JP2016219635A - レーザ光源装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペックルノイズを低減するレーザ光源装置および表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体レーザ（２３１、２３２、２３３）と、半導体レーザの駆動電流を供給する電流供給部（２００）と、駆動電流の強度を示す電流強度データを生成する信号生成部（１００）を備える。信号生成部は、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、その電流強度データを順次切り替えて電流供給部に送り、電流供給部は、複数の異なる電流強度データに基づいて半導体レーザを駆動することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源に半導体レーザを用いたレーザ光源装置および表示装置に関するものである。

近年、表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来からの表示装置に多用されてきた水銀ランプと比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電流を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。

このような半導体レーザを用いた表示装置の利点は、小型電子機器に内蔵する場合に都合が良く、例えば半導体レーザを用いた表示装置をヘッドアップディスプレイに内蔵する技術が知られている。

特開２００１−１８９５２０号公報

半導体レーザを用いた表示装置では、光源として使用する半導体レーザの特徴でもあるコヒーレンス性を備えているために、スクリーン等でランダムに反射された波面がお互いに干渉し、その干渉が人の目にギラギラ感を感じさせるスペクルノイズを発生させ、画像品質を低下させる大きな要因となっていた。このスペックルノイズを軽減するために、特許文献１記載の技術では、半導体レーザに急峻なパルス状立ち上がり波形を印加し、緩和振動を発生させてスペックルノイズの低減を行っていた。

しかしながら、この技術ではＬＤＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ Ｄｒｉｖｅｒ）のスイッチング特性が高速であることが必要であり、現在のレーザドライバのスイッチング特性では十分なスペックルノイズの低減効果が得られないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、スペックルノイズを低減するレーザ光源装置および表示装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ光源装置は、レーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザの駆動電流を供給する電流供給部と、駆動電流の強度を示す電流強度データを生成する信号生成部と、を備える。信号生成部は、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、電流強度データを順次切り替えて電流供給部に送り、電流供給部は、複数の異なる電流強度データに基づいて半導体レーザを駆動することを特徴とする。

また、本発明の表示装置は、上記レーザ光源装置と、レーザ光源装置のレーザ光を２次元に走査する走査部を有し、信号生成部は、走査部がレーザ光を走査するライン毎に電流強度データを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、異なる電流強度データを順次切り替えながら、それらの電流強度データに基づいて半導体レーザを駆動するので、半導体レーザは複数の異なる電流強度の電流で駆動される。このため、半導体レーザはその発熱量が変化して発光波長幅を拡大するので、スペックルノイズを低減することができる。

本発明の実施の形態における表示装置を示す図 本発明の実施の形態における走査部の構成図 本発明の実施の形態における表示装置の構成を示す図 本発明の実施の形態における画像信号を示す図 本発明の実施の形態における走査信号を生成する方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態における画像信号の走査状態を示す図 本実施の形態における第１フレームの各ラインの状態を示す図 本実施の形態における第１フレームと第２フレームの状態を示す図 本実施の形態における第１フレームの各ラインの発光状態を示す図 本実施の形態における１画素時間の発光波形を２種類の電流強度で構成した発光状態を示す図 本発明の実施の形態における第１フレームと第２フレームの状態を示す図 本実施の形態における１画素時間の発光波形を３種類の電流強度で構成した発光波形を示す図 本実施の形態における単一色で表示された画像を示す図 半導体レーザの発光波長幅を示す図

請求項１記載の発明は、レーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザの駆動電流を供給する電流供給部と、駆動電流の強度を示す電流強度データを生成する信号生成部と、を備え、信号生成部は、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、電流強度データを順次切り替えて電流供給部に送り、電流供給部は、複数の異なる電流強度データに基づいて半導体レーザを駆動することを特徴とする。これによると、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、異なる電流強度データを順次切り替えながら、それらの電流強度データに基づいて半導体レーザを駆動するので、半導体レーザは複数の異なる電流強度の電流で駆動される。このため、半導体レーザはその発熱量が変化して発光波長幅を拡大するので、スペックルノイズを低減することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のレーザ光源装置と、レーザ光源装置のレーザ光を２次元に走査する走査部を有し、信号生成部は、走査部がレーザ光を走査するライン毎に電流強度データを切り替えることを特徴とする。これによると、半導体レーザが複数の異なる電流強度の電流で駆動されるので、半導体レーザはその発熱量が変化して発光波長幅を拡大し、スペックルノイズを低減することができる。また、走査部がレーザ光を走査するライン毎に電流強度データを切り替えるので、複数の異なる電流強度データで半導体レーザを発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化でき、画像品質を確保することができる。

請求項３記載の発明は、信号生成部は、走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは走査が右から左に切り替わる瞬間に、電流強度データを切り替えることを特徴とする。これによると、走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは走査が右から左に切り替わる瞬間に、電流強度データを切り替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザを発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化する効率を向上させ、画像品質を確保することができる。

請求項４記載の発明は、走査部が、第１の走査と、第１の走査と直交する第２の走査を行い、第１の走査は、第２の走査よりも走査速度が高速であり、信号生成部は、第１の走査の周期に同期して電流強度データを切り替え、かつ第２の走査の周期に同期して電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする。これによると、第１の走査の周期に同期して電流強度データを切り替え、かつ第２の走査の周期に同期して電流強度データの順番を入れ替えるので、第１の走査と、第２の走査を行う２次元走査表示装置において、高速走査を行う第１の走査に複数の異なる電流強度データを設定して半導体レーザの発光波長幅を拡大させるので、スペックルノイズを効率良く低減することができる。

請求項５記載の発明は、信号生成部が、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする。これによると、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に電流強度データの順番を入れ替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザを発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化する効率を向上させ、画像品質を更に向上させることができる。

請求項６記載の発明は、信号生成部が、１フレームを１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする。これによると、１フレームを１周期として、その周期毎に電流強度データの順番を入れ替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザを発光させたときに発生する表示画像の濃淡をフレーム間で平均化する効率を向上させ、画像品質を確保することができる。

請求項７記載の発明は、信号生成部が、入力されたデータ信号を構成する１画素時間よりも短い時間で、電流強度データを切り替えることを特徴とする。これによると、入力されたデータ信号を構成する１画素時間よりも短い時間で、電流強度データを切り替えるので、半導体レーザは複数の異なる電流強度で駆動される。このため、半導体レーザはその発熱量が変化して発光波長幅を拡大するので、スペックルノイズを更に低減することができる。

請求項８記載の発明は、走査部が、第１の走査と、第１の走査と直交する第２の走査を行い、第２の走査は第１の走査と異なる走査速度であり、信号生成部は、第２の走査の周期に同期して１画素時間内で電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする。これによると、第２の走査の周期に同期して１画素時間内で電流強度データの順番を入れ替えるので、複数の異なる電流強度データで半導体レーザを発光させたときに発生するライン毎の表示画像の濃淡が平均化され、画像品質を確保することができる。

請求項９記載の発明は、信号生成部が、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする。これによると、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えるので、１画素時間内で複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザを発光させたときに発生する同一ラインの表示画像を平均化する効率を向上させ、画像品質を確保することができる。

請求項１０記載の発明は、信号生成部が、走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは右から左に走査が切り替わる瞬間に、電流強度データを切り替えることを特徴とする。これによると、走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは右から左に走査が切り替わる瞬間に、電流強度データを切り替えるので、１画素時間内に複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザを発光させたときに発生するライン毎の表示画像の濃淡を平均化する効率をさらに向上させ、画像品質を確保することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態における表示装置を示す図であり、車載用のヘッドアップディスプレイ２を車輌に搭載した例を示す。

表示装置１は、レーザ光源装置１０と走査部３００から構成される。

レーザ光源装置１０は、３つの半導体レーザ２３１，２３２，２３３と、信号生成部１００と電流供給部２００を有する。

電流供給部２００は、３つの半導体レーザ２３１，２３２，２３３に駆動電流を供給する。

半導体レーザ２３１は赤色レーザ光を出射する赤色半導体レーザ、半導体レーザ２３２は緑色レーザ光を出射する緑色半導体レーザ、半導体レーザ２３３は青色レーザ光を出射する青色半導体レーザである。

信号生成部１００は、出力する画像信号を一次保存する画像メモリ１２０と、複数の異なる電流強度と発光タイミングを設定するためのレーザ発光設定レジスタ１３０と、３つの半導体レーザ２３１，２３２，２３３を駆動する駆動電流の強度を示す電流強度データを電流供給部２００で処理できる信号として生成する信号生成回路１１０を備える。レーザ発光設定レジスタ１３０は第１レーザ発光設定レジスタ１３１と第２レーザ発光設定レジスタ１３２から構成される。また、信号生成部１００は、外部入力端子４０から入力された画像信号に基づき電流強度データを生成して、電流供給部２００に送る。このとき、信号生成部１００は、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、その電流強度データを順次切り替える。電流供給部２００は、信号生成部１００から受け取った複数の異なる電流強度データに基づいて、その構成要素である半導体レーザ電源回路２３０から３つの半導体レーザ２３１，２３２，２３３に電流を供給し、これらの半導体レーザ２３１，２３２，２３３を駆動する。

このように、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、異なる電流強度データを順次切り替えながら、それらの電流強度データに基づいて半導体レーザ２３１，２３２，２３３を駆動するので、半導体レーザ２３１，２３２，２３３は複数の異なる電流強度の電流で駆動される。このため、半導体レーザ２３１，２３２，２３３はその発熱量が変化して発光波長幅を拡大するので、スペックルノイズを低減することができる。

図２は、本発明の実施の形態における走査部の構成図である。

走査部３００は、３つの半導体レーザ２３１，２３２，２３３から出射されたレーザ光を所定方向に導く３つのダイクロイックミラー３１３，３１４，３１５と、３つのダイクロイックミラー３１３，３１４，３１５から導かれたレーザ光を反射する第１ミラー３１７と、第１ミラー３１７で反射されたレーザ光を更に反射してＭＥＭＳミラー３１９に導く第２ミラー３１８を備える。また、走査部３００は、第２ミラー３１８により反射されたレーザ光をＭＥＭＳ信号に応じた第１の速度および第２の速度で走査するＭＥＭＳミラー３１９と、走査部３００の発熱量をモニターする温度センサー３２０と、レーザ光の発光出力量をモニターするカラーセンサー３２１と各部品を取り付ける走査部筐体３３０を備える。

ダイクロイックミラー３１３，３１４，３１５は、その表面に所定波長のレーザ光を透過または反射させる膜が形成される。ダイクロイックミラー３１３には、青色レーザ光を反射させる膜が形成される。また、ダイクロイックミラー３１４には、青色レーザ光を透過すると共に緑色のレーザ光を反射させる膜が形成される。また、ダイクロイックミラー３１５には、青色レーザ光および緑色レーザ光を透過すると共に、赤色レーザ光を反射させる膜が形成される。

これらの光学部材は、走査部筐体３３０に支持されている。この走査部筐体３３０は、半導体レーザ２３１，２３２，２３３で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅や亜鉛などの熱伝導性の高い材料で形成される。

半導体レーザ２３１から出射された赤色レーザ光は、ダイクロイックミラー３１５、第１ミラー３１７、第２ミラー３１８の順に進み、ＭＥＭＳミラー３１９に到達する。
また、半導体レーザ２３２から出射された緑色レーザ光は、ダイクロイックミラー３１４、ダイクロイックミラー３１５、第１ミラー３１７、第２ミラー３１８の順に進み、ＭＥＭＳミラー３１９に到達する。また、半導体レーザ２３３から出射された青色レーザ光は、ダイクロイックミラー３１３、ダイクロイックミラー３１４、ダイクロイックミラー３１５、第１ミラー３１７、第２ミラー３１８の順に進み、ＭＥＭＳミラー３１９に到達する。このように、それぞれの半導体レーザから赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光は、ダイクロイックミラー３１３，３１４，３１５を利用して同一光路に導かれ、ＭＥＭＳミラー３１９に到達する。

その後、３つの半導体レーザ２３１，２３２，２３３から出射されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー３１９により画像を形成する走査光として出射される。そして、ヘッドアップディスプレイ２に搭載された中間スクリーン２１上に画像が形成され、形成された画像はフロントガラス３１に投射され、使用者が認識できる虚像画像３２となる。なお、ドライバーに遠焦点の画像を認識させる場合は、中間スクリーン２１とフロントガラス３１の間に虚像光学系を配置する。

図３は、本発明の実施の形態における表示装置の構成を示す図であり、ヘッドアップディスプレイ２の中間スクリーン２１上に表示可能な画像信号を生成する表示装置１の構成図である。

表示装置１はレーザ光源装置１０と走査部３００と外部入力端子４０から構成され、レーザ光源装置１０は信号生成部１００と電流供給部２００から構成される。

信号生成部１００は、画像信号を生成する信号生成回路１１０と、信号生成回路１１０で生成された画像を一時保存するための画像メモリ１２０と、半導体レーザ２３１，２３２，２３３の発光する光の強さを設定するためのレーザ発光設定レジスタ１３０を備える。

レーザ発光設定レジスタ１３０は、第１の発光電流および発光タイミングを設定するための第１レーザ発光設定レジスタ１３１と、第２の発光電流および発光タイミングを設定するための第２レーザ発光設定レジスタ１３２を備える。

電流供給部２００は、信号生成回路１１０からのＭＥＭＳ駆動信号を受けてＭＥＭＳミラー３１９の駆動を制御するＭＥＭＳミラー制御回路２１０と、信号生成回路１１０からの画像信号を受けて半導体レーザ２３１，２３２，２３３の発光量を制御する半導体レーザ発光制御回路２２０を備える。また、電流供給部２００は、半導体レーザ発光制御回路２２０からの信号を受けて半導体レーザ２３１，２３２，２３３をそれぞれ発光させる赤色半導体レーザ発光制御回路２２１、緑色半導体レーザ発光制御回路２２２、青色半導体レーザ発光制御回路２２３を備え、赤色半導体レーザ発光制御回路２２１、緑色半導体レーザ発光制御回路２２２、青色半導体レーザ発光制御回路２２３に電力を供給する半導体レーザ電源回路２３０を備える。

走査部３００は、半導体レーザ２３１，２３２，２３３から出射されたレーザ光を２次元に走査するＭＥＭＳミラー３１９、走査部３００の発熱量をモニターする温度センサー３２０と、レーザ光の発光出力量をモニターするカラーセンサー３２１を備える。ＭＥＭＳミラー３１９は、ＭＥＭＳミラー制御回路２１０からの信号により、第１の走査と、これに直交する第２の走査を行う。

図４は、本発明の実施の形態における画像信号を示す図である。図４（ａ）は信号生成部１００に入力された画像信号を示す原画像発光波形を示し、図４（ｂ）は原画像発光波形の電流強度を小さくした第１発光波形と、原画像発光波形の電流強度を大きくした第２発光波形を示す。なお、図４において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

信号生成部１００は、外部入力端子４０から送られてきた画像信号の原画像発光波形４１０を画像メモリ１２０に登録する。登録された原画像発光波形４１０は、信号生成回路１１０から随時読み出される。信号生成回路１１０は、読み出した原画像発光波形４１０から、原画像発光波形４１０より小さい電流強度を示す第１発光波形４２０と、原画像発光波形４１０より大きい電流強度を示す第２発光波形４３０を生成する。また、信号生成回路１１０は、第１発光波形４２０の電流強度データ、および発光回数，発光順番等のタイミングデータを第１レーザ発光設定レジスタ１３１に登録する。同時に、信号生成回路１１０は、第２発光波形４３０の電流強度データ、および発光回数，発光順番等のタイミングデータを第２レーザ発光設定レジスタ１３２に登録する。

図５は、本発明の実施の形態における走査信号を生成する方法を示すフローチャートであり、走査部３００でレーザ光を走査するための走査信号の生成方法を示す。

信号生成回路１１０は、外部入力端子４０から送られてきた画像データを画像メモリに１２０に登録する。その後、登録した画像データに基づく原画像発光波形４１０を画像メモリ１２０から随時読み出す（Ｓｔｅｐ１）。

信号生成回路１１０は、取り出した原画像発光波形４１０から複数の異なる電流強度データの波形と発光タイミングデータを生成する。すなわち、原画像発光波形４１０より小さい電流強度を示す第１発光波形４２０と、原画像発光波形４１０より大きい電流強度を示す第２発光波形４３０を生成する共に、それらの発光タイミングデータを生成する。その後、信号生成回路１１０は、第１発光波形４２０の電流強度データと発光タイミングデータを第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定する。また、第２発光波形４３０の電流強度データと発光タイミングデータを第２レーザ発光設定レジスタ１３２に設定する（Ｓｔｅｐ２）。

信号生成回路１１０は、第１レーザ発光設定レジスタ１３１に登録した第１発光波形４２０の電流強度データと発光タイミングデータを取り出し、半導体レーザ発光制御回路２２０に出力する。このとき、半導体レーザ発光制御回路２２０は、赤、緑、青の各色に対応した電流強度データと発光タイミングデータを、それぞれ赤色半導体レーザ発光制御回路２２１、緑色半導体レーザ発光制御回路２２２、青色半導体レーザ発光制御回路２２３に設定する（Ｓｔｅｐ３）。

信号生成回路１１０は、走査データの出力をカウントしながら１ライン分の走査データの出力が完了するまで、第１発光波形４２０の電流強度データと発光タイミングデータを半導体レーザ発光制御回路２２０に出力し続ける（Ｓｔｅｐ４）。

信号生成回路１１０は、１ライン分の走査データの出力が完了する毎に、１フレーム分の走査データの出力が完了したかの確認を行う。このとき、１ライン分の走査データの出力が完了し、かつ１フレーム分の走査データの出力が完了していれば、Ｓｔｅｐ１に戻る（Ｓｔｅｐ５）。

また、１ライン分の走査データの出力が完了し、かつ１フレーム分の走査データの出力が完了していなければ、信号生成回路１１０は、第２レーザ発光設定レジスタ１３２に登録した第２発光波形４３０の電流強度データと発光タイミングデータを取り出し、半導体レーザ発光制御回路２２０に出力する。このとき、半導体レーザ発光制御回路２２０は、赤、緑、青の各色に対応した電流強度データと発光タイミングデータを、それぞれ赤色半導体レーザ発光制御回路２２１、緑色半導体レーザ発光制御回路２２２、青色半導体レーザ発光制御回路２２３に設定する（Ｓｔｅｐ６）。

その後、信号生成回路１１０は、走査データの出力をカウントしながら１ライン分の走査データの出力が完了するまで、第２発光波形４３０の電流強度データと発光タイミングデータを半導体レーザ発光制御回路２２０に出力し続ける（Ｓｔｅｐ７）。

信号生成回路１１０は、１ライン分の走査データの出力が完了する毎に、１フレーム分の走査データの出力が完了したかの確認を行う。このとき、１ライン分の走査データの出力が完了し、かつ１フレーム分の走査データの出力が完了していなければＳｔｅｐ３に戻る。また、１ライン分の走査データの出力が完了し、かつ１フレーム分の走査データの出力が完了していれば、Ｓｔｅｐ１に戻る（Ｓｔｅｐ８）。

図６は、本発明の実施の形態における画像信号の走査状態を示す図であり、第１走査信号６１０と第２走査信号６２０により生成される画像の表示領域６３０を示したものである。

第１走査信号６１０および第２走査信号６２０は、信号生成回路１１０で生成される第１発光波形４２０及び第２発光波形４３０に対応したＭＥＭＳ信号から生成される。さらに、第１走査信号６１０は、第２走査信号６２０に直交すると共に、第２走査信号６２０より速い速度である。

なお、第１走査信号６１０は画面の左から右への走査と、画面の右から左へ走査する走査信号からなる。

図７は、本実施の形態における第１フレームの各ラインの状態を示す図である。図７（ａ）は各ラインの表示状態を示す図であり、図７（ｂ）は各ラインの発光状態を示す図である。なお、図７において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

第１発光波形７１０は、第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定された第１発光波形４２０に対応する電流強度データにより生成された発光波形である。この第１発光波形７１０は、奇数ライン（第１ライン他）を左から右に走査するときに用いられる。

また、第２発光波形７２０は、第２レーザ発光設定レジスタ１３２に設定された第２発光波形４３０に対応する電流強度データにより生成された発光波形である。この第２発光波形７２０は、偶数ライン（第２ライン他）を右から左に走査するときに用いられる。ここで、第２発光波形４３０に対応する第２発光波形７２０は、第１発光波形４２０に対応する第１発光波形７１０と比較して電流強度が小さくなるように設定される。

信号生成部１００は、第１ラインに第１発光波形７１０、第２ラインに第２発光波形７２０、第３ラインに第１発光波形７１０、第４ラインに第２発光波形７２０というように、電流強度データを切り替える。このように、走査部３００がレーザ光を走査するライン毎に電流強度データを切り替えるので、複数の異なる電流強度データで半導体レーザ２３１，２３２，２３３を発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化でき、画像品質を確保することができる。

さらに、信号生成部１００は、第１ラインから第２ラインに切り替わる瞬間に第１発光波形７１０から第２発光波形７２０に切り替え、第２ラインから第３ラインに切り替わる瞬間に第２発光波形７２０から第１発光波形７１０に切り替えるというように、電流強度データを切り替える。このように、走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは走査が右から左に切り替わる瞬間に電流強度データを切り替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザ２３１，２３２，２３３を発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化する効率を向上させ、画像品質を確保することができる。

なお、１画素時間Ａは、第１発光波形７１０および第２発光波形７２０の１ピクセルの発光時間を示す。

図８は、本実施の形態における第１フレームと第２フレームの状態を示す図である。図８（ａ）は第１フレームの各ラインの表示状態を示す図であり、図８（ｂ）は第２フレームの各ラインの表示状態を示す図である。なお、図８において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

第１発光波形８１０は、第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定された第１発光波形４２０に対応する電流強度データにより生成された発光波形である。この第１発光波形８１０は、奇数フレーム（第１フレーム他）の奇数ライン（第１ライン他）を右から左に走査するとき、もしくは偶数フレーム（第２フレーム他）の偶数ライン（第２ライン他）を左から右に走査するときに用いられる。

また、第２発光波形８２０は、第２レーザ発光設定レジスタ１３２に設定された第２発光波形４３０に対応する電流強度データにより生成された発光波形である。この第２発光波形８２０は、奇数フレーム（第１フレーム他）の偶数ライン（第２ライン他）を右から左に走査するとき、もしくは偶数フレーム（第２フレーム他）の奇数ライン（第１ライン他）を左から右に走査するときに用いられる。

走査部３００が、奇数フレームの奇数ライン、奇数フレームの偶数ライン、偶数フレームの奇数ライン、偶数フレームの偶数ラインというように場合分けをして電流強度データを切り替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザ２３１，２３２，２３３を発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化する効率を向上させ、画像品質を確保することができる。

さらに、信号生成部１００は、第１フレームの第１ラインに第１発光波形８１０、第１フレームの第２ラインに第２発光波形８２０、第２フレームの第１ラインに第２発光波形８２０、第２フレームの第２ラインに第１発光波形８１０というように、電流強度データを切り替える。このように、第１の走査の周期に同期して電流強度データを切り替え、かつ第２の走査の周期に同期して電流強度データの順番を入れ替えるので、第１の走査と、第２の走査を行う２次元走査表示装置において、高速走査を行う第１の走査に複数の異なる電流強度データを設定して半導体レーザ２３１，２３２，２３３の発光波長幅を拡大させるので、スペックルノイズを効率良く低減することができる。

図９は、本実施の形態における第１フレームの各ラインの発光状態を示す図であり、３種類の電流強度データに基づく発光波形を示す図である。なお、図９は、図７に示す２種類の電流強度データに加え、第３の発光波形である第３発光波形９３０が付加されたものである。また、図９において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

第３発光波形９３０を発生させるためには、第１レーザ発光設定レジスタ１３１、第２レーザ発光設定レジスタ１３２に加え、第３のレーザ発光設定レジスタが必要となる。そのため、３種類の電流強度データに基づく発光波形を用いる場合には、レーザ発光設定レジスタ１３０に第３レーザ発光レジスタ（図示せず）を設ける。

信号生成部１００は、第１ラインに第１発光波形９１０、第２ラインに第２発光波形９２０、第３ラインに第３発光波形９３０というように、電流強度データを切り替える。このように、第３発光波形９３０を加えることにより、さらにスペックルノイズの低減を行うことが可能となる。

なお、１画素時間Ａは、第１発光波形９１０、第２発光波形９２０、および第３発光波形９３０の１ピクセルの発光時間を示す。

図１０は、本実施の形態における１画素時間の発光波形を２種類の電流強度で構成した発光状態を示す図である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）共に第１フレームの発光状態を示す図である。なお、図１０において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

第１発光波形１０１０および第２発光波形１０２０は、１画素時間Ａの前半部に対応する時間Ａ１の発光波形と、１画素時間Ａの後半部に対応する時間Ａ２の発光波形から構成される。ここで、１画素時間Ａは、時間Ａ１と時間Ａ２の和である。

第１発光波形１０１０は、時間Ａ１の発光波形が時間Ａ２の発光波形より電流強度が小さくなるように設定される。また、第２発光波形１０２０は、時間Ａ２の発光波形が時間Ａ１の発光波形より電流強度が大きくなるように設定される。

信号生成部１００は、１画素時間という短い時間を前半と後半に分けて、それぞれの時間帯に対応する電流強度データを生成する。このとき、電流強度データはそれぞれの時間帯で異なる電流強度であり、これらの電流強度データで半導体レーザ２３１，２３２，２３３を駆動するので、半導体レーザ２３１，２３２，２３３はその発熱量が変化して発光波長幅を拡大する。その結果、スペックルノイズを低減することができる。このように、信号生成部１００は、入力された１つのデータ信号を構成する１画素時間よりも短い時間で電流強度データを切り替えるので、半導体レーザ２３１，２３２，２３３は複数の異なる電流強度で駆動される。このため、半導体レーザ２３１，２３２，２３３はその発熱量が変化して発光波長幅を拡大するので、スペックルノイズを更に低減することができる。また、信号生成部１００は、第２の走査の周期に同期して１画素時間内で電流強度データの順番を入れ替えるので、複数の異なる電流強度データで半導体レーザ２３１，２３２，２３３を発光させたときに発生するライン毎の表示画像の濃淡が平均化され、画像品質を確保することができる。

また、奇数ライン（第１ライン他）では第１発光波形１０１０を用い、偶数ライン（第２ライン他）では第２発光波形１０２０を用いるので、１画素時間内での異なった電流強度データにより発生する同一ラインでの表示画像の濃淡を平均化することができる。

さらに、信号生成部１００は、第１ラインに第１発光波形１０１０、第２ラインに第２発光波形１０２０、第３ラインに第１発光波形１０１０というように、電流強度データを切り替える。このように、信号生成部１００は、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に電流強度データを入れ替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザ２３１，２３２，２３３を発光させたときに発生する画像表示の濃淡をライン間で平均化する効率を向上させ、画像品質を更に向上させることができる。

図１１は、本発明の実施の形態における第１フレームと第２フレームの状態を示す図である。図１１（ａ）は第１フレームの各ラインの発光状態を示す図であり、図１１（ｂ）は第２フレームの各ラインの発光状態を示す図である。なお、図１１において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

第１発光波形１１１０および第２発光波形１１２０は、１画素時間Ａの前半部に対応する時間Ａ１の発光波形と、１画素時間Ａの後半部に対応する時間Ａ２の発光波形から構成される。ここで、１画素時間Ａは、時間Ａ１と時間Ａ２の和である。

第１発光波形１１１０は、時間Ａ１の発光波形が時間Ａ２の発光波形より電流強度が大きくなるように設定される。また、第２発光波形１１２０は、時間Ａ２の発光波形が時間Ａ１の発光波形より電流強度が大きくなるように設定される。

１画素時間という短い時間を前半と後半に分けて、それぞれの時間帯を異なる電流強度のデータで半導体レーザ２３１，２３２，２３３を駆動するので、半導体レーザ２３１，２３２，２３３はその発熱量が変化して発光波長幅を拡大する。その結果、スペックルノイズを低減することができる。

さらに、信号生成部１００は、奇数フレーム（第１フレーム他）の奇数ライン（第１ライン他）に第１発光波形１１１０を用い、奇数フレーム（第１フレーム他）の偶数ライン（第２ライン他）に第２発光波形１１２０を用いる。同時に、信号生成部１００は、偶数フレーム（第２フレーム他）の奇数ライン（第１ライン他）に第２発光波形１１２０を用い、偶数フレーム（第２フレーム他）の偶数ライン（第２ライン他）に第１発光波形１１１０を用いる。このように、信号生成部１００は、１フレームを１周期として、その周期毎に電流強度データの順番を入れ替えるので、複数の異なる電流強度データを用いて半導体レーザ２３１，２３２，２３３を発光させたときに発生する表示画像の濃淡をフレーム間で平均化する効率を向上させ、画像品質を確保することができる。

図１２は、本実施の形態における１画素時間の発光波形を３種類の電流強度で構成した発光波形を示す図である。また、図１２は第１フレームの各ラインの発光状態を示す図である。なお、図１２において、横軸は時間、縦軸は電流量を示す。

第１発光波形１２１０および第２発光波形１２２０は、１画素時間Ａの前段部に対応する時間Ｂ１の発光波形と、１画素時間Ａの中段部に対応する時間Ｂ２の発光波形と、１画素時間の後段部に対応する時間Ｂ３の発光波形から構成される。ここで、１画素時間Ａは、時間Ｂ１と時間Ｂ２と時間Ｂ３の和である。

第１発光波形１２１０は、時間Ｂ２の発光波形を時間Ｂ３の発光波形より電流強度が大きくなるように設定すると共に、時間Ｂ１の発光波形を時間Ｂ２の発光波形より電流強度が大きくなるように設定する。また、第２発光波形１２２０は、時間Ｂ２の発光波形を時間Ｂ１の発光波形より電流強度が大きくなるように設定すると共に、時間Ｂ３の発光波形を時間Ｂ２の発光波形より電流強度が大きくなるように設定する。

１画素時間という短い時間を前段部、中段部、後段部に分けて、それぞれの時間帯を異なる電流強度データで半導体レーザ２３１，２３２，２３３を駆動するので、半導体レーザ２３１，２３２，２３３はその発熱量が変化して発光波長幅を拡大するので、スペックルノイズを低減することができる。

さらに、信号生成部１００は、奇数ライン（第１ライン他）に第１発光波形１２１０を用い、偶数ライン（第２ライン他）に第２発光波形１２２０を用いるので、１画素時間内での異なった電流強度データにより発生する同一ラインでの表示画像の濃淡を平均化することができる。

また、図１０の場合と比較して、時間Ｂ３に対応する電流強度が加わったことにより、さらにスペックルノイズの低減を行うことが可能となる。

さらにまた、第１発光波形１２１０の電流強度データと第２発光波形１２２０の電流強度データをフレーム毎に入れ替えることにより、発光強度が均一化されて画像劣化を抑えることができる。

図１３は、本実施の形態における単一色で表示された画像を示す図であり、単一色で表現された文字（例えば５０など）もしくは記号（例えば矢印など）に対して、複数の異なる電流強度データを電流供給部２００に供給した状態を示す。

使用者は、単一色で表現された文字もしくは記号などに対してスペックルノイズを大きく感じる。このため、少なくとも単一色で表現された文字もしくは記号などに対して、複数の異なる電流強度データを電流供給部２００に供給することで、使用者のスペックルノイズに対する感じ方を飛躍的に低減できる。

このとき、信号生成部１００は、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成するが、この電流強度データが連続して同一となるとき、入力されたデータ信号を同一色で表示された画像と判断する。そして、入力された同一色で表示された画像データに対して、電流強度データの切り替えを行う。このように、電流強度データが連続して同一となるときに入力された１つのデータ信号を同一色と判断し、入力された連続する同一色のデータ信号に対して電流強度データの切り替えを行うので、同一色が連続して発光波長幅が狭くなる場合であっても、スペックルノイズに起因して発生するギラギラ感を使用者に認識させにくくする。

図１４は、半導体レーザの発光波長幅を示す図であり、横軸は波長、縦軸は発光パワーを示す。図１４（ａ）は、図１４（ｂ）に示す第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定した発光パワーにより発光した第１波長幅１４１０と、図１４（ｃ）に示す第２レーザ発光設定レジスタ１３２に設定した発光パワーにより発光した第２波長幅１４２０を合成したものである。したがって、図１４（ａ）は、第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定された電流強度データにより左から右へ走査したときの発光パワーと、第２レーザ発光設定レジスタ１３２に設定された電流強度データにより右から左へ走査したときの発光パワーを合成した発光波長幅を示す。

従来は、第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定された電流強度データを用いて左から右へ走査を行い、その後、同一の電流強度データを用いて右から左への走査を行っていた。そのため、半導体レーザを発光させる発光波長幅は、第１波長幅１４１０を用いるのみであった。すなわち、図１４（ｂ）の発光波形幅を用いるものであった。

一方、本発明の実施の形態においては、第１レーザ発光設定レジスタ１３１に設定された電流強度データを用いて左から右への走査を行い、第２レーザ発光設定レジスタ１３２に設定された電流強度データを用いて右から左の走査を行う。そのため、半導体レーザを発光させる発光波長幅は、第１波長幅１４１０と第２波長幅１４２０の両方を用いることになる。すなわち、図１４（ｃ）の発光波形幅を用いることになり、従来と比較して発光波長幅を広げることができる。

本発明は、半導体レーザに起因するスペックルノイズを低減できるので、光源に半導体レーザを用いたレーザ光源装置および表示装置などに適応可能である。

１ 表示装置
２ ヘッドアップディスプレイ
１０ レーザ光源装置
２１ 中間スクリーン
３１ フロントガラス
３２ 虚像画像
４０ 外部入力端子
１００ 信号生成部
１１０ 信号生成回路
１２０ 画像メモリ
１３０ レーザ発光設定レジスタ
１３１ 第１レーザ発光設定レジスタ
１３２ 第２レーザ発光設定レジスタ
２００ 電流供給部
２１０ ＭＥＭＳミラー制御回路
２２０ 半導体レーザ発光制御回路
２２１ 赤色半導体レーザ発光制御回路
２２２ 緑色半導体レーザ発光制御回路
２２３ 青色半導体レーザ発光制御回路
２３０ 半導体レーザ電源回路
２３１ 半導体レーザ
２３２ 半導体レーザ
２３３ 半導体レーザ
３００ 走査部
３１３ ダイクロイックミラー
３１４ ダイクロイックミラー
３１５ ダイクロイックミラー
３１７ 第１ミラー
３１８ 第２ミラー
３１９ ＭＥＭＳミラー
３２０ 温度センサー
３２１ カラーセンサー
３３０ 走査部筐体
４１０ 原画像発光波形
４２０ 第１発光波形
４３０ 第２発光波形
６１０ 第１走査信号
６２０ 第２走査信号
６３０ 表示領域
７１０ 第１発光波形
７２０ 第２発光波形
８１０ 第１発光波形
８２０ 第２発光波形
９１０ 第１発光波形
９２０ 第２発光波形
９３０ 第３発光波形
１０１０ 第１発光波形
１０２０ 第２発光波形
１１１０ 第１発光波形
１１２０ 第２発光波形
１２１０ 第１発光波形
１２２０ 第２発光波形
１４１０ 第１波長幅
１４２０ 第２波長幅

Claims (10)

1. レーザ光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザの駆動電流を供給する電流供給部と、
   前記駆動電流の強度を示す電流強度データを生成する信号生成部と、を備え、
   前記信号生成部は、入力された連続する同一色のデータ信号に対して複数の異なる電流強度データを生成し、前記電流強度データを順次切り替えて前記電流供給部に送り、
   前記電流供給部は、前記複数の異なる電流強度データに基づいて前記半導体レーザを駆動することを特徴とするレーザ光源装置。
2. 請求項１記載のレーザ光源装置と、
   前記レーザ光源装置のレーザ光を２次元に走査する走査部を有し、
   前記信号生成部は、走査部がレーザ光を走査するライン毎に前記電流強度データを切り替えることを特徴とする表示装置。
3. 前記信号生成部は、
   前記走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは前記走査が右から左に切り替わる瞬間に、前記電流強度データを切り替えることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記走査部は、第１の走査と、前記第１の走査と直交する第２の走査を行い、
   前記第１の走査は、前記第２の走査よりも走査速度が高速であり、
   前記信号生成部は、前記第１の走査の周期に同期して前記電流強度データを切り替え、かつ前記第２の走査の周期に同期して前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
5. 前記信号生成部は、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記信号生成部は、１フレームを１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
7. 前記信号生成部は、入力されたデータ信号を構成する１画素時間よりも短い時間で、前記電流強度データを切り替えることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
8. 前記走査部は、第１の走査と、前記第１の走査と直交する第２の走査を行い、
   前記第２の走査は前記第１の走査と異なる走査速度であり、
   前記信号生成部は、前記第２の走査の周期に同期して１画素時間内で前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
9. 前記信号生成部は、１フレームの１ラインの走査を１周期として、その周期毎に前記電流強度データの順番を入れ替えることを特徴とする請求項８記載の表示装置。
10. 前記信号生成部は、前記走査が左から右に切り替わる瞬間、もしくは右から左に走査が切り替わる瞬間に、前記電流強度データを切り替えることを特徴とする請求項９記載の表示装置。

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