(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより前記光源の応答性を高めつつ、前記光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、前記光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、前記画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置において、
前記光源と前記所定領域との間における前記光束の光路上に配設され、前記光束の強度を低減させて、前記所定領域に投影表示する画像の輝度を低減する光強度低減手段を備え、
前記光源駆動部は、前記光強度低減手段によって低減させた前記光束の最大強度を前記所定領域において所定の強度となるように前記光源から出射する光束の強度を増加可能とすると共に、
前記光源を３原色にそれぞれ対応して設け、これらの光源から出射される光束を合波する合波器と、同合波器に備えられた光ファイバとを有し、前記光ファイバの光軸をずらすことにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光強度低減手段は、ＮＤフィルタ及び／又は前記走査部の反射膜を含む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】
前記光強度低減手段は、前記光束を拡散させる光拡散部材を含み、該拡散された光束の一部が実効光強度となることで光束の強度を低減させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束を２以上の光束に分割する光分割部材を含み、
前記走査部は、前記光分割部材によって分割した光束の一つを走査することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束の一部を遮蔽する絞りを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記合波器において前記光源から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させ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】
前記合波器において、前記３原色にそれぞれ対応させて設けた光源から各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子を有し、このダイクロイック光学素子と前記光源との間の前記光束の光路上に前記光強度低減手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光源駆動部は、画像表示を行わない無効走査期間のうち少なくとも所定期間は、前記バイアス電流の前記光源への供給を停止又は低減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】
画像信号に応じて変調した光を光走査装置により２次元方向に走査することによって、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であ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、画像表示装置に関し、特に、光源と、光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより光源の応答性を高めつつ、光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載されているように、光源と、光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより光源の応答性を高めつつ、光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置が知られている。
【０００３】
この画像表示装置では、光源の閾値電流に近いバイアス電流を予め光源に供給することにより光源の応答性を高めていた。
【特許文献１】特開２００４−９４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の画像表示装置では、このバイアス電流の供給によって、表示する画像のコントラスト比が低下してしまうという問題が生じていた。すなわち、バイアス電流の供給による光源の発光によって表示する画像の最小輝度が制限されてしまい、その結果、表示する画像のコントラスト比が低下してしまっていた。
【０００５】
また、表示する画像の輝度は、光源へ供給する駆動電流の大小で制御することになることから、微少な駆動電流の増減で光源の発光強度が変化するような場合、所望の画像階調を得ようとするためには、光源への駆動電流の供給精度を高める必要があった。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で、表示する画像のコントラスト比を向上できると共に、画像の高階調化を実現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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光源と、前記光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより前記光源の応答性を高めつつ、前記光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、前記光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、前記画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置において、前記光源と前記所定領域との間における前記光束の光路上に配設され、前記光束の強度を低減させて、前記所定領域に投影表示する画像の輝度を低減する光強度低減手段を備え、前記光源駆動部は、前記光強度低減手段によって低減させた前記光束の最大強度を前記所定領域において所定の強度となるように前記光源から出射する光束の強度を増加可能とすると共に、前記光源を３原色にそれぞれ対応して設け、これらの光源から出射される光束を合波する合波器と、同合波器に備えられた光ファイバとを有し、前記光ファイバの光軸をずらすことにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光強度低減手段は、ＮＤフィルタ及び／又は前記走査部の反射膜を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記光強度低減手段は、前記光束を拡散させる光拡散部材を含み、該拡散された光束の一部が実効光強度となることで光束の強度を低減させることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束を２以上の光束に分割する光分割部材を含み、前記走査部は、前記光分割部材によって分割した光束の一つを走査することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記光強度低減手段は、前記光源から出射された光束の一部を遮蔽する絞りを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記合波器において前記光源から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記合波器において、前記３原色にそれぞれ対応させて設けた光源から各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子を有し、このダイクロイック光学素子と前記光源との間の前記光束の光路上に前記光強度低減手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記光源駆動部は、画像表示を行わない無効走査期間のうち少なくとも所定期間は、前記バイアス電流の前記光源への供給を停止又は低減することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置は、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により２次元方向に走査することによって、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であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、光源と、光源に所定のバイアス電流を供給しておくことにより光源の応答性を高めつつ、光源を駆動して画像信号に応じた強度の光束を出射させる光源駆動部と、光源から出射された光束を走査する走査部とを備え、画像信号に応じた画像を所定領域に投影表示する画像表示装置において、光源と所定領域との間における光束の光路上に配設され、光束の強度を低減させて、所定領域に投影表示する画像の輝度を低減する光強度低減手段を備え、光源駆動部は、光強度低減手段によって低減させた光束の最大強度を所定領域において所定の強度となるように光源から出射する光束の強度を増加可能とすると共に、前記光源を３原色にそれぞれ対応して設け、これらの光源から出射される光束を合波する合波器と、同合波器に備えられた光ファイバとを有し、前記光ファイバの光軸をずらすことにより、前記合波器を前記光強度低減手段として機能させるので、光強度低減手段によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減させることにより、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができると共に、光強度低減手段による光強度の低減量に応じて、予め光源駆動部により光源から出射する光束の強度を増加することによって、光源に供給する駆動電流の増減に対する発光強度の変化を低減することができ、その結果、光源への駆動電流の供給精度を高めることなく、投影表示画像の高階調化を実現することができる。また、合波器において光ファイバを備え、光ファイバの光軸をずらすことにより、合波器を光強度低減手段として機能させるので、光源から出射される光束のうち一部の光束だけが、光ファイバへ出力されることになり、その結果、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、光強度低減手段は、ＮＤフィルタ及び／又は走査部の反射膜を含むので、ＮＤフィルタの通過及び／又は走査部の反射膜における反射によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、光強度低減手段は、光束を拡散させる光拡散部材を含み、該拡散された光束の一部が実効光強度となることで光束の強度を低減させるので、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、光強度低減手段は、光源から出射された光束を２以上の光束に分割する光分割部材を含み、走査部は、光分割部材によって分割した光束の一つを走査するので、光分割部材で光源から出射された光束を複数に分割してそのうちの一つを走査部によって走査することで、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、光強度低減手段は、光源から出射された光束の一部を遮蔽する絞りを含むので、絞りの通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、合波器において光源から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、合波器を光強度低減手段として機能させるので、合波器の通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、合波器において、３原色にそれぞれ対応させて設けた光源から各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子を有し、このダイクロイック光学素子と光源との間の光束の光路上に光強度低減手段を設けたので、３原色の光源のうち最もバイアス発光の強度が大きい光源から出射される光束の強度を集中的に低減することができ、その結果、光源全体のバイアス電流による光源の発光の影響を効率よく低減することができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、光源駆動部は、画像表示を行わない無効走査期間のうち少なくとも所定期間は、バイアス電流の光源への供給を停止又は低減するので、光強度低減手段による光強度の低減量に応じて、予め光源駆動部により光源から出射する光束の強度を増加することによって、光源に供給する駆動電流の範囲を拡張することができ、その結果、投影表示画像の高階調化を実現することができると共に、予め光源駆動部により光源から出射する光束の強度を増加したことに伴う消費電力の増大を可及的に低減することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができると共に、光源への駆動電流の供給精度を高めることなく、投影表示画像の高階調化を実現した網膜走査型画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、画像表示装置の一例として、画像信号に応じて変調した光を光走査装置により２次元方向に走査することによって、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に対して本発明を適用した場合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く、光走査型画像表示装置等、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ものである。
【００２８】
［１．第１実施形態］
［１．１  画像表示装置の構成の概要について］
まず、本実施形態の画像表示装置１の構成の概要について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す説明図であり、図２は、本実施形態の画像表示装置の光走査部による光束の走査態様を説明するための図である。
【００２９】
図１に示すように、画像表示装置１は、外部から供給される画像信号Ｓに応じて強度変調された光束を生成して出射する光束生成器２０を備え、さらに、その光束生成器２０と観察者の眼１０との間には、光束生成器２０が有する後述の光源から出射された光束を２次元的に走査する光走査部を備えている。この光走査部は、光束生成器２０で生成されて出射される光束を光ファイバ１００を介して入射し平行光化するコリメート光学系６１と、このコリメート光学系６１で平行光化された光束を画像表示のために水平方向に対して相対的に高速に走査する水平走査部７０と、水平走査部７０で水平方向に走査された光束を垂直方向に対して相対的に低速に走査する垂直走査部８０と、水平走査部７０と垂直走査部８０との間に設けられた第１リレー光学系７５と、このように水平方向と垂直方向に２次元的に走査された光束（以下、「走査光束」とする。）を瞳孔１２へ入射させるための第２リレー光学系９０とを備えている。
【００３０】
光束生成器２０には、図１に示すように、画像を表示するための要素となる各信号等を発生する信号処理回路２１が設けられる。この信号処理回路２１は、水平走査部７０で使用される水平同期信号２３と、垂直走査部８０で使用される垂直同期信号２４とをそれぞれ出力する。さらに、信号処理回路２１は、外部から供給される画像信号Ｓに基づいて、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各画像信号２２ａ〜２２ｃを生成して出力し、また、光源である後述の各レーザ３４，３５，３６にバイアス電流を供給するためのバイアス電流供給信号２７ａ〜２７ｃを生成し、後述する各レーザドライバ３１，３２，３３へ出力する。なお、バイアス電流供給信号２７ａ〜２７ｃは、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各画像信号２２ａ〜２２ｃに重畳して信号処理回路２１から出力するようにしてもよい。
【００３１】
さらに、光束生成器２０は、信号処理回路２１から出力される３つの画像信号（Ｂ，Ｒ，Ｇ）２２ａ〜２２ｃをそれぞれ光束にする光源部３０と、これらの３つの光束を１つの光束に結合して任意の光束を生成するための光合成部４０とを備えている。
【００３２】
光源部３０は、３原色にそれぞれ対応する複数の光源として、青色の光束を発生させるＢレーザ３４と、緑色の光束を発生させるＧレーザ３５と、赤色の光束を発生させるＲレーザ３６と、を備えている。これらＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６は、画像信号に応じた強度の光束を出射する光源として機能するものであり、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。また、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、光束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光束の強度変調を行う必要がある。
【００３３】
また、光源部３０は、Ｂレーザ３４を駆動するＢレーザドライバ３１と、Ｇレーザ３５を駆動するＧレーザドライバ３２と、Ｒレーザ３６を駆動するＲレーザドライバ３３と、を備えている。これらＢレーザドライバ３１、Ｇレーザドライバ３２、Ｒレーザドライバ３３は、信号処理回路２１から出力されるバイアス電流供給信号２７ａ〜２７ｃに基づいて、それぞれＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６にそれぞれ所定のバイアス電流を供給しておくことにより各レーザ３４，３５，３６の応答性を高めつつ、光走査部が光束を走査して画像を表示する有効走査期間のときに、画像信号Ｓに応じた大きさの電流（以下、「駆動電流」とする。）を画素単位で順次Ｂレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６に供給することによって、それぞれＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６を駆動して画像信号Ｓに応じた強度の光束を出射させる光源駆動部である。
【００３４】
光合成部４０は、光源部３０から入射する光束を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系４１,４２,４３と、３原色にそれぞれ対応させて設けた光源であるＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６からコリメート光学系４１，４２，４３によってコリメートされた各色の光束を取り出し、これらの光束を合波するダイクロイック光学素子であるダイクロイックミラー４４,４５,４６と、合波された光束を光ファイバ１００に導く結合光学系４７とを備えている。各レーザ３４,３５,３６から出射した光束は、コリメート光学系４１,４２,４３によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー４４,４５,４６にそれぞれ入射される。その後、これらのダイクロイックミラー４４,４５,４６により、各光束が波長に関して選択的に反射・透過されて結合光学系４７に達し、この結合光学系４７によって集光されて光ファイバ１００へ出力される。このとき、光合成部４０は、光源であるＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６から出射された光束を合波する合波器として機能する。
【００３５】
水平走査部７０及び垂直走査部８０は、光ファイバ１００から入射された光束を画像として投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とするものである。
【００３６】
水平走査部７０は、光束を水平方向に走査するための反射面を有する走査素子７１と、信号処理回路２１から出力される水平同期信号２３に基づいて、走査素子７１の反射面を揺動させる駆動信号を発生する水平走査駆動回路７２とを有している。走査素子７１としては、ガルバノミラーなどを用いることができる。また、垂直走査部８０は、光束を垂直方向に走査するための反射面を有する走査素子８１と、信号処理回路２１から出力される垂直同期信号２４に基づいて、走査素子８１を駆動させる垂直走査駆動回路８２とを備えている。なお、走査素子７１及び走査素子８１としては、例えば、ガルバノミラーを使用することができる。また、走査素子７１及び走査素子８１は、光束を走査するようにその反射面が揺動（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。
【００３７】
また、上述のように、水平走査部７０と垂直走査部８０との間での光束を中継する第１リレー光学系７５を備えており、走査素子７１によって水平方向に走査された光束は、第１リレー光学系７５を通って、走査素子８１によって垂直方向に走査されて、２次元的に走査された走査光束として、第２リレー光学系９０へ入射される。
【００３８】
すなわち、図２（ａ）に示すように、相対的に高速に揺動する走査素子７１は、水平走査駆動回路７２によって揺動され、入射した光束を水平方向Ｘに対して往復走査する。そして、走査素子７１によって水平方向に走査された走査光は、第１リレー光学系７５を介して、垂直走査部８０に入射する。垂直走査部８０の走査素子８１は、垂直走査駆動回路８２によって鋸波状に揺動され、入射された光束を垂直方向Ｙに対して走査する。そして、走査素子８１によって垂直方向に走査された有効走査範囲Ｚの走査光束は、第２リレー光学系９０を介して、ユーザの瞳孔１２に入射する。
【００３９】
図２（ｂ）には、走査素子７１及び走査素子８１の揺動範囲Ｗ（垂直揺動範囲Ｗ１及び水平揺動範囲Ｗ２からなる範囲）と有効走査範囲Ｚ（垂直有効走査範囲Ｚ３及び水平有効走査範囲Ｚ５からなる範囲）との関係が示されており、走査素子７１及び走査素子８１による揺動範囲Ｗのうち、範囲Ｚ（以下、「有効走査範囲Ｚ」とする。）のタイミングで光束生成器２０から光束が出射されることによって、水平走査部７０及び垂直走査部８０によって光束が有効走査範囲Ｚで走査される。これにより１フレーム分の光束が走査される。この走査が１フレームの画像毎に繰り返される。なお、図２（ｂ）に示すように、光束生成器２０から常に光束が出射されたと仮定したときに水平走査部７０及び垂直走査部８０によって走査される光束の軌跡が仮想的に示されている。また、以下の説明において、揺動範囲Ｗのうち有効走査範囲Ｚを除く範囲Ｚ１を「無効走査範囲Ｚ１」と呼ぶこととする（図２（ｂ）参照）。
【００４０】
第２リレー光学系９０は、図１に示すように、正の屈折力を持つレンズ系９１,９４を有している。垂直走査部８０から出射された走査光束は、レンズ系９１によって、それぞれの光束がその光束の中心線を相互に平行にされ、かつそれぞれ収束光束に変換される。そして、レンズ系９４によってほぼ平行な光束となると共に、これらの光束の中心線が観察者の瞳孔１２に収束するように変換される。このように、観察者の瞳孔１２に光束を入射させて網膜１４上に画像を投影することによって、観察者の瞳孔１２に光束を入射させて網膜１４上に画像を投影することによって、観察者の眼１０の瞳孔１２の前方において虚像を視認させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、光ファイバ１００から入射された光束を、水平走査部７０で水平方向に走査した後、垂直走査部８０によって垂直方向に走査することとしたが、水平走査部７０と垂直走査部８０との配置を入れ替え、垂直走査部８０によって垂直方向に走査した後、水平走査部７０で水平方向に走査するようにしてもよい。
【００４２】
［１．２．レーザの駆動方法について］
次に、本実施形態における各レーザ３４，３５，３６の駆動方法について説明する。
【００４３】
まず、各レーザ３４，３５，３６の特性について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の画像表示装置１の光源である各レーザ３４，３５，３６へ供給する駆動電流とその発光量との関係を示す図であり、縦軸に発光量を、横軸に駆動電流値をそれぞれ示している。
【００４４】
この図に示すように、各レーザ３４，３５，３６は、固有の閾値電流Ｉｔｈを超える駆動電流Ｉｏｐが供給されたときに、発光量が急激に立ち上がる特性を有しており、閾値電流Ｉｔｈまでの駆動電流では発光量の変化はほとんどない。従って、本実施形態における画像表示装置１では、閾値電流Ｉｔｈ以上の駆動電流Ｉｏｐを各レーザ３４，３５，３６へ供給して、画像を表示するための光束を各レーザ３４，３５，３６から出射するようにしている。
【００４５】
各レーザ３４，３５，３６は、上述のように半導体レーザなどを用いており容量成分を含むことから、閾値電流Ｉｔｈ以上の駆動電流Ｉｏｐを流し始めてから発光し始めるまでに遅延時間が生じる。
【００４６】
図４は、各レーザ３４，３５，３６の等価回路の一例を示す図である。この図に示すように、各レーザ３４，３５，３６は、レーザダイオードＬＤに直列に寄生抵抗Ｒｓが接続されたものに寄生容量Ｃｐと寄生抵抗Ｒｐとが並列に接続された回路と等価と考えることができる。
【００４７】
従って、図５に示すように、時間ｔ＝０において、駆動電流Ｉｏｐを０から閾値電流Ｉｔｈへと変化させたときに、Ｉｏｐの一部はＣｐを充電するのに使用されるために、実際に発光に役立つ実行電流ＩＬＤは時定数Ｃｐ・Ｒｓ（通常成立するＲｐ＞＞Ｒｓを仮定した。）で立ち上がり、所望の電流値に達するのに時間を要する。このように各レーザ３４，３５，３６に駆動電流Ｉｏｐを流した後、発光を開始するまでに遅延が生じる。
【００４８】
そして、この発光遅延を抑制するために、一般に、各レーザ３４，３５，３６にそれぞれ閾値電流Ｉｔｈと同一の電流値又はそれよりも少し低い電流値のバイアス電流Ｉｂを供給しておくことにより、各レーザ３４，３５，３６の応答性を高めるように構成している。
【００４９】
しかし、バイアス電流Ｉｂの供給によって各レーザ３４，３５，３６が僅かに発光し、このため、画像信号Ｓに応じた投影表示画像のコントラスト比が低下してしまう。すなわち、図３に示すように、バイアス電流Ｉｂによる発光量Ｌｂよりも少し高い発光量Ｌｔｈが画像の最小輝度を表示するための各レーザ３４，３５，３６の発光量となり、発光量Ｌｏｐ１を画像の最大輝度を表示するための各レーザ３４，３５，３６の発光量とすると、コントラスト比はＬｏｐ１／Ｌｔｈとなることから、バイアス電流Ｉｂを供給せずに画像の最小輝度を表示するための発光量をＬｔｈよりも小さくした場合に比べ、コントラスト比が低下することになる。
【００５０】
そこで、本実施形態の画像表示装置１では、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の眼１０における網膜１４との間における光束の光路上に配設され、光束の強度を低減させて、所定領域としての網膜１４に投影表示する画像の最小輝度を低減する光強度低減手段の一例であるＮＤ（neutral density）フィルタ５０が、図１に示すように、ダイクロイックミラー４４と結合光学系４７と間に設けられており、このＮＤフィルタ５０によってコントラスト比を低減するようにしている。
【００５１】
図６（ａ）は、ＮＤフィルタ５０を配設していない場合の各レーザ３４，３５，３６における駆動電流と発光量との関係の一例を示す図である。なお、図６（ａ）においては、縦軸に発光量、横軸に駆動電流値がそれぞれ示されている。
【００５２】
各レーザ３４，３５，３６において、閾値電流Ｉｔｈの印加時における発光量Ｌｔｈが、観察者の網膜１４に画像を投影表示するために必要な駆動電流の最大値Ｉｏｐ１の印加時における発光量Ｌｏｐ１と比較して相対的に大きい場合には、画像の最小輝度が大きくなり、観察者の網膜１４に投影表示された画像のコントラスト比Ｌｏｐ１／Ｌｔｈは比較的に小さくなる。
【００５３】
一方、各レーザ３４，３５，３６において、閾値電流Ｉｔｈの印加時における発光量Ｌｔｈが、観察者の網膜１４に画像を投影表示するために必要な駆動電流の最大値Ｉｏｐ１の印加時における発光量Ｌｏｐ１と比較して相対的に小さい場合には、観察者の網膜１４に投影表示された画像のコントラスト比Ｌｏｐ１／Ｌｔｈは比較的に大きくなる。
【００５４】
そこで、本実施形態の画像表示装置１では、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上にＮＤフィルタ５０を配設し、光束の強度を下げるようにして、コントラスト比を向上させている。例えば、このＮＤフィルタ５０が５０％の透過率特性を有する場合、図６（ａ）に示すように、光源である各レーザ３４，３５，３６が発光量Ｌｔｈで発光したとき、観察者の網膜１４に入射する光束は、発光量Ｌｔｈのときに比べて１／２の強度の光束となり、表示する画像の最小輝度を１／２に低減することができることになる。
【００５５】
このＮＤフィルタ５０は、光学的な色（波長）に依存せず、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色の光束に対して同じ透過率を示す減光フィルタである。このＮＤフィルタ５０を、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の眼１０における網膜１４との間における光束の光路上に配設することにより、各レーザ３４，３５，３６から出射される光束の波長に依存せずに光束の強度を低減させて、網膜１４に投影表示する画像の最小輝度を低減することができる。
【００５６】
なお、表示する画像の最小輝度を調整するために、光透過率を変えることができるように光強度低減手段を構成するようにしてもよい。例えば、ＮＤフィルタ５０は、光透過率が異なるものを複数枚、ターレット等に配置したり、光透過率が同じものを複数枚用意し、ＮＤフィルタ５０を重ねることにより、光透過率を変えるようにしたりする。
【００５７】
ところで、このように光束の光路上に光強度低減手段を配置すると、観察者の網膜１４に達する光束の強度が低下することから、単に光強度低減手段を光束の光路上に配置するだけでは、網膜１４に投影表示する画像の最小輝度だけでなく最大輝度をも低下してしまうことになる。例えば、図６（ａ）に示すように、各レーザ３４，３５，３６に駆動電流Ｉｏｐ１を流して発光量Ｌｏｐ１で発光させたとき、従来であれば網膜１４に投影表示する画像の最大輝度となっていたが、光強度低減手段によって画像の最大輝度とならない。図６（ａ）においては、光強度を５０％低減するＮＤフィルタ５０を配置した例を示しており、従来であれば網膜１４に投影表示する画像の最大輝度とするための駆動電流Ｉｏｐ１では、ＮＤフィルタ５０を通過したときには、投影表示する画像の輝度が半減していることを示している。
【００５８】
そこで、この画像表示装置１では、光源駆動部である各レーザドライバ３１，３２，３３は、ＮＤフィルタ５０によって低減させた光束の最大強度を観察者の網膜１４において所定の強度となるように各レーザ３４，３５，３６から出射する光束の強度を増加することができるようにしている。
【００５９】
すなわち、ＮＤフィルタ５０を配置することによって網膜１４に投影表示する画像の最小輝度及び最大輝度が低下するところ、低下した画像の最大輝度を所定輝度まで増加するために、ＮＤフィルタ５０による光強度の低減量に応じて、予め各レーザドライバ３１，３２，３３により各レーザ３４，３５，３６から出射する光束の強度を増加することによって、結果として、投影表示する画像のコントラスト比を向上することができる。しかも、各レーザ３４，３５，３６に供給する駆動電流Ｉｏｐの電流範囲を拡張することができ、この結果、投影表示画像の高諧調化が可能となる。
【００６０】
例えば、図６（ｂ）に示すように、光強度を５０％低減するＮＤフィルタ５０を配置したとき、各レーザドライバ３１，３２，３３が各レーザ３４，３５，３６に駆動電流Ｉｏｐ１の約２倍の駆動電流Ｉｏｐ２を供給して、光源である各レーザ３４，３５，３６の発光量をＬｏｐ１から２Ｌｏｐ１に増加することにより、網膜１４に投影表示する画像の最大輝度を所定輝度とすることができる。一方、観察者の網膜１４に入射する光束は、ＮＤフィルタ５０の通過によって、光源である各レーザ３４，３５，３６における発光量Ｌｔｈのときに比べて１／２の強度（このときの発光量は１／２Ｌｔｈ）の光束となり、表示する画像の最小輝度を１／２に低減することができる。従って、この場合のコントラスト比は、ＮＤフィルタ５０を配置しないときに比べ、２倍の２Ｌｏｐ１／Ｌｔｈに向上することになる。なお、図６（ｂ）は、ＮＤフィルタ５０を配設した場合の各レーザ３４，３５，３６における駆動電流と発光量との関係の一例を示す図である。
【００６１】
しかも、各レーザドライバ３１，３２，３３から各レーザ３４，３５，３６に供給される駆動電流の最大値がＩｏｐ１からＩｏｐ２まで増加されるため、光源である各レーザ３４，３５，３６に供給する駆動電流の範囲を拡張（図６（ｂ）では、ΔＩ１（＝Ｉｏｐ１−Ｉｔｈ）からΔＩ２（＝Ｉｏｐ２−Ｉｔｈ）まで拡張）することができ、その結果、観察者の網膜１４に投影表示する画像の高階調化を実現することができる。
【００６２】
例えば、図６（ｂ）に示すように、各レーザドライバ３１，３２，３３において、各レーザ３４，３５，３６への駆動電流の供給をΔＩａ毎に制御することができるとすると、各レーザ３４，３５，３６に供給する駆動電流の範囲がΔＩ１の約２倍であるΔＩ２に拡張されることにより、投影表示する画像の階調数は、ΔＩ１／ΔＩａからΔＩ２／ΔＩａになる。この結果、投影表示する画像の階調数は、約２倍（＝（ΔＩ２／ΔＩａ）／（ΔＩ１／ΔＩａ）となる。
【００６３】
このように、本実施形態の画像表示装置１では、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上にＮＤフィルタ５０を配設することによって、コントラスト比を向上させることができ、しかも、光源である各レーザ３４，３５，３６に供給する駆動電流の範囲を拡張して、投影表示する画像の高階調化を実現することができる。
【００６４】
［１．３  ＮＤフィルタの配設位置について］
次に、ＮＤフィルタ５０の配設位置について図１を用いて説明する。
【００６５】
図１に示すように、本実施形態において、ＮＤフィルタ５０は、ダイクロイックミラー４４と結合光学系４７との間の位置に配設されている。
【００６６】
このように、ＮＤフィルタ５０を、光束の光路上においてダイクロイックミラー４４と結合光学系４７との間に設けているため、ダイクロイックミラー４４において３原色の光束が合成された直後の１つの光束の強度を、１つのＮＤフィルタ５０によって低減することができ、複数のＮＤフィルタ５０を設けることなく効率良く光束の強度を低減することができる。
【００６７】
また、ＮＤフィルタ５０は、上記したダイクロイックミラー４４と結合光学系４７との間の位置に代えて、光源である各レーザ３４，３５，３６とダイクロイックミラー４４，４５，４６との間の光束の光路上に設けても良く、より好ましくは、Ｂレーザ３４とダイクロイックミラー４４との間の光束の光路上に設けるのが良い。
【００６８】
ここで、Ｂレーザ３４のバイアス電流の供給による発光の強度は、一般的に、他のＧレーザ３５、Ｒレーザ３６のバイアス電流による発光の強度に比較すると格段に大きい。したがって、ＮＤフィルタ５０をＢレーザ３４とダイクロイックミラー４４との間の光束の光路上に設けることで、３原色の光源のうちバイアス電流による発光の強度が最も大きいＢレーザ３４から出射される光束の強度を集中的に低減することができ、その結果、光源である各レーザ３４，３５，３６全体のバイアス電流による発光の強度を効率よく低減することができる。
【００６９】
また、ＮＤフィルタ５０は、上記した位置に限られず、コリメート光学系６１と水平走査部７０との間の位置、第１リレー光学系７５と垂直走査部８０との間の位置、第２リレー光学系９０と観察者の網膜１４との間の位置等に配設されても良い。要するに、ＮＤフィルタ５０は、各レーザ３４，３５，３６から出射される光束の強度を低減することができれば、各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上における任意の箇所に配設されても良い。
【００７０】
また、ＮＤフィルタ５０の設置数に制限はなく、各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上において１個だけ設置しても、複数個設置しても良い。
【００７１】
［１．４  光強度低減手段について］
本実施形態では、光強度低減手段の一例としてＮＤフィルタ５０を中心に説明したが、この光強度低減手段は、ＮＤフィルタ５０に限られず、以下に説明するように、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上に配設され、光束の強度を低減させて、観察者の網膜１４に投影表示する画像の最小輝度を低減するものであれば良い。
【００７２】
（光合成部における光強度低減について）
画像表示装置１では、図１に示す光合成部４０において、光束の強度を低減させる構成とするようにしてもよい。
【００７３】
例えば、光合成部４０において各レーザ３４，３５，３６から出射される光束の強度を低減させつつ合波することにより、光合成部４０を光強度低減手段として機能させる構成にする。
【００７４】
すなわち、光合成部４０において、ダイクロイックミラー４４，４５，４６を、入射光の一部を直角方向に反射し、入射光の残りの一部を透過するように構成することによって、各レーザ３４，３５，３６から出射される３原色の光束の強度をそれぞれ低減させつつ合波することができる。
【００７５】
このように、光合成部４０を光強度低減手段として機能させることにより、光合成部４０の通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００７６】
また、図１に示す光合成部４０において、光ファイバ１００の光軸をずらすことにより、光合成部４０を光強度低減手段として機能させる構成としても良い。
【００７７】
例えば、結合光学系４７と光ファイバ１００とを同一光軸上に配置する構成ではなく、結合光学系４７から出射される光束のうち一部が光ファイバ１００へ入射し、他の一部が光ファイバ１００へ入射しないように、結合光学系４７と光ファイバ１００とをその光軸のずれた位置に配置する構成とすることによって、結合光学系４７から出射される光束のうち一部の光束だけが、光ファイバ１００へ入射するので、結合光学系４７から出射される光束の強度は低減されることになる。
【００７８】
このように、光合成部４０を光強度低減手段として機能させているため、結合光学系４７から出射される光束のうち一部の光束だけが、光ファイバ１００へ出力されることになり、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００７９】
（波面曲率変調光学系による光強度低減について）
上記した画像表示装置１において、表示される画像の呈示距離を変えたり、奥行き感を持たせたりするために、走査される光束の波面曲率（光束の拡がり具合）を変調する場合には、この波面曲率を変調する波面曲率変調光学系を設置することになるが、この波面曲率変調光学系において、光束の強度を低減させる構成とするようにしてもよい。
【００８０】
例えば、波面曲率変調光学系３００を図７に示すように構成することによって、この波面曲率変調光学系３００を通過する光束の強度を低減する。
【００８１】
すなわち、波面曲率変調光学系３００は、図７に示すように、コリメート光学系６１によってコリメートされた光束を、透過光と、透過光の垂直方向に反射された反射光とに分割するビームスプリッタ１０１と、ビームスプリッタ１０１に反射された光束を収束する焦点距離ｆの凸レンズ１０２と、凸レンズ１０２に収束された光束を入射方向に反射する、可動可能な可動ミラー１０３とを同一光軸上に並設している。なお、図７は、波面曲率変調光学系３００を備えた画像表示装置１の構成を示す説明図であり、図８は、波面曲率変調光学系３００の動作態様を示す説明図である。
【００８２】
そして、波面曲率変調光学系３００は、信号処理回路２１から出力される波面変調信号２６に基づいて凸レンズ１０２と可動ミラー１０３との間隔を変更することによって、コリメート光学系６１から入射して水平走査部７０へ向かう光束の波面曲率を変更するようにしている。例えば、図８に示すように、凸レンズ１０２と可動ミラー１０３との間の距離を焦点距離ｆよりも短いｆ−ｄに変更することにより、コリメート光学系６１から入射して水平走査部７０へ向う光束は、図８（ａ）に示す平行光から図８（ｂ）に示す拡散光に変換される。
【００８３】
ここで、図８に示すように、ビームスプリッタ１０１は、斜面１０１ａに誘電体多層膜の施された直角プリズム２つが張り合わされたキューブ状の形状を成しており、その斜面１０１ａにおいて、入射光の約５０％を直角方向に反射し、入射光の残りの約５０％を透過することにより入射光を２つに分割するようになっている。このため、コリメート光学系６１からビームスプリッタ１０１に入射した光束は、その５０％が斜面１０１ａにおいて直角方向に反射されて凸レンズ１０２を通過した後、可動ミラー１０３で反射し、再度、凸レンズ１０２を通過した後に、さらに５０％が斜面１０１ａを透過して水平走査部７０へ出射される。
【００８４】
したがって、ビームスプリッタ１０１から水平走査部７０へ出射される光束は、ビームスプリッタ１０１を通過することによって分割され、その光束の強度は、コリメート光学系６１からビームスプリッタ１０１へ入射する光束の強度に比べて１／４まで低減される。
【００８５】
そして、走査部である水平走査部７０及び垂直走査部８０は、ビームスプリッタ１０１によって分割した光束の一つを走査することになる。
【００８６】
このように、ビームスプリッタ１０１により光源である各レーザ３４，３５，３６から出射された光束を複数に分割してそのうちの一つを走査部によって走査することで、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。このとき、ビームスプリッタ１０１は、光源から出射された光束を２以上の光束に分割する光分割部材として機能する。
【００８７】
また、上記した画像表示装置１において、波面曲率変調光学系３００の変形例として、図９に示す波面曲率変調光学系３０２を配設し、この波面曲率変調光学系３０２において、光束の強度を低減させる構成としても良い。図９は、波面曲率変調光学系３０２の構成を示す模式図であり、図１０は、波面曲率変調光学系３０２が備えた光束選択手段２２０の構成を示す模式図である。
【００８８】
この変形例である波面曲率変調光学系３０２は、図９に示すように、光束発生手段２１０によって、各レーザ３４，３５，３６から出射された光束を４つの光束Ａ〜Ｄに分割し、分割された４つの光束Ａ〜Ｄのそれぞれに異なる曲率の波面変調（波面曲率ａ〜ｄ）を施し、このうち少なくとも１つ（例えば、波面曲率ｂの光束Ｂ）を光束選択手段２２０によって選択的に出射し、選択された光束を水平走査部７０及び垂直走査部８０によって走査する構成としている。
【００８９】
ここで、図１０に示すように、光束選択手段２２０では、光束発生手段２１０から入射される光束Ａ〜Ｄは、光スイッチ２３１，２３２，２３３，２３４によってそれぞれの光路が変化され、全反射ミラー２３５，合成ミラー２３６，２３７，２３８によって合成された光束は、その変化された光路が、スリット２３９を通過可能な光束と同軸上で重なる光路であった場合にのみ、光束Ａ〜Ｄのいずれかの光束が、スリット２３９を介して水平走査部７０（図９参照）に向けて出射される。
【００９０】
例えば、図１０に示す例では、光束発生手段２１０から入射する波面曲率ａの光束Ａ，波面曲率ｃの光束Ｃ、波面曲率ｄの光束Ｄは、光スイッチ２３１，２３２，２３３，２３４によってそれぞれの光路が変化され、全反射ミラー２３５，合成ミラー２３６，２３７，２３８によって合成され、その光路がスリット２３９を通過可能な光束の軸とずれるため、スリット２３９に遮られて光束選択手段２２０から出射されない。一方、波面曲率ｂの光束Ｂは、その光路がスリット２３９を通過できる光束の軸と同軸上で重なる方向に合成ミラー２３６で反射されるように、光スイッチ２３２によって反射される。したがって、光束Ｂは、スリット２３９を通過することができ、光束選択手段２２０によって選択された波面曲率ｂの光束Ｂとして波面曲率変調光学系３０２から水平走査部７０に向けて出射される。
【００９１】
波面曲率変調光学系３０２から水平走査部７０に向けて出射された光束は、光束発生手段２１０において分割された４つ光束Ａ〜Ｄのうち光束選択手段２２０によって選択されたいずれか１つの光束であるので、その光束の強度は、コリメート光学系６１から波面曲率変調光学系３０２へ入射する光束の強度に比べて低減される。そして、走査部である水平走査部７０及び垂直走査部８０は、光束発生手段２１０及び光束選択手段２２０によって分割された光束の一つを走査することになる。
【００９２】
このように、波面曲率変調光学系３０２における光束発生手段２１０及び光束選択手段２２０により光源である各レーザ３４，３５，３６から出射された光束を複数に分割してそのうちの一つを走査部によって走査することで、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。このとき、光束発生手段２１０及び光束選択手段２２０は、光源から出射された光束を２以上の光束に分割する光分割部材として機能する。
【００９３】
（回折格子による光強度低減について）
上記した画像表示装置１において、射出瞳を拡大する場合には、この画像表示装置１における光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との光束の光路上に、回折格子を設置することになるが、この回折格子によって光束の強度を低減させる構成とするようにしてもよい。
【００９４】
例えば、回折格子５４を、図１に示すレンズ系９１とレンズ系９４との間の中間像面から、レンズ系９４の側に外れた位置に設置することによって、この回折格子５４を通過する光束の強度を低減することができる。
【００９５】
すなわち、回折格子５４は、図１１に示すように、透過型の回折素子であり、複数個の透過部と非透過部とが所定の回折ピッチで周期的に並んだ回折面５４ａを有しており、この回折面５４ａに入射した光束を回折し複数次数の回折光として拡散する。回折格子５４によって回折された複数次数の回折光のうち、例えば、０次光の光束のみを投影表示のための光束として使用し、その他の次数の光束を投影表示のための光束として使用しないことによって、実効光強度を低減する。回折光における０次光の割合が小さくなるように回折格子５４を構成することで、実効光強度の低減度合いを調整することができる。
【００９６】
このように、回折格子５４を設置することによって、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。このとき、回折格子５４は、光束を拡散させる光拡散部材の一例である。なお、回折格子５４によって回折された複数次数の回折光のうち、０次光に加え、１次光と−１次の回折光を投影表示に用いて射出瞳を拡大するようにしてもよい。
【００９７】
（その他の光強度低減手段について）
その他の光強度低減手段として、各レーザ３４，３５，３６から出射された光束の一部を遮蔽する絞り（図示せず）を、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上に設けても良い。
【００９８】
このように、絞りを設ける場合には、絞りの通過によってバイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【００９９】
また、走査素子７１又は走査素子８１の反射面に、例えば、アルミニウム等の低反射率の金属膜から形成される反射膜（図示せず）をコーティングすることにより、走査素子７１又は走査素子８１が本来の走査機能の他に光束の強度を低減するという機能も果たすように構成しても良い。このとき、走査素子７１又は走査素子８１の反射膜が光強度低減手段として機能する。
【０１００】
このように、走査素子７１又は走査素子８１の反射膜を光強度低減手段とすることにより、画像表示装置１の部品点数を増加させることなく、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【０１０１】
また、光強度低減手段として、研磨剤などによるランダムなパターンの表面を形成した散乱板を、光源である各レーザ３４，３５，３６と観察者の網膜１４との間における光束の光路上に配設することにより、入射する光束を散乱する構成としても良い。
【０１０２】
このように、散乱板を配設することにより、散乱板のパターンの幅よりも大きい波長の光束は鏡面反射され、散乱板のパターンの幅よりも小さい波長の光束はランダムに散乱されるので、バイアス電流による光源の発光の影響を低減することができ、画像信号に応じた投影表示画像のコントラスト比を向上することができる。
【０１０３】
なお、本実施形態において、上記した光強度低減手段を単独で備えた構成に限らず、複数の光強度低減手段を任意に組合わせた構成としても良い。
【０１０４】
［２．  第２実施形態］
ところで、図６を用いて上述したように、各レーザドライバ３１，３２，３３は、光強度低減手段によって低減させた光束の最大強度を観察者の網膜１４において所定の強度となるように予め各レーザ３４，３５，３６から出射する光束の強度を増加しているため、画像表示装置１の全体としての消費電力が増大してしまうことになる。
【０１０５】
そこで、第２実施形態に係る画像表示装置において、無効走査範囲Ｚ１（図２（ｂ）参照）のうち少なくとも所定範囲において、各レーザ３４，３５，３６の発光遅延を抑制し応答性を高めるために、各レーザドライバ３１，３１，３３から各レーザ３４，３５，３６にそれぞれ供給していたバイアス電流Ｉｂ（図３参照）の供給を停止又は低減するように構成している。すなわち、各レーザドライバ３１，３２，３３は、画像表示を行わない無効走査期間のうち、少なくとも所定期間は、光源である各レーザ３４，３５，３６の応答性を高めるためのバイアス電流Ｉｂの各レーザ３４，３５，３６への供給を停止又は低減する。
【０１０６】
このように、光源駆動部である各レーザドライバ３１，３２，３３が、所定期間において、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流の供給を停止又は低減することにより、光強度低減手段による光強度の低減量に応じて、予め各レーザドライバ３１，３２，３３により各レーザ３４，３５，３６から出射する光束の強度を増加することによって、各レーザ３４，３５，３６に供給する駆動電流の範囲を拡張することができ、その結果、投影表示画像の高階調化を実現することができると共に、予め各レーザドライバ３１，３２，３３により各レーザ３４，３５，３６から出射する光束の強度を増加したことに伴う消費電力の増大を可及的に低減することができる。なお、バイアス電流Ｉｂの供給の低減は、例えば、バイアス電流Ｉｂの１／２の電流を供給することによって行うことができる。以下においては、バイアス電流の供給停止という場合には、バイアス電流の供給の停止のほか、バイアス電流の供給の低減を含むものとして説明する。
【０１０７】
次に、バイアス電流Ｉｂの供給開始及び供給停止を行う具体的な構成及び動作について図面を参照して説明する。図１２及び図１３は、垂直走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止のタイミングを説明するための図である。
【０１０８】
図１２に示すように、走査素子８１による垂直揺動範囲Ｗ１のうち有効走査範囲Ｚが含まれない垂直方向の範囲Ｚ２（以下、「垂直無効走査範囲Ｚ２」という。）では、光束生成器２０から光束が出射されず画像が表示されない。また、垂直揺動範囲Ｗ１のうち有効走査範囲Ｚが含まれる垂直有効走査範囲Ｚ３に移行したときからバイアス電流Ｉｂを各レーザ３４，３５，３６へ供給しておけば、各レーザ３４，３５，３６の応答性を高めておくのには十分に間に合う。
【０１０９】
そこで、特に、本実施形態の画像表示装置では、図１２中斜線で示す垂直無効走査範囲Ｚ２において、各レーザドライバ３１，３２，３３から各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を停止する構成しており、これにより消費電力を低減している。
【０１１０】
ここで、このときの走査素子８１による垂直走査とバイアス電流Ｉｂの供給期間との関係を、図１３を参照して説明する。この図１３の左上図には走査素子８１の反射面の角度と時間との関係を示し、左下図にはバイアス電流の供給開始・停止と時間との関係を示し、右上図には図２（ｂ）と同様に有効走査範囲Ｚと無効走査範囲Ｚ１との関係を示している。
【０１１１】
この図に示すように、各レーザドライバ３１，３２，３３は、垂直走査部８０による走査が無効走査期間から画像表示を行う有効走査期間に移行する所定時間前（ｔｃ〜ｔｂのタイミング）に、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を開始し、垂直走査部８０による走査が有効走査期間から無効走査期間に移行した直後（ｔｆ〜ｔｇのタイミング）に、光源へのバイアス電流Ｉｂの供給を停止する。
【０１１２】
すなわち、各レーザドライバ３１，３２，３３は、垂直走査部８０による走査位置が垂直無効走査範囲Ｚ２から垂直有効走査範囲Ｚ３に移行する直前の水平方向の走査ラインＬ１にあるときに、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を開始する。そして、各レーザドライバ３１，３２，３３は、垂直走査部８０による走査が垂直有効走査範囲Ｚ３から垂直無効走査範囲Ｚ２に移行した最初の水平方向の走査ラインＬ２にあるときに、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を停止する。
【０１１３】
このように、垂直走査の有効走査期間に移行する所定時間前にバイアス電流Ｉｂの供給を開始していることから、有効走査範囲Ｚへ移行する時点では各レーザ３４，３５，３６にバイアス電流Ｉｂが供給され応答性の高い状態となっており、発光遅延による表示画像の画質低下を確実に防止することができると共に、垂直方向の無効走査期間における消費電力を低減することができる。
【０１１４】
しかも、画像の１フレームの走査において、バイアス電流Ｉｂの供給の開始制御及び停止制御（又は低減制御）がそれぞれ１回ずつでよいことから、処理を複雑にせずに消費電力を低減することができる。
【０１１５】
ところで、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を開始するタイミングは、有効走査範囲Ｚへ移行する時点で各レーザ３４，３５，３６にバイアス電流Ｉｂが供給され応答性の高い状態となっていればよい。
【０１１６】
各レーザ３４，３５，３６の等価回路は、上述のように図４に示すようになっており、実効電流ＩＬＤの立ち上がり時定数Δｔは、以下の式（１）で表される。
【０１１７】
Δｔ＝−Ｃｐ・Ｒｓ  ・・・（１）
ここで、通常成立するＲｐ＞＞Ｒｓを仮定した。
【０１１８】
従って、各レーザ３４，３５，３６の有する固有の立ち上がり時定数を考慮し、垂直走査の有効走査期間に移行するΔｔ前にバイアス電流Ｉｂの供給を開始し始めればよいことになり、より消費電力を低減することができる。
【０１１９】
また、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給停止は、有効走査範囲Ｚから無効走査範囲Ｚ１に移行した直後（ｔｅのタイミング）に行うことで、より消費電力を低減することができる。
【０１２０】
以上のように、本実施形態における画像表示装置では、光源駆動部である各レーザドライバ３１，３２，３３は、走査部による走査が無効走査期間のうち少なくとも所定期間にあるときに、光源である各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流の供給を停止するので、ユーザの視認することのない無効走査期間における所定期間の消費電力を低減することができる。
【０１２１】
次に、本発明の画像表示装置の変形例について説明する。上記した実施形態においては、垂直走査部８０による垂直走査が垂直無効走査範囲Ｚ２にあるか垂直有効走査範囲Ｚ３にあるかで、光源である各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給開始及び供給停止を行う構成としたが、本変形例においては、バイアス電流Ｉｂの供給停止を行う範囲をさらに広げている。すなわち、本変形例においては、水平走査部７０による水平走査に応じて、光源である各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給開始及び供給停止を行う構成としている。なお、上記した実施形態における画像表示装置とは同様の構成を有しており、処理等が一部異なるものであることから、本変形例においては特に異なる部分について説明する。
【０１２２】
以下、変形例に係る画像表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。図１４及び図１５は、水平走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止を説明するための図である。
【０１２３】
図１４に示すように、走査素子７１による水平揺動範囲Ｗ２のうち有効走査範囲Ｚを除外した無効走査範囲Ｚ１（図１４中斜線で示す領域）では、光束生成器２０から光束が出射されることはなく画像が表示されることがない。このため、有効走査範囲Ｚへ移行する時点で各レーザ３４，３５，３６が応答性の高い状態となっていれば、無効走査範囲Ｚ１のほとんどの範囲では、各レーザ３４，３５，３６の応答性を確保するために、各レーザ３４，３５，３６に対してバイアス電流Ｉｂを予め供給する必要がない。
【０１２４】
そこで、特に、本変形例の画像表示装置では、図１４中斜線で示した垂直無効走査範囲Ｚ２だけでなく、有効走査範囲Ｚのほぼ全体において、各レーザドライバ３１，３２，３３から各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給をしないように構成している。
【０１２５】
すなわち、図１４に示すように、垂直有効走査範囲Ｚ３（図１２参照）のうち、さらに水平無効走査範囲Ｚ４において、各レーザドライバ３１，３２，３３から各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給をしないことで、消費電力をさらに低減することができる。
【０１２６】
但し、水平無効走査範囲Ｚ４から有効走査範囲Ｚへ移行する時点で各レーザ３４，３５，３６の応答性の高い状態となってなければならないことから、有効走査範囲Ｚへ移行する所定期間前までにバイアス電流Ｉｂの供給を開始するようにすることが必要である。なお、ここでの所定期間は、上記した実施形態で説明した各レーザ３４，３５，３６の立ち上がり時定数に応じた時間Δｔ（式（１）参照）よりも長い時間でなければならない。
【０１２７】
ここで、走査素子７１による水平走査とバイアス電流Ｉｂの供給期間との関係を、図１５を参照して説明する。この図１５において、上段には走査素子８１の反射面の角度と時間との関係を示し、中段には光束生成器２０による光束の出射開始・停止と時間との関係を示し、後段にはバイアス電流Ｉｂの供給開始・停止と時間との関係を示している。
【０１２８】
この図に示すように、走査素子７１の反射面は、水平走査駆動回路７２によって、所定の位置を基準（０度）として＋θ１〜−θ１の角度範囲（水平揺動範囲Ｗ２）で揺動し、その反射面が±θ２の範囲（水平有効走査範囲Ｚ５）で光束生成器２０からの光束が出射されるように構成される。
【０１２９】
そして、本実施形態では、図１５に示すように、各レーザドライバ３１，３２，３３は、水平走査部７０による走査が水平無効走査期間Ｔａから画像表示を行う水平有効走査期間Ｔｂに移行する所定時間Δｔ前に、各レーザドライバ３１，３２，３３へのバイアス電流Ｉｂの供給を開始し、水平走査部７０による走査が水平有効走査期間Ｔｂから水平無効走査期間Ｔａに移行するときに、各レーザドライバ３１，３２，３３へのバイアス電流Ｉｂの供給を停止又は低減する。なお、Δｔは、各レーザ３４，３５，３６の立ち上がり時定数に応じた時間であり、上記した式（１）で導かれる時間である。
【０１３０】
すなわち、各レーザドライバ３１，３２，３３は、垂直走査部８０の走査が垂直有効走査範囲Ｚ３（図１２参照）にある状態で、水平走査部７０による走査が水平揺動範囲Ｗ２のうち水平無効走査範囲Ｚ４から水平有効走査範囲Ｚ５に移行する所定時間（図１５におけるΔｔ）前（図１５中「ｔ１」、「ｔ１’」で示すタイミング）に、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を開始するようにしている。
【０１３１】
また、各レーザドライバ３１，３２，３３は、垂直走査部８０の走査が垂直有効走査範囲Ｚ３にある状態で、水平走査部７０による走査が水平有効走査範囲Ｚ５から水平無効走査範囲Ｚ４に移行するときに、各レーザ３４，３５，３６へのバイアス電流Ｉｂの供給を停止するようにしている。
【０１３２】
これにより、水平走査部７０による走査が水平有効走査期間Ｔｂとなる前に、各レーザ３４，３５，３６に対してバイアス電流Ｉｂが事前に供給されて応答性を高めた状態になっているので、各レーザ３４，３５，３６の発光遅延を回避して有効走査範囲Ｚにおいて表示する画像の品質を確保しつつ、無効走査範囲Ｚ１における消費電力を低減している。しかも、水平走査部７０による走査が水平有効走査期間Ｔｂから水平無効走査期間Ｔａに移行するときに、バイアス電流Ｉｂの供給を停止しているため、無効走査範囲Ｚ１における消費電力を可及的に低減することができる。
【０１３３】
これにより、水平走査部７０による走査位置が有効走査範囲Ｚにある間は、各レーザ３４，３５，３６の応答性を確保しつつ、消費電力を可及的に低減することができる。
【０１３４】
ところで、上述において各レーザ３４，３５，３６の駆動電流と発光量との関係を図３に示したが、この関係は、図１６に示すように周囲温度に応じて変化する。図１６は、閾値電流値が周囲温度によって変動する様子を示すグラフであり、図３と同様に縦軸に発光量を、横軸に駆動電流値をそれぞれ示している。
【０１３５】
この図に示すように、各レーザ３４，３５，３６において、高温（８５℃）での閾値電流Ｉｔｈ２は常温（２５℃）での閾値電流Ｉｔｈ１よりも大きくなっている。
【０１３６】
そこで、画像表示装置において、例えば、光束生成器２０の内部に、光源であるＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６の周囲温度を測定する温度測定部（図示せず）を備え、Ｂレーザドライバ３１、Ｇレーザドライバ３２、Ｒレーザドライバ３３は、この温度測定部により測定したＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６の周囲温度が所定の温度よりも高いときに、Ｂレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６へのバイアス電流Ｉｂの供給停止を行うように構成しても良い。
【０１３７】
このように構成することによって、周囲温度の上昇に伴って、Ｂレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６の発光に必要な駆動電流が大きくなった場合であっても、消費電力を低減することができる。
【０１３８】
また、上記した画像表示装置において、Ｂレーザドライバ３１、Ｇレーザドライバ３２、Ｒレーザドライバ３３は、複数の光源であるＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６のうち少なくとも一つの光源についてバイアス電流の供給停止を行うように構成しても良い。一般に、Ｂレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６のうちＢレーザの動作電圧が最も高く、発光に必要な駆動電流も最も大きくなるので、これらのうちＢレーザ３４を対象としてバイアス電流の供給停止を行うように構成することが好ましい。
【０１３９】
このように、複数の光源であるＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６のうち発光に必要な駆動電流が大きいＢレーザ３４を対象としてバイアス電流の供給停止を行えば、バイアス電流の供給停止を行う光源が一つで済むため、すべての光源を対象としてバイアス電流の供給停止を行うよりも消費電力の低減を容易に行うことができる。
【０１４０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す説明図である。
【図２】画像表示装置の光走査部による光束の走査態様を説明するための図である。
【図３】光源における駆動電流と発光量との関係を示す図である。
【図４】光源の等価回路の一例を示す図である。
【図５】光源の立ち上がり特性を説明するための図である。。
【図６】光源における駆動電流と発光量との関係を示す図である。
【図７】波面曲率変調光学系を備えた画像表示装置の構成を示す説明図である。
【図８】波面曲率変調光学系の動作態様を示す説明図である。
【図９】波面曲率変調光学系の変形例の構成を示す模式図である。
【図１０】波面曲率変調光学系が備えた光束選択手段の構成を示す模式図である。
【図１１】回折格子により光束が拡散される態様を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置において垂直走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止のタイミングを説明するための図である。
【図１３】垂直走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止のタイミングを説明するための図である。
【図１４】水平走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止を説明するための図である。
【図１５】水平走査におけるバイアス電流の供給開始及び供給停止を説明するための図である。
【図１６】閾値電流値が周囲温度によって変動する様子を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４２】
１          画像表示装置
２０        光束生成器
２１        信号処理回路
３１〜３３  光源駆動部
３４〜３６  光源
５０        ＮＤフィルタ
７０        高速走査部
７１        走査素子
８０        低速走査部
８１        走査素子
【図１】
0004935607.tif 000002
【図２】
0004935607.tif 000003
【図３】
0004935607.tif 000004
【図４】
0004935607.tif 000005
【図５】
0004935607.tif 000006
【図６】
0004935607.tif 000007
【図７】
0004935607.tif 000008
【図８】
0004935607.tif 000009
【図９】
0004935607.tif 000010
【図１０】
0004935607.tif 000011
【図１１】
0004935607.tif 000012
【図１２】
0004935607.tif 000013
【図１３】
0004935607.tif 000014
【図１４】
0004935607.tif 000015
【図１５】
0004935607.tif 000016
【図１６】
0004935607.tif 000017