JP6721082B2 - 投影装置、投影方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、投影装置により投射するレーザ光のキャリブレーション技術に関する。

複数色の光ビームを投射することにより画像を表示する投影装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数色の光ビームのスポット中心のずれを検出するため、画像信号が入力されていない時間帯（いわゆるブランキング期間）に光ビームを照射し、それを受光素子が受光して各色ビームの位置ずれを検出する光ビーム走査型画像投影装置が開示されている。

また、特許文献２には、レーザダイオードが発する、画像信号に基づく光量のレーザをラスタ走査することにより画像を投射する画像表示装置において、レーザダイオードの温度特性を算出するために、画像のブランキング期間において、異なる電流値でレーザをテスト出力させるものが開示されている。

国際公開ＷＯ２００９／１５４１３４号公報 特開２０１４−１３０２５６号公報

上記の従来技術では、いずれも画像のブランキング期間中に発光させたレーザを受光素子で検出しモニタリングすることにより、ビームの位置ずれや明るさについてのキャリブレーションを行う。

ブランキング期間中にレーザを発光させる場合は、一般的にブランキング期間中に発光されるレーザ光が投影面に投射されないように、画像表示領域を開口部として取り囲む遮光マスクを設けることが考えられる。しかし、現実には光学部品や遮光マスクなどの部材の寸法の公差や、光学素子による不要な光の拡散により、画像表示領域に迷光が漏れて見えてしまう場合があった。

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、ブランキング期間にレーザを発光させた場合の迷光を防止して画像の表示品位を維持しつつ、投射されるレーザ光のキャリブレーションを行うことを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、投影装置であって、射出手段から射出された光ビームを、画像の描画領域および非描画領域に走査する走査手段と、前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御手段と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光する受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正手段と、を備え、前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記基準ビームの射出を停止することを特徴とする。

請求項に記載の発明は、投影装置であって、射出手段から射出された光ビームを、画像の描画領域および非描画領域に走査する走査手段と、前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御手段と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光する受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正手段と、を備え、前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させることを特徴とする。

請求項に記載の発明は、射出手段と、走査手段と、受光素子とを備え、画像を投影する投影装置により実行される投影方法であって、前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、を備え、前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記基準ビームの射出を停止することを特徴とする。

請求項に記載の発明は、射出手段と、走査手段と、受光素子とを備え、画像を投影する投影装置により実行される投影方法であって、前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、を備え、前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させることを特徴とする。

請求項に記載の発明は、射出手段と、走査手段と、受光素子と、コンピュータとを備え、画像を投影する投影装置により実行されるプログラムであって、前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、を前記コンピュータに実行させ、前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記基準ビームの射出を停止することを特徴とする。

請求項に記載の発明は、射出手段と、走査手段と、受光素子と、コンピュータとを備え、画像を投影する投影装置により実行されるプログラムであって、前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、を前記コンピュータに実行させ、前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させることを特徴とする。

第１実施例に係る画像描画装置の構成を示す。 画像を構成するレーザ光を走査する様子を示す。 キャリブレーション用発光の強度を調整する方法を示す。 第１実施例によるキャリブレーション用発光の強度調整処理のフローチャートである。 第２実施例に係る画像描画装置の構成を示す。 第２実施例によるキャリブレーション用発光の強度調整処理のフローチャートである。 第３実施例に係る画像描画装置の構成を示す。

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、光ビームを射出する光ビーム射出手段と、前記光ビームを、前記投影する画像の描画領域および非描画領域からなる走査領域内で走査する走査手段と、前記走査手段が前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記走査手段が前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記光ビーム射出手段を制御する制御手段と、前記基準ビームの少なくとも一部を受光し、当該受光した光の強度に関する信号を出力する受光素子と、前記受光素子から出力された信号に基づいて、前記光ビーム射出手段が射出する光ビームに関する補正を行う補正手段と、を備え、前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさに応じて、前記基準ビームの強度を変化させる。

上記の投影装置によれば、光ビーム射出手段から射出された光ビームは、走査手段により走査領域内で走査される。走査領域は、投影する画像の描画領域と非描画領域とを含む。制御手段は、走査手段を制御し、描画領域を走査している間は画像に対応する光ビームを射出させ、非描画領域を走査している間は基準ビームを射出させる。基準ビームの少なくとも一部は受光素子により受光され、受光した光の強度に関する信号が補正手段に出力される。補正手段は、受光素子からの信号に基づいて、光ビーム射出手段が射出する光ビームの補正を行う。制御手段は、描画領域に描画される画像の明るさに応じて、基準ビームの強度を変化させる。これにより、光ビームの光漏れの影響を抑制することができる。

上記の投影装置の一態様では、前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさより暗い場合に、前記基準ビームの射出を停止させる。この態様では、描画される画像が暗いときには、光漏れが目立ちやすいので、基準ビームの射出を停止して光漏れの影響を防止する。

この場合の好適な態様では、外部環境の明るさを検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記外部環境の明るさが基準の明るさより明るい場合は、前記基準ビームの射出を停止させない。この態様では、外部環境が明るい場合には光漏れは目立ちにくいので、外部環境が暗い場合のみ基準ビームの射出を停止させる。これにより、なるべく基準ビームの射出を停止させず、補正手段による補正を行う。

上記の投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である場合は前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い場合は前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させる。この態様では、描画される画像が暗いときには光漏れが目立ちやすいので、基準ビームの強度を低下させることにより光も例の影響を抑制する。

この場合の好適な態様は、外部環境の明るさを検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記外部環境の明るさが基準の明るさより明るい場合は、前記基準ビームの強度を前記第１の強度のまま維持する。この態様では、外部環境が明るい場合には光漏れは目立ちにくいので、外部環境が暗い場合のみ基準ビームの強度を低下させる。

本発明の他の好適な実施形態では、光ビーム射出手段と、走査手段と、受光素子とを備え、画像を投影する投影装置により実行される投影方法は、前記光ビーム射出手段により光ビームを射出する光ビーム射出工程と、前記走査手段により、前記光ビームを、前記投影する画像の描画領域および非描画領域からなる走査領域内で走査する走査工程と、前記走査手段が前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記走査手段が前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記光ビーム射出手段を制御する制御工程と、前記受光素子により、前記基準ビームの少なくとも一部を受光し、当該受光した光の強度に関する信号を出力する受光工程と、前記受光素子から出力された信号に基づいて、前記光ビーム射出手段が射出する光ビームに関する補正を行う補正工程と、を備え、前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさに応じて、前記基準ビームの強度を変化させる。この投影方法によっても、描画領域に描画される画像の明るさに応じて、基準ビームの強度を変化させることにより、光ビームの光漏れの影響を抑制することができる。

本発明の他の好適な実施形態では、光ビーム射出手段と、走査手段と、受光素子と、コンピュータとを備え、画像を投影する投影装置により実行されるプログラムは、前記光ビーム射出手段により光ビームを射出する光ビーム射出工程と、前記走査手段により、前記光ビームを、前記投影する画像の描画領域および非描画領域からなる走査領域内で走査する走査工程と、前記走査手段が前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記走査手段が前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記光ビーム射出手段を制御する制御工程と、前記受光素子により、前記基準ビームの少なくとも一部を受光し、当該受光した光の強度に関する信号を出力する受光工程と、前記受光素子から出力された信号に基づいて、前記光ビーム射出手段が射出する光ビームに関する補正を行う補正工程と、を前記コンピュータに実行させ、前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさに応じて、前記基準ビームの強度を変化させる。このプログラムを実行することにより、描画領域に描画される画像の明るさに応じて、基準ビームの強度を変化させることにより、光ビームの光漏れの影響を抑制することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。

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。

［第１実施例］
（画像描画装置の構成）
図１は、第１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、光学系１０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９５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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）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９５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９５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９５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、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９５に入射される。

レーザ光源部９からレーザ光が射出される位置には、画像を表示するための光学系１０として、遮光マスク１１と、光学素子１２と、マイクロレンズアレイ１３と、フィールドレンズ１４とが設けられている。

ＭＥＭＳミラー９５は、反射ミラー９２ａから入射されたレーザ光をＥＰＥ（Ｅｘｉｔ Ｐｕｐｉｌ Ｅｘｐａｎｄｅｒ）の一例であるマイクロレンズアレイ１３に向けて反射する。また、ＭＥＭＳミラー９５は、基本的には、画像信号入力部２に入力された画像（以下、「入力画像」と呼ぶ。）を表示するために、ＭＥＭＳ制御部８の制御によりマイクロレンズアレイ１３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）を走査位置情報ＳｃとしてビデオＡＳＩＣ３へ出力する。

マイクロレンズアレイ１３は、複数のマイクロレンズが配列されており、ＭＥＭＳミラー９５で反射されたレーザ光が入射する。フィールドレンズ１４は、マイクロレンズアレイ１３の放射面に形成された画像を拡大し、図示しない投影面に投影する。例えば、画像描画装置１がヘッドアップディスプレイの光源として用いられる場合、フィールドレンズ１４はコンバイナ等に表示像を構成する光を出射する。

図２（Ａ）は、光学系１０をＭＥＭＳミラー９５側から（図１の矢印Ｚ方向に）見た図を示す。光学系１０の最もレーザ光源部９に近い位置には、遮光マスク１１が設けられている。また、遮光マスク１１の背後には、マイクロレンズアレイ１３及びフィールドレンズ１４が設けられている。遮光マスク１１は、ＭＥＭＳミラー９５によるレーザ光の走査可能領域を覆い、ほぼ中央部に開口１１ｘが設けられている。開口１１ｘは、背後に設けられるマイクロレンズアレイ１３及びフィールドレンズ１４の位置に対応しており、入力画像を表示する画像表示領域１５に相当する。なお、遮光マスク１１は、画像を構成する光が反射して生じる迷光を減じるため、黒色の部材で構成されることが好ましい。

各色のレーザ光は、ＭＥＭＳミラー９５により図示に示す走査線１６に従って走査されるが、走査線１６に沿って走査されたレーザ光のうち、開口１１ｘを通過したレーザ光のみがマイクロレンズアレイ１３に到達する。

遮光マスク１１の開口１１ｘの上方には、光学素子１２が設けられている。光学素子１２は、レーザ光の強度を調整するキャリブレーションを行うためのものであり、ＭＥＭＳミラー９５によりレーザ光が走査される走査可能領域内、かつ、画像表示領域１５外の領域（以下、「ブランキング領域」と呼ぶ。）に設けられている。本実施例では、光学素子１２は図２（Ａ）に示すように、開口１１ｘの上方に設けられているが、光学素子１２はブランキング領域内であればどこに設けてもよい。受光素子１２は、入射したレーザ光の光量を示す検出信号ＳｄをビデオＡＳＩＣ３に出力する。

なお、上記の構成において、レーザ光源部９は本発明の光ビーム射出手段の一例であり、ＭＥＭＳミラー９５は本発明の走査手段の一例であり、ビデオＡＳＩＣ３は本発明の制御手段及び補正手段の一例である。

次に、ビデオＡＳＩＣ３による表示制御について説明する。ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２に入力された入力画像に基づいて、発光強度を指定する発光強度信号をレーザドライバＡＳＩＣ７に出力する。レーザドライバＡＳＩＣ７は、発光強度信号に応じて、各レーザ駆動回路７１〜７３を制御し、各レーザＬＤ１〜ＬＤ３を駆動する電流を変化させる。また、ビデオＡＳＩＣ３は、入力画像に従ってレーザ光を画像表示領域１５内で走査するようにＭＥＭＳ制御部８にタイミング信号を出力する。こうして、画像表示領域１５内で入力画像に対応するレーザ光が走査される。

さらに、ビデオＡＳＩＣ３は、ブランキング領域において、受光素子１２にキャリブレーション用のレーザ光が入射するように、予め設定された発光強度を指定する発光強度信号をレーザドライバＡＳＩＣ７に出力する。なお、キャリブレーションのために行われるレーザ光の発光を「キャリブレーション用発光」と呼ぶ。なお、キャリブレーション用発光は、ＲＧＢのレーザ光をそれぞれ１色ずつ発光するものであってもよく、複数色のレーザ光を同時に発光するものであってもよい。キャリブレーション用発光は、ＭＥＭＳミラー９５により走査されるレーザ光が光学素子１２を通過する際に行われていればよく、ＭＥＭＳミラー９５の主走査方向（Ｘ方向）における走査線１ライン分の期間行うこととしてもよいし、レーザ光が光学素子１２に確実に入射する範囲であれば、走査線１ライン分よりも短い期間行うこととしてもよい。例えば、レーザ光が光学素子１２上を走査される期間のみキャリブレーション用発光を行ってもよく、レーザ光が光学素子１２上にあるタイミングで点状に発光させてもよい。

受光素子１２は、キャリブレーション用発光により入射したレーザ光の光量に対応する検出信号ＳｄをビデオＡＳＩＣ３に出力する。ビデオＡＳＩＣ３は、検出信号Ｓｄを取得し、基準値（以下、「キャリブレーション基準値」と呼ぶ。）との差分を検出し、その差分が少なくなるように発光強度信号を補正する。なお、キャリブレーション基準値は、レーザ素子の温度特性や経年変化などを考慮して設定される、所望の発光強度を示す値である。

このように、ビデオＡＳＩＣ３がブランキング領域を利用してキャリブレーション用発光を行うことにより、画像描画装置１の使用中であってもレーザ光の光量をモニターすることができるので、レーザ素子の経年変化や温度特性による光量変化を補正し、常に所望の明るさで画像を表示することが可能となる。

さて、本実施例では、上記のようにマイクロレンズアレイ１３の手前側に遮光マスク１１を設けているが、遮光マスク１１を設けたとしても、レーザ光の光路上に存在する光学部材による拡散などの迷光に起因して、光漏れが生じてしまうことがある。この光漏れは、表示される画像が明るい場合には目立たないが、画像が暗い場合、とりわけ、車両中で夜間に使用する際に表示する画像が暗い場合には目立ってしまう。

そこで、本実施例では、第１の方法として、入力画像の明るさに応じてキャリブレーション用発光を停止することとする。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２に入力画像のデータから、その画像の平均の明るさを算出し、平均の明るさが所定の明るさ以下である場合には、キャリブレーション用発光を停止する。これにより、キャリブレーション用発光による光に起因した光漏れが目立ってユーザに認識されることを防止できる。なお、画像の明るさは、例えば画像データの輝度信号やＲＧＢ信号のレベルに基づいて算出することができる。

また、第２の方法として、キャリブレーション用発光を停止することに代えて、キャリブレーション用発光の強度を変化させてもよい。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２に入力された入力画像のデータから、その画像の平均の明るさを算出し、平均の明るさが所定の明るさ以下である場合には、キャリブレーション用発光の強度を低下させる。キャリブレーション用発光の強度としては、入力画像の平均の明るさに応じて予め複数の強度を設定しておく。予め設定される発光強度は、入力画像の平均の明るさが暗いほど弱くなる。ビデオＡＳＩＣ３は、算出された平均の明るさに対応する発光強度でキャリブレーション用発光を行う。この方法によれば、入力画像が暗い場合にはキャリブレーション発光の強度が弱くなるので、光漏れが生じたとしてもそれを目立ちにくくすることができる。

なお、以下の説明では、キャリブレーション用発光を停止すること、及び、キャリブレーション用発光の発光強度を低下させることの両方を含めて「キャリブレーション用発光の強度を調整する」と表現するものとする。

図３は、入力画像の平均の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を変化させる様子を模式的に示す。図３（Ａ）、（Ｂ）において、矢印１６の太さが発光強度を示しており、矢印１６が太い方が発光強度が強いものとする。

図３（Ａ）は、入力画像が明るい場合を示す。矢印１６で示すように、光学素子１２上を通過するキャリブレーション用発光の強度は強いが、入力画像が明るい画像であるため多少の光漏れが生じてもあまり目立たない。図３（Ｂ）は、入力画像が暗い場合を示す。入力画像が暗い画像であるため多少の光漏れでも目立ってしまうので、キャリブレーション用発光の強度を弱くし、光漏れを目立ちにくくする。このように、入力画像の平均の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を調整すれば、入力画像が暗い画像であっても、キャリブレーション用発光を行うことができ、常に画像の明るさの補正を行うことができる。

上記の例では、入力画像の平均の明るさを算出する際の対象領域（以下、「明るさ監視領域」と呼ぶ。）を入力画像全体としているが、これに代えて、入力画像の一部のみを明るさ監視領域としてもよい。即ち、入力画像の一部のみの平均の明るさを算出し、それに基づいてキャリブレーション用発光の強度を調整してもよい。

明るさ監視領域を入力画像の一部とする場合には、明るさ監視領域を光学素子１２に近い領域に設定するのが好ましい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、光学素子１２が画像表示領域１５の上側に位置している場合には、明るさ監視領域１７を画像表示領域１５の上側に設定する。これは、キャリブレーション用発光が行われる領域に近い領域の画像の明るさが、光漏れの目立ちやすさに大きく影響するからである。よって、図２（Ｂ）とは異なり、例えば光学素子１２が画像表示領域１５の下側に位置する場合には、画像表示領域１５の下側の一部を明るさ監視領域に設定すればよい。

なお、図２（Ｂ）の例では、明るさ監視領域を入力画像の１／２の領域としているが、これは一例に過ぎない。明るさ監視領域の大きさは、キャリブレーション用発光の光漏れの影響に応じて適宜設定すればよい。即ち、光漏れの影響に応じて、明るさ監視領域を画像表示領域１５の全体としてもよく、３／４、１／２などの任意の割合としてもよい。

図４は、キャリブレーション用発光の強度調整処理のフローチャートである。この処理は、主としてビデオＡＳＩＣ３により行われ、キャリブレーション用発光の強度を調整するものである。なお、この処理は、キャリブレーション用発光を停止する場合と、発光強度を低下させる場合との両方を含んでいる。

まず、ビデオＡＩＳＣ３は、画像信号入力部２から入力される入力画像データに基づいて、入力画像の平均の明るさを算出する（ステップＳ１）。なお、この際の明るさ監視領域は、上記のように必要に応じて画像表示領域１５の全体又は一部に設定される。

次に、ビデオＡＳＩＣ３は、算出された入力画像の平均の明るさが、予め設定された所定の明るさより暗いか否かを判定する（ステップＳ２）。入力画像の平均の明るさが所定の明るさより暗くない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ビデオＡＳＩＣ３は、キャリブレーション用発光の強度を基準強度に設定する（ステップＳ４）。そして、処理はステップＳ５へ進む。

一方、入力画像の平均の明るさが所定の明るさより暗い場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ビデオＡＳＩＣ３は、前述のように、キャリブレーション用発光を停止するか、又は、キャリブレーション用発光の強度を低下させる（ステップＳ３）。そして、処理はステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、ビデオＡＳＩＣ３は、入力画像が終了したか否か、即ち画像信号入力部２への画像の入力が停止したか否かを判定する（ステップＳ５）。入力画像が終了していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、処理はステップＳ１へ戻る。こうして、入力画像が変化しても、その入力画像の平均の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度が調整される。一方、入力画像が終了した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、処理は終了する。

以上のように、第１実施例では、入力画像の平均の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を調整するので、キャリブレーション用発光の光漏れを目立たなくすることができる。

［第２実施例］
前述のように、キャリブレーション用発光に起因する光漏れは、入力画像が明るい場合は目立たない。よって、例えば実施例の画像描画装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイに適用する場合、日中などの外部環境が明るい状況では光漏れは目立ちにくくなる。そこで、第２実施例では、外部環境の明るさを検出するセンサを設け、例えば夜間ななどの外部環境が暗い場合のみ、第１実施例のように入力画像の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を調整する制御を行う。

図５は、第２実施例に係る画像描画装置１ａの構成を示す。画像描画装置１ａは、外部環境の明るさを検出する光センサ１９を設けた点以外は、図１に示す画像描画装置１と同様に構成される。光センサ１９は、外光量を検出し、検出信号をビデオＡＳＩＣ３に出力する。なお、光センサ１９は本発明の検出手段の一例である。

ビデオＡＳＩＣ３は、外部環境が暗い場合、即ち光センサ１９からの検出信号が示す外光量が所定値以下である場合に、第１実施例と同様に、入力画像の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を調整する処理を行う。一方、外部環境が明るい場合、即ち外光量が所定値以上である場合には、キャリブレーション用発光の強度を調整する処理を行わない。

図６は、第２実施例によるキャリブレーション用発光の強度調整処理のフローチャートである。この処理は、主としてビデオＡＳＩＣ３により行われる。

まず、ビデオＡＳＩＣ３は、光センサ１９からの検出信号に基づいて外光量を検出する（ステップＳ１１）。外光量が所定の閾値より少ない場合、即ち外部環境が暗い場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３〜Ｓ１５は第１実施例のステップＳ１〜Ｓ３と同様であり、入力画像の平均の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を調整する。そして、処理はステップＳ１７へ進む。

一方、外光量が所定の閾値より多い場合、即ち外部環境が明るい場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ビデオＡＳＩＣ３は、キャリブレーション用発光の強度を基準強度に設定する（ステップＳ１６）。そして、処理はステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、ビデオＡＳＩＣ３は、入力画像が終了したか否かを判定する。入力画像が終了していない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、処理はステップＳ１１へ戻る。一方、入力画像が終了した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、処理は終了する。

以上のように、第２実施例では、外部環境が暗い場合にのみ、キャリブレーション用発光の強度を調整する処理を行う。これにより、外部環境が明るい場合には、常に基準強度でキャリブレーション用発光を行って画像の明るさの補正を行うことが可能となる。

［第３実施例］
第１実施例及び第２実施例では、受光素子１２を遮光マスク１１の位置に設けている。その代わりに、第３実施例では、受光素子１２ｘをＭＥＭＳミラー９５の手前の位置に設ける。

図７は、第３実施例による画像描画装置１ｂの構成を示す。図１と比較するとわかるように、第３実施例による画像描画装置１ｂは、受光素子１２ｘがレーザ光源部９内部の、ＭＥＭＳミラー９５の手前の位置に設けられている点以外は、第１実施例の画像描画装置１と同様の構成を有する。受光素子１２ｘは、第１実施例の受光素子１２と同様の機能を有し、入射したレーザ光の光量を示す検出信号ＳｄをビデオＡＳＩＣ３に出力する。ビデオＡＳＩＣ３は、第１実施例と同様に、入力画像の明るさに応じてキャリブレーション用発光の強度を調整する。

第３実施例においても、ＭＥＭＳミラー９５がブランキング領域を走査している期間中にキャリブレーション用発光が行われるので光漏れの問題が発生しうる。しかし、第１、第２実施例では、ＭＥＭＳミラー９５による走査されたレーザ光、即ち走査光が光学素子１２に入射するのに対し、第３実施例では、ＭＥＭＳミラー９５により走査される前のレーザ光が直接、即ち、より確実に光学素子１２ｘに入射する。よって、第１、第２実施例と比較してキャリブレーション用発光を行う発光時間を短くすることができるので、光漏れが発生してもその影響を小さくすることができる。その結果、キャリブレーション用発光の強度の調整を行うか否かを決定する際に使用する画像の明るさの基準値（図４のステップＳ２及び図６のステップＳ１４における「所定の明るさ」）を下げることが可能となる。これにより、キャリブレーション用発光の強度が調整される頻度が減り、基準強度でキャリブレーション発光がなされる確率が増加する。

なお、第３実施例に第２実施例を組み合わせてもよい。即ち、図７に示す第３実施例の画像描画装置１ｂにおいて、さらに第２実施例のように光センサ１９を設け、第２実施例と同様の方法によりキャリブレーション用発光の強度を調整してもよい。

［変形例］
上記の実施例では、キャリブレーション用発光により画像の明るさを補正しているが、本発明の適用はこれには限られない。例えば、ブランキング領域におけるキャリブレーション用発光により、レーザ光の色ずれや位置ずれ（カラーバランス）の補正を行う場合に本発明を適用してもよい。

１、１ａ、１ｂ 画像描画装置
３ ビデオＡＳＩＣ
７ レーザドライバＡＳＩＣ
８ ＭＥＭＳ制御部
１０ 光学系
１１ 遮光マスク
１２、１２ｘ 光学素子
１３ マイクロレンズアレイ
１４ フィールドレンズ
９５ ＭＥＭＳミラー

Claims (9)

1. 射出手段から射出された光ビームを、画像の描画領域および非描画領域に走査する走査手段と、
   前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御手段と、
   前記基準ビームの少なくとも一部を受光する受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記基準ビームの射出を停止することを特徴とする投影装置。
2. 外部環境の明るさを検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記外部環境の明るさが基準の明るさより明るい場合は、前記基準ビームの射出を停止させないことを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 射出手段から射出された光ビームを、画像の描画領域および非描画領域に走査する走査手段と、
   前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御手段と、
   前記基準ビームの少なくとも一部を受光する受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させることを特徴とする投影装置。
4. 外部環境の明るさを検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記外部環境の明るさが基準の明るさより明るい場合は、前記基準ビームの強度を前記第１の強度のまま維持することを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
5. 射出手段と、走査手段と、受光素子とを備え、画像を投影する投影装置により実行される投影方法であって、
   前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、
   前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、
   前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、
   を備え、
   前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記基準ビームの射出を停止することを特徴とする投影方法。
6. 射出手段と、走査手段と、受光素子とを備え、画像を投影する投影装置により実行される投影方法であって、
   前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、
   前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、
   前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、
   を備え、
   前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させることを特徴とする投影方法。
7. 射出手段と、走査手段と、受光素子と、コンピュータとを備え、画像を投影する投影装置により実行されるプログラムであって、
   前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、
   前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、
   前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、
   を前記コンピュータに実行させ、
   前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記基準ビームの射出を停止することを特徴とするプログラム。
8. 射出手段と、走査手段と、受光素子と、コンピュータとを備え、画像を投影する投影装置により実行されるプログラムであって、
   前記射出手段から射出された光ビームを、前記走査手段により画像の描画領域および非描画領域に走査する走査工程と、
   前記描画領域を走査中に前記画像に対応する光ビームを射出させ、前記非描画領域を走査中に基準ビームを射出させるように前記射出手段を制御する制御工程と、
   前記基準ビームの少なくとも一部を受光する前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記画像に対応する光ビームに関する補正を行う補正工程と、
   を前記コンピュータに実行させ、
   前記制御工程は、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが所定の明るさ以上である際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを第１の強度で射出させ、前記描画領域に描画される前記画像の明るさが前記所定の明るさより暗い際は、前記非描画領域を走査中に前記基準ビームを前記第１の強度より弱い第２の強度で射出させることを特徴とするプログラム。
9. 請求項７または８に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。