WO2016121414A1 - レーザ投射表示装置、及びそれに用いるレーザ光源駆動部の制御方法 - Google Patents

レーザ投射表示装置、及びそれに用いるレーザ光源駆動部の制御方法 Download PDF

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laser
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佑哉 大木
瀬尾　欣穂
野中　智之
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株式会社日立エルジーデータストレージ
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Definitions

  • the present invention relates to a laser projection display device that performs image display by scanning light source light such as a semiconductor laser with a two-dimensional scanning mirror such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.
  • scanning light source light such as a semiconductor laser with a two-dimensional scanning mirror such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • Patent Document 1 discloses a projector that projects an image by scanning a biaxial MEMS mirror or scanner in the horizontal and vertical directions and simultaneously modulating a laser light source.
  • the semiconductor laser used has a problem that the white balance of the display screen changes because the amount of light and the forward current characteristic thereof change with temperature.
  • Patent Document 2 a test signal is inserted during a blanking period, which is a non-video display period, the optical modulator is optically modulated, and actual gradation characteristics and ideal characteristics calculated by a microprocessor are fed back. Then, a gradation correction apparatus that automatically stores gradation correction while performing normal operation is disclosed.
  • Patent Document 2 does not consider the dimming operation for changing the brightness of the display image, that is, the light intensity. That is, the control corresponding to the change in the amount of light of the semiconductor laser and the forward current characteristic immediately after the dimming process is not taken into consideration, and thus the white balance is changed due to the dimming operation.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a laser projection display device in which a change in white balance of a display image during dimming operation is reduced.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • a laser projection display that projects laser beams of a plurality of colors according to an image signal and displays an image according to the image signal.
  • a laser light source that generates laser beams of a plurality of colors
  • a laser light source driving unit that drives the laser light source
  • an optical sensor that detects the amount of laser light generated by the laser light source
  • an image sensor that receives image signals
  • an image processing unit that performs processing based on the amount of laser light detected by the laser and supplies a drive signal to the laser light source driving unit.
  • the image processing unit performs a first drive signal determination process on the laser light source driving unit. And a second execution cycle shorter than the first execution cycle.
  • the present invention it is possible to provide a laser projection display device in which a change in white balance of a display image due to a dimming operation is reduced.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a signal processing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating an example of a light amount-forward current characteristic of a semiconductor laser in Example 1. 4 is a table of LUTs, threshold currents, and current gains according to maximum light amounts in Example 1.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between threshold current and average current amount of display image in a state where the temperature in the vicinity of the semiconductor laser is constant in Example 1.
  • 3 is a flowchart illustrating a light control process in the first embodiment.
  • 6 is a characteristic diagram illustrating an example of a light amount-forward current characteristic of a semiconductor laser for explaining a light control process in the first embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating APC during normal operation according to the first exemplary embodiment.
  • 6 is a flowchart illustrating processing of a CPU according to a second embodiment.
  • 12 is a flowchart illustrating processing of a light emission control unit in Example 3.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a laser projection display device in the present embodiment.
  • a laser projection display device 1 includes an image processing unit 2, a frame memory 3, a laser driver 4, a laser light source 5, a reflection mirror 6, a MEMS scanning mirror 7, a MEMS driver 8, an amplifier 9, an optical sensor 10, and an illuminance sensor. 11.
  • a CPU (Central Processing Unit) 12 is provided and a display image 13 is displayed.
  • the image processing unit 2 generates an image signal obtained by applying various corrections to an image signal input from the outside, and generates a horizontal (hereinafter also referred to as “H”) synchronizing signal and a vertical (hereinafter also referred to as “V”) synchronizing signal.
  • H horizontal
  • V vertical
  • the image processing unit 2 controls a laser driver (hereinafter also referred to as a laser light source driving unit) 4 according to information acquired from the CPU 12 and performs laser output adjustment so as to make white balance constant. Details thereof will be described later.
  • the above-described various corrections mean that image distortion correction caused by scanning of the MEMS scanning mirror 7 and gradation adjustment of an image by LOOK UP TABLE (hereinafter referred to as LUT) are performed.
  • LUT image distortion correction caused by scanning of the MEMS scanning mirror 7
  • gradation adjustment of an image by LOOK UP TABLE hereinafter referred to as LUT
  • the image distortion occurs due to a difference in relative angle between the laser projection display device 1 and the projection surface, an optical axis shift between the laser light source 5 and the MEMS scanning mirror 7, and the like. Matters related to the LUT will be described later.
  • the laser driver 4 receives the drive signal and the image signal output from the image processing unit 2, and modulates the laser light source 5 accordingly.
  • the laser light source 5 has, for example, three semiconductor lasers (5a, 5b, 5c) for RGB, and emits RGB laser light corresponding to the image signal for each RGB of the image signal.
  • the three RGB laser beams are combined by a reflection mirror 6 having three mirrors, and irradiated to a MEMS scanning mirror 7.
  • the reflection mirror 6 uses a special optical element that reflects light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths. This optical element is generally called a dichroic mirror.
  • the reflection mirror 6 reflects the laser light (for example, R light) emitted from the semiconductor laser 5a and transmits laser light of other colors and the laser light emitted from the semiconductor laser 5b (
  • a dichroic mirror 6b that reflects G light
  • a laser beam of R light, G light, and B light are combined into one laser light and supplied to the MEMS scanning mirror 7.
  • the MEMS scanning mirror 7 is an image scanning unit having a biaxial rotation mechanism, and can oscillate a central mirror unit in two directions, a horizontal direction and a vertical direction. Vibration control of the MEMS scanning mirror 7 is performed by the MEMS driver 8.
  • the MEMS driver 8 generates a sine wave in synchronization with the horizontal synchronization signal from the image processing unit 2 and generates a sawtooth wave in synchronization with the vertical synchronization signal to drive the MEMS scanning mirror 7.
  • the MEMS scanning mirror 7 receives a sinusoidal drive signal from the MEMS driver 8 and performs a sinusoidal resonance motion in the horizontal direction. At the same time, it receives a sawtooth wave from the MEMS driver 8 and performs a constant speed motion in one vertical direction. Thereby, the laser beam is scanned along a locus as shown in the display image 13 in FIG. 1, and the scanning is synchronized with the modulation operation by the laser driver 4, whereby the input image is optically projected.
  • the optical sensor 10 measures the amount of laser light to be projected and outputs it to the amplifier 9.
  • the amplifier 9 amplifies the output of the optical sensor 10 according to the amplification factor set by the image processing unit 2, and then outputs it to the image processing unit 2.
  • the optical sensor 10 is arranged to detect leakage light of RGB laser light synthesized by the reflection mirror 6. That is, the optical sensor 10 is arranged on the opposite side of the semiconductor laser 5c with the reflection mirror 6c interposed therebetween.
  • the reflection mirror 6c has a characteristic of transmitting the laser light from the semiconductor lasers 5a and 5b and reflecting the laser light from the semiconductor laser 5c. % Is reflected (light from the semiconductor lasers 5a and 5b) or transmitted (light from the semiconductor laser 5c).
  • the reflection mirror 6c transmits several percent of the laser light from the semiconductor laser 5c and reflects several percent of the laser light from the semiconductor lasers 5a and 5b. , And can enter the optical sensor 10.
  • the illuminance sensor 11 detects the illuminance around the laser projection display device 1 and outputs it to the CPU 12.
  • the CPU 12 receives a control signal in response to a signal from the illuminance sensor 11 or from the outside, for example, in response to a user instruction, and a dimming request signal for controlling the brightness of the display image 13 generated by the image processing unit 2.
  • the dimming is a function for adjusting the brightness.
  • the dimming is an operation for changing from the luminance during normal operation to a luminance different from the luminance.
  • the CPU 12 sends a dimming request signal based on the signal from the illuminance sensor 11, it is desirable to have hysteresis.
  • the output of the illuminance sensor 11 is 0 to 100, 0 to 20 is brightness 1, 21 to 40 is brightness 2, 41 to 60 is brightness 3, 61 to 80 is brightness 4, 81 to 100 is brightness If the output of the illuminance sensor 11 changes about ⁇ 2 around 30, the brightness does not change. However, if the output of the illuminance sensor 11 changes about ⁇ 2 around 20, the brightness 1 and brightness 2 is changed a plurality of times, which is not suitable for the user. Therefore, for example, when the brightness is 2, the illuminance sensor 11 output is 10 or less for the transition to brightness 1, the illuminance sensor 11 output is 50 or more for the transition to brightness 3, and so on. It is possible to prevent a plurality of transitions between different brightness levels. In the above description, only the output of the illuminance sensor 11 is described, but it goes without saying that temporal hysteresis may be used.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the signal processing unit of the present embodiment, and shows details of the internal configuration of the image processing unit 2 and the laser driver 4 of FIG.
  • an image signal input from the outside of the image processing unit 2 is input to the image quality correction unit 20.
  • the image quality correction unit 20 performs image distortion correction caused by scanning of the MEMS scanning mirror 7 and gradation adjustment of an image by LUT.
  • the tone adjustment of the image by the LUT performed by the image quality correction unit 20 is based on the LUT selection signal 27 from the light emission control unit 22, the image adjustment is performed on the image signal input from the outside, and the correction to the timing adjustment unit 21 is performed.
  • An image signal 28 is transmitted.
  • the timing adjustment unit 21 generates a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal from the corrected image signal 28 input from the image quality correction unit 20, and sends it to the MEMS driver 8 and the light emission control unit 22. Further, the image signal is temporarily stored in the frame memory 3.
  • the image signal written in the frame memory 3 is read by a read signal generated by the timing adjustment unit 21 and synchronized with the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal.
  • the image signal in the frame memory 3 is read with a delay of one frame with respect to the input image signal.
  • the light emission control unit 22 sets the current to the current gain circuit 24 and the threshold current adjustment circuit 25 as a drive signal for the laser driver 4 in order to adjust the amplification factor of the amplifier 9 and determine the current to be passed through the LD. Do.
  • a reference image signal value for monitoring the light emission intensity is sent to the current gain circuit 24 for APC (Auto Power Control), which is a process of making the light emission intensity of the semiconductor laser constant over time. Have a role. Detailed operations of the light emission control unit 22 and the APC will be described later.
  • the read image signal is input to the line memory 23.
  • the line memory 23 takes in an image signal in one horizontal period and sequentially reads out the image signal in the next horizontal period.
  • the reason for once relaying in the line memory 23 is as follows.
  • the read clock frequency of the frame memory 3 may be different from the clock frequency when the image signal is transmitted to the laser driver 4 side. For this reason, once the image signal of one horizontal period is taken in by the line memory 23 at the read clock frequency of the frame memory 3, the process of reading from the line memory 23 at the transmission clock frequency of the image signal is performed. If the readout clock frequency of the frame memory 3 matches the transmission clock frequency of the image signal, the line memory 23 becomes unnecessary.
  • the image signal read from the line memory 23 is supplied to the laser driver 4.
  • the threshold current adjustment circuit 25 adjusts a threshold current that determines the lower limit value of light emitted by the semiconductor lasers 5a to 5c in accordance with the threshold current value set by the light emission control unit 22. In other words, the threshold current adjustment circuit 25 generates an offset component of the current value flowing through the semiconductor lasers 5a to 5c.
  • the current gain circuit 24 controls the current value flowing through the laser light source 5 by multiplying the image signal input from the line memory 23 by a current gain for converting the image signal value into a current value. .
  • the current gain is obtained by the light emission control unit 22 and set in the current gain circuit 24.
  • the current value 26 that actually flows through the semiconductor lasers 5a to 5c includes the threshold current value set by the threshold current adjustment circuit 25, the current gain set by the current gain circuit 24, and the signal current value corresponding to the image signal.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of the light quantity-forward current characteristic of the semiconductor laser.
  • the semiconductor laser has a characteristic that the amount of light sharply increases with a certain threshold current Ith1 as a boundary.
  • the amount of change in the amount of light with respect to the current is not constant, and has nonlinear characteristics as depicted by R1.
  • the current control range used when forming a bright image is desirably a range from the threshold current Ith1 to the current Im at which the light amount Lm is obtained. That is, when the image signal is 8 bits (maximum 255), the current gain circuit is set so that the forward current is Ith1 when the image signal is 0 or 1, and the maximum forward current is Im when the image signal is 255.
  • the light emission control unit 22 controls the threshold current adjustment circuit 25 so that the current value becomes Ith1, and the current gain circuit 24 sets a current gain of (Im ⁇ Ith1) / 255.
  • the current gain circuit 24 sets a current gain of (Im ⁇ Ith1) / 255.
  • the amount of change in the amount of light with respect to the current of the semiconductor laser in the current control range 1 shown in FIG. 3 is not constant, and has a nonlinear characteristic drawn by R1.
  • the light amount has a predetermined change amount with respect to a constant change amount of the image.
  • the output light amount for the input image signal becomes linear.
  • the output light quantity may be created not only to change linearly but also to have a general gamma characteristic.
  • the dimming operation will be described with reference to FIG.
  • a laser projection display device when used as an in-vehicle display device, a bright image (maximum light amount Lm) may be projected using a large amount of light that can be projected by the laser projection display device in a daytime bright environment.
  • the current control range 1 shown in FIG. 3 may be used as the current control range for driving the semiconductor laser.
  • the laser projection display device needs to be switched immediately so as to project an image having brightness suitable for the environment around the vehicle body. That is, a dimming operation is required in which the light intensity of the display image of the laser projection display device is changed according to the surrounding environment.
  • the normal operation means a state in which a dimming request signal is not input, and is a state in which APC described later is performed.
  • the current gain circuit 24 and the threshold current adjustment circuit 25 are controlled so that the forward current is Ith1 when the image signal is 0 or 1, and the maximum forward current when the image signal is 255 is I1. More specifically, the light emission control unit 22 controls the threshold current adjusting circuit 25 so that the current value becomes Ith1, and the current gain circuit 24 sets a current gain of (I1-Ith1) / 255.
  • the current of Ith1 flows to the semiconductor laser, and when the image signal is 255, the current of I1 flows to the semiconductor laser, and the number of gradations of the image signal
  • the brightness of the display image can be changed without impairing the image quality.
  • the LUT for the current control range 1 and the LUT for the current control range 2 have different table shapes, so that a LUT for the current control range 2 is required separately from the LUT for the current control range 1.
  • preparing a plurality of LUTs is not particularly problematic. For example, when outputting a bright image (maximum light amount is Lm), the current control range 1 and an LUT corresponding to the current control range 1 are used, and an image having a brightness of 1/4 (maximum light amount is Lm / 4). ) Is output, the light emission control unit 22 instantaneously switches the image quality correction unit 20 to use the current control range 2 and another LUT corresponding to the current control range 2.
  • the current control range 1 in which the maximum light amount is Lm and the current control range 2 in which the maximum light amount is Lm / 4 have been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of maximum light amounts, an LUT, a threshold current amount set in the threshold current adjustment circuit 25, and a current gain value set in the current gain circuit 24 are stored in a storage area (not shown).
  • Switching may be performed according to a dimming request signal sent out by the CPU 12.
  • the light quantity-forward current characteristics of a semiconductor laser greatly change as the temperature changes. Therefore, in the dimming operation, even if the threshold current amount and the current gain value stored in advance shown in FIG. 4 are set in the threshold current adjustment circuit 25 and the current gain circuit 24, the intended light amount is not always obtained. Absent. Another possible method is to measure the temperature of the semiconductor laser and set it after converting the threshold current amount and current gain value stored in advance using the conversion coefficient according to the temperature. It is difficult to measure the temperature of the laser itself, particularly the temperature of the chip portion of the semiconductor laser that affects the temperature characteristics.
  • FIG. 5 shows the relationship between the threshold current and the average current amount of the displayed image when the temperature near the semiconductor laser is constant.
  • the average current amount of the display image is obtained by dividing the total current amount of each pixel in the display image by the total number of pixels, and is hereinafter referred to as ACL (Average Current Level).
  • ACL Average Current Level
  • the dimming operation for changing the display light amount needs to consider not only the light amount-forward current characteristics of the semiconductor laser when performing the dimming operation, but also the amount of change in the ACL of the display image. is there.
  • the light amount-forward current characteristic of the semiconductor laser and the amount of change in the ACL of the display image are taken into consideration during the dimming operation. Thereby, the white balance change of the display image by light control operation
  • a specific operation example will be described focusing on the operation of the light emission control unit 22.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the dimming process of the present embodiment.
  • FIG. 6 shows a flowchart in the case where the current control range of the display image before the start of the dimming process is the current control range 1 and a dimming request signal for changing to the current control range 2 where the maximum light quantity is Lm / 4 is input. ing.
  • the light emission control unit 22 resets the variable i (St100).
  • the variable i operates as a frame number counter and operates as a counter that controls the number of times the light intensity is acquired for the dimming operation.
  • the light emission control unit 22 increments the variable i (St102).
  • the light intensity of the semiconductor laser is acquired (St103). The acquisition of the laser light intensity is performed during the blanking period while avoiding the display period so as not to affect the display image.
  • FIG. 7 is an example of the light quantity-forward current characteristic of the semiconductor laser.
  • R1 is a characteristic in FIG. 3
  • U1 is a characteristic in a certain temperature state when the dimming request signal is received.
  • the light emission control unit 22 sets the threshold current and current gain value stored in advance as shown in FIG. 4, which are drive signals of the laser driver 4, in the threshold current adjustment circuit 25 and the current gain circuit 24 (FIG. 4). 7 A current range).
  • at least one forward current value It corresponding to an arbitrary image signal is applied to the semiconductor laser, and the light intensity Lt ′ is obtained.
  • the variable i is compared with a predetermined number N that controls the number of times the light intensity is acquired for the dimming operation (St104), If the variable i is not equal to the predetermined number N, the process proceeds to St101. Needless to say, when shifting from St104 to St101, the display image is returned to the current control range 1 which is the current control range of the display image before the dimming process is started. When the variable i is equal to the predetermined number N, the process proceeds to the current control range 2 changing process 1 (St105).
  • the threshold current and current gain of the semiconductor laser are calculated based on the light intensity obtained in St103, and the current control range 2 is changed. More specifically, the threshold current Ith1 ′ and the current amount Im ′ at which the light amount is Lm / 4 are calculated from the light amount-forward current characteristics of the U1 semiconductor laser obtained in the current range A in FIG.
  • the current control range 2 is determined to be B in FIG.
  • the ACL of the display image is acquired.
  • the ACL value can be calculated from the set values of the threshold current and the current gain of the display image by detecting APL (Average Picture Level) obtained by dividing the total of each pixel level of the display image by the total number of pixels.
  • the ACL change amount before and after the light control process is calculated using the ACL of the display image (St107). Since the content of the display image does not change before and after the dimming process, the ACL value after the dimming process is calculated using the APL of the display image and the current control range 2 calculated by St105, as in the calculation of the ACL of the display image. By calculating, the amount of ACL change before and after dimming is obtained. After obtaining the ACL change amount, the process proceeds to the current control range 2 changing process 2 (St108).
  • the relationship between the threshold current and the average current amount of the display image shown in FIG. 5 is stored in a storage area (not shown), and the ACL change amount is obtained by referring to the storage area.
  • a change in the accompanying threshold current is calculated.
  • the current control range 2 is updated by adding / subtracting the change in the threshold current to / from the current control range 2 obtained in St105. For example, if the change amount of the threshold current accompanying the change amount of the ACL in FIG. 7 is ⁇ I, the current control range 2 is a current range C that is shifted from the current range B by ⁇ I.
  • display light quantity changing processing is performed to set the determined current control range 2 for a display image (St109).
  • an acceleration flag for increasing the threshold current determination process during normal operation is set (St110).
  • speeding up is shortening the execution cycle of the APC process during normal operation.
  • the display light amount changing process (St109) is so-called feedforward control in which the current control range is changed based on the relationship between the threshold current stored in a storage area (not shown) and the average current amount of the display image in accordance with the amount of change in ACL. For this reason, it is difficult to deal with all of the LD degradation with time and individual variations of the LD, and it does not always match the target light amount every time.
  • the temperature change of the chip portion of the semiconductor laser also changes with a time constant immediately after the light control process. It is possible to cope with the change in the light output characteristics due to the temperature change by increasing the speed of the APC processing.
  • the threshold current determination process during normal operation will be described later.
  • the light emission control unit 22 After setting the speed-up flag, the light emission control unit 22 resets the variable j (St111).
  • the variable j also operates as a frame number counter, similarly to the variable i, and operates as a counter that controls a period during which the speed-up flag is valid.
  • the light emission control unit 22 increments the variable j (St112). Thereafter, a period during which the speed-up flag is valid is determined and compared with a predetermined number M (St113). If the variable j is not equal to the predetermined number M, the process proceeds to St101, and if the variable j is equal to the predetermined number M, After resetting the high speed flag (St114), the light control process is terminated.
  • APC during normal operation will be described.
  • the laser emission intensity is changed as shown in FIG. It is necessary to perform APC which is detected by the optical sensor 10 and monitored via the amplifier 9 and fed back to the current gain circuit 24 and the threshold current adjustment circuit 25 based on the obtained light emission intensity.
  • APC is divided into threshold current determination processing and current gain determination processing.
  • the current gain determination process a case where the maximum light amount of the display image is Lm / 4 will be described.
  • a maximum image signal is sent as an image signal from the light emission control unit 22 to the current gain circuit 24, the light intensity is detected by the optical sensor 10, and acquired through the amplifier 9, whereby the acquired light intensity and current control range 2 are obtained. Is compared with the target light amount Lm / 4, and the gain set in the current gain circuit 24 is feedback-controlled so that the output light amount when the maximum image signal is input is Lm / 4.
  • an image signal that is a threshold current Ith1 or a current value in the vicinity thereof is sent to the current gain circuit 24 as an image signal, and its light intensity Is detected by the optical sensor 10 and acquired through the amplifier 9, and the current value set in the threshold current adjustment circuit 25 so that the output light amount when the image signal is input becomes the threshold current Ith1 or a current value in the vicinity thereof.
  • Feedback control in order to determine a set value to be given to the threshold current adjustment circuit 25, an image signal that is a threshold current Ith1 or a current value in the vicinity thereof is sent to the current gain circuit 24 as an image signal, and its light intensity Is detected by the optical sensor 10 and acquired through the amplifier 9, and the current value set in the threshold current adjustment circuit 25 so that the output light amount when the image signal is input becomes the threshold current Ith1 or a current value in the vicinity thereof.
  • the output light amount Lm / 4 and the output light amount at the time of inputting an image signal that is a current value near or near the threshold current Ith1 are held in a storage area (not shown).
  • the white balance can be made constant by holding the light quantity values corresponding to the RGB colors.
  • the light intensity detected by the optical sensor 10 and acquired through the amplifier 9 is the maximum image signal and the image signal having the threshold current Ith1 or a current value in the vicinity thereof. Instead, it goes without saying that the light intensity in a certain predetermined image signal may be detected by the optical sensor 10 and acquired via the amplifier 9.
  • the threshold current value is changed according to the ACL change amount of the display image.
  • This uses the relationship between the threshold current stored in the storage area in advance and the average current amount of the display image. Feed forward control. Therefore, it is possible to promptly correct the deviation from the ideal characteristics due to the feedforward control by advancing the execution period of the threshold current determination process that is the feedback control immediately after the dimming process.
  • the light emission control unit 22 resets the variable k after power-on (St200).
  • the variable k operates as a frame number counter and operates as a counter that controls the APC execution cycle.
  • the light emission control unit 22 increments the variable k (St201). Thereafter, the light intensity of the semiconductor laser is acquired for the threshold current determination process and the current gain determination process described above (St202).
  • the acquisition of the laser light intensity is performed during the blanking period while avoiding the display period so as not to affect the display image.
  • it is determined whether or not the speed-up flag is in a reset state (St203).
  • the process proceeds from St204 to APC not immediately after the dimming process according to St207.
  • the acceleration flag is in the set state, the process proceeds from St208 to APC immediately after the dimming process according to St207. Transition. If not immediately after the dimming process, the variable k is compared with a predetermined number P for controlling the APC execution cycle (St204).
  • the process proceeds to St101, where the variable k is the predetermined number P. If equal, the process proceeds to the threshold current determination process (St205). In the threshold current determination process, as described above, the current value set in the threshold current adjustment circuit 25 is feedback-controlled using at least P acquired light intensities according to St101 to St203. Thereafter, the process proceeds to a current gain determination process (St206). In the current gain determination process, as described above, the current gain value set in the current gain circuit 24 is feedback-controlled using at least P acquired light intensities according to St101 to St203. Thereafter, after resetting the variable k (st207), the process returns to the previous St101 and the above processing flow is repeated.
  • the threshold current determination process as described above, the current value set in the threshold current adjustment circuit 25 is feedback-controlled using at least P acquired light intensities according to St101 to St203. Thereafter, after resetting the variable k (st207), the process returns to the previous St101 and the above processing flow is repeated.
  • the variable k is compared with the product of the predetermined number Q for controlling the APC execution cycle and the natural number n (St208). If the variable k is not equal to nQ, the process proceeds to St101. Is equal to nQ, the process proceeds to threshold current determination processing (St205).
  • n is a natural number of 0, 1, 2,..., And the predetermined number Q is smaller than the predetermined number P (Q ⁇ P).
  • the current value set in the threshold current adjustment circuit 25 is feedback-controlled using at least Q acquired light intensities according to St101 to St203. Thereafter, the variable k is compared with a predetermined number P that controls the APC execution cycle (St204). If the variable k is not equal to the predetermined number P, the process proceeds to St101, and if the variable k is equal to the predetermined number P, the current is The process proceeds to gain determination processing (St206). In the current gain determination process, as described above, the current gain value set in the current gain circuit 24 is feedback-controlled using at least P acquired light intensities according to St101 to St203. Thereafter, after resetting the variable k (st207), the process returns to the previous St101 and the above processing flow is repeated.
  • the threshold current determination process is performed once every 10 frames when the speed-up flag is in the reset state, whereas 1 immediately after every dimming process. Times, threshold current determination processing is performed. Therefore, the execution period of the threshold current determination process that is feedback control is shortened immediately after the dimming process, and the deviation from the ideal characteristic due to the feedforward control can be corrected immediately. In other words, this means that the setting cycle of the threshold current value set from the light emission control unit 22 to the threshold current adjusting circuit 25 is short.
  • the present embodiment it is possible to provide a laser projection display device that speeds up the update of the threshold current determination process immediately after the dimming process and reduces the white balance change of the display image due to the dimming operation.
  • the execution cycle of only the threshold current determination process immediately after the dimming process is advanced, but it goes without saying that the execution period of the current gain determination process may be advanced as well.
  • the APC immediately after the dimming process according to St208 to St207 it can be easily implemented by switching the execution order of St204 and St206.
  • the number of acquired samples of light intensity increases, enabling more accurate feedback control. Therefore, it is desirable to change the number of acquired light intensities acquired during one retrace period depending on the set / reset state of the speed-up flag.
  • the CPU 12 receives a signal from the illuminance sensor 11 or a control signal from the outside, and controls the brightness of the display image 13 generated by the image processing unit 2.
  • the configuration for generating the dimming request signal and supplying it to the image processing unit 2 has been described.
  • an image sensor that captures the outside world may be provided inside or outside the laser projection display device 1, and the CPU 12 may generate a dimming request signal according to an image captured by the image sensor.
  • the brightness of the display image 13 can be controlled step by step as compared with the case where the illuminance sensor 11 is used.
  • this laser projection display device is mounted on a car will be described.
  • the maximum brightness of the displayed image is changed from Lm to Lm / 8 from a road with a bright environment around the vehicle to a dark environment such as in a tunnel, the illuminance sensor detects only the brightness around the vehicle.
  • the maximum brightness must be sharply reduced from Lm to Lm / 8.
  • an imaging device it is possible to detect a dark environment around the vehicle body such as in a tunnel or the like based on a captured image several seconds before the dark environment, so Lm, Lm / 2, Lm /
  • the brightness of the display image 13 can be controlled step by step, such as 4, Lm / 8. By doing so, it is possible to reduce the amount of change in ACL, and it is possible to provide a laser projection display device in which the change in white balance of the display image during the dimming operation is reduced.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the CPU 12 of this embodiment.
  • the flowchart in FIG. 9 shows a flowchart from the start of the imaging process to the transmission of the dimming request signal.
  • the start of this flowchart is controlled by, for example, a timer counter in the CPU 12 and is started by the CPU 12 at an arbitrary interval.
  • the CPU 12 sends a control signal to the image sensor so as to start the imaging process (St300).
  • the imaging process means imaging of the outside world by the imaging device, and the imaging device starts imaging by a control signal from the CPU 12 and sends the captured image to the CPU 12.
  • the CPU 12 receives the captured image from the image sensor and performs image analysis of the captured image (St301).
  • the image analysis is to determine whether the surrounding environment becomes lighter / darker than the current time after an arbitrary time. If the surrounding environment becomes lighter / darker than the current time, 1 is analyzed. Otherwise, 0 is analyzed. Output as a result.
  • detection can be performed several seconds before a bright / dark environment is reached, so that the brightness of the display image 13 can be controlled step by step. By doing so, it is possible to reduce the amount of change in ACL, and it is possible to provide a laser projection display device in which the change in white balance of the display image during the dimming operation is reduced.
  • the surrounding environment becomes brighter / darker than the current time after an arbitrary time based on the captured image. For example, by coordinating with a car navigation system using GPS, it is determined whether the surrounding environment becomes brighter / darker than the current time after an arbitrary time, and dimming so that the brightness of the display image 13 is changed step by step. Needless to say, the request signal may be transmitted.
  • the dimming request is made to change the brightness of the display image 13 step by step by determining whether the surrounding environment becomes brighter / darker than the current time after an arbitrary time.
  • a signal can be transmitted.
  • control in order to prevent the user from visually recognizing an image whose white balance has changed, control may be performed so that any one of RGB colors is displayed after the light control processing. By doing so, it is possible to prevent a user from visually recognizing a change in the light amount-forward current characteristic of the semiconductor laser due to a sharp change in ACL.
  • FIG. 10 is a flowchart showing processing of the light emission control unit 22 of the present embodiment.
  • the flowchart of FIG. 10 shows a flowchart when a light control request signal is input to the light emission control unit 22.
  • the light emission control unit 22 executes the processing related to St100 to St108 as in FIG. Thereafter, the emission color is determined (St400).
  • the determination of the light emission color is to select any one color, and the light emission control unit 22 sends information on the selected color to the image quality correction unit 20.
  • the image quality correction unit 20 converts the input image to be displayed only in the selected color.
  • the current gain circuit 24 sets the value obtained in St108 for the selected color and the value that does not emit light for the other colors.
  • the threshold current adjusting circuit 25 (St401).
  • the light emission control unit 22 determines whether a trigger is activated (St402). When a trigger is entered, information indicating that a plurality of colors has been selected is sent to the image quality correction unit 20 so as to return to multi-color emission, and setting values are given to the current gain circuit 24 and the threshold current adjustment circuit 25 for the plurality of colors.
  • the trigger is received according to the timer counter in the CPU 12 or the result of APC during normal operation.
  • a laser projection display device can be provided.
  • SYMBOLS 1 Laser projection display apparatus, 2 ... Image processing part, 3 ... Frame memory, 4 ... Laser driver, 5 ... Laser light source, 6 ... Reflection mirror, 7 ... MEMS scanning mirror, 8 ... MEMS driver, 9 ... Amplifier, 10 ... Optical sensor, 11 ... Illuminance sensor, 12 ... CPU, 13 ... Display image, 20 ... Image quality correction unit, 21 ... Timing adjustment unit, 22 ... Light emission control unit, 23 ... Line memory, 24 ... Current gain circuit, 25 ... Threshold current Adjustment circuit 26... Current value actually flowing, 27... LUT selection signal, 28... Corrected image signal, R 1.

Landscapes

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Abstract

　本発明は、画像信号に応じてレーザ光源が発生したレーザ光を投射して画像表示するレーザ投射表示装置において、通常動作時の輝度から、これと異なる輝度へ遷移する調光動作を実行した際の、ホワイトバランスの変化を低減することを目的とする。　上記課題を解決するために、レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、検出したレーザ光の光量に基づき駆動信号を処理してレーザ光源の駆動部に供給する画像処理部を有し、画像処理部は、調光動作直後において、通常動作時の実行周期である第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で、前記検出したレーザ光の光量に基づいて前記レーザ光源の駆動部に駆動信号を供給する。

Description

レーザ投射表示装置、及びそれに用いるレーザ光源駆動部の制御方法
　本発明は、半導体レーザ等の光源光をＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等の２次元走査ミラーで走査して映像表示を行うレーザ投射表示装置に関する。
　近年、MEMSと半導体レーザ光源を用いた小型投射プロジェクタが普及している。本技術分野の背景技術として、例えば、特開２００６－３４３３９７号公報（特許文献１）および特開平５－２２４１６６号公報（特許文献２）がある。特許文献１と２には、２軸のMEMSミラーやスキャナを水平及び垂直方向にスキャンすると同時にレーザ光源を変調することで、画像を投射するプロジェクタが開示されている。上記のような半導体レーザを使った小型投射プロジェクタでは、使用される半導体レーザはその光量と順方向電流特性が温度により変化するため、表示画面のホワイトバランスが変化するという問題が知られている。
　また、特許文献２には、非映像表示期間である帰線期間中に試験信号を挿入して光変調器を光変調し、マイクロプロセッサで演算した実際の階調特性と理想的な特性をフィードバックして記憶装置に記憶させ、通常動作をさせながら階調補正を自動的に行う階調補正装置が開示されている。
特開２００６－３４３３９７号公報 特開平５－２２４１６６号公報
　しかし、特許文献２に記載の技術では、表示画像の明るさ、つまり光強度を変更する調光動作については考慮されていない。即ち、調光処理直後における半導体レーザの光量と順方向電流特性の変化に対応する制御については考慮されていないため、調光動作によりホワイトバランスが変化してしまうという弊害を有する。
　本発明は上記課題に鑑みなされたもので、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して画像信号に応じた画像を表示するレーザ投射表示装置であって、複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部と、レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、画像信号を光センサが検出したレーザ光の光量に基づき処理してレーザ光源駆動部に駆動信号を供給する画像処理部とを有し、画像処理部は、レーザ光源駆動部に対し、駆動信号の決定処理を第１の実行周期と、第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で行う構成とする。
　本発明によれば、調光動作による表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。
実施例１におけるレーザ投射表示装置の基本構成を示すブロック図である。 実施例１における信号処理部を示すブロック図である。 実施例１における半導体レーザの光量－順方向電流特性の一例を示す特性図である。 実施例１における最大光量に応じたLUTと閾値電流と電流ゲインの表である。 実施例１における、半導体レーザ近傍の温度を一定とした状態における、閾値電流－表示画像の平均電流量の関係を示す特性図である。 実施例１における調光処理を示すフローチャートである。 実施例１における調光処理を説明する半導体レーザの光量－順方向電流特性の一例を示す特性図である。 実施例１における通常動作時のＡＰＣを示すフローチャートである。 実施例２におけるＣＰＵの処理を示すフローチャートである。 実施例３における発光制御部の処理を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
　図１は、本実施例におけるレーザ投射表示装置の基本構成を示すブロック図である。図１において、レーザ投射表示装置１は、画像処理部２、フレームメモリ３、レーザドライバ４、レーザ光源５、反射ミラー６、ＭＥＭＳ走査ミラー７、ＭＥＭＳドライバ８、増幅器９、光センサ１０、照度センサ１１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１２を有し、表示画像１３を表示する。
　画像処理部２は、外部から入力される画像信号に各種補正を加えた画像信号を生成し、且つそれに同期した水平（以降Ｈとも記載）同期信号及び垂直（以降Ｖとも記載）同期信号を生成し、ＭＥＭＳドライバ８へ供給する。また、画像処理部２はＣＰＵ１２より取得した情報に応じてレーザドライバ（以下、レーザ光源駆動部とも呼ぶ）４を制御し、ホワイトバランスを一定にするようなレーザ出力調整をおこなう。その詳細は後述する。
　ここで、前記した各種補正とは、ＭＥＭＳ走査ミラー７の走査に起因する画像歪み補正、ＬＯＯＫ　ＵＰ　ＴＡＢＬＥ（以降、ＬＵＴと記載する）による画像の階調調整などを行うことを意味する。なお、画像歪みはレーザ投射表示装置１と投射面との相対角で異なること、レーザ光源５とＭＥＭＳ走査ミラー７の光軸ずれなどのために発生する。ＬＵＴに関する事項は後述する。
　レーザドライバ４は、画像処理部２から出力される駆動信号および画像信号を受け、それに応じてレーザ光源５を変調する。レーザ光源５は、例えばＲＧＢ用に３個の半導体レーザ（５ａ、５ｂ、５ｃ）を有し、画像信号のＲＧＢ毎に画像信号に対応したＲＧＢのレーザ光を出射する。
　ＲＧＢの３つのレーザ光は、３つのミラーを有する反射ミラー６により合成され、ＭＥＭＳ走査ミラー７に照射される。反射ミラー６は特定の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する特殊な光学素子が用いられる。この光学素子は一般的にはダイクロイックミラーと呼ばれている。
　詳しくは、反射ミラー６は、半導体レーザ５ａから出射されたレーザ光（例えば、Ｒ光）を反射し他の色のレーザ光が透過するダイクロイックミラー６ａと、半導体レーザ５ｂから出射されたレーザ光（例えば、Ｇ光）を反射し他の色のレーザ光が透過するダイクロイックミラー６ｂと、半導体レーザ５ｃから出射されたレーザ光（例えば、Ｂ光）を反射し他の色のレーザ光が透過するダイクロイックミラー６ｃとを有し、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のレーザ光をひとつのレーザ光に合成して、ＭＥＭＳ走査ミラー７に供給する。
　ＭＥＭＳ走査ミラー７は２軸の回転機構を有する画像の走査部であって、中央のミラー部を水平方向と垂直方向の２つの方向に振動させることができる。ＭＥＭＳ走査ミラー７の振動制御はＭＥＭＳドライバ８により行われる。ＭＥＭＳドライバ８は画像処理部２からの水平同期信号に同期して正弦波を生成し、また、垂直同期信号に同期したノコギリ波を生成して、ＭＥＭＳ走査ミラー７を駆動する。
　ＭＥＭＳ走査ミラー７は、ＭＥＭＳドライバ８からの正弦波の駆動信号を受けて水平方向に正弦波共振運動を行う。これと同時に、ＭＥＭＳドライバ８からのノコギリ波を受けて垂直方向の一方向に等速運動を行う。これにより、図１の表示画像１３に示すような軌跡でレーザ光は走査され、その走査がレーザドライバ４による変調動作と同期することで、入力画像が光学的に投射されることになる。
　光センサ１０は、投射されるレーザ光の光量を測定し、増幅器９に出力する。増幅器９は、光センサ１０の出力を、画像処理部２により設定された増幅率に従い増幅した後、画像処理部２へ出力する。図１では、光センサ１０は反射ミラー６により合成されるＲＧＢのレーザ光の漏れ光を検出するよう配置されている。即ち、光センサ１０を半導体レーザ５ｃに対し反射ミラー６ｃを挟んで対向側に配置する。反射ミラー６ｃは半導体レーザ５ａ及び５ｂからのレーザ光を透過し、半導体レーザ５ｃからのレーザ光を反射する特性であるが、１００％透過もしくは反射する特性には出来ないため、一般的には数％は反射（半導体レーザ５ａ及び５ｂの光）もしくは透過（半導体レーザ５ｃの光）する。従って図１の位置に光センサ１０を配置することで、反射ミラー６ｃは、半導体レーザ５ｃからのレーザ光の数％を透過、また半導体レーザ５ａ及び５ｂからのレーザ光の数％を反射して、光センサ１０に入射させることができる。
　また、照度センサ１１は、レーザ投射表示装置１の周囲の照度を検出し、ＣＰＵ１２へ出力する。ＣＰＵ１２は、照度センサ１１からの信号もしくは外部からの、例えばユーザの指示に応じた、制御信号を受け、画像処理部２が生成する表示画像１３の明るさを制御するための調光要求信号を、画像処理部２に供給する。なお、調光とは、明るさを調整する機能であり、例えば、本実施例では、通常動作時の輝度から、これと異なる輝度へ遷移する動作である。ここで、ＣＰＵ１２が照度センサ１１からの信号に基づき調光要求信号を送出する場合、ヒステリシスを持つことが望ましい。例えば、照度センサ１１の出力を０から１００とし、０から２０を明るさ１、２１から４０を明るさ２、４１から６０を明るさ３、６１から８０を明るさ４、８１から１００を明るさ５とすると、照度センサ１１の出力が３０を中心に±２程度変化しても明るさは変化しないが、照度センサ１１の出力が２０を中心に±２程度変化すると明るさ１と明るさ２を複数回遷移してしまい、ユーザにとって好適ではない。そこで、例えば明るさ２の時、明るさ１へ遷移する条件を照度センサ１１の出力が１０以下、明るさ３へ遷移する条件を照度センサ１１の出力が５０以上、等とヒステリシスを設けることで、異なる明るさ間を複数回遷移することを防止することが可能となる。尚、上記の説明では照度センサ１１の出力だけで記載したが、時間的なヒステリシスを用いてもよいことは言うまでもない。
　次に、図２を用いて、本実施例の信号処理部の構成を説明する。図２は、本実施例の信号処理部を示すブロック図であり、図１の画像処理部２およびレーザドライバ４の内部構成の詳細を示した図である。図２において、画像処理部２の外部から入力される画像信号は、画質補正部２０に入力される。
　画質補正部２０は、ＭＥＭＳ走査ミラー７の走査に起因する画像歪み補正やＬＵＴによる画像の階調調整を行う。画質補正部２０で行うＬＵＴによる画像の階調調整は、発光制御部２２からのＬＵＴ選択信号２７に基づき、外部から入力される画像信号に対し画像調整を行い、タイミング調整部２１へ補正後の画像信号２８を送出する。
　タイミング調整部２１は、画質補正部２０から入力される補正後の画像信号２８から水平同期信号と垂直同期信号を生成し、ＭＥＭＳドライバ８および発光制御部２２に送出する。また、画像信号は、フレームメモリ３に一旦格納される。フレームメモリ３に書き込まれた画像信号は、タイミング調整部２１で生成される、水平同期信号と垂直同期信号に同期した読み出し信号で読み出される。またフレームメモリ３内の画像信号は入力された画像信号に対して、１フレーム分遅延させて読み出される。
　発光制御部２２は、増幅器９の増幅率の調整、および、ＬＤに流す電流を決定するために、レーザドライバ４の駆動信号として、電流ゲイン回路２４および閾値電流調整回路２５に対して電流設定を行う。また、半導体レーザの発光強度を時間的に一定とする処理である、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）の為に、電流ゲイン回路２４に対して、発光強度をモニタするための基準画像信号値を送出する役割を有する。発光制御部２２およびＡＰＣの詳細動作は、後述する。
　読み出された画像信号はラインメモリ２３に入力される。ラインメモリ２３は１水平期間の画像信号を取り込み、次の水平期間で順次画像信号を読出す。ラインメモリ２３で一旦中継する理由は、次のとおりである。一般的にフレームメモリ３の読出しクロック周波数と、レーザドライバ４側へ画像信号を伝送する時のクロック周波数が異なる場合がある。このため、一旦ラインメモリ２３で１水平期間の画像信号をフレームメモリ３の読出しクロック周波数で取り込んだ後に、画像信号の伝送クロック周波数でラインメモリ２３から読み出す処理を行う。フレームメモリ３の読出しクロック周波数と画像信号の伝送クロック周波数が一致していればラインメモリ２３は不要になる。ラインメモリ２３から読み出された画像信号はレーザドライバ４へ供給される。
　次に、レーザドライバ４内の電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５について説明する。閾値電流調整回路２５は、後に詳しく述べるように、発光制御部２２が設定する閾値電流値に応じて、半導体レーザ５ａ～５ｃが発光する下限値を決める閾値電流を調整する。言い換えると、閾値電流調整回路２５は、半導体レーザ５ａ～５ｃに流れる電流値のオフセット成分を生成する。また、電流ゲイン回路２４は、ラインメモリ２３から入力される画像信号に対して、画像信号値を電流値に換算するための電流ゲインを乗算することで、レーザ光源５に流れる電流値を制御する。なお、前記電流ゲインは、発光制御部２２が求めて電流ゲイン回路２４に設定する。つまり、電流ゲインを増減することは、画像信号に対応する電流値が増減することになる。よって、実際に半導体レーザ５ａ～５ｃに流れる電流値２６は、閾値電流調整回路２５で設定された閾値電流値と、電流ゲイン回路２４で設定された電流ゲインと画像信号に応じた信号電流値との合計値となる。
　以上は画像処理部２の基本的な動作である。次に、表示画像の光量を変化させる調光処理の処理内容について、図３および図４を用いて説明する。
　図３は、半導体レーザの光量－順方向電流特性の一例を示す特性図である。半導体レーザは、図３に示すように、ある閾値電流Ｉｔｈ１を境にして光量が急峻に増加する特性を有する。また、電流に対する光量の変化量は一定ではなく、Ｒ１で描くような非線形の特性を有する。ここで、明るい画像を形成する際に用いる電流制御範囲は、閾値電流Ｉｔｈ１から光量Ｌｍが得られる電流Ｉｍまでの範囲であることが望ましい。つまり、画像信号を８ｂｉｔ（最大２５５）としたとき、画像信号が０もしくは１の場合は順方向電流をＩｔｈ１に、画像信号が２５５の場合の最大順方向電流をＩｍとなるよう、電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５を制御する。より具体的には、発光制御部２２は閾値電流調整回路２５を電流値がＩｔｈ１となるよう制御し、電流ゲイン回路２４には（Ｉｍ－Ｉｔｈ１）／２５５の電流ゲインを設定する。このようにすることで、画像信号が０の場合は、Ｉｔｈ１の電流がレーザに流れ、画像信号が２５５の場合は、Ｉｍの電流を半導体レーザに流すことが可能となる。つまり、明るい画像を形成する際に半導体レーザに流れる電流範囲は、図３中の電流制御範囲１となる。尚、画像信号が０の場合は、順方向電流を０にすることでレーザを消灯し、コントラストを得るよう制御しても良い。
　上述したとおり、図３に示す電流制御範囲１中で半導体レーザの電流に対する光量の変化量は一定ではなく、Ｒ１で描く非線形の特性を有する。表示画像の表示階調数を得るためには、一定の画像の変化量に対し、光量が所定の変化量を有することが望ましい。光量が所定の変化量を有するための手段として、入力画像信号をＬＵＴにより変換し、画像の階調調整を行う方法がある。簡単化の為に、入力画像信号に対し、出力光量がリニアに変化するよう階調調整を行う場合について説明する。この場合は、入力画像信号に対するＬＵＴを、Ｒ１の特性を目標特性Ｔ１で逆変換したＬＵＴとすることで、入力画像信号に対する出力光量がリニアとなる。尚、出力光量がリニアに変化するだけでなく、一般的なガンマ特性を有するように作成しても良いことは言うまでもない。
　次に、図３を用いて調光動作について説明する。例えば、レーザ投射表示装置を車載表示装置として使用した場合、昼間の明るい環境下ではレーザ投射表示装置が投射できる大きな光量を用いて明るい画像（最大光量Ｌｍ）を投射すると良い。この場合、半導体レーザを駆動する電流の制御範囲は、図３で示す電流制御範囲１で良い。しかし、トンネル内等の車体周囲が暗い環境下においては、このままの光量Ｌｍの明るさで画像を投射すると、運転手に眩しい印象を与えてしまう。そこで、レーザ投射表示装置は、車体周囲の環境下に合わせた明るさの画像を投射するように、即座に切り替わる必要がある。つまり、周囲の環境に応じて、レーザ投射表示装置の表示画像の光強度を変更するという調光動作が必要となる。
　例として、通常動作時に明るい画像（最大光量がＬｍ）を表示している状態から、調光動作により、１／４の明るさの画像（最大光量がＬｍ／４）に変更する場合につき、特に図３で示した電流制御範囲について考える。尚、通常動作とは調光要求信号が入力されていない状態を意味し、後述するＡＰＣを行っている状態である。
　調光動作により、最大光量をＬｍ／４に変更する場合、電流制御範囲を前記した電流制御範囲１のままとすると、電流Ｉ１から電流Ｉｍに対応する画像信号値を用いないようにすることで、最大光量がＬｍ／４の画像を出力することができる。しかしながら、電流Ｉ１から電流Ｉｍに対応する画像信号値が使用できないため、表示画像１３の明るさは変化するものの、表示画像の階調数が低下し、表示画像の品位が低下してしまう。
　上記、表示画像の品位の低下を抑制するためには、最大光量がＬｍ／４の場合の電流制御範囲を図３の電流制御範囲１から電流制御範囲２へ変化させる必要がある。つまり、画像信号が０もしくは１の場合は順方向電流をＩｔｈ１に、画像信号が２５５の場合の最大順方向電流をＩ１とするよう、電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５を制御する。より具体的には、発光制御部２２は閾値電流調整回路２５を電流値がＩｔｈ１となるよう制御し、電流ゲイン回路２４には（Ｉ１－Ｉｔｈ１）／２５５の電流ゲインを設定する。このようにすることで、画像信号が０の場合は、Ｉｔｈ１の電流が半導体レーザに流れ、画像信号が２５５の場合は、Ｉ１の電流が半導体レーザに流れるようになり、画像信号の階調数を損なうことなく、表示画像の明るさを変更することができる。
　図３から明らかな通り、電流制御範囲１に対するＬＵＴと、電流制御範囲２に対するＬＵＴではテーブルの形状が異なるため、電流制御範囲１用のＬＵＴとは別に、電流制御範囲２用のＬＵＴが必要となる。しかしながら、半導体の高度化が進んだ現在では、複数のＬＵＴを用意することは特に問題とはならない。例えば、明るい画像（最大光量がＬｍ）を出力する場合には、電流制御範囲１と、電流制御範囲１に対応したＬＵＴを使用し、１／４の明るさの画像（最大光量がＬｍ／４）を出力する場合には、電流制御範囲２と、電流制御範囲２に対応した別のＬＵＴを使用するよう、発光制御部２２が瞬時に画質補正部２０を切り替える。尚、上記の例では最大光量がＬｍとなる電流制御範囲１と、最大光量がＬｍ／４となる電流制御範囲２について説明したが、これに限らない。例えば、図４に示すような、複数の最大光量と、ＬＵＴ、閾値電流調整回路２５に設定する閾値電流量、電流ゲイン回路２４に設定する電流ゲイン値を、図示しない記憶領域に記憶させておき、ＣＰＵ１２が送出する調光要求信号に応じて切り替えても良い。
　しかしながら、一般的に半導体レーザの光量－順方向電流特性は温度が変化することで大きく変化する。そのため、調光動作において、図４に示した予め記憶しておいた閾値電流量および電流ゲイン値を閾値電流調整回路２５および電流ゲイン回路２４に設定しても、必ずしも意図する光量になるとは限らない。また、半導体レーザの温度を測定することにより、温度に応じた変換係数を用いて予め記憶していた閾値電流量および電流ゲイン値を変換した後に設定する方法も考えられるが、実際に精度良く半導体レーザ自体の温度、特に温度特性に影響を与える半導体レーザのチップ部分の温度を測定することは難しい。
　図５に半導体レーザ近傍の温度を一定とした状態における、閾値電流－表示画像の平均電流量の関係を示す。ここで、表示画像の平均電流量とは、表示画像内の各画素の電流量の合計を総画素数で割ったものであり、以降、ＡＣＬ（Ａｖｅｒａｇｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｌｅｖｅｌ）と記載する。図５からわかる通り、半導体レーザ近傍の温度が一定であっても、表示画像の平均電流量によって閾値電流が変化し、半導体レーザの光量－順方向電流特性が変化する。これは、半導体レーザ近傍の温度が一定であっても、半導体レーザのチップ部分の制御しきれない電流量の増加に伴う温度変化が、半導体レーザの熱容量が小さいために半導体レーザに影響し閾値電流が変化すると考えられる。よって、換言すると、表示光量を変化させる調光動作は、調光動作を行う時の半導体レーザの光量－順方向電流特性を考慮するだけでなく、表示画像のＡＣＬの変化量も考慮する必要がある。
　そこで、本実施例では、調光動作時に、半導体レーザの光量－順方向電流特性および表示画像のＡＣＬの変化量を考慮する。これにより、調光動作による表示画像のホワイトバランス変化を低減することができる。以下、具体的な動作例を、発光制御部２２の動作を中心に説明する。
　図６は、本実施例の調光処理を示すフローチャートである。図６では調光処理開始前の表示画像の電流制御範囲を電流制御範囲１とし、最大光量がＬｍ／４である電流制御範囲２へ変更する調光要求信号が入力された場合のフローチャートを示している。
　図６において、調光要求信号受信後、発光制御部２２は、変数ｉをリセットする（Ｓｔ１００）。変数ｉは、フレーム数カウンタとして動作し、調光動作用に光強度の取得を行う回数を制御するカウンタとして動作する。変数ｉをリセットした後、タイミング調整部２１から送出される垂直同期信号に基づき、表示期間が終了したかを判断する（Ｓｔ１０１）。表示期間が終了し、帰線期間に入った後、発光制御部２２は変数ｉをインクリメントする（Ｓｔ１０２）。その後、最大光量がＬｍ／４となるように電流制御範囲２を変更するために、半導体レーザの光強度を取得する（Ｓｔ１０３）。レーザの光強度の取得は、表示画像に影響を与えることのないよう、表示期間を避け帰線期間に行われる。
　ここで、図７を用いて、上記光強度の取得について説明する。図７は、半導体レーザの光量－順方向電流特性の一例である。Ｒ１は図３中の特性であり、Ｕ１は上記調光要求信号受信時のある温度状態における特性である。まず、発光制御部２２は、レーザドライバ４の駆動信号である、図４に示した予め記憶しておいた閾値電流および電流ゲイン値を閾値電流調整回路２５および電流ゲイン回路２４に設定する（図７中Ａの電流範囲）。その後、任意の画像信号に対応する少なくともひとつの順方向電流値Ｉｔを半導体レーザに印加し、その光強度Ｌｔ´を取得する。換言すれば、半導体レーザに印加する順方向電流の大きさを複数選択することで、図７中Ａの電流範囲におけるＵ１の特性を取得することが可能となる。
　図６に戻って、帰線期間中に半導体レーザの光強度を取得した後、変数ｉを調光動作用に光強度の取得を行う回数を制御する、所定数Ｎと比較し（Ｓｔ１０４）、変数ｉが所定数Ｎと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行する。尚、Ｓｔ１０４からＳｔ１０１へ移行する際、表示画像用に調光処理開始前の表示画像の電流制御範囲である電流制御範囲１へ戻すことは言うまでもない。変数ｉが所定数Ｎと等しい場合は、電流制御範囲２の変更処理１（Ｓｔ１０５）へ移行する。電流制御範囲２の変更処理１は、Ｓｔ１０３で得た光強度に基づき、半導体レーザの閾値電流および電流ゲインを算出し、電流制御範囲２を変更する。より具体的には、図７中Ａの電流範囲で得たＵ１の半導体レーザの光量－順方向電流特性から、閾値電流Ｉｔｈ１´および光量がＬｍ／４となる電流量Ｉｍ´を算出することで、電流制御範囲２を図７中Ｂとなるように決定する。
　次に、Ｓｔ１０６において、表示画像のＡＣＬを取得する。ＡＣＬ値は、表示画像の各ピクセルレベルの合計を総ピクセル数で割ったＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｌｅｖｅｌ）を検出し、表示画像の閾値電流および電流ゲインの設定値から算出することが可能である。この表示画像のＡＣＬを用いて、調光処理前後のＡＣＬ変化量を算出する（Ｓｔ１０７）。調光処理前後で表示画像の内容は変化しないため、表示画像のＡＣＬの計算と同様に、調光処理後のＡＣＬの値を、表示画像のＡＰＬとＳｔ１０５で算出した電流制御範囲２を用いて算出することにより、調光前後でのＡＣＬ変化量を求める。ＡＣＬ変化量を求めた後、電流制御範囲２変更処理２（Ｓｔ１０８）へ移行する。
　電流制御範囲２変更処理２では、図５に示す閾値電流－表示画像の平均電流量の関係を、図示しない記憶領域に記憶しておき、その記憶領域を参照することで、ＡＣＬの変化量に伴う閾値電流の変化分を算出する。この閾値電流の変化分を、Ｓｔ１０５で得た電流制御範囲２へ加減算することで、電流制御範囲２を更新する。例えば、図７においてＡＣＬの変化量に伴う閾値電流の変化分をΔＩとすると、電流制御範囲２は、電流範囲ＢからΔＩ分だけシフトした電流範囲Ｃとなる。次に、この決定した電流制御範囲２を表示画像用に設定する、表示光量変更処理をする（Ｓｔ１０９）。このようにすることで、明るさを変更する調光動作前後での表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置が実現できる。
　表示画像用に電流制御範囲２を設定した後、通常動作時の閾値電流決定処理を高速化するための高速化フラグをセットする（Ｓｔ１１０）。ここで、高速化について説明する。高速化とは、通常動作時のＡＰＣ処理の実行周期を短くすることである。表示光量変更処理（Ｓｔ１０９）は、ＡＣＬの変化量に応じて予め図示しない記憶領域に記憶した閾値電流－表示画像の平均電流量の関係から電流制御範囲を変更する、いわゆるフィードフォワード制御である。そのため、ＬＤの経時劣化やＬＤの個体バラつき全てに対応するのは難しく、目標の光量に必ず毎回一致するとは限らない。そこで、調光処理直後にフィードバック制御である通常動作時のＡＰＣ処理を高速化する必要がある。ＡＰＣ処理を高速化することで、目標とする光量へ素早く収束することが可能となる。また、半導体レーザのチップ部分の温度変化も、調光処理直後から時定数を有して変化する。この温度変化による光出力特性の変化にも、ＡＰＣ処理を高速化することで対応することが可能となる。尚、通常動作時の閾値電流決定処理については後述する。
　高速化フラグをセットした後、発光制御部２２は、変数ｊをリセットする（Ｓｔ１１１）。変数ｊも、変数ｉと同様フレーム数カウンタとして動作し、上記高速化フラグが有効な期間を制御するカウンタとして動作する。変数ｊをリセットした後、タイミング調整部２１から送出される垂直同期信号に基づき、表示期間が終了したかを判断する（Ｓｔ１０１）。表示期間が終了し、帰線期間に入った後、発光制御部２２は変数ｊをインクリメントする（Ｓｔ１１２）。その後、高速化フラグが有効な期間を決定する、所定数Ｍと比較し（Ｓｔ１１３）、変数ｊが所定数Ｍと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｊが所定数Ｍと等しい場合は、高速化フラグをリセット（Ｓｔ１１４）した後、調光処理を終了する。
　次に通常動作時のＡＰＣについて説明する。前述したとおり、半導体レーザは温度が変化することにより光量－順方向電流特性が変化するため、半導体レーザの発光強度を時間的に一定とするために、図２に示すように、レーザ発光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介してモニタし、得られた発光強度を基に電流ゲイン回路２４と閾値電流調整回路２５へフィードバックする、ＡＰＣを行う必要がある。特に、ＡＰＣは、閾値電流決定処理と電流ゲイン決定処理に分かれる。電流ゲイン決定処理の一例として、表示画像の最大光量がＬｍ／４の場合について説明する。発光制御部２２から最大画像信号を電流ゲイン回路２４に画像信号として送出し、その光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得することで、取得した光強度と電流制御範囲２で目標とする光量Ｌｍ／４とを比較し、最大画像信号入力時の出力光量がＬｍ／４となるよう電流ゲイン回路２４に設定するゲインをフィードバック制御する。
　また、閾値電流決定処理では、閾値電流調整回路２５に与える設定値を決定するため、閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号を電流ゲイン回路２４に画像信号として送出し、その光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得することで、閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号入力時の出力光量となるよう、閾値電流調整回路２５に設定する電流値をフィードバック制御する。
　このようにすることで、電流制御範囲は時間的に変化するものの、入力画像信号に対する出力光量の値が一定となり、半導体レーザの温度による特性の変化をユーザに認識させないようにすることができる。ここで、上記出力光量Ｌｍ／４および閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号入力時の出力光量は、図示しない記憶領域に保持しておく。また、ＲＧＢ各色に対応した上記光量の値を保持することで、ホワイトバランスを一定とすることができる。尚、説明の簡単化のために、光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得する光強度を最大画像信号および閾値電流Ｉｔｈ１もしくはその近傍の電流値となる画像信号としたが、この限りではなく、或る所定の画像信号における光強度を光センサ１０で検出し、増幅器９を介して取得しても良いことは言うまでもない。
　上記の通常動作時のＡＰＣは、調光処理直後とそれ以外で閾値電流決定処理の実行周期を変更することが望ましい。図６で示した調光処理では、表示画像のＡＣＬ変化量に応じて閾値電流値を変化させたが、これは予め記憶領域に記憶させた閾値電流－表示画像の平均電流量の関係を用いるフィードフォワード制御である。そのため、フィードバック制御である閾値電流決定処理の実行周期を、調光処理直後に早めることで、フィードフォワード制御による理想特性からのずれを早急に是正することが可能となる。また、調光処理直後以外では、閾値電流決定処理の実行周期を遅くすることが望ましい。閾値電流決定処理の実行周期を遅くすることで、光強度の取得サンプル数が増えるため、より正確なフィードバック制御が可能になると共に、頻繁に表示画像の電流制御範囲が変化することによるユーザへの違和感を与えなくすることが可能となる。
　上記の通常動作時のＡＰＣを図８のフローチャートを用いて説明する。図８において、発光制御部２２は、電源投入後、変数ｋをリセットする（Ｓｔ２００）。変数ｋは、フレーム数カウンタとして動作し、ＡＰＣの実行周期を制御するカウンタとして動作する。変数ｋをリセットした後、タイミング調整部２１から送出される垂直同期信号に基づき、表示期間が終了したかを判断する（Ｓｔ１０１）。表示期間が終了し、帰線期間に入った後、発光制御部２２は変数ｋをインクリメントする（Ｓｔ２０１）。その後、上述した閾値電流決定処理と電流ゲイン決定処理用に、半導体レーザの光強度を取得する（Ｓｔ２０２）。レーザの光強度の取得は、表示画像に影響を与えることのないよう、表示期間を避け帰線期間に行われる。光強度の取得後、高速化フラグがリセット状態か否かを判断する（Ｓｔ２０３）。高速化フラグがリセット状態である場合は、Ｓｔ２０４からＳｔ２０７に係る調光処理直後ではないＡＰＣに移行し、高速化フラグがセット状態である場合は、Ｓｔ２０８からＳｔ２０７に係る調光処理直後のＡＰＣに移行する。調光処理直後でない場合、変数ｋを、ＡＰＣの実行周期を制御する所定数Ｐと比較し（Ｓｔ２０４）、変数ｋが所定数Ｐと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｋが所定数Ｐと等しい場合は閾値電流決定処理へ移行する（Ｓｔ２０５）。閾値電流決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＰ個の取得した光強度を用いて閾値電流調整回路２５に設定する電流値をフィードバック制御する。その後、電流ゲイン決定処理へ移行する（Ｓｔ２０６）。電流ゲイン決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＰ個の取得した光強度を用いて電流ゲイン回路２４に設定する電流ゲイン値をフィードバック制御する。その後、変数ｋをリセットした後（ｓｔ２０７）、先のＳｔ１０１へ戻って以上の処理フローを繰返す。
　このように、高速化フラグがリセット状態においては、閾値電流決定処理の実行周期を遅くすることで、光強度の取得サンプル数が増えるため、より正確なフィードバック制御が可能になると共に、頻繁に表示画像の電流制御範囲が変化することによるユーザへの違和感を与えなくすることが可能となる。
　次に、高速化フラグがセット状態の場合に移行する、Ｓｔ２０８からＳｔ２０７に係る調光処理直後のＡＰＣについて説明する。調光処理直後の場合、変数ｋを、ＡＰＣの実行周期を制御する所定数Ｑおよび自然数ｎとの積と比較し（Ｓｔ２０８）、変数ｋがｎＱと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｋがｎＱと等しい場合は閾値電流決定処理へ移行する（Ｓｔ２０５）。ここで、ｎは０，１，２・・・の自然数とし、所定数Ｑは所定数Ｐより小さい値（Ｑ＜Ｐ）である。閾値電流決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＱ個の取得した光強度を用いて閾値電流調整回路２５に設定する電流値をフィードバック制御する。その後、変数ｋを、ＡＰＣの実行周期を制御する所定数Ｐと比較し（Ｓｔ２０４）、変数ｋが所定数Ｐと等しくない場合はＳｔ１０１へ移行し、変数ｋが所定数Ｐと等しい場合は電流ゲイン決定処理へ移行する（Ｓｔ２０６）。電流ゲイン決定処理は、上述した通り、Ｓｔ１０１からＳｔ２０３に係る少なくともＰ個の取得した光強度を用いて電流ゲイン回路２４に設定する電流ゲイン値をフィードバック制御する。その後、変数ｋをリセットした後（ｓｔ２０７）、先のＳｔ１０１へ戻って以上の処理フローを繰返す。
　例えば、高速化フラグがセットされている状態において、Ｐ＝９，Ｑ＝２とすると、ｋ＝０，２，４，６，８で閾値電流決定処理が実行される。このように、高速化フラグがセットされることによって、高速化フラグがリセット状態の場合は１０フレーム毎に１回閾値電流決定処理が行われるのに対し、調光処理直後は２フレーム毎に１回、閾値電流決定処理が行われる。そのため、フィードバック制御である閾値電流決定処理の実行周期が、調光処理直後に短くなり、フィードフォワード制御による理想特性からのずれを早急に是正することが可能となる。これは、図２上で言い換えると、発光制御部２２から閾値電流調整回路２５に対して設定される閾値電流値の設定周期が短いことを意味する。
　よって、本実施例によれば、調光処理直後の閾値電流決定処理の更新を高速化し、調光動作による表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。
　尚、本実施例においては、調光処理直後の閾値電流決定処理のみの実行周期を早めたが、同様に電流ゲイン決定処理の実行周期を早めても良いことはいうまでもない。この場合は、Ｓｔ２０８からＳｔ２０７に係る調光処理直後のＡＰＣにおいて、Ｓｔ２０４とＳｔ２０６の実行順序を入れ替えることで容易に実施可能である。また、調光処理直後の光強度の取得回数、特にひとつの帰線期間中に取得する光強度の取得個数を増やすことにより、光強度の取得サンプル数が増えるため、より正確なフィードバック制御が可能になるため、高速化フラグのセット／リセット状態によって、ひとつの帰線期間中に取得する光強度の取得個数を変化させることが望ましい。
　上記の実施例１では、調光処理の開始として、ＣＰＵ１２が、照度センサ１１からの信号もしくは外部からの制御信号を受け、画像処理部２が生成する表示画像１３の明るさを制御するための調光要求信号を生成し、画像処理部２に供給する構成について説明した。
　この制御方法以外にも、レーザ投射表示装置１の内部もしくは外部に、外界を撮影する撮像素子を設け、該撮像素子が撮像した画像に応じて、ＣＰＵ１２が調光要求信号を生成しても良い。この場合、撮像素子を用いることで、照度センサ１１を用いる場合に比べ、段階的に表示画像１３の明るさを制御することが可能となる。例えば、本レーザ投射表示装置を車に搭載した場合について説明する。車体周囲が明るい環境下の道路から、トンネル内等の車体周囲が暗い環境下に移動し、表示画像の最大明るさをＬｍからＬｍ／８とする場合、照度センサでは車体周囲の明るさしか検出出来ないため、最大明るさをＬｍからＬｍ／８へ急峻に落とさなければならない。しかしながら、撮像装置を用いる場合、撮像画像によりトンネル内等の車体周囲が暗い環境になることを、暗い環境下となる数秒前に検知することが可能となるため、Ｌｍ、Ｌｍ／２、Ｌｍ／４、Ｌｍ／８といったように、段階的に表示画像１３の明るさを制御することが可能となる。このようにすることで、ＡＣＬの変化量を小さくすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。
　以下、この撮像素子を含み、ＣＰＵ１２が調光要求信号を撮像画像から生成する構成を、本実施例として図９を参照しながら説明する。尚、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
　図９は、本実施例のＣＰＵ１２の処理を示すフローチャートである。図９のフローチャートでは、撮像処理の開始から調光要求信号の送出に至るまでのフローチャートを示している。尚、本フローチャートの開始は、例えばＣＰＵ１２内のタイマカウンタ等により制御され、任意の間隔でＣＰＵ１２により開始されるものとする。
　図９において、ＣＰＵ１２は、撮像処理を開始するよう撮像素子に制御信号を送出する（Ｓｔ３００）。撮像処理とは、撮像素子による外界の撮像を意味し、撮像素子は、ＣＰＵ１２からの制御信号により撮像を開始し、撮像画像をＣＰＵ１２に送出する。ＣＰＵ１２は撮像素子からの撮像画像を受け取り、撮像画像の画像解析を行う（Ｓｔ３０１）。ここで画像解析とは、任意の時刻後に、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断し、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなる場合は１を、それ以外は０を解析結果として出力する。例えば、車両において、トンネル等の車体周囲が暗い環境下に移動する場合、撮像画像からトンネルを検知することで周囲環境が現時刻に比べ、任意の時間後に暗くなると判断することが可能となる。また、図示しない車体のスピードやＧＰＳ信号等を用いて、上記任意の時刻を正確に判断することも可能である。次に、上記解析結果に応じて、調光処理を実施するかの判断を行う（Ｓｔ３０２）。解析結果が１の場合は、画像解析３０１で得た任意の時刻ｔ１と、目標の明るさへのステップ数Ｓｔ、調光処理を実施するのに必要な時間ｔ２の関係から、段階的なステップ数であるＳｔ×ｔ２／ｔ１を算出し、段階的に表示画像１３の明るさを変化するよう調光要求信号を送出し（Ｓｔ３０３）、解析結果が０の場合は、調光要求信号を送出しない。例えば、ｔ１＝３秒、Ｓｔ＝３ステップ、ｔ２＝１秒とすると、段階的なステップ数は１となり、目標の明るさに対して１ステップ明るさを明るく／暗くするよう調光要求信号を送出する。このように撮像素子を用いることで、明るい／暗い環境下となる数秒前に検知することが可能となるため、段階的に表示画像１３の明るさを制御することが可能となる。このようにすることで、ＡＣＬの変化量を小さくすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。
　尚、本実施例では、撮像画像により任意の時刻後に、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断したが、それ以外でも構わない。例えば、ＧＰＳを利用したカーナビゲーションシステムと連携することで、任意の時刻後に周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断し、段階的に表示画像１３の明るさを変化するよう調光要求信号を送出してもよいことは言うまでもない。
　上記のとおり、本実施例によれば、任意の時刻後に、周囲環境が現時刻に比べ明るく／暗くなるかを判断することで、段階的に表示画像１３の明るさを変化するよう調光要求信号を送出することが可能となる。このようにすることで、ＡＣＬの変化量を小さくすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。
　上記の実施例１および２では、いずれも調光時に複数色の色を同時に変化させる構成について説明した。この制御方法以外にも、ユーザにホワイトバランスが変化した画像を視認させないために、調光処理後にＲＧＢのいずれかひとつの色を表示するよう制御してもよい。このようにすることで、ＡＣＬの急峻な変化による半導体レーザの光量‐順方向電流特性の変化がユーザに視認されないようにすることが可能である。
　以下、この調光処理直後にいずれかひとつの色を表示する構成を、本実施例として図１０を参照しながら説明する。尚、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
　図１０は、本実施例の発光制御部２２の処理を示すフローチャートである。図１０のフローチャートでは、発光制御部２２に調光要求信号が入力された場合のフローチャートを示している。
　図１０において、発光制御部２２は、調光要求信号受信後、実施例１と同様、図６と同様のＳｔ１００からＳｔ１０８に係る処理を実行する。その後、発光色の決定をする（Ｓｔ４００）。ここで、発光色の決定とは、いずれかひとつの色を選択することであり、その選択された色の情報を発光制御部２２は、画質補正部２０に送出する。画質補正部２０は、発光制御部２２より受信した選択された色情報に基づき、入力画像を選択された色のみで表示するよう変換する。その後、決定されたいずれかひとつの色を表示するため、その選択された色に対してはＳｔ１０８にて求めた値を、それ以外の色に対しては発光しない値を、それぞれ電流ゲイン回路２４および閾値電流調整回路２５に与える（Ｓｔ４０１）。単色発光後、発光制御部２２はトリガが入るかを判断する（Ｓｔ４０２）。トリガが入った場合は、複数色発光に戻すよう画質補正部２０に複数色を選択したという情報送出し、複数色に対して電流ゲイン回路２４および閾値電流調整回路２５に設定値を与える。
　ここで、トリガとはＣＰＵ１２内部のタイマカウンタや、通常動作時におけるＡＰＣを行った結果に応じて受信されるものである。特に、通常動作時におけるＡＰＣを行った結果、半導体レーザの発光強度を時間的に一定であると判断した後に、トリガを生成することが望ましい。このようにすることで、複数色発光に遷移した際、ホワイトバランスの良い画像をユーザに提供することが可能となる。
　このようにすることで、ＡＣＬの急峻な変化による半導体レーザの光量‐順方向電流特性の変化がユーザに視認されないようにすることが可能となり、調光動作時の表示画像のホワイトバランス変化を低減したレーザ投射表示装置を提供できる。
　なお、上記した実施例の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと同等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…レーザ投射表示装置、２…画像処理部、３…フレームメモリ、４…レーザドライバ、５…レーザ光源、６…反射ミラー、７…ＭＥＭＳ走査ミラー、８…ＭＥＭＳドライバ、９…増幅器、１０…光センサ、１１…照度センサ、１２…ＣＰＵ、１３…表示画像、２０…画質補正部、２１…タイミング調整部、２２…発光制御部、２３…ラインメモリ、２４…電流ゲイン回路、２５…閾値電流調整回路、２６…実際に流れる電流値、２７…ＬＵＴ選択信号、２８…補正後画像信号、Ｒ１…半導体レーザの光量－順方向電流特性、Ｔ１…目標特性。

Claims (14)

  1. 　画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して前記画像信号に応じた画像を表示するレーザ投射表示装置であって、
    　前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
    　該レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部と、
    　前記レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、
    　前記画像信号を前記光センサが検出したレーザ光の光量に基づき処理して前記レーザ光源駆動部に駆動信号を供給する画像処理部とを有し、
    　前記画像処理部は、前記駆動信号の決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で行うことを特徴とするレーザ投射表示装置。
  2. 　請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記レーザ投射表示装置の周辺の明るさを検出する照度センサを有し、
    　前記画像処理部は、前記照度センサが検出した明るさに応じて表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更することを特徴とするレーザ投射表示装置。
  3. 　請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記画像処理部は、前記レーザ投射表示装置のユーザの指示に応じて表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更することを特徴とするレーザ投射表示装置。
  4. 　請求項２に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記第１の輝度から第２の輝度に変更した場合、
    　前記画像処理部は、画像の輝度が第1の輝度の時に前記レーザ光源駆動部に対し前記第１の実行周期で更新された駆動信号を供給し、画像の輝度が第１の輝度から第２の輝度へ変化後、所定期間の間、前記レーザ光源駆動部に対し前記第２の実行周期で更新された駆動信号を供給することを特徴とするレーザ投射表示装置。
  5. 　請求項３に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記第１の輝度から第２の輝度に変更した場合、
    　前記画像処理部は、画像の輝度が第1の輝度の時に前記レーザ光源駆動部に対し前記第１の実行周期で更新された駆動信号を供給し、画像の輝度が第１の輝度から第２の輝度へ変化後、所定期間の間、前記レーザ光源駆動部に対し前記第２の実行周期で更新された駆動信号を供給することを特徴とするレーザ投射表示装置。
  6. 　請求項４に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記駆動信号は閾値電流値と電流ゲインと画像信号に応じた電流値であり、
    　前記画像処理部は、前記レーザ光源駆動部に対し、前記閾値電流値の決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２実行周期で行うことを特徴とするレーザ投射表示装置。
  7. 　請求項４に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記駆動信号は閾値電流値と電流ゲインと画像信号に応じた電流値であり、
    　前記画像処理部は、前記レーザ光源駆動部に対し、前記電流ゲインの決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２実行周期で行うことを特徴とするレーザ投射表示装置。
  8. 　請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記レーザ投射表示装置の外界を撮像する撮像素子と、
    　前記撮像素子により撮像された画像を解析する画像解析部を有し、
    　前記画像処理部は、前記画像解析部が検出した解析結果に応じて表示する画像の輝度を第１の輝度から第３の輝度を経て第２の輝度に変更することを特徴とするレーザ投射表示装置。
  9. 　請求項１に記載のレーザ投射表示装置であって、
    　前記画像処理部は、表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更する際に、前記複数の色のレーザのうち、いずれかひとつのレーザ光を発生するよう前記レーザ光源駆動部を駆動することを特徴とするレーザ投射表示装置。
  10. 　画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して前記画像信号に応じた画像を表示するレーザ投射表示装置であって、
    　前記複数の色のレーザ光を発生するレーザ光源と、
    　該レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部と、
    　前記レーザ光源が発生したレーザ光の光量を検出する光センサと、
    　前記画像信号を前記光センサが検出したレーザ光の光量に基づき処理して前記レーザ光源駆動部に駆動信号を供給する画像処理部とを有し、
    　前記画像処理部は、前記レーザ光源駆動部に対し、第１の設定周期と、該第１の設定周期よりも短い第２の設定周期で前記駆動信号の設定を行うことを特徴とするレーザ投射表示装置。
  11. 　画像信号に応じた複数の色のレーザ光を投射して画像を表示するレーザ投射表示装置のレーザ光源を駆動するレーザ光源駆動部の制御方法であって、
    　前記レーザ光源駆動部の駆動信号の決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２の実行周期で行うことを特徴とするレーザ光源駆動部の制御方法。
  12. 　請求項１１に記載のレーザ光源駆動部の制御方法であって、
    　前記表示する画像の輝度を第１の輝度から第２の輝度に変更する場合、
    　前記画像の輝度が第1の輝度の時に前記レーザ光源駆動部に対し前記第１の実行周期で更新された駆動信号を供給し、画像の輝度が第１の輝度から第２の輝度へ変化後、所定期間の間、前記レーザ光源駆動部に対し前記第２の実行周期で更新された駆動信号を供給することを特徴とするレーザ光源駆動部の制御方法。
  13. 　請求項１１に記載のレーザ光源駆動部の制御方法であって、
    　前記駆動信号は閾値電流値と電流ゲインと画像信号に応じた電流値であり、
    　前記レーザ光源駆動部に対し、前記閾値電流値の決定処理を第１の実行周期と、該第１の実行周期よりも短い第２実行周期で行うことを特徴とするレーザ光源駆動部の制御方法。
  14. 　請求項１２に記載のレーザ光源駆動部の制御方法であって、
    　前記駆動信号は、前記レーザの閾値電流値であることを特徴とするレーザ光源駆動部の制御方法。
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