(57)【要約】【課題】入出力特性にキンク領域が存在するレーザを用いた場合であっても、低い階調レベルを精度よく再現することが容易な画像表示装置を提供すること。【解決手段】画像表示装置１は、画像信号を含む駆動信号７に応じた強度のレーザ光を出射する光源部２と、光源部２から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部３と、走査部３の走査タイミングを検出する時に光源部２から出射され、走査部３により走査されたタイミング検出用レーザ光が入射する位置に配置された光検出部１０とを有している。光源部２には、駆動信号７を生成する信号生成部６と、レーザ５に入力される駆動信号７に高周波信号９を重畳させる信号調整部８とが設けられており、信号調整部８は、信号生成部６がタイミング検出用レーザ光を出射するための駆動信号７を出力しているときには、駆動信号７への高周波信号９の重畳を停止する。【選択図】図１
2011075958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を含む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次元走査する走査部と、
画像形成時に前記光源部から出射され、前記走査部により有効走査範囲で走査されたレーザ光を投射対象に投射する投射部と、
前記走査部の走査タイミングを検出する時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたタイミング検出用レーザ光が入射する位置に配置された光検出部と、
前記光検出部による前記タイミング検出用レーザ光の検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射タイミングを制御する制御部と、を備え、
前記光源部は、
前記駆動信号を生成する信号生成部と、
前記駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射するレーザと、
前記レーザに入力される前記駆動信号に当該駆動信号の周期の逆数以上の周波数を有する高周波信号を重畳させる信号調整部と、を有しており、
前記信号調整部は、前記信号生成部が前記タイミング検出用レーザ光を出射するための駆動信号を出力しているときには、前記駆動信号への前記高周波信号の重畳を停止することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記信号調整部は、前記走査部の走査範囲が前記有効走査範囲から前記有効走査範囲外に移行したときに、前記駆動信号への前記高周波信号の重畳を停止し、前記光検出部による前記タイミング検出用レーザ光の検出後に、前記駆動信号への前記高周波信号の重畳を開始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】
前記走査部は、第１の方向に相対的に高速に前記レーザ光を走査する第１の走査部と、前記第１の方向に直交する第２の方向に相対的に低速に前記レーザ光を走査する第２の走査部とを備えており、
前記光検出部は、画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光が前記第１の方向で走査されて前記第１の方向における前記有効走査範囲外になった直後に、前記光源部から出射される前記タイミング検出用レーザ光を入射する位置に配置された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】
前記走査部は、第１の方向に相対的に高速に前記レーザ光を走査する第１の走査部と、前記第１の方向に直交する第２の方向に相対的に低速に前記レーザ光を走査する第２の走査部とを備えており、
前記光検出部は、画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光が前記第２の方向で走査されて前記第２の方向における前記有効走査範囲外になった直後に、前記光源部から出射される前記タイミング検出用レーザ光を入射する位置に配置された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５】
前記信号調整部は、
前記高周波信号を生成する高周波信号生成部と、
前記信号調整部と前記信号生成部との間に設けられ、前記信号調整部から前記信号生成部への前記高周波信号の重畳を制御するスイッチと、を有しており、
前記スイッチを制御して、前記高周波信号の重畳の停止と開始を制御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。
【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、画像信号を含む駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射するレーザを備えた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レーザ光をレーザから出射し、このレーザ光を走査部により２次元方向に走査し、投射対象に投射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。この種の画像表示装置として、例えば、投射対象をユーザの網膜とする網膜走査型画像表示装置や投射対象をスクリーンとするスクリーン走査型画像表示装置が知られている。
【０００３】
この種の走査型画像表示装置では、走査部による走査を高速に行う必要があり、例えば、ガルバノミラーなどのようにレーザ光の方向を変える偏向素子が用いられている。偏向素子は駆動信号を入力して動作させるものであるが、高速に偏向させようとすると駆動信号に対する応答性が悪くなり偏向動作の遅延が生じる。この遅延は、偏向素子の個体差によって異なるため、走査部による走査位置が正確に把握できない。また、駆動信号のノイズや偏向素子の動作ノイズによっても、正確に把握できない場合がある。
【０００４】
そこで、従来の走査型画像表示装置では、走査部で走査されたレーザ光が入射する位置に光検出部を配設しており、この光検出部によるレーザ光の検出に基づき、光源部であるレーザからのレーザ光の出射タイミングを調整している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
走査型画像表示装置により表示する画像をカラー画像とする場合、波長の異なる複数のレーザが必要となる。一般に走査型画像表示装置では、赤色レーザ、緑色レーザ及び青色レーザが用いられており、これらのレーザから出射するレーザ光を同一光路上に合流させることで、レーザ光を合成して種々の色のレーザ光を生成している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３３５６２号公報
【特許文献２】特開２００３−２９５１０８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、半導体レーザには、その入出力特性（電流−光出力特性）が急峻に変化して折れ曲がりが生じ、直線性が崩れる領域があるものがある。すなわち、電流の増減に対する光の出力強度の増減が緩やかな第１領域から光の出力強度の増減が急な第２領域へ連続することが望ましいが、第１領域と第２領域との間に、第２領域よりも光の出力強度の増減がさらに急な第３領域があるものがある。この領域は、キンク(kink)と呼ばれる。このキンク領域は、特に緑色レーザや青色レーザに顕著に現れる。
【０００８】
かかるキンク領域のため、直線性を前提として階調レベルを割り当てた画素信号を上記半導体レーザに出力すると、低い階調レベルで階調つぶれが発生する。
【０００９】
そのため、半導体レーザを用いる場合、上記キンク領域に応じて、各階調レベルの画素信号を割り当てる必要があり、その割り当ての処理が難しく、低い階調レベルを精度よく再現することができなかった。
【００１０】
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、入出力特性にキンク領域が存在するレーザを用いた場合であっても、低い階調レベルを精度よく再現することが容易な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】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、画像信号を含む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次元走査する走査部と、画像形成時に前記光源部から出射され、前記走査部により有効走査範囲で走査されたレーザ光を投射対象に投射する投射部と、前記走査部の走査タイミングを検出する時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたタイミング検出用レーザ光が入射する位置に配置された光検出部と、前記光検出部による前記タイミング検出用レーザ光の検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射タイミングを制御する制御部と、を備え、前記光源部は、前記駆動信号を生成する信号生成部と、前記駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射するレーザと、前記レーザに入力される前記駆動信号に当該駆動信号の周期の逆数以上の周波数を有する高周波信号を重畳させる信号調整部と、を有しており、前記信号調整部は、前記信号生成部が前記タイミング検出用レーザ光を出射するための駆動信号を出力しているときには、前記駆動信号への前記高周波信号の重畳を停止することを特徴とする画像表示装置とした。
【００１２】
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、前記信号調整部は、前記走査部の走査範囲が前記有効走査範囲から前記有効走査範囲外に移行したときに、前記駆動信号への前記高周波信号の重畳を停止し、前記光検出部による前記タイミング検出用レーザ光の検出後に、前記駆動信号への前記高周波信号の重畳を開始することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像表示装置において、前記走査部は、第１の方向に相対的に高速に前記レーザ光を走査する第１の走査部と、前記第１の方向に直交する第２の方向に相対的に低速に前記レーザ光を走査する第２の走査部とを備えており、前記光検出部は、画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光が前記第１の方向で走査されて前記第１の方向における前記有効走査範囲外になった直後に、前記光源部から出射される前記タイミング検出用レーザ光を入射する位置に配置されたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像表示装置において、前記走査部は、第１の方向に相対的に高速に前記レーザ光を走査する第１の走査部と、前記第１の方向に直交する第２の方向に相対的に低速に前記レーザ光を走査する第２の走査部とを備えており、前記光検出部は、画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光が前記第２の方向で走査されて前記第２の方向における前記有効走査範囲外になった直後に、前記光源部から出射される前記タイミング検出用レーザ光を入射する位置に配置されたことを特徴とする。
【００１５】
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、前記信号調整部は、前記高周波信号を生成する高周波信号生成部と、前記信号調整部と前記信号生成部との間に設けられ、前記信号調整部から前記信号生成部への前記高周波信号の重畳を制御するスイッチと、を有しており、前記スイッチを制御して、前記高周波信号の重畳の停止と開始を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高周波信号を駆動信号に重畳させるので、キンク領域で生じていた急峻な変化をなだらかな変化に変えることができる。そのため、入出力特性にキンク領域が存在するレーザであっても、低い階調レベルを精度よく再現することが容易となる。しかも、走査部の走査タイミングを検出するときには、駆動信号への高周波信号の重畳を停止するため、走査部の走査タイミング検出を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す走査部による走査範囲の図である。
【図３】半導体レーザの入出力特性を示す図である。
【図４】駆動信号に高周波信号を重畳した場合の入出力特性を説明するための図である。
【図５】駆動信号に高周波信号を重畳した場合の入出力特性を説明するための図である。
【図６】駆動信号に高周波信号を重畳した場合の光検出部からの出力を説明するための図である。
【図７】高周波信号の駆動信号への重畳タイミングを示す図である。
【図８】駆動信号に高周波信号を重畳した場合の光検出部からの出力を説明するための図である。
【図９】網膜走査型画像表示装置の電気的構成及び光学的構成を示す図である。
【図１０】図９に示す走査部による走査範囲の図である。
【図１１】図９に示す光源部の構成を示す図である。
【図１２】図９に示す網膜走査型画像表示装置の処理の流れを示す図である。
【図１３】階調テーブルのデータ構成を示す図である。
【図１４】別の光検出部の配置の説明図である。
【図１５】図１４に示す位置に光検出部が配置されたときの、高周波信号の駆動信号への重畳タイミングを示す図である。
【図１６】他の光検出部の配置の説明図である。
【図１７】図１６に示す位置に光検出部が配置されたときの、高周波信号の駆動信号への重畳タイミングを示す図である。
【図１８】別の光源部の構成を示す図である。
【図１９】駆動信号に高周波信号を重畳した場合の入出力特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態とする。）を図面に基づいて説明する。
【００１９】
［１．画像表示装置１の概要構成］
図１に示すように、この画像表示装置１は、画像信号を含む駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部２と、この光源部２から出射したレーザ光を２次元走査する走査部３と、この走査部３で走査されたレーザ光を投射対象に投射する投射部４と、光検出部１０と、制御部１１とを備えている。
【００２０】
光源部２は、駆動信号７を生成する信号生成部６と、信号生成部６から入力される駆動信号７に応じた強度のレーザ光を出射するレーザ５とを有している。信号生成部６は、画素単位の信号である画素信号７ａや後述するタイミング検出用信号７ｂなどの駆動信号７を生成し、この駆動信号７をレーザ５に入力する。これにより、駆動信号７に応じて強度変調されたレーザ光がレーザ５から順次出射される。このレーザ５は、レーザダイオードなどの半導体レーザである。なお、画像表示装置１では、赤色レーザ、緑色レーザ、青色レーザを用いており、それぞれ信号生成部６が設けられるが、図１では、説明の便宜上、緑色レーザのみを図示しており、ここではレーザ５として説明する。
【００２１】
走査部３は、光源部２から出射したレーザ光を２次元走査する。図２に、光源部２による最大走査範囲Ｇと有効走査範囲Ｚとの関係を示す。ここで、「最大走査範囲Ｇ」とは、走査部３がレーザ光を走査できる最大の範囲を意味する。最大走査範囲Ｇのうち、走査部３の走査位置が有効走査範囲Ｚにあるタイミングで光源部２から画素信号７ａ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、画素信号７ａに応じて強度変調されたレーザ光が、走査部３によって有効走査範囲Ｚで走査され、１フレーム分のレーザ光が走査される。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２には、光源部２からレーザ光が常時出射されたと仮定したときに走査部３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。また、図２において、Ｘ方向が主走査方向であり、Ｙ方向が副走査方向である。本実施形態では、主走査方向を水平方向とし副走査方向を垂直走査方向とするが、その逆でもよい。
【００２２】
本実施形態に係る画像表示装置１では、走査部３の走査位置を検出するために、光検出部１０が設けられる。制御部１１は、光源部２からタイミング検出用のレーザ光（以下、「タイミング検出用レーザ光」という）を出射させ、このレーザ光を光検出部１０によって検出することで、光源部２からレーザ光を出射するタイミングを調整する。走査部３の走査位置が分からなければ、画像を形成するために有効走査範囲Ｚで画素信号７ａに応じた強度のレーザ光を出射することができないからである。制御部１１は、光源部２の信号生成部６を制御し、所定のタイミングでタイミング検出用信号７ｂを信号生成部６から駆動信号７として出力する。この駆動信号７はレーザ５に入力され、レーザ５からタイミング検出用レーザ光が出射される。
【００２３】
ところで、画像表示装置１では、レーザ５として、図３に示すように、その入出力特性（電流−光出力特性）が急峻に変化して折れ曲がりが生じ、直線性が崩れるキンク領域(kink)Ｗがある半導体レーザが用いられる。すなわち、このレーザ５には、電流の増減に対する光の出力強度の増減が緩やかな第１領域と、光の出力強度の増減が急な第２領域とに加え、さらに、第１領域と第２領域との間に、第２領域よりも光の出力強度の増減がさらに急な第３領域であるキンク領Ｗがある。そのため、階調レベルに応じた電流値で信号生成部６から出力される画素信号では、低い階調レベルを精度よく再現することができない。
【００２４】
そこで、光源部２には、レーザ５に入力される駆動信号７に高周波信号９を重畳させる信号調整部８が設けられている。レーザ５に入力される駆動信号７に高周波信号９を重畳させると、レーザ５から出射されるレーザ光は、その強度が高周波信号９の振幅の変化に応じて変動する。例えば、図３に示す入出力特性があるレーザ５に、図４に示すように、電流振幅Ｉａの高周波信号９を、電流値Ｉｂの駆動信号７に重畳させて入力したとする。このとき、レーザ５に入力される電流の電流値は、電流値Ｉ１（＝Ｉｂ−Ｉａ／２）から電流値Ｉ２（＝Ｉｂ＋Ｉａ／２）の間で周期的に増減する。従って、レーザ５から出射される光の強度も強度値Ｙ１〜Ｙ２の間で変化することになる。
【００２５】
この駆動信号７に重畳させる高周波信号９の周波数は、信号調整部８により画素信号７ａとして画素単位で生成される駆動信号７の生成周期Ｔの逆数１／Ｔ以上となる周波数（≧１／Ｔ）とする。駆動信号７の生成周期Ｔの逆数１／Ｔは、図示しないメモリから画像データを読み出す読み出しクロック信号の周波数に相当するものである。
【００２６】
このように、駆動信号７に高周波信号９を重畳させるとレーザ５から出射されるレーザ光は、その強度が高周波信号９の振幅の変化に応じて変動するが、ユーザに視認される各画素の明るさは、変動する強度を平均した強度に対応する明るさとなる。
【００２７】
従って、駆動信号７に高周波信号９を重畳させた場合、レーザ５の入出力特性は、駆動信号７の電流値に応じて図５に示す実線のように強度変化する特性と見なせる。以下、このような入出力特性を見かけ上の入出力特性という。なお、図５に示す破線は、高周波信号９を駆動信号７に重畳させていない場合のレーザ５の入出力特性を示している。
【００２８】
本実施形態に係る画像表示装置１では、駆動信号７に高周波信号９を重畳させることで、キンク領域Ｗの影響を抑制し、駆動信号７の電流値とレーザ光の強度とが比例関係に近づくようにしている。このようにすることで、低い階調レベルに対する画素信号の電流値の割り当てが容易になる。
【００２９】
しかし、駆動信号７に高周波信号９を重畳させた場合、タイミング検出用レーザ光の強度も高周波信号９の周波数で強弱が変動するため、タイミング検出用レーザ光が入射したときに、光検出部１０から出力される検出信号が出力されないことがある。例えば、図６に示すように、時間ｔ１〜ｔ２の間にタイミング検出用レーザ光が光検出部１０に入射したときには検出信号が出力されるが、時間ｔ３〜ｔ４の間にタイミング検出用レーザ光が光検出部１０に入射したときには検出信号が出力されない。また、この光検出部１０は、適正な入射光量の範囲では、所望の精度内の時間遅れで光を検出できる。しかし、入射光量がその範囲を超える場合、ノイズの影響が大きくなる等により、検出タイミングにズレが生じる。従って、このように光検出部１０への入射光量が適正でない場合に、この光検出部１０から出力される検出信号を用いると、画像の形成タイミングにズレが生じて、形成する画像の品質が劣化してしまうことになる。特に、主走査方向に往復走査する場合、往路時の画像形成タイミングと復路時に画像形成タイミングにズレが生じて画像の２重像化などが発生してしまうことになる。
【００３０】
そこで、駆動信号７として、タイミング検出用信号７ｂを信号生成部６から出力するときには、信号調整部８での高周波信号９の発生を停止して、駆動信号７に高周波信号９を重畳させないようにしている。このようにすることで、タイミング検出用レーザ光が入射した光検出部１０から検出信号が確実に出力されるようにしている。
【００３１】
また、信号調整部８は、図７に示すように、走査部３の走査範囲が有効走査範囲Ｚから有効走査範囲Ｚ外に移行したときに（タイミングｔ１１）、高周波信号９の生成を停止して駆動信号７への高周波信号９の重畳を停止する。さらに、信号調整部８は、光検出部１０によるタイミング検出用レーザ光の検出後（タイミングｔ１３）に、高周波信号９の生成を再開して駆動信号７への高周波信号９の重畳を開始するようにしている。このようにすることで、駆動信号７への高周波信号９の重畳による消費電力を低減しつつも、走査部３の走査範囲が有効走査範囲Ｚ内になるまでに確実に駆動信号７を生成し、駆動信号７の高周波信号９への重畳を行うことができる。
【００３２】
このように、本実施形態に係る画像表示装置１では、駆動信号７にそれぞれ高周波信号９を重畳させることで、キンク領域Ｗの影響を抑制し、駆動信号７の電流値とレーザ光の強度とが比例関係に近づくようにしている。従って、低い階調レベルに対する駆動信号７の電流値の割り当てが容易になる。そのため、入出力特性にキンク領域Ｗが存在するレーザであっても、低い階調レベルを精度よく再現することが容易となる。
【００３３】
しかも、走査部３の走査タイミングを検出するときには、駆動信号７への高周波信号９の重畳を停止するため、走査部３の走査タイミング検出を確実に行うことができる。そのため、画像形成時に光源部２からのレーザ光の出射タイミングの精度が向上し、ユーザが視認する画像にジッタが現れるなどの画像品質の低下を抑制することができる。
【００３４】
なお、画像表示装置１では、駆動信号７に重畳させる高周波信号９の電流振幅は、キンク領域Ｗの幅Ｉｃ以上としている。すなわち、高周波信号９が重畳されて電流値が変化する画素信号７の電流範囲がキンク領域Ｗの範囲をカバーすることが必要である。これは、キンク領域の幅Ｉｃよりも高周波信号の幅が小さいと、図８に示すように、キンク領域の影響を抑制できない領域Ｗ１が発生するからである。
【００３５】
［２．網膜走査型画像表示装置への適用例］
以下、上記画像表示装置１を網膜走査型画像表示装置（以下、「ＲＳＤ」という。）に適用した場合の具体的構成及び具体的動作について説明する。
【００３６】
［２．１．ＲＳＤ１００の電気的構成及び光学的構成］
まず、ＲＳＤ１００の電気的構成及び光学的構成について、図９を参照して説明する。
【００３７】
図９に示すように、本実施形態に係るＲＳＤ１００は、光源部１１０、光ファイバー１２０、走査部１３０、投射部１４０を備えている。
【００３８】
光源部１１０は、駆動信号供給回路１１１と、レーザ部１１５ｒ，１１５ｇ，１１５ｂと、コリメート光学系１１６ｒ，１１６ｇ，１１６ｂと、ダイクロイックミラー１１７ｒ，１１７ｇ，１１７ｂと、結合光学系１１８とを備えている。
【００３９】
駆動信号供給回路１１１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対応する画素信号を画素単位で生成する。すなわち、駆動信号供給回路１１１からは、各色用の画像信号として、Ｒ（赤色）駆動信号１１２ｒ，Ｇ（緑色）駆動信号１１２ｇ，Ｂ（青色）駆動信号１１２ｂが生成されて出力される。また、駆動信号供給回路１１１からは、タイミング検出用信号として、Ｇ（緑色）駆動信号１１２ｇが生成されて出力される。さらに、駆動信号供給回路１１１は、高速走査部１３２で使用される高速駆動信号１１６と、低速走査部１３４で使用される低速駆動信号１１７とをそれぞれ出力する。また、駆動信号供給回路１１１は、駆動信号１１２ｇ，１１２ｂに重畳する後述の高周波信号の振幅を制御する制御信号１１３ｇ，１１３ｂを出力する。
【００４０】
Ｒレーザ部１１５ｒ，Ｇレーザ部１１５ｇ，Ｂレーザ部１１５ｂは、それぞれ駆動信号供給回路１１１から出力されるＲ駆動信号１１２ｒ，Ｇ駆動信号１１２ｇ，Ｂ駆動信号１１２ｂ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。
【００４１】
各レーザ部１１５ｒ，１１５ｇ，１１５ｂから出射したＲ（赤色）レーザ光Ｌｒ，Ｇ（緑色）レーザ光Ｌｇ、Ｂ（青色）レーザ光Ｌｂは、コリメート光学系１１６ｒ，１１６ｇ，１１６ｂ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１１７ｒ，１１７ｇ，１１７ｂに入射される。その後、これらのダイクロイックミラー１１７ｒ，１１７ｇ，１１７ｂにより、三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１１８に達し、合波されて光ファイバー１２０へ出射される。このように光ファイバー１２０へ出射されるレーザ光は、画像光Ｌｃ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。
【００４２】
走査部１３０は、コリメート光学系１３１、高速走査部１３２、第１リレー光学系１３３、低速走査部１３４により構成される。
【００４３】
コリメート光学系１３１は、光源部１１０で生成され、光ファイバー１２０を介して出射されるレーザ光を平行光化する。
【００４４】
高速走査部１３２及び低速走査部１３４は、光ファイバー１２０から入射されたレーザ光を画像としてユーザの網膜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する。高速走査部１３２は、コリメート光学系１３１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１３４は、高速走査部１３２で主走査方向に走査され、第１リレー光学系１３３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。
【００４５】
高速走査部１３２は、揺動によりレーザ光を主走査方向に走査する反射ミラー１３２ｂを有する共振型の偏向素子１３２ａと、この偏向素子１３２ａを共振させて偏向素子１３２ａの反射ミラー１３２ｂを揺動させる駆動信号を高速駆動信号１１６に基づいて発生する高速走査駆動回路１３２ｃを備えている。一方、低速走査部１３４は、揺動によりレーザ光を副走査方向に走査する反射ミラー１３４ｂを有する非共振型の偏向素子１３４ａと、この偏向素子１３４ａの反射ミラー１３４ｂ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１１７に基づいて発生する低速走査駆動回路１３４ｃとを備える。この低速走査部１３４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１３２による主走査方向への１走査を意味する。なお、偏向素子１３２ａ，１３４ａ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１３２ｂ，１３４ｂ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。
【００４６】
第１リレー光学系１３３は、高速走査部１３２と低速走査部１３４との間でレーザ光を中継し、偏向素子１３２ａの反射ミラー１３２ｂによって主走査方向に走査されたレーザ光を偏向素子１３４ａの反射ミラー１３４ｂに収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子１３４ａの反射ミラー１３４ｂによって副走査方向に走査される。なお、ここでは、表示する画像の水平方向を主走査方向とし、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。
【００４７】
投射部１４０は、第２リレー光学系１３５と、ハーフミラー１３６とを有している。偏向素子１３４ａ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１３５ａ，１３５ｂが直列配置された第２リレー光学系１３５を介して、眼１０１の前方に位置させたハーフミラー１３６で反射されてユーザの瞳孔１０１ａに入射する。これにより、網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像が投影され、ユーザは瞳孔１０１ａに入射するレーザ光（画像光Ｌｃ）を画像として認識する。また、ハーフミラー１３６は外光Ｌａを透過してユーザの瞳孔１０１ａに入射させるようにしており、これによりユーザは外光Ｌａに基づく外景に画像光Ｌｃに基づく画像を重ねた画像を視認することができる。
【００４８】
なお、第２リレー光学系１３５においては、レンズ１３５ａ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１３５ｂ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ユーザの瞳孔１０１ａに収束するように変換される。
【００４９】
また、本実施形態に係るＲＳＤ１は、光源部１１０からのレーザ光の出射タイミングを調整するために、光検出部１４１を備えている。この光検出部１４１はフォトダイオード及びＩ−Ｖ変換器などから構成されており、レーザ光が入射したときに、検出信号１４３を出力する。
【００５０】
図１０には、図２と同様の図であり、高速走査部１３２及び低速走査部１３４の偏向素子１３２ａ，１３４ａによる最大走査範囲Ｇと有効走査範囲Ｚとの関係が示されている。ここで、「最大走査範囲Ｇ」とは、偏向素子１３２ａ，１３４ａがレーザ光を走査できる最大の範囲を意味する。最大走査範囲Ｇのうち、偏向素子１３２ａ，１３４ａによる走査位置が有効走査範囲Ｚにあるタイミングで光源部１１０ら画像信号Ｓに応じて強度変調されたレーザ光である画像光Ｌｃが出射される。なお、図１０には、光源部１１０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１３２ａ，１３４ａ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１３２ａによる主走査方向の走査線数は、１フレームあたり数百又は千程度あり、図１０ではレーザ光の軌跡γを簡略して記載している。
【００５１】
高速走査駆動回路１３２ｃは、高速駆動信号１１６を増幅して駆動信号を生成し、この駆動信号により偏向素子１３２ａの反射ミラー１３２ｂを揺動している。また、低速走査駆動回路１３４ｃは、低速駆動信号１１７を増幅して駆動信号を生成し、この駆動信号により偏向素子１３４ａの反射ミラー１３４ｂを揺動している。しかし、反射ミラー１３２ｂ，１３４ｂの揺動軌跡γ１，γ２（図１０参照）は、駆動信号１１６，１１７の信号波形と完全には一致せず、位相差などが生じる。特に、偏向素子１３２ａは反射ミラー１３２ｂを高速に揺動させる必要があり、また共振タイプの偏向素子であるため、高速駆動信号１１６の信号波形との位相差は大きくなる。
【００５２】
そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、図９及び図１０に示すように、反射ミラー１３２ｂ，１３４ｂによるレーザ光の走査タイミングを検出するために光検出部１４１を配置している。駆動信号供給回路１１１は、光源部１１０から出射させたレーザ光をこの光検出部１４１で検出させて、光源部１１０からのレーザ光の出射タイミングを調整する。
【００５３】
光検出部１４１は、最大走査範囲Ｇのうち有効走査範囲Ｚ外の無効走査範囲Ｎで走査されたタイミング検出用レーザ光が入射する位置に配置されている。なお、無効走査範囲Ｎにおける光検出部１４１の背後には、有効走査範囲Ｚ外で走査されたレーザ光がユーザの眼１０１に入射するのを防止するために遮光部１４２が設けられている。遮光部１４２は、例えば、図９に示すように、最大走査範囲Ｇのうち有効走査範囲Ｚで走査されたレーザ光が通過する開口を有する非透過性の板状部材を用いている。また、遮光部１４２を、光検出部１４１を固定するための固定部材として用いている。本実施形態においてはレンズ１３５ａによって中間像面が形成され、この中間像面位置に遮光部１４２を配置するようにしている。このようにすることで、遮光部１４２を小型化することができ、しかも、走査部１３０で走査されたレーザ光のビーム径が最も小さくなる位置であるため光検出部１４１でのレーザ光の検出精度を向上させることができる。
【００５４】
［２．１．光源部１１０の具体的構成］
次に、本実施形態に係るＲＳＤ１００の特徴的部分である、光源部１１０の具体的構成について、図１１を参照してさらに説明する。光源部１１０は、上述のとおり、駆動信号供給回路１１１、レーザ部１１５ｒ，１１５ｇ，１１５ｂを含み構成されている。
【００５５】
駆動信号供給回路１１１は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＶＲＡＭ２０４、Ｄ／Ａ変換器２０５ｒ，２０５ｇ，２０５ｂ，２０８，２０９、Ａ／Ｄ変換器２１０，２１１、出力ポート２０６ｇ，２０６ｂなどを有している。これらはデータ通信用のバス２１２にそれぞれ接続されており、このバス２１２を介して各種情報の送受信を行う。この駆動信号供給回路１１１では、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２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動作し、ＲＳＤ１００を構成する各部を動作させ、ＲＳＤ１００が備える各種機能を実行する。ＲＯＭ２０２は、上述した制御プログラム以外に、例えば、後述する階調テーブルを記憶している。なお、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２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、駆動信号供給回路１１１は、駆動信号を生成する信号生成部、レーザに入力される駆動信号に高周波信号を重畳させる信号調整部、光検出部１４１によるタイミング検出用レーザ光の検出タイミングに基づき、光検出部１４１からのレーザ光の出射タイミングを制御する制御部として機能する。
【００５６】
ＣＰＵ２０１は、Ａ／Ｄ変換器２１１から入力した画像信号Ｓを複数の画素データから構成される画像データに変換してＶＲＡＭ２０４に書き込んで展開する。このＶＲＡＭ２０４はフレームバッファとして用いられる。ＶＲＡＭ２０４に記憶される各画素データは、赤色成分のＲ画素データ、緑色成分のＧ画素データ、青色成分のＢ画素データとから構成される。ＣＰＵ２０１は、このＶＲＡＭ２０４に展開したＲ画素データ、Ｇ画素データ及びＢ画素データを画素単位で順次読み出して、Ｄ／Ａ変換器２０５ｒ，２０５ｇ，２０５ｂによりアナログ化して画素信号を生成し、この画素信号を駆動信号１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂとして順次出力する。
【００５７】
また、ＣＰＵ２０１は、駆動信号１１２ｇ，１１２ｂに重畳する後述の高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂを制御する制御信号１１３ｇ，１１３ｂを出力ポート２０６ｇ，２０６ｂから出力する。
【００５８】
また、ＣＰＵ２０１は、高速走査部１３２で使用される高速駆動信号１１６と、低速走査部１３４で使用される低速駆動信号１１７とをそれぞれをＤ／Ａ変換器２０８，２０９でアナログ化して出力する。また、ＣＰＵ２０１は、光検出部１４１から出力される検出信号１４３をＡ／Ｄ変換器２１０を介して入力し、この検出信号１４３を入力したタイミングに基づき、走査部１３０の走査位置を検出する。ＣＰＵ２０１は、検出した走査部１３０の走査位置に基づき、画像信号Ｓに応じて強度変調されたレーザ光の光源部１１０からの出射タイミングを決定して光源部１１０からレーザ光を出射する。
【００５９】
（Ｒレーザ部１１５ｒ）
Ｒレーザ部１１５ｒは、Ｒレーザドライバ３０１ｒ及びＲレーザダイオード３０３ｒにより構成されている。
【００６０】
Ｒレーザドライバ３０１ｒは、駆動信号供給回路１１１から出力されるＲ駆動信号１１２ｒの電圧値に応じた電流値の駆動信号３０２ｒを生成し、この駆動信号３０２ｒをＲレーザダイオード３０３ｒに供給する。
【００６１】
Ｒレーザダイオード３０３ｒからは、駆動信号３０２ｒに応じた強度の赤色のレーザ光が出射される。すなわち、Ｒレーザダイオード３０３ｒからは、駆動信号供給回路１１１から出力されるＲ駆動信号１１２ｒに応じた強度の赤色のレーザ光を出射される。
【００６２】
（Ｇレーザ部１１５ｇ）
Ｇレーザ部１１５ｇは、Ｇレーザドライバ３０１ｇ、Ｇレーザダイオード３０３ｇ、高周波発振器３０５ｇ及びコンデンサ３０７ｇにより構成されている。
【００６３】
Ｇレーザドライバ３０１ｇは、駆動信号供給回路１１１から出力されるＧ駆動信号１１２ｇの電圧値に応じた電流値の駆動信号３０２ｇを生成し、この駆動信号３０２ｇをＧレーザダイオード３０３ｇに供給する。
【００６４】
高周波発振器３０５ｇは、所定振幅の電流値の高周波信号３０６ｇを生成して出力する。この高周波発振器３０５ｇは、その出力端がコンデンサ３０７ｇを介してＧレーザドライバ３０１ｇとＧレーザダイオード３０３ｇとの間に接続されており、コンデンサ３０７ｇを介して駆動信号３０２ｇに高周波信号３０６ｇを重畳する。高周波発振器３０５ｇは、駆動信号供給回路１１１から出力される制御信号１１３ｇによりそのＯＮ／ＯＦＦが制御される。すなわち、制御信号１１３ｇの電圧値がＨｉｇｈレベルの信号であるとき、高周波発振器３０５ｇは発振動作を行って、高周波信号３０６ｇを生成して出力する。一方、制御信号１１３ｇの電圧値がＬｏｗレベルの信号であるとき、高周波発振器３０５ｇは発振動作を停止して、高周波信号３０６ｇの生成を停止する。
【００６５】
高周波信号３０６ｇの周波数は、駆動信号供給回路１１１により画素信号として画素単位で生成されるＧ駆動信号１１２ｇの生成周期Ｔｓ（一つの画素のＧ駆動信号１１２ｇが出力される周期）の逆数１／Ｔｓ以上の周波数である。すなわち、高周波信号３０６ｇの周波数を、ＶＲＡＭ２０４から画像データを読み出す読み出しクロック信号の周波数以上の周波数としている。このように高周波信号３０６ｇの周波数ｆａを読み出しクロック信号の周波数以上とすることで、図５に示す実線のように強度変化する特性を精度よく再現することができる。但し、反射ミラー１３２ｂが共振振動により揺動するため、走査速度が一定でない。この場合、画像データの読み出しクロック信号もその走査速度に応じて変化させる必要があり、その影響を軽減するためにも高周波信号３０６ｇの周波数はその読み出しクロック信号の周波数よりもできるだけ高いことが望ましい。なお、この高周波信号３０６ｇの周波数は、駆動信号供給回路１１１から連続して出力される駆動信号の周波数帯域の中で最高周波数の２倍を越える周波数ともいえる。通常、この２倍を越える周波数にその読み出しクロック信号を設定する。
【００６６】
Ｇレーザダイオード３０３ｇは、Ｇレーザドライバ３０１から出力される駆動信号３０２ｇに高周波信号３０６ｇが重畳された電流が入力され、この電流に応じた強度の緑色のレーザ光を出射する。Ｇレーザダイオード３０３ｇが例えば、図３に示す入出力特性を有するとき、駆動信号３０２ｇに高周波信号３０６ｇを重畳することにより、Ｇレーザダイオード３０３ｇの入出力特性は図５に示す実線のように強度変化する特性と見なせる。
【００６７】
（Ｂレーザ部１１５ｂ）
Ｂレーザ部１１５ｂは、Ｂレーザドライバ３０１ｂ、Ｂレーザダイオード３０３ｂ、高周波発振器３０５ｂ及びコンデンサ３０７ｂにより構成されている。
【００６８】
このＢレーザ部１１５ｂは、Ｇレーザ部１１５ｇと同様の構成を有している。すなわち、Ｂレーザドライバ３０１ｂは、駆動信号供給回路１１１から出力されるＢ駆動信号１１２ｂの電圧値に応じた電流値の駆動信号３０２ｂを生成する。一方、高周波発振器３０５ｂは、所定振幅の電流値の高周波信号３０６ｂを生成して出力する。高周波発振器３０５ｂは、コンデンサ３０７ｂを介してＢレーザドライバ３０１ｂに接続されており、駆動信号３０２ｂに高周波信号３０６ｂが重畳されて、Ｂレーザダイオード３０３ｂに供給される。Ｂレーザダイオード３０３ｂが例えば、図３に示す入出力特性を有するとき、駆動信号３０２ｂに高周波信号３０６ｂを重畳することにより、Ｂレーザダイオード３０３ｂの入出力特性は図５に示す実線のように強度変化する特性と見なせる。なお、高周波発振器３０５ｂは、高周波発振器３０５ｇと同様に、駆動信号供給回路１１１から出力される制御信号１１３ｇによりその発振動作の開始や停止が制御される。
【００６９】
高周波信号３０６ｂの周波数は、高周波信号３０６ｇの周波数ｆａと同様に、一つの画素のＢ駆動信号１１２ｂが出力される周期の逆数以上の周波数である。例えば、一つのＢ駆動信号１１２ｂがＴｒ（秒）単位で出力されるとき、高周波信号３０６ｂの周波数ｆｂは、１／Ｔｒ以上の周波数としている。すなわち、高周波信号３０６ｂの周波数ｆｂを、ＶＲＡＭ２０４から画像データを読み出す読み出しクロック信号の周波数以上の周波数としている。但し、反射ミラー１３２ｂが共振振動により揺動するため、走査速度が一定でない。この場合、画像データの読み出しクロック信号もその走査速度に応じて変化させる必要があり、その影響を軽減するためにも高周波信号３０６ｂの周波数はその読み出しクロック信号の周波数よりもできるだけ高いことが望ましい。
【００７０】
［２．２．ＲＳＤ１００の制御処理］
上記のように構成されたＲＳＤ１００を構成する光源部１１０のＣＰＵ２０１による制御処理について図１２を参照して説明する。ＣＰＵ２０１による以下の処理は、例えば、ＲＳＤ１００の図示しない電源ボタンの押下による電源投入操作によりその処理を開始する。
【００７１】
まず、ＣＰＵ２０１は、ユーザの操作により電源ボタンが押下されると、ＲＡＭ２０３の作業領域を初期化する等の初期設定処理を行い（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に処理を移す。
【００７２】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ２０１は、各レーザ部１１５ｒ，１１５ｇ，１１５ｂ用の階調テーブルをＲＯＭ２０２から読み出して、ＲＡＭ２０３に記憶する。階調テーブルは、図１２に示すように、各階調レベルと駆動信号１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂの電圧レベルが関連づけられたテーブルであり、赤色用の階調テーブル、緑色用の階調テーブル及び青色用の階調テーブルがある。
【００７３】
次に、ＣＰＵ２０１は、走査部１３０の駆動を開始する（ステップＳ１２）。この処理において、ＣＰＵ２０１は、まず、低速走査部１３４の反射ミラー１３４ｂで反射されたレーザ光が光検出部１４１に入射するように低速駆動信号１１７を出力して、低速走査部１３４の反射ミラー１３４ｂの角度を変更する（図１０に示すＹの位置）。次に、ＣＰＵ２０１は、正弦波状の高速駆動信号１１６を出力して、反射ミラー１３２ｂの揺動を開始する。その後、ＣＰＵ２０１は、所定の電圧値のＧ駆動信号１１２ｇを出力して、Ｇレーザダイオード３０３ｇから所定強度のレーザ光をタイミング検出用レーザ光として出射する。反射ミラー１３２ｂは、タイミング検出用レーザ光を走査する。このとき、反射ミラー１３２ｂで走査されたタイミング検出用レーザ光は、光検出部１４１を通過して、光検出部１４１に入射する。光検出部１４１は、タイミング検出用レーザ光が入射したタイミングで検出信号１４３を出力する。ＣＰＵ２０１は、この検出信号１４３に基づいて、偏向素子１３２ａによる主走査方向の走査位置を検出する。次に、ＣＰＵ２０１は、Ｇ駆動信号１１２ｇの出力を停止して、タイミング検出用レーザ光の出射を停止し、鋸波状の低速駆動信号１１７を出力して、反射ミラー１３４ｂの揺動を開始する。なお、低速走査部１３４の反射ミラー１３４ｂの角度が無効走査範囲Ｎにあるとき、光源部１１０から光を出射しても、走査部１３０から出力されたレーザ光は遮光部１４２で遮光され、ユーザの眼１０１には入射しない。
【００７４】
次に、ＣＰＵ２０１は、所定電圧の制御信号１１３ｇ，１１３ｂを出力し、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂの発振動作を開始させて高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの駆動信号３０２ｇ，３０２ｂへの重畳を開始し（ステップＳ１３）、処理をステップＳ１４へ移行する。
【００７５】
ステップＳ１４において、ＣＰＵ２０１は、１フレームの画像形成期間が開始したか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ２０１は、走査部１３０の走査位置が、図１０に示す走査開始位置ｚ１となったか否かを判定する。
【００７６】
画像形成期間が開始していないと判定すると（ステップＳ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ２０１は、このステップＳ１４の処理を繰り返し行う。一方、画像形成期間が開始したと判定すると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は、外部から画像信号Ｓの入力があるか否かを判定する（ステップＳ１５）。この処理において、ＣＰＵ２０１は、外部から画像信号Ｓの入力が開始されたとき、又は外部から画像信号Ｓの入力が行われているときに、外部から画像信号Ｓの入力があると判定する。外部から画像信号Ｓの入力があると判定すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は、画素信号を生成して駆動信号１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂとして出力する（ステップＳ１６）。
【００７７】
このステップＳ１６の処理において、ＣＰＵ２０１は、入力されている画像信号ＳをＶＲＡＭ２０４に画素単位で展開して記憶していき、画素単位でＲ駆動信号１１２ｒ，Ｇ駆動信号１１２ｇ，Ｂ駆動信号１１２ｂを出力する。このときＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０３に記憶した階調テーブルに基づいて、駆動信号１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂを出力する。このとき、駆動信号３０２ｇ，３０２ｂにはコンデンサ３０７ｇ，３０７ｂを介して高周波電流が重畳される。
【００７８】
ステップＳ１５の処理で、外部から画像信号Ｓの入力がないと判定したとき（ステップＳ１５：ＮＯ）及びステップＳ１６の処理が終了したとき、ＣＰＵ２０１は、１フレームの画像形成期間が終了したか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【００７９】
画像形成期間が終了していないと判定すると（ステップＳ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ１５，Ｓ１６の処理を繰り返し行う。一方、画像形成期間が終了したと判定すると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は、所定電圧の制御信号１１３ｇ，１１３ｂを出力して、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂの発振動作を停止させて、高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの駆動信号３０２ｇ，３０２ｂへの重畳を停止し（ステップＳ１８）、処理をステップＳ１９へ移行する。
【００８０】
ステップＳ１９において、ＣＰＵ２０１は、走査位置検出タイミングになったか否かを判定する。この処理において、ＣＰＵ２０１は、副走査方向において、反射ミラー１３４ｂの角度が、光検出部１４１の位置（図１０に示すＹの位置）又はその直前位置となったとき、走査位置検出タイミングになったと判定する。すなわち、光源部１１０からタイミング検出用レーザ光を出射させたときに、タイミング検出用レーザ光が光検出部１４１を通過する副走査方向の位置又はその直前位置になったときに、走査位置検出タイミングになったと判定する。
【００８１】
このステップＳ１９において、走査位置検出タイミングになったと判定すると（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は、タイミング調整処理を行う（ステップＳ２０）。このタイミング調整処理において、ＣＰＵ２０１は、まず、所定の電圧値のＧ駆動信号１１２ｇを出力して、Ｇレーザダイオード３０３ｇから所定強度のレーザ光をタイミング検出用レーザ光として所定期間だけ出射する。このとき、反射ミラー１３２ｂで走査されたタイミング検出用レーザ光は、光検出部１４１を通過して、光検出部１４１に入射する。光検出部１４１は、タイミング検出用レーザ光が入射したタイミングで検出信号１４３を出力する。ＣＰＵ２０１は、この検出信号１４３に基づいて、偏向素子１３２ａによる主走査方向の走査位置及び偏向素子１３４ａによる副走査方向の走査位置を検出し、画像信号Ｓに応じて強度変調するレーザ光の出射するタイミングを調整する。すなわち、有効走査範囲Ｚで画像信号Ｓに応じて強度変調するレーザ光が光源部１１０から出射されるようにする。
【００８２】
ステップＳ１９において走査位置検出タイミングになっていないと判定したとき（ステップＳ１９：ＮＯ）又はステップＳ２０の処理が終了したとき、ＣＰＵ２０１は、所定電圧の制御信号１１３ｇ，１１３ｂを出力し、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂの発振動作を再開させて高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの駆動信号３０２ｇ，３０２ｂへの重畳を開始し（ステップＳ２１）、処理をステップＳ２２へ移行する。
【００８３】
ステップＳ２２において、ＣＰＵ２０１は、図示しない電源ボタンや画像停止ボタンが押下されるなどして、画像表示が停止されたか否かについて判断を行う。ここで画像表示が停止されていないと判断した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）には、ＣＰＵ２０１は、処理をステップＳ１４へ戻す。一方、画像表示が停止されたと判断した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２０１は、処理を終了する。
【００８４】
以上のように、本実施形態に係るＲＳＤ１００では、駆動信号にそれぞれ高周波信号を重畳させることで、キンク領域Ｗの影響を抑制し、駆動信号の電流値とレーザ光の強度とが比例関係に近づくようにしている。従って、低い階調レベルに対する画素信号である駆動信号の電流値の割り当てが容易になる。そのため、入出力特性にキンク領域Ｗが存在するレーザであっても、低い階調レベルを精度よく再現することが容易となる。
【００８５】
しかも、走査部１３０の走査タイミングを検出するときには、駆動信号への高周波信号の重畳を停止するため、走査部の走査タイミング検出を確実に行うことができる。そのため、画像形成時に光源部からのレーザ光の出射タイミングの精度が向上し、ユーザが視認する画像にジッタが現れるなどの画像品質の低下を抑制することができる。
【００８６】
上記実施形態では、図１０に示すように、走査部１３０による最大走査範囲Ｇのうち、１フレームの画像形成前にレーザ光が入射する位置に光検出部１４１を配置することとしたが、これに限られるものではない。
【００８７】
例えば、図１４に示すように、画像形成時に光源部１１０から出射されるレーザ光が副走査方向で走査されて副走査方向における有効走査範囲Ｚ外になった直後に、光源部１１０から出射されるタイミング検出用レーザ光を入射する位置に光検出部１４１’を配置するようにしてもよい。この場合、図１５に示すように、走査部１３０の走査範囲が副走査方向における有効走査範囲Ｚから有効走査範囲Ｚ外に移行したとき（タイミングｔ２１）に、駆動信号１１２ｇへの高周波信号３０６ｇの重畳を停止し、光検出部１４１’によるタイミング検出用レーザ光の検出後（タイミングｔ２２）に、駆動信号１１２ｇへの高周波信号３０６ｇの重畳を開始する。これにより、高周波発振器３０５ｇで発振により生成する高周波信号３０６ｇが安定するまでの時間を多くとることができ、画像の品質を向上させることができる。
【００８８】
また、例えば、図１６に示すように、画像形成時に光源部１１０から出射されるレーザ光が主走査方向で走査されて主走査方向における有効走査範囲Ｚ外になった直後に、光源部１１０から出射されるタイミング検出用レーザ光を入射する位置に光検出部１４１”を配置するようにしてもよい。この場合、図１７に示すように、走査部１３０の走査範囲が主走査方向における有効走査範囲Ｚから有効走査範囲Ｚ外に移行したとき（タイミングｔ３１）に、駆動信号１１２ｇへの高周波信号３０６ｇの重畳を停止し、光検出部１４１”によるタイミング検出用レーザ光の検出後（タイミングｔ３２）に、駆動信号１１２ｇへの高周波信号３０６ｇの重畳を開始する。これにより、高周波発振器３０５ｇで発振により生成する高周波信号３０６ｇが安定するまでの時間を多くとることができ、画像の品質を向上させることができる。
【００８９】
また、上述の実施形態では、タイミング検出用レーザ光をレーザダイオード３０３ｇから出射するようにしたが、レーザダイオード３０３ｂから出射するようにしてもよい。また、２つのレーザダイオード３０３ｇ，３０３ｂから同時に出射するようにしてもよい。さらに、３つのレーザダイオード３０３ｒ，３０３ｇ，３０３ｂから同時に出射するようにしてもよい。
【００９０】
また、上述の実施形態では、高周波信号をＧ駆動信号１１２ｇとＢ駆動信号１１２ｂに重畳させることとしたが、Ｒレーザダイオードが図３に示すようなキンク領域を有するレーザダイオードであるときには、Ｒ駆動信号１１２ｒにも高周波信号を重畳させることで、低い階調レベルを精度よく再現することが容易となる。
【００９１】
また、上述の実施形態では、駆動信号供給回路１１１から出力される制御信号１１２ｇ，１１２ｂによって、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂの発振動作をＯＮ／ＯＦＦを制御することしたが、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂの発振動作をＯＮ／ＯＦＦせずに、スイッチを用いて駆動信号３０２ｇ，３０２ｂへの高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの重畳を行うようにしてもよい。例えば、図１８に示すように、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂとレーザドライバ３０１ｇ，３０１ｂとの間に、固定コンデンサ３０７ｇ，３０７ｂに代えて、可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’を設ける。そして、駆動信号供給回路１１１から可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’の容量値を制御する制御信号１１３ｇ’，１１３ｂ’を出力する。駆動信号供給回路１１１は、高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの重畳を停止するときには、制御信号１１３ｇ’，１１３ｂ’により可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’の容量値を小さくし、高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの重畳を行うときには、制御信号１１３ｇ’，１１３ｂ’により可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’の容量値を大きくする。このように、可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’をスイッチとして用いることで、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂの発振動作をＯＮ／ＯＦＦすることなく、高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの重畳の実行と停止を行うことができる。
【００９２】
また、レーザダイオード３０３ｒ，３０３ｇ，３０３ｂから出射されたレーザ光の強度を検出する強度検出部を設け、この強度検出部による検出結果に応じて、駆動信号供給回路１１１が、階調レベルの割り当てを行うこともできる。例えば、黒レベル及び白レベルのレーザ光の強度を予め設定しておき、各レーザダイオード３０３ｒ，３０３ｇ，３０３ｂから出射されたレーザ光の強度が予め設定した黒レベルの強度となったときに入力された駆動信号１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂの電流値を黒レベルの画素信号とする。また、各レーザダイオード３０３ｒ，３０３ｇ，３０３ｂから出射されたレーザ光の強度が予め設定した白レベルの強度となったときに入力された駆動信号１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂの電流値を白レベルの画素信号とする。さらに、黒レベルの画素信号と白レベルの画素信号との間の各階調レベルの画素信号を見かけ上の入出力特性に応じて割り当てる。このようにすることで、レーザダイオード３０３ｇ，３０３ｂが温度変化により入出力特性が変化したときやレーザダイオード３０３ｇ，３０３ｂに個体差があったとしても、階調レベルを適切に割り当てることが可能となる。なお、強度検出部では、高周波信号により強度が変動するレーザ光が入射することになるが、強度検出部において、入射するレーザ光の平均強度に応じた検出信号が出力されるようにしている。
【００９３】
さらに、図１８に示す構成とした場合、駆動信号供給回路１１１は、駆動信号１１２ｇ，１１２ｂの電流値に応じて制御信号１１３ｇ’，１１３ｂ’の電圧値を変更して高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの振幅を変更することができるようにしている。このようにすることで、駆動信号１１２ｇ，１１２ｂの電流値とレーザ光の強度とをより比例関係に近づけることができる。例えば、図３に示す入出力特性を有しているレーザに対しては、図１９に示すように、駆動信号供給回路１１１は、駆動信号１１２ｇ，１１２ｂの電流値がキンク領域Ｗの中心になるまで重畳させる高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの振幅を大きくしていく。一方、駆動信号供給回路１１１は、駆動信号１１２ｇ，１１２ｂの電流値がキンク領域Ｗの中心を過ぎると重畳させる高周波信号３０６ｇ，３０６ｂの振幅を小さくしていくようにする。
【００９４】
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。
【００９５】
（１）画像信号を含む駆動信号７（駆動信号３０２ｒ，３０２ｇ，３０２ｂ）に応じた強度のレーザ光を出射する光源部２（光源部１１０）と、光源部２（光源部１１０）から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部３（走査部１３０）と、画像形成時に光源部２（光源部１１０）から出射され、走査部３（走査部１３０）により有効走査範囲Ｚで走査されたレーザ光を投射対象に投射する投射部４（投射部１４０）と、走査部３（走査部１３０）の走査タイミングを検出する時に光源部２（光源部１１０）から出射され、走査部３（走査部１３０）により走査されたタイミング検出用レーザ光が入射する位置に配置された光検出部１０（光検出部１４１）と、光検出部１０（光検出部１４１）によるタイミング検出用レーザ光の検出タイミングに基づき、光検出部１０（光検出部１４１）からのレーザ光の出射タイミングを制御する制御部１１（駆動信号供給回路１１１）とを備えている。光源部２（光源部１１０）は、駆動信号７（駆動信号３０２ｒ，３０２ｇ，３０２ｂ）を生成する信号生成部６（駆動信号供給回路１１１，レーザドライバ３０１ｇ，３０１ｂ）と、駆動信号７（駆動信号３０２ｒ，３０２ｇ，３０２ｂ）応じた強度のレーザ光を出射するレーザ５（レーザダイオード３０３ｒ，３０３ｇ，３０３ｂ）と、レーザ５（レーザダイオード３０３ｇ，３０３ｂ）に画素信号として入力される駆動信号７（駆動信号３０２ｇ，３０２ｂ）にこの駆動信号７（駆動信号３０２ｇ，３０２ｂ）の周期の逆数１／Ｔ（１／Ｔｓ，１／Ｔｂ）以上の周波数を有する高周波信号９（高周波信号３０６ｇ，３０６ｂ）を重畳させる信号調整部８（駆動信号供給回路１１１，高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂ，コンデンサ３０７ｇ，３０７ｂ）と、を有しており、信号調整部８（駆動信号供給回路１１１，高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂ，コンデンサ３０７ｇ，３０７ｂ）は、信号生成部６（駆動信号供給回路１１１，レーザドライバ３０１ｇ，３０１ｂ）がタイミング検出用レーザ光を出射するための駆動信号７（駆動信号３０２ｇ，３０２ｂ）を出力しているときには、駆動信号７（駆動信号３０２ｇ，３０２ｂ）への高周波信号９（高周波信号３０６ｇ，３０６ｂ）の重畳を停止する。このように、駆動信号にそれぞれ高周波信号を重畳させることで、キンク領域Ｗの影響を抑制し、駆動信号の電流値とレーザ光の強度とが比例関係に近づくようにしている。従って、低い階調レベルに対する駆動信号の電流値の割り当てが容易になる。そのため、入出力特性にキンク領域Ｗが存在するレーザであっても、低い階調レベルを精度よく再現することが容易となる。しかも、走査部の走査タイミングを検出するときには、駆動信号への高周波信号の重畳を停止するため、走査部の走査タイミング検出を確実に行うことができる。そのため、画像形成時に光源部からのレーザ光の出射タイミングの精度が向上し、ユーザが視認する画像にジッタが現れるなどの画像品質の低下を抑制することができる。
【００９６】
（２）信号調整部８（駆動信号供給回路１１１，高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂ，コンデンサ３０７ｇ，３０７ｂ）は、走査部３（走査部１３０）の走査範囲が有効走査範囲Ｚから有効走査範囲Ｚ外に移行したときに、駆動信号７（駆動信号３０２ｇ，３０２ｂ）への高周波信号９（高周波信号３０６ｇ，３０６ｂ）の重畳を停止し、光検出部１０（光検出部１４１）によるタイミング検出用レーザ光の検出後に、駆動信号７（駆動信号３０２ｇ，３０２ｂ）への高周波信号９（高周波信号３０６ｇ，３０６ｂ）の重畳を開始する。このように、光検出部によるタイミング検出用レーザ光の検出後に駆動信号への高周波信号の重畳を開始するので、信号調整部で発振により生成する高周波信号が安定するまでの時間を多くとることができ、画像の品質を向上させることができる。
【００９７】
（３）走査部１３０は、主走査方向（第１の方向）に相対的に高速にレーザ光を走査する高速走査部１３２（第１の走査部）と、主走査方向に直交する副走査方向（第２の方向）に相対的に低速にレーザ光を走査する低速走査部１３４（第２の走査部）とを備えており、光検出部１４１”は、画像形成時に光源部１１０から出射されるレーザ光が主走査方向で走査されて主走査方向における有効走査範囲Ｚ外になった直後に、光源部１１０から出射されるタイミング検出用レーザ光を入射する位置に配置されているため、信号調整部で発振により生成する高周波信号が安定するまでの時間をより多くとることができ、画像の品質を向上させることができる。
【００９８】
（４）走査部１３０は、主走査方向（第１の方向）に相対的に高速にレーザ光を走査する高速走査部１３２（第１の走査部）と、主走査方向に直交する副走査方向（第２の方向）に相対的に低速にレーザ光を走査する低速走査部１３４（第２の走査部）とを備えており、光検出部１４１’は、画像形成時に光源部１１０から出射されるレーザ光が副走査方向で走査されて副走査方向における有効走査範囲Ｚ外になった直後に、光源部１１０から出射されるタイミング検出用レーザ光を入射する位置に配置されているため、信号調整部で発振により生成する高周波信号が安定するまでの時間をより多くとることができ、画像の品質を向上させることができる。
【００９９】
（５）信号調整部として、高周波信号を生成する高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂ（高周波信号生成部）と、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂとレーザドライバ３０１ｇ，３０１ｂ（信号生成部）との間に設けられ、高周波発振器３０５ｇ，３０５ｂ（高周波信号生成部）から信号生成部６（レーザドライバ３０１ｇ，３０１ｂ）への高周波信号３０６ｇ。３０６ｂの重畳を制御するスイッチとして可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’を有しており、可変コンデンサ３０７ｇ’，３０７ｂ’を制御して、高周波信号３０６ｇ。３０６ｂの重畳の停止と開始を制御するので、信号調整部において、高周波信号を生成するための発振動作を停止する必要が無く、画像の品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  画像表示装置
２，１１０  光源部
３，１３０  走査部
４  投射部
５  レーザ
６  信号生成部
７，１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂ，３０２ｒ，３０２ｇ，３０２ｂ  駆動信号
８  信号調整部
９，３０６ｇ，３０６ｂ  高周波信号
１０，１４１，１４１’，１４１”  光検出部
１１  制御部
１００  網膜走査型画像表示装置（ＲＳＤ）
１１１  駆動信号供給回路（信号生成部，信号調整部，制御部）
３０３ｒ，３０３ｇ，３０３ｂ  レーザダイオード
【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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