(57)【要約】【課題】複数の色を発光する光源からの光を走査して、表示画像を形成する画像表示装置において、光源の光の波長が経時的に変化した場合でも、色相が変化しないように補正する。【解決手段】入力する画像信号に応じて強度変調された複数の色の光を発光する光源部５と、発光した光を走査して、この走査光に基づいて表示画像を形成する光走査部６と、走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、走査光を回折する光回折部７と、走査光の内、表示画像を形成する走査光の光路外に設置され、光回折部７から回折光を入射し、入射した回折光の位置に基づいて波長情報を生成する受光部８と、生成された波長情報に基づいて、画像信号を制御して、光源部５が発光する光の色を補正する色補正部２と、を備える。【選択図】図１
2010237309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた光強度で複数の色の光を発光する光源部と、
前記発光した光を走査して、この走査光に基づいて表示画像を形成する光走査部と、
前記走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、前記走査光を回折する光回折部と、
前記走査光の走査領域のうち、表示画像を形成する走査光の領域外である無効走査領域に設置され、前記光回折部から入射する高次の回折光の入射位置に基づいて波長情報を生成する受光部と、
前記生成された波長情報に基づいて、前記画像信号を制御して、前記光源部が発光する光の色を補正する色補正部と、を備える画像表示装置。
【請求項２】
前記受光部が入射する高次の回折光は、前記光回折部の前記無効走査領域で回折された回折光であ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】
前記受光部が入射する高次の回折光は、前記光回折部の、前記表示画像を形成する走査光の領域内である有効走査領域で回折された２次回折光以上の次数のいずれかの回折光であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光回折部と前記受光部との間には、所定次数の回折光以外の回折光を遮蔽するためのマスクが設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光源部は、赤色、緑色及び青色の各色の光を時分割で発光し、前記受光部は、前記赤色、緑色及び青色の各色の光の回折光を前記光源部の発光に同期させて受光し、前記夫々の色に対応する波長情報を生成する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】
前記光走査部は、赤色、緑色及び青色の各色の光を前記光回折部の互いに異なる領域に照射し、前記受光部は、前記光回折部の互いに異なる領域からの前記赤色、緑色及び青色の各色の光による回折光を入射して、前記夫々の色に対応する波長情報を生成する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】
前記受光部が生成した波長情報に基づいて、前記光源部が発光する光の色を補正する色補正処理を、装置の起動時において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。
【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し、特に、瞳拡大処理が施された投影光を利用者の眼に導入して画像表示を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利用者の頭部に表示装置を装着して、利用者の眼に直接投影光を照射して、網膜上に表示画像を結像させて表示を行うヘッドマウント型表示装置が実用化されている。表示装置の場所をとらず、しかも眼前に映像を展開できるので、多方面に利用が検討されている。
【０００３】
図８は、この種の表示装置の一例である網膜走査型表示装置の構成を表すブロック図である（特許文献１の図１）。網膜走査型表示装置の動作を以下に簡単に概説する。外部から入力した映像信号は信号処理回路６０に入力される。信号処理回路６０は、映像信号から同期信号及びＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色の輝度信号を抽出する。Ｒレーザドライバ７０はＲ輝度信号を入力してＲ画像信号を生成し、Ｒレーザ１３５はＲ画像信号を入力して、Ｒ画像信号に応じた光強度でＲ光を発光する。Ｇレーザ１３７、Ｂレーザ１３９もＧ画像信号、Ｂ画像信号に応じた光強度でＧ光、Ｂ光を発光する。各レーザ１３５、１３７、１３９が発光したＲＧＢの光は、コリメータレンズ４０、４２、４４、ダイクロイックミラー５０、５２、５４及び結合光学系５６を介して混合され、光ファイバ８２に導入される。光ファイバ８２を出射した混合光は、コリメータレンズ８４、ビームスプリッタ９２等を介して光走査部に出射される。
【０００４】
光走査部は、光ファイバ８２から出射された混合光を水平方向に走査する水平走査系１００と垂直方向に走査する垂直走査系１２０から構成されている。光走査部が走査した走査光は、リレー光学系１４０を介して利用者の眼１４５の瞳孔１４６に導入され、網膜１４７上に結像する。利用者は、この網膜上に結像した画像を表示画像として認識する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５１１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、網膜走査型の画像表示装置はＲレーザ、Ｇレーザ及びＢレーザの３原色の光を混合して走査し、フルカラーの画像を表示している。しかし、環境温度の変化や経時的な変化により、レーザ光源の発光波長や発光強度が変化する。例えば発光波長が変化すると表示画像の中間色も変化して色バランスが崩れ、画像品質が低下する、という課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡素な構成で走査光の波長や強度を測定し、光源部の発光素子にフィードバックすることにより、高品質の表示画像を維持することができる画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
【０００９】
請求項１に係る発明においては、画像信号に応じた光強度で複数の色の光を発光する光源部と、前記発光した光を走査して、この走査光に基づいて表示画像を形成する光走査部と、前記走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、前記走査光を回折する光回折部と、前記走査光の走査領域のうち、表示画像を形成する走査光の領域外である無効走査領域に設置され、前記光回折部から入射する高次の回折光の入射位置に基づいて波長情報を生成する受光部と、前記生成された波長情報に基づいて、前記画像信号を制御して、前記光源部が発光する光の色を補正する色補正部と、を備える画像表示装置とした。
【００１０】
請求項２に係る発明においては、前記受光部が入射する高次の回折光は、前記光回折部の前記無効走査領域で回折された回折光であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置とした。
【００１１】
請求項３に係る発明においては、前記受光部が入射する高次の回折光は、前記光回折部の、前記表示画像を形成する走査光の領域内である有効走査領域で回折された２次回折光以上の次数のいずれかの回折光であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置とした。
【００１２】
請求項４に係る発明においては、前記光回折部と前記受光部との間には、所定次数の回折光以外の回折光を遮蔽するためのマスクが設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置とした。
【００１３】
請求項５に係る発明においては、前記光源部は、赤色、緑色及び青色の各色の光を時分割で発光し、前記受光部は、前記赤色、緑色及び青色の各色の光の回折光を前記光源部の発光に同期させて受光し、前記夫々の色に対応する波長情報を生成する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とした。
【００１４】
請求項６に係る発明においては、前記光走査部は、赤色、緑色及び青色の各色の光を前記光回折部の互いに異なる領域に照射し、前記受光部は、前記光回折部の互いに異なる領域からの前記赤色、緑色及び青色の各色の光による回折光を入射して、前記夫々の色に対応する波長情報を生成する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とした。
【００１５】
請求項７に係る発明においては、前記受光部が生成した波長情報に基づいて、前記光源部が発光する光の色を補正する色補正処理を、装置の起動時において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とした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像表示装置に置いては、画像信号に応じた光強度で複数の色の光を発光する光源部と、前記発光した光を走査して、この走査光に基づいて表示画像を形成する光走査部と、前記走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、前記走査光を回折する光回折部と、前記走査光の走査領域のうち、表示画像を形成する走査光の領域外である無効走査領域に設置され、前記光回折部から入射する高次の回折光の入射位置に基づいて波長情報を生成する受光部と、前記生成された波長情報に基づいて、前記画像信号を制御して、前記光源部が発光する光の色を補正する色補正部と、を備えるようにした。即ち、表示画像を形成する走査光を回折させて、走査光の射出瞳径を拡大させる光回折部を、光源部が発光する光の分光手段として併用し、光源部が発光する光の色補正を行うようにした。そのため、走査光の波長情報を取得するための分光手段を新たに設ける必要がなく、簡素な構成で色変動を低減し、高品質の表示画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像表示装置の光走査部、光回折部及び受光部を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像表示装置の光走査部、光回折部及び受光部を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像表示装置の光走査部、光回折部及び受光部を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像表示装置の光走査部、光回折部及び受光部を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る網膜走査型の画像表示装置の構成を表すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像表示装置の駆動方法を表すフロー図である。
【図８】従来公知の網膜走査型表示装置の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る画像表示装置の基本的な構成を表すブロック図である。画像表示装置１は、外部から入力した画像信号Ｓに基づいて光源部５を駆動する画像信号を生成する画像信号供給部４と、入力した画像信号に応じた光強度で複数の色の光を発光する光源部５と、光源部５で発光した光を走査して、この走査光に基づいて表示画像を形成する光走査部６を備えている。
【００１９】
画像表示装置１は、更に、光走査部６により走査された走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、この走査光を回折して射出瞳径を拡大させる光回折部７と、走査光のうち、表示画像を形成する走査光の走査領域のうち、表示画像を形成する走査光の光路領域外である無効走査領域に設置され、光回折部７から回折光を入射して、入射した高次の回折光の入射位置に基づいて波長情報を生成する受光部８と、生成された波長情報に基づいて、光源部５に与える画像信号を制御して、光源部５が発光する光の色を補正する色補正部２を備えている。更に、光回折部７から出射された走査光を眼１０の網膜１１に導く接眼レンズ９、装置全体を制御するための制御部３を備えている。
【００２０】
画像表示装置１は、次のように駆動する。画像信号供給部４は、制御部３を介して外部から画像信号Ｓを入力し、光源部５を駆動するための画像信号、例えばＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応する画像信号を生成する。光源部５は、複数の色の光、例えばＲＧＢの各色の光を発光する複数の発光素子を備えている。画像信号供給部４から供給される画像信号は、夫々の色に対応する発光素子に供給される。従って、各発光素子は発光タイミングや発光輝度が独立して制御される。光走査部６は、光源部５が発光した光を眼１０に向けて走査する。光走査部６により走査された走査光は、図示しない収束レンズ等を介して結像して中間像を形成する。この中間像（より正確には中間像面）が形成される位置に光回折部７が設置される。光回折部７は走査光を回折してその射出瞳径Ｒを拡大させる。この走査光が、利用者の眼１０に導入され、網膜１１上に結像する。これにより、利用者の眼１０が斜め方向を向いたときでも、表示画像が消失しない自然な画像を視認することが出来る。
【００２１】
受光部８は、光回折部７から回折された回折光を入射して波長情報を生成する。回折光は、光の波長に応じて回折角（入射方向に対する回折方向の角度）が変化する。具体的には、波長が大きいほど回折角度は大きくなる。従って、受光部８に入射する回折光の入射位置を特定することにより、入射した回折光の波長を検出することができる。更に、受光部８に入射する回折光の光強度を測定することができる。これにより、受光部８は、生成する波長情報に受光した光の波長のほかに光強度の情報も含めることができる。
【００２２】
色補正部２は、受光部８が生成する波長情報に基づいて、色相のずれを補正するための補正情報を生成し、画像信号供給部４に供給する。画像信号供給部４は、この補正情報に基づいて補正した画像信号を光源部５に出力する。光源部５は、補正された画像信号に基づいて光源部５に含まれる複数の発光素子の発光強度を補正する。このように、光源部５から発光された光の色相が補正される。
【００２３】
より具体的には、画像信号供給部４は、入力した画像信号Ｓに含まれる複数の色、例えばＲＧＢの各色の輝度信号から、光源部５を駆動するためのＲＧＢの各色に対応する画像信号を生成する。ＲＧＢの画像信号の大きさは、所定の色相が得られるように予め定めておく。光源部５は、このＲＧＢの画像信号を入力してＲＧＢの各色に対応する発光素子を発光させる。発光素子として、例えばＬＥＤやレーザダイオードを使用することができる。
【００２４】
光回折部７として、例えば、透明基材の表面に多数の凹部又は凸部を形成した回折格子板を使用することができる。凹部又は凸部は、平行な多数の線状に、或いは平行な多数の線が碁盤の目のように交差する格子状に形成される。平行な多数の線状に形成した場合は、この線に直交する方向の射出瞳径が拡大される。碁盤の目のように形成した場合は、２次元方向に射出瞳径が拡大される。
【００２５】
受光部８として、直線状に多数の受光素子を配列させたフォトダイオード、或いはＣＣＤ等を使用することができる。光源部５の発光素子として、特定波長の光を発光するＬＥＤやレーザダイオードを使用すれば、光回折部７により回折される回折光は離散的な回折角を有することになる。受光部８は、この離散的な回折光を受光した受光素子を特定して回折光の波長や光強度を検出し、波長情報を生成する。
【００２６】
このように、光回折部７は、走査光の射出瞳径を拡大させて自然な表示画像を形成するとともに、光源部５により発光された光から波長情報を取得するための分光手段としても利用する。そのために、走査光の波長情報を取得するための分光手段を新たに設ける必要がなく、簡素な構成で色変動や色相変動に基づく画像品質が低下することを防止し、高品質の表示画像を形成することができる。
【００２７】
（第一実施形態）
図２は、上記図１の、光走査部６、光回折部７及び受光部８を説明するための模式図であり、本発明の第一実施形態を表す。本第一実施形態は、光回折部７の有効走査領域、即ち、表示画像が形成される走査光の光路領域である有効走査領域で回折された高次回折光を用いて、光源部５が発光する光の色補正を行う場合である。
【００２８】
光走査部６により走査された走査光は、光回折部７の回折面において結像し、中間像面を形成する。ここで、走査光Ｌ１は中間像の上辺部、走査光Ｌ０が中央部、走査光Ｌ２が下辺部を走査している。例えば、表示画像の中央部を走査する走査光Ｌ０は、光回折部７により０次回折光Ｄ０、＋１次回折光Ｄ＋１、−１次回折光Ｄ−１等に回折される。走査光Ｌ１及びＬ２も光回折部７により同様に回折される。本実施形態の場合は、走査光の射出瞳径拡大用として±１次回折光まで利用しているが、これに限定されない。例えば、射出瞳径拡大用として±２次回折光まで利用するようにしてもよいし、更に高次の回折光を利用するようにしてもよい。
【００２９】
一方、走査光Ｌ０は、光回折部７により、更に２次回折光、三次回折光等の高次回折光を生成する。図２においては、受光部８の受光面に走査光Ｌ０の２次回折光Ｄ＋２が入射している。光源部５が発光する光の波長が、例えば波長λｒ＝６３０ｎｍの赤色、波長λｇ＝５３５ｎｍの緑色、波長λｂ＝４６０ｎｍの青色の３原色である場合に、赤色の２次回折光Ｄ＋２はＰｒの位置に、緑色の２次回折光Ｄ＋２はＰｇの位置に、青色の２次回折光Ｄ＋２はＰｂの位置に離散して入射する。なお、ＲＧＢの三原色が加法混色により標準光源Ｄ６５の白色とするためには、ＲＧＢの光の強度比をＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１．２３：１．４３の比率とすればよい。
【００３０】
ここで図２に示すように、緑色の光の入射位置がＰｇ’にシフトした場合、受光部８は、入射した緑色の入射位置Ｐｇ’から、波長が例えばλｇ＝５４５ｎｍにシフトしたことを検出する。色補正部２は、受光部８からこの波長情報を取得して、緑色の波長λｇが初期設定に対して１０ｎｍ長波長側にシフトしたことを特定する。緑色の波長が長波長側に１０ｎｍシフトすると、上記光強度比を維持したままでは加法混色された光の色相が変化して、例えば標準光源Ｄ６５により規定される白色からずれてしまう。緑色の波長が１０ｎｍ長波長側にシフトした場合は、ＲＧＢの光の強度比をＲ:Ｇ:Ｂ=１:１．２０:１．１６に変更する必要がある。そこで、色補正部２は、上記ＲＧＢの強度比に補正するための補正情報を画像信号供給部４に供給し、画像信号供給部４は、補正情報に基づいて光源部５を駆動するための画像信号の大きさを補正する。
【００３１】
以上は、光源部５が発光する光の波長がシフトした場合であるが、光源部５が発光するいずれかの色の光の強度が変化した場合も、同様に補正することができる。受光部８は、各色の２次回折光の光強度を検出して波長情報を生成する。色補正部２は、光強度を含む波長情報を入力し、光強度比の変化量を特定し、補正情報を生成する。画像信号供給部４は、色補正部２からの補正情報に基づいて光源部５を駆動するための画像信号の大きさを補正する。このように、光源部５が発光する光の波長がシフトした場合の他に、発光強度が変化した場合も、色相変動に基づく画像品質の低下を防止することができる。
【００３２】
一般に、光の波長をλとし、分光放射密度をｐ（λ）とし、等色関数を、
【数１】
2010237309.tif 000003
とすると、色度座標（ｘ、ｙ）は次式（１）により表される。
【数２】
2010237309.tif 000004
即ち、色度座標（ｘ、ｙ）により表される座標点により色相が決定される。従って、光源部５を構成する発光素子の光の波長がシフトした場合、或いは発光強度が変化した場合でも、波長λに対する分光放射密度ｐ(λ)を調整することにより、同一色相の光を生成することができる。言い換えれば、発光強度比を調整することにより、異なる波長に対しても同一の色相を生成することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態において、光源部５が、ＲＧＢの各色の光を時分割で発光し、受光部８は、これに同期して時分割でＲＧＢの各回折光を受光し、その受光した回折光の位置と光強度から夫々の色の光の波長情報を生成することができる。このように、時分割で発光させた回折光を検出すれば、他の色の回折光による影響を受けないので、波長や光強度の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
（第二実施形態）
図３は、上記図１の、光走査部６、光回折部７及び受光部８を説明するための模式図であり、本発明の第二実施形態を表す。本第二実施形態は、光回折部７の無効走査領域、即ち、表示画像が形成される走査光の光路領域外である無効走査領域で回折された高次回折光を用いて、光源部５が発光する光の色補正を行う場合である。
【００３５】
図３の右側の円は光回折部７の回折格子面を表しており、表示領域ＨＧは、光走査部６により走査された走査光のうち、表示画像を形成する走査光の有効走査領域内に位置し、表示外領域Ｈｏｕｔは、表示領域ＨＧの外側であり、無効走査領域内に位置する。本第二実施形態においては、受光部８が入射する回折光は、表示画像に寄与しない走査光Ｌｘが表示外領域Ｈｏｕｔの微小領域である点Ｐｘで回折された回折光である。点Ｐｘで回折された回折光は、ミラー１２により反射されて受光部８に入射する。例えばＲ、Ｇ、Ｂの各色の光を含む走査光が光回折部７の点Ｐｘに入射すると、点Ｐｘからの回折光は受光部８の位置Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂに入射する。この回折光を受光した受光素子を特定することにより、各色の波長及び光強度を検出することができる。
【００３６】
走査光の光回折部７への入射領域を点Ｐｘの微小領域としたので、回折光が入射する位置分解能が高くなり、波長シフト量の検出精度を向上させることができる。また、光回折部７により０次回折光、１次回折光、２次回折光等に回折されるが、この回折光うちの１次回折光以上の次数の回折光を利用することができる。通常、回折光は次数が高くなるに従いその強度が低下する。本第二実施形態では、光強度の高い１次回折光を利用することができるので、光回折部７に入射する走査光の領域を微小領域とし、受光部８に入射する回折光の位置分解能を向上させ、回折光の波長検出精度をたかめることができる。
【００３７】
なお、点Ｐｘは表示外領域Ｈｏｕｔなので、ノイズ光として網膜１１に入射することもない。また、上記のように走査光を利用することに代えて、光源部５から光回折部７に直接光を導いて回折させ、光源部５の発光を監視することもできる。このようにすれば、光走査部６を駆動しないで光源部５の発光状態を監視して、色補正を行うことができる。
【００３８】
（第三実施形態）
図４は、上記図１の、光走査部６、光回折部７及び受光部８を説明するための模式図であり、本発明の第三実施形態を表す。本第三実施形態においては、光走査部６は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光を光回折部７の互いに異なる領域に走査し、受光部８は、この互いに異なる領域からの回折光を入射して、夫々の色に対応する波長情報を生成する。
【００３９】
図４を用いて具体的説明する。光走査部６は、Ｒ色の走査光Ｌ３を光回折部７の位置Ｔ３、Ｇ色の走査光Ｌ４を位置Ｔ４、Ｂ色の走査光Ｌ５を位置Ｔ５の互いに離間する所定領域を走査する。走査光Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５が走査される光回折部７の位置Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、予め定められている。各走査光Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は、光回折部７で回折して、０次及び±１次の回折光を含む走査光Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５として接眼レンズ９に入射し、利用者の眼１０に向けて投射される。
【００４０】
一方、光回折部７の位置Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５からは、ＲＧＢの２次回折光が受光部８の受光素子に照射される。即ち、位置Ｔ３からの波長λｒの２次回折光は受光部８の入射位置Ｐｒに、位置Ｔ４からの波長λｇの２次回折光は受光部８の入射位置Ｐｇに、位置Ｔ５からの波長λｂの２次回折光は受光部８の入射位置Ｐｂに、夫々入射する。受光部８は、位置Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５から入射した回折光の各波長を、その入射位置Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにより検出して、波長情報を生成する。色補正部２は、受光部８から波長情報を入力して、初期設定時の波長と比較して、そのシフト量を特定し、上記式（１）を用いて演算して補正情報を生成し、光源部５の色補正を行う。
【００４１】
なお、光走査部６から走査する走査光として、受光部８が設置される位置に近いほうの走査光Ｌ３を長い波長のＲの色に、受光部８が設置される位置より遠いほうの走査光Ｌ５を短い波長のＢの色に設定するのが好ましい。光の波長が長い光のほうが、波長が短い光よりも回折角が大きくなるので、受光部８に対して各色の光の光路は広がるように入射し、各色の光の相対的な間隔が拡大するからである。
【００４２】
本実施形態においては、光回折部７に入射する各波長の走査光Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５が互いに離間するので、受光部８に入射する高次回折光の入射位置Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂも互いに大きく離間する。そのため、他の波長の高次回折光によるノイズ光除去のためのマスク１３等の設置が容易となる。なお、高次回折光として、２次回折光よりも高い次数の回折光を利用することができる。
【００４３】
（第四実施形態）
図５は、上記図１の、光走査部６、光回折部７及び受光部８を説明するための模式図であり、本発明の第四実施形態を表す。本第四実施形態においては、光回折部７と受光部８との間にマスク１３が設置されている。マスク１３には開口部１４が形成され、この開口部１４を通過した回折光が受光部８の受光素子に入射する。
【００４４】
上記第一実施形態においては、受光部８は、表示画面の中央部を走査する走査光Ｌ０からの回折光に基づいて、例えばＲＧＢの各波長の波長情報を生成する。しかし、走査光Ｌ０の他に、走査光Ｌ１やＬ２から同時に回折光を検出する場合には、２次以上の高次回折光が受光部８の受光素子に入射して、波長検出の検出精度が低下する。そこで、本第四実施形態においては、マスク１３を設置して、特定方向からの回折光のみを入射し、他の方向からの回折光を遮蔽するようにした。
【００４５】
図５に基づいて具体的に説明する。光走査部６は、光回折部７の表示領域の上辺部、中央部及び下辺部を夫々走査光Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５のように走査する。各走査光Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は、０次回折光及び±１次回折光を含む走査光Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５に変換され、接眼レンズ９を介して利用者の眼１０に入射される。走査光Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は±１次回折光を含むので、射出瞳径が拡大される。
【００４６】
いま、光回折部７の特定の位置Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を予め定めておく。そして、光走査部６は、例えば、Ｂ色の走査光Ｌ３を位置Ｔ３に、Ｇ色の走査光Ｌ４を位置Ｔ４に、Ｒ色の走査光Ｌ５を位置Ｔ５に向けて走査する。マスク１３は、光回折部７の位置Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５から入射する波長λｂ、λｇ、λｒの２次回折光を通過させて、その他の高次回折光を遮蔽する。受光部８は、これらの２次回折光を入射した入射位置を検出して、各色の波長情報を生成する。これにより、他の領域から入射する高次回折光によるノイズの影響が受け難くなり、検出精度を向上させることができる。
【００４７】
なお、光回折部７の複数点から、所定の色の回折光を入射して波長情報を生成することに代えて、光回折部７の１箇所の地点、例えば位置Ｔ４から複数の色の回折光を入射し、この回折光よりも高次の回折光を遮蔽するようマスク１３を設置してもよい。また、図４に示す第三実施形態において、各波長λｒ、λｇ、λｂの高次回折光ごとにマスク１３を設置することができる。このように、マスク１３の設置場所、設置形状、設置数等を適宜設定することにより、より高精度の波長情報を生成してより高精度に色補正を行うことができる。
【００４８】
（第五実施形態）
図６は、本発明の第五実施形態に係る網膜走査型の画像表示装置２０の構成を表すブロック図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００４９】
画像表示装置２０は、入力した画像信号に基づいてＲＧＢの各画像信号を生成する画像信号供給部４と、ＲＧＢの各画像信号を入力して、ＲＧＢの各色の光を発光する光源部５と、光源部５からの混色された光を走査して表示画像を形成する光走査部６と、光走査部６からの走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、走査光を回折する光回折部７と、光回折部７から射出瞳径が拡大された走査光を入射して、利用者の眼１０の網膜１１に表示画像を形成するための接眼レンズ９と、光回折部７からの回折光を入射して、その入射位置に基づいて、波長情報を生成する受光部８と、この受光部８からの波長情報に基づいて、光源部５を駆動して発光する光の色補正を行う色補正部２と、装置の制御を行う制御部３等から構成されている。
【００５０】
制御部３は、ＲＯＭ３８に記憶された処理プログラムをＲＡＭ３９に読み出して実行することにより、各種の機能を制御する。制御部３は、画像信号入力Ｉ／Ｆ２２を介して外部から画像信号Ｓを入力し、画像を構成する画素データを展開してＶＲＡＭ４０に記憶し、水平同期信号に同期して、ＶＲＡＭ４０から順次画素データを読み出し、画像信号供給回路３６へ出力する。
【００５１】
画像信号供給部４は、画像信号供給回路３６とＲＧＢの各レーザドライバ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを備えている。画像信号供給回路３６は、制御部３から画像データ及び同期信号を入力して光源部５の発光を制御するためのＲＧＢ輝度信号及び光走査部６を制御するための同期信号を供給する。ＲＧＢの各レーザドライバ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは、ＲＧＢの各輝度信号を入力して、ＲＧＢの各画像信号を生成する。
【００５２】
光源部５は、ＲＧＢの各色の光を発光するＲＧＢのレーザダイオード２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂと、これらの光を混色する光学系を備えている。ＲＧＢの各レーザダイオード２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは、ＲＧＢの各画像信号を入力して、ＲＧＢの各色のレーザ光を発光する。ＲＧＢの各レーザ光は、コリメータレンズ２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂによりコリメートされ、ダイクロイックミラー２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂを介して混合され、結合光学系２７により光ファイバー２８に導入される。
【００５３】
光走査部６は、光ファイバー２８からの光を、水平スキャナー３１及び垂直スキャナー３４により２次元方向に走査する。まず、光ファイバー２８により導かれた混色されたレーザ光は、コリメータレンズ２９によりコリメートされて、水平スキャナー３１の揺動反射面に照射される。水平スキャナー３１は、水平同期信号を入力した水平駆動回路３０から画像信号を入力して、コリメートされたレーザ光を水平方向に走査する。水平方向に走査されたレーザ光はリレーレンズ３２により垂直スキャナー３４の揺動反射面に導かれる。垂直スキャナー３４は、垂直同期信号を入力した垂直駆動回路３３から画像信号を入力して、水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する。水平方向及び垂直方向に走査された走査光はリレーレンズ３５により結像して中間像を形成する。
【００５４】
光回折部７は、中間像が形成される位置に設置される。光回折部７は、入射した走査光を回折し、０次回折光及び１次回折光を含む瞳径拡大処理が施された走査光に変換する。接眼レンズ９は、光回折部７からの走査光を利用者の網膜１１に結像させる。光回折部７に入射した走査光のうち、２次回折光以上の高次回折光のうちのいずれかの次数の回折光が、受光部８に入射する。受光部８は複数の受光素子から構成され、高次回折光を入射して、その入射位置に基づく波長情報を生成する。
【００５５】
色補正部２は、受光部８により生成された波長情報に基づいて補正情報を生成し、画像信号供給回路３６へ出力する。画像信号供給回路３６は、補正情報に基づいて、輝度信号を補正した補正輝度信号を生成して、レーザダイオード２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの発光強度を補正する。
【００５６】
画像表示装置２０は、このように駆動するので、レーザダイオード２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの発光波長が経時的に変化した場合でも、ＲＧＢの各色の光の色相を一定に保持することができる。なお、光回折部７及び受光部８の構成や、色補正の原理は第一実施形態〜第四実施形態において既に説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００５７】
（第六実施形態）
図７は、本発明の第六実施形態に係る画像表示装置の駆動方法を表すフロー図である。図１又は図６に示す画像表示装置１、２０の構成図を参照して説明する。
【００５８】
まず、制御部３のＣＰＵ３７は、ＲＯＭ３８から色補正プログラムをＲＡＭ３９に展開して、色補正プログラムを実行して色補正処理を開始する。色補正部２は、緑色判定処理を実行する。色補正部２は、画像信号供給部４の画像信号供給回路３６に対してＧ色発光指示を与える。画像信号供給部４は、光源部５のレーザダイオード２４ＧにＧ色の画像信号を出力すると同時に、光走査部６の水平スキャナー３１及び垂直スキャナー３４を駆動するための画像信号を出力する。レーザダイオード２４Ｇは、光走査部６により表示画像の所定領域に走査光が走査されるタイミング、例えば表示画像の中央部を走査する走査光Ｌ０の走査タイミングのときにＧ色の参照光を点灯する（ステップＳ１）。
【００５９】
光回折部７は、表示画像の中央部を走査する走査光Ｌ０の光を回折し、その回折光のうちの高次回折光、例えば２次回折光が受光部８の受光素子に入射する。受光部８は２次回折光を入射した受光素子の位置から、当該回折光の位置を検出し、色補正部２に波長情報として出力する（ステップＳ２）。受光部８は、同時に、２次回折光の光強度を検出して、波長情報に含めることができる。
【００６０】
色補正部２は、受光部８からＧ色の波長情報を入力して検出した２次回折光の波長を特定し、装置の出荷時又は前回測定時のＧ色の波長と、検出した波長との間の波長シフト量を算出する。色補正部２は、この波長シフト量が、所定範囲内にあるかどうかを比較して（ステップＳ３）、この波長のシフト量が所定範囲内に無いと判定したときは（ステップＳ３のＮｏ）、この波長のシフト量に基づいて式（１）に示す演算を行ってＧ色の補正値を算出する。色補正部２は、算出された補正値を含む補正情報を画像信号供給部４に出力する。画像信号供給部４は、この補正情報に基づいてレーザダイオード２４Ｇ、２４Ｒ及び２４Ｂを発光させるための画像信号を補正する。即ち、レーザダイオード２４Ｇ、２４Ｒ、２４Ｂの発光強度比を変更して、初期設定された色相の光を発光するように補正する（ステップＳ４）。次に、赤色判定のステップＳ６に進む。色補正部２は、波長シフト量が所定範囲内にあると判定したときは（ステップＳ３のＹｅｓ）、以前の設定条件を維持し（ステップＳ５）次の赤色判定のステップＳ６に進む。
【００６１】
次に、色補正部２は、赤色判定ステップを実行する。赤色判定ステップは、レーザダイオード２４Ｒを補正する処理で、基本的に上記緑色判定ステップと同様である。従って、簡単に説明する。色補正部２は、画像信号供給部４の画像信号供給回路３６に対してＲ色発光指示を与える。この発光指示に基づいて、光走査部６により表示画像の所定領域に走査光が走査されるタイミングでレーザダイオード２４ＲがＲ色の参照光を点灯する（ステップＳ６）。光回折部７は、走査光Ｌ０の光を回折し、２次回折光を入射する。受光部８は、２次回折光の入射位置を特定し、色補正部２に波長情報として出力する（ステップＳ７）。
【００６２】
色補正部２は、波長情報を入力し、装置の出荷時又は前回測定時のＲ色の波長と波長情報から特定した波長との間の波長シフト量を算出し、この波長シフト量が所定範囲内にあるかどうかを比較する（ステップＳ８）。色補正部２は、この波長のシフト量が所定範囲内に無いと判定したときは（ステップＳ８のＮｏ）、この波長のシフト量に基づく補正情報を画像信号供給部４に出力する。画像信号供給部４は、この補正情報に基づいてレーザダイオード２４Ｇ、２４Ｒ及び２４Ｂを発光させるための画像信号を補正する（ステップＳ９）。次に、青色判定のステップＳ１１に進む。色補正部２は、波長シフト量が所定範囲内にあると判定したときは（ステップＳ８のＹｅｓ）、以前の設定条件を維持し（ステップＳ１０）、次の青色判定のステップＳ１１に進む。
【００６３】
次に、色補正部２は、青色判定ステップを実行する。青色判定ステップは、レーザダイオード２４Ｂを補正する処理で、基本的に上記赤色又は緑色判定ステップと同様である。即ち、色補正部２は、画像信号供給部４の画像信号供給回路３６に対してＢ色発光指示を与える。この発光指示に基づいて、光走査部６により表示画像の所定領域に走査光が走査されるタイミングでレーザダイオード２４ＢがＢ色の参照光を点灯する（ステップＳ１１）。光回折部７は、走査光Ｌ０の光を回折し、２次回折光を入射する。受光部８は、２次回折光の入射位置を特定し、色補正部２に波長情報として出力する（ステップＳ１２）。
【００６４】
色補正部２は、波長情報を入力して、装置の出荷時又は前回測定時のＢ色の波長と波長情報から特定した波長との間の波長シフト量を算出し、この波長シフト量が所定範囲内にあるかどうかを比較する（ステップＳ１３）。色補正部２は、この波長のシフト量が所定範囲内に無いと判定したときは（ステップＳ１３のＮｏ）、この波長のシフト量に基づく補正情報を画像信号供給部４に出力する。画像信号供給部４は、この補正情報に基づいてレーザダイオード２４Ｇ、２４Ｒ及び２４Ｂを発光させるための画像信号を補正して（ステップＳ１４）、終了する。色補正部２は、波長シフト量が所定範囲内にあると判定したときは（ステップＳ１３のＹｅｓ）、以前の設定条件を維持し（ステップＳ１５）、終了する。
【００６５】
以上色補正処理を、画像表示装置２０の起動時に行うことができる。起動時に色補正処理を行うことにより、常に高品質の画像を表示することができる。また、起動時だけでなく、温度センサを設けて周囲の温度変化を捉え、温度変化が所定値を超えたことをトリガーとして色補正処理を実行することができる。
【００６６】
以上の駆動方法において、各色の色補正処理を、色ごとに行っているが（ステップＳ４、Ｓ９、Ｓ１４）、この処理は、最後の色補正処（ステップＳ１４）において一括して実行してもよい。一括実行することにより、短時間で色補正を行うことができる。また、上記の補正処理を光回折部７からの２次回折光を用いて行ったが、これに限定されない。第二実施形態において説明したように、１次回折光を用いてもよいし、更に高次回折光を用いてもよい。また、上記色補正処理では、各色の光の波長シフト量に基づいて補正処理を行うが、波長シフトの他に、発光強度の変化量を加えて、色補正処理を行うことができる。発光強度が変化した場合でも、混合される色の色相が初期設定時の色相に維持することができる。
【００６７】
本発明を上記した実施形態を通して説明してきたが、本実施形態によれば、以下の効果が奏することができる。
【００６８】
（１）本発明の画像表示装置は、画像信号に応じた光強度で複数の色の光を発光する光源部と、発光した光を走査して、この走査光に基づいて表示画像を形成する光走査部と、走査光が結像して中間像を形成する位置に設置され、走査光を回折する光回折部と、走査光の走査領域のうち、表示画像を形成する走査光の領域外である無効走査領域に設置され、光回折部から入射する高次の回折光の入射位置に基づいて波長情報を生成する受光部と、生成された波長情報に基づいて、画像信号を制御して、光源部が発光する光の色を補正する色補正部と、を備えることとした。これにより、走査光の波長情報を取得するための分光手段を新たに設ける必要がなく、簡素な構成で色変動や色相変動に基づく画像品質が低下することを防止し、高品質の表示画像を形成することができる。
【００６９】
（２）また、受光部が入射する高次の回折光は、光回折部の前記無効走査領域で回折された回折光であることとした。これにより、光強度の高い１次回折光を利用することができるので、光回折部に入射する走査光の領域を微小領域とすることができ、受光部に入射する回折光の位置分解能が向上し、回折光の波長検出精度をたかめることができる。
【００７０】
（３）また、受光部が入射する高次の回折光は、光回折部の、表示画像を形成する走査光の領域内である有効走査領域で回折された２次回折光以上の次数のいずれかの回折光であることとした。これにより、新たに分光手段を設ける必要がなく、簡素な構成で色変動や色相変動に基づく画像品質が低下することを防止し、高品質の表示画像を形成することができる。
【００７１】
（４）また、光回折部と前記受光部との間には、所定次数の回折光以外の回折光を遮蔽するためのマスクが設置されていることとした。これにより、他の色の異なる次数の回折光を遮蔽することができるので、回折光の波長や光強度の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
（５）また、光源部は、赤色、緑色及び青色の各色の光を時分割で発光し、受光部は、赤色、緑色及び青色の各色の光の回折光を光源部の発光に同期させて受光し、夫々の色に対応する波長情報を生成することとした。これにより、他の色の回折光による影響を受けないので、波長や光強度の検出精度を向上させることができる。
【００７３】
（６）また、光走査部は、赤色、緑色及び青色の各色の光を光回折部の互いに異なる領域に照射し、受光部は、光回折部の互いに異なる領域からの赤色、緑色及び青色の各色の光による回折光を入射して、夫々の色に対応する波長情報を生成することとした。これにより、光回折部に入射する各波長の走査光が互いに離間するので、受光部に入射する高次回折光の入射位置も互いに大きく離間する。そのため、他の波長の高次回折光によるノイズ光除去のためのマスク１３等の設置が容易となる。
【００７４】
（７）また、受光部が生成した波長情報に基づいて、光源部が発光する光の色を補正する色補正処理を、装置の起動時において行うこととした。これにより、常に色補正処理が施された高品質の表示画像を形成することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  画像表示装置
２  色補正部
３  制御部
４  画像信号供給部
５  光源部
６  光走査部
７  光回折部
８  受光部
９  接眼レンズ
１０  眼
１１  網膜
【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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