JP5245343B2

JP5245343B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP5245343B2
Application number: JP2007256850A
Authority: JP
Inventors: 眞浩榊原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009086371A

Description

本発明は、画像表示装置に関するものであり、特に、画像信号に応じた光を出射する光出射手段と、光出射手段から出射された光を２次元走査する光走査手段とを有し、この光走査手段により走査された光によって画像を表示する光走査型の画像表示装置に関するものである。

従来より、画像表示装置に関するものであり、特に、画像信号に応じた光を出射する光出射手段と、光出射手段から出射された光を２次元走査する光走査手段とを有し、この光走査手段により走査された光によって画像を表示する光走査型の画像表示装置が知られている。

この画像表示装置は、光走査手段により走査される光を検出する光検出手段を備えており、光走査手段により走査線に沿ってライン単位で走査される光を光検出手段で検出し、その検出タイミングに基づいて、光走査手段の走査状態（タイミング）を検出して、光走査手段の動作タイミング等を制御していた（たとえば、特許文献１参照。）。
特開平２００３−１３１１５１号公報

ところが上記従来の画像表示装置では、光走査手段により走査される光を光検出手段で検出させるために、光出射手段が１以上のライン単位で光を出射していたため、省消費電力が嵩むという問題があった。

そこで、本発明においては、光検出手段に検出させるための光の出射時間を短縮することにより、省消費電力の低減を図ることができる画像表示装置を提供することを目的とする。

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手段と、前記光出射手段から出射された光を２次元走査する光走査手段とを有し、前記走査された光によって画像を表示する画像表示装置において、前記光走査手段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手段と、前記光検出手段で検出した光に基づいて、前記光出射手段から出射する光のタイミング及び強度を調整する制御手段とを備え、前記光走査手段は、前記光出射手段から出射される光を反射する反射ミラーを有し、当該反射ミラーを共振させて、前記光出射手段から出射される光を走査する共振型光走査手段であり、前記光検出手段は、前記光走査手段が非共振状態であるときに前記光検出手段に検出させるための検査用光の出射が入射せず、且つ、前記光走査手段が共振状態であるときに前記検査用光の出射が入射する位置に設けられ、前記制御手段は、前記光走査手段が非共振状態であるときには、前記検査用光の前記光出射手段からの出射を１以上の走査ライン単位で行って、前記光検出手段に前記検査用光が入射しないことで、前記光走査手段の走査状態が非共振状態にあることを検出し、前記光検出手段に前記検査用光が入射することで、前記光走査手段の走査状態が共振状態になったことを検出し、その後は、前記検査用光の出射を前記光検出手段を含み所定の範囲内の位置となるタイミングで行うことを特徴とする。

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の画像表示装置において、前記有効走査範囲外の位置の中で、少なくとも光検出手段の周囲に備えられ、前記光検出手段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を備えたことを特徴とする。

また、請求項３に係る本発明では、請求項２に記載の画像表示装置において、前記遮蔽手段は、前記光走査手段が非共振状態であるときに前記検査用光の出射が前記光走査手段により走査される最大範囲と、前記光検出手段以外の前記所定の範囲内の位置とに配置され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１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置は、前記画像信号に応じて変調した光を前記光走査手段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であることを特徴とする。

本発明によれば、光走査手段の走査状態を検出した後は、光出射手段による検査用光の出射を光検出手段の位置となるタイミングで行うため、光検出手段を通過する走査線上において、光走査手段が光検出手段の位置以外の位置を走査するときには、光出射手段が検査用光を出射しないので、光出射手段による検査用光の出射時間を短縮することができ、画像表示装置の省消費電力を低減することができる。

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、画像信号に応じて変調した光を光走査手段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の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、画像信号に応じて変調したレーザ光を光走査手段により走査することによって、スクリーン等の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、本実施形態における画像表示装置を示す説明図であり、図２は、本実施形態における光走査手段の動作態様を示す説明図であり、図３は、本実施形態における光検出手段の配設位置を示す説明図であり、図４は、本実施形態における画像表示装置の制御部を示す説明図であり、図５は、本実施形態における検査用光の走査態様を示す説明図であり、図６は、本実施形態における画像表示装置の制御部が行う処理を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態の画像表示装置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手段としての光源ユニット部２と、この光源ユニット部２や、後述の水平走査系１９及び垂直走査系２１等を備えた光走査手段等の動作を制御する制御手段としての制御部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制御信号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、本実施形態の画像表示装置１は、光出射手段である光源ユニット部２から出射されたレーザ光を２次元走査する光走査手段を備えており、この光走査手段は、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。

また、光走査手段における水平走査系１９は、表示すべき画像の１ラインの走査線毎に、レーザ光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、レーザ光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。

水平走査系１９のガルバノミラー１９ａは、図２に示すように、光源ユニット部２から出射されるレーザ光を反射する反射ミラーとしての偏向面１９ｂを有し、この偏向面１９ｂを回動軸Ｌを中心に共振させて、光源ユニット部２から出射されるレーザ光を走査する共振型光走査手段として機能するものである。

また、水平走査制御回路１９ｃは、制御部１１０から入力される駆動信号に応じた駆動電圧をガルバノミラー１９ａに印加することにより、偏向面１９ｂを共振駆動させる回路である。

本実施形態では、水平走査制御回路１９ｃがガルバノミラー１９ａに駆動電圧を印加していない状態（ガルバノミラー１９ａが回動していない状態）において、光源ユニット部２から出射されるレーザ光が投影面の中心位置に投影される向きに偏向面１９ｂが向くようにガルバノミラー１９ａを配置している。

また、この共振型光走査手段としてのガルバノミラー１９ａは、起動時（駆動電圧の印加開始時）から共振状態となるまでの間、偏向面１９ｂの回動角が小さく、ガルバノミラー１９ａが共振状態になって以降は、偏向面１９ｂの回動角が最大になるものである。

また、この光走査手段における垂直走査系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、図１に示すように、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。

また、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、各々制御部１１０と映像信号供給回路３とに接続され、制御部から入力される駆動信号と、映像信号供給回路３から入力される水平同期信号５、垂直同期信号６とに基づいてレーザ光を走査するように構成されている。

そして、本実施形態の画像表示装置１では、光走査手段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、画像信号に応じたレーザ光を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、本実施形態の画像表示装置１は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光走査手段によるレーザ光の走査範囲Ｚのうち、画像信号に応じたレーザ光の走査によって画像が表示または形成される範囲である有効走査範囲Ｚａの外側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Ｚａの外側を走査される後述の検査用光を検出する光検出手段としての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Ｚａ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Ｚａ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、この画像表示装置１は、レーザ光の有効走査範囲Ｚａの外側で、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Ｚａの外側を走査される検査用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。

この遮光マスク３１ａは、有効走査範囲Ｚａ外への検査用光を遮蔽するものであり、この遮光マスク３１ａは、光走査手段が非共振状態であるときに検査用光が入射しない範囲に設けられる。

つまり、この遮光マスク３１ａは、光走査手段が非共振状態であるときに検査用光が光走査手段により走査される最大範囲と、ＢＤセンサ３１配設位置以外の所定の範囲内の位置とに配置される。なお、当該所定の範囲は、上述したように、温度変化等の誤差を加味して光源ユニット部２から出射される検査用光の走査範囲である。

光走査手段が非共振状態のときには共振状態のときに比べ極端に振れ角が小さい。この光走査手段が非共振状態のとき、遮光マスク３１ａを設けなければ、光出射手段から検査用光を出射すると、ユーザの網膜の一部にかなり強度の高い光が照射されることになる。

そこで、本実施形態における画像表示装置１では、光走査手段が非共振状態であるときに検査用光が光走査手段により走査される最大範囲を遮蔽することとしている。しかも、この範囲に近接させた位置にＢＤセンサ３１を設けるようにしており、光走査手段が共振状態に入った後の検出も容易となる利点がある。

ここで、遮蔽手段である遮光マスク３１ａは、光走査手段が非共振状態であるときに検査用光が光走査手段により走査される最大範囲（第１範囲）と、ＢＤセンサ３１の配設位置以外の所定の範囲（第２範囲）内の位置とを含む範囲に一体の部材として設けることとしている。なお、遮光マスク３１ａは第１範囲と第２範囲とにそれぞれ別の部材で構成してもよい。このとき、できるだけ両者の間隔を狭く構成するとよい。検査用光の低速走査は、非共振状態から、行ってもよいが、検査用光の漏れを防ぐ意味でも、共振状態後に低速走査を始めるのが好ましい。

このように、遮光マスク３１ａを設けることにより、検査用光がユーザの目に入ることを防止することができ、検査用光が表示画像中に現れて、表示画像が見辛くなることを防止することができる。

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、検査用光を受光したタイミングで検出結果信号（以下、「ＢＤ信号７」という。）として制御部１１０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との間で光走査手段による有効走査範囲Ｚａ外に配設するようにしている。

特に、本実施形態では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＢＤセンサ３１を、有効走査範囲Ｚａよりも上側で、水平方向の走査線の中央（図３に示すＹ軸）よりも側方位置に配設することによって、当該ＢＤセンサ３１が、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になるまでは検査用光を検出せず、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になると検査用光を検出するようにしている。

また、本実施形態に係る画像表示装置１の制御部１１０は、図４に示すように、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の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。

ＲＯＭ１０７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、水平走査系１９や垂直走査系２１を制御するプログラム、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。

また、入出力インタフェース１０５は、画像表示装置１における各種信号の送受信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、映像信号供給回路３からの水平同期信号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へのＲＧＢ強度の指示を示す制御信号、レーザ光の出射タイミングを示す制御信号、検査用光の出射指示を示す制御信号、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ＲＯＭ１０７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、画像表示装置１全体を統括制御すると共に、ＢＤセンサ３１による検査用光の検出タイミングに基づいて、水平走査系１９及び垂直走査系２１の動作タイミングや、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、レーザ光の強度を調整するように構成している。尚、レーザ光の出射タイミングは、有効走査範囲Ｚａ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。

特に、本実施形態の制御部１１０は、画像表示装置１の起動時に、ＢＤセンサ３１に検出させるための検査用光の光源ユニット部２からの出射を、１以上の走査ライン単位で行って水平走査系１９及び垂直走査系２１による走査状態を検出するようにしている。

すなわち、この制御部１１０は、画像表示装置１を起動してから水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態となるまでの、ガルバノミラー１９ａが非共振状態であるときには、図５（Ａ）に示すように、光源ユニット部２からの出射を、走査ライン単位で行わせる。なお、図５（Ａ）では、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になった瞬間を示している。

本実施形態では、上記のように、ＢＤセンサ３１を、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になるまで、検査用光を検出しない位置に設けているため、制御部１１０は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの回動角が小さく、ＢＤセンサ３１が検査用光を検出しないときに、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが非共振状態にあることを検出することができる。

一方、制御部１１０は、図５（Ａ）に示すように、光源ユニット部２からの出射を、走査ライン単位で行わせ、有効走査範囲Ｚａの外側を走査された検査用光がＢＤセンサを横切ったときに、ＢＤセンサ３１が検査用光を検出するので、このＢＤセンサ３１による検査用光の検出タイミングにより、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になったことを検出することができる。

このとき、制御部１１０は、ＢＤセンサ３１の配設位置と、ＢＤセンサ３１が検査用光を検出したタイミング（検出時刻）から、ＢＤセンサ３１が検査用光を検出した時刻におけるガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂの向きがどの方向を向いているのか、すなわち、光走査手段が投影面のどの位置を走査しているのかを正確に検出することができる。

水平走査系１９のガルバノミラー１９ａは、共振状態になった後には、所定の共振周波数で往復回動動作を行うため、制御部１１０は、画像表示装置１の起動後、ＢＤセンサ３１が最初に検査用光を検出した時刻を基準として、その後、１フレームの画像を表示するときの、光源ユニット部２から画像信号に応じたレーザ光を出射させるタイミングを算出することができる。

しかも、この制御部１１０は、上記のように、画像表示装置１の起動後、ＢＤセンサ３１が最初に検査用光を検出した時刻におけるガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂの向きを正確に検出することができるので、その後、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態で動作している間は、上記ＢＤセンサ３１が最初に検査用光を検出した時刻から所定時間おきに、光走査手段がＢＤセンサの配設位置を走査することを予測することができる。

そのため、本実施形態の制御部１１０は、画像表示装置１の起動後、ＢＤセンサ３１が最初に検査用光を検出した後、つまり、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になった後には、光源ユニット部２による検査用光の出射を、水平走査系１９及び垂直走査系２１による走査位置がＢＤセンサ３１の配設位置となるタイミングで行わせることができる。このときの検査用光の出射は、温度変化による光走査手段の走査位置の変動等の誤差があった場合でも、ＢＤセンサ３１が検査用光を受光するように、ＢＤセンサ３１含む所定の範囲で行う。

すなわち、この制御部１１０は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になった後には、図５（Ｂ）に示すように、光走査手段による走査位置がＢＤセンサ３１の配設位置となる期間に限り、光源ユニット部２から検査用光を出射させることができるのである。なお、図５（Ｂ）では、有効走査範囲Ｚａの外側において、光源ユニット部２が検査用光を出射していない期間を点線で、検査用光を出射している期間を実線で示している。

このように、本実施形態の画像表示装置１では、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になった後に、光走査手段による走査位置がＢＤセンサ３１の配設位置となる期間に限り、制御部１１０が光源ユニット部２に検査用光を出射させるので、常時ライン単位で検査用光を出射する場合に比べて、検査用光の出射時間を短縮することができ、これにより、画像表示装置１の省消費電力の低減を図ることができる。

そして、制御部１１０は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になった後に、所定周期でＢＤセンサ３１が検査用光を検出するタイミングから、１フレーム毎に画像を表示するときの、光源ユニット部２から画像信号に応じたレーザ光を出射させるタイミングを調整する。

こうして、制御部１１０が画像を表示するためのレーザ光の出射タイミングを調整するので、この画像表示装置１では、有効走査範囲Ｚａ内に正確に画像表示用のレーザ光を走査することができ、画像表示中にフレームにズレが生じることを好適に防止することができる。

また、この画像表示装置１の制御部１１０は、ＢＤセンサ３１から入力されるＢＤ信号７の電流値が一定値になるようにフィードバック制御を行うようにしている。

そのため、光源ユニット部２から発せられる熱等に起因して、光源ユニット部２から出射するレーザ光の強度が変化した場合であっても、レーザ光の強度を所定の基準値に戻すことができるので、表示画像の輝度が不規則に変化することを防止することができる。

次に、上記のように構成した画像表示装置１の制御部１１０が行う処理について、図６を参照して説明する。

ここでは、本発明の要部であるＢＤセンサ３１の検出結果に基づいて、光走査手段の走査状態を検出し、その検出結果に応じて光源ユニット部２から検査用光を出射させるために制御部１１０が実行する検査用光出射制御処理に関してのみ説明する。

この検査用光出射制御処理は、画像表示装置１に電源が投入されると起動され、電源が切られるまでの間繰り返し実行される処理である。

画像表示装置１に電源が投入されると、制御部１１０は、図６に示すように、まず、光走査手段を起動し（ステップＳ０１）、その後、処理をステップＳ０２へ移す。

ここで、制御部１１０は、水平走査制御回路１９ｃと垂直走査制御回路２１ｃとに駆動信号を出力して、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａ及び垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａの往復回動動作を開始させる。

次に、制御部１１０は、ステップＳ０２において、光源ユニット部２に制御信号を出力して検査用光を連続出射させ、その後、処理をステップＳ０３へ移す。

ここで制御部１１０は、図５（Ａ）に示すように、有効走査範囲Ｚａよりも上側の走査範囲Ｚに、ライン単位で検査用光を連続的に走査する処理を行う。このとき、光走査手段を起動した直後においては、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが非共振状態であるため、検査用光が有効走査範囲Ｚａよりも上側の走査範囲Ｚの略中央近傍に走査され、その後、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になると、検査用光が有効走査範囲Ｚａよりも上側の走査範囲Ｚを左右に横切るように走査されることとなる。

次に、制御部１１０は、ステップＳ０３において、ＢＤセンサ３１から検査用光を検出したことを示すＢＤ信号７を受信したか否かの判断を行い、ＢＤ信号７を受信したと判断した場合に（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ０４へ移し、ＢＤ信号７を受信しなかったと判断した場合に（ステップＳ０３：Ｎｏ）、処理をステップＳ０２へ移す。

このとき、制御部１１０は、ＢＤ信号７を受信した場合に、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になったと判断し、ＢＤ信号７を受信しなかった場合に、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが未だ非共振状態であると判断する。

なお、このステップＳ０３では、制御部１１０がＢＤ信号７を受信した場合に、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になったと判断して、処理をステップＳ０４へ移すようにしているが、このステップＳ０３に換えて、制御部１１０が所定の共振周期でＢＤ信号７を受信するようになった場合に、ガルバノミラー１９ａが共振状態になったと判断して、処理をステップＳ０４へ移し、所定の共振周期でＢＤ信号７を受信しない間は、ガルバノミラー１９ａが非共振状態であると判断して、処理をステップＳ０２へ移すようにしてもよい。

こうすれば、ガルバノミラー１９ａが非共振状態のときに、たまたまＢＤセンサ３１が検査用光を検出したことにより、ガルバノミラー１９ａが共振状態になったと制御部１１０が誤認することを防止できるだけでなく、ＢＤセンサ３１を走査ラインの中央に配設した場合であっても、ガルバノミラー１９ａが共振状態になったことを制御部１１０が確実に検出することができるので、遮光マスク３１ａの面積を図３に示すものよりも小さくすることができ、光走査手段を小型化することができる。

次に、制御部１１０は、ステップＳ０４において、光源ユニット部２へ制御信号を出力して、光源ユニット部２に検査用信号を間欠出射させ、その後、処理をステップＳ０５へ移す。

ここで、制御部１１０は、ステップＳ０３で受信したＢＤ信号７の受信タイミング、すなわち、ＢＤセンサ３１が検査用信号を検出した時刻から、次に、光走査手段がＢＤセンサ３１の配設位置を走査するまでの時間をシステムクロックに基づいて算出し、算出した時間間隔をあけて間欠的に検査用光を出射させることにより、光走査手段による走査位置がＢＤセンサ３１の配設位置にきたときにだけ、光源ユニット部２に検査用光を出射させる。

次に、制御部１０１は、ステップＳ０５において、ＢＤセンサ３１から検査用光を検出したことを示すＢＤ信号７を受信したか否かの判断を行い、ＢＤ信号７を受信したと判断した場合に（ステップＳ０５：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ０６へ移し、ＢＤ信号７を受信しなかったと判断した場合に（ステップＳ０５：Ｎｏ）、処理をステップＳ０２へ移す。

ここで、制御部１０１は、ＢＤ信号７を受信した場合に、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態を維持していると判断し、ＢＤ信号７を受信しなかった場合に、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが非共振状態になったと判断する。

次に、制御部１１０は、ステップＳ０６において、映像信号供給回路３に外部から画像信号が入力されたか否かの判断を行い、画像信号が入力されたと判断した場合に（ステップＳ０６：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ０７へ移し、画像信号が入力されていないと判断した場合に（ステップＳ０６：Ｎｏ）、処理をステップＳ０８へ移す。

ここで、制御部１１０は、映像信号供給回路３から水平同期信号５と垂直同期信号６とが出力されたことを検出した場合に、映像信号供給回路３に画像信号が入力されたと判断し、映像信号供給回路３から水平同期信号５と垂直同期信号６とが出力されたことを検出しなかった場合に、映像信号供給回路３に画像信号が入力されていないと判断する。

次に、制御部１１０は、ステップＳ０７において、画像を表示させる処理を行い、その後、処理をステップＳ０４へ移す。

ここで、制御部１１０は、光源ユニット部２へ画像信号に応じたレーザ光を出射させる制御信号を出力することにより、フレーム単位で順次画像を表示させる。

また、制御部１０１は、ステップＳ０８において、画像信号が入力されなくなってから所定時間が経過したか否かの判断を行い、経過していないと判断した場合に（ステップＳ０８：Ｎｏ）、処理をステップＳ０４へ移し、経過したと判断した場合に（ステップＳ０８：Ｙｅｓ）、この検査用光出射制御処理を終了する。

このように、本実施形態の画像表示装置１において制御部１１０は、光走査手段が有する水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが非共振状態から共振状態になるまでの間、有効走査範囲Ｚａより上側の走査範囲Ｚにおいて、検査用光をライン単位で走査するように、光源ユニット部２から検査用光を出射させ、その検査用光をＢＤセンサ３１に検出させることによって、光走査手段の走査位置を正確に検出し、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａが共振状態になった後には、光走査手段の走査位置がＢＤセンサ３１の配設位置にくるときにだけ、光源ユニット部２に検査用光を出射させる制御を行うので、検査用光の出射時間を短縮することができ、これにより当該画像表示装置１の消費電力を低減することができる。

また、図６に示した検査用光出射制御処理では、光走査手段を起動（ステップＳ０１）した直後に、検査用光を連続出射させる（ステップＳ０２）を行うようにしているが、予め、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａを起動してから、共振状態になるまでの時間を計測して、その計測結果を制御部１１０のＲＡＭ１０６に格納しておき、ステップＳ０１の処理の後、ＲＡＭ１０６に格納した共振状態になるまでの時間が経過してからステップ０２の処理を行うようにしてもよい。

このように検査用光出射制御処理を行えば、ＢＤセンサ３１が検査用光を検出するまでに、検査用光を連続出射する回数を減少させることができるので、画像表示装置１の消費電力をより一層低減することができる。

本実施形態における画像表示装置を示す説明図である。本実施形態における光走査手段の動作態様を示す説明図である。本実施形態における光検出手段の配設位置を示す説明図である。本実施形態における画像表示装置の制御部を示す説明図である。本実施形態における検査用光の走査態様を示す説明図である。本実施形態における画像表示装置の制御部が行う処理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
１９ａガルバノミラー
２１垂直走査系
２１ａガルバノミラー
３１ＢＤセンサ
３１ａ遮光マスク
１１０制御部

Claims

画像信号に応じた光を出射する光出射手段と、前記光出射手段から出射された光を２次元走査する光走査手段とを有し、前記走査された光によって画像を表示する画像表示装置において、
前記光走査手段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手段と、
前記光検出手段で検出した光に基づいて、前記光出射手段から出射する光のタイミング及び強度を調整する制御手段とを備え、
前記光走査手段は、前記光出射手段から出射される光を反射する反射ミラーを有し、当該反射ミラーを共振させて、前記光出射手段から出射される光を走査する共振型光走査手段であり、
前記光検出手段は、前記光走査手段が非共振状態であるときに前記光検出手段に検出させるための検査用光の出射が入射せず、且つ、前記光走査手段が共振状態であるときに前記検査用光の出射が入射する位置に設けられ、
前記制御手段は、前記光走査手段が非共振状態であるときには、前記検査用光の前記光出射手段からの出射を１以上の走査ライン単位で行って、前記光検出手段に前記検査用光が入射しないことで、前記光走査手段の走査状態が非共振状態にあることを検出し、前記光検出手段に前記検査用光が入射することで、前記光走査手段の走査状態が共振状態になったことを検出し、その後は、前記検査用光の出射を前記光検出手段を含み所定の範囲内の位置となるタイミングで行うことを特徴とする画像表示装置。
前記有効走査範囲外の位置の中で、少なくとも光検出手段の周囲に備えられ、前記光検出手段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を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記遮蔽手段は、前記光走査手段が非共振状態であるときに前記検査用光の出射が前記光走査手段により走査される最大範囲と、前記光検出手段以外の前記所定の範囲内の位置とに配置されることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置は、前記画像信号に応じて変調した光を前記光走査手段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であることを特徴とする画像表示装置。