JP7092999B2 - 制御装置、光走査装置、表示装置及び制御方法 - Google Patents

制御装置、光走査装置、表示装置及び制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、光走査装置、表示装置及び制御方法に関する。
図１は、レーザダイオード（ＬＤ）等のレーザ素子に流す駆動電流Ｉとそのレーザ素子の光出力Ｐとの関係（いわゆる、Ｉ‐Ｌ特性）の一例を示す図である。レーザ素子が自然発光（ＬＥＤ発光）する自然発光領域Ａ１での光出力Ｐは、駆動電流Ｉが増加するにつれて少しずつ増加する。そして、駆動電流Ｉが閾値電流値Ｉｔｈに到達すると、レーザ発振が始まり、レーザ素子がレーザ発振する発振領域Ａ２での光出力Ｐは、駆動電流Ｉが増加するにつれて、自然発光領域Ａ１に比べて急激に増加する。
従来、閾値電流値Ｉｔｈを一方の電流源から供給し、閾値電流値Ｉｔｈに加える階調電流値（光出力値Ｐ１を出力させる駆動電流値Ｉ１から閾値電流値Ｉｔｈを差し引いた電流値）を他方の電流源から供給する走査型プロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－２０５４４５号公報
ところが、図２のように、映像を表示させない非表示エリアＢ１を走査する期間に一方の電流源により生成される閾値電流値Ｉｔｈの電流をレーザ素子に印加すると、レーザ素子は光出力値Ｐ０で発光するので、非表示エリアＢ１はぼんやりと明るくなってしまう。
これを防ぐため、非表示エリアＢ１を走査する期間では、電流をレーザ素子に印加しない方法がある。しかしながら、この方法では、レーザ素子に流す駆動電流を零から立ち上げるので、図３に示されるように、レーザ素子の立ち上がり時間Ｔｒ（例えば、レーザ素子の光出力値が目標光出力値の１０％から９０％まで上昇する反応時間）が長くなってしまう。その結果、所望の輝度が得られなくなったり、解像度が低下したりするおそれがある。
そこで、本開示の技術は、非表示エリアの明るさを抑えつつ、レーザ素子の立ち上がり時間を短縮できる、制御装置、走査装置、表示装置及び制御方法を提供する。
本開示は、
レーザ走査型の表示装置で使用される制御装置であって、
レーザ素子と、
前記レーザ素子に流す第１の駆動電流を生成する第１の電流源と、
前記レーザ素子に流す第２の駆動電流を生成する第２の電流源と、
ｎは、１よりも大きな数であるとし、
映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、前記第１の駆動電流が前記レーザ素子の発振が始まる閾値電流値の（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が零以上前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍未満の第２の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が前記第２の設定電流値以上の第３の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する、制御装置を提供する。
また、本開示の技術は、
当該制御装置と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光を走査する光走査部とを備える、光走査装置を提供する。
また、本開示の技術は、
当該光走査装置と、前記光走査部により走査される前記レーザ光から映像を映し出す光学系とを備える、表示装置を提供する。
また、本開示の技術は、
ｎは、１よりも大きな数であるとし、
映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、第１の電流源がレーザ素子に流す第１の駆動電流が前記レーザ素子の発振が始まる閾値電流値の（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、第２の電流源が前記レーザ素子に流す第２の駆動電流が零以上前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍未満の第２の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御し、
映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が前記第２の設定電流値以上の第３の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する、制御方法を提供する。
本開示の技術によれば、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、閾値電流値の（１／ｎ）倍以上の電流をレーザ素子に印加することになるので、電流値が零の電流をレーザ素子に印加する場合に比べて、レーザ素子の立ち上がり時間を短縮できる。一方、本開示の技術によれば、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、閾値電流値よりも小さな電流をレーザ素子に印加することになるので、閾値電流値の電流をレーザ素子に印加する場合に比べて、非表示エリアの明るさを抑えることができる。
このように、本開示の技術によれば、非表示エリアの明るさを抑えつつ、レーザ素子の立ち上がり時間を短縮できる。
レーザ素子に流す駆動電流とそのレーザ素子の光出力との関係（いわゆる、Ｉ‐Ｌ特性）の一例を示す図である。 非表示エリアが発光する一例を示す図である。 レーザ素子の光出力の過渡特性の一例を示す図である。 本開示に係る表示装置の構成例を示す図である。 本開示に係る制御方法の一例を示すフローチャートである。 第１の駆動電流で電流値を調整する範囲と第２の駆動電流で電流値を調整する範囲との関係の一例を示す図である。 第１の駆動電流で電流値を調整する範囲と第２の駆動電流で電流値が調整する範囲との関係の他の一例を示す図である。 ｎ＝５のときのＩ‐Ｌ特性の一例を示す。 図８のときの、階調と駆動電流との関係を示す図である。 非表示エリアの発光を抑えた一例を示す図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
図４は、本実施の形態に係る表示装置の構成例を示す図である。図４に示すレーザ走査型の表示装置１００は、外部から入力される映像信号に応じた映像を表示させる装置である。表示装置１００の具体例として、使用者の眼の網膜に映像を直接投影するヘッドマウントディスプレイ、スクリーン等の表示面に映像を表示させるレーザプロジェクタ、車載用のヘッドアップディスプレイなどが挙げられる。
本実施の形態に係る表示装置１００は、例えば、光走査装置１と、光学系５００とを備える。光走査装置１は、制御装置２０から出力されるレーザ光を光走査部１５により走査して光学系５００に出射する。
光学系５００は、光走査部１５により走査されて到来するレーザ光から映像を映し出すデバイスである。光学系５００は、例えば、レンズ及びハーフミラーを備える光学部であるが、レンズ及びハーフミラー以外の光学部品等を備えていてもよい。
本実施の形態に係る光走査装置１は、例えば、受光素子１７、光走査部１５及び制御装置２０を備えている。
受光素子１７は、表示装置１００の周囲の外光を検出する光センサであり、その外光の明るさに応じた電流を出力する。受光素子１７として、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。
光走査部１５は、入射するレーザ光を２次元に走査し、走査されたレーザ光は光学系５００を介して表示面に直接投影され２次元の映像が形成される。光走査部１５は、ミラーを揺動させて制御装置２０のレーザ素子から出力されるレーザ光を走査する。
光走査部１５は、例えば、直交する２軸に対して揺動する１つのミラーを備えている。光走査部１５は、例えば、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とすることができる。光走査部１５のミラーは、例えば、圧電素子の変形力を駆動力とするアクチュエータにより駆動することができる。
本実施の形態に係る制御装置２０は、例えば、レーザモジュール２１、バッファ回路３１～３３、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２９、制御部３５、バッファ回路２４、ミラー駆動回路２５、レーザドライバ２６及びメモリ３４を備える。制御部３５は、主制御部２３及びレーザ制御部２７を有する。
レーザモジュール２１は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂ等の複数のレーザ素子と、複数のレーザ素子の夫々の直近の出力光をモニタする光センサ２１５と、複数のレーザ素子の夫々の温度（周囲温度でもよい）をモニタする温度センサ２１６とを備える。
レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂは、夫々、注入される電流の電流値に応じた光出力のレーザ光を出射する。レーザ２１１Ｒは、例えば、赤色半導体レーザであり、波長λＲ（例えば、６４０ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｇは、例えば、緑色半導体レーザであり、波長λＧ（例えば、５３０ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｂは、例えば、青色半導体レーザであり、波長λＢ（例えば、４４５ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂから出射された各波長のレーザ光は、ダイクロイックミラー等により合成され、光走査部１５に入射する。
光センサ２１５は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々の直近の光をモニタする素子である。光センサ２１５は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々の光出力を検出し、検出された光出力の大きさに応じた電流を出力する。光センサ２１５としては、例えば、フォトダイオード等の受光素子を用いることができる。光センサ２１５は、光走査部１５に入射する前のレーザ光を検出できる任意の位置に配置することができる。
なお、レーザモジュール２１と光走査部１５との間に減光手段である減光フィルタが存在する場合、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂから出射された各波長のレーザ光は、ダイクロイックミラー等により合成され、減光フィルタに入射する。光センサ２１５は、減光フィルタを透過前のレーザ光を検出できる任意の位置に配置することができる。
温度センサ２１６は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々の温度をモニタする素子である。温度センサ２１６は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々の温度を検出し、検出された温度の大きさに応じた電流を出力する。温度センサ２１６としては、例えば、サーミスタ等の可変抵抗素子を用いることができる。温度センサ２１６は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々に対して設けられる複数の温度センス素子を含むものでもよいし、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂに共通の一つの温度センス素子を含むものでもよい。
バッファ回路３１は、光センサ２１５から出力される電流を電圧に変換してＡＤＣ２９に出力する。バッファ回路３２は、温度センサ２１６から出力される電流を電圧に変換してＡＤＣ２９に出力する。バッファ回路３３は、受光素子１７から出力される電流を電圧に変換してＡＤＣ２９に出力する。
ＡＤＣ２９は、バッファ回路３１～３３の夫々から出力されるアナログ電圧をデジタル値に変換してレーザ制御部２７に出力するＡＤコンバータである。
主制御部２３は、例えば、光走査部１５のミラー（図示せず）の振れ角制御を行うことができる。主制御部２３は、例えば、光走査部１５に設けられている水平変位センサ（図示せず）及び垂直変位センサ（図示せず）で得られるミラーの水平方向及び垂直方向の傾きをバッファ回路２４を介してモニタし、ミラー駆動回路２５に角度制御信号を供給できる。ミラー駆動回路２５は、主制御部２３からの角度制御信号に基づいて、光走査部１５のミラーを所定角度に駆動（走査）できる。
また、主制御部２３は、例えば、制御装置２０の外部から入力されるデジタルの映像信号に応じた駆動信号をレーザドライバ２６に供給できる。主制御部２３は、入力される映像信号に含まれる同期信号と、輝度信号及び色度信号とを分離する処理を行う。主制御部２３は、輝度信号、色度信号及びレーザ制御部２７からの補正信号に応じた駆動信号をレーザドライバ２６へ供給する。光走査部１５のミラーを揺動させる角度制御信号は、同期信号を使用して主制御部２３により生成される。なお、制御装置２０の外部とは、例えば、パーソナルコンピュータやカメラモジュール等である。
レーザドライバ２６は、主制御部２３からの駆動信号に基づいて、レーザモジュール２１のレーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂに所定の電流を供給する回路である。これにより、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂが映像信号に応じて変調された赤色、緑色及び青色の光を発し、これらを合成することで、制御装置２０の外部から入力されるデジタルの映像信号に対応したカラーの映像を形成することができる。
レーザドライバ２６は、複数のレーザ素子の個数に対応する個数の電流源回路（本実施形態では、３つの電流源回路２６０Ｒ、２６０Ｇ及び２６０Ｂ）を備え、各レーザ素子に駆動電流を流して各レーザ素子を駆動する。電流源回路２６０Ｒは、レーザ２１１Ｒに流す駆動電流を電流値調整可能に供給し、電流源回路２６０Ｇは、レーザ２１１Ｇに流す駆動電流を電流値調整可能に供給し、電流源回路２６０Ｂは、レーザ２１１Ｂに流す駆動電流を電流値調整可能に供給する。
電流源回路２６０Ｒ、２６０Ｇ及び２６０Ｂは、夫々、少なくとも２つの電流源２６１，２６２を有することが好ましい。第１の電流源２６１は、レーザ制御部２７からの電流制御信号に基づいて電流値を調整した第１の駆動電流を、対応するレーザ素子に流す回路である。第２の電流源２６２は、主制御部２３からの駆動信号に基づいて電流値を調整した第２の駆動電流を、対応するレーザ素子に流す回路である。レーザ２１１Ｒに流す駆動電流Ｉ１は、電流源回路２６０Ｒの第１の電流源２６１により生成される第１の駆動電流Ｉ１１と、電流源回路２６０Ｒの第２の電流源２６２により生成される第２の駆動電流Ｉ１２との和により生成される。レーザ２１１Ｇに流す駆動電流Ｉ２及びレーザ２１１Ｂに流す駆動電流Ｉ３についても同様である。
レーザ制御部２７には、受光素子１７の出力（外光の明るさの検出値）が、伝送ケーブル等を介して入力される。レーザ制御部２７は、受光素子１７の出力に基づいて、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々の電流値を増減する等によって、使用者が視認する映像の輝度を制御する。
具体的には、レーザ制御部２７は、表示装置１００の周囲の外光の明るさを受光素子１７の出力によりモニタし、モニタされた外光の明るさに基づきレーザドライバ２６に電流制御信号を供給し、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの夫々の電流値を増減させる。
また、レーザ制御部２７は、例えば、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの根元の光出力を光センサ２１５の出力によりモニタし、レーザドライバ２６に電流制御信号を供給できる。レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂは、レーザ制御部２７からの電流制御信号に基づいて、夫々の光出力が所定の光出力値になるように電流制御される。例えば、所定の光出力値は、受光素子１７の出力に基づいて決定された目標値であり、決定された目標値からずれた分が、光センサ２１５の出力に基づいてフィードバック制御される。レーザ制御部２７は、光センサ２１５により検出される光出力値と所定の光出力値との差に応じてゲイン等を補正する補正信号を生成して主制御部２３に供給する。
なお、光センサ２１５は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの出射光を独立に検出する３つのセンサを含む構成とすることができる。或いは、光センサ２１５は、１つのセンサのみから構成してもよい。この場合には、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂを順次発光させて、１つのセンサで順次検出することで、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの出射光の制御が可能となる。
レーザモジュール２１から出力されたレーザ光は、光走査部１５のミラーに照射され走査される。光走査部１５のミラーに走査されたレーザ光は、光学系５００により表示面に直接投影されて映像が形成され、使用者は、所定の輝度の映像を視認できる。なお、レーザモジュール２１から出力されたレーザ光を、直接ミラーに照射するようにしてもよいし、光ファイバを介してミラーに照射するようにしてもよいし、光学部品等を介してミラーに導光するようにしてもよい。
なお、レーザ制御部２７は、主制御部２３、バッファ回路２４、ミラー駆動回路２５及びレーザドライバ２６とも接続され、これらの初期設定（出力する電圧値の範囲の設定等）を行ってもよい。
図５は、本開示に係る制御方法の一例を示すフローチャートである。図５に示す制御方法は、表示装置１００で使用される制御装置２０の制御部３５（レーザ制御部２７及び主制御部２３）により実行される。
ステップＳ１０にて、制御装置２０の電源がオンになると、制御装置２０が起動する。
ステップＳ２０にて、レーザ制御部２７は、制御装置２０の起動直後に、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの温度を温度センサ２１６によりモニタし、その温度モニタ値を取得する。つまり、レーザ制御部２７は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの駆動を開始する前に温度センサ２１６により検出されるレーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ及び２１１Ｂの温度のモニタ値を取得する。
ステップＳ３０にて、レーザ制御部２７は、レーザ２１１Ｒの発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの初期値を、温度センサ２１６によりステップＳ２０にて検出されるレーザ２１１Ｒの温度に応じて決定する。同様に、レーザ制御部２７は、レーザ２１１Ｇの発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの初期値を、温度センサ２１６によりステップＳ２０にて検出されるレーザ２１１Ｇの温度に応じて決定する。同様に、レーザ制御部２７は、レーザ２１１Ｂの発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの初期値を、温度センサ２１６によりステップＳ２０にて検出されるレーザ２１１Ｂの温度に応じて決定する。
例えば、レーザ制御部２７は、レーザ素子の発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの初期値（初期閾値電流値Ｉｔｈｏ）の温度特性データＤｃと、温度センサ２１６により検出される当該レーザ素子の検出温度とに基づいて、初期閾値電流値Ｉｔｈｏを決定する。レーザ制御部２７は、レーザ素子の発振が始まる初期閾値電流値Ｉｔｈｏの温度特性データＤｃに基づいて、ステップＳ２０にて取得される温度モニタ値に対応する電流を、初期閾値電流値Ｉｔｈｏとして決定できる。
初期閾値電流値Ｉｔｈｏの温度特性データＤｃとは、レーザ素子の温度Ｔと初期閾値電流値Ｉｔｈｏとの関係則を定めるデータである。このような温度特性データＤｃは、例えば、読み出し可能に予めメモリ３４に保持されている。
メモリ３４は、書き換え可能なメモリであることが好ましい。各レーザ素子の光出力特性が経年劣化等により変化しても、メモリ３４に保持される温度特性データＤｃが更新されることで、各レーザ素子の初期閾値電流値Ｉｔｈｏを正確に決定可能となる。
メモリ３４に予め保持される温度特性データＤｃは、レーザ素子の各温度に対応付けされた初期閾値電流値Ｉｔｈｏを定義するマップデータ（テーブルデータ）でもよいし、レーザ素子の温度Ｔから初期閾値電流値Ｉｔｈｏを算出する演算式の係数データでもよい。
例えば、レーザ素子の温度Ｔから初期閾値電流値Ｉｔｈｏを算出する演算式が、「Ｉｔｈｏ＝ａ×Ｔ＋ｂ」で表される一次関数である場合、温度補正係数ａ，ｂのデータがメモリ３４に予め保持される。レーザ制御部２７は、温度補正係数ａ，ｂのデータをメモリ３４から読み出し、ステップＳ２０にて取得される温度モニタ値を上記の一次関数の温度Ｔに代入することによって、当該温度モニタ値に対応する初期閾値電流値Ｉｔｈｏを算出できる。なお、当該演算式は、次数が２以上の多項式で表される多項式関数でも、それ以外の関数でもよい。
ステップＳ４０にて、初期閾値電流値Ｉｔｈｏでの光出力値を減らして非表示エリアＢ１での明るさを抑えるため、レーザ制御部２７は、初期閾値電流値Ｉｔｈｏの（１／ｎ）倍の第１の設定電流値を計算する。ｎは、１よりも大きな数である。
ステップＳ５０にて、レーザ制御部２７は、零以上初期閾値電流値Ｉｔｈｏの（１－１／ｎ）倍未満の第２の設定電流値を計算し、上述の第１の設定電流値と第２の設定電流値との和を演算することで、初期駆動電流値Ｉｏを決定（設定）する。レーザ制御部２７は、第２の設定電流値を主制御部２３に供給する。
ステップＳ５０にて、レーザ制御部２７及び主制御部２３は、レーザドライバ２６が各レーザ素子に流す駆動電流を、ステップＳ５０にて決定した初期駆動電流値Ｉｏから開始させる（立ち上げさせる）。例えば、レーザ制御部２７及び主制御部２３は、レーザドライバ２６から各レーザ素子に流す駆動電流がステップＳ５０にて計算された初期駆動電流値Ｉｏから始まるように電流源２６１，２６２を制御する。レーザドライバ２６は、第１の電流源２６１がレーザ素子に流す第１の駆動電流が上述で計算した第１の設定電流値になるように第１の電流源２６１を制御する。主制御部２３は、第２の電流源２６２がレーザ素子に流す第２の駆動電流が上述で計算した第２の設定電流値になるように第２の電流源２６２を制御する。
レーザ制御部２７及び主制御部２３は、設定された初期駆動電流値Ｉｏから各レーザ素子の駆動を開始させるようにレーザドライバ２６を制御することで、各レーザ素子の発振を開始させ発光を開始させる。
この発光は、表示装置１００が表示すべき映像の表示エリアＢ２とは別の非表示エリアＢ１で行われる。レーザ制御部２７及び主制御部２３は、例えば、表示エリアＢ２の枠外の上下左右の少なくともいずれかのエリアに位置する非表示エリアＢ１に、初期駆動電流値Ｉｏ以上の電流値を各レーザ素子に流すことによって各レーザ素子から出力される光（参照光）を表示させる。
ステップＳ６０にて、レーザ制御部２７は、この参照光の発光時の光を受ける光センサ２１５の出力をモニタし、各レーザ素子の光出力モニタ値を取得する。つまり、レーザ制御部２７は、駆動電流を初期駆動電流値Ｉｏから開始させた後、光センサ２１５の出力をモニタして得られる各レーザ素子の光出力モニタ値を取得する。
ステップＳ７０にて、レーザ制御部２７は、初期駆動電流値Ｉｏで駆動を開始した直後のステップＳ５０にて取得した光出力モニタ値と、予め定められている目標光出力値Ｐｔとを比較し、その両者の差分を算出する。ステップＳ８０にて、レーザ制御部２７は、その差分が小さくなるように、レーザドライバ２６が各レーザ素子に流す駆動電流値（第１の駆動電流及び第２の駆動電流の各電流値）を設定する。例えば、レーザ制御部２７は、第１の駆動電流の設定電流値を固定したまま、第２の駆動電流の設定電流値を変更し、変更後の第２の駆動電流の設定電流値を主制御部２３に供給する。主制御部２３は、変更後の第２の駆動電流の設定電流値をレーザ素子に流すように第２の電流源２６２を制御する。ステップＳ９０にて、レーザ制御部２７は、ステップＳ８０で設定した駆動電流値で各レーザ素子を駆動させたときの光センサ２１５の出力をモニタすることで、各レーザ素子の光出力モニタ値を取得する。
ステップＳ９０にて、レーザ制御部２７は、ステップＳ８０にて取得した光出力モニタ値と、予め定められている目標光出力値Ｐｔとの差分Δが所定の範囲内に収束したか否かを判定する。レーザ制御部２７は、差分Δが所定の範囲内に収束していないと判定した場合、その差分Δが小さくなるように、駆動電流値（第１の駆動電流及び第２の駆動電流の各電流値）を再設定する（ステップＳ７０）。例えば、レーザ制御部２７は、第１の駆動電流の設定電流値を固定したまま、第２の駆動電流の設定電流値を変更し、変更後の第２の駆動電流の設定電流値を主制御部２３に供給する。主制御部２３は、変更後の第２の駆動電流の設定電流値をレーザ素子に流すように第２の電流源２６２を制御する。そして、レーザ制御部２７は、ステップＳ７０で設定した駆動電流値で各レーザ素子を駆動させたときの光出力モニタ値を取得し（ステップＳ８０）、ステップＳ９０の判定処理を行う。
つまり、レーザ制御部２７は、レーザ素子の駆動電流を初期駆動電流値Ｉｏから開始させた後、光センサ２１５の出力をモニタして得られるレーザ素子の光出力モニタ値と、目標光出力値Ｐｔとの差が小さくなるように、レーザ素子の駆動電流を制御する。そして、レーザ制御部２７は、当該差が所定の範囲内に収束するまで、ステップＳ８０～Ｓ１００の処理を繰り返す。レーザ制御部２７は、例えば、このような繰り返し処理をＰＩ制御又はＰＩＤ制御により実行する（Ｐ：Proportional、Ｉ：Integral、Ｄ：Differential）。
ステップＳ１００にて、レーザ制御部２７は、ステップＳ９０にて取得した光出力モニタ値と、予め定められている目標光出力値Ｐｔとの差分Δが所定の範囲内に収束したと判定した場合、ステップＳ１１０の処理を実行する。
ステップＳ１１０にて、レーザ制御部２７は、差分Δが所定の範囲内に収束した場合、表示装置１００により表示される映像の輝度が一定になるように、表示装置１００の周囲の外光を検出する受光素子１７の出力に基づいて、レーザ素子の駆動電流を制御する。これにより、表示装置１００の周囲の明るさが変化しても、一定の輝度の映像を使用者に提供することができる。それに加え、表示装置１００の起動後、各レーザ素子の光出力値は目標光出力値Ｐｔに速やかに収束するので、一定の輝度の映像を使用者に速やかに提供することができる。
ところで、上述のｎ（＞１）の上限値は、第１の駆動電流と第２の駆動電流との使用電流比によって決まる。つまり、「第１の駆動電流×ｎ＜第２の駆動電流」が成り立つｎを選択する必要がある。
図６は、第１の電流源２６１により生成される第１の駆動電流Ｉ１１で電流値を調整する範囲と、第２の電流源２６２により生成される第２の駆動電流Ｉ１２で電流値を調整する範囲との関係の一例を示す図である。図７は、第１の電流源２６１により生成される第１の駆動電流Ｉ１１で電流値を調整する範囲と、第２の電流源２６２により生成される第２の駆動電流Ｉ１２で電流値を調整する範囲との関係の他の一例を示す図である。図６は、ｎ＝１の場合を示す。図７は、ｎ＝５の場合を示す。ｎの値を変えることによって、第１の駆動電流Ｉ１１が担う電流値範囲と、第２の駆動電流Ｉ１２が担う電流値範囲とが変化する。
レーザ制御部２７は、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、第１の駆動電流Ｉ１１がレーザ素子の発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように第１の電流源２６１を制御する。主制御部２３は、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が零以上閾値電流値Ｉｔｈの（１－１／ｎ）倍未満の第２の設定電流値になるように第２の電流源２６２を制御する。
例えば、主制御部２３は、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が零（＝第２の設定電流値）になるように第２の電流源２６２を制御する。これにより、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、閾値電流値Ｉｔｈの（１／ｎ）倍の電流をレーザ素子に印加することになるので、電流値が零の電流をレーザ素子に印加する場合に比べて、レーザ素子の立ち上がり時間を短縮できる。一方、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、閾値電流値Ｉｔｈよりも小さな電流をレーザ素子に印加することになるので、閾値電流値Ｉｔｈの電流をレーザ素子に印加する場合に比べて、非表示エリアの明るさを抑えることができる。
レーザ制御部２７は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、第１の駆動電流Ｉ１１がレーザ素子の発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように第１の電流源２６１を制御する。主制御部２３は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が第２の設定電流値以上の第３の設定電流値になるように第２の電流源２６２を制御する。第３の設定電流値と第２の設定電流値とを同じにすることにより、映像を表示させない非表示エリアと、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分とを、同じ明るさにすることができる。
例えば、レーザ制御部２７は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、第１の駆動電流Ｉ１１がレーザ素子の発振が始まる閾値電流値Ｉｔｈの（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように第１の電流源２６１を制御する。一方、主制御部２３は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が零（＝第３の設定電流値）になるように第２の電流源２６２を制御する。これにより、映像を表示させない非表示エリアと、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分とを、略黒にすることができる。これにより、表示エリアのうち輝度レベルが零の部分の明るさを抑えることができるので、表示エリアのコントラストが向上する。
レーザ制御部２７は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、第１の駆動電流Ｉ１１が第１の設定電流値になるように第１の電流源２６１を制御する。主制御部２３は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が第３の設定電流値よりも大きな第４の設定電流値になるように第２の電流源２６２を制御する。
第４の設定電流値は、閾値電流値Ｉｔｈから第１の設定電流値を差し引いた電流値以上であることが好ましい。これにより、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、一つのレーザ素子に流す駆動電流を、閾値電流値Ｉｔｈ以上の電流値に設定することができる。
第２の設定電流値及び第３の設定電流値が零の場合、レーザ制御部２７は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、第１の駆動電流Ｉ１１が第１の設定電流値になるように第１の電流源２６１を制御する。一方、第２の設定電流値及び第３の設定電流値が零の場合、主制御部２３は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が閾値電流値Ｉｔｈの（１－１／ｎ）倍以上になるように第２の電流源２６２を制御する。これにより、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、一つのレーザ素子に流す駆動電流を、閾値電流値Ｉｔｈ以上の電流値に設定することができる。
また、第２の設定電流値及び第３の設定電流値が零の場合、主制御部２３は、映像を表示させる表示エリアのうち非零の部分を走査するとき、第２の駆動電流Ｉ１２が、閾値電流値Ｉｔｈの（１－１／ｎ）倍の電流値に、入力される映像信号の輝度レベルに応じた電流値を加えた電流値になるように、第２の電流源２６２を制御することが好ましい。これにより、映像を表示させる表示エリアのうち非零の部分を、映像信号の輝度レベルに応じた明るさに調整することができる。
図８は、ｎ＝５のときのＩ‐Ｌ特性の一例を示す。図９は、図８の場合における、階調と駆動電流との関係を示す図である。
入力される映像信号の輝度レベルが０においても、閾値電流値の（１／ｎ）倍の電流値Ｉ０の第１の電流が流れている。入力される映像信号の輝度レベルが１になると、第２の設定電流値及び第３の設定電流値が零の場合、閾値電流値Ｉｔｈを超える電流値の駆動電流を流して、輝度レベル１の色を出力できる。
このように、本開示の技術によれば、ＲＧＢの各色においても、図１０のように、非表示エリアＢ１の発光を抑え、黒浮きを低減できる効果が得られる。この効果を以下説明する。
非表示エリアＢ１も、表示エリアＢ２のうち輝度がゼロの部分（黒部分）も、第１の電流源２６１による駆動を行っているため、微発光している。しかし、非表示エリアＢ１でレーザ素子に印加する電流値を閾値電流値Ｉｔｈの（１／ｎ）倍に抑えることで、非表示エリアＢ１の明るさを落とすことができる。また、表示エリアＢ２における黒部分も、自然発光分を抑えた状態で表示が可能になる。
さらなる効果として、立ち上げ時間の短縮が促され、駆動電流値をゼロから立ち上げるよりも短縮することから、投影時間（表示時間）の細かい映像を表示することがある程度可能になる。これにより、表示装置の解像能力に効き、鮮明な画像が表示できるようになる。
なお、主制御部２３及びレーザ制御部２７の各機能は、例えば、メモリに読み出し可能に記憶されるプログラムによってプロセッサが動作することにより、実現される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。
以上、制御装置、光走査装置、表示装置及び制御方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
レーザ走査方式の表示装置で使用される制御装置であって、
レーザ素子と、
前記レーザ素子に流す第１の駆動電流を生成する第１の電流源と、
前記レーザ素子に流す第２の駆動電流を生成する第２の電流源と、
制御部とを備え、
ｎは、１よりも大きな数であるとし、
前記制御部は、映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、前記第１の駆動電流が前記レーザ素子の発振が始まる閾値電流値の（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が零になるように前記第２の電流源を制御する、制御装置。
（付記２）
前記制御部は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が零になるように前記第２の電流源を制御する、付記１に記載の制御装置。
（付記３）
前記制御部は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍以上になるように前記第２の電流源を制御する、付記２に記載の制御装置。
（付記４）
前記制御部は、前記非零の部分を走査するとき、前記第２の駆動電流が、前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍の電流値に、入力される映像信号の輝度レベルに応じた電流値を加えた電流値になるように、前記第２の電流源を制御する、付記３に記載の制御装置。
１ 光走査装置
２０ 制御装置
３５ 制御部
１００ 表示装置
５００ 光学系

Claims (9)

  1. レーザ走査型の表示装置で使用される制御装置であって、
    レーザ素子と、
    前記レーザ素子に流す第１の駆動電流を生成する第１の電流源と、
    前記レーザ素子に流す第２の駆動電流を生成する第２の電流源と、
    ｎは、１よりも大きな数であるとし、
    映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、前記第１の駆動電流が前記レーザ素子の発振が始まる閾値電流値の（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が零以上前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍未満の第２の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が前記第２の設定電流値以上の第３の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する、制御装置。
  2. 前記制御部は、映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが非零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が前記第３の設定電流値よりも大きな第４の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記第４の設定電流値は、前記閾値電流値から前記第１の設定電流値を差し引いた電流値以上である、請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記第３の設定電流値は、前記第２の設定電流値と同じである、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 前記第２の設定電流値は、零である、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 前記第２の設定電流値及び前記第３の設定電流値は、零であり、
    前記第４の設定電流値は、前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍の電流値に、入力される映像信号の輝度レベルに応じた電流値を加えた電流値である、請求項３に記載の制御装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置と、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光を走査する光走査部とを備える、光走査装置。
  8. 請求項７に記載の光走査装置と、
    前記光走査部により走査される前記レーザ光から映像を映し出す光学系とを備える、表示装置。
  9. ｎは、１よりも大きな数であるとし、
    映像を表示させない非表示エリアを走査するとき、第１の電流源がレーザ素子に流す第１の駆動電流が前記レーザ素子の発振が始まる閾値電流値の（１／ｎ）倍の第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、第２の電流源が前記レーザ素子に流す第２の駆動電流が零以上前記閾値電流値の（１－１／ｎ）倍未満の第２の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御し、
    映像を表示させる表示エリアのうち輝度レベルが零の部分を走査するとき、前記第１の駆動電流が前記第１の設定電流値になるように前記第１の電流源を制御し、前記第２の駆動電流が前記第２の設定電流値以上の第３の設定電流値になるように前記第２の電流源を制御する、制御方法。
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