JPWO2013046329A1 - 光軸ずれ補正装置、制御方法、及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に係る光軸ずれ補正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、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。
以下では、本実施例に係る光軸ずれ補正方法について具体的に説明する。画像描画装置1は、ユーザから所定の入力があった時や画像描画装置1の起動時などの所定のタイミングで光軸ずれ補正を行う。そして、画像描画装置1は、まず、主走査方向の光軸ずれの補正処理を行った後、副走査方向の光軸ずれの補正処理を実行する。以下、これらの補正処理についてそれぞれ具体的に説明する。
(1)主走査方向の光軸ずれ補正処理
まず、主走査方向の光軸ずれ補正方法について説明する。概略的には、画像描画装置1は、各レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域Rtagの最上位の行から順に走査を行い、各レーザ光について何フレーム目で受光素子100が受光を検知したかに基づき、光軸ずれの検出及び補正を行う。なお、画像描画装置1は、単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに各フレームの描画を行う。例えば、60FPSの場合には、画像描画装置1は、1秒ごとに60回繰り返される各走査の走査期間ごとに各フレームの描画を行う。
次に、副走査方向の光軸ずれ補正方法について説明する。概略的には、画像描画装置1は、各レーザ光により1フレームにつき1ピクセル(ドット)ずつ走査領域Rtagの最上位の行にあるピクセルから順に走査を行うことで各レーザ光について検出時フレーム番号Nfdを算出し、これらの検出時フレーム番号Nfdが一致するように、光軸ずれの検出及び補正を行う。なお、好適には、画像描画装置1は、上述した主走査方向の光軸ずれ補正処理を実行した後、副走査方向の光軸ずれ補正処理を行う。
次に、本発明に好適な変形例について説明する。以下に示す変形例は、組み合わせて上述の実施例に適用されてもよい。
図4〜図6、図8〜図10では、受光素子100は、1ピクセル分の大きさを有し、かつ、所定の一つのピクセルとのみ重複する位置に配置されていた。しかし、本発明が適用可能な構成は、これに限定されない。これに代えて、受光素子100は、1ピクセル分以上の大きさを有してもよく、複数のピクセルと重複する位置に配置されてもよい。
主走査方向の光軸ずれ補正処理時に、画像描画装置1は、走査対象行Ltagを1行のピクセルに設定していたが、本発明が適用可能な方法はこれに限定されない。これに代えて、画像描画装置1は、複数行のピクセルを走査対象行Ltagに設定してもよい。これについて、図14を参照して具体的に説明する。
図8〜図10の説明では、副走査方向の光軸ずれ補正時に、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagを1ピクセル分に設定していたが、本発明が適用可能な方法はこれに限定されない。これに代えて、画像描画装置1は、複数のピクセルを走査対象ピクセルPtagに設定してもよい。これについて、第1の例及び第2の例の2つの具体例を挙げて説明する。
上述の実施例及び変形例の説明では、画像描画装置1は、主走査方向の光軸ずれ補正処理では、フレームごとに1行分だけ走査対象行Ltagを下方向へ移動させた。これに代えて、画像描画装置1は、受光素子100の主走査方向における幅に応じて走査対象行Ltagの移動幅を定めてもよい。例えば、画像描画装置1は、走査対象行Ltagの移動幅を、受光素子100の主走査方向における幅以下に設定する。具体的には、受光素子100の主走査方向の幅が2ピクセル以上かつ3ピクセル未満の場合には、画像描画装置1は、走査対象行Ltagの移動幅を2行(ピクセル)に設定する。これによっても、画像描画装置1は、受光素子100にレーザ光を検知させることができ、かつ、迅速に主走査方向の光軸ずれ補正処理を完了することができる。
上述の画像描画装置1は、ヘッドアップディスプレイに好適に適用される。これについて、図17を参照して具体例を示す。
3 ビデオASIC
7 レーザドライバASIC
8 MEMS制御部
9 レーザ光源部
100 受光素子
【図1】本実施例に係る画像描画装置の構成を示す。
【図2】マイクロレンズアレイ及び受光素子の配置例を示す。
【図3】光軸ずれの具体例を示すイメージ図である。
【図4】緑色レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域上を走査した際の時系列での走査対象行の位置の変化及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。
【図5】青色レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域上を走査した際の時系列での走査対象行の位置の変化及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。
【図6】赤色レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域上を走査した際の時系列での走査対象行の位置の変化及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。
【図7】 副走査方向の光軸ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図8】緑色レーザ光により1フレームにつき1ピクセルずつ順に走査を実行した際の時系列での走査対象ピクセルの位置の変化及び受光レベルの変化を示す図である。
【図9】青色レーザ光により1フレームにつき1ピクセルずつ順に走査を実行した際の時系列での走査対象ピクセルの位置の変化及び受光レベルの変化を示す図である。
【図10】赤色レーザ光により1フレームにつき1ピクセルずつ順に走査を実行した際の時系列での走査対象ピクセルの位置の変化及び受光レベルの変化を示す図である。
【図11】 主走査方向の光軸ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図12】受光素子が4ピクセル分の大きさを有する場合に、走査対象ピクセルが受光素子上にある場合の走査対象ピクセルの位置を示す図である。
【図13】受光素子が複数のピクセルにわたって配置されている場合に、走査対象行が受光素子上にあるときの走査対象行の位置及び受光レベルの変化を示す図である。
【図14】 副走査方向において隣接する2行を走査対象行に設定した場合の走査領域中の走査対象行の位置を示す図である。
【図15】変形例の第1の例に係る走査対象ピクセルの位置を示す図である。
【図16】本変形例の第2の例に係る走査対象ピクセルの位置及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。
【図17】ヘッドアップディスプレイの構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
以下では、本実施例に係る光軸ずれ補正方法について具体的に説明する。画像描画装置1は、ユーザから所定の入力があった時や画像描画装置1の起動時などの所定のタイミングで光軸ずれ補正を行う。そして、画像描画装置1は、まず、副走査方向の光軸ずれの補正処理を行った後、主走査方向の光軸ずれの補正処理を実行する。以下、これらの補正処理についてそれぞれ具体的に説明する。
(1)副走査方向の光軸ずれ補正処理
まず、副走査方向の光軸ずれ補正方法について説明する。概略的には、画像描画装置1は、各レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域Rtagの最上位の行から順に走査を行い、各レーザ光について何フレーム目で受光素子100が受光を検知したかに基づき、光軸ずれの検出及び補正を行う。なお、画像描画装置1は、単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに各フレームの描画を行う。例えば、60FPSの場合には、画像描画装置1は、1秒ごとに60回繰り返される各走査の走査期間ごとに各フレームの描画を行う。
次に、主走査方向の光軸ずれ補正方法について説明する。概略的には、画像描画装置1は、各レーザ光により1フレームにつき1ピクセル(ドット)ずつ走査領域Rtagの最上位の行にあるピクセルから順に走査を行うことで各レーザ光について検出時フレーム番号Nfdを算出し、これらの検出時フレーム番号Nfdが一致するように、光軸ずれの検出及び補正を行う。なお、好適には、画像描画装置1は、上述した副走査方向の光軸ずれ補正処理を実行した後、主走査方向の光軸ずれ補正処理を行う。
副走査方向の光軸ずれ補正処理時に、画像描画装置1は、走査対象行Ltagを1行のピクセルに設定していたが、本発明が適用可能な方法はこれに限定されない。これに代えて、画像描画装置1は、複数行のピクセルを走査対象行Ltagに設定してもよい。これについて、図14を参照して具体的に説明する。
図8〜図10の説明では、主走査方向の光軸ずれ補正時に、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagを1ピクセル分に設定していたが、本発明が適用可能な方法はこれに限定されない。これに代えて、画像描画装置1は、複数のピクセルを走査対象ピクセルPtagに設定してもよい。これについて、第1の例及び第2の例の2つの具体例を挙げて説明する。
上述の実施例及び変形例の説明では、画像描画装置1は、副走査方向の光軸ずれ補正処理では、フレームごとに1行分だけ走査対象行Ltagを下方向へ移動させた。これに代えて、画像描画装置1は、受光素子100の副走査方向における幅に応じて走査対象行Ltagの移動幅を定めてもよい。例えば、画像描画装置1は、走査対象行Ltagの移動幅を、受光素子100の副走査方向における幅以下に設定する。具体的には、受光素子100の副走査方向の幅が2ピクセル以上かつ3ピクセル未満の場合には、画像描画装置1は、走査対象行Ltagの移動幅を2行(ピクセル)に設定する。これによっても、画像描画装置1は、受光素子100にレーザ光を検知させることができ、かつ、迅速に副走査方向の光軸ずれ補正処理を完了することができる。
Claims (14)
- 第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、
前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、
前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、
前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、
前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、
を有することを特徴とする光軸ずれ補正装置。 - 前記走査手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させ、
前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが照射される位置を、フレームレートにおける所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させ、
前記検出手段は、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記光軸のずれを検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の光軸ずれ補正装置。 - 前記制御手段は、
前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、
前記走査領域中の複数の連続する行の画素に設定し、かつ、前記走査期間ごとにその照射位置を主走査方向に変化させることを特徴とする請求項2に記載の光軸ずれ補正装置。 - 照射される前記複数の連続する行の数は、前記受光素子が配置される走査面上での前記単位時間中における照射領域の主走査方向への大きさが、前記受光素子よりも大きくなるように設定されることを特徴とする請求項3に記載の光軸ずれ補正装置。
- 前記制御手段は、前記走査期間ごとに照射領域を変化させる量を、前記受光素子の主走査方向の大きさよりも小さい値とすることを特徴とする請求項4に記載の光軸ずれ補正装置。
- 前記制御手段は、
前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、
前記走査領域中の1列分の画素に設定し、かつ、前記走査期間ごとに副走査方向に変化させることを特徴とする請求項1に記載の光軸ずれ補正装置。 - 前記制御手段は、
前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、前記走査領域中の副走査方向に連続する画素に設定することを特徴とする請求項1に記載の光軸ずれ補正装置。 - 前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査期間ごとに、連続的に主走査方向又は副走査方向に向かって変化させることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
- 前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査期間ごとに、主走査方向又は副走査方向に向かって、前記受光素子の主走査方向又は副走査方向における幅に応じた移動幅に従い変化させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
- 前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを別々に前記走査領域に対して走査させることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
- 前記補正手段は、前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとが一致するように、前記第一光源又は前記第二光源の発光タイミングを制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
- 第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、
前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、
前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、
前記第一ビーム及び前記第二ビームによって、前記走査領域に対して所定のパターンを描画し、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に前記パターンの描画位置を変化させる制御手段と、
前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、
を有することを特徴とする光軸ずれ補正装置。 - 第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正し、
前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、
前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、を備える光軸ずれ補正装置が実行する制御方法であって、
前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御工程と、
前記制御工程により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出工程と、
前記検出工程により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正工程と、
を有することを特徴とする制御方法。 - 第一光源から照射される第一ビームと、第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置を光源部に有するヘッドアップディスプレイであって、
前記光軸ずれ補正装置は、
前記第一ビーム及び前記第二ビームを、所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させる走査手段と、
前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、
前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、
前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、
を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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