(57)【要約】【課題】光検出部に検出させるためのタイミング検出用レーザ光を出射するレーザとして、波長が異なる複数のレーザのうち適切なレーザを選択すること。【解決手段】波長が異なるレーザ６３，６４，６５から出射されたレーザ光を走査部３０により走査する画像表示装置において、走査部３０で走査されるレーザ光が入射する位置に配置され、入射したレーザ光の強度に基づくＢＤ信号を出力する光検出部９７と、光源部２０からタイミング検出用レーザ光を出射させて光検出部９７に入射させ、光検出部９７からのＢＤ信号の出力タイミングに基づき、レーザ光の光源部２０からの出射タイミングを制御する駆動制御部１０とを備える。駆動制御部１０は、複数のレーザ６３，６４，６５からそれぞれ出射するレーザ光の強度変動を検出し、複数のレーザ６３，６４，６５のうち強度変動が最も少ないレーザをタイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択する。【選択図】図１
2011075948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が異なるレーザ光をそれぞれ出射する複数のレーザを含む光源部と、
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、
前記走査部の走査範囲のうち無効走査範囲で走査される前記レーザ光が入射する位置に配置され、入射したレーザ光の強度に基づく検出信号を出力する光検出部と、
前記走査部の走査範囲のうち有効走査範囲で走査される前記レーザ光を投影対象に投射して、前記投影対象に画像を投影する投射部と、
前記光源部からタイミング検出用レーザ光を出射させて前記光検出部に入射させ、前記光検出部から出力される前記検出信号に基づき、前記有効走査範囲で走査されるレーザ光の前記光源部からの出射タイミングを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数のレーザからそれぞれ出射するレーザ光の強度変動を検出し、当該複数のレーザのうち強度変動が最も少ないレーザを、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記走査部の走査範囲のうち無効走査範囲で各前記レーザからレーザ光をそれぞれ出射させて前記光検出部でそれらの強度を検出させ、前記光検出部による検出結果に基づいて各前記レーザのレーザ光の強度変動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】
前記制御部は、前記複数のレーザから波長の異なるレーザ光を所定強度でそれぞれ出射させて前記光検出部でそれらの強度を検出させ、当該光検出部による各前記レーザ光の検出値にそれぞれ前記光検出部の分光感度に応じた係数を乗算して前記検出値を補正する補正処理を行い、前記レーザ光毎に前記補正処理によって補正した検出値の時間的変動から、各前記レーザ光の強度変動を検出す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】
前記補正処理を行う毎にその補正後の検出値を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記補正処理を行ったとき、その補正後の検出値と前記記憶部にすでに記憶していた補正後の検出値との差を前記レーザ光毎に演算し、前記複数のレーザのうち前記差が最も少ないレーザ光を出射するレーザを、前記強度変動が最も少ないレーザとすることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記演算処理を初めて実施したときの初回の演算結果を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記演算処理を行ったとき、その演算結果と前記記憶部に記憶した前記初回の演算結果との差を前記レーザ光毎に演算し、前記複数のレーザのうち前記差が最も少ないレーザ光を出射するレーザを、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記光検出部の分光感度に応じた係数に基づいて各前記レーザから出射させるレーザ光の強度を調整し、前記強度を調整したレーザ光を各前記レーザからそれぞれ出射させて前記光検出部により検出させ、当該光検出部による各前記レーザのレーザ光の検出値の時間的変動を検出することにより、前記レーザ光の強度変動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７】
前記光源部は、各前記レーザからそれぞれ出射するレーザ光の強度を検出する第２の光検出部を備えており、
前記制御部は、前記走査部の走査範囲のうち無効走査範囲で前記複数のレーザから波長の異なるレーザ光をそれぞれ出射させて前記第２の光検出部でそれらの強度を検出させ、前記第２の光検出部による検出結果に基づいて各前記レーザのレーザ光の強度変動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８】
前記複数のレーザには少なくとも赤色レーザとその他の色のレーザが含まれ、
前記制御部は、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザを選択する際に、まず、前記赤色レーザから出射されるレーザ光の強度変動を検出し、この検出した強度変動が設定範囲内であれば、前記その他の色のレーザの強度変動の検出を行うことなく、前記赤色レーザを、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択する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】
前記レーザの故障を報知するための報知手段を備え、
前記制御部は、前記複数のレーザのうちその強度変動が設定範囲を超えるレーザを検出すると、前記設定範囲を超えるレーザを故障であると判定し、当該レーザの故障を前記報知手段により報知す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。
【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、波長の異なる複数のレーザから出射されたレーザ光を２次元方向に走査し、投影対象に投影して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、波長の異なる複数のレーザ（例えば、赤色レーザ、緑色レーザ及び青色レーザ）から出射されたレーザ光を走査部により２次元方向に走査し、投影対象に投影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、投影対象をユーザ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影対象をスクリーンとするものである。
【０００３】
走査型画像表示装置では、走査部によるレーザ光の走査軌跡上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タイミングに基づき、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記走査型画像表示装置では、例えば赤色レーザ、緑色レーザ及び青色レーザなどの波長の異なる複数のレーザを有し、これらのレーザのうちいずれかのレーザから光検出部に検出させるレーザ光（以下、「タイミング検出用レーザ光」という）を出射させている。
【０００６】
しかしながら、複数のレーザのそれぞれは同じ劣化特性を有するものではなく、劣化が早いレーザをタイミング検出用レーザ光を出射させるレーザに設定すると、時間の経過に伴って光検出部での検出の精度が悪くなってくる恐れがある。また、劣化が遅いレーザからタイミング検出用レーザ光を出射させた場合でも、取替修理を行った結果、最も劣化があるレーザがタイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとなる場合がある。
【０００７】
さらに、各レーザと光検出部との間に例えば光ファイバケーブルなどを設けている場合、例えば、走査型画像表示装置を持ち運ぶことによって光ファイバケーブルの引き回し形態が変化し、波長に応じた導波効率の変動を生じることがある。このとき、導波効率が大きく変動している波長のレーザ光をタイミング検出用レーザ光とすると、光検出部での検出の精度が悪くなる恐れがある。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、光検出部に検出させるためのタイミング検出用レーザ光を出射するレーザとして、波長が異なる複数のレーザのうち適切なレーザを選択す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、波長が異なるレーザ光をそれぞれ出射する複数のレーザを含む光源部と、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、前記走査部の走査範囲のうち無効走査範囲で走査される前記レーザ光が入射する位置に配置され、入射したレーザ光の強度に基づく検出信号を出力する光検出部と、前記走査部の走査範囲のうち有効走査範囲で走査される前記レーザ光を投影対象に投射して、前記投影対象に画像を投影する投射部と、前記光源部からタイミング検出用レーザ光を出射させて前記光検出部に入射させ、前記光検出部から出力される前記検出信号に基づき、前記有効走査範囲で走査されるレーザ光の前記光源部からの出射タイミングを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のレーザからそれぞれ出射するレーザ光の強度変動を検出し、当該複数のレーザのうち強度変動が最も少ないレーザを、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択することを特徴とする画像表示装置とした。
【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、前記制御部は、前記走査部の走査範囲のうち無効走査範囲で各前記レーザからレーザ光をそれぞれ出射させて前記光検出部でそれらの強度を検出させ、前記光検出部による検出結果に基づいて各前記レーザのレーザ光の強度変動を検出す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、前記制御部は、前記複数のレーザから波長の異なるレーザ光を所定強度でそれぞれ出射させて前記光検出部でそれらの強度を検出させ、当該光検出部による各前記レーザ光の検出値にそれぞれ前記光検出部の分光感度に応じた係数を乗算して前記検出値を補正する補正処理を行い、前記レーザ光毎に前記補正処理によって補正した検出値の時間的変動から、各前記レーザ光の強度変動を検出す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又は３に記載の画像表示装置において、前記補正処理を行う毎にその補正後の検出値を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記補正処理を行ったとき、その補正後の検出値と前記記憶部にすでに記憶していた補正後の検出値との差を前記レーザ光毎に演算し、前記複数のレーザのうち前記差が最も少ないレーザ光を出射するレーザを、前記強度変動が最も少ないレーザとす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２又は３に記載の画像表示装置において、前記演算処理を初めて実施したときの初回の演算結果を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記演算処理を行ったとき、その演算結果と前記記憶部に記憶した前記初回の演算結果との差を前記レーザ光毎に演算し、前記複数のレーザのうち前記差が最も少ないレーザ光を出射するレーザを、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記制御部は、前記光検出部の分光感度に応じた係数に基づいて各前記レーザから出射させるレーザ光の強度を調整し、前記強度を調整したレーザ光を各前記レーザからそれぞれ出射させて前記光検出部により検出させ、当該光検出部による各前記レーザのレーザ光の検出値の時間的変動を検出することにより、前記レーザ光の強度変動を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記光源部は、各前記レーザからそれぞれ出射するレーザ光の強度を検出する第２の光検出部を備えており、前記制御部は、前記走査部の走査範囲のうち無効走査範囲で前記複数のレーザから波長の異なるレーザ光をそれぞれ出射させて前記第２の光検出部でそれらの強度を検出させ、前記第２の光検出部による検出結果に基づいて各前記レーザのレーザ光の強度変動を検出することを特徴とする。
【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、前記複数のレーザには少なくとも赤色レーザとその他の色のレーザが含まれ、前記制御部は、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザを選択する際に、まず、前記赤色レーザから出射されるレーザ光の強度変動を検出し、この検出した強度変動が設定範囲内であれば、前記その他の色のレーザの強度変動の検出を行うことなく、前記赤色レーザを、前記タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択することを特徴とする。
【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、前記レーザの故障を報知するための報知手段を備え、前記制御部は、前記複数のレーザのうちその強度変動が設定範囲を超えるレーザを検出すると、前記設定範囲を超えるレーザを故障であると判定し、当該レーザの故障を前記報知手段により報知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光検出部に検出させるためのタイミング検出用レーザ光を出射するレーザとして、波長が異なる複数のレーザのうち適切なレーザを選択することができる画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】網膜走査型画像表示装置の外観図である。
【図２】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３】網膜走査型画像表示装置の走査部の動作説明図である
【図４】光検出部の構成を示す図である。
【図５】光検出部の動作を説明するための図である。
【図６】制御部のＣＰＵが制御プログラムを実行して機能する各手段の説明図である。
【図７】制御部における動作処理のフローチャートである。
【図８】制御部における動作処理のフローチャートである。
【図９】光検出部から出力されるＰＤ信号の積分の様子を示す図である。
【図１０】光検出部の分光感度の説明図である。
【図１１】制御部における動作処理のフローチャートである。
【図１２】制御部における他の動作処理のフローチャートである。
【図１３】他の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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、複数の波長の異なるレーザから出射されるレーザ光を走査部により走査して、ユーザ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、複数の波長の異なるレーザから出射される強度のレーザ光を走査部により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、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。
【００２１】
［１．第１実施形態］
［１．１．網膜走査型画像表示装置の構成］
まず、第１実施形態に係る網膜走査型画像表示装置（以下、「ＲＳＤ」という）の構成について、図１，図２を参照して具体的に説明する。
【００２２】
［１．１．１．ＲＳＤ１の外観］
図１に示すように、本実施形態に係るＲＳＤ１は、コントロールユニット２、頭部装着具５を有しており、コントロールユニット２と頭部装着具５とは伝送ケーブル部４を介して接続されている。伝送ケーブル部４は、コントロールユニット２から出射されたレーザ光を伝送する光ファイバケーブル５０（図２参照）を有する。また、この伝送ケーブル部４には、後述の投影部６に備えられる高速走査部８０及び低速走査部９０と同じく後述の光源部２０との間で同期をとるための高速駆動信号６１及び低速駆動信号６２を伝送する駆動信号伝送用ケーブルも有する。
【００２３】
コントロールユニット２は、後述する内蔵のコンテンツ記憶部１２に記憶されたコンテンツ情報Ｆに基づいて画像信号Ｓを生成し、この画像信号Ｓに応じた強度のレーザ光（以下、「画像光」ともいう）を伝送ケーブル部４へ出射する。なお、コントロールユニット２は、図示しない外部入出力端子から画像信号やコンテンツ情報などを入力することができる。また、ここでコンテンツ情報とは、文字画像、絵柄画像などを含む静止画像データや動画像データなどにより構成される。
【００２４】
頭部装着具５は、投影部６と、この投影部６を支持する眼鏡型フレーム１４とから構成される。投影部６は、伝送ケーブル部４の光ファイバケーブル５０を介して伝送されてきた画像光を２次元方向に走査し、ユーザの眼へ投射する。これにより、ユーザの眼の網膜には、２次元方向に走査された画像が投影され、ユーザは画像信号Ｓに応じた画像を視認する。
【００２５】
また、投影部６には、ユーザの眼１０１と対向する位置にハーフミラー１５が設けられている。外光Ｌａ（図２参照）はハーフミラー１５を透過してユーザの眼１０１に入射され、投影部６から出射される画像光Ｌｂ（図２参照）はハーフミラー１５で反射してユーザの眼１０１に入射される。これにより、ユーザは外光Ｌａによる外景に画像光Ｌｂによる画像を重ねて視認することができる。
【００２６】
このようにＲＳＤ１は、外光を透過しつつ、画像光をユーザの眼１０１に投射するシースルー型のヘッドマウントディスプレイとしている。
【００２７】
［１．１．２．ＲＳＤ１の電気的構成及び光学的構成］
次に、ＲＳＤ１の電気的構成及び光学的構成を図２を参照して説明する。
【００２８】
コントロールユニット２は、駆動制御部１０と、光源部２０と、操作部４０とを有している。
【００２９】
駆動制御部１０は、ＲＳＤ１全体を制御する制御部１１と、コンテンツ情報Ｆを記憶するコンテンツ記憶部１２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１３とを有している。
【００３０】
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、ＲＳＤ１全体を制御する。この制御部１１は、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、複数の入出力Ｉ／Ｆなどを有し、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、このバスを介して各種情報の送受信を行う。なお、以下においては、フラッシュメモリを内部フラッシュメモリとし、ＲＡＭを内部ＲＡＭとする。
【００３１】
ＣＰＵは、フラッシュメモリ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、ＲＳＤ１を構成する各部を動作させ、ＲＳＤ１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、ＣＰＵ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。例えば、ＣＰＵは、操作部４０から入力される情報に基づき、コンテンツ情報Ｆを所定形式の画像信号Ｓ（例えば、ＮＴＳＣコンポジット信号、コンポーネント信号）に変換して駆動信号供給回路１３へ出力する。
【００３２】
駆動信号供給回路１３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１３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１３は、高速走査部８０で使用される高速駆動信号６１と、低速走査部９０で使用される低速駆動信号６２とをそれぞれ出力する。
【００３３】
光源部２０には、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が設けられる。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は、それぞれ駆動信号供給回路１３から出力されるＲ駆動信号６０ｒ，Ｇ駆動信号６０ｇ，Ｂ駆動信号６０ｂをもとに、Ｒレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５へそれぞれ駆動電流を供給する。各レーザ６３，６４，６５は、各レーザドライバ６６，６７，６８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。
【００３４】
さらに、光源部２０には、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、結合光学系７７とが設けられている。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光化された後に、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、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７７に達し、合波されて光ファイバケーブル５０へ出射される。このように光ファイバケーブル５０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。
【００３５】
投影部６は、光源部２０とユーザの眼１０１との間に配置されており、走査部３０、第２リレー光学系９５、及び後述する遮光部９６と光検出部９７を有している。走査部３０は、コリメート光学系７９、高速走査部８０、低速走査部９０、第１リレー光学系８５を有している。
【００３６】
コリメート光学系７９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。
【００３７】
高速走査部８０及び低速走査部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ユーザの網膜１０１ｂに投影可能な状態にするために、第１方向と第２方向に走査して走査光束とする光学系である。高速走査部８０は、コリメート光学系７９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第１方向に往復走査する。また、低速走査部９０は、高速走査部８０で第１方向に走査され、第１リレー光学系８５を介して入射するレーザ光を第１方向に略直交する第２方向に走査する。なお、ここでは、第１方向及び第２方向は、表示する画像の水平方向を第１方向とし、表示する画像の垂直方向を第２方向とするが、第１方向が垂直方向、第２方向が水平方向であっても良い。
【００３８】
高速走査部８０は、レーザ光を第１方向に走査するため偏向面（反射面）８２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８２を揺動させる駆動信号を高速駆動信号６１に基づいて発生する高速走査駆動回路８３を備えている。
【００３９】
一方、低速走査部９０は、レーザ光を第２方向に走査するため偏向面（反射面）９２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９２を非共振状態で揺動させる駆動信号を低速駆動信号６２に基づいて発生する低速走査駆動回路９３とを備える。この低速走査部９０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第２方向に走査する。ここで「走査線」とは、高速走査部８０による第１方向への１走査を意味する。
【００４０】
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８２，９２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、高速走査部８０に共振タイプの偏向素子を用い、低速走査部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、これに限られない。例えば、低速走査部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。
【００４１】
また、高速走査部８０と低速走査部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８２によって第１方向に走査されたレーザ光を偏向素子９１の偏向面９２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９２によって第２方向に走査される。偏向素子９１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１５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Ｌｂ）を画像として認識する。また、ハーフミラー１５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Ｌｂに基づく画像を重ねた画像を視認することができる。
【００４２】
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ユーザの瞳孔１０１ａに収束するように変換される。なお、本実施形態においては、レンズ９５ｂとハーフミラー１５により投射部が構成される。
【００４３】
［１．２．レーザ光の出射タイミング調整処理］
次に、ＲＳＤ１におけるレーザ光の出射タイミング調整処理について説明する。
【００４４】
［１．２．１．レーザ光の出射タイミング］
図３には、高速走査部８０及び低速走査部９０の偏向素子８１，９１による最大走査範囲Ｇ（図３に示す高速走査最大範囲Ｘａ及び低速走査最大範囲Ｙａにより形成される範囲）と有効走査範囲Ｚ（図３に示す高速有効走査範囲Ｘ１及び低速有効走査範囲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、「最大走査範囲Ｇ」とは、高速走査部８０の偏向素子８１及び低速走査部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。
【００４５】
最大走査範囲Ｇのうち、偏向素子８１及び偏向素子９１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２０から画像信号Ｓに応じて強度変調されたレーザ光（以下、「画像形成用レーザ光」という）が出射される。これにより、偏向素子８１及び偏向素子９１によって画像形成用レーザ光が有効走査範囲Ｚで走査され、１フレーム分の画像形成用レーザ光が有効走査範囲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。このように走査部３０により２次元方向に走査された画像形成用レーザ光は、第２リレー光学系９５及びハーフミラー１５を介してユーザの網膜１０１ｂに投影される。これにより、ユーザが画像信号Ｓに応じたが画像を視認することができる。なお、図３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による第１方向Ｘの走査線数は、１フレームあたり数百又は千程度あり、図３ではレーザ光の軌跡γを簡略して記載している。
【００４６】
［１．２．２．走査部３０の走査位置の検出］
走査部３０では、高速走査駆動回路８３から出力される高速駆動信号６１によって偏向素子８１の偏向面８２を揺動し、低速走査駆動回路９３から出力される低速駆動信号６２によって偏向素子９１の偏向面９２を揺動する。
【００４７】
しかし、偏向面８２，９２の揺動軌跡γ１，γ２（図３参照）は、駆動信号６１，６２の信号波形と完全には一致せず、位相差（ジッタ）などが生じる。特に、偏向素子８１は偏向面８２を高速に揺動させる共振タイプの偏向素子であるため、高速駆動信号６１の信号波形との位相差は大きくなる。
【００４８】
そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、図２及び図３に示すように、偏向面８２，９２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９７を配置している。ＲＳＤ１の駆動制御部１０は光源部２０から出射させたタイミング検出用レーザ光をこの光検出部９７で検出させて、画像形成用のレーザ光の光源部２０からの出射タイミングを調整している。
【００４９】
光検出部９７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Ｗ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Ｗにおける光検出部９７の背後には、有効走査範囲Ｚ外で走査されたタイミング検出用光や後述の強度検出用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９６が設けられている。遮光部９６及び光検出部９７は、中間像面位置に配置されている。なお、遮光部９６は、例えば、図２に示すように、中間像面位置において最大走査範囲Ｇのうち有効走査範囲Ｚに開口を有する非透過性の板状部材を用いることができる。
【００５０】
駆動制御部１０は、光源部２０からタイミング検出用レーザ光を出射させて光検出部９７に入射させ、光検出部９７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、画像形成用レーザ光の光源部２０からの出射タイミングを制御する。
【００５１】
ここで、有効走査範囲Ｚで８００×６００の画素の画像を形成するための画像形成用レーザ光を走査するものとし、このとき最大走査範囲Ｇで１０００×８００の画素の画像が形成可能であるものとする。また、１秒間に６０フレームの画像が形成されるものとする。
【００５２】
偏向素子９１の偏向面９２は１回の揺動が１／６０秒であり、比較的に低速に揺動するため、偏向面９２の揺動軌跡γ２（図３参照）は、低速駆動信号６２の信号波形との間で生じる位相差は少なく、そのばらつきも小さい。そのため、駆動制御部１０では、その位相差を考慮して、タイミング検出用レーザ光を光源部２０から出射するようにしている。なお、本実施形態では、ばらつきを考慮して、連続する２以上のラインに跨るように光検出部９７を配置するようにしている。
【００５３】
偏向素子８１の偏向面８２は１ライン分の揺動（第１方向への１回の揺動）が１／６０，０００秒であり、高速に揺動する。また、偏向面８２の揺動軌跡γ１（図３参照）は、駆動信号６２の信号波形との間の位相差が大きく、そのばらつきも大きい。さらに、１ラインは８００画素分であり、１画素あたりの読み出し時間は十数ナノ秒となる。しかも、偏向面８２は共振して揺動するため、その揺動角速度は一定ではなく偏向面８２の揺動中心Ｙ０では１画素あたりの時間が最も短い。
【００５４】
そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、偏向素子８１の偏向面８２による第１方向のレーザ光の走査をより精度よく検出するために、偏向面８２の揺動中心付近で走査されたレーザ光が入射する位置に光検出部９７を配置するようにしている。また、光検出部９７では、検出精度を向上させるために、光検出部９７の所定位置Ｎ（図５参照）を通過するときに立ち上がるＢＤ信号を出力するようにしている。
【００５５】
図４に光検出部９７の構成を示す。図４に示すように光検出部９７は、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２と、増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２と、コンパレータＣＯＭＰとを有している。
【００５６】
増幅器ＡＭＰ１は、フォトダイオードＰＤ１に電流Ｉ１が流れると、この電流Ｉ１に応じた電圧Ｖ１を出力する。増幅器ＡＭＰ１は基準電圧を＋Ｖａとしている。また、増幅器ＡＭＰ２は、フォトダイオードＰＤ２に電流Ｉ２が流れると、この電流Ｉ２に応じた電圧Ｖ２を出力する。増幅器ＡＭＰ２は基準電圧を０Ｖとしている。
【００５７】
増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２の出力は、コンパレータＣＯＭＰに入力されて比較される。このコンパレータＣＯＭＰは、増幅器ＡＭＰ１の出力が増幅器ＡＭＰ２の出力よりも高いときにＬｏｗレベルの信号を出力し、増幅器ＡＭＰ１の出力が増幅器ＡＭＰ２の出力以下のときにＨｉｇｈレベルの信号を出力する。なお、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に入射する電流が少ない場合には、Ｌｏｗレベルの信号が出力される。
【００５８】
光検出部９７は以上のように構成されているため、例えば、フォトダイオードＰＤ１側からフォトダイオードＰＤ２側へレーザ光が走査されたとき、光検出部９７はレーザ光の走査位置が所定位置Ｎになったときに立ち上がるＢＤ信号を出力する（図５参照）。駆動制御部１０は、このＢＤ信号を入力することにより、レーザ光の走査位置が所定位置Ｎになったタイミングを検出することができる。このように、光検出部９７は、入射するレーザ光の強度に応じた信号として、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２への入射光量に応じた閾値で２値化したＢＤ信号と、入射するレーザ光の強度に応じて変化するＰＤ信号とを出力するようにしている。
【００５９】
［１．２．３．タイミング検出用レーザ光を出射するレーザの選択］
ＲＳＤ１では、波長の異なる複数のレーザ（Ｒレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５）を有しており、これらのレーザのうちいずれかのレーザから、光検出部９７に検出させるタイミング検出用レーザ光を出射させるようにしている。
【００６０】
レーザ６３，６４，６５のそれぞれは同じ劣化特性を有するものでない。そのため、上述したように、例えば、劣化が早いレーザをタイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択すると、光検出部９７での検出の精度が悪くなってくる恐れがある。また、レーザ６３，６４，６５と光検出部９７との間に光ファイバケーブル５０を介在して設けているため、ユーザの体の動きに応じて光ファイバケーブル５０の引き回し形態が変化し、各波長に応じた導波効率が変動する。このとき、導波効率が大きく変動するレーザ光をタイミング検出用レーザ光とすると、劣化の場合と同様に、光検出部９７での検出の精度が悪くなる恐れがある。
【００６１】
そこで、本実施形態のＲＳＤ１では、光検出部９７に検出させるためのタイミング検出用レーザ光を出射するレーザとして、波長が異なる複数のレーザ６３，６４，６５のうち強度変動が最も少ないレーザを選択している。
【００６２】
以下、レーザ６３，６４，６５のレーザ光の強度変動を検出する処理について、図６〜図１１を用いて説明する。なお、この検出処理は、ユーザの操作部４０への操作により画像表示操作を行ったときに実行される処理である。
【００６３】
各レーザ６３，６４，６５のレーザ光の強度変動は、制御部１１により検出されるものである。この制御部１１では、ＣＰＵがフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムを実行する。これにより、制御部１１は、図６に示すように、ＰＤ信号出力電圧積分手段１１０、感度補正手段１１１、積分値変動算出手段１１３、変動積分値比較手段１１４等として機能し、内部ＲＡＭを積分値記憶手段１１２等として機能させて、タイミング検出用レーザを出射するレーザを選択する。
【００６４】
なお、以下の処理は制御部１１のＣＰＵによって行われる処理であり、制御部１１のＣＰＵが内部フラッシュメモリや内部ＲＡＭを用いて実行する。また、制御部１１が駆動信号供給回路１３へ制御信号を出力して走査部３０を駆動しているものとする。このとき、駆動信号供給回路１３は、偏向素子８１の偏向面８２及び偏向素子９１の偏向面９２を揺動させて、走査部３０の走査位置の軌跡が図３に示す軌跡γとなるように制御している。
【００６５】
画像表示の処理を開始すると、制御部１１は、図７に示すように、ＰＤ値取得期間を設定する（ステップＳ１０）。このＰＤ値取得期間は内部フラッシュメモリに記憶されている情報であり、制御部１１のＣＰＵは、内部フラッシュメモリからＰＤ値取得期間情報を読み出して、内部ＲＡＭに記憶する。なお、このＰＤ値取得期間情報は、操作部４０へのユーザの操作により変更することが可能である。
【００６６】
次に、制御部１１は、Ｒ−ＰＤ値，Ｇ−ＰＤ値，Ｂ−ＰＤ値を取得するＰＤ値取得処理を行う（ステップＳ１１）。このＰＤ値取得処理は、図８に示すステップＳ２０〜Ｓ２７までの処理であり、後で詳述する。
【００６７】
次に、制御部１１は、Ｒ−ＰＤ値，Ｇ−ＰＤ値，Ｂ−ＰＤ値に基づいて、使用するレーザ、すなわち、タイミング検出用レーザ光を出射するレーザ（以下、「タイミング検出用レーザ」ともいう）を決定する（ステップＳ１２）。
【００６８】
その後、制御部１１は、駆動信号供給回路１３を駆動して、ステップＳ１２で決定したレーザを駆動させてＢＤ信号取得処理を行う（ステップＳ１３）。駆動信号供給回路１３は、制御部１１からの制御信号に基づいて、走査部３０の走査位置が無効走査範囲Ｗにあるときに、ステップＳ１２で決定されたレーザ（以下、「タイミング検出用レーザ」ともいう）からタイミング検出用レーザ光を出射して光検出部９７から出力されるＢＤ信号を取得する。例えば、光検出部９７が上述のように最大走査範囲Ｇの先頭ラインから数えて２０ライン目と２５ライン目に跨って配置されているとする。このとき、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２０ライン目になると駆動信号供給回路１３を制御してタイミング検出用レーザからのタイミング検出用レーザ光の出射を開始する。そして、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２６ライン目になる直前に駆動信号供給回路１３を制御してタイミング検出用レーザからのタイミング検出用レーザ光の出射を停止する。制御部１１は、タイミング検出用レーザからタイミング検出用レーザ光を出射したときに光検出部９７から順次出力されるＢＤ信号を取得する。駆動信号供給回路１３は、光検出部９７から出力されるＢＤ信号の立ち上がりエッジを基準として、画像形成用レーザ光の出射タイミングを決定する。
【００６９】
次に、制御部１１は、画像表示処理を行う（ステップＳ１４）。この画像表示処理は、制御部１１がコンテンツ情報Ｆをコンテンツ記憶部１２から読み出して、画像信号Ｓを生成し、駆動信号供給回路１３へ入力することによって行う。駆動信号供給回路１３は画像信号Ｓを入力すると、決定した画像形成用レーザ光の出射タイミングに基づき、Ｒ駆動信号６０ｒ，Ｇ駆動信号６０ｇ，Ｂ駆動信号６０ｂを生成して、レーザドライバ６６，６７，６８へそれぞれ出力する。これにより、走査部３０の走査位置が有効走査範囲Ｚにあるときに、各レーザ６３，６４，６５から画像信号Ｓに応じて強度変調された画像形成用レーザ光が出射され、走査部３０により走査されてユーザの眼１０１の網膜１０１ｂへ投射される。
【００７０】
ステップＳ１４の処理が終了すると、制御部１１のＣＰＵは、内部ＲＡＭに記憶したＰＤ値取得期間情報に基づいてＰＤ値取得タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１５）。ＰＤ値取得タイミングは、所定期間（例えば、１時間）毎に発生するようにしている。なお、温度検出手段を設け、さらに、所定の温度変動があったときに、ＰＤ値取得タイミングとなったと判定するようにしてもよい。ＰＤ値取得タイミングになったと判定すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御部１１は、処理をステップＳ１１に移行する。
【００７１】
一方、ＰＤ値取得タイミングになっていないと判定すると（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御部１１は、終了指示を検出する（ステップＳ１６）。制御部１１は、表示終了指示を検出したと判定すると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、画像表示処理を終了し、一方、表示終了指示を検出していないと判定すると（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。
【００７２】
次に、図８を参照して、ステップＳ１１におけるＰＤ値取得処理を説明する。
【００７３】
このＰＤ値取得処理を開始すると制御部１１は、駆動信号供給回路１３を制御して、Ｒレーザ６３から所定強度のレーザ光（以下、「強度検出用レーザ光」という）を出射する（ステップＳ２０）。例えば、光検出部９７が最大走査範囲Ｇの先頭ラインから数えて２０ライン目と２５ライン目に跨って配置されているとする。このとき、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２０ライン目になると駆動信号供給回路１３を制御してＲレーザ６３からの強度検出用レーザ光の出射を開始する。その後、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２２ライン目になる直前に駆動信号供給回路１３を制御してＲレーザ６３からの強度検出用レーザ光の出射を停止する。
【００７４】
制御部１１は、ＰＤ信号出力電圧積分手段１１０として、図９に示すように、Ｒレーザ６３から出射される強度検出用レーザ光に応じて光検出部９７から順次出力されるＰＤ信号（Ｒ−ＰＤ信号）の電圧ＶRを積分する（ステップＳ２１）。
【００７５】
次に、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２２ライン目になると駆動信号供給回路１３を制御して、Ｇレーザ６４から強度検出用レーザ光を出射し（ステップＳ２２）、Ｇレーザ６４から出射される強度検出用レーザ光に応じて光検出部９７から順次出力されるＰＤ信号（Ｇ−ＰＤ信号）の電圧ＶGを積分する（ステップＳ２３）。その後、制御部１１は、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２４ライン目になる直前に駆動信号供給回路１３を制御してＧレーザ６４からの強度検出用レーザ光の出射を停止する。
【００７６】
次に、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２４ライン目になると駆動信号供給回路１３を制御してＢレーザ６５からの強度検出用レーザ光の出射を開始し（ステップＳ２４）、Ｂレーザ６５から出射される強度検出用レーザ光に応じて光検出部９７から順次出力されるＰＤ信号（Ｂ−ＰＤ信号）の電圧ＶBを積分する（ステップＳ２５）。その後、制御部１１は、走査部３０の走査位置が２６ライン目になる直前に駆動信号供給回路１３を制御してＢレーザ６５からの強度検出用レーザ光の出射を停止する。
【００７７】
このように、検出した各ＰＤ信号の電圧の積分値∫ＶRdt，∫ＶGdt，∫ＶBdtは、各レーザ６３，６４，６５から同一強度で強度検出用レーザ光を出射したときであってもそれぞれ異なる。これは、光検出部９７が例えば、図１０に示す分光感度を有しており、波長によって光検出部９７でのレーザ光の検出感度が異なるためである。
【００７８】
そこで、制御部１１は、感度補正手段として、Ｒ，Ｇ，Ｂの強度検出用レーザ光に応じた各ＰＤ信号の電圧の積分値∫ＶRdt，∫ＶGdt，∫ＶBdtに光検出部の分光感度に応じた感度係数ＫR，ＫG，ＫBを乗算するようにしている（ステップＳ２６）。このように乗算した値ＫR∫ＶRdt，ＫG∫ＶGdt，ＫB∫ＶBdtを、それぞれＲ−ＰＤ値，Ｇ−ＰＤ値，Ｂ−ＰＤ値という。
【００７９】
光検出部９７が、例えば図１０に示す分光感度を有しているとき、各レーザから同一強度で強度検出用レーザ光を出射すると、ＰＤ信号の電圧レベルは、Ｒ：Ｇ：Ｂ≒１：５：１０となる。そこで、光検出部の分光感度に応じた感度係数として、ＰＤ信号の電圧レベルの逆数を用いる。例えば、赤色レーザ光の感度係数ＫR＝１０、緑色レーザ光の感度係数ＫG＝５とし、青色レーザ光の感度係数ＫB＝１とする。
【００８０】
制御部１１は、演算したＲ−ＰＤ値（ＫR∫ＶRdt）、Ｇ−ＰＤ値（ＫG∫ＶGdt）、Ｂ−ＰＤ値（ＫB∫ＶBdt）を積分値記憶手段１１２である内部ＲＡＭに記憶する（ステップＳ２７）。このように、制御部１１は、光検出部９７による各レーザ光の検出値∫ＶRdt，∫ＶGdt，∫ＶBdtにそれぞれ光検出部９７の分光感度に応じた感度係数ＫR，ＫG，ＫBを乗算して検出値を補正する補正処理を行う。
【００８１】
次に、図１１を参照して、ステップＳ１２における使用レーザ決定処理を説明する。
【００８２】
使用レーザ決定処理を開始すると制御部１１は、積分値記憶手段１１２である内部ＲＡＭに前回記憶したＲ−ＰＤ値，Ｇ−ＰＤ値，Ｂ−ＰＤ値と今回記憶したＲ−ＰＤ値，Ｇ−ＰＤ値，Ｂ−ＰＤ値とを読み出す。そして、制御部１１は、積分値変動算出手段１１３として、前回記憶したＲ−ＰＤ値と今回記憶したＲ−ＰＤ値の差分ΔＲ、前回記憶したＧ−ＰＤ値と今回記憶したＧ−ＰＤ値の差分ΔＧ、前回記憶したＢ−ＰＤ値と今回記憶したＢ−ＰＤ値の差分ΔＢをそれぞれ演算する（ステップＳ３０）。
【００８３】
次に、制御部１１は、変動積分値比較手段１１４として、差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢが限界値を超えるか否かを判定する（ステップＳ３１）。差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢが限界値を超えるとき（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御部１１は、レーザが故障である旨を表示するためのコンテンツ情報Ｆをコンテンツ記憶部１２から読み出し、画像信号Ｓへ変換して、駆動信号供給回路１３へ出力する（ステップＳ３８）。その後、制御部１１は、表示処理を終了する。これにより、レーザが故障である旨を表示する画像がユーザの眼の網膜１０１ｂに投影され、ユーザはレーザが故障であることを把握することができる。なお、報知手段として、例えば、コントロールユニット２や頭部装着具５にスピーカを設け、制御部１１は、このスピーカから音によってレーザが故障である旨を報知するようにしてもよい。また、コントロールユニット２や頭部装着具５に異常報知ＬＥＤを設け、制御部１１は、この異常報知ＬＥＤを点灯又は点滅する等してレーザが故障である旨を報知するようにしてもよい。このように、レーザが故障である旨を画像として表示せずに、スピーカや異常報知ＬＥＤで報知することにより、故障したレーザを用いることなく報知できる。さらに、制御部１１は、レーザが故障である旨を報知した後は、光源部２０からレーザ光を発生させないようにすることで、品質が劣化した画像をユーザに表示することを防止することができる。また、ネットワークとのインターフェイスを設け、制御部１１が、このインターフェイスを用いて、所定のサーバに故障を通知するようにしてもよい。このようにすることで、故障に対する対応をより迅速に行うことができる。
【００８４】
差分ΔＲ，ΔＧ，ΔＢのいずれも限界値を超えないとき（ステップＳ３１：ＮＯ）、制御部１１は、変動積分値比較手段１１４として、差分ΔＲが差分ΔＧよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３２）。差分ΔＲが差分ΔＧよりも小さいと判定すると（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、制御部１１は、変動積分値比較手段１１４として、差分ΔＲが差分ΔＢよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。差分ΔＲが差分ΔＢよりも小さいと判定すると（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、制御部１１は、Ｒレーザ６３を使用するレーザとして決定して（ステップＳ３４）、使用レーザ決定処理を終了する。
【００８５】
ステップＳ３２において、差分ΔＲが差分ΔＢよりも小さくないと判定すると（ステップＳ３３：ＮＯ）、制御部１１は、Ｂレーザ６５を使用するレーザとして決定して（ステップＳ３５）、使用レーザ決定処理を終了する。
【００８６】
また、ステップＳ３２において、差分ΔＲが差分ΔＧよりも小さくないと判定すると（ステップＳ３２：ＮＯ）、制御部１１は、変動積分値比較手段１１４として、差分ΔＢが差分ΔＧよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３６）。差分ΔＢが差分ΔＧよりも小さいと判定すると（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、制御部１１は、Ｂレーザ６５を使用するレーザとして決定して（ステップＳ３５）、使用レーザ決定処理を終了する。一方、差分ΔＢが差分ΔＧよりも小さくないと判定すると（ステップＳ３６：ＮＯ）、制御部１１は、Ｇレーザ６４を使用するレーザとして決定して（ステップＳ３７）、使用レーザ決定処理を終了する。
【００８７】
このように、制御部１１は、複数のレーザ６３，６４，６５から波長の異なるレーザ光を所定強度でそれぞれ出射させて光検出部９７でそれらの強度を検出させる。そして、制御部１１は、光検出部９７による各レーザ光の検出値にそれぞれ光検出部９７の分光感度に応じた感度係数を乗算して検出値を補正する補正処理を行う。さらに、制御部１１は、レーザ光毎に補正処理によって補正した検出値の時間的変動から、各レーザ光の強度変動を検出する。従って、タイミング検出用レーザ光を検出する光検出部９７で各レーザ６３，６４，６５のレーザ光の変動を検出することができる。その結果、例えば、ＲＳＤ１の移動などにより光ファイバケーブル５０の引き回し形態が変化したときに導波効率が大きく変動するレーザ光をタイミング検出用レーザ光とすることをすることができる。
【００８８】
上記実施形態では、制御部１１は、補正処理を行ったとき、その補正後の検出値と内部ＲＡＭに記憶した前回の補正後の検出値との差をレーザ光毎に演算して、各レーザの強度変動を検出するようにしたがこれに限られない。例えば、ＲＳＤ１の製造時に内部ＲＡＭに記憶した補正後の検出値を基準として、各レーザ６３，６４，６５の強度変動を検出するようにしてもよい。この場合、ステップＳ３０において、ＲＳＤ１の製造時に内部ＲＡＭに記憶した補正後の検出値を初回の演算値とし、これらと今回の補正後の検出値とを比較する。このようにすることにより、初期値からの強度変動を検出することができ、時間をかけて劣化するレーザの強度変動をより正確に検出することができる。なお、初回の演算値として、製造時ではなく、ＲＳＤ１を起動する度にその起動後に初めて演算した結果を初回の演算値としてもよい。また、上記実施形態では、補正処理を所定のタイミングで周期的に行うようにしたが、ＲＳＤ１の起動時のみ実施してもよい。この場合、ステップＳ１４の処理が終了したとき、ステップＳ１５の処理は行わずに、ステップＳ１６に処理に移行する。
【００８９】
また、上記実施形態では、各レーザ６３，６４，６５から一定強度の強度検出用レーザ光を出射させ、光検出部９７から出力されるＰＤ信号に光検出部９７の分光感度に応じた補正を行うようにしたがこれに限られない。例えば、レーザ６３から出射される強度検出用レーザ光に対するＰＤ信号の補正は行わず、レーザ６４，６５から出射される強度検出用レーザ光に対するＰＤ信号の補正を光検出部９７の分光感度に応じて行うようにしてもよい。
【００９０】
また、各レーザ６３，６４，６５から光検出部９７の分光感度に応じた強度補正済みのレーザ光を出射させ、光検出部９７から出力されるＰＤ信号には補正を行わないようにすることもできる。この場合、制御部１１は光検出部９７の分光感度に応じた感度係数に基づいて各レーザ６３，６４，６５から出射させるレーザ光の強度を調整し、強度を調整したレーザ光を各レーザ６３，６４，６５からそれぞれ出射させて光検出部９７により検出させる。そして、制御部１１は、光検出部９７による各レーザ６３，６４，６５のレーザ光の検出値の時間的変動を検出することにより、各色のレーザ光の強度変動を検出する。例えば、レーザ光の強度を、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝ＫR：ＫG：ＫBとして、各レーザ６３，６４，６４から出射する。
【００９１】
なお、上述においては、光ファイバケーブル５０の引き回し状態による変化を除き、各レーザ６３，６４，６５から光検出部９７までの光路上で各レーザ光に対する損失を同じものと仮定して説明したがこれに限らず、波長によって損失が異なるものであってもよい。この場合、その損失差を、ＰＤ信号の積分値を補正する係数により調整したり、レーザ６３，６４，６５から出射するレーザ光の強度を調整したりすることによって対応することが可能である。
【００９２】
［２．第２実施形態］
上記第１実施形態では、各レーザ６３，６４，６５から出射させたレーザ光の強度変動を検出することとしたが、本第２実施形態のＲＳＤでは、まず、Ｒレーザ６３から出射されるレーザ光の強度変動を検出する。そして、検出した強度変動が設定範囲内であれば、その他の色のレーザ６４，６５の強度変動の検出を行うことなく、Ｒレーザ６３をタイミング検出用レーザとして選択する。以下、具体的に説明する。なお、第１実施形態のＲＳＤ１とは内部フラッシュメモリに記憶した制御プログラムの一部が異なるのみであり、その他は同じ構成であり、第１実施形態の符号と同一符号を用いて説明する。
【００９３】
画像表示の処理を開始すると、制御部１１は、図１２に示すように、ＰＤ差分許容値を設定する（ステップＳ５０）。このＰＤ差分許容値は内部フラッシュメモリに記憶されている情報であり、制御部１１のＣＰＵは、内部フラッシュメモリからＰＤ差分許容値を読み出して、内部ＲＡＭに記憶する。なお、このＰＤ差分許容値は、操作部４０へのユーザの操作により変更することが可能である。このとき、安全のため、ユーザが変更できる範囲を予め出荷時などに設定しておくとなおよい。
【００９４】
次に、制御部１１は、第１実施形態のステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ２１の処理と同様に、ＰＤ値取得期間を設定し、Ｒ−ＰＤ値のみを取得する（ステップＳ５１，Ｓ５２）。
【００９５】
次に、制御部１１は、積分値記憶手段１１２である内部ＲＡＭに前回記憶したＲ−ＰＤ値と今回記憶したＲ−ＰＤ値とを読み出す。そして、制御部１１は、積分値変動算出手段１１３として、前回記憶したＲ−ＰＤ値と今回記憶したＲ−ＰＤ値の差分ΔＲをそれぞれ演算する（ステップＳ５３）。
【００９６】
その後、制御部１１は、変動積分値比較手段１１４として、差分ΔＲがＰＤ差分許容値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５４）。差分ΔＲがＰＤ差分許容値よりも小さいと判定すると（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、制御部１１は、Ｒレーザ６３を使用するレーザとして決定して（ステップＳ５５）、使用レーザ決定処理を終了する（ステップＳ５５）。
【００９７】
一方、差分ΔＲがＰＤ差分許容値よりも小さくないと判定すると（ステップＳ５３：ＮＯ）、制御部１１は、使用レーザ決定処理を開始する（ステップＳ５６）。この使用レーザ決定処理は、第１実施形態のステップＳ１２の処理と同様の処理である。すなわち、各レーザ６３，６４，６５から出射させたレーザ光の強度変動を検出し、最も強度変動が少ないレーザをタイミング検出用レーザ光を出射するレーザとして決定する。
【００９８】
その後、制御部１１は、第１実施形態のステップＳ１３〜Ｓ１６の処理と同様の処理を実行する（ステップＳ５７〜Ｓ６０）。
【００９９】
このように、制御部１１は、Ｒレーザ６３から出射されるレーザ光の強度変動を検出し、その強度変動が設定範囲内であれば、その他のレーザ６４，６５の強度変動の検出を行わずに、Ｒレーザ６３をタイミング検出用レーザとして選択する。
【０１００】
Ｒレーザ６３は、品質が安定しており、劣化速度が遅いため、まず、Ｒレーザ６３の強度変動を検出し、その強度変動が所定範囲内であれば、他のレーザ６４，６５の強度変動の検出を行わない。これにより、消費電力の低減を行うことができ、また使用レーザ決定処理による処理負荷を軽減することができる。
【０１０１】
なお、レーザ６３，６４，６５のうち品質が安定し劣化が少ないレーザがＧ（緑色）レーザ６４やＢ（青色）レーザ６５であるときには、Ｒレーザ６３に代えて品質が安定し劣化が少ないレーザの強度変動が所定範囲内であれば、他のレーザの強度変動を検出しないようにする。
【０１０２】
［３．その他の実施形態］
第１及び第２実施形態では、強度検出用レーザ光の検出を光検出部９７により行うようにしたが、これに限られない。例えば、図１３に示すように、各レーザ６３，６４，６５の出射口付近に第２光検出部として、Ｒ検出部５１、Ｇ検出部５２及びＢ検出部５３を設け、これらの検出部５１，５２，５３により強度検出用レーザ光を検出するようにしてもよい。同図に示すＲＳＤ１’では、Ｒ検出部５１、Ｇ検出部５２及びＢ検出部５３により検出した各レーザ光の強度に基づいて、各レーザ６３，６４，６５から出射されるレーザ光の強度変動を検出する。なお、光検出部を内蔵しているレーザをレーザ６３，６４，６５として用いる場合には、この内蔵している光検出部を第２の光検出部５１，５２，５３として用いることができる。
【０１０３】
図１３に示すＲＳＤ１’では、各検出部５１，５２，５３から出力されるＰＤ信号の電圧の積分値に補正係数ＫR’，ＫG’，ＫB’を乗算して補正処理を行う。
【０１０４】
例えば、各レーザ６３，６４，６５から出射するレーザ光の強度をＬR，ＬG，ＬBとし、各検出部５１，５２，５３の検出感度をＸR，ＸG，ＸBとする。このとき、補正係数ＫR’ ，ＫG’，ＫB’は、それぞれ１／ＬRＸR，１／ＬGＸG，１／ＬBＸBである。
【０１０５】
なお、１／ＬRＸR＝１／ＬGＸG＝１／ＬBＸBとすることにより、制御部１１は、補正係数ＫR’ ，ＫG’，ＫB’を用いることなく、各レーザ６３，６４，６５の強度変動を検出することができ、処理負荷を軽減することができる。
【０１０６】
また、上記実施形態では、走査部３０によって２次元方向に走査した後の光路に光検出部９７を配置するようにしたが、これに限られない。例えば、高速走査部８０によってレーザ光を第１方向に走査した後の光路上にハーフミラーを配置し、このハーフミラーで反射した光が入射する位置に光検出部９７’を配置するようにしてもよい。この場合、ハーフミラーを透過したレーザ光が第１リレー光学系８５を介して低速走査部９０で第２方向に走査される。なお、この場合であっても、ユーザの眼にタイミング検出用レーザ光が入射しないように、制御部１１は、走査部３０の走査位置が無効走査範囲にあるときに、光源部２０からタイミング検出用レーザ光を出射する。従って、この場合も上述と同様に、光検出部９７’は、走査部３０の走査範囲のうち無効走査範囲Ｇで走査されるレーザ光が入射する位置に配置されることになる。
【０１０７】
なお、上述においては、３原色のレーザ（Ｒレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５）を用いた例を説明したが、これに限られず、例えば、異なる色のレーザ、２つ又は４つ以上のレーザを用いる場合でも同様に適用可能である。
【０１０８】
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。
【０１０９】
（１）本実施形態に係るＲＳＤ１，１’では、波長が異なるレーザ光をそれぞれ出射する複数のレーザ６３，６４，６５を含む光源部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、走査部３０の走査範囲Ｇのうち無効走査範囲Ｗで走査されるレーザ光が入射する位置に配置され、入射したレーザ光の強度に基づくＢＤ信号（検出信号）やＰＤ信号を出力する光検出部９７と、走査部３０の走査範囲Ｇのうち有効走査範囲Ｚで走査される画像形成用のレーザ光を投影対象であるユーザの眼の網膜に投射して、網膜に画像を投影するレンズ９５ｂと、光源部２０からタイミング検出用レーザ光を出射させて光検出部９７に入射させ、光検出部９７から出力されるＢＤ信号（検出信号）に基づき、有効走査範囲Ｚで走査される画像形成用のレーザ光の光源部２０からの出射タイミングを制御する駆動制御部１０とを備える。そして、駆動制御部１０は、複数のレーザ６３，６４，６５からそれぞれ出射するレーザ光の強度変動を検出し、当該複数のレーザ６３，６４，６５のうち強度変動が最も少ないレーザを、タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択する。従って、光検出部に検出させるためのタイミング検出用レーザ光を出射するレーザとして、波長が異なる複数のレーザのうち適切なレーザを選択することができ、光検出部でのタイミング検出用レーザ光の検出精度の悪化を防止することができる。
【０１１０】
（２）また、駆動制御部１０は、走査部３０の走査範囲Ｇのうち無効走査範囲Ｗで各レーザ６３，６４，６５からレーザ光をそれぞれ出射させて光検出部９７でそれらの強度を検出させ、光検出部９７による検出結果に基づいて各レーザ６３，６４，６５のレーザ光の強度変動を検出する。従って、実際にタイミング検出用レーザ光を検出する光検出部での各レーザのレーザ光の変動を検出することができ、例えば、ＲＳＤ１，１’の移動や持ち運び，外部振動などにより光ファイバケーブルの引き回し形態が変化したときに、波長によって導波効率が変動することがあるが、導波効率が大きく変動するレーザ光をタイミング検出用レーザ光とすることを抑制することができ、光検出部での検出の精度が悪化することを防止することができる。
【０１１１】
（３）また、駆動制御部１０は、複数のレーザ６３，６４，６５から波長の異なるレーザ光を所定強度でそれぞれ出射させて光検出部９７でそれらの強度を検出させ、当該光検出部９７による各レーザ光の検出値（∫ＶRdt，∫ＶGdt，∫ＶBdt）にそれぞれ光検出部９７の分光感度に応じた係数を乗算して検出値（∫ＶRdt，∫ＶGdt，∫ＶBdt）を補正する補正処理を行い、レーザ光毎に補正処理によって補正した検出値の時間的変動（ΔＲ，ΔＧ，ΔＢ）から、各レーザ光の強度変動を検出する。従って、光検出部での検出感度が波長によって異なる場合であっても、各レーザ光の強度変動を同一レンジで比較することができるため、タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザの選択を容易に行うことができる。
【０１１２】
（４）また、補正処理を行う毎にその補正後の検出値を記憶する内部ＲＡＭ（記憶部）を備え、駆動制御部１０は、補正処理を行ったとき、その補正後の検出値と内部ＲＡＭ（記憶部）にすでに記憶していた補正後の検出値との差（ΔＲ，ΔＧ，ΔＢ）をレーザ光毎に演算し、複数のレーザ６３，６４，６５のうち差（ΔＲ，ΔＧ，ΔＢ）が最も少ないレーザ光を出射するレーザを強度変動が最も少ないレーザとする。このようにすることにより、前回の検出結果を記憶することにより強度変動を検出することができ、強度変動検出を容易に行うことができる。また、複数回前までの検出結果を記憶しておくことで、強度変動の変遷を把握することができ、より精度のよい強度変動検出を行うことができる。例えば、一時的な原因でレーザ光の検出レベルが異常に高くなった場合或いは低くなった場合であっても、複数回前までの検出結果を平均化することで、強度変動検出をより正確に行うことができる。また、レーザの強度変動の時刻歴データを活用して、例えば人間の歩行に伴い生じる外部振動の周波数近傍のみを見るようなバンドパスフィルタ処理を行う事で、変動要因を特定して対策を提示する事を行えば、より変動に強いタイミング信号取得が可能となる。
【０１１３】
（５）また、前記演算処理を初めて実施したときの初回の演算結果を記憶するフラッシュメモリ（記憶部）を備え、駆動制御部１０は、演算処理を行ったとき、その演算結果とフラッシュメモリ（記憶部）に記憶した初回の演算結果との差（ΔＲ，ΔＧ，ΔＢ）をレーザ光毎に演算し、複数のレーザ６３，６４，６５のうち差（ΔＲ，ΔＧ，ΔＢ）が最も少ないレーザ光を出射するレーザをタイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択する。このようにすることにより、初期値からの強度変動を検出することができ、時間をかけて劣化するレーザの強度変動をより正確に検出することができる。
【０１１４】
（６）また、駆動制御部１０、光検出部９７の分光感度に応じた係数に基づいて各レーザ６３，６４，６５から出射させるレーザ光の強度を調整し、強度を調整したレーザ光を各レーザ６３，６４，６５からそれぞれ出射させて光検出部９７により検出させ、当該光検出部による各レーザ６３，６４，６５のレーザ光の検出値の時間的変動を検出することにより、各レーザ光の強度変動を検出する。従って、光検出部での検出感度が波長によって異なる場合であっても、各レーザ光の強度変動を同一レンジで比較することができるため、タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザの選択を容易に行うことができる。
【０１１５】
（７）また、光源部２０’は、各レーザ６３，６４，６５からそれぞれ出射するレーザ光の強度を検出する第２の光検出部５１，５２，５３を備えており、駆動制御部１０は、走査部３０の走査範囲Ｇのうち無効走査範囲Ｗで複数のレーザ６３，６４，６５から波長の異なるレーザ光をそれぞれ出射させて第２の光検出部５１，５２，５３でそれらの強度を検出させ、第２の光検出部５１，５２，５３による検出結果に基づいて各レーザ６３，６４，６５のレーザ光の強度変動を検出する。このように、各レーザ光を検出する光検出部を設けたので、各光検出部の検出感度を調整することによって、補正処理をすることなく、各レーザ光の強度変動を検出することができ、使用レーザ決定処理による処理負荷を軽減することができる。
【０１１６】
（８）また、複数のレーザには少なくともＲ（赤色）レーザ６３とその他の色のレーザ６４，６５が含まれ、駆動制御部１０は、タイミング検出用レーザ光を出射させるレーザを選択する際に、まず、Ｒレーザ６３から出射されるレーザ光の強度変動を検出し、この検出した強度変動が設定範囲内であれば、その他の色のレーザ６４，６５の強度変動の検出を行うことなく、Ｒレーザ６３をタイミング検出用レーザ光を出射させるレーザとして選択する。Ｒレーザ６３は、品質が安定しており、劣化速度が遅い。従って、このように、Ｒレーザ６３の強度変動が所定範囲内であれば、他のレーザ６４，６５の強度変動の検出を行わないことにより、消費電力の低減を行うことができ、また使用レーザ決定処理による処理負荷を軽減することができる。
【０１１７】
（９）また、レーザ６３，６４，６５の故障を報知するための報知手段（例えば、スピーカや異常報知ＬＥＤ）を備え、駆動制御部１０は、複数のレーザ６３，６４，６５のうちその強度変動が設定範囲を超えるレーザを検出すると、この設定範囲を超えるレーザを故障であると判定し、レーザの故障を報知手段により報知する。従って、レーザ光の強度変動が設定範囲を超えるか否かの処理を追加するだけで、レーザの故障を検出することができ、さらに、報知手段を設けることによりユーザへレーザの故障を報知することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１  網膜走査型画像表示装置（ＲＳＤ）
１０  駆動制御部
１１  制御部
２０  光源部
３０  走査部
４０  操作部
５０  光ファイバケーブル
６３  Ｒレーザ
６４  Ｇレーザ
６５  Ｂレーザ
９７  光検出部
【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】
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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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