WO2013145153A1

WO2013145153A1 - 画像描画装置

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Publication number: WO2013145153A1
Application number: PCT/JP2012/058137
Authority: WO
Inventors: 克宏小池
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-03

Abstract

　画像描画装置は、第一光源と、第二光源と、第一光源及び第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び当該第一方向と交差する第二方向に走査させて、描画対象に画像を描画させる走査手段と、第一光源及び第二光源から出射される光の光軸のずれを検出する光軸ずれ検出手段と、第一光源及び第二光源から出射される光の光軸が一致するように補正する光軸補正手段と、光軸ずれ検出手段による検出動作時に、走査手段による第一方向及び第二方向のうちの少なくとも一方の走査を停止させる制御を行う制御手段と、を備える。

Description

画像描画装置

　本発明は、光軸のずれを検出、補正する技術分野に関する。

　この種の技術が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１には、光源からのレーザ光を受光素子に入射させ、当該受光素子の出力信号に基づいて光軸ずれを検出する技術が提案されている。また、特許文献１には、検出された光軸ずれに基づいて、光学素子（レンズやビームスプリッタ）を移動させることで、光軸ずれを補正することが提案されている。

ＷＯ２００９－１５４１３４号公報

　上記の特許文献１に記載されたような、１つの受光素子を用いて光軸ずれを検出する構成では、赤色レーザ、青色レーザ及び緑色レーザの光軸ずれを個別に検出するために、各色を個別に光らせていた。そのため、光軸ずれの検出時に、レーザ光がスクリーンに到達してしまい、提示すべき画像以外の不要な画像が視認され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、光軸ずれの検出時における光が視認されてしまうことを適切に抑制することが可能な画像描画装置を提供することを課題とする。

　請求項１に記載の発明では、画像描画装置は、第一光源と、第二光源と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び前記第一方向と交差する第二方向に走査させて、描画対象に画像を描画させる走査手段と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光の光軸のずれを検出する光軸ずれ検出手段と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光の光軸が一致するように補正する光軸補正手段と、前記光軸ずれ検出手段による検出動作時に、前記走査手段による前記第一方向及び前記第二方向のうちの少なくとも一方の走査を停止させる制御を行う制御手段と、を備える。

　請求項６に記載の発明では、画像描画装置は、第一光源と、第二光源と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び前記第一方向と直行する第二方向に走査させる走査手段と、前記走査手段によって前記第一方向及び前記第二方向のうちの一方又は両方の走査が行われていない際に、前記第一光源及び前記第二光源から出射された光を受光して、その受光位置を検出する受光手段と、前記第一光源及び前記第二光源から照射される光の、前記受光手段での受光位置に基づいて、光軸ずれを検出する光軸ずれ検出手段と、を備える。

第１実施例に係る画像描画装置の構成を示す。受光部の構成を示す。比較例に係る制御方法を説明するための図を示す。第１実施例に係る制御方法を説明するための図を示す。第１制御例に係る垂直方向の走査に関するタイミングチャートを示す。第２制御例に係る垂直方向の走査に関するタイミングチャートを示す。第２実施例に係る画像描画装置の構成を示す。第２実施例に係る透過窓の構成を示す。

　本発明の１つの観点では、画像描画装置は、第一光源と、第二光源と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び前記第一方向と交差する第二方向に走査させて、描画対象に画像を描画させる走査手段と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光の光軸のずれを検出する光軸ずれ検出手段と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光の光軸が一致するように補正する光軸補正手段と、前記光軸ずれ検出手段による検出動作時に、前記走査手段による前記第一方向及び前記第二方向のうちの少なくとも一方の走査を停止させる制御を行う制御手段と、を備える。

　上記の画像描画装置は、第一光源及び第二光源から出射される光の光軸のずれを検出し、第一光源及び第二光源から出射される光の光軸が一致するように補正する。制御手段は、光軸ずれ検出手段による検出動作時に、走査手段による第一方向及び第二方向のうちの一方又は両方の走査を停止させる制御を行う。これにより、光軸ずれの検出動作時に光が照射される領域（つまりユーザへの提示を目的としていない画像が描画される領域）を小さくすることができる。したがって、画像描画領域において、ユーザに提示すべき画像が描画される領域を広く確保することができる。また、光軸ずれの検出動作時における光が視認されてしまうことを適切に抑制することが可能となる。つまり、ユーザへの提示を目的としていない画像が視認されてしまうことを適切に抑制することが可能となる。

　上記の画像描画装置の一態様では、前記光軸ずれ検出手段による検出動作時に、前記第一光源又は前記第二光源から出射される光が前記描画対象に到達するのを妨げる遮光手段を更に備える。これにより、光軸ずれの検出時に光が視認されてしまうことを確実に防止することが可能となる。

　上記の画像描画装置の他の一態様では、前記遮光手段は、前記走査手段から前記描画対象までの光路上の位置に設けられ、前記制御手段によって前記第一方向又は前記第二方向の少なくとも一方の走査が停止された前記光が照射される位置に配置されている。これにより、光軸ずれの検出時に光が描画対象に到達するのを適切に防止することができる。

　好適には、前記制御手段は、前記走査手段は、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を走査させて矩形の画像描画領域に前記画像を描画させ、前記制御手段は、前記画像描画領域を構成する４辺のうちのいずれか１つの辺のみを走査させる。これにより、画像描画領域において、ユーザに提示すべき画像が描画される領域を効果的に確保することが可能となる。

　また好適には、前記制御手段は、前記走査手段による前記第一方向及び前記第二方向の両方の走査を停止させることで、前記画像描画領域の四隅のうちのいずれか１つの隅の走査を停止させる制御を行い、前記遮光手段は、前記制御手段によって走査が停止される前記隅に対応する、前記走査手段から前記描画対象までの光路上の位置に設けられている。これにより、画像描画領域において、ユーザに提示すべき画像が描画される領域をより効果的に確保することが可能となる。

　本発明の他の観点では、画像描画装置は、第一光源と、第二光源と、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び前記第一方向と直行する第二方向に走査させる走査手段と、前記走査手段によって前記第一方向及び前記第二方向のうちの一方又は両方の走査が行われていない際に、前記第一光源及び前記第二光源から出射された光を受光して、その受光位置を検出する受光手段と、前記第一光源及び前記第二光源から照射される光の、前記受光手段での受光位置に基づいて、光軸ずれを検出する光軸ずれ検出手段と、を備える。

　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］
　まず、本発明の第１実施例について説明する。

　（装置構成）
　図１は、第１実施例に係る画像描画装置１の構成を示す。図１に示すように、第１実施例に係る画像描画装置１は、主に、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ミラー制御部８と、レーザ光源ユニット９と、を備える。

　例えば、画像描画装置１は、ユーザの目の位置（アイポイント）から虚像として画像を視認させるヘッドアップディスプレイや、ユーザの頭部などに装着可能に構成され、ユーザの網膜上に画像を描画するヘッドマウントディスプレイに適用される。この他にも、画像描画装置１は、例えばレーザ光を用いたプロジェクタに適用することができる。なお、図１中のレーザ光源ユニット９は、光の進行方向に沿った面にて切断した図を示している。

　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１０から入力される走査位置情報に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳミラー制御部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ミラー制御部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ユニット９に設けられるレーザダイオード（ＬＤ）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（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー制御部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１０を制御する。ＭＥＭＳミラー制御部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１０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１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。ＭＥＭＳミラー制御部８は、本発明における「制御手段」の一例である。

　レーザ光源ユニット９は、主に、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ように機能する。具体的には、レーザ光源ユニット９は、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、９１ｂ、９１ｃと、ダイクロイックミラー９２ａ、９２ｂと、ビームスプリッタ９３と、ＭＥＭＳミラー１０と、受光部１３と、透過窓１４と、を備える。

　赤色レーザＬＤ１は赤色レーザ光を出射し、青色レーザＬＤ２は青色レーザ光を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色レーザ光を出射する。なお、以下では、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を区別しないで用いる場合には、単に「レーザＬＤ」と表記し、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を区別しないで用いる場合には、単に「レーザ光」と表記する。

　コリメータレンズ９１ａ、９１ｂ、９１ｃは、それぞれ、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光を平行光にする。ダイクロイックミラー９２ａは、コリメータレンズ９１ａを経由した赤色レーザ光を反射させると共に、コリメータレンズ９１ｃを経由した緑色レーザ光を透過させる。ダイクロイックミラー９２ｂは、ダイクロイックミラー９２ａを経由した赤色レーザ光及び緑色レーザ光を透過させると共に、コリメータレンズ９１ｂを経由した青色レーザ光を反射させる。ビームスプリッタ９３は、このようにダイクロイックミラー９２ｂから出射されたレーザ光を分割し、一部のレーザ光を反射させ、残りの一部のレーザ光を透過させる。ビームスプリッタ９３で反射したレーザ光はＭＥＭＳミラー１０に入射され、ビームスプリッタ９３を透過したレーザ光は受光部１３に入射される。

　ＭＥＭＳミラー１０は、ビームスプリッタ９３で反射されたレーザ光を、透過窓１４を透してスクリーン１１に向けて反射させる。具体的には、ＭＥＭＳミラー１０は、画像信号入力部２に入力された画像を表示するために、ＭＥＭＳミラー制御部８の制御により、レーザ光によってスクリーン１１を走査するように動作し、また、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。ＭＥＭＳミラー１０は、本発明における「走査手段」の一例である。また、スクリーン１１は本発明における「描画対象」の一例である。

　透過窓１４は、ＭＥＭＳミラー１０で反射されたレーザ光が入射され、当該レーザ光を透過可能に構成されている。

　受光部１３には、ビームスプリッタ９３を透過したレーザ光が入射される。受光部１３は、フォトディテクタなどの光電変換素子（例えば４分割受光素子）であり、レーザ光の受光位置に応じた受光信号Ｓｄ１をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。

　ここで、図２を参照して、受光部１３の具体例について説明する。図２は、図１中の矢印Ａ１方向から受光部１３を観察した図である。図２に示すように、受光部１３は、４つの受光素子１３ａ～１３ｂを有し、ビームスプリッタ９３を透過したレーザ光に対応するスポットＳＰが形成される。受光素子１３ａ～１３ｂは、それぞれ、レーザ光が照射される面積などに応じた信号を出力する。受光部１３は、受光素子１３ａの出力値と受光素子１３ｃの出力値とを加算した値から、受光素子１３ｂの出力値と受光素子１３ｄの出力値とを加算した値を減算した値を、Ｘ方向（左右方向）の光軸ずれを示すＸずれ信号として出力する。また、受光部１３は、受光素子１３ａの出力値と受光素子１３ｂの出力値とを加算した値から、受光素子１３ｃの出力値と受光素子１３ｄの出力値とを加算した値を減算した値を、Ｙ方向（上下方向）の光軸ずれを示すＹずれ信号として出力する。受光部１３は、このようなＸずれ信号及びＹずれ信号を含む信号を、上記した受光信号Ｓｄ１としてビデオＡＳＩＣ３へ出力する。

　図１に戻って説明する。ビデオＡＳＩＣ３は、受光部１３からの受光信号Ｓｄ１に基づいて、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３の光軸ずれを検出する。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を個々に発光させた際に得られた、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光の各々についての受光信号Ｓｄ１に基づいて、各レーザＬＤについての光軸ずれを検出する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、検出した光軸ずれに基づいて、当該光軸ずれを補正するための処理を行う。例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、レーザ光の発光タイミング（つまりＭＥＭＳミラー１０の動きに対するレーザＬＤの変調タイミング）を制御することで、光軸ずれを補正する。

　このように、受光部１３は本発明における「光軸ずれ検出手段」の一例に相当し、ビデオＡＳＩＣ３は本発明における「光軸補正手段」の一例に相当する。

　（制御方法）
　次に、第１実施例に係る制御方法について説明する。第１実施例では、光軸ずれの検出時におけるレーザ光が視認されてしまうことを抑制するための制御を行う。具体的には、第１実施例では、ＭＥＭＳミラー制御部８は、光軸ずれの検出時に、垂直方向（上下方向）の走査を停止させ、水平方向（左右方向）の走査のみを行わせるように、ＭＥＭＳミラー１０を制御する。なお、垂直方向（上下方向）は副走査方向に相当し、水平方向（左右方向）は走査方向に相当する。

　詳しくは、ＭＥＭＳミラー制御部８は、光軸ずれの検出時に、垂直走査方向に関する可動範囲における上端に対応する角度にＭＥＭＳミラー１０を固定した状態で、水平走査方向に関する可動範囲に対応するＭＥＭＳミラー１０の角度を変化させる制御を行う。即ち、ＭＥＭＳミラー制御部８は、画像描画装置１によって画像が描画される領域である画像描画領域（ＭＥＭＳミラー１０の走査により画像を表示できる領域に相当する）の上端部において、垂直方向の走査が停止されるようにＭＥＭＳミラー１０を制御する。

　前述したように、光軸ずれの検出は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を個々に発光させることで実施される。そのため、光軸ずれの検出時には、ユーザへの提示を目的としていない画像が表示されることとなる。第１実施例に係る制御方法では、このような光軸ずれの検出時に、画像描画領域の上端部において、ＭＥＭＳミラー１０による垂直方向の走査を停止させる。これにより、光軸ずれの検出時に、レーザ光が照射される領域、つまりユーザへの提示を目的としていない画像が描画される領域（以下では「検出用画像描画領域」と呼ぶ。）を、小さくすることができる。したがって、第１実施例によれば、画像描画領域において、ユーザに提示すべき画像が描画される領域（以下では「提示用画像描画領域」と呼ぶ。）を広く確保することが可能となる。

　ここで、図３及び図４を参照して、第１実施例に係る制御方法の具体例及びその作用効果について詳細に説明する。

　図３は、比較例に係る制御方法を示す図である。比較例に係る制御方法では、光軸ずれの検出時に、光軸ずれの検出を行わない通常動作時と同様の走査を行う。つまり、比較例に係る制御方法では、第１実施例のように、光軸ずれの検出時に垂直方向の走査を停止させる制御を行わない。

　図３（ａ）は、比較例において、垂直方向に走査するためにＭＥＭＳミラー１０に対して適用される垂直駆動信号を示している。図３（ａ）において、時刻ｔ１までの期間Ｔ１ａは、光軸ずれの検出が行われる期間、つまりユーザへの提示を目的としていない画像が表示される期間であり、時刻ｔ１以降の期間Ｔ１ｂは、提示すべき画像が表示される期間である。通常、提示すべき画像を表示させる場合（光軸ずれの検出を行わない通常動作時）には、時間の経過に伴って信号の大きさが大きくなるような垂直駆動信号を用いて、ＭＥＭＳミラー１０が所謂のこぎり波駆動される。比較例に係る制御方法では、図３（ａ）に示すように、光軸ずれの検出時にも、そのような通常動作時と同様に、ＭＥＭＳミラー１０がのこぎり波駆動される。つまり、比較例に係る制御方法では、光軸ずれの検出時にも、ＭＥＭＳミラー１０による垂直方向の走査が行われる。

　図３（ｂ）は、上記のような比較例に係る制御方法を行った場合の、検出用画像描画領域Ｒ１ａ及び提示用画像描画領域Ｒ１ｂを示している（なお、破線領域は画像描画領域に相当する）。図３（ｂ）に示すように、比較例に係る制御方法では、画像描画領域において検出用画像描画領域Ｒ１ａが比較的広い範囲を占めることがわかる。具体的には、検出用画像描画領域Ｒ１ａは、光軸ずれの検出が行われる期間Ｔ１ａにおいてＭＥＭＳミラー１０によって垂直方向に走査される量に相当する幅を有する。このようなことから、比較例に係る制御方法では、提示用画像描画領域Ｒ１ｂが狭くなってしまう傾向にある。

　図４は、第１実施例に係る制御方法を示す図である。図４（ａ）は、本較例において、垂直方向に走査するためにＭＥＭＳミラー１０に対して適用される垂直駆動信号を示している。図４（ａ）においても、時刻ｔ１までの期間Ｔ１ａは、光軸ずれの検出が行われる期間、つまりユーザへの提示を目的としていない画像が表示される期間であり、時刻ｔ１以降の期間Ｔ１ｂは、提示すべき画像が表示される期間である。第１実施例では、まず、光軸ずれの検出時に（期間Ｔ１ａ）、垂直駆動信号を０（０ではない所定の基準値でも良い）に維持することで、ＭＥＭＳミラー１０による垂直方向の走査を停止させる。そして、この後、提示すべき画像を表示させる際に（期間Ｔ１ｂ）、時間の経過に伴って垂直駆動信号を徐々に大きくしていくことで、ＭＥＭＳミラー１０による垂直方向の走査を行わせる。

　図４（ｂ）は、上記のような第１実施例に係る制御方法を行った場合の、検出用画像描画領域Ｒ２ａ及び提示用画像描画領域Ｒ２ｂを示している（なお、破線領域は画像描画領域に相当する）。図４（ｂ）に示すように、第１実施例に係る制御方法では、比較例に係る制御方法と比較して、画像描画領域において検出用画像描画領域Ｒ２ａが占める範囲が小さいことがわかる。具体的には、検出用画像描画領域Ｒ２ａは、１画素に概ね相当する幅を有する。この幅は、比較例で述べた、光軸ずれの検出が行われる期間Ｔ１ａにおいて垂直方向に走査される量に相当する幅よりも、かなり小さいものとなる。したがって、第１実施例に係る制御方法によれば、画像描画領域において提示用画像描画領域Ｒ２ｂを広く確保することが可能となる。

　以上より、第１実施例によれば、比較例に係る制御方法と比較して、光軸ずれの検出時におけるレーザ光が視認されてしまうことを適切に抑制することが可能となる。つまり、ユーザへの提示を目的としていない画像が視認されてしまうことを適切に抑制することが可能となる。また、第１実施例によれば、可動フィルタやミラーなどを別途用いることなく、光軸ずれの検出時にレーザ光が視認されてしまうことを抑制することができる。そのため、第１実施例は、部品点数を増やすことなく、低コストで実現することができる。

　なお、上記のように光軸ずれの検出時に垂直方向の走査を停止させた場合には、当該走査を停止させない場合（通常動作時）と比較して、提示すべき画像を表示させる際における垂直方向の走査速度を速くすることが望ましい（図４（ａ）中の矢印Ｂ１参照）。具体的には、提示用画像描画領域Ｒ２ｂに対する垂直方向の走査が期間Ｔ１ｂにおいて完了するように、垂直方向の走査速度を設定することが望ましい。また、そのような垂直方向の走査速度に合わせて、画像を描画するためのレーザＬＤの発光タイミングも通常動作時よりも早くすることが望ましい。このようにすることで、垂直方向の走査を停止させた場合にも、通常動作時と同様に画像を表示させることができる。

　（制御例）
　次に、図５及び図６を参照して、第１実施例に係る制御方法の具体例（第１制御例及び第２制御例）について説明する。

　図５は、第１実施例に係る制御方法に関する第１制御例を示している。図５は、横軸に時間を示し、縦軸に垂直駆動信号を示すことで、第１制御例に係る垂直方向の走査に関するタイミングチャートを示している。図５に示すように、第１制御例では、画像描画装置１の起動直後の１フレーム分を光軸ずれの検出及び補正に割り当てる。具体的には、第１制御例では、ＭＥＭＳミラー制御部８は、起動直後の１フレームに対応する期間において、ＭＥＭＳミラー１０による垂直方向の走査を停止させる制御を行う。また、当該フレームにおいて、レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３を個々に発光させる制御を行い、ビデオＡＳＩＣ３は、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光の各々についての受光部１３の受光信号Ｓｄ１に基づいて、各レーザＬＤについての光軸ずれを検出して、検出した光軸ずれに基づいて、当該光軸ずれを補正するための処理を行う。これ以降のフレームでは、ビデオＡＳＩＣ３、レーザドライバＡＳＩＣ７及びＭＥＭＳミラー制御部８は、ユーザに提示すべき画像を表示させるべく、通常の制御を行う。例えば、ＭＥＭＳミラー制御部８は、ＭＥＭＳミラー１０をのこぎり波駆動する。

　なお、起動直後にのみ光軸ずれの検出及び補正を行うことに限定はされず、起動後において一定周期ごとに、光軸ずれの検出及び補正を行っても良い。

　図６は、第１実施例に係る制御方法に関する第２制御例を示している。図６は、横軸に時間を示し、縦軸に垂直駆動信号を示すことで、第２制御例に係る垂直方向の走査に関するタイミングチャートを示している。第２制御例でも、第１制御例と同様に、画像描画装置１の起動直後の１フレーム分を光軸ずれの検出に割り当てる。しかしながら、第２制御例では、各フレームにおける一部分の期間を、光軸ずれの検出及び補正に割り当てる（その他の期間では、光軸ずれの検出及び補正を行わずに、提示すべき画像を表示させる）。なお、ここでは、光軸ずれの検出及び補正を行う際の制御例について主に説明する。

　第２制御例では、ＭＥＭＳミラー制御部８は、各フレームにおける後半の所定期間において、ＭＥＭＳミラー１０による垂直方向の走査を停止させる制御を行う。そのようなＭＥＭＳミラー制御部８による制御時に、第２制御例では、レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のうちの１つのレーザＬＤのみを発光させる制御を行い、ビデオＡＳＩＣ３は、レーザドライバＡＳＩＣ７によって発光されたレーザＬＤについての受光部１３の受光信号Ｓｄ１に基づいて、当該レーザＬＤについての光軸ずれを検出して、検出した光軸ずれに基づいて、当該光軸ずれを補正するための処理を行う。詳しくは、第２制御例では、各フレームごとに、発光させるレーザＬＤを変えることで、光軸ずれの検出及び補正を行うレーザＬＤを変える。図６に示す例では、１フレーム目では青色レーザＬＤ２についての光軸ずれの検出及び補正を行い、２フレーム目では緑色レーザＬＤ３についての光軸ずれの検出及び補正を行い、３フレーム目では赤色レーザＬＤ１についての光軸ずれの検出及び補正を行い、４フレーム目以降では、１フレーム目～３フレーム目と同様の光軸ずれの検出及び補正を繰り返し行っている。

　このような第２制御例によれば、第１制御例と比較して、光軸ずれの補正頻度を高くすることができる。また、第２制御例によれば、光軸ずれの検出及び補正を行うレーザＬＤをフレームごとに変えることで、光軸ずれの検出及び補正に要する時間を短くすることができ、ユーザへの提示を目的としていない画像が表示される期間を短縮することが可能となる。

　（第１実施例の変形例）
　上記した第１実施例で示したように、光軸ずれの検出時に、画像描画領域の上端部での垂直方向の走査を停止させることに限定はされない。他の例では、光軸ずれの検出時に、画像描画領域の上端部での垂直方向の走査を停止させる代わりに、画像描画領域の下端部での垂直方向の走査を停止させることができる。なお、画像描画領域の上端部及び下端部以外の領域で垂直方向の走査を停止させて構わない。

　また、光軸ずれの検出時に、垂直方向の走査を停止させることに限定はされない。他の例では、光軸ずれの検出時に、垂直方向（上下方向）の走査を停止させる代わりに、水平方向（左右方向）の走査を停止させることができる。このような変形例は、垂直方向を主走査方向とし、水平方向を副走査方向とするような構成に、好適に適用される。また、当該変形例では、画像描画領域の左端部又は右端部での水平方向の走査を停止させることが好適である。なお、画像描画領域の左端部及び右端部以外の領域で水平方向の走査を停止させて構わない。

　また、光軸ずれの検出時に、垂直方向及び水平方向のいずれか一方の走査を停止させることに限定はされない。他の例では、光軸ずれの検出時に、垂直方向及び水平方向の両方の走査を停止させることができる。この場合には、画像描画領域の四隅のうちのいずれか１つの隅において、垂直方向及び水平方向の走査を停止させることが好適である。なお、画像描画領域の四隅以外の領域で垂直方向及び水平方向の走査を停止させて構わない。

　ここで、垂直方向及び水平方向の両方の走査を停止させる制御を実現するに当たっては、基本的には、垂直方向の走査用のミラーと水平方向の走査用のミラーの２つのミラーを用いる必要がある。他方で、垂直方向及び水平方向のいずれか一方の走査を停止させる制御を実現するに当たっては、そのような２つのミラーを用いる必要はなく、垂直方向及び水平方向の両方を別々に走査可能な２軸タイプのミラーを１つ用いれば良い。したがって、垂直方向及び水平方向のいずれか一方の走査を停止させる制御は、比較的簡便な構成で実現することができると言える。他方で、垂直方向及び水平方向の両方の走査を停止させる制御を実現するためには、ある程度複雑な構成を要すると言える。

　［第２実施例］
　次に、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は、光軸ずれの検出時にレーザ光がスクリーン１１に到達するのを妨げることが可能な遮光手段を用いる点で、第１実施例と異なる。それ以外の点は、第１実施例と同様である。よって、ここで特に説明しない構成要素や制御や処理などについては、第１実施例と同様であるものとする。例えば、第１実施例で示した、光軸ずれの検出時に垂直方向の走査を停止させるといった制御は、第２実施例にも同様に適用される。

　図７は、第２実施例に係る画像描画装置１ａの構成を示す。なお、図１と同一の符号を付した構成要素は同一の意味を有するものとし、その説明を省略する。

　図７に示すように、第２実施例に係る画像描画装置１ａは、透過窓１４の代わりに透過窓１４ａを有する点で、第１実施例に係る画像描画装置１と異なる。基本的には、透過窓１４ａは、透過窓１４と同様に、ＭＥＭＳミラー１０で反射されたレーザ光が入射され、当該レーザ光を透過可能に構成されている。

　図８は、第２実施例に係る透過窓１４ａを示す図である。図８は、図７中の矢印Ａ２方向から透過窓１４ａを観察した図である。図８に示すように、第２実施例では、透過窓１４ａは、一部分に、レーザ光の透過を遮ることが可能な遮光膜１４ａ１が貼り付けられている。遮光膜１４ａ１としては、公知の種々のものを適用することができる。なお、遮光膜１４ａ１は、本発明における「遮光手段」の一例である。

　具体的には、遮光膜１４ａ１は、透過窓１４ａの上端部における左端から右端に延びる矩形領域に設けられている。このように遮光膜１４ａ１が設けられた領域は、光軸ずれの検出時において垂直方向の走査が停止される画像描画領域の上端部に対応する。つまり、遮光膜１４ａ１が設けられた領域は、垂直方向の走査が停止されている際にレーザ光が照射される透過窓１４ａ上の領域である。好適には、遮光膜１４ａ１は、透過窓１４ａ上での１画素の大きさに相当する幅（例えば１画素の大きさよりも若干大きい幅）にて構成される。

　なお、図８に示す例では、透過窓１４ａの上端部と画像描画領域の上端部とが対応しているために、遮光膜１４ａ１を透過窓１４ａの上端部に設けている。しかしながら、透過窓１４ａの上端部と画像描画領域の上端部とが対応していない場合には、透過窓１４ａの上端部以外の場所に遮光膜１４ａ１を設けることとなる。この場合には、上記したように、垂直方向の走査が停止される画像描画領域の上端部に対応する透過窓１４ａ上の領域、つまり垂直方向の走査が停止されている際にレーザ光が照射される透過窓１４ａ上の領域に、遮光膜１４ａ１を設ければ良い。

　以上説明した第２実施例によれば、遮光膜１４ａ１を用いることで、光軸ずれの検出時にレーザ光がスクリーン１１に到達するのを適切に防止することができる。よって、第２実施例によれば、光軸ずれの検出時におけるレーザ光が視認されてしまうことを確実に防止することが可能となる。つまり、ユーザへの提示を目的としていない画像が視認されてしまうことを確実に防止することが可能となる。

　（第２実施例の変形例）
　上記した第２実施例で示したように、画像描画領域の上端部に対応する透過窓１４ａ上の領域に、遮光膜１４ａ１を設けることに限定はされない。（第１実施例の変形例）のセクションでは、画像描画領域内の種々の領域において走査を停止することで光軸ずれの検出を行う例を示したが、そのように走査が停止される画像描画領域内の領域に対応する透過窓１４ａ上の領域（つまり走査が停止されている際にレーザ光が照射される透過窓１４ａ上の領域）に、遮光膜１４ａ１を設ければ良い。具体的には、画像描画領域の下端部において垂直方向の走査が停止される場合には、画像描画領域の下端部に対応する透過窓１４ａ上の領域に遮光膜１４ａ１を設ければ良い。また、画像描画領域の左端部又は右端部において水平方向の走査が停止される場合には、画像描画領域の左端部又は右端部に対応する透過窓１４ａ上の領域に遮光膜１４ａ１を設ければ良い。また、画像描画領域の四隅のうちのいずれか１つの隅において走査が停止される場合には、画像描画領域の当該隅に対応する透過窓１４ａ上の領域に遮光膜１４ａ１を設ければ良い。

　また、上記では、本発明における「遮光手段」として遮光膜１４ａ１を用いる例を示したが、「遮光手段」として遮光膜１４ａ１を用いることに限定はされない。レーザ光がスクリーン１１に到達することを妨げることが可能であれば、種々のものを「遮光手段」として用いることができる。

　また、透過窓１４ａ上に「遮光手段」を設けることに限定はされず、レーザ光がスクリーン１１に到達することを妨げることができれば、ＭＥＭＳミラー１０からスクリーン１１までの光路上の種々の位置に「遮光手段」を設けることができる。

　本発明は、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイやプロジェクタなどの種々の画像描画装置に利用することができる。

　１、１ａ　画像描画装置
　３　ビデオＡＳＩＣ
　７　レーザドライバＡＳＩＣ
　８　ＭＥＭＳミラー制御部
　９　レーザ光源ユニット
　１０　ＭＥＭＳミラー
　１１　スクリーン
　１３　受光部
　１４、１４ａ　透過窓
　１４ａ１　遮光膜
　ＬＤ１　赤色レーザ
　ＬＤ２　青色レーザ
　ＬＤ３　緑色レーザ

Claims

　第一光源と、
　第二光源と、
　前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び前記第一方向と交差する第二方向に走査させて、描画対象に画像を描画させる走査手段と、
　前記第一光源及び前記第二光源から出射される光の光軸のずれを検出する光軸ずれ検出手段と、
　前記第一光源及び前記第二光源から出射される光の光軸が一致するように補正する光軸補正手段と、
　前記光軸ずれ検出手段による検出動作時に、前記走査手段による前記第一方向及び前記第二方向のうちの少なくとも一方の走査を停止させる制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする画像描画装置。
　前記光軸ずれ検出手段による検出動作時に、前記第一光源又は前記第二光源から出射される光が前記描画対象に到達するのを妨げる遮光手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像描画装置。
　前記遮光手段は、前記走査手段から前記描画対象までの光路上の位置に設けられ、前記制御手段によって前記第一方向又は前記第二方向の少なくとも一方の走査が停止された前記光が照射される位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像描画装置。
　前記走査手段は、前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を走査させて矩形の画像描画領域に前記画像を描画させ、
　前記制御手段は、前記画像描画領域を構成する４辺のうちのいずれか１つの辺のみを走査させることを特徴とする請求項３に記載の画像描画装置。
　前記制御手段は、前記走査手段による前記第一方向及び前記第二方向の両方の走査を停止させることで、画像描画領域の四隅のうちのいずれか１つの隅の走査を停止させる制御を行い、
　前記遮光手段は、前記制御手段によって走査が停止される前記隅に対応する、前記走査手段から前記描画対象までの光路上の位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の画像描画装置。
　第一光源と、
　第二光源と、
　前記第一光源及び前記第二光源から出射される光を、所定の第一方向及び前記第一方向と直行する第二方向に走査させる走査手段と、
　前記走査手段によって前記第一方向及び前記第二方向のうちの一方又は両方の走査が行われていない際に、前記第一光源及び前記第二光源から出射された光を受光して、その受光位置を検出する受光手段と、
　前記第一光源及び前記第二光源から照射される光の、前記受光手段での受光位置に基づいて、光軸ずれを検出する光軸ずれ検出手段と、を備えることを特徴とする画像描画装置。