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WO2013046329A1 - 光軸ずれ補正装置、制御方法、及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents

光軸ずれ補正装置、制御方法、及びヘッドアップディスプレイ Download PDF

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WO2013046329A1
WO2013046329A1 PCT/JP2011/072052 JP2011072052W WO2013046329A1 WO 2013046329 A1 WO2013046329 A1 WO 2013046329A1 JP 2011072052 W JP2011072052 W JP 2011072052W WO 2013046329 A1 WO2013046329 A1 WO 2013046329A1
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WO
WIPO (PCT)
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scanning
optical axis
light receiving
receiving element
light
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/072052
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄一 吉田
和弥 笹森
福田 雅文
英昭 鶴見
純也 村田
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
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Priority to JP2013535685A priority patent/JP5731660B2/ja
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    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/101Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G09G3/002Control 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 speed at which the laser beam passes over the light receiving element is high. Is required.
  • the main object of the present invention is to provide an optical axis deviation correction apparatus, a control method, and a head-up display capable of detecting and correcting an optical axis deviation without requiring high detection accuracy of a light receiving element.
  • an optical axis misalignment correction apparatus that corrects an optical axis misalignment between the first beam emitted from the first light source and the second beam emitted from the second light source.
  • Scanning means for scanning the scanning region with the beam and the second beam, a light receiving element disposed at a position capable of receiving the first beam and the second beam scanned on the scanning region, and the first Control means for changing a position at which the beam and the second beam are irradiated in the scanning region in a main scanning direction or a sub-scanning direction for each scanning period of each scanning repeated a plurality of times with respect to the scanning region;
  • the detecting means for detecting the optical axis deviation of the first beam and the second beam, and the optical axis deviation of the first beam or the second
  • an optical axis misalignment correction apparatus that corrects an optical axis misalignment between a first beam emitted from a first light source and a second beam emitted from a second light source, Scanning means for scanning the scanning region with the beam and the second beam, a light receiving element disposed at a position capable of receiving the first beam and the second beam scanned on the scanning region, and the first Control that draws a predetermined pattern on the scanning region by the beam and the second beam, and changes the drawing position of the pattern in the main scanning direction or the sub-scanning direction for each scanning period of each scan repeated a plurality of times.
  • Detecting means for detecting a deviation of the optical axes of the first beam and the second beam in accordance with a difference in timing of receiving the first beam and the second beam based on the deviation detected by the detecting means.
  • correction means for correcting the optical axis deviation of the two beams.
  • the optical axis offset of the 1st beam irradiated from a 1st light source and the 2nd beam irradiated from a 2nd light source is correct
  • the position at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region is set in the main scanning direction or sub-scanning for each scanning period of each scanning repeated a plurality of times with respect to the scanning region.
  • a correction step of correcting an optical axis shift of the second beam
  • a head having an optical axis deviation correction device for correcting an optical axis deviation between the first beam emitted from the first light source and the second beam emitted from the second light source in the light source unit.
  • the optical axis deviation correcting device includes a scanning unit that scans the scanning region with respect to the first beam and the second beam over a predetermined scanning period, and the first beam that has scanned the scanning region.
  • a light receiving element disposed at a position capable of receiving one beam and the second beam, and a position at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region with respect to the scanning region.
  • Control means for changing in the main scanning direction or the sub-scanning direction for each scanning period of each scanning repeated a plurality of times every time, and scanning the first beam and the second beam for the scanning region.
  • the optical axis of the first beam and the second beam is shifted according to the difference between the timing at which the light receiving element receives the first beam and the timing at which the second beam is received during the unit time.
  • detecting means for detecting the optical axis deviation of the first beam or the second beam based on the deviation detected by the detecting means.
  • FIG. 1 shows a configuration of an image drawing apparatus according to the present embodiment.
  • positioning of a micro lens array and a light receiving element is shown.
  • the structural example of a head-up display is shown.
  • an optical axis deviation correction apparatus that corrects an optical axis deviation between a first beam emitted from a first light source and a second beam emitted from a second light source, Scanning means for scanning the first beam and the second beam with respect to a scanning region; a light receiving element disposed at a position capable of receiving the first beam and the second beam scanned in the scanning region; Control means for changing a position at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region in a main scanning direction or a sub-scanning direction for each scanning period of each scan repeated a plurality of times with respect to the scanning region; When the control unit scans the first beam and the second beam with respect to the scanning region, the timing at which the light receiving element receives the first beam and the timing at which the second beam is received. Detecting means for detecting a deviation of the optical axes of the first beam and the second beam according to the difference between the first beam and the second beam, based on the deviation
  • the optical axis deviation correction device corrects an optical axis deviation between the first beam emitted from the first light source and the second beam emitted from the second light source, and includes a scanning unit, a light receiving element, and a control unit. And detecting means and correcting means.
  • the scanning unit scans the scanning region with the first beam and the second beam.
  • the control means changes the position at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region in the main scanning direction or the sub-scanning direction for each scanning period of each scan repeated a plurality of times with respect to the scanning region.
  • the detecting means detects the first beam according to the difference between the timing at which the light receiving element receives the first beam and the timing at which the second beam is received when the first beam and the second beam are scanned in the scanning region. And a deviation of the optical axis of the second beam is detected.
  • the correction unit corrects the optical axis shift of the first beam or the second beam based on the shift detected by the detection unit.
  • the optical axis deviation correcting device scans the scanning region by changing the irradiation position in the main scanning direction or the sub-scanning direction for each scanning period of each scanning repeated a plurality of times with respect to the scanning region.
  • the optical axis deviation is corrected based on the light reception timing of the beam and the light reception timing of the second beam.
  • the optical axis deviation correction device can easily measure the light reception timing and correct the optical axis deviation without depending on the detection accuracy of the light receiving element, even when the laser beam passes through the light receiving element at high speed. Can be performed.
  • the scanning unit scans the scanning region with the first beam and the second beam over a predetermined scanning period
  • the control unit includes the first beam and the second beam.
  • the position irradiated with the second beam is changed in the main scanning direction or the sub-scanning direction for each scan repeated a plurality of times every predetermined unit time at a frame rate
  • the detection means is configured to change the position in the unit time.
  • the optical axis shift is detected according to the difference between the timing at which the light receiving element receives the first beam and the second beam.
  • the unit time described above indicates, for example, 1 second when scanning is performed every 60 FPS (Frames Per Second).
  • the optical axis deviation correction device can easily measure the light reception timing and correct the optical axis deviation without depending on the detection accuracy of the light receiving element, even when the laser beam passes through the light receiving element at high speed. Can be performed.
  • the control unit determines a position at which the first beam and the second beam are irradiated on the scanning region in the scanning period. And change in the main scanning direction for each scanning period.
  • the optical axis deviation correction device suitably corrects the optical axis deviation in the main scanning direction even when the light receiving element is arranged at the boundary portion of each pixel or when the width in the main scanning direction is large. It can be corrected.
  • the number of the plurality of consecutive rows to be irradiated is set in the main scanning direction of the irradiation region during the unit time on the scanning surface on which the light receiving element is disposed. Is set to be larger than that of the light receiving element.
  • the control unit sets the amount of change of the irradiation region for each scanning period to a value smaller than the size of the light receiving element in the main scanning direction.
  • control unit may determine a position at which the first beam and the second beam are applied to the scanning region in the scanning period for one column in the scanning region. And change in the sub-scanning direction for each scanning period. By doing so, the optical axis deviation correction apparatus can correct the optical axis deviation in the sub-scanning direction quickly and with high accuracy.
  • the control unit determines a position at which the first beam and the second beam are irradiated on the scanning region in the scanning period in a sub-scanning direction in the scanning region. Are set to consecutive pixels.
  • the optical axis deviation correction device can suitably correct the optical axis deviation in the sub-scanning direction.
  • the control unit may determine a position at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region in a main scanning direction or a sub-scan for each scanning period. In the direction, the light receiving element is changed according to the movement width corresponding to the width in the main scanning direction or the sub-scanning direction. According to this aspect, the optical axis deviation correction apparatus can perform optical axis deviation correction more quickly.
  • the control unit continuously determines positions at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region in the scanning direction for each scanning period. Or, it is changed toward the sub-scanning direction.
  • the optical axis deviation correction apparatus can preferably scan the entire scanning region and measure the light reception timing of the light receiving element.
  • the control unit scans the scanning region with the first beam and the second beam separately.
  • the optical axis deviation correction apparatus can preferably measure the light reception timing of the first beam and the second beam.
  • the light correction element is configured such that the light receiving element in the unit time is scanned when the first beam and the second beam are scanned over the scanning region.
  • the light emission timing of the first light source or the second light source is controlled so that the timing of receiving the first beam matches the timing of receiving the second beam.
  • the optical axis deviation correction apparatus can suitably correct the optical axis deviation.
  • an optical axis deviation correction device that corrects an optical axis deviation between a first beam emitted from a first light source and a second beam emitted from a second light source, Scanning means for scanning the first beam and the second beam with respect to a scanning region; a light receiving element disposed at a position capable of receiving the first beam and the second beam scanned in the scanning region; A predetermined pattern is drawn on the scanning area by the first beam and the second beam, and the drawing position of the pattern is changed in the main scanning direction or the sub-scanning direction for each scanning period of each scan repeated a plurality of times.
  • Control means for causing the light receiving element to receive the first beam and the second beam when the control means scans the first beam and the second beam with respect to the scanning region.
  • Detection means for detecting a deviation of the optical axes of the first beam and the second beam in accordance with a difference in timing of receiving the beam, and based on the deviation detected by the detection means, the first beam or Correction means for correcting an optical axis shift of the second beam.
  • the optical axis misalignment correction apparatus can easily measure the light reception timing without depending on the detection accuracy of the light receiving element, even when the laser beam passes through the light receiving element at high speed, and the optical axis. Deviation correction can be performed.
  • the optical axis shift between the first beam emitted from the first light source and the second beam emitted from the second light source is corrected, and the first beam and the second beam are corrected.
  • An optical axis misalignment correction apparatus comprising: scanning means for scanning a scanning region with respect to a scanning region; and a light receiving element arranged at a position where the first beam and the second beam scanned on the scanning region can be received.
  • a control step of changing in the sub-scanning direction, and a timing at which the light receiving element receives the first beam when the first beam and the second beam are scanned on the scanning region by the control step. And detecting the shift of the optical axes of the first beam and the second beam according to the difference between the timing of receiving the second beam and the second beam, and based on the shift detected by the detection step, And a correction step of correcting an optical axis shift of the first beam or the second beam.
  • the optical axis misalignment correction device can easily measure the light reception timing without depending on the detection accuracy of the light receiving element, even when the laser light passes through the light receiving element at high speed. It becomes possible to correct the optical axis deviation.
  • an optical axis deviation correction device that corrects an optical axis deviation between a first beam emitted from a first light source and a second beam emitted from a second light source is provided as a light source unit.
  • the optical axis deviation correcting device includes: scanning means for scanning the scanning region with the first beam and the second beam over a predetermined scanning period; and scanning the scanning region.
  • a light receiving element disposed at a position capable of receiving the first beam and the second beam, and a position at which the first beam and the second beam are irradiated in the scanning region, with respect to the scanning region, Control means for changing in the main scanning direction or sub-scanning direction for each scanning period of each scanning repeated a plurality of times every predetermined unit time, and the first beam and the second beam targeting the scanning region When scanned, the light of the first beam and the second beam according to the difference between the timing at which the light receiving element receives the first beam and the timing at which the second beam is received during the unit time.
  • the head-up display is equipped with the above-mentioned optical axis deviation correction device in the light source unit, so that even when laser light passes through the light receiving element at high speed, the light receiving timing does not depend on the detection accuracy of the light receiving element. Can be easily measured and the optical axis deviation can be corrected.
  • FIG. 1 shows a configuration of an image drawing apparatus 1 to which an optical axis deviation correction 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 MEMS control unit 8 and the laser driver ASIC 7 function as “control means”.
  • 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 arbitrary two laser beams of the lasers LD1, LD2, and LD3 are examples of the “first light source” and the “second light source” in the present invention, and the arbitrary two laser beams of the laser beams LR, LB, and LG. Are examples of the “first beam” and the “second beam” in the present invention.
  • 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 is configured by a photoelectric conversion element such as a photodetector, and supplies a detection signal “Sd”, which is an electrical signal corresponding to the amount of incident laser light, to the video ASIC 3.
  • 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. Thus, the video ASIC 3 functions as “detection means” and “correction 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 diagram 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 in the scannable area SR and is provided below 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 so as not to disturb the display. In this example, the position of the light receiving element 100 is on the arrangement surface of the microlens array 94, but is not limited thereto, and may be anywhere within the scannable region SR.
  • 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 MEMS mirror 10 scans a laser beam for a predetermined scanning region “Rtag” including the position of the light receiving element 100 within the scanable region SR and outside the drawing region RR when correcting the optical axis deviation. .
  • a specific scanning method will be described later.
  • 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 it is located in the scannable area SR and corresponds to an area outside the drawing area RR.
  • 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 pixels (dots) relative 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 image drawing apparatus 1 controls the light emission timings of the lasers LD1 to LD3 so that the optical axes of the laser beams LR, LB, and LG coincide when such an optical axis shift occurs. .
  • the image drawing apparatus 1 performs optical axis deviation correction at a predetermined timing such as when a predetermined input is received from the user or when the image drawing apparatus 1 is activated.
  • the image drawing apparatus 1 first performs a correction process for the optical axis deviation in the main scanning direction, and then executes a correction process for the optical axis deviation in the sub-scanning direction.
  • Each of these correction processes will be specifically described below.
  • (1) Optical axis deviation correction process in the main scanning direction First, an optical axis deviation correction method in the main scanning direction will be described.
  • the image drawing apparatus 1 sequentially scans one line per frame from the top row of the scanning region Rtag by each laser beam, and the light receiving element 100 detects the received light at each frame for each laser beam. Based on whether or not, the optical axis deviation is detected and corrected. Note that the image drawing apparatus 1 draws each frame for each scanning period of each scan repeated a plurality of times per unit time. For example, in the case of 60 FPS, the image drawing apparatus 1 draws each frame for each scanning period of each scan repeated 60 times per second.
  • the number indicating the frame number when counting from the frame in which the uppermost row of the scanning region Rtag is scanned is referred to as “frame number Nf”, and the light receiving element 100 detects the highest light receiving level.
  • This frame number is also referred to as “detection frame number Nfd”.
  • a row (scanning line) in the scanning region Rtag to be scanned for each frame is also referred to as a “scanning target row Ltag”.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change in the position of the scan target row Ltag in a time series and a change in the light reception level detected by the light receiving element 100 when the scanning region Rtag is scanned one row per frame by the green laser beam LG. It is. Specifically, FIGS. 4A to 4E show the positions of the scanning target row Ltag corresponding to the frames having the frame numbers Nf of “1” to “5”, respectively, and FIGS. j) shows the change in the light receiving level detected by the light receiving element 100 during the scanning shown in FIGS. 4 (a) to 4 (e), respectively. Similarly, FIG.
  • FIG. 5 shows a change in the position of the scan target row Ltag and a change in the received light level detected by the light receiving element 100 in time series when scanning is performed on the blue laser beam LB
  • FIG. It is a figure which shows the change of the position of the scanning object line Ltag and the change of the light reception level which the light receiving element 100 detects in the time series at the time of performing a scan for the red laser beam LR.
  • the blue laser beam LB has an optical axis shift of one pixel downward with respect to the green laser beam LG, and the red laser beam LR is upward.
  • An optical axis shift for one pixel occurs. Therefore, in this case, the detection frame number Nfd of each laser beam differs depending on the direction and width of the optical axis deviation. Specifically, the frame number Nfd when detecting the green laser beam LG is “3” (see FIGS. 4C and 4H), whereas the frame number Nfd when detecting the blue laser beam LB is “2”. (See FIGS. 5B and 5G), and the frame number Nfd at the time of detection of the red laser beam LR is “4” (see FIGS. 6D and 6I).
  • the image drawing apparatus 1 sets the optical axis of the predetermined laser beam as a reference (fixed) and uses the reference laser beam (“reference laser beam”). Also, the optical axis of the other laser beam is moved based on the difference between the detection frame number Nfd and the other laser beam detection frame number Nfd. More specifically, the image drawing device 1 sets the optical axis of the laser beam having the detection frame number Nfd smaller than the detection frame number Nfd of the reference laser beam Lst to the difference between the detection frame numbers Nfd. The optical axis of the laser beam having a detection frame number Nfd that is larger than the detection frame number Nfd when the reference laser beam Lst is detected is equivalent to the difference between the detection frame numbers Nfd. Move down by the number of pixels you want.
  • the image drawing apparatus 1 detects the blue laser beam LB at the detection time frame number Nfd at the detection time of the green laser light LG. Since the number Nfd is smaller by “1”, the optical axis of the blue laser beam LB is moved upward by one pixel. Further, the image drawing apparatus 1 has the detection time frame number Nfd of the red laser light LR larger by “1” than the detection time frame number Nfd of the green laser light LG, so that the optical axis of the red laser light LR is directed downward. Move one pixel.
  • the image drawing apparatus 1 scans each row of laser light by one row per frame, so that the light in the vertical direction for each pixel is compared with the case of scanning all rows in one frame. Axial misalignment can be detected with high accuracy and optical axis misalignment can be corrected.
  • the scan target row Ltag is an example of the “pattern” in the present invention.
  • FIG. 7 is an example of a flowchart showing a processing procedure for correcting the optical axis deviation in the main scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 repeatedly executes the processing of the flowchart shown in FIG. 7 according to a predetermined cycle.
  • the image drawing apparatus 1 turns on the reference laser beam Lst, and scans the scanning region Rtag one by one for each frame in order from the top (step S101).
  • the image drawing apparatus 1 selects the green laser beam LG as the reference laser beam Lst.
  • the image drawing apparatus 1 determines whether or not the light receiving element 100 detects laser light for each frame (step S102).
  • the image drawing apparatus 1 advances the process to step S103.
  • the image drawing apparatus 1 specifies the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the green laser light LG.
  • the image drawing device 1 shifts the scanning target row Ltag downward by one row and continues scanning one row per frame (step). S101).
  • step S103 the image drawing apparatus 1 turns on a predetermined laser beam (in this case, the blue laser beam LB) other than the reference laser beam Lst, and targets 1 per frame for the scanning region Rtag. Scanning is performed for each row in order from the top (step S103). Then, for each frame, the image drawing apparatus 1 determines whether or not the light receiving element 100 has detected laser light (step S104). When the light receiving element 100 has detected laser light (step S104; Yes), The process proceeds to step S105. At this time, the image drawing apparatus 1 specifies the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the blue laser beam LB. On the other hand, when the light receiving element 100 does not detect the laser beam (step S104; No), the image drawing apparatus 1 continues scanning by shifting the scanning target row Ltag by one row downward (step S103).
  • a predetermined laser beam in this case, the blue laser beam LB
  • step S105 the image drawing apparatus 1 determines whether the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the blue laser beam LB in step S104 is the same as the detection frame number Nfd of the reference laser beam Lst. It is determined whether or not (step S105). As a result, the image drawing apparatus 1 determines whether or not there is an optical axis shift in the main scanning direction between the green laser light LG that is the reference laser light Lst and the blue laser light LB that has been scanned. If the reference laser beam Lst and the detection frame number Nfd are the same (step S105; Yes), the image drawing apparatus 1 determines that these laser beams have no optical axis misalignment in the main scanning direction, The process proceeds to step S107.
  • the image drawing apparatus 1 mainly sets the optical axis of the blue laser beam LB in accordance with the deviation of the detection frame number Nfd. Move in the scanning direction (step S106). As a result, the image drawing apparatus 1 matches the optical axis of the green laser light LG, which is the reference laser light Lst, with the optical axis of the blue laser light LB in the main scanning direction.
  • step S107 the image drawing apparatus 1 turns on the unscanned red laser light LR, and scans the scanning region Rtag one by one for each frame in order from the top (step S107). Then, the image drawing apparatus 1 determines whether or not the light receiving element 100 has detected laser light (step S108). When the light receiving element 100 has detected laser light (step S108; Yes), the image drawing apparatus 1 The process proceeds to step S109. At this time, the image drawing apparatus 1 specifies the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the red laser light LR. On the other hand, when the light receiving element 100 does not detect the laser beam (step S108; No), the image drawing apparatus 1 continues scanning by shifting the scanning target row Ltag by one row downward (step S107).
  • step S109 the image drawing apparatus 1 determines whether or not the detection time frame number Nfd of the red laser light LR is the same as the detection time frame number Nfd of the reference laser light Lst (step S109).
  • step S109 the hour frame numbers Nfd are the same (step S109; Yes)
  • step S109 the image drawing apparatus 1 mainly sets the optical axis of the red laser beam LR according to the deviation of the detection frame number Nfd. Move in the scanning direction (step S110).
  • the image drawing apparatus 1 matches the optical axis of the green laser light LG, which is the reference laser light Lst, with the optical axis of the red laser light LR in the main scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 preferably moves each optical beam of the laser light other than the reference laser light Lst according to the difference in timing at which the light receiving element 100 receives each laser light.
  • the optical axes can be matched.
  • the image drawing apparatus 1 scans each laser beam by detecting the frame number at the time of detection for each laser beam by sequentially scanning from the pixel in the top row of the scanning region Rtag by one pixel (dot) per frame. Nfd is calculated, and the optical axis deviation is detected and corrected so that the detected frame numbers Nfd coincide.
  • the image drawing apparatus 1 performs the optical axis deviation correction process in the sub-scanning direction after executing the optical axis deviation correction process in the main scanning direction.
  • the pixel (pixel) of the scanning region Rtag to be scanned for each frame is also referred to as “scanning target pixel Ptag”.
  • FIG. 8 shows the position of the scan target row Ltag in time series when the green laser beam LG, which is the reference laser beam Lst, is sequentially scanned from the pixel in the uppermost row of the scan region Rtag by one pixel per frame. It is a figure which shows the change of this, and the change of the light reception level which the light receiving element 100 detects.
  • FIGS. 8A to 8E show the positions of the scan target pixels Ptag corresponding to the frames having the frame numbers Nf of “1”, “19” to “21”, and “40”, respectively.
  • FIGS. 8F to 8J show changes in the received light level during scanning shown in FIGS. 8A to 8E, respectively.
  • FIG. 9 shows a change in the position of the scanning target row Ltag and a change in the light receiving level detected by the light receiving element 100 when scanning is performed on the blue laser light LB
  • FIG. 10 shows the red laser light LR.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a change in a position of a scan target row Ltag and a change in a light receiving level detected by the light receiving element 100 when scanning is performed on the target.
  • the blue laser beam LB is shifted by one pixel in the right direction with respect to the green laser beam LG which is the reference laser beam Lst, and the red laser The optical axis of the light LR is shifted by one pixel in the left direction. Therefore, in this case, the detection frame number Nfd of each laser beam differs depending on the direction and width of the optical axis deviation. Specifically, the frame number Nfd when detecting the green laser beam LG is “20” (see FIGS. 8C and 8H), whereas the frame number Nfd when detecting the blue laser beam LB is “19”. (See FIGS. 9B and 9G), and the frame number Nfd at the time of detection of the red laser beam LR is “21” (see FIGS. 10D and 10I).
  • the image drawing apparatus 1 causes a shift between the frame numbers Nfd at the time of detection of the reference laser beam Lst and the frame numbers Nfd at the time of detection of other laser beams. Based on this, the moving direction and moving width of the optical axis of the other laser light are determined. More specifically, the image drawing device 1 sets the optical axis of the laser beam having the detection frame number Nfd smaller than the detection frame number Nfd of the reference laser beam Lst to the difference between the detection frame numbers Nfd.
  • the optical axis of the laser beam having the detection frame number Nfd that is larger than the detection frame number Nfd when the reference laser beam Lst is detected corresponds to the difference between the detection frame numbers Nfd. Move to the right by the number of pixels you want.
  • the image drawing apparatus 1 uses the blue laser because the frame number Nfd when detecting the blue laser light LB is smaller by “1” than the frame number Nfd when detecting the green laser light LG.
  • the optical axis of the light LB is moved leftward by one pixel.
  • the image drawing apparatus 1 has the detection time frame number Nfd of the red laser light LR larger by “1” than the detection time frame number Nfd of the green laser light LG, so that the optical axis of the red laser light LR is directed rightward. Move one pixel.
  • the image drawing apparatus 1 scans each laser beam by one pixel per frame, so that the laser beam on the light receiving element 100 is compared with the case where the entire scanning region Rtag is scanned in one frame. Without being affected by the speed at which the light passes, the optical axis deviation in the horizontal direction for each pixel can be detected with high accuracy, and the optical axis deviation can be corrected.
  • the scanning target pixel Ptag is an example of the “pattern” in the present invention.
  • FIG. 11 is an example of a flowchart showing a processing procedure for correcting the optical axis deviation in the sub-scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 executes the process of the flowchart shown in FIG. 11 after the execution of the flowchart shown in FIG.
  • the image drawing apparatus 1 turns on the reference laser beam Lst, and scans one pixel at a time from the pixel in the upper left corner in order for the scanning region Rtag (step S201).
  • the image drawing apparatus 1 selects the green laser beam LG as the reference laser beam Lst.
  • the image drawing apparatus 1 determines whether or not the light receiving element 100 detects laser light for each frame (step S202).
  • the image drawing apparatus 1 advances the process to step S203.
  • the image drawing apparatus 1 specifies the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the green laser light LG.
  • the image drawing apparatus 1 adjoins the scanning target pixel Ptag in the downward direction when the pixel adjacent to the right or the scanning target pixel Ptag is at the right end.
  • the scanning is continued by setting the pixel at the left end of the row to be performed (step S201).
  • step S203 the image drawing apparatus 1 turns on a predetermined laser beam (in this case, the blue laser beam LB) other than the reference laser beam Lst, and targets 1 per frame for the scanning region Rtag. Scanning is performed in order from the upper left corner pixel by pixel (step S203). Then, the image drawing apparatus 1 determines whether or not the light receiving element 100 detects the laser beam for each frame (step S204), and when the light receiving element 100 detects the laser light (step S204; Yes), The process proceeds to step S205. At this time, the image drawing apparatus 1 specifies the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the blue laser beam LB.
  • a predetermined laser beam in this case, the blue laser beam LB
  • step S204 when the light receiving element 100 does not detect the laser beam (step S204; No), the image drawing apparatus 1 moves downward when the pixel to be scanned Ptag is adjacent to the right or when the pixel to be scanned Ptag is at the right end. Next, scanning is performed by setting the pixel at the left end of the row adjacent to (step S203).
  • step S205 the image drawing apparatus 1 determines whether the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the blue laser light LB in step S204 is the same as the detection frame number Nfd of the reference laser light Lst. It is determined whether or not (step S205). Thereby, the image drawing apparatus 1 determines whether or not there is an optical axis shift in the sub-scanning direction between the green laser light LG that is the reference laser light Lst and the blue laser light LB that has been scanned. If the reference laser beam Lst and the detection frame number Nfd are the same (step S205; Yes), the image drawing apparatus 1 determines that these laser beams have no optical axis deviation in the sub-scanning direction, The process proceeds to step S207.
  • the image drawing apparatus 1 changes the optical axis of the blue laser beam LB according to the deviation of the detection frame number Nfd. Move in the scanning direction (step S206). As a result, the image drawing apparatus 1 matches the optical axis of the green laser light LG, which is the reference laser light Lst, with the optical axis of the blue laser light LB in the sub-scanning direction.
  • step S207 the image drawing apparatus 1 turns on the unscanned red laser light LR, and scans the scanning region Rtag one by one from the pixel in the upper left corner in order (step S207). S207). Then, the image drawing apparatus 1 determines whether or not the light receiving element 100 has detected laser light (step S208). When the light receiving element 100 has detected laser light (step S208; Yes), the image drawing apparatus 1 The process proceeds to step S209. At this time, the image drawing apparatus 1 specifies the detection frame number Nfd when the light receiving element 100 detects the red laser light LR.
  • step S208 when the light receiving element 100 does not detect the laser light (step S208; No), the image drawing apparatus 1 moves downward when the pixel to be scanned Ptag is adjacent to the right side or when the pixel to be scanned Ptag is at the right end. Next, scanning is continued by setting the pixel at the left end of the row adjacent to (step S207).
  • step S209 the image drawing apparatus 1 determines whether or not the detection time frame number Nfd of the red laser light LR is the same as the detection time frame number Nfd of the reference laser light Lst (step S209). If the hour frame numbers Nfd are the same (step S209; Yes), the process of the flowchart is terminated. On the other hand, when the reference laser beam Lst and the detection frame number Nfd are not the same (step S209; No), the image drawing apparatus 1 changes the optical axis of the red laser beam LR according to the deviation of the detection frame number Nfd. Move in the scanning direction (step S210). As a result, the image drawing apparatus 1 matches the optical axis of the green laser light LG, which is the reference laser light Lst, with the optical axis of the red laser light LR in the sub-scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 preferably moves each optical beam of the laser light other than the reference laser light Lst according to the difference in timing at which the light receiving element 100 receives each laser light.
  • the optical axes can be matched.
  • the light receiving element 100 has a size of one pixel and is arranged at a position that overlaps with only one predetermined pixel.
  • the configuration to which the present invention is applicable is not limited to this. Instead of this, the light receiving element 100 may have a size of one pixel or more, and may be arranged at a position overlapping a plurality of pixels.
  • the size of the light receiving element 100 is 2 pixels or more will be specifically described with reference to FIG. 12 by taking an optical axis deviation correction process in the sub-scanning direction as an example.
  • FIG. 12 shows changes in the position of the scanning target pixel Ptag and the light receiving level detected by the light receiving element 100 when the scanning target pixel Ptag is on the light receiving element 100 when the light receiving element 100 has a size of 4 pixels.
  • FIG. 12A to 12D the positions of the scan target pixels Ptag corresponding to the frames having the frame numbers Nf of “12”, “13”, “20”, and “21”, respectively. Show.
  • the image drawing apparatus 1 sets the frame number Nfd at the time of detection to, for example, the median value (in this case, “13” or “20”) of the frame number Nf when light reception is detected, or the light reception level is the highest. It is set to the frame number Nf corresponding to the time of high scanning or the frame number Nf for scanning having the longest detection period. In these cases, the image drawing apparatus 1 needs to scan all the pixels in the scanning region Rtag. Therefore, the image drawing apparatus 1 does not determine whether or not the light receiving element 100 detects light reception in steps S104 and S108 in FIG. 7 and steps S204 and S208 in FIG. Determine if a row or pixel has been scanned.
  • the image drawing apparatus 1 uses the detection frame number Nfd when detecting light reception. It is set to the median value of the frame number Nf, or the frame number Nf corresponding to the scanning with the highest light reception level, or the average value of the frame numbers Nf at which light reception is detected. Then, the image drawing apparatus 1 moves the optical axis of the laser light other than the reference laser light Lst according to the difference in the detection frame number Nfd, as in the description of the embodiment.
  • FIG. 13 shows the detection of the position of the scanning target row Ltag and the light receiving device 100 when the scanning target row Ltag is on the light receiving device 100 when the light receiving device 100 is arranged so as to partially overlap a plurality of pixels. It is a figure which shows the change of the received light level. Specifically, FIGS. 13A and 13B show the position of the scan target row Ltag in the third frame and the fourth frame, respectively, and FIGS. 13C and 13D show the positions of 3 and 4, respectively. The change of the light reception level at the time of scanning in the frame and the fourth frame is shown.
  • the light receiving element 100 receives light when scanning two frames corresponding to the case where the scanning target row Ltag is the third row and the fourth row, respectively. Detect.
  • the area in which the pixels in the third row overlap with the light receiving element 100 is larger than the pixels in the fourth row. Therefore, as shown in FIGS. 13C and 13D, the light reception level corresponding to the scanning of the frame having the frame number Nf “3” corresponds to the scanning of the frame having the frame number Nf of “4”. It is higher than the light reception level. Therefore, in this case, the image drawing device 1 sets the frame number Nf (here “3”) having the highest light reception level as the frame number Nfd at the time of detection.
  • the image drawing apparatus 1 performs scanning with the highest light receiving level.
  • the frame number Nf corresponding to the time is set to the detection frame number Nfd.
  • the image drawing apparatus 1 moves the optical axis of the laser light other than the reference laser light Lst according to the difference in the detection frame number Nfd, as in the description of the embodiment.
  • the image drawing device 1 when the light receiving element 100 has a size of one pixel or more, or / and is disposed at a position that partially overlaps a plurality of pixels, the image drawing device 1 includes a modification 2 and a later-described modification. By executing the processing according to the third modification, the optical axis deviation can be corrected with higher accuracy.
  • the image drawing apparatus 1 sets the scanning target row Ltag to one row of pixels, but the method to which the present invention is applicable is not limited to this. Instead of this, the image drawing apparatus 1 may set a plurality of rows of pixels as the scan target row Ltag. This will be specifically described with reference to FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing the position of the scanning target row Ltag in the scanning region Rtag when two adjacent pixels in the main scanning direction are set as the scanning target row Ltag. Specifically, FIG. 14A shows the position of the scan target row Ltag in the frame with the frame number “2”, and FIG. 14B shows the scan target in the frame with the frame number “3”. The position of the row Ltag is shown, and FIG. 14C shows the position of the scan target row Ltag in the frame whose frame number is “4”.
  • the image drawing apparatus 1 scans all the rows in the scanning region Rtag by shifting the scanning target row Ltag downward by one row for each frame. Then, the image drawing apparatus 1 calculates the average value of the light reception level for each frame, and sets the frame number having the highest average value as the detection frame number Nfd. In FIG. 14, since the area of the light receiving element 100 that overlaps the scanning target row Ltag becomes the largest during the scanning of the third frame, the image drawing apparatus 1 sets the detection frame number Nfd to “3”.
  • the image drawing device 1 accurately specifies the frame number Nfd at the time of detection of each laser beam even when a plurality of adjacent rows are set as the scan target row Ltag, and the frame number Nfd at the time of detection is determined. Based on the difference, the optical axis deviation can be corrected appropriately.
  • the image drawing apparatus 1 appropriately determines the frame number Nfd at the time of detection of each laser beam even when the light receiving elements 100 are arranged in an overlapping manner over a plurality of rows as in the example shown in FIG. Therefore, the optical axis shift can be corrected more accurately.
  • the image drawing apparatus 1 may determine the number of rows designated as the scan target row Ltag based on the width of the light receiving element 100 in the main scanning direction. For example, the image drawing apparatus 1 designates the number of rows (“2” in the example of FIG. 14) at the position overlapping with the light receiving element 100 as the number of rows to be scanned Ltag. By doing in this way, the image drawing device 1 can uniquely determine the detection frame number Nfd corresponding to the position of the light receiving element 100 even when the area where the light receiving element 100 is arranged is large, Optical axis deviation can be corrected with higher accuracy.
  • the image drawing apparatus 1 sets the scanning target pixel Ptag to one pixel when correcting the optical axis deviation in the sub-scanning direction. It is not limited. Instead of this, the image drawing apparatus 1 may set a plurality of pixels as the scanning target pixel Ptag. This will be described with reference to two specific examples of the first example and the second example.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the position of the scan target pixel Ptag according to the first example of the present modification. Specifically, FIGS. 15A to 15C show the positions of the scan target pixels Ptag corresponding to the frames having the frame numbers Nf of 3 to 5, respectively.
  • the image drawing device 1 designates one column of pixels as the scanning target pixel Ptag, and puts it to the leftmost in the scanning region Rtag for each column per frame. Scanning is performed in order from the position of the line to the rightmost line. Then, the image drawing apparatus 1 sets the frame number Nfd at the time of detection to the number of the frame in which the light receiving element 100 detects the received light. In addition, when there are a plurality of frames in which the light receiving element 100 detects light reception, the image drawing apparatus 1 sets the frame number Nf at the time of detecting the highest light reception level, for example, as the detection frame number Nfd.
  • the image drawing apparatus 1 since scanning is performed for each column per frame, the image drawing apparatus 1 can shorten the time required for the optical axis deviation correction processing in the sub-scanning direction. Further, according to the first example, the image drawing apparatus 1 may execute the optical axis deviation correction process in the sub-scanning direction before executing the optical axis deviation correction process in the main scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 scans a plurality of consecutive columns per frame and shifts the column to be scanned one column at a time. Good.
  • the image drawing apparatus 1 can uniquely set the detection frame number Nfd and correct the optical axis deviation.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the position of the scanning target pixel Ptag according to the second example of the present modification and the change in the received light level corresponding thereto.
  • FIGS. 16A to 16E show the positions of the scanning target pixels Ptag at the time of scanning in the respective frames whose frame numbers Nf are “13” to “17”.
  • FIG. (J) to (j) show changes in the received light level detected during the scanning shown in FIGS. 16 (a) to (e), respectively.
  • the image drawing apparatus 1 designates three pixels adjacent in the left-right direction as scanning target pixels Ptag, and moves one pixel to the right by one frame.
  • the scanning target pixel Ptag is moved and all the pixels in the row being scanned are scanned, the three pixels at the left end of the lower adjacent row are scanned as the scanning target pixel Ptag.
  • the light receiving element 100 detects light reception in the 14th to 16th frames.
  • the image drawing apparatus 1 sets the frame number Nf (“15” in the example of FIG.
  • the image drawing apparatus 1 can more reliably suppress the detection omission of received light and the like and increase the accuracy of the optical axis deviation correction by designating a plurality of pixels as the scanning target pixel Ptag.
  • the image drawing apparatus 1 moves the scanning target row Ltag downward by one row for each frame in the optical axis deviation correction processing in the main scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 may determine the movement width of the scan target row Ltag according to the width of the light receiving element 100 in the main scanning direction. For example, the image drawing apparatus 1 sets the movement width of the scan target row Ltag to be equal to or smaller than the width of the light receiving element 100 in the main scanning direction. Specifically, when the width of the light receiving element 100 in the main scanning direction is 2 pixels or more and less than 3 pixels, the image drawing apparatus 1 sets the movement width of the scanning target row Ltag to 2 rows (pixels). Also by this, the image drawing apparatus 1 can cause the light receiving element 100 to detect the laser beam and can quickly complete the optical axis deviation correction process in the main scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 performs scanning according to the width of the light receiving element 100 in the sub-scanning direction instead of moving the scanning target pixel Ptag by one pixel per frame in the optical axis deviation correction processing in the sub-scanning direction.
  • the movement width of the target pixel Ptag may be determined.
  • the image drawing apparatus 1 sets the movement width of the scanning target pixel Ptag to be equal to or smaller than the width of the light receiving element 100 in the sub scanning direction.
  • the image drawing apparatus 1 can cause the light receiving element 100 to detect the laser light and can quickly complete the optical axis deviation correction process in the sub-scanning direction.
  • FIG. 17 shows a configuration example of a head-up display according to the present invention.
  • the head-up display shown in FIG. 17 causes the driver to 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 present invention can be used for various video devices using RGB lasers, such as laser projectors, head-up displays, and head-mounted displays.
  • Image drawing device 3 Video ASIC 7 Laser driver ASIC 8 MEMS control unit 9 Laser light source unit 100 Light receiving element

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Abstract

本発明の光軸ずれ補正装置は、第一光源から照射される第一ビームと、第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正するため、走査手段(10)と、受光素子(100)と、制御手段と、検出手段と、補正手段とを備える。前記走査手段(10)は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査領域に対して走査させる。前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる。前記検出手段は、前記受光素子(100)が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する。前記補正手段は、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビームと前記第二ビームとの光軸ずれを補正する。

Description

光軸ずれ補正装置、制御方法、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
 光軸ずれの検出時において、通常の映像の描画時と同様に1フレームごとに走査領域の全体を走査すると、受光素子上をレーザ光が通過する速度が速いことから、受光素子において高い検知精度が必要となる。
 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、受光素子に高い検出精度を要求することなく、光軸ずれの検出及び補正を行うことが可能な光軸ずれ補正装置、制御方法、及びヘッドアップディスプレイを提供することを主な目的とする。
 請求項1に記載の発明では、第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
 請求項12に記載の発明では、第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、前記第一ビーム及び前記第二ビームによって、前記走査領域に対して所定のパターンを描画し、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に前記パターンの描画位置を変化させる制御手段と、前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
 請求項13に記載の発明では、第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正し、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、を備える光軸ずれ補正装置が実行する制御方法であって、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御工程と、前記制御工程により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出工程と、前記検出工程により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正工程と、を有することを特徴とする。
 請求項14に記載の発明では、第一光源から照射される第一ビームと、第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置を光源部に有するヘッドアップディスプレイであって、前記光軸ずれ補正装置は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
本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。 緑色レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域上を走査した際の時系列での走査対象行の位置の変化及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。 青色レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域上を走査した際の時系列での走査対象行の位置の変化及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。 赤色レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域上を走査した際の時系列での走査対象行の位置の変化及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。 主走査方向の光軸ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。 緑色レーザ光により1フレームにつき1ピクセルずつ順に走査を実行した際の時系列での走査対象ピクセルの位置の変化及び受光レベルの変化を示す図である。 青色レーザ光により1フレームにつき1ピクセルずつ順に走査を実行した際の時系列での走査対象ピクセルの位置の変化及び受光レベルの変化を示す図である。 赤色レーザ光により1フレームにつき1ピクセルずつ順に走査を実行した際の時系列での走査対象ピクセルの位置の変化及び受光レベルの変化を示す図である。 副走査方向の光軸ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。 受光素子が4ピクセル分の大きさを有する場合に、走査対象ピクセルが受光素子上にある場合の走査対象ピクセルの位置を示す図である。 受光素子が複数のピクセルにわたって配置されている場合に、走査対象行が受光素子上にあるときの走査対象行の位置及び受光レベルの変化を示す図である。 主走査方向において隣接する2行を走査対象行に設定した場合の走査領域中の走査対象行の位置を示す図である。 変形例の第1の例に係る走査対象ピクセルの位置を示す図である。 本変形例の第2の例に係る走査対象ピクセルの位置及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。 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、第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、を有する。
 上記の光軸ずれ補正装置は、第一光源から照射される第一ビームと、第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正し、走査手段と、受光素子と、制御手段と、検出手段と、補正手段とを備える。走査手段は、第一ビーム及び第二ビームを、走査領域に対して走査させる。制御手段は、第一ビーム及び第二ビームが走査領域において照射される位置を、走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる。検出手段は、走査領域を対象に第一ビーム及び第二ビームを走査させた場合に受光素子が第一ビームを受光するタイミングと第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、第一ビーム及び第二ビームの光軸のずれを検出する。補正手段は、検出手段により検出したずれに基づいて、第一ビーム又は第二ビームの光軸ずれを補正する。このように、光軸ずれ補正装置は、走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に照射位置を変化させて走査領域の走査を行い、第一ビームの受光タイミングと、第二ビームの受光タイミングとに基づき光軸ずれの補正を行う。これにより、光軸ずれ補正装置は、レーザ光が受光素子を高速に通過する場合であっても、受光素子の検知精度に依存することなく、受光タイミングを容易に計測し、光軸ずれの補正を行うことが可能となる。
 上記光軸ずれ補正装置の一態様では、前記走査手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させ、前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが照射される位置を、フレームレートにおける所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させ、前記検出手段は、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記光軸のずれを検出する。上述の単位時間は、例えば60FPS(Frames Per Second)ごとに走査を行う場合には、1秒を指す。また、この場合の複数回は60回であり、走査期間の長さは、1/60秒となる。これにより、光軸ずれ補正装置は、レーザ光が受光素子を高速に通過する場合であっても、受光素子の検知精度に依存することなく、受光タイミングを容易に計測し、光軸ずれの補正を行うことが可能となる。
 上記光軸ずれ補正装置の一態様では、前記制御手段は、前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、前記走査領域中の複数の連続する行の画素に設定し、かつ、前記走査期間ごとに主走査方向に変化させる。この態様により、光軸ずれ補正装置は、受光素子が各画素の境界部分に配置されている場合や、主走査方向の幅が大きい場合であっても、好適に主走査方向における光軸ずれを補正することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、照射される前記複数の連続する行の数は、前記受光素子が配置される走査面上での前記単位時間中における照射領域の主走査方向への大きさが、前記受光素子よりも大きくなるように設定される。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記走査期間ごとに照射領域を変化させる量を、前記受光素子の主走査方向の大きさよりも小さい値とする。これらの態様により、光軸ずれ補正装置は、主走査方向の受光素子の幅が大きい場合であっても、好適に光軸ずれを補正することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、前記走査領域中の1列分の画素に設定し、かつ、前記走査期間ごとに副走査方向に変化させる。このようにすることで、光軸ずれ補正装置は、迅速かつ高精度に副走査方向の光軸ずれを補正することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、前記走査領域中の副走査方向に連続する画素に設定する。このようにすることで、光軸ずれ補正装置は、副走査方向の光軸ずれを好適に補正することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査期間ごとに、主走査方向又は副走査方向に向かって、前記受光素子の主走査方向又は副走査方向における幅に応じた移動幅に従い変化させる。この態様により、光軸ずれ補正装置は、より迅速に光軸ずれの補正を実行することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査期間ごとに、連続的に主走査方向又は副走査方向に向かって変化させる。この態様により、光軸ずれ補正装置は、好適に、走査領域全体を走査して、受光素子の受光タイミングを計測することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを別々に前記走査領域に対して走査させる。この態様により、光軸ずれ補正装置は、好適に、第一ビーム及び第二ビームの受光タイミングを計測することができる。
 上記光軸ずれ補正装置の他の一態様では、前記補正手段は、前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとが一致するように、前記第一光源又は前記第二光源の発光タイミングを制御する。この態様により、光軸ずれ補正装置は、好適に、光軸ずれの補正を行うことができる。
 本発明の他の好適な実施形態では、第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、前記第一ビーム及び前記第二ビームによって、前記走査領域に対して所定のパターンを描画し、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に前記パターンの描画位置を変化させる制御手段と、前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、を有する。この実施形態によっても、光軸ずれ補正装置は、レーザ光が受光素子を高速に通過する場合であっても、受光素子の検知精度に依存することなく、受光タイミングを容易に計測し、光軸ずれの補正を行うことが可能となる。
 本発明のさらに別の好適な実施形態では、第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正し、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、を備える光軸ずれ補正装置が実行する制御方法であって、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御工程と、前記制御工程により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出工程と、前記検出工程により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正工程と、を有する。光軸ずれ補正装置は、この制御方法を実行することで、レーザ光が受光素子を高速に通過する場合であっても、受光素子の検知精度に依存することなく、受光タイミングを容易に計測し、光軸ずれの補正を行うことが可能となる。
 本発明のさらに別の好適な実施形態では、第一光源から照射される第一ビームと、第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置を光源部に有するヘッドアップディスプレイであって、前記光軸ずれ補正装置は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを、所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させる走査手段と、前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、を有する。ヘッドアップディスプレイは、上記の光軸ずれ補正装置を光源部に搭載することで、レーザ光が受光素子を高速に通過する場合であっても、受光素子の検知精度に依存することなく、受光タイミングを容易に計測し、光軸ずれの補正を行うことが可能となる。
 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
 [画像描画装置の構成]
 図1は、本発明に係る光軸ずれ補正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。なお、MEMS制御部8及びレーザドライバASIC7は、「制御手段」として機能する。
 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。
 なお、レーザLD1、LD2、LD3の任意の2つのレーザ光は、本発明における「第一光源」及び「第二光源」の一例であり、レーザ光LR、LB、LGの任意の2つのレーザ光は、本発明における「第一ビーム」及び「第二ビーム」の一例である。
 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。
 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。このように、ビデオASIC3は、本発明における「検出手段」及び「補正手段」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の下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外の領域に対応する位置に設けられている。なお、本事例では受光素子100の位置は、マイクロレンズアレイ94の配置面上としたが、これに限定されず、走査可能領域SR内であればどこでも良い。
 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。
 また、MEMSミラー10は、光軸ずれの補正時には、走査可能領域SR内かつ描画領域RR外であって、受光素子100の位置を含む所定の走査領域「Rtag」を対象にレーザ光を走査する。この具体的な走査の方法については後述する。
 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内であって描画領域RR外の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。
 次に、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ピクセル(ドット)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ピクセル分だけ下方向にずれている共に、1ピクセル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が発生した場合に、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。
 [光軸ずれ補正方法]
 以下では、本実施例に係る光軸ずれ補正方法について具体的に説明する。画像描画装置1は、ユーザから所定の入力があった時や画像描画装置1の起動時などの所定のタイミングで光軸ずれ補正を行う。そして、画像描画装置1は、まず、主走査方向の光軸ずれの補正処理を行った後、副走査方向の光軸ずれの補正処理を実行する。以下、これらの補正処理についてそれぞれ具体的に説明する。
(1)主走査方向の光軸ずれ補正処理
 まず、主走査方向の光軸ずれ補正方法について説明する。概略的には、画像描画装置1は、各レーザ光により1フレームにつき1行ずつ走査領域Rtagの最上位の行から順に走査を行い、各レーザ光について何フレーム目で受光素子100が受光を検知したかに基づき、光軸ずれの検出及び補正を行う。なお、画像描画装置1は、単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに各フレームの描画を行う。例えば、60FPSの場合には、画像描画装置1は、1秒ごとに60回繰り返される各走査の走査期間ごとに各フレームの描画を行う。
 ここで、光軸ずれが生じている場合の主走査方向の光軸ずれ補正方法の具体例について図4~図6を参照して説明する。以後では、走査領域Rtagの最上位の行の走査を行うフレームから順に数えた場合に何フレーム目にあたるかを示す番号を「フレーム番号Nf」と呼び、受光素子100が最も高い受光レベルを検知した際のフレーム番号を「検出時フレーム番号Nfd」とも呼ぶ。また、フレームごとに走査対象となる走査領域Rtag中の行(走査線)を「走査対象行Ltag」とも呼ぶ。
 図4は、緑色レーザ光LGにより1フレームにつき1行ずつ走査領域Rtag上を走査した際の時系列での走査対象行Ltagの位置の変化及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示す図である。具体的に、図4(a)~(e)は、それぞれフレーム番号Nfが「1」から「5」までの各フレームに対応する走査対象行Ltagの位置を示し、図4(f)~(j)は、それぞれ図4(a)~(e)に示す走査時に受光素子100が検出した受光レベルの変化を示す。同様に、図5は、青色レーザ光LBを対象に走査を実行した際の時系列での走査対象行Ltagの位置の変化及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示し、図6は、赤色レーザ光LRを対象に走査を実行した際の時系列での走査対象行Ltagの位置の変化及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示す図である。
 図4~図6に示すように、この例では、緑色レーザ光LGに対して、青色レーザ光LBが下方向に1ピクセル分の光軸ずれが生じており、赤色レーザ光LRが上方向に1ピクセル分の光軸ずれが生じている。従って、この場合、各レーザ光の検出時フレーム番号Nfdは、光軸ずれの方向及び幅に応じてそれぞれ異なる。具体的には、緑色レーザ光LGの検出時フレーム番号Nfdは「3」(図4(c)、(h)参照)であるのに対し、青色レーザ光LBの検出時フレーム番号Nfdは「2」(図5(b)、(g)参照)であり、赤色レーザ光LRの検出時フレーム番号Nfdは「4」(図6(d)、(i)参照)である。
 このように、各レーザ光の検出時フレーム番号Nfdが異なっている場合、画像描画装置1は、所定のレーザ光の光軸を基準(固定)にし、当該基準となるレーザ光(「基準レーザ光Lst」とも呼ぶ。)の検出時フレーム番号Nfdと他のレーザ光の検出時フレーム番号Nfdとのずれに基づき、当該他のレーザ光の光軸を移動させる。より具体的には、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdよりも小さい検出時フレーム番号Nfdであったレーザ光の光軸を、これらの検出時フレーム番号Nfdの差に相当するピクセル分だけ上方向に移動させ、基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdよりも大きい検出時フレーム番号Nfdであったレーザ光の光軸を、これらの検出時フレーム番号Nfdの差に相当するピクセル分だけ下方向に移動させる。
 従って、図4~図6の例では、緑色レーザ光LGを基準レーザ光Lstとした場合、画像描画装置1は、緑色レーザ光LGの検出時フレーム番号Nfdよりも青色レーザ光LBの検出時フレーム番号Nfdが「1」だけ小さいことから、青色レーザ光LBの光軸を上方向に1ピクセル分移動させる。また、画像描画装置1は、緑色レーザ光LGの検出時フレーム番号Nfdよりも赤色レーザ光LRの検出時フレーム番号Nfdが「1」だけ大きいことから、赤色レーザ光LRの光軸を下方向に1ピクセル分移動させる。
 このように、画像描画装置1は、1フレームにつき1行ずつ各レーザ光の走査を行うことで、1フレームに全ての行の走査を行う場合と比較して、1ピクセルごとの上下方向の光軸ずれを高精度に検知し、光軸ずれを補正することができる。なお、走査対象行Ltagは、本発明における「パターン」の一例である。
 図7は、主走査方向の光軸ずれを補正する処理手順を示すフローチャートの一例である。画像描画装置1は、図7に示すフローチャートの処理を、所定の周期に従い繰り返し実行する。
 まず、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstを点灯させて、走査領域Rtagを対象に、1フレームにつき1行ずつ上から順に走査を行う(ステップS101)。ここでは、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstとして緑色レーザ光LGを選択する。そして、画像描画装置1は、フレームごとに、受光素子100がレーザ光を検知したか否か判定する(ステップS102)。そして、受光素子100がレーザ光を検知した場合(ステップS102;Yes)、画像描画装置1はステップS103へ処理を進める。この時、画像描画装置1は、受光素子100が緑色レーザ光LGを検知した際の検出時フレーム番号Nfdを特定する。一方、受光素子100がレーザ光を検知しない場合(ステップS102;No)、画像描画装置1は、走査対象行Ltagを下方向に1行だけずらして引き続き1フレームにつき1行ずつ走査を行う(ステップS101)。
 次に、ステップS103では、画像描画装置1は、基準レーザ光Lst以外の所定のレーザ光(ここでは青色レーザ光LBとする。)を点灯させて、走査領域Rtagを対象に、1フレームにつき1行ずつ上から順に走査を行う(ステップS103)。そして、画像描画装置1は、フレームごとに、受光素子100がレーザ光を検知したか否か判定し(ステップS104)、受光素子100がレーザ光を検知した場合には(ステップS104;Yes)、ステップS105へ処理を進める。この時、画像描画装置1は、受光素子100が青色レーザ光LBを検知した際の検出時フレーム番号Nfdを特定する。一方、受光素子100がレーザ光を検知しない場合には(ステップS104;No)、画像描画装置1は、走査対象行Ltagを下方向に1行だけずらして引き続き走査を行う(ステップS103)。
 次に、ステップS105では、画像描画装置1は、ステップS104で受光素子100が青色レーザ光LBを検知した際の検出時フレーム番号Nfdが基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdと同一であるか否か判定する(ステップS105)。これにより、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGと走査を実行した青色レーザ光LBとの主走査方向の光軸ずれの有無を判定する。そして、基準レーザ光Lstと検出時フレーム番号Nfdが同一であった場合(ステップS105;Yes)、画像描画装置1は、これらのレーザ光には主走査方向の光軸ずれがないと判断し、ステップS107へ処理を進める。一方、基準レーザ光Lstと検出時フレーム番号Nfdが同一でない場合(ステップS105;No)、画像描画装置1は、これらの検出時フレーム番号Nfdのずれに応じて青色レーザ光LBの光軸を主走査方向に移動させる(ステップS106)。これにより、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGの光軸と青色レーザ光LBの光軸とを、主走査方向において一致させる。
 次に、ステップS107では、画像描画装置1は、未走査である赤色レーザ光LRを点灯させて、走査領域Rtagを対象に、1フレームにつき1行ずつ上から順に走査を行う(ステップS107)。そして、画像描画装置1は、受光素子100がレーザ光を検知したか否か判定し(ステップS108)、受光素子100がレーザ光を検知した場合(ステップS108;Yes)、画像描画装置1は、ステップS109へ処理を進める。この時、画像描画装置1は、受光素子100が赤色レーザ光LRを検知した際の検出時フレーム番号Nfdを特定する。一方、受光素子100がレーザ光を検知しない場合には(ステップS108;No)、画像描画装置1は、走査対象行Ltagを下方向に1行だけずらして引き続き走査を行う(ステップS107)。
 そして、ステップS109では、画像描画装置1は、赤色レーザ光LRの検出時フレーム番号Nfdが基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdと同一であるか否か判定し(ステップS109)、これらの検出時フレーム番号Nfdが同一である場合には(ステップS109;Yes)、フローチャートの処理を終了する。一方、基準レーザ光Lstと検出時フレーム番号Nfdが同一でない場合(ステップS109;No)、画像描画装置1は、これらの検出時フレーム番号Nfdのずれに応じて赤色レーザ光LRの光軸を主走査方向に移動させる(ステップS110)。これにより、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGの光軸と赤レーザ光LRの光軸とを、主走査方向において一致させる。
 このように、画像描画装置1は、各レーザ光を受光素子100が受光するタイミングの違いに応じて、基準レーザ光Lst以外のレーザ光の光軸を移動させることで、好適に、各レーザ光の光軸を一致させることができる。
 (2)副走査方向の光軸ずれ補正処理
 次に、副走査方向の光軸ずれ補正方法について説明する。概略的には、画像描画装置1は、各レーザ光により1フレームにつき1ピクセル(ドット)ずつ走査領域Rtagの最上位の行にあるピクセルから順に走査を行うことで各レーザ光について検出時フレーム番号Nfdを算出し、これらの検出時フレーム番号Nfdが一致するように、光軸ずれの検出及び補正を行う。なお、好適には、画像描画装置1は、上述した主走査方向の光軸ずれ補正処理を実行した後、副走査方向の光軸ずれ補正処理を行う。
 ここで、光軸ずれが生じている場合の副走査方向の光軸ずれ補正方法の具体例について図8~図10を参照して説明する。以後では、副走査方向の光軸ずれ補正時に、フレームごとに走査対象となる走査領域Rtagのピクセル(画素)を「走査対象ピクセルPtag」とも呼ぶ。
 図8は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGにより1フレームにつき1ピクセルずつ走査領域Rtagの最上位の行にあるピクセルから順に走査を実行した際の時系列での走査対象行Ltagの位置の変化及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示す図である。具体的に、図8(a)~(e)は、それぞれ、フレーム番号Nfが「1」、「19」~「21」、「40」の各フレームに対応する走査対象ピクセルPtagの位置を示し、図8(f)~(j)は、それぞれ図8(a)~(e)に示す走査時の受光レベルの変化を示す。同様に、図9は、青色レーザ光LBを対象に走査を実行した際の走査対象行Ltagの位置の変化及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示し、図10は、赤色レーザ光LRを対象に走査を実行した際の走査対象行Ltagの位置の変化及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示す図である。
 図8~図10に示すように、この例では、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGに対して、青色レーザ光LBが右方向に1ピクセル分の光軸ずれが生じており、赤色レーザ光LRが左方向に1ピクセル分の光軸ずれが生じている。従って、この場合、各レーザ光の検出時フレーム番号Nfdは、光軸ずれの方向及び幅に応じてそれぞれ異なる。具体的には、緑色レーザ光LGの検出時フレーム番号Nfdは「20」(図8(c)、(h)参照)であるのに対し、青色レーザ光LBの検出時フレーム番号Nfdは「19」(図9(b)、(g)参照)であり、赤色レーザ光LRの検出時フレーム番号Nfdは「21」(図10(d)、(i)参照)である。
 このように、各レーザ光の検出時フレーム番号Nfdが異なっている場合、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdと他のレーザ光の検出時フレーム番号Nfdとのずれに基づき、当該他のレーザ光の光軸の移動方向及び移動幅を定める。より具体的には、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdよりも小さい検出時フレーム番号Nfdであったレーザ光の光軸を、これらの検出時フレーム番号Nfdの差に相当するピクセル分だけ左方向に移動させ、基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdよりも大きい検出時フレーム番号Nfdであったレーザ光の光軸を、これらの検出時フレーム番号Nfdの差に相当するピクセル分だけ右方向に移動させる。
 従って、図8~図10の例では、画像描画装置1は、緑色レーザ光LGの検出時フレーム番号Nfdよりも青色レーザ光LBの検出時フレーム番号Nfdが「1」だけ小さいことから、青色レーザ光LBの光軸を左方向に1ピクセル分移動させる。また、画像描画装置1は、緑色レーザ光LGの検出時フレーム番号Nfdよりも赤色レーザ光LRの検出時フレーム番号Nfdが「1」だけ大きいことから、赤色レーザ光LRの光軸を右方向に1ピクセル分移動させる。
 このように、画像描画装置1は、1フレームにつき1ピクセルずつ各レーザ光の走査を行うことで、1フレームに走査領域Rtag全体の走査を行う場合と比較して、受光素子100上をレーザ光が通過する速さに影響を受けることなく、1ピクセルごとの左右方向の光軸ずれを高精度に検知し、その光軸ずれを補正することができる。なお、走査対象ピクセルPtagは、本発明における「パターン」の一例である。
 図11は、副走査方向の光軸ずれを補正する処理手順を示すフローチャートの一例である。画像描画装置1は、図11に示すフローチャートの処理を、図7に示すフローチャートの実行後に実行する。
 まず、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstを点灯させて、走査領域Rtagを対象に、1フレームにつき1ピクセルずつ左上隅のピクセルから順に走査を行う(ステップS201)。ここでは、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstとして緑色レーザ光LGを選択する。そして、画像描画装置1は、フレームごとに、受光素子100がレーザ光を検知したか否か判定する(ステップS202)。そして、受光素子100がレーザ光を検知した場合(ステップS202;Yes)、画像描画装置1はステップS203へ処理を進める。この時、画像描画装置1は、受光素子100が緑色レーザ光LGを検知した際の検出時フレーム番号Nfdを特定する。一方、受光素子100がレーザ光を検知しない場合(ステップS202;No)、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagを右隣のピクセル又は走査対象ピクセルPtagが右端にある場合には下方向に隣接する行の左端のピクセルに設定して引き続き走査を行う(ステップS201)。
 次に、ステップS203では、画像描画装置1は、基準レーザ光Lst以外の所定のレーザ光(ここでは青色レーザ光LBとする。)を点灯させて、走査領域Rtagを対象に、1フレームにつき1ピクセルずつ左上隅のピクセルから順に走査を行う(ステップS203)。そして、画像描画装置1は、フレームごとに、受光素子100がレーザ光を検知したか否か判定し(ステップS204)、受光素子100がレーザ光を検知した場合には(ステップS204;Yes)、ステップS205へ処理を進める。この時、画像描画装置1は、受光素子100が青色レーザ光LBを検知した際の検出時フレーム番号Nfdを特定する。一方、受光素子100がレーザ光を検知しない場合には(ステップS204;No)、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagを右隣のピクセル又は走査対象ピクセルPtagが右端にある場合には下方向に隣接する行の左端のピクセルに設定して引き続き走査を行う(ステップS203)。
 次に、ステップS205では、画像描画装置1は、ステップS204で受光素子100が青色レーザ光LBを検知した際の検出時フレーム番号Nfdが基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdと同一であるか否か判定する(ステップS205)。これにより、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGと走査を実行した青色レーザ光LBとの副走査方向の光軸ずれの有無を判定する。そして、基準レーザ光Lstと検出時フレーム番号Nfdが同一であった場合(ステップS205;Yes)、画像描画装置1は、これらのレーザ光には副走査方向の光軸ずれがないと判断し、ステップS207へ処理を進める。一方、基準レーザ光Lstと検出時フレーム番号Nfdが同一でない場合(ステップS205;No)、画像描画装置1は、これらの検出時フレーム番号Nfdのずれに応じて青色レーザ光LBの光軸を副走査方向に移動させる(ステップS206)。これにより、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGの光軸と青色レーザ光LBの光軸とを、副走査方向において一致させる。
 次に、ステップS207では、画像描画装置1は、未走査である赤色レーザ光LRを点灯させて、走査領域Rtagを対象に、1フレームにつき1ピクセルずつ左上隅のピクセルから順に走査を行う(ステップS207)。そして、画像描画装置1は、受光素子100がレーザ光を検知したか否か判定し(ステップS208)、受光素子100がレーザ光を検知した場合(ステップS208;Yes)、画像描画装置1は、ステップS209へ処理を進める。この時、画像描画装置1は、受光素子100が赤色レーザ光LRを検知した際の検出時フレーム番号Nfdを特定する。一方、受光素子100がレーザ光を検知しない場合には(ステップS208;No)、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagを右隣のピクセル又は走査対象ピクセルPtagが右端にある場合には下方向に隣接する行の左端のピクセルに設定して引き続き走査を行う(ステップS207)。
 そして、ステップS209では、画像描画装置1は、赤色レーザ光LRの検出時フレーム番号Nfdが基準レーザ光Lstの検出時フレーム番号Nfdと同一であるか否か判定し(ステップS209)、これらの検出時フレーム番号Nfdが同一である場合には(ステップS209;Yes)、フローチャートの処理を終了する。一方、基準レーザ光Lstと検出時フレーム番号Nfdが同一でない場合(ステップS209;No)、画像描画装置1は、これらの検出時フレーム番号Nfdのずれに応じて赤色レーザ光LRの光軸を副走査方向に移動させる(ステップS210)。これにより、画像描画装置1は、基準レーザ光Lstである緑色レーザ光LGの光軸と赤レーザ光LRの光軸とを、副走査方向において一致させる。
 このように、画像描画装置1は、各レーザ光を受光素子100が受光するタイミングの違いに応じて、基準レーザ光Lst以外のレーザ光の光軸を移動させることで、好適に、各レーザ光の光軸を一致させることができる。
 [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)
 図4~図6、図8~図10では、受光素子100は、1ピクセル分の大きさを有し、かつ、所定の一つのピクセルとのみ重複する位置に配置されていた。しかし、本発明が適用可能な構成は、これに限定されない。これに代えて、受光素子100は、1ピクセル分以上の大きさを有してもよく、複数のピクセルと重複する位置に配置されてもよい。
 まず、受光素子100の大きさが2ピクセル分以上ある場合について、副走査方向の光軸ずれ補正処理を例に図12を参照して具体的に説明する。
 図12は、受光素子100が4ピクセル分の大きさを有する場合に、走査対象ピクセルPtagが受光素子100上にある場合の走査対象ピクセルPtagの位置及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示す図である。具体的には、図12(a)~(d)は、それぞれ、フレーム番号Nfが「12」、「13」、「20」、「21」の各フレームに対応する走査対象ピクセルPtagの位置を示す。
 図12に示すように、この場合には、4つのフレームにわたり受光素子100が受光を検知する。従って、この場合、画像描画装置1は、検出時フレーム番号Nfdを、例えば、受光を検知した際のフレーム番号Nfの中央値(この場合「13」又は「20」)、又は、最も受光レベルが高かった走査時に対応するフレーム番号Nf、又は、受光を検知した期間が最も長い走査時のフレーム番号Nfに設定する。なお、これらの場合では、画像描画装置1は、走査領域Rtag内の全てのピクセルを走査する必要がある。従って、画像描画装置1は、図7のステップS104、ステップS108や図11のステップS204、ステップS208において、受光素子100が受光を検知したか否か判定する代わりに、走査領域Rtag内の全ての行又はピクセルを走査したか否か判定する。
 同様に、受光素子100が2ピクセル分以上の大きさを有する際に主走査方向の光軸を補正する場合には、画像描画装置1は、検出時フレーム番号Nfdを、受光を検知した際のフレーム番号Nfの中央値、又は、最も受光レベルが高かった走査時に対応するフレーム番号Nf、又は、受光を検出したフレーム番号Nfの平均値に設定する。そして、画像描画装置1は、実施例の説明と同様に、検出時フレーム番号Nfdの違いに応じて、基準レーザ光Lst以外のレーザ光の光軸を移動させる。
 次に、受光素子100が複数のピクセルと一部重複する位置に配置されている場合について、主走査方向の光軸ずれ補正処理を例に図13を参照して具体的に説明する。
 図13は、受光素子100が複数のピクセルと一部重複するように配置されている場合に、走査対象行Ltagが受光素子100上にあるときの走査対象行Ltagの位置及び受光素子100が検知する受光レベルの変化を示す図である。具体的には、図13(a)、(b)は、それぞれ、3フレーム目及び4フレーム目での走査対象行Ltagの位置を示し、図13(c)、(d)は、それぞれ、3フレーム目及び4フレーム目での走査時の受光レベルの変化を示す。
 図13(a)、(b)に示すように、この場合には、受光素子100は、走査対象行Ltagが3行目及び4行目の場合にそれぞれ対応する2つのフレームの走査時に受光を検知する。一方、4行目のピクセルよりも3行目のピクセルの方が受光素子100と重複する面積が大きい。よって、図13(c)、(d)に示すように、フレーム番号Nfが「3」のフレームの走査時に対応する受光レベルの方が、フレーム番号Nfが「4」のフレームの走査時に対応する受光レベルよりも高い。よって、この場合、画像描画装置1は、受光レベルが最も高いフレーム番号Nf(ここでは「3」)を、検出時フレーム番号Nfdに設定する。
 同様に、受光素子100が複数のピクセルに一部重複して設置された際に主走査方向の光軸ずれ補正処理を行う場合には、画像描画装置1は、受光レベルが最も高くなった走査時に対応するフレーム番号Nfを検出時フレーム番号Nfdに設定する。そして、画像描画装置1は、実施例の説明と同様に、検出時フレーム番号Nfdの違いに応じて、基準レーザ光Lst以外のレーザ光の光軸を移動させる。
 なお、受光素子100が1ピクセル分以上の大きさを有する場合、又は/及び、複数のピクセルと一部重複する位置に配置された場合には、画像描画装置1は、後述する変形例2及び変形例3に従い処理を実行することで、より高精度に光軸ずれの補正を行うことができる。
 (変形例2)
 主走査方向の光軸ずれ補正処理時に、画像描画装置1は、走査対象行Ltagを1行のピクセルに設定していたが、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、複数行のピクセルを走査対象行Ltagに設定してもよい。これについて、図14を参照して具体的に説明する。
 図14は、主走査方向において隣接する2行のピクセルを走査対象行Ltagに設定した場合の走査領域Rtag中の走査対象行Ltagの位置を示す図である。具体的には、図14(a)は、フレーム番号が「2」のフレームでの走査対象行Ltagの位置を示し、図14(b)は、フレーム番号が「3」のフレームでの走査対象行Ltagの位置を示し、図14(c)は、フレーム番号が「4」のフレームでの走査対象行Ltagの位置を示す。
 図14に示すように、画像描画装置1は、1フレームごとに1行ずつ走査対象行Ltagを下方向にずらして走査領域Rtag中の全ての行の走査を行う。そして、画像描画装置1は、フレームごとに受光レベルの平均値を算出し、当該平均値が最も高くなったフレームの番号を検出時フレーム番号Nfdに設定する。図14では、3フレーム目の走査時において、走査対象行Ltagと重複する受光素子100の面積が最も大きくなることから、画像描画装置1は、検出時フレーム番号Nfdを「3」に設定する。
 このように、画像描画装置1は、隣接する複数行を走査対象行Ltagに設定した場合であっても、各レーザ光の検出時フレーム番号Nfdを的確に特定し、当該検出時フレーム番号Nfdの違いに基づき光軸ずれを好適に補正することができる。特に、画像描画装置1は、図14に示す例のように、受光素子100が複数行にわたり重複して配置されていた場合であっても、各レーザ光の検出時フレーム番号Nfdを適切に定めることができ、光軸ずれをより的確に補正することができる。
 また、好適には、画像描画装置1は、主走査方向での受光素子100の幅に基づき走査対象行Ltagに指定する行数を定めるとよい。例えば、画像描画装置1は、受光素子100と重複する位置にある行数(図14の例では「2」)を、走査対象行Ltagの行数に指定する。このようにすることで、画像描画装置1は、受光素子100が配置された面積が大きい場合であっても、受光素子100の位置に対応した検出時フレーム番号Nfdを一意に定めることができ、光軸ずれをより高精度に補正することができる。
 (変形例3)
 図8~図10の説明では、副走査方向の光軸ずれ補正時に、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagを1ピクセル分に設定していたが、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、複数のピクセルを走査対象ピクセルPtagに設定してもよい。これについて、第1の例及び第2の例の2つの具体例を挙げて説明する。
 まず、第1の例について図15を参照して説明する。図15は、本変形例の第1の例に係る走査対象ピクセルPtagの位置を示す図である。具体的には、図15(a)~(c)は、それぞれ、フレーム番号Nfが3~5のフレームに対応する走査対象ピクセルPtagの位置を示す。
 図15に示すように、第1の例では、画像描画装置1は、1列分のピクセルを走査対象ピクセルPtagに指定して、1フレームにつき1列ごとに、走査領域Rtag中の最も左に位置する列から最も右に位置する列に向かって順に走査を行う。そして、画像描画装置1は、受光素子100が受光を検知したフレームの番号を検出時フレーム番号Nfdに設定する。なお、画像描画装置1は、受光素子100が受光を検知したフレームが複数存在する場合には、例えば最も高い受光レベルを検知した際のフレーム番号Nfを検出時フレーム番号Nfdに設定する。
 このように、第1の例によれば、1フレームにつき1列ごとに走査を行うため、画像描画装置1は、副走査方向の光軸ずれ補正処理に要する時間を短縮化することができる。また、第1の例によれば、画像描画装置1は、主走査方向の光軸ずれ補正処理を実行する前に、副走査方向の光軸ずれ補正処理を実行することもである。
 なお、第1の例では、変形例2と同様に、画像描画装置1は、1フレームにつき複数の連続する列を対象に走査を行い、フレームごとに走査対象の列を1列ずつずらしてもよい。これにより、変形例2と同様に、列間の境界付近の位置に受光素子100が配置されている場合や、受光素子100の副走査方向の幅が1ピクセル分よりも大きい場合であっても、画像描画装置1は、検出時フレーム番号Nfdを一意に設定し、光軸ずれを補正することができる。
 次に、第2の例について図16を参照して説明する。図16は、本変形例の第2の例に係る走査対象ピクセルPtagの位置及びこれに対応する受光レベルの変化を示す図である。具体的には、図16(a)~(e)は、それぞれ、フレーム番号Nfが「13」~「17」の各フレームにおける走査時の走査対象ピクセルPtagの位置を示し、図16(f)~(j)は、それぞれ、図16(a)~(e)に示す走査時に検出された受光レベルの変化を示す。
 図16(a)~(e)に示すように、この例では、画像描画装置1は、左右方向に隣接した3ピクセルを走査対象ピクセルPtagに指定し、1フレームごとに1ピクセルずつ右方向に走査対象ピクセルPtagを移動させ、走査中の行にある全てのピクセルを走査した場合には、下隣の行の左端の3ピクセルを走査対象ピクセルPtagとして走査する。そして、図16(b)~(d)に示すように、この例では、受光素子100は、14~16フレーム目において、受光を検知している。この場合、画像描画装置1は、例えば、受光を検知した連続するフレーム番号Nfのうち、中央値にあたるフレーム番号Nf(図16の例では「15」)を、検出時フレーム番号Nfdに設定する。このように、画像描画装置1は、複数のピクセルを走査対象ピクセルPtagに指定することで、受光の検出漏れ等をより確実に抑制し、光軸ずれの補正の精度を上げることができる。
 (変形例4)
 上述の実施例及び変形例の説明では、画像描画装置1は、主走査方向の光軸ずれ補正処理では、フレームごとに1行分だけ走査対象行Ltagを下方向へ移動させた。これに代えて、画像描画装置1は、受光素子100の主走査方向における幅に応じて走査対象行Ltagの移動幅を定めてもよい。例えば、画像描画装置1は、走査対象行Ltagの移動幅を、受光素子100の主走査方向における幅以下に設定する。具体的には、受光素子100の主走査方向の幅が2ピクセル以上かつ3ピクセル未満の場合には、画像描画装置1は、走査対象行Ltagの移動幅を2行(ピクセル)に設定する。これによっても、画像描画装置1は、受光素子100にレーザ光を検知させることができ、かつ、迅速に主走査方向の光軸ずれ補正処理を完了することができる。
 同様に、画像描画装置1は、副走査方向の光軸ずれ補正処理において、1フレームにつき1ピクセル分だけ走査対象ピクセルPtagを移動させる代わりに、受光素子100の副走査方向における幅に応じて走査対象ピクセルPtagの移動幅を定めてもよい。例えば、画像描画装置1は、走査対象ピクセルPtagの移動幅を、受光素子100の副走査方向における幅以下に設定する。これによっても、画像描画装置1は、受光素子100にレーザ光を検知させることができ、かつ、迅速に副走査方向の光軸ずれ補正処理を完了することができる。
 (変形例5)
 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17を参照して具体例を示す。
 図17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17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17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。
 本発明は、レーザプロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなど、RGBレーザを利用した種々の映像機器に利用することができる。
 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 受光素子

Claims (14)

  1.  第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、
     前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して複数回繰り返される各走査の走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、
     前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、
     前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、
     を有することを特徴とする光軸ずれ補正装置。
  2.  前記走査手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させ、
     前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが照射される位置を、フレームレートにおける所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させ、
     前記検出手段は、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記光軸のずれを検出する
     ことを特徴とする請求項1に記載の光軸ずれ補正装置。
  3.   前記制御手段は、
     前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、
     前記走査領域中の複数の連続する行の画素に設定し、かつ、前記走査期間ごとにその照射位置を主走査方向に変化させることを特徴とする請求項2に記載の光軸ずれ補正装置。
  4.  照射される前記複数の連続する行の数は、前記受光素子が配置される走査面上での前記単位時間中における照射領域の主走査方向への大きさが、前記受光素子よりも大きくなるように設定されることを特徴とする請求項3に記載の光軸ずれ補正装置。
  5.  前記制御手段は、前記走査期間ごとに照射領域を変化させる量を、前記受光素子の主走査方向の大きさよりも小さい値とすることを特徴とする請求項4に記載の光軸ずれ補正装置。
  6.   前記制御手段は、
     前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、
     前記走査領域中の1列分の画素に設定し、かつ、前記走査期間ごとに副走査方向に変化させることを特徴とする請求項1に記載の光軸ずれ補正装置。
  7.   前記制御手段は、
     前記走査期間において前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域に照射される位置を、前記走査領域中の副走査方向に連続する画素に設定することを特徴とする請求項1に記載の光軸ずれ補正装置。
  8.  前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査期間ごとに、連続的に主走査方向又は副走査方向に向かって変化させることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
  9.  前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査期間ごとに、主走査方向又は副走査方向に向かって、前記受光素子の主走査方向又は副走査方向における幅に応じた移動幅に従い変化させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
  10.  前記制御手段は、前記第一ビーム及び前記第二ビームを別々に前記走査領域に対して走査させることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
  11.  前記補正手段は、前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとが一致するように、前記第一光源又は前記第二光源の発光タイミングを制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光軸ずれ補正装置。
  12.  第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置であって、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、
     前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームによって、前記走査領域に対して所定のパターンを描画し、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に前記パターンの描画位置を変化させる制御手段と、
     前記制御手段により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、
     前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、
     を有することを特徴とする光軸ずれ補正装置。
  13.  第一光源から照射される第一ビームと第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正し、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームを、走査領域に対して走査させる走査手段と、
     前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、を備える光軸ずれ補正装置が実行する制御方法であって、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御工程と、
     前記制御工程により前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出工程と、
     前記検出工程により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正工程と、
     を有することを特徴とする制御方法。
  14.  第一光源から照射される第一ビームと、第二光源から照射される第二ビームとの光軸ずれを補正する光軸ずれ補正装置を光源部に有するヘッドアップディスプレイであって、
      前記光軸ずれ補正装置は、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームを、所定の走査期間かけて走査領域に対して走査させる走査手段と、
     前記走査領域に走査した前記第一ビーム及び前記第二ビームを受光可能な位置に配置された受光素子と、
     前記第一ビーム及び前記第二ビームが前記走査領域において照射される位置を、前記走査領域に対して、所定の単位時間ごとに複数回繰り返される各走査の前記走査期間ごとに主走査方向又は副走査方向に変化させる制御手段と、
     前記走査領域を対象に前記第一ビーム及び前記第二ビームを走査させた場合に、前記単位時間中における前記受光素子が前記第一ビームを受光するタイミングと前記第二ビームを受光するタイミングとの違いに応じて、前記第一ビーム及び前記第二ビームの光軸のずれを検出する検出手段と、
     前記検出手段により検出したずれに基づいて、前記第一ビーム又は前記第二ビームの光軸ずれを補正する補正手段と、
     を有す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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