JP4930129B2 - 光走査装置及び光走査型画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び同装置を有する光走査型画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関するものである。

従来より、画像信号に基づいて生成した光を、ユーザの少なくとも一方の網膜に走査して投影することにより画像を表示する網膜走査型画像表示装置や、画像を投影する投影面上にレーザ光を走査して画像を表示する光走査型画像表示装置などの画像表示装置が知られている。

この画像表示装置は、画像信号に応じた光を出射する光出射部と、光出射部から出射された光を走査する光走査部とを有する光走査装置を備えていた。

この光走査装置では、光出射部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、光出射部から出射される光の強度が変化することにより、表示する画像の輝度を正常に保つことができないという問題が生じるおそれがあった。

このような問題の発生を防止する光走査装置として、光出射部の光源ユニットに、その光出射部が出射する光の強度を検出する光検出部を設け、この光検出部により検出した光の強度に基づいて、光出射部に出射させる光の強度を一定に保つようにフィードバック制御する光走査装置が考案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
特開平５−８８０９８号公報

ところが、上記従来の光走査装置では、光出射部から出射された光が、光ファイバやレンズやミラー等の複数の光学系を通過して光走査部まで伝搬されていたため、その過程で光ファイバの結合効率やミラーの反射率により光の強度にロスが生じ、仮に光出射部が出射する光の強度を正確に調整できたとしても、光走査部により走査される光の強度を一定に保つように調整することができないことがある。画像表示装置などでは、その結果、ユーザ視認する画像の輝度をユーザが所望する明るさに調整することができないおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、画像信号に応じた光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射された光を走査する光走査部と、光走査部によって走査された光を投影対象へ導くリレー光学系とを有する光走査装置であって、前記光走査部による走査範囲のうち有効走査範囲外の位置に配置された光検出部と、前記有効走査範囲外の位置の中で、少なくとも光検出部の周囲に備えられ、前記光検出部への光は遮蔽せず前記有効走査範囲外の光を遮蔽する遮蔽手段と、前記光検出部で検出した光に基づいて、前記光出射部から出射する光のタイミング及び強度を調整する制御部とを有し、前記光検出部と前記遮蔽手段は、前記光走査部と前記リレー光学系との間に配設したことを特徴とする。

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記光出射部は、３原色にそれぞれ対応する複数の光源を有し、前記複数の光源のうち少なくともいずれか一つの光源から一定強度の検査用光を有効走査期間外に所定のタイミングで出射し、前記制御部は、前記光検出部で検出した前記検査用光に基づいて、少なくとも前記検査用光を出射した光源から出射する光の強度を調整することを特徴とする。

また、請求項３に係る本発明では、請求項２に記載の光走査装置において、前記光出射部は、前記複数の光源からそれぞれ３原色の前記検査用光を出射し、前記制御部は、前記光検出部で検出した前記３原色の検査用光に基づいて前記複数の光源から出射する光の強度をそれぞれ調整することを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明では、請求項２又は請求項３に記載の光走査装置において、前記制御部は、前記３原色の検査用光のうち少なくとも一色の検査用光に基づいて前記光出射部から出射する光のタイミングを調整することを特徴とする。

また、請求項５に係る本発明では、請求項３に記載の光走査装置において、前記光出射部は、前記３原色の各検査用光を重ね合わせて出射し、前記制御部は、前記光出射部から出射された重ね合わされた検査用光に基づいて前記光出射部から出射する光のタイミングを調整することを特徴とする。

また、請求項６に係る本発明では、請求項２〜５のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記光検出部は、受光した前記検査用光の強度に応じた検出結果信号を出力する光電変換素子を有し、前記制御部は、前記検出結果信号の変化タイミングに基づいて前記光出射部から出射する光のタイミングを調整し、前記検出結果信号の強度に基づいて、前記光源から出射する光の強度を調整することを特徴とする。

また、請求項７に係る本発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記光走査部は、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部とを備え、前記制御部は、前記光検出部に検出させる検査用光を前記各光源から異なるタイミングで出射させて、前記各検査用光を前記有効走査範囲外で前記第一の走査方向に１ライン走査させることを特徴とすることを特徴とする。

また、請求項８に係る本発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記光走査部は、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部とを備え、前記制御部は、前記検査用光が前記有効走査範囲外で前記第一の走査方向に複数ライン連続して走査されるように前記光出射部から前記検査用光を出射させることを特徴とする。

また、請求項９に係る本発明では、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調した光を前記光走査装置により走査することによって、投影面上に画像を投影表示する光走査型画像表示装置を提供することとした。

また、請求項１０に係る本発明では、請求項９に記載の光走査型画像表示装置を備え、画像信号に応じて変調した光を前記光走査装置により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を提供することとした。

請求項１に係る本発明では、画像信号に応じた光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射された光を走査する光走査部と、光走査部によって走査された光を投影対象へ導くリレー光学系とを有する光走査装置であって、前記光走査部による走査範囲のうち有効走査範囲外の位置に配置された光検出部と、前記有効走査範囲外の位置の中で、少なくとも光検出部の周囲に備えられ、前記光検出部への光は遮蔽せず前記有効走査範囲外の光を遮蔽する遮蔽手段と、前記光検出部で検出した光に基づいて、前記光出射部から出射する光のタイミング及び強度を調整する制御部とを有し、前記光検出部と前記遮蔽手段は、前記光走査部と前記リレー光学系との間に配設したことを特徴とするため、光走査部により走査される光の強度を一定に保つように調整することができ、画像表示装置等では、その結果、ユーザ視認する画像の輝度をユーザが所望する明るさに調整することができる。

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の光走査装置において、光出射部は、３原色にそれぞれ対応する複数の光源を有し、複数の光源のうち少なくともいずれか一つの光源から一定強度の検査用光を有効走査期間外に所定のタイミングで出射し、制御部は、光検出部で検出した検査用光に基づいて、少なくとも検査用光を出射した光源から出射する光の強度を調整することを特徴とするため、光の強度を検出して調整するために、全ての光源から光を出射させる必要がないため、光走査装置の消費電力を可及的に低減することができる。

また、請求項３に係る本発明では、請求項２に記載の光走査装置において、光出射部は、複数の光源からそれぞれ３原色の検査用光を出射し、制御部は、光検出部で検出した３原色の検査用光に基づいて複数の光源から出射する光の強度をそれぞれ調整することを特徴とするため、全ての光源に対して、出射する光の強度をそれぞれ個別に調整することができるので、光の強度調整の精度を一層向上させ、ホワイトバランスを合わせることができる。

また、請求項４に係る本発明では、請求項２又は請求項３に記載の光走査装置において、制御部は、３原色の検査用光のうち少なくとも一色の検査用光に基づいて光出射部から出射する光のタイミングを調整することを特徴とするため、たとえば、検査用光として、光検出部に対して感度の高い一色の検査用光を用いれば、光の出射タイミングの調整に要する消費電力を低減することができ、低消費電力でありながら、光の出射タイミングを好適に調整可能な光走査装置とすることができる。

また、請求項５に係る本発明では、請求項３に記載の光走査装置において、光出射部は、３原色の各検査用光を重ね合わせて出射し、制御部は、光出射部から出射された重ね合わされた検査用光に基づいて光出射部から出射する光のタイミングを調整することを特徴とするため、色収差の発生を防止することができる。

また、請求項６に係る本発明では、請求項２〜５のいずれか１項に記載の光走査装置において、光検出部は、受光した検査用光の強度に応じた検出結果信号を出力する光電変換素子を有し、制御部は、検出結果信号の変化タイミングに基づいて光出射部から出射する光のタイミングを調整し、検出結果信号の強度に基づいて、光源から出射する光の強度を調整することを特徴とするため、比較的簡易な構造でありながら、光の出射タイミングと光の強度とを共に調整可能な光走査装置とすることができる。

また、請求項７に係る本発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、光走査部は、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部とを備え、制御部は、光検出部に検出させる検査用光を各光源から異なるタイミングで出射させて、各検査用光を有効走査範囲外で第一の走査方向に１ライン走査させることを特徴とすることを特徴とするため、３原色の各色毎に個別に光検出部を設ける必要がなく、一つの光検出部によって３原色の各色を個別に検出することができるので、光走査装置をより一層小型化することができる。

また、請求項８に係る本発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置において、光走査部は、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部とを備え、制御部は、検査用光が有効走査範囲外で第一の走査方向に複数ライン連続して走査されるように光出射部から検査用光を出射させることを特徴とするため、複数ライン連続して走査した検査用光を光検出部により検出した複数の検出結果を用いて、光出射部が出射する光の強度と光の出射タイミングとを調整することができるので、例えば、複数回の検出結果の平均をとり、その結果を用いて光出射部が出射する光の強度と光の出射タイミングとを調整すれば、調整精度をより一層向上させることができる。

請求項９に係る本発明では、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により走査することによって、投影面上に画像を投影表示する光走査型画像表示装置を提供することとしたため、光走査部により走査される光の強度を一定に保つように調整することができ、表示する画像の輝度を正常に保つことができるだけでなく、光の出射タイミングを検出して制御するために、光出射部とは別に光源を設ける必要がないので、小型化が可能な光走査型画像表示装置を提供することができる。

また、請求項１０に係る本発明では、請求項９に記載の光走査型画像表示装置を備え、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により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を提供することとしたため、光走査部により走査される光の強度を一定に保つように調整することができ、表示する画像の輝度を正常に保つことができるだけでなく、光の出射タイミングを検出して制御するために、光出射部とは別に光源を設ける必要がないので、小型化が可能な網膜走査型画像表示装置を提供することができる。

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、本発明の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により走査することにより、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、例えば、本発明の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調したレーザ光を前記光走査装置により走査することによって、投影面上に画像を投影表示する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。

図１は、本実施形態の光走査装置を示す説明図であり、図２は、本実施形態における映像信号供給回路を示す説明図であり、図３は、本実施形態における光検出部の配設位置を示す説明図であり、図４は、本実施形態の光検出部が出力する検出結果信号の波形を示す説明図であり、図５及び図７は、実施形態の光走査装置が有する制御部が行う処理を示す説明図であり、図６、図８、図９は、本実施形態の光走査装置における検査用光の走査態様を示す説明図である。

［光走査装置の電気的構成］
本実施形態の網膜走査型画像表示装置が有する光走査装置の電気的構成などについて図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の網膜走査型画像表示装置が有する光走査装置１は、外部から入力される画像信号に応じて変調した光を出射する光出射部として機能する光源ユニット部２と、この光源ユニット部２の動作を制御する制御部１１０とを備えている。

この光源ユニット部２は、外部から入力される画像信号に基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する映像信号供給回路３を備えており、この映像信号供給回路３は、後に詳述する制御部１１０から入力される各種指示に従って動作することにより、出射する光のタイミング及び強度を調整するように構成している。

また、この光源ユニット部２は、３原色にそれぞれ対応する複数の光源として、赤色のレーザ光を出射するＲレーザ１３と、緑色のレーザ光を出射するＧレーザ１２と、青色のレーザ光を出射するＢレーザ１１とを備えると共に、映像信号供給回路３から映像信号４として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各映像信号４（４ｒ、４ｇ、４ｂ）を基に、それぞれ強度変調されたレーザ光を出射するように、これらＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１を、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８を備えている。

さらに、この光源ユニット部２は、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするコリメート光学系１４と、それぞれコリメートしたレーザ光を合波するダイクロイックミラー１５と、合波したレーザ光を光ファイバ１７に導く結合光学系１６とを備えている。尚、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１としては、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。

また、本実施形態の光走査装置１は、光出射部である光源ユニット部２から出射されたレーザ光を走査する光走査部を備えており、この光走査部は、図１に示すように、光源ユニット部２から伝搬されたレーザ光を水平走査系１９に導くコリメート光学系１８と、コリメート光学系１８によりコリメートしたレーザ光を、ガルバノミラー１９ａを利用して水平方向に走査する水平走査系１９と、水平走査系１９によって走査したレーザ光を垂直走査系２１に導く第１リレー光学系２０と、水平走査系１９に走査され、第１リレー光学系２０を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー２１ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系２１と、垂直走査系２１に走査されたレーザ光をユーザの瞳孔２４に導く第２リレー光学系２２とを備えている。

この光走査部において水平走査系１９は、表示すべき画像の１ラインの走査線毎に、レーザビームを第一の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、レーザビームを水平方向に走査するガルバノミラー１９ａと、そのガルバノミラー１９ａの駆動制御を行う水平走査制御回路１９ｃとを備えている。

また、この光走査部において垂直走査系２１は、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の方向にレーザビーム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、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって、第二の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、垂直走査するガルバノミラー２１ａと、そのガルバノミラー２１ａの駆動制御を行う垂直走査制御回路２１ｃとを備えている。

水平走査系１９は、上記のように、垂直走査系２１より高速にすなわち高周波数でレーザ光を走査するように設計されている。また、水平走査系１９，垂直走査系２１は、図１に示すように、各々映像信号供給回路３に接続され、映像信号供給回路３より出力される水平同期信号５，垂直同期信号６にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。

そして、本実施形態の網膜走査型画像表示装置では、光走査装置１の光走査部が有する水平走査系１９及び垂直走査系２１などにより、レーザ光を、第一の走査方向及びその第一の走査方向に略垂直な第二の走査方向に走査することによって、２次元方向に走査してフレーム単位で映像を形成するようにしている。

また、本実施形態においては、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとは、名称を同じように説明したが、光を走査するように其の反射面が揺動（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、本実施形態においては、水平走査系１９を共振タイプの走査系とし、垂直走査系２１を非共振タイプの走査系としたが、これに限らず、例えば、水平走査系１９を非共振タイプの走査系としてもよい。

特に、本実施形態の光走査装置１は、光走査部が備える垂直走査系２１及び水平走査系１９によるレーザ光の走査範囲のうち、後述の有効走査範囲外の位置に配設されて、光源ユニット部２から出射され有効走査範囲外を走査される後述の検査用光を検出する光検出部となるＢＤ（Beam Detector）センサ３１を備えている。なお、図１では、ＢＤセンサ３１をレーザ光の有効走査範囲の上方に設けるように構成しているが、ＢＤセンサ３１の配設位置はこれに限定するものではなく、たとえば、レーザ光の有効走査範囲の下方に設けても、上方下方両方に設けるように構成してもよい。

また、この光走査装置１は、レーザ光の有効走査範囲外のなかで、少なくともＢＤセンサ３１の周囲に設けられ、ＢＤセンサ３１へのレーザ光は遮蔽せず、有効走査範囲外のレーザ光を遮蔽する遮蔽手段として機能する遮光マスク３１ａを備えている。尚、前記ＢＤセンサが実際に光を検出する部分以外の周辺部分をある程度の広さ以上有しているような場合は、別途遮光マスク３１ａを設けなくても、前記周辺部分を遮蔽手段とし構成してもよい。

そして、この光走査装置１では、後述の制御部１１０（図２参照。）が、このＢＤセンサ３１で検出した検査用光に基づいて、光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射タイミングとレーザ光の強度を調整するように構成している。

このＢＤセンサ３１は、受光した検査用光の強度に応じた電流を検出結果信号（以下、「ＢＤ信号７」という。）として映像信号供給回路３へ出力する光電変換素子により構成しており、垂直走査系２１とユーザの瞳孔２４との間で光走査部による有効走査範囲外に配設するようにしている。

なお、本実施形態では、このＢＤセンサ３１は、図１に示すように、垂直走査系２１と第２リレー光学系２２との間で、垂直走査系２１によるレーザ光の有効走査範囲外に配設しているが、ＢＤセンサ３１の配設位置は、これに限定するものではなく、光走査部とユーザの瞳孔２４との間におけるレーザ光の走査範囲のうち有効走査範囲外であれば任意の箇所に配設することができ、たとえば、第２リレー光学系２２とユーザの瞳孔２４との間におけるレーザ光の走査範囲のうち有効走査範囲外に配設してもよい。

一般的に、走査によって画像が表示または形成される範囲を有効走査範囲と言い、該画像を表す画像信号を出力する期間を有効走査期間と言うが、本実施形態においては、有効走査範囲とは、光走査部がレーザ光を走査可能な走査範囲のうち、走査されたレーザ光がユーザの網膜に投影される走査範囲でもあるので、この有効走査範囲の外側では、レーザ光はユーザには視認されないよう構成されるのが一般的である。具体的には、有効走査範囲の外側では、レーザ光を出射しないか又はユーザに視認されないよう遮蔽する。

なお、本実施形態では、有効走査範囲を、上記のように光走査部がレーザ光を走査する走査範囲のうち、走査されたレーザ光がユーザの網膜に投影される走査範囲と定義しているが、有効走査範囲の定義はこれに限定するものではなく、光走査部がレーザ光を走査する範囲のうち、走査されるレーザ光をユーザが視認できる範囲であれば、任意の走査範囲を有効走査範囲として定義することができ、たとえば、垂直走査系２１とユーザの瞳孔２４との間に、画像表示用のレーザ光だけが通過する所定面積の開口を有する遮光体を配設し、この遮光体の開口部分を有効走査領域として定義してもよい。

また、このＢＤセンサ３１は、走査された走査光を検出した場合に、検出した走査光の強度に応じた電流をＢＤ信号７として制御部１１０へ出力する。なお、ここでＢＤセンサ３１は、受光した光の強度に応じた電流をＢＤ信号７として出力するように構成しているが、ＢＤ信号７はこれに限定するものではなく、たとえば、ＢＤセンサ３１が受光した光の強度に応じて電圧値が変化する信号をＢＤ信号７として出力するように構成してもよい。

そして、制御部１１０は、ＢＤ信号７の変化タイミングに基づいて、光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射タイミング、共振周波数等の走査周期を演算して調整する制御を行うと共に、ＢＤ信号７の電流振幅値に基づいて、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度を演算して調整する制御を行う。尚、レーザ光の出射タイミングは、有効走査領域やフレーム単位での画像の表示開始タイミング等を決めるために用いる重要なタイミングである。また、本実施形態での電流振幅値は、光を検出した場合の検出信号の強度（大きさ）を示すものとして使っており、所定の閾値を越える部分の中で最大値を使っているが、平均値などでもよい。

このように、本実施形態の光走査装置１では、光源ユニット部２から出射されるレーザ光の伝搬経路において、光走査部よりも後段に設けたＢＤセンサ３１により検査用光を検出し、その検出結果を用いてレーザ光の強度とレーザ光の出射タイミングとを調整するため、光走査部により走査される光の強度を一定に保つように調整することができ、しかも、検査用光の出射タイミングを検出するために、光出射部とは別に光源を設ける必要がないので、光走査装置１の小型化を図ることができる。

次に、本発明の一実施形態の網膜走査型画像表示装置が備える光走査装置１が、外部からの画像信号を受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の光走査装置１では、光源ユニット部２に設けられた映像信号供給回路３が外部からの画像信号の供給を受けると、映像信号供給回路３は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ映像信号４ｒ，Ｇ映像信号４ｇ，Ｂ映像信号４ｂからなる映像信号４と、水平同期信号５と、垂直同期信号６とを出力する。Ｒレーザドライバ１０、Ｇレーザドライバ９、Ｂレーザドライバ８は、各々入力されたＲ映像信号４ｒ、Ｇ映像信号４ｇ、Ｂ映像信号４ｂに基づいてＲレーザ１３、Ｇレーザ１２、Ｂレーザ１１に対してそれぞれの駆動信号（図示略）を出力する。この駆動信号に基づいて、Ｒレーザ１３、Ｇレーザ１２、Ｂレーザ１１はそれぞれ強度変調されたレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力する。

特に、本実施形態において、光源ユニット部２は、３原色に対応するＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１という複数の光源という複数の光源からそれぞれ、画像を表示させるためのレーザ光とは別に、ＢＤセンサ３１に検出させるための一定強度の検査用光を出射するようにしている。

すなわち、この光源ユニット部２は、光走査部がレーザ光の走査範囲のうち、上記した有効走査範囲でレーザ光を走査している期間、画像信号に応じたレーザ光を出射し、有効走査期間外に所定のタイミングで検査用光を出射するようにしている。

そして、光走査装置１の制御部１１０は、ＢＤセンサ３１で検出した３原色の各検査用光に基づいて、Ｒレーザ１３、Ｇレーザ１２、Ｂレーザ１１から出射する画像を表示するためのレーザ光の強度をそれぞれ調整する制御を行う。

すなわち、制御部１１０は、ＢＤセンサ３１からＢＤ信号７が入力されると、そのＢＤ信号７の電流振幅値と予め設定されている所定の電流値（以下、「設定電流値」という。）とを比較し、ＢＤ信号７の電流値と設定電流値とが等しくなるようにフィードバック制御したＲＧＢ強度の指示を示す信号を映像信号供給回路３へ出力することにより、映像信号供給回路３から各レーザドライバ（Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０）へ映像信号４をそれぞれ出力させて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１から出射する画像を表示するための各レーザ光の強度をそれぞれ調整する。

このように、本実施形態において、制御部１１０は、ＢＤセンサ３１で検出した検査用光に基づいて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１がそれぞれ出射するレーザ光の強度を個別に調整することができるので、レーザ光の強度調整の精度を一層向上させることができる。

なお、ここでは、検査用光に基づいて、全ての光源から出射するレーザ光の強度を調整するように構成しているが、たとえば、検査用光として、３原色のレーザ光のうち、ＢＤセンサ３１の受光感度が最も高い一色の検査用光を用いて、少なくともその検査用光を出射した一つの光源が出射するレーザ光の強度を調整する制御を行うように構成してもよい。

このように構成すれば、検査用光を出射させるために全ての光源からレーザ光を出射する必要がなく、これにより、光走査装置１の消費電力の増大を抑制することができる。

また、本実施形態では、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１のそれぞれから３原色に対応した検査用光を出射させるようにしているが、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１のうちの少なくともいずれか一つの光源からＢＤセンサ３１に検出させるための検査用光を出射させてＢＤセンサ３１に検出させ、その検出結果に基づいて、映像信号供給回路３にＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１の全てが出力するレーザ光の強度をそれぞれ調整させるように構成してもよい。

このように構成することによっても、出射するレーザ光の強度を調整するために要する消費電力を可及的に低減することができる。

また、本実施形態の制御部１１０は、３原色の検査用光のうち一色の検査用光に基づいて、光源ユニット部２のＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１から出射する画像を表示するためのレーザ光の出射タイミングをそれぞれ調整する制御を行う。

すなわち、制御部１１０は、ＢＤセンサ３１からＢＤ信号７が入力されると、そのＢＤ信号７における電流振幅値の変化タイミングに基づいて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１から出射する画像を表示するための各レーザ光の出射開始タイミングが所定のタイミングとなるようにフィードバック制御したレーザ光の出射タイミングの指示を示す信号を映像信号供給回路３へ出力することにより、映像信号供給回路３に映像信号４を生成させ、その映像信号４を各レーザドライバ（Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０）へそれぞれ出力させることによって、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１から出射する画像を表示するための各レーザ光の出射開始タイミングをそれぞれ調整する。

このように、本実施形態の光走査装置１では、画像を表示するためのレーザ光を出射するＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１を、検査用光の光源として用いると共に、この光源から出射された少なくとも一色の検査用光をＢＤセンサ３１で検出し、その結果得られるＢＤ信号７の変化タイミングに基づいてＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１から出射するレーザ光の出射タイミングを調整するように構成しているため、レーザ光の出射タイミングの検出及び調整を行うために新たに光源を設ける必要がなく、光走査装置１の小型化を図ることができ、比較的簡易な構造でありながら、レーザ光の出射タイミングとレーザ光の強度とを共に調整可能な光走査装置とすることができる。

また、本実施形態の光走査装置１において、レーザ光の出射タイミングの検出及び調整を行う場合には、３原色の全ての検査用光を用いる必要はなく、３原色の検査用光のうち一色の検査用光に基づいて光源ユニット部２から出射するレーザ光のタイミングを検出及び調整することができるので、省電力化を図ることができると共に、レーザ光の出射タイミングの検出及び調整を行う際に、映像信号供給回路３にかかる処理負担を可及的に軽減することができる。

また、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１の全ての光源から検査用光を出射する必要がなく、いずれか一つの光源から検査用光を出射することにより、レーザ光の出射タイミングの検出及び調整を行うことができるので、光走査装置１の消費電力を可及的に低減することができる。

また、光走査装置１の制御部１１０は、後述する水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの駆動状態を示すＢＤ同期タイミング信号（図示せず）に応じて、光源ユニット部２にレーザ光を発生させて、各々をコリメート光学系１４へ出射するタイミングを制御する。つまり、このような光走査装置１の制御部１１０は、ガルバノミラー１９ａなどにレーザ光を出射させるタイミングを制御することとなる。点光源から発生されるレーザ光は、このコリメート光学系１４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー１５に入射されて１つのレーザ光となるよう合成された後、結合光学系１６によって光ファイバ１７に入射されるよう導かれる。

光ファイバ１７によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ１７からコリメート光学系１８によって平行光にコリメートされて水平走査系１９に出射される。この出射されたレーザ光は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射される。ガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射したレーザ光は水平同期信号に同期して水平方向に走査されて第１リレー光学系２０を介し、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂに入射する。ガルバノミラー２１ａは、ガルバノミラー１９ａが水平同期信号に同期することと同様に垂直同期信号６に同期して、その偏向面２１ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー２１ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。ガルバノミラー２１ａによって走査されたレーザ光は、第２リレー光学系２２を介して、ユーザの瞳孔２４に入射する。これによってユーザは、このように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。

［制御部の電気的構成］
ここで、上述した光走査装置１が有する制御部１１０の電気的構成などについて、図２を用いて説明する。

図２に示すように、制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２を備えると共に、このＣＰＵ１０２が実行する各種プログラム等を記憶（記憶）する主記憶装置として機能する第１記憶部１０３と各種データ等を記憶する第２記憶部１０４とを有するＲＯＭ１０７と、ＣＰＵ１０２が各種プログラムを実行する際の作業領域として機能するＲＡＭ１０６と、外部回路との間で各種信号の送受信を行うための入出力インタフェース１０５とを備えている。また、これらＣＰＵ１０２、ＲＡＭ１０６、ＲＯＭ１０７、入出力インタフェース１０５は、システムバス１０１で電気的に接続されている。

（第１記憶部１０３について）
また、第１記憶部１０３には、コンピュータとしての基本的な機能を提供するためのオペレーティングシステム（ＯＳ）プログラムや、外部からの画像信号を受け取るプログラム、外部からの画像信号を変換する変換プログラム、変換された画像信号を出力する出力プログラム、内部からのＢＤ信号７を受け取るプログラム、ＢＤ信号７に基づいて光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度及びレーザ光の出射タイミングを調整するプログラム、水平走査系１９や垂直走査系２１を制御するプログラム等を記憶しており、これらはＣＰＵ１０２によって読み出され、ＣＰＵ１０２によってこれらのプログラムに従った機能が実行される。

（第２記憶部１０４について）
第２記憶部１０４には、光源ユニット部２のＢレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３から出射させる３原色のレーザ光の強度を調整するために用いる複数種類の設定電流値を示す情報や、レーザ光の出射タイミングをフィードバック制御するために用いる後述の受光タイミング検知用電流値を示す情報や予測受光タイミングを示す情報等が記憶されている。なお、設定電流値に関しては、所望する表示画像の輝度に応じて、ユーザが任意に設定を変更できるように構成している。

（入出力インタフェース１０５について）
入出力インタフェース１０５は、光走査装置１における送受信の制御を行う機能を有する。具体的には、入出力インタフェース１０５は、ＢＤセンサ３１からのＢＤ信号７の受信、水平同期信号５、垂直同期信号６、内部からの各種信号等が入力されると共に、映像信号供給回路３へＲＧＢ強度の指示を示す信号、レーザ光の出射タイミングを示す信号、検査用光の出射指示を示す信号、システムクロック、内部への映像信号、各種制御信号等が出力されるものである。

このように構成した制御部１１０は、上述のようにＣＰＵ１０２が第１記憶部１０３に記憶された各種プログラムを読み出して実行することにより、光走査装置１を含めた網膜走査型画像表示装置全体を統括制御するようになっており、特に本実施形態では、ＢＤセンサ３１から入力されるＢＤ信号７に基づいて、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度と、レーザ光の出射タイミングとを自動調整する。

［ＢＤセンサと遮光マスクの配設位置］
ここで、ＢＤセンサ３１と遮光マスク３１ａの配置位置について図３を用いて説明する。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態においてＢＤセンサ３１は、垂直走査系２１と、第２リレー光学系２２との間の位置に配設している。

このように本実施形態では、ＢＤセンサ３１をレーザ光の伝搬経路において光走査部よりも後段に設けているため、ユーザの瞳孔２４に入射する直前のレーザ光の強度変化を検出することができ、これにより、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度をユーザが所望する強度となるように正確に調整することができる。

すなわち、本実施形態では、ＢＤセンサ３１を従来の光走査装置のように光源ユニットの内部に設けるのではなく、ユーザの瞳孔２４に入射する直前の検査用光（レーザ光）を検出できるように、垂直走査系２１と第２リレー光学系２２との間に設けているため、光源であるＢレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３からそれぞれ出射されるレーザ光が、その伝搬経路に配設されているコリメート光学系１４、ダイクロイックミラー１５、結合光学系１６、光ファイバ１７、コリメート光学系１８、水平走査系１９、第１リレー光学系２０、垂直走査系２１等の複数の光学系を通過することによって強度にロスが生じても、そのロスを考慮して光源ユニット部２から出射させるレーザ光の強度をユーザが所望する強度となるように正確に調整することができるのである。

また、本実施形態においてＢＤセンサ３１は、垂直走査系２１によるレーザ光の走査範囲Ｚのうち、有効走査範囲Ｚａよりも外側に配設するようにしている。

また、遮光マスク３１ａは、図３（Ａ）に示すように、有効走査範囲Ｚａ外の位置のなかで、少なくともＢＤセンサ３１の周囲に設けるようにしており、ＢＤセンサ３１へのレーザ光は遮蔽せず有効走査範囲Ｚａ外のレーザ光を遮蔽するように構成している。

このように、本実施形態では、ＢＤセンサ３１を光走査部によるレーザ光の有効走査範囲Ｚａよりも外側に設けると共に、このＢＤセンサ３１の周囲に遮光マスク３１ａを設けているため、検査用光がユーザの瞳孔２４に導かれることがなく、検査用光の出射が画像表示の妨げになることがない。

すなわち、本実施形態の光走査装置１は、光源ユニット部２から出射したレーザ光を水平走査系１９により第一の走査方向である水平方向（Ｘ軸方向）へ比較的高速で複数回往復走査すると共に、この往復走査されたレーザ光を垂直走査系２１により第二の走査方向である垂直方向（Ｙ軸方向）へ比較的低速で走査することにより、１フレームの画像を表示する。

このとき、垂直走査系２１は、図３（Ａ）に示すように、予め設定した走査範囲Ｚでレーザ光を走査する。なお、図３（Ａ）では、垂直走査系２１による垂直方向へのレーザ光の走査範囲Ｚと有効走査範囲Ｚａだけを示しているが、水平走査系１９による水平方向へのレーザ光の走査に関しても、同様に走査範囲と有効走査範囲とを設定するようにしている。

そして、このとき光走査部は、図３（Ｂ）に２点鎖線で示す走査範囲Ｚ内を上から下へ向けてジグザクに走査して、光源ユニット部２は、光走査部がＢＤセンサ３１が配設されている領域を走査している期間に検査用光を出射し、光走査部が有効走査範囲Ｚａ内の領域を走査している期間に画像を表示させるためのレーザ光を出射するが、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、検査用光が走査される領域のなかで、ＢＤセンサ３１が検査用光を受光する部分以外を遮光マスク３１ａで遮蔽することによって、検査用光の出射が画像表示の妨げになることを防止すようにしている。

また、本実施形態では、ＢＤセンサ３１を、図３（Ｂ）に示すように、有効走査範囲Ｚａよりも上側で、走査範囲Ｚの上端部略中央位置に配設している。

このように、ＢＤセンサ３１を有効走査範囲Ｚａよりも上側に設けることにより、有効走査範囲Ｚａでレーザ光が走査される前に、ＢＤセンサ３１で検査用光を検出することができるので、有効走査範囲Ｚａを走査する前に光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度を調整することができ、既に強度調整がなされたレーザ光により画像を表示することができる。

また、ＢＤセンサ３１を、走査範囲Ｚの上端部において、水平走査系１９による走査速度の最も早い中央位置に設けることにより、制御部１１０は、最も早い走査速度で走査されている検査用光の検出タイミングを用いて、光源ユニット部２が出射するレーザ光の出射タイミングを調整することができるので、レーザ光の出射タイミング調整の精度を向上させることができる。

[レーザ光の強度及び出射タイミングの調整方法]
上記のように配設したＢＤセンサ３１は、検査用光を検出すると、図４に示すように、受光した検査用光の強度に応じて電流振幅値が変化するＢＤ信号７を制御部１１０へ出力し、このＢＤ信号７に基づいて、制御部１１０が以下のようにして光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度及び出射タイミングの調整を行う。

制御部１１０は、ＢＤセンサ３１からＢＤ信号７が入力されると、図４（Ａ）に示すように、受光したＢＤ信号７の電流振幅値のピークが予め設定された設定電流値と等しくなるように調整すると共に、ＢＤ信号７の電流振幅値の変化タイミングに基づいて、ＢＤ信号７の立ち上がりタイミングが、予め設定された予測受光タイミングＴ１、Ｔ２と等しくなるように調整することにより、光源ユニット部２に出射させるレーザ光の強度と、出射タイミングを調整する。

すなわち、制御部１１０は、図４（Ｂ）の左側に示すＢＤ信号７のように、第２記憶部１０４に予め設定されている設定電流値よりも低い電流振幅値を示すＢＤ信号７が入力さると、光源ユニット部２に出射させるレーザ光の強度が低すぎると判断し、Ｂレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３から出射させる各レーザ光の強度を増大させる映像信号を映像信号供給回路３に生成させ、Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０のそれぞれに入力させることにより、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度を増大させる。

その一方で、この制御部１１０は、図４（Ｂ）の右側に示すＢＤ信号７のように、第２記憶部１０４に予め設定されている設定電流値よりも高い電流振幅値を示すＢＤ信号７が入力されると、光源ユニット部２に出射させるレーザ光の強度が高すぎると判断し、Ｂレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３から出射させる各レーザ光の強度を低減させる映像信号を映像信号供給回路３に生成させ、Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０のそれぞれに入力させることにより光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度を低減させる。

こうして制御部１１０は、Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０へ入力する各映像信号を映像信号供給回路３に調整させるための指示を映像信号供給回路３へ出力することによって、ＢＤセンサ３１から入力されるＢＤ信号７の電流振幅値と設定電流値との関係が、図４（Ａ）に示す関係となるようにフィードバック制御し、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度を調整するのである。

また、制御部１１０は、図４（Ａ）に示すように、ＢＤセンサ３１から入力されるＢＤ信号７の電流振幅値が、第２記憶部１０４に予め設定されている受光タイミング検知用電流値以上になったことを検知すると、ＢＤセンサ３１が検査用光を検知したと判断する。

そして、制御部１１０は、図４（Ｂ）の左側に示すＢＤ信号７のように、第２記憶部１０４に予め設定されている予測受光タイミングＴ１よりも遅いタイミングで立ち上がるＢＤ信号７が入力されると、光源ユニット部２に出射させるレーザ光の出射タイミングが遅すぎると判断し、映像信号供給回路３に対して、Ｂレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３へ入力する映像信号の入力タイミングを早めさせる指示を送信することによって、光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射タイミングを早める。

その一方で、制御部１１０は、図４（Ｂ）の右側に示すＢＤ信号７のように、第２記憶部１０４に予め設定されている予測受光タイミングＴ２よりも早いタイミングで立ち上がるＢＤ信号が入力されると、光源ユニット部２に出射させるレーザー光の出射タイミングが早すぎると判断し、映像信号供給回路３に対して、Ｂレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３へ入力する各映像信号の入力タイミングを遅延させる指示を送信することによって、光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射タイミングを遅らせる。

こうして制御部１１０は、Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０へ入力する映像信号の入力タイミングを調整し、ＢＤセンサ３１から入力されるＢＤ信号７立ち上がりタイミングと予測受光タイミングＴ１、Ｔ２との関係が、図４（Ａ）に示す関係となるようにフィードバック制御することによって、光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射タイミングを調整するのである。

このように、本実施形態の光走査装置１では、画像を表示させるためのレーザ光を出射する光源を、検査用光の光源として用いているため、装置の小型化を図ることができる。

［光走査装置の処理の説明］
ここで、本実施形態の網膜走査型画像表示装置が備える光走査装置１の制御部１１０が行う処理について具体的に説明する。

（メイン処理）
本実施形態に係る光走査装置１の制御部１１０は、電源がオンされると、電源がオフされるまでの間、図５に示すフローチャートに従ってメイン処理を実行する。

このメイン処理において、制御部１１０は、電源がオンされると、まず、画像表示条件が成立しているか否かの判断を行い（ステップＳ１）、画像表示条件が成立していると判断した場合に（ステップＳ１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２へ移し、画像表示条件が成立していないと判断した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、処理をステップＳ５へ移す。

このステップＳ１において、制御部１１０は、網膜走査型画像表示装置の再生ボタン（図示略）がユーザにより操作されたことを検出すると、第２記憶部１０４にデータ再生中を示すフラグを立て、このフラグを参照して、フラグがたっている場合に画像表示条件が成立していると判断し、フラグが立っていない場合に画像表示条件が成立していないと判断する。なお、このフラグは、ユーザによって、図示しない停止ボタンが操作されたときにクリアされる。

次に、ステップＳ２において制御部１１０は、出射強度・出射タイミング調整処理を実行して、光源ユニット部２から出射する画像を表示するためのレーザ光の強度と、出射タイミングとを調整した後、処理をステップＳ３へ移す。なお、この出射強度・出射タイミング調整処理については、後に図７を参照して詳述する。

次に、ステップＳ３において制御部１１０は、画像表示処理を実行することにより、外部から映像信号供給回路３へ入力される画像信号に基づいて、映像信号供給回路３に映像信号を生成させ、所定のタイミングで、Ｒレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８へ出力させて、外部から入力された画像信号に応じた画像をユーザの網膜上に投影表示させ、その後、処理をステップＳ４へ移す。

次に、ステップＳ４において制御部１１０は、電源がオフがされたか否かの判断を行い、電源オフされたと判断した場合に（ステップＳ４：ＹＥＳ）、このメイン処理を終了し、電源がオフされていないと判断した場合に（ステップＳ４：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ移す。

また、ステップＳ５において制御部１１０は、その他制御実行条件が成立しているかいか否かの判断を行い、その他制御実行条件成立していると判断した場合に（ステップＳ５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ６へ移して、その他制御実行処理を実行し、その後、処理をステップＳ４へ移す。

その他制御実行処理において制御部１１０は、第２記憶部１０４に格納している各種フラグを参照し、そのフラグに対応した処理として、たとえば、データ再生処理や停止処理等といった各種処理を実行する。

また、制御部１１０は、ステップＳ５において、その他制御実行条件が成立していないと判断した場合に（ステップＳ５：ＮＯ）、処理をステップＳ４へ移す。

（出射強度・出射タイミング調整処理）
次に、図５に示すメイン処理のステップＳ２において制御部１１０が行う出射強度・出射タイミング調整処理について説明する。

この出射強度・出射タイミング調整処理において制御部１１０は、図７に示すように、まず、検査用光出射処理を行い（ステップＳ１１）、その後、処理をステップＳ１２へ移す。

このステップＳ１１において制御部１１０は、図６に示すように、光走査部によるレーザ光の走査範囲Ｚのなかで、有効走査範囲Ｚａよりも外側の領域に検査用光としての一定強度のレーザ光を所定のタイミングで走査させる処理を行う。

このとき、制御部１１０は、有効走査範囲Ｚａの上端と走査範囲Ｚの上端との間の領域に、検査用光として緑色の単色のレーザ光Ｇを１ライン走査させるための画像信号を映像信号供給回路３からＧレーザドライバ９へ出力させる。

次に、ステップＳ１２において制御部１１０は、ＢＤセンサ３１からＢＤ信号７の入力があるか否かの判断を行い、ＢＤ信号の入力があると判断した場合に（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、処理をステップ１３へ移し、ＢＤ信号７の入力がないと判断した場合に（ステップＳ１２：ＮＯ）、この出射強度・出射タイミング調整処理を終了して、処理をメイン処理におけるステップＳ３へ移す。

このステップＳ１２において制御部１１０は、入力されたＢＤ信号７の立ち上がりエッジを検出することにより、ＢＤ信号７の入力があったと判断するようにしており、具体的には、入力されたＢＤ信号７の電流振幅値と、第２記憶部１０４に記憶している受光タイミング検出用電流値とが等しくなったときに、ＢＤ信号７有りと判断するようにしている。

次に、ステップＳ１３において制御部１１０は、ＢＤセンサ３１から入力されたＢＤ信号７の検出タイミングと、第２記憶部１０４に記憶している予測受光タイミングとが等しいか否かの判断を行う。

ここで、制御部１１０は、ステップＳ１２で検出したＢＤ信号の検出タイミングと、第２記憶部１０４に記憶している予測受光タイミングＴ１、Ｔ２とを比較して、ＢＤ信号７の検出タイミングと予測受光タイミングＴ１、Ｔ２とが等しいか否かの判断をする。

そして、制御部１１０は、ＢＤ信号７の検出タイミングと予測受光タイミングＴ１、Ｔ２とが等しいと判断した場合に（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１４へ移し、ＢＤ信号７の検出タイミングと予測受光タイミングＴ１、Ｔ２とが等しくないと判断した場合に（ステップＳ１３：ＮＯ）、処理をステップＳ１５へ移す。

ステップＳ１５において制御部１１０は、ＢＤ信号７の検出タイミングが予測受光タイミングよりも遅れているか否かの判断を行い、遅れていると判断した場合に（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１６へ移し、遅れていないと判断した場合に（ステップＳ１５：ＮＯ）、処理をステップＳ１７へ移す。

次に、ステップＳ１６において制御部１１０は、予測受光タイミングＴ１、Ｔ２からのＢＤ信号７の検出タイミングの遅れ分を演算し、その演算結果に基づいて前回光源ユニット部２からレーザ光を出射したタイミングから次回出射するタイミングまでの時間を短縮する処理を実行した後、処理をステップＳ１４へ移す。

また、ステップＳ１７において制御部１１０は、ＢＤ信号７の検出タイミングが予測受光タイミングよりも進んでいるか否かの判断を行い、進んでいると判断した場合に（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１８へ移し、進んでいないと判断した場合に（ステップＳ１７：ＮＯ）、処理をステップＳ１４へ移す。

次に、ステップＳ１８において制御部１１０は、予測受光タイミングＴ１、Ｔ２からのＢＤ信号７の検出タイミングの進み分を演算し、その演算結果に基づいて前回光源ユニット部２からレーザ光を出射したタイミングから次回出射するタイミングまでの時間を延長する処理を実行した後、処理をステップＳ１４へ移す。

次に、ステップＳ１４において制御部１１０は、ＢＤ信号７の電流振幅値と、第２記憶部１０４に記憶している設定電流値とが等しいか否かの判断を行い、等しいと判断した場合に（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、この出射強度・出射タイミング調整処理を終了して、処理をメイン処理におけるステップＳ３へ移す。

次に、ステップＳ１９において制御部１１０は、ＢＤ信号７の電流振幅値が、第２記憶部１０４に記憶している設定電流値よりも小さいか否かの判断を行い、小さいと判断した場合に（ステップＳ１９ＹＥＳ）、処理をステップＳ２０へ移し、小さくないと判断した場合に（ステップＳ１９：ＮＯ）、処理をステップＳ２１へ移す。

次に、ステップＳ２０において制御部１１０は、ＢＤ信号７の電流振幅値と設定電流値との差分を演算し、その演算結果に基づいて次回光源ユニット部２に出射させるレーザ光の強度を増大させる処理を行い、その後、この出射強度・出射タイミング調整処理を終了して、処理をメイン処理におけるステップＳ３へ移す。

また、ステップＳ２１において制御部１１０は、ＢＤ信号７の電流振幅値が、第２記憶部１０４に記憶している設定電圧値よりも大きいか否かの判断を行い、大きいと判断した場合に（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２２へ移し、大きくないと判断した場合に（ステップＳ２１：ＮＯ）、この出射強度・出射タイミング調整処理を終了して、処理をメイン処理におけるステップＳ３へ移す。

次に、ステップＳ２２において制御部１１０は、ＢＤ信号７の電流振幅値と設定電流値との差分を演算し、その演算結果に基づいて次回光源ユニット部２に出射させるレーザ光の強度を低減させる処理を行い、その後、この出射強度・出射タイミング調整処理を終了して、処理をメイン処理におけるステップＳ３へ移す。

このように、本実施形態の光走査装置１では、検査用光を出射する際に、３つの光源の中の一つであるＧレーザ１２からのみ検査用光を出射させるように構成しているため、検査用光を出射するために要する消費電力を可及的に低減するこができる。

しかも、本実施形態では、検査用光として、３原色のなかでユーザに対して最も視感度の高い緑色のレーザ光を出射するように構成したため、表示画像の輝度をユーザが所望する明るさとなるように、容易に調整することができる。

また、上記実施形態では、制御部１１０がＧレーザ１２からのみ検査用光を出射させて、その検査用光をＢＤセンサ３１により検出させるように構成したが、検査用光の出射形態及び検査用光の検出形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、Ｂレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３から同時に出射させた３原色の検査用光を重ね合わせて光源ユニット部２から出射させ、制御部１１０に、光源ユニット部２から出射された重ね合わされた検査用光に基づいて光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射タイミングを調整させるように構成してもよい。

このように構成することによって、光走査装置１が備える複数の光学系による色収差の発生を防止することができる。

すなわち、光走査装置１の光学系に色収差が生じていた場合に、上記のように、光源ユニット部２から３原色の検査用光を重ね合わせて出射させてＢＤセンサ３１で検出すると、ＢＤセンサ３１は、検査用光を白色の１ラインの走査線又は白色の一点として検出することができずに、色の異なる複数ラインの走査線又は色の異なる複数の点として検出してしまうが、色収差が生じていない場合には、ＢＤセンサ３１は検査用光を白色の１ラインの走査線又は白色の一点として検出することとなる。

そのため、各光源に３原色の検査用光をそれぞれ同時に出射させ、これら各検査用光を結合光学系１６で重ね合わせて光源ユニット部２から出射させるように構成すると共に、この光源ユニット部２から出射された検査用光をＢＤセンサ３１が白色の１ラインの走査線又は白色の一点として検出するように、制御部１１０が光源ユニット部２に出射させるレーザ光の出射タイミングを調整するように構成することによって、光走査装置１の光学系に色収差が生じている場合であっても、その色収差を消去することができるのである。

また、上記実施形態では、レーザ光の走査範囲Ｚのうち有効走査範囲よりも外側に検査用光を１ライン走査してＢＤセンサで検出し、その検出結果に基づいて光源ユニット部２から出射するレーザ光の出射強度及び出射タイミングを調整するように構成しているが、例えば、制御部１１０により、検査用光がレーザ光の走査範囲Ｚのうち有効走査範囲Ｚａの外側で水平方向に複数ライン連続して走査されるように光源ユニット部２から検査用光を出射させる構成とし、その複数ライン走査された検査用光をＢＤセンサで検出するように構成してもよい。

このように構成した場合、制御部１１０は、３原色のうちのいずれか１色の検査用光を、走査範囲Ｚのうち有効走査範囲Ｚａの外側に複数ライン連続して走査させて、その複数ライン走査した検査用光をＢＤセンサ３１に順次検出させ、その検出結果の平均値を用いて光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度と出射タイミングとを調整する。

このように構成することによって、検査用光を１ライン走査させてＢＤセンサ３１に検出させた検出結果よりも、信頼性の高い検出結果を得ることができるので、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度と出射タイミングの調整精度に関する信頼性が向上する。

また、このように検査用光を、走査範囲Ｚのうち有効走査範囲Ｚａの外側に複数ライン連続して走査する場合、制御部１１０は、ＢＤセンサに検出させる検査用光をＢレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３の各光源からそれぞれ異なるタイミングで出射させてＢＤセンサ３１に検出させ、その検出結果に基づいて光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度及び出射タイミングを調整するように構成してもよい。

このように構成した場合、制御部１１０は、図８に示すように、レーザ光の走査範囲Ｚのうち有効走査範囲Ｚａの外側に、まず、緑色の検査用光Ｇを１ライン走査させた後、次に青色の検査用光Ｂを１ライン走査させ、その後、赤色の検査用光Ｒを走査させるように、Ｂレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０へそれぞれ映像信号４を出力する。

そして、制御部１１０は、ＢＤセンサ３１が３原色の各検査用光を検出して出力するＢＤ信号７の検出タイミングと電流振幅値とに基づいて、光源ユニット部２から出力するレーザ光の強度と出射タイミングとを調整する。

このように構成することによって、３原色のレーザ光を出射するＢレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３の３つの光源それぞれに対して、各色毎に個別にレーザ光の強度と出射タイミングとを調整することができるので、レーザ光の強度及び出射タイミングの調整精度を一層向上させることができる。

また、このように、ＢＤセンサに検出させる検査用光をＢレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３の各光源からそれぞれ異なるタイミングで出射させてＢＤセンサ３１で検出し、その検出結果に基づいて光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度と出射タイミングを調整する場合、１フレームの画像を表示する度に、光源ユニット部２から、３原色のうち毎回それぞれ異なる１色の検査用光を、走査範囲Ｚのうちの有効走査範囲Ｚａの外側に少なくとも１ライン以上水平方向に走査させるように光源ユニット部２から検査用光を出射させる構成としてもよい。

このように構成した場合、制御部１１０は、図９（Ａ）に示すように、１フレーム目の画像を表示する際、走査範囲Ｚのうちの有効走査範囲Ｚａの外側に、青色の検査用光Ｂを１ライン走査させるための映像信号をＢレーザドライバ８へ出力し、この青色の検査用光ＢをＢＤセンサ３１に検出させ、その検出結果に基づいてＢレーザ１１から出射するレーザ光の強度及び出射タイミングを調整する。

次に、制御部１１０は、図９（Ｂ）に示すように、２フレーム目の画像を表示する際、走査範囲Ｚのうちの有効走査範囲Ｚａの外側に、緑色の検査用光Ｇを１ライン走査させるための映像信号をＧレーザドライバ９へ出力し、この緑色の検査用光ＧをＢＤセンサ３１に検出させ、その検出結果に基づいてＧレーザ１２から出射するレーザ光の強度及び出射タイミングを調整する。

次に、制御部１１０は、図９（Ｃ）に示すように、３フレーム目の画像を表示する際、走査範囲Ｚのうちの有効走査範囲Ｚａの外側に、赤色の検査用光Ｒを１ライン走査させるための映像信号をＲレーザドライバ１０へ出力し、この赤色の検査用光ＲをＢＤセンサ３１に検出させ、その検出結果に基づいてＲレーザ１３から出射するレーザ光の強度及び出射タイミングを調整する。

このように構成すれば、１フレームの画像を表示する間に、検査用光を出射する光源は一つで済むため、出射するレーザ光の強度及び出射タイミングの調整に要する消費電力を低減することができる。

しかも、３フレームの画像を表示する間に、３原色のレーザ光を出射する３つの光源全てに対して、それぞれ個別に出射するレーザ光の強度及び出射タイミングを調整することができるので、出射するレーザ光の強度及び出射タイミングの調整精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、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。例えば、本発明を適用した光走査装置は、レーザプリンタ内でレーザビームを走査する光走査装置にも応用できることはいうまでもない。

本実施形態の光走査装置を示す説明図である。 本実施形態における映像信号供給回路を示す説明図である。 本実施形態における光検出部の配設位置を示す説明図である。 本実施形態の光検出部が出力する検出結果信号の波形を示す説明図である。 実施形態の光走査装置が有する制御部が行う処理を示す説明図である。 本実施形態の光走査装置における検査用光の走査態様を示す説明図である。 実施形態の光走査装置が有する制御部が行う処理を示す説明図である。 本実施形態の光走査装置における検査用光の走査態様を示す説明図である。 本実施形態の光走査装置における検査用光の走査態様を示す説明図である。

符号の説明

１ 光走査装置
２ 光源ユニット部
１９ 水平走査系
２１ 垂直走査系
３１ ＢＤセンサ
３１ａ 遮光マスク

Claims (10)

1. 画像信号に応じた光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射された光を走査する光走査部と、光走査部によって走査された光を投影対象へ導くリレー光学系とを有する光走査装置であって、
   前記光走査部による走査範囲のうち有効走査範囲外の位置に配置された光検出部と、
   前記有効走査範囲外の位置の中で、少なくとも光検出部の周囲に備えられ、前記光検出部への光は遮蔽せず前記有効走査範囲外の光を遮蔽する遮蔽手段と、
   前記光検出部で検出した光に基づいて、前記光出射部から出射する光のタイミング及び強度を調整する制御部と、を有し、
   前記光検出部と前記遮蔽手段は、前記光走査部と前記リレー光学系との間に配設したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光出射部は、３原色にそれぞれ対応する複数の光源を有し、前記複数の光源のうち少なくともいずれか一つの光源から一定強度の検査用光を有効走査期間外に所定のタイミングで出射し、
   前記制御部は、前記光検出部で検出した前記検査用光に基づいて、少なくとも前記検査用光を出射した光源から出射する光の強度を調整することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光出射部は、前記複数の光源からそれぞれ３原色の前記検査用光を出射し、
   前記制御部は、前記光検出部で検出した前記３原色の検査用光に基づいて前記複数の光源から出射する光の強度をそれぞれ調整することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記制御部は、前記３原色の検査用光のうち少なくとも一色の検査用光に基づいて前記光出射部から出射する光のタイミングを調整することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記光出射部は、前記３原色の各検査用光を重ね合わせて出射し、
   前記制御部は、前記光出射部から出射された重ね合わされた検査用光に基づいて前記光出射部から出射する光のタイミングを調整することを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
6. 前記光検出部は、受光した前記検査用光の強度に応じた検出結果信号を出力する光電変換素子を有し、
   前記制御部は、前記検出結果信号の変化タイミングに基づいて前記光出射部から出射する光のタイミングを調整し、前記検出結果信号の強度に基づいて、前記光源から出射する光の強度を調整することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記光走査部は、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部とを備え、
   前記制御部は、前記光検出部に検出させる検査用光を前記各光源から異なるタイミングで出射させて、前記各検査用光を前記有効走査範囲外で前記第一の走査方向に１ライン走査させることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 前記光走査部は、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向に対して交差または直交する方向である第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部とを備え、
   前記制御部は、前記検査用光が前記有効走査範囲外で前記第一の走査方向に複数ライン連続して走査されるように前記光出射部から前記検査用光を出射させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調した光を前記光走査装置により走査することによって、投影面上に画像を投影表示する光走査型画像表示装置。
10. 請求項９に記載の光走査型画像表示装置を備え、画像信号に応じて変調した光を前記光走査装置により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。

Images