JP2017079132A - 光出力制御ユニット、及び光投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光源の発光が不安定になり易い光出力範囲での安定した光出力を実現する。【解決手段】光投射装置はレーザ光源と光出力制御ユニットとを備える。光出力制御ユニットは光源駆動部と光出力制御部とを有する。光源駆動部はレーザ光源を駆動する。光出力制御部は光源駆動部を制御する。光源駆動部は、光出力範囲内にレーザ光源の目標の光出力があれば、光出力範囲の上限値以上の第１光出力と光出力範囲の下限値以下の第２光出力とをレーザ光源から交互に出力する。光出力範囲はレーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含んで設定されている。さらに、光源駆動部は、第１光出力及び第２光出力の平均値を目標の光出力と同じにする。【選択図】図７

Description

本発明は、光出力制御ユニット、及び光投射装置に関する。

従来、レーザ光源から出力される光を投射面に投射して映像の描画を行う光投射装置が知られている。レーザ光源の光出力特性は発光環境に応じて変化する。そのため、特許文献１の光投射装置では、発熱及び環境温度などの変化に起因するレーザ光源の光出力特性の変化に応じてレーザ光源の光出力を調整している。

一方、レーザ光源の光出力特性はその光出力の大きさによっても変化することがある。たとえば、レーザ光源は、半導体レーザ光源である場合、十分に大きい光出力ではレーザ発振モードで発光するが低い光出力ではレーザ発振モードとＬＥＤ発光モードとが混在した状態で発光し、さらに低い光出力ではＬＥＤ発光モードで発光する。ＬＥＤ発光モードでの発光効率はレーザ発振モードでの発光効率と比較して低い。従って、ＬＥＤ発光モードでの光出力が多くなるほど、レーザ光源の光出力特性は悪くなる。よって、光投射装置は、通常、レーザ発振モードでの光出力を用いて描画を行う。

特開２０１４−７４８１８号公報

しかしながら、光投射装置が投射面に低輝度の映像を描画する場合、レーザ発振モードとＬＥＤ発光モードとが混在した状態での低い光出力を用いることがある。この場合の光出力は、発光に伴う発熱、及びわずかなノイズによる駆動電流の変動によって大きく変化し易く、非常に不安定になる。その影響は投射面に描画する映像にも表れ易い。従って、映像の輝度が不安定に変化してしまう。このような問題に関して特許文献１は何ら言及していない。

本発明は、上述のような問題を鑑みて、レーザ光源の発光が不安定になり易い光出力範囲での安定した光出力を実現できる光出力制御ユニット、及び光投射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に、本発明の一の態様による光出力制御ユニットは、レーザ光源を駆動する光源駆動部と、光源駆動部を制御する光出力制御部と、を備え、光源駆動部は、レーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含んで設定されている光出力範囲内にレーザ光源の目標の光出力があれば、光出力範囲の上限値以上の第１光出力と光出力範囲の下限値以下の第２光出力とをレーザ光源から交互に出力するとともに、第１光出力及び第２光出力の平均値を目標の光出力と同じにする構成とされる。

この構成によれば、第１光出力での発光モード（たとえばレーザ発振モード）と、第２光出力での発光モード（たとえばＬＥＤ発光モード）とを使い分けて、光出力範囲の上限値以上の第１光出力と、下限値以下の第２光出力とを交互に出力することができる。なお、光出力範囲は、レーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含んで設定されている。従って、光出力範囲内の目標の光出力がレーザ光源から出力されていると人間の目に感じさせることができる。さらに、実際には光出力範囲の上限値よりも小さく下限値よりも大きい光出力を行わないので、レーザ光源の光出力は不安定にならない。よって、レーザ光源の発光が不安定になり易い光出力範囲での安定した光出力を実現することができる。

また、上記構成の光出力制御ユニットは、投射面上の走査により描画を行う投射光の出力を制御する光出力制御ユニットであり、光源駆動部は、第１光出力及び第２光出力の交互出力を所定数の走査毎に行う構成としてもよい。

この構成によれば、第１光出力及び第２光出力の交互出力を投射面上の走査単位の周期で行うことができる。従って、描画単位で該交互出力を行う場合よりも、人間の目が感じる見かけの光出力を滑らかに感じさせることができる。

或いは、上記構成の光出力制御ユニットは、投射面に投射されて描画を行う投射光の出力を制御する光出力制御ユニットであり、光源駆動部は、第１光出力及び第２光出力の交互出力を所定数の描画毎に行う構成としてもよい。

この構成によれば、第１光出力及び第２光出力の交互出力を比較的にゆっくりとした描画（すなわちフレーム）単位の周期で行うことができる。従って、回路設計を容易にできる。

さらに、上記構成の光出力制御ユニットにおいて、光源駆動部は、第１光出力及び第２光出力の交互出力の順番を所定数の描画毎に逆にする構成としてもよい。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力をより滑らかに感じさせることができる。

また、上記構成の光出力制御ユニットにおいて、上記所定数は第１光出力及び第２光出力で同じである構成としてもよい。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力をさらに平均的な光出力に調整することができる。

或いは、上記構成の光出力制御ユニットにおいて、上記所定数は第１光出力及び第２光出力で異なる構成としてもよい。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力を調整することができる。たとえば、第１光出力での所定数が第２光出力での所定数よりも多ければ、見かけの光出力を第１光出力に近づけて大きくすることができる。或いは、第１光出力での所定数が第２光出力での所定数よりも少なければ、見かけの光出力を第２光出力に近づけて小さくすることができる。

また、上記構成の光出力制御ユニットにおいて、光出力範囲内に目標の光出力があれば、光源駆動部は、第１光出力は光出力範囲の上限値にして、第２光出力を光出力範囲の下限値にし、光出力制御部は、交互出力の各周期において、第１光出力の第１出力期間を目標の光出力及び光出力範囲の下限値の差に応じて設定し、第２光出力の第２出力期間を交互出力の１周期から第１出力期間を引いた期間に設定する構成としてもよい。

さらに、上記構成の光出力制御ユニットにおいて、第１出力期間は、目標の光出力が光出力範囲の上限値と同じであれば交互出力の１周期と同じ時間長に設定され、目標の光出力が光出力範囲の下限値と同じであれば０に設定される構成としてもよい。

これらの構成によれば、目標の光出力が光出力範囲内で変化しても、第１光出力及び第２光出力を変化させることなく、目標の光出力を実現することができる。

また、上記構成の光出力制御ユニットにおいて、映像信号に基づいてレーザ光源の光出力を制御する光出力制御ユニットであって、光源駆動部は映像信号に基づく駆動電流をレーザ光源に供給する構成としてもよい。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力を映像信号に基づく光出力と同じにすることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光投射装置は、レーザ光源と、上述の光出力制御ユニットと、を備える構成とされる。

この構成によれば、レーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含んで設定されている光出力範囲内の目標の光出力がレーザ光源から出力されていると人間の目に感じさせることができる。よって、レーザ光源の発光が不安定になり易い光出力範囲での安定した光出力を実現することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の一の態様による光投射装置は、映像信号に基づいてレーザ光源から出射される光を投射面に投射する光投射装置であって、光の光出力が所定範囲内である場合には、所定範囲以上の第１光出力の第１投射光と、所定範囲以下の第２光出力の第２投射光とを交互に投射し、第１光出力及び第２光出力の平均値は所定範囲内の光出力と同じであり、光の光出力が所定範囲外である場合には、映像信号に基づく同一の第３光出力の投射光を投射する構成とされる。

さらに、上記構成の光投射装置において、所定範囲はレーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含む構成としてもよい。

これらの構成によれば、光出力の平均値が所定範囲内の光出力と同じになる第１投射光及び第２投射光を交互に投射することによって、所定範囲内の光出力の光を人間の目に感じさせることができる。さらに、映像信号に基づく同一の第３光出力の投射光を投射することもできる。従って、たとえば所定範囲が発光モードの変化に起因してレーザ光源の発光が不安定になる光出力範囲であっても、該範囲内の光出力の光を実際に投射することなく、該光出力範囲での安定した光出力を実現することができる。

本発明によれば、レーザ光源の発光が不安定になり易い光出力範囲での安定した光出力を実現できる光出力制御ユニット、及び光投射装置を提供することができる。

ＨＵＤ装置の概略図である。 プロジェクタユニットの構成例を示すブロック図である。 赤色ＬＤの駆動電流に対する光出力特性を示すグラフである。 光出力を連続的に低下させた場合でのＬＤの光出力制御の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係るＬＤの光出力制御の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態において見かけの光出力が交互出力範囲内である場合のＬＤの実際の光出力動作の一例を示す。 第１実施形態の変形例での出力期間率の設定例を示す。 第２実施形態に係るＬＤの光出力制御の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態においてＬＤに印加する駆動電流の切り換えを示す。 第２実施形態において見かけの光出力が交互出力範囲内である場合のＬＤの実際の光出力動作の一例を示す。 第３実施形態に係るＬＤの光出力制御の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態においてＬＤに印加する駆動電流Ｉを示す。 第３実施形態において見かけの光出力が交互出力範囲内である場合のＬＤの実際の光出力動作の一例を示す。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照し、車両用のヘッドアップディスプレイ装置１００を例に挙げて説明する。なお、以下では、ヘッドアップディスプレイ装置１００をＨＵＤ（Head-Up Display）装置１００と呼ぶ。

＜第１実施形態＞
図１は、ＨＵＤ装置１００の概略図である。本実施形態のＨＵＤ装置１００は、車両２００に搭載されている。ＨＵＤ装置１００は、プロジェクタユニット１０１（光投射装置）から走査レーザ光３００を車両２００のフロントガラス２０１に向けて投射し、投射像をユーザの視野内に重ねて表示する表示装置である。なお、図１において、一点鎖線の矢印４００は車両２００の運転席に座っているユーザの視線を示している。また、ＨＵＤ装置１００は、車両に限らず、他の乗り物（例えば航空機等）に搭載されてもよい。

図１に示すように、フロントガラス２０１の内面にはコンバイナ１０２が貼り付けられている。このコンバイナ１０２は、プロジェクタユニット１０１の投射像をユーザの視野内に表示するための被投射部材であり、たとえばハーフミラーなどの半透過性の反射材料を用いて形成されている。プロジェクタユニット１０１からコンバイナ１０２に走査レーザ光３００が投射されることによって、コンバイナ１０２の投射面１０２ａに虚像が形成される。このために、車両２００の前方（すなわち視線４００の方向）を見ているユーザは、車両２００の前方の外界像と、プロジェクタユニット１０１から投射される投射映像とを同時に視認することができる。

次に、プロジェクタユニット１０１について説明する。図２は、プロジェクタユニット１０１の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、第１実施形態において、プロジェクタユニット１０１は、ハウジング５１と、光学ユニット１０と、を備えている。

ハウジング５１は光学ユニット１０を搭載している。また、ハウジング５１には、光学ユニット１０から出射されるレーザ光３００を外部に出射するための窓部５１ａ（光透過窓）が形成されている。窓部５１ａは、たとえば、ガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成されている。

光学ユニット１０は、レーザダイオード１１ａ〜１１ｃと、コリメータレンズ１２ａ〜１２ｃと、ビームスプリッタ１３ａ〜１３ｃと、集光レンズ１４と、ハーフミラー１５と、ＯＥＩＣ１６と、ＭＥＭＳミラーデバイス１８と、を含んで構成される。なお、以下では、レーザダイオード１１ａ〜１１ｃをそれぞれＬＤ（Laser Diode）１１ａ〜１１ｃと呼ぶ。また、光学ユニット１０は、実際には、垂直走査用のＭＥＭＳミラーデバイス１８と、水平走査用のＭＥＭＳミラーデバイス１８とを有しているが、図２では、それらを１つにまとめて図示している。

ＬＤ１１ａ〜１１ｃはレーザ光を出射するレーザ光源である。ＬＤ１１ａは青色レーザ光を出射する半導体レーザ素子である。ＬＤ１１ｂは緑色レーザ光を出射する半導体レーザ素子である。ＬＤ１１ｃは赤色レーザ光を出射する半導体レーザ素子である。コリメータレンズ１２ａ〜１２ｃは、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射されるレーザ光を平行光に変換する光学部材である。また、ビームスプリッタ１３ａ〜１３ｃは、たとえばダイクロイックミラーなどの光学部材であり、特定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過する。集光レンズ１４は、ビームスプリッタ１３ａ〜１３ｃを経て入射する各レーザ光を収束する光学部材である。ハーフミラー１５は、入射する各レーザ光の一部（たとえば９９％）を透過し、残りの一部（たとえば１％）を反射する光学部材である。ＯＥＩＣ１６は、たとえばフォトダイオード（不図示）を含んで構成される受光ＩＣである。

ＬＤ１１ａから出射される青色レーザ光はコリメータレンズ１２ａにより平行光に変換されてビームスプリッタ１３ａで反射され、集光レンズ１４に至る。ＬＤ１１ｂから出射される緑色レーザ光は、コリメータレンズ１２ｂにより平行光に変換されてビームスプリッタ１３ｂで反射され、ビームスプリッタ１３ａを透過して集光レンズ１４に至る。ＬＤ１１ｃから出射される赤色レーザ光は、コリメータレンズ１２ｃにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１３ａ、１３ｂを透過して集光レンズ１４に至る。各レーザ光の大半（たとえば９９％程度）はハーフミラー１５を透過して集光レンズ１４によりＭＥＭＳミラーデバイス１８の光反射面に収束される。ＭＥＭＳミラーデバイス１８は、ハーフミラー１５を透過した入射光を反射し、その反射光を投射面１０２ａに投射する。この際、ＭＥＭＳミラーデバイス１８は、投射光３００及びその光軸を駆動して投射面１０２ａ上を走査させる。

一方、集光レンズ１４により収束されるレーザ光の一部（たとえば１％程度）はハーフミラー１５で反射されてＯＥＩＣ１６の受光面に収束される。ＯＥＩＣ１６は、受光したレーザ光の光量（輝度）を検出し、その検出結果に基づく光検出信号を生成する。この光検出信号はＣＰＵ６０に出力される。

次に、プロジェクタユニット１０１はさらに、本体筐体５０と、ＭＥＭＳミラードライバ５２と、ＬＤドライバ５３と、電源５４と、電源制御部５５と、操作部５６と、入出力Ｉ／Ｆ５７と、記憶部５８と、ＣＰＵ６０と、を備えている。なお、ＬＤドライバ５３及びＣＰＵ６０は光出力制御ユニット１を構成している。光出力制御ユニット１は、投射面１０２ａ上に描画する映像の映像信号に基づいてＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力（投射面１０２ａ上に投射されて走査により描画を行う投射光３００の出力）を制御する。

本体筐体５０はハウジング５１、ＭＥＭＳミラードライバ５２、ＬＤドライバ５３、電源５４、電源制御部５５、操作部５６、入出力Ｉ／Ｆ５７、記憶部５８、及びＣＰＵ６０を搭載している。また、本体筐体５０には、光出射口５０ａが形成されている。ハウジング５１の窓部５１ａを通過した投射光３００はさらに光出射口５０ａを通ってコンバイナ１０２に出射される。なお、この光出射口５０ａは開口であってもよいが、たとえばガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成されることが望ましい。こうすれば、本体筐体５０の内部への塵埃及び水分（たとえば水滴、水気を含む空気）などの侵入を防止することができる。

ＭＥＭＳミラードライバ５２は、ＣＰＵ６０から入力される制御信号に基づいて、ＭＥＭＳミラーデバイス１８の駆動を制御する駆動制御部である。たとえば、ＭＥＭＳミラードライバ５２は、ＣＰＵ６０からの水平同期信号に応じてミラー部（不図示）を駆動し、レーザ光３００の反射方向を水平方向に偏向させる。また、ＭＥＭＳミラードライバ５２は、ＣＰＵ６０からの垂直同期信号に応じてミラー部（不図示）を駆動し、レーザ光３００の反射方向を垂直方向に偏向させる。

ＬＤドライバ５３は、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃを発光駆動する光源駆動部であり、ＬＤ１１ａ〜１１ｃに駆動電流を供給する。電源５４は、たとえば車両２００の蓄電池（不図示）などの電力源から電力の供給を受ける電力供給部である。電源制御部５５は、電源５４から供給される電力をプロジェクタユニット１０１の各構成部に応じた所定の電圧値及び電流値に変換し、変換された電力を各構成部に供給する。操作部５６は、ユーザの操作入力を受け付ける入力ユニットである。入出力Ｉ／Ｆ５７は外部装置と有線通信又は無線通信するための通信インターフェースである。

記憶部５８は、不揮発性の記憶媒体であり、たとえば、プロジェクタユニット１０１の各構成部により用いられるプログラム及び制御情報を格納している。また、記憶部５８は、投射面１０２ａに投射する映像情報なども格納している。

ＣＰＵ６０は、記憶部５８に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、プロジェクタユニット１０１の各構成部を制御する制御部である。ＣＰＵ６０は、図２に示すように、映像処理部６０ａと、光出力制御部６０ｂと、を有している。

映像処理部６０ａは、記憶部５８に格納されたプログラム、入出力Ｉ／Ｆ５７から入力される情報、及び記憶部５８に格納された情報などに基づく映像情報を生成する。さらに、映像処理部６０ａは、生成した映像情報を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の映像信号に変換する。変換された３色の映像信号は光出力制御部６０ｂに出力される。

光出力制御部６０ｂはＬＤドライバ５３を制御する。また、光出力制御部６０ｂは、３色の映像信号に基づく各ＬＤの光制御信号を生成し、ＬＤドライバ５３に出力する。各光制御信号に基づいて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射されるレーザ光がＭＥＭＳミラーデバイス１８によって２次元的に走査されることにより、映像信号に基づく映像が投射面１０２ａに投射される。

次に、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの駆動電流に対する光出力特性及び光出力制御について説明する。なお、ここでは、赤色ＬＤ１１ｃを例に挙げて説明しているが、他のＬＤ１１ａ、１１ｂの駆動電流に対する光出力特性も同様であるため、それらの説明は割愛する。

図３は、ＬＤ１１ｃの駆動電流Ｉに対する光出力特性を示すグラフである。図３において色付けした四角形状の領域Ａｇは、グラフ上の屈曲点Ｇｘを含んで設定されている領域であり、ＬＤ１１ｃの光出力Ｐが発光モードの変化により不安定となる領域を含んでいる。この範囲Ａｇは光出力範囲Ａｐと電流範囲ＡＩと、に対応している。なお、図３では、内容を理解し易くするために、グラフ上の点Ｇｎよりも駆動電流Ｉが小さい領域（図３の電流範囲ＡＩの左側）におけるＬＤ１１ｃの光出力の範囲を実際よりも拡大して表現している。

グラフ上の屈曲点Ｇｘは、光出力範囲Ａｐに含まれる光出力Ｐｘ（以下、光発振閾値Ｐｘと呼ぶ）と、電流範囲ＡＩに含まれる発振閾値電流Ｉｘとに対応する。グラフ上の点Ｇｍは、範囲Ａｇ内の上限点であり、光出力範囲Ａｐの上限となる光出力Ｐｍと、電流範囲ＡＩの上限となる駆動電流Ｉｍとに対応する。グラフ上の点Ｇｎは、範囲Ａｇ内の下限点であり、光出力範囲Ａｐの下限となる光出力Ｐｎと、電流範囲ＡＩの下限となる駆動電流Ｉｎとに対応する。

発振閾値電流Ｉｘは、ＬＤ１１ｃが発光モードが変化する駆動電流Ｉの閾値である。すなわち、発振閾値電流Ｉｘ以下の駆動電流Ｉ（Ｉ≦Ｉｘ）がＬＤ１１ｃに印加されると、ＬＤ１１ｃはＬＥＤ発光モードで発光する。ＬＥＤ発光モードでは、レーザ発振モードに比べると波長及び位相不揃いでブロードな光が出力される。一方、発振閾値電流Ｉｘを越える駆動電流Ｉ（Ｉｘ＜Ｉ）がＬＤ１１ｃに印加されると、ＬＤ１１ｃは、レーザ発振モードとＬＥＤ発光モードとが混在した発光モードで発光する。レーザ発振モードでは、安定したレーザ発振動作により、比較的波長及び位相が揃ったコヒーレント光が出力される。但し、発振閾値電流Ｉｘに近い電流範囲ＡＩ内での駆動電流Ｉ（Ｉｘ＜Ｉ＜Ｉｍ）がＬＤ１１ｃに印加されても、レーザ発振モードが混在する割合はまだ少ないので、レーザ発振モードでの光出力は比較的少ない（たとえばＬＥＤ発光モードでの光出力の１０倍以下）。従って、電流範囲ＡＩに対応する光出力範囲Ａｐでの光出力は不安定となる。なお、レーザ発振モードでの光出力効率（すなわち駆動電流Ｉに対する光出力）はＬＥＤ発光モードでの光出力効率よりも非常に高い。そのため、混在した発光モードでは、ＬＤ１１ｃに印加される駆動電流Ｉ（Ｉｘ＜Ｉ）が増加するにつれて、レーザ発振モードが混在する割合は大きくなって、レーザ発振モードでの光出力が飛躍的に増加する。従って、駆動電流Ｉが発振閾値電流Ｉｘに対して十分に大きくなると、ＬＤ１１ｃはほぼレーザ発振モードで発光するようになり、ＬＤ１１ｃの光出力は安定する。すなわち、電流範囲ＡＩの上限以上の駆動電流Ｉ（≧Ｉｍ）がＬＤ１１ｃに印加されると、レーザ発振モードでの光出力はＬＥＤ発光モードでの光出力のたとえば５０倍以上となる。このことは、実際に混在した発光モードでＬＤ１１ｃが発光した光を偏光板を用いてレーザ発振モードでの光とＬＥＤ発光モードでの光とに分離して各光出力の強度を測定することにより検証できる。なぜなら、レーザ発振モードでの光は単一の偏光を示すが、ＬＥＤ発光モードでの光は無偏光となるためである。

なお、図３のような光出力特性はＬＤ１１ｃの発光環境（素子温度など）により変化するため、発振閾値電流Ｉｘも発光環境により変化する。さらに、駆動電流Ｉ（＞Ｉｘ）が発振閾値電流Ｉｘに近づくと、レーザ発振モードがＬＤ１１ｃの発光モードに占める割合は小さくなっていくため、ＬＤ１１ｃの光出力Ｐは不安定になる。従って、範囲Ａｇ（すなわち光出力範囲Ａｐ及び電流範囲ＡＩ）は、ＬＤ１１ｃの発光環境及び発光モードの変化に伴う光出力特性の変化を加味して設定されている。そのため、上限点Ｇｍ及び下限点Ｇｎは屈曲点Ｇｘからそれぞれ所定の幅を離れた点に設定される。特に、点Ｇｍの電流値Ｉｍは、ＬＤ１１ｃの発光モードがほぼレーザ発振モードになるように、発振閾値電流Ｉｘよりも十分に大きく設定される。言い換えると、屈曲点Ｇｘは範囲Ａｇの下限点Ｇｎ及び上限点Ｇｍには設定されない。よって、電流範囲ＡＩの上限となる駆動電流Ｉｍ及び下限となる駆動電流Ｉｎが発振閾値電流Ｉｘには設定されることもない（Ｉｎ＜Ｉｘ＜Ｉｍ）。各光出力値Ｐｘ、Ｐｎ、Ｐｍも同様である（Ｐｎ＜Ｐｘ＜Ｐｍ）。

上述のことから、ＬＤ１１ｃの光出力は次のように制御される。まず、ＬＤ１１ｃに印加される駆動電流Ｉが電流範囲ＡＩの下限となる駆動電流Ｉｎ以下であれば、ＬＤ１１ｃはＬＥＤ発光モードで発光する。一方、ＬＤ１１ｃに印加される駆動電流Ｉが電流範囲ＡＩの上限となる駆動電流Ｉｍ以上であれば、ＬＤ１１ｃはほぼレーザ発振モードで比較的に安定した発光を行う。

また、ＬＤ１１ｃに印加される駆動電流Ｉが電流範囲ＡＩ内（Ｉｎ≦Ｉ≦Ｉｍ）である場合、電流範囲ＡＩの下限となる駆動電流Ｉｎ以下の第１駆動電流Ｉ１（Ｉ１≦Ｉｎ）と上限となる駆動電流Ｉｍ以上の第２駆動電流Ｉ２（Ｉｍ≦Ｉ２）とが交互に切り替えられてＬＤ１１ｃに印加される。すなわち、ＬＥＤ１１ｃは、光出力範囲Ａｐ内の目標の光出力Ｐｏ（Ｐｎ＜Ｐｏ＜Ｐｍ）を行う場合、光出力範囲Ａｐの上限となる光出力Ｐｍ以上の第１光出力Ｐ１と下限となる光出力Ｐｎ以下の第２光出力Ｐ２とを交互に出力する。なお、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２はそれらの平均値が目標の光出力Ｐｏと同じ光量（輝度）になるように設定される。ここで、平均値の算出方法は特に限定されない。たとえば、算術平均値｛（Ｐ１＋Ｐ２）／２｝であってもよいし、相乗平均｛（Ｐ１×Ｐ２）^(1/2)｝であってもよい。

ここで、本実施形態では、後述するように、駆動電流Ｉの切り替えをプロジェクタユニット１０１が投射面１０２ａ上に１回の描画を行うフレーム単位で行っている（後述する図６参照）。その結果、ＬＤ１１ｃは、画素の描画フレーム毎に、目標の光出力Ｐｏよりも大きく且つ光出力範囲Ａｐ外の第１光出力Ｐ１と、目標の光出力Ｐｏよりも小さく且つ光出力範囲Ａｐ外の第２光出力Ｐ２とを交互に切り替えて出力する。

このような交互の光出力では、仮に低い切替頻度（切替周波数）では、人間の視覚は、２つの光出力（輝度）を区別してそれらを不連続な光と認識し易いため、ちらつきを感じる。一方、切替頻度が人間の目で認識可能な頻度を越えるとそれらを区別できなくなり、それらが平均化された光出力の連続光として認識される。従って、該頻度で第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２を交互切替することにより、光出力範囲Ａｐ内の光出力Ｐｆ（Ｐｍ＜Ｐｆ＜Ｐｎ）が行われていると人間の目に感じさせることができる。以下では、人間の目が感じる光出力Ｐｆを見かけの光出力と呼ぶ。

従って、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２はそれぞれ、見かけの光出力Ｐｆが光出力範囲Ａｐ内の光出力Ｐｏと同じ光量になるように設定される。言い換えると、プロジェクタユニット１０１は、光出力範囲Ａｐ内の光出力Ｐの投射光３００を投射する場合には、光出力範囲Ａｐ以上の第１光出力Ｐ１（Ｐｍ＜Ｐ１）の第１投射光と、光出力範囲Ａｐ以下の第２光出力Ｐ２（Ｐ２＜Ｐｎ）の第２投射光とを交互に投射する。なお、プロジェクタユニット１０１は、投射光３００の光出力が光出力範囲Ａｐ外である場合には、映像信号に基づく同一の第３光出力の投射光３００を投射する。こうすれば、目標の光出力Ｐｏと第１光出力Ｐ１との輝度差を目標の光出力Ｐｏと第２光出力Ｐ２との輝度差で補うことができる。これによって、光出力範囲Ａｐ内の見かけの光出力Ｐｆを人間の目に感じさせることができる。

次に、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力制御を、Ｐｍよりも十分に大きい光出力ＰをＰｎ未満の光出力まで連続的に低下させた場合を例にして、さらに詳述する。図４は、光出力Ｐを連続的に低下させた場合でのＬＤ１１ｃの光出力制御の一例を示すグラフである。なお、図４の縦軸は実際の光出力Ｐ及び見かけの光出力Ｐｆを示している。また、図４では、内容を理解し易くするために図３と同じグラフを用いて、目標の光出力Ｐｏをグラフ上の点Ｇａでの光出力Ｐａから点Ｇｃでの光出力Ｐｃまで連続的に変化させる場合での光出力制御を説明する。また、平均値の一例として算術平均を用いている。また、ここでは、ＬＤ１１ｃを例に挙げて説明するが、他のＬＤ１１ａ、１１ｂでも同様であるため、それらの説明は割愛する。

目標の光出力Ｐｏが範囲Ａｇ外の点Ｇａに対応する光出力Ｐａ（＞Ｐｍ）である場合、駆動電流Ｉａ（＞Ｉｍ）がＬＤ１１ｃに印加される。この場合の見かけの光出力Ｐｆは実際の光出力Ｐａと同じ光量となる。

次に、目標の光出力Ｐｏが範囲Ａｇ内になると、ＬＤ１１ｃは２つの光出力Ｐ１、Ｐ２を交互に出力して見かけの光出力Ｐｆを人間の目に感じさせる。すなわち、目標の光出力Ｐｏが範囲Ａｇの上限点Ｇｍに対応する光出力Ｐｍになると、見かけの光出力Ｐｆを光出力範囲Ａｐの上限となる光出力Ｐｍと同じ光量にするために、第１駆動電流Ｉ１ｍ及び第２駆動電流Ｉ２ｍがＬＤ１１ｃに交互に印加される。なお、第１駆動電流Ｉ１ｍはグラフ上の点Ｇ１ｍに対応し、第２駆動電流Ｉ２ｍはグラフ上の点Ｇ２ｍに対応する。従って、ＬＤ１１ｃは第１光出力Ｐ１ｍ及び第２光出力Ｐ２ｍを交互に出力する。なお、これらは平均値が光出力Ｐｍと同じ光量となるように設定される。たとえば、第１光出力Ｐ１ｍは光量（２Ｐｍ−Ｐｎ）に設定され、第２光出力Ｐ２ｍは光出力範囲Ａｐの下限となる光出力Ｐｎと同じ光量に設定される。

また、目標の光出力Ｐｏが範囲Ａｇ内の点Ｇｂに対応する光出力Ｐｂになると、見かけの光出力Ｐｆを光出力Ｐｂと同じ光量にするために、第１駆動電流Ｉ１ｂ及び第２駆動電流Ｉ２ｂとがＬＤ１１ｃに交互に印加される。なお、第１駆動電流Ｉ１ｂはグラフ上の点Ｇ１ｂに対応し、第２駆動電流Ｉ２ｂはグラフ上の点Ｇ２ｂに対応する。従って、ＬＤ１１ｃは第１光出力Ｐ１ｂ及び第２光出力Ｐ２ｂを交互に出力する。これらは平均値が光出力Ｐｂと同じ光量となるように設定される。たとえば、第１光出力Ｐ１ｂ及び第２光出力Ｐ２ｂはそれぞれ図４のように光出力Ｐ１との差が光出力範囲Ａｐの幅と同じになるように設定されてもよい。或いは、光出力Ｐｂが光量Ｐｎ（光出力範囲Ａｐの下限）よりも光量Ｐｍ（光出力範囲Ａｐの上限）に近い場合には、第１光出力Ｐ１ｂを光量Ｐｍに設定して第２光出力Ｐ２ｂを光量（２Ｐｂ−Ｐｍ）に設定してもよい。さらに、光出力Ｐｂが光量Ｐｍ（光出力範囲Ａｐの上限）よりも光量Ｐｎ（光出力範囲Ａｐの下限）に近い場合には、第１光出力Ｐ１ｂを光量（２Ｐｂ−Ｐｎ）に設定して第２光出力Ｐ２ｂを光量Ｐｎに設定してもよい。

また、目標の光出力Ｐｏが範囲Ａｇの下限点Ｇｎに対応する光出力Ｐｎになると、見かけの光出力Ｐｆを光出力範囲Ａｐの下限となる光出力Ｐｎと同じ光量にするために、第１駆動電流Ｉ１ｎ及び第２駆動電流Ｉ２ｎとがＬＤ１１ｃに交互に印加される。なお、第１駆動電流Ｉ１ｎはグラフ上の点Ｇ１ｎに対応し、第２駆動電流Ｉ２ｎはグラフ上の点Ｇ２ｎに対応する。従って、ＬＤ１１ｃは第１光出力Ｐ１ｎ及び第２光出力Ｐ２ｎを交互に出力する。なお、これらは平均値が光出力Ｐｍと同じ光量となるように設定される。たとえば、第１光出力Ｐ１ｎは光出力範囲Ａｐの上限となる光出力Ｐｍと同じ光量に設定され、第２光出力Ｐ２ｎは光量（２Ｐｎ−Ｐｍ）に設定される。

次に、目標の光出力Ｐｏが範囲Ａｇ外の点Ｇｃに対応する光出力Ｐｃ（＜Ｐｎ）になると、駆動電流Ｉｃ（＜Ｉｎ）がＬＤ１１ｃに印加される。この場合の見かけの光出力Ｐｆは実際の光出力Ｐａと同じ光量となる。

次に、本実施形態でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力制御方法の一例について説明する。なお、以下では、ＬＤ１１ｃについて説明するが、同様に行われる他のＬＤ１１ａ、１１ｂについての説明は割愛する。図５は、第１実施形態に係るＬＤ１１ｃの光出力制御の一例を示すフローチャートである。

まず、光出力制御部６０ｂは、ＬＤ１１ｃの光出力Ｐの変更が要求されているか否かを判定する（Ｓ１０１）。光出力Ｐの変更が要求されている場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）、光出力制御部６０ｂは、目標の光出力Ｐｏ（すなわち、要求された光出力Ｐ）が光出力範囲Ａｐ内であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

光出力範囲Ａｐ内である場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、光出力制御部６０ｂは、目標の光出力Ｐｏに基づいて第１フレーム用の第１光出力Ｐ１とその次の第２フレーム用の第２光出力Ｐ２とを設定する（Ｓ１０３）。なお、第２光出力Ｐ２は、ＬＤ１１ｃをレーザ発振モードで発光させるための光出力範囲Ａｐ外の光出力Ｐ（＞Ｐｍ）であり、目標の光出力Ｐｏよりも大きい。また、第１光出力Ｐ１は、ＬＤ１１ｃをＬＥＤ発光モードで発光させるための光出力範囲Ａｐ外の光出力Ｐであり、目標の光出力Ｐｏよりも小さい。また、前述のように、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２はこれらの平均値が目標の光出力Ｐｏと同じ光量となるように設定される。そして、光出力制御部６０ｂは、ＬＤ１１ｃの駆動電流Ｉ−光出力Ｐの特性（図３参照）に基づいて第１光出力Ｐ１に対応する第１駆動電流Ｉ１と、第２光出力Ｐ２に対応する第２駆動電流Ｉ２とを設定する（Ｓ１０４）。この際、第１駆動電流Ｉ１は電流値Ｉｍ以上の電流値（Ｉｍ＜Ｉ１）に設定され、第２駆動電流Ｉ２は電流値Ｉｎ以下の電流値（Ｉ２＜Ｉｎ）に設定される。そして、処理はＳ１０７に進む。

一方、光出力範囲Ａｐ内でない場合（Ｓ１０２でＮＯ）、光出力制御部６０ｂは、Ｓ１０１で要求された目標の光出力Ｐｏを各フレームの第３光出力Ｐ３（Ｐ３＜Ｐｎ又はＰｍ＜Ｐ３）に設定する（Ｓ１０５）。そして、光出力制御部６０ｂは第３光出力Ｐ３に対応する第３駆動電流Ｉ３（Ｉ３＜Ｉｎ又はＩｍ＜Ｉ３）を設定し（Ｓ１０６）、処理はＳ１０７に進む。

ＬＤ１１ｃは各フレームの光出力Ｐを行う（Ｓ１０７）。この際、ＬＤドライバ５３は、各フレームにおいて、Ｓ１０４又はＳ１０６で設定された駆動電流ＩをＬＤ１１ｃに印加する。すなわち、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐ内であった場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、ＬＤドライバ５３は、ＬＤ１１ｃに供給する駆動電流Ｉをフレーム毎に第１駆動電流Ｉ１と第２駆動電流Ｉ２とに交互に切り換える。また、目標の光出力Ｐが光出力範囲Ａｐ外であった場合（Ｓ１０２でＮＯ）、ＬＤドライバ５３は各フレームにおいて第３駆動電流Ｉ３をＬＤ１１ｃに供給する。そして、処理はＳ１０１に戻る。

次に、本実施形態での光出力制御の動作例を説明する。図６は、第１実施形態において見かけの光出力Ｐｆが光出力範囲Ａｐ内である場合のＬＤ１１ａ〜１１ｃの実際の光出力動作の一例を示す。

図６に示すように、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加される駆動電流Ｉの電流値Ｉは垂直同期信号（たとえば６０Ｈｚ）に同期して第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２とに交互に切り替えられる。そのため、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃにおけるフレーム毎の光出力Ｐも垂直同期信号に同期して切り替えられる。これらにより、画素に投射される実際の光出力Ｐは、図６の３段目に示すように垂直同期信号に同期して、目標の光出力Ｐｏよりも高い第１光出力Ｐ１と、目標の光出力Ｐｏよりも低い第２光出力Ｐ２とに交互に切り換わる。従って、見かけの光出力Ｐｆでは、第１光出力Ｐ１で不足する光出力（すなわち目標の光出力Ｐｏに対する第１光出力Ｐ１の輝度差）が、次のフレームでの第２光出力Ｐ２により補われる。よって、図６の４段目に示すように、見かけの光出力Ｐｆが目標の光出力Ｐｏと同程度であると人間の目に感じさせることができる。

なお、上述の光出力制御は、静止画が投射面１０２ａに投射する場合に適用できるほか、動画が投射される場合にも適用可能である。動画の場合には、たとえば、描画のフレームレート（投射面１０２ａに描画する１［ｓｅｃ］当たりのフレーム数）を動画データ（映像信号）のフレーム数よりも大きくして同様の光出力制御を行えばよい。

また、上述の光出力制御では、１フレーム毎に第１及び第２光出力Ｐ１、Ｐ２を切り替えているが、本発明はこの例示に限定されない。この切り替えは複数のフレーム毎に切り替えられてもよい。さらに、第１光出力Ｐ１を行うフレーム数は第２光出力Ｐ２を行うフレーム数と同じであってもよいし異なっていてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃを駆動するＬＤドライバ５３と、ＬＤドライバ５３を制御する光出力制御部６０ｂと、を備え、ＬＤドライバ５３は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃに発振閾値電流Ｉｘが供給される際の光出力Ｐｘを含んで設定されている光出力範囲Ａｐ内にＬＤ１１ａ〜１１ｃの目標の光出力Ｐｏがあれば、光出力範囲Ａｐの上限値Ｐｍ以上の第１光出力Ｐ１と光出力範囲Ａｐの下限値Ｐｎ以下の第２光出力Ｐ２とをＬＤ１１ａ〜１１ｃから交互に出力するとともに、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の平均値を目標の光出力Ｐｏと同じにする構成とされる。

この構成によれば、第１光出力Ｐ１での発光モード（たとえばレーザ発振モード）と、第２光出力での発光モード（たとえばＬＥＤ発光モード）とを使い分けて、光出力範囲Ａｐの上限値Ｐｍ以上の第１光出力Ｐ１と、下限値Ｐｎ以下の第２光出力Ｐ２とを交互に出力することができる。なお、光出力範囲Ａｐは、ＬＤ１１ａ〜１１ｃに発振閾値電流Ｉｘが供給される際の光出力Ｐｘを含んで設定されている。従って、光出力範囲Ａｐ内の目標の光出力ＰｏがＬＤ１１ａ〜１１ｃから出力されていると人間の目に感じさせることができる。さらに、実際には光出力範囲Ａｐの上限値Ｐｍよりも小さく下限値Ｐｎよりも大きい光出力Ｐ（Ｐｎ＜Ｐ＜Ｐｍ）を行わないので、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐは不安定にならない。よって、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの発光が不安定になり易い光出力範囲Ａｐでの安定した光出力Ｐｆを実現することができる。

また、本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、投射面１０２ａ上の走査により描画を行う投射光３００の出力を制御する光出力制御ユニット１であり、ＬＤドライバ５３は、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力を所定数の走査毎に行う構成とされる。

この構成によれば、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力を投射面１０２ａ上の走査単位の周期で行うことができる。従って、描画単位で該交互出力を行う場合よりも、人間の目が感じる見かけの光出力Ｐｆを滑らかに感じさせることができる。

また、本実施形態によれば、光出力制御ユニット１において、上記所定数は第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２で同じである構成とされる。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力Ｐｆをさらに平均的な光出力に調整することができる。

或いは、本実施形態によれば、光出力制御ユニット１において、上記所定数は第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２で異なる構成としてもよい。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力Ｐｆを調整することができる。たとえば、第１光出力Ｐ１での所定数が第２光出力Ｐ２での所定数よりも多ければ、見かけの光出力Ｐｆを第１光出力Ｐ１に近づけて大きくすることができる。或いは、第１光出力Ｐ１での所定数が第２光出力Ｐ２での所定数よりも少なければ、見かけの光出力Ｐｆを第２光出力Ｐ２に近づけて小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、光出力制御ユニット１において、映像信号に基づいてＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力Ｐを制御する光出力制御ユニット１であって、ＬＤドライバ５３は映像信号に基づく駆動電流ＩをＬＤ１１ａ〜１１ｃに供給する構成とされる。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力Ｐｆを映像信号に基づく光出力Ｐと同じにすることができる。

また、本実施形態によれば、プロジェクタユニット１０１は、ＬＤ１１ａ〜１１ｃと、上述の光出力制御ユニット１と、を備える構成とされる。

この構成によれば、ＬＤ１１ａ〜１１ｃに発振閾値電流Ｉｘが供給される際の光出力Ｐｘを含んで設定されている光出力範囲Ａｐ内の目標の光出力ＰｏがＬＤ１１ａ〜１１ｃから出力されていると人間の目に感じさせることができる。よって、ＬＤ１１ａ〜１１ｃの発光が不安定になり易い光出力範囲Ａｐでの安定した光出力Ｐｆを実現することができる。

また、本実施形態によれば、プロジェクタユニット１０１は、映像信号に基づいてＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射される光３００を投射面１０２ａに投射するプロジェクタユニット１０１であって、
光３００の光出力Ｐｏが所定範囲Ａｐ内である場合には、所定範囲Ａｐ以上の第１光出力Ｐ１の第１投射光と、所定範囲Ａｐ以下の第２光出力Ｐ２の第２投射光とを交互に投射し、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の平均値は所定範囲Ａｐ内の光出力Ｐｏと同じであり、光３００の光出力Ｐが所定範囲Ａｐ外である場合には、映像信号に基づく同一の第３光出力Ｐａ、Ｐｄの投射光３００を投射する構成とされる。

さらに本実施形態によれば、プロジェクタユニット１０１において、所定範囲ＡｐはＬＤ１１ａ〜１１ｃに発振閾値電流Ｉｘが供給される際の光出力Ｐｘを含む構成とされる。

これらの構成によれば、光出力Ｐ１、Ｐ２の平均値が所定範囲Ａｐ内の光出力Ｐｏと同じになる第１投射光及び第２投射光を交互に投射することによって、所定範囲Ａｐ内の光出力Ｐｏの光３００を人間の目に感じさせることができる。さらに、映像信号に基づく同一の第３光出力Ｐａ、Ｐｄの投射光３００を投射することもできる。従って、たとえば所定範囲Ａｐが発光モードの変化に起因してＬＤ１１ａ〜１１ｃの発光が不安定になる光出力範囲Ａｐであっても、該範囲Ａｐ内の光出力Ｐｏの光３００を実際に投射することなく、該光出力範囲Ａｐでの安定した光出力Ｐｆを実現することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
目標の光出力Ｐｏを低下させる場合でのＬＤ１１ａ〜１１ｃの光出力制御は図４の例示に限定されない。光出力範囲Ａｐ内にある目標の光出力Ｐｏをその上限から下限まで低下させる場合、第１及び第２光出力Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ光出力範囲Ａｐの上限（光出力Ｐｍ）及び下限（光出力Ｐｎ）と同じ光量に設定されてもよい。この場合、さらに、両者の平均値が目標の光出力Ｐｏと同じ光量になるように、第１光出力Ｐ１の第１出力期間Ｔ１は光出力範囲Ａｐの光出力幅（Ｐｍ−Ｐｎ）に対する目標の光出力Ｐｏと光出力範囲Ａｐの下限（光出力Ｐｎ）との差（Ｐｏ−Ｐｎ）に応じて設定される。また、第２光出力Ｐ２の第２出力期間Ｔ２は交互出力の周期Ｔから第１出力期間Ｔ１を引いた期間に設定される。なお、第１出力期間Ｔ１は、第１及び第２光出力Ｐ１、Ｐ２の交互出力の各周期ＴにおいてＬＤ１１ａ〜１１ｃから第１光出力Ｐ１が出力される期間である。また、第２出力期間Ｔ２は各周期ＴにおいてＬＤ１１ａ〜１１ｃから第２光出力Ｐ２が出力される期間である。

また、第１及び第２出力期間Ｔ１、Ｔ２の設定には、第１及び第２光出力Ｐ１、Ｐ２の交互出力の周期Ｔに対して第１出力期間Ｔ１が占める第１出力期間率Ｒ１［％］と周期Ｔに対して第２出力期間Ｔ２が占める第２出力期間率Ｒ２［％］を用いることができる。すなわち、第１出力期間Ｔ１は（Ｒ１／１００）×Ｔで表すことができ、第２出力時間Ｔ２は（Ｒ２／１００）×Ｔで表すことができる。

図７は、第１実施形態の変形例での出力期間率Ｒ１、Ｒ２の設定例を示す。なお、図７において、実線は第１出力期間率Ｒ１を示し、一点鎖線は第２出力期間率Ｒ２を示している。図７に示すように、目標の光出力Ｐｏが光量Ｐｍ（光出力範囲Ａｐの上限）である場合、第１光出力Ｐ１の第１出力期間率Ｒ１は１００［％］となり、第２光出力Ｐ２の第２出力期間率Ｒ２は０［％］となる。また、目標の光出力Ｐｏが光量Ｐｎ（光出力範囲Ａｐの下限）である場合、第１光出力Ｐ１の第１出力期間率Ｒ１は０［％］となり、第２光出力Ｐ２の第２出力期間率Ｒ２は１００［％］となる。なお、第１及び第２出力期間率Ｒ１、Ｒ２は、図７では線形に変化しているが、この例示に限定されない。第１及び第２出力期間率Ｒ１、Ｒ２は、範囲Ａｇ内のグラフ（図３参照）の形状に基づいて決定され、たとえば非線形に変化することもある。

次に、上述の第１及び第２光出力Ｐ１、Ｐ２と第１及び第２出力期間率Ｒ１、Ｒ２とを用いて、光出力範囲Ａｐ内の光出力Ｐをその上限（光出力Ｐｍ）から下限（光出力Ｐｎ）まで連続的に低下させた場合（図３参照）の光出力制御について説明する。また、ここでは、ＬＤ１１ｃを例に挙げて説明するが、他のＬＤ１１ａ、１１ｂでも同様であるため、それらの説明は割愛する。

まず、目標の光出力Ｐｏの低下開始時点では、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐの上限となる光出力Ｐｍと同じ光量である。また、図７に示すように、第１出力期間率Ｒ１は１００［％］となり、第２出力期間率Ｒ２は０［％］となる。従って、第１光出力Ｐ１の第１出力期間Ｔ１＝Ｔとなり、第２光出力Ｐ２の第１出力期間Ｔ２＝０となる。よって、この場合の見かけの光出力Ｐｆは目標の光出力Ｐｏ（＝Ｐｍ）と同じ光量となる。

目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐ内で低下している場合（Ｐｍ＜Ｐｏ＜Ｐｎ）、交互出力の１周期Ｔのうちの第１出力期間Ｔ１において第１光出力Ｐ１（＝Ｐｍ）が出力され、残りの第２出力期間Ｔ２において第２光出力Ｐ２（＝Ｐｎ）が出力される。また、目標の光出力Ｐｏの低下に応じて、第１出力期間率Ｒ１は低下し、第２出力期間率Ｒ２は増加する。なお、この際、目標の光出力Ｐｏの低下速度が一定であれば、交互出力の周期Ｔに対する低下開始時点からの経過時間ｔの比率（ｔ／Ｔ）に応じて第１出力期間率Ｒ１は低下して第２出力期間率Ｒ２は増加する。この場合の見かけの光出力Ｐｆは、目標の光出力Ｐｏと同じ光量となり、たとえば平均値として算術平均を用いると｛（Ｒ１×Ｐｍ＋Ｒ２×Ｐｎ）／２００｝となる。

そして、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐの下限となる光出力Ｐｎと同じ光量になると、第１出力期間率Ｒ１は０［％］となり、第２出力期間率Ｒ２は１００［％］となる。従って、第１光出力Ｐ１の第１出力期間Ｔ１＝０となり、第２光出力Ｐ２の第１出力期間Ｔ２＝Ｔとなる。よって、この場合の見かけの光出力Ｐｆは目標の光出力Ｐｏ（＝Ｐｎ）と同じ光量となる。

なお、上述の説明では光出力範囲Ａｐ内にて目標の光出力Ｐｏを低下させる場合を説明した。目標の光出力Ｐｏを増加させる場合も、図７を用いた同様の光出力制御ができ、目標の光出力Ｐｏの増加に応じて第１出力期間率Ｒ１が増加して第２出力期間率Ｒ２が低下する。

以上に説明した本実施形態によれば、光出力制御ユニット１において、光出力範囲Ａｐ内に目標の光出力Ｐｏがあれば、ＬＤドライバ５３は、第１光出力Ｐ１は光出力範囲Ａｐの上限値Ｐｍにして、第２光出力Ｐ２を光出力範囲Ａｐの下限値Ｐｎにし、光出力制御部６０ｂは、交互出力の各周期Ｔにおいて、第１光出力Ｐ１の第１出力期間Ｔ１を目標の光出力Ｐｏ及び光出力範囲Ａｐの下限値Ｐｎの差に応じて設定し、第２光出力Ｐ２の第２出力期間Ｔ２を交互出力の１周期Ｔから第１出力期間Ｔ１を引いた期間に設定する構成とされる。

さらに、本実施形態によれば、光出力制御ユニット１において、第１出力期間Ｔ１は、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐの上限値Ｐｍと同じであれば交互出力の１周期Ｔと同じ時間長に設定され、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐの下限値Ｐｎと同じであれば０に設定される構成とされる。

これらの構成によれば、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐ内で変化しても、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２を変化させることなく、目標の光出力Ｐｏを実現することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２が投射光３００の走査毎に切り替えられる。それ以外は第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、以下では、ＬＤ１１ｃの光出力制御例を説明するが、他のＬＤ１１ａ、１１ｂの光出力制御も同様に行われるため、それらの説明は割愛する。

図８は、第２実施形態に係るＬＤ１１ｃの光出力制御の一例を示すフローチャートである。まず、光出力Ｐの変更が要求されている場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）、光出力制御部６０ｂは、要求された光出力Ｐ（すなわち目標の光出力ｏ）が光出力範囲Ａｐ（図３参照）内であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

光出力範囲Ａｐ内である場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、光出力制御部６０ｂは、目標の光出力Ｐｏに基づいて各フレームの第１走査用の第１光出力Ｐ１とその次の第２走査用の第２光出力Ｐ２とを設定する（Ｓ２０３）。なお、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２は、たとえば、これらの平均値が目標の光出力Ｐｏと同程度となるように設定される。そして、光出力制御部６０ｂは第１光出力Ｐ１に対応する第１駆動電流Ｉ１と第２光出力Ｐ２に対応する第２駆動電流Ｉ２とを設定し（Ｓ１０４）、処理はＳ１０７に進む。

一方、光出力範囲Ａｐ内でない場合（Ｓ１０２でＮＯ）、光出力制御部６０ｂは、Ｓ１０１で目標の光出力Ｐｏを各走査用の第３光出力Ｐ３に設定する（Ｓ２０５）。そして、光出力制御部６０ｂは第３光出力Ｐ３に対応する第３駆動電流Ｉ３を設定し（Ｓ１０６）、処理はＳ１０７に進む。

ＬＤ１１ｃは設定された各フレームの光出力Ｐを行う（Ｓ１０７）。この際、ＬＤドライバ５３は、各フレームにおいて、Ｓ２０３又はＳ２０５での設定に基づく駆動電流ＩをＬＤ１１ｃに印加する。すなわち、光出力範囲Ａｐ内の光出力Ｐが要求された場合、ＬＤドライバ５３は、ＬＤ１１ｃに供給する駆動電流Ｉを各フレームの画素の走査毎に第１駆動電流Ｉ１と第２駆動電流Ｉ２とに交互に切り換える。また、光出力範囲Ａｐ外の光出力Ｐが要求された場合、ＬＤドライバ５３は第３駆動電流Ｉ３を画素の走査毎に切り替えることなくＬＤ１１ｃに供給する。そして、処理はＳ１０１に戻る。

次に、本実施形態での光出力制御の動作例を説明する。図９は、第２実施形態においてＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加する駆動電流Ｉの切り換えを示す。図１０は、第２実施形態において見かけの光出力Ｐｆが光出力範囲Ａｐ内である場合のＬＤ１１ａ〜１１ｃの実際の光出力動作の一例を示す。

図９に示すように、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加される駆動電流Ｉの電流値Ｉは水平同期信号（たとえば２５ｋＨｚ）に同期して第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２とに交互に切り替えられる。そのため、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃにおける各フレームの走査毎の光出力Ｐも水平同期信号に同期して切り替えられる。これらにより、画素に投射される実際の光出力Ｐは、図１０の１段目に示すように水平同期信号に同期して、目標の光出力Ｐｏよりも高い第１光出力Ｐ１と、目標の光出力Ｐｏよりも低い第２光出力Ｐ２とに交互に切り換わる。従って、見かけの光出力Ｐｆでは、第２走査で不足する光出力（すなわち目標の光出力Ｐｏに対する第２光出力Ｐ２の輝度差）が、同じフレームにおける前後の第１走査での第１光出力Ｐ１により補われる。よって、図１０の２段目に示すように、見かけの光出力Ｐｆを目標の光出力Ｐｏにより近づけることができる。

なお、本実施形態では１回の走査毎に光出力Ｐ１、Ｐ２を切り替えているが、この例示に限定されず、光出力Ｐ１、Ｐ２は複数の走査毎に切り替えられてもよい。さらにこの際、第１走査の数は第２走査の数と同じであってもよいし異なっていてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、投射面１０２ａ上の走査により描画を行う投射光３００の出力を制御する光出力制御ユニット１であり、ＬＤドライバ５３は、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力を所定数の走査毎に行う構成とされる。

この構成によれば、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力を投射面１０２ａ上の走査単位の周期で行うことができる。従って、描画単位で該交互出力を行う場合よりも、人間の目が感じる見かけの光出力Ｐｆを滑らかに感じさせることができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態は、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２がフレーム毎に切り替えられる。さらに、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２を実際に交互出力する順番はフレーム毎に反転する。これ以外は第２実施形態と同様である。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、以下では、ＬＤ１１ｃの光出力制御例を説明するが、他のＬＤ１１ａ、１１ｂの光出力制御も同様に行われるため、それらの説明は割愛する。

図１１は、第３実施形態に係るＬＤ１１ｃの光出力制御の一例を示すフローチャートである。まず、光出力Ｐの変更が要求されている場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）、光出力制御部６０ｂは、要求された光出力Ｐ（すなわち目標の光出力Ｐｏ）が光出力範囲Ａｐ（図３参照）内であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

光出力範囲Ａｐ内である場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、光出力制御部６０ｂは、目標の光出力Ｐｏに基づいて第１フレームにおける第１走査用の第１光出力Ｐ１とその次の第２走査用の第２光出力Ｐ２とを設定する（Ｓ３０３ａ）。なお、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２は、たとえばこれらの平均値が目標の光出力Ｐｏと同程度となるように設定される。さらに、光出力制御部６０ｂは、第１フレームの次の第２フレームにおける第１走査用の光出力Ｐを第２光出力Ｐ２に設定し、第２フレームにおける第２走査用の光出力Ｐを第１光出力Ｐ１に設定する（Ｓ３０３ｂ）。そして、光出力制御部６０ｂは第１光出力Ｐ１に対応する第１駆動電流Ｉ１と第２光出力Ｐ２に対応する第２駆動電流Ｉ２とを設定し（Ｓ１０４）、処理はＳ１０７に進む。

一方、光出力範囲Ａｐ内でない場合（Ｓ１０２でＮＯ）、光出力制御部６０ｂは、Ｓ１０１で要求された光出力Ｐｏを各フレームにおける各走査用の第３光出力Ｐ３に設定する（Ｓ３０５）。そして、光出力制御部６０ｂは第３光出力Ｐ３に対応する第３駆動電流Ｉ３を設定し（Ｓ１０６）、処理はＳ１０７に進む。

ＬＤ１１ｃは設定された各フレームの光出力Ｐを行う（Ｓ１０７）。この際、ＬＤドライバ５３は、各フレームにおいて、Ｓ３０３ａ及びＳ３０３ｂ、又はＳ３０５での設定に基づく駆動電流ＩをＬＤ１１ｃに印加する。すなわち、目標の光出力Ｐｏが光出力範囲Ａｐ内である場合、ＬＤドライバ５３は、ＬＤ１１ｃに供給する駆動電流Ｉを各フレームの画素の走査毎に第１駆動電流Ｉ１と第２駆動電流Ｉ２とに交互に切り換える。さらに、ＬＤドライバ５３は、フレーム毎に駆動電流Ｉを切り換える順番を逆にする。また、目標の光出力Ｐが光出力範囲Ａｐ外である場合、ＬＤドライバ５３は第３駆動電流Ｉ３を画素の走査毎に切り替えることなくＬＤ１１ｃに供給する。そして、処理はＳ１０１に戻る。

次に、本実施形態での光出力制御の動作例を説明する。図１２は、第３実施形態においてＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加する駆動電流Ｉを示す。図１３は、第３実施形態において見かけの光出力Ｐｆが光出力範囲Ａｐ内である場合のＬＤ１１ａ〜１１ｃの実際の光出力動作の一例を示す。

図１２に示すように、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに印加される駆動電流Ｉの電流値Ｉは水平同期信号（たとえば２５ｋＨｚ）に同期して第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２とに交互に切り替えられる。そのため、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃにおける各フレームの走査毎の光出力Ｐも水平同期信号に同期して切り替えられる。さらに、この切り替えの順番はフレーム毎に反転される。すなわち、第１フレームの第１走査では第１光出力Ｐ１が行われて第２走査では第２光出力Ｐ２が行われ、第２フレームの第１走査では第２光出力Ｐ２が行われて第２走査では第１光出力Ｐ１が行われる。

これらにより、画素に投射される実際の光出力Ｐは、図１３の１段目に示すように水平同期信号に同期して走査毎に、目標の光出力Ｐｏよりも高い第１光出力Ｐ１と、目標の光出力Ｐｏよりも低い第２光出力Ｐ２とに交互に切り換わる。さらに、実際の光出力Ｐが切り換わる順番はフレーム毎に反転する。従って、見かけの光出力Ｐｆでは、第１フレームでの第２走査及び第２フレームでの第１走査で不足する輝度（すなわち目標の光出力Ｐｏに対する第２光出力Ｐ２の輝度差）が、同じフレームにおける前後の走査での第１光出力Ｐ１と、次のフレームにおける同じ走査での第１光出力Ｐ１とにより補われる。こうすれば、図１３の２段目に示すように、見かけの光出力Ｐｆを目標の光出力Ｐｏにより近づけることができる。

なお、本実施形態では、１回のフレーム毎に各走査での第１及び第２光出力Ｐ１、Ｐ２を切り替える順番を反転させているが、この例示に限定されず、切り替える順番は所定の複数回のフレーム毎に反転させてもよい。さらにこの際、第１フレームの数は第２フレームの数と同じであってもよいし異なっていてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、光出力制御ユニット１は、投射面１０２ａは、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力を所定数の描画毎に行う構成とされる。

この構成によれば、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力を比較的にゆっくりとした描画（すなわちフレーム）単位の周期で行うことができる。従って、回路設計を容易にできる。

さらに、本実施形態によれば、光出力制御ユニット１において、ＬＤドライバ５３は、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２の交互出力の順番を所定数の描画毎に逆にする構成とされる。

この構成によれば、人間の目が感じる見かけの光出力Ｐｆをより滑らかに感じさせることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、上述の第１〜第３実施形態において、ＣＰＵ６０が有する映像処理部６０ａ及び光出力制御部６０ｂの少なくとも一方は、機能的構成要素であってもよいし、電気回路、装置、デバイスなどの物理的な構成要素であってもよい。また、映像処理部６０ａ及び光出力制御部６０ｂの少なくとも一方はＣＰＵ６０から独立する構成要素であってもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態では光出力範囲Ａｐ内の光出力Ｐを回避するために、第１光出力Ｐ１及び第２光出力Ｐ２を交互に行っているが、この構成は光出力範囲Ａｐ外の光出力Ｐを行う構成に適用されてもよい。すなわち、目的とする光出力範囲Ａｐ外の見かけの光出力Ｐｆを、該光出力Ｐｆよりも大きい実際の第１光出力Ｐ１と該光出力Ｐｆよりも小さい実際の第２光出力Ｐ２とを交互に出力することによって実現してもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態では、ＨＵＤ装置１００のプロジェクタユニット１０１を例に挙げて説明しているが、本発明の適用範囲はこれらの例示に限定されない。本発明は、異なる光出力Ｐを交互に行うことによって目標の光出力Ｐｏを実現する光出力制御を行う装置であれば広く適用可能である。

１００ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１０１ プロジェクタユニット
１０２ コンバイナ
１０２ａ 投射面
２００ 車両
２０１ フロントガラス
３００ 投射光、走査光
４００ ユーザの視線
１ 光出力制御ユニット
１０ 光学ユニット
１１ａ〜１１ｃ レーザダイオード（ＬＤ）
１２ａ〜１２ｃ コリメータレンズ
１３ａ、１３ｂ ビームスプリッタ
１４ 集光レンズ
１５ ハーフミラー
１６ ＯＥＩＣ
１８ ＭＥＭＳミラーデバイス
５０ 本体筐体
５０ａ 光出射口
５１ ハウジング
５１ａ 窓部
５２ ＭＥＭＳミラードライバ
５３ ＬＤドライバ
５４ 電源
５５ 電源制御部
５６ 操作部
５７ 入出力Ｉ／Ｆ
５８ 記憶部
６０ ＣＰＵ
６０ａ 映像処理部
６０ｂ 光出力制御部
Ｐ 光出力
Ｐｏ 目標の光出力
Ｐｆ 見かけの光出力

Claims (12)

1. レーザ光源を駆動する光源駆動部と、前記光源駆動部を制御する光出力制御部と、を備え、
   前記光源駆動部は、前記レーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含んで設定されている光出力範囲内に前記レーザ光源の目標の光出力があれば、前記光出力範囲の上限値以上の第１光出力と前記光出力範囲の下限値以下の第２光出力とを前記レーザ光源から交互に出力するとともに、前記第１光出力及び前記第２光出力の平均値を前記目標の光出力と同じにする光出力制御ユニット。
2. 投射面上の走査により描画を行う投射光の出力を制御する光出力制御ユニットであり、
   前記光源駆動部は、前記第１光出力及び前記第２光出力の交互出力を所定数の前記走査毎に行う請求項１に記載の光出力制御ユニット。
3. 投射面に投射されて描画を行う投射光の出力を制御する光出力制御ユニットであり、
   前記光源駆動部は、前記第１光出力及び前記第２光出力の交互出力を所定数の前記描画毎に行う請求項１に記載の光出力制御ユニット。
4. 前記光源駆動部は、前記第１光出力及び前記第２光出力の前記交互出力の順番を前記所定数の前記描画毎に逆にする請求項３に記載の光出力制御ユニット。
5. 前記所定数は前記第１光出力及び前記第２光出力で同じである請求項２〜請求項４のいずれかに記載の出力制御ユニット。
6. 前記所定数は前記第１光出力及び前記第２光出力で異なる請求項２〜請求項４のいずれかに記載の出力制御ユニット。
7. 前記光出力範囲内に前記目標の光出力があれば、
   前記光源駆動部は、前記第１光出力は前記光出力範囲の前記上限値にして、前記第２光出力を前記光出力範囲の前記下限値にし、
   前記光出力制御部は、前記交互出力の各周期において、前記第１光出力の第１出力期間を前記目標の光出力及び前記光出力範囲の前記下限値の差に応じて設定し、前記第２光出力の第２出力期間を前記交互出力の１周期から前記第１出力期間を引いた期間に設定する請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光出力制御ユニット。
8. 前記第１出力期間は、前記目標の光出力が前記光出力範囲の前記上限値と同じであれば前記交互出力の１周期と同じ時間長に設定され、前記目標の光出力が前記光出力範囲の前記下限値と同じであれば０に設定される請求項７に記載の光出力制御ユニット。
9. 映像信号に基づいて前記レーザ光源の光出力を制御する光出力制御ユニットであって、
   前記光源駆動部は前記映像信号に基づく駆動電流を前記レーザ光源に供給する請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光出力制御ユニット。
10. レーザ光源と、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光出力制御ユニットと、を備える光投射装置。
11. 映像信号に基づいてレーザ光源から出射される光を投射面に投射する光投射装置であって、
    前記光の光出力が所定範囲内である場合には、前記所定範囲以上の第１光出力の第１投射光と、前記所定範囲以下の第２光出力の第２投射光とを交互に投射し、前記第１光出力及び前記第２光出力の平均値は前記所定範囲内の光出力と同じであり、
    前記光の光出力が前記所定範囲外である場合には、前記映像信号に基づく同一の第３光出力の投射光を投射する光投射装置。
12. 前記所定範囲は前記レーザ光源に発振閾値電流が供給される際の光出力を含む請求項１１に記載の光投射装置。

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