(57)【要約】【課題】光検出部を配置した場合でも小型化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。【解決手段】画像表示装置は、画像信号に応じて強度変調した光を出射する光源部と、反射ミラーの変位により入射した光を走査する走査部と、走査部により走査した光を投射対象に投射する投射部と、反射ミラーへ向かう光のうち反射ミラーにより反射されずに背面側に通過する光の強度を検出する光検出部と、を備え、光検出部による検出結果に基づき、前記光源部を制御する。【選択図】図４
2011075955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて強度変調した光を出射する光源部と、
反射ミラーの変位により入射した光を走査する走査部と、
前記走査部により走査した光を投射対象に投射する投射部と、を備え、
前記反射ミラーへ向かう光のうち前記反射ミラーにより表面側で反射されずに背面側に通過する光の強度を検出する光検出部と、
前記光検出部による検出結果に基づき、前記光源部を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記反射ミラーの一部に光通過部を設けており、
前記光検出部は、前記反射ミラーへ向かう光のうち前記光通過部を通過した光を検出す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】
前記反射ミラーは、揺動軸を中心として揺動しており、
前記光通過部は、前記反射ミラーの前記揺動軸上に形成されてい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】
前記光通過部は、前記揺動軸上の複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記光検出部で検出した光の強度が所定の閾値を超えたとき、前記光源部からの光の出射を停止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】
前記制御手段は、前記光検出部で検出した光の強度に基づいて、前記光源部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１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光検出部は、ラインセンサ又はエリアセンサであり、
前記制御手段は、前記光検出部に入射する位置に応じて前記光走査部により光の走査位置を検出し、当該検出結果に基づいたタイミングで前記光源部からの光の出射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】
前記反射ミラーは、その背面に反射面を有し、
前記光通過部を通過した光を反射して前記反射面に入射させる第２反射ミラーを有し、
前記光検出部は、前記第２反射ミラーで反射した光が入射する位置に配置されたことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光検出部は、前記反射ミラーの背面側に配置されている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。
【請求項１０】
前記投射対象を利用者の眼とし、当該利用者の眼の網膜上で、画像信号に応じて強度変調した光を走査することを特徴とする請求項１〜９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。詳細には、画像信号に応じて強度変調した光を走査部により走査し、投射対象に投射する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像信号に応じて強度変調した光を光源部から出射し、この光を走査部により２次元方向に走査して画像を表示する走査型画像表示装置が知られている。この種の走査型画像表示装置として、例えば、網膜走査型画像表示装置やスクリーン走査型画像表示装置が知られている。網膜走査型画像表示装置は、投射対象を利用者の網膜とするものであり、スクリーン走査型画像表示装置は投射対象をスクリーンとするものである。
【０００３】
かかる画像表示装置において、走査部により走査された光の強度を検出する光検出部が配置され、この光検出部により検出した光の強度に応じて光源部を制御するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
この種の画像表示装置では、光検出部により検出した光の強度に応じて、光源部から出射する光の強度調整処理や光の出射停止処理などが行われる。例えば、光源部が故障して極端に高い強度の光が光源部から出射した場合には、光検出部で受光する光の強度が高いため、光源部からの光の出射が停止される。また、光源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の強度が設定値から外れた場合でも、光検出部により検出した光の強度に基づいて、光源部から出射させる光の強度を設定値内に保つようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
上記のように光検出部を設けた従来の画像表示装置では、画像を表示するために投射対象に投射する画像形成用の光の走査範囲（以下、「有効走査範囲」という）内に光検出部があると、画像形成の妨げとなる。従って、光検出部は、有効走査範囲以外に配置しなければならない。
【０００７】
しかしながら、光検出部を有効走査範囲以外に配置すると小型化の妨げになり、そのスペースを確保することが難しい。特に、光走査部による走査が高速となる場合には、光の強度を検出するために所定時間以上光を入射しておく必要があり、光検出部のサイズは大きくなり、スペースの確保がより困難となる。しかも、光検出部で光を検出させるためには、走査部を動作させなければならないなどの問題もある。
【０００８】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、光検出部を配置した場合でも小型化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。
【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、画像信号に応じて強度変調した光を出射する光源部と、反射ミラーの変位により入射した光を走査する走査部と、前記走査部により走査した光を投射対象に投射する投射部と、を備え、前記反射ミラーへ向かう光のうち前記反射ミラーにより表面側で反射されずに背面側に通過する光の強度を検出する光検出部と、前記光検出部による検出結果に基づき、前記光源部を制御する制御手段と、を備えた画像表示装置とした。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記反射ミラーの一部に光通過部を設けており、前記光検出部は、前記反射ミラーへ向かう光のうち前記光通過部を通過した光を検出することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像表示装置において、前記反射ミラーは、揺動軸を中心として揺動しており、前記光通過部は、前記反射ミラーの前記揺動軸上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像表示装置において、前記光通過部は、前記揺動軸上の複数箇所に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、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、前記制御手段は、前記光検出部で検出した光の強度が所定の閾値を超えたとき、前記光源部からの光の出射を停止することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、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、前記制御手段は、前記光検出部で検出した光の強度に基づいて、前記光源部から出射する光の強度を調整することを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、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、前記光検出部は、ラインセンサ又はエリアセンサであり、前記制御手段は、前記光検出部に入射する位置に応じて前記光走査部により光の走査位置を検出し、当該検出結果に基づいたタイミングで前記光源部からの光の出射を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像表示装置において、前記反射ミラーは、その背面に反射面を有し、前記光通過部を通過した光を反射して前記反射面に入射させる第２反射ミラーを有し、前記光検出部は、前記第２反射ミラーで反射した光が入射する位置に配置されたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明は、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、前記光検出部は、前記反射ミラーの背面側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記投射対象を利用者の眼とし、当該利用者の眼の網膜上で、画像信号に応じて強度変調した光を走査することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、反射ミラーへ向かう光のうち表面側で反射されずに背面側に通過する光の強度を検出する光検出部を備え、その検出結果に基づき、画像信号に応じて強度変調した光を出射する光源部を制御するので、光検出部を反射ミラーの背面側に配置するなど、光検出部を、反射ミラーへ向かう光の有効走査範囲内に配置することが可能となり、光検出部を配置した場合でも小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の電気的及び光学的構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る偏向素子の構成要素を表す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る偏向素子の構成要素を表す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る偏向素子の反射ミラーの開口を通過した光を光検出部で検出する様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像表示装置において実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る偏向素子及び光検出部の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る偏向素子の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る偏向素子の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る偏向素子の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る偏向素子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の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表示装置の一例として、画像信号に応じた光を走査して、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い。例えば、画像信号に応じた強度の光を走査し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、画像信号に応じた強度の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。
【００２２】
［１．網膜走査型画像表示装置の構成］
まず、本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置（以下、「ＲＳＤ１」という）の構成について、図１を参照して具体的に説明する。ＲＳＤ１は、上述したように、投射対象を利用者の眼とし、その利用者の眼の網膜上で、画像信号に応じて強度変調した光を走査する装置である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るＲＳＤ１は、駆動信号供給回路１０、光源部２０、光ファイバー３０、コリメート光学系４０、高速走査部５０、第１リレー光学系５５、低速走査部６０、第２リレー光学系６５、ハーフミラー７０、光検出部８０を備えている。
【００２４】
駆動信号供給回路１０は、入力される画像信号Ｓに基づいて、画像を形成するための要素となる三原色それぞれの色に応じた各色（赤色、緑色、青色）の画像信号を画素単位で生成する。すなわち、駆動信号供給回路１０からは、各色の画像信号として、Ｒ（赤色）駆動信号１１ｒ，Ｇ（緑色）駆動信号１１ｇ，Ｂ（青色）駆動信号１１ｂが画素単位で生成されて出力される。また、駆動信号供給回路１０は、高速走査部５０で使用される高速駆動信号１２と、低速走査部６０で使用される低速駆動信号１３とをそれぞれ出力する。
【００２５】
光源部２０には、Ｒレーザドライバ２１ｒ，Ｇレーザドライバ２１ｇ，Ｂレーザドライバ２１ｂが設けられる。Ｒレーザドライバ２１ｒ，Ｇレーザドライバ２１ｇ，Ｂレーザドライバ２１ｂは、それぞれ駆動信号供給回路１０から出力されるＲ駆動信号１１ｒ，Ｇ駆動信号１１ｇ，Ｂ駆動信号１１ｂをもとに、Ｒレーザ２２ｒ，Ｇレーザ２２ｇ，Ｂレーザ２２ｂへそれぞれ駆動電流を供給する。各レーザ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、各レーザドライバ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂから供給される駆動電流に応じて強度変調されたレーザ光（「光束」とも呼ぶ。）を出射する。各レーザ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ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。
【００２６】
さらに、光源部２０には、コリメート光学系２３，２４，２５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２６，２７，２８と、結合光学系２９とが設けられている。各レーザ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂから出射したレーザ光は、コリメート光学系２３，２４，２５によってそれぞれ平行光化された後に、ダイクロイックミラー２６，２７，２８に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー２６，２７，２８により、３原色の各レーザ光が波長選択的に反射・透過して結合光学系２９に達し、合波されて光ファイバー３０へ出射される。このように光ファイバー３０へ出射されるレーザ光は、画像光Ｌｂであり、強度変調された各色のレーザ光が合波されたものである。つまり、光源部２０は、画像信号に応じて強度変調した光を出射するものである。
【００２７】
コリメート光学系４０は、光源部２０で生成され、光ファイバー３０を介して出射されるレーザ光を平行光化する。高速走査部５０及び低速走査部６０は、光ファイバー３０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、主走査方向と副走査方向に走査して走査光束とする走査部を構成する。高速走査部５０は、コリメート光学系４０で平行光化されて入射するレーザ光を画像表示のために主走査方向に往復走査する。また、低速走査部６０は、高速走査部５０で主走査方向に走査され、第１リレー光学系５５を介して入射するレーザ光を主走査方向に略直交する副走査方向に走査する。なお、ここでは、表示する画像の水平方向を主走査方向をとし、表示する画像の垂直方向を副走査方向とするが、主走査方向が垂直方向、副走査方向が水平方向であっても良い。
【００２８】
高速走査部５０は、揺動軸を中心として揺動することによってレーザ光を主走査方向に走査する反射ミラー５２を有する共振型の偏向素子５１と、この偏向素子５１を共振させて偏向素子５１の反射ミラー５２を揺動させる駆動信号を高速駆動信号１２に基づいて発生する高速走査駆動回路５３を備えている。
【００２９】
一方、低速走査部６０は、揺動軸を中心として揺動することによってレーザ光を副走査方向に走査する反射ミラー６２を有する非共振型の偏向素子６１と、この偏向素子６１の反射ミラー６２を非共振状態で強制的に揺動させる駆動信号を低速駆動信号１３に基づいて発生する低速走査駆動回路６３とを備える。この低速走査部６０は、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走査線から最後の走査線に向かって副走査方向に走査する。ここで「走査線」とは、高速走査部５０による主走査方向への１走査を意味する。
【００３０】
また、詳しくは後述するが、偏向素子６１の反射ミラー６２には、その揺動軸上に、開口１２０（図２参照）が形成されている。ＲＳＤ１では、この開口１２０を透過したレーザ光を光検出部８０で検出することによって、各種の処理を実行している。
【００３１】
偏向素子５１，６１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反射ミラー５２，６２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。
【００３２】
高速走査部５０と低速走査部６０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系５５は、偏向素子５１の反射ミラー５２によって主走査方向に走査されたレーザ光を偏向素子６１の反射ミラー６２に収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子６１の反射ミラー６２によって副走査方向に走査される。偏向素子６１によって走査されたレーザ光は、正の屈折力を持つ２つのレンズ６５ａ，６５ｂが直列配置された第２リレー光学系６５を介して、眼１０１の前方に位置させたハーフミラー７０で反射されて利用者の瞳孔１０１ａに入射する。これにより、そして、網膜１０１ｂ上で、画像信号Ｓに応じて強度変調されたレーザ光が走査される。網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像が投影され、利用者は瞳孔１０１ａに入射するレーザ光（画像光Ｌｂ）を画像として認識する。また、ハーフミラー７０は外光Ｌａ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Ｌａに基づく外景に画像光Ｌｂに基づく画像を重ねた画像を視認することができる。なお、レンズ６５ｂ及びハーフミラー７０は、走査部により走査した光を投射対象に投射する投射部として機能する。
【００３３】
なお、第２リレー光学系６５においては、レンズ６５ａ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６５ｂ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。
【００３４】
［２．出射光の強度検出］
次に、本実施形態に係るＲＳＤ１の特徴的部分である、光源部２０からの出射光、特に出射光の強度を検出するための構成について具体的に説明する。
【００３５】
本実施形態に係るＲＳＤ１では、低速走査部６０に設けた偏向素子６１の反射ミラー６２の一部に光通過部としての開口１２０が形成されており、その開口１２０からの光が光検出部８０により検出される。
【００３６】
偏向素子６１は、図２に示すように、第１部材１０８と、第１部材１０８を支持する第２部材１１１と、第１部材の４つの隅に固着される圧電体１１２ａ〜１１２ｄとから構成されている。第１部材１０８としては、例えば、ステンレスなどの金属部材やシリコンなどの半導体材料、合成樹脂等を使用することができる。また、圧電体１１２ａ〜１１２ｄとしては、例えば、ＰＺＴ圧電体やチタン酸バリウム等の圧電体を使用することができる。
【００３７】
第１部材１０８は、反射ミラー６２と、その反射ミラー６２を端部を支持するミラー支持部１０３ａ,１０３ｂと、これらミラー支持部１０３ａ,１０３ｂに連結して反射ミラー６２を保持する枠部１０４により構成されている。なお、反射ミラー６２は表面６２ａを鏡面に仕上げ、光の反射損失を低減するためのアルミニュウムや銀の薄膜を堆積している。
【００３８】
枠部１０４は、梁部１０５ａ,１０５ｂと、梁部１０５ａ,１０５ｂの両端に位置する固定部１０６ａ〜１０６ｄ等から構成されている。ここで、ミラー支持部１０３ａ,１０３ｂは梁部１０５ａのほぼ中央部において梁部１０５ａと連結されている。また、ミラー支持部１０３ｂと梁部１０５ｂも同様である。圧電体１１２ａは梁部１０５ａと固定部１０６ａとに、圧電体１１２ｂは梁部１０５ａと固定部１０６ｂとにそれぞれ跨って導電性接着剤により固定されている。同様に、圧電体１１２ｃと圧電体１１２ｄも、梁部１０５ｂと固定部１０６ｃ及び梁部１０５ｂと固定部１０６ｄにそれぞれ跨って導電性接着剤により固定されている。
【００３９】
本実施形態においては、さらに、反射ミラー６２の揺動軸上の中心に、開口１２０が形成されており、その開口１２０を透過したレーザ光が後述する光検出部８０によって検出されることとなる。第１部材１０８は、その厚さが例えば１０μｍ〜５０μｍである。また、レーザ光が直径１ｍｍであると仮定すると、反射ミラー６２は、十分に反射させることができる大きさであり、その開口１２０が約０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍとなる。
【００４０】
第２部材１１１は、底部１０９と、両端部に設けた凸部１１０ａ,１０ｂとから構成されている。第２部材１１１として、例えば、アルミニュウムの金属、プラスチック、セラミックスなどを使用することができる。図３に示すように、第１部材１０８と第２部材１１１とは、固定される。すなわち、固定部１０６ａ,１０６ｃは凸部１１０ａに重ねて接着剤により固定され、固定部１０６ｂ,１０６ｄは凸部１１０ｂに重ねて接着剤により固定される。
【００４１】
さらに、第２部材１１１の底部１０９には、図２に示すように、反射ミラー６２の開口１２０を透過するレーザ光を検出する光検出部８０が設置されている。この光検出部８０は、フォトダイオードで構成されている。
【００４２】
また、図３に示すように、圧電体１１２ａ,１１２ｃは配線１１４ａと共通配線１１５及び導電性材料からなる枠部１０４を介して駆動回路１１３から交流電圧が印加される。同様に、圧電体１１２ｂ,１１２ｄとは配線１１４ｂと共通配線１１５及び枠部１０４を介して駆動回路１１３から上記交流電圧とは逆相の交流電圧が印加されるように構成されている。各圧電体１１２ａ〜１１２ｄは駆動回路１１３からの交流電圧により振動し、梁部１０５ａ,１０５ｂに対してこの振動を伝達する。梁部１０５ａ,１０５ｂの振動により、ミラー支持部１０３ａ,１０３ｂに回転トルクを与えて捻れ変位を発生させ、各ミラー支持部１０３ａ,１０３ｂを揺動軸として反射ミラー６２に揺動振動を発生させる。
【００４３】
なお、偏向素子６１は、反射ミラー６２を揺動させることができる構成であれば、上述の構成に限られない。例えば、反射ミラーを一つの梁部で支持し、この梁部に捻れ変位を発生させることにより、反射ミラーを揺動させる構成にしてもよい。
【００４４】
［３．光検出部８０での光の検出方法について］
上述した実施形態において、光検出部８０での光の検出方法について図４を用いて以下に説明する。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、反射ミラー６２は、ミラー支持部１０３ａ,１０３ｂにより支持されており、これらのミラー支持部１０３ａ,１０３ｂを揺動軸として揺動可能である。また、この反射ミラー６２には、高速走査部５０により走査された光が符号Ａ１を光軸中心として入射して、反射ミラー６２で反射する。このため、反射ミラー６２が揺動することによって、反射ミラー６２の揺動角度に応じた走査位置で反射ミラー６２に入射する光が走査される。
【００４６】
この反射ミラー６２の一部には、上述したように、光通過部としての開口１２０が形成されている。この開口１２０は、反射ミラー６２における揺動軸上に形成されている。この反射ミラー６２に向かう光は、一部が反射ミラー６２の表面６２ａ側で反射されるとともに、残りの一部が開口１２０を通過し、反射ミラー６２の背面６２ｂ側に導かれる。反射ミラー６２の背面６２ｂ側には光検出部８０が配置されており、反射ミラー６２へ向かう光のうち、開口１２０を通過した光の強度を検出する。
【００４７】
詳しくは後述する処理が実行されることによって、光の強度が検出された結果に基づいて、光源部２０が制御されることとなる。特に、光源部２０からの光を強制停止させたり、その光の強度を調整させたりすることとなる。
【００４８】
このように、ＲＳＤ１は、反射ミラー６２へ向かう光のうち表面６２ａ側で反射されずに通過する光の強度を検出する光検出部８０を備え、光検出部８０による光の検出結果に基づき、画像信号に応じて強度変調した光を出射する光源部２０を制御する。従って、光検出部８０を反射ミラー６２の背面６２ｂ側に配置するなど、光検出部８０を、反射ミラー６２へ向かう光の有効走査範囲内に配置することが可能となり、光検出部８０を配置した場合でも小型化を図ることができる。
【００４９】
また、反射ミラー６２の光の揺動軸上に開口１２０を設けることによって、光の中心が開口１２０を通過することになり、光を確実に光検出部８０に導くことができる。すなわち、反射ミラー６２が揺動した場合であっても、開口１２０を通過する光の範囲の変動が少なく、光量の変動を最小限に抑えることができる。また、開口１２０を通過させるので、光の光量が減衰することを抑制することができる。従って、より確実かつ正確に光の強度を検出することができる。
【００５０】
［４．制御動作］
次に、図５のフローチャートを参照して、ＲＳＤ１の動作について説明する。図５に示す処理は、ＲＳＤ１の電源がオンされた際に駆動信号供給回路１０によって実行される。
【００５１】
本実施形態のＲＳＤ１において、駆動信号供給回路１０は、内部に記憶している情報処理プログラムを実行することによって、光源部２０を制御する制御手段等として機能することとなる。
【００５２】
最初に、ＲＳＤ１に電源が投入されると、駆動信号供給回路１０は、初期化処理を行って、図５に示す処理を実行する。
【００５３】
処理を開始すると、駆動信号供給回路１０は、画像表示を実行するか否かを判定する（ステップＳ１１）。この処理において、駆動信号供給回路１０は、画像信号Ｓを受信したか否か等に基づいて、画像表示を実行するか否かを判定する。特に、詳しくは後述するが、ステップＳ１６の強制停止処理が実行された場合には、駆動信号供給回路１０は、画像表示を実行しないと判定することとなる。
【００５４】
駆動信号供給回路１０は、画像表示を実行すると判定すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、表示制御処理を実行し（ステップＳ１２）、画像信号Ｓに基づいて、画素単位で各駆動信号１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを順次生成し、各レーザドライバ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂに供給する。なお、ステップＳ１８の強度調整処理が実行された場合には、駆動信号供給回路１０は、生成する光の強度を変更することとなる。この処理が終了した場合には、ステップＳ１３に処理を移す。
【００５５】
一方、駆動信号供給回路１０は、画像表示を実行しないと判定すると（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１２を実行することなく、ステップＳ１３に処理を移す。
【００５６】
ステップＳ１３において、駆動信号供給回路１０は、光検出条件が成立したか否かを判定する。この処理において、駆動信号供給回路１０は、所定時間が経過した等の光検出条件が成立したか否かを判定することとなる。
【００５７】
駆動信号供給回路１０は、光検出条件が成立したと判定すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、光検出処理を実行する（ステップＳ１４）。この処理において、駆動信号供給回路１０は、所定強度の各駆動信号１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを生成し、各レーザドライバ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂに供給する。そして、駆動信号供給回路１０は、光検出部としての光検出部８０からの検出信号１５に基づいて、光を検出する。特に、駆動信号供給回路１０は、検出信号１５に基づいて、光の強度を検出する。この処理が終了した場合には、ステップＳ１５に処理を移す。
【００５８】
一方、駆動信号供給回路１０は、光検出条件が成立していないと判定すると（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１４からステップＳ２０を実行することなく、ステップＳ２１に処理を移す。
【００５９】
ステップＳ１５において、駆動信号供給回路１０は、光検出処理を実行した結果、検出した光の強度が異常範囲であるか否かを判定する。この異常範囲とは、ステップＳ１４において生成されている所定強度の駆動信号１１ｒ，１１ｇ，１１ｂにそれぞれ対応して予め設定されている所定閾値以上の値である。駆動信号供給回路１０は、検出した光の強度が所定閾値以上のとき、異常範囲と判定する。
【００６０】
駆動信号供給回路１０は、検出した光の強度が異常範囲であると判定すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、強制停止処理を実行する（ステップＳ１６）。この処理において、駆動信号供給回路１０は、ステップＳ１２における表示制御処理やステップＳ１４における光検出処理を規制して、画像表示を強制的に禁止することとなる。つまり、駆動信号供給回路１０は、光検出部８０で検出した光の強度が所定閾値を超えたとき、光源部２０からの光の出射を停止することとなる。このような処理を実行することによって、例えば、誤動作等で極端に強い光が出射されてしまう場合があっても、光の出射を停止させることができるため、容易に安全性を担保することができる。この処理が終了した場合には、ステップＳ１７に処理を移す。
【００６１】
一方、駆動信号供給回路１０は、検出した光の強度が異常範囲ではないと判定すると（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１６を実行することなく、ステップＳ１７に処理を移す。
【００６２】
ステップＳ１７において、駆動信号供給回路１０は、光検出処理を実行した結果、検出した光の強度が強度調整範囲であるか否かを判定する。駆動信号供給回路１０は、想定した光の強度と実際に光源部２０から出射した光の強度との差が所定値以上であるときに、強度調整範囲であると判定する。
【００６３】
駆動信号供給回路１０は、検出した光の強度が強度調整範囲であると判定すると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、強度調整処理を実行する（ステップＳ１８）。この処理において、駆動信号供給回路１０は、光の強度が想定していた強度より大きい場合には小さくするように調整し、想定していた強度より小さい場合には大きくするように調整する。つまり、駆動信号供給回路１０は、光検出部８０で検出した光の強度に基づいて、光源部２０から出射する光の強度を調整することとなる。このような処理を実行することによって、例えば、誤動作等で光の振幅が小さくなる場合や大きくなる場合があっても、光の強度を自動的に調整することができるため、容易に良質な画像を提供することができる。この処理が終了した場合には、ステップＳ１９に処理を移す。
【００６４】
一方、駆動信号供給回路１０は、検出した光の強度が強度調整範囲ではないと判定すると（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１８を実行することなく、ステップＳ１９に処理を移す。
【００６５】
ステップＳ１９において、駆動信号供給回路１０は、上述したような処理とは異なり、その他の処理を実行するか否かを判定する。この処理において、駆動信号供給回路１０は、その他の処理を実行すると判定すると（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、その他の処理を実行し（ステップＳ２０）、ステップＳ２１に処理を移す。駆動信号供給回路１０は、その他の処理を実行しないと判定すると（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ２０を実行することなく、ステップＳ２１に処理を移す。
【００６６】
ステップＳ２１において、駆動信号供給回路１０は、終了検知をしたか否かを判定する。この処理において、駆動信号供給回路１０は、利用者により電源オフの操作があったときに、終了検知をしたと判定する。駆動信号供給回路１０は、終了検知をしたと判定すると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、本処理を終了する。一方、駆動信号供給回路１０は、終了検知をしていないと判定すると（ステップＳ２１：ＮＯ）、再度、ステップＳ１１に処理を移す。これによって、駆動信号供給回路１０は、終了検知するまで、ステップＳ１１からステップＳ２０を繰り返し実行することとなる。
【００６７】
このような処理を実行する駆動信号供給回路１０は、制御手段として機能し、光検出部８０による検出結果に基づき、光源部２０を制御することとなる。
【００６８】
このように、光検出部８０は、反射ミラー６２へ向かう光のうち反射ミラー６２により表面６２ａ側で反射されずに背面６２ｂ側に通過する光の強度を検出する。駆動信号供給回路１０は、光検出部８０による検出結果に基づき、光源部２０を強制停止したり、光源部２０の光強度を調整したりして、光源部２０を制御する。光検出部８０は、光の強度を検出する際に、反射ミラー６２の背面６２ｂに設けていることから、通過した光を導く光学部材の削減が可能であり、更に、小型化が実現可能である。また、反射ミラー６２の揺動軸上に、光通過部としての開口１２０を形成することによって、光の光量を検出し易くなり、より正確に光の検出を行うことができる。
【００６９】
なお、光検出部８０は、その配置位置、角度を、その光検出部８０に入射した光の反射光が迷光とならない位置及び角度としている。特に、光検出部は、反射ミラー６２の背面６２ｂ側に配置されることによって、入射した光の反射光が迷光とならない位置に配置することが可能である。
【００７０】
また、上記実施形態においては、光検出部８０としてフォトダイオードを用いたが、光電変換することができるものであれよく、これに限られない。
【００７１】
また、上記実施形態においては、反射ミラー６２の開口１２０を通過した光を直接に光検出部８０が検出したが、これに限らず、例えば、図６に示すように、反射ミラー６２とは別に、第２反射ミラー１４０を備えていてもよい。
【００７２】
この場合において、反射ミラー６２は、上述したように表面６２ａが鏡面加工されているが、その背面６２ｂに鏡面加工された反射面を有している。また、第２反射ミラー１４０は、開口１２０などの通過部を通過した光を受けて、反射ミラー６２の背面６２ｂで反射させる。光検出部８０’は、第２反射ミラー１４０で反射した光が入射する位置に配置されており、反射ミラー６２の背面６２ｂで反射した光は、光検出部８０’によって検出される。
【００７３】
このとき、光検出部８０’を、ラインセンサ又はエリアセンサを用いて構成することにより、次のように光の走査を検出することができる。
【００７４】
開口１２０を通過する光の入射角度は、図６に示すように、高速走査部５０での走査位置によって変わり、光の検出位置が異なってくる。同図においては点線Ａ１、一点鎖線Ａ２、二点鎖線Ａ３でレーザ光の中心を示しており、点線Ａ１をその走査の中心として、一点鎖線Ａ２から二点鎖線Ａ３まで走査されることとなる。光検出部８０’はラインセンサ又はエリアセンサにより構成されており、高速走査部５０での光の走査位置によって入射する光の位置が異なるため、光検出部８０’において光が走査された走査位置を検出となる。
【００７５】
このような構成において、ステップＳ２０などの処理において、駆動信号供給回路１０は、光検出部８０’に入射する位置に応じて高速走査部５０による光の走査位置を検出し、その検出結果に基づいたタイミングで光源部２０からの光の出射を行うこととなる。このように、光の強度のみならず、光の走査に関する制御も可能となる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、１つの円形状の開口１２０を反射ミラー６２に形成したが、これに限らず、例えば、図７に示すように、複数（例えば、３つなど）の開口１２０ａ〜１２０ｃを形成してもよい。つまり、光通過部としての開口１２０ａ〜１２０ｃは、揺動軸上の複数箇所に形成されている。また、例えば、図８に示すように、矩形状の開口１２０ｄを形成してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態においては、光通過部としての開口１２０を反射ミラー６２に設けることによって、その反射ミラー６２に導かれたレーザ光を透過させて、光の検出を行ったが、これに限らず、例えば、反射ミラーに開口を設けることなく、反射ミラーの縁端よりも外側の光を検出してもよい。
【００７８】
例えば、図９に示すように、反射ミラー６２に開口を設ける代わりに、レーザ光のビーム径よりも径が小さい円形状の反射ミラー６２’を設ける。このように構成することで、図１０に示すように、レーザ光における周辺部の一部Ａ４が反射ミラー６２’の縁端よりも外側を通過し、光検出部８０によって検出される。つまり、光検出部８０は、反射ミラー６２’へ向かう光のうち反射ミラー６２’の周囲を通過した光の強度を検出することとなる。
【００７９】
また、上述したような反射ミラーではなく、その一部がハーフミラーで形成されていてもよい。つまり、光を通過させる構成を、開口１２０を形成して、入射している光の全光量を通過させる構成ではなく、所定の割合の光量を透過させる構成としてもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態においては、副走査を行う偏向素子６１の反射ミラー６２に開口を設ける例を示したが、これに限られない。
【００８１】
例えば、主走査を行う偏向素子５１の反射ミラー５２に開口を設け、この開口を通過した光を光検出部で検出するようにしてもよい。この場合、開口を通過する光は走査された光ではないことから、光検出部に入射する光の径の変動が小さく、光検出部においてより正確に光量を検知することができる。しかも、光検出部へ入射する光の範囲はほぼ一定であることから、光検出部の小型化も可能となる。なお、図９に示す場合と同様に、反射ミラー５２に開口を設ける代わりに、光の径よりも径が小さい円形状の反射ミラーを設けるようにしてもよい。
【００８２】
また、反射ミラーを２次元方向に揺動して光を２次元に走査する偏向素子の反射ミラーに開口を設けて、この開口を通過した光を光検出部で検出するようにしてもよい。例えば、特開２００８−１９１６１９号公報のように、直交する２つの揺動軸を有する公知の偏向素子を用いる場合には、２つの揺動軸が交差する位置に開口を設ける。これにより偏向素子に向かう光の強度を検出することができる。
【００８３】
上述してきたように、本実施形態によれば、以下の効果が期待できる。
【００８４】
（１）画像信号に応じて強度変調した光を出射する光源部２０と、反射ミラー６２の変位により入射した光を走査する偏向素子６１と、偏向素子６１により走査した光を投射対象に投射するレンズ６５ｂ及びハーフミラー７０と、を備え、反射ミラー６２へ向かう光のうち反射ミラー６２により表面側６２ａで反射されずに背面側６２ｂに通過する光の強度を検出する光検出部８０と、光検出部８０による検出結果に基づき、光源部２０を制御する駆動信号供給回路１０と、を備えた。従って、光検出部８０を反射ミラー６２の背面側６２ｂに配置するなど、光検出部８０を、反射ミラー６２へ向かう光の有効走査範囲内に配置することが可能となり、光検出部８０を配置した場合でも小型化を図ることができる。
【００８５】
（２）反射ミラー６２の一部に光通過部を設けており、光検出部８０は、反射ミラー６２へ向かう光のうち開口１２０を通過した光を検出する。従って、開口１２０を形成することによって、光検出部８０を、反射ミラー６２へ向かう光の有効走査範囲内に配置することが可能となり、光検出部８０を配置した場合でも小型化を図ることができる。
【００８６】
（３）反射ミラー６２は、揺動軸を中心として揺動しており、開口１２０は、反射ミラー６２の揺動軸上に形成されている。従って、例えば、光の中心近傍が開口１２０を通過して、光の強度が検出可能となるため、光の光量が減衰することを抑制することができ、より確実かつ正確に光の強度を検出することができる。
【００８７】
（４）開口１２０は、揺動軸上の複数箇所に形成されている。従って、光検出部８０が複数の光を検出することが可能となり、複数の光に基づいて、光の強度を正確に検出することができる。また、例えば、複数個所の開口のうち、少なくとも１つの開口を光が通れば光の強度を検出することができるため、より確実に光の強度を検出することができる。更には、光の強度のみならず、走査された光が入射する場合には、その走査位置を認識し易くなる。
【００８８】
（５）駆動信号供給回路１０は、光検出部８０で検出した光の強度が所定の閾値を超えたとき、光源部２０からの光の出射を停止する。従って、例えば、誤動作等で極端に強い光が出射されてしまう場合があっても、光の出射を停止させることができるため、容易に安全性を担保することができる。
【００８９】
（６）駆動信号供給回路１０は、光検出部８０で検出した光の強度に基づいて、光源部２０から出射する光の強度を調整する。従って、例えば、誤動作等で光の振幅が小さくなる場合や大きくなる場合があっても、光の強度を自動的に調整することができるため、容易に良質な画像を提供することができる。
【００９０】
（７）光検出部８０は、ラインセンサ又はエリアセンサであり、駆動信号供給回路１０は、光検出部８０に入射する位置に応じて偏向素子６１により光の走査位置を検出し、その検出結果に基づいたタイミングで光源部２０からの光の出射を行う。従って、光の強度のみならず、走査されて入射される光の走査位置を検出可能であり、例えば、その走査位置が容易に調整できる。
【００９１】
（８）反射ミラー６２は、その背面６２ｂに反射面を有し、開口１２０を通過した光を反射して反射面に入射させる第２反射ミラー１４０を有し、光検出部８０は、第２反射ミラー１４０で反射した光が入射する位置に配置された。従って、第２反射ミラーを用いることによって、設計的な自由度が増大するとともに、反射ミラー６２の背面６２ｂに反射面を有するため、小型化を図ることができる。
【００９２】
（９）光検出部８０は、反射ミラー６２の背面側６２ａに配置されている。従って、光検出部８０を反射ミラー６２の背面側６２ｂに配置することが可能となり、光検出部８０を配置した場合でも小型化を図ることができる。
【００９３】
（１０）投射対象を利用者の眼とし、その利用者の眼の網膜上で、画像信号に応じて強度変調した光を走査する。従って、より小型化や安全性が望まれる網膜走査型画像表示装置１に上述したような構成を採用することができ、より効果的である。このため、例えば、小型化を図ることによる利用者の携帯性が高まり、利用者の眼に対する安全性を高めることができる。
【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。
【符号の説明】
【００９５】
１  網膜走査型画像表示装置（ＲＳＤ）
１０  駆動信号供給回路
８０  光検出部
５１,６１  偏向素子
６２，６２’  反射ミラー
１２０，１２０ａ〜１２０ｄ  開口
【図１】
2011075955.tif 000003
【図２】
2011075955.tif 000004
【図３】
2011075955.tif 000005
【図４】
2011075955.tif 000006
【図５】
2011075955.tif 000007
【図６】
2011075955.tif 000008
【図７】
2011075955.tif 000009
【図８】
2011075955.tif 000010
【図９】
2011075955.tif 000011
【図１０】
2011075955.tif 000012