JP6961910B2 - 光軸補正装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
請求項に記載の発明は、前記補正部が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正すると共に、前記レーザ光により構成された画像の表示位置を補正する、ことを特徴とする。
または、請求項に記載の発明は、前記補正部が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記1の光軸を基準とした前記他の光軸のX軸上とY軸上の相対的なずれ量の和が最小となるように、前記1の光軸を選定する、ことを特徴とする。
あるいは、請求項に記載の発明は、前記補正部が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外となり、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する相対光軸補正を実行した以後では、前記相対光軸補正を継続して実行する、又は、前記所定範囲を小さくする、ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、前記補正工程が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正すると共に、前記レーザ光により構成された画像の表示位置を補正する、ことを特徴とする。
または、請求項に記載の発明は、前記補正工程が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記1の光軸を基準とした前記他の光軸のX軸上とY軸上の相対的なずれ量の和が最小となるように、前記1の光軸を選定する、ことを特徴とする。
あるいは、請求項に記載の発明は、前記補正工程が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外となり、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する相対光軸補正を実行した以後では、前記相対光軸補正を継続して実行する、又は、前記所定範囲を小さくする、ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、前記補正部が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正すると共に、前記レーザ光により構成された画像の表示位置を補正する、ことを特徴とする。
または、請求項に記載の発明は、前記補正部が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記1の光軸を基準とした前記他の光軸のX軸上とY軸上の相対的なずれ量の和が最小となるように、前記1の光軸を選定する、ことを特徴とする。
あるいは、請求項に記載の発明は、前記補正部が、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外となり、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する相対光軸補正を実行した以後では、前記相対光軸補正を継続して実行する、又は、前記所定範囲を小さくする、ことを特徴とする。
図1は、本実施例に係るヘッドアップディスプレイ100の概略構成図である。図1に示すように、本実施例に係るヘッドアップディスプレイ100は、主に、光源ユニット1と、凹面鏡10と、を備え、フロントウィンドウ25と、天井部27と、ボンネット28と、ダッシュボード29とを備える車両に取り付けられる。
図2は、光源ユニット1の概略構成を示す。光源ユニット1は、主に、プロジェクタユニット2と、光源部3と、光源ユニット1の駆動電力を供給する電源4と、ナビゲーション装置等から虚像Ivの表示に必要なビデオ信号「S1」及びコントロール信号「S2」を受信するインターフェース5とを有する。ビデオ信号S1は、画像コンテンツ信号やプロジェクタ等で対応可能な動画信号であり、例えば、RGB888やYUV444などが該当する。
Gx=(Kxsc/Kxpsd)・(Sx/Tx)
Gy=(Kysc/Kypsd)・(Sy/Ty)
なお、時間Tx、Tyに関連するMEMSミラー31のH共振周波数及びV駆動周波数は、一般的に個体ごとにばらつきが存在する。よって、光源ユニット1は、生産時又は電源投入時に、ピエゾセンサ41、42から測定した結果に基づき光軸補正ゲインGx、Gyを算出し、不揮発メモリーに保存して使用してもよい。
次に、光軸補正処理について説明する。概略的には、光源ユニット1は、点灯タイミングを補正することでR,G,Bの各光軸ずれ量をそれぞれ対応する光軸ずれ基準値に戻すことができる場合には、各光軸ずれ量をそれぞれ対応する光軸ずれ基準値に戻すようにR,G,Bの点灯タイミングを変更する光軸補正(「絶対光軸補正」とも呼ぶ。)を行う。一方、光源ユニット1は、絶対光軸補正ができない場合には、R,G,Bの位置検出素子32上での各光軸の相対位置が基準状態での各光軸の相対位置と同じになるように、R,G,Bのいずれか1つのレーザ光を基準として他の2つのレーザ光の点灯タイミングを補正する光軸補正(「相対光軸補正」とも呼ぶ。)を行い、かつ、必要な画像補正処理を行う。
図5は、光源ユニット1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。光源ユニット1は、図5のフローチャートを繰り返し実行する。
dXr=xrcur−Xrref 式(9)
dXg=xgcur−Xgref 式(10)
dXb=xbcur−Xbref 式(11)
dYr=yrcur−Yrref 式(12)
dYg=ygcur−Ygref 式(13)
dYb=ybcur−Ybref 式(14)
次に、光軸補正ブロック19は、ステップS203で式(9)〜(14)により算出した対基準値ずれ量が全て光軸補正限界値以下であるか否か判定する(ステップS204)。具体的には、光軸補正ブロック19は、対基準値ずれ量dXr、dXg、dXbのいずれもX軸の光軸補正限界値dXlim以下であって、対基準値ずれ量dYr、dYg、dYbのいずれもY軸の光軸補正限界値dYlim以内であるか否か判定する。これにより、光軸補正ブロック19は、点灯タイミングを補正することでR,G,Bのマイクロレンズアレイ39上での各光軸位置を基準状態での位置に戻すことができるか否か判定する。
次に、図6のステップS205で実行する絶対光軸補正について説明する。概略的には、光軸補正ブロック19は、絶対光軸補正では、R,G,Bの位置検出素子32上での光軸ずれ量が光軸ずれ基準値と一致する点灯タイミング補正量dTを算出し、算出した点灯タイミング補正量dTを反映したR,G,Bの点灯タイミングをビデオ信号処理ブロック8に指示する。これにより、R,G,Bの各光軸を基準状態に戻してR,G,Bの光軸間のずれを好適に補正する。
dTxr=dXr・Gx 式(15)
dTxg=dXg・Gx 式(16)
dTxb=dXb・Gx 式(17)
dTyr=dYr・Gy 式(18)
dTyg=dYg・Gy 式(19)
dTyb=dYb・Gy 式(20)
そして、光軸補正ブロック19は、不揮発性メモリーに予め記憶された光軸補正タイミング基準値Txrref、Txgref、Txbref、Tyrref、Tygref、Tybrefを、式(15)〜(20)により算出した点灯タイミング補正量dTxr、dTxg、dTxb、dTyr、dTyg、dTybにより補正する。具体的には、光軸補正ブロック19は、現在設定すべきR,G,BそれぞれのX軸での点灯タイミング「Txrcur」、「Txgcur」、「Txbcur」及び現在設定すべきR,G,BそれぞれのY軸での点灯タイミング「Tyrcur」、「Tygcur」、「Tybcur」を、それぞれ以下の式(21)〜(26)により算出する。
Txrcur=Txrref−dTxr 式(21)
Txgcur=Txgref−dTxg 式(22)
Txbcur=Txbref−dTxb 式(23)
Tyrcur=Tyrref−dTyr 式(24)
Tygcur=Tygref−dTyg 式(25)
Tybcur=Tybref−dTyb 式(26)
光軸補正ブロック19は、算出した点灯タイミングTxrcur、Txgcur、Txbcur、Tyrcur、Tygcur、Tybcurをビデオ信号処理ブロック8に通知する。そして、ビデオ信号処理ブロック8は、通知された点灯タイミングによりR,G,Bの点灯タイミングを制御する。これにより、マイクロレンズアレイ39上でのR,G,Bの各光軸が基準状態と同様の位置に戻るため、虚像Ivの各画素が鮮明に表示されるように光軸間のずれが好適に補正される。
次に、ステップS206で実行する相対光軸補正について説明する。概略的には、光軸補正ブロック19は、相対光軸補正では、R,G,Bの位置検出素子32上での各光軸の相対位置が基準状態での各光軸の相対位置と同じになるように、R,G,Bのいずれか1つのレーザ光(「基準レーザ光」とも呼ぶ。)を基準として他の2つのレーザ光(「補正対象レーザ光」とも呼ぶ。)の点灯タイミングを補正する。以後では、代表例として、Rのレーザ光を基準レーザ光とし、他のG、Bのレーザ光を補正対象レーザ光とする例について説明する。
dXgr=(xgcur−xrcur)−(Xgref−Xrref) 式(27)
dXbr=(xbcur−xrcur)−(Xbref−Xrref) 式(28)
dYgr=(ygcur−yrcur)−(Ygref−Yrref) 式(29)
dYbr=(ybcur−yrcur)−(Ybref−Yrref) 式(30)
同様に、光軸補正ブロック19は、ゲインGx、Gyを用い、X軸上での基準レーザ光Rに対する補正対象レーザ光Gの相対光軸ずれ量「dTxgr」、X軸上での基準レーザ光Rに対する補正対象レーザ光Bの相対光軸ずれ量「dTxbr」、Y軸上での基準レーザ光Rに対する補正対象レーザ光Gの相対光軸ずれ量「dTygr」、Y軸上での基準レーザ光Rに対する補正対象レーザ光Bの相対光軸ずれ量「dTybr」を、それぞれ以下の式(31)〜(34)により算出する。
dTxgr=dXgr・Gx 式(31)
dTxbr=dXbr・Gx 式(32)
dTygr=dYgr・Gy 式(33)
dTybr=dYbr・Gy 式(34)
そして、光軸補正ブロック19は、不揮発性メモリーに予め記憶された光軸補正タイミング基準値Txgref、Txbref、Tygref、Tybrefを、式(31)〜(34)により算出した相対光軸ずれ量dTxgr、dTxbr、dTygr、dTybrにより補正する。具体的には、光軸補正ブロック19は、現在設定すべき補正対象レーザ光G、BのX軸及びY軸での各点灯タイミングTxrcur、Txgcur、Txbcur、Tyrcur、Tygcur、Tybcurを、それぞれ以下の式(35)〜(38)により算出する。
Txgcur=Txgref−dTxgr 式(35)
Txbcur=Txbref−dTxbr 式(36)
Tygcur=Tygref−dTygr 式(37)
Tybcur=Tybref−dTybr 式(38)
そして、光軸補正ブロック19は、算出した式(35)〜(38)の点灯タイミングをビデオ信号処理ブロック8に通知する。これにより、ビデオ信号処理ブロック8は、通知された点灯タイミングにより補正対象レーザ光G、Bの点灯タイミングを制御してR,G,Bの各光軸を基準状態と同様の相対位置関係に戻し、R,G,Bの見た目上での各光軸を合わせる。
dVx=α・dXr 式(39)
dVy=β・dyr 式(40)
ここで、変換係数α、βは、光源ユニット1のハードウェア的な設計により定める係数であり、例えば実験や測定などにより予め算出され、不揮発性メモリーに記憶される。
Vxof=Vxref−dVx+Vxofusr 式(41)
Vyof=Vyref−dVy+Vyofusr 式(42)
よって、ビデオ信号処理ブロック8は、相対光軸補正を実行した場合に、式(41)及び式(42)に基づき画像補正のX軸及びY軸のオフセット調整値Vxof、Vyofを決定して適用することで、適切な位置により虚像Ivを観察者に視認させることができる。
以下、上述の実施例に好適な変形例について説明する。以下の変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用してもよい。
光軸補正ブロック19は、図6のステップS206の相対光軸補正において、補正の基準とする基準レーザ光を選定する処理をさらに実行してもよい。
光源ユニット1は、絶対光軸補正と相対光軸補正とが高頻度に切替わるのを抑制するため、図6のステップS206で相対光軸補正を実行した後では、ステップS205の絶対光軸補正を実行しにくくなるようにしてもよい。
図2に示す光源ユニット1の用途は、ヘッドアップディスプレイ100に限定されない。例えば、光源ユニット1は、プロジェクタ装置やヘッドマウントディスプレイなどのレーザ光源を有する表示装置にも好適に適用される。
2 プロジェクタユニット
3 光源部
4 電源
5 インターフェース
6 電源ブロック
8 ビデオ信号処理ブロック
11 フレームメモリ
12 ROM
13 RAM
14 タイミングコントローラ
15 MEMS制御ブロック
16 MEMSドライバ
17 レーザ制御ブロック
18 レーザドライバ
31 MEMSミラー
36 レーザダイオード
100 ヘッドアップディスプレイ
Claims (12)
- 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の光軸補正装置であって、
前記レーザ光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出部と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正部と、を備え、
前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正すると共に、前記レーザ光により構成された画像の表示位置を補正することを特徴とする光軸補正装置。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の光軸補正装置であって、
前記レーザ光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出部と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正部と、を備え、
前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記1の光軸を基準とした前記他の光軸のX軸上とY軸上の相対的なずれ量の和が最小となるように、前記1の光軸を選定することを特徴とする光軸補正装置。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の光軸補正装置であって、
前記レーザ光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出部と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正部と、を備え、
前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外となり、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する相対光軸補正を実行した以後では、前記相対光軸補正を継続して実行する、又は、前記所定範囲を小さくすることを特徴とする光軸補正装置。 - 前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記画像の表示位置の補正量が最小となるように、前記1の光軸を選定することを特徴とする請求項1に記載の光軸補正装置。
- 前記レーザ光により構成された画像を虚像として観察者に視認させるヘッドアップディスプレイに適用されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光軸補正装置。
- 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の前記レーザ光を受光する受光部を有する光軸補正装置が実行する制御方法であって、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出工程と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正工程と、を有し、
前記補正工程は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正すると共に、前記レーザ光により構成された画像の表示位置を補正する、
ことを特徴とする制御方法。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の前記レーザ光を受光する受光部を有する光軸補正装置が実行する制御方法であって、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出工程と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正工程と、を有し、
前記補正工程は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記1の光軸を基準とした前記他の光軸のX軸上とY軸上の相対的なずれ量の和が最小となるように、前記1の光軸を選定する、
ことを特徴とする制御方法。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の前記レーザ光を受光する受光部を有する光軸補正装置が実行する制御方法であって、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出工程と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正工程と、を有し、
前記補正工程は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外となり、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する相対光軸補正を実行した以後では、前記相対光軸補正を継続して実行する、又は、前記所定範囲を小さくする、
ことを特徴とする制御方法。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の前記レーザ光を受光する受光部を有するコンピュータが実行するプログラムであって、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出部と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正部と、を有し、
前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正すると共に、前記レーザ光により構成された画像の表示位置を補正するように、
前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の前記レーザ光を受光する受光部を有するコンピュータが実行するプログラムであって、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出部と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正部と、を有し、
前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合、前記1の光軸を基準とした前記他の光軸のX軸上とY軸上の相対的なずれ量の和が最小となるように、前記1の光軸を選定するように、
前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 - 複数の光源からのレーザ光を走査ミラーで走査して画像表示する光走査型画像表示装置の前記レーザ光を受光する受光部を有するコンピュータが実行するプログラムであって、
前記受光部が受光した前記レーザ光の光軸の各々のずれ量を検出する検出部と、
前記走査ミラーの駆動タイミングに対応する前記光源の点灯タイミングを変更することにより、前記ずれ量の各々が所定範囲内である場合には、前記光軸の各々をそれぞれ対応する基準位置に移動させ、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外である場合には、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する補正部と、を有し、
前記補正部は、前記ずれ量のいずれかが前記所定範囲外となり、前記レーザ光の1の光軸を基準として他の光軸を移動させて前記光軸間のずれを補正する相対光軸補正を実行した以後では、前記相対光軸補正を継続して実行する、又は、前記所定範囲を小さくするように、
前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 - 請求項9〜11のいずれか一項に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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