JP2015184337A

JP2015184337A - 投影装置

Info

Publication number: JP2015184337A
Application number: JP2014058403A
Authority: JP
Inventors: 吉宏勢田; Yoshihiro Seida
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれの検出を行うことが可能な投影装置を提供する。【解決手段】投影装置は、画像信号に基づいて、光源から出射された複数の光ビームの強度を制御し、それら複数の光ビームの合成ビームを走査領域内で走査する。走査領域内の非描画領域で走査された合成ビームは、その波長成分に基づいて、分光素子により複数の光に分光され、複数の受光素子により受光される。受光素子の出力に基づいて、分光された複数の光の位置が検出される。ここで、受光素子が分光された光を受光するタイミングにおいては、複数の光ビームの全てが光源から出射される。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光の光軸ずれを補正する技術に関する。

映像の描画に用いられる各色の光源の光軸のずれを検出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、複数の光源を有する画像描画装置において、第１の光源の発光および消灯と第２の光源の発光および消灯とを制御すると共に、受光器の受光領域における第１の光の受信タイミングと、受光器の受光領域における第２の光の受信タイミングとに基づいて、第１の光源の光軸と第２の光源の光軸とのずれを検出する技術が提案されている。

特開２０１０−２００８７号公報

特許文献１に記載の技術などでは、各光源をそれぞれ個別に点灯させて光軸ずれの検出及び補正を行う場合、振動に起因して光軸ずれの検出及び補正の精度が低下する場合があった。

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれの検出を行うことが可能な投影装置を提供することを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、画像を投影する投影装置であって、それぞれ異なる波長を有する複数の光ビームを出射する光源と、画像信号に基づいて、前記複数の光ビームの各々の強度を制御する制御手段と、前記複数の光ビームが合成された合成ビームを、描画領域及び非描画領域からなる走査領域内で操作する走査手段と、前記非描画領域に走査された合成ビームを、波長成分に応じて分光する分光素子と、前記分光素子により複数に分光された光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、前記受光素子の出力に基づいて、前記分光された光の各々の位置を検出する検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記受光素子が前記分光された光を受光するタイミングにおいては、前記光源から前記複数の光ビームの全てを出射させる。

実施例に係る画像描画装置の構成を示す。光軸ずれを検出するための構成を示す正面図である。光軸ずれを検出するための構成を示す平面図である。光軸ずれを検出するための構成を示す側面図である。受光素子の構成を示す。受光素子上をレーザ光が移動する様子を示す。受光素子による検出信号の波形例を示す。他の受光素子の構成を示す。投影装置をヘッドアップディスプレイに適用した例を示す。

本発明の好適な実施形態では、画像を投影する投影装置は、それぞれ異なる波長を有する複数の光ビームを出射する光源と、画像信号に基づいて、前記複数の光ビームの各々の強度を制御する制御手段と、前記複数の光ビームが合成された合成ビームを、描画領域及び非描画領域からなる走査領域内で操作する走査手段と、前記非描画領域に走査された合成ビームを、波長成分に応じて分光する分光素子と、前記分光素子により複数に分光された光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、前記受光素子の出力に基づいて、前記分光された光の各々の位置を検出する検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記受光素子が前記分光された光を受光するタイミングにおいては、前記光源から前記複数の光ビームの全てを出射させる。

上記の投影装置は、画像信号に基づいて、光源から出射された複数の光ビームの強度を制御し、それら複数の光ビームの合成ビームを走査領域内で走査する。走査領域内の非描画領域で走査された合成ビームは、その波長成分に基づいて、分光素子により複数の光に分光され、複数の受光素子により受光される。受光素子の出力に基づいて、分光された複数の光の位置が検出される。ここで、受光素子が分光された光を受光するタイミングにおいては、複数の光ビームの全てが光源から出射される。これにより、外部からの振動などが与えられた場合でも、複数の光ビームが同時に同様に影響を受けるので、それら光ビームの位置を正しく検出することができる。

好適には、上記の分光素子は、前記合成ビームを、前記複数の光ビームの波長ごとに分光する。

上記の投影装置の一態様は、前記非描画領域に配置され、前記受光素子に向かう合成ビームを遮断する遮光手段を備え、前記分光素子は、前記遮光手段に設けられた開口部を塞ぐように配置される。これにより、分光素子を通過しない光が受光素子に入射することが防止される。

上記の投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記分光された光の各々の位置に応じて、前記光源が出射する複数の光ビームの出射タイミングを変化させる。これにより、複数の光ビームの光軸を一致させることができる。

上記の投影装置の他の一態様は、振動を検出するセンサを備え、前記制御手段は、前記センサが基準量以上の振動量を検出した場合には、前記複数の光ビームのうち、少なくとも１つの光ビームの出射タイミングを変化させない。この態様では、振動が大きい場合には、複数の光ビームのうちの１つを基準として、他の光ビームの位置を、基準とした１つの光ビームの位置に一致させる。これにより、振動が大きい場合でも、複数の光ビームの位置の相対的な補正が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［実施例］
（画像描画装置の構成）
図１は、実施例に係る投影装置が適用された画像描画装置１の構成を示す。図１に示すように、画像描画装置１は、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源部９と、を備える。画像描画装置１は、例えばヘッドアップディスプレイの光源として用いられ、コンバイナ等の光学素子に表示像を構成する光を出射する。

画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。

ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号及びＭＥＭＳミラー１０から入力される走査位置情報Ｓｃに基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。

同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、画像表示部に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。

ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。

発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。

タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。

フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。

レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源部９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。

赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ３を駆動する。

ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１０を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。サーボ回路８１は、タイミングコントローラからの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１０の動作を制御する。ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。

レーザ光源部９は、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射する。具体的には、レーザ光源部９は、主に、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、反射ミラー９２ａ〜９２ｃと、マイクロレンズアレイ９４と、レンズ９５と、を備える。

赤色レーザＬＤ１は赤色のレーザ光（「赤色レーザ光Ｌｒ」とも呼ぶ。）を出射し、青色レーザＬＤ２は青色のレーザ光（「青色レーザ光Ｌｂ」とも呼ぶ。）を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色のレーザ光（「緑色レーザ光Ｌｇ」とも呼ぶ。）を出射する。コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃは、それぞれ、赤色、青色及び緑色のレーザ光Ｌｒ、Ｌｂ、Ｌｇを平行光にして、反射ミラー９２ａ〜９２ｃに出射する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光Ｌｂを反射する。反射ミラー９２ｃは、青色レーザ光Ｌｂを透過させ、緑色レーザ光Ｌｇを反射する。反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光Ｌｒのみを透過させ、青色及び緑色のレーザ光Ｌｂ、Ｌｇを反射する。こうして反射ミラー９２ａを透過した赤色レーザ光Ｌｒ及び反射ミラー９２ａで反射された青色及び緑色のレーザ光Ｌｂ、Ｌｇは、ＭＥＭＳミラー１０に入射される。

ＭＥＭＳミラー１０は、本発明における「走査手段」として機能し、反射ミラー９２ａから入射されたレーザ光をＥＰＥ（ＥｘｉｔＰｕｐｉｌＥｘｐａｎｄｅｒ）の一例であるマイクロレンズアレイ９４に向けて反射する。また、ＭＥＭＳミラー１０は、基本的には、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８の制御により、スクリーンとしてのマイクロレンズアレイ９４上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。マイクロレンズアレイ９４は、複数のマイクロレンズが配列されており、ＭＥＭＳミラー１０で反射されたレーザ光が入射される。レンズ９５は、マイクロレンズアレイ９４の放射面に形成された画像を拡大する。

マイクロレンズアレイ９４と同一面上には、分光素子３２が設けられている。分光素子３２は、ＭＥＭＳミラー１０からのレーザ光を波長ごとに分光して受光素子３５に入射させる。分光素子３２及び受光素子３５は、レーザ光の光軸ずれを補正するための構成要素として設けられているが、これらについては後に詳しく説明する。

ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子３５からの検出信号Ｓｄに基づいて、赤色レーザ光Ｌｒ、青色レーザ光Ｌｂ及び緑色レーザ光Ｌｇの光軸ずれを検出する。また、ビデオＡＳＩＣ３は、検出した光軸ずれに基づいて、当該光軸ずれを補正するための処理を行う。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２、又は／及び緑色レーザＬＤ３の発光タイミングを変更することで光軸ずれの補正を行う。このとき、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸のずれ方向が主走査方向（Ｘ方向）又は副走査方向（Ｙ方向）のいずれの方向であるかに基づいて、上述の発光タイミングの調整量を変更する。ビデオＡＳＩＣ３は、本発明における「制御手段」及び「検出手段」として機能する。

（光軸ずれの検出）
次に、レーザ光の光軸ずれを検出するための構成について詳しく説明する。図２は、マイクロレンズアレイ９４を含むスクリーンを見た図である。具体的に、図２は、レーザ光の進行方向に沿った方向（図１のＺ方向）にスクリーンを観察した図である。破線で示すスクリーンの走査可能領域ＳＲは、ＭＥＭＳミラー１０による走査が可能な範囲、即ち描画が可能な範囲に対応する領域である。マイクロレンズアレイ９４は、この走査可能領域ＳＲ内に配置される。マイクロレンズアレイ９４内の一点鎖線で表された領域は描画領域ＲＲを示す。

また、走査可能領域ＳＲ内には、マイクロレンズアレイ９４の上方に、遮光マスク３１及び分光素子３２が設けられている。遮光マスク３１及び分光素子３２は、レーザ光の光軸ずれを検出するための構成であり、マイクロレンズアレイ９４における画像の表示を阻害しないように、描画領域ＲＲ外の領域（「非描画領域」とも呼ぶ。）に設けられている。

図３及び図４は、遮光マスク３１、分光素子３２及び受光素子３５の配置を示す。図３はこれらの構成要素を上方向から見た平面図であり、図４はこれらの構成要素を側方（図２における右側）から見た側面図である。

図示のように、分光素子３２は遮光マスク３１の略中央に埋め込まれている。具体的には、遮光マスク３１の略中央には貫通孔が設けられており、分光素子３２はその貫通孔を塞ぐように配置されている。遮光マスク３１及び分光素子３２の背後には受光素子３５が設けられている。

図３、４に示すように、非描画領域においては、レーザ光ＬはＭＥＭＳミラー１０により遮光マスク３１上を走査される。図１から理解されるように、ＭＥＭＳミラー１０により走査されるレーザ光Ｌは、赤色レーザ光Ｌｒ、緑色レーザ光Ｌｇ及び青色レーザ光Ｌｂを合成した合成レーザ光である。そして、レーザ光Ｌが分光素子３２上を走査されるときに、分光素子３２は、レーザ光Ｌをその波長に基づいて、赤色レーザ光Ｌｒ、緑色レーザ光Ｌｇ、青色レーザ光Ｌｂに分光する。分光された赤色レーザ光Ｌｒ、緑色レーザ光Ｌｇ及び青色レーザ光Ｌｂは、それぞれ分光素子３２の背後に設置された受光素子３５に入射する。遮光マスク３１は、分光素子３２を通過していないレーザ光が受光素子３５に入射することを防止する目的で設けられている。

図４に示すように、受光素子３５は、３つの受光領域３５Ｂ、３５Ｇ、３５Ｒを備える。青色レーザ光Ｌｂは受光領域３５Ｂに入射し、受光領域３５Ｂは入射した青色レーザ光Ｌｂの光量に対応する信号を出力する。緑色レーザ光Ｌｇは受光領域３５Ｇに入射し、受光領域３５Ｇは入射した緑色レーザ光Ｌｇの光量に対応する信号を出力する。赤色レーザ光Ｌｒは受光領域３５Ｒに入射し、受光領域３５Ｒは入射した赤色レーザ光Ｌｒの光量に対応する信号を出力する。これらの信号は、図１に示すように、検出信号ＳｄとしてビデオＡＳＩＣ３に供給される。

図５は、検出素子３５の検出面の構成を示す。検出素子３５は、受光領域３５Ｂ、３５Ｇ、３５Ｒを備える。各受光領域３５Ｂ、３５Ｇ、３５Ｒは、それぞれ２分割の光検出器を備える。具体的に、受光領域３５Ｂは、青色レーザ光Ｌｂが入射する領域であり、光検出器Ｂ１とＢ２を有する。受光領域３５Ｇは、緑色レーザＬｇが入射する領域であり、光検出器Ｇ１とＧ２を有する。受光領域３５Ｒは、赤色レーザ光Ｌｒが入射する領域であり、光検出器Ｒ１とＲ２を有する。

次に、光軸ずれの検出方法について説明する。ＭＥＭＳミラー１０による走査により、レーザ光Ｌは非描画領域を走査される。ここで、光軸ずれを検出する際、即ち、レーザ光Ｌが非描画領域を走査される間、ビデオＡＳＩＣ３はレーザドライバＡＳＩＣ７を制御し、各色のレーザＬＤ１〜ＬＤ３の全てが所定強度でレーザ光を出射するようにする。これにより、分光素子３２を通過する際に、レーザ光ＬはＲＧＢ３色のレーザ光の成分を全て含むことになる。

レーザ光Ｌが分光素子３２を通過するとき、分光素子３２により分光された各色のレーザ光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、それぞれ検出素子３５の対応する受光領域上を移動する。図６は、検出素子３５上を各色のレーザ光が移動する様子を模式的に示す。具体的に、青色レーザ光Ｌｂは受光領域３５Ｂを構成する２つの光検出器Ｂ１及びＢ２上を左から右へ移動する。緑色レーザ光Ｌｇは受光領域３５Ｇを構成する２つの光検出器Ｇ１及びＧ２上を左から右へ移動する。赤色レーザ光Ｌｒは受光領域３５Ｒを構成する２つの検出器Ｒ１及びＲ２上を左から右へ移動する。

まず、主走査方向（Ｘ方向）における光軸ずれの検出方法を説明する。図６の例では、赤色レーザ光Ｌｒが最も先行しており、緑色レーザ光Ｌｇこれに続き、青色レーザ光Ｌｂが最も遅れている。図７は、この場合の各検出器による検出信号の波形の例を示す。図７において、検出信号Ｄｂは青色レーザ光Ｌｂの受光領域３５Ｂの検出器Ｂ１とＢ２による検出信号の和である。同様に、検出信号Ｄｇは緑色レーザ光Ｌｇの受光領域３５Ｇの検出器Ｇ１とＧ２による検出信号の和である。検出信号Ｄｒは、赤色レーザ光Ｌｒの受光領域３５Ｒの検出器Ｒ１とＲ２による検出信号の和である。なお、図７の信号波形は、説明の便宜上、矩形の波形としている。

この場合、Ｘ方向における光軸ずれは、各色の検出信号の時間差として検出することができる。即ち、検出信号ＤｒとＤｇの時間差Δｔ１は、赤色レーザ光Ｌｒと緑色レーザ光Ｌｇとの光軸のずれ量に相当する。検出信号ＤｇとＤｂの時間差Δｔ２は、緑色レーザ光Ｌｇと青色レーザ光Ｌｂとの光軸のずれ量に相当する。よって、ビデオＡＳＩＣ３は、検出素子３５から供給された検出信号に基づいて、これらの時間差Δｔを算出し、その時間差を補うように各色レーザＬＤ１〜ＬＤ３からのレーザ光の出射タイミングを調整することにより、光軸ずれを補正することができる。

例えば、図７の例において、緑色レーザ光Ｌｇの出射タイミングをΔｔ２だけ遅らせることにより、Ｘ方向において緑色レーザＬｇと青色レーザＬｂの光軸を一致させることができる。また、赤色レーザ光Ｌｒの出射タイミングを（Δｔ１＋Δｔ２）だけ遅らせることにより、Ｘ方向において赤色レーザ光Ｌｒと青色レーザ光Ｌｂの光軸を一致させることができる。よって、上記の２つの処理を同時に行えば、３色のレーザ光Ｌｂ、Ｌｇ、Ｌｒの光軸を全て一致させることができる。この例は、青色レーザ光Ｌｂの光軸を基準にして、緑色レーザ光Ｌｇと赤色レーザ光Ｌｒを青色レーザ光Ｌｂの光軸に一致させるものであり、相対的な補正ということができる。なお、同様に緑色レーザ光Ｌｇを基準にして、青色レーザ光Ｌｂと赤色レーザ光Ｌｒの光軸を緑色レーザ光Ｌｇの光軸に一致させることもできる。また、赤色レーザ光Ｌｒを基準にして青色レーザ光Ｌｂと緑色レーザ光Ｌｇの光軸を赤色レーザ光Ｌｒの光軸に一致させることもできる。

これに対して、ある絶対的な基準に対して３色のレーザ光の光軸を一致させることにより絶対的な補正を行うこともできる。この場合には、３色のレーザ光の光軸にずれが無い場合の各色の検出信号Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒの立ち上がりに対応する基準タイミングｔ０を予め決定しておく。ビデオＡＳＩＣ３は、基準タイミングｔ０と、実際の各色の検出信号Ｄｂ、Ｄｇ、Ｄｒの立ち上がりのタイミングとの時間差を検出し、その時間差をゼロとするように、各色のレーザ光の出射タイミングを調整すればよい。

このように、各色のレーザ光が受光素子３５に入射するタイミング差（時間差）に基づいて、主走査方向（Ｘ方向）の光軸ずれの量を検出し、補正することができる。

次に、副走査方向（Ｙ方向）における光軸ずれの検出方法を説明する。図６に示すように、検出素子３５の受光領域３５Ｂ、３５Ｇ、３５Ｒは、いずれも２つの光検出器により構成されている。よって、各色レーザ光が光検出器上にあるときの、２つの光検出器による検出信号の差分を計算することにより、Ｙ方向における各色レーザ光の光軸位置を検出することができる。具体的には、図５に示すように、青色レーザ光ＬｂのＹ方向の光軸位置Ｙｂは、光検出器Ｂ１とＢ２による検出信号の差により得られる。同様に、緑色レーザ光ＬｇのＹ方向の光軸位置Ｙｇは、光検出器Ｇ１とＧ２による検出信号の差により得られる。また、赤色レーザ光ＬｒのＹ方向の光軸位置Ｙｒは、光検出器Ｒ１とＲ２による検出信号の差により得られる。

ビデオＡＳＩＣ３は、Ｙ方向において光軸ずれが無い場合のＹ方向の光軸位置（以下、「基準位置」とも呼ぶ。）Ｙ０を予め記憶しておき、検出された各色レーザ光のＹ方向の光軸位置を基準位置Ｙ０に一致させるように各色レーザ光の光軸を補正すればよい。これにより絶対的な補正が可能となる。また、検出された３色のレーザ光のＹ方向の光軸位置のうち１つを基準とし、他の２色のレーザ光のＹ方向の光軸位置を、基準とした１つのレーザ光のＹ方向の光軸位置に一致させるように補正することにより、相対的な補正が可能となる。なお、Ｙ方向の光軸の補正は、具体的には、各色レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３によるレーザ光の出射タイミングを調整する方法の他に、レーザ光源部９内の光学系の配置をアクチュエータなどで調整してもよいし、ＭＥＭＳミラー１０の角度を調整してもよい。

以上のように、本実施例では、マイクロレンズアレイ９４が設けられているスクリーン上の、非描画領域に遮光マスク３１及び分光素子３２を配置し、分光素子３２により分光されたＲＧＢ３色のレーザ光を受光素子３５により受光する。そして、受光素子３５に設けられた検出器からの検出信号に基づいて、主走査方向（Ｘ方向）及び副走査方向（Ｙ方向）の光軸ずれを検出する。この際、ビデオＡＳＩＣ３は、レーザ光が分光素子３２上を移動する際に、３色のレーザ光の全てを出射するように制御する。これにより、ビデオＡＳＩＣ３は、全色のレーザを同時に点灯させた状態での受講素子３５の出力に基づき光軸ずれを検出するので、振動などの外部要因による影響を受けずに光軸ずれを高精度で検出することができる。つまり、画像描画装置１に対して外部から振動が与えられた場合でも、３色のレーザ光は同時に同じように振動による影響を受けるので、３色のレーザ光の相対的な光軸ずれを正しく検出することが可能となる。

図８は、受光素子の他の例を示す。図８に示す受光素子３５Ｘは、各色レーザ光に対応する受光領域３５Ｂ、３５Ｇ、３５Ｒを、それぞれ４分割の光検出器により構成したものである。具体的に、青色レーザ光Ｌｂの受光領域３５Ｂは、４つの光検出器Ｂ１〜Ｂ４を備える。緑色レーザ光Ｌｇの受光領域３５Ｇは、４つの光検出器Ｇ１〜Ｇ４を備える。赤色レーザ光Ｌｒの受光領域３５Ｒは、４つの光検出器Ｒ１〜Ｒ４を備える。

この受光素子３５Ｘでは、各色レーザ光の主走査方向（Ｘ方向）の光軸位置は、縦２列の光検出器の検出信号の差分により得られる。例えば、青色レーザ光ＬｂのＸ方向の光軸位置Ｘｂは、
Ｘｂ＝（Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｂ３＋Ｂ４）
で得られる。他の２色のレーザ光についても同様である。

一方、副走査方向（Ｙ方向）の光軸位置は、横２列の光検出器の検出信号の差分により得られる。例えば、青色レーザ光ＬｂのＹ方向の光軸位置Ｙｂは、
Ｙｂ＝（Ｂ１＋Ｂ４）−（Ｂ２＋Ｂ３）
で得られる。

このようにして得たＸ方向及びＹ方向の光軸位置を、１つの絶対的な基準位置又は３色のレーザ光のいずれか１色のレーザ光の光軸位置と一致させるように調整することにより、３色のレーザ光の光軸を一致させることができる。

［変形例］
（変形例１）
上記の実施例において、外部からの振動を検出する振動センサを設けてもよい。振動センサにより検出された振動量が所定値以上の場合には、ＲＧＢ３色のレーザ光間の相対的な光軸ずれのみを補正し、振動センサにより検出された振動量が所定値以下の場合には、絶対的な補正により光軸を基準位置と一致させるように補正する。例えば緑色レーザ光を基準とする場合、振動量が所定値以上であれば、緑色レーザ光Ｌｇの光軸位置を基準として、青色レーザ光Ｌｂ及び赤色レーザ光Ｌｒの光軸位置が緑色レーザ光Ｌｇの光軸位置と一致するように補正を行う。即ち、緑色レーザ光Ｌｇの出射タイミングは変化させず、青色レーザ光Ｌｂ及び赤色レーザ光Ｌｒの出射タイミングのみを変化させる。これは、光学系は一律に振動の影響を受けているため、振動量が所定値以上の場合でも、相対的な補正は可能と考えられるからである。

なお、その代わりに、振動量が所定値以上である場合には、そのタイミングでの補正は困難と考え、光軸ずれの補正を行わないこととしてもよい。

（変形例２）
上記の画像描画装置１は、ヘッドアップディスプレイに好適に適用される。これについて、図９を参照して具体例を示す。

図９は、本発明に係るヘッドアップディスプレイの構成例を示す。図９に示すヘッドアップディスプレイは、コンバイナ２６を介して虚像Ｉｖを運転者に視認させるものである。

図９に示す構成では、光源部１Ａは、上述した実施例の画像描画装置１として機能する。そして、光源部１Ａは、支持部材１１ａ、１１ｂを介して車室内の天井部２２に付設され、現在地を含む地図情報や経路案内情報、走行速度、その他運転を補助する情報（以後、「運転補助情報」とも呼ぶ。）を示す表示像を構成する光を、コンバイナ２６に向けて出射する。具体的には、光源部１Ａは、光源ユニット１内に表示像の元画像（実像）を生成し、その画像を構成する光をコンバイナ２６へ出射することで、運転者に虚像Ｉｖを視認させる。

コンバイナ２６は、光源部１から出射される表示像が投影されると共に、表示像を運転者の視点（アイポイント）Ｐｅへ反射することで当該表示像を虚像Ｉｖとして表示させる。そして、コンバイナ２６は、天井部２２に設置された支持軸部２７を有し、支持軸部２７を支軸として回動する。支持軸部２７は、例えば、フロントウィンドウ２０の上端近傍の天井部２２、言い換えると運転者用の図示しないサンバイザが設置される位置の近傍に設置される。

なお、本発明が適用可能なヘッドアップディスプレイの構成は、これに限られない。例えば、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナ２６を有さず、光源部１Ａは、フロントウィンドウ２０へ投影することで、フロントウィンドウ２０に表示像を運転者のアイポイントＰｅへ反射させてもよい。また、光源部１Ａの位置は、天井部２２に設置される場合に限らず、ダッシュボード２４の内部に設置されてもよい。この場合、ダッシュボード２４には、コンバイナ２６又はフロントウィンドウ２０に光を通過させるための開口部が設けられる。

（その他の変形例）
上記の分光素子３２は透過型のものであるが、反射型のものとしてもよい。この場合、反射型の分光素子は上記の実施例と同様に非描画領域のレーザ光Ｌの走査範囲内に配置され、入射されたレーザ光を波長成分に応じて異なる方向に反射させる。受光素子は、各色のレーザ光が反射された方向に設置される。

上記の実施例では、受光素子として各受光領域が２分割又は４分割の光検出器を備えるものを使用しているが、分割数がそれ以上の受光素子を用いてもよい。分割数が増加するほど、位置検出精度は向上する。

また、上記の例では、ＲＧＢ３色のレーザ光を用いているが、２色又は４色以上のレーザ光を走査する投影装置に本発明を適用することも可能である。

１画像描画装置
３ビデオＡＳＩＣ
７レーザドライバＡＳＩＣ
８ＭＥＭＳ制御部
１０ＭＥＭＳミラー
３１遮光マスク
３２分光素子
３５受光素子

Claims

画像を投影する投影装置であって、
それぞれ異なる波長を有する複数の光ビームを出射する光源と、
画像信号に基づいて、前記複数の光ビームの各々の強度を制御する制御手段と、
前記複数の光ビームが合成された合成ビームを、描画領域及び非描画領域からなる走査領域内で操作する走査手段と、
前記非描画領域に走査された合成ビームを、波長成分に応じて分光する分光素子と、
前記分光素子により複数に分光された光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記分光された光の各々の位置を検出する検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記受光素子が前記分光された光を受光するタイミングにおいては、前記光源から前記複数の光ビームの全てを出射させることを特徴とする投影装置。
前記分光素子は、前記合成ビームを、前記複数の光ビームの波長ごとに分光することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
前記非描画領域に配置され、前記受光素子に向かう合成ビームを遮断する遮光手段を備え、
前記分光素子は、前記遮光手段に設けられた開口部を塞ぐように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影装置。
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記分光された光の各々の位置に応じて、前記光源が出射する複数の光ビームの出射タイミングを変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投影装置。
振動を検出するセンサを備え、
前記制御手段は、前記センサが基準量以上の振動量を検出した場合には、前記複数の光ビームのうち、少なくとも１つの光ビームの出射タイミングを変化させないことを特徴とする請求項４に記載の投影装置。