WO2015194376A1

WO2015194376A1 - 光源駆動装置及び画像表示装置

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Publication number: WO2015194376A1
Application number: PCT/JP2015/066047
Authority: WO
Inventors: 和己岩田; 吉昭我妻
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2016-12-18

Abstract

　半導体レーザよりなる光源（５１）は、レーザ光を射出する。駆動部（４０）は、光源（５１）を駆動する。画素値置換部（２１０）は、所定画素位置における画素値が、閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値を含むとき、所定画素位置における画素値を複数フレームで平均したときの平均画素値が第１の画素値となるよう、複数フレームのいずれかのフレームにおける所定画素位置における画素値を、閾値を超えるレーザ出力パワーで表現される第２の画素値に置換し、複数フレームの他のフレームにおける所定画素位置における画素値を０に置換する。制御部（２００）は、画素値置換部（２１０）によって画素値が置換された状態の画像信号に基づいて光源（５１）を駆動するよう、駆動部（４０）を制御する。

Description

光源駆動装置及び画像表示装置

　本開示は、半導体レーザを駆動する光源駆動装置、及び、光偏向器を用いた画像表示装置に関する。

　近年、MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器が開発されている。光偏向器は、画像を表示させるための表示デバイスとして用いられる。光偏向器のミラーに半導体レーザより射出されたレーザ光を照射し、ミラーを２次元的に偏向させる。これによって、光偏向器は、レーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させて、スクリーンに画像を表示させることができる。

　特許文献１に記載されているように、光偏向器は例えば車両用のヘッドアップディスプレイに使用されることがある。ヘッドアップディスプレイは、画像表示装置の一例である。

特開２０１３－１３０８３２号公報

　半導体レーザを駆動する駆動電流値と半導体レーザより射出されるレーザ光のレーザ出力パワーとに間には、Ｉ－Ｌ特性と称される関係がある。駆動電流値が所定の閾値以上になると、半導体レーザはレーザ光を射出する。Ｉ－Ｌ特性によれば、駆動電流値を増大させるとレーザ出力パワーはほぼリニアに増大する。

　例えば夜間においては、画像表示装置によって表示する画像の輝度を低くすることが求められることがある。低輝度の画像を表示するには、駆動電流値を小さくしてレーザ出力パワーを小さくすればよい。

　ところが、閾値付近の駆動電流値が小さい領域には、レーザ出力パワーがリニアに増大しないキンク領域が存在する。従って、レーザ出力パワーを小さくするために、駆動電流値を小さくすると、キンク領域内の駆動電流値に基づくレーザ出力パワーでレーザ光が発せられることになる。

　赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青（Ｂ）光を射出するそれぞれの半導体レーザが有するＩ－Ｌ特性は互いに異なる。従って、キンク領域内の駆動電流値に基づくレーザ出力パワーで、Ｒ，Ｇ，Ｂ光それぞれのレーザ光を発生させると、本来得ようとした色とは異なる色ずれが発生してしまう。

　実施形態は、低輝度の画像を表示する場合でも色ずれの発生を抑えることができる光源駆動装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。

　実施形態の第１の態様によれば、レーザ光を射出する半導体レーザよりなる光源と、前記光源を、画像信号におけるそれぞれの画素値に応じて駆動電流値を増減させる駆動信号によって駆動する駆動部と、前記画像信号における連続する複数フレームの所定画素位置における画素値が、所定のレーザ出力パワーである閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値を含むとき、前記所定画素位置における画素値を前記複数フレームで平均したときの平均画素値が前記第１の画素値となるよう、前記複数フレームのいずれかのフレームにおける前記所定画素位置における画素値を、前記閾値を超えるレーザ出力パワーで表現される第２の画素値に置換し、前記複数フレームの他のフレームにおける前記所定画素位置における画素値を０に置換する画素値置換部と、前記画素値置換部によって前記所定画素位置における画素値が置換された状態の画像信号に基づいて前記光源を駆動するよう、前記駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする光源駆動装置が提供される。

　実施形態の第２の態様によれば、上記の光源駆動装置と、前記光源より発せられたレーザ光を水平方向及び垂直方向に偏向して画像を表示させる光偏向器とを備えることを特徴とする画像表示装置が提供される。

　実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置によれば、低輝度の画像を表示する場合でも色ずれの発生を抑えることができる。

図１は、第１実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置を示すブロック図である。図２は、レーザ光源及び光偏向器を用いた画像表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。図３は、半導体レーザが有するＩ－Ｌ特性の一例を示す図である。図４は、通常の半導体レーザの駆動方法と第１実施形態の画像表示装置における半導体レーザの駆動方法とを比較して示す図である。図５は、通常の画像表示方法と第１実施形態の画像表示装置における画像表示方法とを比較して示す図である。図６は、通常の画像表示方法と第１実施形態の画像表示装置における画像表示方法それぞれの１画素で表現される画素値を比較して示す図である。図７は、第２実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置を示すブロック図である。図８は、通常の画像表示方法と第２実施形態の画像表示装置における画像表示方法とを比較する第１の例を示す図である。図９は、通常の画像表示方法と第２実施形態の画像表示装置における画像表示方法とを比較する第２の例を示す図である。図１０は、第２実施形態の画像表示装置における画素値の置換の仕方を表形式にまとめた図である。図１１は、第３実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置を示すブロック図である。図１２は、通常の画像表示方法と第３実施形態の画像表示装置における画像表示方法とを比較する一例を示す図である。図１３は、通常の画像表示方法による奇数フレームと偶数フレームとの画素値の平均値と、第３実施形態の画像表示装置における画像表示方法による奇数フレームと偶数フレームとの画素値の平均値とを比較するための図である。図１４は、第３実施形態の画像表示装置における画素値の置換の仕方を表形式にまとめた図である。

　以下、第１，第２実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置について、添付図面を参照して説明する。図２に示すように、第１，第２実施形態の画像表示装置は、概略的には、レーザ光を射出するレーザ光発生部５０と、レーザ光を水平方向及び垂直方向に偏向させて、スクリーン６０に画像を表示させる光偏向器１００とを備える。

＜第１実施形態＞
　図１を用いて、第１実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置の詳細な構成及び動作を説明する。図１において、光偏向器１００は、レーザ光を水平方向に偏向するための水平偏向素子（図示せず）とレーザ光を垂直方向に偏向するための垂直偏向素子（図示せず）とが一体化された構成を有する。

　光偏向器１００は、ミラー１２，水平駆動部１１Ｈ，垂直駆動部１１Ｖ，駆動検出部１３を有する。水平駆動部１１Ｈはミラー１２を水平方向に駆動する駆動機構であり、垂直駆動部１１Ｖはミラー１２を垂直方向に駆動する駆動機構である。駆動検出部１３は、例えばホール素子や圧電素子を使用した検出回路によって構成することができる。

　制御部２００には、画像表示装置で表示する画像を示す画像信号が入力される。画像表示装置で表示する画像は比較的動きが少ない画像である。画像信号は、同じフレームが複数フレーム連続するように構成されている。複数フレームは偶数であることが好ましいが、奇数であっても構わない。制御部２００は、後述する画素値置換部２１０を有する。

　制御部２００は、入力された画像信号の水平同期信号に基づいて、光偏向器１００を水平方向に揺動させるための水平駆動信号を生成して水平駆動部１１Ｈに供給する。

　制御部２００は、入力された画像信号の垂直同期信号に基づいて、光偏向器１００を垂直方向に揺動させるための垂直駆動信号を生成して垂直駆動部１１Ｖに供給する。駆動検出部１３によって水平偏向素子の揺動を検出することによって生成された駆動検出信号は、制御部２００に入力される。制御部２００は、例えばマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成することができる。

　駆動部４０は、Ｒ光源駆動部４０ｒ，Ｇ光源駆動部４０ｇ，Ｂ光源駆動部４０ｂを有する。Ｒ光源駆動部４０ｒ，Ｇ光源駆動部４０ｇ，Ｂ光源駆動部４０ｂは、制御部２００による制御に基づいて、レーザ光発生部５０を駆動する。Ｒ光源駆動部４０ｒ，Ｇ光源駆動部４０ｇ，Ｂ光源駆動部４０ｂは、それぞれ、例えば定電流方式の駆動回路によって構成することができる。

　レーザ光発生部５０は、光源５１と、プリズム５２～５４と、ミラー５５と、レンズ５６とを有する。光源５１は、それぞれ半導体レーザよりなる、Ｒのレーザ光を射出するＲ光源５１ｒと、Ｇのレーザ光を射出するＧ光源５１ｇと、Ｂのレーザ光を射出するＢ光源５１ｂとよりなる。

　Ｒ光源駆動部４０ｒはＲ光源５１ｒを駆動し、Ｇ光源駆動部４０ｇはＧ光源５１ｇを駆動し、Ｂ光源駆動部４０ｂはＢ光源５１ｂを駆動する。駆動部４０は、パルス幅が一定で、表示する画像の輝度値、具体的には、画像を構成するそれぞれの画素の画素値に応じて駆動電流値が増減する駆動信号を供給して、Ｒ光源５１ｒ，Ｇ光源５１ｇ，Ｂ光源５１ｂそれぞれを駆動する。

　制御部２００は、光源５１にそれぞれの画素値に応じた駆動電流値を有する駆動信号を供給するよう、駆動部４０を制御する。

　プリズム５２は、Ｒ光源５１ｒより発せられたＲのレーザ光の光路を９０度折り曲げる。プリズム５３はＲのレーザ光とＧのレーザ光とを合成する。プリズム５４は、Ｒのレーザ光とＧのレーザ光との合成光とＢのレーザ光とを合成する。

　制御部２００は、入力された画像信号に応じた合成光がプリズム５４より出力されるよう、駆動部４０を制御する。ミラー５５は、プリズム５４より出力されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光の合成光を反射する。レンズ５６は、ミラー５５からの合成光を集光してミラー１２へと入射させる。

　図１における駆動部４０とレーザ光発生部５０と制御部２００とは、第１実施形態の光源駆動装置２６０を構成する。

　ミラー１２は、水平偏向素子によってレーザ光をスクリーン６０の水平方向に走査させるよう揺動され、垂直偏向素子によってレーザ光をスクリーン６０の垂直方向に走査させるよう揺動される。

　光偏向器１００によるレーザ光の水平方向及び垂直方向の走査によって、スクリーン６０には画像信号に基づく画像が表示される。

　図１における光偏向器１００と光源駆動装置２６０とは、第１実施形態の画像表示装置を構成する。

　図３は、Ｒ光源５１ｒ，Ｇ光源５１ｇ，Ｂ光源５１ｂのうちのいずれかである半導体レーザが有するＩ－Ｌ特性を示している。図３に示すように、駆動電流値が閾値Ｉｔｈ以上になると、半導体レーザはレーザ光を射出する。駆動電流値とレーザ出力パワーとは全体的にはほぼリニアな関係を有する。

　図３において、ポイントｐ１はレーザ出力パワーが１ｍＷのポイントであり、ポイントｐ２はレーザ出力パワーが２ｍＷのポイントである。ポイントｐ１は、画素値２を表現するレーザ出力パワーに対応したポイントであり、ポイントｐ２は、画素値４を表現するレーザ出力パワーに対応したポイントであるとする。

　まず、仮にＩ－Ｌ特性が全体としてリニアな特性であるとする。図４の（ａ）に示すように、一点鎖線にて示す画像信号の輝度値が大きくなるに従って、レーザ出力パワーを増大させればよい。ここでは、説明を容易にするため、レーザ出力パワーとして、離散的な０．５，１，１．５，２，２．５，…，７，７．５，８，８．５（ｍＷ）のみを示している。

　１，２，３，４，５，６，７，８（ｍＷ）のレーザ出力パワーを得るための駆動電流値をＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８とする。図３によれば、例えば、駆動電流値Ｉ１は８５（ｍＡ）程度、駆動電流値Ｉ２は８７（ｍＡ）程度である。

　図３に示すように、閾値Ｉｔｈ付近の駆動電流値が小さい領域には、一点鎖線で囲んでいるように、キンク領域３０が存在する。キンク領域３０では、駆動電流値とレーザ出力パワーとの関係はリニアではない。Ｒ光源５１ｒ，Ｇ光源５１ｇ，Ｂ光源５１ｂそれぞれが有するＩ－Ｌ特性は同じではないため、キンク領域３０における特性は異なる。

　図３のキンク領域３０内に示す破線は、駆動電流値とレーザ出力パワーとの望ましいリニアな特性を示している。なお、レーザ出力パワー１．５ｍＷ以内は、キンク領域３０内に含まれているとする。

　図３において、低輝度の画像（画素）を表示するために必要なレーザ出力パワーが例えば１ｍＷであったとする。キンク領域３０内が破線で示すようにリニアな特性であり、Ｒ光源５１ｒ，Ｇ光源５１ｇ，Ｂ光源５１ｂそれぞれが有するＩ－Ｌ特性におけるキンク領域３０内の特性が同じであれば、色ずれはほぼ発生しない。

　ところが実際には、キンク領域３０内の特性はリニアではなく、キンク領域３０内の特性はＲ光源５１ｒ，Ｇ光源５１ｇ，Ｂ光源５１ｂそれぞれで異なる。よって、色ずれが発生してしまう。

　そこで、第１実施形態においては、画像を構成するそれぞれの画素を表示するとき、制御部２００は次のように動作する。画素が、キンク領域３０内のレーザ出力パワーで表現される所定の低輝度の画素値を有する場合には、画素値置換部２１０は、低輝度の画素値をキンク領域３０外のより大きいレーザ出力パワーで表現される画素値に置換する。

　このとき、画素値置換部２１０は、画素値を置換したことによってレーザ出力パワーが増大し、表示させようとする所定の低輝度よりも輝度値が大きくならないよう、複数の同じフレームのうちの残りのフレームにおける同一位置の画素値を０に置換する。

　図５を用いて、画素値置換部２１０の動作をさらに説明する。図５において、（ａ）は、画素値置換部２１０によって画素値を置換する前の状態を示している。画像信号は同じフレームがフレームＦ１～Ｆ６の６フレーム連続するとし、ここでは、フレームＦ１～Ｆ４の４フレームを示している。図５の（ａ）に示すフレームＦ１～Ｆ４をそのまま表示する表示方法は、通常の画像表示方法である。

　フレームＦ１～Ｆ６は、画素が水平方向及び垂直方向に配列されて形成される。図５においては、部分的な画素Ｐｘ１～Ｐｘ７のみを図示している。ここでは図示の都合上、画素数を大幅に少なくした状態を示している。

　図５の（ａ）に示す画素Ｐｘ６が有する画素値２は、キンク領域３０内のレーザ出力パワーで表現される低輝度の画素値である。図５の（ｂ）に示すように、画素値置換部２１０は、フレームＦ１の画素Ｐｘ６の画素値を、キンク領域３０外のレーザ出力パワーで表現される画素値４に置換する。画素値置換部２１０は、フレームＦ２の画素Ｐｘ６の画素値を画素値０に置換する。

　同様に、画素値置換部２１０は、フレームＦ３の画素Ｐｘ６の画素値を画素値４に置換し、フレームＦ４の画素Ｐｘ６の画素値を画素値０に置換する。図５では図示していないフレームＦ５，Ｆ６においても同様である。

　図６は、フレームＦ１～Ｆ６における画素Ｐｘ６のみに着目して、画素Ｐｘ６の画素値がどのように表現されるかを示している。図６の（ａ）は、図５の（ａ）のように、画素値置換部２１０によって画素値を置換しない状態を示している。即ち、図６の（ａ）は、通常の画像表示方法に相当する。

　図６の（ａ）では、フレームＦ１～Ｆ６の画素Ｐｘ６がキンク領域３０内のレーザ出力パワーで表現される画素値２で表示される。ところが実際には、キンク領域３０内の特性はリニアではないため、一点鎖線で示すように、画素値２とは異なる画素値で表示されることになる。

　一点鎖線の位置は、Ｒ光源５１ｒ，Ｇ光源５１ｇ，Ｂ光源５１ｂそれぞれの特性のばらつきにより異なるため、色ずれが発生する。

　図６の（ｂ）は、図５の（ｂ）のように、画素値置換部２１０によって画素値を置換した状態を示している。図６の（ｂ）では、フレームＦ１，Ｆ３，Ｆ５の画素Ｐｘ６がキンク領域３０外のレーザ出力パワーで表現される画素値４で表示され、フレームＦ２，Ｆ４，Ｆ６の画素Ｐｘ６が画素値０とされる。

　よって、図６の（ｂ）のフレームＦ１～Ｆ６全体で見たときには、画素Ｐｘ６の画素値は、一点鎖線で示すように、平均の画素値２で表示されることになる。画素値４はキンク領域３０外のレーザ出力パワーで表現される画素値であるため、色ずれはほとんど発生しない。

　同じフレームが複数フレーム連続するときの複数フレームが偶数であれば、次のようにすればよい。キンク領域３０内のレーザ出力パワーで表現される低輝度の画素を表示する際に、複数フレームのうちの１／２のフレームにおける画素値を２倍し、残りの１／２のフレームにおける画素値を０とする。

　複数フレームが奇数であれば、複数フレームの全体の平均が表示しようとする画素値となるように、複数フレームのうちの部分的なフレームにおける画素値を増大して、残りのフレームにおける画素値を０とすればよい。

　画像信号における所定画素位置における画素値が、所定のレーザ出力パワーである閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値であるとする。画素値置換部２１０は、所定画素位置における画素値を複数フレームで平均したときの平均画素値が第１の画素値となるように複数フレームにおける画素値を置換すればよい。

　画素値置換部２１０は、複数フレームのいずれかのフレームにおける所定画素位置における画素値を、閾値を超えるレーザ出力パワーで表現される第２の画素値に置換し、複数フレームの他のフレームにおける所定画素位置における画素値を０に置換すればよい。

　以上の説明においては、低輝度の画素として、キンク領域３０内のポイントｐ１のレーザ出力パワーによって表現される画素値２を例としている。キンク領域３０内のポイントｐ１以外のレーザ出力パワーによって画素値を表現する場合も同様である。

　例えば、画素値３がレーザ出力パワー１．５ｍＷで表現される画素値であるとすれば、画素値置換部２１０は、画素値３以下の画素値を上記と同様にして置換すればよい。第１実施形態によれば、レーザ出力パワー１．５ｍＷ以下は使用されないことになるので、使用されるレーザ出力パワーは、離散的に説明すれば、図４の（ｂ）に示すように２ｍＷ以上となる。

　図３に示すポイントｐｔｈは、キンク領域３０の内外の境界を示す、所定のレーザ出力パワーである閾値とする。制御部２００（画素値置換部２１０）は、半導体レーザが有するＩ－Ｌ特性におけるキンク領域３０内の最大のレーザ出力パワー以上のレーザ出力パワーを閾値ｐｔｈとして設定すればよい。

　制御部２００が、光源５１が出力するレーザ光によって、閾値ｐｔｈを超える第１のレーザ出力パワーに対応した輝度の画素値を表現させる場合には、画素値置換部２１０は、画素値を置換しない。

　制御部２００が、光源５１が出力するレーザ光によって、閾値ｐｔｈ以下の第２のレーザ出力パワーに対応した輝度の画素値を表現させる場合には、画素値置換部２１０は、複数フレームにおける一部のフレームの画素値を第２の画素値に置換し、他のフレームの画素値を０に置換して、複数フレームで平均したときの平均画素値を第１の画素値とすればよい。

　光源駆動装置２６０は、画像表示装置以外に用いられてもよい。光源駆動装置２６０が、光源５１が射出するレーザ光によって画像を表示させる画像表示装置に用いられる場合には、制御部２００は、駆動部４０を次のように制御すればよい。

　制御部２００は、画像を表示させるための画像信号の輝度値が大きくなるほど駆動部４０が光源５１に供給する駆動信号の駆動電流値を増大させるよう、駆動部４０を制御する。

　以上のようにして、光源５１より発せられたレーザ光を水平方向及び垂直方向に偏向して画像を表示させる光偏向器１００と、光源駆動装置２６０とを備える第１実施形態の画像表示装置は、低輝度の画像を表示する場合でも色ずれの発生を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
　図７を用いて、第２実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置の構成及び動作を説明する。図７において、図１に示す第１実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。

　第２実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置においては、制御部２００の代わりに制御部２０１を設けている。制御部２０１には、図１では図示が省略されている垂直同期信号及び水平同期信号が入力される。制御部２０１は、画素値置換部２１１を有する。

　図７における駆動部４０とレーザ光発生部５０と制御部２０１とは、第２実施形態の光源駆動装置２６１を構成する。図７における光偏向器１００と光源駆動装置２６１とは、第２実施形態の画像表示装置を構成する。

　第２実施形態においても、画素が、キンク領域３０内のレーザ出力パワーで表現される所定の低輝度の画素値を有する場合には、画素値置換部２１１は、低輝度の画素値をキンク領域３０外のより大きいレーザ出力パワーで表現される画素値に置換する。

　このとき、画素値置換部２１１は、画素値を置換したことによってレーザ出力パワーが増大し、表示させようとする所定の低輝度よりも輝度値が大きくならないよう、複数の同じフレームのうちの残りのフレームにおける同一位置の画素値を０に置換する。

　但し、第２実施形態においては、奇数フレームと偶数フレームとで、画素値の置換の仕方を異ならせる。

　図８に示す第１の例を用いて、画素値置換部２１１の動作を具体的に説明する。図８において、（ａ）は、画素値置換部２１１によって画素値を置換する前の状態を示している。画像信号は同じフレームがフレームＦ１，Ｆ２の２フレーム連続している。フレームＦ１は奇数フレーム、フレームＦ２は偶数フレームである。

　Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…はフレームＦ１，Ｆ２の行番号を示している。Ｌ１，Ｌ３…は奇数行であり、Ｌ２，Ｌ４…は偶数行である。Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…は画素の列番号を示している。

　制御部２０１には、垂直同期信号及び水平同期信号が入力されるため、制御部２０１（画素値置換部２１１）は、表示しようとしている画像のフレームが奇数フレームであるのか偶数フレームであるのかを判別することができる。

　また、制御部２０１（画素値置換部２１１）は、表示しようとしている画像の画素が奇数行の画素であるのか偶数行の画素であるのかを判別することができる。

　ここで、画素値３以下が、上述した所定のレーザ出力パワーである閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値であるとする。

　第２実施形態においては、奇数フレームでは、画素値３以下の奇数行の画素の画素値を２倍し、画素値３以下の偶数行の画素の画素値を０とする。一方、偶数フレームでは、画素値３以下の奇数行の画素の画素値を０とし、画素値３以下の偶数行の画素の画素値を２倍する。

　具体的には次のとおりである。図８の（ａ）に示すように、列Ｒ３における行Ｌ１～Ｌ４の画素は画素値がそれぞれ２，３，３，２であり、いずれも第１の画素値である。列Ｒ６における行Ｌ１～Ｌ４の画素は画素値がそれぞれ２，２，１，１であり、いずれも第１の画素値である。

　画素値置換部２１１は、図８の（ｂ）に示すように、フレームＦ１では、列Ｒ３，Ｒ６における行Ｌ１の画素の画素値を２倍してそれぞれ画素値４とし、列Ｒ３，Ｒ６における行Ｌ３の画素の画素値を２倍してそれぞれ画素値６，２とする。

　これと同時に、画素値置換部２１１は、図８の（ｂ）に示すように、フレームＦ１では、列Ｒ３，Ｒ６における行Ｌ２，Ｌ４の画素の画素値を０とする。

　一方、画素値置換部２１１は、図８の（ｂ）に示すように、フレームＦ２では、列Ｒ３，Ｒ６における行Ｌ１，Ｌ３の画素の画素値を０とする。

　これと同時に、画素値置換部２１１は、図８の（ｂ）に示すように、フレームＦ２では、列Ｒ３，Ｒ６における行Ｌ２の画素の画素値を２倍してそれぞれ画素値６，４とし、列Ｒ３，Ｒ６における行Ｌ４の画素の画素値を２倍してそれぞれ画素値４，２とする。

　図８に示す第１の例では、一部の画素で画素値置換後も依然として第１の画素値のまま（画素値３以下）となるが、置換前の画素値が２以上であれば、全て閾値を超えるレーザ出力パワーで表現される第２の画素値へと置換されることになる。

　さらに、図９に示す第２の例を用いて、画素値置換部２１１の動作を具体的に説明する。図９の（ａ）に示すように、第２の例においては、列Ｒ３における行Ｌ２，Ｌ３の画素の画素値が５である。

　この場合も、上述した画素値の置換の仕方に従って、画素値置換部２１１は、図９の（ｂ）に示すように、フレームＦ１では、列Ｒ３における行Ｌ１の画素の画素値を２倍して画素値４とし、行Ｌ４の画素の画素値を０とする。

　一方、画素値置換部２１１は、図９の（ｂ）に示すように、フレームＦ２では、列Ｒ３における行Ｌ１の画素の画素値を０とし、行Ｌ４の画素の画素値を２倍して画素値４とする。

　図１０は、画素値置換部２１１における画素値の置換の仕方を表形式にまとめたものである。画素値置換部２１１は、奇数フレームでは、奇数行における閾値以下の画素（第１の画素値を有する画素）を２倍し、偶数行における閾値以下の画素を０とする。

　画素値置換部２１１は、偶数フレームでは、奇数行における閾値以下の画素を０とし、偶数行における閾値以下の画素を２倍する。

　画素が閾値を超えれば（第２の画素値を有する画素であれば）、画素値置換部２１１は、奇数フレームと偶数フレームに関係なく、奇数行と偶数行に関係なく、画素値を変換せず、そのままの画素値とする。

　勿論、画素値置換部２１１は、画素値を２倍にする条件と０にする条件とを入れ替えてもよい。即ち、画素値置換部２１１は、奇数フレームでは、奇数行における閾値以下の画素を０とし、偶数行における閾値以下の画素を２倍し、偶数フレームでは、奇数行における閾値以下の画素を２倍し、偶数行における閾値以下の画素を０としてもよい。

　画素値置換部２１１は、複数フレームのうち、奇数フレームと偶数フレームとのうちの一方のフレームでは、奇数行における所定画素位置における画素値を２倍し、偶数行における所定画素位置における画素値を０とすればよい。

　所定画素位置とは、上記のように、閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値となっている画素の位置である。

　画素値置換部２１１は、奇数フレームと偶数フレームとのうちの他方のフレームでは、奇数行における所定画素位置における画素値を０とし、偶数行における所定画素位置における画素値を０とすればよい。

　以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、次の効果を奏する。第２実施形態によれば、同じ列で隣接する行の画素値が同時に０となることはないため、第１実施形態と比較すると、滑らかな画像（動画）を表示することが可能となる。

＜第３実施形態＞
　図１１を用いて、第３実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置の構成及び動作を説明する。図１１において、図７に示す第２実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。

　第３実施形態の光源駆動装置及び画像表示装置においては、制御部２０１の代わりに制御部２０２を設けている。制御部２０２は、画素値置換部２１２を有する。

　図１１における駆動部４０とレーザ光発生部５０と制御部２０２とは、第３実施形態の光源駆動装置２６２を構成する。図１１における光偏向器１００と光源駆動装置２６２とは、第３実施形態の画像表示装置を構成する。

　図１２に示す一例を用いて、画素値置換部２１２の動作を具体的に説明する。図１２において、（ａ）は、画素値置換部２１２によって画素値を置換する前の状態を示している。フレームＦ１は奇数フレーム、フレームＦ２は偶数フレームであり、フレームＦ１とフレームＦ２とは同じではない。Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…とＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…の定義は、図８，図９と同じである。

　ここで、画素値３以下が、上述した所定のレーザ出力パワーである閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値であるとする。図１２の（ａ）に示す例では、フレームＦ１においては、列Ｒ３における行Ｌ１，Ｌ４と列Ｒ６における行Ｌ１～Ｌ４の画素の画素値が画素値３以下であり、フレームＦ２においては、列Ｒ３における行Ｌ１と列Ｒ６における行Ｌ３，Ｌ４の画素の画素値が画素値３以下である。

　第３実施形態においては、奇数フレームでは、奇数フレームと偶数フレームの同一位置での画素値のいずれかが画素値３以下の場合、奇数行の画素の画素値を奇数フレームの画素値と偶数フレームの画素値との加算値とし、偶数行の画素の画素値を０とする。

　一方、偶数フレームでは、奇数フレームと偶数フレームの同一位置での画素値のいずれか画素値３以下が場合、奇数行の画素の画素値を０とし、偶数行の画素の画素値を奇数フレームの画素値と偶数フレームの画素値との加算値とする。

　具体的には次のとおりである。図１２の（ａ）に示すように、フレームＦ１では、列Ｒ３における行Ｌ１，Ｌ４と列Ｒ６における行Ｌ１～Ｌ４のそれぞれの画素が画素値３以下であり、画素値を置換する対象の画素となる。

　フレームＦ２では、列Ｒ３における行Ｌ１と列Ｒ６における行Ｌ３，Ｌ４のそれぞれの画素が画素値３以下であり、画素値を置換する対象の画素となる。これに加えて、列Ｒ３における行Ｌ４と列Ｒ６における行Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの画素は画素値３を超えるが、フレームＦ１における同じ位置の画素が画素値３以下であるため、画素値を置換する対象の画素となる。

　フレームＦ１では、画素値置換部２１２は、図１２の（ｂ）に示すように、列Ｒ３における奇数行の行Ｌ１と列Ｒ６における奇数行の行Ｌ１，Ｌ３の画素の画素値２，２，１とフレームＦ２における同じ位置の画素の画素値３，５，３とを加算して、画素値２，２，１を加算値である画素値５，７，４に置換する。

　また、フレームＦ１では、画素値置換部２１２は、図１２の（ｂ）に示すように、列Ｒ３における偶数行の行Ｌ４と列Ｒ６における偶数行の行Ｌ２，Ｌ４の画素の画素値２，２，３を全て画素値０に置換する。

　一方、フレームＦ２では、画素値置換部２１２は、図１２の（ｂ）に示すように、列Ｒ３における行Ｌ１と列Ｒ６の行Ｌ１，Ｌ３の画素の画素値２，５，３を全て画素値０に置換する。

　また、フレームＦ２では、画素値置換部２１２は、図１２の（ｂ）に示すように、列Ｒ３における行Ｌ４と列Ｒ６における行Ｌ２，Ｌ４の画素の画素値５，５，２とフレームＦ１における同じ位置の画素の画素値２，２，３とを加算して、画素値５，５，２を加算値である画素値７，７，５に置換する。

　図１３の（ａ）は、図１２の（ａ）に示すフレームＦ１，Ｆ２の平均値Ave(F1, F2)を示している。図１３の（ｂ）は、図１２の（ｂ）に示すフレームＦ１，Ｆ２の平均値Ave(F1, F2)を示している。画素値置換部２１２によって画素値を置換する前と置換した後とで平均値Ave(F1, F2)は同じとなる。

　図１４は、画素値置換部２１２における画素値の置換の仕方を表形式にまとめたものである。画素値置換部２１２は、奇数フレーム及び偶数フレームの同じ画素位置でいずれかの画素が閾値以下を有する（第１の画素値を有する画素である）とき、次のような置換処理を実行する。

　奇数フレームでは、奇数行において、奇数フレーム及び偶数フレームの同じ画素位置の画素値を加算して、元の画素値を加算値に置換し、偶数行において、元の画素値を画素値０に置換する。

　偶数フレームでは、奇数行において、元の画素値を画素値０に置換し、偶数行において、奇数フレーム及び偶数フレームの同じ画素位置の画素値を加算して、元の画素値を加算値に置換する。

　画素値置換部２１２は、奇数フレーム及び偶数フレームの同じ画素位置で双方の画素が閾値を超える（第２の画素値を有する画素である）とき、奇数フレームと偶数フレームに関係なく、奇数行と偶数行に関係なく、画素値を変換せず、そのままの画素値とする。

　勿論、画素値置換部２１２は、画素値を加算値にする条件と０にする条件とを入れ替えてもよい。即ち、画素値置換部２１２は、奇数フレームでは、奇数行において画素値０に置換し、偶数行において加算値に置換し、偶数フレームでは、奇数行において加算値に置換し、偶数行において画素値０に置換してもよい。

　以上説明した第３実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果に加えて、次の効果を奏する。第３実施形態によれば、連続するフレームで同じ画素値が存在しなくても、キンク領域３０内のレーザ出力パワーで表現される低輝度の画素値を使用しないで画像を表示することができる。

　自然画や映画等の動画像を表示する場合、連続するフレームで同じ画素値が連続するとは限らない。また、ナビゲーション画像や燃料残量等の車両に関連する情報を表示するとき、一般的には同じフレームが複数連続することが多いが、画像を高速で変化させた場合には同じフレームが連続しないことがある。このように、第３実施形態は、同じフレームが連続しない場合にも用いることができる。

　本発明は以上説明した第１～第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。光偏向器１００はMEMS技術を用いて構成されることが好ましいが、それに限定されるものではない。光偏向器１００はレーザ光を水平方向及び垂直方向に偏向する機能を有すればよく、具体的な構成は特に限定されない。

　本発明は、半導体レーザを駆動する光源駆動装置、及び、光偏向器によってレーザ光を走査して画像を表示する画像表示装置に利用できる。

Claims

　レーザ光を射出する半導体レーザよりなる光源と、
　前記光源を、画像信号におけるそれぞれの画素値に応じて駆動電流値を増減させる駆動信号によって駆動する駆動部と、
　前記画像信号における連続する複数フレームの所定画素位置における画素値が、所定のレーザ出力パワーである閾値以下のレーザ出力パワーで表現される第１の画素値を含むとき、前記所定画素位置における画素値を前記複数フレームで平均したときの平均画素値が前記第１の画素値となるよう、前記複数フレームのいずれかのフレームにおける前記所定画素位置における画素値を、前記閾値を超えるレーザ出力パワーで表現される第２の画素値に置換し、前記複数フレームの他のフレームにおける前記所定画素位置における画素値を０に置換する画素値置換部と、
　前記画素値置換部によって前記所定画素位置における画素値が置換された状態の画像信号に基づいて前記光源を駆動するよう、前記駆動部を制御する制御部と、
　を備えることを特徴とする光源駆動装置。
　前記複数フレームは偶数であり、
　前記画素値置換部は、前記複数フレームのうちの１／２のフレームにおける前記所定画素位置における画素値を２倍し、残りの１／２のフレームの前記所定画素位置における画素値を０とする
　ことを特徴とする請求項１記載の光源駆動装置。
　前記複数フレームは偶数であり、
　前記画素値置換部は、
　前記複数フレームのうち、奇数フレームと偶数フレームとのうちの一方のフレームでは、奇数行における前記所定画素位置における画素値を２倍し、偶数行における前記所定画素位置における画素値を０とし、
　前記複数フレームのうち、奇数フレームと偶数フレームとのうちの他方のフレームでは、奇数行における前記所定画素位置における画素値を０とし、偶数行における前記所定画素位置における画素値を２倍する
　ことを特徴とする請求項１記載の光源駆動装置。
　前記複数フレームは偶数であり、
　前記画素値置換部は、
　前記複数フレームのうち、奇数フレームと偶数フレームとの同じ画素位置でいずれかの画素が前記第１の画素値を有するとき、
　奇数フレームと偶数フレームとのうちの一方のフレームでは、奇数行における前記所定画素位置における画素値を、奇数フレームにおける前記所定画素位置における画素値と偶数フレームにおける前記所定画素位置における画素値とを加算した加算値に置換し、偶数行における前記所定画素位置における画素値を０に置換し、
　奇数フレームと偶数フレームとのうちの他方のフレームでは、奇数行における前記所定画素位置における画素値を０に置換し、偶数行における前記所定画素位置における画素値を、奇数フレームにおける前記所定画素位置における画素値と偶数フレームにおける前記所定画素位置における画素値とを加算した加算値に置換する
　ことを特徴とする請求項１記載の光源駆動装置。
　前記画素値置換部は、前記半導体レーザが有するＩ－Ｌ特性におけるキンク領域内の最大のレーザ出力パワー以上のレーザ出力パワーを前記閾値として設定していることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光源駆動装置。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の光源駆動装置と、
　前記光源より発せられたレーザ光を水平方向及び垂直方向に偏向して画像を表示させる光偏向器と、
　を備えることを特徴とする画像表示装置。