CN107229172B - 激光投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光投影显示装置，其使通常时和调光处理时的对于半导体激光器的电流设定更高精度地优化，使光量控制稳定化。本发明的激光投影显示装置(1)包括：使激光光源(5)产生的激光进行扫描来投影图像的扫描部(7)；与图像信号相应地设定驱动激光光源的电流的激光光源驱动部(4)；检测激光光源产生的激光的光量的光传感器(10)；和对激光光源驱动部供给基准图像信号和电流设定信号而使其发光，并对激光光源驱动部进行设定以使光传感器检测出的光量成为目标值的发光控制部(22)。发光控制部在图像信号的1帧内的回扫期间对激光光源驱动部供给电流设定信号，使得以具有规定电流差的方式进行多次发光。

Description

激光投影显示装置

技术领域

本发明涉及用二维扫描反射镜使来自半导体激光器等的出射光扫描来进行图像显示的激光投影显示装置。

背景技术

近年来，使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)反射镜等二维扫描反射镜和半导体激光光源的激光投影显示装置正在普及。此时，为了使显示的影像的明亮度(亮度)稳定，提出了如下所述的技术。

例如在专利文献1中，公开了使用2轴的MEMS共振反射镜使激光进行光栅扫描时，与水平方向的光栅扫描速度的变化对应地调整激光的发光强度的结构。另外，在专利文献2中，公开了在对于形成图像有效的有效扫描范围外的无效扫描范围中检测按存储部中存储的基准输入电流值从光源出射的激光的光量，在检测出的光量与存储部中存储的基准光量值相比偏离了规定值以上的情况下，探索可以得到基准光量值的影像输出电流值，基于探索结果对γ表进行变更的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-343397号公报

专利文献2：日本特开2012-155020号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为光源的半导体激光器中，存在经时劣化引起的激光的强度降低和周围环境的温度变化引起的激光量的变动等，所以需要将半导体激光器中流动的电流调整为最佳而控制激光量成为目标值。另外，一般的显示装置中，进行与使用环境的亮度相应地控制显示图像的亮度的调光处理。

专利文献1中记载的技术，是应对激光在投影面上的扫描速度变化的技术，与激光量的变动没有关系。另一方面，专利文献2中记载的技术，是为了抑制激光量的变动而探索激光的光量在基准光量值(目标值)±规定值(容许值)的范围内的电流值并修正对光源供给的电流的技术。但是，专利文献2中记载的电流值探索方法中，存在探索方向不同时存在多个解的情况，当然也不能避免对于目标值产生最大规定值(容许值)的幅度的误差。结果，从半导体激光器得到的光量偏离目标值，用户会辨认出显示画面的亮度变化和色度变化。

进而，随着调光处理变更显示图像的亮度(调光模式)时，随着激光光量的变动，在不同的调光模式的边界产生亮度的偏差，存在用户辨认出显示画面的亮度变化和色度变化的问题。该调光处理中的课题，在专利文献中都没有考虑。

本发明鉴于上述课题，目的在于在激光投影显示装置中，使通常时和调光处理时对半导体激光器的电流设定更高精度地优化，使光量控制稳定化。

用于解决课题的技术方案

本发明的激光投影显示装置包括：产生多色的激光的激光光源；使激光光源产生的激光按照图像信号的同步信号进行扫描来投影图像的扫描部；与图像信号相应地设定驱动激光光源的电流的激光光源驱动部；检测激光光源产生的激光的光量的光传感器；和发光控制部，其对激光光源驱动部供给基准图像信号和电流设定信号而使其发光，对激光光源驱动部进行设定以使光传感器检测出的光量成为目标值。发光控制部在图像信号的1帧内的不投影图像信号的回扫期间，对激光光源驱动部供给电流设定信号，使得以具有规定电流差的方式进行多次发光。

根据本发明，能够提供一种通常时和调光处理时的光量控制稳定、难以使用户辨认出亮度变化和色度变化的激光投影显示装置。

附图说明

图1是表示实施例1的激光投影显示装置的整体结构的框图。

图2是表示图1的信号处理部的框图。

图3是说明现有的电流调整方法的图。

图4A是说明实施例1的电流设定方法的图。

图4B是说明各发光时的电流设定的例子的图。

图5是表示电流设定处理的时序图的图。

图6是表示电流设定处理的流程图的图。

图7是说明实施例2的电流设定方法的图。

图8是说明各发光时的电流设定的例子的图。

图9是表示实施例3的信号处理部的结构的框图。

图10是表示图9的图像修正部和发光控制部的内部结构的图。

图11是表示转移强度决定处理的时序图的图。

图12是表示转移强度决定处理的流程图的图。

图13是表示实施例4的预测对象调光模式的例子的图。

图14是表示对预测对象调光模式的电流设定处理的流程图的图。

图15是说明更新LUT的例子的图。

具体实施方式

以下对于本发明的实施方式用附图详细说明。以下说明是为了说明本发明的一个实施方式的，并不限制本发明的范围。从而，本领域技术人员能够采用将各要素或所有要素置换为与其对等的要素的实施方式，这些实施方式也包括在本发明的范围内。

【实施例1】

图1是表示实施例1的激光投影显示装置的整体结构的框图。激光投影显示装置1具有图像处理部2、帧存储器3、激光驱动器(激光光源驱动部)4、激光光源5、反射镜6、MEMS扫描反射镜7、MEMS驱动器8、放大器9、光传感器10、CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)11，将显示图像12显示在投影面上。对各部的结构和动作进行说明。

图像处理部2生成对从外部输入的图像信号施加了各种修正的图像信号，并且生成与其同步的水平同步信号(H同步信号)和垂直同步信号(V同步信号)，对MEMS驱动器8供给。此处，水平同步信号和垂直同步信号由投影图像信号的显示期间和不投影图像信号的回扫期间构成，分别具有水平显示期间、水平回扫期间、垂直显示期间、垂直回扫期间。此后，将水平显示期间和垂直显示期间总称为显示期间，将水平回扫期间和垂直回扫期间总称为回扫期间。此处，将由垂直显示期间和垂直回扫期间构成的与1幅图像对应的期间作为1帧。另外，图像处理部2与从CPU11取得的信息相应地控制激光驱动器4(以下也称为激光光源驱动部)，并且对激光驱动器4送出施加了各种修正后的图像信号。

此处，图像处理部2中进行的各种修正，包括MEMS扫描反射镜7的扫描引起的图像畸变的修正、用LOOK UP TABLE(以下记作LUT)进行的图像的亮度变更(以下记作调光)和灰度调整等。其中，图像畸变因为激光投影显示装置1与投影面的相对角不同、激光光源5与MEMS扫描反射镜7的光轴偏差等而发生。另外，关于用LUT进行的图像的调光和灰度调整，在后文中叙述其详情。

激光驱动器4接收从图像处理部2输出的施加了各种修正后的图像信号，与其相应地对激光光源5的驱动电流进行调制。激光光源5例如具有RGB用的3个半导体激光器(5a、5b、5c)，按图像信号的RGB出射与图像信号对应的RGB的激光。

RGB这3束激光被具有3个反射镜的反射镜6合成，对MEMS扫描反射镜7照射。反射镜6由使特定波长的光反射、使其他波长的光透过的特殊光学元件(分色镜)构成。详细而言，具有使从半导体激光器5a出射的激光(例如R光)反射且使其他颜色的激光透过的分色镜6a、和使从半导体激光器5b出射的激光(例如G光)反射且使其他颜色的激光透过的分色镜6b、和使从半导体激光器5c出射的激光(例如B光)反射且使其他颜色的激光透过的分色镜6c。由此，将R光、G光、B光的激光合成为1束激光，对MEMS扫描反射镜7供给。

MEMS扫描反射镜7是具有2轴的旋转机构的图像扫描部，能够使中央的反射镜部在水平方向和垂直方向这2个方向上振动。MEMS扫描反射镜7的振动控制由MEMS驱动器8进行。MEMS驱动器8生成与来自图像处理部2的水平同步信号同步的正弦波信号，并且生成与垂直同步信号同步的锯齿波信号，驱动MEMS扫描反射镜7。

MEMS扫描反射镜7接收来自MEMS驱动器8的正弦波驱动信号而在水平方向上进行正弦波共振运动。与此同时，接收来自MEMS驱动器8的锯齿波驱动信号而在垂直方向上进行单方向的匀速运动。由此，按图1的显示图像12所示的轨迹使激光扫描，其扫描动作与激光驱动器4对激光的调制动作同步，由此将输入图像光学地投影。

光传感器10测定投影的激光的光量，对放大器9输出。放大器9对光传感器10的输出按照由图像处理部2设定的放大率放大之后，对图像处理部2输出。图1中，光传感器10检测用反射镜6合成后的RGB激光的漏光。即，使光传感器10对于半导体激光器5c夹着分色镜6c地配置在相对侧。分色镜6c具有使来自半导体激光器5a和5b的激光透过、使来自半导体激光器5c的激光反射的特性，但其透过率或反射率不是100％，来自各半导体激光器的激光的数％会对光传感器10入射。

CPU11进行激光投影显示装置1整体的控制，并且具有接收来自外部的控制信号、例如决定显示图像12的亮度的信息Ndim(Number Dimming：数字调光)的调光设定输入部的作用。调光设定输入部中，基于决定亮度的信息Ndim，将显示图像的亮度分割为调光模式和调光等级来进行亮度控制，其详情在后文中叙述。

图2是表示图1的信号处理部的框图，是详细示出了图像处理部2和激光驱动器4的内部结构的图。

首先，说明图像处理部2的动作。从外部输入的图像信号对图像修正部20输入。图像修正部20对于输入的图像信号，进行MEMS扫描反射镜7的扫描引起的图像畸变的修正，和使用LUT进行图像的调光和灰度调整等。修正后的图像信号28对时刻调整部21送出。

时刻调整部21根据从图像修正部20输入的修正后的图像信号28生成水平同步信号(H)和垂直同步信号(V)，并对MEMS驱动器8和发光控制部22送出。另外，图像信号28暂时保存在帧存储器3中。对于帧存储器3中写入的图像信号28，按与时刻调整部21中生成的水平同步信号和垂直同步信号同步的读取信号读取。结果，从帧存储器3读取的图像信号相对于写入的图像信号延迟1帧。

读取的图像信号28对线存储器23输入。线存储器23导入相当于1个水平期间的图像信号，在下一个水平期间中依次读取，作为图像信号28'对激光驱动器4供给。此处使线存储器23中继的理由，在于从帧存储器3读取图像信号28的时钟频率、与对激光驱动器4传输图像信号28'的时钟频率不同的情况下，对其差异用对线存储器23的写入和读取频率进行调整。

发光控制部22基于用放大器9对光传感器10取得的光量放大后的信号，控制激光驱动器4使出射的激光的强度成为规定值。即，发光控制部22将对于激光驱动器4的补偿电流设定信号29、电流增益设定信号30等电流设定信号调整为最佳，并且送出用于调整的基准图像信号31。由此，能够应对经时劣化引起的激光的强度不足和周围环境的温度变化引起的激光量的变动等，将半导体激光器中流动的电流调整为最佳而使激光量追踪目标值，将投影图像保持为一定的白平衡。

接着，说明激光驱动器4(激光光源驱动部)的动作。激光驱动器4具有将从线存储器23输入的图像信号28'或从发光控制部22输入的基准图像信号31变换为对半导体激光器5供给的电流值的电流设定部的作用。为了该电流设定而具有电流增益电路24和补偿电流电路25。

电流增益电路24对于图像信号28'或基准图像信号31，对其图像信号值S乘以电流增益β，由此决定半导体激光器5中流动的信号电流值β×S。此时的电流增益β从发光控制部22用电流增益设定信号30赋予。通过增减电流增益β，而使与图像信号28'、31成正比的信号电流值成分增减。

另一方面，补偿电流电路25决定半导体激光器5中流动的电流值的下限值(偏置成分)。此时的补偿电流值α从发光控制部22用补偿电流设定信号29赋予。补偿电流值α是不依赖于图像信号28'、31的固定值。

激光驱动器4将用电流增益电路24决定的信号电流值β×S、与用补偿电流电路25决定的补偿电流值α相加，对半导体激光器5供给合计的电流值26。

接着，详细说明发光控制部22的电流调整方法。为了将显示图像12稳定地显示，图像信号与半导体激光器的出射强度必须总是一一对应。因此，在输入基准的图像信号时，调整电流设定以使从半导体激光器出射的光量成为预先决定的目标值。具体而言，发光控制部22与基准图像信号31一同将电流设定信号29、30作为参数对激光驱动器4送出，从而以各种电流量使半导体激光器5发光，经由光传感器10和放大器9取得此时的光量。然后，对取得的各光量与目标值进行比较，决定得到目标值的光量的电流设定信号29、30。对于此时的最佳条件的探索方法，对现有方法与本实施例的方法比较说明。

图3是说明现有的电流调整方法的图，用半导体激光器的光量-正向电流特性进行说明。图中的直线表示一般的半导体激光器的特性，直线上的A～E点是对相差规定电流差Is的电流下的半导体激光器的光量作图得到的。

现有的探索方法中，按得到的光量是否在目标值的容许范围内进行判定。为了该探索，在同一帧内的回扫期间中至少为了探索发光1次并取得光量即可。该情况下，发光控制部22在未图示的存储区域中保存与基准图像信号对应的光量的目标值P0和容许范围即上限值和下限值，使电流I改变电流差Is直到按基准图像信号发光时的光量在上限值与下限值之间。该电流差Is越小则可以期待调整精度越提高，另一方面，调整时间(调整发光次数)会增加。因此，考虑调整精度和调整时间的均衡进行决定。

例如，从图3的E点开始探索的情况下，在E点光量大于上限值，所以使电流I减少电流差Is，由此光量成为D点。但是，在D点也略大于上限值，所以再次使电流减少电流差Is，由此光量成为C点，在上限值与下限值之间。结果，探索型的调整在C点结束。

但是，改变探索方向的情况下，终点可能不是C点。例如，从A点开始探索的情况下，在A点光量小于下限值，所以使电流I增加电流Is，由此光量成为B点。此处，B点在上限值与下限值之间，所以探索型的调整在B点结束。

这样，现有的调整方法中，能够使与基准图像信号对应的光量在上限值与下限值之间，但可能存在多个终点(C点和B点)。本例中，最接近目标值P0的是C点，但取决于探索方向不会收敛于C点，难以认为电流设定已优化。结果，从半导体激光器得到的光量偏离目标值，会辨认出显示画面的亮度偏差和白平衡偏差。

为了避免该情况，将容许范围即上限值与下限值的差设定为较小即可，但过度减小时受到光传感器10和放大器9的噪声成分的影响，控制变得不稳定。另外，因为使电流I偏移规定的电流差Is地进行探索，所以存在有时上限值与下限值之间不存在解这样的问题。

如上所述，用现有的探索方法不一定能够将与基准图像信号对应的电流量调整为最佳。于是，本实施例中，在各帧内的回扫期间中，对于基准图像信号改变电流进行多次调整用发光，求出其中得到最接近目标值P0的光量的电流，由此进行下一帧的电流设定。

以下，用图4～图6说明本实施例中的电流设定处理。以下例子中，在与图像信号的1帧对应的回扫期间中，改变电流进行3次调整用发光。

图4A是说明实施例1的电流设定方法的图，用半导体激光器的光量-正向电流特性进行说明。与图3同样，直线上的A～E点是对相差规定电流差Is的电流下的半导体激光器的光量作图得到的。

本实施例中，在各帧内的回扫期间中进行相邻的3点的发光。即，在帧1的回扫期间中进行ABC点的组、在帧2的回扫期间中进行BCD点的组、在帧3的回扫期间中进行CDE点的组这样的发光。然后，对各帧中得到的3个光量与目标值P0进行比较，求出最接近目标值P0的电流，用它置换下一帧的电流设定。例如，帧1的ABC点的发光结果是C点最接近目标值P0的情况下将电流设定在C点。

下一帧中，以包括当前的电流设定的3点进行发光。例如，是在帧2中，以包括当前设定的C点的BCD点发光这样的流程。假设帧2的发光结果是D点最接近目标值P0的情况下，在帧3中以包括D点的CDE点发光。根据该方法，在1帧中的发光中、或者跨多帧的发光中，能够使电流设定收敛于最接近光量目标值P0的C点。

上述图3所示的现有方法中，从A点开始的情况和从E点开始的情况下，最终收敛的点不同。与此相对，本实施例的方法中，开始位置不限于ABC点的组，从CDE点的组开始的情况下，或者从BCD点开始的情况下，也通过反复多帧中的调整而必然收敛于最接近光量目标值P0的C点。当然，在从包括比A点更少的电流量和比E点更多的电流量的组开始的情况下也是同样的。

图4B是说明图4A中的各发光时的电流设定的例子的图。发光时的电流值I0在设补偿电流设定值为α、电流增益设定值为β、基准图像信号为S0时表达为I0＝α+β×S0。而且，使α和β作为参数改变而使电流值I0改变。为了简化，将各值归一化为使参数α、β中的某一方改变单位量1时电流值I0改变上述电流差Is。因为这样存在决定电流值I0的2个参数，所以如下所述地使参数交替地改变。

设帧1的第一发光(B点)的参数为(α，β)时，在第二发光(A点)时使参数成为(α，β-1)从而使电流减少Is，在第三发光(C点)时使参数成为(α，β+1)从而使电流增加Is。在下一帧2中设第一发光(C点)的参数为(α'，β')时，在第二发光(B点)时使参数成为(α'-1，β')从而使电流减少Is，在第三发光(D点)时使参数成为(α'+1，β')从而使电流增加Is。进而，在下一帧3中，使参数β”改变。这样，此处使参数α、β交替地改变，但在各帧中使哪一个参数改变，也可以基于半导体激光器的光量-正向电流特性，考虑两者的贡献度决定。

图5是表示电流设定处理的时序图的图，记载了垂直同步信号、电流设定信号、电流设定、放大率、实际的激光发光的项目。此处，显示期间中的电流设定是图4A中的B点，在1帧的垂直回扫期间中，以包括B点的A点和C点进行3次激光发光50、52、54。第一次激光发光50保持显示期间的电流设定(B点)，为了下一次激光发光52(A点)、54(C点)而赋予电流设定信号51、53。根据3次激光发光的结果决定下一帧中使用的电流设定(例如C点)，用电流设定信号55赋予。在下一帧中也反复实施该处理。

图6是表示电流设定处理的流程图的图，引用图4A和图5进行说明。以下动作由发光控制部22控制。

在S60中，发光控制部22判断是否在回扫期间中。不在回扫期间的情况下待机至进入回扫期间，判断在回扫期间中的情况下转移至S61。在S61中，进行与基准图像信号S0对应的第一发光50，取得第一光量L1(图4A中的B点)。

在S62中，发送电流设定信号51，变更为第二电流设定。由此，使电流设定从B点变更为A点。在S63中，进行与基准图像信号S0对应的第二发光52，取得第二光量L2(图4A中的A点)。

在S64中，发送电流设定信号53，变更为第三电流设定。由此，使电流设定从A点变更为C点。在S65中，进行与基准图像信号S0对应的第三发光54，取得第三光量L3(图4A中的C点)。

在S66中，对得到的3点的光量L1、L2、L3与目标值P0进行比较，计算各差值。在S67中，求出差值最小的电流设定，决定为下一帧的电流设定。图4A和图5的例子中，C点的差值最小，将电流设定决定为C点。在S68中，发送电流设定信号55，将下一帧的显示期间的电流设定变更为C点。之后返回S60，反复一系列电流设定处理。

如上所述，本实施例中，在与1帧对应的回扫期间内进行3次发光求出电流设定的最佳值，所以优化需要的时间缩短，可以实现调整的迅速化。此处采用了3次发光的例子，但只要至少进行2次以上即可。

随着调整时间的缩短，能够将探索时的电流差Is设定为更小而提高调整精度。即，探索时的电流差Is优选为能够用电流增益电路24或补偿电流电路25设定的最小的电流差、或其2倍以下的电流差。

另外，探索时的电流差Is用发光控制部22对激光驱动器4送出的电流设定信号29、30实现，但也可以是其他情况。例如，也能够通过使电流设定信号29、30固定，改变对激光驱动器4送出的基准图像信号31而实现。该情况下，对基准图像信号S0加上或减去与参数α、β的变化量Δα、Δβ相当的图像信号ΔS即可。具体而言，与Δα、Δβ等价的图像信号分别为ΔS＝Δα/β，ΔS＝Δβ×S0/β。

根据实施例1，在与图像信号的1帧对应的回扫期间中，进行具有规定电流差Is的多次调整用发光，由此能够使与图像信号对应的电流设定更高精度地优化。由此，能够提供一种光量控制稳定、对所有颜色进行同样的电流设定处理从而抑制色度变化、使用户难以辨认出颜色变化的激光投影显示装置。

【实施例2】

实施例1中，说明了使与1个基准图像信号S0对应的电流设定优化的处理。与此相对，实施例2中，说明对于2个基准图像信号S1、S2同时使电流设定优化的处理。即，以得到最接近预先决定的对应的2个光量目标值P1、P2的光量的方式进行电流设定。由此，与实施例1相比，能够在宽范围的图像信号中将显示图像12稳定地显示。

以下，用图7、图8说明实施例2的电流设定处理。其中，装置结构和信号处理部与实施例1(图1、图2)相同，省略其详细说明。

图7是说明实施例2的电流设定方法的图，再次用半导体激光器的光量-正向电流特性进行说明。此处，在光量特性直线上设定光量不同的2点(例如黑电平附近和白电平附近)，设定与第一基准图像信号S1对应的光量目标值P1(黑电平)、和与第二基准图像信号S2对应的光量目标值P2(白电平)。这些值保存在发光控制部22内的存储区域中。

设激光驱动器4中的电流设定值、即补偿电流设定值为α、电流增益设定值为β时，与第一基准图像信号S1对应的电流量I1是α+β×S1，与第二基准图像信号S2对应的电流量I2是α+β×S2。这样，与第一和第二基准图像信号S1、S2对应的电流量I1、I2都由共用的补偿电流设定值α和电流增益设定值β决定。换言之，与第一和第二基准图像信号对应地出射的光量，受到共用的补偿电流设定值α和电流增益设定值β的影响。

于是，本实施例中，发光控制部22在与图像信号的1帧对应的回扫期间中，对于激光驱动器4，为了按规定的电流差Is进行多次调整用发光而送出电流设定信号29、30，并且在各电流设定下进行与2个基准图像信号对应的发光。以下例子中，对于第一基准图像信号S1和第二基准图像信号S2，分别进行具有电流差Is的3次发光(即共计6次发光)。另外，为了赋予电流差Is，设定补偿电流设定值α与电流增益设定值β的变化的组合共9种，每次3种地在3帧中实施。即，将合计6×3＝18次发光作为1个周期反复，进行电流设定的优化。

图8是说明各发光时的电流设定的例子的图，将帧1～3作为1个周期。(a)表示1个周期中的电流设定的例子，(b)表示1个周期中取得的光量的例子。

(a)的电流设定中，在帧1使电流增益设定值固定为β-1，使补偿电流设定值按α-1、α、α+1改变，由此使与第一、第二基准图像信号S1、S2对应的电流量I1、I2改变。在帧2使电流增益设定值固定为β，使补偿电流设定值按α-1、α、α+1改变，由此同样地使电流量I1、I2改变。在帧3使电流增益设定值固定为β+1，使补偿电流设定值分别按α-1、α、α+1改变，由此同样地使电流量I1、I2改变。如实施例1所述，使参数α、β分别增减单位量1时电流量I1、I2改变电流差Is。由此，对于第一、第二基准图像信号S1、S2，能够设定具有电流差Is的9种电流量I1、I2。

(b)是取得的光量的例子，表示对于电流量I1、I2分别得到的光量L1、L2。与第一、第二基准图像信号S1、S2对应的光量目标值P1、P2，此处设为P1＝100，P2＝900。

对得到的9组光量L1、L2与各目标值P1、P2进行比较，计算与目标值的差值。然后，求出光量L1、L2中的差值的和最小的电流设定。图8的例子中，在帧3的第七发光的情况下，与目标值的差值的和最小。由此，将此时的电流设定、即补偿电流设定值α-1、电流增益设定值β+1决定为最佳值，应用于下一帧的电流设定。

其中，图8所示的补偿电流设定值α、电流增益设定值β的变化的组合只是一例，可以与半导体激光器的光量-正向电流特性相应地考虑两者的贡献度适当决定。

根据实施例2，通过使与信号电平不同的2个基准图像信号对应的电流设定同时优化，能够在宽范围的图像信号中，使光量控制稳定化。当然，通过对所有颜色进行同样的电流设定处理，能够提供一种抑制色度变化、使用户难以辨认出颜色变化的激光投影显示装置。

此处，对2个基准图像信号进行了优化，但也能够对2个以上的基准图像信号进行优化，光量控制进一步稳定化。

【实施例3】

实施例3中，说明抑制调光处理时的亮度变化和色度变化的方法。激光投影显示装置与一般的显示装置同样，为了与使用环境的亮度相应地以适当的亮度显示图像，而具备宽范围调整显示亮度的调光处理功能。因此，将决定图像亮度的信息Ndim(NumberDimming)输入至调光设定输入部。然后，与信息Ndim相应地，分配与离散的亮度对应的调光模式、和在调光模式内划分为多个亮度的调光等级。各调光模式中，具备符合激光器的光量-正向电流特性的LUT(Look Up Table：查找表)，通过从LUT读取调光量，而进行细致的调光处理。

但是，在不同调光模式的边界使亮度和色度一致地设定LUT并不容易，在转移到不同的调光模式时，存在用户会辨认出亮度和颜色的变化的课题。于是，实施例3中，通过在调光模式的边界实施转移强度决定处理，而抑制调光处理时的亮度和色度的变化，使用户难以辨认出亮度和颜色的变化。其中，对于具有与实施例1相同的结构、功能的部分附加相同的符号，省略其详细说明。

图9是表示实施例3的信号处理部的结构的框图，对应于实施例1(图2)的图像处理部2和激光驱动器4的内部结构。图像处理部2内的图像修正部90和发光控制部91的动作与图2的情况不同，为了更新调光处理中参考的LUT而进行调整用的发光。因此，在发光控制部91与图像修正部90之间，进行后述的各种控制信号27和修正后的图像信号28的交换。

图10是表示图9的图像修正部90和发光控制部91的内部结构的图。

首先，对CPU11从外部输入决定显示图像12的亮度的信息Ndim。CPU11内的调光设定输入部96与输入的信息Ndim相应地将显示图像的亮度分割分配为调光模式和调光等级，将该信息对发光控制部91送出。图10的例子中，具有离散的3个调光模式，从亮到暗设为调光模式1～调光模式3，将各调光模式内分割为100级的调光等级。即，调光设定输入部96在输入的信息Ndim是用0～299这样的数字(0为最亮)表示的情况下，将0～99分配为调光模式1，100～199分配为调光模式2，200～299分配为调光模式3，对发光控制部91送出各调光模式的信息(1～3)、和调光等级的信息(0～99)。

发光控制部91具备转移强度决定处理部97和光量检测调光模式决定部98。转移强度决定处理部97与从调光设定输入部96送出的调光模式和调光等级的信息相应地，对图像修正部90送出用于进行调光处理的各种控制信号27(调光等级信号27a等)。光量检测调光模式决定部98决定此后可能转移至的调光模式(以下称为预测对象调光模式)，对转移强度决定处理部97送出预测对象调光模式的信息27f。

接着，说明图像修正部90的结构。图像修正部90由以下3个调光处理部构成。

第一调光处理部101由对于分割后的各调光模式、用图像信号的灰度级作为索引将调光量存储为表值的多个调光LUT(94a～94c)构成。

第二调光处理部102由对于分割后的各调光模式、用图像信号的灰度级作为索引得到上述调光LUT(94a～94c)的索引的、可更新的多个更新LUT(92a～92c)构成。此处，各更新LUT(92a～92c)用从转移强度决定处理部97送出的更新信号27b更新，其详情在后文中叙述。

第三调光处理部103由保持与调光等级对应的增益的增益LUT99、和对图像信号乘以上述增益得到上述更新LUT(92a～92c)的索引的乘法器100构成。此处，增益LUT99是具有将调光模式内的亮度差分割为100级的调光等级的数字数据的LUT，用从转移强度决定处理部97送出的调光等级信号27a作为索引。

进而，图像修正部90具有选择更新LUT(92a～92c)的输出或者从转移强度决定处理部97送出的转移信号值27c作为对第一调光处理部101输入的索引的选择器(93a～93c)。各选择器(93a～93c)由从转移强度决定处理部97送出的选择信号27d控制。另外，具有选择输出第一调光处理部101的哪一个调光LUT的值作为修正后图像信号28的模式选择器95。模式选择器95由从转移强度决定处理部97送出的模式选择信号27e控制。

以下说明本实施例中的转移强度决定处理。该转移强度决定处理是在转移至不同的调光模式时，为了难以辨认出亮度和颜色的变化而进行的，对处于调光模式的边界的调光等级下的光量进行比较，对更新LUT进行修正以使得到的光量一致。

图11是表示转移强度决定处理的时序图的图，记载了垂直同步信号、电流设定信号、电流设定、放大率、激光发光、预测对象调光模式27f、模式1的转移信号值27c、选择信号27d、更新信号27b。

本例中，是显示期间中选择了调光模式3、选择了调光模式1作为预测对象的情况。该情况下的转移强度决定处理，是在调光模式1与调光模式2的边界的调光等级下使光量一致的处理。即，对于与调光模式1中最暗的调光等级99对应的更新LUT的索引，将该更新LUT的输出值变更为转移信号值27c，由此与调光模式2中最亮的调光等级0的情况亮度一致地动作。为此，在回扫期间中，进行处于边界上的调光模式1的发光112和调光模式2的发光115，使转移信号值27c增减以使两者的光量一致。然后，将两者的光量一致的转移信号值27c作为更新信号27b对更新LUT发送。

图15是说明更新LUT的一例的图。符号151所示的直线(用虚线表示)表示修正前的更新LUT，符号152所示的直线(用实线表示)是修正后的更新LUT的一例。图15中的Q点对应于最暗的调光等级99下的图像信号的最大灰度级。该Q点的输出是更新LUT的索引即转移信号值27c。另外，修正后的更新LUT152通过以点(Q、转移信号值27c)为中心连接原点与最大值的点的线性插值生成。

图12是表示转移强度决定处理的流程图的图，参考图11的时序图进行说明。

在S121中，发光控制部91内的光量检测调光模式决定部98决定预测对象调光模式，对转移强度决定处理部97送出预测对象调光模式的信息27f。此后，将作为预测对象调光模式的调光模式称为“高模式”，此处相当于调光模式1。另外，将比预测对象调光模式暗1档的调光模式称为“低模式”，此处相当于调光模式2。在S122中，发光控制部91判断是否在回扫期间中。不在回扫期间的情况下待机至进入回扫期间，判断在回扫期间中的情况下转移至S123。

在S123中，与预测对象调光模式(高模式)相应地，变更对于激光驱动器4的电流设定和对于放大器9的放大率。即，用图11中的电流设定信号，从显示期间的调光模式3变更为高模式即调光模式1。另外，用未图示的放大率设定信号，将放大率从G3变更为与低模式对应的G2。此处，采用与低模式对应的放大率G2的理由，在于为了用低模式中的调光等级为0的情况(低模式的最亮的情况)作为基准，与高模式的转移信号值进行比较。

在S124中，转移强度决定处理部97对图像修正部90输出高模式的转移信号值27c。这相当于图11中的模式1的转移信号值Ts1。

在S125中，对图像修正部90送出选择信号27d，变更为选择器93a～93c选择转移信号值27c。此处，选择信号27d相当于图11中的选择信号111。从选择器93a～93c输出的转移信号值27c是调光LUT94a～94c的索引。从调光LUT94a～94c输出将图像信号设为转移信号值27c时的调光量。

在S126中，对图像修正部90送出选择调光模式1的信号作为模式选择信号27e，从模式选择器95输出与高模式对应的调光LUT94a的调光量。

即，通过实施S123至S126，而从图像修正部90输出高模式下的将输入图像信号设为转移信号值27c时的修正后图像信号28。

在S127中，发光控制部91将修正后图像信号28作为调整用图像信号31'，对激光驱动器4送出，由此进行图11中的发光112。然后，取得高模式的转移信号值27c下的光量L1。

接着，在S128中，变更为低模式(调光模式2)的电流设定。即，用图11中的电流设定信号113将调光模式变更为低模式即调光模式2。

在S129中，转移强度决定处理部97对图像修正部90输出低模式的转移信号值27c。这是低模式中最亮的调光等级0的情况。

在S130中，对图像修正部90送出选择信号27d，变更为选择器93a～93c选择转移信号值27c。此处，选择信号27d相当于图11中的选择信号114。从选择器93a～93c输出的转移信号值27c是调光LUT94a～94c的索引。从调光LUT94a～94c输出将图像信号设为转移信号值27c时的调光量。

在S131中，对图像修正部90送出选择调光模式2的信号作为模式选择信号27e，从模式选择器95输出与低模式对应的调光LUT94b的调光量。

即，通过实施S128至S131，而从图像修正部90输出低模式下的将输入图像信号设为转移信号值27c时的修正后图像信号28。

在S132中，发光控制部91将修正后图像信号28作为调整用图像信号31'，对激光驱动器4送出，由此进行图11中的发光115。然后，取得低模式的转移信号值27c下的光量L2。

接着，在S133中，发光控制部91对S127和S132中取得的光量L1、L2进行比较，在S134中，与比较结果相应地使高模式的转移信号值增减，求出两者的光量一致的转移信号值。图11的例子中，低模式下的发光115的光量大于高模式下的发光112的光量，所以将高模式的转移信号值从Ts1增加至Ts2。

在S135中，转移强度决定处理部97将该修正后的高模式的转移信号值Ts2作为更新信号27b对图像修正部90输出，更新对应的调光模式的更新LUT。本次的例子中，更新调光模式1的更新LUT92a。

接着，在S136中，光量检测调光模式决定部98决定下一回扫期间中的预测对象调光模式。在S137中，发光控制部91变更为显示模式的电流设定。即，用图11中的电流设定信号116，从低模式即调光模式2变更为显示模式即调光模式3。

之后，返回S122反复上述处理。这样，将更新LUT的调光值更新为新的转移信号值27c，能够调整为在高模式中最暗的调光等级、与低模式中最亮的调光等级之间亮度一致。

通过对所有颜色实施以上转移强度决定处理，而在高模式中最暗的调光等级、与低模式中最亮的调光等级之间，抑制色度变化，在调光处理时使用户难以辨认出亮度和颜色的变化。

上述说明中，说明了对于与高模式中最暗的调光等级99对应的更新LUT的索引，将更新LUT的输出值变更为转移信号值27c的例子。进而，对于与其他调光等级对应的更新LUT的索引，也根据使用了转移信号值27c的线性插值变更更新LUT的输出值。

另外，上述说明中取得高和低模式的转移信号值下的光量时，假设进行1种发光进行了说明，但也可以如实施例1所述，进行具有规定电流差Is的多次发光。通过这样，能够使调光模式之间的亮度和色度更高精度地一致。

根据实施例3，通过更新LUT的值以使在不同调光模式的边界激光的光量相等，能够使调光模式之间的亮度一致。通过对所有颜色进行同样的转移强度决定处理，能够提供一种抑制调光处理时的色度变化、难以使用户辨认出颜色变化的激光投影显示装置。

【实施例4】

实施例1、2中，说明了使单一调光模式下的与基准图像信号对应的电流设定优化的结构。另外，实施例3中，说明了具有多个调光模式的情况下，为了抑制在不同调光模式之间转移时的亮度变化和色度变化而使调光量优化的结构。

与此相对，实施例4中，说明在不同调光模式之间转移时，预先使转移目标的调光模式下的电流设定优化的结构。为此，采用由上述图10所示的发光控制部91的光量检测调光模式决定部98切换今后可能转移至的调光模式(预测对象调光模式)，预先对于各调光模式使与基准图像信号对应的电流设定优化的结构。此时，光量检测调光模式决定部98与当前的调光模式(称为停留调光模式)和亮度的变化状况相应地，选择将哪一个调光模式作为预测对象。即，与调光模式和调光等级的转移方向和/或变化速度相应地变更预测对象调光模式的比例。以下，对于具有与实施例1～3相同的结构、功能的部分附加相同的符号，省略其详细说明。

图13是表示实施例4的预测对象调光模式的例子的图，与亮度的变化相应地决定预测对象。此处假设具有5个调光模式，调光模式1最亮，调光模式5最暗。当前停留于调光模式3，预想的此后的亮度分为亮度停滞时(亮度不变化)、亮度增加时、亮度减少时，示出了每帧的预测对象调光模式的例子。(a)按帧顺序表示了预测的调光模式，(b)表示了直到帧数15的作为预测对象的调光模式的比例(数值)。

亮度停滞时，提高将停留调光模式3和相邻亮度的调光模式2、4作为预测对象的比例。亮度增加时，提高比停留调光模式3更亮的调光模式2的比例，亮度减少时提高比停留调光模式3更暗的调光模式4的比例。另外，也可以与亮度的变化速度相应地改变上述比例(次数)。其中，跨多帧执行预测，是为了跨多帧反复进行电流设定。这样，通过更高比例地预测转移可能性高的调光模式，能够更高效地抑制调光处理时的亮度和色度变化。

图14是表示对于预测对象调光模式的电流设定处理的流程图的图。与实施例1同样，用在1帧的回扫期间中为了调整电流而进行3次发光的例子进行说明。

在S140中，发光控制部91判断是否在回扫期间中。不在回扫期间的情况下待机至进入回扫期间，判断在回扫期间中的情况下转移至S141。在S141中，光量检测调光模式决定部98决定预测对象调光模式。对此，例如如图13所示，与亮度的变化相应地选择预测对象调光模式。

在S142中，基于决定的预测对象调光模式，对激光驱动器4发送电流设定信号29、30而进行第一电流设定，并且变更对于放大器9的放大率。在S143中，进行预测对象调光模式下的与基准图像信号S0对应的第一发光，取得第一光量L1。

在S144中，变更为与第一电流设定具有规定电流差Is的第二电流设定。在S145中，进行预测对象调光模式下的与基准图像信号S0对应的第二发光，取得第二光量L2。

在S146中，变更为与第二电流设定具有规定电流差Is的第三电流设定。在S147中，进行预测对象调光模式下的与基准图像信号S0对应的第三发光，取得第三光量L3。

在S148中，对得到的3点的光量L1、L2、L3与预测对象调光模式下的目标值P0进行比较，计算各差值。在S149中，求出差值最小的电流设定，决定为预测对象调光模式的电流设定并保持。此处保持的电流设定值，在转移至预测对象调光模式时应用。在S150中，变更为与停留调光模式对应的电流设定，返回S140反复一系列电流设定处理。

根据实施例4，通过与停留调光模式和亮度的转移方向和/或变化速度相应地变更预测对象调光模式的比例，能够选择转移可能性更高的调光模式。另外，通过在选择的预测对象调光模式下，在1帧的回扫期间中改变电流设定进行多次发光，能够预先求出各调光模式下的最佳的电流设定。由此，能够在调光处理中实现稳定的光量控制，通过对所有颜色实施该处理，能够提供一种抑制色度变化、使用户难以辨认出颜色变化的激光投影显示装置。

符号说明

1……激光投影显示装置，2……图像处理部，3……帧存储器，4……激光驱动器(激光光源驱动部)，5……激光光源，6……反射镜，7……MEMS扫描反射镜，8……MEMS驱动器，9……放大器，10……光传感器，11……CPU，12……显示图像，20……图像修正部，21……时刻调整部，22……发光控制部，23……线存储器，24……电流增益电路，25……补偿电流电路，26……对半导体激光器供给的电流值，27a……调光等级信号，27b……更新信号，27c……转移信号值，27b……选择信号，27e……模式选择信号，27f……预测对象调光模式信息，28……修正后的图像信号，29……电流设定信号，30……电流设定信号，31……基准图像信号，90……图像修正部，91……发光控制部，92a～92c……更新LUT，93a～93c……选择器，94a～94c……调光LUT，95……模式选择器，96……调光设定输入部，97……转移强度决定处理部，98……光量检测调光模式决定部，99……增益LUT，100……乘法器，101……第一调光处理部，102……第二调光处理部，103……第三调光处理部。

Claims (7)

1.一种将与图像信号相应的多色的激光投影来显示与所述图像信号相应的图像的激光投影显示装置，其特征在于，包括：

产生所述多色的激光的激光光源；

使所述激光光源产生的激光按照所述图像信号的同步信号进行扫描来投影图像的扫描部；

与所述图像信号相应地设定驱动所述激光光源的电流的激光光源驱动部；

检测所述激光光源产生的激光的光量的光传感器；和

发光控制部，其对所述激光光源驱动部提供基准图像信号和电流设定信号而使其发光，对所述激光光源驱动部进行设定以使得所述光传感器检测出的光量成为与所述基准图像信号对应的目标值，

所述发光控制部在所述图像信号的1帧内的不投影所述图像信号的回扫期间，对所述激光光源驱动部提供所述电流设定信号，使得以具有规定的电流差的方式进行多次发光，

所述发光控制部对进行所述多次发光而由所述光传感器检测出的多个光量分别与所述目标值进行比较，决定与该目标值的差值为最小的电流设定，将该决定的电流设定应用于下一帧的图像显示，来设定所述激光光源驱动部。

2.如权利要求1所述的激光投影显示装置，其特征在于：

所述激光光源驱动部具有决定所述激光光源中流动的补偿电流的补偿电流决定部和决定与所述图像信号成正比的电流的电流增益设定部，

所述规定电流差设为所述补偿电流设定部或所述电流增益设定部能够设定的任一个的最小电流差的2倍以下的电流差。

3.如权利要求1所述的激光投影显示装置，其特征在于：

所述发光控制部为了进行所述多次发光，将所述基准图像信号改变相当于所述规定的电流差的信号量而提供，来代替所述电流设定信号。

4.如权利要求1所述的激光投影显示装置，其特征在于：

所述发光控制部设定信号电平不同的多个基准图像信号作为所述基准图像信号，并且设定与该多个基准图像信号对应的多个光量的目标值，

对进行所述多次发光而由所述光传感器检测出的所述多个基准图像信号的光量与对应的所述多个目标值进行比较，决定与各自的目标值的差值的和为最小的电流设定，将该决定的电流设定应用于下一帧的图像显示，来设定所述激光光源驱动部。

5.一种将与图像信号相应的多色的激光投影来显示与所述图像信号相应的图像的激光投影显示装置，其特征在于，包括：

产生所述多色的激光的激光光源；

使所述激光光源产生的激光按照所述图像信号的同步信号进行扫描来投影图像的扫描部；

与所述图像信号相应地设定驱动所述激光光源的电流的激光光源驱动部；

检测所述激光光源产生的激光的光量的光传感器；

调光设定输入部，其基于决定要显示的图像的亮度的信息，将所述要显示的图像的亮度分割成多个调光模式并将该调光模式内分割成以多个亮度划分的调光等级；

第一调光处理部，其具有对所述分割后的各调光模式用所述图像信号的灰度级作为索引来存储调光量的多个调光查找表；

第二调光处理部，其具有对所述分割后的各调光模式用所述图像信号的灰度级作为索引来获取所述调光查找表的索引的、可更新的多个更新查找表；

第三调光处理部，其具有保存与所述调光等级对应的增益的增益查找表和对所述图像信号乘以所述增益而得到所述更新查找表的索引的乘法器；和

发光控制部，其对所述激光光源驱动部提供电流设定信号和存储在所述第一调光处理部的调光查找表中的调光量的图像信号而使其发光，对所述光传感器检测出的光量进行比较来更新所述更新查找表的值，

所述发光控制部对所述激光光源驱动部提供所述电流设定信号和所述图像信号，以使用位于相邻的不同调光模式的边界的所述调光等级的调光值来在所述不同的发光模式下发光，更新所述更新查找表的值来使所述光传感器检测出的所述不同的发光模式下的激光的光量一致。

6.一种将与图像信号相应的多色的激光投影来显示与所述图像信号相应的图像的激光投影显示装置，其特征在于，包括：

产生所述多色的激光的激光光源；

使所述激光光源产生的激光按照所述图像信号的同步信号进行扫描来投影图像的扫描部；

与所述图像信号相应地设定驱动所述激光光源的电流的激光光源驱动部；

检测所述激光光源产生的激光的光量的光传感器；

发光控制部，其在不投影所述图像信号的回扫期间，对所述激光光源驱动部提供基准图像信号和电流设定信号而使其发光，对所述激光光源驱动部进行设定以使所述光传感器检测出的光量成为目标值；

调光设定输入部，其基于决定要显示的图像的亮度的信息，将所述要显示的图像的亮度分割成多个调光模式并将该调光模式内分割成以多个亮度划分的调光等级；和

光量检测调光模式决定部，其决定所述发光控制部中预先将所述多个调光模式中的哪一个调光模式作为对象来进行所述发光和光量检测，

所述光量检测调光模式决定部在所述图像信号的多个帧中，依次变更作为所述发光和光量检测的对象的调光模式，

所述发光控制部对所述激光光源驱动部依次提供与所述光量检测调光模式决定部变更后的调光模式对应的基准图像信号和电流设定信号。

7.如权利要求6所述的激光投影显示装置，其特征在于：

所述光量检测调光模式决定部与所述调光设定输入部分配的所述调光模式和所述调光等级的转移方向和/或变化速度相应地，在所述图像信号的多个帧中改变作为所述发光和光量检测的对象的调光模式的比例。