WO2016152348A1 - 画像投影装置 - Google Patents

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light source
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吉田　徹
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アルプス電気株式会社
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to an image projection device used as a head-up display or the like.
  • Patent Document 1 describes an invention related to an image display device using a wavelength conversion device.
  • a laser light source is used.
  • a photodiode for receiving the laser beam reflected by the beam sampler is provided in the optical path, and the light reception output of the photodiode is A / D converted and applied to the determination circuit.
  • APC driving is performed in which the output value of the laser beam is constant based on the received light output of the laser beam.
  • Patent Document 1 there is a technology for switching between APC driving and ACC driving conventionally, but the purpose is that an abnormal state occurs due to excessive heat generation of the laser light source by APC driving. In this case, when an abnormality occurs during the operation of another optical system, such as a phase modulator, this cannot be dealt with.
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and provides an image display device that can adjust an optical system and a phase modulator by using a switching function between an APC drive and an ACC drive. It is aimed.
  • the present invention relates to an image projection apparatus comprising: a light source; a phase modulator that generates a projection image from light emitted from the light source; and a light receiving element that monitors the projection image.
  • a first power control circuit that controls the power applied to the laser light with reference to the detection output of the light receiving element, and controls the power applied to the laser light source with reference to the current applied to the laser light source
  • the light receiving output of the light receiving element can be referred to after switching from the first power control circuit to the second power control circuit.
  • the power supplied to the phase modulator is adjusted with reference to the light reception output of the light receiving element when the second power control circuit is switched.
  • the phase modulator has a liquid crystal element, and the common voltage of the liquid crystal element is adjusted.
  • the position of each optical element may be adjusted with reference to the received light intensity of the light receiving element.
  • the present invention uses the light reception output of the light receiving element monitored in the first power control circuit when switching from the first power control circuit (APC drive) to the second power control circuit (ACC drive).
  • APC drive first power control circuit
  • ACC drive second power control circuit
  • FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the image projection apparatus shown in FIG. Explanatory diagram of the liquid crystal element of the phase modulator, Explanatory diagram showing the adjustment operation of the common voltage of the liquid crystal element,
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an image projection apparatus 10 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration thereof.
  • This image projector 10 is used as a head-up display or the like.
  • the image projection apparatus 10 includes a laser light source 20, a laser driver 21, a collimator lens 22, an LCOS 30, an LCOS driver 31 that is a phase modulator that generates a projected image, an FT lens 32, and a random phase difference plate 41. , A projection lens 42, a microlens array 43, a projection mirror 44, a control unit 46, and a memory 47.
  • the control unit 46 is configured mainly with a CPU.
  • the FT lens 32, the random retardation plate 41, the projection lens 42, and the microlens array 43 are arranged in this order from the LCOS 30 side to the projection mirror 44 side, and each optical axis is the X axis. They overlap each other along the direction (FIG. 1).
  • the laser light source 20 is a light source that emits laser light having a wavelength in the visible region.
  • the laser light I1 emitted from the laser light source 20 is converted into a parallel light beam I2 by the collimator lens 22 and enters the LCOS 30.
  • LCOS 30 is a reflective LCOS (Liquid Crystal On Silicon), which is a panel having a liquid crystal element and an electrode layer such as aluminum. As shown in FIG. 3, the LCOS 30 includes a plurality of pixels 30p in which electrodes 30x and 30y and TFTs 30t that apply an electric field to liquid crystal elements are regularly arranged. Further, a common electrode 30c facing all the pixels 30p is provided.
  • LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • the LCOS 30 functions as a phase modulator, and the tilt angle in the thickness direction of the crystal in the liquid crystal layer changes due to the change in the electric field strength applied to the respective electrodes 30x, 30y, and the reflected laser light is the pixel 30p.
  • the phase is modulated every time. Such a change in the phase for each pixel 30p is controlled by the LCOS driver 31.
  • An instruction signal corresponding to the image data is sent to the LCOS driver 31 from the control unit 46 that has read the image data stored in the memory 47 in advance.
  • the gate signal Sd and the source signal Ss shown in FIG. 3 are given from the LCOS driver 31 to the LCOS 30, and the phase is controlled for each pixel 30p of the LCOS 30, thereby generating a predetermined phase modulated light I3.
  • the phase-modulated light I3 generated by the LCOS 30 enters an FT lens 32 as a Fourier transform optical system.
  • the FT lens 32 is, for example, a biconvex positive lens, and performs Fourier transform on incident light as a Fourier transform lens and generates image light I4 by collecting the incident light.
  • the image light I4 is formed on the random phase difference plate 41 as an intermediate image (hologram image), and a projection image is generated.
  • a positive refractive power lens having another shape or a positive refractive power optical system including a plurality of lenses is used instead of the FT lens 32. Also good. If phase modulation is possible, a transmissive LCOS or other modulation element may be used instead of the LCOS 30.
  • the collimator lens 22, the LCOS 30, and the FT lens 32 described above constitute an image forming optical system that forms a predetermined intermediate image (projected image) based on the laser light emitted from the laser light source 20.
  • the random retardation plate 41 has a parallel flat plate shape, and is formed, for example, by resin molding.
  • the random retardation plate 41 has a plurality of convex portions (lenslets) formed on at least one of two planes (incident surface 41a and exit surface 41b) facing each other. These convex portions protrude in a direction (X direction) orthogonal to the plane, and are arranged so that the distribution of the protruding amount of the convex portions is irregular.
  • the protrusion amount of the convex portion for example, there are four types in which the phase shift is 0 (zero), ⁇ / 4, 2 ⁇ / 4, and 3 ⁇ / 4 with respect to the light with the wavelength ⁇ incident on the random retardation plate 41.
  • Four kinds of protrusion amounts are set so that each light is generated at each convex portion.
  • the area occupied by each convex portion on the plane is approximately the same as or less than the pixels of the intermediate image formed on the random phase difference plate 41, and is, for example, 1/2 to 1/10 of the pixels. It is preferable.
  • the random retardation plate 41 can emit the image light I5 with reduced speckle noise included in the intermediate image generated by the FT lens 32 to the projection lens 42 side.
  • the random retardation plate 41 may have a configuration other than the above as long as a phase difference can be given to the transmitted light.
  • a configuration in which an isotropic transparent thin film is formed on a part of the plane or a birefringent plate can be used.
  • the projection lens 42 is, for example, a biconvex positive lens, and is made of glass, plastic, or other transparent material, and magnifies the intermediate image at a predetermined magnification as a first magnification optical system.
  • the image light I6 emitted from the projection lens 42 enters the microlens array 43.
  • the random retardation plate 41 is disposed at the front focal position of the projection lens 42 (the focal position on the LCOS 30 side), and the microlens array 43 is disposed at the rear focal position of the projection lens 42 (image side focal position). ing. Thereby, an enlarged image of the intermediate image formed on the random phase difference plate 41 is formed on the microlens array 43.
  • a positive refractive power lens having another shape or a positive refractive power optical system including a plurality of lenses may be used.
  • the microlens array 43 is formed by molding a resin, for example, and has a configuration in which a plurality of microlenses are regularly arranged on the incident surface 43a. In the microlens array 43, each microlens diverges the incident light I6, whereby a divergent light beam I7 having a predetermined divergence angle is emitted.
  • the divergent light beam I7 emitted from the microlens array 43 is incident on the projection mirror 44.
  • the reflecting surface 44 a of the projection mirror 44 is a concave mirror (magnifying mirror), and the divergent light beam I 7 is magnified and reflected by the projection mirror 44. That is, the projection mirror 44 further enlarges the image magnified by the projection lens 42.
  • the reflected light from the projection mirror 44 is projected onto the display area of the windshield 45 of the vehicle. Since this display area functions as a semi-reflective surface, the incident image light is reflected toward the driver and a virtual image is formed in front of the windshield 45.
  • the second magnifying optical system may be composed of a plurality of projection mirrors in consideration of the size, configuration, aberration, and the like of the apparatus.
  • the image projection apparatus 10 is provided with a light emission control circuit 50 for controlling the light emission intensity of a laser light source 20 that is a laser diode.
  • the cathode of the laser light source 20 is connected to the collector terminal of the drive transistor 57.
  • the emitter terminal of the drive transistor 57 is grounded via a current limiting resistor 58.
  • a rectangular wave drive pulse Pv is given from the laser driver 21, and the voltage value (drive voltage Vd) of the drive pulse Pv is set by the laser driver 21.
  • the light emission control circuit 50 is provided with a voltage adjustment circuit 56.
  • the voltage adjustment circuit 56 includes a differential amplifier 56a. In the voltage adjustment circuit 56, the reference voltage Vr given to the minus input portion of the differential amplifier 56a is compared with the drive voltage Vd, and a voltage for eliminating the difference is given to the base terminal of the drive transistor 57.
  • the reference voltage Vr is selected from two voltage paths by the switching circuit 53.
  • the switching circuit 53 is controlled by the control unit 46.
  • the light emission control circuit 50 operates as the first power control circuit 51.
  • the light receiving element 48 is a photodiode, and is disposed on the side of the random phase difference plate 41 as shown in FIG. 1, and receives high-order diffracted light of the projected image generated by the image light I4.
  • the anode of the light receiving element 48 is grounded via the voltage measuring resistor 54, and an intermediate voltage between the light receiving element 48 and the voltage measuring resistor 54 is amplified by the amplifier circuit 55 and supplied to the switching circuit 53.
  • the switching circuit 53 When the switching circuit 53 is switched to the first state 53a and operates as the first power control circuit 51, the first reference voltage Vr1 obtained with reference to the light reception output of the light receiving element 48 is used as the voltage adjustment circuit.
  • the laser light source 20 is APC driven so that the light reception output from the light receiving element 48 becomes a constant value.
  • the light emission control circuit 50 operates as the second voltage control circuit 52.
  • the voltage between the emitter terminal of the drive transistor 57 and the current limiting resistor 58 becomes the second reference voltage Vr 2 and is supplied to the voltage adjustment circuit 56.
  • the second reference voltage Vr2 is proportional to the amount of current flowing through the laser light source 20. Therefore, in the second power control circuit 52, the laser light source 20 is driven by the ACC so that the current flowing through the laser light source 20 has a constant value.
  • the control unit 46 can monitor the light reception output of the light receiving element 48.
  • Switching control of the switching circuit 53 by the control unit 46 is performed as follows.
  • the switching circuit 53 is switched to the first state 53a, and the laser light source is set so that the light reception output of the light receiving element 48 is constant by APC driving.
  • the light emission intensity of 20 is controlled. Thereby, the brightness
  • the second power control circuit 52 is selected by the switching circuit 53 for a certain period after the power of the image projection apparatus 10 is turned on, or during a period when power is supplied for a while after the power is turned off.
  • the light source 20 is ACC driven.
  • the power supplied from the LCOS driver 31 to the LCOS 30 is automatically adjusted while giving the LCOS 30 light having a constant intensity.
  • a positive voltage and a negative voltage are applied to the TFT 30t for each frame to drive each pixel 30p. If the common voltage between the common electrode 30c facing all the pixels 30p and each pixel 30p fluctuates during driving, as shown in FIG. A voltage difference is generated between the driving frame by voltage and this causes flickering of the display image.
  • the laser light source 20 is driven with a constant current by switching to the ACC drive, and during this time, the light receiving output from the light receiving element 48 is transmitted to the control unit 46.
  • the voltage value (driving voltage Vd) of the driving pulse Pv set by the laser driver 21 is automatically adjusted to change the common voltage. Then, the light receiving output of the light receiving element 48 is automatically adjusted so that no flicker is detected.
  • this adjustment may be performed by switching to ACC driving for a short time automatically at regular intervals during APC driving or periodically every predetermined frame.
  • the light receiving output from the light receiving element 48 may be continuously or intermittently monitored by the control unit 46 during APC driving, and if flickering abnormality occurs, adjustment may be performed by switching to ACC driving for a short time.
  • the light emission control circuit 50 may be switched to ACC drive, and the light reception output from the light receiving element 48 may be monitored to automatically adjust other optical elements, or the position of each optical element may be adjusted manually. Etc. can also be performed.
  • the image projection apparatus according to the present invention is useful not only as a head-up display device for a vehicle but also as a projector.

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Abstract

【課題】　ＡＰＣ駆動とＡＣＣ駆動を切替えて位相変調器の自動調整などを行うことができる画像投影装置を提供する。 【解決手段】　通常の投影動作では、切替え回路５３を第１の状態５３ａに切替えると、発光制御回路５０が第１の電力制御回路５１となりレーザ光源２０がＡＰＣ駆動となる。切替え回路５３を第２の状態５３ｂに切替えると、第２の電力制御回路５２となりレーザ光源２０がＡＣＣ駆動となる。制御部４６は、ＡＣＣ駆動のときもモニター用受光素子３８からの受光出力を監視して、その出力に応じて位相変調器などの自動調整を行う。

Description

画像投影装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイなどとして使用される画像投影装置に関する。
　特許文献１には、波長変換装置を用いた画像表示装置に関する発明が記載されている。
　前記画像表示装置では、レーザ光源が使用されている。光通路にはビームサンプラーで反射されたレーザ光を受光するフォトダイオードが設けられており、フォトダイオードの受光出力がＡ／Ｄ変換されて判定回路に与えられる。判定回路では、レーザ光の受光出力に基づいてレーザ光の出力値を一定とするＡＰＣ駆動が行われる。
　また、特許文献１の図７に記載されているフローチャートによると、ＡＰＣ制御による対応できる範囲を逸脱したときには、光源を駆動する電流を一定値とするＡＣＣ駆動に移行するようになっている。
特許第５１８００８６号公報
　特許文献１に記載されているように、従来からＡＰＣ駆動とＡＣＣ駆動とを切替える技術が存在しているが、その目的は、ＡＰＣ駆動によるレーザ光源の過剰な発熱などによる異常状態が発生するのを保護しているにすぎず、その他の光学系、例えば位相変調器などの動作中に異常が生じたときに、これに対応することはできなかった。
　本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ＡＰＣ駆動とＡＣＣ駆動の切替え機能を利用して、光学系の調整や位相変調器の調整を行えるようにした画像表示装置を提供することを目的としている。
　本発明は、光源と、前記光源から発せられる光から投影像を生成する位相変調器と、前記投影像をモニターする受光素子とを有する画像投影装置において、
　前記受光素子の検知出力を参照して前記レーザ光に与えられる電力を制御する第１の電力制御回路と、前記レーザ光源に与えられている電流を参照して前記レーザ光源に与えられる電力を制御する第２の電力制御回路と、前記第1の電力制御回路と前記第２の電力制御回路とを切替える切替え回路とを有し、
　前記第１の電力制御回路から前記第２の電力制御回路に切替えた後に、前記受光素子の受光出力を参照可能とされていることを特徴とするものである。
　本発明の画像投影装置は、前記第２の電力制御回路に切替えられているときに、前記受光素子の受光出力を参照して、前記位相変調器に与えられる電力が調整されるものである。
　例えば、前記位相変調器は液晶要素を有しており、前記液晶要素のコモン電圧が調整される。
　また本発明の画像投影装置は、前記受光素子の受光強度を参照して、各光学素子の位置調整が行われるものであってもよい。
　本発明は、第１の電力制御回路（ＡＰＣ駆動）から第２の電力制御回路（ＡＣＣ駆動）に切替えたときに、第１の電力制御回路においてモニターしていた受光素子の受光出力を使用して、光経路上に存在する光学素子の調整を可能としたものである。
　例えばＡＣＣ駆動中に前記受光素子の受光出力を参照して、位相変調器の電力調整や各光学素子の位置調整などが可能になる。
本発明の実施の形態に係る画像投影装置の構成を示す説明図、 図１に示す画像投影装置の回路構成を示すブロック図、 位相変調器の液晶要素の説明図、 液晶要素のコモン電圧の調整動作を示す説明図、
　図１は本実施の形態に係る画像投影装置１０の構成を示す説明図であり、図２はその回路構成を示すブロック図である。この画像投影装置１０はヘッドアップディスプレイなどとして使用される。
　画像投影装置１０は、レーザ光源２０と、レーザドライバ２１と、コリメータレンズ２２と、ＬＣＯＳ３０と、投影像を生成する位相変調器であるＬＣＯＳドライバ３１と、ＦＴレンズ３２と、ランダム位相差板４１と、投影レンズ４２と、マイクロレンズアレイ４３と、投影ミラー４４と、制御部４６と、メモリ４７とを備える。制御部４６はＣＰＵを主体として構成されている。
　図１に示すように、ＦＴレンズ３２とランダム位相差板４１と投影レンズ４２およびマイクロレンズアレイ４３は、ＬＣＯＳ３０側から投影ミラー４４側へこの順序で配置されており、それぞれの光軸がＸ軸方向（図１）に沿うように、互いに重なっている。レーザ光源２０は、可視領域の波長のレーザ光を出射する光源である。レーザ光源２０から射出されたレーザ光Ｉ１はコリメータレンズ２２によって平行光束Ｉ２に変換されて、ＬＣＯＳ３０に入射する。
　ＬＣＯＳ３０は、反射型ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）であって、液晶要素とアルミニウムなどの電極層とを有するパネルである。図３に示すように、ＬＣＯＳ３０は、液晶要素に電界を与える電極３０ｘ，３０ｙおよびＴＦＴ３０ｔが規則的に並んで複数のピクセル３０ｐが構成されている。また、全てのピクセル３０ｐに対向するコモン電極３０ｃが設けられている。
　ＬＣＯＳ３０は位相変調器として機能し、それぞれの電極３０ｘ，３０ｙに与えられる電界強度の変化により、液晶層内の結晶の層の厚さ方向への倒れ角度が変化し、反射するレーザ光はピクセル３０ｐ毎に位相が変調させられる。このようなピクセル３０ｐ毎の位相の変化は、ＬＣＯＳドライバ３１によって制御される。ＬＣＯＳドライバ３１には、予めメモリ４７に格納された画像データを読み出した制御部４６から、画像データに対応する指示信号が送出される。この指示信号にしたがって、ＬＣＯＳドライバ３１からＬＣＯＳ３０に、図３に示すゲート信号Ｓｄとソース信号Ｓｓが与えられ、ＬＣＯＳ３０のピクセル３０ｐ毎に位相が制御され、これにより所定の位相変調光Ｉ３が生成される。
　ＬＣＯＳ３０で生成された位相変調光Ｉ３は、フーリエ変換光学系としてのＦＴレンズ３２に入射する。このＦＴレンズ３２は、例えば両凸正レンズであって、フーリエ変換レンズとして入射光をフーリエ変換するとともに、入射光を集光することによりイメージ光Ｉ４を生成する。このイメージ光Ｉ４は、中間像（ホログラム画像）としてランダム位相差板４１上に結像して、投影像が生成される。
　なお、位相変調光Ｉ３のフーリエ変換が可能であれば、ＦＴレンズ３２に代えて、別の形状の正の屈折力のレンズや、複数枚のレンズからなる正の屈折力の光学系を用いてもよい。また、位相変調が可能であれば、ＬＣＯＳ３０に代えて、透過型ＬＣＯＳ、その他の変調素子を用いてもよい。
　以上述べた、コリメータレンズ２２、ＬＣＯＳ３０、及びＦＴレンズ３２は、レーザ光源２０から射出されるレーザ光に基づいて所定の中間像（投影像）を形成する像形成光学系を構成する。
　ランダム位相差板４１は、平行平面板状をなしており、例えば樹脂の成形によって形成される。ランダム位相差板４１は、互いに対向する２平面（入射面４１ａと射出面４１ｂ）のうちの少なくとも一方の平面に複数の凸部（レンズレット）が形成されている。これらの凸部は、前記平面に直交する方向（Ｘ方向）に突出しており、その凸部の突出量の分布が不規則になるように配置されている。
　凸部の突出量としては、例えば、ランダム位相差板４１へ入射する波長λの光に対して、位相のずれが０（ゼロ）、λ／４、２λ／４、３λ／４となる４種の光が各凸部でそれぞれ生成されるように、４種類の突出量が設定される。また、それぞれの凸部が前記平面上で占める面積は、ランダム位相差板４１上に結像する中間像の画素と同程度又はそれ以下であり、例えば画素の１／２～１／１０であることが好ましい。このような構成により、ランダム位相差板４１は、ＦＴレンズ３２によって生成された中間像に含まれるスペックルノイズを低減させたイメージ光Ｉ５を投影レンズ４２側へ射出することが可能となる。
　なお、透過光に位相差を与えることができれば、ランダム位相差板４１を、上記以外の構成としてもよい。例えば、前記平面の一部に等方性の透明薄膜を形成した構成や、複屈折板を用いることができる。
　投影レンズ４２は、例えば両凸正レンズであって、ガラス、プラスチックその他の透明材料によって構成し、第１拡大光学系として所定の倍率で中間像を拡大する。投影レンズ４２から射出されたイメージ光Ｉ６は、マイクロレンズアレイ４３に入射する。
　ここで、ランダム位相差板４１は投影レンズ４２の前側焦点位置（ＬＣＯＳ３０側の焦点位置）に配置され、マイクロレンズアレイ４３は、投影レンズ４２の後側焦点位置（像側焦点位置）に配置されている。これにより、ランダム位相差板４１上に形成された中間像の拡大像がマイクロレンズアレイ４３上に結像する。なお、投影レンズ４２に代えて、別の形状の正の屈折力のレンズや、複数枚のレンズからなる正の屈折力の光学系を用いてもよい。
　マイクロレンズアレイ４３は、例えば樹脂の成形によって形成し、入射面４３ａにおいて複数の微小レンズが規則的に配列された構成を備える。マイクロレンズアレイ４３は、それぞれの微小レンズが入射光Ｉ６を発散させ、これにより所定の発散角を有する発散光束Ｉ７が射出される。
　マイクロレンズアレイ４３から射出された発散光束Ｉ７は、投影ミラー４４に入射する。投影ミラー４４の反射面４４ａは凹面鏡（拡大鏡）であって、発散光束Ｉ７は、投影ミラー４４で拡大・反射される。すなわち、投影ミラー４４は、投影レンズ４２で拡大された像をさらに拡大する。投影ミラー４４からの反射光は、車両のウインドシールド４５の表示領域に投影される。この表示領域は半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド４５の前方に虚像が形成される。
　ウインドシールド４５の前方の虚像を目視することで、運転者の目Ｅには、ステアリングホイールの上方の前方の所定位置Ｐ１に各種の情報が表示されているように見える。なお、第２拡大光学系は、装置のサイズや構成、収差等を考慮した上で、複数枚数の投影ミラーで構成してもよい。
　図２に示すように、画像投影装置１０にはレーザダイオードであるレーザ光源２０の発光強度を制御する発光制御回路５０が設けられている。
　発光制御回路５０では、レーザ光源２０のカソードが駆動トランジスタ５７のコレクタ端子に接続されている。駆動トランジスタ５７のエミッタ端子は、電流制限抵抗５８を介して接地されている。
　レーザドライバ２１からは矩形波の駆動パルスＰｖが与えられるが、駆動パルスＰｖの電圧値（駆動電圧Ｖｄ）はレーザドライバ２１で設定される。発光制御回路５０には電圧調整回路５６が設けられている。電圧調整回路５６は、差動アンプ５６ａを有している。電圧調整回路５６では、差動アンプ５６ａのマイナス入力部に与えられる参照電圧Ｖｒと前記駆動電圧Ｖｄとが比較され、その差分を解消する電圧が駆動トランジスタ５７のベース端子に与えられる。
　前記参照電圧Ｖｒは、切替え回路５３によって２つの電圧経路から選択される。切替え回路５３は制御部４６によって制御される。
　切替え回路５３が第１の状態５３ａに切替えられると、発光制御回路５０は第１の電力制御回路５１として動作する。
　第１の電力制御回路５１では、モニター用の受光素子４８の受光出力が参照される。受光素子４８はフォトダイオードであり、図１に示すようにランダム位相差板４１の側方に配置されて、イメージ光Ｉ４で生成される投影像の高次回折光を受光する。受光素子４８のアノードは電圧測定抵抗５４を介して接地されており、受光素子４８と電圧測定抵抗５４との中間の電圧が、増幅回路５５で増幅されて切替え回路５３に与えられる。
　切替え回路５３が第１の状態５３ａに切替えられ、第１の電力制御回路５１として動作しているときは、受光素子４８の受光出力を基準として得られた第１の参照電圧Ｖｒ１が電圧調整回路５６に与えられ、レーザ光源２０は、受光素子４８からの受光出力が一定値となるようにＡＰＣ駆動される。
　切替え回路５３が第２の状態５３ｂに切替えられると、発光制御回路５０は第２の電圧制御回路５２として動作する。
　このとき、駆動トランジスタ５７のエミッタ端子と電流制限抵抗５８との間の電圧が第２の参照電圧Ｖｒ２となって、電圧調整回路５６に与えられる。第２の参照電圧Ｖｒ２は、レーザ光源２０に流れる電流量に比例する。よって、第２の電力制御回路５２では、レーザ光源２０は、これに流れる電流が一定値となるようにＡＣＣによって駆動される。
　ただし、第２の電力制御回路５２によりＡＣＣ駆動されているときには、受光素子４８の受光出力に基づく電圧（第１の参照電圧Ｖｒ１）が、Ａ／Ｄ変換器５９でディジタル値に変換されて制御部４６に与えられる。したがって、レーザ光源２０がＡＣＣ制御によって駆動されているときに、制御部４６は受光素子４８の受光出力を監視することができる。
　制御部４６による切替え回路５３の切替え制御は次のようにして行われる。
　画像投影装置１０が通常の画像投影動作を行っているときは、切替え回路５３が第１の状態５３ａに切替えられており、ＡＰＣ駆動により、受光素子４８の受光出力が一定となるようにレーザ光源２０の発光強度が制御される。これにより、表示画像の輝度を安定させることができる。
　また、画像投影装置１０の電源が投入された後の一定期間、または電源が断たれた後にしばらく電力が供給されている期間に、切替え回路５３によって第２の電力制御回路５２が選択され、レーザ光源２０がＡＣＣ駆動される。ＡＣＣ駆動によりレーザ光源２０が定電流で動作しているときに、強度が一定となる光をＬＣＯＳ３０に与えながら、ＬＣＯＳドライバ３１からＬＣＯＳ３０に与えられる電力が自動調整される。
　図４（Ａ）に示すように、ＬＣＯＳ３０に設けられた液晶要素では、ＴＦＴ３０ｔに対し、１フレーム毎に正の電圧と負の電圧が与えられて、各ピクセル３０ｐが駆動される。駆動中に、全てのピクセル３０ｐに対向しているコモン電極３０ｃと各ピクセル３０ｐとの間のコモン電圧が変動すると、図４（Ｂ）に示すように、正の電圧での駆動フレームと負の電圧での駆動フレームとで電圧差が生じ、これが表示画像のちらつきの原因となる。
　よって、電源が投入された直後の期間や電圧が断たれた直後の期間に、ＡＣＣ駆動に切替えてレーザ光源２０を一定の電流で駆動し、この間、受光素子４８からの受光出力を制御部４６により監視する。受光素子４８の受光出力の輝度のちらつきが所定のしきい値を超えているときには、レーザドライバ２１で設定される駆動パルスＰｖの電圧値（駆動電圧Ｖｄ）を自動調整し、コモン電圧を変化させ、受光素子４８の受光出力にちらつき検知されない状態となるように自動調整する。
　なお、この調整は、ＡＰＣ駆動中の一定の期間毎に、または所定のフレーム毎に定期的に自動的に、短時間だけＡＣＣ駆動に切替えて行ってもよい。あるいは、ＡＰＣ駆動中に制御部４６で受光素子４８からの受光出力を継続的にまたは間欠的に監視し、ちらつきの異常が発生したら、短時間だけＡＣＣ駆動に切替えて調整を行ってもよい。
　なお、発光制御回路５０をＡＣＣ駆動に切替え、且つ受光素子４８からの受光出力をモニターすることで、他の光学素子の自動調整を行ってもよいし、または手作業で各光学素子の位置調整などを行うことも可能である。
　本発明に係る画像投影装置は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置の他、プロジェクタなどとしても有用である。
　１０　　画像投影装置
　２０　　レーザ光源
　２１　　レーザドライバ
　２２　　コリメータレンズ
　３０　　ＬＣＯＳ（位相変調器）
　３２　　ＦＴレンズ
　４１　　ランダム位相差板
　４２　　投影レンズ
　４３　　マイクロレンズアレイ
　４４　　投影ミラー
　４６　　制御部
　４８　　受光素子
　５０　　発光制御回路
　５１　　第１の電力制御回路
　５２　　第２の電力制御回路
　５３　　切替え回路
　５６　　電圧調整回路
　５７　　駆動トランジスタ

Claims (4)

  1. 　　光源と、前記光源から発せられる光から投影像を生成する位相変調器と、前記投影像をモニターする受光素子とを有する画像投影装置において、
    　前記受光素子の検知出力を参照して前記レーザ光に与えられる電力を制御する第１の電力制御回路と、前記レーザ光源に与えられている電流を参照して前記レーザ光源に与えられる電力を制御する第２の電力制御回路と、前記第1の電力制御回路と前記第２の電力制御回路とを切替える切替え回路とを有し、
    　前記第１の電力制御回路から前記第２の電力制御回路に切替えた後に、前記受光素子の受光出力を参照可能とされていることを特徴とする画像投影装置。
  2. 　前記第２の電力制御回路に切替えられているときに、前記受光素子の受光出力を参照して、前記位相変調器に与えられる電力が調整される請求項１記載の画像投影装置。
  3. 　前記位相変調器は液晶要素を有しており、前記液晶要素のコモン電圧が調整される請求項２記載の画像投影装置。
  4. 　前記受光素子の受光強度を参照して、各光学素子の位置調整が行われる請求項１記載の画像投影装置。
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