laser light that has passed through the dimming unit a plurality of times in the main scanning direction Scanning unit, a light detection unit for detecting the light intensity of the laser light after passing through the light control unit, and a timing different from the timing at which the light control unit inverts the voltage applied to the liquid crystal element Based on the light intensity of the different colors of the laser light the photo detecting portion has detected, and a light source correcting unit for correcting the outputs of said plurality of light sources, characterized in that.
  • a head-up display includes the image generation device, a relay optical system that projects the image generated by the image generation device onto a transmission / reflection unit, and an external light sensor that detects external illuminance.
  • the dimming control unit dimming the laser light at a timing excluding a period from when the light source correction unit inputs the light intensity of the laser light to correct the output of the plurality of light sources, It is characterized by that.
  • the present invention can generate an image with good white balance while preventing burn-in of the liquid crystal element.
  • HUD head-up display
  • the HUD 1 As shown in FIG. 1, the HUD 1 according to the embodiment of the present invention is disposed on the dashboard of the vehicle 2, and displays a display light K representing an image M (see FIG. 2) for notifying predetermined information with a windshield (transmission). An example of a reflection part) It emits toward 2a.
  • the display light K reflected by the front windshield 2a is viewed as a virtual image V formed in front of the front windshield 2a by the observer 3 (mainly the driver of the vehicle 2). In this way, the HUD 1 causes the observer 3 to visually recognize the virtual image V.
  • the HUD 1 in FIG. 1 directs the image generation unit (image generation device) 100 that generates the image M and the display light K of the image M generated by the image generation unit 100 to the front windshield 2a.
  • the first reflection unit 200 and the second reflection unit 300 which are relay optical systems, the housing 400 that houses the image generation unit 100, the first reflection unit 200, the second reflection unit 300, and the like, and the illuminance outside the HUD 1 And an external light sensor 500 to be detected.
  • the first reflection unit (relay optical system) 200 and the second reflection unit (relay optical system) 300 in FIG. 2 are made of, for example, a plane or curved mirror, and display light K representing the image M displayed on the screen 103.
  • the display light K is reflected toward the front windshield 2a.
  • the second reflection unit 300 having a concave curved surface typically corrects the distortion of the front windshield 2a, the function of enlarging the image M generated by the image generation unit 100, and creates a virtual image V without distortion. It has a function of visually recognizing and a function of forming an image of the virtual image V at a position away from the user by a predetermined distance.
  • two reflective relay optical systems of the first reflective unit 200 and the second reflective unit 300 are illustrated.
  • one reflective relay optical system (second reflective unit 300) is illustrated. ) May be omitted, or another reflective relay optical system may be added. Further, as the relay optical system, not only a reflective relay optical system but also a transmissive relay optical system such as a lens may be used.
  • the laser light source unit 101 accommodates the laser light source unit 101, the scanning unit 102, the screen 103, the first reflecting unit 200, the second reflecting unit 300, and the like, and is formed of a light-shielding member. , Part of which has a light transmitting portion 410 that transmits the display light K. Further, for example, an external light sensor 500 is disposed on the inner surface of the light transmitting unit 410, and the external light sensor 500 detects the external illuminance of the HUD 1 and outputs information related to the external illuminance to the control unit 20 described later. .
  • the image generation unit 100 generates an image M on the display surface (screen 103) by scanning laser light two-dimensionally.
  • the image generation unit 100 includes, for example, a laser light source unit (laser light source device) 101 that emits the synthetic laser light C, a scanning unit 102 that scans the synthetic laser light C emitted from the laser light source unit 101, and the scanning unit 102.
  • a screen 103 that receives the scanned synthetic laser beam C and displays the image M is mainly configured.
  • the laser light source unit 101 emits a synthetic laser light C, which will be described later, toward the scanning unit 102.
  • a synthetic laser light source unit 10 and a light source 11, a dimming unit 14, and the like described later in the laser light source unit 10 are provided.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the laser light source unit 10, and the laser light source unit 101 includes a light source 11, a condensing unit 12, a light combining unit 13, and a dimming unit as illustrated in FIG. 14, a light branching unit 15, and a light detection unit 16.
  • the light source 11 in FIG. 3 includes a plurality of light sources that emit different color lights. For example, a first light source 11a that emits blue laser light B and a second light source 11b that emits green laser light G. , And a third light source 11c that emits red laser light R.
  • the light source 11 is capable of outputting light intensity of 256 gradations for each color, for example, so that laser light having a desired light intensity is emitted based on light source control data stored by the control unit 20 described later.
  • Each light source 11a, 11b, 11c is controlled in gradation.
  • the condensing unit 12 in FIG. 3 condenses the laser beams B, G, and R emitted from the light sources 11a, 11b, and 11c to reduce the spot diameter to be converged light.
  • the light combining unit 13 in FIG. 3 is emitted from the light sources 11a, 11b, and 11c, and is emitted as a combined laser beam C by combining the optical axes of the laser beams B, G, and R that have reached through the condensing unit 12.
  • the first light combining unit 13a for adjusting the optical axis of the blue laser light B, the second light combining unit 13b for adjusting the optical axis of the green laser light G, and the optical axis of the red laser light R are adjusted.
  • a third photosynthesis unit 13c is adjusted.
  • the liquid crystal element 14 a includes, for example, a VA (Vertical Alignment) type liquid crystal element 14a and two absorption or reflection type polarizing filters 14b and 14c sandwiching the liquid crystal element 14a.
  • VA Very Alignment
  • the liquid crystal element 14 a is driven by a pulse amplitude modulation (PAM) method or a pulse width modulation (PWM) method, whereby the dimming unit 14 is driven.
  • PAM pulse amplitude modulation
  • PWM pulse width modulation
  • the light control part 14 is not arrange
  • the laser beam G and the laser beam B may be provided in the respective optical paths.
  • the light control part 14 may be comprised with reflective LCoS (Liquid * Crystal
  • the dimming unit 14 sets a dimming value based on external illuminance detected by an external light sensor 500 described below under the control of the control unit 20 described later.
  • the light control value of the light control unit 14 is set low.
  • the light control unit 14 is driven so that the application period of the same magnitude is applied to the positive electrode and the negative electrode in the same period in order to prevent the liquid crystal element from burning.
  • the liquid crystal element 14a and the two polarizing filters 14b and 14c in the light control unit 14 may be provided at positions separated from each other, and are continuous on the optical path of the synthetic laser light C as shown in FIG. May be provided. Note that the polarizing filter 14b positioned closer to the light source 11 than the liquid crystal element 14a may be omitted.
  • 3 is made of a transmissive member having a reflectivity of about 5%, for example, and is disposed on the optical path of the synthetic laser light C between the light control unit 14 and the scanning unit 102. Although most of the synthetic laser light C from the light unit 14 is transmitted as it is, a part of the light is reflected as reflected light C1 toward the light detection unit 16 described later.
  • the 3 includes, for example, a photodiode, a color sensor, and the like, receives the reflected light C1 reflected by the light branching unit 15, and each color laser beam B, G, R of the received reflected light C1. Each light intensity is detected.
  • the light detection unit 16 outputs a detection signal to the control unit 20 described later according to the light intensity of each color laser beam B, G, R of the received reflected light C1.
  • the control unit 20 in FIG. 2 is an interface for inputting signals from the outside, for example, a processing unit 21 configured by one or a plurality of microcomputers or FPGAs, a storage unit 22 such as one or a plurality of ROMs, and the like.
  • a printed circuit board (not shown) mainly composed of the input unit 23 and a drive circuit (not shown) that drives the light source 11, the light control unit 14, the scanning unit 102, and the like, is disposed inside the housing 400.
  • the control unit 20 may be disposed outside the housing 400 and electrically connected to the inside of the HUD 1 by wiring. Further, the control unit 20 may be provided with all functions on the same printed circuit board, or may be divided into a plurality of printed circuit boards.
  • control unit 20 controls the liquid crystal element 14a in the present invention, and a dimming control unit that reverses the applied voltage of the liquid crystal element 14a to a positive electrode or a negative electrode, and a plurality of light sources 11a and 11b. , 11c, and a function as a light source correction unit that corrects the output of each. Details of the operation and the like of the control unit 20 will be described later.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an aspect in which the scanning unit 102 illustrated in FIG. 2 scans the synthetic laser light C on the screen 103.
  • the scanning unit 102 receives the synthetic laser light C from the laser light source unit 10, and controls the received synthetic laser light C on the screen 103 as shown in FIG. 4 under the control of the control unit 20 described later.
  • a desired image M is displayed on the screen 103 by scanning in the sub-scanning direction Y while scanning in the main scanning direction X a plurality of times.
  • the screen 103 is composed of, for example, a holographic diffuser, a microlens array, a diffusing plate, and the like.
  • the screen 103 receives the synthesized laser light C scanned by the scanning unit 102 on the back surface, displays the image M on the front surface side, and displays the image M on the front surface. Is emitted toward the first reflecting portion 200 (relay optical system).
  • the screen 103 is smaller than the outer shape of the screen 103 indicated by a thick frame in FIG. 4, and is an area that the viewer 3 can visually recognize as a virtual image V (that is, reflected by the first reflecting unit 200 and the like, and is displayed as display light K to the outside.
  • An effective display area 103a that is an exit area), a non-display area (103b, 103c) that is an area surrounding the effective display area 103a shown in FIG. are categorized.
  • This non-display area is arranged in the vicinity of the turn-back position of the main scan when the effective display area 103a is main-scanned, and is intermittently non-display area 103b (see FIG. 5) that intermittently switches from the effective display area 103a during the main scan.
  • effective display areas 103a), a continuous non-display area 103c that continuously scans outside the effective display area 103a during sub-scanning (upper and lower areas of the effective display area 103a in FIG. 4), are categorized.
  • the scanning unit 102 scans the synthetic laser light C from the scanning start position P1 to the scanning end position P4 of the screen 103 (see the solid line indicated by reference symbol C), and the scanning is completed.
  • the scanning period of the scanning unit 102 is a period during which the effective display area 103a and the non-display areas (103b and 103c) are scanned in the period F of the frame in which the image M is generated, as shown in FIG. It is classified into a certain actual scanning period Fa and a blanking period Fb which is a period for returning from the scanning end position P4 to the scanning start position P1.
  • the scanning position of the scanning unit 102 starts scanning from the scanning start position P1, passes through the display start position P2 and the display end position P3 that scan the effective display area 103a, and then reaches the scan end position P4.
  • the frame period F until returning to the scanning start position P1 again is set to less than 1/60 seconds (60 Hz or more) which is equal to or higher than the critical fusion frequency at which humans can visually recognize flicker.
  • the above is the configuration of the image generation unit 100 in the present embodiment.
  • the control unit 20 is electrically connected to the light source 11, the light control unit 14, the light detection unit 16, the scanning unit 102, the external light sensor 500, and the like.
  • the control unit 20 is connected to the vehicle information such as the vehicle speed from the vehicle 2, the information about the light intensity detected by the light detection unit 16, the information about the scanning position output by the scanning unit 102, and the outside light sensor via the input unit 23.
  • Information on external illuminance detected by 500 is input.
  • the processing unit 21 reads the program and data from the storage unit 22 based on the information input from the input unit 23 and executes the program to control the light source 11, the light control unit 14, the scanning unit 102, and the like. .
  • the processing unit 21 in FIG. 6 can detect or / and estimate the scanning position of the scanning unit 102, and in order to generate the image M, the light sources 11a, 11b, and 11c are matched with the scanning position of the scanning unit 102. By controlling the output, each pixel of the image M is displayed with a desired color and a desired luminance.
  • the processing unit 21 receives main scanning switching data indicating the reciprocating switching timing in the main scanning direction X of the scanning unit 102 and the switching timing of the frame F, which are input from the scanning unit 102 via the input unit 23.
  • the scanning position of the scanning unit 102 can be estimated based on the frame switching data shown.
  • the 6 stores light source drive data for driving each of the light sources 11a, 11b, and 11c having different colors of emitted laser light.
  • the light source drive data is data in which current values are associated with each other to drive the light sources 11a, 11b, and 11c for every 8-bit 256 gradations, for example.
  • a desired gradation is obtained due to a change in characteristics of the light source 11 and the light control unit 14 due to a change in usage characteristics such as aged characteristics and temperature. It is difficult to express.
  • the laser light source unit 101 emits inspection light Cd that is laser light for inspection
  • the light detection unit 16 detects the inspection light Cd
  • the light detection unit 16 By executing the “light intensity correction process” for correcting the light source drive data based on the detection signal related to the light intensity of the detected laser light, a desired gradation can be expressed for each of the light sources 11 that emit different color lights.
  • An image M with a good balance can be displayed.
  • the “display process” of the image M including the “light intensity correction process” executed by the image generation unit 100 according to the present embodiment and the “dimming” that performs the dimming of the image M will be described using FIGS.
  • the “optical processing” will be described.
  • an image generation apparatus (image generation unit) 100 according to the present invention mainly includes a laser light source unit 101, a scanning unit 102, and a screen 103 in the present embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of “display processing” performed by the image generation unit 100 of the present embodiment
  • FIG. 8 is a flowchart of “light control processing” performed by the image generation unit 100 of the present embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a flowchart of “inversion processing” performed by the image generation unit 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 10A shows the time transition of the scanning position in the sub-scanning direction Y of the scanning unit 102
  • FIG. 11 is an example of a timing chart showing the on / off timing of the inspection light Cd emitted from the light source 11 and (c) showing the positive / negative switching timing of the light control unit 14.
  • steps S3 to S7 in FIG. 7 are the “light intensity correction process” described above.
  • step S1 the control unit 20 has a scanning position in the continuous non-display area 103c of FIG. 4 where the scanning position does not continuously enter the effective display area 103a even if the scanning unit 102 repeats the main scanning (or sub-scanning). Position Y1 or Y3).
  • the control unit 20 proceeds to step S2 and switches to the light source 11
  • the synthetic laser beam C for generating the image M is output, and the image M is generated in the effective display area 103 a of the screen 103.
  • step S1 determines that the scanning position of the scanning unit 102 is the continuous non-display area 103c (or the sub-scanning position Y1 or Y3) (YES in step S1)
  • the control unit 20 proceeds to step S3, and the light source 11 starts emission of the inspection light Cd.
  • step S3 specifically, the control unit 20 emits the inspection light Cd by driving the light sources 11a, 11b, and 11c with the highest gradation at the time.
  • the inspection light Cd light of high gradation the light intensity of the inspection light Cd increases, so that the detection signal from the light detection unit 16 described later increases, and S is the ratio of noise to the detection signal.
  • the / N ratio (Signal-Noise ratio) can be lowered, and the light intensity can be detected with high accuracy.
  • the control unit 20 may have dedicated drive data for emitting the inspection light Cd, which is different from the light source drive data, in order to cause the light sources 11a, 11b, and 11c to emit the inspection light Cd. Good.
  • the processing unit 21 adjusts the timing at which the inspection light Cd is emitted so as not to overlap with the polarity inversion timing of the liquid crystal element 14a. For example, after the polarity of the liquid crystal element 14a is inverted, the liquid crystal element 14a The inspection light Cd is emitted after at least a period of 10% or more of the period elapses.
  • the processing unit 21 emits the inspection light Cd after 1 msec or more has elapsed after the polarity of the liquid crystal element 14a is inverted. To do.
  • step S4 the control unit 20 causes the light source 11 to emit the inspection light Cd for a certain period U (see FIG. 10), then stops the emission of the inspection light Cd, proceeds to step S5, and performs the inspection.
  • the voltage level of the detection signal of the light Cd is acquired and stored in the storage unit.
  • the control unit 20 of the present embodiment has an integration circuit (not shown) that integrates a detection signal indicating the light intensity input from the light detection unit 16, and acquires the voltage level of the detection signal integrated by the integration circuit.
  • the inspection light Cd is emitted only for a certain period, and the voltage level obtained by integrating the detection signal from the light detection unit 16 based on the inspection light Cd for a certain period is obtained, so that the temporal fluctuation of the detection signal is obtained.
  • the influence of the detection error due to can be suppressed.
  • the voltage level of the obtained detection signal is increased, the S / N ratio can be lowered, and the light intensity can be detected with high accuracy.
  • the control unit 20 inputs external illuminance from the external light sensor 500, determines a dimming value based on the external illuminance, and controls the dimming unit 14.
  • the light intensity of the inspection light Cd received by the light detection unit 16 varies depending on the degree of light control of the light control unit 14.
  • the dimming value of the dimming unit 14 is set high. Therefore, when the external illuminance is high (bright), the light intensity of the inspection light Cd received by the light detection unit 16 increases.
  • the dimming value of the dimming unit 14 is set low in order to display the image M with low luminance. Therefore, the light intensity of the inspection light Cd received by the light detection unit 16 is reduced.
  • the control unit 20 appropriately amplifies the detection signal input from the light detection unit 16 to the control unit 20. As a result, even when the light intensity of the inspection light Cd is small, the signal intensity can be increased, and the light intensity can be detected with high accuracy.
  • step S6 the control unit 20 determines whether the voltage levels of all the color lights RGB have been acquired. If it is determined that the voltage levels of all the color lights RGB have not been acquired (NO in step S6), the process returns to step S1 to detect the light sources 11 of different light colors. If it is determined that the voltage levels of all the color lights RGB have been acquired (YES in step S6), the control unit 20 proceeds to step S7, and the image M suitable for the external illuminance is obtained with the desired luminance and the desired white balance. The light source drive data of each light source 11a, 11b, 11c is corrected so that it can be displayed.
  • the control unit 20 is associated with the highest gradation in the light source drive data so that the highest gradation becomes a desired light intensity based on the detection signal of the inspection light Cd that is the highest gradation. Correct the light source control data. Then, the control unit 20 corrects the light source control data associated with the other gradations based on the correction amount of the light source control data at the highest gradation. Thereby, new light source drive data is generated. Note that switching between the old and new light source drive data is preferably at a timing when the scanning position of the scanning unit 102 is in the continuous non-display area 103c.
  • control unit 20 detects not only the light intensity of the inspection light Cd having the highest gradation but also the light intensities of the inspection light Cd having a plurality of other gradations, and each of the light sources 11a, 11b, In 11c, new light source drive data may be generated based on the detection signals of the plurality of inspection lights Cd.
  • a series of cycles from acquiring the voltage levels of all the color lights RGB and correcting the light source drive data of the light sources 11a, 11b, and 11c will be expressed as a cycle Q below.
  • the acquisition of the voltage level based on the light intensity in steps S3 to S5 can be performed for a plurality of colors per frame F, but it is preferable to be performed for each color.
  • a voltage level based on the light intensity of the inspection light Cd of the blue laser light B is acquired, and in the frame F2, the light of the inspection light Cd of the blue laser light B is obtained.
  • the voltage level based on the intensity is acquired, and in the frame F3, the voltage level based on the light intensity of the inspection light Cd of the red laser light R is acquired, and thereby, a certain period U during which the inspection light Cd of one color is emitted. Therefore, it is possible to detect light intensity with higher accuracy.
  • the image generation unit 100 performs “adjustment” for displaying the image M with appropriate luminance on the display surface (screen 30) in parallel with the display processing.
  • the “optical processing” and the “inversion processing” for preventing the dimming unit 14 from burning will be described.
  • the dimming process is based on the external illuminance from the external light sensor 500, for example, in a bright environment (the external illuminance is large), and suppresses light attenuation by the dimming unit 14 so as to increase the luminance of the image M and is dark ( In an environment where the external illuminance is small), the light control unit 14 attenuates light so as to reduce the luminance of the image M.
  • the dimming process is periodically started every predetermined number of frames F or every predetermined time.
  • step S ⁇ b> 11 the processing unit 21 inputs information related to external illuminance from the external light sensor 500 via the input unit 23.
  • step S12 the processing unit 21 reads the table data in which the external illuminance stored in the storage unit 22 is associated with the dimming value, and determines the dimming value corresponding to the external illuminance input in step S11.
  • the processing unit 21 may obtain a dimming value corresponding to the external illuminance by calculation.
  • step S13 the processing unit 21 determines whether the scanning position of the scanning unit 102 is a predetermined dimming value change timing.
  • the dimming value change timing is preferably not in the middle of the light intensity correction processing cycle Q and at a timing when the scanning position of the scanning unit 102 is within the continuous non-display area 103c.
  • step S13 the processing unit 21 proceeds to step S14 and changes the dimming value of the dimming unit 14. Thereby, the brightness of the image M displayed on the screen 30 is adjusted.
  • the dimming process described above may be started when the user changes the dimming value using an operation unit (not shown).
  • the processing unit 21 inputs an operation signal from an operation unit (not shown) in step S11 described above, and determines a dimming value based on the operation signal in step S12.
  • the inversion process is a process of driving the applied voltage of the same magnitude so that the period ratios applied to the positive electrode and the negative electrode are the same in order to prevent burn-in of the liquid crystal element in the light control unit 14.
  • the processing unit 21 sets a period ratio for driving the liquid crystal element with the positive electrode and the negative electrode within one frame to 50%, and switches between the positive electrode and the negative electrode with half of one frame F.
  • step S ⁇ b> 21 the processing unit 21 determines whether it is time to invert the voltage applied to the liquid crystal element of the light control unit 14. Specifically, the processing unit 21 determines whether the timing is approximately half of one frame F, and applies the liquid crystal element of the light control unit 14 at approximately half timing of one frame F (Yes in step S21). The voltage is inverted from the positive electrode to the negative electrode (step S22), and the applied voltage of the liquid crystal element of the light control unit 14 is inverted from the negative electrode to the positive electrode at the switching timing to the next frame F (Yes in step S21) (step S22). ). As a result, the liquid crystal element of the light control unit 14 is driven at the same period ratio once in the period driven by the positive electrode and the period driven by the negative electrode in one frame F. Burn-in can be prevented.
  • the processing unit 21 switches the positive electrode / negative electrode twice (even times) per frame F, the timing of the positive electrode / negative electrode in the frame F can be kept constant in all the frames F. . That is, by performing the emission timing of the inspection light Cd in the “light intensity correction process” at a fixed timing with respect to the frame F, as shown in FIG. 10, all the frames F (F1, F2F3 in FIG. ), The inspection light Cd is emitted at the timing when the liquid crystal element is the negative electrode.
  • the processing unit 21 performs switching of the positive electrode / negative electrode twice (even times) every other frame F, the timing of the positive electrode / negative electrode in the frame F can be kept constant, so that the inspection light Cd
  • the polarity of the liquid crystal element at the timing at which light is emitted and detected can be made constant, and the occurrence of errors in light intensity detection due to the difference in polarity of the liquid crystal element (difference in detection conditions) can be prevented. Good light intensity detection is possible.
  • the processing unit 21 may provide switching of the positive electrode / negative electrode of the liquid crystal element more even times (4 times, 6 times) within the period F of one frame. As shown in FIG. 10, the processing unit 21 desirably provides a period T that is a positive electrode or a negative electrode longer than a period U during which the inspection light Cd is output, whereby the inspection light Cd is emitted. It is possible to prevent switching of the positive electrode / negative electrode of the liquid crystal element within the period U.
  • the period Tp for applying the positive electrode and the period Tn for applying the negative electrode are not necessarily equal.
  • the light control unit 14 is driven with the positive electrode, and the period F2 of the second frame (period F4 of the fourth frame).
  • the dimmer 14 is driven by the negative electrode.
  • the period Tp for applying the positive electrode and the period Tn for applying the negative electrode are not equal within the period F of one frame, but the period Tp for applying the positive electrode and the negative electrode are applied within the period F1 + F2 (F3 + F4) of two frames. Is equal to the period Tn during which is applied.
  • the period Tp during which the positive electrode is applied and the period Tn during which the negative electrode is applied are equalized within a predetermined period, so that the burn-in of the liquid crystal element can be prevented. It is desirable that the predetermined period in which the period Tp for applying the positive electrode and the period Tn for applying the negative electrode are equal are 1/30 seconds or less.
  • the processing unit 21 may change the switching timing of the positive electrode or the negative electrode within the frame period F between consecutive frames. Specifically, for example, as shown in FIG. 12, within the period F1 of the first frame, the period Tp1 for applying the positive electrode is driven at 60%, and the period Tn1 for applying the negative electrode is driven at 40%. In F2, the period Tp2 for applying the positive electrode is driven at 40%, and the period Tn2 for applying the negative electrode is driven at 60%. Accordingly, the period Tp for applying the positive electrode and the period Tn for applying the negative electrode are not equal within the period F of one frame, but the period Tp (Tpa + Tp2) and the negative electrode are applied during the period F1 + F2 of two frames.
  • the period Tn (Tn1 + Tn2) in which is applied is equal to the period Tn (Tn1 + Tn2) in which is applied.
  • the period Tp during which the positive electrode is applied and the period Tn during which the negative electrode is applied are equalized within a predetermined period, so that the burn-in of the liquid crystal element can be prevented.
  • the vicinity of a predetermined pixel of the image M is blurred due to the switching of the positive electrode or the negative electrode of the liquid crystal element. This can be suppressed.
  • the image generation unit (image generation apparatus) 100 receives a plurality of light sources 11a, 11b, and 11c capable of emitting laser beams of different colors and laser light C from the light sources 11a, 11b, and 11c, and performs laser processing.
  • a liquid crystal element 14a that adjusts the polarization angle of the light C, and a light control unit 14 that adjusts the laser light C toward the emission direction by adjusting the polarization angle of the laser light C and the liquid crystal element 14a are controlled.
  • a light control unit (control unit 20) that adjusts the laser light C traveling in the emission direction and reverses the voltage applied to the liquid crystal element 14a to a positive electrode or a negative electrode, and a main scan of the laser light C that has passed through the light control unit 14
  • a scanning unit 102 that generates an image M by scanning in the sub-scanning direction Y orthogonal to the main scanning direction X while scanning a plurality of times in the direction X, and a laser beam C (reflection) after passing through the light control unit 14
  • the light detection unit 16 that detects the light intensity of C1) and the laser light C (reflection) detected by the light detection unit 16 at a timing different from the timing at which the dimming control unit (control unit 20) inverts the voltage applied to the liquid crystal element 14a.
  • a light source correction unit (control unit 20) that corrects the outputs of the light sources 11a, 11b, and 11c based on the light intensity of the light C1).
  • the control unit 20 since the control unit 20 does not detect light when the applied voltage of the liquid crystal element 14a is reversed and the light transmittance becomes unstable as the light control unit 14, the reversing process prevents the liquid crystal element 14a from being burned. Even if is executed, the light intensity can be detected with high accuracy, the laser light having a desired light intensity can be emitted to the light source 11, and an image M with good white balance can be generated. It becomes possible.
  • the light source control unit sets the detection timings of the light intensities of the laser beams B, G, and R of different colors, respectively, to the liquid crystal element 14a.
  • the applied voltage is assumed to be either a positive electrode or a negative electrode.
  • the laser beams B, G, and R that have passed through the liquid crystal element 14a having the same polarity state are detected, so that erroneous detection of the light intensity due to the difference in the polarity of the liquid crystal element 14a can be prevented. It is possible to detect the light intensity with good.
  • the dimming control unit (control unit 20) is configured so that the period Tp during which the positive electrode is applied and the period Tn during which the negative electrode is applied are substantially equal in a predetermined cycle (every frame F or every plurality of frames). 14a is driven. According to this configuration, the period Tp during which the positive electrode is applied to the liquid crystal element 14a and the period Tn during which the negative electrode is applied are provided substantially evenly, so that the liquid crystal element 14a can be more reliably prevented from being burned.
  • “substantially equal” indicates that the period Tp during which the positive electrode is applied to the liquid crystal element 14a occupying a predetermined period is approximately 47 to 53%.
  • the light source 11 can emit the inspection light Cd having a constant output during a predetermined period U so that the light detection unit 16 can detect the light intensity, and the dimming control unit (the control unit 20) includes the liquid crystal element 14a.
  • a period Tp (or Tn) in which the positive electrode or the negative electrode is continuously applied is provided longer than the period U in which the inspection light Cd is emitted. According to this configuration, it is possible to prevent the polarity of the liquid crystal element 14a from being switched during the period U during which the inspection light Cd is emitted, and the applied voltage of the liquid crystal element 14a is inverted to form the dimmer 14. Since light detection is not performed at a time when the light transmittance becomes unstable, it is possible to detect light intensity with high accuracy and to cause the light source 11 to emit laser light having a desired light intensity. It is possible to generate an image M with a good balance.
  • the dimming control unit causes the period Ta (or Tn) in which the positive electrode or the negative electrode is continuously applied to the liquid crystal element 14a to be substantially equal to the period F of the frame in which the image M is generated.
  • the liquid crystal element 14a is driven.
  • the dimming control unit sets the liquid crystal element 14a so that the period Tp during which the positive electrode is applied and the period Tn during which the negative electrode is applied are substantially equal within the period F of the frame in which the image M is generated.
  • the period Tp during which the positive electrode is applied and the period Tn during which the negative electrode is applied can be provided within the period F of one frame. Therefore, the laser that has passed through the liquid crystal element 14a having the same polarity state every frame.
  • the light intensity of the light beams B, G, and R can be detected, and even if the light intensity of the laser beams B, G, and R is deviated from the desired light intensity, the light intensity of the laser beams B, G, and R can be quickly determined.
  • the light intensity can be corrected to a desired light intensity.
  • the dimming control unit changes the switching timing of the positive electrode or the negative electrode within the frame period F between the successive frames F1 and F2.
  • the switching timing of the positive electrode or the negative electrode in the frame period F is different for each frame F, the liquid crystal element 14a is not switched in the period F of one frame.
  • the time when the applied voltage is inverted and the light transmittance becomes unstable as the light control unit 14 is not constant. Therefore, it is possible to prevent the display quality of a predetermined pixel in the image M from being locally deteriorated.
  • the light source control unit acquires the light intensity of one of the laser beams B, G, or R of one color or less in the period F of the frame where the image M is generated.
  • the period U for detecting the laser light can be provided sufficiently long, so that the light intensity detection accuracy can be improved. it can.
  • the light intensities of two or more colors of laser beams B, G, and R may be detected within the frame period F, whereby the time required for the light intensity correction process can be shortened, and the light sources 11a, 11a, It becomes possible to correct each output of 11b and 11c.
  • the dimming control unit includes a plurality of light sources 11a, 11 after the light source correction unit (control unit 20) inputs the light intensities of the laser beams B, G, R.
  • the laser beams B, G, and R are dimmed at a timing excluding the period until the outputs of 11b and 11c are corrected (the period from step S3 to step S7 in FIG. 7 where the light intensity correction process is executed).
  • luminance of the image M (virtual image V can be adjusted, maintaining the white balance of the laser beams B, G, and R favorable.
  • the luminance and white balance of the image M are adjusted by correcting the driving of the light sources 11a, 11b, and 11c based on the detection signal from the light detection unit 16, but the light detection unit 16
  • the brightness and white balance of the image M may be adjusted by correcting the drive of the light control unit 14 based on the detection signal from the light source 11 and the light source 11 and the light control unit 14 based on the detection signal.
  • the driving may be corrected.
  • the light control unit 14 may be provided not on the optical path of the combined laser beam C but on each of the laser beams B, G, R before being combined. With such a configuration, the laser beam B, G, R Can be dimmed individually.
  • the output timing of the inspection light Cd, the dimming value change timing of the dimming unit 14, the polarity inversion timing of the applied voltage of the liquid crystal element 14a, and the like may be determined based on information on the scanning position from the scanning unit 102. In addition, it may be determined based on a drive signal for driving the light source 11, or may be determined based on timing at which vehicle information or an image signal input from the vehicle 2 is input.
  • the light detection is performed while generating the image M by using the transmission film (light branching means).
  • the light detection unit 16 is an area on the screen 103 that is not normally viewed by the observer 3. You may arrange
  • It has the effect of maintaining a good white balance, and is useful as an image generation device that generates an image using a laser light source.

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Abstract

液晶素子の焼き付きを防止しつつ、ホワイトバランスの良好な画像を生成することができる画像生成装置とヘッドアップディスプレイとを提供する。　調光部１４は、レーザー光Ｃの偏光角を調整する液晶素子１４ａを含み、レーザー光Ｃの偏光角を調整することで出射方向に向かうレーザー光Ｃを調光し、光検出部１６は、調光部１４を通過した後のレーザー光Ｃ（反射光Ｃ１）の光強度を検出し、制御部２０は、液晶素子１４ａの印加電圧を反転させるタイミングと異なるタイミングで光検出部１６が検出したレーザー光Ｃ（反射光Ｃ１）の光強度に基づいて、複数の光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出力をそれぞれ補正する。

Description

画像生成装置、ヘッドアップディスプレイ
　本発明は、レーザー光を空間光変調することにより画像を生成する画像生成装置と、この画像生成装置が生成した画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイに関するものである。
　画像生成装置は、例えば、特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置に適用されており、この画像生成装置は、レーザー光を出射する光源と、光源から前記レーザー光を走査することで画像を生成する走査部と、光源と走査部との間のレーザー光の光路上に位置し、レーザー光の偏光角を制御する液晶素子を含み、走査部に向かうレーザー光の光強度を調整する調光部と、を備え、調光部によりレーザー光の光強度を減衰させることで、画像の輝度のダイナミックレンジを確保している。
　また、特許文献１に開示されている液晶素子は、焼き付きを防止するため、液晶素子への印加電圧をフレームの周期毎に正極と負極とを交互に印加している。
　ところで、車両などに搭載されるヘッドアップディスプレイなどに適用される画像生成装置は、使用される温度が変化しやすく、変化する温度幅も大きい。使用環境温度が変化した場合、レーザー光を出射する半導体レーザー光源の出力特性が変化するため、同じように駆動しても所望の光強度のレーザー光が出力できない問題がある。
　このような問題に対処するため、特許文献２に開示されている画像生成装置（レーザー走査型表示装置）は、レーザー光の光強度を光検出部で検出し、光検出部で検出した光強度信号に基づいて、連続的又は断続的に光源の駆動を補正することで、所望の光強度のレーザー光を光源に出力させている。
特開２０１３－０１５７３８号公報 特開２０１４－０８６４２６号公報
　しかしながら、液晶素子の正極／負極で極性を切り替えるタイミングが、光源の出力補正用の光強度検出を行うタイミングに重なってしまうと、光強度検出に誤差が生じてしまい、光源の補正を適切に行うことができず、画像生成装置が所望の輝度で所望の色の画像を生成することができないという問題があり、改善の余地があった。
　したがって、本発明は、液晶素子の焼き付きを防止しつつ、ホワイトバランスの良好な画像を生成することができる画像生成装置とヘッドアップディスプレイとを提供することを目的の一つとしている。
　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、本発明の第一の発明における画像生成装置は、異なる色のレーザー光を出射可能な複数の光源と、前記光源から前記レーザー光を受光し、前記レーザー光の偏光角を調整する液晶素子を含み、前記レーザー光の偏光角を調整することで前記レーザー光を調光する調光部と、前記液晶素子を制御することで前記レーザー光を調光するとともに、前記液晶素子の印加電圧を正極または負極に反転させる調光制御部と、前記調光部を通過した前記レーザー光を主走査方向に複数回走査しながら前記主走査方向と直交する副走査方向に走査することで画像を生成する走査部と、前記調光部を通過した後の前記レーザー光の光強度を検出する光検出部と、前記調光制御部が前記液晶素子の印加電圧を反転させるタイミングと異なるタイミングで前記光検出部が検出した前記異なる色のレーザー光の光強度に基づいて、前記複数の光源の出力をそれぞれ補正する光源補正部と、を備える、ことを特徴とする。
　また、第二の発明におけるヘッドアップディスプレイは、前記画像生成装置と、前記画像生成装置が生成した前記画像を透過反射部に投影するリレー光学系と、外部照度を検出する外光センサと、を備え、前記調光制御部は、前記光源補正部が、前記レーザー光の光強度を入力してから前記複数の光源の出力を補正するまでの期間を除くタイミングで前記レーザー光を調光する、ことを特徴とする。
　本発明は、液晶素子の焼き付きを防止しつつ、ホワイトバランスの良好な画像を生成することができる。
本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの搭載態様を説明するための図である。 上記実施形態のヘッドアップディスプレイの概略断面の例を示す図である。 上記実施形態のレーザー光源部の概略断面の例を示す図である。 上記実施形態の画像生成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。 上記実施形態における走査部の走査位置の時間推移を表す図であり、（ａ）は副走査位置の時間推移であり、（ｂ）は主走査位置の時間推移である。 上記実施形態の画像生成装置における電気構成の例を示す図である。 上記実施形態の画像生成装置が行う表示処理の例を示すフロー図である。 上記実施形態の画像生成装置が行う調光処理の例を示すフロー図である。 上記実施形態の画像生成装置が行う反転処理の例を示すフロー図である。 上記実施形態の画像生成装置の各部動作のタイミングチャートの例であり、（ａ）は、走査部の副走査位置の推移と示し、（ｂ）は、光源が出射する検出用光が出射されるタイミングを示し、（ｃ）は、液晶素子の正負反転タイミングを示している。 本発明の画像生成装置の変形実施形態の各部動作のタイミングチャートの例であり、（ａ）は、走査部の副走査位置の推移と示し、（ｂ）は、光源が出射する検出用光が出射されるタイミングを示し、（ｃ）は、液晶素子の正負反転タイミングを示している。 本発明の画像生成装置の変形実施形態の各部動作のタイミングチャートの変形例であり、（ａ）は、走査部の副走査位置の推移と示し、（ｂ）は、光源が出射する検出用光が出射されるタイミングを示し、（ｃ）は、液晶素子の正負反転タイミングを示している。
　以下、添付の図面に基づいて、本発明の画像生成装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）に適用した一実施形態について説明する。
　本発明の実施形態に係るＨＵＤ１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。このようにしてＨＵＤ１は、観察者３に虚像Ｖを視認させる。
　図１のＨＵＤ１は、図２に示したように、画像Ｍを生成する画像生成部（画像生成装置）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系である第一反射部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、ＨＵＤ１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。
　図２の第一反射部（リレー光学系）２００、第二反射部（リレー光学系）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。また、図２では、第一反射部２００と第二反射部３００との２つの反射型のリレー光学系を図示してあるが、例えば、一方の反射型のリレー光学系（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系を追加したりしてもよい。さらに、リレー光学系としては、反射型のリレー光学系のみではなく、レンズなどの透過型のリレー光学系を用いられてもよい。
　図２の筐体４００は、レーザー光源部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、ＨＵＤ１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。
（画像生成部（画像生成装置）１００）
　図２の画像生成部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を生成するものである。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源部（レーザー光源装置）１０１と、レーザー光源部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。
（レーザー光源部（レーザー光源装置）１０１）
　レーザー光源部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、合成レーザー光源部１０と、レーザー光源部１０における、後述する光源１１，調光部１４などを制御する制御部２０と、により構成される。
　図３は、レーザー光源部１０の構成の例を示す図であり、レーザー光源部１０１は、図３に示されるように、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、光検出部１６と、から主に構成される。
　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が記憶する光源制御データに基づいて、所望の光強度のレーザー光が出射されるように各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれを階調制御する。
　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
　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。
　図３の調光部１４は、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）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１４ｂ，１４ｃとを備え、後述する制御部２０が設定した調光値に基づき、液晶素子１４ａを、パルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＡＭ）方式やパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：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、後述する制御部２０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、調光値を設定する。具体的に例えば、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の調光値は高く設定され、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の調光値は低く設定される。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及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、それぞれ離れた位置に設けられてもよく、図３に示されるように合成レーザー光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。
　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として後述する光検出部１６の方向へ反射させる。
　図３の光検出部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のうち、各色レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒそれぞれの光強度を検出する。光検出部１６は、受光した反射光Ｃ１の各色レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒそれぞれの光強度に応じて検出信号を後述する制御部２０に出力する。
　図２の制御部２０は、例えば、１つまたは複数のマイコンやＦＰＧＡなどで構成される処理部２１と、１つまたは複数のＲＯＭなどの記憶部２２と、外部から信号を入力するインターフェースである入力部２３と、光源１１、調光部１４、走査部１０２などを駆動する図示しない駆動回路と、から主に構成され、筐体４００の内側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、制御部２０は、筐体４００の外部に配設され、配線によりＨＵＤ１内部と電気的に接続されていてもよい。また、制御部２０は、全ての機能が同一のプリント回路板に設けられていてもよく、または複数のプリント回路板に分割して設けられてもよい。なお、本実施形態における処理部２１（制御部２０）は、本発明における液晶素子１４ａを制御し、液晶素子１４ａの印加電圧を正極または負極に反転させる調光制御部、複数の光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出力をそれぞれ補正する光源補正部、としての機能も有する。制御部２０の作用などの詳細については、後で詳述する。
　図４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、レーザー光源部１０からの合成レーザー光Ｃを受光し、後述する制御部２０の制御のもとで、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。
　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（リレー光学系）に向けて出射する。
　スクリーン１０３は、例えば、図４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４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）と、に分類される。この非表示エリアは、有効表示エリア１０３ａを主走査する際の主走査の折り返し位置付近に配置され、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１０３ｂ（図４の有効表示エリア１０３ａの左右領域）と、副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１０３ｃ（図４の有効表示エリア１０３ａの上下領域）と、に分類される。
　ここで、走査部１０２は、図４に示すように、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（符号Ｃで示す実線を参照）、走査終了位置Ｐ４に到達すると再び走査開始位置Ｐ１に戻って走査する。走査部１０２の走査期間は、画像Ｍを生成するフレームの期間Ｆにおいて、図５（ａ）に示されるように、有効表示エリア１０３ａ及び非表示エリア（１０３ｂ，１０３ｃ）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Ｐ４から走査開始位置Ｐ１に戻る期間である帰線期間Ｆｂと、に分類される。この走査部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上を走査する表示開始位置Ｐ２及び表示終了位置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に帰還するまでのフレームの期間Ｆ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。以上が、本実施形態における画像生成部１００の構成である。
　次に、図２に示される画像生成部１００の電気的構成について、図６のブロック図を用いて説明する。制御部２０は、図６に示されるように、光源１１、調光部１４，光検出部１６，走査部１０２，外光センサ５００などに電気的に接続される。制御部２０は、入力部２３を介して、車両２から車速などの車両情報や、光検出部１６が検出する光強度に関する情報や、走査部１０２が出力する走査位置に関する情報や、外光センサ５００が検出する外部照度に関する情報などを入力する。そして、処理部２１は、入力部２３から入力した情報に基づいて、記憶部２２からプログラム及びデータを読み出し、プログラムを実行することで、光源１１，調光部１４，走査部１０２などを制御する。
　図６の処理部２１は、走査部１０２の走査位置を検出または／および推定することが可能であり、画像Ｍを生成するため、走査部１０２の走査位置に合わせて光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出力を制御することで、画像Ｍの各ピクセルを所望の色、所望の輝度で表示する。具体的に例えば、処理部２１は、入力部２３を介して走査部１０２から入力される、走査部１０２の主走査方向Ｘの往復の切り替わりタイミングを示す主走査切り替わりデータ、フレームＦ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などに基づいて、走査部１０２の走査位置を推定可能である。
　図６の記憶部２２は、出射するレーザー光の色が異なる光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ毎に駆動するための光源駆動データを記憶している。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を対応づけたデータである。しかしながら、同じ光源制御データで光源１１を駆動した場合であっても、光源１１及び調光部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、レーザー光源部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を光検出部１６が検出し、光検出部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それぞれに所望の階調表現できるため、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。以下に、図７乃至図１０を用いて、本実施形態の画像生成部１００が実行する『光強度補正処理』を含めた画像Ｍの『表示処理』と、画像Ｍの調光を行う『調光処理』について説明する。なお、本発明の画像生成装置（画像生成部）１００は、本実施形態におけるレーザー光源部１０１と、走査部１０２と、スクリーン１０３と、から主に構成される。
　図７は、本実施形態の画像生成部１００が行う『表示処理』のフローチャートであり、図８は、本実施形態の画像生成部１００が行う『調光処理』のフローチャートであり、図９は、本実施形態の画像生成部１００が行う『反転処理』のフローチャートであり、図１０は、（ａ）が走査部１０２の副走査方向Ｙの走査位置の時間推移を示し、（ｂ）が光源１１が出射する検査用光Ｃｄのオン／オフのタイミングを示し、（ｃ）が調光部１４の正極／負極の切り替えタイミングを示すタイミングチャートの例である。
　まず、図７を用いて、画像生成部１００が行う『表示処理』について説明する。なお、図７のステップＳ３乃至Ｓ７までが前述した『光強度補正処理』である。
　ステップＳ１では、制御部２０は、走査部１０２が主走査を繰り返しても連続して走査位置が有効表示エリア１０３ａに侵入しない図４の連続非表示エリア１０３ｃに、走査位置がある（あるいは副走査位置Ｙ１またはＹ３である）かを判定する。走査部１０２の走査位置が連続非表示エリア１０３ｃではない（あるいは副走査位置Ｙ１またはＹ３である）と判定（ステップＳ１でＮｏ）した場合、制御部２０は、ステップＳ２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。
　また、制御部２０は、走査部１０２の走査位置が連続非表示エリア１０３ｃである（あるいは副走査位置Ｙ１またはＹ３である）と判定（ステップＳ１でＹＥＳ）した場合、ステップＳ３に移行し、光源１１に検査用光Ｃｄの出射を開始させる。ステップＳ３では、具体的には、制御部２０は、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを、時点における最高階調で駆動することで検査用光Ｃｄを出射させる。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、処理部２１は、検査用光Ｃｄを出射させるタイミングが、液晶素子１４ａの極性反転のタイミングと重ならないように調整するが、例えば、液晶素子１４ａの極性が反転してから、液晶素子１４ａの周期の１０％以上の期間が少なくとも経過した後、検査用光Ｃｄを出射するようにする。具体的には、液晶素子１４ａの極性の反転が１０ｍｓｅｃであった場合、処理部２１は、液晶素子１４ａの極性が反転してから、１ｍｓｅｃ以上経過した後、検査用光Ｃｄを出射するようにする。
　ステップＳ４では、制御部２０は、光源１１に一定の期間Ｕ（図１０参照）だけ検査用光Ｃｄを出射させた後、検査用光Ｃｄの出射を停止し、ステップＳ５に移行し、検査用光Ｃｄの検出信号の電圧レベルを取得し、前記記憶部に記憶する。本実施形態の制御部２０は、光検出部１６から入力した光強度を示す検出信号を積分する積分回路（図示しない）を有し、該積分回路が積分した検出信号の電圧レベルを取得する。このように、検査用光Ｃｄを一定の期間だけ出射し、検査用光Ｃｄに基づく光検出部１６からの検出信号を一定期間積分した電圧レベルを取得することで、検出信号の時間的な揺らぎによる検出誤差の影響を抑制することができる。また、得られる検出信号の電圧レベルが大きくなるため、Ｓ／Ｎ比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。
　ところで、制御部２０は、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調光値を決定し、調光部１４を制御する。調光部１４の調光の度合いによって、光検出部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の調光値は高く設定される。従って、外部照度が高い（明るい）場合には、光検出部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の調光値は低く設定される。従って、光検出部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の調光値が低く設定され、検査用光Ｃｄの光強度が小さい場合、光検出部１６から制御部２０に入力される検出信号を適宜増幅する。これにより、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。
　ステップＳ６において、制御部２０は、色光ＲＧＢ全ての電圧レベルを取得したかを判定する。色光ＲＧＢ全ての電圧レベルを取得していないと判定（ステップＳ６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、ステップＳ１に戻る。また、色光ＲＧＢ全ての電圧レベルを取得したと判定（ステップＳ６でＹＥＳ）した場合、制御部２０は、ステップＳ７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、制御部２０は、最高階調である検査用光Ｃｄの検出信号に基づき、最高階調が所望の光強度となるように、光源駆動データにおける最高階調に対応付けられた光源制御データを補正する。そして、制御部２０は、この最高階調における光源制御データの補正量に基づいて、他の階調に対応付けられた光源制御データも補正する。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１０３ｃであるタイミングが望ましい。また、制御部２０は、最高階調である検査用光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の検出信号に基づいて、新しい光源駆動データを生成してもよい。なお、色光ＲＧＢ全ての電圧レベルを取得し、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの光源駆動データを補正するまでの一連の周期を、以下では、サイクルＱと表現する。
　なお、ステップＳ３乃至Ｓ５による光強度に基づく電圧レベルの取得は、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。図１０を用いて具体的に説明すると、フレームＦ１では、青色レーザー光Ｂの検査用光Ｃｄの光強度に基づく電圧レベルを取得し、フレームＦ２では、青色レーザー光Ｂの検査用光Ｃｄの光強度に基づく電圧レベルを取得し、フレームＦ３では、赤色レーザー光Ｒの検査用光Ｃｄの光強度に基づく電圧レベルを取得し、これにより、１色の検査用光Ｃｄを出射する一定の期間Ｕを長く設けることができるため、より精度のよい光強度検出が可能となる。
　以上が、本実施形態における『表示処理』の説明である。以下に図８，９を用いて、本実施形態における画像生成部１００が、前記表示処理と並行して行う、表示面（スクリーン３０）上に適切な輝度で画像Ｍを表示するための『調光処理』と、調光部１４の焼き付きを防止する『反転処理』と、について説明する。
（調光処理）
　調光処理は、例えば、外光センサ５００からの外部照度に基づき、明るい（外部照度が大きい）環境では、画像Ｍの輝度を増大させるように調光部１４による光の減衰を抑え、暗い（外部照度が小さい）環境では、画像Ｍの輝度を減少させるように調光部１４で光を減衰させる処理である。調光処理は、例えば、所定数のフレームＦおき、又は所定時間おきに定期的に処理を開始する。
　ステップＳ１１では、処理部２１は、入力部２３を介して外光センサ５００から外部照度に関する情報を入力する。
　ステップＳ１２では、処理部２１は、記憶部２２に記憶された外部照度と調光値とを対応付けたテーブルデータを読み出し、ステップＳ１１で入力した外部照度に対応した調光値を決定する。なお、処理部２１は、外部照度に対応した調光値を演算により求めてもよい。
　ステップＳ１３では、処理部２１は、走査部１０２の走査位置が所定の調光値変更タイミングであるかを判定する。調光値変更タイミングは、具体的に例えば、前記光強度補正処理のサイクルＱの途中ではなく、かつ、走査部１０２の走査位置が連続非表示エリア１０３ｃ内であるタイミングが望ましい。
　処理部２１は、前記調光値変更タイミングになった（ステップＳ１３でＹｅｓ）場合、ステップＳ１４に移行し、調光部１４の調光値を変更する。これにより、スクリーン３０上に表示される画像Ｍの輝度を調整する。
　なお、以上に説明した調光処理は、ユーザが図示しない操作部により調光値を変更操作した場合に、処理を開始されてもよい。この場合、処理部２１は、前述したステップＳ１１で、図示しない操作部から操作信号を入力し、ステップＳ１２で、前記操作信号に基づいて調光値を決定することとなる。
（反転処理）
　反転処理は、調光部１４における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及び負極でそれぞれ印加される期間割合が同じになるように駆動する処理である。具体的に例えば、処理部２１は、１フレーム内で前記液晶素子を正極及び負極で駆動する期間割合を、５０％ずつに設定し、１フレームＦの半分で正極／負極を切り替える。
　ステップＳ２１では、処理部２１は、調光部１４の液晶素子の印加電圧を正負反転させるタイミングであるかを判定する。具体的には、処理部２１は、１フレームＦの略半分のタイミングであるかを判定し、１フレームＦの略半分のタイミング（ステップＳ２１でＹｅｓ）で、調光部１４の液晶素子の印加電圧を正極から負極に反転させ（ステップＳ２２）、さらに、次フレームＦへの切り替わりタイミング（ステップＳ２１でＹｅｓ）で、調光部１４の液晶素子の印加電圧を負極から正極に反転させる（ステップＳ２２）。これにより、調光部１４の前記液晶素子は、１フレームＦ内に、正極で駆動する期間と、負極で駆動する期間と、を１回ずつ同じ期間割合で駆動されるため、前記液晶素子の焼き付きを防止することができる。
　また、処理部２１は、１フレームＦにつき正極／負極の切替を２回（偶数回）行っているため、全てのフレームＦにおいて、フレームＦ内の正極／負極のタイミングを一定に保つことができる。すなわち、前記『光強度補正処理』における検査用光Ｃｄの出射タイミングを、フレームＦに対して一定のタイミングで行うことで、図１０に示すように、全てのフレームＦ（図１０のＦ１，Ｆ２Ｆ３）において、前記液晶素子が負極であるタイミングに検査用光Ｃｄを出射する。すなわち、処理部２１が、１フレームＦおきに正極／負極の切替を２回（偶数回）行うことで、フレームＦ内における正極／負極のタイミングを一定に保つことができるため、検査用光Ｃｄが出射及び検出されるタイミングにおける前記液晶素子の極性を一定にすることができ、前記液晶素子の極性の違い（検出条件の違い）による光強度検出の誤差発生を防止することができ、精度のよい光強度検出が可能となる。
　なお、処理部２１は、１フレームの期間Ｆ内に、液晶素子の正極／負極の切り替えを、さらに多い偶数回（４回、６回）設けてもよい。なお、処理部２１は、図１０に示されるように、正極または負極である期間Ｔを、検査用光Ｃｄが出力される期間Ｕより長く設けることが望ましく、これにより、検査用光Ｃｄが出射される期間Ｕ内で前記液晶素子の正極／負極の切り替えが行われないようにすることができる。
　また、１フレームの期間Ｆ内で、正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが、必ずしも均等でなくてもよい。例えば、図１１に示されるように、１フレーム目の期間Ｆ１（３フレーム目の期間Ｆ３）内では、調光部１４は正極で駆動され、２フレーム目の期間Ｆ２（４フレーム目の期間Ｆ４）内では、調光部１４は負極で駆動される。これにより、１フレームの期間Ｆ内では、正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが均等ではないが、２フレームの期間Ｆ１＋Ｆ２（Ｆ３＋Ｆ４）内では、正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが均等となる。このような構成によっても、所定の期間内における正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが均等となるため、液晶素子の焼き付きを防止することができる。なお、正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとを均等とする所定の期間は、１／３０秒以下であることが望ましい。
　また、処理部２１は、フレームの期間Ｆ内における正極または負極の切り替えタイミングを、連続するフレーム間で異ならせてもよい。具体的に例えば、図１２に示されるように、１フレーム目の期間Ｆ１内では、正極を印加する期間Ｔｐ１が６０％、負極を印加する期間Ｔｎ１が４０％で駆動され、２フレーム目の期間Ｆ２内では、正極を印加する期間Ｔｐ２が４０％、負極を印加する期間Ｔｎ２が６０％で駆動される。これにより、１フレームの期間Ｆ内では、正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが均等ではないが、２フレームの期間Ｆ１＋Ｆ２内では、正極を印加する期間Ｔｐ（Ｔｐａ＋Ｔｐ２）と負極を印加する期間Ｔｎ（Ｔｎ１＋Ｔｎ２）とが均等となる。このような構成によっても、所定の期間内における正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが均等となるため、液晶素子の焼き付きを防止することができる。また、このように、フレームの期間Ｆ内における正極または負極の切り替えタイミングを、連続するフレーム間で異ならせることで、画像Ｍの所定の画素付近が液晶素子の正極または負極の切り替えによってぼけてしまうことを抑制することができる。
　以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　本実施形態における画像生成部（画像生成装置）１００は、異なる色のレーザー光を出射可能な複数の光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからのレーザー光Ｃを受光し、レーザー光Ｃの偏光角を調整する液晶素子１４ａを含み、レーザー光Ｃの偏光角を調整することで出射方向に向かうレーザー光Ｃを調光する調光部１４と、液晶素子１４ａを制御することで出射方向に向かうレーザー光Ｃを調光するとともに、液晶素子１４ａの印加電圧を正極または負極に反転させる調光制御部（制御部２０）と、調光部１４を通過したレーザー光Ｃを主走査方向Ｘに複数回走査しながら主走査方向Ｘと直交する副走査方向Ｙに走査することで画像Ｍを生成する走査部１０２と、調光部１４を通過した後のレーザー光Ｃ（反射光Ｃ１）の光強度を検出する光検出部１６と、調光制御部（制御部２０）が液晶素子１４ａの印加電圧を反転させるタイミングと異なるタイミングで光検出部１６が検出したレーザー光Ｃ（反射光Ｃ１）の光強度に基づいて、複数の光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出力をそれぞれ補正する光源補正部（制御部２０）と、を備えている。このように、制御部２０が、液晶素子１４ａの印加電圧が反転し調光部１４として光透過率が不安定となる時期に光検出を行わないため、液晶素子１４ａの焼き付きを防止する反転処理を実行しても、精度よく光強度検出をすることができ、光源１１に所望の光強度のレーザー光を出射させることができ、延いては、ホワイトバランスが良好な画像Ｍを生成することが可能となる。
　さらに、本実施形態における画像生成部（画像生成装置）１００において、光源制御部（制御部２０）は、異なる色のレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光強度の検出タイミングを、それぞれ、液晶素子１４ａの印加電圧が正極または負極のいずれか一方とする。これにより、同じ極性状態の液晶素子１４ａを通過したレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒがそれぞれ光強度検出されるため、液晶素子１４ａの極性違いによる光強度の誤検出を防止することができ、さらに精度のよい光強度検出をすることができる。
　また、調光制御部（制御部２０）は、所定の周期（１フレームＦ毎または複数フレーム毎）における正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが略均等になるように液晶素子１４ａを駆動する。この構成によれば、液晶素子１４ａに正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとを略均等に設けるため、液晶素子１４ａの焼き付きをさらに確実に防止することができる。ここでいう略均等とは、所定の周期に占める液晶素子１４ａに正極を印加する期間Ｔｐが概ね４７～５３％の間であることを示す。
　また、光源１１は、光検出部１６で光強度を検出させるため、所定の期間Ｕに一定出力の検査用光Ｃｄを出射可能であり、調光制御部（制御部２０）は、液晶素子１４ａに正極または負極を連続して印加する期間Ｔｐ（またはＴｎ）を、検査用光Ｃｄを出射させる期間Ｕより長く設ける。この構成によれば、検査用光Ｃｄを出射している期間Ｕの間に、液晶素子１４ａの極性が切り替わることを防止することができ、液晶素子１４ａの印加電圧が反転し調光部１４として光透過率が不安定となる時期に光検出を行わないため、精度よく光強度検出をすることができ、光源１１に所望の光強度のレーザー光を出射させることができ、延いては、ホワイトバランスが良好な画像Ｍを生成することが可能となる。
　また、調光制御部（制御部２０）は、液晶素子１４ａに正極または負極を連続して印加する期間Ｔａ（またはＴｎ）が、画像Ｍが生成されるフレームの期間Ｆと略均等となるように液晶素子１４ａを駆動する。この構成により、１フレームの期間Ｆ内で、液晶素子１４ａの切り替えが行われないので、液晶素子１４ａの印加電圧が反転し調光部１４として光透過率が不安定となる時期が、有効表示エリア１０３ａに画像Ｍが生成される期間に重ならなくなるため、画像Ｍにおける所定の画素の表示品位が低下することを防止することができる。
　また、調光制御部（制御部２０）は、画像Ｍが生成されるフレームの期間Ｆ内で正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとが略均等になるように液晶素子１４ａを駆動する。この構成によれば、１フレームの期間Ｆ内で正極を印加する期間Ｔｐと負極を印加する期間Ｔｎとを設けることができるため、１フレーム毎に、同じ極性状態の液晶素子１４ａを通過したレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光強度検出が可能となり、レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光強度が所望の光強度からずれてしまった場合でも、迅速にレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光強度を所望の光強度に補正することができる。
　また、調光制御部（制御部２０）は、フレームの期間Ｆ内における正極または負極の切り替えタイミングを、連続するフレームＦ１，Ｆ２間で異ならせる。この構成によれば、フレームの期間Ｆ内における正極または負極の切り替えタイミングは、フレームＦ毎で異なるため、１フレームの期間Ｆ内における、液晶素子１４ａの切り替えが行われないので、液晶素子１４ａの印加電圧が反転し調光部１４として光透過率が不安定となる時期が一定でなくなる。したがって、画像Ｍにおける所定の画素の表示品位が局所的に悪化することを防止することができる。
　また、光源制御部（制御部２０）は、画像Ｍが生成されるフレームの期間Ｆで１色以下のレーザー光ＢまたはＧまたはＲのいずれかの光強度を取得する。これにより、フレームの期間Ｆで複数色のレーザー光の光強度を検出する場合に比べて、レーザー光を検出する期間Ｕを十分長く設けることができるため、光強度の検出精度を向上させることができる。
　なお、フレーム期間Ｆ内で２色以上のレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光強度を検出してもよく、これにより、光強度補正処理にかかる時間を短くすることができ、迅速に光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれの出力を補正することが可能となる。
　また、本実施形態のＨＵＤ１では、調光制御部（制御部２０）は、光源補正部（制御部２０）が、レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒの光強度を入力してから複数の光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれの出力を補正するまでの期間（前記光強度補正処理を実行している図７のステップＳ３からＳ７までの期間）を除くタイミングでレーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒを調光する。これにより、レーザー光Ｂ，Ｇ，Ｒのホワイトバランスを良好に保ちつつ、画像Ｍ（虚像Ｖの輝度を調整することができる。
［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。
　上記実施形態において、光検出部１６からの検出信号に基づいて、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ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いたが、光検出部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く、さらに、前記検出信号に基づいて、光源１１及び調光部１４の駆動を補正してもよい。
　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。
　また、検査用光Ｃｄの出力タイミング、調光部１４の調光値変更タイミング、液晶素子１４ａの印加電圧の極性反転タイミングなどは、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。
　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）に走査されたレーザー光の光強度を検出するように配置されていてもよい。
　ホワイトバランスを良好に保つ効果を有し、レーザー光源を用いて画像を生成する画像生成装置等として有用である。
　　　１　　ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）
　　　２　　車両
　　　２ａ　ウインドシールド
　　　３　　観察者
　　１０　　レーザー光源部
　　１１　　光源
　　１４　　調光部
　　１４ａ　液晶素子
　　１６　　光検出部
　　２０　　制御部（調光制御部、光源補正部）
　　２１　　処理部
　　２２　　記憶部
　　２３　　入力部
　１００　　画像生成部（画像生成装置）
　１０１　　レーザー光源部（レーザー光源装置）
　１０２　　走査部
　１０３　　スクリーン
　２００　　第一反射部
　３００　　第二反射部
　４００　　筐体
　５００　　外光センサ

　　　Ｃ　　合成レーザー光
　　　Ｃ１　第一反射光
　　　Ｆ　　フレーム（フレームの期間）
　　　Ｆａ　実走査期間
　　　Ｆｂ　帰線期間
　　　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
　　　Ｋ　　表示光
　　　Ｍ　　画像
　　　Ｔｐ　正極を印加する期間
　　　Ｔｎ　負極を印加する期間
　　　Ｕ　　期間
　　　Ｖ　　虚像

Claims (8)

  1. 　異なる色のレーザー光を出射可能な複数の光源と、
    　前記光源から前記レーザー光を受光し、前記レーザー光の偏光角を調整する液晶素子を含み、前記レーザー光の偏光角を調整することで前記レーザー光を調光する調光部と、
    　前記液晶素子を制御することで前記レーザー光を調光するとともに、前記液晶素子の印加電圧を正極または負極に反転させる調光制御部と、
    　前記調光部を通過した前記レーザー光を主走査方向に複数回走査しながら前記主走査方向と直交する副走査方向に走査することで画像を生成する走査部と、
    　前記調光部を通過した後の前記レーザー光の光強度を検出する光検出部と、
    　前記調光制御部が前記液晶素子の印加電圧を反転させるタイミングと異なるタイミングで前記光検出部が検出した前記異なる色のレーザー光の光強度に基づいて、前記複数の光源の出力をそれぞれ補正する光源補正部と、を備える、
    ことを特徴とする画像生成装置。
  2. 　前記光源制御部は、前記異なる色のレーザー光の光強度の検出タイミングを、それぞれ、前記液晶素子の印加電圧が正極または負極のいずれか一方とする、
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
  3. 　前記調光制御部は、所定の周期における正極を印加する期間と負極を印加する期間とが略均等になるように前記液晶素子を駆動する、
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像生成装置。
  4. 　前記光源は、前記光検出部で光強度を検出させるため、所定の期間に一定出力の検査用光を出射可能であり、
    　前記調光制御部は、前記液晶素子に正極または負極を連続して印加する期間を、前記検査用光を出射させる前記期間より長く設ける、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像生成装置。
  5. 　前記調光制御部は、前記液晶素子に正極または負極を連続して印加する期間が、前記画像が生成されるフレームの期間と略均等となるように前記液晶素子を駆動する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像生成装置。
  6. 　前記調光制御部は、前記画像が生成されるフレームの期間内で正極を印加する期間と負極を印加する期間とが略均等になるように前記液晶素子を駆動する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像生成装置。
  7. 　前記調光制御部は、前記フレームの期間内における正極または負極の切り替えタイミングを、連続する前記フレーム間で異ならせる、
    ことを特徴とする請求項６に記載の画像生成装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかに記載の画像生成装置と、
    　前記画像生成装置が生成した前記画像を透過反射部に投影するリレー光学系と、
    　外部照度を検出する外光センサと、を備え、
    　前記調光制御部は、前記光源補正部が、前記レーザー光の光強度を入力してから前記複数の光源の出力を補正するまでの期間を除くタイミングで前記レーザー光を調光する、
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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