JP7062873B2 - 光投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、光投射装置に関する。

半導体レーザ素子などの光源から投射面に投射光を投射して画像の描画を行う光投射装置が知られている。光投射装置では、光源の温度及び環境温度などの発光環境が変化すると、投射光の光量も変化して目標の光量からずれてしまう。そのため、光投射装置で光源のＡＰＣ（auto power control）を行う場合、Ｉ－Ｌ特性などの光出力特性を逐次更新しないと目的の光量で光源を発光させることができない。従って、定期的にＩ－Ｌ特性を取得する必要がある。

但し、Ｉ－Ｌ特性を取得する際、光源は最大出力に近い光量で発光する。そのため、投射光の光スポットが画像の表示領域内にある場合にＩ－Ｌ特性の取得を行うと、画像にノイズが発生する。そのため、従来では、表示領域外の領域に向けて投射される投射光を遮断し、該投射光のＩ－Ｌ特性を取得することにより、光源のＡＰＣを行っている。

なお、本発明に関連する従来技術の一例として、特許文献１の走査型投影表示装置がある。この装置では、レーザ光源からの光のうち、最大走査角に対する走査角の比が所定の割合以上となる光が遮蔽部で遮蔽される。そして、各走査期間でレーザ光源の平均温度が互いに同じとなるように、レーザ光源からの光が遮蔽されている間（遮光期間）にレーザ光源に流す電流が制御される。

特開２０１３－１６４５０３号公報

しかしながら、上述の方法では表示領域外の領域での投射光の走査は、表示領域に表示される画像の形成には寄与しない。従って、光投射装置の描画効率が低下し、表示領域に形成された画像の見た目の輝度を低下させてしまう。さらに、Ｉ－Ｌ特性の取得を行うためには投射光の遮蔽が必要となるが、遮蔽部がハードウェアで構成される場合、その遮蔽範囲は固定となる。この場合、走査角度が一定であれば問題ないが、光量を優先させるために走査角度を変更すると遮蔽部がこの変化に対応できない。よって、Ｉ－Ｌ特性の取得を行うための遮蔽ができない恐れがある。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、描画効率の低下を抑制又は防止しつつ、光源の光出力特性を取得することができる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投射装置は、光を出射する光源と、光源から出射された光の光量を検出する第１検出部と、第１検出部の検出結果に基づいて光源を制御する制御部と、所定の角度で揺動することで光の第１走査、及び第１走査と直交する第２走査を行う走査部と、を備え、走査部は、第１走査の第１方向において第２走査を第１角度で行い、第１走査での第１方向と逆方向の第２方向において第２走査を第１角度よりも大きい第２角度で行う構成（第１の構成）とされる。

上記第１の構成の光投射装置は、第１走査での第１方向は往路であり、第１走査での第２方向は復路である構成（第２の構成）とされる。

上記第１（及び第２）の構成によれば、第１走査での第２方向（復路）における第２走査が、第１走査の第１方向（往路）における第１角度よりも大きい第２角度で行われる。従って、第１走査の第１方向（往路）における第２走査により投射面上に画像を形成し、第１走査での第２方向（復路）において第２走査が第１角度よりも大きく且つ第２角度以下の角度で行われる際に光源から出力された光の光量を検出すれば、投射面に形成する画像の描画効率を低下させたり、画像にノイズなどの影響を及ぼしたりすることなく、光源から出力された光の光量が検出できる。そして、検出された光量を用いて光源の光出力特性が取得できる。よって、光投射装置は、描画効率の低下を抑制又は防止しつつ、光源の光出力特性を取得することができる。

また、上記第１又は第２の構成の光投射装置は、走査部は、第１走査での第２方向において、第２走査を第２角度から第１角度まで小さくする構成（第３の構成）とされる。

第３の構成によれば、第１走査が第２方向から第１方向に変わる前に、第２走査の走査角度が第１角度まで小さくされる。従って、第２走査が高速で行われていても、第２走査が行われる範囲を異常無く安定して低減できる。よって、投射面に形成される画像を乱れさせることなく最適に表示できる。

上記第１～第３のいずれかの構成の光投射装置は、走査部は、第１角度よりも小さい第３角度で第２走査を行う構成（第４の構成）とされる。

第４の構成によれば、投射面に形成される画像の第２走査におけるサイズを縮小できる。

上記第３の構成の光投射装置は、入力を受け付ける入力部をさらに備え、第３角度は入力に基づいて決定される構成（第５の構成）とされる。

第５の構成によれば、投射面に形成される画像の第２走査におけるサイズを入力に応じたサイズに縮小できる。

上記第１～第５のいずれかの構成の光投射装置は、第１検出部は、第２角度が閾値角度以上であることに基づいて、光量を検出する構成（第６の構成）とされる。

第６の構成によれば、第２走査が閾値角度以上の角度で行われる際に光源から出力された光の光量を検出できる。従って、こうすれば、投射面に形成する画像にノイズなどの影響を及ぼしたりすることなく、光源から出力された光の光量が検出できる。そして、検出された光量を用いて光源の光出力特性が取得できる。よって、光出力特性の取得に起因した悪影響が投射面に形成された画像に及ぶことをより確実に防止できる。

上記第６の構成の光投射装置は、閾値角度は、第２角度が閾値角度以上となる時間が第１時間よりも長く第２時間以下となる角度とされる構成（第７の構成）とされる。

第７の構成によれば、第１時間よりも長く且つ第２時間以下の期間において、光源から出力された光の光量を検出できる。そして、検出された光量を用いて光源の光出力特性が取得できる。従って、画像の表示に悪影響を及ぼすことなく光源の光出力特性を取得する期間を確保できる。

上記第１～第７のいずれかの構成の光投射装置は、投射面において第２走査が第１角度で行われる領域外に投射される光を検出する第２検出部及び第３検出部をさらに備え、第３検出部は第２検出部とは異なる位置に投射された光を検出し、制御部は、第２検出部で光が検出されてから第３検出部で光が検出されるまでの期間に光量を検出する構成（第８の構成）とされる。

第８の構成によれば、第１走査の第２方向での走査が行われている期間であることを検知して、該期間に光源から出力された光の光量を検出できる。そして、検出された光量を用いて光源の光出力特性が取得できる。従って、光出力特性の取得に起因した悪影響が投射面に形成された画像に及ぶことをさらに確実に防止できる。

上記第１～第８のいずれかの構成の光投射装置は、投射面において第２走査が第１角度で行われる領域外に向けて投射される光を遮断する光遮断部をさらに備える構成（第９の構成）とされる。

第９の構成によれば、光遮断部によって、投影面上において画像が形成される領域外への光の投射を確実に防止できる。従って、投影面に形成される画像に及ぶ悪影響をより確実に防止し、より好適に画像を表示できる。

上記第９の構成の光投射装置は、投射面において第２走査が第１角度で行われる領域外に向けて投射される光を遮断する光遮断部をさらに備え、第２検出部及び第３検出部はそれぞれ光遮断部に設けられる光検出素子である構成（第１０の構成）とされる。

第１０の構成によれば、光遮断部によって、投影面上において画像が形成される領域外への光の投射を確実に防止できる。さらに、第１走査の第２方向の走査が行われている期間であることを確実に検知できる。

本発明によれば、描画効率の低下を抑制又は防止しつつ、光源の光出力特性を取得することができる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。 光学ユニットの構成例を示す概念図である。 ＬＤの光出力特性の一例を示すグラフである。 比較例におけるレーザ光の往復走査を示す概念図である。 比較例におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第１実施形態の実施例におけるレーザ光の往復走査を示す概念図である。 第１実施形態の実施例におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第２実施形態におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第３実施形態におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第４実施形態におけるレーザ光の往復走査を示す概念図である。 第４実施形態におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第５実施形態におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第５実施形態においてミラー部の水平方向での揺動の角度範囲の検出結果を示す図である。 第６実施形態におけるミラー部の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。 第７実施形態においてミラー部から遮光枠を見た平面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照し、車両２００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。また、レーザ光３００が投射される投射面１１１の水平方向と投射面１１１の水平方向に対応する方向とを単に「水平方向」と呼んで符号「Ｘ」を付す。また、投射面１１１の垂直方向と投射面１１１の垂直方向に対応する方向とを単に「垂直方向」と呼んで符号「Ｙ」を付す。

＜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１とコンバイナ１１０とを備えている。プロジェクタユニット１は、レーザ光３００を光学ユニットから車両２００のフロントガラス２０１に向けて投射する光投射装置である。プロジェクタユニット１は、投射するレーザ光３００をさらに走査することにより、投射画像をユーザの視野内に重ねて表示する。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２００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１１０が貼り付けられている。このコンバイナ１１０は、プロジェクタユニット１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。走査されたレーザ光３００がプロジェクタユニット１からコンバイナ１１０に投射されることによって、コンバイナ１１０の投射面１１１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１から投射される投射画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１について説明する。図２は、プロジェクタユニット１の構成例を示すブロック図である。図３は、光学ユニットの構成例を示す概念図である。プロジェクタユニット１は、光学ユニットと、光学系ハウジング４０と、を備えている。

光学系ハウジング４０は、光学ユニットを内部に収容している。また、光学系ハウジング４０には、開口４１が形成されている。光学ユニットから出射されたレーザ光３００は、開口４１を通じて光学系ハウジング４０の外部に出射される。開口４１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。

光学ユニットは、光源モジュール１０、調光アッテネータ２０、及びＭＥＭＳユニット３０で構成されている。

光源モジュール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、１３ｂから成る光合成部材１３と、プリズム１４と、を有する。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。

ＬＤ１１ａ～１１ｃは、レーザ光３００の光源の一例であり、後述するＬＥＤドライバ５３から出力された光出力信号に基づいて該光出力信号に応じた光量のレーザ光を出力する。なお、本実施形態では、各ＬＤ１１ａ～１１ｃに出力される光出力信号はそれぞれ各ＬＤ１１ａ～１１ｃに供給される駆動電流である。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。光合成部材１３は、ＬＤ１１ａ～１１ｃから出力される各色のレーザ光を合成したレーザ光３００をプリズム１４に出力する。

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、ビームスプリッタ１３ｂ及びプリズム１４を経由して調光アッテネータ２０に出力される。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、プリズム１４を経由して調光アッテネータ２０に出力される。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及びプリズム１４を経由して調光アッテネータ２０に出力される。

調光アッテネータ２０は、偏光フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、ハーフミラー２２ａ、２２ｂと、液晶素子２３と、半波長板２４と、光量フィルタ２５ａ、２５ｂと、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂと、を有する。なお、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂは、フォトダイオードを含んで構成される受光ＩＣ（検出部）であり、光源モジュール１０から出力されたレーザ光３００を検出し、特にレーザ光３００に含まれる各色（たとえばＲＧＢ）のレーザ光３００の光量を検出する。

光源モジュール１０から出射されたレーザ光３００のうち、偏光方向が垂直方向のレーザ光３００が偏光フィルタ２１ａを通過する。偏光フィルタ２１ａを通過したレーザ光３００の一部（たとえば９９％）はハーフミラー２２ａを通過し、残りの一部（たとえば１％）はハーフミラー２２ａで反射される。なお、ハーフミラー２２ａで反射されたレーザ光３００の波長毎の光量は、光量フィルタ２５ａにて低減され、ＯＥＩＣ２６ａにて検出される。ＯＥＩＣ２６ａの検出結果はコントローラ６０に出力される。一方、液晶素子２３では、ハーフミラー２２ａを通過したレーザ光３００の偏光方向が９０［degree］回転される。

液晶素子２３を通過したレーザ光３００のうち、偏光方向が水平方向のレーザ光３００が偏光フィルタ２１ｂを通過する。偏光フィルタ２１ｂを通過したレーザ光３００の一部（たとえば９９％）はハーフミラー２２ｂを通過し、残りの一部（たとえば１％）はハーフミラー２２ｂで反射される。なお、ハーフミラー２２ｂで反射されたレーザ光３００の波長毎の光量は、光量フィルタ２５ｂにて低減され、ＯＥＩＣ２６ｂにて検出される。ＯＥＩＣ２６ｂの検出結果はコントローラ６０に出力される。一方、半波長板２４では、ハーフミラー２２ａを通過したレーザ光３００の偏光方向が４５［degree］回転される。半波長板２４を通過したレーザ光３００のうち、偏光方向が４５［degree］であるレーザ光３００が、偏光フィルタ２１ｃを通過して、ＭＥＭＳユニット３０に出力される。

ＭＥＭＳユニット３０は、集光レンズ３１と、ミラー３２ａ、３２ｂと、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３と、開口３４１が形成された遮光枠３４と、を有する。なお、遮光枠３４は、本実施形態では光学系ハウジング４０の開口４１の縁部の内側において該開口４１の縁部に沿って設けられているが、この例示に限定されず、たとえば後述する本体筐体５０の光出射口５１の縁部の内側において該光出射口５１の縁部に沿って設けられてもよい。

調光アッテネータ２０から出力されたレーザ光３００は、集光レンズ３１で収束され、ミラー３２ａ、３２ｂにて順に反射され、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３に入射する。２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は揺動可能なミラー部３３１を有する。ミラー部３３１は、集光レンズ１４からミラー３２ａ、３２ｂを経由して入射したレーザ光３００を反射し、投射面１１１に向けて投射する光投射部材である。ミラー部３３１から投射されたレーザ光３００は、光学系ハウジング４０の開口４１及び光出射口５１を通過してプロジェクタユニット１の外部に出射され、コンバイナ１１０上の投射面１１１に投射される。

ここで、投射面１１１に向けて投射されたレーザ光３００は遮光枠３４で制限される。遮光枠３４は、ミラー部３３１により表示領域１１２外に向けて投射されるレーザ光３００を遮断する光遮断部である。具体的には、ミラー部３３１から投射されたレーザ光３００のうち、遮光枠３４の開口３４１に入射するレーザ光３００は該開口３４１を通過して投射面１１１の表示領域１１２に投射される。一方、遮光枠３４に投射されるレーザ光３００は、投射面１１１上において表示領域１１２外の領域１１３に向けて投射されており、該遮光枠３４にて遮断され、投射面１１１には投射されない。なお、表示領域１１２外の領域１１３は、投射面１１１のうちレーザ光３００が投射されない領域であり、以下では遮光領域１１３と呼ぶ。水平方向Ｘにおいて、表示領域１１２の幅は投射面１１１の幅のたとえば８０％程度とされ、各遮光領域１１３の幅は投射面１１１の幅のたとえば１０％程度とされる。

また、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、レーザ光３００を投射面１１１に対して走査する走査部として機能し、ミラー部３３１を所定の角度範囲で投射面１１１上の所定方向と該所定方向と交差する方向とに往復の動作を行わせる。本実施形態では、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、投射面１１１の水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙにミラー部３１１を揺動することにより、レーザ光３００を水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙに往復走査することができる。以下では、ミラー部３３１が所定の角度範囲で一方向（たとえば水平方向Ｘ、垂直方向Ｙ）に往復の動作を行うことを「揺動」と表現することがある。また、レーザ光３００が往復走査される構成は後に詳述する。

なお、本実施形態では、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３を用いてレーザ光３００を走査しているが、この例示に限定されず、垂直走査用のＭＥＭＳミラーデバイスと、水平走査用のＭＥＭＳミラーデバイスとを用いてレーザ光３００を走査してもよい。言い換えると、ＭＥＭＳユニット３０は、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３に代えて、投射面１１１の垂直方向Ｙに揺動可能なミラー部を有するＭＥＭＳミラーデバイスと、投射面１１１の水平方向Ｘに揺動可能なミラー部を有するＭＥＭＳミラーデバイスと、を有していてもよい。

次に、図２を再び参照して、プロジェクタユニット１の残りの構成を説明する。プロジェクタユニット１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と入力部５６と、入出力Ｉ／Ｆ５７と、記憶部５８と、コントローラ６０と、を備えている。

本体筐体５０は、光学ユニットを収納する光学系ハウジング４０、ＭＥＭＳミラードライバ５２、ＬＤドライバ５３、電源５４、電源制御部５５、入力部５６、入出力Ｉ／Ｆ５７、記憶部５８、及びコントローラ６０を収納している。また、本体筐体５０には、光出射口５１が形成されている。光学系ハウジング４０の開口４１を通過したレーザ光３００はさらに光出射口５１を通ってコンバイナ１１０に出射される。なお、この光出射口５１は開口であってもよいが、好ましくは、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る。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、コントローラ６０から入力される制御信号に基づいて、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３を制御する走査制御部である。たとえば、ＭＥＭＳミラードライバ５２は、コントローラ６０から出力された水平同期信号に応じて水平方向Ｘにおけるミラー部３３１の揺動を制御し、コントローラ６０から出力された垂直同期信号に応じて垂直方向Ｙにおけるミラー部３３１の揺動を制御する。

ＬＤドライバ５３は、各ＬＤ１１ａ～１１ｃを駆動する光源駆動部である。ＬＤドライバ５３は、コントローラ６０から出力される光制御信号に基づいて光出力信号を生成し、該光出力信号を各ＬＤ１１ａ～１１ｃに出力する。具体的には、ＬＤドライバ５３は、光制御信号に基づく駆動電流を各ＬＤ１１ａ～１１ｃに出力する。

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１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。入力部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１の各構成部にて用いられるプログラム及び制御情報などを格納している。また、記憶部５８は、投射面１１１に投射する画像情報、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性情報、ＬＤ１１ａ～１１ｃに関する光出力テーブル情報なども格納している。なお、光出力テーブル情報には、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂで検出された波長毎の光量の検出値に対応するＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力及び駆動電流値などが示されている。

コントローラ６０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１の各構成部を制御する制御部である。コントローラ６０は、図２に示すように、画像処理部６１と、光制御部６２と、取得部６３と、タイマ６４と、を有している。

画像処理部６１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画像情報を生成する。画像処理部６１はさらに、生成した画像情報を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の画像データに変換する。変換された３色の画像データは光制御部６２に出力される。

光制御部６２は、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂの検出結果に基づいて、ＬＤドライバ５３から光出力信号を各ＬＤ１１ａ～１１ｃに出力することにより、ＬＤ１１ａ～１１ｃを制御する。具体的には、光制御部６２は、３色の画像データに基づいて各ＬＤ１１ａ～１１ｃの光制御信号をそれぞれ生成する。たとえばＬＤ１１ａの場合、光制御部６２は、青色（Ｂ）用の画像データに基づいてＬＤ１１ａの光出力Ｐを決定し、ＬＤ１１ａの光出力特性（たとえば図４参照）に基づいてＬＤ１１ａの駆動電流Ｉを決定する。そして、光制御部６２は、駆動電流Ｉを示す光制御信号を生成してＬＤドライバ５３に出力する。他のＬＤ１１ｂ、１１ｃの場合も同様であるため、それらの説明は省略する。

取得部６３は、光制御部６２が各ＬＤ１１ａ～１１ｃに出力する光出力信号と、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂの検出結果とに基づいて、ＬＤ１１ａ～１１ｃの各光出力特性を取得する。なお、各光出力特性の取得方法は特に限定しない。たとえば、ＬＤ１１ａを異なる所定の光量で複数回発光させる。そして、各発光の際にＬＤ１１ａに出力された光出力制御信号と、各発光の際にＯＥＩＣ２６ａ又はＯＥＩＣ２６ｂで検出された青色レーザ光３００の光量とに基づいて、図４のようなＬＤ１１ａの光出力特性曲線を作成できる。ＬＤ１１ｂ、１１ｃの各光出力特性曲線も同様に作成できる。

タイマ６４は、現在時刻、及び所定の時点からの経過時間などの計時を行う計時部である。

次に、レーザ光３００が往復走査される構成について、比較例と実施例とを挙げて、具体的に説明する。

（比較例）
まず、比較例を説明する。図５Ａは、比較例におけるレーザ光３００の往復走査を示す概念図である。また、図５Ｂは、比較例におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。

図５Ａの実線は、画像が表示領域１１２に表示されるトレース期間において、ミラー部３３１から投射されて表示領域１１２で走査されるレーザ光３００の光スポットの軌跡を示す。図５Ａの破線は、トレース期間において、ミラー部３３１からレーザ光３００が投射面１１１の遮光領域１１３に投射されたと仮定した場合に遮光領域１１３で走査される仮想のレーザ光３００の光スポットの軌跡を示す。図５Ａの一点鎖線は、画像が表示されないリトレース期間において、ミラー部３３１からレーザ光３００が投射面１１１に投射されたと仮定した場合に投射面１１１で走査される仮想のレーザ光３００の光スポットの軌跡を示す。ここで、リトレース期間は、仮想の光スポットが初期位置に戻るのに要する帰還期間である。また、図５Ｂにおいて、実線の波形はミラー部３３１の水平駆動（すなわち水平方向Ｘでの揺動）を示し、破線の波形はミラー部３３１の垂直駆動（すなわち垂直方向Ｙでの揺動）を示す。また、実線の波形の上下幅はミラー部３３１の水平駆動の角度範囲θｈを示し、破線の波形の上下幅はミラー部３３１の垂直駆動の角度範囲θｖを示す。なお、以上に説明したことは後述する他の図６Ａ～図１１でも同様である。

比較例では、図５Ｂに示すように、ミラー部３３１における垂直方向Ｙの揺動の角度範囲θｖ及び水平方向Ｘの揺動の角度範囲θｈはともに一定である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ミラー部３３１が角度範囲θｖで垂直方向Ｙに揺動（往復の動作）されることにより、レーザ光３００は投射面１１１において垂直方向Ｙに往復走査される。また、レーザ光３００が垂直方向Ｙの下方又は上方に走査される期間に、ミラー部３３１が角度範囲θｈで水平方向Ｘに揺動（往復の動作）されることにより、レーザ光３００は投射面１１１において水平方向Ｘに往復走査される。すなわち、レーザ光３００の走査は、垂直方向Ｙの下方に向かうジグザグの往復動作と、垂直方向Ｙの上方に向かうジグザグの往復動作とを交互に行う。なお、以下では、レーザ光３００が垂直方向Ｙの下方に走査され且つ水平方向Ｘにジグザグに往復走査される期間をトレース期間と呼ぶ。また、レーザ光３００が垂直方向Ｙの上方に走査され且つ水平方向Ｘにジグザグに往復走査される期間をリトレース期間と呼ぶ。

比較例のトレース期間では、ミラー部３３１は角度範囲θｖで垂直方向Ｙの下方に傾動されるとともに、角度範囲θｈで水平方向Ｘに揺動される。ミラー部３３１で反射されたレーザ光３００は投射面１１１の垂直方向Ｙの下方に向かってジグザグに往復走査される。この際、遮光領域１１３に向かって投射されるレーザ光３００は遮光枠３４で遮断される。従って、投射面１１１において、表示領域１１２には、レーザ光３００の光スポットが垂直方向Ｙの下方に向かってジグザグに往復走査されて画像を形成する。一方、遮光領域１１３には、レーザ光３００が投射されず、図５Ａの破線のように仮想の光スポットが垂直方向Ｙの下方に向かってジグザグに往復走査される。

比較例のリトレース期間では、ミラー部３３１は角度範囲θｖで垂直方向Ｙの上方に傾動されるとともに、角度範囲θｈで水平方向Ｘに揺動される。リトレース期間では、ＬＤ１１ａ～１１ｃからレーザ光３００は出力されないため、図５Ａの一点鎖線のように仮想の光スポットが垂直方向Ｙの上方に向かってジグザグに往復走査される。但し、仮想の光スポットが遮光領域１１３にある場合に、各ＬＤ１１ａ～１１ｃが個別に所定の光出力で順に発光して、取得部６３によって光出力特性が取得される。たとえば、図５Ａでは、仮想の光スポットが領域１１３ａに位置する際に、ＬＤ１１ａが発光して、ＬＤ１１ａの光出力特性が取得される。また、仮想の光スポットが領域１１３ｂに位置する際に、ＬＤ１１ｂが発光して、ＬＤ１１ｂの光出力特性が取得される。また、仮想の光スポットが領域１１３ｃに位置する際に、ＬＤ１１ｃが発光して、ＬＤ１１ｃの光出力特性が取得される。

（実施例）
次に、本実施形態での実施例を説明する。図６Ａは、第１実施形態の実施例におけるレーザ光３００の往復走査を示す概念図である。また、図６Ｂは、第１実施形態の実施例におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。

実施例では、図６Ａに示すように、トレース期間におけるレーザ光３００の走査は、表示領域１１２の左上隅の位置から開始され、表示領域１１２の左下隅の位置で終了する。また、図６Ｂに示すように、ミラー部３３１において、垂直方向Ｙでの揺動の角度範囲θｖはトレース期間中及びリトレース期間中でともに一定であるが、水平方向Ｘでの揺動の角度範囲θｈはトレース期間中とリトレース期間中とで異なる。

実施例のトレース期間では、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、垂直方向Ｙでの往路の走査（たとえば図６Ａの下方への走査）中において水平方向Ｘの走査を角度範囲θｈ１で行い、ミラー部３３１は角度範囲θｖで垂直方向Ｙの下方に傾動される。このように、垂直方向Ｙでのミラー部３３１の往路の動作が行われる場合、光制御部６２はＬＤ１１ａ～１１ｃからレーザ光３００を出力する。２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、水平方向Ｘにおいて投射面１１１上でのレーザ光３００の光スポット（投射位置）が表示領域１１２で走査される角度範囲θｈ１内でミラー部３３１の往復の動作を行わせる。従って、ミラー部３３１から投射されたレーザ光３００は、遮光領域１１３に向けて投射されることなく、表示領域１１２に投射されて垂直方向Ｙの下方に向かってジグザグに往復走査される。すなわち、トレース期間を無駄なく画像を形成する期間に充てることができる。

また、実施例のリトレース期間では、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、垂直方向Ｙでの復路の走査（たとえば図６Ａの上方への走査）中において水平方向Ｘの走査を角度範囲θｈ２で行い、ミラー部３３１は角度範囲θｖで垂直方向Ｙの上方に傾動される。このように、垂直方向Ｙでのミラー部３１１の復路の動作が行われる場合、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３はさらに、水平方向Ｘにおいて角度範囲θｈ２でミラー部３１１の往復の動作を行わせる。この角度範囲θｈ２は、トレース期間での角度範囲θｈ１よりも広く、且つ、水平方向Ｘにおいて仮想の光スポットが投射面１１１の全域で走査される場合の角度範囲よりも狭い。ここで、水平方向Ｘにおいて角度範囲θｈ１外且つ角度範囲θｈ２内でミラー部３１１の傾動が行われる際、光制御部６２はＬＤ１１ａ～１１ｃからレーザ光３００を出力する。そして、光制御部６２は、取得部６３はＬＤ１１ａ～１１ｃに出力された各光出力信号とＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂの検出結果とに基づいて、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性を取得する。

具体的には、リトレース期間では、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性を取得する場合以外には、ＬＤ１１ａ～１１ｃからレーザ光３００は出力されない。そのため、図６Ａの一点鎖線のように仮想の光スポットが、遮光領域１１３を含む投射面１１１上を垂直方向Ｙの上方に向かってジグザグに往復走査される。すなわち、仮想の光スポットが、トレース期間での走査最終位置（図６Ａでは表示領域１１２の左下隅）から走査最終位置（図６Ａでは表示領域１１２の左上隅）に帰還する。

また、リトレース期間では、仮想の光スポットが遮光領域１１３内にある場合に、各ＬＤ１１ａ～１１ｃが個別に所定の光出力で順に発光して、取得部６３によって光出力特性が取得される。たとえば、図６Ａでは、仮想の光スポットが領域１１３ａ～１１３ｃに位置する際に、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性がそれぞれ取得される。すなわち、光制御部６２は、仮想の光スポットが領域１１３ａに位置する際、ＬＤ１１ａを所定の光量で発光させる。取得部６３は、ＬＤ１１ａに出力された光出力制御信号とＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂでの検知結果に基づいてＬＤ１１ａの光出力特性を取得する。ＬＤ１１ｂ、１１ｃの光出力特性も同様に取得される。よって、それらの説明は省略する。

上述のように、実施例では、トレース期間においてレーザ光３００が遮光領域１１３に向けて投射されない。そのため、レーザ光３００が遮光領域１１３に向けて投射される比較例と比べて、投射面１１１において水平方向Ｘの走査が角度範囲θｈ１で行われる表示領域１１２に形成される画像の描画効率を大きく向上できる。また、表示領域１１２でレーザ光３００を連続的に走査できるので、表示領域１１２に形成される画像の見た目の輝度の低下を防止できる。

以上に、本発明の第１実施形態を説明した。本実施形態のプロジェクタユニット１（光投射装置）は、レーザ光３００を出射するＬＤ１１ａ～１１ｃ（光源）と、ＬＤ１１ａ～１１ｃから出射されたレーザ光３００の光量を検出するＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂ（第１検出部）と、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂの検出結果に基づいてＬＤ１１ａ～１１ｃを制御する光制御部６２（制御部）と、所定の角度で揺動することでレーザ光３００の垂直方向Ｙの走査（第１走査）、及び垂直方向Ｙの走査と直交する水平方向Ｘの走査（第２走査）を行う２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３（走査部）と、を備える。２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、垂直方向Ｙの走査（第１走査）の第１方向において水平方向Ｘの走査（第２走査）を角度範囲θｈ１（第１角度）で行い、
垂直方向Ｙの走査（第１走査）での第１方向と逆方向の第２方向において水平方向Ｘの走査（第２走査）を角度範囲θｈ１（第１角度）よりも大きい角度範囲θｈ２（第２角度）で行う。

また、垂直方向Ｙの走査（第１走査）での第１方向は、（垂直方向Ｙの走査での）往路である。垂直方向Ｙの走査（第１走査）での第２方向は、（垂直方向Ｙの走査での）復路である。

こうすれば、垂直方向Ｙの走査（第１走査）の第２方向（復路）における水平方向Ｘの走査（第２走査）が、垂直方向Ｙの走査（第１走査）の第１方向（往路）における角度範囲θｈ１（第１角度）よりも大きい角度範囲θｈ２（第２角度）で行われる。従って、垂直方向Ｙの走査（第１走査）の第１方向（往路）における水平方向Ｘの走査（第２走査）により投射面１１１上に画像を形成し、垂直方向Ｙの走査（第１走査）の第２方向（復路）において水平方向Ｘの走査（第２走査）が角度範囲θｈ１よりも大きく且つ角度範囲θｈ２以下の角度で行われる際にＬＤ１１ａ～１１ｃ（光源）から出力されたレーザ光３００の光量を検出すれば、投射面１１１に形成する画像の描画効率を低下させたり、画像にノイズなどの影響を及ぼしたりすることなく、ＬＤ１１ａ～１１ｃから出力されたレーザ光３００の光量が検出できる。そして、検出された光量を用いてＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性が取得できる。よって、プロジェクタユニット１は、描画効率の低下を抑制又は防止しつつ、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性を取得することができる。

また、プロジェクタユニット１は、投射面１１１において水平方向Ｘの走査（第２走査）が角度範囲θｈ１（第１角度）で行われる表示領域１１２外に向けて投射されるレーザ光３００を遮断する遮光枠３４（光遮断部）をさらに備える。

こうすれば、遮光枠３４（光遮断部）によって、投影面１１１上において画像が形成される表示領域１１２外へのレーザ光３００の投射を確実に防止できる。従って、投影面１１１に形成される画像に及ぶ悪影響をより確実に防止し、より好適に画像を表示できる。

＜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、リトレース期間において、ミラー部３１１の水平方向Ｘの揺動が角度範囲θｈ２で行われた後、水平方向Ｘでの揺動の範囲θｈが角度範囲θｈ２から角度範囲θｈ１まで徐々に低減される。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部には同じ符号を付し、その説明を省略する。

２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、垂直方向Ｙでの復路の走査中において、垂直方向Ｙの走査を角度範囲θｈ２から角度範囲θｈ１まで小さくする。図７は、第２実施形態におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。図７に示すように、リトレース期間において、垂直方向Ｙでのミラー部３１１の復路の動作（すなわち、垂直方向Ｙの上方への傾動）が行われる場合、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、まず、角度範囲θｈ２で水平方向Ｘにミラー部３３１の往復の動作を行わせる。その後、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、トレース期間に移行する所定時間前の時点で、水平方向Ｘにおいてミラー部３３１の往復の動作が行われる範囲θｈを角度範囲θｈ２から角度範囲θｈ１まで連続的且つ徐々に低減させる。そして、トレース期間において、ミラー部３３１は、垂直方向Ｙの下方に傾動されるとともに、水平方向Ｘに角度範囲θｈ１で揺動される。

なお、本実施形態では図７のようにリトレース期間において水平方向Ｘにおけるミラー部３３１の往復の動作が行われる範囲θｈが角度範囲θｈ１となる時点はトレース期間が開始される時点と同じとされているが、本発明はこの例示に限定されない。たとえば、角度範囲θｈ１となる時点はトレース期間が開始される時点よりも前であってもよい。すなわち、リトレース期間において、ミラー部３１１の水平方向Ｘでの揺動の範囲θｈが角度範囲θｈ２から角度範囲θｈ１まで連続的且つ徐々に低減された後に、角度範囲θｈ１で水平方向Ｘにミラー部３１１の往復の動作が行われる期間があってもよい。

以上に、本発明の第２実施形態を説明した。本実施形態では、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３（走査部）は、垂直方向Ｙの走査（第１走査）での第２方向において、水平方向Ｘの走査（第２走査）を角度範囲θｈ２（第２角度）から角度範囲θｈ１（第１角度）まで小さくする。

こうすれば、垂直方向Ｙでの走査（第１走査）が復路（第２方向）から往路（第１方向）に変わる前に、水平方向Ｘの走査（第２走査）の走査角度範囲が角度範囲θｈ１（第１角度）まで小さくされる。従って、水平方向Ｘの走査（第２走査）が高速で行われていても、水平方向Ｘの走査（第２走査）が行われる範囲を異常無く安定して低減できる。よって、投射面１１１に形成される画像を乱れさせることなく最適に表示できる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、リトレース期間において、ミラー部３１１が水平方向Ｘに揺動される範囲θｈが角度範囲θｈ１から角度範囲θｈ２まで徐々に増加された後、水平方向Ｘの揺動が角度範囲θｈ２で行われる。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部には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図８は、第３実施形態におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。図８に示すように、リトレース期間において、垂直方向Ｙでのミラー部３１１の復路の動作（すなわち、垂直方向Ｙの上方への傾動）が行われる場合、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、まず、水平方向Ｘにおいてミラー部３３１の往復の動作が行われる範囲θｈを角度範囲θｈ１から角度範囲θｈ２まで連続的且つ徐々に増加させる。その後、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、角度範囲θｈ２で水平方向Ｘにミラー部３３１の往復の動作を行わせる。

なお、リトレース期間からトレース期間に移行する際にミラー部３３１が水平方向Ｘに揺動される範囲は、図８とは異なって直ちに角度範囲θｈ１とされてもよいが、好ましくは図８のようにリトレース期間からトレース期間に移行する前に角度範囲θｈ２から角度範囲θｈ１まで連続的且つ徐々に低減される。こうすれば、水平方向Ｘにおけるミラー部３３１の往復の動作をより安定させることができる。

また、本実施形態では図８のようにリトレース期間において、水平方向Ｘにおけるミラー部３３１の往復の動作が行われる範囲θｈが角度範囲θｈ２に向けて増加し始める時点はリトレース期間が開始される時点と同じとされているが、本発明はこの例示に限定されない。たとえば、角度範囲θｈ２に向けて増加し始める時点はリトレース期間が開始される時点よりも後であってもよい。すなわち、リトレース期間において、ミラー部３１１の水平方向Ｘでの揺動の範囲θｈが角度範囲θｈ１から角度範囲θｈ２まで連続的且つ徐々に増加する前に、角度範囲θｈ１で水平方向Ｘにミラー部３１１の往復の動作が行われる期間があってもよい。

以上に、本発明の第３実施形態を説明した。本実施形態では、垂直方向Ｙでのミラー部３３１の動作が往路から復路に変わった後に、水平方向Ｘにおけるミラー部３３１の往復の動作が行われる範囲θｈを徐々に増加させることができる。従って、ミラー部３３１の往復の動作が高速で行われていても、往復の動作が行われる範囲θｈを異常無く安定して増加でき、表示領域１１２に形成される画像を乱れさせることなく最適に表示できる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、投射面１１１上に画像を形成する画像形成領域１１４の水平方向Ｘのサイズを示す操作入力が入力部５６で受け付けられる。そして、投射面１１１上に画像を形成する領域１１４の水平方向Ｘのサイズが、受け付けた操作入力に応じて縮小され、表示領域１１２の水平方向Ｘのサイズよりも小さくされる。以下では、第１～第３実施形態と異なる構成について説明する。また、第１～第３実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。

２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、角度範囲θｈ１よりも狭い角度範囲θｈ３で水平方向Ｘの走査を行う。角度範囲θｈ３は、入力部５６で受け付けられた操作入力に基づいて決定される。図９Ａは、第４実施形態におけるレーザ光３００の往復走査を示す概念図である。また、図９Ｂは、第４実施形態におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。

操作入力を受け付ける入力部投射面１１１上に画像が形成される画像形成領域１１４の水平方向Ｘのサイズを示す操作入力が入力部５６で受け付けられると、図９Ａのように、表示領域１１２内に画像形成領域１１４が該操作入力に応じて定められる。トレース期間におけるレーザ光３００の走査は、画像形成領域１１４の左上隅の位置から開始され、画像形成領域１１４の左下隅の位置で終了する。また、図９Ｂに示すように、ミラー部３３１において、垂直方向Ｙでの揺動の角度範囲θｖはトレース期間中及びリトレース期間中でともに一定であるが、水平方向Ｘでの揺動の角度範囲θｈはトレース期間中とリトレース期間中とで異なる。

具体的には、トレース期間において、垂直方向Ｙでのミラー部３３１の往路の動作が行われる場合、光制御部６２はＬＤ１１ａ～１１ｃからレーザ光３００を出力する。２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、角度範囲θｈ１よりも狭い角度範囲θｈ３で水平方向Ｘにミラー部３３１の往復の動作を行わせる。ミラー部３３１が角度範囲θｈ３で水平方向Ｘに往復の動作を行うことにより、図９Ａのように、水平方向Ｘにおいて投射面１１１上でのレーザ光３００の光スポット（投射位置）が画像形成領域１１４で走査される。従って、ミラー部３３１から投射されたレーザ光３００は、遮光領域１１３に向けて投射されることなく、表示領域１１２内の画像形成領域１１４に投射されて垂直方向Ｙの下方に向かってジグザグに往復走査される。よって、操作入力に応じて水平方向Ｘのサイズが縮小された画像形成領域１１４に画像を形成できる。

以上に、本発明の第４実施形態を説明した。本実施形態では、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３（走査部）は、角度範囲θｈ１（第１角度）よりも小さい角度範囲θｈ３（第３角度）で水平方向Ｘの走査（第２走査）を行う。

こうすれば、投射面１１１に形成される画像の水平方向Ｘの走査（第２走査）におけるサイズを縮小できる。

また、プロジェクタユニット１は、入力を受け付ける入力部５６をさらに備える。角度範囲θｈ３（第３角度）は入力に基づいて決定される。

こうすれば、投射面１１１に形成される画像の水平方向Ｘの走査（第２走査）におけるサイズを入力に応じたサイズに縮小できる。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態では、ミラー部３１１が水平方向Ｘに揺動される角度範囲θｈが、リトレース期間の開始後に角度範囲θｈ１から徐々に増加され、リトレース期間の終了前に角度範囲θｈ１まで徐々に低減される。また、リトレース期間に角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓ以上である際、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性が取得される。以下では、第１～第４実施形態と異なる構成について説明する。また、第１～第４実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１０Ａは、第５実施形態におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。図１０Ｂは、第５実施形態においてミラー部３３１の水平方向Ｘでの揺動の角度範囲θｈの検出結果を示す図である。

図１０Ａに示すように、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、リトレース期間が開始すると、水平方向Ｘにおいてミラー部３３１の往復の動作が行われる角度範囲θｈを角度範囲θｈ１から連続的且つ徐々に増加させる。また、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、リトレース期間からトレース期間に移行する所定時間前の時点で、角度範囲θｈを角度範囲θｈ１まで連続的且つ徐々に低減させる。

ＭＥＭＳミラードライバ５２は、実際にミラー部３１１が水平方向Ｘに揺動された角度範囲θｈをリアルタイムで検出する。なお、角度範囲θｈの検出方法は特に限定しない。たとえば、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３が圧電アクチュエータを用いてミラー部３３１を揺動させている場合、ＭＥＭＳミラードライバ５２は圧電信号から角度範囲θｈを検出できる。また、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３が静電アクチュエータを用いてミラー部３３１を揺動させている場合、ＭＥＭＳミラードライバ５２はミラー部３３１と２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３の基体に設けられた検出電極との間の静電容量の変化を測定することにより角度範囲θｈを検出できる。

コントローラ６０は、ＭＥＭＳミラードライバ５２の上記検出結果（すなわち角度範囲θｈの検出値）に基づいてＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号を生成する。なお、ＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号は、角度範囲θｈの検出値が所定の閾値角度範囲θｈｓ以上であるか否かを示す。また、閾値角度範囲θｈｓは、水平方向Ｘにおいて投射面１１１上でのレーザ光３００の光スポットが表示領域１１２で走査される角度範囲θｈ１よりも広く、且つ、水平方向Ｘにおいて仮想の光スポットが投射面１１１の全域で走査される角度範囲よりも狭い。ＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号は、図１０Ｂに示すように、角度範囲θｈの検出値が閾値角度範囲θｈｓ以上であればＨレベルとなり、角度範囲θｈの検出値が閾値角度範囲θｈｓ未満であればＬレベルとなる。

ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂは、角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓ以上であることに基づいて、レーザ光３００の光量を検出する。取得部６３は、リトレース期間において実際にミラー部３１１が水平方向Ｘに揺動された角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓ以上である際、ＬＤ１１ａ～１１ｃの各光出力特性を取得する。具体的には、取得部６３はリトレース期間において、ミラー部３３１によるレーザ光３００の投射方向が表示領域１１２外の遮光領域１１３に向けられていることを確認すべく、ＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号がＨレベルであるかＬレベルであるかを判定する。そして、取得部６３は、ＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号がＨレベルとなる期間Ｔ（図１０Ｂ参照）にＬＤ１１ａ～１１ｃの各光出力特性を取得し、ＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号がＬレベルとなる期間には光出力特性を取得しない。

以上に、本発明の第５実施形態を説明した。本実施形態では、ＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂ（第１検出部）は、角度範囲θｈ（第２角度）が閾値角度範囲θｈｓ（閾値角度）以上であることに基づいて、レーザ光３００の光量を検出する。

こうすれば、水平方向Ｘの走査（第２走査）が閾値角度範囲θｈｓ（閾値角度）以上の角度で行われる際にＬＤ１１ａ～１１ｃから出力されたレーザ光３００の光量を検出できる。従って、こうすれば、投射面１１１に形成する画像にノイズなどの影響を及ぼしたりすることなく、ＬＤ１１ａ～１１ｃから出力されたレーザ光３００の光量が検出できる。そして、検出された光量を用いてＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性が取得できる。よって、光出力特性の取得に起因した悪影響が投射面１１１に形成された画像に及ぶことをより確実に防止できる。

＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態では、第５実施形態の構成に加えて、閾値角度範囲θｈｓが、ＡＰＣ＿Ｒａｅｄｙ信号がＨレベルとなる時間Ｔが所定の下限時間ＴＬよりも長く且つ所定の上限時間Ｔ２以下となる角度範囲に設定される。以下では、第５実施形態と異なる構成について説明する。また、第１～第５実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１１は、第６実施形態におけるミラー部３３１の水平駆動と垂直駆動とを示すグラフである。２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、リトレース期間が開始すると、水平方向Ｘにおいてミラー部３３１の往復の動作が行われる角度範囲θｈを角度範囲θｈ１から連続的且つ徐々に増加させる。この後、また、２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３は、リトレース期間からトレース期間に移行する所定時間前の時点で、角度範囲θｈを角度範囲θｈ１まで連続的且つ徐々に低減させる。なお、角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓに達した時点からトレース期間に移行する所定時間前の時点までの間、角度範囲θｈは図１１のように閾値角度範囲θｈｓと同じにされてもよい。

また、ＭＥＭＳミラードライバ５２は、実際にミラー部３１１が水平方向Ｘに揺動された角度範囲θｈをリアルタイムで検出する（図１０Ｂ参照）。取得部６３は、検出された角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓ以上である期間においてＬＤ１１ａ～１１ｃの各光出力特性を取得する。

また、コントローラ６０は、リトレース期間における角度範囲θｈの検出結果（特に角度範囲θｈの経時的な変化）に基づいて、閾値角度範囲θｈｓを再設定する。具体的には、検出した角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓを越える時間Ｔが所定の下限時間ＴＬ以上且つ所定の上限時間ＴＨ以下の設定時間Ｔｓとなる角度範囲θｈが閾値角度範囲θｈｓに設定される。なお、下限時間ＴＬは、ミラー部３１１を角度範囲θｈ１で水平方向Ｘに揺動するのに要する時間よりも長い。また、上限時間ＴＨは、下限時間ＴＬよりも長く、リトレース期間よりも短い。そして、次のリトレース期間において、再設定された閾値角度範囲θｈｓに基づいて、θｈ≦θｈｓである際にＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性が取得される。

以上に、本発明の第６実施形態を説明した。本実施形態では、閾値角度範囲θｈｓ（閾値角度）は、角度範囲θｈ（第２角度）が閾値角度範囲θｈｓ以上となる時間Ｔが下限時間ＴＬ（第１時間）よりも長く上限時間ＴＨ（第２時間）以下となる角度とされる。

こうすれば、下限時間ＴＬ（第１時間）よりも長く且つ上限時間ＴＨ（第２時間）以下の期間において、ＬＤ１１ａ～１１ｃから出力されたレーザ光３００の光量を検出できる。そして、検出された光量を用いてＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性が取得できる。従って、画像の表示に悪影響を及ぼすことなくＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性を取得する期間を確保できる。

＜第７実施形態＞
次に、第７実施形態について説明する。第７実施形態では、２つの光センサ１２０ａ、１２０ｂが遮光枠３４の遮光面３４２に設けられる。光センサ１２０ａはリトレース期間の開始時にミラー部３３１から投射されたレーザ光３００を検出し、光センサ１２０ｂはリトレース期間の終了前にミラー部３３１から投射されたレーザ光３００を検出する。以下では、第１～第６実施形態と異なる構成について説明する。また、第１～第６実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１２は、第７実施形態においてミラー部３３１から遮光枠３４を見た平面図である。図１２において、実線は、リトレース期間において、ミラー部３３１から遮光面３４２に投射されたレーザ光３００の軌跡を示している。また、一点鎖線は、リトレース期間において、ミラー部３３１からレーザ光３００が投射面１１１に投射されたと仮定した場合に走査される仮想のレーザ光３００の光スポットの軌跡を示している。

リトレース期間において、レーザ光３００は、遮光面３４２に投射される期間では図１２の実線に示すようにＬＤ１１ａ～１１ｃから出力されるが、遮光面３４２に投射されない期間では図１２の一点鎖線に示すように出力されない。

プロジェクタユニット１は、２つの光センサ１２０ａ、１２０ｂをさらに備える。２つの光センサ１２０ａ、１２０ｂは、図１２に示すように、遮光枠３４の２軸ＭＥＭＳミラーデバイス３３に向く遮光面３４２に配置される光検出素子であり、表示領域１１２外に投射されるレーザ光１１２を検出する。光センサ１２０ａは、遮光面３４２において、リトレース期間の開始時にミラー部３３１から投射面１１１の遮光領域１１３に向けて投射されるレーザ光３００が遮光枠３４の遮光面３４２に投射される位置に配置される。光センサ１２０ｂは、遮光面３４２において、リトレース期間の終了前にミラー部３３１から遮光領域１１３に向けて投射されるレーザ光３００が遮光面３４２に投射される位置に配置される。このように、光センサ１２０ｂは、１２０ａとは異なる位置に投射されたレーザ光３００を検出する。光センサ１２０ａ、１２０ｂは検出結果をコントローラ６０に出力する。

コントローラ６０は、光センサ１２０ａでのレーザ光３００の検出によりリトレース期間の開始を認識し、光センサ１２０ｂでのレーザ光３００の検出によりリトレース期間の終了を認識する。そして、リトレース期間の開始が認識されてからリトレース期間の終了が認識されるまでの期間において、ミラー部３３１から遮光面３４２にレーザ光３００が投射されている場合に、光制御部６２はＬＤ１１ａ～１１ｃを個別に所定の光出力で順に発光させる。そして、光制御部６２は、光センサ１２０ａでレーザ光３００が検出されてから光センサ１２０ｂでレーザ光３００が検出されるまでの期間に各色のレーザ光３００の光量を検出する。取得部６３は、上記の期間にてＬＤ１１ａ～１１ｃの各光出力特性を取得する。たとえば、図１２では、レーザ光３００が遮光面３４２上の領域３４ａ～３４ｃに投射される際に、ＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性がそれぞれ取得される。すなわち、光制御部６２は、レーザ光３００が領域３４ａに投射される際、ＬＤ１１ａを所定の光量で発光させる。取得部６３は、ＬＤ１１ａに出力された光出力制御信号とＯＥＩＣ２６ａ、２６ｂでの検知結果に基づいてＬＤ１１ａの光出力特性を取得する。また、ＬＤ１１ｂ、１１ｃの光出力特性も同様に取得される。よって、それらの説明は省略する。

以上に、本発明の第７実施形態を説明した。本実施形態のプロジェクタユニット１は、投射面１１１において水平方向Ｘの走査（第２走査）が角度範囲θｈ１（第１角度）で行われる表示領域１１２外に投射されるレーザ光３００を検出する光センサ１２０ａ（第２検出部）及び光センサ１２０ｂ（第３検出部）をさらに備える。光センサ１２０ｂは光センサ１２０ａとは異なる位置に投射されたレーザ光３００を検出する。光制御部６２は、光センサ１２０ａでレーザ光３００が検出されてから、光センサ１２０ｂ第３検出部でレーザ光３００が検出されるまでの期間にレーザ光３００の光量を検出する。

こうすれば、垂直方向Ｙの復路での走査（第１走査の第２方向での走査）が行われている期間であることを検知して、該期間にＬＤ１１ａ～１１ｃから出力されたレーザ光３００の光量を検出できる。そして、検出された光量を用いてＬＤ１１ａ～１１ｃの光出力特性が取得できる。従って、光出力特性の取得に起因した悪影響が投射面１１１に形成された画像に及ぶことをさらに確実に防止できる。

また、プロジェクタユニット１は、投射面１１１において水平方向Ｘの走査（第２走査）が角度範囲θｈ１（第１角度）で行われる表示領域１１２外に向けて投射されるレーザ光３００を遮断する遮光枠３４（光遮断部）をさらに備える。光センサ１２０ａ（第２検出部）及び光センサ１２０ｂ（第３検出部）はそれぞれ遮光枠３４に設けられる光検出素子である。

こうすれば、遮光枠３４（光遮断部）によって、投影面１１１上において画像が形成される表示領域１１２外へのレーザ光３００の投射を確実に防止できる。さらに、垂直方向Ｙの復路の走査（第１走査の第２方向の走査）が行われている期間であることを確実に検知できる。

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７実施形態において、ＨＵＤ装置１００は、プロジェクタユニット１を備え、走査レーザ光３００によりフロントガラス２０１の内面に画像を表示する構成であってもよい。すなわち、ＨＵＤ装置１００はコンバイナ１１０を備えず、フロントガラス２０１の内面が投射面１１１とされてもよい。

また、上述の第１～第７実施形態は、特に矛盾が生じない限り、組み合わせて実施することが可能である。

１００ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１１０ コンバイナ
１１１ 投射面
１１２ 表示領域
１１３ 遮光領域
１１４ 画像形成領域
１２０ａ、１２０ｂ 光センサ
２００ 車両
２０１ フロントガラス
３００ レーザ光
４００ ユーザの視線
１ プロジェクタユニット
１０ 光源モジュール
１１ａ～１１ｃ レーザダイオード（ＬＤ）
１２ａ～１２ｃ コリメータレンズ
１３ 光合成部材
１３ａ、１３ｂ ビームスプリッタ
１４ プリズム
２０ 調光アッテネータ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 偏光フィルタ
２２ａ、２２ｂ ハーフミラー
２３ 液晶素子
２４ 半波長板
２５ａ、２５ｂ 光量フィルタ
２６ａ、２６ｂ ＯＥＩＣ
３０ ＭＥＭＳユニット
３１ 集光レンズ
３２ａ、３２ｂ ミラー
３３ ２軸ＭＥＭＳミラーデバイス
３３１ 光反射部
３４ 遮光枠
３４１ 開口
３４２ 遮光面
４０ 光学系ハウジング
４１ 開口
５０ 本体筐体
５１ 光出射口
５２ ＭＥＭＳミラードライバ
５３ ＬＤドライバ
５４ 電源ユニット
５５ 電源制御部
５６ 入力部
５７ 入出力Ｉ／Ｆ
５８ 記憶部
６０ コントローラ
６１ 画像処理部
６２ 光制御部
６３ 取得部
６４ タイマ

Claims (9)

1. 投射面に光を投射する光投射装置であって、
   前記光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光の光量を検出する第１検出部と、前記第１検出部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、所定の角度範囲で揺動することで前記光の第１走査、及び前記第１走査と直交する第２走査を行う走査部と、画像形成領域の前記第２走査の走査方向のサイズを示す操作入力を受け付ける入力部と、を備え、
   前記走査部は、
   前記光の投射によって前記投射面に画像が表示される第１期間において、第１方向に前記第１走査を行うとともに、前記第２走査を第１角度範囲で行い、
   前記画像が表示されない第２期間において、前記第１方向とは逆方向の第２方向に前記第１走査を行うとともに、前記第２走査を行う角度範囲を前記第１角度範囲よりも大きくし、
   前記第１検出部は、前記第２期間において前記第２走査が前記第１角度範囲外で行われる際に前記光の前記光量を検出し、
   前記走査部は、前記第１期間において前記第２走査を行う前記角度範囲を、前記第２走査の走査方向における前記投射面のサイズに対応する対応角度範囲よりも小さくし、
   前記対応角度範囲は、前記操作入力に基づいて決定される光投射装置。
2. 投射面に光を投射する光投射装置であって、
   前記光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光の光量を検出する第１検出部と、前記第１検出部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、所定の角度範囲で揺動することで前記光の第１走査、及び前記第１走査と直交する第２走査を行う走査部と、を備え、
   前記走査部は、
   前記光の投射によって前記投射面に画像が表示される第１期間において、第１方向に前記第１走査を行うとともに、前記第２走査を第１角度範囲で行い、
   前記画像が表示されない第２期間において、前記第１方向とは逆方向の第２方向に前記第１走査を行うとともに、前記第２走査を行う角度範囲を前記第１角度範囲よりも大きくし、
   前記第１検出部は、前記第２期間において前記第２走査が前記第１角度範囲外で行われる際に前記光の前記光量を検出し、
   前記走査部は、前記第１期間において前記第２走査を行う前記角度範囲を、前記第２走査の走査方向における前記投射面のサイズに対応する対応角度範囲よりも小さくし、
   前記第１検出部は、前記第２走査を行う前記角度範囲が閾値角度範囲以上であることに基づいて、前記光量を検出し、
   前記閾値角度範囲は、前記第２走査を行う前記角度範囲が前記閾値角度範囲以上となる時間が第１時間よりも長く第２時間以下となる角度範囲とされ、
   前記第１時間は、前記第１角度範囲で行われる１回の前記第２走査に要する時間よりも長く、
   前記第２時間は、前記第１時間よりも長く、前記第２期間よりも短い光投射装置。
3. 投射面に光を投射する光投射装置であって、
   前記光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光の光量を検出する第１検出部と、前記第１検出部の検出結果に基づいて前記光源を制御する制御部と、所定の角度範囲で揺動することで前記光の第１走査、及び前記第１走査と直交する第２走査を行う走査部と、第２検出部と、第３検出部と、を備え、
   前記走査部は、
   前記光の投射によって前記投射面に画像が表示される第１期間において、第１方向に前記第１走査を行うとともに、前記第２走査を第１角度範囲で行い、
   前記画像が表示されない第２期間において、前記第１方向とは逆方向の第２方向に前記第１走査を行うとともに、前記第２走査を行う角度範囲を前記第１角度範囲よりも大きくし、
   前記第１検出部は、前記第２期間において前記第２走査が前記第１角度範囲外で行われる際に前記光の前記光量を検出し、
   前記走査部は、前記第１期間において前記第２走査を行う前記角度範囲を、前記第２走査の走査方向における前記投射面のサイズに対応する対応角度範囲よりも小さくし、
   前記第２検出部及び前記第３検出部は、前記投射面において前記第２走査が前記第１角度範囲で行われる領域外に投射される前記光を検出し、
   前記第３検出部は前記第２検出部とは異なる位置に投射された前記光を検出し、
   前記制御部は、前記第２検出部で前記光が検出されてから前記第３検出部で前記光が検出されるまでの期間に前記光量を検出する光投射装置。
4. 前記第１検出部は、前記第２走査を行う前記角度範囲が閾値角度範囲以上であることに基づいて、前記光量を検出し、
   前記閾値角度範囲は、前記第２走査を行う前記角度範囲が前記閾値角度範囲以上となる時間が第１時間よりも長く第２時間以下となる角度範囲とされ、
   前記第１時間は、前記第１角度範囲で行われる１回の前記第２走査に要する時間よりも長く、
   前記第２時間は、前記第１時間よりも長く、前記第２期間よりも短い請求項１に記載の光投射装置。
5. 前記投射面において前記第２走査が前記第１角度範囲で行われる領域外に投射される前記光を検出する第２検出部及び第３検出部をさらに備え、
   前記第３検出部は前記第２検出部とは異なる位置に投射された前記光を検出し、
   前記制御部は、前記第２検出部で前記光が検出されてから前記第３検出部で前記光が検出されるまでの期間に前記光量を検出する請求項１又は請求項２に記載の光投射装置。
6. 前記投射面において前記第２走査が前記第１角度範囲で行われる領域外に向けて投射される前記光を遮断する光遮断部をさらに備える請求項１～請求項５のいずれかに記載の光投射装置。
7. 前記投射面において前記第２走査が前記第１角度範囲で行われる領域外に向けて投射される前記光を遮断する光遮断部をさらに備え、
   前記第２検出部及び第３検出部はそれぞれ前記光遮断部に設けられる光検出素子である請求項３又は請求項５に記載の光投射装置。
8. 前記第１走査での前記第１方向は往路であり、前記第１走査での前記第２方向は復路である請求項１～請求項７のいずれかに記載の光投射装置。
9. 前記走査部は、前記第２期間の終了時点よりも所定時間前の時点から、前記第２走査を行う前記角度範囲を、前記第１角度範囲よりも大きい第２角度範囲から前記第１角度範囲まで徐々に小さくする請求項１～請求項８のいずれかに記載の光投射装置。

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