(57)【要約】【課題】  走査光を確実に検知し、不要光を抑制した光走査装置を提供する。【解決手段】  光源装置１１から照射された光を偏向して主走査方向および副走査方向の二次元走査する光偏向装置１３と、二次元走査される領域である走査領域Ｇに含まれる検知領域を、光偏向装置１３が走査するときの走査光を検知する受光素子６１と、を有し、走査領域Ｇには走査光によって、検知領域の端部を含むように検知用画像領域Ｇ３が形成され、検知用画像領域Ｇ３の主走査方向または副走査方向のサイズを変化させる表示装置１００である。【選択図】図１７
2020112772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された光を偏向して主走査方向および副走査方向の二次元走査する光偏向部と、
前記二次元走査される領域である走査領域に含まれる検知領域を、前記光偏向部が走査するときの走査光を検知する光検出部と、を有し、
前記走査領域には前記走査光によって、前記検知領域の端部を含むように検知用走査領域が形成され、
前記検知用走査領域のサイズを変化させる光走査装置。
【請求項２】
前記検知用走査領域のうち前記検知領域を除く領域が小さくなるように、前記検知用走査領域を小さくする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記検知領域の端部が前記検知用走査領域から外れる場合、前記検知領域の端部が前記検知用走査領域に含まれるように、前記検知用走査領域を大きくする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記走査領域に含まれる画像領域内で、画像情報に基づき前記走査光により画像を形成する請求項１〜３の何れか記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光偏向部により前記走査光が走査されるスクリーンを備え、前記スクリーン上の前記画像領域内で画像を形成する請求項４記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光源と前記光偏向部への制御信号を出力する制御部を有し、
前記制御部は、
前記検知用走査領域のサイズが所定範囲になるように前記光源と前記光偏向部への制御信号を出力する請求項１〜５の何れか記載の光走査装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか記載の光走査装置と、
前記光偏向部により前記走査光が走査されるスクリーンから投射される投射光を反射する結像光学系と、
前記結像光学系から反射される反射光を反射する反射部材と、を備え、
前記結像光学系は、前記投射光を前記反射部材に向けて反射して虚像を結像させる表示システム。
【請求項８】
請求項７記載の表示システムを有し、
前記反射部材は、フロントガラスである移動体。
【請求項９】
光源から照射された光を偏向して主走査方向および副走査方向の二次元走査する光偏向部と、
前記二次元走査される領域である走査領域に含まれる検知領域を、前記光偏向部が走査するときの走査光を検知する光検出部と、を有する光走査装置による光走査を制御する光走査制御方法であって、
前記走査領域には前記走査光によって、前記検知領域の端部を含むように検知用走査領域が形成され、
前記検知用走査領域のサイズを変化させる光走査制御方法。
【請求項１０】
コンピュータに、請求項９記載の方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、表示システム、移動体、光走査制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射される光束を揺動ミラーで第１の方向と第２の方向に走査し、二次元の画像を形成する表示装置が知られている。このような表示装置では、フォトダイオード受光用画像が形成され、そのフォトダイオード受光用画像をフォトダイオード等の光検出装置が受光するタイミングを利用して、揺動ミラーの揺動角度、光源の発光タイミング等が制御されて画像形成位置、画像サイズの調整が図られ、このような調整により、光束の走査による往路方向の画像の画像形成位置と、復路方向の画像の画像形成位置とが一致される。
【０００３】
例えば特許文献１には、フォトダイオード受光用画像を形成する光束が迷光としてユーザに呈示すべき画像を形成する光束に混入するのを回避するために、フォトダイオード受光用画像をフォトダイオードが受像したタイミングで、フォトダイオード受光用画像を消す画像表示装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、走査光を検知し、不要光を抑制した光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１にかかる発明は、光源から照射された光を偏向して主走査方向および副走査方向の二次元走査する光偏向部と、二次元走査される領域である走査領域に含まれる検知領域を、光偏向部が走査するときの走査光を検知する光検出部と、を有し、走査領域には走査光によって、検知領域の端部を含むように検知用走査領域が形成され、検知用走査領域のサイズを変化させる光走査装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、走査光を検知し、不要光を抑制した光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る表示システムのシステム構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る表示装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る光源装置の具体的構成の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る光偏向装置の具体的構成の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係るスクリーンの具体的構成の一例を示す図である。
【図６】マイクロレンズアレイにおいて、入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。
【図７】光偏向装置のミラーと走査領域の対応関係について説明するための図である。
【図８】走査領域の例を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【図１０】走査領域を説明するための図である。
【図１１】光偏向装置のミラーの副走査方向駆動電圧を説明するためのグラフである。
【図１２】光偏向装置のミラーの副走査方向駆動電圧テーブルである。
【図１３】光偏向装置のミラーの主走査方向駆動電圧を説明するためのグラフである。
【図１４】第１の実施形態に係る検知用画像生成部の構成図である。
【図１５】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第１のグラフである。
【図１６】テーブルアドレスの変化を説明するためのグラフである。
【図１７】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第１の説明図である。
【図１８】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第２のグラフである。
【図１９】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第３のグラフである。
【図２０】第２の実施形態に係る検知用画像生成部の構成図である。
【図２１】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第４のグラフである。
【図２２】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第２の説明図である。
【図２３】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第５のグラフである。
【図２４】第３の実施形態に係る検知用画像生成部の構成図である。
【図２５】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第３の説明図である。
【図２６】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第６のグラフである。
【図２７】受光素子と検知用画像領域との位置関係の例の説明図である。
【図２８】検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第４の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
●システム構成
図１は、第１の実施形態に係る表示システムのシステム構成の一例を示す図である。表示システム１は、光走査装置の一例である表示装置１００から投射される投射光ＰＬを、透過反射部材に投射させることによって観察者３に表示画像を視認させる。表示画像は、観察者３の視界に虚像４５として重畳して表示する画像である。表示システム１は、例えば、車両、航空機もしくは船舶等の移動体、または操縦シミュレーションシステムもしくはホームシアターシステム等の非移動体に備えられる。本実施形態は、表示システム１が、移動体の一例である車両に備えられた場合について説明する。なお、表示システム１の使用形態は、これに限られるものではない。
【００１０】
表示システム１は、例えば、フロントガラス５０を介して車両の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば車両の速度、進路情報、目的地までの距離、現在地名称、車両前方における物体（対象物）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報等の情報等）を、観察者３（操縦者）に視認させる。この場合、フロントガラス５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材として機能する。観察者３の視点位置からフロントガラス５０までの距離は、数十ｃｍ〜１ｍ程度である。
【００１１】
表示システム１は、表示装置１００、外光センサ２０およびフロントガラス５０を備える。表示装置１００は、例えば、移動体の一例である車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）である。表示装置１００は、車両のインテリアデザインに準拠して任意の位置に配置される。表示装置１００は、例えば、車両のダッシュボード２００の下方に配置されてもよく、ダッシュボード内に埋め込まれていてもよい。
【００１２】
表示装置１００は、画像形成ユニット１０、結像光学系の一例である自由曲面ミラー３０および筐体９０を備える。画像形成ユニット１０は、光源としての光源装置１１、ユニット筐体１２、光偏向部としての光偏向装置１３およびスクリーン１５を備える。外光センサ２０は、表示システム１の外光強度、一例として照度を検出するために設けられたセンシングデバイスである。図１に示すように、外光センサ２０は、例えばフロントガラス５０付近に設置されている。
【００１３】
光源の一例としての光源装置１１は、光を外部へ照射するデバイスである。光源装置１１は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のレーザー光を合成したレーザー光を照射してもよい。光源装置１１から出射されたレーザー光は、光偏向装置１３の反射面に導かれる。光源装置１１は、光源素子として、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子を有する。なお、光源素子は、これに限られず、ＬＥＤ（light emitting diode）等の半導体発光素子を有してもよい。
【００１４】
光偏向部の一例としての光偏向装置１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等を利用してレーザー光の進行方向を変化させるデバイスである。光偏向装置１３は、例えば、直交する２軸に対して揺動する単一の微小なＭＥＭＳミラー、または１軸に対して揺動もしくは回転する２つのＭＥＭＳミラーからなるミラー系等の走査手段を利用して構成される。光偏向装置１３から出射したレーザー光は、スクリーン１５に対して走査される。以降光偏向装置１３によって走査された光を走査光と呼ぶことがある。なお、光偏向装置１３は、ＭＥＭＳミラーに限られず、ポリゴンミラー等を用いて構成されてもよい。
【００１５】
画像形成部としてのスクリーン１５は、光偏向装置１３によってレーザー光がスクリーン１５上に走査されることによって、スクリーン１５上に二次元画像を形成する。そしてスクリーン１５は、走査されたレーザー光を所定の発散角で発散させる機能を有する発散部材である。スクリーン１５は、例えば、ＥＰＥ（Ｅｘｉｔ  Ｐｕｐｉｌ  Ｅｘｐａｎｄｅｒ）の形態として、マイクロレンズアレイ（Ｍｉｃｒｏ  Ｌｅｎｓ  Ａｒｒａｙ）または拡散板等の光拡散効果を持つ透過型の光学素子によって構成される。なお、スクリーン１５は、マイクロミラーアレイ等の光拡散効果を持つ反射型の光学素子によって構成されてもよい。また、スクリーン１５は、光拡散効果を持たない平板または曲板であってもよい。
【００１６】
なお表示装置１００においては、装置内のレイアウトに応じて、または装置の小型化のために各構成間の光路を変更してもよい。例えば、光偏向装置１３とスクリーン１５の間に反射ミラーを設け、光偏向装置１３から出射される走査光を、反射ミラーを介してスクリーン１５を走査させてもよい。つまり、光偏向装置１３から出射された走査光はまず反射ミラーの反射面を走査し、反射ミラーによって反射された走査光がスクリーン１５を走査する構成を取ることもできる。
【００１７】
図１の説明を続けると、光源装置１１、光偏向装置１３およびスクリーン１５はユニット筐体１２によって一体に保持され、画像形成ユニット１０の一部として機能する。なおスクリーン１５は、スクリーン１５によって発散された発散光を、画像形成ユニット１０の外部に出射できるように、ユニット筐体１２に全て覆われることなく、ユニット筐体１２にその一部を保持されている。なおユニット筐体１２は、一つの立体物であってもよいし、複数の部材を組み合わせた構造であってもよい。複数の部材を組み合わせた構造の一例として、光源装置１１、光偏向装置１３とその間の光路全体を覆う大きさの立体物と、スクリーン１５を保持するホルダ等とを複数の部材として組み合わせて、ユニット筐体１２とすることができる。
【００１８】
スクリーン１５から出射された発散光であるレーザー光（光束）によって、自由曲面ミラー３０およびフロントガラス５０に投射された虚像４５は、スクリーン１５上に形成された中間像から拡大されて表示される。自由曲面ミラー３０は、フロントガラス５０の湾曲形状による画像の傾き、歪、位置ずれ等を相殺するように設計および配置されている。自由曲面ミラー３０は、回転軸３０１を中心として回転可能である。回転軸３０１は、一例として自由曲面ミラー３０の重心を通り、図１の紙面垂直方向に平行な直線を軸として回転させることで、図１の紙面上下方向の虚像４５の表示位置を変更できる。これにより、自由曲面ミラー３０は、スクリーン１５から出射したレーザー光（光束）の反射方向を調整し、観察者３の目の位置に合わせて虚像４５の表示位置を変更させることができる。
【００１９】
結像光学系の一例としての自由曲面ミラー３０は、スクリーン１５から出射された発散光によって虚像を結像するために、発散光を反射して投射光ＰＬを投射する。したがって自由曲面ミラー３０は虚像４５の結像位置が所望の位置になるように、また一定の集光パワーを有するように、一例として既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて、設計されている。表示装置１００は、虚像４５が観察者３の視点位置から例えば１ｍ以上かつ３０ｍ以下（好ましくは１０ｍ以下）の位置（観察者３から見て奥行位置）に表示されるように、自由曲面ミラー３０の集光パワーが設定される。
【００２０】
なお、結像光学系は、集光機能を有する集光素子を一つ以上含む光学系であればよい。集光機能を有する集光素子としては自由曲面ミラー３０のような自由曲面ミラーに限られず、凹面ミラー、曲面ミラー、フレネル反射素子等であってもよい。また、集光素子は、高反射率のアルミや銀などの金属薄膜を蒸着やスパッタリングなどで形成されている。これにより、集光素子に入射した光の投射光ＰＬとしての利用効率を最大限に上げることができ、輝度の高い虚像が得られる。
【００２１】
自由曲面ミラー３０で反射された投射光ＰＬは、筐体９０に設けられた開口から表示装置１００の外部に投射され、フロントガラス５０に入射される。図１に示されるように筐体９０のうち、開口周辺部９０１によって筐体９０には開口Ｈが設けられている。開口周辺部９０１は、筐体９０のうち、開口Ｈの周囲部分である。開口周辺部９０１が設けられる位置、大きさによって開口Ｈの位置、大きさが定まる。そして筐体９０内に開口Ｈから外部の異物が進入することを防止するために、開口Ｈを塞ぐように防塵窓４０が設けられている。防塵窓４０は、特に投射光ＰＬを透過する材料で形成されることが好ましい。
【００２２】
反射部材の一例としてのフロントガラス５０は、レーザー光（光束）の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる機能（部分反射機能）を有する透過反射部材である。フロントガラス５０は、観察者３に前方の景色および虚像４５を視認させる半透過鏡として機能する。虚像４５は、例えば、車両情報（速度、走行距離等）、ナビゲーション情報（経路案内、交通情報等）、警告情報（衝突警報等）等を観察者３に視認させるための表示される像である。なお、透過反射部材は、フロントガラス５０とは別途設けられたフロントウインドシールド等であってもよい。
【００２３】
虚像４５は、フロントガラス５０の前方の景色と重畳するように表示されてもよい。また、フロントガラス５０は、平面でなく、湾曲している。そのため、虚像４５の結像位置は、自由曲面ミラー３０とフロントガラス５０の曲面によって決定される。なお、フロントガラス５０は、部分反射機能を有する個別の透過反射部材としての半透過鏡（コンバイナ）を利用してもよい。
【００２４】
そして自由曲面ミラー３０は、フロントガラス５０で発生する光学歪を低減するように面形状が設計されている。自由曲面ミラー３０に入射した光線は、自由曲面ミラー３０の面形状に従って自由曲面ミラー３０によって反射される。反射された光束はその後、フロントガラス５０に入射し、少なくともアイリプス中心（基準アイポイント）を含む少なくともアイリプス領域内の一点の視点に到達する。フロントガラス５０に入射した光束は、フロントガラス５０の面形状に応じて反射される。
【００２５】
このような構成により、スクリーン１５から出射されたレーザー光（光束）は、自由曲面ミラー３０に向けて投射される。自由曲面ミラー３０によって集光された投射光は、筐体９０の開口を通過してフロントガラス５０に向けて投射され、フロントガラス５０によって反射される。観察者３は、フロントガラス５０で反射された光によって、スクリーン１５に形成された中間像が拡大された虚像４５を視認することができるようになる。
【００２６】
ここで、表示装置１００の投射方式について述べると、例えば液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）または蛍光表示管（ＶＦＤ）等イメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」と、光源装置１１から出射されたレーザー光を走査手段で走査して中間像を形成する「レーザー走査方式」がある。
【００２７】
第１の実施形態に係る表示装置１００は、後者の「レーザー走査方式」を採用する。「レーザー走査方式」は、各画素に対して発光または非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。なお、表示装置１００は、投射方式として「パネル方式」を用いてもよい。
【００２８】
●ハードウエア構成
図２は、第１の実施形態に係る表示装置のハードウエア構成の一例を示す図である。なお、図２に示すハードウエア構成は、各実施形態において同様の構成を備えていてもよく、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。
【００２９】
表示装置１００は、表示装置１００の動作を制御するための制御装置１７を有する。制御装置１７は、表示装置１００の内部に実装された基板またＩＣチップ等のコントローラである。制御装置１７は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１００１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００４、Ｉ／Ｆ（Interface）１００５、バスライン１００６、ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０およびモータドライバ１０１２を含む。制御装置１７は制御部の一例である。
【００３０】
ＦＰＧＡ１００１は、表示装置１００の設計者による設定変更が可能な集積回路である。ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０、およびモータドライバ１０１２は、ＦＰＧＡ１００１からの制御信号に応じて駆動信号を生成する。ＣＰＵ１００２は、表示装置１００全体を制御するための処理を行う集積回路である。ＲＯＭ１００３は、ＣＰＵ１００２を制御する、コンピュータにより実行可能なプログラムを記憶する記憶装置である。ＲＡＭ１００４は、ＣＰＵ１００２のワークエリアとして機能する記憶装置である。
【００３１】
Ｉ／Ｆ１００５は、外部装置と通信するためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１００５は、例えば車両のＣＡＮ（Controller Area Network）等に接続される。またＩ／Ｆ１００５は、外光センサ２０等に接続される。外光センサ２０は、Ｉ／Ｆ１００５を経由して制御装置１７へセンシングデータ（外光強度）を送信する。Ｉ／Ｆ１００５に接続されるセンサは外光センサ２０に限られず車両外部、内部の情報を取得するための各種センサが接続されてよい。
【００３２】
ＬＤドライバ１００８は、光源装置１１を駆動する駆動信号、一例として光源装置１１の一部を構成する半導体発光素子ＬＤの駆動信号を生成する回路である。ＭＥＭＳコントローラ１０１０は、光偏向装置１３を駆動する駆動信号、一例として光偏向装置１３の一部を構成する走査ミラーを変位させるデバイスであるＭＥＭＳを駆動する駆動信号を生成する回路である。モータドライバ１０１２は、各種モータを駆動する駆動信号、一例として自由曲面ミラー３０の回転軸３０１を回転させる電動機であるモータ１０１１を駆動する駆動信号を生成する回路である。
【００３３】
●光源装置
図３は、第１の実施形態に係る光源装置の具体的構成に一例を示す図である。光源装置１１は、光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ（以下、区別する必要のないときは、光源素子１１１とする。）、カップリングレンズ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ、アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ、合成素子１１４，１１５，１１６、光分岐素子１１７、およびレンズ１１８、光検出器１１９を含む。
【００３４】
３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、例えば、それぞれ単数または複数の発光点を有するＬＤである。光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、各光源素子に供給される駆動電流を変化に応じた光量のレーザー光を放射する。光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、互いに異なる波長λＲ，λＧ，λＢ（例えばλＲ＝６４０ｎｍ，λＧ＝５３０ｎｍ，λＢ＝４４５ｎｍ）のレーザー光（光束）を放射する。
【００３５】
放射された各レーザー光（光束）は、それぞれカップリングレンズ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによりカップリングされる。カップリングされた各レーザー（光束）は、それぞれアパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂにより整形される。アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂは、レーザー光（光束）の発散角等の所定の条件に応じた形状（例えば円形、楕円形、長方形、正方形等）を有する。
【００３６】
アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂにより整形された各レーザー光（光束）は、３つの合成素子１１４，１１５，１１６により合成される。合成素子１１４，１１５，１１６は、プレート状またはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じてレーザー光（光束）を反射または透過し、１つの光束に合成され、合成された光束は光分岐素子１１７に入射される。
【００３７】
光分岐素子１１７に入射した入射光の一部は、光分岐素子１１７を透過し、他の一部は光分岐素子１１７で反射される。すなわち、合成された光束は、光分岐素子１１７によって透過光と反射光に分岐される。
【００３８】
透過光は、レンズ１１８を透過し光偏向装置１３に照射され、スクリーン１５上での画像描画および虚像表示に用いられる。すなわち、透過光は、画像光として用いられる。
【００３９】
一方反射光は、光検出器１１９に照射される。光検出器１１９は、照射されたレーザーの強度に応じた電気信号を出力する。出力された電気信号は一例としてＦＰＧＡ１００１に出力され、表示システム１の制御に用いることが可能である。このように反射光は、レーザー光の強度を調整するモニタ光として、またその結果表示される虚像の色や輝度を調整するためのモニタ光として用いられる。
【００４０】
●光偏向装置
図４は、第１の実施形態に係る光偏向装置の具体的構成の一例を示す図である。光偏向装置１３は、半導体プロセスにより製造されるＭＥＭＳミラーであり、ミラー１３０、蛇行状梁部１３２、枠部材１３４、および圧電部材１３６を含む。光偏向装置１３は、光偏向部の一例である。
【００４１】
ミラー１３０は、光源装置１１から出射されたレーザー光をスクリーン１５側に反射する反射面を有する。光偏向装置１３は、ミラー１３０を挟んで一対の蛇行状梁部１３２を形成する。蛇行状梁部１３２は、複数の折り返し部を有する。折り返し部は、交互に配置される第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとから構成されている。蛇行状梁部１３２は、枠部材１３４に支持されている。圧電部材１３６は、隣接する第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとを接続するように配置されている。圧電部材１３６は、第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとに異なる電圧を印加し、梁部１３２ａ，１３２ｂのそれぞれに反りを発生させる。
【００４２】
これにより、隣接する梁部１３２ａ，１３２ｂは、異なる方向に撓む。ミラー１３０は、撓みが累積されることによって、左右方向の軸を中心として垂直方向に回転する。このような構成により、光偏向装置１３は、垂直方向への光走査が低電圧で可能となる。上下方向の軸を中心とした水平方向の光走査は、ミラー１３０に接続されたトーションバー等を利用した共振により行われる。
【００４３】
●スクリーン
図５は、第１の実施形態に係るスクリーンの具体的構成の一例を示す図である。スクリーン１５は、光源装置１１の一部を構成するＬＤである光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂから出射されたレーザー光を結像させる。また、スクリーン１５は、所定の発散角で発散させる発散部材である。図５に示すスクリーン１５は、六角形形状を有する複数のマイクロレンズ１５０が隙間なく配列されたマイクロレンズアレイ構造を有している。マイクロレンズ１５０の幅（対向する２辺間の距離）は、一例として５０μｍ〜３００μｍの範囲で最適化され、本実施形態では２００μｍ程度である。スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０の形状を六角形とすることにより、複数のマイクロレンズ１５０を高密度で配列することができる。
【００４４】
なお、マイクロレンズ１５０の形状は、六角形に限られるものではなく、例えば四角形、三角形等であってもよい。また、複数のマイクロレンズ１５０が規則正しく配列された構造を例示しているが、マイクロレンズ１５０の配列は、これに限られるものではなく、例えば、各マイクロレンズ１５０の中心を互いに偏心させ、不規則な配列としてもよい。このように偏心させた配列を採用する場合、各マイクロレンズ１５０は、互いに異なる形状となる。
【００４５】
また頂点の光軸方向の高さを変化させてもよい。配列方向の偏心や光軸方向のシフトをランダムに設定することで、隣接するマイクロレンズの境界を通過したレーザー光の干渉によって生じるスペックルや周期的な配列によるモアレなどを低減することができる。
【００４６】
スクリーン１５に到達したレーザー光は、マイクロレンズ１５０の中を走査され、走査中にレーザー光がオンオフされることにより複数ドットが打たれ、例えばオンオフ光の組み合わせによって階調表示が可能である。あるいは、レーザー光の強度自体を変調させて階調表示をおこなってもよい。
【００４７】
図６は、マイクロレンズアレイにおいて、入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。図６（ａ）において、スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０が整列して配置された光学板１５１によって構成される。光学板１５１上に入射光１５２を走査される場合、入射光１５２は、マイクロレンズ１５０により発散され、発散光１５３となる。スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０の構造により、入射光１５２を所望の発散角１５４で発散させることができる。マイクロレンズ１５０の周期１５５は、入射光１５２の径１５６ａよりも大きくなるように設計される。これにより、スクリーン１５は、レンズ間での干渉が起こさずに、スペックル（スペックルノイズ）を生じさせない。
【００４８】
図６（ｂ）は、入射光１５２の径１５６ｂが、マイクロレンズ１５０の周期１５５の２倍大きい場合の発散光の光路を示す。入射光１５２は、二つのマイクロレンズ１５０ａ、１５０ｂに入射し、それぞれ発散光１５７、１５８を生じさせる。このとき、領域１５９において、二つの発散光が存在するため、光の干渉を生じうる。この干渉光が観察者の目に入った場合、スペックルとして視認される。
【００４９】
以上を考慮して、スペックルを低減するため、マイクロレンズ１５０の周期１５５は、入射光の径１５６よりも大きく設計される。なお、図６は、凸面レンズの形態で説明したが、凹面レンズの形態においても同様の効果があるものとする。
【００５０】
以上図５、図６を用いて説明したように画像形成部の一例であるスクリーン１５は、走査されたレーザー光を一定の角度で発散させる機能を有しており、この機能により観察者３がアイボックスの範囲で画像が認識できる、つまり観察者３が運転席に着座した状態である程度の目の位置が変わっても視認される範囲を持つことができる。
【００５１】
したがってマイクロレンズ１５０を搭載したスクリーン１５はマイクロレンズ１５０の形状については、光を適切に発散させるための一定の精度が求められる。さらに量産性に富むものが好ましい。そのためスクリーン１５は、一例として樹脂材料の成型加工により形成される。マイクロレンズ１５０に求められる光学的物性を満たす樹脂の具体例としては、メタアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられるがこれらに限られない。
【００５２】
図７は、光偏向装置のミラーと走査領域の対応関係について説明するための図である。光源装置１１の各光源素子は、制御装置１７のＦＰＧＡ１００１によって発光強度や点灯タイミング、光波形が制御される。光源装置１１の各光源素子は、ＬＤドライバ１００８によって駆動され、レーザー光を出射する。各光源素子から出射され光路合成されたレーザー光は、図７に示すように、光偏向装置１３のミラー１３０によってα軸周り、β軸周りに二次元的に偏向され、ミラー１３０を介して走査光としてスクリーン１５を含む面に照射される。すなわち、スクリーン１５は、光偏向装置１３による主走査および副走査によって二次元走査される。
【００５３】
走査領域は、光偏向装置１３によって走査しうる全範囲である。走査光は、ある面上、一例としてスクリーン１５を含む面上を、主走査方向（ｘ方向）に振動走査（往復走査）しつつ、副走査方向（ｙ方向）に所定量片道走査する。その結果スクリーン１５を含む面上に走査領域が形成される。すなわち、光偏向装置１３は、スクリーン１５を含む面上に対するラスタースキャンを行う。このとき、表示装置１００は、走査位置（走査光の位置）に応じて各光源素子の発光制御を行うことで、画素ごとの描画または虚像の表示を行うことができる。主走査方向は２〜４万Ｈｚ程度の速い周波数で、副走査方向は数十Ｈｚ程度の、主走査方向と比較して遅い周波数の周期で走査する。
【００５４】
以上説明したように、一度のラスタースキャンごと、つまり所定周期である副走査周期ごとにスクリーン１５を含む面上に二次元の走査領域が形成される。なお、この一度のラスタースキャンで形成される走査領域を、走査フレームと呼ぶことがある。副走査周期ごとに走査領域が形成されるための時間、すなわち１走査フレーム分の走査時間（二次元走査の１周期）は、上記のように副走査周波数が数十Ｈｚであることから、数十ｍｓｅｃとなる。例えば、主走査周波数を２００００Ｈｚとした場合、主走査の１周期分の走査時間（主走査の１周期）は、５０μｓｅｃとなる。例えば、副走査周波数を５０Ｈｚとした場合、二次元走査の１周期分の１走査フレーム分の走査時間は、副走査周波数から２０ｍｓｅｃとなる。
【００５５】
図８は、走査領域の例を示す図である。図８に示すように、走査領域Ｇは、中間像が描画される（画像情報に応じて光源装置１１を点灯させて変調された光が照射されて画像を形成する）表示画像領域Ｇ１と、非画像領域Ｇ２を含む。非画像領域Ｇ２は、表示画像領域Ｇ１を取り囲む形状の領域である。そして非画像領域Ｇ２は、検知用走査領域の一例である検知用画像領域Ｇ３を含む。
【００５６】
表示画像領域Ｇ１は、ユーザに呈示されるべき画像に相当する部分であり、表示画像領域Ｇ１を走査する走査光は、画像ユニット１０の外部に出射される光である。またスクリーン１５が図５で説明したような発散部材であれば、表示画像領域Ｇ１を走査する走査光は、マイクロレンズ１５０に入射され、発散される。
【００５７】
前述のように光源装置１１から出射されたレーザー光束は、ミラー１３０によって、反射偏向されて、ｘ方向とｙ方向の二次元方向に走査される。光源装置１１から出射されたレーザー光束が、ミラー１３０によりｘ方向及びｙ方向に反射、偏向されることにより、ユーザに呈示すべき往路方向の画像が表示画像領域Ｇ１内に形成される。また、レーザー光束は、ｘ方向と反対方向の‐ｘ方向及びｙ方向に、反射、偏向されて、ユーザに呈示すべき復路方向の画像が表示画像領域Ｇ１内に形成される。そして表示画像領域Ｇ１と非表示領域Ｇ２を合わせた領域として、ミラー１３０によって走査された走査領域Ｇが形成される。
【００５８】
図８に示された座標を用いると、走査領域Ｇは座標（０，０）、（Ｘ１，０）、（Ｘ１，ｎ）、（０，ｎ）内に示される領域であり、表示画像領域Ｇ１は座標（Ｘ２，i）、（Ｘ３，ｉ）、（Ｘ３，ｊ）（Ｘ２，ｊ）内に示される領域である。
【００５９】
さらに、走査領域Ｇにおける表示画像領域Ｇ１の周辺領域（非画像領域Ｇ２の一部）である検知用画像領域Ｇ３には、光源装置１１を点灯させて光偏向装置１３が走査する走査光によって検知用画像が形成される。そして、光検出センサ６０が、検知用画像を形成する走査光を検知する位置に配置される。光検出センサ６０は、一例として非画像領域Ｇ２において、主走査方向（ｘ方向）の走査開始側で、かつ副走査方向（ｙ方向）の走査開始側の位置に設けられる。
【００６０】
光検出センサ６０はフォトダイオードである受光素子６１（光検出部の一例）を有する。受光素子６１は検知用画像を形成する走査光によって少なくとも一部が走査される。つまり受光素子６１は、検知用画像領域Ｇ３に少なくともその一部が含まれるように配置される。また検知用画像領域Ｇ３は、その領域内に受光素子６１の少なくとも一部を含むように、すなわち受光素子６１と重なり合って形成される。受光素子６１が走査光を検知する検知領域は、走査領域Ｇと受光素子６１が重なる領域に含まれる領域であり、本実施形態では、走査領域Ｇと受光素子６１が重なる領域と一致しているが、走査領域Ｇと受光素子６１が重なる領域よりも小さくても良い。また、走査領域Ｇに含まれる検知領域にミラーを配置し、ミラーの反射光を受光する位置に受光素子６１を配置してもよい。
【００６１】
フォトダイオードである受光素子６１が検知用画像を形成する走査光を受光すると、光検出センサ６０は検知信号を出力する。走査光を検知した光検出センサ６０から出力された検知信号は、ＦＰＧＡ１００１に出力される。ＦＰＧＡ１００１は、検知信号を受信したタイミングによって、光偏向装置１３の動作を検出し、その結果、走査開始タイミングや走査終了タイミングを決定できる。光検出センサ６０は、一例としてスクリーン１５上やスクリーン１５の周辺部、またはスクリーン１５を保持する保持部などに適宜設置すればよい。また検知用画像のサイズは環境温度、経年変化を考慮して適宜設定すればよい。
【００６２】
図８を用いてさらに、走査領域Ｇ内の走査線について述べる。走査領域Ｇにおける走査の軌跡は、主走査方向の線状の走査の軌跡である主走査線が、副走査方向に複数並び、ジグザグ線を形成している。つまり走査領域Ｇには、主走査方向の線状の走査の軌跡である主走査線が、副走査方向に複数並んだ走査線軌跡が形成されている。
【００６３】
そして表示画像領域Ｇ１内は、主走査方向の線状の走査の軌跡である主走査線が、副走査方向に複数並んだ走査線軌跡によってユーザに対して表示される画像である表示画像が形成される。表示画像は例えば、入力された動画を構成する静止画（フレーム）等である。以降走査フレームのうち、表示画像領域Ｇ１内を走査フレーム画像と呼ぶことがある。また、検知用画像領域Ｇ３内は、主走査方向の線状の走査の軌跡である主走査線が、副走査方向に複数並んだ走査線軌跡によって、受光素子６１に検知される画像である検知用画像が形成される。
【００６４】
このように走査領域Ｇ内には主走査線が副走査方向に所定の規則で並んでいるため、副走査方向の位置を、主走査線を特定する情報、例えば走査領域Ｇ内の何番目の主走査線に相当する位置であるか等で表すことができる。また副走査方向の幅を、主走査線の本数に基づき表すことができる。
【００６５】
そして走査フレーム、走査フレーム画像、検知用画像の形成される周期はいずれも副走査周期である。走査フレーム画像は、画像情報に基づき副走査周期ごとに順次形成され、虚像４５が描画されることにより、順次表示される虚像４５を観察する観察者３は、虚像４５を動画として視認することができる。
【００６６】
なお、図８において、主走査線の本数は、説明の便宜上、実際よりも少ない本数を示している。また図８において走査の軌跡は主走査線同士の端部が連続したジグザグ線であるが、これに限られない。すなわち、主走査線同士が並行で、各走査線の端部が連続していない走査線でもよい。また主走査線は図８に示されるような往復走査でもよいし、一方向への走査の繰り返しであってもよい。
【００６７】
図９は、第１の実施形態に係る表示装置の機能構成の一例を示す図である。表示装置１００の制御装置１７は、外部画像入力部１７１、画像処理部１７２、検知用画像生成部１７３、受光信号検知部１７４、光源装置制御部１７５、位置演算部１７６、光偏向装置制御部１７７、および記憶部１７８を有する。制御装置１７の各機能構成は、図２に示したＣＰＵ１００２、ＲＯＭ１００３、ＦＰＧＡ１００１、ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０およびモータドライバ１０１２の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶された、コンピュータにより実行可能なプログラム等により実現される。
【００６８】
外部画像入力部１７１は、ユーザに呈示すべき画像である表示画像を形成するための画像データを、画像処理部１７２に入力する。ユーザに呈示すべき画像の例としては、表示装置１００を車両にＨＵＤとして搭載した場合、車両の情報（速度、走行距離等の情報）や、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからの位置情報、ナビゲーションシステムからの経路情報または交通情報等）があるがこれに限られず、テレビ放送やインターネット、または記録メディアから読出した画像再生信号に基づく画像等でもよい。
【００６９】
画像処理部１７２は、外部画像入力部１７１から入力された画像データから、光源装置１１を駆動する駆動データを生成し、光源装置制御部１７５に出力する。一例として画像データが動画の場合は、画像処理部１７２は、外部画像入力部１７１から入力される、動画を構成する各フレーム、つまり動画に含まれる一画面分の各画像、に基づき走査フレーム画像を形成して順次虚像４５を表示するよう、駆動データを生成する。例えば、動画の１フレームを、連続する２周期分の走査フレーム画像を使って表示させる等してもよい。駆動データは、レーザーの発光タイミング、発光強度（発光パワー）等が挙げられるがこれらに限られない。
【００７０】
検知用画像生成部１７３は、光検出センサ６０の受光素子６１に受光させる画像である検知用画像の画像データを生成し、生成された画像データに基づいて、レーザーの発光タイミング、発光強度（発光パワー）等の光源装置１１の駆動データを生成する。その駆動データは光源装置制御部１７５に出力される。
【００７１】
受光信号検知部１７４は、レーザー光束Ｐ´を受光した光検出センサ６０から検知信号が入力されると、検知用画像生成部１７３、位置演算部１７６に受光信号Ｓ１を出力する。
【００７２】
光源装置制御部１７５は駆動データに基づいて光源装置１１を発光制御（点灯制御）するための制御信号を出力する。なお画像処理部１７２からのユーザに呈示すべき画像のレーザー駆動データと、検知用画像生成部１７３からの検知用画像のレーザー駆動データは排他入力制御であるが、同時入力する場合は、出力優先順位を事前に決定しておいてもよい。光源装置１１は光源装置制御部１７５による制御に従い、レーザー光束Ｐを出力する。
【００７３】
位置演算部１７６は、受光信号検知部１７４が検知した受光信号Ｓ１に基づき、受光信号Ｓ１と共に、走査領域Ｇの走査開始位置、走査領域Ｇの走査幅を決定するために揺動ミラーの揺動幅を調整する調整信号Ｓ３を光偏向装置制御部１７７に向かって出力する。
【００７４】
光偏向装置制御部１７７は、あらかじめ決められた駆動電圧や、位置演算部１７６からの調整信号Ｓ３等に基づき、ミラー１３０を周期的に揺動させるための制御信号を出力する。
【００７５】
検知用画像生成部１７３において検知用画像作成のための画像データが生成される際、検知用画像の副走査方向のサイズは、受光信号検知部１７４から出力される受光信号Ｓ１のタイミングと、光偏向装置制御情報Ｓ２とによって決定される。光偏向装置制御情報Ｓ２の例としては、その時点で光偏向装置制御部１７７による制御で走査が行われている副走査位置を示す位置情報、ミラー１３０の駆動周波数の情報等である。
【００７６】
次に図１０を用いて、検知用画像領域について説明する。検知用画像領域Ｇ３は、前述のように受光素子６１の少なくとも一部を含むように形成される。検知用画像領域Ｇ３は、図１０では一例としてフォトダイオードである受光素子６１と、副走査方向、すなわち図１０の下方向半分で重なっている。ｙ方向が副走査方向であり、受光素子６１の副走査方向の端部は、図１０の上側端部、つまり副走査方向開始側端部はｙ＝ｑ、そして下側端部、つまり副走査方向開始側と反対側の端部はｙ＝ｑ´である。検知用画像領域Ｇ３は、受光素子６１および検知領域の、副走査方向の走査開始側に近い端部（ｙ＝ｑ）を含んでいる。一方、受光素子６１および検知領域は、副走査方向、すなわち図１０の上方向半分で検知用画像領域Ｇ３と重なっており、図１０の下方向半分で検知用画像領域Ｇ３と重なっていない。
【００７７】
図１０の２点鎖線で示された領域Ｇ４は、検知用画像領域Ｇ３のうち、検知用画像を形成する主走査線が受光素子６１を走査しない、つまり受光素子６１に受光されない領域である非受光領域である。一方図１０の１点鎖線で示された領域Ｇ５は、検知用画像領域Ｇ３のうち、検知用画像を形成する主走査線が受光素子６１を走査する、つまり受光素子６１に受光される副走査方向の領域である受光領域である。各領域の副走査方向の座標は、検知用画像領域Ｇ３はｙ＝ｍ〜ｍ´、非受光領域Ｇ４はｙ＝ｍ〜ｑ、受光領域Ｇ５はｙ＝ｑ〜ｍ´である。本発明では非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる。以降、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズが所定サイズになるように縮小させる制御を説明する。
【００７８】
図１１は、光偏向装置のミラーの副走査方向駆動電圧を説明するためのグラフである。光偏向装置制御部１７７は、ミラー１３０を周期的に揺動させて、光を走査させる。ミラー１３０を揺動させるための駆動電圧の波形生成は、図１２で示される変換テーブルに基づき生成される。変換テーブルは、ミラー１３０の制御前までにあらかじめ記憶部１７８に記憶させる等しておく。
【００７９】
ｙ方向の駆動電圧Ｙｍａｘは、副走査方向、つまり図８におけるy方向の走査位置が０の時点に相当する。なお、図１１では、駆動電圧の波形が三角波である場合を示しているがこれに限られず、例えばサイン波でも良い。
【００８０】
図１２は、ミラーの副走査方向駆動電圧を生成するための変換テーブルの一例である。テーブルアドレス(ｔｂｌ_ａｄｒ)は、一例として０〜１０２３の数値いずれかである。各テーブルアドレスは、スクリーン１５上のｙ方向の走査位置、つまり副走査位置とあらかじめ対応付けられている。変換テーブルには、各テーブルアドレスと、ｙ方向駆動電圧値とが対応付けられている。ここでｙ方向駆動電圧値は、対応付けられたテーブルアドレスに対応するy方向走査位置まで光を偏向させるのに必要な、ミラー１３０を揺動するための電圧値(デジタル)である。また、本変換テーブルは、テーブルアドレスが０の時に、走査フレーム同期信号を１パルス生成する機能を持つ。なお、本変換テーブルは、表示画像を表示させるために用いられる変換テーブルと共通であってもよいし、非受光領域を制御するために独自に設定されてもよい。
【００８１】
光偏向装置制御部１７７は、ミラー１３０の揺動制御を開始すると、図１２に示されるテーブルアドレスを、０から順にインクリメントし、各テーブルアドレスに対応するy方向走査位置まで光を偏向させる位置に、ミラー１３０を揺動するための電圧値(デジタル)を抽出し、光偏向装置１３に出力する。電圧値は一例としてＤ／Ａ（Ｄｅｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）コンバータを介して駆動電圧として出力される。テーブルアドレスは周期Ｔｙで１周する。
【００８２】
図１２の例では、テーブルアドレス(ｔｂｌ_ａｄｒ)が２００の時に最大のy方向走査位置(Ｙｍａｘ)となっているが、これに限られない。また、図１１に示されるｙ方向走査位置が三角波となるように図１２のテーブルアドレスが設定されているが、これに限られず、ｙ方向走査位置がサイン波となるように設定されてもよい。なお、テーブルアドレス数は、一例として０〜１０２３であり、制御を行う対象の副走査範囲の副走査方向の位置を、１０２４に段階に区切って規定している。この区切り数を以降、レンジと呼ぶことがある。レンジが大きければ副走査方向の位置をより細かい区切り、言い換えると小さい幅で決定することになる。本実施形態では所定レンジとして１０２４が設定されているが、これに限られず、求める画質やＣＰＵの処理能力等に応じて適宜設定してよい。
【００８３】
図１３は、光偏向装置のミラーの主走査方向駆動電圧を説明するためのグラフである。駆動電圧の波形は、光偏向装置制御部１７７が、一例としてＰＬＬ（Ｐｕｌｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）基づき生成する。駆動電圧−Ｘｍａｘの時が、図８のｘ方向の走査位置０に相当し、＋Ｘｍａｘの時はｘ方向の走査位置Ｘ１に相当する。
【００８４】
図１４は、第１の実施形態に係る検知用画像生成部の構成図である。検知用画像生成部１７３により、非受光領域Ｇ４のサイズをy方向に走査フレーム周期と同期して変更、より具体的には縮小させる処理を説明する。
【００８５】
検知用画像生成部１７３は、非受光領域ライン数算出部１７３１、差分算出部１７３２、ゲイン設定部１７３３、非受光領域調整部１７３４、加算部１７３５、および光源装置駆動データ生成部１７３６を有する。
【００８６】
非受光領域ライン数算出部１７３１は、検知用画像の非受光領域のライン数を算出する。非受光領域ライン数算出部１７３１は、一例として、
・光偏向装置制御情報Ｓ２(主走査周期Ｔｘ、副走査周期Ｔｙ、現在の変換テーブルアドレス（ｔｂｌ_ａｄｒ）の値、走査フレーム同期信号)
・受光信号Ｓ１
・検知用画像領域Ｇ３が形成開始される副走査方向の開始位置に対応するテーブルアドレス更新値(Ｓｉｇ_５)
等に基づき、検知用画像の非受光領域ライン数(Ｓｉｇ_１)を算出する。
【００８７】
より具体的には、以下（式１）で表される。
Ｓｉｇ_１＝（Ｒｅｆ−Ｓｉｇ_５）／（Ｔｙ／Ｔｘ×２）・・・（式１）
【００８８】
ここでＲｅｆはフォトダイオードである受光素子６１が、最初に走査光を受光する副走査方向位置に対応するテーブルアドレスである。一例として、図１０の走査位置ｑに相当し、非受光領域のサイズ調整制御を開始し、走査フレーム同期信号が発生した後、最初に同期受光信号Ｓ１を受光した時点の変換テーブルアドレスとする。この、副走査開始後に最初に受光素子６１からの受光信号Ｓ１を受信した時点の副走査位置を、受光検知位置と呼ぶ。このように非受光領域ライン数算出部１７３１は、ある時点の非受光領域の副走査方向のサイズを算出しており、非受光領域サイズ算出部の一例である。
【００８９】
差分算出部としての差分算出部１７３２は、現在の検知用画像の非受光領域ライン数（Ｓｉｇ_１）と非受光領域の目標ラインｖａｌ１との差分である、差分ライン数（Ｓｉｇ_２）を算出する。なお、差分をライン数として算出することにより、図１２の変換テーブルのテーブルアドレスの大きさに依存しないようにできる。
【００９０】
差分増幅部としてのゲイン設定部１７３３は、差分である差分ライン数（Ｓｉｇ_２）に、所定のゲイン値を乗算することにより差分を増幅し、増幅された差分である増幅差分（Ｓｉｇ_３）を出力する。この乗算される所定のゲイン値によって差分の増幅の割合が表される。ゲイン設定は非受光領域が安定するまでの収束期間を設定すると同時に、ライン数からテーブルアドレスへと次元変換する意味合いもある。
【００９１】
累積加算部としての非受光領域調整部１７３４は、出力された増幅差分を積算した累積加算値を算出する。累積加算値は、検知用画像領域Ｇ３の開始位置の変化量（Ｓｉｇ_４）として算出される。
【００９２】
検知用画像開始位置算出部としての加算部１７３５は、Ｓｉｇ_４に、事前に設定された検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置に対応するテーブルアドレス初期値ｖａｌ２(図１０のy方向走査位置ｍに相当するテーブルアドレス)を加算する事で、検知用画像領域の新たな設定された開始位置に対応するテーブルアドレス（Ｓｉｇ_５）を生成する。以降、走査フレーム毎の検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置を、領域開始位置と呼ぶことがある。
【００９３】
光源装置駆動データ生成部１７３６は、Ｓｉｇ_５を元に、検知用画像領域Ｇ３の新たな画像サイズを決定し、画像データを生成する。生成された画像データに基づき、レーザー発光タイミング、発光強度（発光パワー）等、光源装置１１の駆動データを生成する。生成された駆動データは光源装置制御部１７５に出力される。光源装置駆動データ生成部１７３６は、画像サイズ算出部、駆動データ算出部の一例である。
【００９４】
このように領域開始位置と、受光検知位置との差分が、非受光領域の副走査方向のサイズである。この非受光領域の副走査方向のサイズが所定範囲（所定ライン数）となるように、領域開始位置が更新され、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる。本実施形態においては、副走査方向における検知用画像領域の開始位置を異ならせることにより、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせている。なお、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる結果、非受光領域Ｇ４を含む領域である検知用画像領域Ｇ３の副走査方向のサイズも異ならせることとなる。
【００９５】
ここで、図１４で述べた処理のより具体的な処理例を述べる。一例として、
・主走査周期：Ｔｘ＝５０μ［ｓｅｃ］
・副走査周期：Ｔｙ＝２０ｍ［ｓｅｃ］
・変換テーブルアドレス（ｔｂｌ＿ａｄｒ）のレンジ：１０２４
・検知用画像領域Ｇ３の領域開始位置(図１０のy走査方向ｍに相当する)のテーブルアドレス：ｔｂｌ_ａｄｒ＝３００
・受光素子が最初に受光する位置である検知開始位置(図１０のｙ走査位置ｑに相当する)のテーブルアドレス：Ｒｅｆ＝３３８
・非受光領域Ｇ４の初期ライン数：２０ライン
・ゲイン値：１
・非受光領域目標ライン数（ｖａｌ１）：３ライン
・目標ライン数である３ラインに相当するテーブルアドレスｔｂｌ_ａｄｒ＝３２１
の場合である。
【００９６】
なお、ｔｂｌ＿ａｄｒ＝３２１は以下の（式２）で表される。
３２１＝Ｒｅｆ−（１ライン当たりのテーブルアドレス変化量×目標ライン）
＝３３８−１０２４／（Ｔｙ／Ｔｘ×２）×３
＝３３８−１０２４／（２０ｍ／５０μ×２）×３・・・（式２）
【００９７】
図１５は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第１のグラフである。走査フレーム毎に図１４で説明した処理を行った結果である、非受光領域のライン数の変化を示す。ある走査フレーム（フレームＮｏ．１）の時点で、非受光領域Ｇ４のサイズがライン数２０であった状態から、図１４の処理を実行した結果、次のフレーム（フレームＮｏ．２）では非受光領域Ｇ４のサイズがライン数６になっている。走査フレーム毎に図１４の処理を実行することにより、徐々に非受光領域Ｇ４が小さくなり、目標ライン数である３ラインに収束していく様子が示されている。
【００９８】
図１６は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第２のグラフである。走査フレーム毎に図１４で説明した処理を行った結果である、検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置の変化を示す。ある走査フレーム（フレームＮｏ．１）の時点で、検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置が、テーブルアドレス：ｔｂｌ＿ａｄｒ＝３００であった状態から、走査フレーム毎に図１４の処理を実行することにより、目標ライン数である３ラインに相当するテーブルアドレス：ｔｂｌ＿ａｄｒ＝３２１に収束していく様子が示されている。
【００９９】
図１７は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第１の説明図である。走査フレーム毎に図１４で説明した処理を行った結果、形成される検知用画像領域Ｇ３を示す。図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の順に、非受光領域のサイズであるライン数が、２０ライン、６ライン、４ライン、３ラインと目標ライン数３へと縮小していく様子が示されている。このように本実施形態により、検知用画像領域Ｇ３の非受光領域Ｇ４を、目標ライン数まで縮小し、非受光領域に起因する表示画像への迷光を抑制する事ができる。
【０１００】
例えば迷光を抑制する処理の一例として、受光素子６１が走査光を検知したタイミングで検知用画像の形成を止めることにより検知用画像の形成領域を小さくし、検知用画像を形成する光束が表示画像の迷光となるのを抑制する処理を行ったとしても、検知用画像が形成される領域である検知用画像領域Ｇ３が、副走査の走査開始側の端部を含む設計の場合、検知用画像領域Ｇ３の一部として図１０に示したような非受光領域Ｇ４が存在するため、この非受光領域が迷光の原因となってしまう。それに対し、本実施形態のように非受光領域のサイズを縮小することにより、検知用画像のうち、特に非受光領域が表示領域に対する迷光となることを抑制できる。
【０１０１】
ここで、図１４で説明したゲイン値と、収束時間との関係について述べる。上述の第１の実施形態においては、走査フレームの周期に同期して、徐々に非受光領域の所定範囲の副走査方向サイズ（目標ライン数）に収束していく様子を説明した。この収束時間はゲイン値の設定に依存し、第１の実施形態においてはゲイン値を１に設定したが、ゲイン値を変更する事で収束時間を変更する事もできる。
【０１０２】
例えば図１８は、ゲイン値が比較的小さい場合を示す。図１８の場合、ゲイン値が小さいため収束時間は長くなるが、安定性が増す。一方図１９は、ゲイン値が比較的大きい場合を示す。ゲイン値が大きい方が収束時間は短いが、図１９の場合、ゲイン値が大きすぎて発散する場合が示されている。以下に説明する第２の実施形態は、収束時間を短くかつ安定的に収束させるための処理である。
【０１０３】
図２０は、第２の実施形態に係る検知用画像生成部の構成図である。なお、本実施形態のシステム構成、ハードウエア構成、機能構成は、第１の実施形態と同様の構成を適用可能である。したがって本実施形態のシステム構成、ハードウエア構成、機能構成については、図１〜図１３で述べた構成と同様として説明を省略する。
【０１０４】
検知用画像生成部１７３は、非受光領域ライン数算出部１７３１、差分算出部１７３２、ゲイン設定部１７３３、非受光領域調整部１７３４、加算部１７３５、および光源装置駆動データ生成部１７３６を有する。
【０１０５】
非受光領域ライン数算出部１７３１は、検知用画像の非受光領域Ｇ４のライン数を算出する。一例として、
・光偏向装置制御情報Ｓ２(主走査周期Ｔｘ、副走査周期Ｔｙ、現在の副走査位置を示す変換テーブルアドレス（ｔｂｌ_ａｄｒ）の値、走査フレーム同期信号)
・受光信号Ｓ１
・検知用画像領域Ｇ３の形成開始位置に対応するテーブルアドレス更新値(Ｓｉｇ_５)
等に基づき、検知用画像の非受光領域ライン数(Ｓｉｇ_１)を算出する。
【０１０６】
より具体的には、以下（式３）で表される。
Ｓｉｇ_１＝（Ｒｅｆ−Ｓｉｇ_５）／（Ｔｙ／Ｔｘ×２）・・・（式３）
【０１０７】
ここでＲｅｆはフォトダイオードである受光素子６１が、最初に走査光を受光する副走査方向位置に対応するテーブルアドレスである。一例として、図１０の走査位置ｑに相当し、非受光領域のサイズ調整制御開始し、走査フレーム同期信号が発生した後、最初に同期受光信号Ｓ１を受光した時点の変換テーブルアドレス値とする。このような副走査開始後に最初に受光素子６１からの受光信号Ｓ１を受信した時点の副走査位置を、検知開始位置と呼ぶ。このように非受光領域ライン数算出部１７３１は、ある時点の非受光領域の副走査方向のサイズを算出しており、非受光領域サイズ算出部の一例である。
【０１０８】
差分算出部としての差分算出部１７３２は、非受光領域の目標ラインｖａｌ１、と現在の検知用画像の非受光領域ライン数（Ｓｉｇ_１）の差である、差分ライン数（Ｓｉｇ＿２）を算出する。なお、差分をライン数として算出することにより、図１２の変換テーブルのテーブルアドレスの大きさに依存しないようにできる。
【０１０９】
差分増幅部としてのゲイン設定部１７３３は、差分である差分ライン数（Ｓｉｇ_２）に、所定のゲインを乗算することにより差分を増幅し、増幅された差分である増幅差分（Ｓｉｇ_３）を出力する。この乗算される所定のゲイン値によって差分の増幅の割合が表される。ゲイン設定は非受光領域が安定するまでの収束期間を設定すると同時に、ライン数からテーブルアドレスへと次元変換する意味合いもある。
【０１１０】
ゲイン調整部１７３７は、光偏向装置制御情報（Ｓ２）に基づき、ゲイン値を以下（式４）のように設定する。
ゲイン値＝テーブルアドレスレンジ／（Ｔｙ／Ｔｘ×２）・・・（式４）
【０１１１】
テーブルアドレスレンジは本実施例の場合１０２４である。本ゲイン値は、１ラインあたりのテーブルアドレスの変化を示す。本ゲイン値と一致する場合、２フレーム目で目標ラインへ収束する。また本ゲイン値より大きいゲイン値を設定すると、ライン数は発散する。
【０１１２】
累積加算部としての非受光領域調整部１７３４は、出力された増幅差分を積算した累積加算値を算出する。累積加算値は、検知用画像領域Ｇ３の開始位置の変化量（Ｓｉｇ_４）として算出される。
【０１１３】
検知用画像開始位置算出部としての加算部１７３５は、Ｓｉｇ_４に、事前に設定された検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置に対応するテーブルアドレス初期値ｖａｌ２(図１０のy方向走査位置ｍに相当するテーブルアドレス)を加算する事で、新たな検知用画像領域の開始位置に対応するテーブルアドレス（Ｓｉｇ_５）を生成する。走査フレーム毎の検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置を、領域開始位置と呼ぶことがある。
【０１１４】
このように領域開始位置と、受光検知位置との差分が、非受光領域の副走査方向のサイズである。この非受光領域の副走査方向のサイズが所定範囲（所定ライン数）となるように、領域開始位置が更新され、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる。本実施形態においては、副走査方向における検知用画像領域の開始位置を異ならせることにより、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせている。なお、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる結果、非受光領域Ｇ４を含む領域である検知用画像領域Ｇ３の副走査方向のサイズも異ならせることとなる。
【０１１５】
光源装置駆動データ生成部１７３６は、Ｓｉｇ_５を元に、検知用画像領域の新たな画像サイズを決定し、画像データ生成する。生成された画像データに基づき、レーザー発光タイミング、発光強度（発光パワー）等、光源装置１１の駆動データを生成する。生成された駆動データは光源装置制御部１７５に出力される。
【０１１６】
第２の実施形態においては、第１の実施形態の効果に加え、光偏向装置制御情報（Ｓ２）の一例である主走査周期Ｔｘ、副走査周期Ｔｙ、変換テーブルアドレス（ｔｂｌ_ａｄｒ）の現在値、走査フレーム同期信号を利用して、収束時間を短くかつ安定的に収束するゲイン制御を可能としている。
【０１１７】
ここで、図２０で述べた処理のより具体的な処理例を述べる。一例として、
・主走査周期：Ｔｘ＝５０μｍ［ｓｅｃ］
・副走査周期：Ｔｙ＝２０ｍ［ｓｅｃ］
・変換テーブルアドレス（ｔｂｌ＿ａｄｒ）のレンジ：１０２４
・検知用画像領域Ｇ３の開始位置(図１０のy走査方向ｍに相当する)のテーブルアドレス：ｔｂｌ_ａｄｒ＝３００
・フォトダイオードが最初に受光する位置(図１０のｙ走査位置ｑに相当する)のテーブルアドレス：Ｒｅｆ＝３３８
・非受光領域Ｇ４の初期ライン数：２０ライン
・ゲイン設定：１．２８＝１０２４／（２０ｍ/５０μ×２）
・非受光領域目標ライン数（ｖａｌ１）：３ライン
・目標ライン数３ラインに相当するテーブルアドレスｔｂｌ_ａｄｒ＝３２１
の場合である。
【０１１８】
なお、ｔｂｌ＿ａｄｒ＝３２１は以下の（式５）で表される。
３２１＝Ｒｅｆ−（１ライン当たりのテーブルアドレス変化量×目標ライン）
＝３３８−１０２４／（Ｔｙ／Ｔｘ×２）×３
＝３３８−１０２４／（２０ｍ／５０μ×２）×３・・・（式５）
【０１１９】
図２１は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第４のグラフである。走査フレーム毎に図２０で説明した処理を行った結果である、非受光領域のライン数の変化を示す。ある走査フレーム（フレームＮｏ．１）の時点で、非受光領域Ｇ４のサイズがライン数２０であった状態から、図２０の処理を実行した結果、次のフレーム（フレームＮｏ．２）で目標ライン数である３ラインに収束する様子が示される。
【０１２０】
ミラー１３０は、温度や経時変化で振幅特性の例として主走査周期Ｔｘ、副走査周期Ｔｙも変化する。本第２の実施形態では、この変化する主走査周期Ｔｘ、副走査周期Ｔｙに合わせて、最短で収束可能なゲイン値が設定されるため、温度変化や経時変化によってミラー１３０の振幅特性に変化があっても、迷光を防ぐことが可能となる。
【０１２１】
ここで、受光素子６１と検知用画像Ｇ３との位置関係のずれについて述べる。例えば第１の実施形態による制御を実行中に、表示装置１００に何かしらの要因で振動が生じた場合、受光素子６１と検知用画像Ｇ３の位置関係がずれる可能性がある。
【０１２２】
図２２は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第２の説明図である。第１の実施形態による安定制御中（図２２（ａ））に、表示装置１００に対する振動によって検知用画像領域Ｇ３と受光素子６１の位置関係がずれた場合（図２２（ｂ）（ｃ）（ｄ））を示す。振動解消後（図２２（ｅ））には、再度、非受光領域のサイズ制御により非受光領域の非受光領域が縮小している様子が示されている。
【０１２３】
図２２（ｂ）（ｃ）（ｄ）のように振動している状態では、受光素子６１および検知領域は検知用画像領域Ｇ３と重なっているが、受光素子６１および検知領域の副走査方向の走査開始側に近い端部が、検知用画像領域Ｇ３から外れており、受光素子６１が検知用画像領域Ｇ３において最初に走査光を受光するタイミングを正確に捉えることができない。その場合、受光素子６１を用いたミラー１３０の揺動幅の制御が正確に行えず、その結果表示画像の品質が低下する可能性がある。
【０１２４】
図２３は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第５のグラフである。
図２２で説明した振動が発生した場合の、非受光領域のライン数の変化を説明する図である。Ｎ−１〜Ｎフレーム目ではＮ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３フレーム目に振動が発生し、振動が収まったＮ＋４フレーム目以降にまた非受光領域のサイズ制御が実行可能であることがわかる。
【０１２５】
以上図２２、図２３で示したように振動が発生している場合、非受光領域のライン数はマイナスになる。したがって、次に示す第３の実施形態では、非受光領域のライン数がマイナス、つまり０より小さい場合には振動発生と判断して、検知用画像領域Ｇ３を初期状態に戻すことが特徴である。すなわち、受光素子６１および検知領域が検知用画像領域Ｇ３と重なっているが、受光素子６１および検知領域の副走査方向の走査開始側に近い端部が、検知用画像領域Ｇ３から外れる場合、当該端部が検知用画像領域Ｇ３に含まれるように、検知用画像領域Ｇ３を大きくすることにより、検知領域を走査する走査光を受光素子６１により確実に検知することができる。以降説明する第３の実施形態は、振動による影響を低減させつつ、迷光を抑制する処理をおこなうものである。
【０１２６】
図２４は、第３の実施形態に係る検知用画像生成部の構成図である。なお、本実施形態のシステム構成、ハードウエア構成、機能構成は、第１の実施形態と同様の構成を適用可能である。したがって本実施形態のシステム構成、ハードウエア構成、機能構成については、図１〜図１３で述べた構成と同様として説明を省略する。
【０１２７】
図２４を用いて、検知用画像生成部１７３により、図１０に示す非受光領域Ｇ４を、y方向に走査フレームに同期させて縮小する処理を説明する。
【０１２８】
検知用画像生成部１７３は、非受光領域ライン数算出部１７３１、差分算出部１７３２、ゲイン設定部１７３３、非受光領域調整部１７３４、加算部１７３５、および光源装置駆動データ生成部１７３６を有する。
【０１２９】
非受光領域ライン数算出部１７３１は、検知用画像の非受光領域のライン数を算出する。一例として、
・光偏向装置制御情報Ｓ２(主走査周期Ｔｘ、副走査周期Ｔｙ、現在の変換テーブルアドレス（ｔｂｌ_ａｄｒ）の値、走査フレーム同期信号)
・受光信号Ｓ１
・検知用画像領域Ｇ３の形成開始位置に対応するテーブルアドレス更新値(Ｓｉｇ_５)
等に基づき、検知用画像の非受光領域ライン数(Ｓｉｇ_１)を算出する。
【０１３０】
より具体的には、以下（式６）で表される。
Ｓｉｇ_１＝（Ｒｅｆ−Ｓｉｇ_５）／（Ｔｙ／Ｔｘ×２）・・・（式６）
【０１３１】
ここでＲｅｆはフォトダイオードである受光素子６１が、最初に走査光を受光する副走査方向位置に対応するテーブルアドレスである。一例として、図１０の走査位置ｑに相当し、非受光領域のサイズ調整制御開始し、走査フレーム同期信号が発生した後、最初に受光信号Ｓ１を受光した時点の変換テーブルアドレス値とする。この副走査開始後、最初に受光信号Ｓ１を受信した時点の副走査位置を、検知受光開始位置と呼ぶ。このように非受光領域ライン数算出部１７３１は、ある時点の非受光領域の副走査方向のサイズを算出しており、非受光領域サイズ算出部の一例である。
【０１３２】
非受光領域ライン数算出部１７３１はＲｅｆ−Ｓｉｇ_５＜０となった場合、振動が発生したと判断し、リセット信号Ｓｉｇ_６を生成し、非受光領域調整部１７３４の積算回路をリセットして、ゼロにする。積算回路をリセットすることで、検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置に対応するテーブルアドレスＳｉｇ_５は、検知用画像領域の開始位置に対応するテーブルアドレス初期値ｖａｌ２に初期化される事になる。
【０１３３】
差分算出部としての差分算出部１７３２は、非受光領域の目標ラインｖａｌ１と現在の検知用画像の非受光領域ライン数（Ｓｉｇ_１）の差である、差分ライン数（Ｓｉｇ＿２）を算出する。なお、差分をライン数として算出することにより、図１２の変換テーブルのテーブルアドレスの大きさに依存しないようにできる。
【０１３４】
差分増幅部としてのゲイン設定部１７３３は、差分である差分ライン数（Ｓｉｇ＿２）に、所定のゲインを乗算することにより差分を増幅し、増幅された差分である増幅差分（Ｓｉｇ_３）を出力する。この乗算される所定のゲイン値によって差分の増幅の割合が表される。ゲイン設定は非受光領域が安定するまでの収束期間を設定すると同時に、ライン数からテーブルアドレスへと次元変換する意味合いもある。
【０１３５】
累積加算部としての非受光領域調整部１７３４は、出力された増幅差分を積算した累積加算値を算出する。累積加算値は、検知用画像領域Ｇ３の開始位置の変化量（Ｓｉｇ_４）として算出される。
【０１３６】
非受光領域調整部１７３４は、過去の差分ライン数を積算する事で、検知用画像領域の開始位置の変化量（Ｓｉｇ_４）として算出される。
【０１３７】
検知用画像開始位置算出部としての加算部１７３５は、Ｓｉｇ_４に、事前に設定された検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置に対応するテーブルアドレス初期値(図１０のy方向走査位置ｍに相当するテーブルアドレス)を加算する事で、新たな検知用画像領域Ｇ３の開始位置に対応するテーブルアドレス（Ｓｉｇ_５）を生成する。フレーム走査毎の検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置を、領域開始位置と呼ぶことがある。
【０１３８】
このように領域開始位置と、受光検知位置との差分が、非受光領域の副走査方向のサイズである。この非受光領域の副走査方向のサイズが所定範囲（所定ライン数）となるように、領域開始位置が更新され、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる。本実施形態においては、副走査方向における検知用画像領域の開始位置を異ならせることにより、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせている。なお、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせる結果、非受光領域Ｇ４を含む領域である検知用画像領域Ｇ３の副走査方向のサイズも異ならせることとなる。
【０１３９】
光源装置駆動データ生成部１７３６は、Ｓｉｇ_５を元に、検知用画像領域の新たな画像サイズを決定し、画像データ生成する。生成された画像データに基づき、レーザー発光タイミング、発光強度（発光パワー）等、光源装置１１の駆動データを生成する。生成された駆動データは光源装置制御部１７５に出力される。
【０１４０】
図２５は検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第３の説明図である。Ｎ＋１フレーム目で振動が発生すると、検知用画像の非受光領域ライン数算出部１７３１は、Ｒｅｆ−Ｓｉｇ_５＜０となり、リセット信号Ｓｉｇ_６を生成し、非受光領域調整部１７３４の積算回路をリセットする。
【０１４１】
積算回路がリセットされる事で、検知用画像領域Ｇ３の開始位置に対応するテーブルアドレスＳｉｇ_５は、検知用画像領域Ｇ３の開始位置に対応するテーブルアドレス初期値ｖａｌ２に初期化される。つまり非受光領域ライン数が、初期の非受光領域ライン数（２０ライン）に初期化されることになる。
【０１４２】
より具体的に説明すると、図２５（ａ）に示される状態において、非受光領域ライン数Ｒｅｆ−Ｓｉｇ_５は３Ｌｉｎｅ、つまりプラスの値である。そして図２５（ｂ）に示される状態において、非受光領域ライン数Ｒｅｆ−Ｓｉｇ_５は−３Ｌｉｎｅ、つまりマイナスの値である。すると前述のように、非受光領域ライン数が初期化され、その結果図２５（ｃ）においては非受光領域ライン数が２０Ｌｉｎｅとなっている。
【０１４３】
この時の、走査領域Ｇ内に現れる受光素子６１と検知用画像領域Ｇ３との位置関係の遷移を述べる。図２５（ａ）は、検知用画像領域Ｇ３が、受光素子６１の、副走査の走査開始側に近い端部を含んでいる状態である。そして図２５（ｂ）は、受光素子６１および検知領域は検知用画像領域Ｇ３と重なっているが、検知用画像領域Ｇ３が、受光素子６１および検知領域の、副走査の走査開始側に近い端部を含まなくなった状態である。すると前述のように非受光領域ライン数が初期化され、その結果、図２５（ｃ）においては、それまで徐々に小さく変更されてきた非受光領域が、大きくなるように変更されている。そして検知用画像領域Ｇ３は再び受光素子６１の、副走査の走査開始側に近い端部を含んだ状態となる。
【０１４４】
このように、検知用画像が形成される領域である検知用画像領域が、受光素子の副走査の走査開始側に近い端部を含んだ状態から、前記副走査方向のサイズが小さくなった後、検知用画像が形成される領域である検知用画像領域が、受光素子の副走査の走査開始側に近い端部を含まない状態になった後は、副走査方向のサイズは、小さくなったサイズから大きくなる。したがって振動が発生している状態でも検知用画像領域Ｇ３は受光素子６１の端部を含んだ状態を保つように制御され、受光素子６１によるミラー１３０の揺動制御をおこなうことができる。すなわち、受光素子６１および検知領域が検知用画像領域Ｇ３と重なっているが、受光素子６１および検知領域の副走査方向の走査開始側に近い端部が、検知用画像領域Ｇ３から外れる場合、当該端部が検知用画像領域Ｇ３に含まれるように、検知用画像領域Ｇ３を大きくすることにより、検知領域を走査する走査光を受光素子６１により確実に検知することができる。
【０１４５】
図２６は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を説明するための第６のグラフである。Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３フレーム目で振動が発生するが、Ｎ＋１フレームで振動を検知して、Ｎ＋２フレームで非受光領域のライン数が２０ラインに戻っている。したがって、まだ振動が発生中であるＮ＋２フレームから、非受光領域のライン数を縮小できていることが示されている。
【０１４６】
このように本第３の実施形態では、振動が発生しても、ミラー１３０の振幅調整への影響を軽減し、かつ振動解消後に再度、制御により非受光領域が縮小することで迷光を防ぐ事ができる。なお、振動中はゲイン値を小さくすることにより、収束時間を長くしてもよい。
【０１４７】
以上各実施形態において、非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズの変更について説明したが、検知用画像領域Ｇ３の一部である非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズ小さくすると、結果として検知用画像領域Ｇ３の副走査方向のサイズが小さくなる。つまり非受光領域Ｇ４の副走査方向のサイズを異ならせることにより、検知用画像領域Ｇ３の副走査方向のサイズを異ならせているということもできる。
【０１４８】
また以上各実施形態において、検知用画像が形成される領域である検知用画像領域が、受光素子の副走査の走査開始側に近い端部を含む構成を説明したが、検知用画像領域が受光素子の副走査の走査開始側に近い端部を常に含む場合に限られない。例えば第３の実施形態で説明したような振動や、故障などの影響で一時的に検知用画像領域が、受光素子の副走査の走査開始側に近い端部を含まなくなる場合があっても、設計上検知用画像が形成される領域である検知用画像領域が、受光素子の副走査の走査開始側に近い端部を含む構成であればよい。
【０１４９】
また以上各実施形態において、走査領域Ｇは、光偏向装置１３から出射された走査光がスクリーン１５を含む面上を走査した場合において説明したがこれに限られない。つまり、例えば光偏向装置１３とスクリーン１５との間の光路上に反射ミラーを設けた場合、反射ミラー上にも走査領域Ｇは形成され、反射ミラーによって反射された走査光によって走査される面上にも走査領域Ｇは形成される。
【０１５０】
また、走査領域Ｇのうち、少なくとも表示画像領域Ｇ１は最終的にスクリーン１５上に形成されるが、走査領域Ｇのすべてがスクリーン１５を含む面上に到達しなくてもよい。例えば検知用画像領域Ｇ３を、スクリーン１５を含む面上に到達前に設けられた受光素子６１の少なくとも一部を含むように形成してもよいし、スクリーン１５を含む面上に到達前に反射ミラーで反射させ、反射された先に設けられた受光素子６１の少なくとも一部を含むように形成してもよい。
【０１５１】
また以上各実施形態において、図８のように受光素子６１と検知用画像領域Ｇ３の組み合わせが一つの場合を説明したが、複数であってもよい。例えば図２７は、受光素子と検知用画像領域との位置関係が異なる二つの組み合わせを有する場合の説明図である。スクリーン１５に受光素子６１Ａ，６１Ｂの二つが設けられている。表示装置の光学レイアウト、表示画像領域Ｇ１の大きさ、受光素子６１Ａ，６１Ｂの検知結果を用いた制御の内容等に応じて、受光素子６１Ａ，６１Ｂそれぞれに対し、検知用画像領域Ｇ３Ａ、Ｇ３Ｂの形成位置が設計される。このとき検知用画像領域Ｇ３Ａは、少なくとも受光素子６１Ａの副走査の走査開始側と反対側の端部を含む。一方検知用画像領域Ｇ３Ｂは、少なくとも受光素子６１Ｂの副走査の走査開始側の端部を含む。
【０１５２】
検知用画像領域Ｇ３Ａに対し検知用画像領域Ｇ３Ｂの場合は、検知用画像領域Ｇ３Ｂを受光素子６１Ｂが検知するまでに非受光領域が発生するため、例えば受光素子６１が検知したタイミングで検知用画像の形成を止めるという迷光の抑制処理を適用しても、非受光領域による表示領域への迷光が発生する。このような非受光領域による迷光を、各実施形態の処理を適用して非受光領域を縮小することで抑制することが可能である。
【０１５３】
図２７の例のように、一つのスクリーン１５の中で、検知用画像領域Ｇ３と受光素子６１との配置関係が異なる組み合わせを用いて、より高精度に走査制御を行うことができる。このような構成の場合、受光素子と検知用画像領域の位置関係に適した迷光の抑制処理を行うことにより、迷光のない高品質な表示画像を得ることができる。
【０１５４】
図２８は、検知用画像の非受光領域のサイズ変更を示す第４の説明図である。図１７に示した説明図では、副走査方向において検知用画像領域Ｇ３および非受光領域Ｇ４のサイズを縮小したが、図２８に示すように、主走査方向において検知用画像領域Ｇ３および非受光領域Ｇ４のサイズを縮小してもよい。
【０１５５】
図２８において、検知用画像領域Ｇ３は、受光素子６１および検知領域の、主走査方向の両端部を含んでいる。
【０１５６】
そして、図２８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の順に、非受光領域Ｇ４のサイズであるｄｏｔが、４０ｄｏｔ、３０ｄｏｔ、１６ｄｏｔ、６ｄｏｔと、目標ｄｏｔ数６へと縮小していく様子が示されている。これにより、検知用画像領域Ｇ３の非受光領域Ｇ４を、主走査方向において目標ｄｏｔ数まで縮小し、非受光領域に起因する表示画像への迷光を抑制する事ができる。
【０１５７】
また、図２２および図２５に示したサイズ変更についても、図２８に示したように、主走査方向において行ってもよい。すなわち、受光素子６１および検知領域が検知用画像領域Ｇ３と重なっているが、受光素子６１および検知領域の主走査方向の端部が、検知用画像領域Ｇ３から外れる場合、当該端部が検知用画像領域Ｇ３に含まれるように、検知用画像領域Ｇ３を大きくすることにより、検知領域を走査する走査光を受光素子６１により確実に検知することができる。
【０１５８】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る表示装置（光走査装置）１００は、光源装置（光源）１１から照射された光を偏向して主走査方向および副走査方向の二次元走査する光偏向装置（光偏向部）１３と、二次元走査される領域である走査領域Ｇに含まれる検知領域を、光偏向装置１３が走査するときの走査光を検知する受光素子（光検出部）６１と、を有し、走査領域Ｇには走査光によって、検知領域と重なり合って検知領域の端部を含むように検知用画像領域（検知用走査領域）Ｇ３が形成され、検知用画像領域Ｇ３の主走査方向または副走査方向のサイズを変化させる。
【０１５９】
これにより、検知領域の端部を含むように検知用画像領域Ｇ３を形成して検知領域を走査する走査光を受光素子６１により確実に検知し、かつ検知用画像領域Ｇ３のうち検知領域を除く領域である非受光領域Ｇ４における不要光を抑制することができる。
【０１６０】
表示装置１００は、非受光領域Ｇ４が小さくなるように、検知用画像領域Ｇ３を小さくすることにより、非受光領域Ｇ４における不要光を抑制することができる。
【０１６１】
表示装置１００は、受光素子６１および検知領域が検知用画像領域Ｇ３と重なっているが、検知領域の端部が検知用画像領域Ｇ３から外れる場合、検知領域の端部が検知用画像領域Ｇ３に含まれるように、検知用画像領域Ｇ３を大きくすることにより、検知領域を走査する走査光を受光素子６１により確実に検知することができる。なお、受光素子６１および検知領域が検知用画像領域Ｇ３と重なっていない場合も、検知領域の端部が検知用画像領域Ｇ３に含まれるように、検知用画像領域Ｇ３を大きくすることにより、検知領域を走査する走査光を受光素子６１により確実に検知することができる。
【０１６２】
表示装置１００は、走査領域Ｇに含まれる表示画像領域Ｇ１内で、画像情報に基づき走査光により画像を形成する。この場合、非受光領域Ｇ４における不要光に起因する表示画像に対する迷光を抑制することができる。
【０１６３】
表示装置１００は、光偏向装置１３により走査光が走査されるスクリーン１５を備え、スクリーン１５上の表示画像領域Ｇ１内で画像を形成する。他の形態として、表示装置１００にはスクリーン１５を備えず、表示装置１００の外部に設けられたスクリーン上の表示画像領域Ｇ１内で画像を形成してもよい。
【０１６４】
表示装置１００は、光源装置１１と光偏向装置１３への制御信号を出力する制御部１７を有し、制御部１７は、検知用画像領域Ｇ３のサイズが所定範囲になるように光源装置１１と光偏向装置１３への制御信号を出力する。
【０１６５】
受光素子６１は走査光を検知すると受光信号を出力し、制御部１７は、光偏向装置１３による副走査方向への走査開始後、受光信号を最初に受信した時点の副走査方向の位置である検知開始位置と、設定された検知用画像領域Ｇ３の副走査方向の開始位置である領域開始位置との差分に基づき、制御信号を出力する。
【０１６６】
制御部１７は、差分を増幅した増幅差分を生成し、増幅差分を積算した累積加算値を生成し、累積加算値に基づき、領域開始位置を更新する。
【０１６７】
副走査方向の位置は、制御対象の副走査方向における範囲を所定の数で区切る区切り数で規定され、増幅の割合は、二次元走査の走査周期と、区切り数とに基づく。差分がマイナスの場合には、累積加算値をゼロとする。
【０１６８】
本発明の一実施形態に係る表示システム１は、表示装置１００と、光偏向装置１３により走査光が走査されるスクリーン１５から投射される投射光を反射する自由曲面ミラー（結像光学系）３０と、自由曲面ミラー３０から反射される反射光を反射するフロントガラス（反射部材）５０と、を備え、自由曲面ミラー３０は、投射光をフロントガラス５０に向けて反射して虚像を結像させる。
【０１６９】
本発明は以上各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で、その他種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【０１７０】
１    表示システム
１００    表示装置（光走査装置）
１１    光源装置（光源の一例）
１３    光偏向装置（光偏向部の一例）
１５    スクリーン
３０    自由曲面ミラー（結像光学系）
６０    光検出センサ
６１    受光素子（光検出部の一例）
Ｇ    走査領域
Ｇ１    表示画像領域
Ｇ２    非画像領域
Ｇ３    検知用画像領域（検知用走査領域）
Ｇ４    非受光領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７１】
【特許文献１】特開２０１５−３１７８２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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