WO2014162506A1 - 虚像表示装置、投影装置、制御方法及びプログラム、並びに記録媒体 - Google Patents

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猶原　真一
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パイオニア株式会社
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    • G09G3/025—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes by tracing or scanning a light beam on a screen with scanning or deflecting the beams in two directions or dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a technical field for detecting and correcting laser characteristics.
  • a semiconductor laser (in other words, a laser element / laser diode) used as a light source for a projection device or the like tends to change its laser characteristics (for example, laser intensity) due to temperature change or aging deterioration.
  • the bias current value of the semiconductor laser is changed by two or more points, the light emission power of the semiconductor laser is detected by the light receiving power detection means, and the threshold current value of the semiconductor laser, the change in quantum efficiency, and the like are detected.
  • Patent Document 2 proposes a technique for detecting an optical axis shift of a semiconductor laser by detecting a laser beam emitted in a blanking area outside a projection image by a light receiving element.
  • Patent Document 1 does not disclose a method for detecting a change in laser characteristics while projecting an image. Further, in the technique described in Patent Document 2, since laser light is emitted in the blanking area, stray light is generated due to reflection inside the device, and stray light is emitted to the outside together with light constituting the image. May cause noise. In order to reduce the influence of such stray light, it is necessary to apply an antireflection treatment (AR coating or the like) to the surface inside the device.
  • AR coating or the like an antireflection treatment
  • Examples of the problem to be solved by the present invention include the above. It is an object of the present invention to provide a virtual image display device and the like that can correct a laser beam intensity by projecting a correction image outside a main image region.
  • the virtual image display device includes, as the image to be projected on the screen, an image generation unit that generates a composite image in which a correction image is added to a part or all of the outer periphery of the main image area where the main image is displayed, and the composite image Emitting means for emitting a laser beam having an intensity corresponding to the laser beam, a scanning unit for reflecting the laser beam and scanning the screen on the screen, and a part of the laser beam incident on the scanning unit And a light receiving means for outputting an output signal relating to the intensity of the laser light, and a timing at which the laser light corresponding to the correction image is received. Based on the output signal of said light receiving means, said emission means, characterized in that it comprises a correction means for correcting the intensity of the laser beam emitted.
  • the projection device for projecting an image on the screen scans the screen by emitting the laser beam and the laser beam incident thereon, reflecting the laser beam.
  • a main image is displayed as a scanning means, a light receiving means for receiving a part of the laser light incident on the scanning means and outputting an output signal relating to the intensity of the laser light, and an image projected on the screen.
  • the emitting means for emitting laser light the scanning means for receiving the laser light and reflecting the laser light to scan on the screen, and the laser incident on the scanning means
  • a control method executed by a projection apparatus having a light receiving unit that receives a part of light and outputs an output signal related to the intensity of the laser light displays a main image as an image to be projected on the screen.
  • the emitting means for emitting laser light, the scanning means for receiving the laser light and reflecting the laser light to scan on the screen, and the laser incident on the scanning means A program executed by a projection device having a light receiving means for receiving a part of light and outputting an output signal related to the intensity of the laser light, and a computer, the computer as an image to be projected on the screen, Image generating means for generating a composite image in which a correction image is added to a part or all of the outer periphery of the main image area where the main image is displayed, and emitting laser light having an intensity corresponding to the composite image from the output means; Laser light emitted by the emitting means based on the output signal of the light receiving means at the timing of receiving the laser light corresponding to the correction image Characterized in that the functioning of the intensity correcting means for correcting a.
  • the recording medium is recorded with the program described in the above claims.
  • 1 shows a schematic configuration of a head-up display according to the present embodiment.
  • the structure of the projection apparatus which concerns on a present Example is shown.
  • 2 shows an example of a main image area and a correction image area defined on a screen.
  • amendment which concerns on 1st Example is shown.
  • amendment which concerns on 2nd Example is shown.
  • amendment which concerns on the modification 1 is shown.
  • amendment which concerns on the modification 2 is shown.
  • a display unit and a combiner are provided, and an image projected on a screen included in the display unit is reflected by the combiner so that the user can visually recognize the image as a virtual image overlapping a front landscape.
  • the virtual image display device includes, as the image to be projected on the screen, an image generation unit that generates a composite image in which a correction image is added to a part or all of the outer periphery of the main image area where the main image is displayed, and the composite image Emitting means for emitting a laser beam having an intensity corresponding to the laser beam, a scanning unit for reflecting the laser beam and scanning the screen on the screen, and a part of the laser beam incident on the scanning unit And a light receiving means for outputting an output signal relating to the intensity of the laser light, and a timing at which the laser light corresponding to the correction image is received. Based on the output signal of said light receiving means, and a correcting means for said emitting means corrects the intensity of the laser beam emitted.
  • a composite image in which a correction image is added to part or all of the outer periphery of the main image area where the main image is displayed is generated as an image to be projected on the screen. That is, both the main image and the correction image are simultaneously projected on the screen.
  • the main image is an image corresponding to an image signal input to the virtual image display device, that is, an image to be displayed
  • the correction image is an image used for detecting the intensity (light quantity) of the laser beam by the light receiving means. That is, it is an image used for correcting the intensity of the laser beam.
  • the correcting unit corrects the intensity of the laser beam based on the output signal of the light receiving unit at the timing when the laser beam corresponding to the correction image is received.
  • the laser beam is output outside the device without masking the blanking area.
  • the correction image is provided by providing an area for the correction image outside the main image area. Without confining the light constituting the image in the apparatus, it is projected together with the light constituting the main image. As a result, light energy that causes a temperature rise inside the apparatus can be reduced, and stray light is less likely to be generated, so that an antireflection treatment (AR coating or the like) can be omitted.
  • the image generation unit adds a frame image having a frame shape surrounding an outer periphery of the main image region as the correction image.
  • the correction image can be displayed without giving the user a sense of incongruity (that is, without making the user particularly aware that the correction image is displayed).
  • the main image can be emphasized and visually recognized by the user.
  • the image generation unit adds an image including a plurality of different brightnesses as the correction image.
  • the correction image By using such a correction image, it is possible to accurately correct the intensity of the laser beam.
  • the image generation unit adds an image whose brightness gradually changes from the outer periphery to the inner periphery of the frame image as the frame image. Accordingly, it is possible to suppress a sudden change in brightness from a region where no combiner is present to a region where a virtual image of the main image is visually recognized.
  • the emission unit includes a plurality of laser elements that emit laser beams of different colors
  • the image generation unit sets the color of the correction image according to the passage of time.
  • the correction means corrects the intensity of the laser light of each different color in conjunction with the change in the color of the correction image. Thereby, it is possible to appropriately reduce the color shift caused by the intensity variation in each color laser beam.
  • the virtual image display device further includes an acquisition unit configured to acquire information regarding brightness of a front landscape around the combiner visually recognized by the user, and the image generation unit includes the brightness of the front landscape.
  • the brightness of the correction image is changed on the basis of the information on the brightness and the average luminance of the image displayed in the main image area. Accordingly, it is possible to suppress a sudden change in brightness from a region where no combiner is present to a region where a virtual image of the main image is visually recognized.
  • An image generation unit that generates a composite image in which a correction image is added to a part or all of the outer periphery of the region and emits laser light having an intensity corresponding to the composite image from the output unit; and the image corresponding to the correction image Correction means for correcting the intensity of the laser light emitted by the emitting means based on the output signal of the light receiving means at the timing of receiving the laser light.
  • an emission unit that emits laser light
  • a scanning unit that receives the laser beam, reflects the laser beam, and scans the screen, and a laser beam that enters the scanning unit.
  • a control method executed by a projection device having a light receiving means for receiving a part of the light and outputting an output signal relating to the intensity of the laser light, wherein a main image is displayed as an image to be projected on the screen.
  • an emission unit that emits laser light
  • a scanning unit that receives the laser beam, reflects the laser beam, and scans the screen, and a laser beam that enters the scanning unit.
  • a program executed by a projection apparatus having a light receiving means for receiving a part of the light and outputting an output signal related to the intensity of the laser light and a computer is provided as an image to be projected on the screen as a main image.
  • An image generating unit that generates a composite image in which a correction image is added to a part or all of an outer periphery of a main image region in which an image is displayed, and that emits laser light having an intensity corresponding to the composite image from the emitting unit; Based on the output signal of the light receiving means at the timing of receiving the laser light corresponding to the correction image, the intensity of the laser light emitted by the emitting means Correcting means for correcting, to function as a.
  • the above program can be suitably handled in a state of being recorded on a recording medium.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a head-up display 100 according to the present embodiment.
  • the head-up display 100 includes a projection device 110 and a combiner 120, and is attached to a vehicle including a front window 325, a ceiling portion 327, a hood 328, a dashboard 329, and the like.
  • the head-up display 100 corresponds to an example of a “virtual image display device” in the present invention.
  • the projection device 110 is installed on the ceiling 327 in the passenger compartment via the support members 105a and 105b, and emits light constituting an image to be displayed toward the combiner 120. Specifically, the projection device 110 causes the driver to visually recognize the virtual image Iv through the combiner 120 by emitting light constituting the image to the combiner 120. Although details will be described later, the projection device 110 emits laser light.
  • the combiner 120 is configured as a half mirror.
  • the combiner 120 projects the display image emitted from the projection device 110 and reflects the display image to the driver's eye point Pe to make the display image visible as a virtual image Iv.
  • the combiner 120 has a support shaft portion 108 installed on the ceiling portion 327 and rotates around the support shaft portion 108 as a support shaft.
  • the support shaft portion 108 is installed, for example, in the vicinity of a ceiling portion 327 in the vicinity of the upper end of the front window 325, in other words, a position where a sun visor (not shown) for the driver is installed. Note that the support shaft portion 108 may be installed in place of the above-described sun visor.
  • the head-up display 100 displays an image (meaning a display image; the same shall apply hereinafter) so as to overlap with the front scenery of the vehicle observed through the combiner 120.
  • FIG. 1 it is not limited to displaying an image using the combiner 120, You may display an image using a windshield instead of the combiner 120.
  • FIG. 1 the projection device 110 is not limited to being installed on the ceiling portion 327, and the projection device 110 may be installed inside the dashboard 329 instead of the ceiling portion 327.
  • FIG. 2 shows a configuration of the projection device 110 according to the present embodiment. As described above, the projection device 110 is applied to the head-up display 100 (see FIG. 1).
  • the projection apparatus 110 includes an image signal input unit 2, a video ASIC 3, a frame memory 4, a ROM 5, a RAM 6, a laser driver ASIC 7, a MEMS mirror control unit 8, and a laser light source unit 9. And comprising.
  • the projection device 110 corresponds to an example of the “display unit” in the present invention.
  • the image signal input unit 2 receives an image signal input from the outside and outputs it to the video ASIC 3.
  • the video ASIC 3 controls the laser driver ASIC 7 and the MEMS mirror control unit 8 based on the image signal input from the image signal input unit 2 and the scanning position information Sc input from the MEMS mirror 12 in the laser light source unit 9. It is a block and is configured as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the video ASIC 3 includes a synchronization / image separation unit 31, a bit data conversion unit 32, a light emission pattern conversion unit 33, and a timing controller 34.
  • the synchronization / image separation unit 31 separates the image data displayed on the image display unit and the synchronization signal from the image signal input from the image signal input unit 2 and writes the image data to the frame memory 4.
  • the bit data converter 32 reads the image data written in the frame memory 4 and converts it into bit data.
  • the light emission pattern conversion unit 33 converts the bit data converted by the bit data conversion unit 32 into a signal representing the light emission pattern of each laser.
  • the timing controller 34 controls the operation timing of the synchronization / image separation unit 31 and the bit data conversion unit 32.
  • the timing controller 34 also controls the operation timing of the MEMS mirror control unit 8 described later.
  • video ASIC 3 corresponds to an example of “image generation means” and “correction means” in the present invention.
  • the image data separated by the synchronization / image separation unit 31 is written.
  • the ROM 5 stores a control program and data for operating the video ASIC 3. Various data are sequentially read from and written into the RAM 6 as a work memory when the video ASIC 3 operates.
  • the laser driver ASIC 7 is a block that generates a signal for driving a laser diode (LD) provided in the laser light source unit 9, and is configured as an ASIC.
  • the laser driver ASIC 7 includes a red laser driving circuit 71, a green laser driving circuit 72, and a blue laser driving circuit 73.
  • the red laser drive circuit 71 drives the red laser LD1 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33
  • the green laser drive circuit 72 drives the green laser LD2 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the blue laser drive circuit 73 drives the blue laser LD3 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • a MEMS mirror (Micro Electro Mechanical Systems) control unit 8 controls the MEMS mirror 12 based on a signal output from the timing controller 34.
  • the MEMS mirror control unit 8 includes a servo circuit 81 and a driver circuit 82.
  • the servo circuit 81 controls the operation of the MEMS mirror 12 based on the signal from the timing controller 34.
  • the driver circuit 82 amplifies the control signal of the MEMS mirror 12 output from the servo circuit 81 to a predetermined level and outputs the amplified signal.
  • the laser light source unit 9 emits laser light based on the drive signal output from the laser driver ASIC 7.
  • the laser light source unit 9 mainly includes a red laser LD1, a green laser LD2, a blue laser LD3, collimator lenses 91a to 91c, dichroic mirrors 92a to 92c, a half mirror 93, and a light receiving element. 95, a MEMS mirror 12, and a screen 11.
  • the red laser LD1 emits red laser light
  • the green laser LD2 emits green laser light
  • the blue laser LD3 emits blue laser light.
  • the red laser LD1, the green laser LD2, and the blue laser LD3 correspond to an example of “emission means” in the present invention.
  • the red laser LD1, the green laser LD2, and the blue laser LD3 are simply referred to as “laser LD”, and the red laser light, the green laser light, and the blue laser light are used without being distinguished from each other. Is simply expressed as “laser light”.
  • the collimator lenses 91a, 91b, and 91c convert the red laser light, the green laser light, and the blue laser light into parallel lights and emit them to the dichroic mirrors 92a to 92c, respectively.
  • the dichroic mirror 92b reflects green laser light
  • the dichroic mirror 92a transmits green laser light and reflects red laser light.
  • the dichroic mirror 92c transmits only blue laser light and reflects green laser light and red laser light.
  • the blue laser light transmitted through the dichroic mirror 92 c and the green laser light and red laser light reflected by the dichroic mirror 92 c are incident on the half mirror 93.
  • the half mirror 93 divides the laser light incident through the dichroic mirror 92c as described above, reflects a part of the laser light, and transmits the remaining part of the laser light.
  • the laser light reflected by the half mirror 93 is incident on the light receiving element 95, and the laser light transmitted through the half mirror 93 is incident on the MEMS mirror 12.
  • the laser beam reflected by the half mirror 93 is incident on the light receiving element 95.
  • the light receiving element 95 is a photoelectric conversion element such as a photodiode, and outputs a light receiving signal Sd corresponding to the amount of light (in other words, intensity) of the received laser light to the video ASIC 3.
  • the video ASIC 3 performs control for correcting the amount of laser light emitted from the laser LD based on the light reception signal Sd from the light receiving element 95.
  • the light receiving element 95 corresponds to an example of “light receiving means” in the present invention.
  • the MEMS mirror 12 receives the laser beam that has passed through the half mirror 93 and reflects the laser beam toward the screen 11. Specifically, the MEMS mirror 12 operates to scan the screen 11 with laser light under the control of the MEMS mirror control unit 8 so as to display an image corresponding to the image input to the image signal input unit 2. . Further, the MEMS mirror 12 outputs scanning position information (information such as the angle of the mirror) Sc at that time to the video ASIC 3.
  • the MEMS mirror 12 corresponds to an example of the “scanning unit” in the present invention.
  • the laser beam reflected by the MEMS mirror 12 is incident on the screen 11. Therefore, scanning with the laser beam is performed on the screen 11 by the operation of the MEMS mirror 12 as described above.
  • the screen 11 functions to form an intermediate image of an image to be displayed.
  • a diffusing plate such as EPE (Exit-Pupil Expander) can be applied as the screen 11.
  • EPE Exit-Pupil Expander
  • the video ASIC 3 includes a main image corresponding to the image signal input to the image signal input unit 2 and a correction image (that is, a laser beam) used for detecting the light amount of the laser beam by the light receiving element 95. Both of the images used for correcting the amount of light are simultaneously projected on the screen 11.
  • the video ASIC 3 generates, as an image to be projected on the screen 11, a composite image in which a correction image is added to part or all of the outer periphery of the area (main image area) where the main image is displayed. That is, the video ASIC 3 defines an area (hereinafter referred to as “correction image area”) that surrounds the outer periphery of the main image area, and projects the correction image onto a part or all of the correction image area. .
  • FIG. 3 shows an example of the main image area Ar1 and the correction image area Ar2 defined on the screen 11.
  • FIG. 3 shows a plan view of the screen 11 observed from the direction of arrow Z in FIG.
  • the main image area Ar1 (area shown in white in FIG. 3) is configured as a rectangular area including the center of the screen 11, and the correction image area Ar2 (hatched in FIG. 3).
  • the region shown) is configured as a region having a frame shape surrounding the main image region Ar1.
  • the video ASIC 3 performs control to project the main image onto the main image area Ar1 on the screen 11 and performs control to project the correction image onto the correction image area Ar2 on the screen 11.
  • the video ASIC 3 projects a correction image having a white or gray color in which the RGB values in the image are equal. According to this example, by using white or gray synthesized light, it is possible to correct each light quantity of the red laser light, the green laser light, and the blue laser light with good balance.
  • the video ASIC 3 receives the light reception signal Sd output from the light receiving element 95 when a laser beam (specifically, combined light) corresponding to such a correction image is emitted, and the correction image at this time. Based on the above, it is determined whether or not a laser beam having a light amount corresponding to the correction image is appropriately emitted. When the laser light having the light amount corresponding to the correction image is not emitted, the video ASIC 3 outputs the red laser light, the green laser light, and the laser light so that the laser light having the light amount corresponding to the correction image is appropriately emitted. The respective amounts of blue laser light are corrected.
  • the video ASIC 3 is acquired by referring to a correspondence table between the luminance of the correction image and the value (that is, ideal value) of the light reception signal Sd to be output from the light receiving element 95 according to the luminance of the correction image.
  • the amount of laser light corresponding to the correction image is appropriately It is determined whether or not the light is emitted.
  • the video ASIC 3 offsets the laser output of each color laser LD so as to increase by one step.
  • the video ASIC 3 offsets the laser output of each color laser LD so as to decrease by one step. Thereafter, the video ASIC 3 determines again whether or not the laser light of the light amount corresponding to the correction image is appropriately emitted at the timing when the laser light corresponding to the corrected image is emitted, The offset is performed again according to the determination result. By repeating such determination and offset, an ideal amount of light is output from each color laser LD.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a correction image according to a first example.
  • FIG. 4A shows an example of an image projected on the screen 11 in the first embodiment.
  • a symbol A1a indicates a main image projected on the main image region Ar1
  • a symbol A1b indicates a correction image projected on the correction image region Ar2.
  • the video ASIC 3 projects a frame image having a frame shape surrounding the outer periphery of the main image area Ar1 as the correction image A1b.
  • the correction image A1b has a gray color in which the RGB values are equal.
  • FIG. 4B shows an example of an image visually recognized by the user when the projection device 110 does not project an image onto the combiner 120. Specifically, an example of a forward scenery that the user visually recognizes through the combiner 120 is shown.
  • FIG. 4C shows an example of an image visually recognized by the user when an image as shown in FIG. 4A is projected onto the combiner 120 by the projection device 110. In this case, the light of the image projected by the projection device 110 is reflected by the combiner 120, so that the user visually recognizes the image as a virtual image.
  • the symbol A2a indicates an image corresponding to the main image A1a shown in FIG. 4A
  • the symbol A2b corresponds to the correction image A1b shown in FIG. The image is shown.
  • the correction image A1b having such a frame image form, the correction image can be displayed without giving the user a sense of incongruity (that is, without making the user particularly aware that the correction image A1b is displayed).
  • the image A1b can be displayed.
  • the main image A1a can be emphasized and visually recognized by the user.
  • the luminance of the correction image A1b may be set to a luminance that cancels the attenuation of external light by the combiner 120.
  • the luminance of the correction image A1b may be set so that the luminance of the virtual image of the correction image A1b visually recognized by the user is approximately the same as the brightness of external light.
  • an illuminance sensor that detects the brightness of external light is provided in the head-up display 100, and the video ASIC 3 acquires the brightness of external light detected by the illuminance sensor and corresponds to the brightness of the external light.
  • the correction image A1b is set for the luminance.
  • the video ASIC 3 refers to a correspondence table between the brightness of the external light and the brightness of the correction image A1b to be set according to the brightness of the external light, and determines the brightness set for the correction image A1b. .
  • This correspondence table is set according to the transmittance of the combiner 120 through experiments, simulations, and the like.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a correction image according to a second example.
  • FIG. 5A shows an example of an image projected on the screen 11 in the second embodiment.
  • a symbol B1a indicates a main image projected on the main image region Ar1
  • a symbol B1b indicates a correction image projected on the correction image region Ar2.
  • FIG. 5B shows an example of an image visually recognized by the user when the image as shown in FIG. 5A is projected onto the combiner 120 by the projection device 110. In this case, the light of the image projected by the projection device 110 is reflected by the combiner 120, so that the user visually recognizes the image as a virtual image.
  • the symbol B2a shows an image corresponding to the main image B1a shown in FIG. 5A
  • the symbol B2b corresponds to the correction image B1b shown in FIG. The image is shown.
  • the video ASIC 3 uses a frame image having a frame shape surrounding the outer periphery of the main image area Ar1 as the correction image B1b. Display. However, in the second embodiment, the video ASIC 3 displays, as the correction image B1b, a frame image having a gradation (grayscale gradation) in which the brightness gradually decreases from the outer periphery toward the inner periphery. .
  • a gradation grayscale gradation
  • the video ASIC 3 gradually increases from the brightness of external light to the brightness of the virtual image of the main image B1a visually recognized by the user (for example, the average brightness of the virtual image of the main image B1a) from the outer periphery toward the inner periphery.
  • the luminance applied to the gradation of the correction image B1b is set so that the virtual image of the correction image B1b that changes to is visually recognized.
  • the brightness of the external light can be obtained by providing an illuminance sensor in the head-up display 100, and the brightness applied to the gradation of the correction image B1b is the average of the brightness of the external light and the main image B1a. It can be obtained from a combination with luminance.
  • the correction image B1b described above includes a plurality of luminances
  • the correction image B1b is such that the virtual image of the correction image B1b is visually recognized at an intermediate luminance between the brightness of external light and the average luminance of the virtual image of the main image B1a visually recognized by the user.
  • the brightness of external light can be obtained by providing an illuminance sensor in the head-up display 100, and the brightness of the correction image B1b is a combination of the brightness of external light and the average brightness of the main image B1a.
  • Can be determined based on Such another example can also suppress a sudden change in brightness from a region where the combiner 120 is not present to a region where the virtual image of the main image B1a is visually recognized.
  • laser light is output to the outside of the projection apparatus 110 without masking the blanking area, but the correction image area is outside the main image area Ar1.
  • Ar2 is provided to project the light constituting the correction image together with the light constituting the main image without confining the light constituting the correction image inside the projection apparatus 110. Therefore, light energy that causes a temperature rise inside the projection apparatus 110 can be reduced, and stray light is less likely to be generated, so that antireflection processing (AR coating or the like) can be omitted.
  • the user is not aware that the correction images A1b and B1b are displayed.
  • the laser beam can be corrected appropriately.
  • the correction image is displayed in the entire correction image area Ar2.
  • the present invention is not limited to displaying the correction image in the entire correction image area Ar2.
  • the correction image is displayed only in a part of the correction image area Ar2.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a correction image according to the first modification.
  • 6A and 6B show an example of an image projected on the screen 11 in the first modification.
  • symbols C1a and D1a indicate main images projected on the main image region Ar1
  • symbols C1b and D1b project on the correction image region Ar2.
  • the corrected image is shown.
  • the video ASIC 3 displays the correction image C1b only in the portion of the correction image area Ar2 corresponding to one side of the screen 11.
  • the video ASIC 3 displays the correction image D1b only in the correction image area Ar2 corresponding to one corner of the screen 11.
  • a correction image may be displayed in the correction image area Ar2 corresponding to two or more sides of the screen 11, or the correction image area Ar2 corresponding to two or more corners of the screen 11 may be corrected.
  • An image for use may be displayed.
  • any type of correction image may be displayed as long as the correction image is displayed in a part of the correction image area Ar2.
  • the correction images A1b and B1b having the form of the frame image as shown in the first and second embodiments are not limited to being displayed on the entire correction image area Ar2, and are not limited to the correction image area Ar2. (In this case, a correction image having a form in which the correction image area Ar2 is reduced may be displayed).
  • the light amount of the laser light is corrected based on one luminance value of the correction image. That is, the light amount of the laser light is corrected based on one luminance value included in the correction image and the light reception signal Sd output from the light receiving element 95 when the laser light corresponding to the luminance value is emitted. It was.
  • the amount of laser light is corrected based on two or more luminance values of the correction image.
  • the video ASIC 3 uses a correction image having two or more luminance values, and corrects the light amount of the laser light at the timing when the laser light corresponding to each luminance value is emitted. .
  • the video ASIC 3 is based on the light reception signal Sd output from the light receiving element 95 and the luminance value corresponding to the laser light emitted at that time when the laser light corresponding to each luminance value is emitted.
  • the light amount of the laser light is corrected for each luminance value.
  • the amount of laser light can be accurately corrected by applying the technique described in Patent Document 1 described above.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a correction image according to the second modification.
  • 7A and 7B show an example of an image projected on the screen 11 in the second modification.
  • reference numerals E1a and F1a indicate main images projected on the main image area Ar1
  • reference numerals E1b, E1c, F1b, and F1c indicate correction images.
  • the correction image projected on the area Ar2 is shown.
  • the video ASIC 3 displays correction images E1b and E1c having different luminance values in the correction image area Ar2 corresponding to the two sides of the screen 11.
  • the video ASIC 3 displays correction images F1b and F1c having different luminance values in the correction image area Ar2 corresponding to the two corners of the screen 11. .
  • the correction image having a white or gray color in which the RGB values in the image are in the same ratio is displayed.
  • the present invention is not limited to this.
  • a correction image having a plurality of colors is displayed.
  • the video ASIC 3 displays a correction image whose color changes with time.
  • the video ASIC 3 changes the color of the correction image according to the passage of time, such as red ⁇ blue ⁇ green ⁇ white ⁇ red.
  • the video ASIC 3 displays a correction image to which a plurality of colors are simultaneously applied (for example, a correction image having different colors depending on places).
  • the video ASIC 3 corresponds to the light reception signal Sd output from the light receiving element 95 and the color of the laser light emitted at that time when the laser light corresponding to each color is emitted.

Abstract

　表示部及びコンバイナを備え、表示部が有するスクリーン上に投影された画像をコンバイナで反射することにより、画像を前方風景に重なる虚像として利用者に視認させる虚像表示装置は、スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成する画像生成手段と、合成画像に応じた強度のレーザ光を出射する出射手段と、レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける受光手段の出力信号を基に、出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、を備える。

Description

虚像表示装置、投影装置、制御方法及びプログラム、並びに記録媒体
　本発明は、レーザ特性を検出・補正する技術分野に関する。
　投影装置などの光源として用いられる半導体レーザ（言い換えるとレーザ素子／レーザダイオード）は、温度変化や経年劣化などにより、レーザ特性（例えばレーザ強度）が変化する傾向にある。従来から、そのようなレーザ特性の変化を検出する技術が提案されている。例えば特許文献１には、半導体レーザのバイアス電流値を２点以上変化させて、半導体レーザの発光パワーを受光パワー検出手段によって検出し、半導体レーザの閾値電流値や量子効率の変化などを検出する技術が提案されている。また、例えば特許文献２には、投影画像の外のブランキングエリアで発光されたレーザ光を受光素子で検出することにより、半導体レーザの光軸ずれを検出する技術が提案されている。
特許第３５４１４０７号公報 特開２００９－０８６１５９号公報
　しかしながら、特許文献１には、画像を投影しながらレーザ特性の変化を検出する方法については開示されていない。また、特許文献２に記載された技術では、ブランキングエリアでレーザ光を発光させるため、機器内部での反射により迷光が生じ、画像を構成する光とともに迷光が外部へ放出されることで、画像にノイズが発生してしまう場合がある。そのような迷光の影響を減らすためには、機器内部の表面に反射防止処理（ＡＲコーティングなど）を施す必要がある。
　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、メイン画像領域の外側に補正用画像を投影して、レーザ光の強度を補正することが可能な虚像表示装置などを提供することを課題とする。
　請求項に記載の発明では、表示部及びコンバイナを備え、前記表示部が有するスクリーン上に投影された画像を前記コンバイナで反射することにより、前記画像を前方風景に重なる虚像として利用者に視認させる虚像表示装置は、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成する画像生成手段と、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射して前記スクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
　また、請求項に記載の発明では、スクリーン上に画像を投影する投影装置は、レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射して前記スクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成手段と、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
　また、請求項に記載の発明では、レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、を有する投影装置によって実行される制御方法は、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成工程と、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正工程と、を備えることを特徴とする。
　また、請求項に記載の発明では、レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、コンピュータと、を有する投影装置によって実行されるプログラムは、前記コンピュータを、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成手段、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段、として機能させることを特徴とする。
　また、請求項に記載の発明では、記録媒体は、上記請求項に記載のプログラムを記録したことを特徴とする。
本実施例に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す。 本実施例に係る投影装置の構成を示す。 スクリーン上において規定されるメイン画像領域及び補正用画像領域の一例を示す。 第１実施例に係る補正用画像を説明するための図を示す。 第２実施例に係る補正用画像を説明するための図を示す。 変形例１に係る補正用画像を説明するための図を示す。 変形例２に係る補正用画像を説明するための図を示す。
　本発明の１つの観点では、表示部及びコンバイナを備え、前記表示部が有するスクリーン上に投影された画像を前記コンバイナで反射することにより、前記画像を前方風景に重なる虚像として利用者に視認させる虚像表示装置は、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成する画像生成手段と、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射して前記スクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、を備える。
　上記の虚像表示装置では、スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成する。つまり、メイン画像及び補正用画像の両方を同時にスクリーン上に投影させる。メイン画像は、虚像表示装置に入力される画像信号などに対応する画像、つまり表示すべき画像であり、補正用画像は、受光手段にてレーザ光の強度（光量）を検出させるために用いる画像、つまりレーザ光の強度を補正するために用いる画像である。補正手段は、このような補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける受光手段の出力信号に基づいて、レーザ光の強度を補正する。
　以上のように、上記の虚像表示装置では、ブランキングエリアをマスクせずに装置外部にレーザ光を出力するが、メイン画像領域の外側に補正用画像のための領域を設けて、補正用画像を構成する光を装置内部に閉じ込めずに、メイン画像を構成する光と共に投影する。これにより、装置内部で温度上昇を招く光エネルギーを減らすことができると共に、迷光が生じにくくなるため、反射防止処理（ＡＲコーティングなど）を省くことができる。
　上記の虚像表示装置の一態様では、前記画像生成手段は、前記補正用画像として、前記メイン画像領域の外周を取り囲む枠状の形態を有するフレーム画像を付加する。これにより、利用者に違和感などを与えることなく（つまり補正用画像が表示されていることを利用者に特に意識させることなく）、補正用画像を表示させることができる。加えて、メイン画像の周囲に補正用画像を表示させることで、メイン画像を強調してユーザに視認させることができる。
　上記の虚像表示装置の他の一態様では、前記画像生成手段は、前記補正用画像として、複数の異なる明るさを含んで構成される画像を付加する。このような補正用画像を用いることで、レーザ光の強度を精度良く補正することが可能となる。
　上記の虚像表示装置の他の一態様では、前記画像生成手段は、前記フレーム画像として、当該フレーム画像の外周から内周に向けて徐々に明るさが変わる画像を付加する。これにより、コンバイナが存在しない領域からメイン画像の虚像が視認される領域までにおける明るさの急な変化を抑制することができる。
　上記の虚像表示装置の他の一態様では、前記出射手段は、それぞれ異なる色のレーザ光を発する複数のレーザ素子を含み、前記画像生成手段は、前記補正用画像の色を時間経過に応じて変化させ、前記補正手段は、前記補正用画像の色の変化に連動して、前記それぞれ異なる色のレーザ光の強度を補正する。これにより、各色レーザ光における強度のばらつきに起因する色ずれを適切に軽減することができる。
　上記の虚像表示装置の他の一態様では、前記利用者により視認される前記コンバイナ周辺の前方風景の明るさに関する情報を取得する取得手段を更に備え、前記画像生成手段は、前記前方風景の明るさに関する情報と、前記メイン画像領域に表示される画像の平均輝度とに基づいて、前記補正用画像の明るさを変化させる。これにより、コンバイナが存在しない領域からメイン画像の虚像が視認される領域までにおける明るさの急な変化を抑制することができる。
　本発明の他の観点では、スクリーン上に画像を投影する投影装置は、レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射して前記スクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成手段と、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、を備える。
　本発明の更に他の観点では、レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、を有する投影装置によって実行される制御方法は、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成工程と、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正工程と、を備える。
　本発明の更に他の観点では、レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、コンピュータと、を有する投影装置によって実行されるプログラムは、前記コンピュータを、前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成手段、前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段、として機能させる。
　上記のプログラムは、記録媒体に記録した状態で好適に取り扱うことができる。
　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。
　１．ヘッドアップディスプレイの構成
　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、ヘッドアップディスプレイ１００は、投影装置１１０と、コンバイナ１２０とを備え、フロントウィンドウ３２５、天井部３２７、ボンネット３２８、及びダッシュボード３２９などを備える車両に取り付けられる。なお、ヘッドアップディスプレイ１００は、本発明における「虚像表示装置」の一例に相当する。
　投影装置１１０は、支持部材１０５ａ、１０５ｂを介して車室内の天井部３２７に設置され、表示すべき画像を構成する光を、コンバイナ１２０に向けて出射する。具体的には、投影装置１１０は、画像を構成する光をコンバイナ１２０へ出射することで、コンバイナ１２０を介して運転者に虚像Ｉｖを視認させる。詳細は後述するが、投影装置１１０は、レーザ光を出射する。
　コンバイナ１２０は、ハーフミラーとして構成されている。コンバイナ１２０は、投影装置１１０から出射される表示像が投影されると共に、表示像を運転者のアイポイントＰｅへ反射することで当該表示像を虚像Ｉｖとして視認させる。そして、コンバイナ１２０は、天井部３２７に設置された支持軸部１０８を有し、支持軸部１０８を支軸として回動する。支持軸部１０８は、例えば、フロントウィンドウ３２５の上端近傍の天井部３２７、言い換えると運転者用の図示しないサンバイザが設置される位置の近傍に設置される。なお、支持軸部１０８は、上述のサンバイザに代えて設置されても良い。
　基本的には、ヘッドアップディスプレイ１００は、コンバイナ１２０を透して観察される車両の前方風景と重なるように画像（表示像を意味する。以下同様とする。）を表示させる。
　なお、図１に示したように、コンバイナ１２０を用いて画像を表示させることに限定はされず、コンバイナ１２０の代わりにフロントガラスを用いて画像を表示させても良い。また、投影装置１１０を天井部３２７に設置することに限定はされず、天井部３２７の代わりにダッシュボード３２９の内部に投影装置１１０を設置しても良い。
　２．投影装置の構成
　図２は、本実施例に係る投影装置１１０の構成を示す。上記したように、投影装置１１０は、ヘッドアップディスプレイ１００に適用される（図１参照）。
　図２に示すように、投影装置１１０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ミラー制御部８と、レーザ光源部９と、を備える。なお、投影装置１１０は、本発明における「表示部」の一例に相当すると言い換えられる。
　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、及びレーザ光源部９内のＭＥＭＳミラー１２から入力される走査位置情報Ｓｃ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。
　なお、ビデオＡＳＩＣ３は、本発明における「画像生成手段」及び「補正手段」の一例に相当する。
　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、レーザ光源部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、緑色レーザ駆動回路７２と、青色レーザ駆動回路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いて赤色レーザＬＤ１を駆動し、緑色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づいて緑色レーザＬＤ２を駆動し、青色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づいて青色レーザＬＤ３を駆動する。
　ＭＥＭＳミラー（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）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１２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３４からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１２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１２の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
　レーザ光源部９は、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。具体的には、レーザ光源部９は、主に、赤色レーザＬＤ１と、緑色レーザＬＤ２と、青色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ～９１ｃと、ダイクロイックミラー９２ａ～９２ｃと、ハーフミラー９３と、受光素子９５と、ＭＥＭＳミラー１２と、スクリーン１１と、を備える。
　赤色レーザＬＤ１は赤色レーザ光を出射し、緑色レーザＬＤ２は緑色レーザ光を出射し、青色レーザＬＤ３は青色レーザ光を出射する。なお、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２及び青色レーザＬＤ３は、本発明における「出射手段」の一例に相当する。以下では、赤色レーザＬＤ１、緑色レーザＬＤ２及び青色レーザ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、緑色レーザ光及び青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、緑色レーザ光及び青色レーザ光を平行光にして、ダイクロイックミラー９２ａ～９２ｃに出射する。ダイクロイックミラー９２ｂは、緑色レーザ光を反射させ、ダイクロイックミラー９２ａは、緑色レーザ光を透過させ、赤色レーザ光を反射させる。そして、ダイクロイックミラー９２ｃは、青色レーザ光のみを透過させ、緑色レーザ光及び赤色レーザ光を反射させる。こうしてダイクロイックミラー９２ｃを透過した青色レーザ光及びダイクロイックミラー９２ｃで反射された緑色レーザ光及び赤色レーザ光は、ハーフミラー９３に入射される。
　ハーフミラー９３は、上記のようにしてダイクロイックミラー９２ｃを介して入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。ハーフミラー９３で反射したレーザ光は受光素子９５に入射され、ハーフミラー９３を透過したレーザ光はＭＥＭＳミラー１２に入射される。
　受光素子９５は、ハーフミラー９３で反射されたレーザ光が入射される。受光素子９５は、フォトダイオードなどの光電変換素子であり、受光したレーザ光の光量（言い換えると強度）に応じた受光信号ＳｄをビデオＡＳＩＣ３へ出力する。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子９５からの受光信号Ｓｄに基づいて、レーザＬＤが出射するレーザ光の光量を補正する制御を行う。なお、受光素子９５は、本発明における「受光手段」の一例に相当する。
　ＭＥＭＳミラー１２は、ハーフミラー９３を透過したレーザ光が入射され、当該レーザ光をスクリーン１１に向けて反射させる。具体的には、ＭＥＭＳミラー１２は、画像信号入力部２に入力された画像に応じた画像を表示させるべく、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する。また、ＭＥＭＳミラー１２は、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）ＳｃをビデオＡＳＩＣ３へ出力する。なお、ＭＥＭＳミラー１２は、本発明における「走査手段」の一例に相当する。
　スクリーン１１は、ＭＥＭＳミラー１２で反射されたレーザ光が入射される。したがって、上記したようなＭＥＭＳミラー１２の動作により、スクリーン１１上でレーザ光による走査がなされることとなる。例えば、スクリーン１１は、表示すべき画像の中間像を形成するよう機能する。１つの例では、スクリーン１１として、ＥＰＥ（Ｅｘｉｔ－Ｐｕｐｉｌ　Ｅｘｐａｎｄｅｒ）などの拡散板を適用することができる。このようなスクリーン１１から出射されたレーザ光は、コンバイナ１２０に入射される。
　３．制御方法
　次に、本実施例においてビデオＡＳＩＣ３が行う制御方法について説明する。本実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２に入力された画像信号に対応するメイン画像、及び、受光素子９５にてレーザ光の光量を検出させるために用いる補正用画像（つまりレーザ光の光量を補正するために用いる画像）の両方を、スクリーン１１上に同時に投影させる。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、スクリーン１１上に投影する画像として、メイン画像を表示させる領域（メイン画像領域）の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成する。つまり、ビデオＡＳＩＣ３は、メイン画像領域の外周を取り囲むような領域（以下では「補正用画像領域」と呼ぶ。）を規定し、その補正用画像領域の一部または全部に補正用画像を投影させる。
　図３は、スクリーン１１上において規定されるメイン画像領域Ａｒ１及び補正用画像領域Ａｒ２の一例を示している。図３は、図２中の矢印Ｚ方向からスクリーン１１を観察した平面図を示している。図３に示すように、メイン画像領域Ａｒ１（図３において白抜きで表した領域）は、スクリーン１１の中央部を含む矩形領域として構成されており、補正用画像領域Ａｒ２（図３においてハッチングで表した領域）は、そのようなメイン画像領域Ａｒ１の周囲を取り囲む枠状の形態を有する領域として構成されている。
　本実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、スクリーン１１上のメイン画像領域Ａｒ１にメイン画像を投影させる制御を行うと共に、スクリーン１１上の補正用画像領域Ａｒ２に補正用画像を投影させる制御を行う。１つの例では、ビデオＡＳＩＣ３は、画像におけるＲＧＢの値が等比となる白又はグレーの色を有する補正用画像を投影させる。この例によれば、白又はグレーの合成光を用いることで、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光のそれぞれの光量をバランス良く補正することができる。
　そして、ビデオＡＳＩＣ３は、このような補正用画像に対応するレーザ光（具体的には合成光）が出射されている際に受光素子９５から出力された受光信号Ｓｄと、この際の補正用画像とに基づいて、補正用画像に対応する光量のレーザ光が適切に出射されているか否かを判定する。補正用画像に対応する光量のレーザ光が出射されていない場合には、ビデオＡＳＩＣ３は、補正用画像に対応する光量のレーザ光が適切に出射されるように、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光のそれぞれの光量を補正する。
　例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、補正用画像の輝度と、補正用画像の輝度に応じて受光素子９５から出力されるべき受光信号Ｓｄの値（つまり理想値）との対応テーブルを参照して、取得された受光素子９５の受光信号Ｓｄが、用いている補正用画像の輝度に対応する受光信号Ｓｄの理想値に一致するか否かに応じて、補正用画像に対応する光量のレーザ光が適切に出射されているか否かを判定する。この例では、ビデオＡＳＩＣ３は、取得された受光素子９５の受光信号Ｓｄが理想値を下回っている場合には、各色レーザＬＤのレーザ出力を１ステップ上げるようにオフセットする。これに対して、取得された受光素子９５の受光信号Ｓｄが理想値を上回っている場合には、ビデオＡＳＩＣ３は、各色レーザＬＤのレーザ出力を１ステップ下げるようにオフセットする。この後、ビデオＡＳＩＣ３は、オフセットした後の補正用画像に対応するレーザ光が出射されるタイミングで、補正用画像に対応する光量のレーザ光が適切に出射されているか否かを再度判定し、判定結果に応じてオフセットを再度行う。このような判定及びオフセットを繰り返すことで、各色レーザＬＤから理想の光量が出力されるようにする。
　以下では、上記した補正用画像に関する具体的な実施例（第１及び第２実施例）を提示する。
　３－１．第１実施例
　図４は、第１実施例に係る補正用画像を説明するための図を示している。図４（ａ）は、第１実施例においてスクリーン１１に投影される画像の一例を示している。図４（ａ）において、符号Ａ１ａは、メイン画像領域Ａｒ１に投影されるメイン画像を示しており、符号Ａ１ｂは、補正用画像領域Ａｒ２に投影される補正用画像を示している。図４（ａ）に示すように、第１実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、補正用画像Ａ１ｂとして、メイン画像領域Ａｒ１の外周を取り囲む枠状の形態を有するフレーム画像を投影させる。この補正用画像Ａ１ｂは、上記で例示したように、ＲＧＢの値が等比となるグレーの色を有する。
　図４（ｂ）は、投影装置１１０にて画像をコンバイナ１２０に投影していない場合に、ユーザが視認する像の一例を示している。具体的には、ユーザがコンバイナ１２０を透して視認する前方風景の一例を示している。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示したような画像を投影装置１１０にてコンバイナ１２０に投影した場合にユーザが視認する像の一例を示している。この場合、投影装置１１０にて投影された画像の光がコンバイナ１２０で反射されることで、ユーザは当該画像を虚像として視認する。図４（ｃ）において、符号Ａ２ａは、図４（ａ）に示したメイン画像Ａ１ａに対応する像を示しており、符号Ａ２ｂは、図４（ａ）に示した補正用画像Ａ１ｂに対応する像を示している。
　このようなフレーム画像の形態を有する補正用画像Ａ１ｂを用いることで、ユーザに違和感などを与えることなく（つまり補正用画像Ａ１ｂが表示されていることをユーザに特に意識させることなく）、補正用画像Ａ１ｂを表示させることができる。加えて、メイン画像Ａ１ａの周囲に補正用画像Ａ１ｂを表示させることで、メイン画像Ａ１ａを強調してユーザに視認させることができる。
　ここで、コンバイナ１２０が有するハーフミラーとしての機能より、外光（前方風景に対応する光）はコンバイナ１２０を通過する際に減衰する（図４（ｂ）参照）。そのため、コンバイナ１２０が存在する箇所とコンバイナ１２０が存在しない箇所とで、視認される前方風景の明るさに差が生じ、コンバイナ１２０のエッジが気になる場合がある。これに対処すべく、補正用画像Ａ１ｂの輝度を、コンバイナ１２０による外光の減衰を相殺するような輝度に設定すると良い。具体的には、ユーザに視認される補正用画像Ａ１ｂの虚像の輝度が外光の明るさと同程度になるように、補正用画像Ａ１ｂの輝度を設定すると良い。こうすることで、コンバイナ１２０が存在する箇所とコンバイナ１２０が存在しない箇所とにおいて視認される前方風景の明るさの差が低減されるため、コンバイナ１２０のエッジの存在をユーザに認識させにくくすることができる。
　例えば、外光の明るさを検出する照度センサをヘッドアップディスプレイ１００に設けておき、ビデオＡＳＩＣ３は、照度センサによって検出された外光の明るさを取得し、当該外光の明るさに応じた輝度に補正用画像Ａ１ｂを設定する。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、外光の明るさと、外光の明るさに応じて設定すべき補正用画像Ａ１ｂの輝度との対応テーブルを参照して、補正用画像Ａ１ｂに設定する輝度を決定する。この対応テーブルは、実験やシミュレーションなどにより、コンバイナ１２０の透過率に応じて設定される。
　３－２．第２実施例
　図５は、第２実施例に係る補正用画像を説明するための図を示している。図５（ａ）は、第２実施例においてスクリーン１１に投影される画像の一例を示している。図５（ａ）において、符号Ｂ１ａは、メイン画像領域Ａｒ１に投影されるメイン画像を示しており、符号Ｂ１ｂは、補正用画像領域Ａｒ２に投影される補正用画像を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したような画像を投影装置１１０にてコンバイナ１２０に投影した場合にユーザが視認する像の一例を示している。この場合、投影装置１１０にて投影された画像の光がコンバイナ１２０で反射されることで、ユーザは当該画像を虚像として視認する。図５（ｂ）において、符号Ｂ２ａは、図５（ａ）に示したメイン画像Ｂ１ａに対応する像を示しており、符号Ｂ２ｂは、図５（ａ）に示した補正用画像Ｂ１ｂに対応する像を示している。
　図５（ａ）に示すように、第２実施例でも第１実施例と同様に、ビデオＡＳＩＣ３は、補正用画像Ｂ１ｂとして、メイン画像領域Ａｒ１の外周を取り囲む枠状の形態を有するフレーム画像を表示させる。しかしながら、第２実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、補正用画像Ｂ１ｂとして、その外周から内周に向けて徐々に明るさが暗くなるようなグラデーション（グレースケールでのグラデーション）を有するフレーム画像を表示させる。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、外光の明るさから、ユーザに視認されるメイン画像Ｂ１ａの虚像の輝度（例えばメイン画像Ｂ１ａの虚像の平均輝度）へと、外周から内周に向けて徐々に変わるような補正用画像Ｂ１ｂの虚像が視認されるように、補正用画像Ｂ１ｂのグラデーションに適用する輝度を設定する。例えば、外光の明るさについては、ヘッドアップディスプレイ１００に照度センサを設ければ取得することができ、補正用画像Ｂ１ｂのグラデーションに適用する輝度については、外光の明るさとメイン画像Ｂ１ａの平均輝度との組み合わせから求めることができる。
　このような補正用画像Ｂ１ｂを表示させることで、図５（ｂ）に示すように、コンバイナ１２０が存在しない領域からメイン画像Ｂ１ａの虚像が視認される領域までにおける明るさの急な変化を抑制することができる。これにより、メイン画像Ｂ１ａに対応する虚像の境界をユーザに認識させにくくすることができる。
　なお、上記した補正用画像Ｂ１ｂは複数の輝度を含んでいるため、補正用画像Ｂ１ｂに対応するレーザ光が出射されている際に受光素子９５から出力された受光信号Ｓｄと、その際に用いている補正用画像Ｂ１ｂの輝度とに基づいて、補正用画像Ｂ１ｂに対応する光量のレーザ光が適切に出射されているか否かを判定して、各色レーザ光の光量を補正すれば良い。
　また、上記したように補正用画像Ｂ１ｂの輝度にグラデーションを適用することに限定はされない。他の例では、外光の明るさと、ユーザに視認されるメイン画像Ｂ１ａの虚像の平均輝度と、の中間的な輝度にて補正用画像Ｂ１ｂの虚像が視認されるように、補正用画像Ｂ１ｂの輝度を設定しても良い。例えば、外光の明るさについては、ヘッドアップディスプレイ１００に照度センサを設ければ取得することができ、補正用画像Ｂ１ｂの輝度については、外光の明るさとメイン画像Ｂ１ａの平均輝度との組み合わせに基づいて求めることができる。このような他の例によっても、コンバイナ１２０が存在しない領域からメイン画像Ｂ１ａの虚像が視認される領域までにおける明るさの急な変化を抑制することができる。
　４．本実施例の作用・効果
　以上説明したように、本実施例では、ブランキングエリアをマスクせずに投影装置１１０の外部にレーザ光を出力するが、メイン画像領域Ａｒ１の外側に補正用画像領域Ａｒ２を設けて、補正用画像を構成する光を投影装置１１０の内部に閉じ込めずに、メイン画像を構成する光と共に投影する。そのため、投影装置１１０の内部で温度上昇を招く光エネルギーを減らすことができると共に、迷光が生じにくくなるため、反射防止処理（ＡＲコーティングなど）を省くことができる。
　また、第１及び第２実施例で示したようなフレーム画像の形態を有する補正用画像Ａ１ｂ、Ｂ１ｂを用いることで、補正用画像Ａ１ｂ、Ｂ１ｂが表示されていることをユーザに意識させることなく、レーザ光の補正を適切に行うことができる。
　５．変形例
　以下では、上記した実施例の変形例について説明する。なお、下記の変形例は、任意に組み合わせて実施例に適用することができる。
　５－１．変形例１
　上記した実施例では、補正用画像領域Ａｒ２の全部に補正用画像を表示させていたが、補正用画像領域Ａｒ２の全部に補正用画像を表示させることに限定はされない。変形例１では、補正用画像領域Ａｒ２の一部にのみ補正用画像を表示させる。
　図６は、変形例１に係る補正用画像を説明するための図を示している。図６（ａ）及び（ｂ）は、変形例１においてスクリーン１１に投影される画像の一例を示している。具体的には、図６（ａ）及び（ｂ）において、符号Ｃ１ａ、Ｄ１ａは、メイン画像領域Ａｒ１に投影されるメイン画像を示しており、符号Ｃ１ｂ、Ｄ１ｂは、補正用画像領域Ａｒ２に投影される補正用画像を示している。図６（ａ）に示す例では、ビデオＡＳＩＣ３は、スクリーン１１の１辺に対応する補正用画像領域Ａｒ２の部分にのみ、補正用画像Ｃ１ｂを表示させる。図６（ｂ）に示す例では、ビデオＡＳＩＣ３は、スクリーン１１の１つの隅（コーナー）に対応する補正用画像領域Ａｒ２の部分にのみ、補正用画像Ｄ１ｂを表示させる。
　このような変形例１によれば、上記した実施例と比較して、補正用画像の面積が小さくなるため、消費電力を低減することができる。
　なお、スクリーン１１の２辺以上に対応する補正用画像領域Ａｒ２の部分に補正用画像を表示させても良いし、スクリーン１１の２つ以上の隅に対応する補正用画像領域Ａｒ２の部分に補正用画像を表示させても良い。要は、補正用画像領域Ａｒ２の一部に補正用画像を表示させれば、どのような形態の補正用画像を表示させても良い。例えば、第１及び第２実施例で示したようなフレーム画像の形態を有する補正用画像Ａ１ｂ、Ｂ１ｂも、補正用画像領域Ａｒ２の全体に表示させることに限定はされず、補正用画像領域Ａｒ２の一部に表示させても良い（この場合、補正用画像領域Ａｒ２を縮小したような形態を有する補正用画像を表示させれば良い）。
　５－２．変形例２
　上記した実施例では、基本的には、補正用画像が有する１つの輝度値に基づいて、レーザ光の光量を補正していた。つまり、補正用画像が有する１つの輝度値と、当該輝度値に対応するレーザ光が出射されている際に受光素子９５から出力された受光信号Ｓｄとに基づいて、レーザ光の光量を補正していた。変形例２では、補正用画像が有する２つ以上の輝度値に基づいて、レーザ光の光量を補正する。具体的には、変形例２では、ビデオＡＳＩＣ３は、２つ以上の輝度値を有する補正用画像を用い、各輝度値に対応するレーザ光が出射されるタイミングで、レーザ光の光量を補正する。つまり、ビデオＡＳＩＣ３は、各輝度値に対応するレーザ光が出射されるタイミングで、受光素子９５から出力された受光信号Ｓｄと、その際に出射されているレーザ光に対応する輝度値とに基づいて、当該輝度値に対応する光量のレーザ光が適切に出射されているか否かを判定することで、各輝度値ごとにレーザ光の光量を補正する。この場合、前述した特許文献１に記載されたような技術を適用することで、レーザ光の光量を精度良く補正することができる。
　図７は、変形例２に係る補正用画像を説明するための図を示している。図７（ａ）及び（ｂ）は、変形例２においてスクリーン１１に投影される画像の一例を示している。具体的には、図７（ａ）及び（ｂ）において、符号Ｅ１ａ、Ｆ１ａは、メイン画像領域Ａｒ１に投影されるメイン画像を示しており、符号Ｅ１ｂ、Ｅ１ｃ、Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃは、補正用画像領域Ａｒ２に投影される補正用画像を示している。図７（ａ）に示す例では、ビデオＡＳＩＣ３は、スクリーン１１の２辺に対応する補正用画像領域Ａｒ２の部分に、それぞれで輝度値が異なる補正用画像Ｅ１ｂ、Ｅ１ｃを表示させる。図７（ｂ）に示す例では、ビデオＡＳＩＣ３は、スクリーン１１の２つの隅（コーナー）に対応する補正用画像領域Ａｒ２の部分に、それぞれで輝度値が異なる補正用画像Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃを表示させる。
　５－３．変形例３
　上記した実施例では、画像におけるＲＧＢの値が等比となる白又はグレーの色を有する補正用画像を表示させていたが、これに限定はされない。変形例３は、複数の色を有する補正用画像を表示させる。１つの例では、ビデオＡＳＩＣ３は、時間経過に応じて色が変化するような補正用画像を表示させる。例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、補正用画像の色を赤→青→緑→白→赤といった具合に時間経過に応じて変化させる。他の例では、ビデオＡＳＩＣ３は、複数の色が同時に適用された補正用画像（例えば場所によって色が異なるような補正用画像）を表示させる。
　このような変形例３では、ビデオＡＳＩＣ３は、各色に対応するレーザ光が出射されるタイミングで、受光素子９５から出力された受光信号Ｓｄと、その際に出射されているレーザ光の色に対応する輝度値とに基づいて、当該輝度値に対応する光量のレーザ光が適切に出射されているか否かを判定することで、各色ごとにレーザ光の光量を補正する。これにより、各色レーザＬＤの光量のばらつきに起因する色ずれ（すなわち、ホワイトバランスのずれ）を適切に軽減することができる。
　５－４．変形例４
　上記した実施例では、本発明をヘッドアップディスプレイ１００に適用した例を示したが、本発明の適用はヘッドアップディスプレイ１００に限定されない。本発明は、レーザ光を走査することで画像を投影する種々の投影装置に適用することができる。
　３　ビデオＡＳＩＣ
　７　レーザドライバＡＳＩＣ
　８　ＭＥＭＳミラー制御部
　９　レーザ光源部
　１１　スクリーン
　１２　ＭＥＭＳミラー
　９５　受光素子
　１００　ヘッドアップディスプレイ
　１１０　投影装置
　１２０　コンバイナ
　Ａｒ１　メイン画像領域
　Ａｒ２　補正用画像領域

Claims (10)

  1. 　表示部及びコンバイナを備え、前記表示部が有するスクリーン上に投影された画像を前記コンバイナで反射することにより、前記画像を前方風景に重なる虚像として利用者に視認させる虚像表示装置であって、
    　前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成する画像生成手段と、
    　前記合成画像に応じた強度のレーザ光を出射する出射手段と、
    　前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射して前記スクリーン上に走査する走査手段と、
    　前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、
    　前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、
    　を備えることを特徴とする虚像表示装置。
  2. 　前記画像生成手段は、前記補正用画像として、前記メイン画像領域の外周を取り囲む枠状の形態を有するフレーム画像を付加することを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
  3. 　前記画像生成手段は、前記補正用画像として、複数の異なる明るさを含んで構成される画像を付加することを特徴とする請求項１又は２に記載の虚像表示装置。
  4. 　前記画像生成手段は、前記フレーム画像として、当該フレーム画像の外周から内周に向けて徐々に明るさが変わる画像を付加することを特徴とする請求項２に記載の虚像表示装置。
  5. 　前記出射手段は、それぞれ異なる色のレーザ光を発する複数のレーザ素子を含み、
    　前記画像生成手段は、前記補正用画像の色を時間経過に応じて変化させ、
    　前記補正手段は、前記補正用画像の色の変化に連動して、前記それぞれ異なる色のレーザ光の強度を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  6. 　前記利用者により視認される前記コンバイナ周辺の前方風景の明るさに関する情報を取得する取得手段を更に備え、
    　前記画像生成手段は、前記前方風景の明るさに関する情報と、前記メイン画像領域に表示される画像の平均輝度とに基づいて、前記補正用画像の明るさを変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  7. 　スクリーン上に画像を投影する投影装置であって、
    　レーザ光を出射する出射手段と、
    　前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射して前記スクリーン上に走査する走査手段と、
    　前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、
    　前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成手段と、
    　前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段と、
    　を備えることを特徴とする投影装置。
  8. 　レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、を有する投影装置によって実行される制御方法であって、
    　前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成工程と、
    　前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正工程と、
    　を備えることを特徴とする制御方法。
  9. 　レーザ光を出射する出射手段と、前記レーザ光が入射され、当該レーザ光を反射してスクリーン上に走査する走査手段と、前記走査手段に入射されるレーザ光の一部を受光し、当該レーザ光の強度に関する出力信号を出力する受光手段と、コンピュータと、を有する投影装置によって実行されるプログラムであって、
    　前記コンピュータを、
    　前記スクリーン上に投影する画像として、メイン画像が表示されるメイン画像領域の外周の一部または全部に補正用画像を付加した合成画像を生成し、前記合成画像に応じた強度のレーザ光を前記出射手段から出射させる画像生成手段、
    　前記補正用画像に対応するレーザ光を受光しているタイミングにおける前記受光手段の出力信号を基に、前記出射手段が出射するレーザ光の強度を補正する補正手段、
    　として機能させることを特徴とするプログラム。
  10. 　請求項９に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
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