JP2015162526A - レーザー光源駆動装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光源で所望の階調を表現する。
【解決手段】レーザー光源駆動装置は、閾電流値以上の電流が供給されるとレーザー発振する光源と、外光強度を検出する外光検出部と、光強度特性に基づいて光源に電流を供給して光源を駆動する光源制御手段と、を備える。光強度特性Ｐは、光源に供給される電流と前記光源の光強度との関係を示す直線として表され、閾電流値未満の電流値を含む第１の直線Ｐ１と、閾電流値以上の電流値を含む第２の直線Ｐ２と、を有する。光源制御手段は、外光検出部が検出した外光強度が所定値未満の場合に、初期電流値をゼロに設定した上で、第１の直線Ｐ１又は第２の直線Ｐ２に基づき、要求される光強度に対応した駆動電流を光源に供給する。
【選択図】図９

Description

本発明は、レーザー光源駆動装置及び表示装置に関する。

レーザー光源（レーザーダイオード）を駆動するレーザー光源駆動装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に開示されたレーザー光源駆動装置は、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、光源に供給される電流と発光強度の関係を示す光強度特性を求め、求めた光強度特性に基づいて光源へ供給する電流を調整するものである。これにより、温度変化によって光源がレーザー発振する閾電流値が変化しても、変化した閾電流値以上の電流で安定して光源を駆動することが可能となっている。

特開２００９−２４４７９７号公報

特許文献１に記載のように光強度特性を求めただけでは、閾電流値以上の電流値から光源を駆動することになる。そのため、低強度の光を出射することが困難であり、レーザー光源で所望の階調（特に黒を含む低階調領域）を表現することが困難である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、レーザー光源で所望の階調を表現することができるレーザー光源駆動装置、及びこれを備える表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るレーザー光源駆動装置は、
電流が供給されると光を出射し、閾電流値以上の電流が供給されるとレーザー発振する光源と、
光強度特性に基づいて前記光源に電流を供給して前記光源を駆動する光源制御手段と、
外光の強度を検出する外光検出手段と、を備え、
前記光強度特性は、前記光源に供給される電流と前記光源の光強度との関係を示す直線として表され、前記閾電流値未満の電流値を含む第１の直線と、前記閾電流値以上の電流値を含む第２の直線と、を有し、
前記光源制御手段は、前記外光検出手段が検出した外光強度が所定値未満の場合に、初期電流値をゼロに設定した上で、前記第１の直線又は前記第２の直線に基づき、要求される光強度に対応した駆動電流を前記光源に供給する、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る表示装置は、
前記レーザー光源駆動装置と、前記光源が出射した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。

本発明によれば、レーザー光源で所望の階調を表現することができる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の搭載態様を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。 合成レーザー光出射部と透過率調整部と光検出部の構成を説明するための図である。 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。 ＭＥＭＳミラーの走査の時間推移を示す図であり、（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。 本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置の電気的構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光強度特性生成処理のフローチャートである。 更新前後の光強度特性を説明するための図である。 光強度特性が有する第１の直線と第２の直線とを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光源駆動処理のフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は階調特性を説明するための図である。 （ａ）は第１の直線を表で示した図であり、（ｂ）は第２の直線を表で示した図である。 変形例に係る光源駆動処理のフローチャートである。 変形例に係る低輝度モード時の光源駆動方法を説明するための図である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係るレーザー光源駆動装置を備える表示装置は、図１、図２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、車両２のダッシュボードに配設され、表示光Ｋをウインドシールド３に向けて出射する。ウインドシールド３で反射した表示光Ｋは、ウインドシールド３の前方に虚像Ｖとしてユーザ４（主に、車両２の運転者）に視認される。このようにして、ＨＵＤ装置１は、ユーザ４に虚像Ｖを表示する。なお、表示光Ｋは、所定の画像Ｍ（図２参照）を表す。画像Ｍは、例えば、車両２に関する情報（以下、車両情報）を報知するための画像である。

ＨＵＤ装置１は、図２に示すように、合成レーザー光出射部１０と、透過率調整部２０と、光検出部３０と、透過膜３１と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー４０と、スクリーン５０と、第１反射部６０と、第２反射部７０と、筐体８０と、外光検出部９０と、を備える。

合成レーザー光出射部１０は、後述するレーザー光ＣをＭＥＭＳミラー４０に向け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（ＬＤ）１１と、集光部１２と、合波ユニット１３と、を有する。

ＬＤ１１は、赤色のレーザー光Ｒを出射する赤色ＬＤ１１ａと、緑色のレーザー光Ｇを出射する緑色ＬＤ１１ｂと、青色のレーザー光Ｂを出射する青色ＬＤ１１ｃと、から構成されている。ＬＤ１１ａ〜１１ｃは、後述するＬＤ制御部１００から供給される駆動電流により、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、光強度特性（ある電流値に対応する光強度の特性）が変化する。この特性の変化は、温度変化等により、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てしまうことに起因する。しかし、後に述べるように、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が出射した合成レーザー光Ｃ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〜１２ｃから構成されている。集光部１２ａは赤色ＬＤ１１ａが発するレーザー光Ｒの光路上に位置し、集光部１２ｂは緑色ＬＤ１１ｂが発するレーザー光Ｇの光路上に位置し、集光部１２ｃは青色ＬＤ１１ｃが発するレーザー光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。合波ユニット１３は、平面鏡等からなる反射部１３ａと、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合波部１３ｂ及び合波部１３ｃと、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４０に向けて反射させる。このようにして、合波部１３ｃから、各レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが合波された合成レーザー光ＣがＭＥＭＳミラー４０に向け出射される。

透過率調整部２０は、液晶パネル、液晶パネルを挟む一対の偏光フィルタ等から構成されている。透過率調整部２０は、合成レーザー光出射部１０とＭＥＭＳミラー４０との間に位置し、合波ユニット１３からの合成レーザー光Ｃを透過させる。また、透過率調整部２０は、後述する透過率制御部２００の制御の下で、所定の場合に、透過率を変化させる。例えば、透過率調整部２０は、低輝度での表示が要求された場合に、その透過率を低下させることで、合成レーザー光Ｃの透過量を低下させる。これにより、画像Ｍの輝度をより低く調整できるので、画像Ｍのダイナミックレンジを広げることができる。

光検出部３０は、フォトダイオード等からなり、合成レーザー光Ｃのうち、透過膜３１で反射した光（以下、反射光Ｃ１）を受光する。光検出部２０は、受光した反射光Ｃ１により、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの光強度（例えば、輝度）を検出し、後述の主制御部３００に出力する。具体的には、光検出部３０は、合成レーザー光Ｃそれぞれの光強度に応じた検出信号（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、光強度を示すデータとして主制御部３００に出力される。

透過膜３１は、例えば、５％程度の反射率を有する透過性部材からなり、透過率調整部２０とＭＥＭＳミラー４０との間に位置する。透過膜３１は、合成レーザー光出射部１０から出射され、透過率調整部２０を透過した合成レーザー光Ｃの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を光検出部３０に向けて反射させる（反射光Ｃ１）。透過膜３１を透過した合成レーザー光Ｃは、ＭＥＭＳミラー４０に入射する。

ＭＥＭＳミラー４０は、後述の走査制御部４００の制御の下で、図４に示すように、スクリーン５０上に、合成レーザー光Ｃを水平走査しながら垂直走査することで、画像Ｍを生成する。

スクリーン５０は、ＭＥＭＳミラー４０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。スクリーン５０は、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に示すように、画像Ｍが表示される領域である表示エリア５０ａと、画像Ｍが表示されない領域である非表示エリア５０ｂと、に分類される。つまり、表示エリア５０ａは、ＨＵＤ装置１の外部に出射される表示光Ｋに対応する領域であり、ユーザ４が虚像Ｖとして視認可能な領域である。また、非表示エリア５０ｂは、ユーザ４が視認できない領域である。

ＭＥＭＳミラー４０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４０の走査期間は、図５（ａ）に示すように、表示エリア５０ａ及び非表示エリア５０ｂ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から走査終了位置Ｆ１に戻る期間である帰線期間Ｆｂとに分類される。ＭＥＭＳミラー４０が走査を、走査開始位置Ｆ１から開始して、再び走査開始位置Ｆ１に帰還するまでの周期であるフレーム周期（１フレーム）は、周期によるちらつきがユーザ４に認識されないように１／６０秒未満に設定されている。

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、第２反射部７０に向けて反射させる。

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の方向に向けて反射させる。第２反射部７０で反射した表示光Ｋは、後述の透光部８１を介して、ウインドシールド３に到達する。

筐体８０は、上記各部（合成レーザー光出射部１０〜第２反射部７０）を収納するものであり、遮光性の部材により形成される。筐体８０には、第２反射部７０で反射した表示光Ｋを通過させる開口部が形成されている。この開口部に透光部８１が設けられている。

透光部８１は、アクリル等の透光性樹脂からなり、第２反射部７０で反射した表示光Ｋを透過させる。透光部８１は、外光がユーザ４の方向へ反射しないように湾曲形状に形成されている。

外光検出部９０は、透光部８１の内面に配設され、外光強度（例えば、照度）を検出し、検出した外光強度を主制御部３００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、上記構成の他、図６に示すように、ＬＤ制御部１００と、透過率制御部２００と、主制御部３００と、走査制御部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、これらの制御部を筐体８０外部に設けてもよい。

ＬＤ制御部１００は、ＬＤ１１を駆動制御するものであり、駆動部１１０と、給電部１２０と、を備える。

駆動部１１０は、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）等からなり、主制御部３００の制御の下で、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの各々を、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）方式、及びＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式で駆動する。駆動部１１０は、後述する電流制御データＩが示す電流値の駆動電流をＬＤ１１ａ〜１１ｃ各々に供給する。

給電部１２０は、駆動部１１０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１２０は、主制御部３００の制御の下で、ＬＤ１１ａ〜１１ｃ各々への電力の供給・非供給を切り替える。なお、給電部１２０は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃ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。

透過率制御部２００は、透過率調整部２０の液晶パネルを駆動するドライバＩＣ等からなる。透過率制御部２００は、主制御部３００の制御の下で、液晶パネルをＰＷＭ方式やＦＲＣ（Frame Rate Control）方式で駆動する。

主制御部３００は、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、ＣＰＵ３１０と、記憶部３２０と、を備える。

記憶部３２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等からなり、ＨＵＤ装置１の動作に必要なプログラムや、各種データを記憶する。記憶部３２０には、後述する光強度特性生成処理と光源駆動処理の動作プログラムや、画像Ｍの画像データが予め記憶されている。また、記憶部３２０には、後述する階調特性Ｑが予め記憶されている。また、記憶部３２０は、後述するように所定の場合に更新される光強度特性Ｐの最新データを記憶する。光強度特性Ｐと階調特性Ｑは、ＬＤ１１ａ〜１１ｃ毎に記憶される。

ＣＰＵ３１０は、記憶部３２０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。ＣＰＵ３１０には、車両２のＥＣＵ（Electronic Control Unit）（図示せず）からの車両情報及び起動信号（イグニッション（ＩＧＮ）、アクセサリーポジション（ＡＣＣ）のオンオフ信号）、光検出部３０からの光強度データ、走査制御部４００からのフィードバックデータ、等の各種情報が入力される。ＣＰＵ３１０は、入力された各種情報と、記憶部３２０に記憶された画像データ（ＥＣＵなどを介して外部から入力されてもよい）に基づいて、ＬＤ制御部１００、透過率制御部２００、及び走査制御部４００を介して、ＬＤ１１、透過率調整部２０の液晶パネル、及びＭＥＭＳミラー４０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、ユーザ４は、画像Ｍを虚像Ｖとして視認することができる。

走査制御部４００は、ＭＥＭＳミラー４０を駆動するものであり、駆動部４１０と、ミラー位置検出部４２０と、を備える。

駆動部４１０は、ドライバＩＣ等からなり、主制御部３００の制御の下で、ＭＥＭＳミラー４０を駆動する。駆動部４１０は、ＭＥＭＳミラー４０を駆動させた後、ミラー位置検出部４２０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３００へ出力する。駆動部４１０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と、走査期間が実走査期間Ｆａと帰線期間Ｆｂとのいずれかを示す走査期間データとを含む。

フィードバックデータは、主に、ＣＰＵ３１０がＭＥＭＳミラー４０の走査位置を特定するために用いられる。ＣＰＵ３１０は、フィードバックデータの水平走査切り替わりデータに基づき、水平走査ライン数をカウントする。このカウント数に基づき、ＣＰＵ３１０は、ＭＥＭＳミラー４０の走査位置を特定し、現在の走査エリアを判別する。走査エリアは複数に分割され、分割された各エリアと各エリアで実行される処理手順とが対応付けられて記憶部３２０に予め記憶されている。ＣＰＵ３１０は、走査エリアを判別すると、判別した走査エリアに対応した処理を実行する。

ミラー位置検出部４２０は、ＭＥＭＳミラー４０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駆動部４１０に出力する。

ここからは、上記構成を有するＨＵＤ装置１の動作を説明する。
ＨＵＤ装置１は、例えば車両２の起動スイッチがオン（ＩＧＮもしくはＡＣＣがオン）されたことに応じて起動し、種々の動作を行う。ＨＵＤ装置１は、スクリーン５０の表示エリア５０ａで画像Ｍを表示したり、非表示エリア５０ｂで画像Ｍのホワイトバランスを調整したりする一般的な動作を行うことが可能であるが、以下の説明では、図７〜図１２（ａ）（ｂ）を参照して、本実施形態に特有の光強度特性生成処理、光源駆動処理を順に説明する。

（光強度特性生成処理）
光強度特性生成処理は、光検出部３０が検出したＬＤ１１の光強度に基づいて、電流値と光強度との関係である光強度特性を生成・更新する処理である。この処理により、図８に示すように、記憶部３２０に予め記憶された（又は、前回処理において更新された）光強度特性Ｐａと、温度等の要因により変化する実際のＬＤ１１の光強度特性とにずれが生じても、実際の光強度特性を反映した新たな光強度特性Ｐｂを生成・更新することができる。以下、図７、図８を参照して処理手順を説明する。

ＨＵＤ装置１が起動すると、まず、ＣＰＵ３１０は、ＭＥＭＳミラー４０の現在の走査位置が、許可エリア内であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。この許可エリアは、予め定められた非表示エリア５０ｂ内における所定のエリアであり、走査位置が許可エリア内であれば今後の処理の実行が許可される。具体的には、ＣＰＵ３１０は、走査制御部４００の駆動部４１０からの水平走査切り替わりデータに基づいて、ＭＥＭＳミラー４０の走査位置を特定し、特定した走査位置が許可エリア内であるか否かを判別する。特定した走査位置が許可エリア内でない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は待機する。

特定した走査位置が許可エリア内である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、新たな閾電流値を取得する処理を実行する（ステップＳ１０２）。
この処理では、まず、ＣＰＵ３１０は、ＬＤ制御部１００を介して、電流値を漸増させつつ電流を赤色ＬＤ１１ａに供給する。そして、ＣＰＵ３１０は、各電流値に対応する赤色レーザー光Ｒの光強度Ｌを光検出部３０から順次取得する。この過程で、ＬＤの特性から、光検出部３０が順次取得する光強度Ｌは、ある電流値で急激に上昇する。ＣＰＵ３１０は、光検出部３０が順次取得する光強度Ｌの変化量が、記憶部３２０に予め記憶された所定量を超えた場合に、光強度Ｌが急激に上昇したときの電流値を特定し、このときの電流値を、ＬＤ１１ａがレーザー発振し始める新閾電流値Ｉｔｂとして取得する。また、ＣＰＵ３１０は、新閾電流値Ｉｔｂを示す光強度Ｌｔも記憶部３２０に記憶させる。この後、ＣＰＵ３１０は、緑色ＬＤ１１ｂ、青色ＬＤ１１ｃについても同様に、新閾電流値Ｉｔｂを取得する。

続いて、ＣＰＵ３１０は、取得した各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの新閾電流値Ｉｔｂと、現在、記憶部３２０に記憶されている各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの現閾電流値Ｉｔａとに基づいて閾値変化量ΔＩｔを算出し、算出した閾値変化量ΔＩｔが予め記憶部３２０に記憶された所定値以上であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。閾値変化量ΔＩｔは、下記の（数１）式によって算出される。

閾値変化量ΔＩｔが、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの全てにおいて所定値未満である場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、閾値変化量ΔＩｔが、ＬＤ１１ａ〜１１ｃのいずれか１つでも、所定値以上である場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＳ１０４の処理を実行する。

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ３１０は、予め記憶部３２０に記憶された基準光強度Ｌｉと基準光強度Ｌｊ（Ｌｉ＜Ｌｊ）の各々に対応する２つの電流値であって、ステップＳ１０２で取得した新閾電流値Ｉｔｂよりも大きい２つの電流値を取得する（ステップＳ１０４）。
ここで、基準光強度Ｌｉに対応する電流値をＩｉｂ、基準光強度Ｌｊに対応する電流値をＩｊｂとして、光強度と電流値との関係を点で表現すれば、この処理でＣＰＵ３１０は、点（Ｉｉｂ，Ｌｉ）と点（Ｉｊｂ，Ｌｊ）との２点を取得する。

ステップＳ１０４では、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃのうち、ステップＳ１０３の処理で閾値変化量ΔＩｔが所定値以上であると判別されたＬＤについて、光強度−電流値を２点取得する。以下では、説明の理解を容易にするために、赤色ＬＤ１１ａについて説明する。
まず、ＣＰＵ３１０は、新閾電流値Ｉｔｂよりも特定値だけ大きい電流値から漸増させながら、ＬＤ制御部１００を介して赤色ＬＤ１１ａに電流を供給する。そして、ＣＰＵ３１０は、各電流値に対応する赤色レーザー光Ｒの光強度Ｌを光検出部３０から順次取得する。この過程で、ＣＰＵ３１０は、光検出部３０から取得した光強度Ｌが、基準光強度Ｌｉ（または、基準光強度Ｌｉの許容範囲内）になった場合の電流値Ｉｉｂ（図８参照）を電流制御データＩとして取得する。さらに、ＣＰＵ３１０は、赤色ＬＤ１１ａに供給する電流値を漸増させ、光検出部３０から取得した光強度Ｌが、基準光強度Ｌｊ（または、基準光強度Ｌｊの許容範囲内）になった場合の電流値Ｉｊｂ（図８参照）を電流制御データＩとして取得する。このように、取得した閾電流値Ｉｔｂよりも特定値だけ大きい電流値から漸増させることにより、ＬＤ１１が確実にレーザー発振する安定発振領域におけるＬＤ１１の光強度Ｌを取得することができる。なお、図８に示した電流値Ｉｉａ，Ｉｊａは、更新前の光強度特性Ｐａにおける基準光強度Ｌｉ，Ｌｊに対応する。

続いて、ＣＰＵ３１０は、ステップＳ１０２で取得した新閾電流値Ｉｔｂ（及び、対応する光強度Ｌｔ）と、ステップＳ１０４で取得した２点（Ｌｉ，Ｉｉｂ）、（Ｌｊ，Ｉｊｂ）とに基づいて、光強度特性を算出・生成する（ステップＳ１０５）。
まず、ＣＰＵ３１０は、ゼロ点（電流値と光強度がゼロ）と点（Ｌｔ，Ｉｔｂ）とを結ぶ直線の傾きαを下記の（数２）式により算出する。また、ＣＰＵ３１０は、点（Ｌｉ，Ｉｉｂ）と点（Ｌｊ，Ｉｊｂ）とを結ぶ直線の傾きβを下記の（数３）式により算出する。

そして、ＣＰＵ３１０は、下記（数４）式により新光強度特性Ｐｂを生成する（ステップＳ１０５）。

続いて、ＣＰＵ３１０は、記憶部３２０に記憶されている光強度特性Ｐａを、新たに生成した光強度特性Ｐｂに更新する（ステップＳ１０６）。
ＣＰＵ３１０は、以上の処理からなる光強度特性生成処理を、例えばＨＵＤ装置１の電源がオフされるまで、繰り返し実行する。なお、光強度特性生成処理は、ＭＥＭＳミラー４０の走査位置が前述の許可エリア以外である場合は処理が中断され、走査位置が再び許可エリア内になった場合に前回の続きから処理が再開される。

次に、光強度特性に基づいてＬＤ１１を駆動する光源駆動処理を説明する。

（光源駆動処理）
光源駆動処理では、前述のように光強度特性が更新されていれば新たな光強度特性Ｐｂが用いられ、更新されていなければ前回生成した（又は、予め記憶部３２０に記憶された）光強度特性Ｐａが用いられる。以下では、説明の理解を容易にするために、ＰａとＰｂとを区別せず、現在、記憶部３２０に記憶されている光強度特性に符号Ｐを付して説明する。

光強度特性Ｐは、図９に示すように、第１の直線Ｐ１と第２の直線Ｐ２とを有する。
第１の直線Ｐ１は、上記（数２）式で求められた傾きαを有する直線であり、上記（数４）式の（１）で表される直線である。第２の直線Ｐ２は、上記（数３）式で求められた傾きβ（β＞α）を有する直線であり、上記（数４）式の（２）で表される直線である。前述した、これらの導出過程からわかるように、第１の直線Ｐ１と第２の直線Ｐ２との交点における電流制御データＩの値は、閾電流値Ｉｔ（閾電流値ＩｔａまたはＩｔｂ）となる。

図１０に示すように、光源駆動処理を開始すると、まず、ＣＰＵ３１０は、光強度の指示値を取得する（ステップＳ２０１）。
具体的には、ＣＰＵ３１０は、記憶部３２０に記憶されている階調特性Ｑを参照し、画像データが要求する階調レベルに対応した光強度を指示値として取得する。階調特性Ｑは、図１１（ａ）に示すように、６ビット（６４段階）の階調レベルＥと、各階調レベルと対応付けられた光強度Ｌとで表されるテーブルデータである。階調特性Ｑの各階調レベルＥと光強度Ｌは、図１１（ｂ）に示すように、γ特性を考慮した曲線で表される。

続いて、ＣＰＵ３１０は、ＭＥＭＳミラー４０の現在の走査が、帰線期間Ｆｂ内であるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。ＣＰＵ３１０は、走査制御部４００の駆動部４１０からの走査期間データに基づいて、現在、帰線期間Ｆｂであるか否かを判別する。走査が帰線期間Ｆｂ内でない場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は待機する。

走査が帰線期間Ｆｂ内である場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、外光検出部９０が検出した外光強度が、予め記憶部３２０に記憶された所定値未満であるか否かを判別する（ステップＳ２０３）。なお、以下の処理は各ＬＤ１１ａ〜１１ｃにおいて行われるが、説明の理解を容易にするため、以下では、所定の色のＬＤを単にＬＤ１１として説明する。

外光強度が所定値未満である場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ＨＵＤ装置１の周囲は暗いと想定されるため、ＣＰＵ３１０は、低輝度モードでＬＤ１１を駆動する。低輝度モードでは、ＣＰＵ３０１は、最初にＬＤ１１に供給する電流の値（以下、初期電流値）をゼロに設定した上で（ステップＳ２０４）、第１の直線Ｐ１に基づきＬＤ１１に駆動電流を供給する（ステップＳ２０５）。
具体的には、ＣＰＵ３１０は、ステップＳ２０１で取得した光強度の指示値に対応する電流値を、第１の直線Ｐ１から求める。上記（数４）の（１）式のＬに指示値を代入したときのＩの値が、ここで求められる電流値となる。そして、ＣＰＵ３１０は、求めた電流値の電流制御データＩにより、駆動部１１０を介して、ＬＤ１１をＰＡＭ方式で駆動する。
図１２（ａ）に示すように、光強度の指示値がゼロのときは、電流値がゼロ（電流非供給）となるため、画像データが黒色の初期表示（または背景表示）を求めている場合に、画像Ｍを良好に黒く表示することができる。また、同図に示すように、低輝度モード時の最大電流値を、閾電流値Ｉｔ未満の第１電流値Ｉｋに設定すれば、ＬＤ１１がレーザー発振する前の微弱な光（ＬＥＤ光）を使用することができるため、滑らかな低階調表示が可能である。

外光強度が所定値以上である場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、ＨＵＤ装置１の周囲は明るいと想定されるため、ＣＰＵ３１０は、高輝度モードでＬＤ１１を駆動する。高輝度モードでは、ＣＰＵ３１０は、初期電流値を閾電流値Ｉｔ未満の任意の電流値Ｉｃに設定した上で（ステップＳ２０６）、第２の直線Ｐ２に基づきＬＤ１１に駆動電流を供給する（ステップＳ２０７）。
具体的には、まず、ＣＰＵ３１０は、第１の直線Ｐ１上の閾電流値Ｉｔよりも小さい電流値Ｉｃ（図９、図１２（ａ）参照）を初期電流値に設定する。そして、ステップＳ２０１で取得した光強度の指示値に対応する電流値を、第２の直線Ｐ２から求める。上記（数４）の（２）式のＬに指示値を代入したときのＩの値が、ここで求められる電流値となる。そして、ＣＰＵ３１０は、求めた電流値の電流制御データＩにより、駆動部１１０を介して、ＬＤ１１をＰＡＭ方式で駆動する。また、高輝度モード時では、図１２（ｂ）に示すように、最小電流値（初期電流値Ｉｃはこれに含まれない）が基準光強度Ｌｉに対応する第２電流値Ｉｉに設定され、最大電流値が基準光強度Ｌｊに対応する第３電流値Ｉｊに設定されている。
これにより、図１２（ｂ）に示すように、閾電流値Ｉｔ以上の電流値によりＬＤ１１を安定して駆動することができる。加えて、初期電流値をＩｃとしたため、予めＬＤ１１にバイアス電圧が印加されることになり、レーザーの立ち上がり・立ち下がり時間を短くすることができ、画像Ｍの色が瞬間的にぼけてしまうことを抑制できる。なお、初期電流値Ｉｃは、閾電流値Ｉｔに近い値であることが好ましい。また、高輝度モードの場合は、初期電流値をＩｃとしているため、初期表示（または背景表示）を真っ黒にすることはできないが、この場合はＨＵＤ装置１の周囲が明るいため相対的に表示品位が良好に保たれる。

ＣＰＵ３１０は、以上の処理からなる光源駆動処理を、例えばＨＵＤ装置１の電源がオフされるまで、繰り返し実行する。

以上の実施形態では、光源駆動処理において、低輝度モード時には第１の直線Ｐ１に基づき、高輝度モード時には第２の直線Ｐ２に基づき、ＬＤ１１に駆動電流を供給する例を示した。
以下では、変形例に係る光源駆動処理として、低輝度モード時と高輝度モード時の双方で、第２の直線Ｐ２に基づき、ＬＤ１１に駆動電流を供給する例を、図１３、図１４を参照して説明する。

変形例に係る光源駆動処理において、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３の処理は前述と同様である。また、外光強度が所定値以上である場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、つまり、高輝度モードでＬＤ１１を駆動する場合のステップＳ２０６及びステップＳ２０７の処理も前述と同様である。

図１３に示すように、外光強度が所定値未満である場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、低輝度モードでＬＤ１１を駆動する。

変形例に係る低輝度モードでは、ＣＰＵ３０１は、最初にＬＤ１１に供給する初期電流値をゼロに設定した上で（ステップＳ２０４）、第２の直線Ｐ２に基づきＬＤ１１をＰＷＭ方式で駆動電流を供給する（ステップＳ２０８）。具体的には、ＣＰＵ３１０は、図１４に示すように、ステップＳ２０１で取得した光強度の指示値に対応するＰＷＭ値Ｄ（デューティ比）を求める。ＰＷＭ値Ｄは、取得した光強度の指示値を、第２の直線Ｐ２上の所定の電流値（例えば第２電流値Ｉｉ）で除することによって求められる。そして、ＣＰＵ３１０は、求めたＰＷＭ値により、駆動部１１０を介して、ＬＤ１１をＰＷＭ方式で駆動する。

このように変形例に係る光源駆動処理によっても、図１４に示すように、光強度の指示値がゼロのときはＰＷＭ値がゼロ（電流非供給）となるため、画像データが黒色の初期表示（または背景表示）を求めている場合に、画像Ｍを良好に黒く表示することができる。また、閾電流値Ｉｔ以上の電流値によりＬＤ１１を安定して駆動することができる。

以上に説明したＨＵＤ装置１の一部により、レーザー光源駆動装置が構成される。
レーザー光源駆動装置は、電流が供給されると光を出射し、閾電流値以上の電流が供給されるとレーザー発振するＬＤ１１（光源の一例）と、外光の強度を検出する外光検出部９０（外光検出手段の一例）と、光強度特性Ｐに基づいてＬＤ制御部１００を介してＬＤ１１に電流を供給してＬＤ１１を駆動する光源制御手段として機能する主制御部３００と、を備える。
光強度特性Ｐは、ＬＤ１１に供給される電流とＬＤ１１の光強度との関係を示す直線として表され、閾電流値未満の電流値を含む第１の直線Ｐ１と、閾電流値以上の電流値を含む第２の直線Ｐ２と、を有する。
光源制御手段は、外光検出部９０が検出した外光強度が所定値未満の場合に、初期電流値をゼロに設定した上で、第１の直線Ｐ１又は第２の直線Ｐ２に基づき、要求される光強度（光強度の指示値）に対応した駆動電流をＬＤ１１に供給する。なお、光源制御手段は、上記実施形態で説明したように第１の直線Ｐ１に基づく場合はＰＡＭ方式でＬＤ１１を駆動し、上記変形例で説明したように第２の直線Ｐ２に基づく場合はＰＷＭ方式でＬＤ１１を駆動する。

また、レーザー光源駆動装置は、ＬＤ１１の光強度を検出する光検出部３０（光強度検出手段の一例）を備え、主制御部３００は、光源制御手段がＬＤ１１に電流を供給した際に、光検出部３０が検出した光強度に基づき、第１の直線Ｐ１と第２の直線Ｐ２を生成する生成手段として機能する。

また、主制御部３００は、光源制御手段がＬＤ１１に電流を供給した際に、光検出部３０が検出した光強度に基づき、閾電流値Ｉｔを取得する取得手段として機能する。そして、光源制御手段は、外光検出部９０が検出した外光強度が所定値以上の場合に、初期電流値を生成手段が取得した閾電流値Ｉｔよりも小さい第１の直線Ｐ１上の任意値Ｉｃに設定した上で、第２の直線Ｐ２に基づき、要求される光強度に対応した駆動電流をＬＤ１１に供給する。この場合、光源制御手段は、ＰＡＭ方式でＬＤ１１を駆動する。

また、ＨＵＤ装置１は、レーザー光源駆動装置と、ＬＤ１１が出射した光を走査することでスクリーン５０（表示部の一例）に画像を表示させるＭＥＭＳミラー４０（走査手段の一例）と、を備える。

なお、本発明は、以上の実施形態及び変形例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、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

以上の説明では、第１の直線Ｐ１を電流値がゼロとなるゼロ点と、閾電流値Ｉｔを含む点とを結ぶ直線として求めたが、これに限られない。第１の直線Ｐ１は、ゼロ点と、閾電流値Ｉｔ未満の電流値（例えば、ステップＳ１０２の処理において取得される任意値）を含む点とを結ぶ直線として求められるものであってもよい。そして、ＣＰＵ３１０は、このように求められた第１の直線Ｐ１と第２の直線Ｐ２との交点を閾電流値Ｉｔとして取得するようにしてもよい。

以上の説明では、主制御部３００が、ＬＤ制御部１００を介してＬＤ１１に電流を供給してＬＤ１１を駆動し、この時の光強度Ｌを光検出部３０から取得することで、電流制御データＩに対応した光強度Ｌ（電流制御データＩ−光強度Ｌ）を複数取得し、これら複数の電流制御データＩ−光強度Ｌから、閾電流値未満の光源１１の特性を示す第１の直線Ｐ１と、閾電流値以上の光源１１の特性を示す第２の直線Ｐ２と、を求めることで光源強度特性Ｐを生成していたが、これに限定されない。温度に適した光源１１の光強度特性Ｐを得る方法は、光源１１の温度を検出する温度検出手段（図示しない）を設け、この温度検出手段が検出した光源１１の温度に対応した予め記憶部３２０に記憶された光強度特性Ｐ（第１の直線Ｐ１、第２の直線Ｐ２を含む）を読み出すことによって代替してもよい。つまり、光強度特性として、ＬＤ１１に供給される電流とＬＤ１１の光強度との関係を示す直線として表すことができるデータを、予め記憶部３２０に記憶させておいてもよい。
また、第１の直線Ｐ１のみを、このように記憶部３２０から読み出し、第２の直線Ｐ２は、主制御部３００によって演算・生成されるものであってもよい。この場合は、前述の実施形態と同様に、主制御部３００が、ＬＤ制御部１００を介して、ＬＤ１１に電流を供給した際に、光検出部３０が検出した光強度に基づき、第２の直線Ｐ２が生成される。

また、主制御部３００がＬＤ１１駆動時の閾電流値を取得する方法は任意である。主制御部３００は、前述のように、ＬＤ１１に電流値を漸増させつつ電流を供給し、このとき、光検出部３０で検出した光強度の変化量が、予め記憶部３２０に記憶した所定量を超えた場合の電流値を閾電流値としてもよいし、生成した第１の直線Ｐ１と第２の直線Ｐ２の交点における電流値を閾電流値として取得してもよい。

以上の説明では、低輝度モード時のステップＳ２０５の処理と高輝度モード時のステップＳ２０７の処理において、ＬＤ１１をＰＡＭ方式で駆動する例を示したが、ＰＷＭ方式を併用することも可能である。

また、高輝度モード時の最小電流値（初期電流値Ｉｃはこれに含まれない）、最大電流値は、第２電流値Ｉｉ、第３電流値Ｉｊに限られない。第２の直線Ｐ２における第２電流値Ｉｉと第３電流値Ｉｊとの間の任意の２点を最小電流値、最大電流値としてもよい。

また、変形例に係る低輝度モードでは、電流値を第２電流値Ｉｉにした上で、ＰＷＭ値Ｄを変化させた例を説明したが、これに限られない。電流値は、第２電流値Ｉｉよりも大きい第２の直線Ｐ２上の電流値であってもよい。また、変形例に係る低輝度モードでも、ＰＷＭ方式とＰＡＭ方式を併用してＬＤ１１を駆動するようにしてもよい。

以上の説明では、光強度特性生成処理で光強度特性Ｐを生成・更新し、光源駆動処理で階調特性Ｑに基づき光強度Ｌの指示値を取得し、取得した指示値と光強度特性Ｐとに基づきＬＤ１１に駆動電流を供給する例を説明したが、これに限られない。各処理が干渉し合わなければ、処理手順は任意の順序で変更が可能である。例えば、光強度特性生成処理において、生成した光強度特性Ｐが示す電流値と、記憶された階調特性Ｑが示す電流値とを対応させることで、各階調レベルに電流値が対応付けられたデータを生成し、このデータを基に、光源駆動処理において、画像データが要求する階調レベルに応じた駆動電流をＬＤ１１に供給するようにしてもよい。

以上の説明では、光源駆動処理においてＭＥＭＳミラー４０の現在の走査が、帰線期間Ｆｂ内である場合に、以後の処理を実行する例を示したが、これに限られない。例えば、非表示エリア４０ｂ内の所定エリアを走査中に光源駆動処理が実行されてもよい。

また、光検出部３０は、数パルスの合成レーザー光の強度を検出できれば十分であるため、スクリーン５０上の特定位置に配設されていてもよい。

また、光検出部３０が検出する光強度は、ＬＤ１１に供給される電流に応じて変化する物理量であればよく、輝度、照度、光度などであればよい。同様に、外光検出部９０が検出する外光強度も照度に限られず、輝度、光度などであってもよい。

以上の説明では、３つのＬＤが配設された例を示したが、これに限られない。４つのＬＤを配設して４原色で階調を表現してもよいし、１つのＬＤで階調を表現してもよい。

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３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５０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３、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（例えばカーナビゲーション装置）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、上記のように各処理を実行する表示装置としては、ＨＵＤ装置が好適である。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１ …ＨＵＤ装置
１０ …合成レーザー光出射部
１１ …レーザーダイオード（ＬＤ）
２０ …透過率調整部
３０ …光検出部
４０ …ＭＥＭＳミラー
５０ …スクリーン
９０ …外光検出部
１００ …ＬＤ制御部
１１０ …駆動部
１２０ …給電部
２００ …透過率制御部
３００ …主制御部
３１０ …ＣＰＵ
３２０ …記憶部
４００ …走査制御部
４１０ …駆動部
４２０ …ミラー位置検出部
Ｐ …光強度特性
Ｐ１…第１の直線
Ｉｋ…第１電流値
Ｉｃ…任意値
Ｉｔ…閾電流値
Ｐ２…第２の直線
Ｉｉ…第２電流値
Ｉｊ…第３電流値

Claims (4)

1. 電流が供給されると光を出射し、閾電流値以上の電流が供給されるとレーザー発振する光源と、
   光強度特性に基づいて前記光源に電流を供給して前記光源を駆動する光源制御手段と、
   外光の強度を検出する外光検出手段と、を備え、
   前記光強度特性は、前記光源に供給される電流と前記光源の光強度との関係を示す直線として表され、前記閾電流値未満の電流値を含む第１の直線と、前記閾電流値以上の電流値を含む第２の直線と、を有し、
   前記光源制御手段は、前記外光検出手段が検出した外光強度が所定値未満の場合に、初期電流値をゼロに設定した上で、前記第１の直線又は前記第２の直線に基づき、要求される光強度に対応した駆動電流を前記光源に供給する、
   ことを特徴とするレーザー光源駆動装置。
2. 前記光源の光強度を検出する光強度検出手段と、
   前記光源制御手段が前記光源に電流を供給した際に、前記光強度検出手段が検出した光強度に基づき、少なくとも前記第２の直線を生成する生成手段と、をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー光源駆動装置。
3. 前記光源制御手段が前記光源に電流を供給した際に、前記光強度検出手段が検出した光強度に基づき、前記閾電流値を取得する取得手段をさらに備え、
   前記光源制御手段は、前記外光検出手段が検出した外光強度が前記所定値以上の場合に、初期電流値を前記取得手段が取得した前記閾電流値よりも小さい前記第１の直線上の任意値に設定した上で、前記第２の直線に基づき、要求される光強度に対応した駆動電流を前記光源に供給する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーザー光源駆動装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー光源駆動装置と、前記光源が出射した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、を備える表示装置。

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