JP6295900B2 - Image drawing apparatus and image drawing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像描画装置及び画像描画方法に関する。 The present invention relates to an image drawing apparatus and an image drawing method.
この種の技術として、特許文献1は、半導体レーザから出力されたレーザ光を二次元的に走査することでスクリーン上に所望の画像を表示するレーザプロジェクタを開示している。一般に、半導体レーザなどのレーザ光源の駆動電流と出力光量との関係であるI-L特性は、レーザ光源自体の温度変動に起因して容易に変化してしまう。そこで、特許文献1は、レーザ光が遮蔽板によって遮蔽されている間にレーザ光源の駆動電流を適宜調整することで、レーザ光源自体の温度変動による出力値の誤差を抑えるようにしている。 As this type of technology, Patent Document 1 discloses a laser projector that displays a desired image on a screen by two-dimensionally scanning laser light output from a semiconductor laser. In general, the I-L characteristic, which is the relationship between the drive current of a laser light source such as a semiconductor laser and the amount of output light, easily changes due to temperature fluctuations of the laser light source itself. Therefore, in Patent Document 1, an error in the output value due to temperature fluctuation of the laser light source itself is suppressed by appropriately adjusting the drive current of the laser light source while the laser light is shielded by the shielding plate.
ところで、本願出願人は、レーザ光源から任意のタイミングでレーザ光の出力値を検出するためのレーザ光(以下、特性検出レーザ光)を出力し、そのレーザ光の出力光量をフォトダイオードで測定することで所定の駆動電流に対する実際の光量を取得し、取得した光量に基づいてレーザ光源の駆動電流を調整するAPC技術(Auto Power Control)を開発している。APC技術においては、特性検出レーザ光がスクリーン等のユーザに対して描画画像を提示する範囲に到達することがないよう、上記特許文献1と同様に、調整用のレーザ光が照射される方向を遮蔽板等を用いて遮蔽している。 By the way, the applicant of the present application outputs laser light (hereinafter, characteristic detection laser light) for detecting the output value of the laser light from the laser light source at an arbitrary timing, and measures the output light quantity of the laser light with a photodiode. As a result, APC technology (Auto Power Control) has been developed that acquires the actual light intensity for a predetermined drive current and adjusts the drive current of the laser light source based on the acquired light intensity. In the APC technique, the direction in which the adjustment laser beam is irradiated is the same as in Patent Document 1 so that the characteristic detection laser beam does not reach the range in which the drawn image is presented to the user such as a screen. Shielding is performed using a shielding plate or the like.
ここで、画像描画領域とブランキング領域について説明する。前述した二次元的な走査の領域(以降、走査領域)は、画像描画領域とブランキング領域に区分される。画像描画領域とは、スクリーン上に表示したい画像を描画するために、描画画像データに基づいてレーザ光を発光させる領域であり、一般的に矩形である。ブランキング領域とは、画像描画領域周辺における、画像を描画するためのレーザ光を発光させない領域である。 Here, the image drawing area and the blanking area will be described. The aforementioned two-dimensional scanning area (hereinafter referred to as scanning area) is divided into an image drawing area and a blanking area. The image drawing area is an area for emitting laser light based on the drawn image data in order to draw an image to be displayed on the screen, and is generally rectangular. The blanking area is an area that does not emit laser light for drawing an image around the image drawing area.
上記のAPCを実行したときに、特性検出レーザ光が照射されても遮蔽板等で遮蔽されているため、特性検出のレーザ光が画像描画領域に描画される画像に直接影響することは無い。しかし、特性検出レーザ光の乱反射による迷光が画像描画領域に映りこんでしまうことがある。このため、画像描画領域に描画される画像の品位が低下してしまう。 When the above APC is executed, even if the characteristic detection laser light is irradiated, the characteristic detection laser light does not directly affect the image drawn in the image drawing area because it is shielded by the shielding plate or the like. However, stray light due to irregular reflection of the characteristic detection laser beam may be reflected in the image drawing area. For this reason, the quality of the image drawn in the image drawing area is lowered.
本願発明の目的は、レーザ光の出力値を検出するためのレーザ光の照射による描画画像の描画品質低下を抑制する、画像描画装置および画像描画方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image drawing apparatus and an image drawing method that suppress a reduction in drawing quality of a drawn image due to laser light irradiation for detecting an output value of laser light.
そこで、本発明は、レーザ光を出力するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出力されたレーザ光を反射させて走査するスキャナ部と、前記スキャナ部が走査する走査領域内に入力画像データに基づく描画画像が前記スキャナ部の走査によって生成されるように、前記レーザ光源部のレーザ光出力タイミングおよびレーザ光の出力値を制御し、前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光を前記レーザ光源部に出力させる制御を行うレーザ光源制御部と、前記スキャナ部が前記レーザ光を所定振幅で走査するように、前記スキャナ部の走査を制御するスキャナ制御部と、前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、前記スキャナ部の走査の振幅が前記所定振幅より拡大された振幅で走査されるように、前記スキャナ制御部を制御すると共に、前記描画画像が生成される領域外に前記特性検出レーザ光を出力するように、前記レーザ光源制御部を制御して、前記特性検出レーザ光の出力値の検出結果に基づきレーザ光の出力値を調整する特性検出制御部と、を備えた画像描画装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a laser light source unit that outputs laser light, a scanner unit that reflects and scans the laser light output from the laser light source unit, and input image data within a scanning area scanned by the scanner unit. The laser light output timing of the laser light source unit and the output value of the laser light are controlled so that a drawn image based on the scanning is generated by the scanner unit, and the output value of the laser light output by the laser light source unit is detected A laser light source control unit that controls the laser light source unit to output characteristic detection laser light for scanning, and a scanner control unit that controls scanning of the scanner unit so that the scanner unit scans the laser light with a predetermined amplitude. And when the output value of the laser beam output from the laser light source unit is adjusted, the amplitude of scanning of the scanner unit is larger than the predetermined amplitude. The characteristic detection laser is controlled by controlling the scanner control unit so as to be scanned, and controlling the laser light source control unit so as to output the characteristic detection laser beam outside the region where the drawing image is generated. There is provided an image drawing apparatus including a characteristic detection control unit that adjusts an output value of a laser beam based on a detection result of an output value of light.
また、本発明は、レーザ光源部から出力されたレーザ光を所定振幅で走査するスキャナ部に反射させて描画画像を生成する画像描画方法であって、前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、前記スキャナ部の走査の振幅を前記所定振幅より拡大された振幅で走査し、前記描画画像が生成される領域外にレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光を出力し、前記特性検出レーザ光の出力値の検出結果に基づいて、レーザ光の出力値を調整する、画像描画方法を提供する。 Further, the present invention is an image drawing method for generating a drawn image by reflecting a laser beam output from a laser light source unit to a scanner unit that scans with a predetermined amplitude, and outputting the laser beam output from the laser light source unit When adjusting the value, a characteristic detection laser for detecting the output value of the laser beam outside the region where the drawing image is generated by scanning the scanning amplitude of the scanner unit with an amplitude larger than the predetermined amplitude Provided is an image drawing method for outputting light and adjusting an output value of a laser beam based on a detection result of an output value of the characteristic detection laser beam.
本発明によれば、レーザ光の出力値を検出するためのレーザ光の照射による描画画像の描画品質低下を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drawing quality fall of the drawing image by irradiation of the laser beam for detecting the output value of a laser beam can be suppressed.
(第1実施形態)
以下、図面を参照して、第1実施形態を説明する。図1に、第1実施形態の画像描画装置1の機能ブロック図を示す。画像描画装置1は、具体的にはヘッドアップディスプレイ装置であり、主に車両に搭載され、ユーザである運転者等に各種情報を虚像として提示する。画像描画装置1が、ヘッドアップディスプレイ装置として用いられる場合は、経路案内を目的とした画像や、警告を目的とした画像、さらには、コンテンツ再生に基づく画像や、各種UI(User Interface)に関する画像などを描画画像に基づく虚像として提示する。また、これらの画像は、静止画または動画を問わない。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a functional block diagram of the image drawing apparatus 1 of the first embodiment. The image drawing device 1 is specifically a head-up display device, which is mainly mounted on a vehicle and presents various information as virtual images to a driver who is a user. When the image drawing device 1 is used as a head-up display device, an image intended for route guidance, an image intended for warning, an image based on content reproduction, and an image related to various UIs (User Interfaces) Are presented as virtual images based on the drawn images. These images may be still images or moving images.
画像描画装置1は、制御部2、レーザ光源部3、スキャナ部4、DDRメモリ5(Double Data Rate)、遮蔽手段としての遮蔽板9を備える。
The image drawing apparatus 1 includes a control unit 2, a laser
制御部2は、図示しない中央演算処理器としてのCPU(Central Processing Unit)と、読み書き自由のRAM(Random Access Memory)、読み出し専用のROM(Read Only Memory)等を備えている。そして、CPUがROMに記憶されている画像描画プログラムを読み出して実行することで、画像描画プログラムは、CPUなどのハードウェアを、レーザ光源制御部6、スキャナ制御部7、特性検出制御部8として機能させる。
The control unit 2 includes a central processing unit (CPU) (not shown), a read / write free RAM (Random Access Memory), a read-only ROM (Read Only Memory), and the like. Then, when the CPU reads and executes the image drawing program stored in the ROM, the image drawing program uses the hardware such as the CPU as the laser light
レーザ光源部3は、レーザ光を出力するレーザモジュール10と、レーザモジュール10に備えられているレーザダイオード101を駆動するレーザドライバ11と、を有する。本実施形態において、レーザモジュール10は、赤色レーザダイオード101R、緑色レーザダイオード101G、青色レーザダイオード101B、各々のレーザダイオード101に対応するダイクロイックミラー102、およびフォトダイオード14によって構成されている。レーザモジュール10が備える各々のレーザダイオード101から出力された各色のレーザ光は、ダイクロイックミラー102によって合成されてスキャナ部4に出力される。レーザドライバ11は、制御部2からのレーザ駆動信号に基づき、レーザモジュール10が備えるレーザダイオード101を駆動する。
The laser
ダイクロイックミラー102Rは、赤色レーザダイオード101Rから出力される赤色の波長の光をほぼ100%反射させる特性を有する。ダイクロイックミラー102Gは、赤色レーザダイオード101Rから出力される赤色の波長の光をほぼ100%透過させるとともに、緑色レーザダイオード101Gから出力される緑色の波長の光をほぼ100%反射させる特性を有する。ダイクロイックミラー102Bは、赤色レーザダイオード101Rから出力される赤色の波長の光および緑色レーザダイオード101Gから出力される緑色の波長の光を約98%反射させるとともに約2%透過させる特性を有する。さらにダイクロイックミラー102Bは、青色レーザダイオード101Bから出力される青色の波長の光を約98%透過させるとともに約2%反射させる特性を有する。
The
上記のようなダイクロックミラー102の構成により、各々のレーザダイオード101から出力されたレーザ光の約98%はスキャナ部12で反射され、約2%のレーザ光は、フォトダイオード14に入射される。フォトダイオード14は、光量測定手段として入射した各々のレーザ光の光量を測定し、測定結果を制御部2に出力する。レーザダイオード101およびダイクロイックミラー102の配置は図1に示した配置に限らず、スキャナ部4およびフォトダイオード14に同様の出力がされればよい。
With the configuration of the dichroic mirror 102 as described above, approximately 98% of the laser light output from each laser diode 101 is reflected by the scanner unit 12 and approximately 2% of the laser light is incident on the
スキャナ部4は、レーザ光源部3から出力されたレーザ光を反射して走査するスキャナ12と、スキャナ12を駆動するスキャナドライバ13と、スキャナ12の走査角を検出する走査角検出手段としての走査角検出部15と、を有する。スキャナ12は、レーザ光を垂直方向(第1走査方向)で走査する垂直ミラー12aと、レーザ光を水平方向(第2走査方向)で走査する水平ミラー12bと、を有する。垂直ミラー12a及び水平ミラー12bは、何れもMEMS(micro electro mechanical system)ミラーによって構成されている。スキャナドライバ13は、制御部2からのスキャナ駆動信号に基づき、スキャナ12を駆動する。走査角検出部15は、垂直ミラー12a及び水平ミラー12bの走査角を検出し、検出結果を制御部2に出力する。
The
スキャナ12を垂直ミラー12aおよび水平ミラー12bとで構成する場合、垂直ミラー12aは、一般的にスキャナドライバ13によって制御される走査角および揺動周波数で動作する。水平ミラー12bは、揺動周波数が高いため一般的には共振による走査角および揺動周波数で動作するが、水平ミラー12bも、垂直ミラー12a同様にスキャナドライバ13によって制御される走査角および揺動周波数で動作する構成であってもよい。
When the scanner 12 is composed of a
制御部2に入力された入力画像データに基づき、レーザ光源部3から出力されたレーザ光がスキャナ部4によって走査されることで、描画画像が生成される。図1の例においては、スキャナ部4で走査されたレーザ光は、スクリーン16に投映される形態となっている。スクリーン16は、画像描画装置1がヘッドアップディスプレイ装置として用いられる場合は、一般的に中間像スクリーンである。ヘッドアップディスプレイの構造は図示しないが、中間像スクリーン上に投映された描画画像は、凹面鏡等の反射を介して、コンバイナや自動車のウィンドシールドに投映される。
Based on the input image data input to the control unit 2, a laser beam output from the laser
DDRメモリ5は、制御部2に入力された入力画像データを一時的に保存するフレームバッファである。 The DDR memory 5 is a frame buffer that temporarily stores input image data input to the control unit 2.
遮蔽板9は、レーザ光を遮蔽する板である。遮蔽板9によって遮蔽されたレーザ光は、スクリーン16を越えて投映方向に至ることはない。遮蔽板9は、スキャナ部4が反射するレーザ光のうち、描画画像が描画される範囲のレーザ光は遮蔽せず、特性検出レーザ光を遮蔽する形状である。遮蔽板9は、画像描画装置1の筐体、またはスキャナ部4やレーザ光源部3を備えるユニットの筐体を用いて形成される。また、遮蔽板9が設置される位置は、スキャナ部4がモジュールとして画像描画装置1に設置されている場合、そのモジュールからレーザ光が出射する位置、または画像描画装置1の筐体からスクリーン16にレーザ光が出射される位置、さらにはスクリーン16の前部または後部であってもよい。
The shielding
レーザ光源制御部6は、レーザ駆動信号をレーザドライバ11に出力することで、レーザダイオード10の出力を制御する機能部である。レーザ光源制御部6は、レーザ駆動信号用フレームバッファ6aを有する。レーザ光源制御部6は、DDRメモリ5から1フレーム分の入力画像データを読み込み、読み込んだ入力画像データをレーザ駆動データとしてレーザ駆動信号用フレームバッファ6aにそのまま保存する。図2には、入力画像データ1フレーム分の描画画像例を示している。説明の便宜上、入力画像データのピクセルサイズはn行m列であるとし、入力画像データの画像は中央に赤い真円が描かれたものとする。図3は、レーザ駆動データを示している。レーザ駆動データは、スキャナ部4の走査と同期して、n行m列のピクセルサイズである1フレームの画像を生成するように構成される。図2及び図3に示すように、レーザ駆動データは、通常、入力画像データと全く同じデータとなる。レーザ光源制御部6は、レーザ駆動信号用フレームバッファ6aに保存しているレーザ駆動データをドットクロックに従ってレーザ駆動信号として順番にレーザドライバ11に出力する。したがって、レーザ光源制御部6は、スキャナ部4が走査する走査範囲内に入力画像データに基づく描画画像が、スキャナ部4の走査によって生成されるように、レーザ光の出力タイミングを制御する。また、レーザ光源制御部6は、入力画像データに基づく描画画像の色や輝度に応じて、適切な出力値となるように、赤色、青色、緑色各々のレーザダイオードの駆動を制御する。
The laser light
スキャナ制御部7は、スキャナ駆動信号をスキャナドライバ13に出力することで、スキャナ12によるレーザ光の走査を制御する機能部である。図4には、垂直ミラー12aの垂直走査角aと水平ミラー12bの水平走査角bの一例を示している。図4に示すように、垂直走査角aは三角波によって表され、水平走査角bは正弦波によって表される。垂直走査角aの振幅及び走査中心は一定であり、水平走査角bの振幅及び走査中心も一定である。垂直ミラー12aの走査周波数は例えば60Hzである。水平ミラー12bの走査周波数は、垂直ミラー12aの走査周波数よりも高く例えば15kHzである。本明細書では、説明の便宜上、水平ミラー12bの走査周波数は、垂直ミラー12aの走査周波数の12倍としている。図5には、画像描画装置1が入力画像データに基づいてスクリーン16上に画像を描画した様子を示している。図5において細い実線は、スキャナ12の走査位置の軌跡を示している。図5に示すように、スキャナ12の走査位置の軌跡は矩形の枠内に収まっている。この矩形の枠内の領域を走査領域SAと称する。走査領域SAの水平幅SAHは図4の水平走査角bの振幅HAに対応している。同様に、図5の走査領域SAの垂直幅SAVは図4の垂直走査角aの振幅VAに対応している。走査領域SAは、画像描画領域DAとブランキング領域BAに区分される。画像描画領域DAは、走査領域SAの内側の領域であって、画像が実際に描かれる矩形領域である。ブランキング領域BAは、画像描画領域DAを取り囲む矩形枠状の領域であって、描画画像を描画するためのレーザ光が出力されない領域である。ブランキング領域BAは、更に、上ブランキング領域BAUと下ブランキング領域BAD、左ブランキング領域BAL、右ブランキング領域BARを有する。上ブランキング領域BAUは、ブランキング領域BAのうち画像描画領域DAよりも上側となる領域である。上ブランキング領域BAUの水平幅は水平幅SAHと等しい。下ブランキング領域BADは、ブランキング領域BAのうち画像描画領域DAよりも下側となる領域である。下ブランキング領域BADの水平幅は水平幅SAHと等しい。左ブランキング領域BALは、ブランキング領域BAのうち画像描画領域DAよりも左側となる領域である。左ブランキング領域BALの垂直幅は垂直幅SAVと等しい。右ブランキング領域BARは、ブランキング領域BAのうち画像描画領域DAよりも右側となる領域である。右ブランキング領域BARの垂直幅は垂直幅SAVと等しい。上ブランキング領域BAUは、左ブランキング領域BALと右ブランキング領域BARに対して一部重複している。下ブランキング領域BADは、左ブランキング領域BALと右ブランキング領域BARに対して一部重複している。以下、図4及び図5を参照して、スキャナ12の走査を詳しく説明する。
The
図4に示すように、垂直走査は、時間軸上、順に、走査位置が上ブランキング領域BAUを下向きに移動する上ブランキング領域走査期間P1、走査位置が上ブランキング領域BAUと下ブランキング領域BADの間で下向きに移動する画像描画領域走査期間P2、走査位置が下ブランキング領域BADを下向きに移動する下ブランキング領域走査期間P3、走査位置が走査領域SAを上向きに移動する垂直復帰走査期間P4、の繰り返しによって成り立っている。入力画像データの画像は画像描画領域走査期間P2でスクリーン16上に描画され、時間軸上で連続する下ブランキング領域走査期間P3と垂直復帰走査期間P4と上ブランキング領域走査期間P1の期間では、スクリーン16上に何も描画されない。以下、画像描画領域走査期間P2を、画像を描画する期間としての画像描画期間Q1と称する。時間軸上で連続する下ブランキング領域走査期間P3と垂直復帰走査期間P4と上ブランキング領域走査期間P1によって構成される期間を、画像を描画しない期間としての非画像描画期間Q2と称する。従って、垂直走査は、時間軸上、画像描画期間Q1と非画像描画期間Q2の繰り返しによって成り立っている。また、時間軸上で連続する1つの垂直復帰走査期間P4と1つの上ブランキング領域走査期間P1と1つの画像描画領域走査期間P2と1つの下ブランキング領域走査期間P3によって構成される期間を、1フレーム分の期間としてのフレーム期間Fと称する。従って、垂直走査は、時間軸上、フレーム期間Fの繰り返しによって成り立っている。
As shown in FIG. 4, in the vertical scanning, the upper blanking area scanning period P1 in which the scanning position moves downward in the upper blanking area BAU in order on the time axis, and the scanning position is the upper blanking area BAU and the lower blanking. Image drawing area scanning period P2 that moves downward between areas BAD, lower blanking area scanning period P3 in which the scanning position moves downward in the lower blanking area BAD, vertical return in which the scanning position moves upward in the scanning area SA This is achieved by repeating the scanning period P4. The image of the input image data is drawn on the
垂直走査の走査中心の垂直走査角aを垂直走査角中心a0とし、垂直走査の上側の折り返し時における垂直走査角aを上折り返し走査角a1とし、垂直走査の下側の折り返し時における垂直走査角aを下折り返し走査角a2とする。同様に、水平走査の走査中心の水平走査角bを水平走査角中心b0とし、水平走査の右側の折り返し時における水平走査角bを右折り返し走査角b1とし、水平走査の左側の折り返し時における水平走査角bを左折り返し走査角b2と称する。 The vertical scanning angle a at the scanning center of the vertical scanning is defined as the vertical scanning angle center a0, the vertical scanning angle a at the time of folding up the vertical scanning is set as the folding up scanning angle a1, and the vertical scanning angle at the folding down of the vertical scanning Let a be the downward folding scanning angle a2. Similarly, the horizontal scanning angle b at the scanning center of the horizontal scanning is set as the horizontal scanning angle center b0, the horizontal scanning angle b at the right side of the horizontal scanning is set as the right folding scanning angle b1, and the horizontal at the left side of the horizontal scanning is turned up. The scanning angle b is referred to as a left folded scanning angle b2.
特性検出制御部8は、レーザダイオード101に印加される所定の駆動電流に対して、適切な出力光量が得られているかを定期的に検出する機能部である。例えば、周辺温度の低下などによって、レーザダイオード101がI-L特性の定格値による光量が得られないことがある。この場合、赤色、青色、緑色各々のレーザダイオード101の特性が異なることにより、生成される描画画像の色調が変化してしまう。図1において、特性検出制御部8は、レーザダイオード101を構成する赤色、青色、緑色各々のレーザダイオード101に特性検出レーザ光を出力させ、特性検出レーザ光の光量を測定したフォトダイオード14からの測定結果に基づいて、各々のレーザダイオード101が適切な光量を出力するように、レーザドライバ11の駆動電流を制御する。このような処理を、以下APC(Auto Power Control)処理とする。特性検出レーザ光とは、各々のレーザダイオード101が出力するレーザ光の出力値を検出するための試験的なレーザ光である。特性検出制御部8は、検出した出力値をレーザ光源制御部6にフィードバックさせることで、レーザ光源制御部6によるレーザドライバ11の制御を最適化している。特性検出制御部8がAPC処理を実行する頻度としては、例えば120フレームにつき1回程度である。
The characteristic
また、特性検出制御部8は、APC処理を行うとき、スキャナ12の走査の振幅が所定の振幅(第1の振幅)より拡大された振幅(第2の振幅)で走査されるように、スキャナ制御部7を制御する。所定の振幅とは、垂直ミラー12aの場合は振幅VAであり、水平ミラー12bの場合は振幅HAである。特性検出処理部8によるAPC処理は、描画画像の1フレーム分の期間に実行することが適切である。さらに、特性検出制御部8は、APC処理を行うとき、描画画像が生成される領域外に特性検出レーザ光が出力されるように、レーザ光源制御部6を制御する。
In addition, when performing the APC process, the characteristic
以下、説明の便宜上、複数のフレーム期間Fのうち特性検出制御部8によるAPC処理が行われるフレーム期間Fを特別に特性検出フレーム期間FILと称し、特性検出フレーム期間FIL以外のフレーム期間Fを通常フレーム期間FDと称する。
Hereinafter, for convenience of description, the frame period F in which the APC process is performed by the characteristic
以下、画像描画装置1の動作のうち、特性検出制御部8によるAPC処理について詳細に説明する。
Hereinafter, the APC processing by the characteristic
図6には画像描画装置1の制御フローを示し、図7には垂直走査角と水平走査角の時間変化を示すグラフを示している。ここでは、図7に示すように、時間軸上で現れる1つ目のフレーム期間Fと3つ目のフレーム期間Fが通常フレーム期間FDであり、2つ目のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILであるとする。 FIG. 6 shows a control flow of the image drawing apparatus 1, and FIG. 7 shows a graph showing temporal changes in the vertical scanning angle and the horizontal scanning angle. Here, as shown in FIG. 7, the first frame period F and the third frame period F appearing on the time axis are normal frame periods FD, and the second frame period F is a characteristic detection frame period. Suppose that it is FIL.
特性検出制御部8は、先ず、次のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILであるか判定する(S100)。次のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILでないと判定した場合は(S100:NO)、次のフレーム期間Fは通常フレーム期間FDであるため、特性検出制御部8は、上記判定を繰り返す。次のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILであると判定した場合は(S100:YES)、特性検出制御部8は、図7に示すように、特性検出フレーム期間FILにおいてスキャナ12が拡大された振幅で走査されるようにスキャナ制御部7に指令する(S110)。本実施形態では、スキャナ制御部7は、特性検出フレーム期間FILにおいて垂直走査の振幅を拡大する。図7に示すように、スキャナ制御部7は、特性検出フレーム期間FILにおける垂直走査の振幅VAILが、通常フレーム期間FDにおける垂直走査の振幅VAと比較して大きくなるように、特性検出フレーム期間FILにおける垂直走査の振幅を拡大する。一方で、スキャナ制御部7は、特性検出フレーム期間FILにおける水平走査を、通常フレーム期間FDにおける水平走査のままとする。
The characteristic
次に、特性検出制御部8は、特性検出フレーム期間FILで使用されるレーザ駆動データを生成するようにレーザ光源制御部6に指令する(S115)。具体的には、レーザ光源制御部6は、通常フレーム期間FDにおける垂直走査の振幅VAと、特性検出フレーム期間FILにおける垂直走査の振幅VAILと、の比率に基づいて、特性検出フレーム期間FILのレーザ駆動データを生成する。図8は、特性検出フレーム期間FILのレーザ駆動データ例を示している。振幅VAILが振幅VAの1.2倍に設定された場合は、レーザ光源制御部6は、図2の画像を垂直方向で83%となるように縮小させることで、特性検出フレーム期間FILのレーザ駆動データを生成する。これにより、図9に示すように、特性検出フレーム期間FILにおいて描画される描画画像の大きさは、通常フレーム期間FDにおいて描画される描画画像(図5参照)の大きさと等しくなり、ユーザにとって違和感が生じ難くなる。
Next, the characteristic
次に、特性検出制御部8は、特性検出フレーム期間FILでレーザモジュール10から特性検出レーザ光を出力するように、レーザ光源制御部6に指令する(S120)。図7は、特性検出レーザ光が出力されるタイミングを示している。特性検出レーザ光は、特性検出フレーム毎に、赤色、青色、緑色各々のレーザダイオード101から出力され、各々のレーザダイオード101の出力光量をフォトダイオード14が測定する。図9には、特性検出レーザ光が投映される領域を、走査の軌跡に重ね合わせるように太線で示している。図7及び図9に示すように、レーザ光源制御部6は、通常フレーム期間FDにおける走査領域SA(以下、単に走査領域SAと称する。)の外側をスキャナ12が走査している間に、レーザモジュール10から特性検出レーザ光を出力するように各々のレーザダイオード101の出力を制御する。図1に示す遮蔽板9は、走査領域SAの外側をスキャナ12が走査している間にレーザモジュール10から出力された特性検出レーザ光を遮蔽するような位置に配置されている。以上の処理によれば、描画画像の形状を殆ど変化させることなく、特性検出レーザ光が投映される位置を描画画像の位置から垂直方向にさらに離間させることができる。このため、遮蔽板9によって遮蔽されている特性検出レーザ光の乱反射による迷光が、描画画像領域DAに映りこんでしまうことを低減し、描画画像の品位の低下を抑制することができる。
Next, the characteristic
次に、特性検出制御部8は、特性検出レーザ光の光量を測定したフォトダイオード14からの測定結果を取得し(S130)、取得した測定結果に基づいて各々のレーザダイオード101の実際の出力値を検出し(S140)、検出結果に基づいて各々のレーザダイオード101が適切な光量を出力するように、レーザ光源制御部6を制御する。
Next, the characteristic
以上に、第1実施形態を説明したが、上記第1実施形態は以下のように変更できる。 Although the first embodiment has been described above, the first embodiment can be modified as follows.
例えば、特性検出レーザ光を出力するタイミングとしては、走査領域SAの外側をスキャナ12が走査している間であれば、どのタイミングであっても構わない。例えば、そのタイミングが、垂直復帰走査期間P4内であっても、上ブランキング領域走査期間P1、画像描画領域走査期間P2、下ブランキング領域走査期間P3内であっても構わない。 For example, the timing for outputting the characteristic detection laser beam may be any timing as long as the scanner 12 is scanning the outside of the scanning area SA. For example, the timing may be within the vertical return scanning period P4, or within the upper blanking area scanning period P1, the image drawing area scanning period P2, and the lower blanking area scanning period P3.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. Hereinafter, the present embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and overlapping description will be omitted.
上記第1実施形態において特性検出制御部8は、特性検出フレーム期間FILにおいて垂直走査の振幅を拡大することとした。これに対し、本実施形態では、図10及び図12に示すように、特性検出フレーム期間FILにおいて水平走査の振幅を拡大することとしている。
In the first embodiment, the characteristic
即ち、特性検出制御部8は、先ず、次のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILであるか判定する(S100)。次のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILでないと判定した場合は(S100:NO)、次のフレーム期間Fは通常フレーム期間FDであるため、特性検出制御部8は、上記判定を繰り返す。次のフレーム期間Fが特性検出フレーム期間FILであると判定した場合は(S100:YES)、特性検出制御部8は、図10に示すように、特性検出フレーム期間FILにおいてスキャナ12が拡大された振幅で走査されるようにスキャナ制御部7に指令する(S110)。図10に示すように、スキャナ制御部7は、特性検出フレーム期間FILにおける水平走査の振幅HAILが、通常フレーム期間FDにおける水平走査の振幅HAと比較して大きくなるように、特性検出フレーム期間FILにおける水平走査の振幅を拡大する一方で、スキャナ制御部7は、特性検出フレーム期間FILにおける垂直走査を、通常フレーム期間FDにおける垂直走査のままとする。
That is, the characteristic
次に、特性検出制御部8は、特性検出フレーム期間FILで使用されるレーザ駆動データを生成するようにレーザ光源制御部6に指令する(S115)。具体的には、レーザ光源制御部6は、通常フレーム期間FDにおける水平走査の振幅HAと、特性検出フレーム期間FILにおける水平走査の振幅HAILと、の比率に基づいて、特性検出フレーム期間FILのレーザ駆動データを生成する。図11には、特性検出フレーム期間FILのレーザ駆動データを示している。振幅HAILが振幅HAの1.2倍に設定された場合は、レーザ光源制御部6は、図2の画像を水平方向で83%となるように縮小させることで、特性検出フレーム期間FILのレーザ駆動データを生成する。これにより、図12に示すように、特性検出フレーム期間FILにおいて描画される描画画像の大きさは、通常フレーム期間FDにおいて描画される描画画像(図5参照)の大きさと等しくなり、ユーザにとって違和感が生じ難くなる。
Next, the characteristic
次に、特性検出制御部8は、特性検出フレーム期間FILでレーザモジュール10から特性検出レーザ光を出力するように、レーザ光源制御部6に指令する(S120)。図10には、特性検出レーザ光が出力されるタイミングを示している。特性検出レーザ光は、特性検出フレーム毎に、赤色、青色、緑色各々のレーザダイオード101から出力され、各々のレーザダイオード101の出力光量をフォトダイオード14が測定する。図12には、特性検出レーザ光が投映される領域を、走査の軌跡に重ね合わせるように太線で示している。図10及び図12に示すように、レーザ光源制御部6は、走査領域SAの外側をスキャナ12が走査している間に、レーザモジュール10から特性検出レーザ光を出力するように各々のレーザダイオード101の出力を制御する。図1に示す遮蔽板9は、走査領域SAの外側をスキャナ12が走査している間にレーザモジュール10から出力された特性検出レーザ光を遮蔽するような位置に配置されている。以上の処理によれば、描画画像の形状を殆ど変化させることなく、特性検出レーザ光が投映される位置を描画画像の位置から水平方向にさらに離間させることができる。このため、遮蔽板9によって遮蔽されている特性検出レーザ光の乱反射による迷光が、描画画像領域に映りこんでしまうことを低減し、描画画像の品位の低下を抑制することができる。
Next, the characteristic
次に、特性検出制御部8は、特性検出レーザ光の光量を測定したフォトダイオード14からの測定結果を取得し(S130)、取得した測定結果に基づいて各々のレーザダイオード101の実際の出力値を検出し(S140)、検出結果に基づいて各々のレーザダイオード101が適切な光量を出力するように、レーザ光源制御部6を制御する。
Next, the characteristic
以上に、第2実施形態を説明したが、上記第2実施形態は以下のように変更できる。 Although the second embodiment has been described above, the second embodiment can be modified as follows.
例えば、特性検出レーザ光を出力するタイミングとしては、走査領域SAの外側をスキャナ12が走査している間であれば、どのタイミングであっても構わない。例えば、そのタイミングが、垂直復帰走査期間P4内であっても、上ブランキング領域走査期間P1、画像描画領域走査期間P2、下ブランキング領域走査期間P3内であっても構わない。 For example, the timing for outputting the characteristic detection laser beam may be any timing as long as the scanner 12 is scanning the outside of the scanning area SA. For example, the timing may be within the vertical return scanning period P4, or within the upper blanking area scanning period P1, the image drawing area scanning period P2, and the lower blanking area scanning period P3.
以上に、第1実施形態及び第2実施形態を説明したが、上記各実施形態は、以下の特長を有している。 Although the first embodiment and the second embodiment have been described above, each of the above embodiments has the following features.
(1)画像描画装置1は、レーザ光を出力するレーザ光源部3と、レーザ光源部3から出力されたレーザ光を反射させて走査するスキャナ部4と、スキャナ部4が走査する走査領域内に入力画像データに基づく描画画像がスキャナ部4の走査によって生成されるように、レーザ光源部3のレーザ光出力タイミングおよびレーザ光の出力値を制御し、レーザ光源部3が出力するレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光をレーザ光源部3に出力させる制御を行うレーザ光源制御部6と、スキャナ部4がレーザ光を所定振幅VA(又は振幅HA)で走査するように、スキャナ部4の走査を制御するスキャナ制御部7と、レーザ光源部3が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、スキャナ部4の垂直走査(又は水平走査)の振幅が所定振幅(VA又はHA)より拡大された振幅で走査されるようにスキャナ制御部7を制御すると共に、描画画像が生成される領域外に特性検出レーザ光を出力するように、レーザ光源制御部6を制御して、特性検出レーザ光によるレーザ光の出力値の検出結果に基づきレーザ光の出力値を調整する特性検出制御部8と、を備える。以上の構成によれば、APC処理時に出力される特性検出レーザ光の照射による描画画像の描画品質低下を抑制することができる。
(1) The image drawing apparatus 1 includes a laser
(2)また、特性検出制御8は、スキャナ部4が拡大された振幅で走査されるとき、所定振幅と拡大された振幅との比率に基づいて、描画画像のサイズが一定となるようにレーザ光源制御部6を制御する。
(2) In addition, the
上記各実施形態は、例えば、以下のように変更できる。 Each said embodiment can be changed as follows, for example.
特性検出フレーム期間FILの描画データは、入力画像データの平均色調による単一色調、及び、入力画像データの平均輝度による単一輝度としてもよい。 The drawing data in the characteristic detection frame period FIL may be a single color tone based on the average color tone of the input image data and a single brightness level based on the average luminance of the input image data.
このように、入力画像データの平均色調による単一色調、及び、入力画像データの平均輝度による単一輝度の画像を、特性検出フレーム期間FILに挿入する理由としては、所定振幅と拡大された振幅との比率に基づいて描画画像のサイズが一定となるように描画された描画画像であっても、完全に同一の画像ではないためである。連続した複数のフレームのうち1フレームにそのような描画画像が挿入されることにより、違和感を感じる場合がある。 As described above, the reason why the single-tone image based on the average tone of the input image data and the single-luminance image based on the average luminance of the input image data is inserted into the characteristic detection frame period FIL is the predetermined amplitude and the expanded amplitude. This is because even a drawn image drawn so that the size of the drawn image is constant based on the ratio of When such a drawn image is inserted into one frame among a plurality of consecutive frames, a sense of incongruity may be felt.
入力画像データの平均色調による単一色調、及び、入力画像データの平均輝度による単一輝度の画像は、入力画像データに基づいて、特性検出制御部8が生成する。特性検出生成部8は、特性検出フレーム期間FILの直前のフレーム期間の描画データに対して、1フレームを構成する描画画像の全画素に対する色情報および輝度情報から、平均色調および平均輝度を算出し、算出した平均色調および平均輝度からなる描画画像を生成する。
The characteristic
このような処理により、簡易な制御で、特性検出制御部8によるAPC処理の前後で発生する違和感を抑えることができる。
By such processing, it is possible to suppress a sense of incongruity occurring before and after the APC processing by the characteristic
1 画像描画装置
6 レーザ光源制御部
7 スキャナ制御部
8 特性検出制御部
9 遮蔽板
10 レーザモジュール
12 スキャナ
14 フォトダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記レーザ光源部から出力されたレーザ光を反射させて走査するスキャナ部と、
前記スキャナ部が走査する走査領域内に入力画像データに基づく描画画像が前記スキャナ部の走査によって生成されるように、前記レーザ光源部のレーザ光出力タイミングおよびレーザ光の出力値を制御し、前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光を前記レーザ光源部に出力させる制御を行うレーザ光源制御部と、
前記スキャナ部が前記レーザ光を所定振幅で走査するように、前記スキャナ部の走査を制御するスキャナ制御部と、
前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、前記スキャナ部の走査の振幅が前記所定振幅より拡大された振幅で走査されるように、前記スキャナ制御部を制御すると共に、前記描画画像が生成される領域外に前記特性検出レーザ光を出力するように、前記レーザ光源制御部を制御して、前記特性検出レーザ光の出力値の検出結果に基づきレーザ光の出力値を調整する特性検出制御部と、
を備え、
前記特性検出制御部は、前記スキャナ部が拡大された振幅で走査されるとき、前記所定振幅と前記拡大された振幅との比率に基づいて、前記描画画像のサイズが一定となるように前記レーザ光源制御部を制御する、
画像描画装置。 A laser light source for outputting laser light;
A scanner unit that reflects and scans the laser beam output from the laser light source unit;
The laser light output timing of the laser light source unit and the output value of the laser light are controlled so that a drawn image based on input image data is generated by scanning of the scanner unit in a scanning region scanned by the scanner unit, A laser light source control unit for performing control to output a characteristic detection laser beam for detecting an output value of the laser beam output from the laser light source unit to the laser light source unit;
A scanner control unit that controls scanning of the scanner unit so that the scanner unit scans the laser beam with a predetermined amplitude;
When adjusting the output value of the laser beam output from the laser light source unit, the scanner control unit is controlled so that the scanning amplitude of the scanner unit is scanned with an amplitude larger than the predetermined amplitude, The laser light source control unit is controlled to output the characteristic detection laser light outside the region where the drawing image is generated, and the output value of the laser light is determined based on the detection result of the output value of the characteristic detection laser light. A characteristic detection control unit to be adjusted;
Bei to give a,
When the scanner unit is scanned with an enlarged amplitude, the characteristic detection control unit is configured to make the size of the drawn image constant based on a ratio between the predetermined amplitude and the enlarged amplitude. Control the light source controller,
Image drawing device.
前記レーザ光源部から出力されたレーザ光を反射させて走査するスキャナ部と、
前記スキャナ部が走査する走査領域内に入力画像データに基づく描画画像が前記スキャナ部の走査によって生成されるように、前記レーザ光源部のレーザ光出力タイミングおよびレーザ光の出力値を制御し、前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光を前記レーザ光源部に出力させる制御を行うレーザ光源制御部と、
前記スキャナ部が前記レーザ光を所定振幅で走査するように、前記スキャナ部の走査を制御するスキャナ制御部と、
前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、前記スキャナ部の走査の振幅が前記所定振幅より拡大された振幅で走査されるように、前記スキャナ制御部を制御すると共に、前記描画画像が生成される領域外に前記特性検出レーザ光を出力するように、前記レーザ光源制御部を制御して、前記特性検出レーザ光の出力値の検出結果に基づきレーザ光の出力値を調整する特性検出制御部と、
を備え、
前記特性検出制御部は、前記スキャナ部が拡大された振幅で走査されるとき、前記入力画像データに基づく描画画像に代えて、前記入力画像データの平均色調による単一色調、及び、前記入力画像データの平均輝度による単一輝度の画像データに基づく描画画像が生成されるように、前記レーザ光源制御部を制御する、
画像描画装置。 A laser light source for outputting laser light;
A scanner unit that reflects and scans the laser beam output from the laser light source unit;
The laser light output timing of the laser light source unit and the output value of the laser light are controlled so that a drawn image based on input image data is generated by scanning of the scanner unit in a scanning region scanned by the scanner unit, A laser light source control unit for performing control to output a characteristic detection laser beam for detecting an output value of the laser beam output from the laser light source unit to the laser light source unit;
A scanner control unit that controls scanning of the scanner unit so that the scanner unit scans the laser beam with a predetermined amplitude;
When adjusting the output value of the laser beam output from the laser light source unit, the scanner control unit is controlled so that the scanning amplitude of the scanner unit is scanned with an amplitude larger than the predetermined amplitude, The laser light source control unit is controlled to output the characteristic detection laser light outside the region where the drawing image is generated, and the output value of the laser light is determined based on the detection result of the output value of the characteristic detection laser light. A characteristic detection control unit to be adjusted;
With
When the scanner unit is scanned with an enlarged amplitude, the characteristic detection control unit replaces a drawn image based on the input image data with a single color tone based on an average color tone of the input image data, and the input image Controlling the laser light source controller so that a drawing image based on single-luminance image data based on the average luminance of the data is generated;
Image drawing device.
前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、前記スキャナ部の走査の振幅を前記所定振幅より拡大された振幅で走査し、
前記描画画像が生成される領域外にレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光を出力し、
前記スキャナ部が拡大された振幅で走査されるとき、前記所定振幅と前記拡大された振幅との比率に基づいて、前記描画画像のサイズが一定となるように前記レーザ光を出力し、
前記特性検出レーザ光の出力値の検出結果に基づいて、レーザ光の出力値を調整する、
画像描画方法。 An image drawing method for generating a drawing image by reflecting a laser beam output from a laser light source unit to a scanner unit that scans with a predetermined amplitude,
When adjusting the output value of the laser beam output from the laser light source unit, the scanning amplitude of the scanner unit is scanned with an amplitude that is larger than the predetermined amplitude,
Output a characteristic detection laser beam for detecting an output value of the laser beam outside the region where the drawing image is generated,
When the scanner unit is scanned with an enlarged amplitude, based on the ratio between the predetermined amplitude and the enlarged amplitude, the laser beam is output so that the size of the drawn image is constant,
Adjusting the output value of the laser beam based on the detection result of the output value of the characteristic detection laser beam;
Image drawing method.
前記レーザ光源部が出力するレーザ光の出力値を調整するときに、前記スキャナ部の走査の振幅を前記所定振幅より拡大された振幅で走査し、
前記描画画像が生成される領域外にレーザ光の出力値を検出するための特性検出レーザ光を出力し、
前記スキャナ部が拡大された振幅で走査されるとき、前記入力画像データに基づく描画画像に代えて、前記入力画像データの平均色調による単一色調、及び、前記入力画像データの平均輝度による単一輝度の画像データに基づく描画画像が生成されるように前記レーザ光を出力し、
前記特性検出レーザ光の出力値の検出結果に基づいて、レーザ光の出力値を調整する、
画像描画方法。 An image drawing method for generating a drawing image based on input image data by reflecting a laser beam output from a laser light source unit to a scanner unit that scans with a predetermined amplitude,
When adjusting the output value of the laser beam output from the laser light source unit, the scanning amplitude of the scanner unit is scanned with an amplitude that is larger than the predetermined amplitude,
Output a characteristic detection laser beam for detecting an output value of the laser beam outside the region where the drawing image is generated,
When the scanner unit is scanned with an enlarged amplitude, instead of a drawing image based on the input image data, a single color tone based on an average color tone of the input image data and a single color tone based on an average luminance of the input image data Outputting the laser beam so that a drawing image based on the image data of luminance is generated;
Adjusting the output value of the laser beam based on the detection result of the output value of the characteristic detection laser beam;
Image drawing method.
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