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WO2014162415A1 - 投影装置及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents

投影装置及びヘッドアップディスプレイ Download PDF

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WO2014162415A1
WO2014162415A1 PCT/JP2013/059878 JP2013059878W WO2014162415A1 WO 2014162415 A1 WO2014162415 A1 WO 2014162415A1 JP 2013059878 W JP2013059878 W JP 2013059878W WO 2014162415 A1 WO2014162415 A1 WO 2014162415A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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light
light receiving
receiving element
laser
optical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/059878
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
彰 矢崎
真之介 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Corp filed Critical Pioneer Corp
Priority to PCT/JP2013/059878 priority Critical patent/WO2014162415A1/ja
Publication of WO2014162415A1 publication Critical patent/WO2014162415A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/317—Convergence or focusing systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
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    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
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    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H04N9/3135—Driving therefor
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
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    • G09G2380/10—Automotive applications
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    • G09G3/002—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to project the image of a two-dimensional display, such as an array of light emitting or modulating elements or a CRT

Definitions

  • the present invention relates to a technical field for correcting an optical axis shift of laser light.
  • a technique for detecting the deviation of the optical axis of each color light source used for drawing an image is known.
  • the first light source is turned on and off and the second light source is turned on and off, and the first light source in the light receiving region of the light receiver is controlled.
  • a technique for detecting a deviation between the optical axis of the first light source and the optical axis of the second light source is proposed based on the reception timing of the light and the reception timing of the second light in the light receiving region of the light receiver. Yes.
  • the main object of the present invention is to provide a projection apparatus capable of detecting an optical axis shift without being affected by external factors such as vibration.
  • the projection device projects an image based on an image signal, and a plurality of light sources that emit light beams of different colors, and the intensity of each of the light beams based on the image signal
  • Control means for controlling the scanning, scanning means for scanning each of the combined light beams in a predetermined area including a drawing area, and receiving each of the light beams being scanned in a non-drawing area in the predetermined area
  • a detecting means for detecting a deviation of the center of each spot of the light beam based on an output signal of the light receiving element, and the control means receives the light beam by the light receiving element.
  • all of the light beams are caused to emit light, and the light receiving element outputs an output signal corresponding to the intensity of each of the received light beams.
  • FIG. 1 shows a configuration of an image drawing apparatus according to each embodiment.
  • positioning of a micro lens array and a light receiving element is shown. It is an image figure which shows the specific example of an optical axis offset.
  • the front view of a light receiving element is shown. A mode that each laser beam is irradiated to the light receiving element is shown. The output waveform of the light receiving element in the example of FIG. 5 is shown.
  • the light receiving element in 2nd Example is shown.
  • a mode that the light-receiving element based on 2nd Example is irradiated with the laser beam is shown.
  • the output waveform of the light receiving element in the example of FIG. 8 is shown.
  • the front view of the light receiving element in 3rd Example is shown.
  • (A) It is a figure which shows a part of structure of the image drawing apparatus 1 which concerns on a modification.
  • (B) It is the figure which observed the micro lens array and the reflection type diffuser from the direction of arrow Z. In the modification, the front view of the light receiving element irradiated with the red laser beam is shown. The structural example of a head-up display is shown.
  • a projection device that projects an image based on an image signal, and a plurality of light sources that emit light beams of different colors, and the light beam based on the image signal.
  • Control means for controlling each intensity, scanning means for scanning each of the combined light beams in a predetermined area including a drawing area, and non-drawing area in the predetermined area of the light beam being scanned
  • a light-receiving element that receives each of the light-receiving elements; and a detection unit that detects a deviation of each spot center of the light beam based on an output signal of the light-receiving element, and the control unit includes: At the timing of receiving light, all of the light beams are caused to emit light, and the light receiving element outputs an output signal corresponding to the intensity of each of the received light beams.
  • the projection apparatus includes a plurality of light sources, control means, scanning means, light receiving elements, and detection means.
  • the light sources emit light beams of different colors.
  • the scanning unit scans each of the combined light beams within a predetermined area including the drawing area.
  • the light receiving element receives each of the light beams scanned in the non-drawing area within the predetermined area.
  • the detecting means detects the deviation of each spot center of the light beam based on the output signal of the light receiving element.
  • the control means causes all of the light beams to emit at the timing when the light receiving element receives each of the light beams, and the light receiving element outputs an output signal corresponding to each intensity (light quantity) of the received light beam. .
  • the projection device detects the optical axis shift of each light beam based on the output signal of the light receiving element when a plurality of light beams are simultaneously emitted, so that the light is not affected by external factors such as vibration. Axis deviation can be detected.
  • the optical device includes an optical element that deforms each spot shape of the light beam that is scanned in the non-drawing area in the predetermined area into an ellipse, and the light receiving element is deformed by the optical element. Each of the light beams thus received is received.
  • the projection apparatus can change the spot shape of the light beam into a shape suitable for detecting the optical axis deviation, and improve the detection accuracy of the optical axis deviation.
  • the light receiving element is a block that outputs an output signal corresponding to the intensity of each of the received light beams, and each of adjacent two rows and one column or two rows and two columns. Has a block.
  • the projection apparatus can preferably detect the optical axis deviations in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
  • the light receiving area of each color in the block is arranged in line symmetry with the light receiving area that receives the same color in a block adjacent to the block.
  • the light receiving element can simultaneously receive a plurality of light beams and suitably output the intensity of each light beam.
  • the light receiving areas of the respective colors in the block are arranged based on the spot diameter of the light beam of the received color.
  • the spot diameter is proportional to the wavelength of the color of the beam. Therefore, according to this aspect, the light receiving element can simultaneously receive a plurality of light beams having different spot diameters and suitably output the intensity of each light beam.
  • the detection unit detects a direction of deviation of each spot center of the light beam based on an output signal from each block of the light receiving element.
  • the projection apparatus can preferably detect the optical axis shifts in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
  • the head-up display includes any of the above-described projection devices, and causes the image to be viewed as a virtual image from the position of the user's eyes.
  • the head-up display can detect an optical axis shift without being influenced by external factors such as vibration, and can output an image with good image quality.
  • FIG. 1 shows a configuration of an image drawing apparatus 1 to which a projection apparatus according to the present invention is applied.
  • the image drawing apparatus 1 includes an image signal input unit 2, a video ASIC 3, a frame memory 4, a ROM 5, a RAM 6, a laser driver ASIC 7, a MEMS control unit 8, and a laser light source unit 9. And comprising.
  • the image drawing apparatus 1 is used as a light source for a head-up display, for example, and emits light constituting a display image to an optical element such as a combiner.
  • the image signal input unit 2 receives an image signal input from the outside and outputs it to the video ASIC 3.
  • the video ASIC 3 is a block that controls the laser driver ASIC 7 and the MEMS control unit 8 based on the image signal input from the image signal input unit 2 and the scanning position information “Sc” input from the MEMS mirror 10, and the ASIC (Application) It is configured as Specific Integrated Circuit).
  • the video ASIC 3 includes a synchronization / image separation unit 31, a bit data conversion unit 32, a light emission pattern conversion unit 33, and a timing controller 34.
  • the synchronization / image separation unit 31 separates the image data displayed on the image display unit and the synchronization signal from the image signal input from the image signal input unit 2 and writes the image data to the frame memory 4.
  • the bit data conversion unit 32 reads the image data written in the frame memory 4 and converts it into bit data.
  • the light emission pattern conversion unit 33 converts the bit data converted by the bit data conversion unit 32 into a signal representing the light emission pattern of each laser.
  • the timing controller 34 controls the operation timing of the synchronization / image separation unit 31 and the bit data conversion unit 32.
  • the timing controller 34 also controls the operation timing of the MEMS control unit 8 described later.
  • the image data separated by the synchronization / image separation unit 31 is written.
  • the ROM 5 stores a control program and data for operating the video ASIC 3. Various data are sequentially read from and written into the RAM 6 as a work memory when the video ASIC 3 operates.
  • the laser driver ASIC 7 is a block that generates a signal for driving a laser diode provided in a laser light source unit 9 described later, and is configured as an ASIC.
  • the laser driver ASIC 7 includes a red laser driving circuit 71, a blue laser driving circuit 72, and a green laser driving circuit 73.
  • the red laser driving circuit 71 drives the red laser “LD1” based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the blue laser driving circuit 72 drives the blue laser “LD2” based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the green laser driving circuit 73 drives the green laser “LD3” based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
  • the MEMS control unit 8 controls the MEMS mirror 10 based on a signal output from the timing controller 34.
  • the MEMS control unit 8 includes a servo circuit 81 and a driver circuit 82.
  • the servo circuit 81 controls the operation of the MEMS mirror 10 based on a signal from the timing controller.
  • the driver circuit 82 amplifies the control signal of the MEMS mirror 10 output from the servo circuit 81 to a predetermined level and outputs the amplified signal.
  • the laser light source unit 9 emits laser light based on the drive signal output from the laser driver ASIC 7.
  • the laser light source unit 9 mainly includes a red laser LD1, a blue laser LD2, a green laser LD3, collimator lenses 91a to 91c, reflection mirrors 92a to 92c, a microlens array 94, and a lens. 95 and the light receiving element 100.
  • the red laser LD1 emits red laser light (also referred to as “red laser light LR”)
  • the blue laser LD2 emits blue laser light (also referred to as “blue laser light LB”)
  • Green laser light also referred to as “green laser light LG” is emitted.
  • the collimator lenses 91a to 91c convert the red, blue, and green laser beams LR, LB, and LG into parallel beams and emit the parallel beams to the reflection mirrors 92a to 92c.
  • the reflection mirror 92b reflects the blue laser light LB
  • the reflection mirror 92c transmits the blue laser light LB and reflects the green laser light LG.
  • the reflection mirror 92a transmits only the red laser beam LR and reflects the blue and green laser beams LB and LG.
  • the red laser light LR transmitted through the reflection mirror 92 a and the blue and green laser beams LB and LG reflected by the reflection mirror 92 a are incident on the MEMS mirror 10.
  • the MEMS mirror 10 functions as “scanning means” in the present invention, and reflects the laser light incident from the reflection mirror 92a toward a microlens array 94 which is an example of EPE (Exit Pupil Expander).
  • the MEMS mirror 10 basically moves so as to scan the microlens array 94 as a screen under the control of the MEMS control unit 8 in order to display the image input to the image signal input unit 2.
  • the scanning position information at that time (for example, information such as the angle of the mirror) is output to the video ASIC 3.
  • the microlens array 94 a plurality of microlenses are arranged, and the laser beam reflected by the MEMS mirror 10 is incident thereon.
  • the lens 95 enlarges an image formed on the radiation surface of the microlens array 94.
  • the light receiving element 100 is provided in the vicinity of the microlens array 94. Specifically, the microlens array 94 is provided at a position including a drawing area “RR” (corresponding to an area for displaying an image (video) to be presented to the user; the same shall apply hereinafter). On the other hand, the light receiving element 100 is provided at a position corresponding to a predetermined area outside the drawing area RR. A specific arrangement of the light receiving element 100 will be described later with reference to FIG.
  • the light receiving element 100 includes a photoelectric conversion element such as a photodetector, and supplies a detection signal “Sd”, which is an electrical signal corresponding to the amount (intensity) of incident laser light, to the video ASIC 3. As will be described later, the light receiving element 100 detects the amount of laser light of each color of RGB.
  • the video ASIC 3 detects the optical axis shift of the red laser light LR, the blue laser light LB, and the green laser light LG based on the detection signal Sd from the light receiving element 100. Further, the video ASIC 3 performs processing for correcting the optical axis deviation based on the detected optical axis deviation. Specifically, the video ASIC 3 corrects the optical axis deviation by changing the light emission timing of the red laser LD1, the blue laser LD2, and / or the green laser LD3. At this time, the video ASIC 3 changes the above-described adjustment amount of the light emission timing based on whether the optical axis shift direction is the main scanning direction or the sub-scanning direction.
  • the video ASIC 3 functions as “control means” and “detection means” in the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of the microlens array 94 and the light receiving element 100.
  • FIG. 2 shows a view in which the microlens array 94 and the light receiving element 100 are observed from the direction along the traveling direction of the laser light (the arrow “Z” direction in FIG. 1).
  • a scannable region “SR” represented by a broken line is a region corresponding to a range where scanning by the MEMS mirror 10 is possible, that is, a range where drawing is possible.
  • a microlens array 94 is disposed in the scannable region SR.
  • a region represented by a one-dot chain line in the microlens array 94 indicates a drawing region RR.
  • the light receiving element 100 is an area within the scannable area SR and is provided above the microlens array 94. That is, the light receiving element 100 is provided at a position corresponding to a region outside the drawing region RR (also referred to as a “non-drawing region”) so as not to disturb display.
  • the MEMS mirror 10 draws an image (video) to be displayed in the drawing region RR by scanning the laser beam a plurality of times (that is, performing a raster scan) as indicated by an arrow in FIG.
  • the sub-scanning direction of the laser light is also referred to as “left-right direction”
  • the main scanning direction perpendicular to the sub-scanning direction is also referred to as “up-down direction”.
  • the position where the light receiving element 100 is arranged is not limited to that shown in FIG.
  • the light receiving element 100 can be arranged at various positions as long as the position corresponds to the non-drawing region in the scannable region SR.
  • the video ASIC 3 turns on lasers of all colors simultaneously for a predetermined range including the position of the light receiving element 100 in the scannable region SR (also simply referred to as “scan region Rtag”). Scanning is performed in the state, and the optical axis deviation in the left-right direction is detected based on the timing at which the light receiving element 100 receives the laser light of each color. Thereby, the video ASIC 3 detects the optical axis shift without being influenced by external factors such as vibration.
  • FIG. 3A shows an example of the red laser light LR, the blue laser light LB, and the green laser light LG emitted from the image drawing device 1.
  • FIG. 3B corresponds to each of the red laser light LR, the blue laser light LB, and the green laser light LG irradiated on the microlens array 94 disposed at the position “P” in FIG. An example of a spot to be performed is shown.
  • FIG. 3B corresponds to each of the red laser light LR, the blue laser light LB, and the green laser light LG irradiated on the microlens array 94 disposed at the position “P” in FIG.
  • the circles with the letters “R”, “B”, and “G” written therein indicate the spots of the red laser beam LR, the blue laser beam LB, and the green laser beam LG, respectively.
  • the optical axis of the blue laser light LB is shifted upward by 2 dots (pixels) with respect to the optical axis of the red laser light LR
  • the optical axis of the green laser light LG is the red laser light.
  • the optical axis of LR it is shifted downward by 2 dots and is shifted rightward by 1 dot.
  • the image drawing apparatus 1 detects such an optical axis shift and the direction of the optical axis shift, and the lasers LD1 to LD3 are arranged so that the optical axes of the laser beams LR, LB, and LG coincide with each other. Controls the light emission timing.
  • a color filter corresponding to each color of RGB is attached to a light receiving element such as a photodiode or a CCD, and detects the amount of light of each of the RGB laser beams.
  • FIG. 4 shows a view of the light receiving element 100 observed from the direction indicated by the arrow Z in FIG.
  • the light receiving element 100 includes a red light receiving area Ar for measuring light of the red laser light LR, a green light receiving area Ag for measuring light of the green laser light LG, and a blue light receiving area for measuring light of the blue laser light LB. It has a block area B made of Ab.
  • a filter that transmits only the color of the red laser light LR is provided in the red light receiving area Ar.
  • the green light receiving area Ag is provided with a filter that transmits only the color of the green laser light LG
  • the blue light receiving area Ab is provided with a filter that transmits only the color of the blue laser light LB.
  • FIG. 1 shows a view of the light receiving element 100 observed from the direction indicated by the arrow Z in FIG.
  • the light receiving element 100 includes a red light receiving area Ar for measuring light of the red laser light LR, a green light receiving area Ag for measuring light of the green laser light LG, and a
  • the red light receiving area Ar, the green light receiving area Ag, and the blue light receiving area Ab are rectangular with the sub-scanning direction as the longitudinal direction, and are arranged adjacent to each other in the vertical direction.
  • the light receiving element 100 does not detect the amount of light in a region other than the red light receiving area Ar, the green light receiving area Ag, and the blue light receiving area Ab.
  • the block area B is an example of the “block” in the present invention.
  • the light receiving element 100 can simultaneously detect the light amounts of the laser beams LR, LB, and LG.
  • the red light receiving area Ar, the green light receiving area Ag, and the blue light receiving area Ab are also simply referred to as “light receiving areas”.
  • the video ASIC 3 causes the MEMS mirror 10 to perform scanning with the lasers of all colors turned on at the same time for the scanning region Rtag.
  • the video ASIC 3 recognizes the timing at which each light receiving area of the light receiving element 100 receives the laser beam of each color based on the received detection signal Sd, and detects the optical axis deviation in the left-right direction.
  • the video ASIC 3 is also referred to as a time at which each light receiving area starts receiving light (also referred to as “light receiving start time”) or a time at which each light receiving area stops receiving light (also referred to as “light receiving end time”).
  • the video ASIC 3 To detect the optical axis deviation. As described above, the video ASIC 3 detects the optical axis deviation based on the output of the light receiving element 100 in the state where the lasers of all colors are turned on simultaneously, so that the optical axis deviation is not affected by external factors such as vibration. Is detected with high accuracy.
  • FIG. 5 shows the light receiving element 100 being irradiated with the spots “Sr”, “Sb”, and “Sg” of the laser beams LR, LB, and LG.
  • the optical axes of the red laser beam LR and the blue laser beam LB coincide, and the optical axis of the green laser beam LG is shifted by a predetermined distance to the left from the optical axes of the other laser beams.
  • the spot diameter is proportional to the wavelength of the color of the laser light. Therefore, in FIG. 5, the spot Sr has the largest spot diameter and the spot Sb has the smallest spot diameter. have.
  • FIG. 6 shows an output waveform of the light receiving element 100 in the example of FIG.
  • the graph “Gr” indicates the time change of the light amount detected by the red light receiving area Ar
  • the graph “Gb” indicates the time change of the light amount detected by the blue light receiving area Ab
  • the graph “Gg” The time change of the light quantity which the green light reception area Ag detected is shown.
  • the red light receiving area Ar receives light from time “Tr1” to time “Tr2
  • the blue light receiving area Ab receives light from time “Tb1” to time “Tb2”.
  • the green light receiving area Ag is assumed to receive light from time “Tg1” to time “Tg2”.
  • the video ASIC 3 measures the optical axis deviation in the left-right direction based on the times Tr1, Tb1, and Tg1, which are the light reception start times of the red light receiving area Ar, the blue light receiving area Ab, and the green light receiving area Ag. To do. At this time, the video ASIC 3 corrects the times Tr1, Tb1, and Tg1 that are the light reception start times in consideration of the difference in the spot diameters and the arrangement of the respective light reception areas, and corrects each light reception start time (“after correction”). Based on the time difference of “light reception start time”), the direction and width of the optical axis deviation are calculated.
  • the light reception start time of each laser beam varies depending on the size of the spot diameter and the arrangement of each light receiving area. Specifically, even when the optical axes of the laser beams are coincident, the light reception start time of the laser light having a large spot diameter is earlier than the light reception start time of the laser light having a small spot diameter. In addition, the light reception start time of the green light reception area Ag arranged in the center of the light reception areas is earlier than the light reception start times of the other light reception areas.
  • the video ASIC 3 stores in advance a light reception start time error in a memory such as the ROM 5 when the optical axes of the respective laser beams coincide with each other, and corrects the light reception start time after correction based on the error. Based on this time difference, the direction and width of the optical axis deviation are calculated.
  • the video ASIC 3 uses a reference laser beam based on a front-rear relationship between a corrected light reception start time of a predetermined laser beam (also referred to as “reference laser beam”) and a corrected light reception start time of another laser beam. Then, it is recognized whether the other laser beam is displaced in the left or right direction.
  • the video ASIC 3 calculates the time difference between the corrected light reception start time of the reference laser light and the corrected light reception start time of the other laser light, and calculates the distance obtained by multiplying the time difference by the traveling speed of the laser light. It is recognized as the deviation width of the optical axis between the reference laser beam and other laser beams. In this case, the video ASIC 3 moves the optical axis of the laser beam LG, which is shifted from the optical axis of the reference laser, based on the recognition result of the optical axis shift so as to coincide with the optical axis of the reference laser beam.
  • the video ASIC 3 replaces the light reception start time with the light reception end times Tr2, Tb2, and Tg2 of the red light reception area Ar, the blue light reception area Ab, and the green light reception area Ag. You may recognize the optical axis offset in the left-right direction. Even in this case, as in the case of the light reception start time, the video ASIC 3 corrects the light reception end time based on the difference in the spot diameter and the error based on the arrangement of the respective light reception areas, and sets the time difference between the corrected light reception end times. Based on this, the direction and width of the optical axis deviation are calculated.
  • the video ASIC 3 calculates an intermediate time (also referred to as “light reception intermediate time”) between the light reception start time and the light reception end time of each light receiving area, and based on the calculated time difference between the light reception intermediate times. Measure the optical axis deviation in the left-right direction.
  • the light reception intermediate time corresponds to the time when the centers of the spots Sr, Sb, and Sg of the respective laser beams pass through the centers of the light receiving areas Ar, Ab, and Ag in the left-right direction.
  • the video ASIC 3 has the light reception intermediate time of the red light reception area Ar as time “Trm”, the light reception intermediate time of the blue light reception area Ab as time “Tbm”, and the light reception intermediate of the green light reception area Ag. It is recognized that the time is the time “Tgm”. Then, the video ASIC 3 determines that the optical axes of the red laser beam LR and the blue laser beam LB match because the time Trm and the time Tbm are the same time. The video ASIC 3 is obtained by multiplying the time width Tw by the traveling speed of the laser light in the left direction because the time Tgm is later than the time Trm by the predetermined time width “Tw”.
  • the video ASIC 3 changes the emission timing of the laser beam LG that has an optical axis shift with respect to the red laser beam LR that is the reference laser beam, based on the recognition result of the optical axis shift.
  • the image drawing apparatus 1 includes the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3.
  • the MEMS mirror 10 scans each of the combined light beams within the scannable region SR including the drawing region RR.
  • the light receiving element 100 receives each of the laser beams LR, LB, and LG that are scanned in the non-drawing region in the scannable region SR.
  • the video ASIC 3 detects the deviation of each spot center of the laser beams LR, LB, LG based on the output signal of the light receiving element 100.
  • the video ASIC 3 emits all of the light beams at the timing when the light receiving element 100 receives each of the laser beams LR, LB, LG, and the light receiving element 100 transmits each of the received laser beams LR, LB, LG.
  • a detection signal Sd corresponding to the intensity is output.
  • the image drawing apparatus 1 detects the optical axis shift of each laser beam based on the detection signal Sd of the light receiving element 100 when the laser beams LR, LB, and LG are simultaneously emitted.
  • the optical axis deviation can be detected with high accuracy without being affected.
  • FIG. 7 shows a view of the light receiving element 100A according to the second embodiment observed from the direction indicated by the arrow Z in FIG.
  • the light receiving element 100A is different from the first embodiment in that the light receiving element 100A has two block regions B1 and B2 arranged in line symmetry in the vertical direction.
  • the video ASIC 3 detects the optical axis deviation in the vertical direction based on the difference in the light amount of each laser beam detected in each of the block regions B1 and B2 in addition to the optical axis deviation in the left-right direction.
  • the block areas B1 and B2 are an example of the “block of 2 rows and 1 column” in the present invention.
  • the red light receiving area Ar ⁇ b> 1 and the red light receiving area Ar ⁇ b> 2 exist at positions that are line symmetric with respect to the horizontal axis 70 ⁇ / b> H that is a broken line parallel to the horizontal direction.
  • the green light receiving area Ag1 and the green light receiving area Ag2 are axisymmetric with respect to the horizontal axis 70H as the symmetry axis, and the blue light receiving area Ab1 and the blue light receiving area Ab2 are line symmetric.
  • the region where the laser beam photometry with a smaller spot diameter is performed is arranged at a position closer to the horizontal axis 70H.
  • the blue light receiving area Ab1 and the blue light receiving area Ab2 that measure the blue laser light LB with the smallest spot diameter are arranged at positions closest to the horizontal axis 70H.
  • the red light receiving area Ar1 and the red light receiving area Ar2 for measuring the red laser beam LR having the largest spot diameter are arranged at positions farthest from the horizontal axis 70H.
  • the light receiving element 100 can suitably measure the laser beams of all colors.
  • the video ASIC 3 recognizes the optical axis position of each laser beam in the vertical direction with respect to the horizontal axis 70H based on the difference in the light amount of each laser beam detected in each block area B1, B2. Thereby, the video ASIC 3 preferably recognizes the direction and width of the optical axis deviation in the vertical direction of each laser beam. Also, the video ASIC 3 detects the optical axis shift of each laser beam in the left-right direction, for example, the light reception start time or / and the light reception end time of each light receiving area in the block area B1 or the block area B2, as in the first embodiment. Calculate based on
  • FIG. 8 shows a state in which the light receiving element 100A is irradiated with the spots Sr and Sb of the laser beams LR and LB.
  • the spot Sg of the laser beam LG is not shown for convenience of explanation.
  • FIG. 9 shows an output waveform of the light receiving element 100A in the example of FIG.
  • the graph “Gr1” indicates the temporal change in the amount of light detected by the red light receiving area Ar1 from the time “Tr11” to the time “Tr12”
  • the graph “Gr2” indicates the amount of light detected by the red light receiving area Ar2. Shows time change.
  • the graph “Gb1” shows the temporal change in the amount of light detected by the blue light receiving area Ab1 from the time “Tb11” to the time “Tb12”
  • the graph “Gb2” shows the time change in the amount of light detected by the blue light receiving area Ab2.
  • the video ASIC 3 calculates a direction and a shift width shifted from the horizontal axis 70H with respect to the optical axis of each laser beam. Specifically, in the video ASIC 3, the maximum value of the red laser light LR detected by the red light receiving area Ar1 is wider than the maximum value of the red laser light LR detected by the red light receiving area Ar2 as indicated by the arrow 71. Recognize only big. In this case, in the video ASIC 3, the center of the spot Sr is shifted from the horizontal axis 70H in the direction of the red light receiving area Ar1 where the light amount is large (that is, upward), and the shift width corresponds to the width indicated by the arrow 71.
  • the video ASIC 3 obtains the deviation width of the optical axis from the width indicated by the arrow 71, for example, for each laser beam of each color, the relationship between the difference in the maximum amount of light and the deviation width from the horizontal axis 70H is shown.
  • a map or expression to be shown is stored in advance in the ROM 5 or the like, and the map or the like is referred to.
  • the maximum value of the blue laser light LB detected by the blue light receiving area Ab2 is larger by the width indicated by the arrow 72 than the maximum value of the blue laser light LB detected by the blue light receiving area Ab1. Recognize that.
  • the center of the spot Sr is shifted from the horizontal axis 70 ⁇ / b> H in the direction of the blue light receiving area Ab ⁇ b> 2 where the light amount is large (that is, the downward direction), and the shift width corresponds to the width indicated by the arrow 72. Recognize points that are widths.
  • the video ASIC 3 can suitably calculate the position of the optical axis of each color in the vertical direction from the horizontal axis 70H. Thereafter, the video ASIC 3 may correct the optical axes of all the laser beams so as to coincide with the horizontal axis 70H, and the optical axes of all the laser beams coincide with the optical axes of the reference laser beams. The position of the optical axis of laser light other than the laser light may be corrected.
  • the video ASIC 3 when calculating the deviation between the optical axis of the red laser light LR and the optical axis of the blue laser light LB in the left-right direction, is a block area as in the first embodiment.
  • the optical axis deviation is calculated based on the light reception timing of each laser beam in B1 or the block area B2.
  • the video ASIC 3 includes the light reception start time Tr11 or / and the light reception end time Tr12 of the red laser light LR in the block region B1, and the light reception start time Tb11 and / or the light reception end time Tb12 of the blue laser light LB in the block region B1. Based on the above, as in the first embodiment, the direction and width of the optical axis misalignment in the horizontal direction of these laser beams are calculated.
  • the video ASIC 3 performs the vertical direction based on the difference in the light amount of each laser beam detected in each of the block regions B1 and B2 of the light receiving element 100A in addition to the optical axis shift in the horizontal direction. Can be detected and corrected appropriately.
  • FIG. 10 shows a view of the light receiving element 100B according to the third embodiment observed from the direction indicated by the arrow Z in FIG.
  • the light receiving element 100B is different from the first and second embodiments in that it has four block regions B1 to B4 arranged in line symmetry in the vertical and horizontal directions.
  • the video ASIC 3 detects the optical axis deviation in the left-right direction and the up-down direction based on the light-receiving timing and the light-receiving amount of each laser beam in each of the block areas B1 to B4.
  • the block areas B1 to B4 are examples of the “block of 2 rows and 2 columns” in the present invention.
  • a red light receiving area Ar1 and a red light receiving area Ar2 a green light receiving area Ag1 and a green light receiving area Ag2, a blue light receiving area Ab1 and a blue light receiving area Ab2, and a red light receiving area with a horizontal axis 70H parallel to the left and right direction as symmetry axes.
  • Ar3 and the red light receiving area Ar4, the green light receiving area Ag3 and the green light receiving area Ag4, and the blue light receiving area Ab3 and the blue light receiving area Ab4 exist at positions that are line-symmetric.
  • the red light receiving area Ar1 and the red light receiving area Ar3, the green light receiving area Ag1 and the green light receiving area Ag3, the blue light receiving area Ab1 and the blue light receiving area Ab3, and the red light receiving area Ar2 The red light-receiving area Ar4, the blue light-receiving area Ab2, the blue light-receiving area Ab4, the green light-receiving area Ag2, and the green light-receiving area Ag4 are present at positions that are line-symmetric.
  • the region where the laser light with a smaller spot diameter is measured is arranged at a position closer to the horizontal axis 70H.
  • the blue light receiving areas Ab1 to Ab4 for measuring the blue laser light LB having the smallest spot diameter are arranged at positions closest to the horizontal axis 70H.
  • the red light receiving areas Ar1 to Ar4 for measuring the red laser beam LR having the largest spot diameter are arranged at positions farthest from the horizontal axis 70H.
  • the video ASIC 3 detects the timing at which the centers of the spots Sr, Sg, and Sb overlap on the vertical axis 70V (also referred to as “first timing TgH”) based on the amount of light in the block areas B1 to B4 for each laser beam. Then, the optical axis deviation in the left-right direction is recognized based on the timing difference.
  • the video ASIC 3 has the maximum “R1 + R2 + R3 + R4” and the timing that satisfies the following expression (1). Is detected as the first timing TgH.
  • the video ASIC 3 detects the first timing TgH in the same manner for the green laser beam LG and the blue laser beam LB. Then, the video ASIC 3 recognizes the direction and width of the optical axis shift in the left-right direction based on the difference between the first timings TgH. In this case, for example, the video ASIC 3 stores in advance a map or expression indicating the relationship between the difference in the first timing TgH and the deviation width of the optical axis in the ROM 5 or the like, and refers to the map or the like to change the optical axis. The deviation width is calculated.
  • the video ASIC 3 has a timing (also referred to as “second timing TgV”) where the centers of the spots Sr, Sg, and Sb overlap on the horizontal axis 70H based on the amount of light in the block areas B1 to B4 for each laser beam. Each is detected, and the optical axis shift in the vertical direction is recognized based on the difference in the second timing TgV.
  • second timing TgV also referred to as “second timing TgV”
  • the video ASIC 3 detects “R1 + R2 + R3 + R4” at the maximum and satisfies the following expression (2).
  • the video ASIC 3 also detects the second timing TgV for the green laser beam LG and the blue laser beam LB.
  • the video ASIC 3 recognizes the direction and width of the optical axis shift in the vertical direction based on the difference between the second timings TgV.
  • the video ASIC 3 stores in advance a map or expression indicating the relationship between the difference in the second timing TgV and the deviation width of the optical axis in the ROM 5 or the like, and refers to the map or the like to change the optical axis.
  • the deviation width is calculated.
  • the video ASIC 3 does not calculate the second timing TgV, but the difference in the amount of laser light in the block areas B1 and B2 or the laser in the block areas B3 and B4, as in the second embodiment.
  • An optical axis shift in the vertical direction may be recognized by calculating the distance of the optical axis from the horizontal axis 70H based on the difference in the amount of light.
  • the video ASIC 3 preferably detects and corrects the optical axis misalignment in the vertical direction and the horizontal direction based on the photometric results in the block regions B1 to B4 of the light receiving element 100B. Can do.
  • the image drawing apparatus 1 may further include an optical element that deforms the spots Sr, Sb, and Sg into an elliptical shape having a major axis in the vertical direction.
  • FIG. 11A shows a part of the configuration of the image drawing apparatus 1 according to the modification.
  • a reflective diffuser 200 is provided in the vicinity of the microlens array 94.
  • the reflective diffuser 200 reflects the light incident from the MEMS mirror 10 in the direction in which the light receiving element 100 exists.
  • FIG. 11B is a diagram in which the microlens array 94 and the reflective diffuser 200 are observed from the direction of the arrow Z.
  • the reflective diffuser 200 is provided in the scannable region SR outside the drawing target region RR.
  • FIG. 12 is a front view of the light receiving element 100 irradiated with the laser beams LR, LG, and LB in the configuration of FIG.
  • the spots Sr, Sg, and Sb of the laser beams of the respective colors are elliptical shapes each having a major axis in the vertical direction.
  • the spots Sr, Sg, Sb are elliptical, the light reception start time due to the difference in the size of the spot diameter due to the wavelength of the color of the beam and the difference in the arrangement of the light receiving areas as compared with the case where the spot is circular. The error is small.
  • the video ASIC 3 can measure the light reception start time with high accuracy by reducing the above-described error. Therefore, in this modification, the video ASIC 3 can improve the detection accuracy of the optical axis deviation in the left-right direction.
  • this modification is suitably applied even when the light receiving element 100A according to the second embodiment and the light receiving element 100B according to the third embodiment are used. Even in these cases, the video ASIC 3 can improve the detection accuracy of the optical axis deviation in the left-right direction.
  • the image drawing apparatus 1 detects and corrects the optical axis deviation with the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3 turned on simultaneously.
  • the method to which the present invention is applicable is not limited to this.
  • the image drawing apparatus 1 simultaneously turns on two of the red laser LD1, the blue laser LD2, and the green laser LD3, and detects and corrects the optical axis deviation of these two laser beams. May be.
  • the image drawing apparatus 1 first turns on the red laser LD1 and the blue laser LD2 at the same time, and corrects the optical axis shift of these two laser beams LR and LB. Thereafter, the image drawing apparatus 1 turns on either the red laser LD1 or the blue laser LD2 and the green laser LD3 at the same time, thereby shifting the optical axes of the red laser light LR, the blue laser light LB, and the green laser light LG. to correct.
  • the image drawing apparatus 1 can preferably correct the optical axis shift of the red laser light LR, the blue laser light LB, and the green laser light LG. In another example, the image drawing apparatus 1 may correct the optical axis deviation for four or more lasers.
  • FIG. 13 shows a configuration example of a head-up display according to the present invention.
  • the head-up display shown in FIG. 13 makes the driver visually recognize the virtual image “Iv” via the combiner 26.
  • the light source unit 1A functions as the image drawing device 1 of the above-described embodiment.
  • the light source section 1A is attached to the ceiling section 22 in the passenger compartment via the support members 11a and 11b, and includes map information including the current location, route guidance information, traveling speed, and other information for assisting driving (hereinafter referred to as “driving assistance”).
  • driving assistance information for assisting driving
  • Light constituting a display image indicating “information” is emitted toward the combiner 26.
  • the light source unit 1A generates an original image (real image) of the display image in the light source unit 1 and emits light constituting the image to the combiner 26, thereby allowing the driver to visually recognize the virtual image Iv. .
  • the combiner 26 projects the display image emitted from the light source unit 1 and reflects the display image to the driver's viewpoint (eye point) “Pe” to display the display image as a virtual image Iv. And the combiner 26 has the support shaft part 27 installed in the ceiling part 22, and rotates the support shaft part 27 as a spindle.
  • the support shaft portion 27 is installed, for example, in the vicinity of the ceiling portion 22 near the upper end of the front window 20, in other words, in the vicinity of a position where a sun visor (not shown) for the driver is installed.
  • the configuration of the head-up display to which the present invention is applicable is not limited to this.
  • the head-up display does not include the combiner 26, and the light source unit 1A may reflect the display image on the front window 20 to the driver's eye point Pe by projecting the light onto the front window 20.
  • the position of the light source unit 1 ⁇ / b> A is not limited to being installed on the ceiling unit 22, and may be installed inside the dashboard 24.
  • the dashboard 24 is provided with an opening for allowing light to pass through the combiner 26 or the front window 20.
  • the light receiving elements 100, 100 ⁇ / b> A, and 100 ⁇ / b> B were capable of photometry for three colors of RGB.
  • the configuration of the light receiving element to which the present invention is applicable is not limited to this.
  • the light receiving element may be a plurality of light receiving elements in which a light receiving element that measures red light, a light receiving element that measures blue light, and a light receiving element that measures green light are combined.
  • Image drawing device 3 Video ASIC 7 Laser driver ASIC 8 MEMS control unit 9 Laser light source unit 100, 100A, 100B Light receiving element

Landscapes

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Abstract

　画像描画装置１は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２、及び緑色レーザＬＤ３を有する。ＭＥＭＳミラー１０は、合成された光ビームの各々を、描画領域ＲＲを含む走査可能領域ＳＲ内で走査する。受光素子１００は、走査可能領域ＳＲ内の非描画領域を走査されているレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々を受光する。ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子１００の出力信号に基づきレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々のスポット中心のずれを検出する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子１００がレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々を受光するタイミングでは光ビームの各々をすべて発光させ、受光素子１００は、受光したレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々の強度に対応する出力信号を出力する。

Description

投影装置及びヘッドアップディスプレイ
　本発明は、レーザ光の光軸ずれを補正する技術分野に関する。
　映像の描画に用いられる各色の光源の光軸のずれを検出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、複数の光源を有する画像描画装置において、第１の光源の発光および消灯と第２の光源の発光および消灯とを制御すると共に、受光器の受光領域における第１の光の受信タイミングと、受光器の受光領域における第２の光の受信タイミングとに基づいて、第１の光源の光軸と第２の光源の光軸とのずれを検出する技術が提案されている。
特開２０１０－２００８７号公報
　特許文献１に記載の技術などでは、各光源をそれぞれ個別に点灯させて光軸ずれの検出及び補正を行う場合、振動に起因して光軸ずれの検出及び補正の精度が低下する場合があった。
　本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれの検出を行うことが可能な投影装置を提供することを主な目的とする。
　請求項に記載の発明では、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置であって、それぞれ異なる色の光ビームを出射する複数の光源と、前記画像信号に基づいて前記光ビームの各々の強度を制御する制御手段と、合成された前記光ビームの各々を描画領域を含む所定領域内で走査する走査手段と、前記所定領域内の非描画領域を走査されている前記光ビームの各々を受光する受光素子と、前記受光素子の出力信号に基づき前記光ビームの各々のスポット中心のずれを検出する検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記受光素子が前記光ビームの各々を受光するタイミングにおいては前記光ビームの各々をすべて発光させ、前記受光素子は、受光した前記光ビームの各々の強度に対応する出力信号を出力することを特徴とする。
各実施例に係る画像描画装置の構成を示す。 マイクロレンズアレイ及び受光素子の配置例を示す。 光軸ずれの具体例を示すイメージ図である。 受光素子の正面図を示す。 受光素子に各レーザ光が照射されている様子を示す。 図５の例における受光素子の出力波形を示す。 第２実施例における受光素子を示す。 第２実施例に係る受光素子にレーザ光が照射されている様子を示す。 図８の例における受光素子の出力波形を示す。 第３実施例における受光素子の正面図を示す。 （Ａ）変形例に係る画像描画装置１の構成の一部を示す図である。（Ｂ）マイクロレンズアレイ及び反射型ディフューザを矢印Ｚの方角から観察した図である。 変形例において、赤色レーザ光が照射された受光素子の正面図を示す。 ヘッドアップディスプレイの構成例を示す。
　本発明の１つの好適な実施形態では、画像信号に基づいて画像を投影する投影装置であって、それぞれ異なる色の光ビームを出射する複数の光源と、前記画像信号に基づいて前記光ビームの各々の強度を制御する制御手段と、合成された前記光ビームの各々を描画領域を含む所定領域内で走査する走査手段と、前記所定領域内の非描画領域を走査されている前記光ビームの各々を受光する受光素子と、前記受光素子の出力信号に基づき前記光ビームの各々のスポット中心のずれを検出する検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記受光素子が前記光ビームの各々を受光するタイミングにおいては前記光ビームの各々をすべて発光させ、前記受光素子は、受光した前記光ビームの各々の強度に対応する出力信号を出力する。
　上記の投影装置は、複数の光源と、制御手段と、走査手段と、受光素子と、検出手段とを備える。光源は、それぞれ異なる色の光ビームを出射する。走査手段は、合成された光ビームの各々を描画領域を含む所定領域内で走査する。受光素子は、所定領域内の非描画領域を走査されている光ビームの各々を受光する。検出手段は、受光素子の出力信号に基づき光ビームの各々のスポット中心のずれを検出する。そして、制御手段は、受光素子が光ビームの各々を受光するタイミングでは光ビームの各々をすべて発光させ、受光素子は、受光した光ビームの各々の強度（光量）に対応する出力信号を出力する。この態様では、投影装置は、複数の光ビームを同時に発光させた時の受光素子の出力信号に基づき各光ビームの光軸ずれを検出するため、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれを検出することができる。
　上記投影装置の一態様では、前記所定領域内の非描画領域を走査されている前記光ビームの各々のスポット形状を楕円状に変形する光学素子を備え、前記受光素子は、前記光学素子により変形された前記光ビームの各々を受光する。この態様により、投影装置は、光ビームのスポット形状を光軸ずれの検出に好適な形状に変形させ、光軸ずれの検出精度を向上させることができる。
　上記投影装置の他の一態様では、前記受光素子は、受光した前記光ビームの各々の強度に対応する出力信号を出力するブロックであって、それぞれ隣接した２行１列または２行２列のブロックを有する。この態様により、投影装置は、主走査方向及び副走査方向の各々の光軸ずれを好適に検出することができる。
　上記投影装置の他の一態様では、前記ブロック内の各色の受光エリアは、当該ブロックと隣接するブロック内で同一色を受光する受光エリアと線対称に配置されている。この態様により、受光素子は、複数の光ビームを同時に受光し、各光ビームの強度を好適に出力することができる。
　上記投影装置の他の一態様では、前記ブロック内の各色の受光エリアは、受光する色の光ビームのスポット径に基づき配列される。一般に、同じ光学系で出力されたビームの場合、スポット径はビームの色の波長に比例する。従って、この態様により、受光素子は、スポット径の異なる複数の光ビームを同時に受光し、各光ビームの強度を好適に出力することができる。
　上記投影装置の他の一態様では、前記検出手段は、前記受光素子の各ブロックからの出力信号を基に、前記光ビームの各々のスポット中心のずれの方向を検出する。この態様により、投影装置は、主走査方向及び副走査方向の各々の光軸ずれを好適に検出することができる。
　本発明の他の好適な実施形態では、ヘッドアップディスプレイは、上記いずれか記載の投影装置を備え、前記画像をユーザの目の位置から虚像として視認させる。この態様では、ヘッドアップディスプレイは、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれを検出することができ、良好な画質の画像を出力することができる。
　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例である第１実施例乃至第３実施例について説明する。
　［画像描画装置の構成］
　まず、各実施例に共通した構成について説明する。図１は、本発明に係る投影装置が適用された画像描画装置１の構成を示す。図１に示すように、画像描画装置１は、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源部９と、を備える。画像描画装置１は、例えばヘッドアップディスプレイの光源として用いられ、コンバイナ等の光学素子に表示像を構成する光を出射する。
　画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。
　ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号及びＭＥＭＳミラー１０から入力される走査位置情報「Ｓｃ」に基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。
　同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、画像表示部に表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。
　ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。
　発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。
　タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。
　フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。
　レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源部９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。
　赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザ「ＬＤ１」を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザ「ＬＤ２」を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザ「ＬＤ３」を駆動する。
　ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１０を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。
　サーボ回路８１は、タイミングコントローラからの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１０の動作を制御する。
　ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
　レーザ光源部９は、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射する。具体的には、レーザ光源部９は、主に、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ～９１ｃと、反射ミラー９２ａ～９２ｃと、マイクロレンズアレイ９４と、レンズ９５と、受光素子１００と、を備える。
　赤色レーザＬＤ１は赤色のレーザ光（「赤色レーザ光ＬＲ」とも呼ぶ。）を出射し、青色レーザＬＤ２は青色のレーザ光（「青色レーザ光ＬＢ」とも呼ぶ。）を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色のレーザ光（「緑色レーザ光ＬＧ」とも呼ぶ。）を出射する。コリメータレンズ９１ａ～９１ｃは、それぞれ、赤色、青色及び緑色のレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧを平行光にして、反射ミラー９２ａ～９２ｃに出射する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光ＬＢを反射させ、反射ミラー９２ｃは、青色レーザ光ＬＢを透過させ、緑色レーザ光ＬＧを反射させる。そして、反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光ＬＲのみを透過させ、青色及び緑色のレーザ光ＬＢ、ＬＧを反射させる。こうして反射ミラー９２ａを透過した赤色レーザ光ＬＲ及び反射ミラー９２ａで反射された青色及び緑色のレーザ光ＬＢ、ＬＧは、ＭＥＭＳミラー１０に入射される。
　ＭＥＭＳミラー１０は、本発明における「走査手段」として機能し、反射ミラー９２ａから入射されたレーザ光をＥＰＥ（Ｅｘｉｔ　Ｐｕｐｉｌ　Ｅｘｐａｎｄｅｒ）の一例であるマイクロレンズアレイ９４に向けて反射する。また、ＭＥＭＳミラー１０は、基本的には、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８の制御により、スクリーンとしてのマイクロレンズアレイ９４上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。マイクロレンズアレイ９４は、複数のマイクロレンズが配列されており、ＭＥＭＳミラー１０で反射されたレーザ光が入射される。レンズ９５は、マイクロレンズアレイ９４の放射面に形成された画像を拡大する。
　受光素子１００は、マイクロレンズアレイ９４の近傍に設けられている。具体的には、マイクロレンズアレイ９４は描画領域「ＲＲ」（ユーザに提示するための画像（映像）を表示する領域に相当する。以下同様とする。）を含む位置に設けられているのに対して、受光素子１００は描画領域ＲＲ外の所定の領域に対応する位置に設けられている。受光素子１００の具体的な配置については、図２を用いて後述する。受光素子１００は、フォトディテクタなどの光電変換素子で構成され、入射したレーザ光の光量（強度）に応じた電気信号である検出信号「Ｓｄ」をビデオＡＳＩＣ３へ供給する。後述するように、受光素子１００は、ＲＧＢの各色のレーザ光の光量をそれぞれ検出する。
　ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子１００からの検出信号Ｓｄに基づいて、赤色レーザ光ＬＲ、青色レーザ光ＬＢ及び緑色レーザ光ＬＧの光軸ずれを検出する。また、ビデオＡＳＩＣ３は、検出した光軸ずれに基づいて、当該光軸ずれを補正するための処理を行う。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２、又は／及び緑色レーザＬＤ３の発光タイミングを変更することで光軸ずれの補正を行う。このとき、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸のずれ方向が主走査方向又は副走査方向のいずれの方向であるかに基づいて、上述の発光タイミングの調整量を変更する。ビデオＡＳＩＣ３は、本発明における「制御手段」及び「検出手段」として機能する。
　図２は、マイクロレンズアレイ９４及び受光素子１００の配置例を示す図である。図２は、レーザ光の進行方向に沿った方向（図１の矢印「Ｚ」方向）から、マイクロレンズアレイ９４及び受光素子１００を観察した図を示している。破線で表された走査可能領域「ＳＲ」は、ＭＥＭＳミラー１０による走査が可能な範囲、即ち描画が可能な範囲に対応する領域である。この走査可能領域ＳＲ内には、マイクロレンズアレイ９４が配置される。そして、マイクロレンズアレイ９４内の一点鎖線で表された領域は描画領域ＲＲを示す。
　受光素子１００は、走査可能領域ＳＲ内の領域であって、マイクロレンズアレイ９４の上方に設けられている。つまり、受光素子１００は、表示を阻害しないように、描画領域ＲＲ外の領域（「非描画領域」とも呼ぶ。）に対応する位置に設けられている。
　ＭＥＭＳミラー１０は、図２中の矢印に示すようにレーザ光を複数回走査する（つまりラスタースキャンを実施する）ことで、表示すべき画像（映像）を描画領域ＲＲに描画させる。本明細書では、図２の下に示すように、レーザ光の副走査方向を「左右方向」とも呼び、当該副走査方向に垂直な主走査方向を「上下方向」とも呼ぶ。
　なお、受光素子１００を配置する位置は図２に示したものに限定はされない。受光素子１００は、走査可能領域ＳＲ内の非描画領域に対応する位置であれば、種々の位置に配置可能である。
　［第１実施例］
　以下では、第１実施例に係る光軸ずれの検出方法について具体的に説明する。第１実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、走査可能領域ＳＲ内の受光素子１００の位置を含む所定範囲（単に「走査領域Ｒｔａｇ」とも呼ぶ。）を対象にして、全色のレーザを同時に点灯させた状態で走査を行い、受光素子１００が各色のレーザ光を受光したタイミングに基づき、左右方向における光軸ずれの検出を行う。これにより、ビデオＡＳＩＣ３は、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれを検出する。
　以下では、まず、本実施例の光軸ずれに関する基本事項について説明した後、具体的な処理について説明する。
　（１）基本説明
　まず、図３を参照して、光軸ずれの具体例について説明する。図３（ａ）は、画像描画装置１から出射された赤色レーザ光ＬＲ、青色レーザ光ＬＢ及び緑色レーザ光ＬＧの一例を示している。ここでは、赤色レーザ光ＬＲ、青色レーザ光ＬＢ及び緑色レーザ光ＬＧにおいて光軸ずれが生じている場合を例示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）中の位置「Ｐ」に配置されたマイクロレンズアレイ９４上に照射された、赤色レーザ光ＬＲ、青色レーザ光ＬＢ及び緑色レーザ光ＬＧのそれぞれに対応するスポットの一例を示している。図３（ｂ）において、文字「Ｒ」、「Ｂ」、「Ｇ」が内部に記載された円は、それぞれ、赤色レーザ光ＬＲ、青色レーザ光ＬＢ及び緑色レーザ光ＬＧのスポットを示している（以下同様とする）。この例では、青色レーザ光ＬＢの光軸は、赤色レーザ光ＬＲの光軸に対して、２ドット（画素）分だけ上方向にずれており、緑色レーザ光ＬＧの光軸は、赤色レーザ光ＬＲの光軸に対して、２ドット分だけ下方向にずれている共に、１ドット分だけ右方向にずれている。本実施例では、画像描画装置１は、このような光軸ずれ及び当該光軸ずれの方向を検出し、各レーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの光軸が一致するように各レーザＬＤ１～ＬＤ３の発光タイミングを制御する。
　（２）受光素子
　次に、第１実施例に係る受光素子１００について説明する。受光素子１００は、フォトダイオードやＣＣＤなどの受光素子にＲＧＢの各色に対応するカラーフィルタが貼り付けられ、ＲＧＢの各レーザ光の光量を検出する。
　図４は、図１の矢印Ｚが示す方向から、受光素子１００を観察した図を示している。図４に示すように、受光素子１００は、赤色レーザ光ＬＲの測光を行う赤受光エリアＡｒ、緑色レーザ光ＬＧの測光を行う緑受光エリアＡｇ、及び青色レーザ光ＬＢの測光を行う青受光エリアＡｂからなるブロック領域Ｂを有する。赤受光エリアＡｒには、赤色レーザ光ＬＲが有する色のみを透過させるフィルタが設けられている。同様に、緑受光エリアＡｇには、緑色レーザ光ＬＧが有する色のみを透過させるフィルタが設けられ、青受光エリアＡｂには、青色レーザ光ＬＢが有する色のみを透過させるフィルタが設けられている。また、図４では、赤受光エリアＡｒ、緑受光エリアＡｇ、青受光エリアＡｂは、副走査方向を長手方向とする長方形であり、上下方向に隣接して並べられている。また、受光素子１００は、赤受光エリアＡｒ、緑受光エリアＡｇ、及び青受光エリアＡｂ以外の領域では光量を検出しない。ブロック領域Ｂは、本発明における「ブロック」の一例である。
　この構成によれば、受光素子１００は、各レーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの光量を同時に検出することができる。以後では、赤受光エリアＡｒ、緑受光エリアＡｇ、及び青受光エリアＡｂを区別しない場合、これらを単に「受光エリア」とも呼ぶ。
　（３）検出処理
　次に、ビデオＡＳＩＣ３による光軸ずれの検出処理について説明する。概略的には、ビデオＡＳＩＣ３は、走査領域Ｒｔａｇを対象にして、全色のレーザを同時に点灯させた状態でＭＥＭＳミラー１０に走査を実行させる。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、受信した検出信号Ｓｄに基づき、受光素子１００の各受光エリアが各色のレーザ光を受光したタイミングを認識し、左右方向における光軸ずれの検出を行う。この場合、後述するように、ビデオＡＳＩＣ３は、各受光エリアが受光を開始した時刻（「受光開始時刻」とも呼ぶ。）や各受光エリアが受光しなくなった時刻（「受光終了時刻」とも呼ぶ。）に基づき光軸ずれを検出する。このように、ビデオＡＳＩＣ３は、全色のレーザを同時に点灯させた状態での受光素子１００の出力に基づき光軸ずれを検出することで、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれを高精度に検出する。
　次に、図５及び図６を参照して、光軸ずれの検出処理の具体例を説明する。
　図５は、受光素子１００に各レーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧのスポット「Ｓｒ」、「Ｓｂ」、「Ｓｇ」が照射されている様子を示す。図５の例では、赤色レーザ光ＬＲ及び青色レーザ光ＬＢの光軸が一致し、緑色レーザ光ＬＧの光軸が他のレーザ光の光軸よりも左方向に所定距離だけずれている。なお、同じ光学系で出力されたレーザ光の場合、スポット径はレーザ光の色の波長に比例することから、図５ではスポットＳｒが最も大きなスポット径を有し、スポットＳｂが最も小さなスポット径を有している。
　図６は、図５の例における受光素子１００の出力波形を示す。図６において、グラフ「Ｇｒ」は、赤受光エリアＡｒが検出した光量の時間変化を示し、グラフ「Ｇｂ」は、青受光エリアＡｂが検出した光量の時間変化を示し、グラフ「Ｇｇ」は、緑受光エリアＡｇが検出した光量の時間変化を示す。また、図６では、赤受光エリアＡｒは、時刻「Ｔｒ１」から時刻「Ｔｒ２」までの間に受光し、青受光エリアＡｂは、時刻「Ｔｂ１」から時刻「Ｔｂ２」までの間に受光し、緑受光エリアＡｇは、時刻「Ｔｇ１」から時刻「Ｔｇ２」までの間に受光したものとする。
　第１の例では、ビデオＡＳＩＣ３は、赤受光エリアＡｒ、青受光エリアＡｂ、緑受光エリアＡｇの各々の受光開始時刻である時刻Ｔｒ１、Ｔｂ１、Ｔｇ１に基づき、左右方向での光軸ずれを測定する。このとき、ビデオＡＳＩＣ３は、受光開始時刻である時刻Ｔｒ１、Ｔｂ１、Ｔｇ１を、スポット径の違い及び各受光エリアの配置に基づく誤差を勘案して補正し、補正した各受光開始時刻（「補正後受光開始時刻」とも呼ぶ。）の時間差に基づき、光軸ずれの方向及びずれ幅を算出する。
　受光開始時刻の補正について補足説明する。一般に、各レーザ光の受光開始時刻は、スポット径の大きさや各受光エリアの配置により変化する。具体的には、各レーザ光の光軸が一致している場合であっても、スポット径が大きいレーザ光の受光開始時刻は、スポット径が小さいレーザ光の受光開始時刻より早くなる。また、受光エリアのうち中央に配置されている緑受光エリアＡｇの受光開始時刻は、他の受光エリアの受光開始時刻よりも早くなる。
　以上を勘案し、ビデオＡＳＩＣ３は、各レーザ光の光軸が一致している場合での受光開始時刻の誤差を予めＲＯＭ５等のメモリに記憶しておき、当該誤差により補正した補正後受光開始時刻の時間差に基づき、光軸ずれの方向及びずれ幅を算出する。例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、所定のレーザ光（「基準レーザ光」とも呼ぶ。）の補正後受光開始時刻と、他のレーザ光の補正後受光開始時刻との前後関係に基づき、基準レーザ光に対して他のレーザ光が左右のいずれの方向にずれているか認識する。また、ビデオＡＳＩＣ３は、基準レーザ光の補正後受光開始時刻と、他のレーザ光の補正後受光開始時刻との時間差を算出し、当該時間差にレーザ光の進行速度を乗じて得られる距離を、基準レーザ光と他のレーザ光との光軸のずれ幅であると認識する。そして、この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸ずれの認識結果に基づき、基準レーザの光軸からずれがあったレーザ光ＬＧの光軸を、基準レーザ光の光軸に一致するように移動させる。
　なお、ビデオＡＳＩＣ３は、受光開始時刻に代えて、赤受光エリアＡｒ、青受光エリアＡｂ、緑受光エリアＡｇの各々の受光終了時刻であるＴｒ２、Ｔｂ２、Ｔｇ２に基づき、各レーザ光の光軸の左右方向での光軸ずれを認識してもよい。この場合であっても、ビデオＡＳＩＣ３は、受光開始時刻の場合と同様に、スポット径の違い及び各受光エリアの配置に基づく誤差により受光終了時刻を補正し、補正した各受光終了時刻の時間差に基づき、光軸ずれの方向及びずれ幅を算出する。
　第２の例では、ビデオＡＳＩＣ３は、各受光エリアの受光開始時刻と受光終了時刻との中間時刻（「受光中間時刻」とも呼ぶ。）をそれぞれ算出し、算出した各受光中間時刻の時間差に基づき、左右方向での光軸ずれを測定する。ここで、受光中間時刻は、各受光エリアＡｒ、Ａｂ、Ａｇの左右方向における中央に、各レーザ光のスポットＳｒ、Ｓｂ、Ｓｇの中心が通過した時刻に相当する。
　この場合、図６の例では、まず、ビデオＡＳＩＣ３は、赤受光エリアＡｒの受光中間時刻が時刻「Ｔｒｍ」、青受光エリアＡｂの受光中間時刻が時刻「Ｔｂｍ」、緑受光エリアＡｇの受光中間時刻が時刻「Ｔｇｍ」であると認識する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、時刻Ｔｒｍ及び時刻Ｔｂｍが同時刻であることから、赤色レーザ光ＬＲ及び青色レーザ光ＬＢの光軸が一致すると判定する。また、ビデオＡＳＩＣ３は、時刻Ｔｇｍが時刻Ｔｒｍよりも所定時間幅「Ｔｗ」だけ遅いことから、緑色レーザ光ＬＧの光軸が、左方向に、時間幅Ｔｗにレーザ光の進行速度を乗じて得られる距離だけ、赤色レーザ光ＬＲの光軸よりもずれていると認識する。そして、この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、光軸ずれの認識結果に基づき、基準レーザ光である赤色レーザ光ＬＲに対して光軸ずれがあったレーザ光ＬＧの発光タイミングを変更する。
　以上説明したように、第１実施例に係る画像描画装置１は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２、及び緑色レーザＬＤ３を有する。ＭＥＭＳミラー１０は、合成された光ビームの各々を、描画領域ＲＲを含む走査可能領域ＳＲ内で走査する。受光素子１００は、走査可能領域ＳＲ内の非描画領域を走査されているレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々を受光する。ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子１００の出力信号に基づきレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々のスポット中心のずれを検出する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子１００がレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々を受光するタイミングでは光ビームの各々をすべて発光させ、受光素子１００は、受光したレーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧの各々の強度に対応する検出信号Ｓｄを出力する。これにより、画像描画装置１は、レーザ光ＬＲ、ＬＢ、ＬＧを同時に発光させた時の受光素子１００の検出信号Ｓｄに基づき各レーザ光の光軸ずれを検出するため、振動等の外部要因による影響を受けずに光軸ずれを高精度に検出することができる。
　［第２実施例］
　図７は、第２実施例に係る受光素子１００Ａを、図１の矢印Ｚが示す方向から観察した図を示す。第２実施例では、受光素子１００Ａは、上下方向に線対称に配置された２つのブロック領域Ｂ１、Ｂ２を有する点で、第１実施例と異なる。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、左右方向の光軸ずれに加え、各ブロック領域Ｂ１、Ｂ２で検出した各レーザ光の光量の差に基づき、上下方向での光軸ずれを検出する。ブロック領域Ｂ１、Ｂ２は、本発明における「２行１列のブロック」の一例である。
　まず、図７に示す受光素子１００Ａについて説明する。図７では、左右方向と平行な破線である横軸７０Ｈを対称軸として、赤受光エリアＡｒ１と赤受光エリアＡｒ２とが線対称となる位置に存在する。同様に、図７では、横軸７０Ｈを対称軸として、緑受光エリアＡｇ１と緑受光エリアＡｇ２とが線対称となり、青受光エリアＡｂ１と青受光エリアＡｂ２とが線対称となっている。
　また、図７では、スポット径が小さいレーザ光の測光を行う領域ほど、横軸７０Ｈに近い位置に配置されている。具体的には、図６では、スポット径が最も小さい青色レーザ光ＬＢの測光を行う青受光エリアＡｂ１及び青受光エリアＡｂ２は、横軸７０Ｈに最も近い位置に配置されている。また、スポット径が最も大きい赤色レーザ光ＬＲの測光を行う赤受光エリアＡｒ１及び赤受光エリアＡｒ２は、横軸７０Ｈから最も離れた位置に配置されている。このように、各レーザ光のスポット径に応じて各受光エリアを配置することで、受光素子１００は、全色のレーザ光を好適に測光することができる。
　次に、第２実施例に係る光軸ずれの検出方法について説明する。ビデオＡＳＩＣ３は、各ブロック領域Ｂ１、Ｂ２で検出した各レーザ光の光量の差に基づき、横軸７０Ｈに対する上下方向の各レーザ光の光軸位置を認識する。これにより、ビデオＡＳＩＣ３は、好適に、各レーザ光の上下方向における光軸ずれの方向及びずれ幅を認識する。また、ビデオＡＳＩＣ３は、左右方向の各レーザ光の光軸ずれを、例えば第１実施例と同様に、ブロック領域Ｂ１又はブロック領域Ｂ２内での各受光エリアの受光開始時刻又は／及び受光終了時刻に基づき算出する。
　ここで、第２実施例における光軸ずれの検出方法の具体例について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、受光素子１００Ａにレーザ光ＬＲ、ＬＢのスポットＳｒ、Ｓｂが照射されている様子を示す。なお、図８では、説明の便宜上、レーザ光ＬＧのスポットＳｇについては図示していない。また、図９は、図８の例における受光素子１００Ａの出力波形を示す。図９では、グラフ「Ｇｒ１」は、赤受光エリアＡｒ１が時刻「Ｔｒ１１」から時刻「Ｔｒ１２」までに検出した光量の時間変化を示し、グラフ「Ｇｒ２」は、赤受光エリアＡｒ２が検出した光量の時間変化を示す。また、グラフ「Ｇｂ１」は、青受光エリアＡｂ１が時刻「Ｔｂ１１」から時刻「Ｔｂ１２」までに検出した光量の時間変化を示し、グラフ「Ｇｂ２」は、青受光エリアＡｂ２が検出した光量の時間変化を示す。
　まず、上下方向の光軸ずれを検出する場合、ビデオＡＳＩＣ３は、各レーザ光の光軸に対し、横軸７０Ｈからずれた方向及びずれ幅を算出する。具体的には、ビデオＡＳＩＣ３は、赤受光エリアＡｒ１が検出した赤色レーザ光ＬＲの光量の最大値が、赤受光エリアＡｒ２が検出した赤色レーザ光ＬＲの光量の最大値よりも矢印７１に示す幅だけ大きいことを認識する。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、光量が大きい赤受光エリアＡｒ１の方向（即ち上方向）へスポットＳｒの中心が横軸７０Ｈからずれている点、及び、そのずれ幅が矢印７１に示す幅に相当する幅である点を認識する。ここで、ビデオＡＳＩＣ３は、矢印７１に示す幅から光軸のずれ幅を求める場合、例えば、各色のレーザ光ごとに、光量の最大値の差と、横軸７０Ｈからのずれ幅との関係を示すマップ又は式を、予めＲＯＭ５等に記憶しておき、当該マップ等を参照する。同様に、ビデオＡＳＩＣ３は、青受光エリアＡｂ１が検出した青色レーザ光ＬＢの光量の最大値よりも、青受光エリアＡｂ２が検出した青色レーザ光ＬＢの光量の最大値が矢印７２に示す幅だけ大きいことを認識する。この場合、ビデオＡＳＩＣ３は、光量が大きい青受光エリアＡｂ２の方向（即ち下方向）へスポットＳｒの中心が横軸７０Ｈからずれている点、及び、そのずれ幅が矢印７２に示す幅に相当する幅である点を認識する。
　このように、ビデオＡＳＩＣ３は、横軸７０Ｈからの上下方向における各色の光軸の位置を好適に算出することができる。その後、ビデオＡＳＩＣ３は、全てのレーザ光の光軸を、横軸７０Ｈと一致させるように補正してもよく、基準レーザ光の光軸に全てのレーザ光の光軸が一致するように、基準レーザ光以外のレーザ光の光軸の位置を補正してもよい。
　また、図８及び図９において、左右方向における赤色レーザ光ＬＲの光軸と、青色レーザ光ＬＢの光軸とのずれを算出する場合、第１実施例と同様に、ビデオＡＳＩＣ３は、ブロック領域Ｂ１又はブロック領域Ｂ２での各レーザ光の受光タイミングに基づき、光軸ずれを算出する。例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、ブロック領域Ｂ１での赤色レーザ光ＬＲの受光開始時刻Ｔｒ１１又は／及び受光終了時刻Ｔｒ１２と、ブロック領域Ｂ１での青色レーザ光ＬＢの受光開始時刻Ｔｂ１１又は／及び受光終了時刻Ｔｂ１２とに基づき、第１実施例と同様に、これらのレーザ光の左右方向の光軸ずれの方向及びずれ幅を算出する。
　以上のように、第２実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、左右方向の光軸ずれに加えて、受光素子１００Ａの各ブロック領域Ｂ１及びＢ２で検出した各レーザ光の光量の差に基づき、上下方向の光軸ずれを好適に検出し、補正することができる。
　［第３実施例］
　図１０は、第３実施例に係る受光素子１００Ｂを、図１の矢印Ｚが示す方向から観察した図を示す。第３実施例では、受光素子１００Ｂは、上下方向及び左右方向に線対称に配置された４つのブロック領域Ｂ１～Ｂ４を有する点で、第１実施例及び第２実施例と異なる。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、各ブロック領域Ｂ１～Ｂ４での各レーザ光の受光タイミング及び受光量に基づき、左右方向及び上下方向での光軸ずれを検出する。ブロック領域Ｂ１～Ｂ４は、本発明における「２行２列のブロック」の一例である。
　まず、図１０に示す受光素子１００Ｂについて説明する。図１０では、左右方向と平行な横軸７０Ｈを対称軸として、赤受光エリアＡｒ１と赤受光エリアＡｒ２、緑受光エリアＡｇ１と緑受光エリアＡｇ２、青受光エリアＡｂ１と青受光エリアＡｂ２、赤受光エリアＡｒ３と赤受光エリアＡｒ４、緑受光エリアＡｇ３と緑受光エリアＡｇ４、及び青受光エリアＡｂ３と青受光エリアＡｂ４がそれぞれ線対称となる位置に存在する。また、上下方向と平行な縦軸７０Ｖを対称軸として、赤受光エリアＡｒ１と赤受光エリアＡｒ３、緑受光エリアＡｇ１と緑受光エリアＡｇ３、青受光エリアＡｂ１と青受光エリアＡｂ３、赤受光エリアＡｒ２と赤受光エリアＡｒ４、青受光エリアＡｂ２と青受光エリアＡｂ４及び緑受光エリアＡｇ２と緑受光エリアＡｇ４とが線対称となる位置に存在する。
　また、図１０に示す受光素子１００Ａでは、第２実施例に係る受光素子１００Ｂと同様に、スポット径が小さいレーザ光の測光を行う領域ほど、横軸７０Ｈに近い位置に配置されている。具体的には、図１０では、スポット径が最も小さい青色レーザ光ＬＢの測光を行う青受光エリアＡｂ１～Ａｂ４は、横軸７０Ｈに最も近い位置に配置されている。また、スポット径が最も大きい赤色レーザ光ＬＲの測光を行う赤受光エリアＡｒ１～Ａｒ４は、横軸７０Ｈから最も離れた位置に配置されている。
　次に、第３実施例に係る光軸ずれの検出方法について説明する。ビデオＡＳＩＣ３は、レーザ光ごとのブロック領域Ｂ１～Ｂ４での光量に基づき、縦軸７０Ｖ上にスポットＳｒ、Ｓｇ、Ｓｂの中心が重なるタイミング（「第１タイミングＴｇＨ」とも呼ぶ。）をそれぞれ検出し、当該タイミングの差に基づき左右方向の光軸ずれを認識する。
　例えば、赤色レーザ光ＬＲの場合、赤受光エリアＡｒ１～Ａｒ４での各光量を「Ｒ１」～「Ｒ４」とすると、ビデオＡＳＩＣ３は、「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４」が最大となり、以下の式（１）を満たすタイミングを、第１タイミングＴｇＨとして検出する。
　（Ｒ３＋Ｒ４）－（Ｒ１＋Ｒ２）＝０　　式（１）
　そして、ビデオＡＳＩＣ３は、緑色レーザ光ＬＧ及び青色レーザ光ＬＢについても同様に、第１タイミングＴｇＨを検出する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、これらの第１タイミングＴｇＨの差に基づき、左右方向における光軸ずれの方向及びずれ幅を認識する。この場合、例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、第１タイミングＴｇＨの差と、光軸のずれ幅との関係を示すマップ又は式を予めＲＯＭ５等に記憶しておき、当該マップ等を参照して光軸のずれ幅を算出する。
　同様に、ビデオＡＳＩＣ３は、レーザ光ごとのブロック領域Ｂ１～Ｂ４での光量に基づき、横軸７０Ｈ上にスポットＳｒ、Ｓｇ、Ｓｂの中心が重なるタイミング（「第２タイミングＴｇＶ」とも呼ぶ。）をそれぞれ検出し、当該第２タイミングＴｇＶの差に基づき上下方向の光軸ずれを認識する。
　例えば、赤色レーザ光ＬＲの場合、ビデオＡＳＩＣ３は、「Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４」が最大となり、以下の式（２）を満たすタイミングを検出する。
　（Ｒ１＋Ｒ３）－（Ｒ２＋Ｒ４）＝０　　式（２）
　そして、ビデオＡＳＩＣ３は、緑色レーザ光ＬＧ及び青色レーザ光ＬＢについても同様に、第２タイミングＴｇＶを検出する。そして、ビデオＡＳＩＣ３は、これらの第２タイミングＴｇＶの差に基づき、上下方向における光軸ずれの方向及びずれ幅を認識する。この場合、例えば、ビデオＡＳＩＣ３は、第２タイミングＴｇＶの差と、光軸のずれ幅との関係を示すマップ又は式を予めＲＯＭ５等に記憶しておき、当該マップ等を参照して光軸のずれ幅を算出する。
　なお、ビデオＡＳＩＣ３は、第２タイミングＴｇＶを算出するのに代えて、第２実施例と同様、ブロック領域Ｂ１、Ｂ２での各レーザ光の光量の差、又はブロック領域Ｂ３、Ｂ４での各レーザ光の光量の差に基づき、横軸７０Ｈからの光軸の距離を算出することで、上下方向の光軸ずれを認識してもよい。
　以上のように、第３実施例では、ビデオＡＳＩＣ３は、受光素子１００Ｂの各ブロック領域Ｂ１～Ｂ４での測光結果に基づき、上下方向及び左右方向の光軸ずれを好適に検出し、補正することができる。
　［変形例］
　次に、本発明に好適な変形例について説明する。以下に示す変形例は、組み合わせて上述の実施例に適用されてもよい。
　（変形例１）
　画像描画装置１は、スポットＳｒ、Ｓｂ、Ｓｇを、上下方向を長径とする楕円形状に変形する光学素子をさらに備えてもよい。
　図１１（Ａ）は、変形例に係る画像描画装置１の構成の一部を示す図である。図１１（Ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ９４の近傍には、反射型ディフューザ２００が設けられている。反射型ディフューザ２００は、ＭＥＭＳミラー１０から入射した光を受光素子１００が存在する方向へ反射する。図１１（Ｂ）は、マイクロレンズアレイ９４及び反射型ディフューザ２００を矢印Ｚの方角から観察した図である。図１１（Ｂ）に示すように、反射型ディフューザ２００は、描画対象領域ＲＲ外の走査可能領域ＳＲ内に設けられる。
　図１２は、図１１の構成において、各レーザ光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが照射された受光素子１００の正面図を示す。図１２に示すように、この場合、各色のレーザ光のスポットＳｒ、Ｓｇ、Ｓｂは、それぞれ上下方向を長径とする楕円形となる。そして、スポットＳｒ、Ｓｇ、Ｓｂが楕円形の場合、円形の場合と比較して、ビームの色の波長に起因したスポット径の大きさの違いや受光エリアの配置の違いに起因した受光開始時刻の誤差が小さい。従って、受光開始時刻に基づき左右方向の光軸ずれを推定する場合に、本変形例では、ビデオＡＳＩＣ３は、上述の誤差を低減して、受光開始時刻を高精度に測定することができる。従って、本変形例では、ビデオＡＳＩＣ３は、左右方向の光軸ずれの検出精度を高めることができる。
　なお、本変形例は、第２実施例に係る受光素子１００Ａ及び第３実施例に係る受光素子１００Ｂを用いる場合であっても、好適に適用される。これらの場合であっても、ビデオＡＳＩＣ３は、左右方向の光軸ずれの検出精度を高めることができる。
　（変形例２）
　上述の実施例では、画像描画装置１は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２、及び緑色レーザＬＤ３を同時に点灯させた状態で、光軸ずれの検出及び補正を行った。しかし、本発明が適用可能な方法は、これに限定されない。
　これに代えて、画像描画装置１は、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２、及び緑色レーザＬＤ３のうち２つのレーザを同時に点灯させて、これらの２つのレーザ光の光軸ずれの検出及び補正を行ってもよい。この場合、例えば、画像描画装置１は、まず、赤色レーザＬＤ１及び青色レーザＬＤ２を同時に点灯させて、これらの２つのレーザ光ＬＲ、ＬＢの光軸ずれを補正する。その後、画像描画装置１は、赤色レーザＬＤ１又は青色レーザＬＤ２のいずれか一方と緑色レーザＬＤ３とを同時点灯させて、赤色レーザ光ＬＲ及び青色レーザ光ＬＢと緑色レーザ光ＬＧとの光軸ずれを補正する。この場合であっても、画像描画装置１は、好適に、赤色レーザ光ＬＲ、青色レーザ光ＬＢ、及び緑色レーザ光ＬＧの光軸ずれを補正することができる。また、他の例では、画像描画装置１は、４つ以上のレーザを対象に光軸ずれを補正してもよい。
　（変形例３）
　上述の画像描画装置１は、ヘッドアップディスプレイに好適に適用される。これについて、図１３を参照して具体例を示す。
　図１３は、本発明に係るヘッドアップディスプレイの構成例を示す。図１３に示すヘッドアップディスプレイは、コンバイナ２６を介して虚像「Ｉｖ」を運転者に視認させるものである。
　図１３に示す構成では、光源部１Ａは、上述した実施例の画像描画装置１として機能する。そして、光源部１Ａは、支持部材１１ａ、１１ｂを介して車室内の天井部２２に付設され、現在地を含む地図情報や経路案内情報、走行速度、その他運転を補助する情報（以後、「運転補助情報」とも呼ぶ。）を示す表示像を構成する光を、コンバイナ２６に向けて出射する。具体的には、光源部１Ａは、光源ユニット１内に表示像の元画像（実像）を生成し、その画像を構成する光をコンバイナ２６へ出射することで、運転者に虚像Ｉｖを視認させる。
　コンバイナ２６は、光源部１から出射される表示像が投影されると共に、表示像を運転者の視点（アイポイント）「Ｐｅ」へ反射することで当該表示像を虚像Ｉｖとして表示させる。そして、コンバイナ２６は、天井部２２に設置された支持軸部２７を有し、支持軸部２７を支軸として回動する。支持軸部２７は、例えば、フロントウィンドウ２０の上端近傍の天井部２２、言い換えると運転者用の図示しないサンバイザが設置される位置の近傍に設置される。
　なお、本発明が適用可能なヘッドアップディスプレイの構成は、これに限られない。例えば、ヘッドアップディスプレイは、コンバイナ２６を有さず、光源部１Ａは、フロントウィンドウ２０へ投影することで、フロントウィンドウ２０に表示像を運転者のアイポイントＰｅへ反射させてもよい。また、光源部１Ａの位置は、天井部２２に設置される場合に限らず、ダッシュボード２４の内部に設置されてもよい。この場合、ダッシュボード２４には、コンバイナ２６又はフロントウィンドウ２０に光を通過させるための開口部が設けられる。
　（変形例４）
　受光素子１００、１００Ａ、１００Ｂは、ＲＧＢの３色を測光可能であった。しかし、本発明が適用可能な受光素子の構成は、これに限定されない。これに代えて、受光素子は、赤色を測光する受光素子と、青色を測光する受光素子と、緑色を測光する受光素子とが組み合わされた複数の受光素子であってもよい。
　１　画像描画装置
　３　ビデオＡＳＩＣ
　７　レーザドライバＡＳＩＣ
　８　ＭＥＭＳ制御部
　９　レーザ光源部
　１００、１００Ａ、１００Ｂ　受光素子

Claims (7)

  1. 　画像信号に基づいて画像を投影する投影装置であって、
    　それぞれ異なる色の光ビームを出射する複数の光源と、
    　前記画像信号に基づいて前記光ビームの各々の強度を制御する制御手段と、
    　合成された前記光ビームの各々を描画領域を含む所定領域内で走査する走査手段と、
    　前記所定領域内の非描画領域を走査されている前記光ビームの各々を受光する受光素子と、
    　前記受光素子の出力信号に基づき前記光ビームの各々のスポット中心のずれを検出する検出手段と、
    を備え、
    　前記制御手段は、前記受光素子が前記光ビームの各々を受光するタイミングにおいては前記光ビームの各々をすべて発光させ、
    　前記受光素子は、受光した前記光ビームの各々の強度に対応する出力信号を出力することを特徴とする投影装置。
  2. 　前記所定領域内の非描画領域を走査されている前記光ビームの各々のスポット形状を楕円状に変形する光学素子を備え、
    　前記受光素子は、前記光学素子により変形された前記光ビームの各々を受光することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
  3. 　前記受光素子は、受光した前記光ビームの各々の強度に対応する出力信号を出力するブロックであって、それぞれ隣接した２行１列または２行２列のブロックを有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影装置。
  4. 　前記ブロック内の各色の受光エリアは、当該ブロックと隣接するブロック内で同一色を受光する受光エリアと線対称に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
  5. 　前記ブロック内の各色の受光エリアは、受光する色の光ビームのスポット径に基づき配列されることを特徴とする請求項３または４に記載の投影装置。
  6. 　前記検出手段は、前記受光素子の各ブロックからの出力信号を基に、前記光ビームの各々のスポット中心のずれの方向を検出することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の投影装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか一項に記載の投影装置を備え、前記画像をユーザの目の位置から虚像として視認させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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