表示装置
【課題】 低輝度状態でも安定した光出力を得ることができ、所望の表示色での表示が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 出力制御手段８０は、走査手段２０によるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの走査位置が表示範囲内のときに画像情報に基づいてレーザー光源１０から画像形成用光を出射させ、走査位置が表示範囲外の所定位置のときにレーザー光源１０から検出用光を出射させると共に、出力制御手段８０は、走査手段２０による走査位置が表示範囲外のとき、レーザー光源１０の駆動電流を閾値電流値未満の第一の電流値、及び閾値電流値以上の第二，第三の電流値で変化させ、レーザー光検出部４０で検出される光強度に基づいて電流−光出力特性を演算して得られた駆動電流でレーザー光源１０を駆動する。
【解決手段】 出力制御手段８０は、走査手段２０によるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの走査位置が表示範囲内のときに画像情報に基づいてレーザー光源１０から画像形成用光を出射させ、走査位置が表示範囲外の所定位置のときにレーザー光源１０から検出用光を出射させると共に、出力制御手段８０は、走査手段２０による走査位置が表示範囲外のとき、レーザー光源１０の駆動電流を閾値電流値未満の第一の電流値、及び閾値電流値以上の第二，第三の電流値で変化させ、レーザー光検出部４０で検出される光強度に基づいて電流−光出力特性を演算して得られた駆動電流でレーザー光源１０を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものであり、特に、レーザー光源から出た光を光走査によって画像として表示する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透明板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のダッシュボード内に配置されており、この車両用のヘッドアップディスプレイ装置１が投射する表示光Ｌはウインドシールド２により車両運転者３に反射され、車両運転者３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認させることができる（図１参照）。
【０００４】
このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、半導体レーザーを光源としたものが提案されており、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、半導体レーザー，走査系，スクリーンを備えており、半導体レーザーから発せられたレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものである。
【０００６】
しかしながら、光源が光を出射する際に発生する熱や外気温の変化等に起因して、光源の閾値電流値が変化する。このように光源の閾値電流値が変化した場合、光源の電流―光出力特性が変化することから、表示する画像の輝度が安定しないといった問題が生じる。
【０００７】
そこで、特許文献３には、光源部の出力値を一定に保つ技術として、画像表示装置に、光検出部を設け、光源に供給する電流値を２点以上変化させて、光源の光出力を光検出部で検出し、この検出結果に基づいて光源の電流−光出力特性（例えば、光源の閾値電流値や量子効率）を演算することで、光源に供給するバイアス電流を設定し、光源の電流−光出力特性に対応したパルス電流を光源に供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１９３４００号公報
【特許文献２】特開平７−２７０７１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２４４７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献３の画像表示装置では、閾値電流値未満のレーザー駆動電流を投入した際の光出力は無視し、レーザー駆動電流を閾値電流値以上の２点以上変化させて光出力を検出し、電流−光出力特性を演算している。
【００１０】
一方、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１では外光強度に合わせて表示輝度を大きく変化させ、調光比を大きくとる必要がある。最大輝度では数千〜数万ｃｄ／ｍ２以上、最小輝度では数ｃｄ／ｍ２が要求される。このような最小輝度を達成するためにはレーザー駆動電流を閾値電流値未満に調整し、レーザー発振していない光も利用する必要があるため、閾値電流値未満の電流−光出力特性に基づいてレーザー光源を所定の電流値で駆動する必要がある。
【００１１】
したがって、特許文献３の方法を車両用ヘッドアップディスプレイ装置１に応用した場合、閾値電流値を正確に特定することは出来ず、閾値電流値未満の電流−光出力特性も不明であるため、特に低輝度状態で表示輝度が不安定になる、所望の表示色が得られないといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、レーザー光を発するレーザー光源と、前記レーザー光をスクリーンに走査する走査手段と、前記レーザー光源の出力を制御する出力制御手段と、前記レーザー光の光強度を検出するレーザー光検出部と、を備えた表示装置であって、前記出力制御手段は、前記走査手段による前記レーザー光の走査位置が表示範囲内のときに画像情報に基づいて前記レーザー光源から画像形成用光を出射させ、前記走査位置が表示範囲外の所定位置のときに前記レーザー光源から検出用光を出射させると共に、前記出力制御手段は、前記走査手段による走査位置が表示範囲外のとき、前記レーザー光源の駆動電流を閾値電流値未満の第一の電流値、及び閾値電流値以上の第二，第三の電流値で変化させ、前記レーザー光検出部で検出される光強度に基づいて電流−光出力特性を演算して得られた駆動電流で前記レーザー光源を駆動するものである。
【００１３】
また、本発明は、前記電流−光出力特性は、ゼロ点と前記第一の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第一の直線と、前記第二の電流値と前記第三の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第二の直線を有し、前記第一の直線と前記第二の直線の交点を屈曲点とし、前記屈曲点を閾値電流値とするものである。
【００１４】
また、本発明は、外光強度を検出する外光検出部を備えたものである。
【００１５】
また、本発明は、前記出力制御手段は、前記外光検出部で検出される外光強度に基づいた所定の光出力値となるように、前記電流−光出力特性の演算結果から得られる駆動電流で前記レーザー光源を駆動するものである。
【発明の効果】
【００１６】
低輝度状態でも安定した光出力を得ることができ、所望の表示色での表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態を示す虚像の説明図
【図２】上記実施形態を示す表示装置の断面図
【図３】上記実施形態の合成レーザー光の発生手段の概念図
【図４】上記実施形態の半導体レーザーの電流値−光出力値特性図
【図５】上記実施形態の半導体レーザーの電流値−光出力値の温度特性図
【図６】上記実施形態の電気的構成説明図
【図７】上記実施形態の赤色レーザー光の電流値−光出力特性の概念図
【図８】上記実施形態の緑色レーザー光の電流値−光出力特性の概念図
【図９】上記実施形態の青色レーザー光の電流値−光出力特性の概念図
【図１０】上記実施形態のカラーセンサの位置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面に基づいて、本発明をヘッドアップディスプレイ装置１に適用した一実施形態について説明する。
【００１９】
ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両２のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像Ｄを表す表示光Ｌをウインドシールド３で反射させることにより、運転者４に車両情報を表す表示画像Ｄの虚像Ｖを視認させるものである。運転者４は、前方から視線を逸らさずに虚像Ｖを視認できる。
【００２０】
図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、合成レーザー光発生器（レーザー光源）１０と、ＭＥＭＳスキャナー（走査手段）２０と、透過スクリーン（スクリーン）３０と、カラーセンサ（レーザー光検出部）４０と、反射部５０と、ライトセンサ（外光検出部）６０と、ハウジング７０とを備えている。
【００２１】
合成レーザー光発生器１０は、三原色のレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを合波して１本の合成レーザー光Ｃを出射するものであり、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと、集光光学系１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、ダイクロイックミラー１４，１５と、を備える（図３参照）。
【００２２】
集光光学系１２ｒ，１２ｇ，１２ｂは、各レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを集光する。集光光学系１２ｒは、レーザーダイオード１１ｒが出射するレーザー光Ｒの光路の途中に配置され、レーザー光Ｒを収束光にする。集光光学系１２ｇとレーザーダイオード１１ｇ、集光光学系１２ｂとレーザーダイオード１１ｂの対応関係についても同様である。
【００２３】
ダイクロイックミラー１４，１５は、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを反射又は透過させ、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを１本の合成レーザー光Ｃに合波する。
【００２４】
ダイクロイックミラー１４は、集光光学系１２ｒと集光光学系１２ｂからのレーザー光Ｒ，Ｂの進行方向側に位置し、各々のレーザー光Ｒ，Ｂの進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、レーザー光Ｂを透過し、レーザー光Ｒを反射する。即ち、ダイクロイックミラー１４は、レーザー光Ｒとレーザー光Ｂとを合波する。
【００２５】
ダイクロイックミラー１５は、集光光学系１２ｇとダイクロイックミラー１４とに対して光の進行方向側に位置し、各々の光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｂを透過し、レーザー光Ｇを反射する。即ち、ダイクロイックミラー１５は、レーザー光Ｒ，Ｂとレーザー光Ｇとを更に合波する。
【００２６】
このように、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂは１本の合成レーザー光Ｃに合波され、合成レーザー光発生器１０から出射される。なお、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が調整して配設されることにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の偏光方向は一致しており、ウインドシールド３の反射率の偏光依存性を考慮して決定される。なお、ダイクロイックミラー１４，１５は、ＬＥＤ光についても合波し、合波した光は合成レーザー光発生器１０から出射される。
【００２７】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナー２０は、合成レーザー光発生器１０が出射した合成レーザー光Ｃを走査して、透過スクリーン３０の上面に表示画像Ｄを生成する。
【００２８】
透過スクリーン３０は、拡散板，ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイ等から構成され、ＭＥＭＳスキャナー２０で走査された合成レーザー光Ｃを下面で受光して上面に表示画像Ｄを表示する。また、透過スクリーン３０の下面には、カラーセンサ４０が備えられている。
【００２９】
反射部５０は、透過スクリーン３０の上面に表示された表示画像Ｄが、所望の位置に、所望の大きさで、虚像Ｖとして結ばれるように、透過スクリーン３０とウインドシールド３の光路間に設けられる光学系である。反射部５０は、平面ミラー５１と拡大ミラー５２とから構成されている。
【００３０】
平面ミラー５１は、平面状の全反射ミラー等であり、透過スクリーン３０に表示された表示画像を表す表示光Ｌを受ける位置に配置され、表示光Ｌを拡大ミラー５２に向かって反射させる。
【００３１】
拡大ミラー５２は、凹面鏡等であり、平面ミラー５１で反射された表示光Ｌを凹面で反射させることで、反射光をウインドシールド３に向かって出射する。これにより、結像される虚像Ｖは、透過スクリーン３０に表示された表示画像Ｄが拡大された大きさになる。
【００３２】
ハウジング７０は、硬質樹脂等から形成され、上方に所定の大きさの窓部７１を備えた箱状になっている。ハウジング７０は、合成レーザー光発生器１０，ＭＥＭＳスキャナー２０，カラーセンサ４０，透過スクリーン３０，反射部５０，ライトセンサ６０等を所定の位置に収納する。ライトセンサ６０は、窓部７１の下面に設置されている。
【００３３】
窓部７１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されており、ハウジング７０の開口部に溶着等により取り付けられる。窓部７１は、拡大ミラー５２で反射された光を透過させる。また、窓部７１は、その下面側にライトセンサ６０を備える。
【００３４】
次に、図４及び図５に基づいて、合成レーザー光発生器１０のレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂについて詳述する。レーザーダイオード１１ｒは赤色のレーザー光Ｒを発するものであり、レーザーダイオード１１ｇは緑色のレーザー光Ｇを発するものであり、レーザーダイオード１１ｂは青色のレーザー光Ｂを発するものである。レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、閾値電流値ＩＴＨ未満の駆動電流によって非レーザー光を出射し、閾値電流値ＩＴＨ以上の駆動電流によってレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを出射する（図４参照）。
【００３５】
レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの電流−光出力特性は、閾値電流値ＩＴＨ以上と未満の各領域において、特性が異なっているが、どちらも線形である。このような閾値電流値ＩＴＨを有する理由としては活性層の電子分布を反転分布させるためのエネルギーと、増幅される光量がロス分を上回る必要があるためである。
【００３６】
閾値電流値ＩＴＨ以上では誘導放出によるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが発振されるが、閾値電流値ＩＴＨ未満では自然放出による非レーザー光が出射される。そのため、閾値電流値ＩＴＨ未満の非レーザー光では波長の帯域幅がレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂに比べて数ｎｍ程度拡大する。しかしながら、閾値電流値ＩＴＨの近傍で発光色の主波長，色度は殆ど変化しないことから、所望の色を得るために閾値電流値ＩＴＨ未満であっても、閾値電流値ＩＴＨ以上におけるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの混色比を変化させる必要はない。
【００３７】
また、図５に示すように、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの電流−光出力特性は、温度上昇と共に閾値電流値ＩＴＨが高くなり、閾値電流値ＩＴＨ以上では効率の低下による特性の劣化が見られるようになる。そのため、温度変化した場合でも、所望の輝度を色変化なく達成するためには、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの電流値を適切に変化させ、光出力値は変化しないようにする必要がある。
【００３８】
レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々は、これらから出射され、最終的にダイクロイックミラー１５を透過又は反射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の偏光方向（電場振動方向）が一致するように配設されている。
【００３９】
次に、図６に基づいて、ヘッドアップディスプレイ装置１の電気的構成について説明する。
【００４０】
カラーセンサ４０は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度を検出し、光強度のアナログデータをマイコン８１に出力する。ライトセンサ６０は、外光強度を検出し、光強度のアナログデータをマイコン８１に出力する。
【００４１】
マイコン８１は、ヘッドアップディスプレイ装置１における種々の動作を制御する。また、マイコン８１には、表示画像Ｄを表示するための画像データが映像信号１００として、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）通信等によって供給される。マイコン８１は、所定の位置に配置されたカラーセンサ４０の位置データを予め記憶している。
【００４２】
マイコン８１は、映像信号１００を受け取り、映像信号１００が要求する強度にするための制御データを生成し、出力制御部８２を介して、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動することで、合成レーザー光発生器１０からＭＥＭＳスキャナー２０へ合成レーザー光Ｃを出射する。
【００４３】
前記制御データとは、カラーセンサ４０から受信したレーザー光強度のデジタルデータに基づいて、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射するレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度を、映像信号１００が要求する強度にするためのデータである。
【００４４】
マイコン８１は、ＭＥＭＳドライバ９０を介して、ＭＥＭＳスキャナー２０を駆動する。また、マイコン８１は、予め記憶している位置データに基づいた所定のタイミング等に応じて、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動し、カラーセンサ４０に入光させる。出力制御部８２は、マイコン８１から制御データを入力され、入力された制御データに基づいて、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々の出力を制御する。制御部（出力制御手段）８０は、マイコン８１と出力制御部８２とからなるものである。
【００４５】
以上の構成からなるヘッドアップディスプレイ装置１の動作を簡潔に述べれば、（１）制御部８０の制御の下、合成レーザー光発生器１０は合成レーザー光Ｃを出射し、ＭＥＭＳスキャナー２０は受光した合成レーザー光Ｃを透過スクリーン３０に向けて走査することで表示画像Ｄを生成する。（２）透過スクリーン３０に表示された表示画像Ｄを表す表示光Ｌが反射部５０で反射され、反射光はウインドシールド３に向けて出射される。（３）ヘッドアップディスプレイ装置１が出射した表示画像Ｄを表す表示光Ｌが、ウインドシールド３で反射されることで、ウインドシールド３の前方に表示画像Ｄの虚像Ｖが結ばれる。このように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者４に表示画像Ｄを虚像Ｖとして視認させることを可能とする。
【００４６】
次に、図７乃至図１０に基づいて、レーザー光強度を検出する方法、及び、表示画像Ｄを表示させる際の出力制御方法について説明する。
【００４７】
図１０は、スクリーン３０をＭＥＭＳスキャナー２０側から見た図である。スクリーン３０の表示エリアＥは、ＭＥＭＳスキャナー２０の走査可能範囲よりも小さくなる。ＭＥＭＳスキャナー２０は、共振で反射面を振らせることになるため、走査の往復の切り替わりポイント付近では反射面の動作速度が遅くなる、あるいは完全に停止するからである。また、ドットクロックに対してＭＥＭＳスキャナー２０の反射面の動作速度が著しく変化してくると表示画像Ｄに歪みが生じたり、解像度の低下を生じたりするからである。
【００４８】
レーザー光強度を検出する際には、表示エリアＥは使用できないため、カラーセンサ４０は表示エリアＥの外に配置されている。つまり、ＭＥＭＳスキャナー２０が走査可能且つ表示エリアＥ外の非表示エリアにカラーセンサ４０を配置することで、表示画像Ｄに影響を及ぼすことなく検出が可能になる。
【００４９】
マイコン８１は、ＭＥＭＳスキャナー２０の同期信号からレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの走査位置を特定し、予め設置されているカラーセンサ４０の位置情報をメモリしておくことで、カラーセンサ４０の位置に走査位置が重なったタイミングで出力制御部８２を介してレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。
【００５０】
マイコン８１はフレーム毎の上述のタイミングでレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する際に、光出力と駆動するレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを変化させる。例えば、１フレーム目ではレーザーダイオード１１ｒを電流値ＩＦ１、２フレーム目ではレーザーダイオード１１ｒを電流値ＩＦ２、３フレーム目ではレーザーダイオード１１ｒを電流値ＩＦ３で駆動する。このとき、カラーセンサ４０は各電流値に相当する光出力値ＰＯ１、光出力値ＰＯ２、光出力値ＰＯ３を検出し、マイコン８１へ出力する。
【００５１】
電流値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３は、使用するレーザーダイオード１１ｒの平均的な電流−光出力特性から決定されるものであり、電流値ＩＦ１は閾値電流値ＩＴＨ１未満、電流値ＩＦ２は閾値電流値ＩＴＨ１以上、電流値ＩＦ３は電流値ＩＦ２以上のような関係である。ただし、電流値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３はレーザーダイオード１１ｒの個体差あるいは温度特性により、閾値電流値ＩＴＨ１が変化した場合であっても、閾値電流値ＩＴＨ１未満もしくは以上の関係を維持している必要がある。例えば、電流値ＩＦ２は閾値電流値ＩＴＨ１以上の電流値であるが、レーザーダイオード１１ｒが高温になり、閾値電流値ＩＴＨ１が増加した場合であっても、閾値電流値ＩＴＨ１以上になっている必要がある。上述の条件を満たすために、レーザーダイオード１１ｒの温度に合わせて電流値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３を変化させても良い。
【００５２】
マイコン８１はカラーセンサ４０から入力された各レーザーダイオードの３つの光出力値光出力値ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３から電流−光出力特性を演算する。演算する電流−光出力特性は、第一の直線Ｍ１と第二の直線Ｍ２とからなり、閾値電流値ＩＴＨ１が屈曲点となるグラフで表せる。第一の直線Ｍ１は、原点（０，０）と（電流値ＩＦ１，光出力値ＰＯ１）を結ぶ直線である。
【００５３】
電流値をx、光出力値をyとすれば、第一の直線Ｍ１は、式１で表せる。
【数１】
【００５４】
一方、第二の直線Ｍ２は、（電流値ＩＦ２，光出力値ＰＯ２）と（電流値ＩＦ３,光出力値ＰＯ３）を結ぶ直線であり、式２で表せる。
【数２】
【００５５】
第一の直線Ｍ１と第二の直線Ｍ２の交点、即ち、閾値電流値ＩＴＨ１を演算し、閾値電流値ＩＴＨ１未満では第一の直線Ｍ１を、閾値電流値ＩＴＨ１以上では第二の直線Ｍ２をレーザーダイオード１１ｒの電流−光出力特性とする。
【００５６】
レーザーダイオード１１ｒと同様に、４〜６フレームではレーザーダイオード１１ｇを電流値ＩＦ４，ＩＦ５，ＩＦ６、７〜９フレームではレーザーダイオード１１ｂを電流値ＩＦ７，ＩＦ８，ＩＦ９で駆動し、カラーセンサ４０は各電流値に相当する光出力値ＰＯ４，ＰＯ５，ＰＯ６，ＰＯ７，ＰＯ８，ＰＯ９を検出し、マイコン８１へ出力する。レーザーダイオード１１ｇ，１１ｂの電流−光出力特性は、閾値電流値ＩＴＨ２，ＩＴＨ３を境界とした第一の直線Ｍ３，Ｍ５及び第二の直線Ｍ４，Ｍ６からなる。
【００５７】
マイコン８１は、演算が終了した次フレームにおいて、出力制御部８２を介して演算結果から得られる電流値でレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。具体的には、ライトセンサ６０で検出された外光強度がマイコン８１に入力されると、マイコン８１は入力された外光強度レベルに適した表示輝度レベルを設定し、その輝度レベルが得られるように、上述の電流−光出力特性から駆動電流値を決定する。出力制御部８２はマイコン８１が出力したそれぞれの駆動電流値でレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。
【００５８】
なお、演算した電流−光出力特性を維持する期間は任意であり、環境や用途に応じて変更可能である。定めた期間が終了した後は、再び各レーザーダイオードの光強度を検出し、演算を行なうサイクルを繰り返す。
【００５９】
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、一定期間ごとにレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ夫々の電流−光出力特性を演算し、その演算結果に基づいてレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの駆動電流値を決定する。これにより、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂが温度変化した場合であっても、夫々の温度に応じた電流−光出力特性を参照しているため、輝度変化や色変化を生じにくい。また、閾値電流値ＩＴＨ１，ＩＴＨ２，ＩＴＨ３を特定し、閾値電流値未満の電流−光出力特性も演算することで、低輝度状態でも安定してレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動することが可能であり、調光比を大きく取ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では１フレームで検出するレーザー光強度は１つであったが、１フレーム目でレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂをそれぞれ電流値ＩＦ１，電流値ＩＦ４，電流値ＩＦ７で、２フレーム目を電流値ＩＦ２，電流値ＩＦ５，電流値８で、３フレーム目を電流値ＩＦ３，電流値ＩＦ６，電流値ＩＦ９で駆動し、フレーム毎に３つのレーザー光強度を検出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１ 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
２ 車両
３ ウインドシールド
４ 車両運転者
１０ 合成レーザー光発生器（レーザー光源）
１１ｒ レーザーダイオード
１１ｇ レーザーダイオード
１１ｂ レーザーダイオード
１２ｒ 集光光学系
１２ｇ 集光光学系
１２ｂ 集光光学系
１４ ダイクロイクックミラー
１５ ダイクロイクックミラー
２０ ＭＥＭＳスキャナー（走査手段）
３０ 透過スクリーン（スクリーン）
４０ カラーセンサ（レーザー光検出部）
５０ 反射部
５１ 平面ミラー
５２ 拡大ミラー
６０ ライトセンサ（外光検出部）
７０ ハウジング
７１ 窓部
８０ 制御部（出力制御手段）
８１ マイコン
９０ ＭＥＭＳドライバ
１００ 映像信号
Ｖ 虚像
Ｄ 表示画像
Ｌ 表示光
Ｒ レーザー光
Ｇ レーザー光
Ｂ レーザー光
Ｃ 合成レーザー光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものであり、特に、レーザー光源から出た光を光走査によって画像として表示する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透明板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のダッシュボード内に配置されており、この車両用のヘッドアップディスプレイ装置１が投射する表示光Ｌはウインドシールド２により車両運転者３に反射され、車両運転者３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認させることができる（図１参照）。
【０００４】
このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、半導体レーザーを光源としたものが提案されており、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、半導体レーザー，走査系，スクリーンを備えており、半導体レーザーから発せられたレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものである。
【０００６】
しかしながら、光源が光を出射する際に発生する熱や外気温の変化等に起因して、光源の閾値電流値が変化する。このように光源の閾値電流値が変化した場合、光源の電流―光出力特性が変化することから、表示する画像の輝度が安定しないといった問題が生じる。
【０００７】
そこで、特許文献３には、光源部の出力値を一定に保つ技術として、画像表示装置に、光検出部を設け、光源に供給する電流値を２点以上変化させて、光源の光出力を光検出部で検出し、この検出結果に基づいて光源の電流−光出力特性（例えば、光源の閾値電流値や量子効率）を演算することで、光源に供給するバイアス電流を設定し、光源の電流−光出力特性に対応したパルス電流を光源に供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１９３４００号公報
【特許文献２】特開平７−２７０７１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２４４７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献３の画像表示装置では、閾値電流値未満のレーザー駆動電流を投入した際の光出力は無視し、レーザー駆動電流を閾値電流値以上の２点以上変化させて光出力を検出し、電流−光出力特性を演算している。
【００１０】
一方、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１では外光強度に合わせて表示輝度を大きく変化させ、調光比を大きくとる必要がある。最大輝度では数千〜数万ｃｄ／ｍ２以上、最小輝度では数ｃｄ／ｍ２が要求される。このような最小輝度を達成するためにはレーザー駆動電流を閾値電流値未満に調整し、レーザー発振していない光も利用する必要があるため、閾値電流値未満の電流−光出力特性に基づいてレーザー光源を所定の電流値で駆動する必要がある。
【００１１】
したがって、特許文献３の方法を車両用ヘッドアップディスプレイ装置１に応用した場合、閾値電流値を正確に特定することは出来ず、閾値電流値未満の電流−光出力特性も不明であるため、特に低輝度状態で表示輝度が不安定になる、所望の表示色が得られないといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、レーザー光を発するレーザー光源と、前記レーザー光をスクリーンに走査する走査手段と、前記レーザー光源の出力を制御する出力制御手段と、前記レーザー光の光強度を検出するレーザー光検出部と、を備えた表示装置であって、前記出力制御手段は、前記走査手段による前記レーザー光の走査位置が表示範囲内のときに画像情報に基づいて前記レーザー光源から画像形成用光を出射させ、前記走査位置が表示範囲外の所定位置のときに前記レーザー光源から検出用光を出射させると共に、前記出力制御手段は、前記走査手段による走査位置が表示範囲外のとき、前記レーザー光源の駆動電流を閾値電流値未満の第一の電流値、及び閾値電流値以上の第二，第三の電流値で変化させ、前記レーザー光検出部で検出される光強度に基づいて電流−光出力特性を演算して得られた駆動電流で前記レーザー光源を駆動するものである。
【００１３】
また、本発明は、前記電流−光出力特性は、ゼロ点と前記第一の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第一の直線と、前記第二の電流値と前記第三の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第二の直線を有し、前記第一の直線と前記第二の直線の交点を屈曲点とし、前記屈曲点を閾値電流値とするものである。
【００１４】
また、本発明は、外光強度を検出する外光検出部を備えたものである。
【００１５】
また、本発明は、前記出力制御手段は、前記外光検出部で検出される外光強度に基づいた所定の光出力値となるように、前記電流−光出力特性の演算結果から得られる駆動電流で前記レーザー光源を駆動するものである。
【発明の効果】
【００１６】
低輝度状態でも安定した光出力を得ることができ、所望の表示色での表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態を示す虚像の説明図
【図２】上記実施形態を示す表示装置の断面図
【図３】上記実施形態の合成レーザー光の発生手段の概念図
【図４】上記実施形態の半導体レーザーの電流値−光出力値特性図
【図５】上記実施形態の半導体レーザーの電流値−光出力値の温度特性図
【図６】上記実施形態の電気的構成説明図
【図７】上記実施形態の赤色レーザー光の電流値−光出力特性の概念図
【図８】上記実施形態の緑色レーザー光の電流値−光出力特性の概念図
【図９】上記実施形態の青色レーザー光の電流値−光出力特性の概念図
【図１０】上記実施形態のカラーセンサの位置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面に基づいて、本発明をヘッドアップディスプレイ装置１に適用した一実施形態について説明する。
【００１９】
ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両２のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像Ｄを表す表示光Ｌをウインドシールド３で反射させることにより、運転者４に車両情報を表す表示画像Ｄの虚像Ｖを視認させるものである。運転者４は、前方から視線を逸らさずに虚像Ｖを視認できる。
【００２０】
図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、合成レーザー光発生器（レーザー光源）１０と、ＭＥＭＳスキャナー（走査手段）２０と、透過スクリーン（スクリーン）３０と、カラーセンサ（レーザー光検出部）４０と、反射部５０と、ライトセンサ（外光検出部）６０と、ハウジング７０とを備えている。
【００２１】
合成レーザー光発生器１０は、三原色のレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを合波して１本の合成レーザー光Ｃを出射するものであり、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと、集光光学系１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、ダイクロイックミラー１４，１５と、を備える（図３参照）。
【００２２】
集光光学系１２ｒ，１２ｇ，１２ｂは、各レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを集光する。集光光学系１２ｒは、レーザーダイオード１１ｒが出射するレーザー光Ｒの光路の途中に配置され、レーザー光Ｒを収束光にする。集光光学系１２ｇとレーザーダイオード１１ｇ、集光光学系１２ｂとレーザーダイオード１１ｂの対応関係についても同様である。
【００２３】
ダイクロイックミラー１４，１５は、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを反射又は透過させ、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを１本の合成レーザー光Ｃに合波する。
【００２４】
ダイクロイックミラー１４は、集光光学系１２ｒと集光光学系１２ｂからのレーザー光Ｒ，Ｂの進行方向側に位置し、各々のレーザー光Ｒ，Ｂの進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、レーザー光Ｂを透過し、レーザー光Ｒを反射する。即ち、ダイクロイックミラー１４は、レーザー光Ｒとレーザー光Ｂとを合波する。
【００２５】
ダイクロイックミラー１５は、集光光学系１２ｇとダイクロイックミラー１４とに対して光の進行方向側に位置し、各々の光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｂを透過し、レーザー光Ｇを反射する。即ち、ダイクロイックミラー１５は、レーザー光Ｒ，Ｂとレーザー光Ｇとを更に合波する。
【００２６】
このように、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂは１本の合成レーザー光Ｃに合波され、合成レーザー光発生器１０から出射される。なお、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が調整して配設されることにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の偏光方向は一致しており、ウインドシールド３の反射率の偏光依存性を考慮して決定される。なお、ダイクロイックミラー１４，１５は、ＬＥＤ光についても合波し、合波した光は合成レーザー光発生器１０から出射される。
【００２７】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナー２０は、合成レーザー光発生器１０が出射した合成レーザー光Ｃを走査して、透過スクリーン３０の上面に表示画像Ｄを生成する。
【００２８】
透過スクリーン３０は、拡散板，ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイ等から構成され、ＭＥＭＳスキャナー２０で走査された合成レーザー光Ｃを下面で受光して上面に表示画像Ｄを表示する。また、透過スクリーン３０の下面には、カラーセンサ４０が備えられている。
【００２９】
反射部５０は、透過スクリーン３０の上面に表示された表示画像Ｄが、所望の位置に、所望の大きさで、虚像Ｖとして結ばれるように、透過スクリーン３０とウインドシールド３の光路間に設けられる光学系である。反射部５０は、平面ミラー５１と拡大ミラー５２とから構成されている。
【００３０】
平面ミラー５１は、平面状の全反射ミラー等であり、透過スクリーン３０に表示された表示画像を表す表示光Ｌを受ける位置に配置され、表示光Ｌを拡大ミラー５２に向かって反射させる。
【００３１】
拡大ミラー５２は、凹面鏡等であり、平面ミラー５１で反射された表示光Ｌを凹面で反射させることで、反射光をウインドシールド３に向かって出射する。これにより、結像される虚像Ｖは、透過スクリーン３０に表示された表示画像Ｄが拡大された大きさになる。
【００３２】
ハウジング７０は、硬質樹脂等から形成され、上方に所定の大きさの窓部７１を備えた箱状になっている。ハウジング７０は、合成レーザー光発生器１０，ＭＥＭＳスキャナー２０，カラーセンサ４０，透過スクリーン３０，反射部５０，ライトセンサ６０等を所定の位置に収納する。ライトセンサ６０は、窓部７１の下面に設置されている。
【００３３】
窓部７１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されており、ハウジング７０の開口部に溶着等により取り付けられる。窓部７１は、拡大ミラー５２で反射された光を透過させる。また、窓部７１は、その下面側にライトセンサ６０を備える。
【００３４】
次に、図４及び図５に基づいて、合成レーザー光発生器１０のレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂについて詳述する。レーザーダイオード１１ｒは赤色のレーザー光Ｒを発するものであり、レーザーダイオード１１ｇは緑色のレーザー光Ｇを発するものであり、レーザーダイオード１１ｂは青色のレーザー光Ｂを発するものである。レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、閾値電流値ＩＴＨ未満の駆動電流によって非レーザー光を出射し、閾値電流値ＩＴＨ以上の駆動電流によってレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを出射する（図４参照）。
【００３５】
レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの電流−光出力特性は、閾値電流値ＩＴＨ以上と未満の各領域において、特性が異なっているが、どちらも線形である。このような閾値電流値ＩＴＨを有する理由としては活性層の電子分布を反転分布させるためのエネルギーと、増幅される光量がロス分を上回る必要があるためである。
【００３６】
閾値電流値ＩＴＨ以上では誘導放出によるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが発振されるが、閾値電流値ＩＴＨ未満では自然放出による非レーザー光が出射される。そのため、閾値電流値ＩＴＨ未満の非レーザー光では波長の帯域幅がレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂに比べて数ｎｍ程度拡大する。しかしながら、閾値電流値ＩＴＨの近傍で発光色の主波長，色度は殆ど変化しないことから、所望の色を得るために閾値電流値ＩＴＨ未満であっても、閾値電流値ＩＴＨ以上におけるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの混色比を変化させる必要はない。
【００３７】
また、図５に示すように、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの電流−光出力特性は、温度上昇と共に閾値電流値ＩＴＨが高くなり、閾値電流値ＩＴＨ以上では効率の低下による特性の劣化が見られるようになる。そのため、温度変化した場合でも、所望の輝度を色変化なく達成するためには、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの電流値を適切に変化させ、光出力値は変化しないようにする必要がある。
【００３８】
レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々は、これらから出射され、最終的にダイクロイックミラー１５を透過又は反射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の偏光方向（電場振動方向）が一致するように配設されている。
【００３９】
次に、図６に基づいて、ヘッドアップディスプレイ装置１の電気的構成について説明する。
【００４０】
カラーセンサ４０は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度を検出し、光強度のアナログデータをマイコン８１に出力する。ライトセンサ６０は、外光強度を検出し、光強度のアナログデータをマイコン８１に出力する。
【００４１】
マイコン８１は、ヘッドアップディスプレイ装置１における種々の動作を制御する。また、マイコン８１には、表示画像Ｄを表示するための画像データが映像信号１００として、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）通信等によって供給される。マイコン８１は、所定の位置に配置されたカラーセンサ４０の位置データを予め記憶している。
【００４２】
マイコン８１は、映像信号１００を受け取り、映像信号１００が要求する強度にするための制御データを生成し、出力制御部８２を介して、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動することで、合成レーザー光発生器１０からＭＥＭＳスキャナー２０へ合成レーザー光Ｃを出射する。
【００４３】
前記制御データとは、カラーセンサ４０から受信したレーザー光強度のデジタルデータに基づいて、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射するレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度を、映像信号１００が要求する強度にするためのデータである。
【００４４】
マイコン８１は、ＭＥＭＳドライバ９０を介して、ＭＥＭＳスキャナー２０を駆動する。また、マイコン８１は、予め記憶している位置データに基づいた所定のタイミング等に応じて、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動し、カラーセンサ４０に入光させる。出力制御部８２は、マイコン８１から制御データを入力され、入力された制御データに基づいて、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々の出力を制御する。制御部（出力制御手段）８０は、マイコン８１と出力制御部８２とからなるものである。
【００４５】
以上の構成からなるヘッドアップディスプレイ装置１の動作を簡潔に述べれば、（１）制御部８０の制御の下、合成レーザー光発生器１０は合成レーザー光Ｃを出射し、ＭＥＭＳスキャナー２０は受光した合成レーザー光Ｃを透過スクリーン３０に向けて走査することで表示画像Ｄを生成する。（２）透過スクリーン３０に表示された表示画像Ｄを表す表示光Ｌが反射部５０で反射され、反射光はウインドシールド３に向けて出射される。（３）ヘッドアップディスプレイ装置１が出射した表示画像Ｄを表す表示光Ｌが、ウインドシールド３で反射されることで、ウインドシールド３の前方に表示画像Ｄの虚像Ｖが結ばれる。このように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者４に表示画像Ｄを虚像Ｖとして視認させることを可能とする。
【００４６】
次に、図７乃至図１０に基づいて、レーザー光強度を検出する方法、及び、表示画像Ｄを表示させる際の出力制御方法について説明する。
【００４７】
図１０は、スクリーン３０をＭＥＭＳスキャナー２０側から見た図である。スクリーン３０の表示エリアＥは、ＭＥＭＳスキャナー２０の走査可能範囲よりも小さくなる。ＭＥＭＳスキャナー２０は、共振で反射面を振らせることになるため、走査の往復の切り替わりポイント付近では反射面の動作速度が遅くなる、あるいは完全に停止するからである。また、ドットクロックに対してＭＥＭＳスキャナー２０の反射面の動作速度が著しく変化してくると表示画像Ｄに歪みが生じたり、解像度の低下を生じたりするからである。
【００４８】
レーザー光強度を検出する際には、表示エリアＥは使用できないため、カラーセンサ４０は表示エリアＥの外に配置されている。つまり、ＭＥＭＳスキャナー２０が走査可能且つ表示エリアＥ外の非表示エリアにカラーセンサ４０を配置することで、表示画像Ｄに影響を及ぼすことなく検出が可能になる。
【００４９】
マイコン８１は、ＭＥＭＳスキャナー２０の同期信号からレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの走査位置を特定し、予め設置されているカラーセンサ４０の位置情報をメモリしておくことで、カラーセンサ４０の位置に走査位置が重なったタイミングで出力制御部８２を介してレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。
【００５０】
マイコン８１はフレーム毎の上述のタイミングでレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する際に、光出力と駆動するレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを変化させる。例えば、１フレーム目ではレーザーダイオード１１ｒを電流値ＩＦ１、２フレーム目ではレーザーダイオード１１ｒを電流値ＩＦ２、３フレーム目ではレーザーダイオード１１ｒを電流値ＩＦ３で駆動する。このとき、カラーセンサ４０は各電流値に相当する光出力値ＰＯ１、光出力値ＰＯ２、光出力値ＰＯ３を検出し、マイコン８１へ出力する。
【００５１】
電流値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３は、使用するレーザーダイオード１１ｒの平均的な電流−光出力特性から決定されるものであり、電流値ＩＦ１は閾値電流値ＩＴＨ１未満、電流値ＩＦ２は閾値電流値ＩＴＨ１以上、電流値ＩＦ３は電流値ＩＦ２以上のような関係である。ただし、電流値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３はレーザーダイオード１１ｒの個体差あるいは温度特性により、閾値電流値ＩＴＨ１が変化した場合であっても、閾値電流値ＩＴＨ１未満もしくは以上の関係を維持している必要がある。例えば、電流値ＩＦ２は閾値電流値ＩＴＨ１以上の電流値であるが、レーザーダイオード１１ｒが高温になり、閾値電流値ＩＴＨ１が増加した場合であっても、閾値電流値ＩＴＨ１以上になっている必要がある。上述の条件を満たすために、レーザーダイオード１１ｒの温度に合わせて電流値ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３を変化させても良い。
【００５２】
マイコン８１はカラーセンサ４０から入力された各レーザーダイオードの３つの光出力値光出力値ＰＯ１，ＰＯ２，ＰＯ３から電流−光出力特性を演算する。演算する電流−光出力特性は、第一の直線Ｍ１と第二の直線Ｍ２とからなり、閾値電流値ＩＴＨ１が屈曲点となるグラフで表せる。第一の直線Ｍ１は、原点（０，０）と（電流値ＩＦ１，光出力値ＰＯ１）を結ぶ直線である。
【００５３】
電流値をx、光出力値をyとすれば、第一の直線Ｍ１は、式１で表せる。
【数１】
【００５４】
一方、第二の直線Ｍ２は、（電流値ＩＦ２，光出力値ＰＯ２）と（電流値ＩＦ３,光出力値ＰＯ３）を結ぶ直線であり、式２で表せる。
【数２】
【００５５】
第一の直線Ｍ１と第二の直線Ｍ２の交点、即ち、閾値電流値ＩＴＨ１を演算し、閾値電流値ＩＴＨ１未満では第一の直線Ｍ１を、閾値電流値ＩＴＨ１以上では第二の直線Ｍ２をレーザーダイオード１１ｒの電流−光出力特性とする。
【００５６】
レーザーダイオード１１ｒと同様に、４〜６フレームではレーザーダイオード１１ｇを電流値ＩＦ４，ＩＦ５，ＩＦ６、７〜９フレームではレーザーダイオード１１ｂを電流値ＩＦ７，ＩＦ８，ＩＦ９で駆動し、カラーセンサ４０は各電流値に相当する光出力値ＰＯ４，ＰＯ５，ＰＯ６，ＰＯ７，ＰＯ８，ＰＯ９を検出し、マイコン８１へ出力する。レーザーダイオード１１ｇ，１１ｂの電流−光出力特性は、閾値電流値ＩＴＨ２，ＩＴＨ３を境界とした第一の直線Ｍ３，Ｍ５及び第二の直線Ｍ４，Ｍ６からなる。
【００５７】
マイコン８１は、演算が終了した次フレームにおいて、出力制御部８２を介して演算結果から得られる電流値でレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。具体的には、ライトセンサ６０で検出された外光強度がマイコン８１に入力されると、マイコン８１は入力された外光強度レベルに適した表示輝度レベルを設定し、その輝度レベルが得られるように、上述の電流−光出力特性から駆動電流値を決定する。出力制御部８２はマイコン８１が出力したそれぞれの駆動電流値でレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。
【００５８】
なお、演算した電流−光出力特性を維持する期間は任意であり、環境や用途に応じて変更可能である。定めた期間が終了した後は、再び各レーザーダイオードの光強度を検出し、演算を行なうサイクルを繰り返す。
【００５９】
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、一定期間ごとにレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ夫々の電流−光出力特性を演算し、その演算結果に基づいてレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの駆動電流値を決定する。これにより、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂが温度変化した場合であっても、夫々の温度に応じた電流−光出力特性を参照しているため、輝度変化や色変化を生じにくい。また、閾値電流値ＩＴＨ１，ＩＴＨ２，ＩＴＨ３を特定し、閾値電流値未満の電流−光出力特性も演算することで、低輝度状態でも安定してレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動することが可能であり、調光比を大きく取ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では１フレームで検出するレーザー光強度は１つであったが、１フレーム目でレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂをそれぞれ電流値ＩＦ１，電流値ＩＦ４，電流値ＩＦ７で、２フレーム目を電流値ＩＦ２，電流値ＩＦ５，電流値８で、３フレーム目を電流値ＩＦ３，電流値ＩＦ６，電流値ＩＦ９で駆動し、フレーム毎に３つのレーザー光強度を検出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１ 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
２ 車両
３ ウインドシールド
４ 車両運転者
１０ 合成レーザー光発生器（レーザー光源）
１１ｒ レーザーダイオード
１１ｇ レーザーダイオード
１１ｂ レーザーダイオード
１２ｒ 集光光学系
１２ｇ 集光光学系
１２ｂ 集光光学系
１４ ダイクロイクックミラー
１５ ダイクロイクックミラー
２０ ＭＥＭＳスキャナー（走査手段）
３０ 透過スクリーン（スクリーン）
４０ カラーセンサ（レーザー光検出部）
５０ 反射部
５１ 平面ミラー
５２ 拡大ミラー
６０ ライトセンサ（外光検出部）
７０ ハウジング
７１ 窓部
８０ 制御部（出力制御手段）
８１ マイコン
９０ ＭＥＭＳドライバ
１００ 映像信号
Ｖ 虚像
Ｄ 表示画像
Ｌ 表示光
Ｒ レーザー光
Ｇ レーザー光
Ｂ レーザー光
Ｃ 合成レーザー光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を発するレーザー光源と、前記レーザー光をスクリーンに走査する走査手段と、前記レーザー光源の出力を制御する出力制御手段と、前記レーザー光の光強度を検出するレーザー光検出部と、を備えた表示装置であって、
前記出力制御手段は、前記走査手段による前記レーザー光の走査位置が表示範囲内のときに画像情報に基づいて前記レーザー光源から画像形成用光を出射させ、前記走査位置が表示範囲外の所定位置のときに前記レーザー光源から検出用光を出射させると共に、
前記出力制御手段は、前記走査手段による走査位置が表示範囲外のとき、前記レーザー光源の駆動電流を閾値電流値未満の第一の電流値、及び閾値電流値以上の第二，第三の電流値で変化させ、前記レーザー光検出部で検出される光強度に基づいて電流−光出力特性を演算して得られた駆動電流で前記レーザー光源を駆動することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電流−光出力特性は、ゼロ点と前記第一の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第一の直線と、前記第二の電流値と前記第三の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第二の直線を有し、前記第一の直線と前記第二の直線の交点を屈曲点とし、前記屈曲点を閾値電流値とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
外光強度を検出する外光検出部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記出力制御手段は、前記外光検出部で検出される外光強度に基づいた所定の光出力値となるように、前記電流−光出力特性の演算結果から得られる駆動電流で前記レーザー光源を駆動することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項１】
レーザー光を発するレーザー光源と、前記レーザー光をスクリーンに走査する走査手段と、前記レーザー光源の出力を制御する出力制御手段と、前記レーザー光の光強度を検出するレーザー光検出部と、を備えた表示装置であって、
前記出力制御手段は、前記走査手段による前記レーザー光の走査位置が表示範囲内のときに画像情報に基づいて前記レーザー光源から画像形成用光を出射させ、前記走査位置が表示範囲外の所定位置のときに前記レーザー光源から検出用光を出射させると共に、
前記出力制御手段は、前記走査手段による走査位置が表示範囲外のとき、前記レーザー光源の駆動電流を閾値電流値未満の第一の電流値、及び閾値電流値以上の第二，第三の電流値で変化させ、前記レーザー光検出部で検出される光強度に基づいて電流−光出力特性を演算して得られた駆動電流で前記レーザー光源を駆動することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電流−光出力特性は、ゼロ点と前記第一の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第一の直線と、前記第二の電流値と前記第三の電流値で検出した光出力値を結ぶ線形性を有した第二の直線を有し、前記第一の直線と前記第二の直線の交点を屈曲点とし、前記屈曲点を閾値電流値とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
外光強度を検出する外光検出部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記出力制御手段は、前記外光検出部で検出される外光強度に基づいた所定の光出力値となるように、前記電流−光出力特性の演算結果から得られる駆動電流で前記レーザー光源を駆動することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０８３９７（Ｐ２０１２−１０８３９７Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８４４２（Ｐ２０１０−２５８４４２）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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