JP2005055780A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示すべき画像を光ビームの走査によって画像表示面上に画像を表示し、走査された光ビームを検出するビームディテクタを備えた画像表示装置において、ビームディテクタへの入射光量の増大要請と画像表示面への照射光量の減少要請との両立を容易に図る。
【解決手段】ビームディテクタ１２０により、水平走査系１００におけるポリゴンミラー１０４から出射したレーザビームを検出し、それにより、画像表示面上において画像の表示を開始するタイミングを決定する。さらに、ポリゴンミラー１０４より下流側において、レーザビームを減光する減光フィルタ１５０を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示すべき画像を光束の走査によって画像表示面上に表示する画像表示装置に関するものであり、特に、走査された光束を検出するビームディテクタを備えた画像表示装置に関するものである。

表示すべき画像を光束の走査によって画像表示面上に表示する画像表示装置が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この種の画像表示装置は、一般に、（ａ）レーザビーム等、光束を出射させる光源手段と、（ｂ）その光源手段から出射した光束が入射し、その入射した光束を走査する走査手段とを含むように構成される。

この種の画像表示装置においては、走査手段により走査された光束を検出するビームディテクタが追加される場合がある。このビームディテクタは種々の用途に使用可能であり、以下、その一例を説明する。

この種の画像表示装置においては、走査手段に異状があると、画像表示面上において画像の表示が開始されるタイミングが正規でなくなってしまう場合がある。以下、このことを具体的に説明する。

走査手段は、一般に、表示すべき画像の１フレーム上の各ライン（走査線）ごとに、それに沿った主走査方向に光束を走査する主走査を行う主走査部と、表示すべき画像の各フレームごとに、それの最初のラインから最後のラインに向かう副走査方向に光束を走査する副走査を行う副走査部との双方を含むように構成される。

また、走査手段は、一般に、入射した光束を偏向する偏向素子を含むように構成される。偏向素子の一例は、光束の偏向を機械的に行う形式であり、この形式の一例は、一方向回転ミラーとしてのポリゴンミラーを使用する方式であり、別の例は、揺動ミラーとしてのガルバノミラーを使用する方式である。

例えば、主走査のための偏向素子としてポリゴンミラーを使用する場合には、それの各反射面の角度分割誤差があると、その誤差は、画像の主走査方向における位置誤差を意味するため、同じ画像表示面上において複数本のラインの始端位置（表示開始位置）が不揃いとなり、その結果、画像表示面上に表示される画像が乱れを伴う可能性がある。

この可能性は、上述のビームディテクタを使用して、そのビームディテクタによる検出結果に基づき、画像表示面上において画像の表示を開始するタイミングを制御することにより、排除し得る。

以上、ビームディテクタの用途の一例を説明したが、このビームディテクタは、その他の用途に使用することも可能である。
特開２００２−２９６５２９号公報

いずれにしても、ビームディテクタを備えた画像表示装置においては、本来であれば画像表示面上に照射されるはずである光束の一部がビームディテクタに入射する。一方、ビームディテクタの感度を向上させることが必要である場合には、それに入射する光束の光量が多いほど好都合である。

しかし、画像表示面上に照射される光束の光量が制限される場合がある。例えば、この画像表示装置が、眼の網膜の結像面を画像表示面として、そこに光束を走査して直接に画像を表示する網膜走査型ディスプレイである場合には、光束から網膜を確実に保護する関係上、網膜に照射される光束の光量が制限される。

そのため、ビームディテクタを備えた画像表示装置においては、特に対策を講じないと、ビームディテクタの感度に関する要請、すなわち、ビームディテクタへの入射光量の増大要請と画像表示面への照射光量の減少要請とが互いに背反する。

このような事情を背景として、本発明は、表示すべき画像を光束の走査によって画像表示面上に画像を表示し、走査された光束を検出するビームディテクタを備えた画像表示装置において、ビームディテクタへの入射光量の増大要請と画像表示面への照射光量の減少要請との両立を容易に図ることを課題としてなされたものである。

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。

（１） 表示すべき画像を光束の走査によって画像表示面上に表示する画像表示装置であって、
光束を出射する光源手段と、
その光源手段から出射した光束が入射し、その入射した光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束を検出するビームディテクタと、
前記光束の光路のうち、前記走査手段を含んでそれより下流側の部分である下流側光路上においてその光束を減光する減光手段と
を含む画像表示装置。

この画像表示装置においては、ビームディテクタにより、走査手段により走査された光束が検出される。さらに、光束の光路のうち、走査手段を含んでそれより下流側の部分である下流側光路上においてその光束を減光する減光手段が配置される。

したがって、この画像表示装置においては、走査手段からビームディクタへは、光束が減光されることなく入射するのに対し、走査手段から画像表示面へは、光束が減光されて入射する。

よって、この画像表示装置によれば、ビームディテクタへの入射光量の増大要請と画像表示面への照射光量の減少要請とを両立させることが容易となる。

以下、本項における各種用語を説明する。

本項における「光束の走査」が、互いに交差する主走査方向と副走査方向とにおいて２次元的に行われる場合には、本項における「走査手段」は、画像の１フレーム上の各ライン（走査線）ごとに、それに沿った主走査方向に光束を走査する主走査を行う主走査部と、画像の各フレームごとに、それの最初のラインから最後のラインに向かう副走査方向に光束を走査する副走査を行う副走査部との双方を含むように解釈したり、それらのうち選択されたもののみを含むように解釈することが可能である。

例えば、主走査部と副走査部とのいずれか一方が上流側、他方が下流側にそれぞれ配置される場合、本項における「走査手段」を、例えば、上流側のもののみを意味する用語として解釈することにより、下流側のものを、別の光学部品の一例として把握することが可能である。

ただし、本項における「ビームディテクタ」は、主走査方向において走査された光束を検出する第１のビームディテクタと、副走査方向において走査された光束を検出する第２のビームディテクタとを含むものとすることが可能である。

本項における「走査手段」が前述の主走査部と副走査部との双方を含み、かつ、それらのうちのいずれか一方が上流側、他方が下流側に配置される態様においては、本項における「ビームディテクタ」が、それら主走査部と副走査部とのうち上流側のものによって走査された光束を検出することが必要である場合には、その「ビームディテクタ」は、それら主走査部と副走査部とのうち上流側のものから出射する光束を検出する形式とすることはもちろん、それら主走査部と副走査部とのうち下流側のものから出射する光束を検出する形式とすることも可能である。

さらに、本項における「走査手段」の上述の態様、すなわち、主走査部と副走査部との双方を含み、かつ、それらのうちのいずれか一方が上流側、他方が下流側に配置される態様においては、本項における「ビームディテクタ」が、それら主走査部と副走査部とのうち上流側のものによって走査された光束を検出することが必要である場合には、それら主走査部と副走査部とのうち下流側のものを、本項における「減光手段」としても機能するように使用することが可能である。

本項における「走査手段」は、偏向素子を用いて光束を偏向して走査する態様で実施することが可能である。この態様においては、「偏向素子」を、光束の偏向を機械的に行う形式としたり、光学的に行う形式としたり、電気光学的に行う形式とすることが可能である。機械的偏向を行う形式の「偏向素子」の一例は、一方向回転ミラーとしてのポリゴンミラーであり、別の例は、揺動ミラーとしてのガルバノミラーである。

本項における「減光手段」の一例は、光の反射によって減光を行う形式であり、別の例は、光の吸収によって減光を行う形式である。

また、本項における「減光手段」は、その機能を走査手段自体に発揮させることによって実現したり、その機能を、走査手段とは別の光学部品であって、その走査手段より下流側に位置するものに発揮させることによって実現することが可能である。

（２） 前記減光手段が、複数箇所に配置されている（１）項に記載の画像表示装置。

前記（１）項に係る画像表示装置においては、何らかの理由によって減光手段が正規の位置から脱落するなどの故障モードを想定することが可能である。

これに対し、本項に係る画像表示装置においては、光束の減光が複数個の減光手段によって行われるため、それら減光手段のうちのいずれか１個でも正常であれば、減光量が正規値よりは少ないにしても、光束の減光が行われる。

したがって、この画像表示装置によれば、光束の減光を１個の減光手段のみで行う場合に比較し、画像表示面における照射光量に関してフォールトトレランス（耐故障性)が向上する。

（３） 前記減光手段が、減光フィルタである（１）または（２）項に記載の画像表示装置。

この画像表示装置によれば、減光フィルタが、当該画像表示装置にとって基本的な光学部品とは物理的に独立して設けられるため、減光フィルタがその光学部品に及ぼす影響をそれほど配慮することなく、減光フィルタを設計することが容易となる。

（４） さらに、前記下流側光路上に配置された少なくとも１個の光学部品を含み、かつ、その光学部品が、前記減光手段としても機能する（１）または（２）項に記載の画像表示装置。

この画像表示装置によれば、それの部品点数を増加させることなく、光束の減光が可能となる。

（５） 前記光学部品に、それから出射する光束の光量を減少させるコーティングが施されている（４）項に記載の画像表示装置。

この画像表示装置によれば、光学部品自体に減光のための対策を講じる場合より、簡単に目的を達することが可能となる。

（６） 前記コーティングが、反射式である（５）項に記載の画像表示装置。

この画像表示装置によれば、光の吸収によって減光を行う場合に比較し、簡単かつ安価に目的を達成でき、更に、光学部品が有すべき透過率を安定的に確保することが容易となる。

（７） 前記光学部品が、前記光束が集光されて入射するものである（５）または（６）項に記載の画像表示装置。

光学部品にコーティングされた反射膜によって光束を減光する場合には、反射膜の反射率が位置によって異なる可能性がある。そのため、反射膜のうちの比較的広い領域に光束が入射する場合には、光束の断面上の各位置によってそれの減光量が異なってしまう可能性がある。

これに対し、本項に係る画像表示装置においては、光束が集光されて光学部品に入射し、その結果、光束が光学部品に入射する面積が少なくて済むため、その光学部品の反射膜の反射率のばらつきの影響をそれほど受けずに済む。

（８） 前記画像表示面が眼の網膜の結像面である網膜走査型ディスプレイである（１）ないし（７）項のいずれかに記載の画像表示装置。

（９） 前記画像表示面がスクリーンである投影型ディスプレイである（１）ないし（７）項のいずれかに記載の画像表示装置。

（１０） さらに、前記走査された光束を伝送して前記画像表示面に照射することを主たる機能として前記下流側光路上に配置された少なくとも１個の伝送素子を含み、その伝送素子とは別に、専ら減光を行うために同じ下流側光路上に配置された減光フィルタを前記減光手段として含む（１）ないし（９）項のいずれかに記載の画像表示装置。

この画像表示装置によれば、減光フィルタが伝送素子とは物理的に独立して設けられるため、減光フィルタが伝送素子に及ぼす影響をそれほど配慮することなく、減光フィルタを設計することが容易となる。

（１１） さらに、前記走査された光束を伝送して前記画像表示面に照射することを主たる機能として前記下流側光路上に配置された少なくとも１個の伝送素子を含み、その伝送素子のうちの少なくとも一部である対象伝送素子が、前記減光手段としても機能する（１）ないし（９）項のいずれかに記載の画像表示装置。

この画像表示装置によれば、それの部品点数を増加させることなく、光束の減光が可能となる。

（１２） さらに、前記光源手段と前記走査手段との間に配置され、その光源手段から出射した光束の波面を、前記画像表示面上に表示すべき画像に応じて変調する波面変調光学系を含む（１）ないし（１１）項のいずれかに記載の画像表示装置。

（１３） さらに、前記ビームディテクタの検出結果に基づき、前記画像表示面上において前記画像の表示を開始するタイミングを制御するタイミング制御部を含む（１）ないし（１２）項のいずれかに記載の画像表示装置。

本項における「ビームディテクタ」が、主走査方向に走査された光束を検出するために使用される場合には、本項における「タイミング制御部」は、光束が各ラインに沿って画像を表示することを開始するタイミングを制御するものとされる。

これに対し、本項における「ビームディテクタ」が、副走査方向に走査された光束を検出するために使用される場合には、本項における「タイミング制御部」は、光束が各フレームごとに画像を表示することを開始するタイミングを制御するものとされる。

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の第１実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置が系統的に表されている。この網膜走査型ディスプレイ装置（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）は、レーザビームを、それの波面および強度を適宜変調しつつ、観察者の眼１０の瞳孔１２を経て網膜１４の結像面上に入射させ、その結像面上においてレーザビームを２次元的に走査することにより、その網膜１４上に画像を直接に投影する装置である。

すなわち、本実施形態においては、ＲＳＤが前記（１）項に係る「画像表示装置」の一例であり、レーザビームが同項における「光束」の一例であり、網膜１４の結像面が同項における「画像表示面」の一例なのである。

このＲＳＤは、光源ユニット２０を備え、その光源ユニット２０と観察者の眼１０との間において波面変調光学系２２と走査装置２４とをそれらの順に並んで備えている。

光源ユニット２０は、３原色（ＲＧＢ）を有する３つのレーザ光を１つのレーザ光に集束して任意色のレーザ光を生成するために、赤色のレーザ光を発するＲレーザ３０と、緑色のレーザ光を発するＧレーザ３２と、青色のレーザ光を発するＢレーザ３４とを備えている。各レーザ３０，３２，３４は、例えば、半導体レーザとして構成することが可能である。

各レーザ３０，３２，３４から出射したレーザ光は、それらを合成するために、各コリメート光学系４０，４２，４４によって平行光化された後に、波長依存性を有する各ダイクロイックミラー５０，５２，５４に入射させられ、それにより、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過させられる。

具体的には、Ｒレーザ３０から出射した赤色レーザ光は、コリメート光学系４０によって平行光化された後に、ダイクロイックミラー５０に入射させられる。Ｇレーザ３２から出射した緑色レーザ光は、コリメート光学系４２を経てダイクロイックミラー５２に入射させられる。Ｂレーザ３４から出射した青色レーザ光は、コリメート光学系４４を経てダイクロイックミラー５４に入射させられる。

それら３つのダイクロイックミラー５０，５２，５４にそれぞれ入射した３原色のレーザ光は、それら３つのダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１つのダイクロイックミラー５４に最終的に入射して集束され、その後、結合光学系８０によって集光される。

以上、光源ユニット２０のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説明する。

光源ユニット２０は、コンピュータを主体とする信号処理回路６０を備えている。信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、各レーザ３０，３２，３４を駆動するための信号処理と、後述の、レーザビームの波面を変調させるための信号処理と、後述の、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように設計されている。

各レーザ３０，３２，３４を駆動するため、信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、網膜１４上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザ光にとって必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザドライバ７０，７２，７４を介して各レーザ３０，３２，３４に供給する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、光源ユニット２０が前記（１）項における「光源手段」の一例を構成しているのである。

以上説明した光源ユニット２０は、結合光学系８０においてレーザビームを出射させる。そこから出射したレーザビームは、光伝送媒体としての光ファイバ８２と、その光ファイバ８２の後端から放射させられるレーザビームを平行光化するコリメート光学系８４とをそれらの順に経て波面変調光学系２２に入射する。

この波面変調光学系２２は、光源ユニット２０から出射したレーザビームの波面（波面曲率）を、網膜１４上に投影すべき画像上の各画素に応じて変調させる光学系である。

具体的には、この波面変調光学系２２は、集光レンズとそれの光軸上において変位可能な可動ミラーとの組合せを主体として構成されている。さらに具体的には、波面変調光学系２２は、コリメート光学系８４から出射したレーザビームが入射するハーフミラー９０と、そこで反射して出射したレーザビームを集光する集光レンズ９２とを備え、さらに、その集光レンズ９２から出射したレーザビームを平面ミラーで反射する可動ミラー９４と、その可動ミラー９４の位置を光軸上において変化させるアクチュエータ９６とを備えている。アクチュエータ９６の一例は、圧電素子を利用する形式である。この波面変調光学系２２においては、可動ミラー９４において反射したレーザビームが集光レンズ９２およびハーフミラー９０を透過して前述の走査装置２４に入射する。

なお付言するに、この波面変調光学系２２においてレーザビームの波面を変調させる方式として別のものを採用することが可能である。例えば、アクチュエータによって焦点距離が変化させられる可変焦点ミラーを用い、入射したレーザビームを反射する反射面の曲率を変化させてそのレーザビームの波面を変調するという方式を採用することが可能である。

ところで、前述の信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、レーザビームの波面を変調させるためにアクチュエータ９６に供給することが必要な波面変調信号を生成し、それをアクチュエータ９６に供給するように設計されている。これが前述の、レーザビームの波面を変調させるための信号処理である。アクチュエータ９６は、それに供給された波面変調信号に基づき、波面変調光学系２２を出射するレーザビームの波面を変調させる。

以上のように構成された波面変調光学系２２を出射したレーザビームは、前述の走査装置２４に入射する。この走査装置２４は、水平走査系１００と垂直走査系１０２とを備えている。

水平走査系１００は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを水平な複数の走査線に沿って水平にラスタ走査する水平走査（これが主走査の一例である。）を行う光学系である。これに対し、垂直走査系１０２は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に走査する垂直走査（これが副走査の一例である。）を行う光学系である。

具体的に説明するに、水平走査系１００は、本実施形態においては、機械的偏向を行う一方向回転ミラーとしてポリゴンミラー１０４を備えている。このポリゴンミラー１０４は、それに入射したレーザビームの光軸と交差する回転軸線まわりに図示しないモータによって高速で回転させられる。このポリゴンミラー１０４の回転速度は、信号処理回路６０から供給される水平同期信号に基づいて制御される。

ポリゴンミラー１０４は、回転軸線のまわりに並んだ複数の反射面１０６を備えており、入射レーザビームが１つの反射面１０６を通過するごとに１回偏向が行われる。その偏向されたレーザビームは、リレー光学系１１０によって垂直走査系１０２に伝送される。本実施形態においては、リレー光学系１１０が光路上において複数個の光学素子１１２，１１４を並んで備えている。

このＲＳＤは、ビームディテクタ１２０を定位置に備えている。ビームディテクタ１２０は、ポリゴンミラー１０４によって偏向されたレーザビーム（すなわち、主走査方向において走査されたレーザビーム）を検出することにより、そのレーザビームの主走査方向における位置を検出するために設けられている。ビームディテクタ１２０の一例は、ホトダイオードである。

本実施形態においては、図２に示すように、レーザビームによって２次元的に走査される全領域であるレーザ走査領域（画像表示面）が、画像表示領域（観察者の眼１０の瞳孔１２に入射する領域）より広く設定されており、結局、その画像表示領域の外側に、画像が表示されない非画像表示領域が存在している。

そして、ポリゴンミラー１０４から出射するレーザビームの全偏向角のうちそのレーザビームが最終的に画像表示領域に入射する領域は、全偏向角のうちの中央領域であり、非画像表示領域に入射する領域は、その中央領域より外側の領域である。

本実施形態においては、ビームディテクタ１２０が、レーザビームを上記中央領域の外側において検出するように設計されている。具体的には、図２に示すように、ポリゴンミラー１０４から出射したレーザビームの位置が、ポリゴンミラー１０４のうちの１つの反射面１０６によってレーザビームの偏向が開始された位置から、画像表示領域に入射することが開始される位置（画像表示開始位置）までの間に設定された検出領域内に位置するときに、ビームディテクタ１２０にレーザビームが入射するように設計されている。

レーザビームの光量は、それの偏向角に応じて信号処理回路６０によって制御される。具体的には、図２に示すように、ビームディテクタ１２０による検出が行われる検出領域と、それに先行する領域とを含むレーザ発光領域においては通常光量とされ、その検出領域から画像表示開始位置までの非画像表示領域においては最少光量に減少させられ、画像表示開始位置に後続する画像表示領域においては通常光量（ただし、画素ごとに映像信号（画像データ)に対応した光量となる。）に復元される。

ビームディテクタ１２０は、レーザビームの入射光量に応じた信号をＢＤ信号として出力し、その出力されたＢＤ信号は信号処理回路６０に供給される。このビームディテクタ１２０から出力されたＢＤ信号に応答し、信号処理回路６０は、ビームディテクタ１２０がレーザビームを検出した時期から設定時間が経過するのを待って、必要な駆動信号を各レーザドライバ７０，７２，７４に供給する。これにより、各走査線ごとに、画像表示開始タイミングが決定され、その決定された画像表示開始タイミングで画像表示が開始される。

したがって、本実施形態によれば、画像の１フレームにおける各走査線ごとに、偏向されたレーザビームの実際位置すなわちポリゴンミラー１０４の実際位置がフィードバックされて画像表示開始タイミングが設定されるため、ポリゴンミラー１０４の各反射面１０６の分割角度誤差にもかかわらず、画像の１フレームにおいて複数の走査線の始端位置がきれいに揃うこととなり、画像の品質が向上する。

以上、水平走査系１００を説明したが、垂直走査系１０２は、機械的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー１３０を備えている。ガルバノミラー１３０には、水平走査系１００から出射したレーザビームがリレー光学系１１０によって集光されて入射するようになっている。このガルバノミラー１３０は、それに入射したレーザビームの光軸と交差する回転軸線まわりに揺動させられる。このガルバノミラー１３０の起動タイミングおよび回転速度は、信号処理回路６０から供給される垂直同期信号に基づいて制御される。

以上説明した水平走査系１００と垂直走査系１０２との共同により、レーザビームが２次元的に走査され、その走査されたレーザビームによって表現される画像が、リレー光学系１４０を経て観察者の眼１０に照射される。本実施形態においては、リレー光学系１４０が光路上において複数個の光学素子１４２，１４４を並んで備えている。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、走査装置２４が前記（１）項における「走査手段」の一例を構成しているのである。

本実施形態においては、レーザビームの光路のうち、ビームディテクタ１２０によって検出されるレーザビームが出射するポリゴンミラー１０４と観察者の眼１０との間の部分である下流側光路上に減光フィルタ１５０が配置されている。具体的には、その減光フィルタ１５０は、ガルバノミラー１３０とリレー光学系１４０との間に配置されている。

このＲＳＤは、その減光フィルタ１５０なしでも基本的な機能を果たすことが可能であり、よって、減光フィルタ１５０は、レーザビームの減光を専ら行うためにこのＲＳＤに付随的に追加された光学素子である。

前述のように、ビームディテクタ１２０に入射するレーザビームの光量は通常光量であり、例えば、０．１ｍＷないし１ｍＷの範囲内で設定される。これに対し、観察者の眼１０の瞳孔１２に入射するレーザビームの光量の理想値は例えば、０．１μＷないし１μＷの範囲内である。したがって、本実施形態においては、減光フィルタ１５０が、２０ｄＢないし３０ｄＢの範囲内の減衰率を有するように設計される。

この減光フィルタ１５０は、例えば、波長依存性を有しないガラス製のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ)フィルタとして構成することが可能である。ＮＤフィルタは、それのガラス中に光吸収物質を分散させることにより、それに入射したレーザビームを吸収によって減光するものとすることが可能である。これに代えて、ＮＤフィルタは、クロム、アルミニウム等の金属でコーティングすることにより、それに入射したレーザビームを反射によって減光するものとすることが可能である。この反射型のＮＤフィルタは、例えば、それに入射したレーザビームを、観察者の眼１０に入り難い角度に反射する反射面を有するように設計することが可能である。

したがって、本実施形態によれば、ポリゴンミラー１０４より下流側に減光フィルタ１５０を配置することにより、ビームディテクタ１２０への入射光量を減らすことなく、瞳孔１２内への入射光量を適正範囲に制限することが可能となる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、減光フィルタ１５０が前記（１）項における「減光手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多く、異なる要素は減光手段に関するもののみであるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。

第１実施形態においては、減光手段としての減光フィルタ１５０が１個のみ、前述の下流側光路上に配置されている。

これに対し、本実施形態においては、図３に示すように、減光フィルタ１７０，１７２，１７４が複数個、下流側光路上に配置されている。すなわち、レーザビームの減光が複数個の減光フィルタ１７０，１７２，１７４の共同作用によって実現されるようになっているのである。

具体的には、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、減光フィルタ１７０が、ガルバノミラー１３０とリレー光学系１４０との間に配置されている。さらに、別の減光フィルタ１７２が、リレー光学系１４０において、それの複数個の光学素子１４２，１４４間に配置されている。さらに、減光フィルタ１７４が、ガルバノミラー１３０とリレー光学系１１０との間に配置されている。それら３個の減光フィルタ１７０，１７２，１７４はそれぞれ、第１実施形態と同様にして構成することが可能である。

本実施形態においては、３個の減光フィルタ１７０，１７２，１７４により、第１実施形態における１個の減光フィルタ１５０と同じ減光機能を果たす。そのため、本実施形態においては、各減光フィルタ１７０，１７２，１７４の減衰率が、第１実施形態における減光フィルタ１５０の減衰率（ｄＢ）の３分の１で足りる。

本実施形態によれば、それら３個の減光フィルタ１７０，１７２，１７４がすべて同時に故障しない限り、瞳孔１２内への入射光量の制限が、その量が正規値より少ないにしても、確保される。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多く、異なる要素は減光手段に関するもののみであるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。

第１実施形態においては、減光手段としての減光フィルタ１５０が当該ＲＳＤにとっての付随的な追加部品とされている。

これに対し、本実施形態においては、図４に示すように、ポリゴンミラー１０４以後の光路上に位置する一光学素子としてのガルバノミラー１３０の表面に反射膜がコーティングされ、これにより、ガルバノミラー１３０が本来の機能の他に減光という機能も果たすようになっている。すなわち、本実施形態においては、ガルバノミラー１３０が、それ本来の目的を達すべく偏向素子として機能するのみならず、減光手段としても機能するようになっているのである。

したがって、本実施形態によれば、このＲＳＤの部品点数を増加させることなく、ビームディテクタ１２０への入射光量増大と瞳孔１２への入射光量減少との両立を図ることが容易となる。

ところで、反射のために光学素子の表面にコーティングすると、その反射面の反射率が位置によって異なってしまう傾向がある。

これに対し、本実施形態においては、そのようなコーティングがガルバノミラー１３０に施されており、一方、そのガルバノミラー１３０は、本実施形態においては、レーザビームが集光されて照射されるようになっている。それにより、レーザビームが狭い領域においてガルバノミラー１３０に照射されることとなる。

したがって、本実施形態によれば、ガルバノミラー１３０による減光を、反射面の反射率のばらつきの影響をそれほど受けることなく行うことが可能となる。

次に、本発明の第４実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第３実施形態と共通する要素が多く、異なる要素は減光手段に関するもののみであるため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。

第３実施形態においては、ガルバノミラー１３０のみを対象として、レーザビームを反射によって減光するためのコーティングが施されている。

これに対し、本実施形態においては、図５に示すように、ポリゴンミラー１０４より下流側における複数個の光学素子を対象として、レーザビームを反射によって減光するためのコーティングが施されている。

具体的には、リレー光学系１１０における複数個の光学素子１１２，１１４と、ガルバノミラー１３０と、リレー光学系１４０における複数個の光学素子１４２，１４４とをそれぞれ対象として、レーザビームを反射によって減光するためのコーティングが施されている。

なお付言するに、以上説明した実施形態においては、レーザビームの光路のうちポリゴンミラー１０４より下流側の部分に減光手段が配置されているが、ポリゴンミラー１０４自体に減光手段としての機能を付加する態様で本発明を実施することが可能である。

具体的には、例えば、ポリゴンミラー１０４の各反射面１０６の反射率を、各反射面１０６のうち、それに入射したレーザビームを図２に示す画像表示領域に向けて反射する部分反射面の方が、ビームディテクタ１２０に向けて反射する部分反射面より低くなるように設定し、それにより、前者の部分反射面が減光手段としても機能する態様で本発明を実施することが可能である。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［課題を解決するための手段］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の第１実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置を示す系統図である。 図１における水平走査系１００および垂直走査系１０２によるレーザビームの走査領域と発光領域と検出領域との関係を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置を示す系統図である。 本発明の第３実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置を示す系統図である。 本発明の第４実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ装置を示す系統図である。

符号の説明

２０ 光源ユニット
２４ 走査装置
６０ 信号処理回路
１００ 水平走査系
１０２ 垂直走査系
１０４ ポリゴンミラー
１２０ ビームディテクタ
１３０ ガルバノミラー
１５０，１７０，１７２，１７４ 減光フィルタ

Claims (7)

1. 表示すべき画像を光束の走査によって画像表示面上に表示する画像表示装置であって、
   光束を出射する光源手段と、
   その光源手段から出射した光束が入射し、その入射した光束を走査する走査手段と、
   その走査手段により走査された光束を検出するビームディテクタと、
   前記光束の光路のうち、前記走査手段を含んでそれより下流側の部分である下流側光路上においてその光束を減光する減光手段と
   を含む画像表示装置。
2. 前記減光手段が、複数箇所に配置されている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記減光手段が、減光フィルタである請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. さらに、前記下流側光路上に配置された少なくとも１個の光学部品を含み、かつ、その光学部品が、前記減光手段としても機能する請求項１または２に記載の画像表示装置。
5. 前記光学部品に、それから出射する光束の光量を減少させるコーティングが施されている請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記コーティングが、反射式である請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記光学部品が、前記光束が集光されて入射するものである請求項５または６に記載の画像表示装置。

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