(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であり、また、高周波信号による不要輻射を低減することができる画像表示装置を提供する。【解決手段】走査部の走査速度に対応した周期で画像信号４２を画素単位で生成する信号生成部１１と、画像信号４２の生成周期以上の周期を有する高周波信号４６を重畳させる信号調整部４５とを備え、信号調整部４５は、高周波信号４６の周期を、画像信号４２の生成周期に応じて変化させて画像信号４２に重畳する。【選択図】図８
2011180277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた強度のレーザ光を出射するレーザと、
前記レーザから出射されたレーザ光を走査位置に応じた速度で走査する走査部と、
前記走査部の走査速度に対応した周期で前記画像信号を画素単位で生成する信号生成部と、
前記画素単位の画像信号に当該画素単位の画像信号の周期よりも短い周期を有する高周波信号を重畳させる信号調整部と、を備え、
前記信号調整部は、前記高周波信号の周期を、前記画像信号の周期に応じて変化させて前記画像信号に重畳する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記信号生成部は、所定のマスタクロックを分周したクロックを生成する第１分周器と、前記第１分周器から出力されるクロックをさらに分周してドットクロックを生成する第２分周器とを有し、前記ドットクロックに基づき、前記画像信号を画素単位で生成し、
前記信号調整部は、前記第１分周器から出力されるクロック又は当該クロックに応じた信号を前記高周波信号として出力する
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】
前記信号生成部は、所定のマスタクロックを分周してドットクロックを生成する分周回路を有しており、前記ドットクロックに基づき、前記画像信号を画素単位で生成し、
前記信号調整部は、前記ドットクロックを逓倍したクロックを出力する逓倍回路を備え、前記逓倍回路から出力されるクロック又は当該クロックに応じた信号を前記高周波信号として出力する
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４】
前記信号調整部は、前記クロックを濾波して前記高周波信号を生成するフィルタ回路を備え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】
前記信号調整部は、所定のマスタクロックに基づき前記高周波信号を生成するＰＬＬ回路を備えた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６】
前記走査部は、前記レーザ光を偏向する共振型の偏向素子を有し、前記偏向素子の偏向面を正弦波状に揺動させて前記レーザ光を非等速に走査する
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】
前記走査部によって走査されたレーザ光を、ユーザの少なくとも一方の眼に入射して、画像を表示する網膜走査型の画像表示装置である
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、画像表示装置に関する。詳細には、画像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】
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１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
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。
【０００６】
このようなキンク領域がある場合、直線性を前提として階調レベルを割り当てた画素信号（画素単位の画像信号）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。
【０００７】
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。
【０００８】
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、画像を構成する画素の階調レベルに応じて画素単位で生成される画像信号に、高周波信号を重畳させることで、キンク領域で生じていた急峻な変化を実質的になだらかな変化に変えることができるとの知見を得た。
【０００９】
従って、このように画像信号に高周波信号を重畳させることによって、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。なお、ここでの高周波信号とは、画像信号の生成周期の逆数以上となる周波数を有し、かつ前記レーザにおいてその入出力特性が最も急峻に変化するキンク領域の幅以上の振幅を有する交流信号である。
【００１０】
しかしながら、画像信号に応じた画像を表示するときには、高周波信号が発生することになるため、高周波信号による不要輻射が発生してしまうことになる。特に、キンク領域が大きく、そのために高周波信号の振幅を大きくしなければならない場合などには、高周波信号による不要輻射も大きくなってしまうことになる。
【００１１】
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であり、また、高周波信号による不要輻射を低減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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、画像信号に応じた強度のレーザ光を出射するレーザと、前記レーザから出射されたレーザ光を走査位置に応じた速度で走査する走査部と、前記走査部の走査速度に対応した周期で前記画像信号を画素単位で生成する信号生成部と、前記画素単位の画像信号に当該画素単位の画像信号の周期よりも短い周期を有する高周波信号を重畳させる信号調整部と、を備え、前記信号調整部は、前記高周波信号の周期を、前記画像信号の周期に応じて変化させて前記画像信号に重畳することを特徴とする画像表示装置とした。
【００１３】
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、前記信号生成部は、所定のマスタクロックを分周したクロックを生成する第１分周器と、前記第１分周器から出力されるクロックをさらに分周してドットクロックを生成する第２分周器とを有し、前記ドットクロックに基づき、前記画像信号を画素単位で生成し、前記信号調整部は、前記第１分周器から出力されるクロック又は当該クロックに応じた信号を前記高周波信号として出力することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記信号生成部は、所定のマスタクロックを分周してドットクロックを生成する分周回路を有しており、前記ドットクロックに基づき、前記画像信号を画素単位で生成し、前記信号調整部は、前記ドットクロックを逓倍したクロックを出力する逓倍回路を備え、前記逓倍回路から出力されるクロック又は当該クロックに応じた信号を前記高周波信号として出力することを特徴とする。
【００１５】
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、前記信号調整部は、前記クロックを濾波して前記高周波信号を生成するフィルタ回路を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５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、所定のマスタクロックに基づき前記高周波信号を生成するＰＬＬ回路を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記走査部は、前記レーザ光を偏向する共振型の偏向素子を有し、前記偏向素子の偏向面を正弦波状に揺動させて前記レーザ光を非等速に走査することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記走査部によって走査されたレーザ光を、ユーザの少なくとも一方の眼に入射して、画像を表示する網膜走査型の画像表示装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高周波信号の周期を、画像信号の周期に応じて変化させて画像信号に重畳するようにしたので、高周波信号による不要輻射（ＥＭＩノイズ）を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態における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２】図１に示す走査部による走査範囲を示す図である。
【図３】図１に示す光源部の構成を示す図である。
【図４】半導体レーザの入出力特性を示す図である。
【図５】画素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】画素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７】画素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８】図１に示す信号生成部と信号調整部の構成を示す図である。
【図９】制御テーブルの一例を示す図である。
【図１０】主走査方向でのドットクロック及び高周波信号の状態を示す図である。
【図１１】従来の不要輻射の状態と図１に示す構成での不要輻射の状態を示す図である。
【図１２】高周波信号の別の生成回路の構成を示す図である。
【図１３】高周波信号のさらに別の生成回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。本実施形態に係る画像表示装置は、光走査型画像表示装置であり、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ものである。以下においては、網膜走査型の画像表示装置（以下、ＲＳＤという）を一例に挙げて説明するが、スクリーン投射型の画像表示装置などにも適用することができる。
【００２２】
［１．ＲＳＤの電気的構成及び光学的構成］
本実施形態に係るＲＳＤの電気的構成及び光学的構成について、図１を参照して説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るＲＳＤ１は、光源部１０、光ファイバー２０、走査部３０、投射部４０を備えている。
【００２４】
光源部１０は、信号生成部１１と、レーザ部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂと、コリメート光学系１６ｒ，１６ｇ，１６ｂと、ダイクロイックミラー１７ｒ，１７ｇ，１７ｂと、結合光学系１８とを備えている。
【００２５】
信号生成部１１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像信号（画素信号）を画素単位で生成する。すなわち、信号生成部１１からは、各色用の画像信号として、Ｒ（赤色）画像信号１２ｒ，Ｇ（緑色）画像信号１２ｇ，Ｂ（青色）画像信号１２ｂが生成されて出力される。また、信号生成部１１は、高速走査部３２で使用される高速駆動信号２１と、低速走査部３４で使用される低速駆動信号２２とをそれぞれ出力する。
【００２６】
Ｒレーザ部１５ｒ，Ｇレーザ部１５ｇ，Ｂレーザ部１５ｂは、それぞれ信号生成部１１から出力されるＲ画像信号１２ｒ，Ｇ画像信号１２ｇ，Ｂ画像信号１２ｂに応じて強度変調されたレーザ光を出射する。
【００２７】
各レーザ部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ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１６ｒ，１６ｇ，１６ｂ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１７ｒ，１７ｇ，１７ｂに入射される。その後、これらのダイクロイックミラー１７ｒ，１７ｇ，１７ｂ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１８に達し、合波されて光ファイバー２０へ出射される。このように光ファイバー２０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。
【００２８】
走査部３０は、コリメート光学系３１、高速走査部３２、第１リレー光学系３３、低速走査部３４により構成される。
【００２９】
コリメート光学系３１は、光源部１０で生成され、光ファイバー２０を介して出射されるレーザ光を平行光化する。
【００３０】
高速走査部３２及び低速走査部３４は、光ファイバー２０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３２は、コリメート光学系３１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３４は、高速走査部３２で主走査方向に走査され、第１リレー光学系３３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。
【００３１】
高速走査部３２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３２ｂを有する共振型の偏向素子３２ａと、この偏向素子３２ａを共振させて偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂを揺動させる駆動信号を高速駆動信号２１に基づいて発生する高速走査駆動回路３２ｃを備えている。なお、偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂは、共振揺動により、正弦波状に揺動することになる。
【００３２】
一方、低速走査部３４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３４ｂを有する非共振型の偏向素子３４ａと、この偏向素子３４ａの反射ミラー３４ｂ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２２に基づいて発生する低速走査駆動回路３４ｃとを備える。この低速走査部３４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３２による主走査方向への片側１走査を意味する。
【００３３】
なお、偏向素子３２ａ，３４ａ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３２ｂ，３４ｂ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。
【００３４】
第１リレー光学系３３は、高速走査部３２と低速走査部３４との間でレーザ光を中継し、偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂによって主走査方向に走査されたレーザ光を偏向素子３４ａの反射ミラー３４ｂに収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子３４ａの反射ミラー３４ｂ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。
【００３５】
投射部４０は、第２リレー光学系３５と、ハーフミラー３６とを有している。偏向素子３４ａ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３５ａ，３５ｂが直列配置された第２リレー光学系３５を介して、眼１０１の前方に位置させたハーフミラー３６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３６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。
【００３６】
図２には、高速走査部３２及び低速走査部３４の偏向素子３２ａ，３４ａ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３２ａ，３４ａ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３２ａ，３４ａ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１０から画像信号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。これにより、画像光Ｌｃが、偏向素子３２ａ，３４ａによって有効走査範囲Ｚで走査され、１フレーム分の画像光Ｌｃ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１０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３２ａ，３４ａ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３２ａ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２ではレーザ光の軌跡γを簡略して記載している。
【００３７】
本実施形態に係る走査部３０では、主走査方向への走査は、共振型の偏向素子３２ａにより走査位置に応じた速度で走査され、非等速となる。すなわち、主走査方向の走査では、その走査の中央（偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂの角度がＸ０）での走査速度が最も速く、中央から周辺部に向かうほど走査速度は遅くなる。反射ミラー３２ｂの角度が＋Ｘ１〜−Ｘ１の間にあるときに光源部１０からのレーザ光が出射されるとすると、角度範囲＋Ｘ１〜−Ｘ１を主走査方向の画素数Ｋで等分割したそれぞれの角度位置で、光源部１０から画素数Ｋの各画素に対応するレーザ光を出射する必要がある。そのため、信号生成部１１では、高速走査部３２の走査位置に応じて異なる周期のドットクロックを生成し、このドットクロックに基づいて画像信号を画素単位で出力するようにして、アークサイン補正を行っている。
【００３８】
［２．光源部１０の具体的構成］
次に、光源部１０の具体的構成について、図面を参照してさらに説明する。光源部１０は、上述のとおり、信号生成部１１、レーザ部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを含み構成されている。ここでは、まず、レーザ部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂについて説明する。
【００３９】
（レーザ部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂについて）
図３に示すように、Ｒレーザ部１５ｒは、Ｒレーザドライバ４１ｒ及びＲレーザダイオード４３ｒにより構成されている。Ｒレーザドライバ４１ｒは、信号生成部１１から出力されるＲ画像信号１２ｒの電圧値に応じた電流値の画像信号４２ｒを生成し、この画像信号４２ｒをＲレーザダイオード４３ｒに供給する。Ｒレーザダイオード４３ｒからは、画像信号４２ｒ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４３ｒは、信号生成部１１から出力されるＲ画像信号１２ｒに応じた強度の赤色のレーザ光を出射する。
【００４０】
Ｇレーザ部１５ｇは、Ｇレーザドライバ４１ｇ、Ｇレーザダイオード４３ｇ、信号調整部４５ｇにより構成されている。Ｇレーザドライバ４１ｇは、信号生成部１１から出力されるＧ画像信号１２ｇの電圧値に応じた電流値の画像信号４２ｇを生成し、この画像信号４２ｇをＧレーザダイオード４３ｇに供給する。信号調整部４５ｇは、所定振幅の電流値の高周波信号４６ｇを生成し、この高周波信号４６ｇをＧレーザダイオード４３ｇに供給する。Ｇレーザダイオード４３ｇは、Ｇレーザドライバ４１ｇから出力される画像信号４２ｇに高周波信号４６ｇが重畳された電流を入力し、この電流に応じた強度の緑色のレーザ光を出射する。
【００４１】
Ｂレーザ部１５ｂも、Ｇレーザ部１５ｇと同様の構成であり、Ｂレーザドライバ４１ｂ、Ｂレーザダイオード４３ｂ、信号調整部４５ｂにより構成されている。Ｂレーザドライバ４１ｂは、信号生成部１１から出力されるＢ画像信号１２ｂの電圧値に応じた電流値の画像信号４２ｂを生成し、この画像信号４２ｂをＢレーザダイオード４３ｂに供給する。信号調整部４５ｂは、所定振幅の電流値の高周波信号４６ｂを生成し、この高周波信号４６ｂをＢレーザダイオード４３ｂに供給する。Ｂレーザダイオード４３ｂは、Ｂレーザドライバ４１ｂから出力される画像信号４２ｂに高周波信号４６ｂが重畳された電流を入力し、この電流に応じた強度の青色のレーザ光を出射する。
【００４２】
（高周波信号の重畳について）
ここで、レーザ部１５ｒ，１５ｇ，１５ｂのうちレーザ部１５ｇ，１５ｂにおいて、信号調整部４５ｇ，４５ｂを設けている理由について説明する。
【００４３】
Ｇレーザダイオード４３ｇ及びＢレーザダイオード４３ｂは、図４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。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領域と、光の出力強度の増減が急な第２領域に加え、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域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１１から出力される画像信号１２ｇ,１２ｂ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。
【００４４】
そこで、Ｇレーザダイオード４３ｇに入力される画像信号４２ｇに高周波信号４６ｇを重畳させる信号調整部４５ｇと、Ｂレーザダイオード４３ｂに入力される画像信号４２ｂに高周波信号４６ｂを重畳させる信号調整部４５ｂとが設けられている。なお、説明の便宜上、Ｇレーザダイオード４３ｇとＢレーザダイオード４３ｂとは、同一の入出力特性を持つものとして説明するが、Ｇレーザダイオード４３ｇの特性とＢレーザダイオード４３ｂの特性とは同一である必要なく、通常これらの特性が異なる。また、レーザダイオード４３ｇ，４３ｂのいずれかを示すときにはレーザダイオード４３とすることがあり、画像信号４２ｇ,４２ｂのいずれかを示すときには画像信号４２とすることがあり、信号調整部４５ｇ，４５ｂのいずれかを示すときには信号調整部４５とすることがあり、高周波信号４６ｇ，４６ｂのいずれかを示すときには高周波信号４６とすることがある。
【００４５】
レーザダイオード４３に入力される画像信号４２に高周波信号４６を重畳させると、レーザダイオード４３から出射されるレーザ光は、その強度が高周波信号４６の振幅の変化に応じて変動する。例えば、図４に示す入出力特性があるレーザダイオード４３に、図５に示すように、電流振幅Ｉａの高周波信号４６を、電流値Ｉｂの画像信号４２に重畳させて入力したとする。このとき、レーザダイオード４３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、レーザダイオード４３から出射される光の強度も強度値Ｐ１〜Ｐ２の間で変化することになる。
【００４６】
このように、画像信号４２に高周波信号４６を重畳させるとレーザダイオード４３から出射されるレーザ光は、その強度が高周波信号４６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。
【００４７】
従って、画像信号４２に高周波信号４６を重畳させた場合、レーザダイオード４３の入出力特性は、画像信号４２の電流値に応じて図６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６に示す破線は、高周波信号４６を画像信号４２に重畳させていない場合のレーザダイオード４３の入出力特性を示している。
【００４８】
本実施形態に係る画像表示装置１では、画像信号４２に高周波信号４６を重畳させることで、キンク領域Ｗの影響を抑制し、画像信号４２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像信号４２の電流値の割り当てが容易になる。
【００４９】
また、画像表示装置１では、画像信号４２に重畳させる高周波信号４６の電流振幅は、キンク領域Ｗの幅Ｉｃ以上であることが必要である。すなわち、高周波信号４６が重畳されて電流値が変化する画像信号４２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。キンク領域の幅Ｉｃよりも高周波信号の幅が小さいと、図７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。
【００５０】
また、画像表示装置１では、画像信号４２の電流値が電流値Ｉ１であるときに黒レベルとなり、画像信号４２の電流値が電流値Ｉ２であるときに白レベルとなるように階調レベルを割り当てている。図６に示すように、電流値Ｉ１〜Ｉ２までは、電流値の増加に対する光強度の増加度合いが緩やかに増加するが、電流値Ｉ２からそれ以上になるときに、光強度の増加度合いが急に低下し、電流値Ｉ１未満から電流値Ｉ１になるときに、光強度の増加割合が急に上昇するからである。このようにすることで、画像信号４２の電流値とレーザ光の強度とが連続した増加度合いの領域に階調レベルを割り当てることが可能となる。
【００５１】
すなわち、画像信号４２に高周波信号４６を重畳させたときにレーザダイオード４３から出力されるレーザ光の強度を第１強度とし、画像信号４２に高周波信号４６を重畳させないときにレーザダイオード４３から出力されるレーザ光の強度を第２強度とすると、信号生成部１１は、第１強度と第２強度とが一致するときの画像信号４２の電流値Ｉ１，Ｉ２のうち低い方の電流値Ｉ１に相当する階調レベルを黒レベルとしている。また、信号生成部１１は、第１強度と、第２強度とが一致するときの画像信号４２の電流値Ｉ１，Ｉ２のうち高い方の電流値Ｉ２に相当する階調レベルを白レベルとしている。なお、黒レベルとは、例えば、画像信号４２の階調が２５６階調（階調レベルが０〜２５５）のとき、一番輝度が低い階調レベル「０」を意味する。また、白レベルとは、例えば、画像信号４２の階調が２５６階調のとき、一番輝度が高い階調レベル「２５５」を意味する。
【００５２】
このように、本実施形態に係る画像表示装置１では、画像信号４２にそれぞれ高周波信号４６を重畳させることで、キンク領域Ｗの影響を抑制し、画像信号４２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像信号４２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。
【００５３】
（信号生成部１１及び信号調整部４５について）
次に、信号生成部１１及び信号調整部４５の構成のうち、画像信号１２及び高周波信号４６を生成するための構成を図８を参照して説明する。
【００５４】
図８に示すように、信号生成部１１は、マスタクロック生成部５１、ドットクロック生成部５２、ＲＧＢ画像信号生成部５３を有している。
【００５５】
マスタクロック生成部５１は、ＲＳＤ１の基本クロックであるマスタクロックを生成し、ドットクロック生成部５２やＲＧＢ画像信号生成部５３に出力する。
【００５６】
ドットクロック生成部５２は、分周器６０ａ〜６０ｅ，６３、スイッチ回路６１、スイッチ制御部６２を有し、高速走査駆動回路３２ｃの走査速度に応じたクロック幅のドットクロックＤＣＬＫや高周波信号生成用のクロックＰＣＬＫを生成する。このようにドットクロックＤＣＬＫを生成することで、アークサイン補正を行っている。すなわち、共振型の偏向素子３２ａにより走査位置に応じた速度でレーザ光が走査されても、主走査方向で画素間隔を等間隔として画像を表示することができる。なお、「高速走査駆動回路３２ｃの走査速度に応じた」とは、換言すれば、「偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂの角度範囲＋Ｘ１〜−Ｘ１を主走査方向の画素数Ｋで等分割したそれぞれの角度位置（走査位置）に応じて」の意味である。
【００５７】
ドットクロック生成部５２では、スイッチ制御部６２により第１分周器である分周器６０ａ〜６０ｅのうち高速走査部３２の走査速度に応じた分周器を選択し、この分周器の出力をスイッチ回路６１から出力させる。スイッチ回路６１の出力は第２分周器である分周器６３によりさらに分周されて、分周器６３からドットクロックＤＣＬＫが出力される。分周器６０ａ〜６０ｅは、それぞれ異なる分周比でマスタクロックＭＣＬＫを分周するようにしており、これにより、高速走査部３２の走査速度に応じたドットクロックＤＣＬＫが生成される。高速走査部３２の走査速度の情報は、例えば、偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂの角度を検出する検出部（図示せず）からドットクロック生成部５２へ通知される。なお、前記検出部として、高速走査部３２により走査されたレーザ光を検出する光検出部と、この光検出部によるレーザ光の検出結果に基いて、高速走査部３２における現在の走査速度又は走査位置を取得し、ドットクロック生成部５２に通知する演算部とを設けることができる。また、前記検出部として、反射ミラー３２ｂを回動可能に支持する梁（図示せず）に圧電素子を取り付け、梁の状態を圧電素子によって検出して高速走査部３２における現在の走査速度又は走査位置を取得し、ドットクロック生成部５２に通知するようにしてもよい。
【００５８】
本実施形態に係るドットクロック生成部５２では、分周器６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６３の分周比をそれぞれ１／３，１／４，１／５，１／６，１／７，１／２としている。従って、マスタクロックＭＣＬＫを１／６分周〜１／１４分周したドットクロックＤＣＬＫが生成されることになる。ドットクロック生成部５２のスイッチ制御部６２は、内部に記憶した制御テーブルに基いてスイッチ回路６１を制御する。例えば、画像信号４２に応じたレーザ光の走査を、反射ミラー３２ｂの角度範囲が＋Ｘ１〜−Ｘ１のときに行い、かつ、画素数Ｋが６０であるとすると、制御用テーブルは、図９に示すようなものとなる。図９に示すテーブルでは、例えば、反射ミラー３２ｂの角度が±Ｘ１のときには、分周器６０ａの出力が選択され、分周数１４のドットクロックＤＣＬＫ（マスタクロック１４周期分のドットクロック）がドットクロック生成部５２から出力される。また、例えば、反射ミラー３２ｂの角度が±０のときには、分周器６０ｅの出力が選択され、分周数６のドットクロックＤＣＬＫ（マスタクロックＭＣＬＫの６周期分のドットクロック）がドットクロック生成部５２から出力される。
【００５９】
また、スイッチ回路６１から出力されるクロックＰＣＬＫは、信号調整部４５に入力される。信号調整部４５には、フィルタ回路４５ａが設けられており、このフィルタ４５ａ回路で、クロックＰＣＬＫを濾波することにより、クロックＰＣＬＫの高調波成分を除去して、高周波信号４６を生成する。ドットクロックＤＣＬＫは、クロックＰＣＬＫをさらに１／２分周したものであり、従って、高周波信号４６は、ドットクロックＤＣＬＫの周期Ｔｄよりも短い周期の高周波信号であり、ここでは、ドットクロックＤＣＬＫの周期Ｔｄの１／２倍の周期Ｔｈを有している。ドットクロックＤＣＬＫの周期Ｔｄに応じて高周波信号４６の周期Ｔｈを変化させない場合には、高周波信号４６の周期ＴｈをドットクロックＤＣＬＫの周期Ｔｄに対してできるだけ短くしなければ、高周波信号４６によるレーザダイオード４３の入出力特性が走査位置に応じてばらついてしまう。しかし、高周波信号４６の周期Ｔｈが短くすればするほどマスタクロックＭＣＬＫの周波数を高くする必要があり、容易ではない。そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、高周波信号４６の周期Ｔｈを、ｎ／Ｔｄ（ｎは自然数）とし、ドットクロックＤＣＬＫの周期Ｔｄに応じて変化させることで、高周波信号４６の周期Ｔｈを短くしなくても、図６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ようにしている。
【００６０】
また、ＲＧＢ画像信号生成部５３は、画像信号Ｓを画素単位でＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の色毎のＲ画像信号１２ｒ，Ｇ画像信号１２ｇ，Ｂ画像信号１２ｂを生成し、これらの画像信号１２ｒ，１２ｇ，１２ｂをドットクロックＤＣＬＫに同期して出力する。
【００６１】
以上のように信号生成部１１及び信号調整部４５が構成されているため、高周波信号による不要輻射を低減することができる。すなわち、図１０に示すように、主走査方向の中央では、高周波信号４６の周波数が高く、主走査方向の中央から周辺部へ近づくほど、高周波信号４６の周波数が低くなり、高周波信号４６の周波数が一定でなくなる。そのため、高周波信号４６が一定の場合では図１１（ａ）に示すような不要輻射特性（ＥＭＩノイズ）となるが、本実施形態のＲＳＤ１では、図１１（ｂ）に示すように拡散された不要輻射特性となり、不要輻射（ＥＭＩノイズ）による影響を低減することが可能となる。
【００６２】
また、高周波信号４６は、ドットクロックＤＣＬＫを生成する回路の一部を共用して生成することにしているため、高周波信号４６を生成するための回路構成が簡易なものとなり、しかも、ドットクロックＤＣＬＫに応じて周期を変化させることができる。
【００６３】
［３．他の実施形態］
上記実施形態では、ドットクロック生成部５２から出力されるクロックＰＣＬＫを用いて、高周波信号４６を生成したが、図１２に示すように、ＰＬＬ回路５４により高周波信号４６を生成するようにしてもよい。以下、ＰＬＬ回路５４を有する信号生成部１１’について図面を参照して具体的に説明する。
【００６４】
図１２に示す信号生成部１１’に示すように、ＰＬＬ回路５４は、位相比較器７０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）７２、分周器７３を有している。位相比較器５０は、マスタクロック生成部５１から出力されるマスタクロックＭＣＬＫと分周器７３の出力信号とを位相比較し、その結果を出力する。ローパスフィルタ７１は、位相比較器５０から出力される信号をフィルタリングし、マスタクロックＭＣＬＫと分周器７３の出力信号との位相差に応じた電圧信号に生成して出力する。ローパスフィルタ７１により濾波された電圧信号は、電圧制御発振器７２に入力される。電圧制御発振器７２は、ローパスフィルタ７１から出力される電圧信号の電圧レベルに応じた周波数のクロックＰＣＬＫを信号調整部４５に出力する。
【００６５】
分周器７３は、電圧制御発振器７２の出力であるクロックＰＣＬＫが入力され、このクロックＰＣＬＫを所定の分周比で分周した信号を位相比較器７０に出力する。ここで、この分周器７３は、高速走査部３２の走査速度に応じた分周比で、クロックＰＣＬＫを分周する。高速走査部３２の走査速度の情報は、例えば、偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂの角度を検出する検出部（図示せず）から分周器７３へ通知される。
【００６６】
以上のように構成されるＰＬＬ回路５４では、電圧制御発振器７２から出力されるクロックＰＣＬＫの周波数は、Ｎ（１／分周比）×ｆm（マスタクロックＭＣＬＫの周波数）となる。分周器７３の分周比は高速走査部３２の走査速度に応じて変更されるため、電圧制御発振器７２から出力されるクロックＰＣＬＫの周波数は、上述した信号生成部１１と同様に、高速走査部３２の走査速度に応じて変更されることになる。なお、図１２に示す分周器７３は、例えば、図８に示すドットクロック生成部５２のように、複数の分周器、スイッチ回路及びスイッチ制御部により構成することができる。
【００６７】
また、図１３に示す信号発生部１１”に示すように、ドットクロックＤＣＬＫを逓倍する逓倍回路であるＰＬＬ回路５４’を設けるようにしてもよい。
【００６８】
図１３に示すように、ＰＬＬ回路５４’は、ＰＬＬ回路５４と同様に、位相比較器７０、ローパスフィルタ７１、電圧制御発振器７２、分周器７３’を有している。なお、位相比較器７０、ローパスフィルタ７１、電圧制御発振器７２は、ＰＬＬ回路５４と同様であり、説明を省略する。
【００６９】
分周器７３’は、例えば、分周比を１／２としており、そのため、電圧制御発振器７２から出力されるクロックＰＣＬＫの周波数は、ドットクロックＤＣＬＫの２倍の周波数となり、高速走査部３２の走査速度に応じて変更されることになる。
【００７０】
なお、前記検出部として、高速走査部３２により走査されたレーザ光を検出する光検出部と、この光検出部によるレーザ光の検出結果に基いて、高速走査部３２における現在の走査速度又は走査位置を取得し、ドットクロック生成部５２に通知する演算部とを設けることができる。また、前記検出部として、反射ミラー３２ｂを回動可能に支持する梁（図示せず）に圧電素子を取り付け、梁の状態を圧電素子によって検出して高速走査部３２における現在の走査速度又は走査位置を取得し、ドットクロック生成部５２に通知するようにしてもよい。
【００７１】
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。
【００７２】
（１）画像信号１２に応じた強度のレーザ光を出射するレーザダイオード４３（レーザ）と、レーザダイオード４３から出射されたレーザ光を走査位置に応じた速度で走査する走査部３０と、走査部３０の走査速度に対応した周期で画像信号４２を画素単位で生成する信号生成部（信号生成部１１及びレーザドライバ４１）と、画素単位の画像信号４２に当該画素単位の画像信号４２の周期Ｔｄよりも短い周期Ｔｈを有する高周波信号４６を重畳させる信号調整部４５とを備えている。すなわち、レーザの入出力特性が急峻に変化するキンク領域の幅以上の振幅の高周波信号４６を画素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。また、信号調整部４５は、高周波信号４６の周期Ｔｈを、画像信号４２の周期Ｔｄに応じて変化させて画像信号４２に重畳するので、高周波信号による不要輻射（ＥＭＩノイズ）を抑制することができる。
【００７３】
（２）信号生成部１１は、所定のマスタクロックＭＣＬＫを分周したクロックを生成する分周器６０ａ〜６０ｅ（第１分周器）と、分周器６０ａ〜６０ｅから出力されるクロックをさらに分周してドットクロックＤＣＬＫを生成する分周器６３（第２分周器）とを有し、ドットクロックＤＣＬＫに基づき、画像信号１２を画素単位で生成する。このように、高周波信号４６をドットクロックＤＣＬＫを生成する回路の一部を共用して生成することで、高周波信号４６を生成するための回路構成を簡易なものとなり、しかも、ドットクロックＤＣＬＫに応じて周期を変化させることができる。
【００７４】
（３）信号生成部１１は、所定のマスタクロックＭＣＬＫを分周してドットクロックＤＣＬＫを生成するドットクロック生成部５２（分周回路）を有しており、ドットクロックＤＣＬＫに基づき、画像信号１２を画素単位で生成する。また、信号調整部４５は、ドットクロックＤＣＬＫを逓倍したクロックを出力するＰＬＬ回路５４’（逓倍回路）を備え、ＰＬＬ回路５４から出力されるクロックＰＣＬＫに応じた信号を高周波信号４６として出力する。このようにすることで、従来のドットクロック生成部５２の構成を変えることなく、ＰＬＬ回路５４’（逓倍回路）を設けて高周波信号４６を生成することができる。
【００７５】
（４）信号調整部４５は、クロックＰＣＬＫを濾波して高周波信号４６を生成するフィルタ回路４５ａを備えているので、高周波信号４６の高調波成分を低減させることができるため、不要輻射（ＥＭＩノイズ）を低減することが可能となる。
【００７６】
（５）信号調整部４５は、所定のマスタクロックＭＣＬＫに基づき高周波信号４６を生成するＰＬＬ回路を備えるので、従来のドットクロック生成部５２の構成を変えることなく、ＰＬＬ回路５４を設けて高周波信号４６を生成することができる。
【００７７】
（６）走査部３０は、レーザ光を偏向する共振型の偏向素子３２ａを有し、この偏向素子３２ａの反射ミラー３２ｂ（偏向面）を正弦波状に揺動させてレーザ光を非等速に走査するので、少ない電力で反射ミラー３２ｂの揺動振幅を大きくすることが可能となる。
【００７８】
（７）走査部３０によって走査されたレーザ光を、ユーザの少なくとも一方の眼に入射して、画像を表示するＲＳＤであるため、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、しかも、高周波信号による不要輻射（ＥＭＩノイズ）を抑制することができるＲＳＤを提供することができる。
【００７９】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、上述では、信号生成部１１，１１，１１”とレーザドライバ４１とにより生成するようにしたが、信号生成部１１，１１，１１”内にレーザドライバ４１を設けて信号生成部１１，１１，１１”から画像信号４２を出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  画像表示装置（ＲＳＤ）
１０  光源部
１１  信号生成部
１２（１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ）  画像信号
３０  走査部
３２  高速走査部
３２ａ  偏向素子
３２ｂ  反射ミラー（偏向面）
４０  投射部
４３（４３ｒ，４３ｇ，４３ｂ）  レーザダイオード（レーザ）
４５  信号調整部
４５ａ  フィルタ回路
４６  高周波信号
５４  ＰＬＬ回路
５４’  ＰＬＬ回路（逓倍回路）
６０ａ〜６０ｅ  分周器（第１分周器）
６３  分周器（第２分周器）
【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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