JP2012141362A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査部によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止し、表示される画像を安定させることのできる走査型画像表示装置を提供する。
【解決手段】 互いに異なる色の光束を画像信号に応じて出射する複数の光源を有し、複数の光源から出射する光束を合波して１本の光束として出射する光源部と、光源部から出射された光束を２次元走査する走査部と、走査部による光束の走査領域のうち、表示画像を形成する領域外である無効走査領域に設けられ、走査部による光束の走査タイミングを検出するために光源部から出射される検査用光の光量を検出する光検出部と、検査用光の各色毎の出射光量と、光検出部により検出された検査用光の光量に基づいて、検査用光の光量を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、検査用光の各色毎の出射光量を、複数の光源の出射の優先度を定めた所定の条件に応じて調整する走査型画像表示装置とした。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像表示装置に関するものであり、特に、光源から出射された画像形成用の光を２次元走査して画像を表示する走査型画像表示装置に関するものである。

従来から、画像信号に基づいて生成した画像形成用光を２次元走査して画像を表示する走査型画像表示装置が知られている。

このような走査型画像表示装置として、供給される電流に応じた強度の光を出射する光源を有する光源部と、この光源部の光源から出射された光を２次元走査する走査部と、この走査部による走査位置が有効走査範囲のときに、画像信号に応じた大きさの電流を順次光源に供給する駆動制御部とを有するものが知られている。

上記走査型画像表示装置では、光源部の光源が光を出射する際に発生する熱や外気温の変化等に起因して、光源の閾値電流値が変化する。このように光源の閾値電流値が変化した場合、光源の電流−発光量特性が変化することから、表示する画像の輝度が安定しないといった問題が生じる。

そこで、本願出願人は、特許文献１において、走査部による有効走査範囲外の所定の位置に光検出部を設け、光源部から複数の検査用光を出力して、光検出部で検出される検査用光の強度に基づいて光源の電流−発光量特性を演算し、光源に供給する閾値電流値を調整する技術を提案している。

特開２００９−２４４７９７号公報

上記特許文献１の技術により、光源部の光源が光を出射する際に発生する熱や外気温の変化等に起因する画像の輝度の変化を抑え、安定した画像を表示させることができる。ところが、光源部と走査部との接続に用いられる光ファイバケーブルの接続不良や、光源部の経年変化により、光源部から出力されるレーザ光の光量が変化する場合がある。レーザ光の光量が変化すると、走査部による１フレーム単位でのレーザ光の走査タイミングにずれが生じ、この結果、表示される画像が鮮明でなくなる虞がある。

そこで、有効走査範囲外の所定の位置に設けられた光検出部を利用し、光源部から検査用光を出射して、光検出部で検出した検査用光の光量が目標値内となるように調整する必要がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、走査部によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止し、表示される画像を安定させることのできる走査型画像表示装置を提供する。

上記従来の課題を解決するために、請求項１に記載の画像表示装置では、互いに異なる色の光束を画像信号に応じて出射する複数の光源を有し、前記複数の光源から出射する光束を合波して１本の光束として出射する光源部と、前記光源部から出射された光束を２次元走査する走査部と、前記走査部による光束の走査領域のうち、表示画像を形成する範囲外である無効走査範囲に設けられ、前記走査部による光束の走査タイミングを検出するために前記光源部から出射される検査用光の光量を検出する光検出部と、前記検査用光の各色毎の出射光量と、前記光検出部により検出された前記検査用光の光量に基づいて、前記検査用光の光量を調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検査用光の各色毎の出射光量を、前記複数の光源の出射の優先度を定めた所定の条件に応じて調整することを特徴とする走査型画像表示装置とした。

また、請求項２に記載の走査型画像表示装置では、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記所定の条件は、前記光検出部の検出感度が最も高い色ほど優先度が高いことを特徴とする。

また、請求項３に記載の走査型画像表示装置では、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記所定の条件は、寿命の最も長い光源ほど優先度が高いことを特徴とする。

また、請求項４に記載の走査型画像表示装置では、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記所定の条件は、前記検査用光の光量の調整時点からの寿命が長い光源ほど優先度が高いことを特徴とする。

また、請求項５に記載の走査型画像表示装置では、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記所定の条件は、コストの最も低い光源ほど優先度が高いことを特徴とする。

また、請求項６に記載の走査型画像表示装置では、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記所定の条件は、視感度の最も低い色ほど優先度が高いことを特徴とする。

また、請求項７に記載の走査型画像表示装置では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置において、前記制御部は、前記検査用光の光量の調整を、装置起動時に行うことを特徴とする。

また、請求項８に記載の走査型画像表示装置では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置において、前記制御部は、前記検査用光の光量の調整を、表示画像の表示中に行うことを特徴とする。

本発明によれば、駆動制御部は、所定の条件に基づいて選択された優先度の高い光源から検査用光を出射させた後、光検出部により検出された検査用光の光量に基づいて、検査用光の光量を調整することができる。これにより、光源から出力されるレーザ光の光量の変化による走査部によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止することができ、表示される画像を安定させることのできる走査型画像表示装置を提供する。

本実施形態の走査型画像表示装置の構成を示す説明図である。 本実施形態における走査部によるレーザ光の走査態様を説明するための図である。 本実施形態における走査部によるレーザ光の走査態様を説明するための図である。 本実施形態の光検出部及び遮光部の配置を示す図である。 本実施形態の制御部の電気的構成を示したブロック図である。 本実施形態で実行される処理を示したフローチャートである。 本実施形態の所定の条件に応じた出射優先度設定テーブルを示す図である。 本実施形態で実行される処理を示したフローチャートである。 本実施形態の検査用光及び画像形成用光の出射タイミングを説明するための図である。

以下、本発明に好適な実施形態を具体的に図面に基づいて説明する。以下の説明では、光を出射する光源を有する光源部と、光源から出射された光を２次元走査する走査部とを備え、走査部により走査した画像形成用光をユーザの少なくとも一方の網膜上に投射して画像を表示する網膜走査型の画像表示装置を一例として説明する。なお、本発明は、網膜走査型の画像表示装置に限定されるものではなく、例えば、走査部により走査した画像形成用光をスクリーン面に投影して画像を表示する画像投影装置のほか、光を走査して画像を表示する画像表示装置であれば適用することができる。

〔画像表示装置の概要〕
本実施形態の網膜走査型画像表示装置１（以下、「走査型画像表示装置１」という。）の構成を、図１〜３を用いて説明する。図１は本実施形態の走査型画像表示装置１を示す説明図、図２及び図３は走査型画像表示装置１の走査部によるレーザ光の走査態様を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態の走査型画像表示装置１は、駆動制御部１０と、光源部２０と、光合成部３０と、光ファイバ４０と、走査部５０と、リレー光学６０とを備えている。

駆動制御部１０は、外部から入力される画像信号Ｓに基づいて画像を合成するための要素となる各信号を発生する画像信号供給回路１１と、この画像信号供給回路１１を制御して光源部２０から出射するレーザ光の光量等を調整する制御部１２と、Ｒレーザドライバ１６と、Ｇレーザドライバ１７と、Ｂレーザドライバ１８とを有している。

各レーザドライバ１６，１７，１８は、画像信号供給回路１１から画像信号として伝達される３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画像信号１３ｒ，１３ｇ，１３ｂを基に、それぞれ強度変調された各色のレーザ光を出射するように光源部２０を駆動する。

光源部２０は、３原色にそれぞれ対応する複数の光源として、赤色（Ｒ）のレーザ光を出射するＲレーザ２１と、緑色（Ｇ）のレーザ光を出射するＧレーザ２２と、青色（Ｂ）のレーザ光を出射するＢレーザ２３とを備えている。

これらのＲレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３は、Ｒレーザドライバ１６，Ｇレーザドライバ１７，Ｂレーザドライバ１８から供給される電流（駆動電流）の値に応じた強度のレーザ光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。なお、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、レーザ光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レーザ光の強度変調を行う必要がある。

光合成部３０は、各レーザ２１，２２，２３より出射されたレーザ光をそれぞれ平行光にコリメートするコリメート光学系３１と、コリメートした各レーザ光を合波するダイクロイックミラー３２と、合波したレーザ光を光ファイバ４０に導く結合光学系３３とを備えている。

走査部５０は、光源部２０から光合成部３０及び光ファイバ４０を介して伝搬されたレーザ光を水平走査部５２に導くコリメート光学系５１と、このコリメート光学系５１によりコリメートしたレーザ光を、走査素子５２ａを利用して水平方向に走査する水平走査部５２と、この水平走査部５２によって走査したレーザ光を垂直走査部５４に導くリレー光学５３と、水平走査部５２に走査され、リレー光学５３を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー５４ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査部５４とを備えている。

この走査部において水平走査部５２は、表示すべき画像の１ラインの走査線毎に、レーザ光を第１走査方向である水平方向に対して相対的に高速に水平走査する高速走査部として機能するものであり、レーザ光を反射面５２ｂにより水平方向に走査する走査素子５２ａと、その走査素子５２ａの駆動制御を行う水平走査制御回路５２ｃとを備えている。

また、この走査部において垂直走査部５４は、第１走査方向に対して交差または直交する方向である第２走査方向にレーザ光を走査するものであり、表示すべき画像の１フレーム毎に、レーザ光を最初の水平走査線から最後の水平走査線に向かって、第２走査方向である垂直方向に対して相対的に低速に垂直走査する低速走査部として機能し、リレー光学５３を介して入射するレーザ光を反射面５４ｂにより垂直方向に走査するガルバノミラー５４ａと、そのガルバノミラー５４ａの駆動制御を行う垂直走査制御回路５４ｃとを備えている。

水平走査制御回路５２ｃは、画像信号供給回路１１に接続され、画像信号供給回路１１より出力される水平同期信号１４に同期して走査素子５２ａの反射面５２ｂを揺動する。また、垂直走査制御回路５４ｃは、画像信号供給回路１１に接続され、画像信号供給回路１１より出力される垂直同期信号１５に同期してガルバノミラー５４ａの反射面５４ｂを揺動する。

そして、本実施形態の走査型画像表示装置１では、走査部５０が有する水平走査部５２及び垂直走査部５４により、光源部２０から光合成部３０及び光ファイバ４０を介して入射されるレーザ光を、第１走査方向及びその第１走査方向に略垂直な第２走査方向に走査することによって、２次元方向に走査（２次元走査）してフレーム単位で画像を形成するようにしている。

すなわち、図２に示すように、相対的に高速に揺動する走査素子５２ａは、水平走査制御回路５２ｃ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５２ａによって水平方向に走査されたレーザ光は、リレー光学５３を介して、垂直走査部５４に入射する。垂直走査部５４のガルバノミラー５４ａは、垂直走査制御回路５４ｃによって鋸波状に揺動され、入射されたレーザ光を垂直方向Ｙに対して走査する。そして、ガルバノミラー５４ａによって垂直方向に走査された有効走査範囲Ｚのレーザ光は、リレー光学６０を介して、ユーザの瞳孔９１に入射する。

図３には、走査素子５２ａ及びガルバノミラー５４ａの最大走査範囲Ｗ（水平最大走査範囲Ｗ１及び垂直最大走査範囲Ｗ２により形成される範囲）と有効走査範囲Ｚ（水平有効走査範囲Ｚ２及び垂直有効走査範囲Ｚ３により形成される範囲）との関係が示されている。ここで、「最大走査範囲」とは、走査素子５２ａ及びガルバノミラー５４ａが光を走査できる最大の範囲を意味する。

走査素子５２ａ及びガルバノミラー５４ａの最大走査範囲Ｗのうち、有効走査範囲Ｚにその走査位置があるタイミングで光源部２０から画像信号Ｓに応じて強度変調されたレーザ光（以下、「画像形成用光」とする。）が出射されることによって、水平走査部５２及び垂直走査部５４によって画像形成用光が有効走査範囲Ｚで走査される。これにより１フレーム分の画像形成用光が走査される。この走査が１フレームの画像毎に繰り返される。なお、図３には、光源部２０から常にレーザ光が出射されたと仮定したときに水平走査部５２及び垂直走査部５４によって走査されるレーザ光の軌跡γが仮想的に示されている。また、以下の説明において、最大走査範囲Ｗのうち有効走査範囲Ｚを除く範囲を「無効走査範囲Ｚ１」という。

なお、本実施形態においては、水平走査部５２に走査素子５２ａを用い、垂直走査部５４にガルバノミラー５４ａを用いることで水平方向及び垂直方向に画像光を走査するように説明したが、画像光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ことは言うまでもない。また、ガルバノミラー５４ａの代替として、ポリゴンミラーを用いるようにしてもよい。

リレー光学６０は、図１に示すように、第１レンズ６０ａ及び第２レンズ６０ｂから構成されており、走査部５０によって走査された画像形成用光であるレーザ光を収束させて、反射ミラー８を介してユーザの眼９０にその瞳孔９１から入射して、ユーザの眼９０の網膜９２に画像信号Ｓに基づいた画像を投影する。

ここで、駆動制御部１０は、走査部５０の走査位置が、先に図３にて示した有効走査範囲Ｚのときに、画像信号Ｓに応じた駆動電流を順次レーザ２１，２２，２３に供給して、レーザ２１，２２，２３から順次画像形成用光を出射させる。従って、画像形成用光は、光合成部３０及び光ファイバ４０を介して走査部５０へ入射され、走査部５０により有効走査範囲Ｚで２次元走査される。そして、走査部５０で２次元走査された画像形成用光は、リレー光学６０を介して、ユーザの眼９０にその瞳孔９１から入射し、網膜９２上に画像形成用光が投射される。これによってユーザは、網膜９２上に投影された画像形成用光による画像を認識することができる。

また、走査部５０によって走査されたレーザ光はリレー光学６０の第１レンズ６０ａで収束されて、第１レンズ６０ａと第２レンズ６０ｂとの間に中間像面が形成される。そして、リレー光学６０内で形成される中間像面上には有効走査範囲Ｚ及び無効走査範囲Ｚ１を規定する遮光部７０が配置される。

光源部２０のレーザ２１，２２，２３から出射されたレーザ光は、光ファイバ４０や複数の光学系を通過して走査部５０で走査されるため、その過程で光ファイバ４０の結合効率や反射面５２ｂ，５４ｂの反射率などにより光の強度にロスが生じる。そして、このレーザ２１，２２，２３から走査部５０で走査されるまでの光路でのロスは、光ファイバ４０の接続状態などによっても変化する。

そこで、本実施形態における走査型画像表示装置１は、光源部２０に光検出部を設けて直接レーザ２１，２２，２３の発光量を検出するのではなく、走査部５０が走査したレーザ光の強度を検出する位置に光検出部８０を設けるようにしている。そして、この光検出部８０で検出するレーザ光（検査用光）の光量が所定値になるように、光源部２０のレーザ２１，２２，２３へ供給する駆動電流を調整する。

また、駆動制御部１０は、走査部５０の走査位置が有効走査範囲Ｚ外の無効走査範囲Ｚ１の所定位置のときに、光検出部８０で検出させるレーザ光をレーザ２１，２２，２３から出射させるようにしている。

図４に示すように、この遮光部７０の上部中央の無効走査範囲Ｚ１には、光検出部８０が配設されており、有効走査範囲Ｚ外を走査されるレーザ光の光量を検出するようにしている。なお、図４では、光検出部８０を有効走査範囲Ｚの上方の無効走査範囲Ｚ１に設けるように構成しているが、光検出部８０の配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば、有効走査範囲Ｚの下方の無効走査範囲Ｚ１に設けても、上方下方両方の無効走査範囲Ｚ１に設けるように構成してもよい。

光検出部８０は、レーザ光を検知する周知のＢＤセンサで構成され、受光した検査用光の光量に応じた電圧をＢＤ信号８２として制御部１２へ出力するようにしている。制御部１２は、このＢＤ信号８２に基づいて、光源部２０から出射する検査用光の光量を調整するように構成している。

〔制御部の電気的構成〕
次に、駆動制御部１０内の制御部１２の構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、制御部１２の電気的構成を示したブロック図である。

制御部１２は、ＣＰＵ１００と、ＲＯＭ１０１と、ＲＡＭ１０２と、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）１０３と、ＢＤ光量検出部１０４と、画像信号供給回路Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０５とを備えており、システムバス１０８を介して相互に接続されている。

ＲＯＭ１０１には、詳細は後述するが、各種処理を実現するためのプログラムや、光検出部８０で測定した検査用光の光量を調整するための各種パラメータが記憶されている。また、本実施形態においては、検査用光を出射する光源を選択するための所定の条件が予め記憶されており、詳細は後述するが、光源決定処理において所定の条件に基づいた光源が決定される。

ＲＡＭ１０２は、ＲＯＭ１０１に記憶されているプログラムをＣＰＵ１００が実行する際に参照する各種フラグなどを記憶しておく一時記憶領域として機能する。

ＲＴＣ１０３は、計時するための回路である。このＲＴＣ１０３の計時により、光源部２０の３原色の光源毎の出力時間を計時することができる。

ＢＤ光量検出部１０４は、光検出部８０との接続を担うものであり、光検出部８０より伝送されてくるＢＤ信号８２から、光検出部８０で検出した検査用光の光量を判定し、その判定結果をＲＡＭ１０２に記憶する。具体的に説明すると、ＢＤ光量検出部１０４は、例えば、周知のコンパレータで構成され、光検出部８０で検出された検査用光の光量を電圧に変換したＢＤ信号８２と予め定められた基準電圧を比較する。そして、その比較結果をＲＡＭ１０２に記憶する。ＣＰＵ１００は、後述の光量調整処理において、ＲＡＭ１０２に記憶されたＢＤ信号８２と予め定められた基準電圧との比較結果を参照して、検査用光を出力する光源部２０に供給するための駆動電流等を決定する。なお、ＢＤ光量検出部１０４は、コンパレータに限らず、光検出部８０で検出された検査用光の光量を電圧に変換したＢＤ信号８２を検出できるものであればよい。

画像信号供給回路Ｉ／Ｆ１０５は、制御部１２に接続された画像信号供給回路１１との信号の送受信を担う。つまり、画像信号供給回路Ｉ／Ｆ１０５は、ＣＰＵ１００により決定された検査用光を出力する光源部２０に供給するための駆動電流等を、画像信号供給回路１１へ伝達する役割を果たす。詳細は後述するが、画像信号供給回路１１は、供給された光源部２０の駆動電流等に応じて検査用光を出力する光源の駆動電流を調製する。これにより、検査用光を出力する光源の光量が変化し、光検出部８０で検出される検査用光の光量が調整されることになる。

〔制御部の処理フロー〕
以下、走査型画像表示装置１における制御部１２で実行される各種処理を説明する。ここで実行される各種処理のプログラムは、上述した制御部１２のＲＯＭ１０１に予め設定されているものであり、制御部１２のＣＰＵ１００によって実行される。

まず、図６を用いて光源決定処理を説明する。この光源決定処理は、走査型画像表示装置１の装置起動時に実行され、光源部２０の３原色の光源、Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２及びＢレーザ２３のうちから、検査用光を出力する光源の優先度を決定する。そして、ここで決定された光源の優先度に応じて検査用光が出力され、後述の光量調整処理において、光検出部８０で検出した検査用光の光量が所定の光量になるように、光源部２０の複数の光源の駆動電流が調整される。

図６に示すように、ＣＰＵ１００は、光源部２０の３原色の光源の出射の優先度を定めた所定の条件を読み出す（ステップＳ１０１）。この所定の条件は、予め定められてＲＯＭ１０１に設定されていてもよいし、また、図示しない設定ボタン等により、任意の所定の条件を設定できるようにしてもよい。

ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０１に記憶されている所定の条件に応じた出射優先度設定テーブルを参照し、光源部２０の３原色の光源から検査用光を出力する光源の優先度を選択する（ステップＳ１０２）。ＣＰＵ１００は、選択された検査用光を出力する光源の優先度をＲＡＭ１０２に記憶する（ステップＳ１０３）。そして、この処理が終了すると光源決定処理を終了する。

ここで、図７を用いて、図６の光源決定処理で参照される出射優先度設定テーブルを説明する。図７の出射優先度設定テーブルに示すように、本実施形態における所定の条件は、１ 検出感度が高い、２ 寿命が最も長い、３ 現在時点での寿命が最も長い、４ コストが最も低い、５ 視感度が最も低い、という５種類である。

上記５種類の所定の条件に応じた出射の優先度を説明する。図７においては、最も優先度が高い光源は“◎”、次に優先度が高い光源は“○”、最も優先度の低い光源は“△”で表示している。

１の「検出感度が高い」は、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、最も光検出部８０に用いられるＢＤセンサによる検出感度が高い光源という条件で優先度が設定されている。つまり、Ｒレーザ２１→Ｇレーザ２２→Ｂレーザ２３の順で優先度が設定されている。このように、光検出部８０の検出感度が最も高い色の光源を優先して検査用光を出力するので、検査用光を出力するための駆動電流を小さくして、消費電力を削減することができる。

２の「寿命が最も長い」は、３原色の光源のうち、最も耐久時間が長い光源という条件で優先度が設定されている。この耐久時間は、３原色の光源毎に予め定められているスペックである。一例として、図７に示すように、Ｂレーザ２３→Ｇレーザ２２→Ｒレーザ２１の順で優先度が設定されている。このように、３原色の光源のうち、寿命の長い光源を優先して検査用光を出力するので、特定の光源のみが早く寿命となることを防止して、光源部２０の寿命を長く保つことができる。なお、この３原色の光源の寿命は、走査型画像表示装置１の制作工程で用いられる３原色の光源を構成する素材などに応じて変化するものであり、Ｂレーザ２３が最も長いとは限らない。

３の「現在時点での寿命が最も長い」は、３原色の光源のうち、現在時点で最も耐久時間が長い光源という条件で優先度が設定されている。３原色の光源は、スペックとして耐久時間は予め定められている。しかし、必ずしも３原色の光源の発光時間が均等であるとは限らないし、交換などで使用開始時期が異なる場合もある。このため、例えば、Ｂレーザ２３が最も長い耐久時間であったとしても、Ｂレーザ２３の発光時間が長時間に亘ると、当該Ｂレーザ２３の残りの耐久時間が、Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、よりも短くなる場合がある。また、耐久時間が最も短いＲレーザ２１でも、直近に新品と交換されれば、他の耐久時間が長いＧレーザ２２及びＢレーザ２３よりも残りの耐久時間が長くなる場合がある。

つまり、本実施形態においては、工場出荷時の３原色の光源毎に予め定められているスペックとしての耐久時間から、実際に３原色の光源毎に発光させた時間を差し引いて、３原色の光源毎の残りの耐久時間を管理している。この結果、一例として、図７に示すように、Ｂレーザ２３→Ｒレーザ２１→Ｇレーザ２２の順で優先度が設定される場合がある。このように、３原色の光源のうち、現在時点での寿命の長い光源を優先して検査用光を出力するので、３原色の光源の寿命を平均化でき、特定の光源のみが早く寿命となることを防止して、光源部２０の寿命を長く保つことができる。

４の「コストが最も低い」は、３原色の光源のうち、最も価格が低い（つまり、廉価）光源という条件で優先度が設定されている。光源の価格は、３原色の光源毎に決まっている。一例として、図７に示すように、Ｒレーザ２１→Ｂレーザ２３→Ｇレーザ２２の順で優先度が設定されている。このように、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、コストの最も低い光源を優先して検査用光を出力するので、当該光源が早く寿命となっても、当該光源の交換に係る費用を抑えることができる。なお、この３原色の光源の価格は、３原色の光源を構成する素材などに応じて変化するものであり、Ｒレーザ２１が最も廉価であるとは限らない。

５の「視感度が最も低い」という条件は、３原色の光源のうち、最も人間の目が感じる視感度が低い光源という条件で優先度が設定されている。光源の視感度は、３原色の光源毎に決まっている。図７に示すように、Ｂレーザ２３→Ｒレーザ２１→Ｇレーザ２２の順で優先度が設定されている。このように、３原色の光源のうち、視感度の最も低い色の光源を優先して検査用光を出力する。これにより、例えば、検査用光を出射するタイミングがずれて、有効走査範囲Ｚに検査用光が出射された場合でも、走査型画像表示装置１において、表示画像を視認している使用者に対して違和感を与えにくくすることができる。

上述したように、本実施形態における光源決定処理では、光源部２０が備えている３原色の光源、Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２及びＢレーザ２３のうちから、検査用光を出射する光源の優先度を決定する。そして、決定された光源の優先度に応じて、後述の光量調整処理において検査用光が出射される。ここで、検査用光を出射する光源の優先度とは、優先度の最も高い光源から検査用光が出射される頻度が多いことであり、検査用光は優先度の高い光源からのみ出射されるのではない。

また、制御部１２のＲＯＭ１０１に設定されている所定の条件は複数設定されていてもよい。つまり、「１ 検出感度が高い」と「３ 現在時点での寿命が長い」との二つの所定の条件が設定され、なおかつ、二つの所定の条件に優先度を設けることもできる。通常は、優先度の高い「１ 検出感度が高い」に応じてＲレーザ２１が決定されるが、例えば、Ｒレーザ２１の現在時点での寿命が所定時間（例えば、２００時間）以下になった場合は、「３ 現在時点での寿命が長い」に応じてＢレーザ２３が決定されるようにする。これにより、２種類の所定の条件より特定の光源のみが早く寿命となることを防止して、光源部２０の寿命を長く保つ効果を期待することができる。

なお、上述した５種類の所定の条件やそれに応じた３原色の光源の出射の優先度はあくまで一例であり、図７に示す所定の条件や優先度に限定されるものではない。所定の条件は適宜変更可能であり、また、変更された所定の条件に応じて、３原色の光源の出射の優先度も設定されることになる。

次に、図８を用いて光量調整処理を説明する。この光量調整処理は、走査型画像表示装置１の装置起動時、走査部５０による１フレーム単位又は所定数のフレーム数毎のレーザ光の走査毎に実行される。

図８に示すように、ＣＰＵ１００は、設定光量で検査用光を発光させる指示を画像信号供給回路１１に送信する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１の処理では、ＣＰＵ１００は、上述した光源決定処理において決定され、ＲＡＭ１０２に記憶された優先度の高い光源から、検査用光を発光させるように画像信号供給回路１１に指示する。また、ＣＰＵ１００は、光検出部８０で検出した検査用光の光量が設定光量となるように検査用光を出射するよう画像信号供給回路１１に指示する。

つまり、ステップＳ２０１の処理においては、ＣＰＵ１００は、画像信号供給回路１１に対して、検査用光を発光させる光源と、設定光量に応じて検査用光を発光させる駆動電流を指示する。

ＣＰＵ１００は、光検出部８０からのＢＤ信号８２を検出する（ステップＳ２０２）。そして、ＣＰＵ１００は、検出したＢＤ信号８２から、光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値以内であるか否かを判定（ステップＳ２０３）し、目標値以内であると判定した場合は、現在の光源から出射されている検査用光の光量をＲＡＭ１０２に記憶して光量調整処理を終了する。一方、目標値以内ではないと判定した場合は、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２０４へ処理を移す。なお、上記ステップＳ２０３で判定される検査用光の光量の目標値は、通常の光源の光量調整の目標値とは必ずしも一致するものではない。光検出部８０において、走査タイミングが適正に検出され得る固有の数値又は数値の範囲が目標値となる。

このステップＳ２０３で参照される検査用光の光量の判定は、上述したように、ＢＤ光量検出部１０４（図５参照）を構成するコンパレータで行われる。つまり、光検出部８０で検出された検査用光の光量を電圧に変換したＢＤ信号８２が基準電圧（例えば、２．５Ｖ）に達した場合に、コンパレータの出力がＨ→Ｌに変化してＲＡＭ１０２に記憶される。ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１００は、ＲＡＭ１０２に記憶されたコンパレータの出力がＨ→Ｌに変化したか否かを判定することで、検査用光の光量が目標値以内であるか否かを判定する事ができる。

ＣＰＵ１００は、光量を変更して検査用光を発光させる指示を画像信号供給回路１１に送信する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の処理では、ＣＰＵ１００は、光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値内となるように、検査用光を発光させる光源の駆動電流の変更を画像信号供給回路１１に指示する。ＣＰＵ１００は、この処理が終了するとステップ２０２へ処理を移す。そして、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４の処理は、光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値内となるまで繰り返される。

また、走査型画像表示装置１の装置起動時に実行される光量調整処理では、設定光量は最大値が設定される。そして、走査部５０の走査素子５２ａ及びガルバノミラー５４ａによるレーザ光の走査範囲が最大走査範囲Ｗとなったときに、最大値の設定光量を徐々に下げて、光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値内になるように調整する。これにより、コンパレータの出力がＨ→Ｌに変化する変化点を確実に見つけることができる。

コンパレータの基準電圧は、走査型画像表示装置１の工場出荷時に設定される初期値である。つまり、工場出荷時の基準電圧に相当するＢＤ信号８２の電圧にすることで、光検出部８０で検出された検査用光の光量を工場出荷時と同じにする事ができる。これにより、光ファイバ４０の接続状態の変化や光源部２０の経年変化によるレーザ光の光量の変化に起因する、走査部５０によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止することができ、表示される画像を安定させることが可能となる。

〔駆動制御部による光源部の調整動作〕
次に、駆動制御部１０による光源部２０検査用光の光量の調整動作について説明する。図９は検査用光及び画像形成用光の出射タイミングを説明するための図である。

図９は、出射される検査用光及び画像形成用光と垂直走査部５４の走査位置との関係を示している。垂直走査部５４による垂直走査開始時（タイミングｔ０）から１フレームの走査が開始される。垂直走査部５４の走査位置が第１位置に到達したとき（タイミングｔ１）、その走査位置が第２位置となるまで（タイミングｔ２）の間に、画像信号供給回路１１から検査用の画像信号１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが出力される。これにより、レーザ２１，２２，２３は、走査部５０の走査位置が無効走査範囲Ｚ１の所定位置で検査用光を出射する。

そして、垂直走査部５４の走査位置が第３位置に到達したとき（タイミングｔ３）、その走査位置が第４位置となるまで（タイミングｔ４）の間に、画像信号供給回路１１から画像形成用の画像信号１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが出力される。これにより、走査部５０の走査位置が有効走査範囲Ｚの範囲で、各レーザ２１，２２，２３から画像形成用光が出射される。

本実施形態においては、走査部５０により１フレーム単位でレーザ光を走査しており、まず、走査部５０の走査位置が無効走査範囲Ｚ１の所定位置で検査用光が出射される。そして、走査部５０の走査位置が有効走査範囲Ｚの範囲で、各レーザ２１，２２，２３から画像形成用光が出射される。つまり、検査用光と画像形成用光との出射が交互に繰り返される。このように、各レーザ２１，２２，２３から検査用光を出射して、光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値内になるように調整した後、画像形成用光を出射する。これにより、走査部５０によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止することができ、表示される画像を安定させることが可能となる。なお、検査用光の光量の目標値は、画像形成用光の光量調整の目標値とは必ずしも一致するものではない。このため、目標値内になるように調整された各レーザ２１，２２，２３からの検査用光の強度に基づいて、各レーザ２１，２２，２３の電流―発光量特性を演算する。そして、当該演算結果に基づいて、各レーザ２１，２２，２３に供給する駆動電流が調整され、画像形成用光が出射されてもよい。

また、検査用光と画像形成用光との出射のタイミングが異なるため、検査用光を出射するための駆動電流を大きくしても、使用者の目に投影される虞がなく、安全に光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値内になるように調整することができる。

また、３原色の光源のうち、所定の条件に応じた優先度で、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３の何れかを指定して検査用光を出射して、光検出部８０で検出した検査用光の光量が目標値内になるように調整している。しかし、各レーザ２１，２２，２３の特性変化が一定の関係を有する場合は、検査用光として、３原色のレーザ光のうち１色のレーザ光を用いることもできる。すなわち、検査用光を出射する１色のレーザと他の２色のレーザとの相関テーブルを制御部１２の内部のＲＯＭ１０１に設定する。そして、光検出部８０で検出した１色のレーザ光から出射した検査用光の光量が所定値内の場合には、相関テーブルを用いて、他の２色のレーザの検査用光の光量を演算することができる。このように構成すれば、全てのレーザ２１，２２，２３から検査用光としてのレーザ光を出射する必要がないことから、走査型画像表示装置１の消費電力の増大を抑制することができる。

以上、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を、上述してきた実施形態を通して説明したが、本実施形態の画像表示装置によれば、以下の効果が期待できる。

（１）互いに異なる色の光束を画像信号に応じて出射する複数の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）を有し、前記複数の光源から出射する光束を合波して１本の光束として出射する光源部２０と、光源部２０から出射された光束を２次元走査する走査部５０と、走査部５０による光束の走査領域のうち、表示画像を形成する範囲外である無効走査範囲Ｚ１に設けられ、走査部５０による光束の走査タイミングを検出するために光源部２０から出射される検査用光の光量（ＢＤ信号８２）を検出する光検出部８０と、検査用光の各色毎の出射光量と、光検出部８０により検出された検査用光の光量に基づいて、検査用光の光量を調整する制御部１２（光量調整処理）と、を備え、制御部１２は、検査用光の各色毎の出射光量を、複数の光源の出射の優先度を定めた所定の条件に応じて調整することを特徴とする走査型画像表示装置１とした。これにより、光源から出力されるレーザ光の光量の変化による走査部によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止することができ、表示される画像を安定させることが可能となる。

（２）所定の条件は、光検出部８０の検出感度が最も高い色ほど優先度を高くした。つまり、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、光検出部８０の検出感度が最も高い色の光源（Ｒレーザ２１）を優先して検査用光を出力する。これにより、検査用光を出力するための駆動電流を小さくして、消費電力を削減することができる。

（３）所定の条件は、寿命の最も長い光源ほど優先度を高くした。つまり、寿命の最も長い光源を優先して検査用光を出力する。これにより、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、特定の光源のみが早く寿命となることを防止して、光源部２０の寿命を長く保つことができる。

（４）所定の条件は、検査用光の光量の調整時点からの寿命が長い光源ほど優先度を高くした。つまり、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、走査型画像表示装置１の使用に応じた寿命の長い光源を優先して検査用光を出力する。これにより、特定の光源のみが早く寿命となることを防止することができる。

（５）所定の条件は、コストの最も低い光源ほど優先度を高くした。つまり、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、コストの最も低い光源を優先して検査用光を出力する。これにより、当該光源が早く寿命となっても、当該光源の交換に係る費用を抑えることが可能となる。

（６）所定の条件は、視感度の最も低い色ほど優先度を高くした。つまり、３原色の光源（Ｒレーザ２１、Ｇレーザ２２、Ｂレーザ２３）のうち、視感度の最も低い色の光源を優先して検査用光を出力する。これにより、例えば、検査用光を出力するタイミングがずれて、有効走査範囲Ｚに出力された場合でも、走査型画像表示装置１において、表示画像を視認している使用者に対して違和感を与えにくくすることができる。

（７）制御部１２は、前記検査用光の光量の調整を、装置起動時に行うこととした、これにより、電源投入直後から表示される画像を安定させることができる。

（８）制御部１２は、検査用光の光量の調整を、表示画像の表示中に行うこととした。これにより、走査型画像表示装置１の使用中において、光源部２０から出力されるレーザ光の光量が変化した場合でも、レーザ光の光量の変化による走査部によるレーザ光の走査タイミングのずれを防止することができ、表示される画像を安定させることができる。

１ 走査型画像表示装置
１０ 駆動制御部
１１ 画像信号供給回路
１２ 制御部
２０ 光源部
２１ Ｒレーザ
２２ Ｇレーザ
２３ Ｂレーザ
５０ 走査部
６０ リレー光学
８０ 光検出部
９０ 眼
９２ 網膜
１００ ＣＰＵ
１０１ ＲＯＭ
１０２ ＲＡＭ
１０３ ＲＴＣ
Ｓ 画像信号
Ｚ 有効走査範囲
Ｚ１ 無効走査範囲

Claims (8)

1. 互いに異なる色の光束を画像信号に応じて出射する複数の光源を有し、前記複数の光源から出射する光束を合波して１本の光束として出射する光源部と、
   前記光源部から出射された光束を２次元走査する走査部と、
   前記走査部による光束の走査領域のうち、表示画像を形成する範囲外である無効走査範囲に設けられ、前記走査部による光束の走査タイミングを検出するために前記光源部から出射される検査用光の光量を検出する光検出部と、
   前記検査用光の各色毎の出射光量と、前記光検出部により検出された前記検査用光の光量に基づいて、前記検査用光の光量を調整する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記検査用光の各色毎の出射光量を、前記複数の光源の出射の優先度を定めた所定の条件に応じて調整することを特徴とする走査型画像表示装置。
2. 前記所定の条件は、前記光検出部の検出感度が最も高い色ほど優先度が高いことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
3. 前記所定の条件は、寿命の最も長い光源ほど優先度が高いことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
4. 前記所定の条件は、前記検査用光の光量の調整時点からの寿命が長い光源ほど優先度が高いことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
5. 前記所定の条件は、コストの最も低い光源ほど優先度が高いことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
6. 前記所定の条件は、視感度の最も低い色ほど優先度が高いことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
7. 前記制御部は、前記検査用光の光量の調整を、装置起動時に行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。
8. 前記制御部は、前記検査用光の光量の調整を、表示画像の表示中に行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。

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