JP2009086365A - Image display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device in which the contrast ratio of a displayed image is improved and high gradation of the image is achieved with a simple configuration. <P>SOLUTION: The image display device comprises: a light source; a light source driving part which drives the light source to emit a luminous flux having an intensity corresponding to an image signal while enhancing the response of the light source by supplying a prescribed bias electric current to the light source; and a scanning part which scans the luminous flux emitted from the light source, wherein the image display device projects and displays the image corresponding to the image signal on a prescribed region, wherein the image display device further comprises a light intensity reducing means which is disposed between the light source and a prescribed region on the optical path of the luminous flux, reduces the intensity of the luminous flux and reduces the luminance of the image projected and displayed on the prescribed region, and the light source driving part can increase the intensity of the luminous flux emitted from the light source so that the maximum intensity of the luminous flux reduced with the light intensity reducing means may become a prescribed intensity in the prescribed region. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、光源と、光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより光源の応答性を高めつつ、光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device, and more particularly, a light source and a light beam having an intensity corresponding to an image signal are emitted by driving the light source while improving a light source responsiveness by supplying a predetermined bias current to the light source. The present invention relates to an image display device that includes a light source driving unit that causes the light source to scan and a scanning unit that scans a light beam emitted from the light source, and projects and displays an image according to an image signal in a predetermined area.

従来から、特許文献1に記載されているように、光源と、光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより光源の応答性を高めつつ、光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置が知られている。   Conventionally, as described in Patent Document 1, a light source and a predetermined bias current are supplied to the light source, thereby improving the response of the light source and driving the light source to obtain an intensity corresponding to the image signal. There is known an image display device that includes a light source driving unit that emits a light beam and a scanning unit that scans the light beam emitted from the light source, and projects and displays an image according to an image signal in a predetermined area.

この画像表示装置では、光源の閾値電流に近いバイアス電流を予め光源に供給することにより光源の応答性を高めていた。
特開2004−9492号公報
In this image display device, the responsiveness of the light source is improved by supplying a bias current close to the threshold current of the light source to the light source in advance.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-9492

しかしながら、従来の画像表示装置では、このバイアス電流の供給によって、表示する画像のコントラスト比が低下してしまうという問題が生じていた。すなわち、バイアス電流の供給による光源の発光によって表示する画像の最小輝度が制限されてしまい、その結果、表示する画像のコントラスト比が低下してしまっていた。   However, the conventional image display apparatus has a problem that the contrast ratio of the image to be displayed is lowered by the supply of the bias current. That is, the minimum luminance of the displayed image is limited by the light emission of the light source by supplying the bias current, and as a result, the contrast ratio of the displayed image is lowered.

また、表示する画像の輝度は、光源へ供給する駆動電流の大小で制御することになることから、微少な駆動電流の増減で光源の発光強度が変化するような場合、所望の画像階調を得ようとするためには、光源への駆動電流の供給精度を高める必要があった。   In addition, since the brightness of the image to be displayed is controlled by the magnitude of the drive current supplied to the light source, if the light emission intensity of the light source changes due to a slight increase or decrease of the drive current, the desired image gradation is set. In order to obtain it, it was necessary to improve the supply accuracy of the drive current to the light source.

そこで、本発明は、簡易な構成で、表示する画像のコントラスト比を向上できると共に、画像の高階調化を実現できる画像表示装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image display apparatus that can improve the contrast ratio of an image to be displayed with a simple configuration and can achieve higher gradation of the image.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、光源と、前記光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより前記光源の応答性を高めつつ、前記光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、前記光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、前記画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置において、前記光源と前記所定領域との間における前記光束の光路上に配設され、前記光束の強度を低減させて、前記所定領域に投影表示する画像の輝度を低減する光強度低減手段を備え、前記光源駆動部は、前記光強度低減手段によって低減させた前記光束の最大強度を前記所定領域において所定の強度となるように前記光源から出射する光束の強度を増加可能としたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an image signal is generated by driving the light source while improving the responsiveness of the light source by supplying a predetermined bias current to the light source and the light source. In an image display device that includes a light source driving unit that emits a light beam having an intensity corresponding to the light source and a scanning unit that scans the light beam emitted from the light source, and projects and displays an image according to the image signal in a predetermined area. A light intensity reducing unit disposed on an optical path of the light flux between the light source and the predetermined area, and reducing the intensity of the light flux to reduce the luminance of an image projected and displayed on the predetermined area; The drive unit can increase the intensity of the light beam emitted from the light source so that the maximum intensity of the light beam reduced by the light intensity reducing unit becomes a predetermined intensity in the predetermined region.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記光強度低減手段は、NDフィルタ及び/又は前記走査部の反射膜を含むことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light intensity reducing means includes an ND filter and / or a reflection film of the scanning unit.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記光強度低減手段は、前記光束を拡散させる光拡散部材を含み、該拡散された光束の一部が実効光強度となることで光束の強度を低減させることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the light intensity reducing means includes a light diffusing member that diffuses the light flux, and a part of the diffused light flux is effective. It is characterized in that the intensity of the light beam is reduced by the light intensity.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束を2以上の光束に分割する光分割部材を含み、前記走査部は、前記光分割部材によって分割した光束の一つを走査することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the light dividing member according to any one of claims 1 to 3, wherein the light intensity reducing means divides the light beam emitted from the light source into two or more light beams. The scanning unit scans one of the light beams divided by the light dividing member.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束の一部を遮蔽する絞りを含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the light intensity reducing means includes a diaphragm that blocks a part of the light beam emitted from the light source. Features.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記光源を3原色にそれぞれ対応して設け、これらの光源から出射される光束を合波する合波器を備え、前記合波器において前記光源から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the light source is provided corresponding to each of the three primary colors, and the light beams emitted from these light sources are combined. A multiplexer is provided, and the multiplexer is combined with reducing the intensity of the light beam emitted from the light source, thereby causing the multiplexer to function as the light intensity reducing means.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記合波器において、前記3原色にそれぞれ対応させて設けた光源から各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子を有し、このダイクロイック光学素子と前記光源との間の前記光束の光路上に前記光強度低減手段を設けたことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the dichroic that extracts the luminous flux of each color from the light source provided corresponding to each of the three primary colors in the multiplexer, and multiplexes these luminous fluxes. An optical element is provided, and the light intensity reducing means is provided on the optical path of the light beam between the dichroic optical element and the light source.

請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記合波器において光ファイバを備え、前記光ファイバの光軸をずらすことにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the multiplexer includes an optical fiber, and the optical axis of the optical fiber is shifted, thereby the multiplexer. Is made to function as the light intensity reducing means.

請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記光源駆動部は、画像表示を行わない無効走査期間のうち少なくとも所定期間は、前記バイアス電流の前記光源への供給を停止又は低減することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, the light source driving unit is configured to reduce the bias current during at least a predetermined period of the invalid scanning period in which image display is not performed. The supply to the light source is stopped or reduced.

請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像表示装置は、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により2次元方向に走査することによって、ユーザの少なくとも一方の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型画像表示装置であることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the image display device according to any one of the first to ninth aspects, the light modulated in accordance with the image signal is scanned in a two-dimensional direction by the optical scanning device. It is a retinal scanning image display device that projects an image on at least one of the retinas and displays the image.

請求項1に記載の発明によれば、光源と、光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより光源の応答性を高めつつ、光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置において、光源と所定領域との間における光束の光路上に配設され、光束の強度を低減させて、所定領域に投影表示する画像の輝度を低減する光強度低減手段を備え、光源駆動部は、光強度低減手段によって低減させた光束の最大強度を所定領域において所定の強度となるように光源から出射する光束の強度を増加可能としたので、光強度低減手段によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減させることにより、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができると共に、光強度低減手段による光強度の低減量に応じて、予め光源駆動部により光源から出射する光束の強度を増加することによって、光源に供給する駆動電流の増減に対する発光強度の変化を低減することができ、その結果、光源への駆動電流の供給精度を高めることなく、投影表示画像の高階調化を実現することができる。   According to the first aspect of the present invention, a light source and a predetermined bias current are supplied to the light source, thereby improving the response of the light source and driving the light source to emit a luminous flux having an intensity corresponding to the image signal. A light source driving unit that scans a light beam emitted from the light source, and a light beam between the light source and the predetermined region in an image display device that projects and displays an image according to an image signal on the predetermined region A light intensity reduction unit is provided on the road to reduce the intensity of the light beam and reduce the brightness of the image projected and displayed on the predetermined area. The light source driving unit has the maximum intensity of the light beam reduced by the light intensity reduction unit. Since the intensity of the light beam emitted from the light source can be increased so that the predetermined intensity in the predetermined area can be increased, the image signal can be reduced by reducing the influence of light emission of the light source due to the bias current by the light intensity reducing means. The contrast ratio of the corresponding projected display image can be improved, and the intensity of the light beam emitted from the light source by the light source driving unit is increased in advance according to the amount of light intensity reduced by the light intensity reducing means, thereby allowing the light source to It is possible to reduce the change in the light emission intensity with respect to increase / decrease of the supplied drive current, and as a result, it is possible to realize high gradation of the projected display image without increasing the supply accuracy of the drive current to the light source.

請求項2に記載の発明によれば、光強度低減手段は、NDフィルタ及び/又は走査部の反射膜を含むので、NDフィルタの通過及び/又は走査部の反射膜における反射によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   According to the second aspect of the present invention, the light intensity reducing means includes the ND filter and / or the reflection film of the scanning unit. The effect of the light emission can be reduced, and the contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal can be improved.

請求項3に記載の発明によれば、光強度低減手段は、光束を拡散させる光拡散部材を含み、該拡散された光束の一部が実効光強度となることで光束の強度を低減させるので、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   According to the third aspect of the present invention, the light intensity reducing means includes the light diffusing member that diffuses the light flux, and reduces the intensity of the light flux because a part of the diffused light flux becomes the effective light intensity. The influence of light emission of the light source due to the bias current can be reduced, and the contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal can be improved.

請求項4に記載の発明によれば、光強度低減手段は、光源から出射された光束を2以上の光束に分割する光分割部材を含み、走査部は、光分割部材によって分割した光束の一つを走査するので、光分割部材で光源から出射された光束を複数に分割してそのうちの一つを走査部によって走査することで、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the light intensity reducing means includes a light dividing member that divides the light beam emitted from the light source into two or more light beams, and the scanning unit is one of the light beams divided by the light dividing member. Since one of them is scanned, the light beam emitted from the light source by the light dividing member is divided into a plurality of parts, and one of them is scanned by the scanning unit, thereby reducing the influence of light emission of the light source due to the bias current, The contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal can be improved.

請求項5に記載の発明によれば、光強度低減手段は、光源から出射された光束の一部を遮蔽する絞りを含むので、絞りの通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the light intensity reducing means includes a stop that blocks a part of the light beam emitted from the light source, so that the influence of light emission of the light source due to the bias current is reduced by passing through the stop. The contrast ratio of the projected display image according to the image signal can be improved.

請求項6に記載の発明によれば、光源を3原色にそれぞれ対応して設け、これらの光源から出射される光束を合波する合波器を備え、合波器において光源から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、合波器を光強度低減手段として機能させるので、合波器の通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the light source is provided corresponding to each of the three primary colors, the multiplexer is provided for combining the light beams emitted from these light sources, and the light beam emitted from the light source in the multiplexer. Since the multiplexer functions as a light intensity reducing means by reducing the intensity of the light, the influence of the light emission of the light source due to the bias current can be reduced by passing through the multiplexer. The contrast ratio of the projected display image can be improved.

請求項7に記載の発明によれば、合波器において、3原色にそれぞれ対応させて設けた光源から各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子を有し、このダイクロイック光学素子と光源との間の光束の光路上に光強度低減手段を設けたので、3原色の光源のうち最もバイアス発光の強度が大きい光源から出射される光束の強度を集中的に低減することができ、その結果、光源全体のバイアス電流による光源の発光の影響を効率よく低減することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the multiplexer includes a dichroic optical element that extracts the light beams of the respective colors from the light sources provided corresponding to the three primary colors and combines the light beams, and this dichroic optical device. Since the light intensity reducing means is provided on the optical path of the light beam between the element and the light source, the intensity of the light beam emitted from the light source having the highest intensity of the bias light emission among the three primary color light sources can be intensively reduced. As a result, the influence of light emission of the light source due to the bias current of the entire light source can be efficiently reduced.

請求項8に記載の発明によれば、合波器において光ファイバを備え、光ファイバの光軸をずらすことにより、合波器を光強度低減手段として機能させるので、光源から出射される光束のうち一部の光束だけが、光ファイバへ出力されることになり、その結果、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the multiplexer includes the optical fiber, and the optical axis of the optical fiber is shifted so that the multiplexer functions as the light intensity reducing means. Only a part of the light beam is output to the optical fiber. As a result, the influence of light emission of the light source due to the bias current can be reduced, and the contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal is improved. be able to.

請求項9に記載の発明によれば、光源駆動部は、画像表示を行わない無効走査期間のうち少なくとも所定期間は、バイアス電流の光源への供給を停止又は低減するので、光強度低減手段による光強度の低減量に応じて、予め光源駆動部により光源から出射する光束の強度を増加することによって、光源に供給する駆動電流の範囲を拡張することができ、その結果、投影表示画像の高階調化を実現することができると共に、予め光源駆動部により光源から出射する光束の強度を増加したことに伴う消費電力の増大を可及的に低減することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the light source driving unit stops or reduces the supply of the bias current to the light source for at least the predetermined period of the invalid scanning period in which image display is not performed. The range of the drive current supplied to the light source can be expanded by increasing the intensity of the light beam emitted from the light source in advance by the light source drive unit according to the amount of light intensity reduction. It is possible to realize adjustment, and it is possible to reduce as much as possible the increase in power consumption caused by increasing the intensity of the light beam emitted from the light source by the light source driving unit in advance.

請求項10に記載の発明によれば、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができると共に、光源への駆動電流の供給精度を高めることなく、投影表示画像の高階調化を実現した網膜走査型画像表示装置を提供することができる。   According to the invention described in claim 10, the contrast ratio of the projected display image according to the image signal can be improved, and the gradation of the projected display image can be increased without increasing the supply accuracy of the drive current to the light source. Can be provided.

以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、画像表示装置の一例として、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により2次元方向に走査することによって、ユーザの少なくとも一方の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型画像表示装置に対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、光走査型画像表示装置等、光を走査して画像を表示する他の画像表示装置に対して適用することができるものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, as an example of an image display device, light that has been modulated in accordance with an image signal is scanned in a two-dimensional direction by an optical scanning device, whereby an image is projected onto at least one retina of a user. The case where the present invention is applied to a retinal scanning image display apparatus to be displayed will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and light scanning such as an optical scanning image display apparatus is performed. Thus, the present invention can be applied to other image display devices that display images.

[1.第1実施形態]
[1.1 画像表示装置の構成の概要について]
まず、本実施形態の画像表示装置1の構成の概要について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す説明図であり、図2は、本実施形態の画像表示装置の光走査部による光束の走査態様を説明するための図である。
[1. First Embodiment]
[1.1 Outline of image display device configuration]
First, an outline of the configuration of the image display apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the image display apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining a light beam scanning mode by the optical scanning unit of the image display apparatus of the present embodiment. FIG.

図1に示すように、画像表示装置1は、外部から供給される画像信号Sに応じて強度変調された光束を生成して出射する光束生成器20を備え、さらに、その光束生成器20と観察者の眼10との間には、光束生成器20が有する後述の光源から出射された光束を2次元的に走査する光走査部を備えている。この光走査部は、光束生成器20で生成されて出射される光束を光ファイバ100を介して入射し平行光化するコリメート光学系61と、このコリメート光学系61で平行光化された光束を画像表示のために水平方向に対して相対的に高速に走査する水平走査部70と、水平走査部70で水平方向に走査された光束を垂直方向に対して相対的に低速に走査する垂直走査部80と、水平走査部70と垂直走査部80との間に設けられた第1リレー光学系75と、このように水平方向と垂直方向に2次元的に走査された光束(以下、「走査光束」とする。)を瞳孔12へ入射させるための第2リレー光学系90とを備えている。   As shown in FIG. 1, the image display device 1 includes a light beam generator 20 that generates and emits a light beam whose intensity is modulated in accordance with an image signal S supplied from the outside. Between the observer's eyes 10, there is provided an optical scanning unit that two-dimensionally scans a light beam emitted from a light source described later included in the light beam generator 20. The optical scanning unit includes a collimating optical system 61 that collimates the light beam generated and emitted by the light beam generator 20 through the optical fiber 100, and the light beam collimated by the collimating optical system 61. A horizontal scanning unit 70 that scans relatively fast in the horizontal direction for image display, and a vertical scan that scans light beams scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 70 relatively slowly in the vertical direction Section 80, a first relay optical system 75 provided between the horizontal scanning section 70 and the vertical scanning section 80, and a light beam (hereinafter referred to as "scanning") two-dimensionally scanned in the horizontal and vertical directions in this way. And a second relay optical system 90 for causing the pupil 12 to enter the pupil 12.

光束生成器20には、図1に示すように、画像を表示するための要素となる各信号等を発生する信号処理回路21が設けられる。この信号処理回路21は、水平走査部70で使用される水平同期信号23と、垂直走査部80で使用される垂直同期信号24とをそれぞれ出力する。さらに、信号処理回路21は、外部から供給される画像信号Sに基づいて、青(B)、緑(G)、赤(R)の各画像信号22a〜22cを生成して出力し、また、光源である後述の各レーザ34,35,36にバイアス電流を供給するためのバイアス電流供給信号27a〜27cを生成し、後述する各レーザドライバ31,32,33へ出力する。なお、バイアス電流供給信号27a〜27cは、青(B)、緑(G)、赤(R)の各画像信号22a〜22cに重畳して信号処理回路21から出力するようにしてもよい。   As shown in FIG. 1, the light beam generator 20 is provided with a signal processing circuit 21 that generates signals and the like that are elements for displaying an image. The signal processing circuit 21 outputs a horizontal synchronizing signal 23 used in the horizontal scanning unit 70 and a vertical synchronizing signal 24 used in the vertical scanning unit 80, respectively. Furthermore, the signal processing circuit 21 generates and outputs the image signals 22a to 22c of blue (B), green (G), and red (R) based on the image signal S supplied from the outside, Bias current supply signals 27 a to 27 c for supplying a bias current to lasers 34, 35, and 36 to be described later that are light sources are generated and output to laser drivers 31, 32 and 33 to be described later. The bias current supply signals 27a to 27c may be output from the signal processing circuit 21 by being superimposed on the blue (B), green (G), and red (R) image signals 22a to 22c.

さらに、光束生成器20は、信号処理回路21から出力される3つの画像信号(B,R,G)22a〜22cをそれぞれ光束にする光源部30と、これらの3つの光束を1つの光束に結合して任意の光束を生成するための光合成部40とを備えている。   Further, the luminous flux generator 20 includes a light source unit 30 that converts the three image signals (B, R, G) 22a to 22c output from the signal processing circuit 21 into luminous fluxes, and these three luminous fluxes into one luminous flux. And a light combining unit 40 for generating an arbitrary light beam.

光源部30は、3原色にそれぞれ対応する複数の光源として、青色の光束を発生させるBレーザ34と、緑色の光束を発生させるGレーザ35と、赤色の光束を発生させるRレーザ36と、を備えている。これらBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36は、画像信号に応じた強度の光束を出射する光源として機能するものであり、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザとして構成することが可能である。また、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、光束の強度変調を行うことができるが、固体レーザを用いる場合は、各レーザそれぞれに外部変調器を備えて光束の強度変調を行う必要がある。   The light source unit 30 includes a B laser 34 that generates a blue light beam, a G laser 35 that generates a green light beam, and an R laser 36 that generates a red light beam as a plurality of light sources respectively corresponding to the three primary colors. I have. These B laser 34, G laser 35, and R laser 36 function as a light source that emits a light beam having an intensity corresponding to an image signal, and can be configured as, for example, a semiconductor laser or a solid-state laser with a harmonic generation mechanism. Is possible. In addition, when a semiconductor laser is used, the drive current can be directly modulated to modulate the intensity of the light beam. However, when a solid-state laser is used, each laser is provided with an external modulator to modulate the intensity of the light beam. There is a need.

また、光源部30は、Bレーザ34を駆動するBレーザドライバ31と、Gレーザ35を駆動するGレーザドライバ32と、Rレーザ36を駆動するRレーザドライバ33と、を備えている。これらBレーザドライバ31、Gレーザドライバ32、Rレーザドライバ33は、信号処理回路21から出力されるバイアス電流供給信号27a〜27cに基づいて、それぞれBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36にそれぞれ所定のバイアス電流を供給しておくことにより各レーザ34,35,36の応答性を高めつつ、光走査部が光束を走査して画像を表示する有効走査期間のときに、画像信号Sに応じた大きさの電流(以下、「駆動電流」とする。)を画素単位で順次Bレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36に供給することによって、それぞれBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36を駆動して画像信号Sに応じた強度の光束を出射させる光源駆動部である。   The light source unit 30 includes a B laser driver 31 that drives the B laser 34, a G laser driver 32 that drives the G laser 35, and an R laser driver 33 that drives the R laser 36. The B laser driver 31, the G laser driver 32, and the R laser driver 33 are respectively supplied to the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36 based on the bias current supply signals 27a to 27c output from the signal processing circuit 21, respectively. In response to the image signal S during the effective scanning period in which the optical scanning unit scans the light beam and displays an image while improving the responsiveness of each laser 34, 35, 36 by supplying a predetermined bias current. Are supplied sequentially to the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36 in units of pixels, so that the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36 are respectively supplied. Is a light source driving unit that emits a luminous flux having an intensity corresponding to the image signal S.

光合成部40は、光源部30から入射する光束を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系41,42,43と、3原色にそれぞれ対応させて設けた光源であるBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36からコリメート光学系41,42,43によってコリメートされた各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子であるダイクロイックミラー44,45,46と、合波された光束を光ファイバ100に導く結合光学系47とを備えている。各レーザ34,35,36から出射した光束は、コリメート光学系41,42,43によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー44,45,46にそれぞれ入射される。その後、これらのダイクロイックミラー44,45,46により、各光束が波長に関して選択的に反射・透過されて結合光学系47に達し、この結合光学系47によって集光されて光ファイバ100へ出力される。このとき、光合成部40は、光源であるBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36から出射された光束を合波する合波器として機能する。   The light combining unit 40 includes collimating optical systems 41, 42, and 43 that are provided so as to collimate a light beam incident from the light source unit 30 into parallel light, and B lasers 34 and G that are light sources provided corresponding to the three primary colors, respectively. The light beams of each color collimated by the collimating optical systems 41, 42 and 43 are taken out from the laser 35 and the R laser 36, and combined with dichroic mirrors 44, 45 and 46 which are dichroic optical elements for combining these light beams. A coupling optical system 47 that guides the light beam to the optical fiber 100 is provided. The light beams emitted from the lasers 34, 35, and 36 are collimated by the collimating optical systems 41, 42, and 43, respectively, and then incident on the dichroic mirrors 44, 45, and 46, respectively. Thereafter, the light beams are selectively reflected and transmitted with respect to the wavelength by these dichroic mirrors 44, 45, and 46 to reach the coupling optical system 47, and are collected by the coupling optical system 47 and output to the optical fiber 100. . At this time, the light combining unit 40 functions as a multiplexer that combines the light beams emitted from the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36, which are light sources.

水平走査部70及び垂直走査部80は、光ファイバ100から入射された光束を画像として投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とするものである。   The horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80 scan in the horizontal direction and the vertical direction to form a scanning light beam so that the light beam incident from the optical fiber 100 can be projected as an image.

水平走査部70は、光束を水平方向に走査するための反射面を有する走査素子71と、信号処理回路21から出力される水平同期信号23に基づいて、走査素子71の反射面を揺動させる駆動信号を発生する水平走査駆動回路72とを有している。走査素子71としては、ガルバノミラーなどを用いることができる。また、垂直走査部80は、光束を垂直方向に走査するための反射面を有する走査素子81と、信号処理回路21から出力される垂直同期信号24に基づいて、走査素子81を駆動させる垂直走査駆動回路82とを備えている。なお、走査素子71及び走査素子81としては、例えば、ガルバノミラーを使用することができる。また、走査素子71及び走査素子81は、光束を走査するようにその反射面が揺動(回転)させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよい。   The horizontal scanning unit 70 swings the reflecting surface of the scanning element 71 based on the scanning element 71 having a reflecting surface for scanning the light beam in the horizontal direction and the horizontal synchronization signal 23 output from the signal processing circuit 21. And a horizontal scanning drive circuit 72 for generating a drive signal. As the scanning element 71, a galvanometer mirror or the like can be used. The vertical scanning unit 80 drives the scanning element 81 based on the scanning element 81 having a reflection surface for scanning the light beam in the vertical direction and the vertical synchronization signal 24 output from the signal processing circuit 21. And a drive circuit 82. As the scanning element 71 and the scanning element 81, for example, a galvano mirror can be used. The scanning element 71 and the scanning element 81 can be driven by any driving method such as piezoelectric driving, electromagnetic driving, and electrostatic driving as long as the reflecting surface is swung (rotated) so as to scan the light beam. There may be.

また、上述のように、水平走査部70と垂直走査部80との間での光束を中継する第1リレー光学系75を備えており、走査素子71によって水平方向に走査された光束は、第1リレー光学系75を通って、走査素子81によって垂直方向に走査されて、2次元的に走査された走査光束として、第2リレー光学系90へ入射される。   Further, as described above, the first relay optical system 75 that relays the light beam between the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80 is provided, and the light beam scanned in the horizontal direction by the scanning element 71 is the first light beam. The light beam passes through the first relay optical system 75, is scanned in the vertical direction by the scanning element 81, and enters the second relay optical system 90 as a scanning light beam scanned two-dimensionally.

すなわち、図2(a)に示すように、相対的に高速に揺動する走査素子71は、水平走査駆動回路72によって揺動され、入射した光束を水平方向Xに対して往復走査する。そして、走査素子71によって水平方向に走査された走査光は、第1リレー光学系75を介して、垂直走査部80に入射する。垂直走査部80の走査素子81は、垂直走査駆動回路82によって鋸波状に揺動され、入射された光束を垂直方向Yに対して走査する。そして、走査素子81によって垂直方向に走査された有効走査範囲Zの走査光束は、第2リレー光学系90を介して、ユーザの瞳孔12に入射する。   That is, as shown in FIG. 2A, the scanning element 71 that swings at a relatively high speed is swung by the horizontal scanning drive circuit 72 to reciprocate the incident light beam in the horizontal direction X. Then, the scanning light scanned in the horizontal direction by the scanning element 71 enters the vertical scanning unit 80 via the first relay optical system 75. The scanning element 81 of the vertical scanning unit 80 is swung in a sawtooth shape by the vertical scanning drive circuit 82 and scans the incident light beam in the vertical direction Y. Then, the scanning light beam in the effective scanning range Z scanned in the vertical direction by the scanning element 81 enters the pupil 12 of the user via the second relay optical system 90.

図2(b)には、走査素子71及び走査素子81の揺動範囲W(垂直揺動範囲W1及び水平揺動範囲W2からなる範囲)と有効走査範囲Z(垂直有効走査範囲Z3及び水平有効走査範囲Z5からなる範囲)との関係が示されており、走査素子71及び走査素子81による揺動範囲Wのうち、範囲Z(以下、「有効走査範囲Z」とする。)のタイミングで光束生成器20から光束が出射されることによって、水平走査部70及び垂直走査部80によって光束が有効走査範囲Zで走査される。これにより1フレーム分の光束が走査される。この走査が1フレームの画像毎に繰り返される。なお、図2(b)に示すように、光束生成器20から常に光束が出射されたと仮定したときに水平走査部70及び垂直走査部80によって走査される光束の軌跡が仮想的に示されている。また、以下の説明において、揺動範囲Wのうち有効走査範囲Zを除く範囲Z1を「無効走査範囲Z1」と呼ぶこととする(図2(b)参照)。   In FIG. 2B, the scanning element 71 and the swing range W of the scanning element 81 (range consisting of the vertical swing range W1 and the horizontal swing range W2) and the effective scanning range Z (the vertical effective scanning range Z3 and the horizontal effective range). A range of the scanning range Z5) is shown, and the luminous flux is emitted at the timing of the range Z (hereinafter referred to as “effective scanning range Z”) in the swing range W by the scanning element 71 and the scanning element 81. When the light beam is emitted from the generator 20, the light beam is scanned in the effective scanning range Z by the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80. As a result, the light flux for one frame is scanned. This scanning is repeated for each frame image. As shown in FIG. 2B, the locus of the light beam scanned by the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80 is virtually shown when it is assumed that the light beam is always emitted from the light beam generator 20. Yes. In the following description, a range Z1 excluding the effective scanning range Z in the swing range W is referred to as an “invalid scanning range Z1” (see FIG. 2B).

第2リレー光学系90は、図1に示すように、正の屈折力を持つレンズ系91,94を有している。垂直走査部80から出射された走査光束は、レンズ系91によって、それぞれの光束がその光束の中心線を相互に平行にされ、かつそれぞれ収束光束に変換される。そして、レンズ系94によってほぼ平行な光束となると共に、これらの光束の中心線が観察者の瞳孔12に収束するように変換される。このように、観察者の瞳孔12に光束を入射させて網膜14上に画像を投影することによって、観察者の瞳孔12に光束を入射させて網膜14上に画像を投影することによって、観察者の眼10の瞳孔12の前方において虚像を視認させることができる。   As shown in FIG. 1, the second relay optical system 90 includes lens systems 91 and 94 having positive refractive power. The scanning light beams emitted from the vertical scanning unit 80 are converted into convergent light beams by the lens system 91 so that the respective light beams have their center lines parallel to each other. Then, the lens system 94 converts the light beams into substantially parallel light beams, and the center line of these light beams is converted to converge on the pupil 12 of the observer. In this way, the light beam is incident on the pupil 12 of the observer and the image is projected on the retina 14, and the light beam is incident on the pupil 12 of the observer and the image is projected on the retina 14. A virtual image can be viewed in front of the pupil 12 of the eye 10.

なお、本実施形態においては、光ファイバ100から入射された光束を、水平走査部70で水平方向に走査した後、垂直走査部80によって垂直方向に走査することとしたが、水平走査部70と垂直走査部80との配置を入れ替え、垂直走査部80によって垂直方向に走査した後、水平走査部70で水平方向に走査するようにしてもよい。   In this embodiment, the light beam incident from the optical fiber 100 is scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 70 and then scanned in the vertical direction by the vertical scanning unit 80. The arrangement with the vertical scanning unit 80 may be exchanged, and after the vertical scanning unit 80 scans in the vertical direction, the horizontal scanning unit 70 may scan in the horizontal direction.

[1.2.レーザの駆動方法について]
次に、本実施形態における各レーザ34,35,36の駆動方法について説明する。
[1.2. Laser drive method]
Next, a method for driving the lasers 34, 35, and 36 in this embodiment will be described.

まず、各レーザ34,35,36の特性について図面を参照して説明する。図3は、本実施形態の画像表示装置1の光源である各レーザ34,35,36へ供給する駆動電流とその発光量との関係を示す図であり、縦軸に発光量を、横軸に駆動電流値をそれぞれ示している。   First, the characteristics of the lasers 34, 35 and 36 will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drive current supplied to each of the lasers 34, 35, and 36, which is the light source of the image display device 1 of the present embodiment, and the amount of light emitted. The drive current values are shown in FIG.

この図に示すように、各レーザ34,35,36は、固有の閾値電流Ithを超える駆動電流Iopが供給されたときに、発光量が急激に立ち上がる特性を有しており、閾値電流Ithまでの駆動電流では発光量の変化はほとんどない。従って、本実施形態における画像表示装置1では、閾値電流Ith以上の駆動電流Iopを各レーザ34,35,36へ供給して、画像を表示するための光束を各レーザ34,35,36から出射するようにしている。   As shown in this figure, each of the lasers 34, 35, and 36 has a characteristic in which the amount of emitted light suddenly rises when a driving current Iop exceeding a specific threshold current Ith is supplied. With this driving current, there is almost no change in the amount of light emission. Therefore, in the image display apparatus 1 according to the present embodiment, a driving current Iop that is equal to or higher than the threshold current Ith is supplied to each laser 34, 35, 36, and a light beam for displaying an image is emitted from each laser 34, 35, 36. Like to do.

各レーザ34,35,36は、上述のように半導体レーザなどを用いており容量成分を含むことから、閾値電流Ith以上の駆動電流Iopを流し始めてから発光し始めるまでに遅延時間が生じる。   Since each of the lasers 34, 35, and 36 uses a semiconductor laser or the like as described above and includes a capacitance component, there is a delay time from the start of flowing the drive current Iop equal to or higher than the threshold current Ith to the start of light emission.

図4は、各レーザ34,35,36の等価回路の一例を示す図である。この図に示すように、各レーザ34,35,36は、レーザダイオードLDに直列に寄生抵抗Rsが接続されたものに寄生容量Cpと寄生抵抗Rpとが並列に接続された回路と等価と考えることができる。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an equivalent circuit of each laser 34, 35, 36. As shown in this figure, each of the lasers 34, 35, and 36 is considered to be equivalent to a circuit in which a parasitic capacitance Cp and a parasitic resistance Rp are connected in parallel to a laser diode LD connected in series with a parasitic resistance Rs. be able to.

従って、図5に示すように、時間t=0において、駆動電流Iopを0から閾値電流Ithへと変化させたときに、Iopの一部はCpを充電するのに使用されるために、実際に発光に役立つ実行電流ILDは時定数Cp・Rs(通常成立するRp>>Rsを仮定した。)で立ち上がり、所望の電流値に達するのに時間を要する。このように各レーザ34,35,36に駆動電流Iopを流した後、発光を開始するまでに遅延が生じる。 Therefore, as shown in FIG. 5, when the drive current Iop is changed from 0 to the threshold current Ith at time t = 0, a part of Iop is used to charge Cp. The effective current I LD useful for light emission rises with a time constant Cp · Rs (assuming that Rp >> Rs is normally established), and it takes time to reach a desired current value. As described above, there is a delay until the light emission is started after the drive current Iop is supplied to each of the lasers 34, 35, and 36.

そして、この発光遅延を抑制するために、一般に、各レーザ34,35,36にそれぞれ閾値電流Ithと同一の電流値又はそれよりも少し低い電流値のバイアス電流Ibを供給しておくことにより、各レーザ34,35,36の応答性を高めるように構成している。   In order to suppress this light emission delay, generally, a bias current Ib having the same current value as or slightly lower than the threshold current Ith is supplied to each of the lasers 34, 35, and 36, respectively. The responsiveness of each laser 34, 35, 36 is configured to be improved.

しかし、バイアス電流Ibの供給によって各レーザ34,35,36が僅かに発光し、このため、画像信号Sに応じた投影表示画像のコントラスト比が低下してしまう。すなわち、図3に示すように、バイアス電流Ibによる発光量Lbよりも少し高い発光量Lthが画像の最小輝度を表示するための各レーザ34,35,36の発光量となり、発光量Lop1を画像の最大輝度を表示するための各レーザ34,35,36の発光量とすると、コントラスト比はLop1/Lthとなることから、バイアス電流Ibを供給せずに画像の最小輝度を表示するための発光量をLthよりも小さくした場合に比べ、コントラスト比が低下することになる。   However, the supply of the bias current Ib causes each of the lasers 34, 35, and 36 to emit light slightly, so that the contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal S decreases. That is, as shown in FIG. 3, the light emission amount Lth slightly higher than the light emission amount Lb by the bias current Ib becomes the light emission amount of each laser 34, 35, 36 for displaying the minimum luminance of the image, and the light emission amount Lop1 is set as the image. If the light emission amount of each of the lasers 34, 35, and 36 for displaying the maximum luminance of the light is contrast ratio Lop1 / Lth, the light emission for displaying the minimum luminance of the image without supplying the bias current Ib. Compared with the case where the amount is smaller than Lth, the contrast ratio is lowered.

そこで、本実施形態の画像表示装置1では、光源である各レーザ34,35,36と観察者の眼10における網膜14との間における光束の光路上に配設され、光束の強度を低減させて、所定領域としての網膜14に投影表示する画像の最小輝度を低減する光強度低減手段の一例であるND(neutral density)フィルタ50が、図1に示すように、ダイクロイックミラー44と結合光学系47と間に設けられており、このNDフィルタ50によってコントラスト比を低減するようにしている。   Therefore, in the image display apparatus 1 of the present embodiment, the light source is arranged on the optical path of the light beam between the lasers 34, 35, and 36 that are light sources and the retina 14 in the observer's eye 10 to reduce the intensity of the light beam. As shown in FIG. 1, an ND (neutral density) filter 50, which is an example of light intensity reducing means for reducing the minimum luminance of an image projected and displayed on the retina 14 as a predetermined region, is connected to a dichroic mirror 44 and a coupling optical system. 47, and the ND filter 50 reduces the contrast ratio.

図6(a)は、NDフィルタ50を配設していない場合の各レーザ34,35,36における駆動電流と発光量との関係の一例を示す図である。なお、図6(a)においては、縦軸に発光量、横軸に駆動電流値がそれぞれ示されている。   FIG. 6A is a diagram illustrating an example of the relationship between the drive current and the light emission amount in each of the lasers 34, 35, and 36 when the ND filter 50 is not provided. In FIG. 6A, the vertical axis represents the light emission amount and the horizontal axis represents the drive current value.

各レーザ34,35,36において、閾値電流Ithの印加時における発光量Lthが、観察者の網膜14に画像を投影表示するために必要な駆動電流の最大値Iop1の印加時における発光量Lop1と比較して相対的に大きい場合には、画像の最小輝度が大きくなり、観察者の網膜14に投影表示された画像のコントラスト比Lop1/Lthは比較的に小さくなる。   In each of the lasers 34, 35, and 36, the light emission amount Lth when the threshold current Ith is applied is the light emission amount Lop1 when the maximum value Iop1 of the drive current necessary for projecting and displaying an image on the retina 14 of the observer is applied. When the comparison is relatively large, the minimum luminance of the image is increased, and the contrast ratio Loop1 / Lth of the image projected and displayed on the retina 14 of the observer is relatively decreased.

一方、各レーザ34,35,36において、閾値電流Ithの印加時における発光量Lthが、観察者の網膜14に画像を投影表示するために必要な駆動電流の最大値Iop1の印加時における発光量Lop1と比較して相対的に小さい場合には、観察者の網膜14に投影表示された画像のコントラスト比Lop1/Lthは比較的に大きくなる。   On the other hand, in each of the lasers 34, 35, and 36, the light emission amount Lth when the threshold current Ith is applied is the light emission amount when the maximum value Iop1 of the drive current necessary for projecting and displaying an image on the retina 14 of the observer is applied. When it is relatively small compared to Loop 1, the contrast ratio Lop1 / Lth of the image projected and displayed on the retina 14 of the observer is relatively large.

そこで、本実施形態の画像表示装置1では、光源である各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上にNDフィルタ50を配設し、光束の強度を下げるようにして、コントラスト比を向上させている。例えば、このNDフィルタ50が50%の透過率特性を有する場合、図6(a)に示すように、光源である各レーザ34,35,36が発光量Lthで発光したとき、観察者の網膜14に入射する光束は、発光量Lthのときに比べて1/2の強度の光束となり、表示する画像の最小輝度を1/2に低減することができることになる。   Therefore, in the image display device 1 of the present embodiment, the ND filter 50 is disposed on the optical path of the light beam between the lasers 34, 35, and 36 serving as the light source and the retina 14 of the observer to reduce the intensity of the light beam. In this way, the contrast ratio is improved. For example, when the ND filter 50 has a transmittance characteristic of 50%, as shown in FIG. 6A, when the lasers 34, 35, and 36 as the light sources emit light with the light emission amount Lth, the retina of the observer The luminous flux incident on 14 becomes a luminous flux having a half intensity compared to the light emission amount Lth, and the minimum luminance of the displayed image can be reduced to a half.

このNDフィルタ50は、光学的な色(波長)に依存せず、R(赤),G(緑),B(青)の各色の光束に対して同じ透過率を示す減光フィルタである。このNDフィルタ50を、光源である各レーザ34,35,36と観察者の眼10における網膜14との間における光束の光路上に配設することにより、各レーザ34,35,36から出射される光束の波長に依存せずに光束の強度を低減させて、網膜14に投影表示する画像の最小輝度を低減することができる。   The ND filter 50 is a neutral density filter that does not depend on the optical color (wavelength) and exhibits the same transmittance with respect to the light beams of R (red), G (green), and B (blue). By disposing the ND filter 50 on the optical path of the light beam between the lasers 34, 35, and 36 that are light sources and the retina 14 in the observer's eye 10, the ND filter 50 is emitted from the lasers 34, 35, and 36. The intensity of the light beam can be reduced without depending on the wavelength of the light beam, and the minimum luminance of the image projected and displayed on the retina 14 can be reduced.

なお、表示する画像の最小輝度を調整するために、光透過率を変えることができるように光強度低減手段を構成するようにしてもよい。例えば、NDフィルタ50は、光透過率が異なるものを複数枚、ターレット等に配置したり、光透過率が同じものを複数枚用意し、NDフィルタ50を重ねることにより、光透過率を変えるようにしたりする。   In order to adjust the minimum luminance of the image to be displayed, the light intensity reducing means may be configured so that the light transmittance can be changed. For example, the ND filter 50 may be arranged such that a plurality of ND filters 50 having different light transmittances are arranged in a turret or the like, or a plurality of ND filters 50 having the same light transmittance are prepared, and the ND filters 50 are stacked to change the light transmittance. Or

ところで、このように光束の光路上に光強度低減手段を配置すると、観察者の網膜14に達する光束の強度が低下することから、単に光強度低減手段を光束の光路上に配置するだけでは、網膜14に投影表示する画像の最小輝度だけでなく最大輝度をも低下してしまうことになる。例えば、図6(a)に示すように、各レーザ34,35,36に駆動電流Iop1を流して発光量Lop1で発光させたとき、従来であれば網膜14に投影表示する画像の最大輝度となっていたが、光強度低減手段によって画像の最大輝度とならない。図6(a)においては、光強度を50%低減するNDフィルタ50を配置した例を示しており、従来であれば網膜14に投影表示する画像の最大輝度とするための駆動電流Iop1では、NDフィルタ50を通過したときには、投影表示する画像の輝度が半減していることを示している。   By the way, when the light intensity reducing means is arranged on the optical path of the light flux in this way, the intensity of the light flux reaching the retina 14 of the observer is lowered. Therefore, simply arranging the light intensity reducing means on the optical path of the light flux Not only the minimum luminance of the image projected and displayed on the retina 14 but also the maximum luminance is reduced. For example, as shown in FIG. 6A, when the drive current Iop1 is supplied to each laser 34, 35, and 36 to emit light with the light emission amount Lop1, the maximum brightness of the image projected and displayed on the retina 14 is conventionally obtained. However, the maximum brightness of the image is not achieved by the light intensity reducing means. FIG. 6A shows an example in which an ND filter 50 for reducing the light intensity by 50% is arranged. In the conventional case, in the drive current Iop1 for setting the maximum luminance of the image projected and displayed on the retina 14, When it passes through the ND filter 50, it indicates that the brightness of the projected image is halved.

そこで、この画像表示装置1では、光源駆動部である各レーザドライバ31,32,33は、NDフィルタ50によって低減させた光束の最大強度を観察者の網膜14において所定の強度となるように各レーザ34,35,36から出射する光束の強度を増加することができるようにしている。   Therefore, in this image display device 1, each of the laser drivers 31, 32, and 33 serving as the light source driving unit is configured so that the maximum intensity of the light beam reduced by the ND filter 50 becomes a predetermined intensity in the retina 14 of the observer. The intensity of the light beam emitted from the lasers 34, 35, 36 can be increased.

すなわち、NDフィルタ50を配置することによって網膜14に投影表示する画像の最小輝度及び最大輝度が低下するところ、低下した画像の最大輝度を所定輝度まで増加するために、NDフィルタ50による光強度の低減量に応じて、予め各レーザドライバ31,32,33により各レーザ34,35,36から出射する光束の強度を増加することによって、結果として、投影表示する画像のコントラスト比を向上することができる。しかも、各レーザ34,35,36に供給する駆動電流Iopの電流範囲を拡張することができ、この結果、投影表示画像の高諧調化が可能となる。   That is, when the ND filter 50 is disposed, the minimum luminance and the maximum luminance of the image projected and displayed on the retina 14 are reduced. In order to increase the reduced maximum luminance to a predetermined luminance, the light intensity of the ND filter 50 is increased. By increasing the intensity of the light beam emitted from each laser 34, 35, 36 in advance by each laser driver 31, 32, 33 in accordance with the amount of reduction, the contrast ratio of the image to be projected and displayed can be improved as a result. it can. In addition, the current range of the drive current Iop supplied to each of the lasers 34, 35, and 36 can be expanded, and as a result, the gradation of the projected display image can be increased.

例えば、図6(b)に示すように、光強度を50%低減するNDフィルタ50を配置したとき、各レーザドライバ31,32,33が各レーザ34,35,36に駆動電流Iop1の約2倍の駆動電流Iop2を供給して、光源である各レーザ34,35,36の発光量をLop1から2Lop1に増加することにより、網膜14に投影表示する画像の最大輝度を所定輝度とすることができる。一方、観察者の網膜14に入射する光束は、NDフィルタ50の通過によって、光源である各レーザ34,35,36における発光量Lthのときに比べて1/2の強度(このときの発光量は1/2Lth)の光束となり、表示する画像の最小輝度を1/2に低減することができる。従って、この場合のコントラスト比は、NDフィルタ50を配置しないときに比べ、2倍の2Lop1/Lthに向上することになる。なお、図6(b)は、NDフィルタ50を配設した場合の各レーザ34,35,36における駆動電流と発光量との関係の一例を示す図である。   For example, as shown in FIG. 6B, when the ND filter 50 that reduces the light intensity by 50% is disposed, each laser driver 31, 32, 33 applies about 2 of the drive current Iop1 to each laser 34, 35, 36. By supplying the double drive current Iop2 and increasing the light emission amount of each of the lasers 34, 35, and 36 as the light source from Loop1 to 2Lop1, the maximum luminance of the image projected and displayed on the retina 14 can be set to a predetermined luminance. it can. On the other hand, the light beam incident on the retina 14 of the observer passes through the ND filter 50 and has a half intensity (the light emission amount at this time) as compared with the light emission amount Lth in each of the lasers 34, 35, and 36 as the light source. Is 1/2 Lth), and the minimum luminance of the displayed image can be reduced to ½. Accordingly, the contrast ratio in this case is doubled to 2Lop1 / Lth, compared to when the ND filter 50 is not disposed. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of the relationship between the drive current and the light emission amount in each of the lasers 34, 35, and 36 when the ND filter 50 is provided.

しかも、各レーザドライバ31,32,33から各レーザ34,35,36に供給される駆動電流の最大値がIop1からIop2まで増加されるため、光源である各レーザ34,35,36に供給する駆動電流の範囲を拡張(図6(b)では、ΔI1(=Iop1−Ith)からΔI2(=Iop2−Ith)まで拡張)することができ、その結果、観察者の網膜14に投影表示する画像の高階調化を実現することができる。   Moreover, since the maximum value of the drive current supplied from the laser drivers 31, 32, and 33 to the lasers 34, 35, and 36 is increased from Iop1 to Iop2, it is supplied to the lasers 34, 35, and 36 that are light sources. The range of the drive current can be expanded (in FIG. 6B, it can be expanded from ΔI1 (= Iop1−Ith) to ΔI2 (= Iop2−Ith)), and as a result, an image projected and displayed on the retina 14 of the observer Higher gradation can be realized.

例えば、図6(b)に示すように、各レーザドライバ31,32,33において、各レーザ34,35,36への駆動電流の供給をΔIa毎に制御することができるとすると、各レーザ34,35,36に供給する駆動電流の範囲がΔI1の約2倍であるΔI2に拡張されることにより、投影表示する画像の階調数は、ΔI1/ΔIaからΔI2/ΔIaになる。この結果、投影表示する画像の階調数は、約2倍(=(ΔI2/ΔIa)/(ΔI1/ΔIa)となる。   For example, as shown in FIG. 6B, if the laser drivers 31, 32, and 33 can control the supply of drive current to the lasers 34, 35, and 36 for each ΔIa, as shown in FIG. , 35, and 36, the range of drive current supplied to ΔI2 which is approximately twice ΔI1 is increased, so that the number of gradations of an image to be projected is changed from ΔI1 / ΔIa to ΔI2 / ΔIa. As a result, the number of gradations of an image to be projected and displayed is about twice (= (ΔI2 / ΔIa) / (ΔI1 / ΔIa).

このように、本実施形態の画像表示装置1では、光源である各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上にNDフィルタ50を配設することによって、コントラスト比を向上させることができ、しかも、光源である各レーザ34,35,36に供給する駆動電流の範囲を拡張して、投影表示する画像の高階調化を実現することができる。   As described above, in the image display device 1 according to the present embodiment, the ND filter 50 is disposed on the optical path of the light beam between the lasers 34, 35, and 36 serving as the light sources and the retina 14 of the observer, thereby providing contrast. The ratio can be improved, and the range of the drive current supplied to each of the lasers 34, 35, and 36, which are light sources, can be expanded to achieve higher gradation of the image to be projected and displayed.

[1.3 NDフィルタの配設位置について]
次に、NDフィルタ50の配設位置について図1を用いて説明する。
[1.3 Position of ND filter]
Next, the arrangement position of the ND filter 50 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本実施形態において、NDフィルタ50は、ダイクロイックミラー44と結合光学系47との間の位置に配設されている。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the ND filter 50 is disposed at a position between the dichroic mirror 44 and the coupling optical system 47.

このように、NDフィルタ50を、光束の光路上においてダイクロイックミラー44と結合光学系47との間に設けているため、ダイクロイックミラー44において3原色の光束が合成された直後の1つの光束の強度を、1つのNDフィルタ50によって低減することができ、複数のNDフィルタ50を設けることなく効率良く光束の強度を低減することができる。   Thus, since the ND filter 50 is provided between the dichroic mirror 44 and the coupling optical system 47 on the optical path of the light beam, the intensity of one light beam immediately after the three primary color light beams are combined in the dichroic mirror 44. Can be reduced by one ND filter 50, and the intensity of the luminous flux can be efficiently reduced without providing a plurality of ND filters 50.

また、NDフィルタ50は、上記したダイクロイックミラー44と結合光学系47との間の位置に代えて、光源である各レーザ34,35,36とダイクロイックミラー44,45,46との間の光束の光路上に設けても良く、より好ましくは、Bレーザ34とダイクロイックミラー44との間の光束の光路上に設けるのが良い。   Further, the ND filter 50 replaces the position between the dichroic mirror 44 and the coupling optical system 47 described above, and the light flux between the lasers 34, 35, 36 serving as the light source and the dichroic mirrors 44, 45, 46. It may be provided on the optical path, more preferably on the optical path of the light beam between the B laser 34 and the dichroic mirror 44.

ここで、Bレーザ34のバイアス電流の供給による発光の強度は、一般的に、他のGレーザ35、Rレーザ36のバイアス電流による発光の強度に比較すると格段に大きい。したがって、NDフィルタ50をBレーザ34とダイクロイックミラー44との間の光束の光路上に設けることで、3原色の光源のうちバイアス電流による発光の強度が最も大きいBレーザ34から出射される光束の強度を集中的に低減することができ、その結果、光源である各レーザ34,35,36全体のバイアス電流による発光の強度を効率よく低減することができる。   Here, the intensity of light emission by supplying the bias current of the B laser 34 is generally much higher than the intensity of light emission by the bias currents of the other G lasers 35 and R lasers 36. Therefore, by providing the ND filter 50 on the optical path of the light beam between the B laser 34 and the dichroic mirror 44, the light beam emitted from the B laser 34 having the highest light emission intensity due to the bias current among the three primary color light sources. The intensity can be reduced intensively, and as a result, the intensity of light emission by the bias current of each of the lasers 34, 35, and 36 as the light source can be efficiently reduced.

また、NDフィルタ50は、上記した位置に限られず、コリメート光学系61と水平走査部70との間の位置、第1リレー光学系75と垂直走査部80との間の位置、第2リレー光学系90と観察者の網膜14との間の位置等に配設されても良い。要するに、NDフィルタ50は、各レーザ34,35,36から出射される光束の強度を低減することができれば、各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上における任意の箇所に配設されても良い。   The ND filter 50 is not limited to the position described above, but is a position between the collimating optical system 61 and the horizontal scanning unit 70, a position between the first relay optical system 75 and the vertical scanning unit 80, and a second relay optical. It may be arranged at a position between the system 90 and the retina 14 of the observer. In short, if the ND filter 50 can reduce the intensity of the light beam emitted from each laser 34, 35, 36, the light beam between the laser 34, 35, 36 and the retina 14 of the observer on the optical path. You may arrange | position in arbitrary places.

また、NDフィルタ50の設置数に制限はなく、各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上において1個だけ設置しても、複数個設置しても良い。   The number of ND filters 50 is not limited, and only one or a plurality of ND filters 50 may be installed on the optical path of the light beam between the lasers 34, 35, and 36 and the retina 14 of the observer. .

[1.4 光強度低減手段について]
本実施形態では、光強度低減手段の一例としてNDフィルタ50を中心に説明したが、この光強度低減手段は、NDフィルタ50に限られず、以下に説明するように、光源である各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上に配設され、光束の強度を低減させて、観察者の網膜14に投影表示する画像の最小輝度を低減するものであれば良い。
[1.4 Light intensity reduction means]
In the present embodiment, the ND filter 50 has been mainly described as an example of the light intensity reducing unit. However, the light intensity reducing unit is not limited to the ND filter 50, and as described below, each laser 34, which is a light source, 35, 36 and the observer's retina 14 are disposed on the optical path of the light beam, and the intensity of the light beam is reduced to reduce the minimum luminance of the image projected and displayed on the observer's retina 14. good.

(光合成部における光強度低減について)
画像表示装置1では、図1に示す光合成部40において、光束の強度を低減させる構成とするようにしてもよい。
(About light intensity reduction in the photosynthesis unit)
In the image display device 1, the light combining unit 40 shown in FIG. 1 may be configured to reduce the intensity of the light beam.

例えば、光合成部40において各レーザ34,35,36から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、光合成部40を光強度低減手段として機能させる構成にする。   For example, the light combining unit 40 is configured to function as a light intensity reducing unit by combining the light combining units 40 while reducing the intensity of light beams emitted from the lasers 34, 35, and 36.

すなわち、光合成部40において、ダイクロイックミラー44,45,46を、入射光の一部を直角方向に反射し、入射光の残りの一部を透過するように構成することによって、各レーザ34,35,36から出射される3原色の光束の強度をそれぞれ低減させつつ合波することができる。   That is, in the light combining unit 40, the dichroic mirrors 44, 45, and 46 are configured so as to reflect a part of the incident light in a right angle direction and transmit the remaining part of the incident light. , 36 can be combined while reducing the intensity of the light beams of the three primary colors.

このように、光合成部40を光強度低減手段として機能させることにより、光合成部40の通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   As described above, by causing the light combining unit 40 to function as a light intensity reducing unit, it is possible to reduce the influence of light emission of the light source due to the bias current by passing through the light combining unit 40, and the contrast ratio of the projected display image according to the image signal. Can be improved.

また、図1に示す光合成部40において、光ファイバ100の光軸をずらすことにより、光合成部40を光強度低減手段として機能させる構成としても良い。   Further, in the light combining unit 40 shown in FIG. 1, the light combining unit 40 may function as a light intensity reducing unit by shifting the optical axis of the optical fiber 100.

例えば、結合光学系47と光ファイバ100とを同一光軸上に配置する構成ではなく、結合光学系47から出射される光束のうち一部が光ファイバ100へ入射し、他の一部が光ファイバ100へ入射しないように、結合光学系47と光ファイバ100とをその光軸のずれた位置に配置する構成とすることによって、結合光学系47から出射される光束のうち一部の光束だけが、光ファイバ100へ入射するので、結合光学系47から出射される光束の強度は低減されることになる。   For example, the coupling optical system 47 and the optical fiber 100 are not configured to be disposed on the same optical axis, but a part of the light beam emitted from the coupling optical system 47 is incident on the optical fiber 100 and the other part is light. By arranging the coupling optical system 47 and the optical fiber 100 at positions shifted from their optical axes so as not to enter the fiber 100, only a part of the light beams emitted from the coupling optical system 47. However, since the light enters the optical fiber 100, the intensity of the light beam emitted from the coupling optical system 47 is reduced.

このように、光合成部40を光強度低減手段として機能させているため、結合光学系47から出射される光束のうち一部の光束だけが、光ファイバ100へ出力されることになり、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   As described above, since the light combining unit 40 functions as the light intensity reducing means, only a part of the light beams emitted from the coupling optical system 47 is output to the optical fiber 100, and the bias current Can reduce the influence of light emission of the light source, and can improve the contrast ratio of the projected display image according to the image signal.

(波面曲率変調光学系による光強度低減について)
上記した画像表示装置1において、表示される画像の呈示距離を変えたり、奥行き感を持たせたりするために、走査される光束の波面曲率(光束の拡がり具合)を変調する場合には、この波面曲率を変調する波面曲率変調光学系を設置することになるが、この波面曲率変調光学系において、光束の強度を低減させる構成とするようにしてもよい。
(Light intensity reduction by wavefront curvature modulation optical system)
In the image display device 1 described above, when the wavefront curvature of the scanned light beam (the degree of spread of the light beam) is modulated in order to change the presentation distance of the displayed image or give a sense of depth, A wavefront curvature modulation optical system that modulates the wavefront curvature is installed, but the wavefront curvature modulation optical system may be configured to reduce the intensity of the light beam.

例えば、波面曲率変調光学系300を図7に示すように構成することによって、この波面曲率変調光学系300を通過する光束の強度を低減する。   For example, by configuring the wavefront curvature modulation optical system 300 as shown in FIG. 7, the intensity of the light beam passing through the wavefront curvature modulation optical system 300 is reduced.

すなわち、波面曲率変調光学系300は、図7に示すように、コリメート光学系61によってコリメートされた光束を、透過光と、透過光の垂直方向に反射された反射光とに分割するビームスプリッタ101と、ビームスプリッタ101に反射された光束を収束する焦点距離fの凸レンズ102と、凸レンズ102に収束された光束を入射方向に反射する、可動可能な可動ミラー103とを同一光軸上に並設している。なお、図7は、波面曲率変調光学系300を備えた画像表示装置1の構成を示す説明図であり、図8は、波面曲率変調光学系300の動作態様を示す説明図である。   That is, as shown in FIG. 7, the wavefront curvature modulation optical system 300 divides the light beam collimated by the collimating optical system 61 into transmitted light and reflected light reflected in the vertical direction of the transmitted light. And a convex lens 102 having a focal length f for converging the light beam reflected by the beam splitter 101 and a movable movable mirror 103 for reflecting the light beam converged on the convex lens 102 in the incident direction are arranged in parallel on the same optical axis. is doing. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the image display device 1 including the wavefront curvature modulation optical system 300, and FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an operation mode of the wavefront curvature modulation optical system 300.

そして、波面曲率変調光学系300は、信号処理回路21から出力される波面変調信号26に基づいて凸レンズ102と可動ミラー103との間隔を変更することによって、コリメート光学系61から入射して水平走査部70へ向かう光束の波面曲率を変更するようにしている。例えば、図8に示すように、凸レンズ102と可動ミラー103との間の距離を焦点距離fよりも短いf−dに変更することにより、コリメート光学系61から入射して水平走査部70へ向う光束は、図8(a)に示す平行光から図8(b)に示す拡散光に変換される。   Then, the wavefront curvature modulation optical system 300 changes the distance between the convex lens 102 and the movable mirror 103 based on the wavefront modulation signal 26 output from the signal processing circuit 21, and enters the collimating optical system 61 to perform horizontal scanning. The wavefront curvature of the light beam traveling toward the unit 70 is changed. For example, as shown in FIG. 8, the distance between the convex lens 102 and the movable mirror 103 is changed to f−d shorter than the focal length f, so that the light enters from the collimating optical system 61 toward the horizontal scanning unit 70. The luminous flux is converted from the parallel light shown in FIG. 8A to the diffused light shown in FIG.

ここで、図8に示すように、ビームスプリッタ101は、斜面101aに誘電体多層膜の施された直角プリズム2つが張り合わされたキューブ状の形状を成しており、その斜面101aにおいて、入射光の約50%を直角方向に反射し、入射光の残りの約50%を透過することにより入射光を2つに分割するようになっている。このため、コリメート光学系61からビームスプリッタ101に入射した光束は、その50%が斜面101aにおいて直角方向に反射されて凸レンズ102を通過した後、可動ミラー103で反射し、再度、凸レンズ102を通過した後に、さらに50%が斜面101aを透過して水平走査部70へ出射される。   Here, as shown in FIG. 8, the beam splitter 101 has a cube-like shape in which two right-angle prisms each having a dielectric multilayer film are bonded to an inclined surface 101a, and incident light is incident on the inclined surface 101a. About 50% of the incident light is reflected in the right angle direction, and the remaining about 50% of the incident light is transmitted to split the incident light into two. For this reason, 50% of the light beam incident on the beam splitter 101 from the collimating optical system 61 is reflected in the direction perpendicular to the inclined surface 101 a and passes through the convex lens 102, then is reflected by the movable mirror 103, and passes through the convex lens 102 again. After that, an additional 50% passes through the inclined surface 101a and is emitted to the horizontal scanning unit 70.

したがって、ビームスプリッタ101から水平走査部70へ出射される光束は、ビームスプリッタ101を通過することによって分割され、その光束の強度は、コリメート光学系61からビームスプリッタ101へ入射する光束の強度に比べて1/4まで低減される。   Therefore, the light beam emitted from the beam splitter 101 to the horizontal scanning unit 70 is split by passing through the beam splitter 101, and the intensity of the light beam is compared with the intensity of the light beam incident on the beam splitter 101 from the collimating optical system 61. Reduced to 1/4.

そして、走査部である水平走査部70及び垂直走査部80は、ビームスプリッタ101によって分割した光束の一つを走査することになる。   The horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80 that are scanning units scan one of the light beams divided by the beam splitter 101.

このように、ビームスプリッタ101により光源である各レーザ34,35,36から出射された光束を複数に分割してそのうちの一つを走査部によって走査することで、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。このとき、ビームスプリッタ101は、光源から出射された光束を2以上の光束に分割する光分割部材として機能する。   Thus, the beam splitter 101 divides the light beam emitted from each of the lasers 34, 35, and 36 serving as the light source into a plurality of parts and scans one of them with the scanning unit, thereby affecting the light emission of the light source due to the bias current. And the contrast ratio of the projected display image according to the image signal can be improved. At this time, the beam splitter 101 functions as a light splitting member that splits the light beam emitted from the light source into two or more light beams.

また、上記した画像表示装置1において、波面曲率変調光学系300の変形例として、図9に示す波面曲率変調光学系302を配設し、この波面曲率変調光学系302において、光束の強度を低減させる構成としても良い。図9は、波面曲率変調光学系302の構成を示す模式図であり、図10は、波面曲率変調光学系302が備えた光束選択手段220の構成を示す模式図である。   Further, in the image display device 1 described above, a wavefront curvature modulation optical system 302 shown in FIG. 9 is provided as a modification of the wavefront curvature modulation optical system 300, and the intensity of the light beam is reduced in the wavefront curvature modulation optical system 302. It is good also as a structure made to do. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the wavefront curvature modulation optical system 302, and FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the light beam selection means 220 provided in the wavefront curvature modulation optical system 302.

この変形例である波面曲率変調光学系302は、図9に示すように、光束発生手段210によって、各レーザ34,35,36から出射された光束を4つの光束A〜Dに分割し、分割された4つの光束A〜Dのそれぞれに異なる曲率の波面変調(波面曲率a〜d)を施し、このうち少なくとも1つ(例えば、波面曲率bの光束B)を光束選択手段220によって選択的に出射し、選択された光束を水平走査部70及び垂直走査部80によって走査する構成としている。   As shown in FIG. 9, the wavefront curvature modulation optical system 302, which is a modified example, divides the light beams emitted from the lasers 34, 35, and 36 into four light beams A to D by the light beam generation means 210. Each of the four light beams A to D is subjected to wavefront modulation (wavefront curvatures a to d) having different curvatures, and at least one of them (for example, the light beam B having the wavefront curvature b) is selectively selected by the light beam selection means 220. The selected light beam is scanned by the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80.

ここで、図10に示すように、光束選択手段220では、光束発生手段210から入射される光束A〜Dは、光スイッチ231,232,233,234によってそれぞれの光路が変化され、全反射ミラー235,合成ミラー236,237,238によって合成された光束は、その変化された光路が、スリット239を通過可能な光束と同軸上で重なる光路であった場合にのみ、光束A〜Dのいずれかの光束が、スリット239を介して水平走査部70(図9参照)に向けて出射される。   Here, as shown in FIG. 10, in the light beam selection unit 220, the light paths A to D incident from the light beam generation unit 210 are changed in their respective optical paths by the optical switches 231, 232, 233, and 234, and the total reflection mirror 235, the light beams synthesized by the combining mirrors 236, 237, and 238 are any of the light beams A to D only when the changed optical path is an optical path that coaxially overlaps the light beam that can pass through the slit 239. Are emitted toward the horizontal scanning unit 70 (see FIG. 9) through the slit 239.

例えば、図10に示す例では、光束発生手段210から入射する波面曲率aの光束A,波面曲率cの光束C、波面曲率dの光束Dは、光スイッチ231,232,233,234によってそれぞれの光路が変化され、全反射ミラー235,合成ミラー236,237,238によって合成され、その光路がスリット239を通過可能な光束の軸とずれるため、スリット239に遮られて光束選択手段220から出射されない。一方、波面曲率bの光束Bは、その光路がスリット239を通過できる光束の軸と同軸上で重なる方向に合成ミラー236で反射されるように、光スイッチ232によって反射される。したがって、光束Bは、スリット239を通過することができ、光束選択手段220によって選択された波面曲率bの光束Bとして波面曲率変調光学系302から水平走査部70に向けて出射される。   For example, in the example shown in FIG. 10, the light flux A having the wavefront curvature a, the light flux C having the wavefront curvature c, and the light flux D having the wavefront curvature d incident from the light flux generating means 210 are respectively transmitted by the optical switches 231, 232, 233, and 234. The optical path is changed and synthesized by the total reflection mirror 235, the synthesis mirrors 236, 237, and 238, and the optical path deviates from the axis of the light beam that can pass through the slit 239. . On the other hand, the light beam B having the wavefront curvature b is reflected by the optical switch 232 so that its optical path is reflected by the combining mirror 236 in a direction overlapping with the axis of the light beam that can pass through the slit 239. Therefore, the light beam B can pass through the slit 239 and is emitted from the wavefront curvature modulation optical system 302 toward the horizontal scanning unit 70 as the light beam B having the wavefront curvature b selected by the light beam selection unit 220.

波面曲率変調光学系302から水平走査部70に向けて出射された光束は、光束発生手段210において分割された4つ光束A〜Dのうち光束選択手段220によって選択されたいずれか1つの光束であるので、その光束の強度は、コリメート光学系61から波面曲率変調光学系302へ入射する光束の強度に比べて低減される。そして、走査部である水平走査部70及び垂直走査部80は、光束発生手段210及び光束選択手段220によって分割された光束の一つを走査することになる。   The light beam emitted from the wavefront curvature modulation optical system 302 toward the horizontal scanning unit 70 is one of the four light beams A to D divided by the light beam generation unit 210 and selected by the light beam selection unit 220. Therefore, the intensity of the light beam is reduced as compared with the intensity of the light beam incident on the wavefront curvature modulation optical system 302 from the collimating optical system 61. The horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 80 serving as scanning units scan one of the light beams divided by the light beam generation unit 210 and the light beam selection unit 220.

このように、波面曲率変調光学系302における光束発生手段210及び光束選択手段220により光源である各レーザ34,35,36から出射された光束を複数に分割してそのうちの一つを走査部によって走査することで、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。このとき、光束発生手段210及び光束選択手段220は、光源から出射された光束を2以上の光束に分割する光分割部材として機能する。   In this way, the light beam emitted from each of the lasers 34, 35, and 36 as the light source is divided into a plurality of light beams by the light beam generation unit 210 and the light beam selection unit 220 in the wavefront curvature modulation optical system 302, and one of them is divided by the scanning unit. By scanning, the influence of the light emission of the light source due to the bias current can be reduced, and the contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal can be improved. At this time, the light beam generation unit 210 and the light beam selection unit 220 function as a light splitting member that splits the light beam emitted from the light source into two or more light beams.

(回折格子による光強度低減について)
上記した画像表示装置1において、射出瞳を拡大する場合には、この画像表示装置1における光源である各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との光束の光路上に、回折格子を設置することになるが、この回折格子によって光束の強度を低減させる構成とするようにしてもよい。
(About light intensity reduction by diffraction grating)
In the image display apparatus 1 described above, when the exit pupil is enlarged, a diffraction grating is provided on the optical path of the light flux between the lasers 34, 35, and 36 that are light sources in the image display apparatus 1 and the retina 14 of the observer. Although it will be installed, the diffraction grating may reduce the intensity of the light beam.

例えば、回折格子54を、図1に示すレンズ系91とレンズ系94との間の中間像面から、レンズ系94の側に外れた位置に設置することによって、この回折格子54を通過する光束の強度を低減することができる。   For example, the light beam that passes through the diffraction grating 54 is provided by installing the diffraction grating 54 at a position deviated from the intermediate image plane between the lens system 91 and the lens system 94 shown in FIG. The strength of can be reduced.

すなわち、回折格子54は、図11に示すように、透過型の回折素子であり、複数個の透過部と非透過部とが所定の回折ピッチで周期的に並んだ回折面54aを有しており、この回折面54aに入射した光束を回折し複数次数の回折光として拡散する。回折格子54によって回折された複数次数の回折光のうち、例えば、0次光の光束のみを投影表示のための光束として使用し、その他の次数の光束を投影表示のための光束として使用しないことによって、実効光強度を低減する。回折光における0次光の割合が小さくなるように回折格子54を構成することで、実効光強度の低減度合いを調整することができる。   That is, as shown in FIG. 11, the diffraction grating 54 is a transmission type diffraction element, and has a diffraction surface 54a in which a plurality of transmission parts and non-transmission parts are periodically arranged at a predetermined diffraction pitch. The light beam incident on the diffractive surface 54a is diffracted and diffused as multi-order diffracted light. Of the multiple orders of diffracted light diffracted by the diffraction grating 54, for example, only the 0th-order light beam is used as the light beam for projection display, and the other-order light beams are not used as the light beam for projection display. To reduce the effective light intensity. By configuring the diffraction grating 54 so that the proportion of the 0th-order light in the diffracted light is reduced, the degree of reduction in effective light intensity can be adjusted.

このように、回折格子54を設置することによって、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。このとき、回折格子54は、光束を拡散させる光拡散部材の一例である。なお、回折格子54によって回折された複数次数の回折光のうち、0次光に加え、1次光と−1次の回折光を投影表示に用いて射出瞳を拡大するようにしてもよい。   Thus, by installing the diffraction grating 54, the influence of light emission of the light source due to the bias current can be reduced, and the contrast ratio of the projected display image according to the image signal can be improved. At this time, the diffraction grating 54 is an example of a light diffusion member that diffuses a light beam. The exit pupil may be enlarged by using the first-order light and the −1st-order diffracted light for projection display in addition to the 0th-order light among the multiple-order diffracted lights diffracted by the diffraction grating 54.

(その他の光強度低減手段について)
その他の光強度低減手段として、各レーザ34,35,36から出射された光束の一部を遮蔽する絞り(図示せず)を、光源である各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上に設けても良い。
(Other light intensity reduction means)
As other light intensity reducing means, a diaphragm (not shown) that shields a part of the light beam emitted from each laser 34, 35, 36 is used as each laser 34, 35, 36 as a light source and the retina 14 of the observer. May be provided on the optical path of the light flux between the two.

このように、絞りを設ける場合には、絞りの通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   As described above, when the diaphragm is provided, the influence of light emission of the light source due to the bias current can be reduced by passing through the diaphragm, and the contrast ratio of the projected display image according to the image signal can be improved.

また、走査素子71又は走査素子81の反射面に、例えば、アルミニウム等の低反射率の金属膜から形成される反射膜(図示せず)をコーティングすることにより、走査素子71又は走査素子81が本来の走査機能の他に光束の強度を低減するという機能も果たすように構成しても良い。このとき、走査素子71又は走査素子81の反射膜が光強度低減手段として機能する。   Further, the reflective surface of the scanning element 71 or the scanning element 81 is coated with a reflective film (not shown) formed of a metal film having a low reflectance such as aluminum, so that the scanning element 71 or the scanning element 81 is formed. In addition to the original scanning function, a function of reducing the intensity of the light beam may be achieved. At this time, the reflective film of the scanning element 71 or the scanning element 81 functions as a light intensity reducing unit.

このように、走査素子71又は走査素子81の反射膜を光強度低減手段とすることにより、画像表示装置1の部品点数を増加させることなく、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   Thus, by using the reflection film of the scanning element 71 or the scanning element 81 as the light intensity reducing means, the influence of light emission of the light source due to the bias current can be reduced without increasing the number of parts of the image display device 1. In addition, the contrast ratio of the projected display image according to the image signal can be improved.

また、光強度低減手段として、研磨剤などによるランダムなパターンの表面を形成した散乱板を、光源である各レーザ34,35,36と観察者の網膜14との間における光束の光路上に配設することにより、入射する光束を散乱する構成としても良い。   Further, as a light intensity reducing means, a scattering plate having a random pattern surface made of an abrasive or the like is arranged on the optical path of the light flux between each of the lasers 34, 35, and 36 serving as a light source and the retina 14 of the observer. By providing, it is good also as a structure which scatters the incident light beam.

このように、散乱板を配設することにより、散乱板のパターンの幅よりも大きい波長の光束は鏡面反射され、散乱板のパターンの幅よりも小さい波長の光束はランダムに散乱されるので、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。   In this way, by arranging the scattering plate, a light beam having a wavelength larger than the width of the pattern of the scattering plate is specularly reflected, and a light beam having a wavelength smaller than the width of the pattern of the scattering plate is randomly scattered. The influence of light emission of the light source due to the bias current can be reduced, and the contrast ratio of the projected display image corresponding to the image signal can be improved.

なお、本実施形態において、上記した光強度低減手段を単独で備えた構成に限らず、複数の光強度低減手段を任意に組合わせた構成としても良い。   In addition, in this embodiment, it is good not only as a structure provided with the above-mentioned light intensity reduction means independently, but it is good also as a structure which combined several light intensity reduction means arbitrarily.

[2. 第2実施形態]
ところで、図6を用いて上述したように、各レーザドライバ31,32,33は、光強度低減手段によって低減させた光束の最大強度を観察者の網膜14において所定の強度となるように予め各レーザ34,35,36から出射する光束の強度を増加しているため、画像表示装置1の全体としての消費電力が増大してしまうことになる。
[2. Second Embodiment]
By the way, as described above with reference to FIG. 6, the laser drivers 31, 32, and 33 are previously set so that the maximum intensity of the light beam reduced by the light intensity reducing unit becomes a predetermined intensity in the retina 14 of the observer. Since the intensity of the light beam emitted from the lasers 34, 35, and 36 is increased, the power consumption of the entire image display device 1 is increased.

そこで、第2実施形態に係る画像表示装置において、無効走査範囲Z1(図2(b)参照)のうち少なくとも所定範囲において、各レーザ34,35,36の発光遅延を抑制し応答性を高めるために、各レーザドライバ31,31,33から各レーザ34,35,36にそれぞれ供給していたバイアス電流Ib(図3参照)の供給を停止又は低減するように構成している。すなわち、各レーザドライバ31,32,33は、画像表示を行わない無効走査期間のうち、少なくとも所定期間は、光源である各レーザ34,35,36の応答性を高めるためのバイアス電流Ibの各レーザ34,35,36への供給を停止又は低減する。   Therefore, in the image display apparatus according to the second embodiment, in order to suppress the light emission delay of each of the lasers 34, 35, and 36 and improve the responsiveness in at least a predetermined range of the invalid scanning range Z1 (see FIG. 2B). In addition, the supply of the bias current Ib (see FIG. 3) supplied from the laser drivers 31, 31, 33 to the lasers 34, 35, 36, respectively, is stopped or reduced. That is, each of the laser drivers 31, 32, and 33 has a bias current Ib for improving the responsiveness of each of the lasers 34, 35, and 36 serving as a light source at least for a predetermined period of the invalid scanning period in which image display is not performed. The supply to the lasers 34, 35, 36 is stopped or reduced.

このように、光源駆動部である各レーザドライバ31,32,33が、所定期間において、各レーザ34,35,36へのバイアス電流の供給を停止又は低減することにより、光強度低減手段による光強度の低減量に応じて、予め各レーザドライバ31,32,33により各レーザ34,35,36から出射する光束の強度を増加することによって、各レーザ34,35,36に供給する駆動電流の範囲を拡張することができ、その結果、投影表示画像の高階調化を実現することができると共に、予め各レーザドライバ31,32,33により各レーザ34,35,36から出射する光束の強度を増加したことに伴う消費電力の増大を可及的に低減することができる。なお、バイアス電流Ibの供給の低減は、例えば、バイアス電流Ibの1/2の電流を供給することによって行うことができる。以下においては、バイアス電流の供給停止という場合には、バイアス電流の供給の停止のほか、バイアス電流の供給の低減を含むものとして説明する。   As described above, the laser drivers 31, 32, and 33, which are light source driving units, stop or reduce the supply of the bias current to the lasers 34, 35, and 36 in a predetermined period, so that the light by the light intensity reducing unit is reduced. The drive current supplied to each laser 34, 35, 36 is increased by increasing the intensity of the light beam emitted from each laser 34, 35, 36 in advance by each laser driver 31, 32, 33 according to the intensity reduction amount. The range can be expanded. As a result, the gradation of the projected display image can be increased, and the intensity of the light beam emitted from each laser 34, 35, 36 by each laser driver 31, 32, 33 can be increased in advance. An increase in power consumption due to the increase can be reduced as much as possible. The supply of the bias current Ib can be reduced, for example, by supplying a current that is ½ of the bias current Ib. In the following description, when the supply of the bias current is stopped, it is assumed that the supply of the bias current is reduced in addition to the stop of the supply of the bias current.

次に、バイアス電流Ibの供給開始及び供給停止を行う具体的な構成及び動作について図面を参照して説明する。図12及び図13は、垂直走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止のタイミングを説明するための図である。   Next, a specific configuration and operation for starting and stopping the supply of the bias current Ib will be described with reference to the drawings. FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams for explaining the timing for starting and stopping the supply of the bias current in the vertical scanning.

図12に示すように、走査素子81による垂直揺動範囲W1のうち有効走査範囲Zが含まれない垂直方向の範囲Z2(以下、「垂直無効走査範囲Z2」という。)では、光束生成器20から光束が出射されず画像が表示されない。また、垂直揺動範囲W1のうち有効走査範囲Zが含まれる垂直有効走査範囲Z3に移行したときからバイアス電流Ibを各レーザ34,35,36へ供給しておけば、各レーザ34,35,36の応答性を高めておくのには十分に間に合う。   As shown in FIG. 12, in the vertical range Z2 in which the effective scanning range Z is not included in the vertical swing range W1 by the scanning element 81 (hereinafter, referred to as “vertical invalid scanning range Z2”), the light beam generator 20. The light beam is not emitted from the light source and no image is displayed. Further, if the bias current Ib is supplied to each of the lasers 34, 35, 36 after shifting to the vertical effective scanning range Z 3 including the effective scanning range Z in the vertical swing range W 1, each laser 34, 35, 36 It is enough to keep the 36 responsiveness high.

そこで、特に、本実施形態の画像表示装置では、図12中斜線で示す垂直無効走査範囲Z2において、各レーザドライバ31,32,33から各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を停止する構成しており、これにより消費電力を低減している。   Therefore, in particular, in the image display device of the present embodiment, the bias current Ib is supplied from the laser drivers 31, 32, 33 to the lasers 34, 35, 36 in the vertical invalid scanning range Z2 indicated by diagonal lines in FIG. It is configured to stop, thereby reducing power consumption.

ここで、このときの走査素子81による垂直走査とバイアス電流Ibの供給期間との関係を、図13を参照して説明する。この図13の左上図には走査素子81の反射面の角度と時間との関係を示し、左下図にはバイアス電流の供給開始・停止と時間との関係を示し、右上図には図2(b)と同様に有効走査範囲Zと無効走査範囲Z1との関係を示している。   Here, the relationship between the vertical scanning by the scanning element 81 and the supply period of the bias current Ib at this time will be described with reference to FIG. The upper left diagram of FIG. 13 shows the relationship between the angle of the reflecting surface of the scanning element 81 and time, the lower left diagram shows the relationship between the start / stop of supply of bias current and time, and the upper right diagram shows FIG. Similar to b), the relationship between the effective scanning range Z and the invalid scanning range Z1 is shown.

この図に示すように、各レーザドライバ31,32,33は、垂直走査部80による走査が無効走査期間から画像表示を行う有効走査期間に移行する所定時間前(tc〜tbのタイミング)に、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を開始し、垂直走査部80による走査が有効走査期間から無効走査期間に移行した直後(tf〜tgのタイミング)に、光源へのバイアス電流Ibの供給を停止する。   As shown in this figure, the laser drivers 31, 32, and 33 each have a predetermined time (timing from tc to tb) before the scanning by the vertical scanning unit 80 shifts from an invalid scanning period to an effective scanning period for displaying an image. Supply of the bias current Ib to each of the lasers 34, 35, and 36 is started, and immediately after the scanning by the vertical scanning unit 80 shifts from the effective scanning period to the invalid scanning period (timing from tf to tg), the bias current to the light source The supply of Ib is stopped.

すなわち、各レーザドライバ31,32,33は、垂直走査部80による走査位置が垂直無効走査範囲Z2から垂直有効走査範囲Z3に移行する直前の水平方向の走査ラインL1にあるときに、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を開始する。そして、各レーザドライバ31,32,33は、垂直走査部80による走査が垂直有効走査範囲Z3から垂直無効走査範囲Z2に移行した最初の水平方向の走査ラインL2にあるときに、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を停止する。   That is, the laser drivers 31, 32, and 33 each laser 34 when the scanning position by the vertical scanning unit 80 is in the horizontal scanning line L1 immediately before the transition from the vertical invalid scanning range Z2 to the vertical effective scanning range Z3. , 35 and 36, supply of the bias current Ib is started. The laser drivers 31, 32, and 33 are respectively connected to the lasers 34, 32 when the scanning by the vertical scanning unit 80 is in the first horizontal scanning line L2 that has shifted from the vertical effective scanning range Z3 to the vertical invalid scanning range Z2. Supply of the bias current Ib to 35 and 36 is stopped.

このように、垂直走査の有効走査期間に移行する所定時間前にバイアス電流Ibの供給を開始していることから、有効走査範囲Zへ移行する時点では各レーザ34,35,36にバイアス電流Ibが供給され応答性の高い状態となっており、発光遅延による表示画像の画質低下を確実に防止することができると共に、垂直方向の無効走査期間における消費電力を低減することができる。   As described above, since the supply of the bias current Ib is started a predetermined time before the transition to the effective scanning period of the vertical scanning, the bias current Ib is supplied to each of the lasers 34, 35, and 36 at the time of transition to the effective scanning range Z. Is supplied with high responsiveness, so that it is possible to surely prevent deterioration in the image quality of the display image due to light emission delay, and to reduce power consumption in the invalid scanning period in the vertical direction.

しかも、画像の1フレームの走査において、バイアス電流Ibの供給の開始制御及び停止制御(又は低減制御)がそれぞれ1回ずつでよいことから、処理を複雑にせずに消費電力を低減することができる。   In addition, since the start control and the stop control (or reduction control) for supplying the bias current Ib only need to be performed once for scanning one frame of the image, the power consumption can be reduced without complicating the processing. .

ところで、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を開始するタイミングは、有効走査範囲Zへ移行する時点で各レーザ34,35,36にバイアス電流Ibが供給され応答性の高い状態となっていればよい。   By the way, the timing for starting the supply of the bias current Ib to each of the lasers 34, 35, 36 is a state in which the bias current Ib is supplied to each of the lasers 34, 35, 36 at the time of shifting to the effective scanning range Z and the response is high. It only has to be.

各レーザ34,35,36の等価回路は、上述のように図4に示すようになっており、実効電流ILDの立ち上がり時定数Δtは、以下の式(1)で表される。 Equivalent circuit of each laser 34, 35, 36 is as shown in FIG. 4 as described above, the rise time constant Δt of effective current I LD is expressed by the following equation (1).

Δt=−Cp・Rs ・・・(1)
ここで、通常成立するRp>>Rsを仮定した。
Δt = −Cp · Rs (1)
Here, it is assumed that Rp >> Rs, which is normally established.

従って、各レーザ34,35,36の有する固有の立ち上がり時定数を考慮し、垂直走査の有効走査期間に移行するΔt前にバイアス電流Ibの供給を開始し始めればよいことになり、より消費電力を低減することができる。   Therefore, in consideration of the inherent rise time constant of each laser 34, 35, 36, it is only necessary to start the supply of the bias current Ib before Δt that shifts to the effective scanning period of the vertical scanning. Can be reduced.

また、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給停止は、有効走査範囲Zから無効走査範囲Z1に移行した直後(teのタイミング)に行うことで、より消費電力を低減することができる。   Further, the supply of the bias current Ib to the lasers 34, 35, and 36 is stopped immediately after shifting from the effective scanning range Z to the invalid scanning range Z1 (timing of te), thereby further reducing power consumption. it can.

以上のように、本実施形態における画像表示装置では、光源駆動部である各レーザドライバ31,32,33は、走査部による走査が無効走査期間のうち少なくとも所定期間にあるときに、光源である各レーザ34,35,36へのバイアス電流の供給を停止するので、ユーザの視認することのない無効走査期間における所定期間の消費電力を低減することができる。   As described above, in the image display apparatus according to the present embodiment, each of the laser drivers 31, 32, and 33 serving as the light source driving unit is a light source when scanning by the scanning unit is at least in a predetermined period of the invalid scanning period. Since supply of the bias current to each of the lasers 34, 35, and 36 is stopped, it is possible to reduce power consumption during a predetermined period in the invalid scanning period that is not visually recognized by the user.

次に、本発明の画像表示装置の変形例について説明する。上記した実施形態においては、垂直走査部80による垂直走査が垂直無効走査範囲Z2にあるか垂直有効走査範囲Z3にあるかで、光源である各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給開始及び供給停止を行う構成としたが、本変形例においては、バイアス電流Ibの供給停止を行う範囲をさらに広げている。すなわち、本変形例においては、水平走査部70による水平走査に応じて、光源である各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給開始及び供給停止を行う構成としている。なお、上記した実施形態における画像表示装置とは同様の構成を有しており、処理等が一部異なるものであることから、本変形例においては特に異なる部分について説明する。   Next, a modification of the image display device of the present invention will be described. In the above-described embodiment, the bias current Ib is supplied to the lasers 34, 35, and 36 that are light sources depending on whether the vertical scanning by the vertical scanning unit 80 is in the vertical invalid scanning range Z2 or the vertical effective scanning range Z3. Although the configuration is such that the start and the supply stop are performed, in this modification, the range in which the supply of the bias current Ib is stopped is further expanded. That is, in this modification, the supply of the bias current Ib to the lasers 34, 35, and 36 serving as the light sources is started and stopped according to the horizontal scanning by the horizontal scanning unit 70. Note that the image display apparatus in the above-described embodiment has the same configuration and is partially different in processing and the like. In this modification, particularly different parts will be described.

以下、変形例に係る画像表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。図14及び図15は、水平走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止を説明するための図である。   Hereinafter, an image display device according to a modification will be specifically described with reference to the drawings. 14 and 15 are diagrams for explaining supply start and supply stop of bias current in horizontal scanning.

図14に示すように、走査素子71による水平揺動範囲W2のうち有効走査範囲Zを除外した無効走査範囲Z1(図14中斜線で示す領域)では、光束生成器20から光束が出射されることはなく画像が表示されることがない。このため、有効走査範囲Zへ移行する時点で各レーザ34,35,36が応答性の高い状態となっていれば、無効走査範囲Z1のほとんどの範囲では、各レーザ34,35,36の応答性を確保するために、各レーザ34,35,36に対してバイアス電流Ibを予め供給する必要がない。   As shown in FIG. 14, a light beam is emitted from the light beam generator 20 in the invalid scanning range Z1 (the region indicated by the oblique lines in FIG. 14) excluding the effective scanning range Z in the horizontal swing range W2 by the scanning element 71. No image is displayed. For this reason, if each laser 34, 35, 36 is in a highly responsive state at the time of shifting to the effective scanning range Z, the response of each laser 34, 35, 36 in most of the invalid scanning range Z1. Therefore, it is not necessary to supply the bias current Ib to the lasers 34, 35 and 36 in advance in order to ensure the performance.

そこで、特に、本変形例の画像表示装置では、図14中斜線で示した垂直無効走査範囲Z2だけでなく、有効走査範囲Zのほぼ全体において、各レーザドライバ31,32,33から各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給をしないように構成している。   Therefore, in particular, in the image display apparatus according to the present modification, not only the vertical invalid scanning range Z2 indicated by the oblique lines in FIG. 14 but also the lasers 34 from the laser drivers 31, 32, 33 in the entire effective scanning range Z. , 35, and 36 so as not to supply the bias current Ib.

すなわち、図14に示すように、垂直有効走査範囲Z3(図12参照)のうち、さらに水平無効走査範囲Z4において、各レーザドライバ31,32,33から各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給をしないことで、消費電力をさらに低減することができる。   That is, as shown in FIG. 14, in the vertical effective scanning range Z3 (see FIG. 12), the bias current from each laser driver 31, 32, 33 to each laser 34, 35, 36 in the horizontal invalid scanning range Z4. By not supplying Ib, power consumption can be further reduced.

但し、水平無効走査範囲Z4から有効走査範囲Zへ移行する時点で各レーザ34,35,36の応答性の高い状態となってなければならないことから、有効走査範囲Zへ移行する所定期間前までにバイアス電流Ibの供給を開始するようにすることが必要である。なお、ここでの所定期間は、上記した実施形態で説明した各レーザ34,35,36の立ち上がり時定数に応じた時間Δt(式(1)参照)よりも長い時間でなければならない。   However, since the responsiveness of each laser 34, 35, 36 must be high at the time of shifting from the horizontal invalid scanning range Z4 to the effective scanning range Z, until a predetermined period before shifting to the effective scanning range Z. It is necessary to start supplying the bias current Ib. Note that the predetermined period here must be longer than the time Δt (see Expression (1)) corresponding to the rise time constant of each of the lasers 34, 35, and 36 described in the above embodiment.

ここで、走査素子71による水平走査とバイアス電流Ibの供給期間との関係を、図15を参照して説明する。この図15において、上段には走査素子81の反射面の角度と時間との関係を示し、中段には光束生成器20による光束の出射開始・停止と時間との関係を示し、後段にはバイアス電流Ibの供給開始・停止と時間との関係を示している。   Here, the relationship between the horizontal scanning by the scanning element 71 and the supply period of the bias current Ib will be described with reference to FIG. In FIG. 15, the upper part shows the relationship between the angle of the reflecting surface of the scanning element 81 and the time, the middle part shows the relation between the start and stop of light emission by the light beam generator 20 and the time, and the latter part shows the bias. The relationship between the start / stop of supply of current Ib and time is shown.

この図に示すように、走査素子71の反射面は、水平走査駆動回路72によって、所定の位置を基準(0度)として+θ1〜−θ1の角度範囲(水平揺動範囲W2)で揺動し、その反射面が±θ2の範囲(水平有効走査範囲Z5)で光束生成器20からの光束が出射されるように構成される。   As shown in this figure, the reflecting surface of the scanning element 71 is swung by the horizontal scanning driving circuit 72 within an angle range (horizontal rocking range W2) of + θ1 to −θ1 with a predetermined position as a reference (0 degree). The light beam is emitted from the light beam generator 20 in the range where the reflection surface is ± θ2 (horizontal effective scanning range Z5).

そして、本実施形態では、図15に示すように、各レーザドライバ31,32,33は、水平走査部70による走査が水平無効走査期間Taから画像表示を行う水平有効走査期間Tbに移行する所定時間Δt前に、各レーザドライバ31,32,33へのバイアス電流Ibの供給を開始し、水平走査部70による走査が水平有効走査期間Tbから水平無効走査期間Taに移行するときに、各レーザドライバ31,32,33へのバイアス電流Ibの供給を停止又は低減する。なお、Δtは、各レーザ34,35,36の立ち上がり時定数に応じた時間であり、上記した式(1)で導かれる時間である。   In this embodiment, as shown in FIG. 15, each laser driver 31, 32, 33 has a predetermined transition in which scanning by the horizontal scanning unit 70 shifts from a horizontal invalid scanning period Ta to a horizontal effective scanning period Tb in which image display is performed. Before the time Δt, supply of the bias current Ib to each laser driver 31, 32, 33 is started, and each laser is scanned when scanning by the horizontal scanning unit 70 shifts from the horizontal effective scanning period Tb to the horizontal invalid scanning period Ta. The supply of the bias current Ib to the drivers 31, 32, 33 is stopped or reduced. Note that Δt is a time corresponding to the rise time constant of each of the lasers 34, 35, and 36, and is a time derived from the above-described equation (1).

すなわち、各レーザドライバ31,32,33は、垂直走査部80の走査が垂直有効走査範囲Z3(図12参照)にある状態で、水平走査部70による走査が水平揺動範囲W2のうち水平無効走査範囲Z4から水平有効走査範囲Z5に移行する所定時間(図15におけるΔt)前(図15中「t1」、「t1’」で示すタイミング)に、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を開始するようにしている。   That is, in each laser driver 31, 32, 33, scanning by the vertical scanning unit 80 is in the vertical effective scanning range Z3 (see FIG. 12), and scanning by the horizontal scanning unit 70 is horizontal ineffective within the horizontal swing range W2. Bias current to each laser 34, 35, 36 before a predetermined time (Δt in FIG. 15) (a timing indicated by “t 1” and “t 1 ′” in FIG. 15) before moving from the scanning range Z 4 to the horizontal effective scanning range Z 5. The supply of Ib is started.

また、各レーザドライバ31,32,33は、垂直走査部80の走査が垂直有効走査範囲Z3にある状態で、水平走査部70による走査が水平有効走査範囲Z5から水平無効走査範囲Z4に移行するときに、各レーザ34,35,36へのバイアス電流Ibの供給を停止するようにしている。   Further, in each laser driver 31, 32, 33, the scanning by the horizontal scanning unit 70 shifts from the horizontal effective scanning range Z5 to the horizontal invalid scanning range Z4 in a state where the scanning of the vertical scanning unit 80 is in the vertical effective scanning range Z3. Sometimes, the supply of the bias current Ib to each laser 34, 35, 36 is stopped.

これにより、水平走査部70による走査が水平有効走査期間Tbとなる前に、各レーザ34,35,36に対してバイアス電流Ibが事前に供給されて応答性を高めた状態になっているので、各レーザ34,35,36の発光遅延を回避して有効走査範囲Zにおいて表示する画像の品質を確保しつつ、無効走査範囲Z1における消費電力を低減している。しかも、水平走査部70による走査が水平有効走査期間Tbから水平無効走査期間Taに移行するときに、バイアス電流Ibの供給を停止しているため、無効走査範囲Z1における消費電力を可及的に低減することができる。   As a result, before the scanning by the horizontal scanning unit 70 reaches the horizontal effective scanning period Tb, the bias current Ib is supplied in advance to each of the lasers 34, 35, and 36 so that the responsiveness is improved. The power consumption in the invalid scanning range Z1 is reduced while ensuring the quality of the image displayed in the effective scanning range Z by avoiding the light emission delay of each laser 34, 35, 36. Moreover, since the supply of the bias current Ib is stopped when the scanning by the horizontal scanning unit 70 shifts from the horizontal effective scanning period Tb to the horizontal invalid scanning period Ta, the power consumption in the invalid scanning range Z1 is made as much as possible. Can be reduced.

これにより、水平走査部70による走査位置が有効走査範囲Zにある間は、各レーザ34,35,36の応答性を確保しつつ、消費電力を可及的に低減することができる。   As a result, while the scanning position by the horizontal scanning unit 70 is in the effective scanning range Z, the power consumption can be reduced as much as possible while ensuring the responsiveness of each laser 34, 35, 36.

ところで、上述において各レーザ34,35,36の駆動電流と発光量との関係を図3に示したが、この関係は、図16に示すように周囲温度に応じて変化する。図16は、閾値電流値が周囲温度によって変動する様子を示すグラフであり、図3と同様に縦軸に発光量を、横軸に駆動電流値をそれぞれ示している。   Incidentally, in the above description, the relationship between the drive current of each laser 34, 35, and 36 and the light emission amount is shown in FIG. 3, but this relationship changes according to the ambient temperature as shown in FIG. FIG. 16 is a graph showing how the threshold current value fluctuates depending on the ambient temperature. Like FIG. 3, the vertical axis represents the light emission amount and the horizontal axis represents the drive current value.

この図に示すように、各レーザ34,35,36において、高温(85℃)での閾値電流Ith2は常温(25℃)での閾値電流Ith1よりも大きくなっている。   As shown in this figure, in each of the lasers 34, 35, and 36, the threshold current Ith2 at a high temperature (85 ° C.) is larger than the threshold current Ith1 at a normal temperature (25 ° C.).

そこで、画像表示装置において、例えば、光束生成器20の内部に、光源であるBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36の周囲温度を測定する温度測定部(図示せず)を備え、Bレーザドライバ31、Gレーザドライバ32、Rレーザドライバ33は、この温度測定部により測定したBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36の周囲温度が所定の温度よりも高いときに、Bレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36へのバイアス電流Ibの供給停止を行うように構成しても良い。   Therefore, the image display device includes, for example, a temperature measurement unit (not shown) that measures the ambient temperature of the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36, which are light sources, inside the light beam generator 20, and the B laser. When the ambient temperature of the B laser 34, G laser 35, and R laser 36 measured by the temperature measuring unit is higher than a predetermined temperature, the driver 31, the G laser driver 32, and the R laser driver 33 The supply of the bias current Ib to the laser 35 and the R laser 36 may be stopped.

このように構成することによって、周囲温度の上昇に伴って、Bレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36の発光に必要な駆動電流が大きくなった場合であっても、消費電力を低減することができる。   With this configuration, power consumption can be reduced even when the drive current necessary for light emission from the B laser 34, G laser 35, and R laser 36 increases as the ambient temperature increases. Can do.

また、上記した画像表示装置において、Bレーザドライバ31、Gレーザドライバ32、Rレーザドライバ33は、複数の光源であるBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36のうち少なくとも一つの光源についてバイアス電流の供給停止を行うように構成しても良い。一般に、Bレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36のうちBレーザの動作電圧が最も高く、発光に必要な駆動電流も最も大きくなるので、これらのうちBレーザ34を対象としてバイアス電流の供給停止を行うように構成することが好ましい。   In the image display device described above, the B laser driver 31, the G laser driver 32, and the R laser driver 33 are bias currents for at least one of the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36, which are a plurality of light sources. The supply may be stopped. Generally, among the B laser 34, the G laser 35, and the R laser 36, the operating voltage of the B laser is the highest, and the driving current required for light emission is the highest, so that the supply of bias current to the B laser 34 is stopped. It is preferable to be configured to perform.

このように、複数の光源であるBレーザ34、Gレーザ35、Rレーザ36のうち発光に必要な駆動電流が大きいBレーザ34を対象としてバイアス電流の供給停止を行えば、バイアス電流の供給停止を行う光源が一つで済むため、すべての光源を対象としてバイアス電流の供給停止を行うよりも消費電力の低減を容易に行うことができる。   As described above, if the supply of the bias current is stopped for the B laser 34 having a large driving current required for light emission among the plurality of light sources B laser 34, G laser 35, and R laser 36, the supply of the bias current is stopped. Since only one light source is required, power consumption can be reduced more easily than when supply of bias current is stopped for all light sources.

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、発明の開示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。   As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are merely examples, and various embodiments can be made based on the knowledge of those skilled in the art including the aspects described in the section of the disclosure of the invention. The present invention can be implemented in other forms that have been modified or improved.

本発明の第1実施形態に係る画像表示装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image display apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 画像表示装置の光走査部による光束の走査態様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning aspect of the light beam by the optical scanning part of an image display apparatus. 光源における駆動電流と発光量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive current and light emission amount in a light source. 光源の等価回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the equivalent circuit of a light source. 光源の立ち上がり特性を説明するための図である。。It is a figure for demonstrating the starting characteristic of a light source. . 光源における駆動電流と発光量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive current and light emission amount in a light source. 波面曲率変調光学系を備えた画像表示装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the image display apparatus provided with the wavefront curvature modulation optical system. 波面曲率変調光学系の動作態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement aspect of a wavefront curvature modulation optical system. 波面曲率変調光学系の変形例の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the modification of a wavefront curvature modulation optical system. 波面曲率変調光学系が備えた光束選択手段の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the light beam selection means with which the wavefront curvature modulation optical system was equipped. 回折格子により光束が拡散される態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the aspect by which a light beam is spread | diffused by a diffraction grating. 本発明の第2実施形態に係る画像表示装置において垂直走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止のタイミングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the timing of the supply start and supply stop of the bias current in vertical scanning in the image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 垂直走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止のタイミングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the timing of supply start and supply stop of the bias current in vertical scanning. 水平走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the supply start and supply stop of the bias current in horizontal scanning. 水平走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the supply start and supply stop of the bias current in horizontal scanning. 閾値電流値が周囲温度によって変動する様子を示すグラフである。It is a graph which shows a mode that a threshold current value is fluctuate | varied with ambient temperature.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像表示装置
20 光束生成器
21 信号処理回路
31〜33 光源駆動部
34〜36 光源
50 NDフィルタ
70 高速走査部
71 走査素子
80 低速走査部
81 走査素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image display apparatus 20 Light beam generator 21 Signal processing circuit 31-33 Light source drive part 34-36 Light source 50 ND filter 70 High-speed scanning part 71 Scanning element 80 Low-speed scanning part 81 Scanning element

Claims (10)

光源と、前記光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより前記光源の応答性を高めつつ、前記光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、前記光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、前記画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置において、
前記光源と前記所定領域との間における前記光束の光路上に配設され、前記光束の強度を低減させて、前記所定領域に投影表示する画像の輝度を低減する光強度低減手段を備え、
前記光源駆動部は、前記光強度低減手段によって低減させた前記光束の最大強度を前記所定領域において所定の強度となるように前記光源から出射する光束の強度を増加可能としたことを特徴とする画像表示装置。
A light source, a light source driving section for driving the light source to emit a light beam having an intensity corresponding to an image signal, while supplying a predetermined bias current to the light source to improve the responsiveness of the light source, and the light source A scanning unit that scans the light beam emitted from the image display device, and projects and displays an image according to the image signal in a predetermined area.
A light intensity reducing means disposed on an optical path of the light flux between the light source and the predetermined area, and reducing the intensity of the light flux to reduce the luminance of an image projected and displayed on the predetermined area;
The light source driving unit can increase the intensity of the light beam emitted from the light source so that the maximum intensity of the light beam reduced by the light intensity reducing unit becomes a predetermined intensity in the predetermined region. Image display device.
前記光強度低減手段は、NDフィルタ及び/又は前記走査部の反射膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。   The image display apparatus according to claim 1, wherein the light intensity reducing unit includes an ND filter and / or a reflection film of the scanning unit. 前記光強度低減手段は、前記光束を拡散させる光拡散部材を含み、該拡散された光束の一部が実効光強度となることで光束の強度を低減させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像表示装置。   The light intensity reducing means includes a light diffusing member for diffusing the light flux, and reduces the intensity of the light flux when a part of the diffused light flux becomes an effective light intensity. Item 3. The image display device according to Item 2. 前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束を2以上の光束に分割する光分割部材を含み、
前記走査部は、前記光分割部材によって分割した光束の一つを走査することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The light intensity reducing means includes a light splitting member that splits a light beam emitted from the light source into two or more light beams,
The image display device according to claim 1, wherein the scanning unit scans one of the light beams divided by the light dividing member.
前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束の一部を遮蔽する絞りを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像表示装置。   5. The image display device according to claim 1, wherein the light intensity reduction unit includes a diaphragm that blocks a part of a light beam emitted from the light source. 前記光源を3原色にそれぞれ対応して設け、これらの光源から出射される光束を合波する合波器を備え、
前記合波器において前記光源から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The light source is provided corresponding to each of the three primary colors, and includes a multiplexer that combines the light beams emitted from these light sources,
6. The multiplexer according to claim 1, wherein the multiplexer is made to function as the light intensity reducing means by multiplexing while reducing the intensity of the light beam emitted from the light source. The image display device according to item 1.
前記合波器において、前記3原色にそれぞれ対応させて設けた光源から各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子を有し、このダイクロイック光学素子と前記光源との間の前記光束の光路上に前記光強度低減手段を設けたことを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。   The multiplexer includes a dichroic optical element that extracts light beams of each color from light sources provided corresponding to the three primary colors, and combines the light beams, and the dichroic optical element and the light source The image display apparatus according to claim 6, wherein the light intensity reducing means is provided on an optical path of a light beam. 前記合波器において光ファイバを備え、前記光ファイバの光軸をずらすことにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像表示装置。   8. The optical multiplexer according to claim 1, further comprising an optical fiber in the multiplexer, wherein the multiplexer functions as the light intensity reducing unit by shifting an optical axis of the optical fiber. The image display device described. 前記光源駆動部は、画像表示を行わない無効走査期間のうち少なくとも所定期間は、前記バイアス電流の前記光源への供給を停止又は低減することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像表示装置。   The said light source drive part stops or reduces supply of the said bias current to the said light source at least for a predetermined period among the invalid scanning periods which do not display an image. The image display device described in 1. 画像信号に応じて変調した光を光走査装置により2次元方向に走査することによって、ユーザの少なくとも一方の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型画像表示装置であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像表示装置。   A retinal scanning image display device that projects an image on at least one retina of a user by scanning light modulated in accordance with an image signal in a two-dimensional direction with an optical scanning device, and displays the image. The image display device according to any one of claims 1 to 9.
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