光源装置及び画像表示装置並びに光量補正方法
【課題】光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことで光量補正精度を高めることが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置であって、前記光源の光量を測定する光量測定手段と、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記光量測定手段によって測定された光量との差を光量誤差として算出し、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正すると共に、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する光量補正手段とを具備する。
【解決手段】光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置であって、前記光源の光量を測定する光量測定手段と、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記光量測定手段によって測定された光量との差を光量誤差として算出し、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正すると共に、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する光量補正手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び画像表示装置並びに光量補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の一形態として、レーザ光などのビーム状の光を被投射面上でラスタースキャンして画像を表示するレーザスキャンディスプレイが注目されている。このようなレーザスキャンディスプレイは、レーザ光の供給を停止することで完全な黒を表現できるため、例えば液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ等と比べてコントラストが非常に高く、また、レーザ光が単一波長であるために色純度が高く、コヒーレンスが高いためにビームを整形しやすい（絞りやすい）等の特徴を有することから、高コントラスト、高色再現性及び高解像度を実現する高画質ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
レーザスキャンディスプレイのレーザ光源としては、主にレーザダイオード等の半導体
レーザ素子が用いられているが、このような半導体レーザ素子は、温度変化や経年劣化な
どにより、そのレーザ特性が変化するため、所望の画像輝度を得られるようにレーザ光量を補正する必要がある。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、半導体レーザ素子のバイアス電流値を２点以上変化させ
て、半導体レーザ素子の発光パワーを受光パワー検出手段によって検出し、半導体レーザ
素子の閾値電流値と量子効率の変化等を検出することで、半導体レーザ素子の直流バイア
ス電流をバイアス電流制御手段に設定し、また、量子効率の変化等に対応したパルス電流
をパルス電流制御手段に設定することでレーザ出力のレベルを一定に保持する技術が開示
されている。また、下記特許文献２には、レーザ光源の検出光量と光出力の設定値との関係式を自動的に算出し、光記録媒体ドライブ装置にこの関係式のデータを設定して、レーザ光源の出力レベルを調整する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１４７４４６号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、温度変化や経年劣化に起因するレーザ特性の変化に応じてレーザ光量の補正を行う場合において、より補正精度を高めるためには、実際に装置を動作させながらリアルタイムにレーザ特性の変化に応じた光量補正を行うことが望ましいが、上記の従来技術ではその手段が提示されていなかった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことで光量補正精度を高めることが可能な光源装置、及び当該光源装置を備える画像表示装置、並びに光量補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置であって、前記光源の光量を測定する光量測定手段と、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記光量測定手段によって測定された光量との差を光量誤差として算出し、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正すると共に、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する光量補正手段と、を具備することを特徴とする。
このような特徴を有する光源装置によれば、光源を駆動させながら、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と測定された光量との差である光量誤差を算出し、光源特性パラメータの１つである微分効率を前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正すると共に、同じく光源特性パラメータの１つである駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力するので、動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができる。
【０００８】
また、上述した光源装置において、前記駆動信号生成手段は、外部から入力される階調データが示す階調値と前記光量補正手段から入力される階調電流指令信号とを基に、前記階調値に応じた階調電流を生成する階調電流生成手段と、前記光量補正手段から入力される閾値電流指令信号に応じた閾値電流を生成する閾値電流生成手段と、前記階調電流と前記閾値電流との加算電流を前記駆動信号として前記光源に供給する電流加算手段と、を備え、前記光量補正手段は、前記補正後の微分効率として前記微分効率に対応する第１の変数の今回値を、当該第１の変数の前回値から前記光量誤差と前記階調値との積の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第１の変数の今回値に応じた前記階調電流指令信号を前記階調電流生成手段に出力すると共に、前記補正後の閾値として前記閾値に対応する第２の変数の今回値を、当該第２の変数の前回値から前記光量誤差の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第２の変数の今回値に応じた前記閾値電流指令信号を前記閾値電流生成手段に出力する、ことが好ましい。
このような構成を採用することにより、光源を駆動させながら、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と測定された光量との差である光量誤差を最小化するような第１の変数及び第２の変数を逐次的に求めて、その第１の変数及び第２の変数を基に得られた、微分効率を補正することのできる階調電流指令信号と、閾値電流を補正することのできる閾値電流指令信号を駆動信号生成手段に出力することにより、動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができる。
【０００９】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、前記光量誤差と前記階調値との積を算出する際に使用する階調値として、当該階調値の平均値、または予め設定された階調値、または最小階調値から最大階調値までの中間値、と当該階調値との差を使用することが好ましい。
これにより、光量誤差の積算値と、光量誤差と階調値との積の積算値が、ほぼ零となってしまうような、目標光量と測定光量とのズレが生じた場合であっても、光量誤差と階調値との積の積算値が零となることを防止することができ、光量補正手段における補正動作の停止を防止することができる。
【００１０】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める際に、過去の光量誤差と階調値との積の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算すると共に、前記光量誤差の積算値を求める際に、過去の光量誤差の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算することが好ましい。
光量誤差の積算値と、光量誤差と階調値との積の積算値を計算する際、直近のデータ（光量誤差と階調値との積の値）を重視することが望ましいため、上記のように、過去のデータから順次忘却されるような重み付け定数を乗算することにより、直近のデータを基にした光量補正を行うことができ、光量補正精度の向上を図ることができる。
【００１１】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、電源投入時において、前記光量測定手段が有する測定光量のオフセットを補正するための初期設定動作として、前記光源を完全に消灯するための、前記階調電流指令信号、前記閾値電流指令信号及び階調データを前記駆動信号生成手段に出力した際の前記測定光量を黒レベル光量として取得した後、前記閾値電流指令信号を増加して前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が所定の明るさを規定する第１の設定光量に到達した場合、前記閾値電流指令信号を減少させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が黒レベルと看做される第２の設定光量に到達した場合の前記閾値電流指令信号を当該閾値電流指令信号の初期値として設定する一方、最大階調値を示す階調データを前記駆動信号生成手段に出力し、前記階調電流指令信号を増加させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が最大目標発光量を規定する第３の設定光量に到達した場合の前記階調電流指令信号を当該階調電流指令信号の初期値として設定することが好ましい。
これにより、光量測定手段が有する測定光量のオフセットを補正した階調電流指令信号及び閾値電流指令信号の初期値を得ることができ、光量補正精度の向上を図ることができる。
【００１２】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、前記初期設定動作によって求めた前記閾値電流指令信号の初期値を、初回の前記第２の変数の今回値を求める際の前記第２の変数の前回値として使用すると共に、前記階調電流指令信号の初期値を、初回の前記第１の変数の今回値を求める際の前記第１の変数の前回値として使用することが好ましい。
これにより、初回の第２の変数の今回値及び第１の変数の今回値を精度良く求めることができる。
【００１３】
一方、本発明に係る画像表示装置は、被投射面上に光を走査して画像を表示する画像表示装置であって、上述した光源装置と、前記光源装置における光源から発生する光を前記被投射面上に走査する走査手段と、外部から供給される映像信号を基に、表示すべき画像を表す前記階調データを生成すると共に、前記被投射面上における前記光の照射位置に応じた階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力する映像信号処理手段と、を備えることを特徴とする。
このような特徴を有する画像表示装置によれば、表示動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができ、表示品質の向上を図ることができる。
【００１４】
また、上述した画像表示装置において、前記被投射面上に光を走査しない期間において、前記映像信号処理手段は、所定の階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力し、前記光量補正手段は、前記光量測定手段によって測定された、前記所定の階調データに応じた光源の光量と、前記所定の階調データが示す階調値とに基づいて前記補正を行うことが好ましい。
表示動作中に階調値に偏りが発生し、例えば非常に暗い画像があると正常に光量補正を行えない可能性がある。この対策として、上記のように、被投射面上に光を走査しない期間、つまり、画像表示を行わない期間に、映像信号処理手段により所定の階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力して光源を発光させ、前記光量補正手段により光量補正動作を行うことにより、問題なく光量補正を行うことができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る光量補正方法は、光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置に用いられる光量補正方法であって、前記光源の光量を測定する第１の工程と、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記第１の工程によって測定された光量との差を光量誤差として算出する第２の工程と、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める第３の工程と、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正する第４の工程と、前記光量誤差の積算値を求める第５の工程と、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正する第６の工程と、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する第７工程と、を有することを特徴とする。
このような特徴を有する光量補正方法によると、動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの構成ブロック図である。なお、本画像表示装置ＬＳＤとして、スクリーン（被投射面）１００上にレーザ光を走査して画像を表示するレーザスキャンディスプレイを例示して説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤは、映像信号処理回路１０、赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ、青色レーザドライバ２０Ｂ、赤色レーザダイオード３０Ｒ、緑色レーザダイオード３０Ｇ、青色レーザダイオード３０Ｂ、光軸合わせ用光学系４０、レーザ走査部５０、走査駆動部６０、照射位置検出部７０、画素同期クロック発生回路８０、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１、Ａ／Ｄ変換器９２、光量補正回路９３、Ｄ／Ａ変換器９４及び９５を備えている。
【００１８】
上記の構成要素の内、赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ、青色レーザドライバ２０Ｂ、赤色レーザダイオード３０Ｒ、緑色レーザダイオード３０Ｇ、青色レーザダイオード３０Ｂ、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１、Ａ／Ｄ変換器９２、光量補正回路９３、Ｄ／Ａ変換器９４及び９５は、本発明における光源装置を構成するものである。さらに、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１及びＡ／Ｄ変換器９２は、本発明における光量測定手段を構成するものである。
なお、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１、Ａ／Ｄ変換器９２、光量補正回路９３、Ｄ／Ａ変換器９４及び９５から成る補正系回路ブロックは、赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ、青色レーザドライバ２０Ｂの各ドライバに対応して（つまり各色に対応して）設けられているものであるが、図１では説明の便宜上、赤色レーザドライバ２０Ｒに対応する補正系回路ブロックのみを代表的に図示している。
【００１９】
映像信号処理回路（映像信号処理手段）１０は、例えばノート型パソコン等の外部の画像供給装置（図示せず）から送信される映像信号及び同期信号（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を入力とし、当該映像信号及び同期信号を基に表示すべき画像の各画素に対応する階調値を規定するデジタル階調データを生成し、当該デジタル階調データを１フレーム単位で内部メモリに格納する。本実施形態では、説明の便宜上、デジタル階調データのビット数Ｎを４とする。つまり、本画像表示装置ＬＳＤは、「０」〜「１５」までの１６階調（４０９６色）の画像表示が可能である。
【００２０】
また、この映像信号処理回路１０は、照射位置検出部７０から入力される、１フレームの開始を規定するパルス状のフレームタイミング信号Ｆｔと、１水平走査期間の開始及び終了を規定するパルス状の走査タイミング信号Ｓｔとを基に、内部メモリに格納されているデジタル階調データの読み出しを行うと共に、画素同期クロック発生回路８０から入力される、１水平走査期間における各画素に対応するレーザ光の照射タイミングを規定するパルス状の画素同期クロック信号ＣＬに同期して、レーザ光の照射位置に対応する画素のデジタル階調データを赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ及び青色レーザドライバ２０Ｂに出力する。より具体的には、映像信号処理回路１０は、レーザ光の照射位置に対応する画素が赤色用画素の場合、当該赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒに出力し、レーザ光の照射位置に対応する画素が緑色用画素の場合、当該緑色画素用の緑色階調データＤＧを緑色レーザドライバ２０Ｇに出力し、また、レーザ光の照射位置に対応する画素が青色用画素の場合、当該青色画素用の青色階調データＤＢを青色レーザドライバ２０Ｂに出力する。また、この映像信号処理回路１０は、上記赤色階調データＤＲを赤色用の補正系回路ブロックの光量補正回路９３に出力し、緑色階調データＤＧを緑色用の補正系回路ブロックの光量補正回路（図示せず）に出力し、青色階調データＤＢを青色用の補正系回路ブロックの光量補正回路（図示せず）に出力する。
【００２１】
赤色レーザドライバ（駆動信号生成手段）２０Ｒは、上記赤色階調データＤＲと、光量補正回路９３からＤ／Ａ変換器９４を介して出力される閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１と、光量補正回路９３からＤ／Ａ変換器９５を介して出力される階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２とを入力とし、これら閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を用いて赤色階調データＤＲに応じたレーザ駆動電流ＩＲを生成して、赤色レーザダイオード３０Ｒに出力する。以下、この赤色レーザドライバ２０Ｒの詳細な構成について説明する。
【００２２】
図２は、赤色レーザドライバ２０Ｒの構成ブロック図である。この図２に示すように、赤色レーザドライバ２０Ｒは、階調電流生成部２００、閾値電流生成部２０１、電流加算部２０２から構成されている。
【００２３】
階調電流生成部（階調電流生成手段）２００は、赤色階調データＤＲの示す階調値Ｄと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と係数Ｈ１との積である階調電流Ｉｄ（＝Ｈ１・Ｖａｐｃ２・Ｄ）を生成し、当該階調電流Ｉｄを電流加算部２０２に出力する。閾値電流生成部（閾値電流生成手段）２０１は、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１と係数Ｈ２との積である閾値電流Ｉｔｈ（＝Ｈ２・Ｖａｐｃ１）を生成し、当該閾値電流Ｉｔｈを電流加算部２０２に出力する。電流加算部（電流加算手段）２０２は、上記の階調電流Ｉｄと閾値電流Ｉｔｈとを加算し、当該加算電流をレーザ駆動電流ＩＲ（＝Ｉｄ＋Ｉｔｈ）として赤色レーザダイオード３０Ｒに出力する。
【００２４】
図３に、上記のような構成の赤色レーザドライバ２０Ｒの具体的な回路構成図を示す。この図３に示すように、赤色レーザドライバ２０Ｒは、第１の電流源ＣＳ１、第２の電流源ＣＳ２、第１の入力側トランジスタＴｉ１、第２の入力側トランジスタＴｉ２、第１の出力側トランジスタＴｏ１、第２の出力側トランジスタＴｏ２、第３の出力側トランジスタＴｏ３、第４の出力側トランジスタＴｏ４、第５の出力側トランジスタＴｏ５、第１のスイッチ素子ＳＷ１、第２のスイッチ素子ＳＷ２、第３のスイッチ素子ＳＷ３及び第４のスイッチ素子ＳＷ４から構成することができる。
【００２５】
第１の電流源ＣＳ１は、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を入力とし、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と係数Ｈ１との積である電流Ｉｓ（＝Ｈ１・Ｖａｐｃ２）を生成する可変利得型の定電流源であり、その入力端子は電源ラインＶｃｃに接続され、出力端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１のドレイン端子及びゲート端子に接続されている。
【００２６】
第１の入力側トランジスタＴｉ１は、ｎチャネル型のＭＯＳ（Positive Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、ドレイン端子は第１の電流源ＣＳ１の出力端子に接続され、ゲート端子は第１の電流源ＣＳ１の出力端子と第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００２７】
第１の出力側トランジスタＴｏ１は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第１のスイッチ素子ＳＷ１の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１と第２の出力側トランジスタＴｏ２〜第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００２８】
第２の出力側トランジスタＴｏ２は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第２のスイッチ素子ＳＷ２の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１、第３の出力側トランジスタＴｏ３及び第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００２９】
第３の出力側トランジスタＴｏ３は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第３のスイッチ素子ＳＷ３の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１、第２の出力側トランジスタＴｏ２及び第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００３０】
第４の出力側トランジスタＴｏ４は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第４のスイッチ素子ＳＷ４の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第３の出力側トランジスタＴｏ３のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００３１】
つまり、第１の電流源ＣＳ１、第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４によって、第１の入力側トランジスタＴｉ１を入力側のトランジスタとし、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４を出力側のトランジスタとするカレントミラー回路が構成されている。ここで、本実施形態では、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４の電気的特性を、各々に対応するビットデータに応じた電流を生成するように設定する。
【００３２】
具体的には、第１の出力側トランジスタＴｏ１は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＬＳＢである１ビット目のビットデータＢ１に対応しており、第１の電流源ＣＳ１によって生成される電流Ｉｓの１／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。また、第２の出力側トランジスタＴｏ２は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、２ビット目のビットデータＢ２に対応しており、電流Ｉｓの２／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。また、第３の出力側トランジスタＴｏ３は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、３ビット目のビットデータＢ３に対応しており、電流Ｉｓの４／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。また、第４の出力側トランジスタＴｏ４は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＭＳＢである４ビット目のビットデータＢ４に対応しており、電流Ｉｓの８／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。
【００３３】
第１のスイッチ素子ＳＷ１は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＬＳＢである１ビット目のビットデータＢ１に対応し、当該ビットデータＢ１の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第１の出力側トランジスタＴｏ１のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ１が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３４】
第２のスイッチ素子ＳＷ２は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、２ビット目のビットデータＢ２に対応し、当該ビットデータＢ２の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第２の出力側トランジスタＴｏ２のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ２が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３５】
第３のスイッチ素子ＳＷ３は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、３ビット目のビットデータＢ３に対応し、当該ビットデータＢ３の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第３の出力側トランジスタＴｏ３のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ３が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３６】
第４のスイッチ素子ＳＷ４は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＭＳＢである４ビット目のビットデータＢ４に対応し、当該ビットデータＢ４の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第４の出力側トランジスタＴｏ４のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ４が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３７】
第２の電流源ＣＳ２は、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１を入力とし、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１と係数Ｈ２との積である閾値電流Ｉｔｈ（＝Ｈ２・Ｖａｐｃ１）を生成する可変利得型の定電流源であり、その入力端子は第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４の他方の端子と第２の入力側トランジスタＴｉ２のドレイン端子及びゲート端子に接続され、出力端子はグランドラインに接続されている。
【００３８】
第２の入力側トランジスタＴｉ２は、ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ソース端子は電源ラインＶｃｃに接続され、ゲート端子はドレイン端子と第５の出力側トランジスタＴｏ５のゲート端子に接続され、ドレイン端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子と第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４の他方の端子に接続されている。
【００３９】
第５の出力側トランジスタＴｏ５は、ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ソース端子は電源ラインＶｃｃに接続され、ゲート端子は第２の入力側トランジスタＴｉ２のゲート端子及びドレイン端子に接続され、ドレイン端子は赤色レーザダイオード３０Ｒのアノード端子に接続されている。
【００４０】
つまり、第２の入力側トランジスタＴｉ２と第５の出力側トランジスタＴｏ５は、第２の入力側トランジスタＴｉ２を入力側、第５の出力側トランジスタＴｏ５を出力側とするカレントミラー回路を構成しており、第２の電流源ＣＳ２が生成する閾値電流Ｉｔｈと第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４の他方の端子に流れる電流（階調電流Ｉｄ）との加算電流を入力とし、当該加算電流と略同一の電流値を有する電流をレーザ駆動電流ＩＲとして赤色レーザダイオード３０Ｒに出力する。
【００４１】
図４は、赤色レーザダイオード３０Ｒのレーザ光量とレーザ駆動電流ＩＲとの関係を示すレーザ特性図である。この図４に示すように、レーザ駆動電流ＩＲが閾値電流Ｉｔｈ以下では極めて微弱なレーザ光量となるが、レーザ駆動電流ＩＲが閾値電流Ｉｔｈより大きくなると、レーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた電流値（階調電流Ｉｄ）に比例してレーザ光量は増大する。
【００４２】
具体的に説明すると、例えば、赤色階調データＤＲが階調値「０」、つまりビットデータＢ１〜Ｂ４が全て「０」である場合、第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４は全て非接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝０となり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈとなる。この場合、図４に示すように、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ光は発生しない（つまり黒表示）。また、赤色階調データＤＲが階調値「１」、つまりビットデータＢ１が「１」でＢ２〜Ｂ４が「０」である場合、第１のスイッチ素子ＳＷ１だけ接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝Ｉｓ／１５となり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈ＋Ｉｓ／１５となる。この場合、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた階調電流Ｉｄ＝Ｉｓ／１５に応じた光量のレーザ光が発生する。
【００４３】
また、赤色階調データＤＲが階調値「２」、つまりビットデータＢ２が「１」でＢ１、Ｂ３、Ｂ４が「０」である場合、第２のスイッチ素子ＳＷ２だけ接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝２・Ｉｓ／１５となり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈ＋２・Ｉｓ／１５となる。この場合、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた階調電流Ｉｄ＝２・Ｉｓ／１５に応じた光量のレーザ光が発生する。
【００４４】
このように、階調値が「１」増す毎に、レーザ駆動電流ＩＲはＩｓ／１５ずつ増大し、最大階調値「１５」の場合、つまりビットデータＢ１〜Ｂ４が全て「１」である場合、第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４は全て接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝Ｉｓとなり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈ＋Ｉｓとなる。この場合、図４に示すように、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた階調電流Ｉｄ＝Ｉｓに応じた光量（最大階調値に対応する光量）のレーザ光が発生することになる。
すなわち、階調電流Ｉｄは、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２だけでなく、赤色階調データＤＲが示す階調値Ｄにも依存するため、Ｉｄ＝Ｈ１・Ｖａｐｃ２・Ｄと表すことができる。
【００４５】
ところで、図４からわかるように、レーザ特性には温度依存性があり、温度変化によって閾値電流Ｉｔｈは変化する。また、レーザ特性の傾き（電流変化量ΔＩに対する光量変化量ΔＰ）も温度変化によって変化する。なお、以下では、このレーザ特性の傾きを微分効率η（＝ΔＰ／ΔＩ）と表現する。すなわち、詳細は後述するが、レーザ特性の変化に応じて光量補正を行うためには、閾値電流Ｉｔｈと微分効率ηを補正すれば良いことになる。
【００４６】
以上が赤色レーザドライバ２０Ｒの説明であり、以下では図１に戻って説明する。緑色レーザドライバ（駆動信号生成手段）２０Ｇは、上記緑色階調データＤＧと、緑色用の補正系回路ブロック（図示せず）から出力される閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を入力とし、これら閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を用いて緑色階調データＤＧに応じたレーザ駆動電流ＩＧを生成して、緑色レーザダイオード３０Ｇに出力する。青色レーザドライバ（駆動信号生成手段）２０Ｂは、上記青色階調データＤＢと、青色用の補正系回路ブロック（図示せず）から出力される閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を入力とし、これら閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を用いて青色階調データＤＢに応じたレーザ駆動電流ＩＢを生成して、青色レーザダイオード３０Ｂに出力する。
なお、これら緑色レーザドライバ２０Ｇ及び青色レーザドライバ２０Ｂの詳細な構成は、図２及び図３に示す赤色レーザドライバ２０Ｒと同様であるので説明を省略する。
【００４７】
赤色レーザダイオード（光源）３０Ｒは、赤色レーザドライバ２０Ｒから供給されるレーザ駆動電流ＩＲに応じて赤色単色のレーザ光ＬＲを発生し、当該レーザ光ＬＲを光軸ＬＡ上に設けられた光軸合わせ用光学系４０（詳細には第１のダイクロイックミラー４０ａ）に向けて照射する。本実施形態では、図１に示すように、水平面と略平行な方向をＸ軸、水平面においてＸ軸に直交する方向をＹ軸、水平面（ＸＹ平面）に略垂直な方向をＺ軸と設定し、上記光軸ＬＡは、Ｘ軸と略平行に設定されているものとする。なお、レーザ光ＬＲの出射光軸は光軸ＬＡと一致している。
【００４８】
緑色レーザダイオード（光源）３０Ｇは、緑色レーザドライバ２０Ｇから供給されるレーザ駆動電流ＩＧに応じて緑色単色のレーザ光ＬＧを発生し、当該レーザ光ＬＧを光軸合わせ用光学系４０（詳細には第１のダイクロイックミラー４０ａ）に向けてＹ軸に沿って照射する。青色レーザダイオード（光源）３０Ｂは、青色レーザドライバ２０Ｂから供給されるレーザ駆動電流ＩＢに応じて緑色単色のレーザ光ＬＢを発生し、当該レーザ光ＬＢを光軸合わせ用光学系４０（詳細には第２のダイクロイックミラー４０ｂ）に向けてＹ軸に沿って照射する。
【００４９】
光軸合わせ用光学系４０は、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの光軸合わせを行うための光学系であり、第１のダイクロイックミラー４０ａ及び第２のダイクロイックミラー４０ｂから構成されている。第１のダイクロイックミラー４０ａは、光軸ＬＡに対して４５°の傾斜を持って光軸ＬＡ上に設置されており、レーザ光ＬＲを光軸ＬＡに沿って第２のダイクロイックミラー４０ｂに向けて透過する一方、レーザ光ＬＧを光軸ＬＡに一致するように第２のダイクロイックミラー４０ｂに向けて反射する。第２のダイクロイックミラー４０ｂは、光軸ＬＡに対して４５°の傾斜を持って光軸ＬＡ上に設置されており、レーザ光ＬＲ及びレーザ光ＬＧを光軸ＬＡに沿ってレーザ走査部５０に向けて透過する一方、レーザ光ＬＢを光軸ＬＡに一致するようにレーザ走査部５０に向けて反射する。
【００５０】
レーザ走査部（走査手段）５０は、共振型のＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)スキャナであり、走査駆動部６０から入力される走査駆動信号に基づいて、光軸合わせ用光学系４０を介して入射されるレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００上に走査する。以下、このレーザ走査部５０の詳細な構成について説明する。
【００５１】
図５は、ＭＥＭＳスキャナであるレーザ走査部５０の構成概略図である。この図５に示すように、レーザ走査部５０は、反射ミラー５０ａ、第１のトーションバネ５０ｂ、内枠部５０ｃ、第２のトーションバネ５０ｄ及び外枠部５０ｅから構成されている。なお、これら反射ミラー５０ａ、第１のトーションバネ５０ｂ、内枠部５０ｃ、第２のトーションバネ５０ｄ及び外枠部５０ｅは、単結晶シリコン等の半導体材料を微細加工することにより一体形成されたものである。
【００５２】
反射ミラー５０ａは、反射面側にレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００に向けて反射するため反射膜が形成された板状物であり、反射面に沿った第１の軸ＡＸ１（ＸＹ面が水平面の場合は、水平面に略垂直）に沿って設けられた第１のトーションバネ（第１の回転支持部）５０ｂによって内枠部５０ｃと連結されている。つまり、この反射ミラー５０ａは、第１のトーションバネ５０ｂによって第１の軸ＡＸ１回りに回転可能に支持されている。反射ミラー５０ａの形状は、図５に示すような正方形でも良いし、または、円形や楕円形でも良い。
【００５３】
内枠部５０ｃは、額縁形の板状物であり、第１のトーションバネ５０ｂによって反射ミラー５０ａと連結されていると共に、反射面に沿い、かつ、前記第１の軸ＡＸ１に略直交する第２の軸ＡＸ２（ＸＹ面が水平面の場合は、水平面に略平行）に沿って設けられた第２のトーションバネ（第２の回転支持部）５０ｄによって外枠部５０ｅと連結されている。つまり、この内枠部５０ｃ（反射ミラー５０ａ）は、第２のトーションバネ５０ｄによって第２の軸ＡＸ２回りに回転可能に支持されている。外枠部５０ｅは、額縁形の板状物であり、第２のトーションバネ５０ｄによって内枠部５０ｃと連結されていると共に、図示しない固定部に連結されている。なお、本実施形態では、光軸ＬＡがＸ軸と平行になるように設定しているので、第２の軸ＡＸ２をＸ軸と平行に設定すると、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢが外枠部５０ｅによって遮光され、反射ミラー５０ａに入射しなくなる。これを防ぐため、本実施形態では、図５に示すように、第２の軸ＡＸ２が光軸ＬＡ（Ｘ軸）に対して傾きφを有するようにレーザ走査部５０を配置する。
【００５４】
このような構成のレーザ走査部５０は、反射ミラー５０ａを第１の軸ＡＸ１回りに回転させることにより、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００上のＸ軸方向に走査（つまり水平方向走査）し、また、反射ミラー５０ａ（内枠部５０ｃ）を第２の軸ＡＸ２回りに回転させることにより、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００上のＺ軸方向に走査（つまり垂直方向走査）する。なお、反射ミラー５０ａを回転させる駆動方式としては、特開２００７−４７３５４号公報に記載されているように、所定の位置に配置された電極に走査駆動信号として電圧信号を印加することにより発生する静電力を利用する方式を採用しても良いし、その他、永久磁石を設けて磁場を形成し、反射ミラー５０ａや内枠部５０ｃに設けたコイルに走査駆動信号として電流信号を流すことにより発生するローレンツ力を利用する方式を採用しても良い。このようなＭＥＭＳスキャナにおける反射ミラー５０ａの駆動方式については、公知の技術であるため詳細な説明は省略する。
【００５５】
図１に戻って説明を続けると、走査駆動部６０は、同期信号（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を入力とし、これら垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃに基づいて、レーザ走査部５０の反射ミラー５０ａを回転駆動するための走査駆動信号を生成してレーザ走査部５０に出力する。
【００５６】
照射位置検出部７０は、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢのスクリーン１００上における照射位置を検出するものであり、水平角度センサ７０ａ、垂直角度センサ７０ｂ及びタイミング信号発生回路７０ｃから構成されている。水平角度センサ７０ａは、反射ミラー５０ａの第１の軸ＡＸ１回りの回転角θ１を検出し、当該回転角θ１を示す水平角度検出信号をタイミング信号発生回路７０ｃに出力する。垂直角度センサ７０ｂは、反射ミラー５０ａの第２の軸ＡＸ２回りの回転角θ２を検出し、当該回転角θ２を示す垂直角度検出信号をタイミング信号発生回路７０ｃに出力する。これら水平角度センサ７０ａ及び垂直角度センサ７０ｂとしては、反射ミラー５０ａの裏面（レーザ光の反射面の反対側の面）に光を照射し、裏面によって反射された光を受光することで角度を検出する光方式の角度センサを用いる。
【００５７】
図６に示すように、水平角度センサ７０ａが検出する回転角θ１とは、ＸＹ平面におけるＹ軸に対する反射ミラー５０ａの角度である。また、図６に示すように、幅Ｗを有するスクリーン１００の中央点Ｃ０からＸ軸方向に距離Ｘだけ離れた位置をレーザ光の照射位置Ｑとすると、照射位置Ｑの水平走査方向の座標Ｑｘは、反射ミラー５０ａとスクリーン１００との間の距離ｄがわかっていれば、回転角θ１の関数で表される。一方、垂直角度センサ７０ｂが検出する回転角θ２とは、ＹＺ平面におけるＹ軸に対する反射ミラー５０ａの角度であり、照射位置Ｑの垂直走査方向の座標Ｑｙは回転角θ２の関数で表される。
つまり、反射ミラー５０ａの回転角θ１及び回転角θ２を検出すれば、照射位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ）を一義的に求めることができる。
【００５８】
タイミング信号発生回路７０ｃは、上記の回転角θ１を示す水平角度検出信号を基に、１水平走査期間の開始及び終了を規定するパルス状の走査タイミング信号Ｓｔを生成して映像信号処理回路１０及び画素同期クロック発生回路８０に出力する。また、このタイミング信号発生回路７０ｃは、上記の回転角θ２を示す垂直角度検出信号を基に、１フレームの開始を規定するパルス状のフレームタイミング信号Ｆｔを生成して映像信号処理回路１０に出力する。
【００５９】
具体的には、タイミング信号発生回路７０には、上述した反射ミラー５０ａの回転角θ１及び回転角θ２と照射位置Ｑとの一義的な関係を基に、１水平走査期間の開始位置及び終了位置に相当する照射位置Ｑに応じた回転角θ１と、１フレームの開始位置に相当する照射位置Ｑに応じた回転角θ２とが予め設定されており、タイミング信号発生回路７０は、水平角度検出信号が示す回転角θ１が予め設定された回転角θ１と一致した場合に走査タイミング信号Ｓｔを出力し、また、垂直角度検出信号が示す回転角θ２が予め設定された回転角θ２と一致した場合にフレームタイミング信号Ｆｔを出力する。
【００６０】
画素同期クロック発生回路８０は、走査タイミング信号Ｓｔを入力とし、当該走査タイミング信号Ｓｔを基に、１水平走査期間における各画素に対応するレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射タイミングを規定するパルス状の画素同期クロック信号ＣＬを生成して映像信号処理回路１０及び光量補正回路９３に出力する。なお、この画素同期クロック信号ＣＬは、各色に対応する補正系回路ブロックの光量補正回路に出力される。
【００６１】
光電変換素子９０は、例えばフォトダイオードであり、受光面を光軸ＬＡに向けて配置され、レーザ光ＬＲの光量に応じた電流信号をＩ／Ｖ変換器９１に出力する。Ｉ／Ｖ変換器９１は、上記光電変換素子９０から入力される電流信号を電圧信号に変換してＡ／Ｄ変換器９２に出力する。Ａ／Ｄ変換器９２は、上記Ｉ／Ｖ変換器９１から入力される電圧信号をデジタルデータ（光量測定データ）Ｄｐｄに変換して光量補正回路９３に出力する。
【００６２】
ここで、光量補正回路（光量補正手段）９３の詳細な構成を説明するに当たって、その前提となる本実施形態における光量補正の原理について説明する。
今、目標光量ＴをＴ＝Ｍ・Ｄと表し、実際のレーザ光量ＰをＰ＝ａ・Ｄ＋ｂと表すものとする。ここで、Ｄは各色の階調データが示す階調値、Ｍは係数、ａ及びｂは変数（ａは第１の変数、ｂは第２の変数）である。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、ある階調値Ｄｋに対応する目標光量をＴｋ、レーザ光量をＰｋとすると、ＰｋとＴｋとの差は光量誤差δｋで表される。この光量誤差δｋを最小化するように閾値電流指令値Ｄａｐｃ１及び階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定することが、本実施形態における光量補正の基本的な考え方である。
【００６４】
図７（ｂ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ｂが大きくなった場合、図７（ｃ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ｂが小さくなった場合、図７（ｄ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ａが大きくなった場合、図７（ｅ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ａが小さくなった場合を示したものである。変数ｂは閾値電流Ｉｔｈに対応する変数であり、変数ａは微分効率ηに対応する変数であるので、図７（ｂ）及び（ｃ）の場合は閾値電流Ｉｔｈを補正し、図７（ｄ）及び（ｅ）の場合は微分効率ηを補正すれば良いことがわかる。つまり、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１によって閾値電流Ｉｔｈを補正し、階調電流指令値Ｄａｐｃ２によって微分効率ηを補正する。
【００６５】
上記のように、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１及び階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定するためには、ある階調値Ｄに対応する目標光量Ｔと、実測値であるレーザ光量Ｐとの光量誤差δ（＝Ｐ−Ｔ）を測定する必要があるが、この測定回数が少ないと測定誤差による設定値の不正確さが生じるため、測定回数を増やして逐次的に測定精度を改善することが望ましい。本実施形態では、光量誤差δの２乗和の最小値を逐次的に最速に探索可能な最急降下法を用いた最小２乗法を利用する。
【００６６】
ここで、階調値Ｄを設定して、レーザ光量Ｐを測定する手順をｋ番目まで繰り返した時、階調値｛Ｄ１、Ｄ２、・・、Ｄｉ、・・、Ｄｋ｝に対する、レーザ光量を｛Ｐ１、Ｐ２、・・、Ｐｉ、・・、Ｐｋ｝、目標光量を｛Ｔ１、Ｔ２、・・、Ｔｉ、・・、Ｔｋ｝とする。評価関数εｋを下記（１）式のように光量誤差の２乗和として表し、この評価関数εｋを最小化する変数ａ、ｂを各ｉについて逐次的に求める。変数ａ、ｂの変化による傾斜を求めて、その方向にａ、ｂを補正する最急降下法を用いると、ａｋ、ｂｋは下記（２）式、（３）式で表すことができる。なお、下記（２）式、（３）式において、μａ及びμｂは係数である。
【００６７】
【数１】
【００６８】
上記（２）式において、∂εｋ／∂ａは下記（４）式で表され、上記（３）式において、∂εｋ／∂ｂは、下記（５）式で表される。従って、（２）式及び（４）式から下記（６）式が導かれ、（３）式及び（５）式から下記（７）式が導かれる。さらに、逐次的に計算できるように変形すると、下記（８）式〜（１２）式が得られる。
【００６９】
【数２】
【００７０】
変数ｂは閾値電流Ｉｔｈに対応する変数であり、変数ａは微分効率ηに対応する変数であるので、上記（１０）式に示すように、微分効率ηは光量誤差と階調値との積の積算値によって補正し、上記（１２）式に示すように、閾値電流Ｉｔｈは光量誤差の積算値によって補正すれば良いことがわかる。
【００７１】
さて、以上説明した原理を回路に変換する方法を以下に説明する。
まず、以上の方法を図で示すと図８のようになる。ＤＡ変換器９４、９５からＡＤ変換器９２までのレーザドライバ、レーザダイオード、光電変換素子９０などを制御対象４００として、レーザ光量Ｐと諧調値Ｄから閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と階調電流指令値Ｄａｐｃ２を計算することになる。
【００７２】
ここで、制御対象４００について説明する。レーザ駆動電流Ｉ、レーザ光量Ｗ、光電変換素子９０の出力電流Ｉｐｄ、Ｉ／Ｖ変換器９１の出力電圧ＶＬ、Ａ／Ｄ変換器９２の出力値Ｐ、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を下記（１３）式〜（１９）式のように表す。なお、下記（１３）式〜（１９）式において、Ｈ１、Ｈ２、Ｆ、Ｋｐｄ、Ｒ、Ｇａｄ、Ｇｄａは係数である。
【００７３】
【数３】
【００７４】
上記（１７）式に、他の式を順次代入すると、下記（２０）式が得られる。一方、上述したように、Ｐ＝ａ・Ｄ＋ｂと定義しているため、（２０）式から変数ａは下記（２１）式で表され、変数ｂは下記（２２）式で表される。つまり、（２１）式を変形することで、変換要素４０６において、補正後のａｋを階調電流指令値Ｄａｐｃ２に変換するための変換式である（２３）式が得られる。また、（２２）式を変形することで、変換要素４０９において、補正後のｂｋを閾値電流指令値Ｄａｐｃ１に変換するための変換式である（２４）式が得られる。
【００７５】
【数４】
【００７６】
閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を計算する部分に注目すると、図９（ａ）のように、誤差積算要素４０７、補正要素４０８と変数変換要素４０９が直列に接続されている。これをそのまま遅延要素４１０、４１１を使ってブロック図で表すと図９（ｂ）のようになる。遅延要素４１０は誤差の積算を行い、遅延要素４１１はパラメータｂの逐次補正を行う。このブロック図を簡略化するため、式（１１）を変形して式（２５）にする。式（２５）のｂを式（２６）で変数変換すると式（２７）になる。式（２７）をブロック図で表現すれば図９（ｃ）のようになり、遅延要素４１０の出力を利得要素４１３でμｂ／Ｋ倍して遅延要素４１２へ送ることで図９（ｂ）と等価な動作をする。
【００７７】
【数５】
【００７８】
さて、遅延要素をフリップフロップで実現するため、演算の桁落ちを防止する必要がある。そのために各所に利得調整のための演算器を挿入した上で遅延要素をフリップフロップで置き換えると図９（ｄ）のようになる。図９（ｃ）と（ｄ）が等価な動作をするためには、各利得が式（２８）の関係を満たせばよい。尚、フリップフロップ４１４の出力はＳａｋ、をスケーリングした変数であり、フリップフロップ４１５の出力はｂｋを変数変換した変数であるが、煩雑になるので、以後Ｓｂｋやｂｋと表現して説明する場合がある。
【００７９】
【数６】
【００８０】
続いて、図８の階調電流指令値Ｄａｐｃ２を計算する部分に注目する。この部分を取り出すと図１０（ａ）のように誤差積算要素４０４、補正要素４０５と変数変換要素４０６が直列に接続されている。遅延要素を使ってブロック図で表現すれば図１０（ｂ）の様になる。この図を見ると利得要素４２０を移動し、図１０（ｃ）の様にしても入出力間の動作は変わらないことがわかる。これは、式（９）を式（２９）に変形し、式（３０）で変数を置き換え式（３１）にすることで対応する。
【００８１】
【数７】
【００８２】
さて、前と同様に各所に利得を挿入した上で遅延要素をフリップフロップで置き換えると図１０（ｄ）が得られる。ここで利得要素４２６は回路の共通化のための利得調整用に挿入した。各利得が式（３２）を満たせば図１０（ｃ）と（ｄ）は等価な動作となる。尚、フリップフロップ４２７の出力はＳａｋ、をスケーリングした変数であり、フリップフロップ４２８の出力はａｋをスケーリングした変数であるが、煩雑になるので、以後Ｓａｋやｂｋと表現して説明する場合がある。
【００８３】
【数８】
【００８４】
以上のような本実施形態における光量補正の原理を前提とし、以下では、図１１を参照して光量補正回路９３の詳細な構成について説明する。図１１に示すように、光量補正回路９３は、初期設定回路３００、Ｍ乗算器３０１、減算器３０２、乗算器３０３、Ｇ７除算器３０４、Ｇ３除算器３０５、加算器３０６、フリッピフロップ３０７、Ｇ２除算器３０８、減算器３１０、フリップフロップ３１１、Ｇ１除算器３１２、Ｇ６除算器３１４、加算器３１５、フリップフロップ３１６、Ｇ５除算器３１７、減算器３１９、フリップフロップ３２０、Ｇ４減算器３２１、Ｇ１乗算器３２３、Ｇ４乗算器３２４から構成されている。
【００８５】
初期設定回路３００は、本画像表示装置ＬＳＤの電源投入時またはリセット時において、光量測定データＤｐｄが示す光量測定値Ｐｉに基づいて、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１及び階調電流指令値Ｄａｐｃ２を調整することで所定の初期設定動作を行う。また、この初期設定回路３００は、初期設定動作中に使用する各色の階調データＤＲ、ＤＧ、ＤＢを各色のレーザドライバ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに出力する機能を備えている。なお、この初期設定動作の詳細については後述する。
【００８６】
Ｍ乗算器３０１は、各色の階調データＤＲ、ＤＧ、ＤＢが示す階調値Ｄｉと係数Ｍとの積を、目標光量Ｔｉ（＝Ｍ・Ｄｉ）として減算器３０２に出力する。減算器３０２は、光量測定値Ｐｉから目標光量Ｔｉを差し引いた値を、光量誤差δｉ（＝Ｐｉ−Ｔｉ）として乗算器３０３及びＧ６除算器３１４に出力する。
【００８７】
乗算器３０３は、階調値Ｄｉと光量誤差δｉとの積（以下、モーメントＭＴｉと称す）をＧ７除算器３０４に出力する。Ｇ７除算器３０４は、モーメントＭＴｉを係数Ｇ７で除算した値をＧ３除算器３０５に出力する。Ｇ３除算器３０５は、Ｇ７除算器３０４の出力値（ＭＴｉ／Ｇ７）を係数Ｇ３で除算した値を加算器３０６に出力する。
【００８８】
加算器３０６は、Ｇ３除算器３０５の出力値（ＭＴｉ／（Ｇ７・Ｇ３））とフリップフロップ３０７の出力値との加算値をフリップフロップ３０７のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３０７は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。つまり、加算器３０６及びフリップフロップ３０７によって、モーメントＭＴｉ（＝δｉ・Ｄｉ）の積算回路が構成されており、フリップフロップ３０７の出力値は、モーメントＭＴｉの積算値となる。以下、このモーメントＭＴｉの積算値をＳａｋとする。なお、Ｓａｋ＝δ１・Ｄ１＋・・＋δｉ・Ｄｉ＋・・＋δｋ・Ｄｋである。
【００８９】
Ｇ２除算器３０８は、モーメントＭＴｉの積算値Ｓａｋを係数Ｇ２で除算した値を減算器３１０に出力する。減算器３１０は、フリップフロップ３１１の出力値からＧ２除算器３０８の出力値（＝Ｓａｋ／Ｇ２）を差し引いた値をフリップフロップ３１１のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３１１は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。ここで、フリップフロップ３１１の初期の出力値ａｋ−１として、初期設定回路３００によって初期設定された階調電流指令値Ｄａｐｃ２に、Ｇ１乗算器３２３によって係数Ｇ１が乗算された値がロードされている。つまり、減算器３１０及びフリップフロップ３１１によって、上記（９）式で表されるａｋ＝ａｋ−１−μａ・Ｓａｋを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３１１の出力値はａｋとなる。
【００９０】
Ｇ１除算器３１２は、フリップフロップ３１１の出力値ａｋを係数Ｇ１で除算した値を階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力する。
【００９１】
Ｇ６除算器３１４は、光量誤差δｉを係数Ｇ６で除算した値を加算器３１５に出力する。加算器３１５は、Ｇ６除算器３１４の出力値（＝δｉ／Ｇ６）とフリップフロップ３１６の出力値との加算値をフリップフロップ３１６のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３１６は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。つまり、加算器３１５及びフリップフロップ３１６によって、光量誤差δｉの積算回路が構成されており、フリップフロップ３１６の出力値は、光量誤差δｉの積算値となる。以下、この光量誤差δｉの積算値をＳｂｋとする。なお、Ｓｂｋ＝δ１＋・・＋δｉ＋・・＋δｋである。
【００９２】
Ｇ５除算器３１７は、光量誤差δｉの積算値をＳｂｋを係数Ｇ５で除算した値を減算器３１９に出力する。減算器３１９は、フリップフロップ３２０の出力値からＧ５除算器３１７の出力値（＝Ｓｂｋ／Ｇ５）を差し引いた値をフリップフロップ３２０のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３２０は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。ここで、フリップフロップ３２０の初期の出力値ｂｋ−１として、初期設定回路３００によって初期設定された閾値電流指令値Ｄａｐｃ１に、Ｇ４乗算器３２４によって係数Ｇ４が乗算された値がロードされている。つまり、減算器３１９及びフリップフロップ３２０によって、上記（１１）式で表されるｂｋ＝ｂｋ−１−μｂ・Ｓｂｋを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３２０の出力値はｂｋとなる。
【００９３】
Ｇ４除算器３２１は、フリップフロップ３２０の出力値ｂｋを係数Ｇ４で除算した値を閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力する。
尚、Ｇ７除算器３０４を設けることで、Ｇ３＝Ｇ６，Ｇ２＝Ｇ５，Ｇ１＝Ｇ４とすることが可能となり、回路の共用化が可能となり回路規模の削減をすることができる。
【００９４】
以上が光量補正回路９３の説明であり、以下、図１に再び戻って説明する。
Ｄ／Ａ変換器９４は、上述した光量補正回路９３から入力される閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１（＝Ｇｄａ・Ｄａｐｃ１）に変換して、赤色レーザドライバ２０Ｒに出力する。Ｄ／Ａ変換器９５は、上述した光量補正回路９３から入力される階調電流指令値Ｄａｐｃ２を階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２（＝Ｇｄａ・Ｄａｐｃ２）に変換して、赤色レーザドライバ２０Ｒに出力する。
なお、上記では、赤色用の補正系回路ブロックを代表的に用いて説明したが、緑色用及び青色用の補正系回路ブロックについても同様である。
【００９５】
スクリーン１００は、レーザ走査部５０によって走査されたレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢを透過する透過型スクリーンである。つまり、本画像表示装置ＬＳＤは背面投射型プロジェクタであり、ユーザは、スクリーン１００におけるレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射面の反対側の面から表示画像を鑑賞することになる。また、図１では省略しているが、本画像表示装置ＬＳＤは、スクリーン１００の鑑賞側の面のみを露出させて、その他の構成要素は筐体内部に収納されており、外部の光の影響を排除するような構造となっている。
【００９６】
次に、上記のように構成された本実施形態における画像表示装置ＬＳＤの動作について説明する。なお、以下では、赤色用の補正系回路ブロックを代表的に用いて説明するが、緑色用及び青色用の補正系回路ブロックについても同様である。
【００９７】
（電源投入時の初期設定動作）
まず、電源投入時における光量補正回路９３の初期設定回路３００による初期設定動作について説明する。図１２は、Ａ／Ｄ変換器９２の出力であるＤｐｄ（つまり赤色のレーザ光量実測値Ｐ）と、レーザ駆動電流との対応関係を示す特性図である。図１２に示すように、特性曲線自体は図４と同じ形となるが、Ｉ／Ｖ変換器９１のオフセットにより、Ｄｐｄにはオフセットが発生していることがわかる。電源投入時における初期設定回路３００の初期設定動作とは、このＤｐｄに重畳しているオフセットを補正するために行われるものである。
【００９８】
図１３は、光量補正回路９３の初期設定回路３００による初期設定動作を示すフローチャートである。まず、初期設定回路３００は、赤色レーザダイオード３０Ｒを完全に消灯させるために、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１＝０、階調電流指令値Ｄａｐｃ２＝０に設定し、階調値Ｄ＝０を示す赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒに出力する（ステップＳ１）。これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒから赤色レーザダイオード３０Ｒに供給されるレーザ駆動電流ＩＲは完全に零となり、赤色レーザダイオード３０Ｒは完全に消灯する。初期設定回路３００は、この時、Ａ／Ｄ変換器９２から入力されるＤｐｄを黒レベルの実測値Ｄｐｄ０として取得する（ステップＳ２）
【００９９】
続いて、初期設定回路３００は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を第１単位量増加させ（ステップＳ３）、この時のＤｐｄを取得する（ステップＳ４）。そして、初期設定回路３００は、Ｄｐｄ−Ｄｐｄ０の値が、図１２に示すような明らかな発光状態に設定された設定光量１より大きいか否かを判定し（ステップＳ５）、「NO」の場合、ステップＳ３に戻ってステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返す。
【０１００】
一方、ステップＳ５において、「YES」、つまりＤｐｄ−Ｄｐｄ０＞設定光量１の場合、初期設定回路３００は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を第２単位量減少させ（ステップＳ６）、この時のＤｐｄを取得する（ステップＳ７）。そして、初期設定回路３００は、Ｄｐｄ−Ｄｐｄ０＞設定光量２−許容誤差、且つＤｐｄ−Ｄｐｄ０＜設定光量２＋許容誤差という条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ８）、「NO」の場合、ステップＳ６に戻ってステップＳ６〜Ｓ８の処理を繰り返す。ここで、設定光量２は、図１２に示すように黒レベルと看做される値に設定されている。
【０１０１】
一方、ステップＳ８において、「YES」の場合、初期設定回路３００は、その時のＤａｐｃ１の値を閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値として設定する（ステップＳ９）。それと同時に、初期設定回路３００は、この閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値をＧ４乗算器３２４に出力し、Ｇ４乗算器３２４によって閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値に係数Ｇ４が乗算された値がフリップフロップ３２０の初期の出力値ｂｋ−１としてフリップフロップ３２０にロードされる。
【０１０２】
続いて、初期設定回路３００は、階調値Ｄ＝１５（つまり最大階調値）を示す赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒに出力し（ステップＳ１０）、階調電流指令値Ｄａｐｃ２を第３単位量増加させ（ステップＳ１１）、この時のＤｐｄを取得する（ステップＳ１２）。そして、初期設定回路３００は、Ｄｐｄ−Ｄｐｄ０＞設定光量３−許容誤差、且つＤｐｄ−Ｄｐｄ０＜設定光量３＋許容誤差という条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１３）、「NO」の場合、ステップＳ１０に戻ってステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を繰り返す。ここで、設定光量３は、図１２に示すように最大発光量の目標値に設定されている。
【０１０３】
一方、ステップＳ１３において、「YES」の場合、初期設定回路３００は、その時のＤａｐｃ２の値を階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値として設定する（ステップＳ１４）。それと同時に、初期設定回路３００は、この階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値をＧ１乗算器３２３に出力し、Ｇ１乗算器３２３によって閾値電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値に係数Ｇ１が乗算された値がフリップフロップ３１１の初期の出力値ａｋ−１としてフリップフロップ３１１にロードされる。以上のような初期設定動作により、Ｄｐｄに重畳しているオフセットが補正された閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値と階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値とが設定される。
なお、上述した初期設定動作は、緑色用及び青色用の補正系回路ブロックにおいても同様に行われる。
【０１０４】
（定常動作）
次に、本画像表示装置ＬＳＤの定常時における動作について、図１４のタイミングチャートを参照して説明する。
ここで、既に外部の画像供給装置から映像信号及び同期信号（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）が入力されており、映像信号処理回路１０は、映像信号及び同期信号を基に表示すべき画像の各画素に対応する階調値を規定するデジタル階調データを生成し、当該デジタル階調データを１フレーム単位で内部メモリに格納しているものとする。
【０１０５】
また、同期信号の入力に伴って走査駆動部６０から出力される走査駆動信号によってレーザ走査部５０の反射ミラー５０ａは回転を始め、時刻ｔ１に、反射ミラー５０ａの垂直走査方向に対する回転角θ２がスクリーン１００上における１フレームの開始位置に対応する角度と一致し、また、時刻ｔ２には、反射ミラー５０ａの水平走査方向に対する回転角θ１がスクリーン１００上における１水平走査期間の開始位置に対応する角度と一致したものと想定する。つまり、時刻ｔ１にタイミング信号発生回路７０ｃから１フレームの開始を規定するフレームタイミング信号Ｆｔが出力され、また、時刻ｔ２に１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔが出力される。さらに、時刻ｔ３に、反射ミラー５０ａの水平走査方向に対する回転角θ１がスクリーン１００上における１水平走査期間の終了位置に対応する角度と一致したものと想定する。つまり、時刻ｔ３にタイミング信号発生回路７０ｃから１水平走査期間の終了を規定する走査タイミング信号Ｓｔが出力される。
【０１０６】
このような時刻ｔ２において、画素同期クロック発生回路８０は、１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔが入力されると、１水平走査期間における各画素に対応するレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射タイミングを規定する画素同期クロック信号ＣＬを生成して映像信号処理回路１０及び光量補正回路９３に出力する。上述したように、１水平走査期間における回転角θ１、つまり照射位置Ｑｘは、１水平走査期間の開始から経過した時間と一義的な関係にあるため、当然、１水平走査期間における各画素に対応する照射位置Ｑｘと経過時間とは一義的な関係にある。従って、本実施形態では、図１４に示すように、１水平走査期間における各画素に対応する照射位置Ｑｘと経過時間との一義的な関係を基に、１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔが入力された後、経過時間に応じて各画素に対応するレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射タイミングを規定するパルス状の画素同期クロック信号ＣＬを生成する。
【０１０７】
図１４からわかるように、画素同期クロック信号ＣＬのパルス間隔は、照射位置Ｑｘ、つまり経過時間に応じて変化する。例えば、スクリーン１００の中央付近となる時刻ｔ１３〜ｔ１７付近ではパルス間隔は短くなり、スクリーン１００の両端付近ではパルス間隔は長くなる。これは、ＭＥＭＳスキャナであるレーザ走査部５０の特性上、反射ミラー５０ａの回転角θ１の変化速度（走査速度）が経過時間に応じて正弦波状に変化するためである。
【０１０８】
一方、映像信号処理回路１０は、１フレームの開始を規定するフレームタイミング信号Ｆｔと、１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔとが入力されると、内部メモリにおける１番目のフレームのデジタル階調データを格納している記憶領域から１行目の水平走査期間に対応する各画素のデジタル階調データ（赤色階調データＤＲ、緑色階調データＤＧ、青色階調データＤＢ）を読み出し、画素同期クロック信号ＣＬに同期して、赤色階調データＤＲ、緑色階調データＤＧ、青色階調データＤＢを順次出力する。具体的には、図１４に示すように、映像信号処理回路１０は、時刻ｔ２に最初の画素同期クロック信号ＣＬが入力されると、１水平走査期間の開始位置（１列目）に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒ及び光量補正回路９３に出力する。
なお、以下では、説明の便宜上、赤色階調データＤＲに着目して説明する。
【０１０９】
ここで、光量補正回路９３に入力される赤色階調データＤＲが示す階調値をＤ１とし、Ａ／Ｄ変換器９２から光量補正回路９３に出力される光量測定データＤｐｄが示す光量実測値をＰ１とする。この場合、図１１に示す光量補正回路９３において、Ｍ乗算器３０１の出力値はＴ１＝Ｍ・Ｄ１となり、減算器３０２の出力値はδ１＝Ｐ１−Ｍ・Ｄ１となり、乗算器３０３の出力値はＤ１・δ１となり、フリップフロップ３０７の出力値はＳａ１＝Ｄ１・δ１となり、フリップフロップ３１１の出力値はａ１＝ａ０（階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値）−μａ・Ｓａ１となる。このようなａ１は階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力され、Ｄ／Ａ変換器９５によって階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第１の電流源ＣＳ１に出力される。
【０１１０】
一方、フリップフロップ３１６の出力値はＳｂ１＝δ１となり、フリップフロップ３２０の出力値はｂ１＝ｂ０（閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値）−μｂ・Ｓｂ１となる。このようなｂ１は閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力され、Ｄ／Ａ変換器９４によって閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第２の電流源ＣＳ２に出力される。
【０１１１】
これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒには、１水平走査期間の開始位置（１列目）に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１とが入力されるので、ＩＲ＝Ｈ２・Ｖａｐｃ２・Ｄ１＋Ｈ１・Ｖａｐｃ１で表されるレーザ駆動電流が生成され、赤色レーザダイオード３０Ｒに供給される。これにより、赤色レーザダイオード３０Ｒは、１列目の赤色画素の階調値に応じたレーザ光ＬＲを発生し、このレーザ光ＬＲは反射ミラー５０ａによって、１水平走査期間の１列目の赤色画素に対応する照射位置Ｑｘに照射される。
【０１１２】
続いて、図１４に示すように、時刻ｔ１０に、１水平走査期間の２列目に対応する画素同期クロック信号が発生すると、映像信号処理回路１０は、１水平走査期間の２列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒ及び光量補正回路９３に出力する。
【０１１３】
ここで、光量補正回路９３に入力される赤色階調データＤＲが示す階調値をＤ２とし、Ａ／Ｄ変換器９２から光量補正回路９３に出力される光量測定データＤｐｄが示す光量実測値をＰ２とする。この場合、図１１に示す光量補正回路９３において、Ｍ乗算器３０１の出力値はＴ２＝Ｍ・Ｄ２となり、減算器３０２の出力値はδ２＝Ｐ２−Ｍ・Ｄ２となり、乗算器３０３の出力値はＤ２・δ２となり、フリップフロップ３０７の出力値はＳａ２＝Ｄ
１・δ１＋Ｄ２・δ２となり、フリップフロップ３１１の出力値はａ２＝ａ１−μａ・Ｓａ２となる。このようなａ２は階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力され、Ｄ／Ａ変換器９５によって階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第１の電流源ＣＳ１に出力される。
【０１１４】
一方、フリップフロップ３１６の出力値はＳｂ２＝δ１＋δ２となり、フリップフロップ３２０の出力値はｂ２＝ｂ１−μｂ・Ｓｂ２となる。このようなｂ２は閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力され、Ｄ／Ａ変換器９４によって閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第２の電流源ＣＳ２に出力される。
【０１１５】
これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒには、１水平走査期間の２列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１とが入力されるので、ＩＲ＝Ｈ２・Ｖａｐｃ２・Ｄ２＋Ｈ１・Ｖａｐｃ１で表されるレーザ駆動電流が生成され、赤色レーザダイオード３０Ｒに供給される。これにより、赤色レーザダイオード３０Ｒは、２列目の赤色画素の階調値に応じたレーザ光ＬＲを発生し、このレーザ光ＬＲは反射ミラー５０ａによって、１水平走査期間の２列目の赤色画素に対応する照射位置Ｑｘに照射される。
【０１１６】
続いて、図１４に示すように、時刻ｔ１１に、１水平走査期間の３列目に対応する画素同期クロック信号が発生すると、映像信号処理回路１０は、１水平走査期間の３列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒ及び光量補正回路９３に出力する。
【０１１７】
ここで、光量補正回路９３に入力される赤色階調データＤＲが示す階調値をＤ３とし、Ａ／Ｄ変換器９２から光量補正回路９３に出力される光量測定データＤｐｄが示す光量実測値をＰ３とする。この場合、図１１に示す光量補正回路９３において、Ｍ乗算器３０１の出力値はＴ３＝Ｍ・Ｄ３となり、減算器３０２の出力値はδ３＝Ｐ３−Ｍ・Ｄ３となり、乗算器３０３の出力値はＤ３・δ３となり、フリップフロップ３０７の出力値はＳａ３＝Ｄ
１・δ１＋Ｄ２・δ２＋Ｄ３・δ３となり、フリップフロップ３１１の出力値はａ３＝ａ２−μａ・Ｓａ３となる。このようなａ３は階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力され、Ｄ／Ａ変換器９５によって階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第１の電流源ＣＳ１に出力される。
【０１１８】
一方、フリップフロップ３１６の出力値はＳｂ３＝δ１＋δ２＋δ３となり、フリップフロップ３２０の出力値はｂ３＝ｂ２−μｂ・Ｓｂ３となる。このようなｂ３は閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力され、Ｄ／Ａ変換器９４によって閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第２の電流源ＣＳ２に出力される。
【０１１９】
これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒには、１水平走査期間の３列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１とが入力されるので、ＩＲ＝Ｈ２・Ｖａｐｃ２・Ｄ３＋Ｈ１・Ｖａｐｃ１で表されるレーザ駆動電流が生成され、赤色レーザダイオード３０Ｒに供給される。これにより、赤色レーザダイオード３０Ｒは、３列目の赤色画素の階調値に応じたレーザ光ＬＲを発生し、このレーザ光ＬＲは反射ミラー５０ａによって、１水平走査期間の３列目の赤色画素に対応する照射位置Ｑｘに照射される。
以下同様な動作が、１水平走査期間の最終列目（図１４の時刻ｔ２０に相当）まで繰り返され、時刻ｔ２からｔ３までの１水平走査期間における画像がスクリーン１００に表示されることになる。
【０１２０】
また、図１４において、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は次の（２行目の）１水平走査期間を示し、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は３行目の１水平走査期間を示し、時刻ｔ８〜ｔ９の期間は４行目の１水平走査期間を示しており、それぞれの１水平走査期間内において上記と同様な動作が行われ、最終行目の１水平走査期間が終了することにより、１フレーム分の画像がスクリーン１００に表示されることになる。なお、１水平走査期間が終了する毎に、反射ミラー５０ａの垂直走査方向の回転角θ２が次の水平走査期間に対応する角度に変化することは勿論である。
なお、上記の説明では、赤色階調データＤＲに着目して説明したが、緑色階調データＤＧ及び青色階調データＤＢについても、それらに対応する補正系回路ブロックにより、同様な光量補正が行われる。
【０１２１】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤによれば、表示動作を行いながら、目標光量と光量実測値との差である光量誤差を最小化するような変数ａ及びｂを逐次的に求めて、その変数ａ及びｂを基に、閾値電流Ｉｔｈを補正することのできる閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と、微分効率ηを補正することのできる階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定することにより、動作中の温度変化等に起因するレーザ特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得られるため、表示品質の向上を図ることができる。
【０１２２】
ところで、目標光量Ｔに対するレーザ光量実測値Ｐのズレが、図１５に示すような状態になった場合、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋが、ほぼ零となってしまい、光量補正回路９３における補正動作が停止するという現象が発生する可能性がある。このような現象を防止するためには、図１６に示すように、モーメントを求める際に使用する階調値を、最小階調値から最大階調値までの中間値とすることにより、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋがほぼ零となることを防止することができ、光量補正回路９３における補正動作の停止を防止することができる。
【０１２３】
また、階調値の平均値を逐次的に計算して、この平均値をモーメントを求める際に使用する階調値として使用することにより、上記と同様に、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋがほぼ零となることを防止することができる。これを式で説明すれば、式（１０）に代えて式（３３）のように階調値Ｄｋと階調平均値Ｄａｖｅの差と光量誤差の積の積算値を計算することになる。この場合、図１７に示すように、乗算器３０３の前段に階調値Ｄｉの平均値を逐次的に計算する平均化回路３３０と、階調値からこの平均化回路３３０の出力値（階調平均値）を減算する減算器３３１とを設ければ良い。また、平均値だけでなく、予め設定された値、例えば８ビットの階調表現が可能であれば、階調値「１２８」をモーメントを求める際に使用しても良い。
【０１２４】
【数９】
【０１２５】
また、上記実施形態では、表示動作中に光量補正を行っていたが、階調値に偏り、例えば非常に暗い画像があると正常に光量補正を行えない可能性がある。この対策として、図１４に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間や、時刻ｔ５〜ｔ６の期間のように、画像表示を行わない期間（スクリーン１００上にレーザ光を走査しない期間）に、映像信号処理回路１０によって所定の階調値（階調データ）や擬似的な画素同期クロック信号を発生することでレーザダイオードを発光させ、光量補正回路９３にて光量補正動作を行うようにしても良い。
【０１２６】
また、上記実施形態において、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋを計算する際、直近のデータ（光量誤差と階調値との積の値）を重視することが望ましいため、過去のデータの重みを低くするようにしても良い。具体的には、図１１に示すフリップフロップ３０７の出力端子から加算器３０６に至るフィードバック経路と、フリップフロップ３１６の出力端子から加算器３１５に至るフィードバック経路に、重み付け定数乗算器を設ければ良い。この重み付け定数は、例えば７／８のように１より小さい値に設定する。これにより、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋを計算する際に、過去のデータから順次忘却されるため、直近のデータに重きを置くことができる。
また、上記実施形態において、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋに比例した値で、変数ａ及びｂを逐次的に補正していたが、積算値Ｓｂｋと、積算値Ｓａｋの符号のより一定値の補正を変数ａ及びｂに施してもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、スクリーン１００上にレーザ光を走査して画像を表示するレーザスキャンディスプレイを例示して説明したが、これに限定されず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やその他の光源から発生する光を走査することで画像を表示する画像表示装置であっても本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、３色のレーザダイオードに対し一つのスキャナを用いるレーザスキャンディスプレイを例示して説明したが、これに限定されず、各色ごとにスキャナを設けるような構成にしても良い。
【０１２８】
また、上記実施形態において図３を参照して説明した赤色レーザドライバ２０Ｒ（緑色レーザドライバ２０Ｒ、青色レーザドライバ２０Ｂ）の回路構成は、最大階調数に応じて適宜変更しても良い。つまり、上記実施形態では、最大階調数を「１６（４ビット）」と想定したため、図３におけるカレントミラー回路の出力側トランジスタを４つ（第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４）としたが、例えば最大階調数を「２５６（８ビット）」とした場合には、カレントミラー回路の出力側トランジスタを８つ設ければ良い（スイッチ素子も８つ設ける）。
【０１２９】
この場合、１ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの１／２５５の電流が生成されるように設定し、２ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの２／２５５の電流が生成されるように設定し、３ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの４／２５５の電流が生成されるように設定し、４ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの８／２５５の電流が生成されるように設定し、５ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの１６／２５５の電流が生成されるように設定し、６ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの３２／２５５の電流が生成されるように設定し、７ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの６４／２５５の電流が生成されるように設定し、８ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの１２８／２５５の電流が生成されるように設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの構成ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける赤色レーザドライバ２０Ｒの構成ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける赤色レーザドライバ２０Ｒの回路構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける赤色レーザダイオード３０Ｒのレーザ特性図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおけるレーザ走査部５０の構成概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける水平角度センサ７０ａが検出する反射ミラー５０ａの回転角θ１に関する説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３にて行われる光量補正の原理説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３に関する第１説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３に関する第２説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３に関する第３説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３の詳細構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３にて行われる初期設定動作に関する説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３にて行われる初期設定動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの定常動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの変形例に関する第１説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの変形例に関する第２説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの変形例に関する第３説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
ＬＳＤ…画像表示装置、１０…映像信号処理回路、２０Ｒ…赤色レーザドライバ、２０Ｇ…緑色レーザドライバ、２０Ｂ…青色レーザドライバ、３０Ｒ…赤色レーザダイオード、３０Ｇ…緑色レーザダイオード、３０Ｂ…青色レーザダイオード、４０…光軸合わせ用光学系、５０…レーザ走査部、６０…走査駆動部、７０…照射位置検出部、８０…画素同期クロック発生回路、９０…光電変換素子、９１…Ｉ／Ｖ変換器、９２…Ａ／Ｄ変換器、９３…光量補正回路、９４、９５…Ｄ／Ａ変換器、１００…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び画像表示装置並びに光量補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の一形態として、レーザ光などのビーム状の光を被投射面上でラスタースキャンして画像を表示するレーザスキャンディスプレイが注目されている。このようなレーザスキャンディスプレイは、レーザ光の供給を停止することで完全な黒を表現できるため、例えば液晶ライトバルブを用いたプロジェクタ等と比べてコントラストが非常に高く、また、レーザ光が単一波長であるために色純度が高く、コヒーレンスが高いためにビームを整形しやすい（絞りやすい）等の特徴を有することから、高コントラスト、高色再現性及び高解像度を実現する高画質ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
レーザスキャンディスプレイのレーザ光源としては、主にレーザダイオード等の半導体
レーザ素子が用いられているが、このような半導体レーザ素子は、温度変化や経年劣化な
どにより、そのレーザ特性が変化するため、所望の画像輝度を得られるようにレーザ光量を補正する必要がある。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、半導体レーザ素子のバイアス電流値を２点以上変化させ
て、半導体レーザ素子の発光パワーを受光パワー検出手段によって検出し、半導体レーザ
素子の閾値電流値と量子効率の変化等を検出することで、半導体レーザ素子の直流バイア
ス電流をバイアス電流制御手段に設定し、また、量子効率の変化等に対応したパルス電流
をパルス電流制御手段に設定することでレーザ出力のレベルを一定に保持する技術が開示
されている。また、下記特許文献２には、レーザ光源の検出光量と光出力の設定値との関係式を自動的に算出し、光記録媒体ドライブ装置にこの関係式のデータを設定して、レーザ光源の出力レベルを調整する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１４７４４６号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、温度変化や経年劣化に起因するレーザ特性の変化に応じてレーザ光量の補正を行う場合において、より補正精度を高めるためには、実際に装置を動作させながらリアルタイムにレーザ特性の変化に応じた光量補正を行うことが望ましいが、上記の従来技術ではその手段が提示されていなかった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことで光量補正精度を高めることが可能な光源装置、及び当該光源装置を備える画像表示装置、並びに光量補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置であって、前記光源の光量を測定する光量測定手段と、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記光量測定手段によって測定された光量との差を光量誤差として算出し、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正すると共に、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する光量補正手段と、を具備することを特徴とする。
このような特徴を有する光源装置によれば、光源を駆動させながら、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と測定された光量との差である光量誤差を算出し、光源特性パラメータの１つである微分効率を前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正すると共に、同じく光源特性パラメータの１つである駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力するので、動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができる。
【０００８】
また、上述した光源装置において、前記駆動信号生成手段は、外部から入力される階調データが示す階調値と前記光量補正手段から入力される階調電流指令信号とを基に、前記階調値に応じた階調電流を生成する階調電流生成手段と、前記光量補正手段から入力される閾値電流指令信号に応じた閾値電流を生成する閾値電流生成手段と、前記階調電流と前記閾値電流との加算電流を前記駆動信号として前記光源に供給する電流加算手段と、を備え、前記光量補正手段は、前記補正後の微分効率として前記微分効率に対応する第１の変数の今回値を、当該第１の変数の前回値から前記光量誤差と前記階調値との積の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第１の変数の今回値に応じた前記階調電流指令信号を前記階調電流生成手段に出力すると共に、前記補正後の閾値として前記閾値に対応する第２の変数の今回値を、当該第２の変数の前回値から前記光量誤差の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第２の変数の今回値に応じた前記閾値電流指令信号を前記閾値電流生成手段に出力する、ことが好ましい。
このような構成を採用することにより、光源を駆動させながら、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と測定された光量との差である光量誤差を最小化するような第１の変数及び第２の変数を逐次的に求めて、その第１の変数及び第２の変数を基に得られた、微分効率を補正することのできる階調電流指令信号と、閾値電流を補正することのできる閾値電流指令信号を駆動信号生成手段に出力することにより、動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができる。
【０００９】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、前記光量誤差と前記階調値との積を算出する際に使用する階調値として、当該階調値の平均値、または予め設定された階調値、または最小階調値から最大階調値までの中間値、と当該階調値との差を使用することが好ましい。
これにより、光量誤差の積算値と、光量誤差と階調値との積の積算値が、ほぼ零となってしまうような、目標光量と測定光量とのズレが生じた場合であっても、光量誤差と階調値との積の積算値が零となることを防止することができ、光量補正手段における補正動作の停止を防止することができる。
【００１０】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める際に、過去の光量誤差と階調値との積の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算すると共に、前記光量誤差の積算値を求める際に、過去の光量誤差の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算することが好ましい。
光量誤差の積算値と、光量誤差と階調値との積の積算値を計算する際、直近のデータ（光量誤差と階調値との積の値）を重視することが望ましいため、上記のように、過去のデータから順次忘却されるような重み付け定数を乗算することにより、直近のデータを基にした光量補正を行うことができ、光量補正精度の向上を図ることができる。
【００１１】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、電源投入時において、前記光量測定手段が有する測定光量のオフセットを補正するための初期設定動作として、前記光源を完全に消灯するための、前記階調電流指令信号、前記閾値電流指令信号及び階調データを前記駆動信号生成手段に出力した際の前記測定光量を黒レベル光量として取得した後、前記閾値電流指令信号を増加して前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が所定の明るさを規定する第１の設定光量に到達した場合、前記閾値電流指令信号を減少させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が黒レベルと看做される第２の設定光量に到達した場合の前記閾値電流指令信号を当該閾値電流指令信号の初期値として設定する一方、最大階調値を示す階調データを前記駆動信号生成手段に出力し、前記階調電流指令信号を増加させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が最大目標発光量を規定する第３の設定光量に到達した場合の前記階調電流指令信号を当該階調電流指令信号の初期値として設定することが好ましい。
これにより、光量測定手段が有する測定光量のオフセットを補正した階調電流指令信号及び閾値電流指令信号の初期値を得ることができ、光量補正精度の向上を図ることができる。
【００１２】
また、上述した光源装置において、前記光量補正手段は、前記初期設定動作によって求めた前記閾値電流指令信号の初期値を、初回の前記第２の変数の今回値を求める際の前記第２の変数の前回値として使用すると共に、前記階調電流指令信号の初期値を、初回の前記第１の変数の今回値を求める際の前記第１の変数の前回値として使用することが好ましい。
これにより、初回の第２の変数の今回値及び第１の変数の今回値を精度良く求めることができる。
【００１３】
一方、本発明に係る画像表示装置は、被投射面上に光を走査して画像を表示する画像表示装置であって、上述した光源装置と、前記光源装置における光源から発生する光を前記被投射面上に走査する走査手段と、外部から供給される映像信号を基に、表示すべき画像を表す前記階調データを生成すると共に、前記被投射面上における前記光の照射位置に応じた階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力する映像信号処理手段と、を備えることを特徴とする。
このような特徴を有する画像表示装置によれば、表示動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができ、表示品質の向上を図ることができる。
【００１４】
また、上述した画像表示装置において、前記被投射面上に光を走査しない期間において、前記映像信号処理手段は、所定の階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力し、前記光量補正手段は、前記光量測定手段によって測定された、前記所定の階調データに応じた光源の光量と、前記所定の階調データが示す階調値とに基づいて前記補正を行うことが好ましい。
表示動作中に階調値に偏りが発生し、例えば非常に暗い画像があると正常に光量補正を行えない可能性がある。この対策として、上記のように、被投射面上に光を走査しない期間、つまり、画像表示を行わない期間に、映像信号処理手段により所定の階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力して光源を発光させ、前記光量補正手段により光量補正動作を行うことにより、問題なく光量補正を行うことができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る光量補正方法は、光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置に用いられる光量補正方法であって、前記光源の光量を測定する第１の工程と、外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記第１の工程によって測定された光量との差を光量誤差として算出する第２の工程と、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める第３の工程と、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正する第４の工程と、前記光量誤差の積算値を求める第５の工程と、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正する第６の工程と、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する第７工程と、を有することを特徴とする。
このような特徴を有する光量補正方法によると、動作中の温度変化等に起因する光源特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの構成ブロック図である。なお、本画像表示装置ＬＳＤとして、スクリーン（被投射面）１００上にレーザ光を走査して画像を表示するレーザスキャンディスプレイを例示して説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤは、映像信号処理回路１０、赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ、青色レーザドライバ２０Ｂ、赤色レーザダイオード３０Ｒ、緑色レーザダイオード３０Ｇ、青色レーザダイオード３０Ｂ、光軸合わせ用光学系４０、レーザ走査部５０、走査駆動部６０、照射位置検出部７０、画素同期クロック発生回路８０、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１、Ａ／Ｄ変換器９２、光量補正回路９３、Ｄ／Ａ変換器９４及び９５を備えている。
【００１８】
上記の構成要素の内、赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ、青色レーザドライバ２０Ｂ、赤色レーザダイオード３０Ｒ、緑色レーザダイオード３０Ｇ、青色レーザダイオード３０Ｂ、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１、Ａ／Ｄ変換器９２、光量補正回路９３、Ｄ／Ａ変換器９４及び９５は、本発明における光源装置を構成するものである。さらに、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１及びＡ／Ｄ変換器９２は、本発明における光量測定手段を構成するものである。
なお、光電変換素子９０、Ｉ／Ｖ変換器９１、Ａ／Ｄ変換器９２、光量補正回路９３、Ｄ／Ａ変換器９４及び９５から成る補正系回路ブロックは、赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ、青色レーザドライバ２０Ｂの各ドライバに対応して（つまり各色に対応して）設けられているものであるが、図１では説明の便宜上、赤色レーザドライバ２０Ｒに対応する補正系回路ブロックのみを代表的に図示している。
【００１９】
映像信号処理回路（映像信号処理手段）１０は、例えばノート型パソコン等の外部の画像供給装置（図示せず）から送信される映像信号及び同期信号（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を入力とし、当該映像信号及び同期信号を基に表示すべき画像の各画素に対応する階調値を規定するデジタル階調データを生成し、当該デジタル階調データを１フレーム単位で内部メモリに格納する。本実施形態では、説明の便宜上、デジタル階調データのビット数Ｎを４とする。つまり、本画像表示装置ＬＳＤは、「０」〜「１５」までの１６階調（４０９６色）の画像表示が可能である。
【００２０】
また、この映像信号処理回路１０は、照射位置検出部７０から入力される、１フレームの開始を規定するパルス状のフレームタイミング信号Ｆｔと、１水平走査期間の開始及び終了を規定するパルス状の走査タイミング信号Ｓｔとを基に、内部メモリに格納されているデジタル階調データの読み出しを行うと共に、画素同期クロック発生回路８０から入力される、１水平走査期間における各画素に対応するレーザ光の照射タイミングを規定するパルス状の画素同期クロック信号ＣＬに同期して、レーザ光の照射位置に対応する画素のデジタル階調データを赤色レーザドライバ２０Ｒ、緑色レーザドライバ２０Ｇ及び青色レーザドライバ２０Ｂに出力する。より具体的には、映像信号処理回路１０は、レーザ光の照射位置に対応する画素が赤色用画素の場合、当該赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒに出力し、レーザ光の照射位置に対応する画素が緑色用画素の場合、当該緑色画素用の緑色階調データＤＧを緑色レーザドライバ２０Ｇに出力し、また、レーザ光の照射位置に対応する画素が青色用画素の場合、当該青色画素用の青色階調データＤＢを青色レーザドライバ２０Ｂに出力する。また、この映像信号処理回路１０は、上記赤色階調データＤＲを赤色用の補正系回路ブロックの光量補正回路９３に出力し、緑色階調データＤＧを緑色用の補正系回路ブロックの光量補正回路（図示せず）に出力し、青色階調データＤＢを青色用の補正系回路ブロックの光量補正回路（図示せず）に出力する。
【００２１】
赤色レーザドライバ（駆動信号生成手段）２０Ｒは、上記赤色階調データＤＲと、光量補正回路９３からＤ／Ａ変換器９４を介して出力される閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１と、光量補正回路９３からＤ／Ａ変換器９５を介して出力される階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２とを入力とし、これら閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を用いて赤色階調データＤＲに応じたレーザ駆動電流ＩＲを生成して、赤色レーザダイオード３０Ｒに出力する。以下、この赤色レーザドライバ２０Ｒの詳細な構成について説明する。
【００２２】
図２は、赤色レーザドライバ２０Ｒの構成ブロック図である。この図２に示すように、赤色レーザドライバ２０Ｒは、階調電流生成部２００、閾値電流生成部２０１、電流加算部２０２から構成されている。
【００２３】
階調電流生成部（階調電流生成手段）２００は、赤色階調データＤＲの示す階調値Ｄと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と係数Ｈ１との積である階調電流Ｉｄ（＝Ｈ１・Ｖａｐｃ２・Ｄ）を生成し、当該階調電流Ｉｄを電流加算部２０２に出力する。閾値電流生成部（閾値電流生成手段）２０１は、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１と係数Ｈ２との積である閾値電流Ｉｔｈ（＝Ｈ２・Ｖａｐｃ１）を生成し、当該閾値電流Ｉｔｈを電流加算部２０２に出力する。電流加算部（電流加算手段）２０２は、上記の階調電流Ｉｄと閾値電流Ｉｔｈとを加算し、当該加算電流をレーザ駆動電流ＩＲ（＝Ｉｄ＋Ｉｔｈ）として赤色レーザダイオード３０Ｒに出力する。
【００２４】
図３に、上記のような構成の赤色レーザドライバ２０Ｒの具体的な回路構成図を示す。この図３に示すように、赤色レーザドライバ２０Ｒは、第１の電流源ＣＳ１、第２の電流源ＣＳ２、第１の入力側トランジスタＴｉ１、第２の入力側トランジスタＴｉ２、第１の出力側トランジスタＴｏ１、第２の出力側トランジスタＴｏ２、第３の出力側トランジスタＴｏ３、第４の出力側トランジスタＴｏ４、第５の出力側トランジスタＴｏ５、第１のスイッチ素子ＳＷ１、第２のスイッチ素子ＳＷ２、第３のスイッチ素子ＳＷ３及び第４のスイッチ素子ＳＷ４から構成することができる。
【００２５】
第１の電流源ＣＳ１は、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を入力とし、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と係数Ｈ１との積である電流Ｉｓ（＝Ｈ１・Ｖａｐｃ２）を生成する可変利得型の定電流源であり、その入力端子は電源ラインＶｃｃに接続され、出力端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１のドレイン端子及びゲート端子に接続されている。
【００２６】
第１の入力側トランジスタＴｉ１は、ｎチャネル型のＭＯＳ（Positive Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、ドレイン端子は第１の電流源ＣＳ１の出力端子に接続され、ゲート端子は第１の電流源ＣＳ１の出力端子と第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００２７】
第１の出力側トランジスタＴｏ１は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第１のスイッチ素子ＳＷ１の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１と第２の出力側トランジスタＴｏ２〜第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００２８】
第２の出力側トランジスタＴｏ２は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第２のスイッチ素子ＳＷ２の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１、第３の出力側トランジスタＴｏ３及び第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００２９】
第３の出力側トランジスタＴｏ３は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第３のスイッチ素子ＳＷ３の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１、第２の出力側トランジスタＴｏ２及び第４の出力側トランジスタＴｏ４のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００３０】
第４の出力側トランジスタＴｏ４は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ドレイン端子は第４のスイッチ素子ＳＷ４の一方の端子に接続され、ゲート端子は第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第３の出力側トランジスタＴｏ３のゲート端子に接続され、ソース端子はグランドラインと接続されている。
【００３１】
つまり、第１の電流源ＣＳ１、第１の入力側トランジスタＴｉ１、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４によって、第１の入力側トランジスタＴｉ１を入力側のトランジスタとし、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４を出力側のトランジスタとするカレントミラー回路が構成されている。ここで、本実施形態では、第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４の電気的特性を、各々に対応するビットデータに応じた電流を生成するように設定する。
【００３２】
具体的には、第１の出力側トランジスタＴｏ１は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＬＳＢである１ビット目のビットデータＢ１に対応しており、第１の電流源ＣＳ１によって生成される電流Ｉｓの１／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。また、第２の出力側トランジスタＴｏ２は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、２ビット目のビットデータＢ２に対応しており、電流Ｉｓの２／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。また、第３の出力側トランジスタＴｏ３は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、３ビット目のビットデータＢ３に対応しており、電流Ｉｓの４／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。また、第４の出力側トランジスタＴｏ４は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＭＳＢである４ビット目のビットデータＢ４に対応しており、電流Ｉｓの８／１５の電流が生成されるように電気的特性が設定されている。
【００３３】
第１のスイッチ素子ＳＷ１は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＬＳＢである１ビット目のビットデータＢ１に対応し、当該ビットデータＢ１の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第１の出力側トランジスタＴｏ１のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ１が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３４】
第２のスイッチ素子ＳＷ２は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、２ビット目のビットデータＢ２に対応し、当該ビットデータＢ２の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第２の出力側トランジスタＴｏ２のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ２が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３５】
第３のスイッチ素子ＳＷ３は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、３ビット目のビットデータＢ３に対応し、当該ビットデータＢ３の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第３の出力側トランジスタＴｏ３のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ３が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３６】
第４のスイッチ素子ＳＷ４は、４ビットの赤色階調データＤＲの内、ＭＳＢである４ビット目のビットデータＢ４に対応し、当該ビットデータＢ４の値に応じて２端子間の接続／非接続を切り替えるスイッチ素子であり、その一方の端子は第４の出力側トランジスタＴｏ４のドレイン端子に接続され、他方の端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子に接続されている。本実施形態では、ビットデータＢ４が「１」の場合に接続、「０」の場合に非接続とする。
【００３７】
第２の電流源ＣＳ２は、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１を入力とし、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１と係数Ｈ２との積である閾値電流Ｉｔｈ（＝Ｈ２・Ｖａｐｃ１）を生成する可変利得型の定電流源であり、その入力端子は第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４の他方の端子と第２の入力側トランジスタＴｉ２のドレイン端子及びゲート端子に接続され、出力端子はグランドラインに接続されている。
【００３８】
第２の入力側トランジスタＴｉ２は、ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ソース端子は電源ラインＶｃｃに接続され、ゲート端子はドレイン端子と第５の出力側トランジスタＴｏ５のゲート端子に接続され、ドレイン端子は第２の電流源ＣＳ２の入力端子と第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４の他方の端子に接続されている。
【００３９】
第５の出力側トランジスタＴｏ５は、ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、ソース端子は電源ラインＶｃｃに接続され、ゲート端子は第２の入力側トランジスタＴｉ２のゲート端子及びドレイン端子に接続され、ドレイン端子は赤色レーザダイオード３０Ｒのアノード端子に接続されている。
【００４０】
つまり、第２の入力側トランジスタＴｉ２と第５の出力側トランジスタＴｏ５は、第２の入力側トランジスタＴｉ２を入力側、第５の出力側トランジスタＴｏ５を出力側とするカレントミラー回路を構成しており、第２の電流源ＣＳ２が生成する閾値電流Ｉｔｈと第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４の他方の端子に流れる電流（階調電流Ｉｄ）との加算電流を入力とし、当該加算電流と略同一の電流値を有する電流をレーザ駆動電流ＩＲとして赤色レーザダイオード３０Ｒに出力する。
【００４１】
図４は、赤色レーザダイオード３０Ｒのレーザ光量とレーザ駆動電流ＩＲとの関係を示すレーザ特性図である。この図４に示すように、レーザ駆動電流ＩＲが閾値電流Ｉｔｈ以下では極めて微弱なレーザ光量となるが、レーザ駆動電流ＩＲが閾値電流Ｉｔｈより大きくなると、レーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた電流値（階調電流Ｉｄ）に比例してレーザ光量は増大する。
【００４２】
具体的に説明すると、例えば、赤色階調データＤＲが階調値「０」、つまりビットデータＢ１〜Ｂ４が全て「０」である場合、第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４は全て非接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝０となり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈとなる。この場合、図４に示すように、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ光は発生しない（つまり黒表示）。また、赤色階調データＤＲが階調値「１」、つまりビットデータＢ１が「１」でＢ２〜Ｂ４が「０」である場合、第１のスイッチ素子ＳＷ１だけ接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝Ｉｓ／１５となり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈ＋Ｉｓ／１５となる。この場合、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた階調電流Ｉｄ＝Ｉｓ／１５に応じた光量のレーザ光が発生する。
【００４３】
また、赤色階調データＤＲが階調値「２」、つまりビットデータＢ２が「１」でＢ１、Ｂ３、Ｂ４が「０」である場合、第２のスイッチ素子ＳＷ２だけ接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝２・Ｉｓ／１５となり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈ＋２・Ｉｓ／１５となる。この場合、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた階調電流Ｉｄ＝２・Ｉｓ／１５に応じた光量のレーザ光が発生する。
【００４４】
このように、階調値が「１」増す毎に、レーザ駆動電流ＩＲはＩｓ／１５ずつ増大し、最大階調値「１５」の場合、つまりビットデータＢ１〜Ｂ４が全て「１」である場合、第１のスイッチ素子ＳＷ１〜第４のスイッチ素子ＳＷ４は全て接続状態になるため、階調電流Ｉｄ＝Ｉｓとなり、レーザ駆動電流ＩＲ＝Ｉｔｈ＋Ｉｓとなる。この場合、図４に示すように、赤色レーザダイオード３０Ｒにおいてレーザ駆動電流ＩＲから閾値電流Ｉｔｈを差し引いた階調電流Ｉｄ＝Ｉｓに応じた光量（最大階調値に対応する光量）のレーザ光が発生することになる。
すなわち、階調電流Ｉｄは、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２だけでなく、赤色階調データＤＲが示す階調値Ｄにも依存するため、Ｉｄ＝Ｈ１・Ｖａｐｃ２・Ｄと表すことができる。
【００４５】
ところで、図４からわかるように、レーザ特性には温度依存性があり、温度変化によって閾値電流Ｉｔｈは変化する。また、レーザ特性の傾き（電流変化量ΔＩに対する光量変化量ΔＰ）も温度変化によって変化する。なお、以下では、このレーザ特性の傾きを微分効率η（＝ΔＰ／ΔＩ）と表現する。すなわち、詳細は後述するが、レーザ特性の変化に応じて光量補正を行うためには、閾値電流Ｉｔｈと微分効率ηを補正すれば良いことになる。
【００４６】
以上が赤色レーザドライバ２０Ｒの説明であり、以下では図１に戻って説明する。緑色レーザドライバ（駆動信号生成手段）２０Ｇは、上記緑色階調データＤＧと、緑色用の補正系回路ブロック（図示せず）から出力される閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を入力とし、これら閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を用いて緑色階調データＤＧに応じたレーザ駆動電流ＩＧを生成して、緑色レーザダイオード３０Ｇに出力する。青色レーザドライバ（駆動信号生成手段）２０Ｂは、上記青色階調データＤＢと、青色用の補正系回路ブロック（図示せず）から出力される閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を入力とし、これら閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１及び階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を用いて青色階調データＤＢに応じたレーザ駆動電流ＩＢを生成して、青色レーザダイオード３０Ｂに出力する。
なお、これら緑色レーザドライバ２０Ｇ及び青色レーザドライバ２０Ｂの詳細な構成は、図２及び図３に示す赤色レーザドライバ２０Ｒと同様であるので説明を省略する。
【００４７】
赤色レーザダイオード（光源）３０Ｒは、赤色レーザドライバ２０Ｒから供給されるレーザ駆動電流ＩＲに応じて赤色単色のレーザ光ＬＲを発生し、当該レーザ光ＬＲを光軸ＬＡ上に設けられた光軸合わせ用光学系４０（詳細には第１のダイクロイックミラー４０ａ）に向けて照射する。本実施形態では、図１に示すように、水平面と略平行な方向をＸ軸、水平面においてＸ軸に直交する方向をＹ軸、水平面（ＸＹ平面）に略垂直な方向をＺ軸と設定し、上記光軸ＬＡは、Ｘ軸と略平行に設定されているものとする。なお、レーザ光ＬＲの出射光軸は光軸ＬＡと一致している。
【００４８】
緑色レーザダイオード（光源）３０Ｇは、緑色レーザドライバ２０Ｇから供給されるレーザ駆動電流ＩＧに応じて緑色単色のレーザ光ＬＧを発生し、当該レーザ光ＬＧを光軸合わせ用光学系４０（詳細には第１のダイクロイックミラー４０ａ）に向けてＹ軸に沿って照射する。青色レーザダイオード（光源）３０Ｂは、青色レーザドライバ２０Ｂから供給されるレーザ駆動電流ＩＢに応じて緑色単色のレーザ光ＬＢを発生し、当該レーザ光ＬＢを光軸合わせ用光学系４０（詳細には第２のダイクロイックミラー４０ｂ）に向けてＹ軸に沿って照射する。
【００４９】
光軸合わせ用光学系４０は、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの光軸合わせを行うための光学系であり、第１のダイクロイックミラー４０ａ及び第２のダイクロイックミラー４０ｂから構成されている。第１のダイクロイックミラー４０ａは、光軸ＬＡに対して４５°の傾斜を持って光軸ＬＡ上に設置されており、レーザ光ＬＲを光軸ＬＡに沿って第２のダイクロイックミラー４０ｂに向けて透過する一方、レーザ光ＬＧを光軸ＬＡに一致するように第２のダイクロイックミラー４０ｂに向けて反射する。第２のダイクロイックミラー４０ｂは、光軸ＬＡに対して４５°の傾斜を持って光軸ＬＡ上に設置されており、レーザ光ＬＲ及びレーザ光ＬＧを光軸ＬＡに沿ってレーザ走査部５０に向けて透過する一方、レーザ光ＬＢを光軸ＬＡに一致するようにレーザ走査部５０に向けて反射する。
【００５０】
レーザ走査部（走査手段）５０は、共振型のＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)スキャナであり、走査駆動部６０から入力される走査駆動信号に基づいて、光軸合わせ用光学系４０を介して入射されるレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００上に走査する。以下、このレーザ走査部５０の詳細な構成について説明する。
【００５１】
図５は、ＭＥＭＳスキャナであるレーザ走査部５０の構成概略図である。この図５に示すように、レーザ走査部５０は、反射ミラー５０ａ、第１のトーションバネ５０ｂ、内枠部５０ｃ、第２のトーションバネ５０ｄ及び外枠部５０ｅから構成されている。なお、これら反射ミラー５０ａ、第１のトーションバネ５０ｂ、内枠部５０ｃ、第２のトーションバネ５０ｄ及び外枠部５０ｅは、単結晶シリコン等の半導体材料を微細加工することにより一体形成されたものである。
【００５２】
反射ミラー５０ａは、反射面側にレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００に向けて反射するため反射膜が形成された板状物であり、反射面に沿った第１の軸ＡＸ１（ＸＹ面が水平面の場合は、水平面に略垂直）に沿って設けられた第１のトーションバネ（第１の回転支持部）５０ｂによって内枠部５０ｃと連結されている。つまり、この反射ミラー５０ａは、第１のトーションバネ５０ｂによって第１の軸ＡＸ１回りに回転可能に支持されている。反射ミラー５０ａの形状は、図５に示すような正方形でも良いし、または、円形や楕円形でも良い。
【００５３】
内枠部５０ｃは、額縁形の板状物であり、第１のトーションバネ５０ｂによって反射ミラー５０ａと連結されていると共に、反射面に沿い、かつ、前記第１の軸ＡＸ１に略直交する第２の軸ＡＸ２（ＸＹ面が水平面の場合は、水平面に略平行）に沿って設けられた第２のトーションバネ（第２の回転支持部）５０ｄによって外枠部５０ｅと連結されている。つまり、この内枠部５０ｃ（反射ミラー５０ａ）は、第２のトーションバネ５０ｄによって第２の軸ＡＸ２回りに回転可能に支持されている。外枠部５０ｅは、額縁形の板状物であり、第２のトーションバネ５０ｄによって内枠部５０ｃと連結されていると共に、図示しない固定部に連結されている。なお、本実施形態では、光軸ＬＡがＸ軸と平行になるように設定しているので、第２の軸ＡＸ２をＸ軸と平行に設定すると、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢが外枠部５０ｅによって遮光され、反射ミラー５０ａに入射しなくなる。これを防ぐため、本実施形態では、図５に示すように、第２の軸ＡＸ２が光軸ＬＡ（Ｘ軸）に対して傾きφを有するようにレーザ走査部５０を配置する。
【００５４】
このような構成のレーザ走査部５０は、反射ミラー５０ａを第１の軸ＡＸ１回りに回転させることにより、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００上のＸ軸方向に走査（つまり水平方向走査）し、また、反射ミラー５０ａ（内枠部５０ｃ）を第２の軸ＡＸ２回りに回転させることにより、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢをスクリーン１００上のＺ軸方向に走査（つまり垂直方向走査）する。なお、反射ミラー５０ａを回転させる駆動方式としては、特開２００７−４７３５４号公報に記載されているように、所定の位置に配置された電極に走査駆動信号として電圧信号を印加することにより発生する静電力を利用する方式を採用しても良いし、その他、永久磁石を設けて磁場を形成し、反射ミラー５０ａや内枠部５０ｃに設けたコイルに走査駆動信号として電流信号を流すことにより発生するローレンツ力を利用する方式を採用しても良い。このようなＭＥＭＳスキャナにおける反射ミラー５０ａの駆動方式については、公知の技術であるため詳細な説明は省略する。
【００５５】
図１に戻って説明を続けると、走査駆動部６０は、同期信号（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を入力とし、これら垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃに基づいて、レーザ走査部５０の反射ミラー５０ａを回転駆動するための走査駆動信号を生成してレーザ走査部５０に出力する。
【００５６】
照射位置検出部７０は、レーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢのスクリーン１００上における照射位置を検出するものであり、水平角度センサ７０ａ、垂直角度センサ７０ｂ及びタイミング信号発生回路７０ｃから構成されている。水平角度センサ７０ａは、反射ミラー５０ａの第１の軸ＡＸ１回りの回転角θ１を検出し、当該回転角θ１を示す水平角度検出信号をタイミング信号発生回路７０ｃに出力する。垂直角度センサ７０ｂは、反射ミラー５０ａの第２の軸ＡＸ２回りの回転角θ２を検出し、当該回転角θ２を示す垂直角度検出信号をタイミング信号発生回路７０ｃに出力する。これら水平角度センサ７０ａ及び垂直角度センサ７０ｂとしては、反射ミラー５０ａの裏面（レーザ光の反射面の反対側の面）に光を照射し、裏面によって反射された光を受光することで角度を検出する光方式の角度センサを用いる。
【００５７】
図６に示すように、水平角度センサ７０ａが検出する回転角θ１とは、ＸＹ平面におけるＹ軸に対する反射ミラー５０ａの角度である。また、図６に示すように、幅Ｗを有するスクリーン１００の中央点Ｃ０からＸ軸方向に距離Ｘだけ離れた位置をレーザ光の照射位置Ｑとすると、照射位置Ｑの水平走査方向の座標Ｑｘは、反射ミラー５０ａとスクリーン１００との間の距離ｄがわかっていれば、回転角θ１の関数で表される。一方、垂直角度センサ７０ｂが検出する回転角θ２とは、ＹＺ平面におけるＹ軸に対する反射ミラー５０ａの角度であり、照射位置Ｑの垂直走査方向の座標Ｑｙは回転角θ２の関数で表される。
つまり、反射ミラー５０ａの回転角θ１及び回転角θ２を検出すれば、照射位置Ｑ（Ｑｘ、Ｑｙ）を一義的に求めることができる。
【００５８】
タイミング信号発生回路７０ｃは、上記の回転角θ１を示す水平角度検出信号を基に、１水平走査期間の開始及び終了を規定するパルス状の走査タイミング信号Ｓｔを生成して映像信号処理回路１０及び画素同期クロック発生回路８０に出力する。また、このタイミング信号発生回路７０ｃは、上記の回転角θ２を示す垂直角度検出信号を基に、１フレームの開始を規定するパルス状のフレームタイミング信号Ｆｔを生成して映像信号処理回路１０に出力する。
【００５９】
具体的には、タイミング信号発生回路７０には、上述した反射ミラー５０ａの回転角θ１及び回転角θ２と照射位置Ｑとの一義的な関係を基に、１水平走査期間の開始位置及び終了位置に相当する照射位置Ｑに応じた回転角θ１と、１フレームの開始位置に相当する照射位置Ｑに応じた回転角θ２とが予め設定されており、タイミング信号発生回路７０は、水平角度検出信号が示す回転角θ１が予め設定された回転角θ１と一致した場合に走査タイミング信号Ｓｔを出力し、また、垂直角度検出信号が示す回転角θ２が予め設定された回転角θ２と一致した場合にフレームタイミング信号Ｆｔを出力する。
【００６０】
画素同期クロック発生回路８０は、走査タイミング信号Ｓｔを入力とし、当該走査タイミング信号Ｓｔを基に、１水平走査期間における各画素に対応するレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射タイミングを規定するパルス状の画素同期クロック信号ＣＬを生成して映像信号処理回路１０及び光量補正回路９３に出力する。なお、この画素同期クロック信号ＣＬは、各色に対応する補正系回路ブロックの光量補正回路に出力される。
【００６１】
光電変換素子９０は、例えばフォトダイオードであり、受光面を光軸ＬＡに向けて配置され、レーザ光ＬＲの光量に応じた電流信号をＩ／Ｖ変換器９１に出力する。Ｉ／Ｖ変換器９１は、上記光電変換素子９０から入力される電流信号を電圧信号に変換してＡ／Ｄ変換器９２に出力する。Ａ／Ｄ変換器９２は、上記Ｉ／Ｖ変換器９１から入力される電圧信号をデジタルデータ（光量測定データ）Ｄｐｄに変換して光量補正回路９３に出力する。
【００６２】
ここで、光量補正回路（光量補正手段）９３の詳細な構成を説明するに当たって、その前提となる本実施形態における光量補正の原理について説明する。
今、目標光量ＴをＴ＝Ｍ・Ｄと表し、実際のレーザ光量ＰをＰ＝ａ・Ｄ＋ｂと表すものとする。ここで、Ｄは各色の階調データが示す階調値、Ｍは係数、ａ及びｂは変数（ａは第１の変数、ｂは第２の変数）である。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、ある階調値Ｄｋに対応する目標光量をＴｋ、レーザ光量をＰｋとすると、ＰｋとＴｋとの差は光量誤差δｋで表される。この光量誤差δｋを最小化するように閾値電流指令値Ｄａｐｃ１及び階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定することが、本実施形態における光量補正の基本的な考え方である。
【００６４】
図７（ｂ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ｂが大きくなった場合、図７（ｃ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ｂが小さくなった場合、図７（ｄ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ａが大きくなった場合、図７（ｅ）は、レーザ特性が変化してレーザ光量Ｐの変数ａが小さくなった場合を示したものである。変数ｂは閾値電流Ｉｔｈに対応する変数であり、変数ａは微分効率ηに対応する変数であるので、図７（ｂ）及び（ｃ）の場合は閾値電流Ｉｔｈを補正し、図７（ｄ）及び（ｅ）の場合は微分効率ηを補正すれば良いことがわかる。つまり、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１によって閾値電流Ｉｔｈを補正し、階調電流指令値Ｄａｐｃ２によって微分効率ηを補正する。
【００６５】
上記のように、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１及び階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定するためには、ある階調値Ｄに対応する目標光量Ｔと、実測値であるレーザ光量Ｐとの光量誤差δ（＝Ｐ−Ｔ）を測定する必要があるが、この測定回数が少ないと測定誤差による設定値の不正確さが生じるため、測定回数を増やして逐次的に測定精度を改善することが望ましい。本実施形態では、光量誤差δの２乗和の最小値を逐次的に最速に探索可能な最急降下法を用いた最小２乗法を利用する。
【００６６】
ここで、階調値Ｄを設定して、レーザ光量Ｐを測定する手順をｋ番目まで繰り返した時、階調値｛Ｄ１、Ｄ２、・・、Ｄｉ、・・、Ｄｋ｝に対する、レーザ光量を｛Ｐ１、Ｐ２、・・、Ｐｉ、・・、Ｐｋ｝、目標光量を｛Ｔ１、Ｔ２、・・、Ｔｉ、・・、Ｔｋ｝とする。評価関数εｋを下記（１）式のように光量誤差の２乗和として表し、この評価関数εｋを最小化する変数ａ、ｂを各ｉについて逐次的に求める。変数ａ、ｂの変化による傾斜を求めて、その方向にａ、ｂを補正する最急降下法を用いると、ａｋ、ｂｋは下記（２）式、（３）式で表すことができる。なお、下記（２）式、（３）式において、μａ及びμｂは係数である。
【００６７】
【数１】
【００６８】
上記（２）式において、∂εｋ／∂ａは下記（４）式で表され、上記（３）式において、∂εｋ／∂ｂは、下記（５）式で表される。従って、（２）式及び（４）式から下記（６）式が導かれ、（３）式及び（５）式から下記（７）式が導かれる。さらに、逐次的に計算できるように変形すると、下記（８）式〜（１２）式が得られる。
【００６９】
【数２】
【００７０】
変数ｂは閾値電流Ｉｔｈに対応する変数であり、変数ａは微分効率ηに対応する変数であるので、上記（１０）式に示すように、微分効率ηは光量誤差と階調値との積の積算値によって補正し、上記（１２）式に示すように、閾値電流Ｉｔｈは光量誤差の積算値によって補正すれば良いことがわかる。
【００７１】
さて、以上説明した原理を回路に変換する方法を以下に説明する。
まず、以上の方法を図で示すと図８のようになる。ＤＡ変換器９４、９５からＡＤ変換器９２までのレーザドライバ、レーザダイオード、光電変換素子９０などを制御対象４００として、レーザ光量Ｐと諧調値Ｄから閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と階調電流指令値Ｄａｐｃ２を計算することになる。
【００７２】
ここで、制御対象４００について説明する。レーザ駆動電流Ｉ、レーザ光量Ｗ、光電変換素子９０の出力電流Ｉｐｄ、Ｉ／Ｖ変換器９１の出力電圧ＶＬ、Ａ／Ｄ変換器９２の出力値Ｐ、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２を下記（１３）式〜（１９）式のように表す。なお、下記（１３）式〜（１９）式において、Ｈ１、Ｈ２、Ｆ、Ｋｐｄ、Ｒ、Ｇａｄ、Ｇｄａは係数である。
【００７３】
【数３】
【００７４】
上記（１７）式に、他の式を順次代入すると、下記（２０）式が得られる。一方、上述したように、Ｐ＝ａ・Ｄ＋ｂと定義しているため、（２０）式から変数ａは下記（２１）式で表され、変数ｂは下記（２２）式で表される。つまり、（２１）式を変形することで、変換要素４０６において、補正後のａｋを階調電流指令値Ｄａｐｃ２に変換するための変換式である（２３）式が得られる。また、（２２）式を変形することで、変換要素４０９において、補正後のｂｋを閾値電流指令値Ｄａｐｃ１に変換するための変換式である（２４）式が得られる。
【００７５】
【数４】
【００７６】
閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を計算する部分に注目すると、図９（ａ）のように、誤差積算要素４０７、補正要素４０８と変数変換要素４０９が直列に接続されている。これをそのまま遅延要素４１０、４１１を使ってブロック図で表すと図９（ｂ）のようになる。遅延要素４１０は誤差の積算を行い、遅延要素４１１はパラメータｂの逐次補正を行う。このブロック図を簡略化するため、式（１１）を変形して式（２５）にする。式（２５）のｂを式（２６）で変数変換すると式（２７）になる。式（２７）をブロック図で表現すれば図９（ｃ）のようになり、遅延要素４１０の出力を利得要素４１３でμｂ／Ｋ倍して遅延要素４１２へ送ることで図９（ｂ）と等価な動作をする。
【００７７】
【数５】
【００７８】
さて、遅延要素をフリップフロップで実現するため、演算の桁落ちを防止する必要がある。そのために各所に利得調整のための演算器を挿入した上で遅延要素をフリップフロップで置き換えると図９（ｄ）のようになる。図９（ｃ）と（ｄ）が等価な動作をするためには、各利得が式（２８）の関係を満たせばよい。尚、フリップフロップ４１４の出力はＳａｋ、をスケーリングした変数であり、フリップフロップ４１５の出力はｂｋを変数変換した変数であるが、煩雑になるので、以後Ｓｂｋやｂｋと表現して説明する場合がある。
【００７９】
【数６】
【００８０】
続いて、図８の階調電流指令値Ｄａｐｃ２を計算する部分に注目する。この部分を取り出すと図１０（ａ）のように誤差積算要素４０４、補正要素４０５と変数変換要素４０６が直列に接続されている。遅延要素を使ってブロック図で表現すれば図１０（ｂ）の様になる。この図を見ると利得要素４２０を移動し、図１０（ｃ）の様にしても入出力間の動作は変わらないことがわかる。これは、式（９）を式（２９）に変形し、式（３０）で変数を置き換え式（３１）にすることで対応する。
【００８１】
【数７】
【００８２】
さて、前と同様に各所に利得を挿入した上で遅延要素をフリップフロップで置き換えると図１０（ｄ）が得られる。ここで利得要素４２６は回路の共通化のための利得調整用に挿入した。各利得が式（３２）を満たせば図１０（ｃ）と（ｄ）は等価な動作となる。尚、フリップフロップ４２７の出力はＳａｋ、をスケーリングした変数であり、フリップフロップ４２８の出力はａｋをスケーリングした変数であるが、煩雑になるので、以後Ｓａｋやｂｋと表現して説明する場合がある。
【００８３】
【数８】
【００８４】
以上のような本実施形態における光量補正の原理を前提とし、以下では、図１１を参照して光量補正回路９３の詳細な構成について説明する。図１１に示すように、光量補正回路９３は、初期設定回路３００、Ｍ乗算器３０１、減算器３０２、乗算器３０３、Ｇ７除算器３０４、Ｇ３除算器３０５、加算器３０６、フリッピフロップ３０７、Ｇ２除算器３０８、減算器３１０、フリップフロップ３１１、Ｇ１除算器３１２、Ｇ６除算器３１４、加算器３１５、フリップフロップ３１６、Ｇ５除算器３１７、減算器３１９、フリップフロップ３２０、Ｇ４減算器３２１、Ｇ１乗算器３２３、Ｇ４乗算器３２４から構成されている。
【００８５】
初期設定回路３００は、本画像表示装置ＬＳＤの電源投入時またはリセット時において、光量測定データＤｐｄが示す光量測定値Ｐｉに基づいて、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１及び階調電流指令値Ｄａｐｃ２を調整することで所定の初期設定動作を行う。また、この初期設定回路３００は、初期設定動作中に使用する各色の階調データＤＲ、ＤＧ、ＤＢを各色のレーザドライバ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに出力する機能を備えている。なお、この初期設定動作の詳細については後述する。
【００８６】
Ｍ乗算器３０１は、各色の階調データＤＲ、ＤＧ、ＤＢが示す階調値Ｄｉと係数Ｍとの積を、目標光量Ｔｉ（＝Ｍ・Ｄｉ）として減算器３０２に出力する。減算器３０２は、光量測定値Ｐｉから目標光量Ｔｉを差し引いた値を、光量誤差δｉ（＝Ｐｉ−Ｔｉ）として乗算器３０３及びＧ６除算器３１４に出力する。
【００８７】
乗算器３０３は、階調値Ｄｉと光量誤差δｉとの積（以下、モーメントＭＴｉと称す）をＧ７除算器３０４に出力する。Ｇ７除算器３０４は、モーメントＭＴｉを係数Ｇ７で除算した値をＧ３除算器３０５に出力する。Ｇ３除算器３０５は、Ｇ７除算器３０４の出力値（ＭＴｉ／Ｇ７）を係数Ｇ３で除算した値を加算器３０６に出力する。
【００８８】
加算器３０６は、Ｇ３除算器３０５の出力値（ＭＴｉ／（Ｇ７・Ｇ３））とフリップフロップ３０７の出力値との加算値をフリップフロップ３０７のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３０７は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。つまり、加算器３０６及びフリップフロップ３０７によって、モーメントＭＴｉ（＝δｉ・Ｄｉ）の積算回路が構成されており、フリップフロップ３０７の出力値は、モーメントＭＴｉの積算値となる。以下、このモーメントＭＴｉの積算値をＳａｋとする。なお、Ｓａｋ＝δ１・Ｄ１＋・・＋δｉ・Ｄｉ＋・・＋δｋ・Ｄｋである。
【００８９】
Ｇ２除算器３０８は、モーメントＭＴｉの積算値Ｓａｋを係数Ｇ２で除算した値を減算器３１０に出力する。減算器３１０は、フリップフロップ３１１の出力値からＧ２除算器３０８の出力値（＝Ｓａｋ／Ｇ２）を差し引いた値をフリップフロップ３１１のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３１１は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。ここで、フリップフロップ３１１の初期の出力値ａｋ−１として、初期設定回路３００によって初期設定された階調電流指令値Ｄａｐｃ２に、Ｇ１乗算器３２３によって係数Ｇ１が乗算された値がロードされている。つまり、減算器３１０及びフリップフロップ３１１によって、上記（９）式で表されるａｋ＝ａｋ−１−μａ・Ｓａｋを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３１１の出力値はａｋとなる。
【００９０】
Ｇ１除算器３１２は、フリップフロップ３１１の出力値ａｋを係数Ｇ１で除算した値を階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力する。
【００９１】
Ｇ６除算器３１４は、光量誤差δｉを係数Ｇ６で除算した値を加算器３１５に出力する。加算器３１５は、Ｇ６除算器３１４の出力値（＝δｉ／Ｇ６）とフリップフロップ３１６の出力値との加算値をフリップフロップ３１６のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３１６は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。つまり、加算器３１５及びフリップフロップ３１６によって、光量誤差δｉの積算回路が構成されており、フリップフロップ３１６の出力値は、光量誤差δｉの積算値となる。以下、この光量誤差δｉの積算値をＳｂｋとする。なお、Ｓｂｋ＝δ１＋・・＋δｉ＋・・＋δｋである。
【００９２】
Ｇ５除算器３１７は、光量誤差δｉの積算値をＳｂｋを係数Ｇ５で除算した値を減算器３１９に出力する。減算器３１９は、フリップフロップ３２０の出力値からＧ５除算器３１７の出力値（＝Ｓｂｋ／Ｇ５）を差し引いた値をフリップフロップ３２０のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３２０は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬに同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。ここで、フリップフロップ３２０の初期の出力値ｂｋ−１として、初期設定回路３００によって初期設定された閾値電流指令値Ｄａｐｃ１に、Ｇ４乗算器３２４によって係数Ｇ４が乗算された値がロードされている。つまり、減算器３１９及びフリップフロップ３２０によって、上記（１１）式で表されるｂｋ＝ｂｋ−１−μｂ・Ｓｂｋを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３２０の出力値はｂｋとなる。
【００９３】
Ｇ４除算器３２１は、フリップフロップ３２０の出力値ｂｋを係数Ｇ４で除算した値を閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力する。
尚、Ｇ７除算器３０４を設けることで、Ｇ３＝Ｇ６，Ｇ２＝Ｇ５，Ｇ１＝Ｇ４とすることが可能となり、回路の共用化が可能となり回路規模の削減をすることができる。
【００９４】
以上が光量補正回路９３の説明であり、以下、図１に再び戻って説明する。
Ｄ／Ａ変換器９４は、上述した光量補正回路９３から入力される閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１（＝Ｇｄａ・Ｄａｐｃ１）に変換して、赤色レーザドライバ２０Ｒに出力する。Ｄ／Ａ変換器９５は、上述した光量補正回路９３から入力される階調電流指令値Ｄａｐｃ２を階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２（＝Ｇｄａ・Ｄａｐｃ２）に変換して、赤色レーザドライバ２０Ｒに出力する。
なお、上記では、赤色用の補正系回路ブロックを代表的に用いて説明したが、緑色用及び青色用の補正系回路ブロックについても同様である。
【００９５】
スクリーン１００は、レーザ走査部５０によって走査されたレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢを透過する透過型スクリーンである。つまり、本画像表示装置ＬＳＤは背面投射型プロジェクタであり、ユーザは、スクリーン１００におけるレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射面の反対側の面から表示画像を鑑賞することになる。また、図１では省略しているが、本画像表示装置ＬＳＤは、スクリーン１００の鑑賞側の面のみを露出させて、その他の構成要素は筐体内部に収納されており、外部の光の影響を排除するような構造となっている。
【００９６】
次に、上記のように構成された本実施形態における画像表示装置ＬＳＤの動作について説明する。なお、以下では、赤色用の補正系回路ブロックを代表的に用いて説明するが、緑色用及び青色用の補正系回路ブロックについても同様である。
【００９７】
（電源投入時の初期設定動作）
まず、電源投入時における光量補正回路９３の初期設定回路３００による初期設定動作について説明する。図１２は、Ａ／Ｄ変換器９２の出力であるＤｐｄ（つまり赤色のレーザ光量実測値Ｐ）と、レーザ駆動電流との対応関係を示す特性図である。図１２に示すように、特性曲線自体は図４と同じ形となるが、Ｉ／Ｖ変換器９１のオフセットにより、Ｄｐｄにはオフセットが発生していることがわかる。電源投入時における初期設定回路３００の初期設定動作とは、このＤｐｄに重畳しているオフセットを補正するために行われるものである。
【００９８】
図１３は、光量補正回路９３の初期設定回路３００による初期設定動作を示すフローチャートである。まず、初期設定回路３００は、赤色レーザダイオード３０Ｒを完全に消灯させるために、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１＝０、階調電流指令値Ｄａｐｃ２＝０に設定し、階調値Ｄ＝０を示す赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒに出力する（ステップＳ１）。これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒから赤色レーザダイオード３０Ｒに供給されるレーザ駆動電流ＩＲは完全に零となり、赤色レーザダイオード３０Ｒは完全に消灯する。初期設定回路３００は、この時、Ａ／Ｄ変換器９２から入力されるＤｐｄを黒レベルの実測値Ｄｐｄ０として取得する（ステップＳ２）
【００９９】
続いて、初期設定回路３００は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を第１単位量増加させ（ステップＳ３）、この時のＤｐｄを取得する（ステップＳ４）。そして、初期設定回路３００は、Ｄｐｄ−Ｄｐｄ０の値が、図１２に示すような明らかな発光状態に設定された設定光量１より大きいか否かを判定し（ステップＳ５）、「NO」の場合、ステップＳ３に戻ってステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返す。
【０１００】
一方、ステップＳ５において、「YES」、つまりＤｐｄ−Ｄｐｄ０＞設定光量１の場合、初期設定回路３００は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を第２単位量減少させ（ステップＳ６）、この時のＤｐｄを取得する（ステップＳ７）。そして、初期設定回路３００は、Ｄｐｄ−Ｄｐｄ０＞設定光量２−許容誤差、且つＤｐｄ−Ｄｐｄ０＜設定光量２＋許容誤差という条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ８）、「NO」の場合、ステップＳ６に戻ってステップＳ６〜Ｓ８の処理を繰り返す。ここで、設定光量２は、図１２に示すように黒レベルと看做される値に設定されている。
【０１０１】
一方、ステップＳ８において、「YES」の場合、初期設定回路３００は、その時のＤａｐｃ１の値を閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値として設定する（ステップＳ９）。それと同時に、初期設定回路３００は、この閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値をＧ４乗算器３２４に出力し、Ｇ４乗算器３２４によって閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値に係数Ｇ４が乗算された値がフリップフロップ３２０の初期の出力値ｂｋ−１としてフリップフロップ３２０にロードされる。
【０１０２】
続いて、初期設定回路３００は、階調値Ｄ＝１５（つまり最大階調値）を示す赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒに出力し（ステップＳ１０）、階調電流指令値Ｄａｐｃ２を第３単位量増加させ（ステップＳ１１）、この時のＤｐｄを取得する（ステップＳ１２）。そして、初期設定回路３００は、Ｄｐｄ−Ｄｐｄ０＞設定光量３−許容誤差、且つＤｐｄ−Ｄｐｄ０＜設定光量３＋許容誤差という条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１３）、「NO」の場合、ステップＳ１０に戻ってステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を繰り返す。ここで、設定光量３は、図１２に示すように最大発光量の目標値に設定されている。
【０１０３】
一方、ステップＳ１３において、「YES」の場合、初期設定回路３００は、その時のＤａｐｃ２の値を階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値として設定する（ステップＳ１４）。それと同時に、初期設定回路３００は、この階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値をＧ１乗算器３２３に出力し、Ｇ１乗算器３２３によって閾値電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値に係数Ｇ１が乗算された値がフリップフロップ３１１の初期の出力値ａｋ−１としてフリップフロップ３１１にロードされる。以上のような初期設定動作により、Ｄｐｄに重畳しているオフセットが補正された閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値と階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値とが設定される。
なお、上述した初期設定動作は、緑色用及び青色用の補正系回路ブロックにおいても同様に行われる。
【０１０４】
（定常動作）
次に、本画像表示装置ＬＳＤの定常時における動作について、図１４のタイミングチャートを参照して説明する。
ここで、既に外部の画像供給装置から映像信号及び同期信号（垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及び水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）が入力されており、映像信号処理回路１０は、映像信号及び同期信号を基に表示すべき画像の各画素に対応する階調値を規定するデジタル階調データを生成し、当該デジタル階調データを１フレーム単位で内部メモリに格納しているものとする。
【０１０５】
また、同期信号の入力に伴って走査駆動部６０から出力される走査駆動信号によってレーザ走査部５０の反射ミラー５０ａは回転を始め、時刻ｔ１に、反射ミラー５０ａの垂直走査方向に対する回転角θ２がスクリーン１００上における１フレームの開始位置に対応する角度と一致し、また、時刻ｔ２には、反射ミラー５０ａの水平走査方向に対する回転角θ１がスクリーン１００上における１水平走査期間の開始位置に対応する角度と一致したものと想定する。つまり、時刻ｔ１にタイミング信号発生回路７０ｃから１フレームの開始を規定するフレームタイミング信号Ｆｔが出力され、また、時刻ｔ２に１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔが出力される。さらに、時刻ｔ３に、反射ミラー５０ａの水平走査方向に対する回転角θ１がスクリーン１００上における１水平走査期間の終了位置に対応する角度と一致したものと想定する。つまり、時刻ｔ３にタイミング信号発生回路７０ｃから１水平走査期間の終了を規定する走査タイミング信号Ｓｔが出力される。
【０１０６】
このような時刻ｔ２において、画素同期クロック発生回路８０は、１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔが入力されると、１水平走査期間における各画素に対応するレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射タイミングを規定する画素同期クロック信号ＣＬを生成して映像信号処理回路１０及び光量補正回路９３に出力する。上述したように、１水平走査期間における回転角θ１、つまり照射位置Ｑｘは、１水平走査期間の開始から経過した時間と一義的な関係にあるため、当然、１水平走査期間における各画素に対応する照射位置Ｑｘと経過時間とは一義的な関係にある。従って、本実施形態では、図１４に示すように、１水平走査期間における各画素に対応する照射位置Ｑｘと経過時間との一義的な関係を基に、１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔが入力された後、経過時間に応じて各画素に対応するレーザ光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢの照射タイミングを規定するパルス状の画素同期クロック信号ＣＬを生成する。
【０１０７】
図１４からわかるように、画素同期クロック信号ＣＬのパルス間隔は、照射位置Ｑｘ、つまり経過時間に応じて変化する。例えば、スクリーン１００の中央付近となる時刻ｔ１３〜ｔ１７付近ではパルス間隔は短くなり、スクリーン１００の両端付近ではパルス間隔は長くなる。これは、ＭＥＭＳスキャナであるレーザ走査部５０の特性上、反射ミラー５０ａの回転角θ１の変化速度（走査速度）が経過時間に応じて正弦波状に変化するためである。
【０１０８】
一方、映像信号処理回路１０は、１フレームの開始を規定するフレームタイミング信号Ｆｔと、１水平走査期間の開始を規定する走査タイミング信号Ｓｔとが入力されると、内部メモリにおける１番目のフレームのデジタル階調データを格納している記憶領域から１行目の水平走査期間に対応する各画素のデジタル階調データ（赤色階調データＤＲ、緑色階調データＤＧ、青色階調データＤＢ）を読み出し、画素同期クロック信号ＣＬに同期して、赤色階調データＤＲ、緑色階調データＤＧ、青色階調データＤＢを順次出力する。具体的には、図１４に示すように、映像信号処理回路１０は、時刻ｔ２に最初の画素同期クロック信号ＣＬが入力されると、１水平走査期間の開始位置（１列目）に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒ及び光量補正回路９３に出力する。
なお、以下では、説明の便宜上、赤色階調データＤＲに着目して説明する。
【０１０９】
ここで、光量補正回路９３に入力される赤色階調データＤＲが示す階調値をＤ１とし、Ａ／Ｄ変換器９２から光量補正回路９３に出力される光量測定データＤｐｄが示す光量実測値をＰ１とする。この場合、図１１に示す光量補正回路９３において、Ｍ乗算器３０１の出力値はＴ１＝Ｍ・Ｄ１となり、減算器３０２の出力値はδ１＝Ｐ１−Ｍ・Ｄ１となり、乗算器３０３の出力値はＤ１・δ１となり、フリップフロップ３０７の出力値はＳａ１＝Ｄ１・δ１となり、フリップフロップ３１１の出力値はａ１＝ａ０（階調電流指令値Ｄａｐｃ２の初期値）−μａ・Ｓａ１となる。このようなａ１は階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力され、Ｄ／Ａ変換器９５によって階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第１の電流源ＣＳ１に出力される。
【０１１０】
一方、フリップフロップ３１６の出力値はＳｂ１＝δ１となり、フリップフロップ３２０の出力値はｂ１＝ｂ０（閾値電流指令値Ｄａｐｃ１の初期値）−μｂ・Ｓｂ１となる。このようなｂ１は閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力され、Ｄ／Ａ変換器９４によって閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第２の電流源ＣＳ２に出力される。
【０１１１】
これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒには、１水平走査期間の開始位置（１列目）に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１とが入力されるので、ＩＲ＝Ｈ２・Ｖａｐｃ２・Ｄ１＋Ｈ１・Ｖａｐｃ１で表されるレーザ駆動電流が生成され、赤色レーザダイオード３０Ｒに供給される。これにより、赤色レーザダイオード３０Ｒは、１列目の赤色画素の階調値に応じたレーザ光ＬＲを発生し、このレーザ光ＬＲは反射ミラー５０ａによって、１水平走査期間の１列目の赤色画素に対応する照射位置Ｑｘに照射される。
【０１１２】
続いて、図１４に示すように、時刻ｔ１０に、１水平走査期間の２列目に対応する画素同期クロック信号が発生すると、映像信号処理回路１０は、１水平走査期間の２列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒ及び光量補正回路９３に出力する。
【０１１３】
ここで、光量補正回路９３に入力される赤色階調データＤＲが示す階調値をＤ２とし、Ａ／Ｄ変換器９２から光量補正回路９３に出力される光量測定データＤｐｄが示す光量実測値をＰ２とする。この場合、図１１に示す光量補正回路９３において、Ｍ乗算器３０１の出力値はＴ２＝Ｍ・Ｄ２となり、減算器３０２の出力値はδ２＝Ｐ２−Ｍ・Ｄ２となり、乗算器３０３の出力値はＤ２・δ２となり、フリップフロップ３０７の出力値はＳａ２＝Ｄ
１・δ１＋Ｄ２・δ２となり、フリップフロップ３１１の出力値はａ２＝ａ１−μａ・Ｓａ２となる。このようなａ２は階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力され、Ｄ／Ａ変換器９５によって階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第１の電流源ＣＳ１に出力される。
【０１１４】
一方、フリップフロップ３１６の出力値はＳｂ２＝δ１＋δ２となり、フリップフロップ３２０の出力値はｂ２＝ｂ１−μｂ・Ｓｂ２となる。このようなｂ２は閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力され、Ｄ／Ａ変換器９４によって閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第２の電流源ＣＳ２に出力される。
【０１１５】
これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒには、１水平走査期間の２列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１とが入力されるので、ＩＲ＝Ｈ２・Ｖａｐｃ２・Ｄ２＋Ｈ１・Ｖａｐｃ１で表されるレーザ駆動電流が生成され、赤色レーザダイオード３０Ｒに供給される。これにより、赤色レーザダイオード３０Ｒは、２列目の赤色画素の階調値に応じたレーザ光ＬＲを発生し、このレーザ光ＬＲは反射ミラー５０ａによって、１水平走査期間の２列目の赤色画素に対応する照射位置Ｑｘに照射される。
【０１１６】
続いて、図１４に示すように、時刻ｔ１１に、１水平走査期間の３列目に対応する画素同期クロック信号が発生すると、映像信号処理回路１０は、１水平走査期間の３列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲを赤色レーザドライバ２０Ｒ及び光量補正回路９３に出力する。
【０１１７】
ここで、光量補正回路９３に入力される赤色階調データＤＲが示す階調値をＤ３とし、Ａ／Ｄ変換器９２から光量補正回路９３に出力される光量測定データＤｐｄが示す光量実測値をＰ３とする。この場合、図１１に示す光量補正回路９３において、Ｍ乗算器３０１の出力値はＴ３＝Ｍ・Ｄ３となり、減算器３０２の出力値はδ３＝Ｐ３−Ｍ・Ｄ３となり、乗算器３０３の出力値はＤ３・δ３となり、フリップフロップ３０７の出力値はＳａ３＝Ｄ
１・δ１＋Ｄ２・δ２＋Ｄ３・δ３となり、フリップフロップ３１１の出力値はａ３＝ａ２−μａ・Ｓａ３となる。このようなａ３は階調電流指令値Ｄａｐｃ２としてＤ／Ａ変換器９５に出力され、Ｄ／Ａ変換器９５によって階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第１の電流源ＣＳ１に出力される。
【０１１８】
一方、フリップフロップ３１６の出力値はＳｂ３＝δ１＋δ２＋δ３となり、フリップフロップ３２０の出力値はｂ３＝ｂ２−μｂ・Ｓｂ３となる。このようなｂ３は閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてＤ／Ａ変換器９４に出力され、Ｄ／Ａ変換器９４によって閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１に変換されて、赤色レーザドライバ２０Ｒの第２の電流源ＣＳ２に出力される。
【０１１９】
これにより、赤色レーザドライバ２０Ｒには、１水平走査期間の３列目に対応する赤色画素用の赤色階調データＤＲと、階調電流指令電圧Ｖａｐｃ２と、閾値電流指令電圧Ｖａｐｃ１とが入力されるので、ＩＲ＝Ｈ２・Ｖａｐｃ２・Ｄ３＋Ｈ１・Ｖａｐｃ１で表されるレーザ駆動電流が生成され、赤色レーザダイオード３０Ｒに供給される。これにより、赤色レーザダイオード３０Ｒは、３列目の赤色画素の階調値に応じたレーザ光ＬＲを発生し、このレーザ光ＬＲは反射ミラー５０ａによって、１水平走査期間の３列目の赤色画素に対応する照射位置Ｑｘに照射される。
以下同様な動作が、１水平走査期間の最終列目（図１４の時刻ｔ２０に相当）まで繰り返され、時刻ｔ２からｔ３までの１水平走査期間における画像がスクリーン１００に表示されることになる。
【０１２０】
また、図１４において、時刻ｔ４〜ｔ５の期間は次の（２行目の）１水平走査期間を示し、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は３行目の１水平走査期間を示し、時刻ｔ８〜ｔ９の期間は４行目の１水平走査期間を示しており、それぞれの１水平走査期間内において上記と同様な動作が行われ、最終行目の１水平走査期間が終了することにより、１フレーム分の画像がスクリーン１００に表示されることになる。なお、１水平走査期間が終了する毎に、反射ミラー５０ａの垂直走査方向の回転角θ２が次の水平走査期間に対応する角度に変化することは勿論である。
なお、上記の説明では、赤色階調データＤＲに着目して説明したが、緑色階調データＤＧ及び青色階調データＤＢについても、それらに対応する補正系回路ブロックにより、同様な光量補正が行われる。
【０１２１】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤによれば、表示動作を行いながら、目標光量と光量実測値との差である光量誤差を最小化するような変数ａ及びｂを逐次的に求めて、その変数ａ及びｂを基に、閾値電流Ｉｔｈを補正することのできる閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と、微分効率ηを補正することのできる階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定することにより、動作中の温度変化等に起因するレーザ特性の変化に応じた光量補正をリアルタイムに行うことができると共に、高い光量補正精度を得られるため、表示品質の向上を図ることができる。
【０１２２】
ところで、目標光量Ｔに対するレーザ光量実測値Ｐのズレが、図１５に示すような状態になった場合、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋが、ほぼ零となってしまい、光量補正回路９３における補正動作が停止するという現象が発生する可能性がある。このような現象を防止するためには、図１６に示すように、モーメントを求める際に使用する階調値を、最小階調値から最大階調値までの中間値とすることにより、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋがほぼ零となることを防止することができ、光量補正回路９３における補正動作の停止を防止することができる。
【０１２３】
また、階調値の平均値を逐次的に計算して、この平均値をモーメントを求める際に使用する階調値として使用することにより、上記と同様に、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋがほぼ零となることを防止することができる。これを式で説明すれば、式（１０）に代えて式（３３）のように階調値Ｄｋと階調平均値Ｄａｖｅの差と光量誤差の積の積算値を計算することになる。この場合、図１７に示すように、乗算器３０３の前段に階調値Ｄｉの平均値を逐次的に計算する平均化回路３３０と、階調値からこの平均化回路３３０の出力値（階調平均値）を減算する減算器３３１とを設ければ良い。また、平均値だけでなく、予め設定された値、例えば８ビットの階調表現が可能であれば、階調値「１２８」をモーメントを求める際に使用しても良い。
【０１２４】
【数９】
【０１２５】
また、上記実施形態では、表示動作中に光量補正を行っていたが、階調値に偏り、例えば非常に暗い画像があると正常に光量補正を行えない可能性がある。この対策として、図１４に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間や、時刻ｔ５〜ｔ６の期間のように、画像表示を行わない期間（スクリーン１００上にレーザ光を走査しない期間）に、映像信号処理回路１０によって所定の階調値（階調データ）や擬似的な画素同期クロック信号を発生することでレーザダイオードを発光させ、光量補正回路９３にて光量補正動作を行うようにしても良い。
【０１２６】
また、上記実施形態において、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋを計算する際、直近のデータ（光量誤差と階調値との積の値）を重視することが望ましいため、過去のデータの重みを低くするようにしても良い。具体的には、図１１に示すフリップフロップ３０７の出力端子から加算器３０６に至るフィードバック経路と、フリップフロップ３１６の出力端子から加算器３１５に至るフィードバック経路に、重み付け定数乗算器を設ければ良い。この重み付け定数は、例えば７／８のように１より小さい値に設定する。これにより、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋを計算する際に、過去のデータから順次忘却されるため、直近のデータに重きを置くことができる。
また、上記実施形態において、光量誤差の積算値Ｓｂｋと、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋに比例した値で、変数ａ及びｂを逐次的に補正していたが、積算値Ｓｂｋと、積算値Ｓａｋの符号のより一定値の補正を変数ａ及びｂに施してもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、スクリーン１００上にレーザ光を走査して画像を表示するレーザスキャンディスプレイを例示して説明したが、これに限定されず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やその他の光源から発生する光を走査することで画像を表示する画像表示装置であっても本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、３色のレーザダイオードに対し一つのスキャナを用いるレーザスキャンディスプレイを例示して説明したが、これに限定されず、各色ごとにスキャナを設けるような構成にしても良い。
【０１２８】
また、上記実施形態において図３を参照して説明した赤色レーザドライバ２０Ｒ（緑色レーザドライバ２０Ｒ、青色レーザドライバ２０Ｂ）の回路構成は、最大階調数に応じて適宜変更しても良い。つまり、上記実施形態では、最大階調数を「１６（４ビット）」と想定したため、図３におけるカレントミラー回路の出力側トランジスタを４つ（第１の出力側トランジスタＴｏ１〜第４の出力側トランジスタＴｏ４）としたが、例えば最大階調数を「２５６（８ビット）」とした場合には、カレントミラー回路の出力側トランジスタを８つ設ければ良い（スイッチ素子も８つ設ける）。
【０１２９】
この場合、１ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの１／２５５の電流が生成されるように設定し、２ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの２／２５５の電流が生成されるように設定し、３ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの４／２５５の電流が生成されるように設定し、４ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの８／２５５の電流が生成されるように設定し、５ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの１６／２５５の電流が生成されるように設定し、６ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの３２／２５５の電流が生成されるように設定し、７ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの６４／２５５の電流が生成されるように設定し、８ビット目のビットデータに対応する出力側トランジスタの電気的特性は、電流Ｉｓの１２８／２５５の電流が生成されるように設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの構成ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける赤色レーザドライバ２０Ｒの構成ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける赤色レーザドライバ２０Ｒの回路構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける赤色レーザダイオード３０Ｒのレーザ特性図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおけるレーザ走査部５０の構成概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける水平角度センサ７０ａが検出する反射ミラー５０ａの回転角θ１に関する説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３にて行われる光量補正の原理説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３に関する第１説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３に関する第２説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３に関する第３説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３の詳細構成図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３にて行われる初期設定動作に関する説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤにおける光量補正回路９３にて行われる初期設定動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの定常動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの変形例に関する第１説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの変形例に関する第２説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る画像表示装置ＬＳＤの変形例に関する第３説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
ＬＳＤ…画像表示装置、１０…映像信号処理回路、２０Ｒ…赤色レーザドライバ、２０Ｇ…緑色レーザドライバ、２０Ｂ…青色レーザドライバ、３０Ｒ…赤色レーザダイオード、３０Ｇ…緑色レーザダイオード、３０Ｂ…青色レーザダイオード、４０…光軸合わせ用光学系、５０…レーザ走査部、６０…走査駆動部、７０…照射位置検出部、８０…画素同期クロック発生回路、９０…光電変換素子、９１…Ｉ／Ｖ変換器、９２…Ａ／Ｄ変換器、９３…光量補正回路、９４、９５…Ｄ／Ａ変換器、１００…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置であって、
前記光源の光量を測定する光量測定手段と、
外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記光量測定手段によって測定された光量との差を光量誤差として算出し、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値に
より補正すると共に、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する光量補正手段と、
を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記駆動信号生成手段は、
外部から入力される階調データが示す階調値と前記光量補正手段から入力される階調電流指令信号とを基に、前記階調値に応じた階調電流を生成する階調電流生成手段と、
前記光量補正手段から入力される閾値電流指令信号に応じた閾値電流を生成する閾値電流生成手段と、
前記階調電流と前記閾値電流との加算電流を前記駆動信号として前記光源に供給する電流加算手段と、を備え、
前記光量補正手段は、
前記補正後の微分効率として前記微分効率に対応する第１の変数の今回値を、当該第１の変数の前回値から前記光量誤差と前記階調値との積の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第１の変数の今回値に応じた前記階調電流指令信号を前記階調電流生成手段に出力すると共に、前記補正後の閾値として前記閾値に対応する第２の変数の今回値を、当該第２の変数の前回値から前記光量誤差の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第２の変数の今回値に応じた前記閾値電流指令信号を前記閾値電流生成手段に出力する、
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記光量補正手段は、
前記光量誤差と前記階調値との積を算出する際に使用する階調値として、当該階調値の平均値、または予め設定された階調値、または最小階調値から最大階調値までの中間値、と当該階調値との差を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光量補正手段は、
前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める際に、過去の光量誤差と階調値との積の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算すると共に、前記光量誤差の積算値を求める際に、過去の光量誤差の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光量補正手段は、
電源投入時において、前記光量測定手段が有する測定光量のオフセットを補正するための初期設定動作として、
前記光源を完全に消灯するための、前記階調電流指令信号、前記閾値電流指令信号及び階調データを前記駆動信号生成手段に出力した際の前記測定光量を黒レベル光量として取得した後、前記閾値電流指令信号を増加して前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が所定の明るさを規定する第１の設定光量に到達した場合、前記閾値電流指令信号を減少させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が黒レベルと看做される第２の設定光量に到達した場合の前記閾値電流指令信号を当該閾値電流指令信号の初期値として設定する一方、最大階調値を示す階調データを前記駆動信号生成手段に出力し、前記階調電流指令信号を増加させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が最大目標発光量を規定する第３の設定光量に到達した場合の前記階調電流指令信号を当該階調電流指令信号の初期値として設定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光量補正手段は、
前記初期設定動作によって求めた前記閾値電流指令信号の初期値を、初回の前記第２の変数の今回値を求める際の前記第２の変数の前回値として使用すると共に、前記階調電流指令信号の初期値を、初回の前記第１の変数の今回値を求める際の前記第１の変数の前回値として使用することを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
被投射面上に光を走査して画像を表示する画像表示装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置における光源から発生する光を前記被投射面上に走査する走査手段と、
外部から供給される映像信号を基に、表示すべき画像を表す前記階調データを生成すると共に、前記被投射面上における前記光の照射位置に応じた階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力する映像信号処理手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
前記被投射面上に光を走査しない期間において、
前記映像信号処理手段は、所定の階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力し、
前記光量補正手段は、前記光量測定手段によって測定された、前記所定の階調データに応じた光源の光量と、前記所定の階調データが示す階調値とに基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
【請求項９】
光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置に用いられる光量補正方法であって、
前記光源の光量を測定する第１の工程と、
外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記第１の工程によって測定された光量との差を光量誤差として算出する第２の工程と、
前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める第３の工程と、
前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正する第４の工程と、
前記光量誤差の積算値を求める第５の工程と、
前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正する第６の工程と、
前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する第７の工程と、
を有することを特徴とする光量補正方法。
【請求項１】
光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置であって、
前記光源の光量を測定する光量測定手段と、
外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記光量測定手段によって測定された光量との差を光量誤差として算出し、前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値に
より補正すると共に、前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正し、前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する光量補正手段と、
を具備することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記駆動信号生成手段は、
外部から入力される階調データが示す階調値と前記光量補正手段から入力される階調電流指令信号とを基に、前記階調値に応じた階調電流を生成する階調電流生成手段と、
前記光量補正手段から入力される閾値電流指令信号に応じた閾値電流を生成する閾値電流生成手段と、
前記階調電流と前記閾値電流との加算電流を前記駆動信号として前記光源に供給する電流加算手段と、を備え、
前記光量補正手段は、
前記補正後の微分効率として前記微分効率に対応する第１の変数の今回値を、当該第１の変数の前回値から前記光量誤差と前記階調値との積の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第１の変数の今回値に応じた前記階調電流指令信号を前記階調電流生成手段に出力すると共に、前記補正後の閾値として前記閾値に対応する第２の変数の今回値を、当該第２の変数の前回値から前記光量誤差の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第２の変数の今回値に応じた前記閾値電流指令信号を前記閾値電流生成手段に出力する、
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記光量補正手段は、
前記光量誤差と前記階調値との積を算出する際に使用する階調値として、当該階調値の平均値、または予め設定された階調値、または最小階調値から最大階調値までの中間値、と当該階調値との差を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光量補正手段は、
前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める際に、過去の光量誤差と階調値との積の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算すると共に、前記光量誤差の積算値を求める際に、過去の光量誤差の値から順次忘却されるような重み付け定数を乗算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光量補正手段は、
電源投入時において、前記光量測定手段が有する測定光量のオフセットを補正するための初期設定動作として、
前記光源を完全に消灯するための、前記階調電流指令信号、前記閾値電流指令信号及び階調データを前記駆動信号生成手段に出力した際の前記測定光量を黒レベル光量として取得した後、前記閾値電流指令信号を増加して前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が所定の明るさを規定する第１の設定光量に到達した場合、前記閾値電流指令信号を減少させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が黒レベルと看做される第２の設定光量に到達した場合の前記閾値電流指令信号を当該閾値電流指令信号の初期値として設定する一方、最大階調値を示す階調データを前記駆動信号生成手段に出力し、前記階調電流指令信号を増加させ、前記測定光量から前記黒レベル光量を減算した値が最大目標発光量を規定する第３の設定光量に到達した場合の前記階調電流指令信号を当該階調電流指令信号の初期値として設定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光量補正手段は、
前記初期設定動作によって求めた前記閾値電流指令信号の初期値を、初回の前記第２の変数の今回値を求める際の前記第２の変数の前回値として使用すると共に、前記階調電流指令信号の初期値を、初回の前記第１の変数の今回値を求める際の前記第１の変数の前回値として使用することを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
被投射面上に光を走査して画像を表示する画像表示装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置における光源から発生する光を前記被投射面上に走査する走査手段と、
外部から供給される映像信号を基に、表示すべき画像を表す前記階調データを生成すると共に、前記被投射面上における前記光の照射位置に応じた階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力する映像信号処理手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
前記被投射面上に光を走査しない期間において、
前記映像信号処理手段は、所定の階調データを前記光源装置における駆動信号生成手段及び光量補正手段に出力し、
前記光量補正手段は、前記光量測定手段によって測定された、前記所定の階調データに応じた光源の光量と、前記所定の階調データが示す階調値とに基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
【請求項９】
光源と、前記光源に駆動信号を供給する駆動信号生成手段とを備える光源装置に用いられる光量補正方法であって、
前記光源の光量を測定する第１の工程と、
外部から入力される階調データが示す階調値に応じた目標光量と、前記第１の工程によって測定された光量との差を光量誤差として算出する第２の工程と、
前記光量誤差と前記階調値との積の積算値を求める第３の工程と、
前記光源の駆動信号の変化量に対する光量の変化量で定義される微分効率を、前記光量誤差と前記階調値との積の積算値により補正する第４の工程と、
前記光量誤差の積算値を求める第５の工程と、
前記光源を発光させるために最低限必要な前記駆動信号の閾値を、前記光量誤差の積算値により補正する第６の工程と、
前記補正後の微分効率及び閾値を有する駆動信号を生成させるような指令信号を前記駆動信号生成手段に出力する第７の工程と、
を有することを特徴とする光量補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−９８２７５（Ｐ２００９−９８２７５Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６８００４（Ｐ２００７−２６８００４）
【出願日】平成１９年１０月１５日（２００７．１０．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１５日（２００７．１０．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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