(57)【要約】【課題】画質の低下を抑制しつつ、光出力量−電流特性の変動を防止することができる映像表示装置および映像表示装置の制御方法を提供すること。【解決手段】  画像表示装置１は、映像信号に基づいて光量が変調された映像データを生成する映像処理部４１と、映像データに基づいて光量が変調された映像光を出射する光出射部３１と、光出射部３１から出射した映像光を走査する光走査部３６と、映像処理部４１、光出射部３１および光走査部３６の作動を制御する制御部４とを備えている。また、制御部４は、映像データの一部を書き換えて、映像光の光量を時間的に一定とする測定用データを形成し、書き換える前の映像データと測定用データとの差分に基づいて、映像データを補正する補正用データを生成することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に基づいて映像データを生成する映像生成部と、
前記映像データに基づいて光量が変調された映像光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射した映像光を走査する光走査部と、
前記映像生成部、前記光出射部および前記光走査部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記映像データの一部を書き換えて、前記映像光の光量を時間的に一定とする測定用データを形成し、書き換える前の前記映像データと、前記測定用データとの差分に基づいて、前記映像データを補正する補正用データを生成することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記光走査部は、前記光出射部から出射した映像光を、第１の方向に走査するとともに、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査するものであり、
前記測定用データを含む前記映像データにより生成された映像光が走査された走査線を測定用走査線としたとき、
前記制御部は、前記測定用走査線の前記第２の方向に隣り合う走査線に走査される映像光において、前記補正用データを含む前記映像データにより生成された映像光を走査する請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記測定用データにより生成された映像光を測定用光とし、前記補正用データにより生成された映像光を補正用光としたとき、
前記測定用光と前記補正用光は、前記第１の方向において同じ位置に投射される請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記測定用データにより生成された測定用光が投射されたフレームを測定用フレームとしたとき、
前記光走査部は、前記測定用フレームの後のフレームに前記補正用データにより生成された補正用光を投射する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記測定用フレームにおける前記測定用光が投射される位置と、前記補正用フレームにおける前記補正用光が投射される位置とは、同じである請求項４に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記映像光は、複数色の光で構成され、
前記制御部は、前記複数色ごとに前記補正用データをそれぞれ形成する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
映像信号に基づいて映像データを生成する映像生成部と、前記映像データに基づいて光量が変調された映像光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射した映像光を走査する光走査部と、を備える映像表示装置を制御する制御方法であって、
前記映像データの一部を書き換えて、前記映像光の光量を時間的に一定とする測定用データを形成し、書き換える前の前記映像データと、前記測定用データとの差分に基づいて、前記映像データを補正する補正用データを生成することを特徴とする映像表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置および映像表示装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
瞳の網膜に直接レーザーを照射し、使用者に画像を視認させる画像表示装置としてヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が知られている。
【０００３】
ヘッドマウントディスプレイは、光源と、出射した光が使用者の網膜を走査するように光路を変更する走査手段と、を備えている。このようなヘッドマウントディスプレイにより、使用者は、例えば外の景色と走査手段によって描かれる画像の双方を同時に視認することができる。
【０００４】
また、一般には、ヘッドマウントディスプレイの光源としてレーザーダイオード（ＬＤ）が使用されている。レーザーダイオードは、温度などの環境変化により光出力量−電流特性が変動するため、ＬＤ駆動電流を調節して光量を一定に保つ必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された２次元光走査装置では、投射面に、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御用の光を投射する領域を形成し、そこで検知される光量を利用してＡＰＣ制御を行っている。
【０００６】
しかしながら、ＡＰＣ制御用の光は、光量変動を少なくする必要があり、実際の映像信号とは、色味や輝度が異なる場合が多い。このため、特許文献１に記載された２次元光走査装置のようにＡＰＣ制御用の光が映像光として使用者に視認される場合、ＡＰＣ制御用の光を用いた映像光は実際の映像信号に基づく映像光と輝度が異なる。その結果、画質の低下を招き、ユーザーは、違和感を覚える場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１７５６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、画質の低下を抑制しつつ、光出力量−電流特性の変動を防止することができる映像表示装置および映像表示装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の映像表示装置は、映像信号に基づいて映像データを生成する映像生成部と、
前記映像データに基づいて光量が変調された映像光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射した映像光を走査する光走査部と、
前記映像生成部、前記光出射部および前記光走査部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記映像データの一部を書き換えて、前記映像光の光量を時間的に一定とする測定用データを形成し、書き換える前の前記映像データと、前記測定用データとの差分に基づいて、前記映像データを補正する補正用データを生成することを特徴とする。
【００１０】
これにより、測定用データを含む映像データにより生成される映像光を用いて映像を描画しても、その部分での光量の変化を目立ちにくくすることができる。この測定用データを含む映像データにより生成される映像光を、いわゆるＡＰＣ制御用の光として利用することにより、画質の低下を抑制しつつ、光出力量−電流特性の変動を抑制することができる。
【００１１】
本発明の映像表示装置では、前記光走査部は、前記光出射部から出射した映像光を、第１の方向に走査するとともに、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査するものであり、
前記測定用データを含む前記映像データにより生成された映像光が走査された走査線を測定用走査線としたとき、
前記制御部は、前記測定用走査線の前記第２の方向に隣り合う走査線に走査される映像光において、前記補正用データを含む前記映像データにより生成された映像光を走査するのが好ましい。
【００１２】
これにより、測定用走査線と、測定用走査線と隣り合う走査線を全体として見たとき、光量の変化を目立ちにくくすることができる。
【００１３】
本発明の映像表示装置では、前記測定用データにより生成された映像光を測定用光とし、前記補正用データにより生成された映像光を補正用光としたとき、
前記測定用光と前記補正用光は、前記第１の方向において同じ位置に投射されるのが好ましい。
【００１４】
これにより、測定用走査線と、測定用走査線と隣り合う走査線を全体として見たとき、光量の変化をより目立ちにくくすることができる。
【００１５】
本発明の映像表示装置では、前記測定用データにより生成された測定用光が投射されたフレームを測定用フレームとしたとき、
前記光走査部は、前記測定用フレームの後のフレームに前記補正用データにより生成された補正用光を投射するのが好ましい。
【００１６】
これにより、測定用フレームと、測定用フレームの後のフレームを全体として見たとき、光量の変化を目立ちにくくすることができる。
【００１７】
本発明の映像表示装置では、前記測定用フレームにおける前記測定用光が投射される位置と、前記補正用フレームにおける前記補正用光が投射される位置とは、同じであるのが好ましい。
【００１８】
これにより、測定用フレームと、測定用フレームの後のフレームを全体として見たとき、光量の変化をより目立ちにくくすることができる。
【００１９】
本発明の映像表示装置では、前記映像光は、複数色の光で構成され、
前記制御部は、前記複数色ごとに前記補正用データをそれぞれ形成するのが好ましい。
これにより、前記複数色ごとにいわゆるＡＰＣ制御を行うことができる。
【００２０】
本発明の映像表示装置の制御方法は、映像信号に基づいて映像データを生成する映像生成部と、前記映像データに基づいて光量が変調された映像光を出射する光出射部と、前記光出射部から出射した映像光を走査する光走査部と、を備える映像表示装置を制御する制御方法であって、
前記映像データの一部を書き換えて、前記映像光の光量を時間的に一定とする測定用データを形成し、書き換える前の前記映像データと、前記測定用データとの差分に基づいて、前記映像データを補正する補正用データを生成することを特徴とする。
【００２１】
これにより、測定用データを含む映像データにより生成される映像光を用いて映像を描画しても、その部分での光量の変化を目立ちにくくすることができる。この測定用データを含む映像データにより生成される映像光を、いわゆるＡＰＣ制御用の光として利用することにより、画質の低下を抑制しつつ、光出力量−電流特性の変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の映像表示装置の第１実施形態を備えるヘッドマウントディスプレイの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すヘッドマウントディスプレイの概略斜視図である。
【図３】図１に示す画像表示装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す制御部のブロック図である。
【図５】図３に示す駆動信号生成部の駆動信号の一例を示す図である。
【図６】図３に示す光走査部の平面図である。
【図７】図６に示す光走査部の断面図（Ｘ１軸に沿った断面図）である。
【図８】図１に示すヘッドマウントディスプレイの観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。
【図９】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１０】測定用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１１】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１２】本発明の映像表示装置の第２実施形態における観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。
【図１３】本発明の映像表示装置の第２実施形態における観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。
【図１４】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１５】測定用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１６】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１７】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１８】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図１９】補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【図２０】本発明の映像表示装置の第３実施形態を備えるヘッドアップディスプレイの概略構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の映像表示装置および映像表示装置の制御方法について、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の映像表示装置および映像表示装置の制御方法の第１実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の映像表示装置の第１実施形態を備えるヘッドマウントディスプレイの概略構成を示す図である。図２は、図１に示すヘッドマウントディスプレイの概略斜視図である。図３は、図１に示す画像表示装置の構成を模式的に示す図である。図４は、図３に示す制御部のブロック図である。図５は、図３に示す駆動信号生成部の駆動信号の一例を示す図である。図６は、図３に示す光走査部の平面図である。図７は、図６に示す光走査部の断面図（Ｘ１軸に沿った断面図）である。図８は、図１に示すヘッドマウントディスプレイの観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。図９は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１０は、測定用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１１は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【００２６】
なお、図１、図２、図８（図１２、図１３についても同様）では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、その図示した矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
【００２７】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、画像表示装置（映像表示装置）１を観察者の頭部Ｈに装着した際に、Ｘ軸方向が頭部Ｈの左右方向、Ｙ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの前後方向となるように設定されている。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１を備えたヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）１０は、眼鏡のような外観をなし、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。
【００２９】
図１、図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１０は、画像生成部３と制御部４と反射部６とを備える画像表示装置１と、フレーム２と、を有する。
【００３０】
このヘッドマウントディスプレイ１０では、画像生成部３が映像信号に基づき変調された映像光を生成し、拡大光学系（図示せず）が当該映像光の光束幅（断面積）を拡大し、反射部６が拡大された映像光を観察者の眼ＥＹに導く。これにより、映像信号に応じた虚像を観察者に視認させることができる。
【００３１】
また、ヘッドマウントディスプレイ１０は、画像表示装置１が備える画像生成部３および反射部６が、それぞれ、フレーム２の右側および左側に設けられており、ＹＺ平面を基準として対称（左右対称）となるように配設されている。フレーム２の右側に設けられている画像生成部３および反射部６が、右眼用の虚像を形成しており、フレーム２の左側に設けられている画像生成部３および反射部６が、左眼用の虚像を形成している。
【００３２】
なお、本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ１０は、フレーム２の右側および左側に、それぞれ画像生成部３および反射部６を設け、右眼用の虚像と左眼用の虚像とを形成する構成としているが、これに限定されない。例えば、フレーム２の左側のみに画像生成部３および反射部６を設け、左眼用の虚像のみを形成する構成にしてもよく、反対に、フレーム２の右側のみに画像生成部３および反射部６を設け、右眼用の虚像のみを形成する構成にしてもよい。すなわち、ヘッドマウントディスプレイ１０は、本実施形態のような両眼タイプのヘッドマウントディスプレイ１０に限定されず、単眼タイプのヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【００３３】
以下、ヘッドマウントディスプレイ１０の各部を順次詳細に説明する。
なお、２つの画像生成部３および２つの反射部６は、それぞれ同一の構成を有しているため、以下では、フレーム２の左側に設けられている画像生成部３および反射部６を中心に説明する。
【００３４】
≪フレーム≫
図２に示すように、フレーム２は、眼鏡フレームのような形状をなし、画像表示装置１が備える画像生成部３および反射部６を支持する機能を有する。
【００３５】
フレーム２は、リム２１１と、シェード部２１２とを有するフロント部２１と、フロント部２１の左右両端からＺ軸方向に延出したテンプル２２と、を有する。
【００３６】
シェード部２１２は、外界光の透過を抑制する機能を有し、反射部６を支持する部材である。シェード部２１２は、その内側に、観察者側に向かって開口する凹部２７を有しており、この凹部２７に反射部６が設けられている。そして、この反射部６を支持するシェード部２１２が、リム２１１によって支持されている。
【００３７】
また、シェード部２１２の中央部には、ノーズパッド２３が設けられている。ノーズパッド２３は、観察者がヘッドマウントディスプレイ１０を頭部Ｈに装着したとき、観察者の鼻ＮＳに当接して、ヘッドマウントディスプレイ１０を観察者の頭部Ｈに対して支持している。
【００３８】
テンプル２２は、観察者の耳ＥＡに掛けるための角度が付けられていないストレートテンプルであり、観察者がヘッドマウントディスプレイ１０を頭部Ｈに装着したとき、テンプル２２の一部が、観察者の耳ＥＡに当接するよう構成されている。また、テンプル２２の内部には、画像生成部３が収容されている。
【００３９】
また、テンプル２２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料や、樹脂に炭素繊維やガラス繊維等の繊維が混合された複合材料、アルミニウムやマグネシウム等の金属材料等を用いることができる。
【００４０】
なお、フレーム２の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができるものであれば、図示のものに限定されない。
【００４１】
≪画像表示装置≫
前述したように、画像表示装置１は、画像生成部３と、反射部６とを有している。
【００４２】
以下、本実施形態に係る画像表示装置１の各部について詳細に説明する。
［画像生成部］
図２に示すように、画像生成部３は、前述したフレーム２のテンプル２２に内蔵されている。
【００４３】
図３に示すように、画像生成部３は、光出射部３１と、駆動信号生成部３２と、レンズ３４と、ハーフミラー３５と、光走査部３６と、フォトダイオード３７と、ＩＶ変換部３８と、制御部４と、を備えている。
【００４４】
このような画像生成部３は、映像信号に基づき変調された映像光を生成する機能と、光走査部３６を駆動する駆動信号を生成する機能と、を有する。
【００４５】
以下、画像生成部３の各部について詳述する。
（光出射部）
光出射部３１は、光走査部３６（光スキャナー）で走査（光走査）される映像光Ｌ１を生成するものである。
【００４６】
この光出射部３１は、波長の異なる複数の光源（光源部）３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂを有する光源部３１１と、複数の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと、光合成部（合成部）３１３と、を有する。
【００４７】
光源部３１１が有する光源３１１Ｒ（Ｒ光源）は、赤色光を射出するものであり、光源３１１Ｇ（Ｇ光源）は、緑色光を射出するものであり、光源３１１Ｂは、青色光を射出するものである。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。
【００４８】
光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、レーザーダイオードで構成されている。
【００４９】
このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ、駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと電気的に接続されている。
【００５０】
駆動回路３１２Ｒは、前述した光源３１１Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｇは、前述した光源３１１Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｂは、前述した光源３１１Ｂを駆動する機能を有する。
【００５１】
このような駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂにより駆動された光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから射出された３つ（３色）の光（映像光）は、光合成部３１３に入射する。
【００５２】
光合成部３１３は、複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの光を合成するものである。
【００５３】
本実施形態では、光合成部３１３は、２つのダイクロイックミラー３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃとを有する。
【００５４】
ダイクロイックミラー３１３ａは、青色の光を反射する機能を有する。ダイクロイックミラー３１３ｂは、青色光を透過するとともに、緑色光を反射する機能を有する。ダイクロイックミラー３１３ｃは、青色光および緑色光を透過させるとともに、赤色の光を反射する機能を有している。
【００５５】
このようなダイクロイックミラー３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃを用いることにより、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光を合成して、１つの映像光Ｌ１を形成する。
【００５６】
なお、光合成部３１３は、前述したようなダイクロイックミラーを用いた構成に限定されず、例えば、プリズム、光導波路、光ファイバー等で構成されたものであってもよい。
【００５７】
以上のような構成の光出射部３１にて、光源部３１１から３色の映像光が生成され、かかる映像光が光合成部３１３で合成され、１つの映像光Ｌ１が生成される。そして、光出射部３１で生成された映像光Ｌ１は、ハーフミラー３５に向けて出射される。
【００５８】
ハーフミラー３５は、映像光Ｌ１の一部を透過し、残部を反射する機能を有している。ハーフミラー３５を透過した映像光Ｌ１は、レンズ３４に入射する。また、ハーフミラー３５で反射した映像光Ｌ１は、フォトダイオード３７に入射する。
【００５９】
（フォトダイオード）
フォトダイオード３７は、ハーフミラー３５で反射した映像光Ｌ１の強度等を検出するものである。この映像光Ｌ１の強度の情報を含む信号電流は、ＩＶ変換部３８に送信される。
【００６０】
（ＩＶ変換部）
ＩＶ変換部３８は、フォトダイオード３７が検出した映像光Ｌ１の強度の情報を含む信号電流を電圧信号に変換する機能を有している。変換された電圧信号は、レーザー出力制御部４２に送信されて、後述するＡＰＣ制御に用いられる。
【００６１】
（レンズ）
ハーフミラー３５を透過した映像光Ｌ１は、レンズ３４に入射する。
【００６２】
レンズ３４は、映像光Ｌ１の放射角度を制御する機能を有する。このレンズ３４は、例えば、コリメーターレンズである。コリメーターレンズは、光を平行状態の光束に調整（変調）するレンズである。
【００６３】
このようなレンズ３４にて、光出射部３１から射出された映像光Ｌ１は、平行化された状態で光走査部３６に伝送される。
【００６４】
（駆動信号生成部）
駆動信号生成部３２は、光走査部３６（光スキャナー）を駆動する駆動信号を生成するものである。
【００６５】
この駆動信号生成部３２は、光走査部３６の第１の方向（Ｘ軸方向）での主走査（水平走査）に用いる第１の駆動信号を生成する駆動回路３２１と、光走査部３６の第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ軸方向）での副走査（垂直走査）に用いる第２の駆動信号を生成する駆動回路３２２と、を有する。なお、この実施形態では、第１の方向と第２の方向とが直交する場合について示したが、これに限られない。すなわち、第１の方向の走査と第２の方向の走査によって２次元的に走査されればよく、第１の方向と第２の方向とは互いに交差するような方向であればよい。
【００６６】
例えば、駆動回路３２１は、図５（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の駆動信号Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものであり、駆動回路３２２は、図５（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。
【００６７】
なお、第１の駆動信号および第２の駆動信号については、後述する光走査部３６の説明とともに、後に詳述する。
【００６８】
このような駆動信号生成部３２は、光走査部３６に電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部３２で生成した駆動信号（第１の駆動信号および第２の駆動信号）は、光走査部３６に入力される。
【００６９】
（光走査部）
光出射部３１から射出された映像光Ｌ１は、レンズ３４を介して光走査部３６に入射する。
【００７０】
光走査部３６は、光出射部３１からの映像光Ｌ１を２次元的に走査する光スキャナーである。この光走査部３６で映像光Ｌ１を走査することにより走査光（映像光）が形成される。
【００７１】
この光走査部３６は、図６に示すように、可動ミラー部１１と、１対の軸部１２ａ、１２ｂ（第１の軸部）と、枠体部１３と、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ（第２の軸部）と、支持部１５と、永久磁石１６と、コイル１７と、を備える。言い換えれば、光走査部３６はいわゆるジンバル構造を有している。
【００７２】
ここで、可動ミラー部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂは、Ｙ１軸（第１の軸）周りに揺動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび永久磁石１６は、Ｘ１軸（第２の軸）周りに揺動（往復回動）する第２の振動系を構成する。
【００７３】
また、光走査部３６は、信号重畳部１８を有しており（図７参照）、永久磁石１６、コイル１７、信号重畳部１８および駆動信号生成部３２は、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動（すなわち、可動ミラー部１１をＸ１軸およびＹ１軸周りに揺動）させる駆動部を構成する。
【００７４】
以下、光走査部３６の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部１１は、基部１１１（可動部）と、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定された光反射板１１３と、を有する。
【００７５】
光反射板１１３の上面（一方の面）には、光反射性を有する光反射部１１４が設けられている。
【００７６】
なお、本実施形態では、光反射板１１３は、平面視にて円形をなしている。なお、光反射板１１３の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。
【００７７】
このような光反射板１１３の下面（他方の面）には、図７に示すように、硬質層１１５が設けられている。
【００７８】
硬質層１１５は、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料で構成されている。これにより、光反射板１１３の剛性を高めることができる。そのため、光反射板１１３の揺動時における撓みを防止または抑制することができる。また、光反射板１１３の厚さを薄くし、光反射板１１３のＸ１軸およびＹ１軸周りの揺動時における慣性モーメントを抑えることができる。
【００７９】
このような硬質層１１５の構成材料としては、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料であれば、特に限定されず、例えば、ダイヤモンド、カーボンナイトライド膜、水晶、サファイヤ、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどを用いることができる。
【００８０】
また、硬質層１１５は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていてもよい。なお、硬質層１１５は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもできる。
【００８１】
また、光反射板１１３の下面は、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定されている。これにより、光反射板１１３と、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３および軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとの接触を防止しつつ、光反射板１１３をＹ１軸周りに揺動させることができる。
【００８２】
枠体部１３は、図６に示すように、枠状をなし、前述した可動ミラー部１１の基部１１１を囲んで設けられている。言い換えると、可動ミラー部１１の基部１１１は、枠状をなす枠体部１３の内側に設けられている。
【００８３】
そして、枠体部１３は、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して支持部１５に支持されている。また、可動ミラー部１１の基部１１１は、軸部１２ａ、１２ｂを介して枠体部１３に支持されている。
【００８４】
軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１をＹ１軸周りに回動（揺動）可能とするように、可動ミラー部１１と枠体部１３を連結している。また、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３をＹ１軸に直交するＸ１軸周りに回動（揺動）可能とするように、枠体部１３と支持部１５を連結している。
【００８５】
軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１の基部１１１を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、Ｙ１軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、一端部が基部１１１に接続され、他端部が枠体部１３に接続されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、中心軸がＹ１軸に一致するように配置されている。
【００８６】
このような軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、可動ミラー部１１のＹ１軸周りの揺動に伴って捩れ変形する。
【００８７】
軸部１４ａ、１４ｂおよび軸部１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３を介して（挟んで）互いに対向するように配置されている。また、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、Ｘ１軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、一端部が枠体部１３に接続され、他端部が支持部１５に接続されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、Ｘ１軸を介して互いに対向するように配置され、同様に、軸部１４ｃ、１４ｄは、Ｘ１軸を介して互いに対向するように配置されている。
【００８８】
このような軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３のＸ１軸周りの揺動に伴って、軸部１４ａ、１４ｂ全体および軸部１４ｃ、１４ｄ全体がそれぞれ捩れ変形する。
【００８９】
このように、可動ミラー部１１をＹ１軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部１３をＸ１軸周りに揺動可能とすることにより、可動ミラー部１１を互いに直交するＸ１軸およびＹ１軸の２つの軸周りに揺動（往復回動）させることができる。
【００９０】
また、図示しないが、このような軸部１２ａ、１２ｂのうちの少なくとも一方の軸部、および、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうちの少なくとも１つの軸部には、それぞれ、例えば歪みセンサーのような角度検出センサーが設けられている。この角度検出センサーは、光走査部３６の角度情報、より具体的には、光反射部１１４のＸ１軸周りおよびＹ１軸周りのそれぞれの揺動角を検出することができる。この検出結果は、図示しないケーブルを介して、制御部４に入力される。
【００９１】
前述した枠体部１３の下面（光反射板１１３とは反対側の面）には、永久磁石１６が接合されている。
【００９２】
本実施形態では、永久磁石１６は、長手形状（棒状）をなし、Ｘ１軸およびＹ１軸に対して傾斜する方向に沿って配置されている。そして、永久磁石１６は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石１６は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。
【００９３】
なお、本実施形態では、枠体部１３に１つの永久磁石の数を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部１３に２つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす２つの永久磁石を、平面視にて基部１１１を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部１３に設置すればよい。
【００９４】
永久磁石１６の直下には、コイル１７が設けられている。すなわち、枠体部１３の下面に対向するように、コイル１７が設けられている。これにより、コイル１７から発生する磁界を効率的に永久磁石１６に作用させることができ、可動ミラー部１１を互いに直交する２軸（Ｘ１軸およびＹ１軸）のそれぞれの軸周りに回動させることができる。
コイル１７は、信号重畳部１８に電気的に接続されている（図７参照）。
【００９５】
そして、信号重畳部１８によりコイル１７に電圧が印加されることで、コイル１７からＸ１軸およびＹ１軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。
【００９６】
信号重畳部１８は、前述した第１の駆動信号Ｖ１と第２の駆動信号Ｖ２とを重畳する加算器（図示せず）を有し、その重畳した電圧をコイル１７に印加する。
【００９７】
駆動回路３２１は、例えば図５（ａ）に示すような、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の駆動信号Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させる。すなわち、駆動回路３２１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１の駆動信号Ｖ１を発生させる。
【００９８】
第１の駆動信号Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光走査部３６は効果的に光を主走査することができる。なお、第１の駆動信号Ｖ１の波形は、これに限定されない。
【００９９】
また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。
【０１００】
本実施形態では、第１周波数は、可動ミラー部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成される第１の振動系（捩り振動系）の捩り共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、その捩り共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動ミラー部１１のＹ１軸周りの回動角を大きくすることができる。
【０１０１】
一方、駆動回路３２２は、例えば図５（ｂ）に示すような、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させる。すなわち、駆動回路３２２は、第２周波数（１／Ｔ２）の第２の駆動信号Ｖ２を発生させる。
【０１０２】
第２の駆動信号Ｖ２は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光走査部３６は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２の駆動信号Ｖ２の波形は、これに限定されない。
【０１０３】
本実施形態では、第２の駆動信号Ｖ２の周波数は、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび永久磁石１６で構成された第２の振動系（捩り振動系）の捩り共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。
【０１０４】
なお、映像描画の方式であるラスタースキャン方式においては、上述の水平走査を行いながら、上述の垂直走査を行う。この時、水平走査の周波数が、垂直走査の周波数よりも高く設定されている。一般的に、このようにラスタースキャン方式において、周波数の高い方の走査を主走査、周波数の低い方の走査を副走査と呼ぶ。
【０１０５】
以上説明したような光走査部３６によれば、光反射部１１４を備える可動ミラー部１１を互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させるので、光走査部３６の小型化および軽量化を図ることができる。その結果、観察者にとっての使い勝手をより優れた画像表示装置１とすることができる。
【０１０６】
特に、光走査部３６がジンバル構造を有するため、映像光を２次元的に走査する構成（光走査部３６）をより小型なものとすることができる。
【０１０７】
（制御部）
図３および図４に示すように、制御部４は、画像表示装置１の各部の駆動を制御するものであり、映像処理部（映像生成部）４１と、レーザー出力制御部４２とを有している。
【０１０８】
映像処理部４１は、入力された映像信号（画像信号）に基づいて、駆動信号生成部３２の駆動を制御する。
【０１０９】
レーザー出力制御部４２は、前述したような光出射部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと電気的に接続され、それらの駆動を制御するものである。また、図４に示すように、レーザー出力制御部４２は、ラインメモリー４２１と、ラインメモリー４２２と、ラインメモリー４２３と、映像データ置換部４２４と、映像データ変換部４２５と、演算部４２６とを有している。
【０１１０】
ラインメモリー４２１は、送信されてきた映像データＩｍｇＤを走査ライン毎に蓄えておくものである。そして、この映像データＩｍｇＤは、ラインメモリー４２２に送信される。ラインメモリー４２２に送信された映像データＩｍｇＤは、映像データ置換部４２４に送信される。
【０１１１】
映像データ置換部４２４には、ＡＰＣ用の映像データが入力され、そのＡＰＣ用の映像データと、ラインメモリー４２２から送信された映像データＩｍｇＤと比較して映像データ置換値ＩｍｇＤ（ｉ）に置換する。なお、映像データ置換値ＩｍｇＤ（ｉ）については後述する。そして、映像データ置換値ＩｍｇＤ（ｉ）は、ラインメモリー４２３に送信される。ラインメモリー４２３に入力された映像データ置換値ＩｍｇＤ（ｉ）は、映像データ変換部４２５に送信される。
【０１１２】
また、データ置換部４２４から演算部４２６に映像データ置換値ＩｍｇＤ（ｉ）が送信され、演算部４２６は、後述するように、変数Ｋ１、Ｋ２を算出して、映像データ変換部４２５に送信する。そして、映像データ変換部４２５は、変数Ｋ１、Ｋ２と映像データＩｍｇＤとに基づいて駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂへの指令値ＰｉｘＤに変換する。
【０１１３】
［反射部］
図１に示すように、反射部６は、フロント部２１のシェード部２１２に設けられており、使用時に観察者の左眼ＥＹの前方に位置するように配置されている。この反射部６は、観察者の眼ＥＹを覆うのに十分な大きさを有しており、映像光Ｌ１を観察者の眼ＥＹに向けて入射させる機能を有する。
【０１１４】
図１に示す反射部６は、非球面ミラー６１を有する。非球面ミラー６１は、可視域で高い透光性（光透過性）を示す樹脂材料等で形成された基材上に半透過反射膜が製膜された透光性部材である。すなわち、非球面ミラー６１は、ハーフミラーであり、外界光を透過させる機能（可視光に対する透光性）をも有する。したがって、非球面ミラー６１を備える反射部６は、映像光Ｌ１を反射させるとともに、使用時において反射部６の外側から観察者の眼ＥＹに向かう外界光を透過させる機能を有する。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
【０１１５】
このような非球面ミラー６１は、フレーム２のフロント部２１の湾曲に沿って湾曲した形状をなしており、使用時において凹面６１１が観察者側に位置する。これにより、非球面ミラー６１で反射した映像光を、観察者の眼ＥＹに向けて効率良く集光させることできる。
【０１１６】
以上説明したような画像表示装置１では、前述したように、光源としてレーザーダイオードが使用されている。レーザーダイオードは、温度などの環境変化により光出力量−電流特性が変動するため、ＬＤ駆動電流を調節して、光出力量と電流特性との関係性を把握しておく必要がある。このため、画像表示装置１では、制御部４が、赤色光、緑色光および青色光について、それぞれ、光出力量−電流特性に基づいてＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行う。以下、具体的に説明するが、赤色光についてＡＰＣ制御を行う場合について代表的に説明する。
【０１１７】
図８は、観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。前述したように、光走査部３６は、反射部６を介して映像光Ｌ１を観察者の網膜上に水平走査しながら、垂直走査するものである。図８では、水平走査（Ｘ軸方向の走査）における左端から右端までの１回の走査によって映像光Ｌ１が投射される領域を走査線と言う。なお、網膜直描方式の画像表示装置の場合、図８は観察者の眼に見える映像に相当するが、中間像を形成する方式の画像表示装置の場合は、図８は中間像とみなすこともできる。
【０１１８】
図８に示すように、画像表示装置１では、Ｙ軸方向に並ぶ走査線のうち任意のｎ番目（ｎは、正の整数）の走査線（測定用走査線）に、映像データの一部を書き換えたＡＰＣ制御用の測定用データを含む映像データにより生成された映像光を投射する。この書き換えられた測定用データが反映された領域を測定領域１００とする。この測定領域１００に投射された光（測定用光）は、赤色光の光量が一定となっている。なお、測定領域１００は以下に説明する所定時間（ｔ２−ｔ１）に対応している。すなわち、図８の水平方向の左端から右端に走査される場合、映像光Ｌ１は、時刻（時間）ｔ１に測定領域１００の左端を通過し、時刻（時間）ｔ２に測定領域１００の右端を通過する。
【０１１９】
図１０（ａ）は、ｎ番目の走査線における赤色光の光量の時間的推移を示すグラフであり、縦軸が光量、横軸が時間となっている。図１０（ｂ）は、ｎ番目の走査線における緑色光の光量の時間的推移を示すグラフであり、縦軸が光量、横軸が時間となっている。図１０（ｃ）は、ｎ番目の走査線における青色光の光量の時間的推移を示すグラフであり、縦軸が光量、横軸が時間となっている。
【０１２０】
図１０（ａ）に示すように、所定時間（ｔ２−ｔ１）の間、赤色光の光量が一定となっており、この部分が、測定用データとなっている。画像表示装置１では、フォトダイオード３７が、測定用データにより生成された測定用光の光量を検出する。また、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示すように、所定時間（ｔ２−ｔ１）の間、緑色光および青色光の光量を「０」とする。これにより、赤色の測定用光を正確に検出することができる。
【０１２１】
そして、レーザー出力制御部４２は、検出された赤色の測定用光のデータと、映像処理部４１から送信されてきた映像データとに基づいて、駆動回路３１２Ｒの駆動を制御して赤色光の光量を調節する。
【０１２２】
このようなＡＰＣ制御では、観察者が視認する表示領域に測定用光を投射するため、表示領域の外側に測定用光を投射する領域を別途設けるのを省略することができる。よって、表示に関係ない発光領域を形成する必要がなく、これらの表示に関係ない発光領域を観察者の眼に入射させないようにするための構成（遮光部など）を必要としない。また、表示を行わない測定用発光期間を設ける必要が無い。
【０１２３】
しかしながら、上記のような方法では、以下のような問題が生じる。
図１０（ａ）では、測定領域１００における測定用光の光量の推移を実線で示し、測定用データに書き換えなかった場合に測定領域１００に投射される映像データの赤色光の光量の推移を破線で示している。図１０（ａ）からわかるように、ハッチングで示す部分の面積が、測定用光の積算光量と、測定用データに書き換えなかった場合に測定領域１００に投射される映像データの赤色光の積算光量との差となっている。この面積の差分ΔＲｎだけ、測定用データは、測定用データに書き換えなかった場合に測定領域１００に投射される映像データとずれていることとなる。その結果、特定の領域に色ずれや表示階調のつぶれ等が発生し、ユーザーは、違和感を覚える場合がある。
【０１２４】
また、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）では、測定領域１００における緑色光の光量および青色光の光量の推移を実線でそれぞれ示し、測定用データに書き換えなかった場合に測定領域１００に投射される映像データの緑色光の光量および青色光の光量の推移を破線で示している。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）からもわかるように、ハッチングで示す部分の面積が、測定領域１００における緑色光の積算光量および青色光の積算光量と、測定用データに書き換えなかった場合に測定領域１００に投射される映像データの緑色光の積算光量および青色光の積算光量との差となっている。これらの面積の差分ΔＧｎおよび差分ΔＢｎによって、画質の低下を招き、ユーザーは、違和感を覚える場合がある。
【０１２５】
このように、測定用データを含む映像データによって、測定領域１００に映像光が投射された場合には、特定の領域に色ずれや表示階調のつぶれが発生し、ユーザーは、違和感を覚える場合がある。上記問題を鑑みて、画像表示装置１では、ＡＰＣ制御において、以下のような制御（本発明の映像表示装置の制御方法）を行う。
【０１２６】
図８に示すように、画像表示装置１では、測定領域１００を含むｎ番目の走査線の上側の走査線、すなわち、ｎ−１番目の走査線において、補正用データ（図９（ａ）〜（ｃ）参照）を含む映像データを投射する。ｎ−１番目の走査線のうち、補正用データから生成された補正用光が投射された部分を調節領域１０１とする。この調節領域１０１は、測定領域１００の＋Ｙ軸方向側に位置し、Ｘ軸方向についての長さおよび位置が測定領域１００と同じである。
【０１２７】
さらに、図８に示すように、画像表示装置１では、ｎ番目の走査線の下側の走査線、すなわち、ｎ＋１番目の走査線において、補正用データ（図１１（ａ）〜（ｃ）参照）を含む映像データに書き換えて、生成された光を投射する。ｎ＋１番目の走査線のうち、補正用データから生成された補正用光が投射された部分を調節領域１０２とする。この調節領域１０２は、測定領域１００の−Ｙ軸方向側に位置し、Ｘ軸方向についての長さおよび位置が測定領域１００と同じである。
【０１２８】
具体的に説明すると、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように、差分ΔＲｎ＝差分ΔＲｎ−１＋差分ΔＲｎ＋１となるように、時間ｔ１から時間ｔ２の間、映像データの光量−時間曲線を変化させて赤色光の映像データを補正する。
【０１２９】
また、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）に示すように、差分ΔＧｎ＝差分ΔＧｎ−１＋差分ΔＧｎ＋１となるように、時間ｔ１から時間ｔ２の間、映像データの光量−時間曲線を変化させて緑色光の映像データを補正する。
【０１３０】
さらに、緑色光と同様に、図９（ｃ）、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）に示すように、差分ΔＢｎ＝差分ΔＢｎ−１＋差分ΔＢｎ＋１となるように、時間ｔ１から時間ｔ２の間、映像データの光量−時間曲線を変化させて青色光の映像データを補正する。
【０１３１】
このように、各色ごとに測定領域１００での差分ΔＲｎを、隣り合う走査線の調節領域１０１での差分ΔＲｎ−１と、調節領域１０２での差分ΔＲｎ＋１とで補う。さらに、測定領域１００での差分ΔＧｎを、隣り合う走査線の調節領域１０１での差分ΔＧｎ−１と、調節領域１０２での差分ΔＧｎ＋１とで補い、測定領域１００での差分ΔＢｎを、隣り合う走査線の調節領域１０１での差分ΔＢｎ−１と、調節領域１０２での差分ΔＢｎ＋１とで補う。これにより、ｎ−１番目の走査線、ｎ番目の走査線およびｎ＋１番目の走査線を全体として見たとき、測定領域１００において、測定用データに書き換えなかった場合に測定領域１００に投射される映像データの赤色光、緑色光および青色光と異なって見えるのを抑制することができる。よって、ユーザーが、違和感を覚える、すなわち、画質の低下を抑制することができる。
【０１３２】
これらのことから、映像内に測定領域１００を形成しても、測定領域１００での光量の変化を目立ちにくくすることができる。また、図８に示すように、反射部６の中央部を避けて測定領域１００を形成することにより、測定領域１００をさらに目立ちにくくすることができる。
【０１３３】
上記では、赤色光のＡＰＣ制御について、説明したが、緑色光および青色光についても同様のＡＰＣ制御を行うことができる。例えば、図８に示すように、緑色光および青色光についても赤色光用の測定領域１００と同じフレームに緑色光用の測定領域１００を形成し、青色用の測定領域１００を形成することができる。この緑色光用の測定領域１００および青色光用の測定領域１００は、赤色の測定領域１００とは、異なる位置にそれぞれ形成されている。これにより、１つのフレームで赤色光、緑色光および青色光についてＡＰＣ制御を行うことができる。
【０１３４】
次に、上記のような調節領域１０１、１０２に投射される映像データの補正について説明する。
【０１３５】
測定領域１００での測定が行われる毎にデータ系列［対象とする色（赤）の映像データ置換値、ＡＤ変換された光量］＝［ＩｍｇＤ（ｉ）、ＰＤ（ｉ）］を得る。但し、ｉは、正の整数であり、データの番号を示す。なお、映像データ置換値とは、映像処理部４１によって、映像信号が各々の色に色分解されたときの各色ごとに置換された値である。また、アナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）された光量とは、図３に示すフォトダイオード３７で検出された光量が、ＩＶ変換部３８で電流−電圧変換され、その後に、アナログ−デジタル変換された値である。
【０１３６】
映像データ変換部４２５では、映像データＩｍｇＤがレーザードライバーへの指令値ＰｉｘＤに変換される。この変換は、レーザー電流と発光光量の関係が線形であると仮定したとき、下記式（１）で表すことができる。
【０１３７】
ＰｉｘＤ＝Ｋ１×ＩｍｇＤ＋Ｋ２……（１）
但し、Ｋ１は、レーザーの微分効率を示す変数であり、Ｋ２は、レーザーの閾値電流を示す変数である。
【０１３８】
演算部４２６は、変数Ｋ１、Ｋ２を積分補償により求める。
まず、新たなデータ系列が得られる毎に、ＡＤ変換された光量ＰＤ（ｉ）からその光量が対応する映像データの対応値ＩｍｇＤｎ（ｉ）を求める。
【０１３９】
対応値ＩｍｇＤｎ（ｉ）は、映像データの最大値（例えば、８ビットの場合には、２５５）をＤｍａｘとし、映像データの最大値Ｄｍａｘでの光量のＡＤ変換値の目標値をＰｍａｘとしたとき、下記式（２）で求められる。なお、目標値Ｐｍａｘは、表示したい画像の輝度を基準としたレーザーダイオードの最大光量である。
ＩｍｇＤｎ（ｉ）＝Ｄｍａｘ／Ｐｍａｘ×ＰＤ（ｉ）……（２）
【０１４０】
ここで、下記式（３）により表される表示誤差をｅ（ｉ）とする。
ｅ（ｉ）＝ＩｍｇＤ（ｉ）−ＩｍｇＤｎ（ｉ）……（３）
【０１４１】
表示誤差ｅ（ｉ）から下記式（４）、（６）の積分値Ｓ１、Ｓ２を求め、同時に、Ｋ１、Ｋ２を下記式（５）、（７）より求めることができる。
Ｓ１（ｉ）＝λ１×Ｓ１（ｉ−１）＋ｅ（ｉ）×（ＩｍｇＤ（ｉ）−Ｄｃ）／ＤＮ……（４）
Ｋ１（ｉ）＝Ｋ１（ｉ−１）＋μ１×Ｓ１（ｉ）……（５）
Ｓ２（ｉ）＝λ２×Ｓ２（ｉ−１）＋ｅ（ｉ）……（６）
Ｋ２（ｉ）＝Ｋ２（ｉ−１）＋μ２×Ｓ２（ｉ）……（７）
但し、ＤｃはＤｍａｘ／２とし、ＤＮはＤｍａｘ程度の値とし、μ１、μ２は補正ゲインとする。
【０１４２】
なお、Ｋ１、Ｋ２の算出は、前述したデータ系列が取得されるごとに更新されるが、測定結果によっては、Ｋ１、Ｋ２が不適切な値に発散することがある。すなわち、ＩｍｇＤ（ｉ）は、映像データにより成り行きで決まり、仮に、同等の値が連続すると、Ｋ１、Ｋ２を狭い範囲内で求めることとなり、Ｋ１、Ｋ２が不適切な値に発散することがある。
【０１４３】
これを防止するために、ＩｍｇＤ（ｉ）の値をばらつかせる必要がある。例えば、今回使用したＩｍｇＤ（ｉ）の値に近い値を次回の測定では使用しないなどの制御を行うことが考えられる。この制御により破綻するのを防止することができる。また、λ１、λ２を１より小さくすることにより、制御ループの極の位置を安定な領域へ配置することができる。
【０１４４】
以上より、データ系列が取得されるごとにＫ１、Ｋ２を更新することができる。これにより、データ系列が取得されるごとに、光出力量−電流特性を最新の状態とすることができる。よって、ΔＲｎ−１、ΔＲｎおよびΔＲｎを実現するための補正用データを高い確度で決定することができる。その結果、ユーザーが感じる違和感を解消することができる。
【０１４５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の映像表示装置の第２実施形態について説明する。
【０１４６】
図１２は、本発明の映像表示装置の第２実施形態における観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。図１３は、本発明の映像表示装置の第２実施形態における観察者の眼に見える映像を模式的に示した図である。図１４は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１５は、測定用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１６は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１７は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１８は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。図１９は、補正用データを説明するためのグラフであって、（ａ）が赤色光を示すグラフ、（ｂ）が緑色光を示すグラフ、（ｃ）が青色光を示すグラフである。
【０１４７】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、各図において、前述した実施形態と同様の事項については、同一符号を付している。
【０１４８】
第２実施形態に係る画像表示装置は、制御プログラムが異なること以外、第１実施形態に係る画像表示装置と同様である。また、第１実施形態と同様に、赤色光についてＡＰＣ制御を行う場合について、代表的に説明する。
【０１４９】
図１２に示すように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、ｎ番目の走査線に測定領域１００を形成する。そして、図１２および図１３に示すように、ｎ−１番目の走査線に調節領域１０１を形成し、ｎ＋１番目の走査線に調節領域１０２を形成する。さらに、本実施形態では、図１２に示すＮ番目（Ｎは、正の整数）のフレームＦＮ（測定用フレーム）の次のフレームＦＮ＋１（補正用フレーム）にも調節領域１０３、調節領域１０４および調節領域１０５を形成する。
【０１５０】
調節領域１０３は、測定領域１００と同じ位置に形成される。また、調節領域１０３は、測定領域１００とＸ軸方向の長さが同じである。調節領域１０４は、調節領域１０１と同じ位置に形成される。また、調節領域１０４は、調節領域１０１とＸ軸方向の長さが同じである。調節領域１０５は、調節領域１０２と同じ位置に形成される。また、調節領域１０５は、調節領域１０２とＸ軸方向の長さが同じである。
【０１５１】
本実施形態では、フレームＦＮと、フレームＦＮ＋１とに跨って測定領域１００での差分ΔＲｎを補う。以下、具体的に説明する。
【０１５２】
図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６（ａ）、図１７（ａ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）、に示すように、差分ΔＲｎ＝差分ΔＲｎ−１＋差分ΔＲｎ＋１＋差分ΔＲ’ｎ−１＋差分ΔＲ’ｎ＋差分ΔＲ’ｎ＋１となるように、調節領域１０１、１０１、１０３、１０４、１０５の赤色光の映像データを補正用のデータと置換する。
【０１５３】
また、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）、図１８（ｂ）、図１９（ｂ）、に示すように、差分ΔＧｎ＝差分ΔＧｎ−１＋差分ΔＧｎ＋１＋差分ΔＧ’ｎ−１＋差分ΔＧ’ｎ＋差分ΔＧ’ｎ＋１となるように、調節領域１０１、１０１、１０３、１０４、１０５の緑色光の映像データを補正用のデータと置換する。
【０１５４】
さらに、図１４（ｃ）、図１５（ｃ）、図１６（ｃ）、図１７（ｃ）、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）、に示すように、差分ΔＢｎ＝差分ΔＢｎ−１＋差分ΔＢｎ＋１＋差分ΔＢ’ｎ−１＋差分ΔＢ’ｎ＋差分ΔＢ’ｎ＋１となるように、調節領域１０１、１０２、１０３、１０４、１０５の赤色光の映像データを補正用のデータと置換する。
【０１５５】
このように、フレームＦＮと、フレームＦＮ＋１とに跨って測定領域１００での差分ΔＲｎを補うことにより、測定領域での差分ΔＲｎ、差分ΔＧｎ、差分ΔＢｎをそれぞれ、
５つの調節領域１０１、１０２、１０３、１０４、１０５で補うこととなる。これにより、第１実施形態のように２つの調節領域１０１、１０２で補う場合に比べ、差分ΔＲｎ−１、差分ΔＲｎ＋１、差分ΔＲ’ｎ−１、差分ΔＲ’ｎ、差分ΔＲ’ｎ＋１、差分ΔＧｎ−１、差分ΔＧｎ＋１、差分ΔＧ’ｎ−１、差分ΔＧ’ｎ、差分ΔＧ’ｎ＋１、差分ΔＢｎ−１、差分ΔＢｎ＋１、差分ΔＢ’ｎ−１、差分ΔＢ’ｎ、差分ΔＢ’ｎ＋１をそれぞれ小さくすることができる。よって、調節領域１０１、１０２、１０３、１０４、１０５の光量の変化を目立ちにくくすることができる。
【０１５６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の映像表示装置の第３実施形態について説明する。
【０１５７】
図２０は、本発明の映像表示装置の第３実施形態を備えるヘッドアップディスプレイの概略構成を模式的に示す図である。
【０１５８】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した第１〜第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の事項については、同一符号を付している。
【０１５９】
第３実施形態に係る画像表示装置１は、自動車の天井部に装着されて使用されるヘッドアップディスプレイ１０’に含まれるものである以外、第１〜第２実施形態に係る画像表示装置１と同様である。
【０１６０】
すなわち、第３実施形態に係る画像表示装置１は、自動車ＣＡの天井部ＣＥに装着して使用され、虚像と外界像とを重畳させた状態で観察者に視認させる。
【０１６１】
この画像表示装置１は、図２０に示すように、画像生成部３を内蔵する光源ユニットＵＴと、反射部６と、光源ユニットＵＴと反射部６とを接続するフレーム２’とを備える。
【０１６２】
また、本実施形態では、光源ユニットＵＴ、フレーム２’および反射部６を、自動車ＣＡの天井部ＣＥに装着している場合を例に説明するが、これらを自動車ＣＡのダッシュボード上に装着してもよいし、一部の構成をフロントウィンドウＦＷに固定するようにしてもよい。さらに、ヘッドアップディスプレイ１０’は、自動車のみならず、航空機、船舶、建設機械、重機、二輪車、自転車、宇宙船のような各種移動体に装着されるものであってもよい。
【０１６３】
以下、画像表示装置１の各部を順次詳細に説明する。
光源ユニットＵＴは、いかなる方法で天井部ＣＥに固定されていてもよいが、例えばバンドやクリップ等を用いてサンバイザーに装着する方法により固定される。
【０１６４】
フレーム２’は、例えば１対の長尺状の部材を備えており、光源ユニットＵＴと反射部６のＸ軸方向の両端とを接続することにより、光源ユニットＵＴと反射部６とを固定している。
【０１６５】
光源ユニットＵＴは、画像生成部３を内蔵しており、反射部６に向けて映像光Ｌ３が出射される。そして、反射部６で回折反射された映像光Ｌ５は、観察者の眼ＥＹに結像する。
【０１６６】
一方、本実施形態に係る反射部６も、使用時において反射部６の外側から観察者の眼ＥＹに向かう外界光Ｌ６を透過させる機能を有する。すなわち、反射部６は、光源ユニットＵＴからの映像光Ｌ３を反射するとともに、使用時において自動車ＣＡ外からフロントウィンドウＦＷを経て観察者の眼ＥＹに向かう外界光Ｌ６を透過させる機能を有する。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、同時に、映像光Ｌ５により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドアップディスプレイを実現することができる。
【０１６７】
このような第３実施形態においても、第１〜第２実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【０１６８】
以上、本発明の映像表示装置および映像表示装置の制御方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１６９】
例えば、本発明の映像表示装置および映像表示装置の制御方法では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【０１７０】
また、本発明の映像表示装置および映像表示装置の制御方法の実施形態は、上述したヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイに限定されず、網膜走査方式の表示原理を有するものであればいかなる形態のものにも含めることができる。
【０１７１】
なお、前記各実施形態では、図３に示すように、ＩＶ変換部と接続されたフォトダイオードは、１つであるが、本発明ではこれに限定されず、赤色光、緑色光および青色光にそれぞれ専用のフォトダイオードを設けてもよい。この場合、例えば、赤色光のＡＰＣ制御を行う際、緑色光および青色光の光量を「０」にしなくてもよく、緑色光のＡＰＣ制御を行う際、赤色光および青色光の光量を「０」にしなくてもよく、青色光のＡＰＣ制御を行う際、赤色光および緑色光の光量を「０」にしなくてもよい。
【符号の説明】
【０１７２】
１……画像表示装置
２……フレーム
２’……フレーム
２１……フロント部
２１１……リム
２１２……シェード部
２２……テンプル
２３……ノーズパッド
２７……凹部
３……画像生成部
３１……光出射部
３１１……光源部
３１１Ｂ……光源
３１１Ｇ……光源
３１１Ｒ……光源
３１２Ｂ……駆動回路
３１２Ｇ……駆動回路
３１２Ｒ……駆動回路
３１３……光合成部
３１３ａ……ダイクロイックミラー
３１３ｂ……ダイクロイックミラー
３１３ｃ……ダイクロイックミラー
３２……駆動信号生成部
３２１……駆動回路
３２２……駆動回路
３４……レンズ
３５……ハーフミラー
３６……光走査部
３７……フォトダイオード
３８……ＩＶ変換部
４……制御部
４１……映像処理部
４２……レーザー出力制御部
４２１……ラインメモリー
４２２……ラインメモリー
４２３……ラインメモリー
４２４……映像データ置換部
４２５……映像データ変換部
４２６……演算部
６……反射部
６１……非球面ミラー
６１１……凹面
１０……ヘッドマウントディスプレイ
１０’……ヘッドアップディスプレイ
１１……可動ミラー部
１１１……基部
１１２……スペーサー
１１３……光反射板
１１４……光反射部
１１５……硬質層
１２ａ……軸部
１２ｂ……軸部
１３……枠体部
１４ａ……軸部
１４ｂ……軸部
１４ｃ……軸部
１４ｄ……軸部
１５……支持部
１６……永久磁石
１７……コイル
１８……信号重畳部
１００……測定領域
１０１……調節領域
１０２……調節領域
１０３……調節領域
１０４……調節領域
１０５……調節領域
ＣＡ……自動車
ＣＥ……天井部
ＥＡ……耳
ＥＹ……眼
ＦＮ……フレーム
ＦＷ……フロントウィンドウ
Ｈ……頭部
Ｌ１……映像光
Ｌ３……映像光
Ｌ５……映像光
Ｌ６……外界光
ＮＳ……鼻
Ｓ１……積分値
Ｔ１……周期
Ｔ２……周期
ＵＴ……光源ユニット
Ｖ１……第１の駆動信号
Ｖ２……第２の駆動信号
【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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【図２０】
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