(57)【要約】【課題】遮蔽部材を設けることなく、画像の輝度を正常に保つことができる画像表示装置を提供すること。【解決手段】光源部２０から出射されるレーザ光が走査部３０によって走査されて画像が形成される有効表示領域のうちその縁部に、走査部３０の走査位置があるときに当該縁部用に予め決められた縁部用駆動信号を駆動制御部から出力して所定強度のレーザ光を光源部２０から出射させ、さらに、縁部用駆動信号によりを光源部２０から出射されるレーザ光の強度を光強度検出部５１により検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、前記光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部とを備え、前記走査部によって走査されたレーザ光により画像を表示する画像表示装置において、
前記光源部から出射されるレーザ光の強度を検出する光強度検出部と、
前記駆動信号を画像情報に応じて生成すると共に、前記光強度検出部によって検出したレーザ光の強度に基づき前記駆動信号を補正する駆動制御部と、を備え、
前記走査部によって前記レーザ光が走査されて画像が形成される有効表示領域のうち、その縁部に前記走査部の走査位置があるときに当該縁部用に予め決められた縁部用駆動信号を前記駆動制御部から出力して所定強度のレーザ光を前記光源部から出射させ、
さらに、前記縁部用駆動信号により前記光源部から出射されるレーザ光の強度を前記光強度検出部により検出することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、三原色に対応したレーザ光をそれぞれ出射する複数の光源を備え、
前記有効表示領域の縁部に前記走査部の走査位置があるときに前記駆動制御部から前記縁部用駆動信号を前記複数の光源にそれぞれ入力して所定強度のレーザ光を前記複数の光源からそれぞれ出射させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記縁部用駆動信号を前記複数の光源に同時に出力して、前記所定強度のレーザ光を前記複数の光源から同時に出射させ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４】
前記駆動制御部は、前記縁部用駆動信号を前記複数の光源間で重複しないタイミングで出力して、前記所定強度のレーザ光を各前記光源間で重複しないタイミングで出射させ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５】
表示対象の原画像を縮小し、当該原画像の周縁を所定輝度の画像として前記画像情報を生成する画像処理手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記駆動制御部からの前記縁部用駆動信号の出力を、１以上の画像フレーム単位で断続的に行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記画像情報に含まれる原画像の画像フレーム単位の平均輝度が規定範囲にあるか否かを判定する輝度判定手段を備え、
前記輝度判定手段により平均輝度が規定範囲にあると判定した原画像の画像フレームで、前記駆動制御部から前記縁部用駆動信号の出力を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記縁部用駆動信号の信号レベルを変更して前記光源部から出射するレーザ光の前記所定強度を変更する縁部輝度変更手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記所定強度のレーザ光を出射する前記縁部の縁幅を変更する縁幅変更手段を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。さらに詳細には、画像情報に基づく駆動信号を生成する駆動制御部と、駆動制御部から出力される駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部とを備え、走査部によって走査されたレーザ光により画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像情報に基づいて生成したレーザ光を、利用者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、スクリーン上にレーザ光を走査して画像を表示するスクリーン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。
【０００３】
この画像表示装置は、駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部とを有している。
【０００４】
レーザ光を出射する光源部は、周囲温度の変化などによってレーザ光の出力特性が変化することから、表示する画像の輝度を正常に保つことができないことがある。
【０００５】
そこで、本発明者は、光走査部による走査範囲のうち画像を形成する範囲（有効表示範囲）外に走査位置があるときに光源部から強度検出用レーザ光を出射し、当該強度検出用レーザ光の強度に応じて光源部を調整して、画像の輝度を正常に保つ画像表示装置を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３３５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載の画像表示装置では、強度検出用レーザ光が有効表示領域外の光としてスクリーンや利用者の網膜へ投射されたりすることを防止するために、強度検出用レーザ光の出射を遮蔽する遮蔽部材を設けており、材料コストがかかる。しかも、この遮蔽部材の設置はその調整が困難な場合があり、製造コストが上昇することがある。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、遮蔽部材を設けることなく、画像の輝度を正常に保つ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、前記光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部とを備え、前記走査部によって走査されたレーザ光により画像を表示する画像表示装置において、前記光源部から出射されるレーザ光の強度を検出する光強度検出部と、前記駆動信号を画像情報に応じて生成すると共に、前記光強度検出部によって検出したレーザ光の強度に基づき前記駆動信号を補正する駆動制御部と、を備え、前記走査部によって前記レーザ光が走査されて画像が形成される有効表示領域のうち、その縁部に前記走査部の走査位置があるときに当該縁部用に予め決められた縁部用駆動信号を前記駆動制御部から出力して所定強度のレーザ光を前記光源部から出射させ、さらに、前記縁部用駆動信号により前記光源部から出射されるレーザ光の強度を前記光強度検出部により検出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記光源部は、三原色に対応したレーザ光をそれぞれ出射する複数の光源を備え、前記有効表示領域の縁部に前記走査部の走査位置があるときに前記駆動制御部から前記縁部用駆動信号を前記複数の光源にそれぞれ入力して所定強度のレーザ光を前記複数の光源からそれぞれ出射させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の画像表示装置において、前記駆動制御部は、前記縁部用駆動信号を前記複数の光源に同時に出力して、前記所定強度のレーザ光を前記複数の光源から同時に出射させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載の画像表示装置において、前記駆動制御部は、前記縁部用駆動信号を前記複数の光源間で重複しないタイミングで出力して、前記所定強度のレーザ光を各前記光源間で重複しないタイミングで出射させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置において、表示対象の原画像を縮小し、当該原画像の周縁を所定輝度の画像として前記画像情報を生成する画像処理手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記駆動制御部からの前記縁部用駆動信号の出力を、１以上の画像フレーム単位で断続的に行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記画像情報に含まれる原画像の画像フレーム単位の平均輝度が規定範囲にあるか否かを判定する輝度判定手段を備え、前記輝度判定手段により平均輝度が規定範囲にあると判定した原画像の画像フレームで、前記駆動制御部から前記縁部用駆動信号の出力を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記縁部用駆動信号の信号レベルを変更して前記光源部から出射するレーザ光の前記所定強度を変更する縁部輝度変更手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記所定強度のレーザ光を出射する前記縁部の縁幅を変更する縁幅変更手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、画像が形成される有効表示領域の縁部に走査部の走査位置があるときに、強度検出用レーザ光を出射することで、この強度検出用レーザ光を表示画像の縁のデザインとして利用者へ認識させつつも、この強度検出用レーザ光の強度を検出して光源部から出射するレーザ光の強度を調整して、画像の輝度を正常に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の表示画像を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の具体的構成を示す図である。
【図４】図３に示す画像表示装置の走査部の動作説明図である。
【図５】図３に示す画像表示装置の表示画像の例を示す図である。
【図６】図３に示す画像表示装置の表示画像の例を示す図である。
【図７】図３に示す画像表示装置の表示画像の例を示す図である。
【図８】図３に示す画像表示装置の駆動信号の説明図である。
【図９】図３に示す画像表示装置の駆動信号の説明図である。
【図１０】図３に示す画像表示装置の駆動信号の説明図である。
【図１１】図３に示す画像表示装置の自動付加モードの流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、画像情報に基づく駆動信号に応じたレーザ光を走査部により走査して、利用者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、画像情報に基づく駆動信号に応じた強度のレーザ光を走査部により走査することによって、スクリーン上に画像を投影表示するスクリーン走査型画像表示装置等、レーザ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。
【００２１】
［１．画像表示装置の概略］
まず、本実施形態に係る画像表示装置の概略を図１及び図２を参照して説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の画像表示装置１は、駆動制御部１０と、光源部２０と、走査部３０と、接眼レンズであるレンズ９５ｂと、操作部４０とを備えており、次のように動作する。
【００２３】
まず、駆動制御部１０は画像情報Ｆに応じて駆動信号を生成する。この画像情報Ｆは外部から入力される情報であり、所定フォーマットの画像データ（例えば、ビットマップデータ）やコンポーネント映像信号 （Component Video Signal）などがある。また、駆動信号は画像情報Ｆの画素単位で三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応してそれぞれ生成されて出力される。
【００２４】
駆動制御部１０から出力された画素毎の駆動信号は光源部２０に順次入力され、光源部２０はこのように入力された駆動信号に応じた強度のレーザ光を順次出射する。
【００２５】
光源部２０から画素単位で順次出射されるレーザ光は走査部３０により２次元方向（Ｘ−Ｙ方向）に走査される。このように走査されたレーザ光は、レンズ９５ｂを介して、利用者の眼１０１の瞳孔１０１ａに入射する。このとき、瞳孔１０１ａの位置に射出瞳位置がくるように設定されており、これにより利用者の眼１０１の網膜１０１ｂに画像が投影される。
【００２６】
光源部２０は、周囲温度の変化などによってレーザ光の出力特性が変化する。従って、駆動制御部１０から同じ信号レベルの駆動信号を入力した場合であっても、光源部２０から出力されるレーザ光の強度が変わってしまうことになる。
【００２７】
そこで、本実施形態に係る画像表示装置１においては、光源部２０から出射されるレーザ光の強度を検出する光強度検出部２０ａを備え、駆動制御部１０は、この光強度検出部２０ａによって検出したレーザ光の強度に基づき駆動信号を補正するようにしている。
【００２８】
具体的には、駆動制御部１０は、強度検出用レーザ光を出射するための強度検出用駆動信号を光源部２０に入力して、光源部２０から強度検出用レーザ光を出射させる。光源部２０には、強度検出用レーザ光の強度を検出するための光強度検出部２０ａが配置され、この光強度検出部２０ａから強度検出用レーザ光の強度を示す情報が駆動制御部１０へ出力される。駆動制御部１０では、光強度検出部２０ａから入力される前記情報に基づいて光源部２０の出力特性を判定して、当該出力特性に応じて駆動信号を調整する。
【００２９】
例えば、光源部２０から出射させるレーザ光の強度の最大値を設定しているとき、この最大値の強度のレーザ光を光源部２０から出射させるために駆動制御部１０から強度検出用駆動信号を出力したとする。このとき、光強度検出部２０ａにおいて検出したレーザ光の強度が前記最大値の９５％であるとき、駆動制御部１０は駆動信号のレベルを上げる補正が必要であると判定して、駆動信号の調整を行う。これにより、画像表示装置１が表示する画像の輝度を正常に保つことができるようにしている。
【００３０】
強度検出用駆動信号に応じて光源部２０から出射される強度検出用レーザ光は、内部校正用に用いられるものであることから、遮蔽部材を用いて外部に出射させずにバックグランド処理を行うこともできるが、遮蔽部材の材料費や取り付け工数などがかかる。
【００３１】
そこで、本実施形態に係る画像表示装置１においては、画像を表示する有効表示領域に強度検出用レーザ光を出射させるようにしている。
【００３２】
特に、強度検出用レーザ光によって、図２に示すように、有効表示領域Ｅにおける表示画像の縁部Ｄ２に一定輝度の領域を形成するようにしている。このように一定輝度の縁部Ｄ２を形成することで、利用者は有効表示領域Ｅとそれ以外の領域との区別が容易になり、しかも、表示画像も視認しやすくなる。一方で、利用者は強度検出用レーザ光が有効表示領域Ｅで出射された場合であっても一定輝度の縁部Ｄ２として認識するため、違和感がなく、不快感も生じない。
【００３３】
このように表示画像の縁部Ｄ２に一定輝度の領域を形成するために、画像表示装置１では、強度検出用レーザ光を一定強度とし、この強度検出用レーザ光を縁部画像形成用のレーザ光として光源部２０から出射させている。すなわち、走査部３０によってレーザ光が走査されて画像が形成される有効表示領域の縁部に走査部３０の走査位置があるときに、当該縁部用に予め決められた駆動信号（以下、「縁部用駆動信号」とも呼ぶ。）を駆動制御部１０から出力して強度検出用レーザ光を縁部画像形成用のレーザ光として光源部２０から出射させるようにしている。
【００３４】
そして、縁部用駆動信号により光源部２０から出射される強度検出用レーザ光の強度を光強度検出部２０ａにより検出し、駆動制御部１０により駆動信号の調整を行うようにしている。
【００３５】
また、画像表示装置１には、操作部４０が設けられており、利用者がこの操作部４０を操作することによって、縁部Ｄ２の輝度や幅を変更可能としている。すなわち、駆動制御部１０は、操作部４０から縁部Ｄ２の輝度を変更する指示を受けると、縁部輝度変更手段として、その指示に応じた輝度になるように縁部用駆動信号を生成して出力する。同様に、駆動制御部１０は、操作部４０から縁部Ｄ２の幅を変更する指示を受けると、その指示に応じた幅になるように縁部用駆動信号を生成して出力する。
【００３６】
なお、有効表示領域Ｅに表示される画像は、原画像Ｄ１と、その周縁に配置された縁部Ｄ２とによって形成される。駆動制御部１０は、画像処理手段１０ａを備えており、この画像処理手段１０ａによって、画像情報Ｆに応じた原画像Ｄ１を縮小し、この原画像の周縁を所定輝度の画像（縁部Ｄ２）とした画像情報を生成し、この画像情報に応じて駆動信号を出力する。
【００３７】
このように、画像表示装置１では、画像が形成される有効表示領域の縁部Ｄ２に走査部３０の走査位置があるときに、強度検出用レーザ光を出射することで、この強度検出用レーザ光を表示画像の縁のデザインとして利用者へ認識させつつも、この強度検出用レーザ光の強度を検出して光源部２０から出射するレーザ光を調整し、これにより画像の輝度を正常に保っている。
【００３８】
［２．画像表示装置１の具体的構成及び動作］
以下、本実施形態に係る画像表示装置１について、図３〜図１１を参照して更に具体的に説明する。
【００３９】
［２．１．画像表示装置１の電気的構成及び光学的構成を含む具体的構成］
図３に示すように、画像表示装置１は、駆動制御部１０と、光源部２０と、走査部３０と、操作部４０と、光ファイバケーブル５０と、ハーフミラー３１とを備えて構成される。
【００４０】
駆動制御部１０は、画像情報Ｆに応じた画像信号Ｓを生成して出力する制御部１１と、画像を合成するための要素となる信号等を発生する駆動信号供給回路１８とを備える。
【００４１】
制御部１１は、その内部に記憶されている制御プログラムにしたがって後述する所定の処理を実行することによって、上述した画像処理手段、縁部輝度変更手段及び縁幅変更手段として機能するほか、画像表示装置１全体を制御する制御手段や後述する輝度判定手段として機能する。
【００４２】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１２と、不揮発性メモリであるフラッシュＲＯＭ（Flash  Memory）１３と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１４と、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１５と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１６とを備えており、これらはデータ通信用のバスにそれぞれ接続されており、このデータ通信用のバスを介して各種情報の送受信を行う。
【００４３】
ＣＰＵ１２は、フラッシュＲＯＭ１３に記憶されている制御プログラムを実行することにより、制御手段等として画像表示装置１を構成する各部を動作させて、画像表示装置１が備える各種機能を実行させる演算処理装置である。また、このＣＰＵ１２は、入力Ｉ／Ｆ１６を介して入力される画像情報Ｆなどを所定の画像フォーマットに変換してフラッシュＲＯＭ１３に記憶する。さらに、ＣＰＵ１２は、操作部４０から入力される情報を取得し、当該情報に応じた処理を行う。
【００４４】
また、ＣＰＵ１２は、画像情報Ｆに応じた原画像Ｄ１に縁部Ｄ２を付加して画像情報を生成し、画像信号Ｓとして駆動信号供給回路１８へ出力する。
【００４５】
駆動信号供給回路１８は、画像信号Ｓに基づいて、画像を形成するための要素となる各信号を画素単位で生成する。すなわち、駆動信号供給回路１８からは、Ｒ（赤色）駆動信号６０ｒ，Ｇ（緑色）駆動信号６０ｇ，Ｂ（青色）駆動信号６０ｂが生成されて出力される。また、駆動信号供給回路１８は、水平走査部８０で使用される水平駆動信号６１と、垂直走査部９０で使用される垂直駆動信号６２とをそれぞれ出力する。
【００４６】
光源部２０には、駆動信号供給回路１８から画素単位で出力されるＲ駆動信号６０ｒ、Ｇ駆動信号６０ｇ、Ｂ駆動信号６０ｂの各駆動信号６０ｒ，６０ｇ，６０ｂをもとに、それぞれ強度変調されたレーザ光（「光束」とも呼ぶ。）を出射するように、Ｒレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５をそれぞれ駆動するためのＲレーザドライバ６６，Ｇレーザドライバ６７，Ｂレーザドライバ６８が設けられている。各レーザ６３，６４，６５は、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。
【００４７】
また、光源部２０には、Ｒレーザ６３より出射されたレーザ光の強度を検出するＲ光強度検出部５１と、Ｇレーザ６４より出射されたレーザ光の強度を検出するＧ光強度検出部５２と、Ｂレーザ６５より出射されたレーザ光の強度を検出するＢ光強度検出部５３とが設けられる。これにより、各レーザ６３，６４，６５から出射されるレーザ光の強度を検出可能としている。各光強度検出部５１，５２，５３は、検出したレーザ光の強度に応じた振幅レベルの検出信号を駆動制御部１０へ出力する。なお、各レーザ６３，６４，６５に光強度検出部５１，５２，５３を内蔵したレーザを適用することもできる。
【００４８】
さらに、光源部２０は、各レーザ６３，６４，６５より出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系７１，７２，７３と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー７４，７５，７６と、合波されたレーザ光を光ファイバケーブル５０に導く結合光学系７７とが設けられている。
【００４９】
従って、各レーザ６３，６４，６５から出射したレーザ光は、コリメート光学系７１，７２，７３によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー７４，７５，７６に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー７４，７５，７６により、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過される。そして、これら３つのダイクロイックミラー７４，７５，７６にそれぞれ入射した３原色のレーザ光は、波長選択的に反射または透過して結合光学系７７に達し、集光されて光ファイバケーブル５０へ出力される。
【００５０】
光源部２０と利用者の眼１０１との間に位置する走査部３０には、光源部２０で生成され、光ファイバケーブル５０を介して出射されるレーザ光を平行光化するコリメート光学系７９と、このコリメート光学系７９で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する水平走査部８０と、水平走査部８０で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する垂直走査部９０と、水平走査部８０と垂直走査部９０との間に設けられた第１リレー光学系８５と、このように水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を瞳孔１０１ａへ出射するための第２リレー光学系９５とが設けられている。
【００５１】
水平走査部８０及び垂直走査部９０は、光ファイバケーブル５０から入射されたレーザ光を画像として利用者の網膜１０１ｂに投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とする光学系であり、水平走査部８０は、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面を有する共振型の偏向素子８１と、この偏向素子８１を共振させて偏向素子８１の偏向面を揺動させる駆動信号を水平駆動信号６１に基づいて発生する水平走査駆動回路８２を備えている。
【００５２】
一方、垂直走査部９０は、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面を有する非共振型の偏向素子９１と、この偏向素子９１の偏向面を非共振状態で揺動させる駆動信号を垂直駆動信号６２に基づいて発生する垂直走査駆動回路９２とを備え、表示すべき画像の１フレームごとに、画像を形成するための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垂直に走査する。ここで「水平走査線」とは、水平走査部８０による水平方向への１走査を意味する。
【００５３】
なお、偏向素子８１，９１は、ここではガルバノミラーを用いることとするが、レーザ光を走査するようにその偏向面（反射面）を揺動又は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。また、本実施形態においては、水平走査部８０に共振タイプの偏向素子を用い、垂直走査部９０を非共振タイプの偏向素子を用いることとしているが、これに限らず、例えば、垂直走査部９０に共振タイプの偏向素子を用いてもよいし、どちらも非共振タイプの偏向素子としてもよい。
【００５４】
また、水平走査部８０と垂直走査部９０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系８５は、偏向素子８１の偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を偏向素子９１の偏向面に収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子９１の偏向面によって垂直方向に走査され、正の屈折力を持つ２つのレンズ９５ａ，９５ｂが直列配置された第２リレー光学系９５を介して、眼１０１の前方に位置させたハーフミラー３１で反射されて利用者の瞳孔１０１ａに入射し、網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像が投影される。これにより、利用者はこのように瞳孔１０１ａに入射するレーザ光を、画像として認識する。また、ハーフミラー３１は外光２００を透過して利用者の瞳孔１０１ａに入射させるようにしており、これにより利用者は外光に基づく外景にレーザ光に基づく画像を重ねた画像を視認することができる。
【００５５】
なお、第２リレー光学系９５においては、レンズ９５ａによって、それぞれのレーザ光がそのレーザ光の中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。そして、レンズ９５ｂによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の中心線が利用者の瞳孔１０１ａに収束するように変換される。
【００５６】
図４には、水平走査部８０及び垂直走査部９０の偏向素子８１，９１による最大走査範囲Ｇ（図４に示す水平最大走査範囲Ｘａ及び垂直走査最大範囲Ｙａにより形成される範囲）と標準走査範囲Ｚ（図４に示す水平走査標準範囲Ｘ１及び垂直走査標準範囲Ｙ１により形成される範囲）との関係が示されている。ここで、「走査最大範囲」とは、水平走査部８０の偏向素子８１及び垂直走査部９０の偏向素子９１がレーザ光を走査できる最大の範囲を意味する。また、「標準走査範囲Ｚ」とは、画像表示装置１においてデフォルトで定められた走査範囲である。
【００５７】
水平走査駆動回路８２は、駆動信号供給回路１８から出力される水平駆動信号６１を増幅して、偏向素子８１に印加し、偏向素子８１の偏向面を駆動する。垂直走査駆動回路９２は、駆動信号供給回路１８から出力される垂直駆動信号６２を増幅して、偏向素子９１に印加し、偏向素子９１の偏向面を駆動する。そして、偏向素子８１及び偏向素子９１の最大走査範囲Ｇのうち、標準走査範囲Ｚに偏向素子８１及び偏向素子９１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が出射される。これにより、偏向素子８１及び偏向素子９１によってレーザ光が標準走査範囲Ｚで走査され、１フレーム分のレーザ光が標準走査範囲Ｚ内で走査される。この走査が１フレームの画像ごとに繰り返される。なお、図４には、光源部２０からレーザ光が常時出射されたと仮定したときに偏向素子８１及び偏向素子９１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。ただし、偏向素子８１による水平走査方向Ｘの走査数は、１フレームあたり数百又は千程度あり、図４ではレーザ光の軌跡γを簡略して記載している。
【００５８】
［２．２．レーザ光の強度調整処理］
次に、画像表示装置１におけるレーザ光の強度調整処理について説明する。
【００５９】
上述したように、標準走査範囲Ｚでレーザ光が走査されて画像が形成される標準表示領域Ｄの縁部Ｄ２に走査部３０の走査位置があるときに、強度検出用レーザ光を出射する。そのため、利用者は強度検出用レーザ光を表示画像の縁のデザインとして認識するため、利用者に違和感や不快感を生じさせることなく、レーザ光の調整が可能となる。
【００６０】
この縁部Ｄ２は、操作部４０への操作によって、図５（ａ）に示すように、予め定められた標準表示領域Ｄ内で原画像Ｄ１の周縁に設ける標準モードと、図５（ｂ）に示すように標準表示領域Ｄに原画像Ｄ１を配置し、原画像Ｄ１の周縁である標準表示領域Ｄ外に設ける拡張モードとで有効表示領域の範囲を切り替え可能となっている。なお、標準モードのときは標準表示領域Ｄが有効表示領域となり、拡張モードでは、標準表示領域Ｄと縁部Ｄ２とで形成される表示領域が有効表示領域となる。
【００６１】
制御部１１は、操作部４０から標準モードの選択指示が入力されると、画像情報Ｆに応じた原画像Ｄ１を縮小し、この原画像Ｄ１の周縁に所定輝度の画像（縁部Ｄ２）を設けた画像情報を生成し、画像信号Ｓとして出力する。ここでの画像信号Ｓは、コンポーネント映像信号 （Component Video Signal)であるが、他の画像信号を用いるようにしてもよい。
【００６２】
このように標準モードで動作して、規定の解像度（例えば、８００×６００ピクセル）内で縁部Ｄ２を設けることにより、例えば、走査部３０での走査範囲に余裕がない場合であっても、縁部Ｄ２を設けることが可能となる。
【００６３】
一方、制御部１１は、操作部４０から拡張モードの選択指示が入力されると、画像情報Ｆに応じた原画像Ｄ１を縮小せずに、この原画像Ｄ１の周縁に所定輝度の画像（縁部Ｄ２）を設けた画像情報を生成し、画像信号Ｓとして出力する。
【００６４】
このように拡張モードで動作して、規定の解像度（例えば、８００×６００ピクセル）外で縁部Ｄ２を設けることにより、例えば、走査部３０での走査範囲に余裕がある場合に、原画像Ｄ１の解像度を損なわずに表示することができる。また、縁部Ｄ２は所定輝度の画像であり各画素位置が高精度であることは要求されないことから、精度よく画像を形成することができない範囲を用いることができる。例えば、水平走査部８０において偏向素子８１のように共振揺動するような偏向素子を用いた場合に、原画像Ｄ１表示のためには用いることができない走査位置で縁部Ｄ２を形成することが可能となる。
【００６５】
また、縁部Ｄ２の輝度は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色について最大値となるように設定される。すなわち、駆動制御部１０は、光源部２０からＲ，Ｇ，Ｂの各色のレーザ光が最大規定強度になるように、Ｒ駆動信号、Ｇ駆動信号、Ｂ駆動信号を出力するようにしており、そのため、利用者は縁部Ｄ２を白枠として認識する。
【００６６】
一方、各光強度検出部５１，５２，５３は、レーザ６３，６４，６５から最大規定強度となるように出射されたレーザ光を強度検出用レーザ光として、その強度を検出する。駆動制御部１０は、各光強度検出部５１，５２，５３からそれぞれ出力される検出信号に基づいて駆動信号の調整を行う。最大規定強度となるようにレーザ６３，６４，６５からレーザ光を出射するので、低い強度のレーザ光に比べ、温度等によって変化する出力特性のばらつきを検出しやすくなり、駆動信号の調整を迅速かつ容易に行うことが可能となる。なお、例えば、最大規定強度の５０％のレーザ光を強度検出用レーザ光としてレーザ６３，６４，６５から出力させるようにしてもよい。
【００６７】
また、縁部Ｄ２として、上述においては、原画像Ｄ１の周縁（四辺）すべてを囲むような枠を形成するようにしたが、これに限られず、操作部４０への操作によって種々の形の縁部Ｄ２を選択することができる。
【００６８】
例えば、図６（ａ）に示すように、原画像Ｄ１の四隅だけに所定輝度の領域を設けた縁部Ｄ２を形成するようことができる。また、図６（ｂ）に示すように、原画像Ｄ１の四隅以外に所定輝度の領域を設けた縁部Ｄ２を形成することもできる。
【００６９】
これらの縁部Ｄ２のパターンは、フラッシュＲＯＭ１３に画像データとして記憶されており、制御部１１は、操作部４０への利用者からの選択入力に基づき、フラッシュＲＯＭ１３から当該選択された縁部Ｄ２の画像データを読み出し、原画像Ｄ１と合成した画像情報を生成し、画像信号Ｓとして出力する。
【００７０】
また、本実施形態に係る画像表示装置１では、操作部４０への操作によって図７（ａ）に示すように縁部Ｄ２の幅Ｗを変更することができるようにしている。
【００７１】
制御部１１は、操作部４０への利用者からの選択入力に基づき、フラッシュＲＯＭ１３から読み出した縁部Ｄ２の幅Ｗを当該選択された幅に調整して、原画像Ｄ１と合成した画像情報を生成し、画像信号Ｓとして出力する。なお、幅Ｗの異なる縁部Ｄ２の画像データをフラッシュＲＯＭ１３に記憶しておき、選択された幅Ｗとなる縁部Ｄ２の画像データをフラッシュＲＯＭ１３から読み出すようにしてもよい。
【００７２】
かかる構成により、例えば、縁部Ｄ２の幅が大きく利用者によっては原画像Ｄ１が視認しにくくなる場合であっても、利用者の選択により縁部Ｄ２の幅Ｗを変更することで原画像Ｄ１を視認しやすくできる。
【００７３】
また、本実施形態に係る画像表示装置１では、操作部４０への操作によって図７（ｂ）に示すように縁部Ｄ２の輝度を変更することができるようにしている。
【００７４】
制御部１１は、操作部４０への利用者からの選択入力に基づき、フラッシュＲＯＭ１３から読み出した縁部Ｄ２の輝度を調整して、原画像Ｄ１と合成した画像情報を生成し、画像信号Ｓとして出力する。
【００７５】
従って、縁部Ｄ２の輝度が高くて利用者によっては原画像Ｄ１が視認しにくくなる場合であっても、利用者の選択により縁部Ｄ２の輝度を変更して視認しやすくすることができる。なお、原画像Ｄ１の状態に応じて制御部１１が縁部Ｄ２の輝度を動的に変更するようにすることもできる。例えば、原画像Ｄ１の輝度平均値が所定値よりも低い場合に、縁部Ｗ１の輝度を低くすることで、原画像Ｄ１を視認しやすくすることができる。
【００７６】
また、駆動制御部１０は、図８に示すように、縁部用駆動信号としてＲ駆動信号６０ｒ，Ｇ駆動信号６０ｇ，Ｂ駆動信号６０ｂの出力を同時にレーザ６３，６４，６５に出力して、所定強度のレーザ光をレーザ６３，６４，６５から同時に出射させることにより、縁部Ｄ２を白色で所定輝度としている。なお、図８は図５（ａ）のＡ−Ａ線位置に水平走査位置があるときの各駆動信号の状態を示す図である。
【００７７】
かかる構成により、光強度検出部５１，５２，５３では、レーザ６３，６４，６５から出射される強度検出用のレーザ光を同時に検出することができるため、駆動制御部１０における駆動信号の調整処理を迅速に行うことが可能となる。
【００７８】
また、駆動制御部１０は、図９に示すように、縁部用駆動信号としてＲ駆動信号６０ｒ，Ｇ駆動信号６０ｇ，Ｂ駆動信号６０ｂの出力をそれぞれ重複しないタイミングでレーザ６３，６４，６５に出力して、所定強度のレーザ光をレーザ６３，６４，６５からそれぞれ異なるタイミングで重複しないように出射させて、縁部Ｄ２を形成することもできる。
【００７９】
このように異なるタイミングでレーザ６３，６４，６５から強度検出用のレーザ光を出射させるため、縁部Ｄ２の画像を形成するために必要な消費電力を低減することができる。また、図９に示すように、縁部用駆動信号として駆動信号６０ｒ，６０ｇ，６０ｂを順次出力するため、縁部Ｄ２の輝度が低減されて、よりソフトに縁部Ｄ２を利用者に視認させることができ、原画像Ｄ１の視認が縁部Ｄ２により阻害されることを抑制できる。
【００８０】
また、駆動制御部１０からの縁部用駆動信号の出力を、図１０（ａ）に示すように、１以上の画像フレーム単位で断続的に行うようにすることもできる。
【００８１】
かかる構成により、縁部Ｄ２の画像を形成するために必要な消費電力を低減することができると共に、縁部Ｄ２の輝度が低減されて、よりソフトに縁部Ｄ２を利用者に視認させることができ、原画像Ｄ１の視認が縁部Ｄ２により阻害されることを抑制できる。
【００８２】
また、図１０（ｂ）に示すように、縁部Ｄ２を表示する画像フレームの出現回数を低減させることにより、さらに消費電力を低減することができる。また、利用者に対してさらにソフトに縁部Ｄ２を視認させることができ、原画像Ｄ１の視認が縁部Ｄ２により阻害されることを抑制できる。
【００８３】
また、本実施形態に係る画像表示装置１では、操作部４０への利用者による操作によって、縁部Ｄ２を動的に付加する自動付加モードを動作させることができる。この自動付加モードでは、制御部１１において、画像情報Ｆに含まれる原画像Ｄ１の画像フレーム単位の平均輝度が規定範囲にあるか否かを判定する輝度判定手段としてＣＰＵ１２を機能させ、平均輝度が規定範囲にあると判定した原画像Ｄ１の画像フレームで、駆動制御部１０から縁部用駆動信号の出力を行う。
【００８４】
以下、この自動付加モードについて、図１１を参照して具体的に説明する。
【００８５】
この自動付加モードにおいて、制御部１１は、まず、画像情報Ｆに含まれる原画像Ｄ１のうち、次に利用者に表示する画像フレームの画像の平均輝度値を算出する（ステップＳ１０）。
【００８６】
次に、制御部１１は、ステップＳ１で算出した平均輝度値が規定範囲にあるかを判定する（ステップＳ１１）。この処理において、平均輝度値が規定範囲にあると判定すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部１１は、原画像Ｄ１を圧縮して解像度を低減して（ステップＳ１２）、処理をステップＳ１３に移行する。
【００８７】
このステップＳ１３の処理において、制御部１１は、フラッシュＲＯＭ１３から縁部Ｄ２の画像データを読み出し、圧縮した原画像Ｄ１に白枠となる縁部Ｄ２の画像を付加した画像情報を生成し、画像信号Ｓとして駆動信号供給回路１８へ出力する（ステップＳ１４）。
【００８８】
一方、ステップＳ１２において、平均輝度値が規定範囲にないと判定すると（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御部１１は、処理を終了する。
【００８９】
制御部１１は、上記処理を繰り返し行うことで、自動付加モードを実行するようにしている。
【００９０】
このように、自動付加モードを実行することにより、例えば、原画像Ｄ１が所定輝度以上のときに縁部Ｄ２を付加した画像を表示することができ、原画像Ｄ１に対して縁部Ｄ２の輝度が高すぎて原画像Ｄ１が視認しにくくなることを防止することができる。
【００９１】
なお、上記処理は、１画像フレーム単位で行ってもよいが、複数画像フレーム単位で行うことにより、縁部Ｄ２を付加させた場合であっても、より自然に利用者に縁部Ｄ２を視認させることができる。
【００９２】
また、ステップＳ１２において、原画像Ｄ１を圧縮するようにしているが、原画像Ｄ１を圧縮しないようにすることで、縁部Ｄ２を形成したときとしないときとで原画像Ｄ１の画像サイズが小さくならなくて済み、原画像Ｄ１が視認しやすくなる。このとき、図５（ｂ）に示すように、制御部１１は、標準表示領域Ｄ外に縁部Ｄ２を設ける処理を行うことになる。
【００９３】
また、原画像Ｄ１の状態に応じて制御部１１が縁部Ｄ２の幅Ｗを動的に変更するようにするようにしてもよい。例えば、原画像Ｄ１の輝度平均値が所定範囲（上記規定範囲を含み上記規定範囲よりも広い範囲）よりも低い場合に、縁部Ｗ１の幅Ｗを狭くすることで、原画像Ｄ１を視認しやすくすることができる。
【００９４】
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、発明の概要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。
【００９５】
例えば、光強度検出部５１，５２，５３（２０ａ）をレーザ６３，６４，６５に隣接又は内蔵させるようにしたが、レーザ６３，６４，６５から出力されるレーザ光の強度を検出することができる位置にあれば、これに限られるものではない。例えば、走査部３０により走査されたレーザ光が入射される位置に光強度検出部５１，５２，５３（２０ａ）を配置するようにしてもよい。
【００９６】
また、画像情報ＦをフラッシュＲＯＭ１３に記憶した後に画像処理を施すこととしたが、これに限られず、画像情報に応じて駆動信号を生成することができればどのような処理を行ってもよい。
【００９７】
本発明を、上述してきた実施形態を通して説明したが、本実施形態によれば、以下の効果が期待できる。
【００９８】
（１）駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部２０と、光源部２０から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部３０とを備え、走査部３０によって走査されたレーザ光により画像を表示する画像表示装置１において、光源部２０から出射されるレーザ光の強度を検出する光強度検出部２０ａ（５１，５２，５３）と、駆動信号を画像情報Ｆに応じて生成すると共に、光強度検出部２０ａ（５１，５２，５３）によって検出したレーザ光の強度に基づき駆動信号を補正する駆動制御部１０とを備え、走査部３０によってレーザ光が走査されて画像が形成される有効表示領域Ｅのうち、その縁部Ｄ２に走査部３０の走査位置があるときに当該縁部Ｄ２用に予め決められた縁部用駆動信号を駆動制御部１０から出力して所定強度のレーザ光を光源部２０から出射させ、さらに、縁部用駆動信号により光源部２０から出射されるレーザ光の強度を光強度検出部２０ａ（５１，５２，５３）により検出することとしたため、強度検出用レーザ光を表示画像の縁のデザインとして利用者へ認識させつつも、この強度検出用レーザ光の強度を検出して光源部から出射するレーザ光の強度を調整して、画像の輝度を正常に保つことができる
【００９９】
（２）また、光源部２０は、三原色に対応したレーザ光をそれぞれ出射する複数の光源としてレーザ６３，６４，６５を備え、有効表示領域の縁部Ｄ２に走査部３０の走査位置があるときに駆動制御部１０から縁部用駆動信号を複数のレーザ６３，６４，６５にそれぞれ入力して所定強度のレーザ光を複数のレーザ６３，６４，６５からそれぞれ出射させるようにしたので、強度検出用レーザ光を表示画像の縁のデザインとして利用者へ認識させつつも、各レーザ６３，６４，６５の強度をそれぞれ調整することができる。
【０１００】
（３）また、駆動制御部１０は、縁部用駆動信号を複数のレーザ６３，６４，６５に同時に出力して、所定強度のレーザ光を複数のレーザ６３，６４，６５から同時に出射させるようにしたので、光強度検出部５１，５２，５３では、レーザ６３，６４，６５から出射される強度検出用のレーザ光を同時に検出することができ、駆動制御部１０における駆動信号の調整処理を迅速に行うことが可能となる。
【０１０１】
（４）また、駆動制御部１０は、縁部用駆動信号を複数のレーザ６３，６４，６５間で重複しないタイミングで出力して、所定強度のレーザ光を各レーザ６３，６４，６５間で重複しないタイミングで出射させるようにしたので、縁部Ｄ２の画像を形成するために必要な消費電力を低減することができる。また、縁部Ｄ２の輝度が低減されて、よりソフトに縁部Ｄ２を利用者に視認させることができ、原画像Ｄ１の視認が縁部Ｄ２により阻害されることを抑制できる。
【０１０２】
（５）また、表示対象の原画像Ｄ１を縮小し、当該原画像Ｄ１の周縁を所定輝度の画像として画像情報を生成する制御部１１（画像処理手段１０ａ）を備えるようにしたので、走査部３０での走査範囲に余裕がない場合であっても、縁部Ｄ２を設けることが可能となる。
【０１０３】
（６）また、駆動制御部１０からの縁部用駆動信号の出力を、１以上の画像フレーム単位で断続的に行うようにしたので、縁部Ｄ２の画像を形成するために必要な消費電力を低減することができる。また、縁部Ｄ２の輝度が低減されて、よりソフトに縁部Ｄ２を利用者に視認させることができ、原画像Ｄ１の視認が縁部Ｄ２により阻害されることを抑制できる。
【０１０４】
（７）また、画像情報に含まれる原画像Ｄ１の画像フレーム単位の平均輝度が規定範囲にあるか否かを判定する制御部１１（輝度判定手段）を備え、制御部１１により平均輝度が規定範囲にあると判定した原画像Ｄ１の画像フレームで、駆動制御部１０から縁部用駆動信号の出力を行うようにしたので、例えば、原画像Ｄ１に対して縁部Ｄ２の輝度が高すぎて原画像Ｄ１が視認しにくくなることを防止することができる
【０１０５】
（８）また、縁部用駆動信号の信号レベルを変更してレーザ６３，６４，６５から出射するレーザ光の強度を変更する制御部１１（縁部輝度変更手段）を設けようにしたので、例えば、縁部Ｄ２の輝度が高くて利用者によっては原画像Ｄ１が視認しにくくなる場合であっても、利用者の選択により縁部Ｄ２の輝度を変更して視認しやすくすることができる。
【０１０６】
（９）また、縁部Ｄ２の縁幅を変更する制御部１１（縁幅変更手段）を設けるようにしたので、例えば、縁部Ｄ２の幅が大きく利用者によっては原画像Ｄ１が視認しにくくなる場合であっても、利用者の選択により縁部Ｄ２の幅Ｗを変更することで原画像Ｄ１を視認しやすくできる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  画像表示装置
１０  駆動制御部
１１  制御部（画像処理手段、縁部輝度変更手段、縁幅変更手段、輝度判定手段）
２０  光源部
３０  走査部
【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】
2010211149.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010211149.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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