JP2011075950A - 網膜走査型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出部での受光不足に基づくタイミング検出の精度不良（例えばジッターが多い等）を解消し、其の精度不良に起因する画像の乱れを可及的防止することのできる網膜走査型画像表示装置を提供する。
【解決手段】駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、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、レーザ光を観察者の眼の網膜へ投射する投射部と、走査部により走査されたレーザ光が入射する位置に配置された光検出部と、タイミング検出時に走査部で走査されたレーザ光を遮断する遮光部と、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からのレーザ光の出射を制御する制御部とを備え、制御部は、タイミング検出時に光源部から出射さるレーザ光を、画像形成時に光源部から出射されるレーザ光の強度の最大値を超える強度で、光源部から出射させることとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、網膜走査型画像表示装置に関するものである。

従来、画像信号に応じた強度のレーザ光を、走査部により２次元方向に走査して画像を形成し、ユーザである観察者の網膜に入射させて、観察者に画像を認識させる網膜走査型画像表示装置が知られている。

中でも、レーザ光の走査軌跡上に配設した光検出部により、レーザ光の走査タイミングを検出して走査位置を取得し、画像を形成するためのレーザ光（以下、「画像光」ともいう。）の出射タイミングを制御可能としたものがある。

このような網膜走査型画像表示装置によれば、走査部の走査位置に対して適正な画像光を出射させることができ、観察者が認識する画像の乱れを可及的防止することができる。

特開２００９−０８６３７１号公報

しかしながら、このような網膜走査型画像表示装置では、観察者の網膜に入射させるレーザ光の強度は観察者の眼（網膜）にとっては適正であっても、ＢＤセンサなどの光検出部にとっては非常に弱く、このようなレーザ光が光検出部に入射しても、正確な走査タイミングを取得できない場合があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、光検出部での受光不足を解消し、画像の乱れを可及的防止することのできる網膜走査型画像表示装置を提供する。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、画像信号を含む駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、前記光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部と、画像形成時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたレーザ光を観察者の眼の網膜へ投射して、前記網膜に画像を投影する投射部と、前記画像形成時以外であって、前記走査部の走査タイミングを検出するタイミング検出時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたレーザ光が入射する位置に配置された光検出部と、前記走査部と前記観察者との間に設けられ、前記タイミング検出時に前記走査部で走査されて前記観察者の眼に向かうレーザ光を遮断する遮光部と、前記光検出部による前記レーザ光の検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射さるレーザ光を、前記画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度の最大値を超える強度で、前記光源部から出射させることとした。

また、請求項２に係る発明では、請求項１に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光検出部は、入射するレーザ光に応じた検出信号を出力するものであり、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度を、前記光検出部の仕様で規定される適正レベルとすることに特徴を有する。

また、請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度は、観察者の眼に対する安全性を確保する安全値以下として前記光源部から出射させることに特徴を有する。

また、請求項４に係る発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記画像形成時にレーザ光を前記光源部から出射させる画像信号を生成して前記光源部へ出力する第１駆動部と、前記タイミング検出時にレーザ光を前記光源部から出射させるためのタイミング検出用駆動信号を生成して前記光源部へ出力する第２駆動部と、を備え、前記画像信号と前記タイミング検出用駆動信号とを切り替えて、又は加算して、前記光源部へ出力することに特徴を有する。

また、請求項５に係る発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光源部は、赤色レーザ光を出射する赤色レーザと、青色レーザ光を出射する青色レーザと、緑色レーザ光を出射する緑色レーザとを有しており、前記画像形成時に出射するレーザ光として、各色の前記レーザから出射するレーザ光の強度を変調して出射するものであり、前記制御部は、前記タイミング検出時に、前記各色のうち前記光検出部での検出感度が最も高い色のレーザからレーザ光を出射させることに特徴を有する。

また、請求項６に係る発明では、請求項５に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光検出部での検出感度が最も高い色のレーザは、前記赤色レーザであることに特徴を有する。

また、請求項７に係る発明では、請求項５又は６に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光源部には、出射する各色のレーザ光の強度をそれぞれ検出する強度検出器を備えており、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の前記光検出部による検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射を制御するタイミング調整モードに加え、前記タイミング検出時及び前記画像形成時とは異なるタイミングで、前記光源部から前記最大値の強度に設定した前記各色のレーザ光を出射して、当該各色のレーザ光の強度を前記強度検出器で検出し、前記レーザ光の強度を調整する強度調整モードを有しており、前記タイミング調整モードと前記強度調整モードとを所定タイミングで切り替えながら実行することに特徴を有する。

また、請求項８に係る発明では、請求項１〜７のいずれか１項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーを有し、当該反射ミラーの揺動によって前記レーザ光を第１方向に往復走査する第１の光走査素子と、前記レーザ光を前記第１方向に略直交する第２方向に走査する第２の光走査素子と、を備えたことに特徴を有する。

本発明によれば、光検出部での受光不足に基づくタイミング検出の精度不良（例えばジッターが多い等）を解消し、其の精度不良に起因する画像の乱れを可及的防止することのできる網膜走査型画像表示装置を提供することができる。

本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置の外観を示した説明図である。 本実施形態に係る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した説明図である。 本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置の構成を示した説明図である。 制御部近傍の電気的構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置にて実行される処理を示したフローである。 本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置にて実行される処理を示したフローである。 本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置にて実行される処理を示したフローである。 本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置にて実行される処理を示したフローである。 本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置にて実行される処理を示したフローである。

以下、本実施形態に係る網膜走査型画像表示装置（以下、「ＲＳＤ」ともいう。）について、図面を参照しながら具体的に説明する。

〔１．ＲＳＤの概要〕
まず、図１を参照して、本実施形態に係るＲＳＤ１の概要について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るＲＳＤ１は、駆動制御部１６と、光源部１７と、走査部５０と、投射部７０とを有している。

駆動制御部１６は、操作部(図示せず)などの操作に応じて、画像情報Ｆに応じた画像信号を含む駆動信号を生成して光源部１７へ出力する。また、駆動制御部１６は、走査部５０を駆動するための駆動信号を生成して、走査部５０を動作させる。

光源部１７は、駆動制御部１６から出力される駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する。光源部１７から出射されたレーザ光は走査部５０により２次元方向に走査され、投射部７０により観察者であるユーザの眼１１０の網膜１１０ｂへ投射される。これにより、画像情報Ｆ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）がユーザの眼の網膜１１０ｂ上で２次元方向に走査されて、ユーザは画像情報Ｆに応じた画像を視認することができる。

さらに、ＲＳＤ１には、走査部５０によるレーザ光の走査軌跡上のうち無効走査範囲に光検出部５７を配置している。この光検出部５７により、レーザ光の走査タイミングを検出して走査部５０の走査位置を取得し、光源部１７からレーザ光の出射タイミングを調整している。

具体的に説明すると、この走査部５０では、駆動制御部１６から後述する高速走査駆動回路２２ｃへ入力される高速駆動信号２３によって偏向素子２２ａの偏向面２２ｂを揺動し、駆動制御部１６から低速走査制御回路２４ｃへ入力される低速駆動信号２５によって偏向素子２４ａの偏向面２４ｂを揺動することで、画像光を２次元走査する。

しかし、偏向面２２ｂ，２４ｂの揺動は、駆動信号２３，２５の信号波形と完全には一致せず、位相差などが生じる。特に、偏向素子２２ａは偏向面２２ｂを高速に揺動させる必要があり、また共振タイプの偏向素子であるため、高速駆動信号２３の信号波形との位相差は大きくなる。

そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、偏向面２２ｂ，２４ｂによるレーザ光の走査タイミングを検出するために、光源部１７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５７で検出させて、画像形成用のレーザ光の光源部１７からの出射タイミングを調整している。なお、以下の説明において、走査タイミングを検出する時を、タイミング検出時とも言う。

すなわち、駆動制御部１６は、光源部１７を制御して、走査部５０の走査位置が、画像形成用レーザ光を走査する有効走査範囲Ｚ以外の範囲である無効走査範囲にあるときに、所定強度のレーザ光（以下、「タイミング検出用レーザ光」という）を光源部１７から出射させる。駆動制御部１６は、タイミング検出用レーザ光を光検出部５７が検出したときに、光検出部５７から出力される検出信号に基づいて、走査部５０の走査位置を検出する。そして、駆動制御部１６は、走査部５０の走査位置が所定の有効走査範囲にあるときに、光源部１７を制御して画像形成用レーザ光を出射させる。これにより、画像形成用レーザ光が有効走査範囲で精度よく走査され、ユーザに視認させる画像の品質を向上させている。なお、走査部２０と投射部７０との間には、無効走査範囲で走査されてユーザの眼に向かうタイミング検出用レーザ光を遮断する遮光部５６が設けられる。

ところで、ユーザの眼１１０に入射させるレーザ光の強度は非常に弱く、このようなレーザ光を検出しようとすると高感度の光検出部が必要となる。しかしながら、高感度の光検出部は製造や開発が難しく高価であり、このような高感度の光検出部を採用すると、ＲＳＤのコストが上昇する。

そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１の駆動制御部１６は、図２に示すように、タイミング検出用レーザ光を、画像形成時に光源部１７から出射されるレーザ光の強度の最大値を超える強度で、光源部１７から出射させるようにしている。このようにタイミング検出用レーザ光の強度を高くすることによって、その分だけ光検出部の感度を抑えることが可能となり、コストの上昇を抑えることが可能となる。

このタイミング検出用レーザ光の強度は、光検出部５７から予め規定した最適状態の検出信号を出力させるのに必要な強度とすることが望ましい。但し、タイミング検出用レーザ光の強度は、観察者であるユーザの眼に対する安全性を確保する安全値以下の強度とする。

〔２．ＲＳＤの具体的構成〕
以上のようにＲＳＤ１の構成及び動作について、図面を参照してさらに具体的に説明する。
（ＲＳＤの外観）
図３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と、頭部装着具５と、コントロールユニット２と頭部装着具５と接続するケーブル４とを備えている。

コントロールユニット２は、内蔵したコンテンツ記憶部１２（後述）に記憶されたコンテンツ情報に基づいて画像信号を形成し、この画像信号に応じて各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に強度変調されたレーザ光（以下、「画像光」ともいう）をケーブル４へ出射する。また、コントロールユニット２には、外部入出力端子１３が形成されており、外部からの画像信号を入力したり、図示しないパーソナルコンピュータ等との間で画像信号を形成するためのコンテンツ情報などの送受信を可能としている。なお、ここでコンテンツ情報とは、文字を表示させるためのデータ、画像を表示させるためのデータ及び動画を表示させるためのデータのうちの少なくとも１つのデータで構成されるものであり、例えば、パーソナルコンピュータ等で使用される文書ファイルや画像ファイル、動画ファイル等である。

ケーブル４は、コントロールユニット２から出射された画像光を伝送する後述の光ファイバケーブル３を備えている。また、ケーブル４は、後述の投影部６に備えられた高速走査部２２及び低速走査部２４と後述の光源部１７との間で同期をとるための高速駆動信号２３、低速駆動信号２５を伝送する駆動信号伝送用ケーブルも有している。

頭部装着具５は、ユーザの頭部に装着することで、伝送された画像光を走査してユーザの眼に投射し、ユーザに対して画像を表示するものであり、投影部６と、この投影部６を支持する眼鏡型フレーム１４とで構成している。この頭部装着具５を頭部に装着して観察者となったユーザの眼に対し、投影部６はケーブル４の光ファイバケーブル３により伝送された画像光を走査して投射し、ユーザに対して画像を表示する。

投影部６は、２次元方向に走査した画像光をユーザの眼１１０に入射させ、観察者となったユーザの眼１１０の網膜上で画像光を２次元方向に走査する。これにより、ユーザに画像情報に応じた画像を視認させることができる。

この投影部６には、観察者となったユーザの眼１１０と対向する位置にハーフミラー１５が設けられている。そのため、外光Ｌａはハーフミラー１５を透過してユーザの眼１１０に入射され、投影部６から出射される画像光Ｌｂはハーフミラー１５で反射してユーザの眼１１０に入射する。これにより、ユーザは外光Ｌａによる外景に画像光による画像を重ねて視認することができる。

このようにＲＳＤ１は、外光を透過しつつ、画像光を観察者となったユーザの眼１１０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。

（ＲＳＤの電気的及び光学的な具体的構成〕
次に、図４を参照しながら、ＲＳＤ１の電気的構成及び光学的構成について説明する。図４は、電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。

図３及び図４に示すように、ＲＳＤ１は、コントロールユニット２と、ケーブル４（光ファイバケーブル３）と投影部６とを備え、コントロールユニット２内には、ＲＳＤ１全体の動作を統括制御する駆動制御部１６と、この駆動制御部１６から供給される駆動信号に基づいてＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色毎に強度変調されたレーザ光である画像光を生成して出射する光源部１７が設けられている。

（駆動制御部１６）
駆動制御部１６には、画像データに基づいて画像信号Ｓを生成する制御部１８と、同制御部１８にて生成された画像信号Ｓに基づいて光源部１７を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号供給回路１９とが備えられている。

制御部１８は、比較的大容量の記憶領域を有するコンテンツ記憶部２６に予め記憶されたコンテンツ情報を読み出し、このコンテンツ情報に基づく画像データを画像信号Ｓに変換して、駆動信号供給回路１９に供給する。また、制御部１８は、外部入出力端子１３を介して外部接続した図示しない機器類から供給される画像データを画像信号Ｓに変換し、駆動信号供給回路１９に供給することもできる。なお、コンテンツ記憶部２６は、例えば、ハードディスクの如き磁気的記憶媒体や、ＣＤ−Ｒの如き光学的記録媒体や、フラッシュメモリ等とすることができる。

駆動信号供給回路１９は、制御部１８から供給された画像信号Ｓに基づいて、表示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１９は、画像信号Ｓに基づいて、Ｒ（赤色）駆動信号２１ｒ，Ｇ（緑色）駆動信号２１ｇ，Ｂ（青色）駆動信号２１ｂを画素単位で生成する。駆動信号供給回路１９は、画像信号Ｓをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８０と、Ａ／Ｄ変換器８０でデジタル変換された画像信号Ｓに基づき、画像信号Ｓに応じた画像の各画素のＲ（赤色）成分の輝度、Ｇ（緑色）成分の輝度、Ｂ（青色）成分の輝度に応じたデジタル信号を生成する信号処理部８１を備えている。さらに、駆動信号供給回路１９は、各色の輝度に応じたデジタル信号を各駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂへそれぞれ変換するＤ／Ａ変換器８２ｒ，８２ｇ，８２ｂを有している。すなわち、Ｄ／Ａ変換器８２ｒは、Ｒ成分の輝度に応じたデジタル信号をアナログ信号であるＲ（赤色）駆動信号２１ｒへ変換する。また、Ｄ／Ａ変換器８２ｇは、Ｇ成分の輝度に応じたデジタル信号をアナログ信号であるＧ（緑色）駆動信号２１ｇへ変換する。また、Ｄ／Ａ変換器８２ｂは、Ｂ成分の輝度に応じたデジタル信号をアナログ信号であるＢ（青色）駆動信号２１ｂへ変換する。各色の輝度に応じたデジタル信号は、８ビットのデジタル信号であり、各Ｄ／Ａ変換器８２ｒ，８２ｇ，８２ｂは８ビットのＤ／Ａ変換器である。

また、駆動信号供給回路１９は、後述の高速走査部２２で使用される高速駆動信号２３と、低速走査部２４で使用される低速駆動信号２５とをそれぞれ出力する。

さらに、駆動信号供給回路１９は、Ｒレーザ２７よりタイミング検出用レーザ光を出射させるためのタイミング検出用駆動信号２１ｔを光源部１７へ出力する。このタイミング検出用レーザ光は、上述したように光検出部５７により検出させるためのものであり、駆動制御部１６は、光検出部５７によるタイミング検出用レーザ光の検出タイミングで走査部５０の走査位置を検出し、光源部１７からのレーザ光の出射タイミングを調整する。

（光源部１７）
光源部１７には、Ｒレーザ２７，Ｇレーザ２８，Ｂレーザ２９をそれぞれ駆動するためのＲレーザドライバ３１，Ｇレーザドライバ３２，Ｂレーザドライバ３３が設けられている。Ｒレーザドライバ３１は駆動信号供給回路１９から画素単位で出力されるＲ駆動信号２１ｒを入力し、この駆動信号２１ｒに応じた大きさの駆動電流をＲレーザ２７に出力する。また、Ｇレーザドライバ３２は駆動信号供給回路１９から画素単位で出力されるＧ駆動信号２１ｇを入力し、この駆動信号２１ｇに応じた大きさの駆動電流をＧレーザ２８に出力する。Ｂレーザドライバ３３は駆動信号供給回路１９から画素単位で出力されるＢ駆動信号２１ｂを入力し、この駆動信号２１ｂに応じた大きさの駆動電流をＢレーザ２９に出力する。これにより、各レーザ２７，２８，２９は、画像信号Ｓに基づいて生成された駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂに応じてそれぞれ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２７，２８，２９から出射されるレーザ光の強度は、各Ｄ／Ａ変換器８２ｒ，８２ｇ，８２ｂから出力される各駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂに基づいて２５６段階で変化し、従って、各色のレーザ光は２５６階調で表現される。

各レーザ２７,２８,２９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必要がある。

また、光源部１７には、駆動信号供給回路１９より出力されたタイミング検出用駆動信号２１ｔにより、Ｒレーザ２７からタイミング検出用レーザ光を出力させるためのタイミング検出用レーザドライバ３４が設けられており、Ｒレーザ２７に電気的に接続されている。

このタイミング検出用レーザドライバ３４は、タイミング検出用駆動信号２１ｔを受信すると、このタイミング検出用駆動信号２１ｔに応じた駆動電流をＲレーザ２７に出力する。すなわち、タイミング検出用レーザドライバ３４は、タイミング検出時にレーザ光を光源部１７から出射させるためのタイミング検出用駆動信号２１ｔを生成して光源部１７へ出力する第２駆動部として機能する。これにより、Ｒレーザ２７からタイミング検出用駆動信号２１ｔに応じた強度のタイミング検出用レーザ光が出射する。

このタイミング検出用レーザ光は、画像形成時に画像信号Ｓに基づいて生成されるＲ駆動信号２１ｒ，Ｇ駆動信号２１ｇ，Ｂ駆動信号２１ｂに基づいてＲレーザ２７，Ｇレーザ２８，Ｂレーザ２９からそれぞれ出射されるレーザ光の強度の最大値を超える強度で出射される。

これにより、後述の光検出部５７での受光不足に基づくタイミング検出の精度不良（例えばジッターが多い等）を解消し、走査部５０の走査位置を精度よく検出することで、其の精度不良に起因する画像の乱れの発生を防止できるよう構成している。

なお、Ｒレーザドライバ３１から出力される駆動電流と、タイミング検出用レーザドライバ３４から出力される駆動電流は、それぞれ個別にＲレーザに入力されるように構成されるものである。すなわち、Ｒレーザドライバ３１は、Ｒ駆動信号２１ｒが入力されていないとき、出力インピーダンスを高抵抗にし、タイミング検出用レーザドライバ３４は、タイミング検出用駆動信号２１ｔが入力されていないとき、出力インピーダンスを高抵抗にしている。なお、Ｒレーザドライバ３１から出力される駆動電流とタイミング検出用レーザドライバ３４から出力される駆動電流とを加算してＲレーザ２７に入力されるようにしてもよい。

また、Ｒレーザ２７より出射されるタイミング検出用レーザ光は、このタイミング検出用レーザ光を検出した光検出部５７から出力される検出信号が、予め規定した最適状態の検出信号を出力するのに必要な強度としている。

具体的には、タイミング検出用レーザ光は、光検出部５７から出力されるＢＤ信号５８のタイミング精度がデバイス固有に予め規定された適正範囲内となるような強度で光源部１７から出射される。換言すれば、タイミング検出時に光源部１７から出射されるレーザ光の強度を、光検出部５７の仕様で規定される適正レベルとしている。前記適正レベルとは、ＢＤセンサや光センサなどの光デバイス固有に十分な精度で検出できる入射レベルとして規定されているもので、定格レベルなども其の一例である。

これにより、光検出部５７に入射するタイミング検出用光の強度が弱すぎて、光検出部５７から出力されるＢＤ信号５８のＳ／Ｎ比が悪化してしまうことを防止することができる。

また、Ｒレーザ２７より出射されるタイミング検出用レーザ光は、観察者であるユーザの眼に対する安全性を確保可能なレーザ強度の安全値以下の強度で出射するよう構成している。

この安全値は、一般にＩＳＯ規格やＪＩＳ規格等で推奨される値としたり、また、人の眼にレーザ光を入射しても悪影響を与えない値として新たに規定されるものとすることができる。一例を挙げれば、ＩＥＣ（国際電気標準会議）が定める基準値（Ｃｌａｓｓ１）の３９０μＷ以下とすることができる。

ところで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、タイミング検出用レーザ光を出射するレーザをＲレーザ２７としているが、Ｒレーザ２７,Ｇレーザ２８,Ｂレーザ２９のうち、光検出部５７にて最も感度良く検出できる波長のレーザ光を出射するレーザであれば、これに限定されるものではない。但し、光検出部５７を構成する光センサは一般に赤色系のレーザ光を最も感度良く検出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するレーザをＲレーザ２７とするのが望ましい。

さらに、光源部１７は、各レーザ２７,２８,２９より出射されたレーザ光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３５,３６,３７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３８，３９，４０と、合波されたレーザ光を光ファイバケーブル３に導く結合光学系４１とが設けられている。

従って、各レーザ２７,２８,２９から出射したレーザ光は、コリメート光学系３５,３６,３７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３８，３９，４０に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー３８，３９，４０により、各レーザ光が波長選択的に反射または透過して結合光学系４１に達し、集光されて光ファイバケーブル３へ出力される。

（投影部６）
コントロールユニット２と観察者であるユーザの眼１１０との間に位置する投影部６には、走査部５０と、投射部７０（第２リレー光学系５４と、光検出部５７及び遮光部５６、ハーフミラー１５）が備えられている。走査部５０は、光源部１７で生成され、光ファイバケーブル３を介して出射されるレーザ光を２次元方向に走査する。この走査部５０の走査範囲のうち、有効走査範囲Ｚで走査された画像形成用レーザ光が第２リレー光学系５４及びハーフミラー１５を介して観察者の眼１１０の網膜１１０ｂへ入射する。なお、第２レンズ５４ｂ及びハーフミラー１５により投射部７０が構成される。

具体的には、走査部５０には、光ファイバケーブル３を介して出射されるレーザ光を平行光化するコリメート光学系５２と、このコリメート光学系５２で平行光化されたレーザ光を画像表示のために第１の方向として水平方向（図１に示すＸ方向）に往復走査する高速走査部２２とが設けられている。また、走査部５０には、高速走査部２２で水平方向に走査されたレーザ光を第２の方向として垂直方向（図１に示すＹ方向）に走査する低速走査部２４と、高速走査部２２と低速走査部２４との間に設けられた第１リレー光学系５３とが設けられており、走査されたレーザ光を投射部７０へ出射する。なお、本実施形態に係るＲＳＤ１では、高速走査部２２による第１の方向への走査を水平方向とし、低速走査部２４による第２の方向への走査を垂直方向としたが、これに限定されるものではなく、製品等の仕様により、第１の方向を垂直方向とし、第２の方向を水平方向として走査するよう構成しても良い。

高速走査部２２及び低速走査部２４は、光ファイバケーブル３から入射されたレーザ光を画像として観察者の網膜１１０ｂに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光学系である。

高速走査部２２は、レーザ光を水平方向に走査するための第１の光学走査素子として機能する偏向面を有する共振型の偏向素子２２ａと、この偏向素子２２ａを共振させて反射ミラーとして機能する偏向面２２ｂを揺動させる駆動信号を高速駆動信号２３に基づいて発生する高速走査駆動回路２２ｃを備えている。

一方、低速走査部２４は、レーザ光を垂直方向に走査するための第２の光学走査素子として機能する偏向面を有する非共振型の偏向素子２４ａと、この偏向素子２４ａの偏向面２４ｂ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２５に基づいて発生する低速走査制御回路２４ｃとを備えている。そして、低速走査部２４は、表示すべき画像の１フレームごとに、水平方向に走査された画像を形成するためのレーザ光を垂直方向に走査して２次元走査された画像を形成している。

また、高速走査部２２と低速走査部２４との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系５３は、偏向素子２２ａの偏向面２２ｂによって水平方向に走査されたレーザ光を偏向素子２４ａの偏向面２４ｂに収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子２４ａの偏向面２４ｂによって垂直方向に走査され、画像光として投射部７０へ向け出射される。

すなわち、図５に示すように、相対的に高速に揺動する偏向素子２２ａは、高速走査駆動回路２２ｃによってその偏向面２２ｂが正弦波状に揺動（揺動軌跡γ１）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、偏向素子２２ａによって水平方向Ｘへ走査されたレーザ光は、第１リレー光学系５３を介して、低速走査部２４に入射する。低速走査部２４の偏向素子２４ａは、低速走査制御回路２４ｃによってその偏向面２４ｂが鋸歯状に揺動（揺動軌跡γ２）され、入射されたレーザ光を垂直方向Ｙに対して走査する。そして、偏向素子２４ａによって垂直方向Ｙに走査された有効走査範囲Ｚのレーザ光は、投射部７０を介して観察者の瞳孔１１０ａに入射する。

図３（ｂ）には、偏向素子２２ａ及び偏向素子２４ａの最大走査範囲Ｗ（水平最大走査範囲Ｗ１及び垂直最大走査範囲Ｗ２により形成される範囲）と、有効走査範囲Ｚ（水平有効走査範囲Ｚ１及び垂直有効走査範囲Ｚ２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」とは、偏向素子２２ａ及び偏向素子２４ａにより光を走査できる最大の範囲を意味する。

最大走査範囲Ｗのうち、有効走査範囲Ｚに偏向素子２２ａ及び偏向素子２４ａの走査位置があるタイミングで光源部１７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ることによって、高速走査部２２及び低速走査部２４によって画像形成用レーザ光が有効走査範囲Ｚで走査される。

これにより、１フレーム分の画像形成用レーザ光が走査される。この走査が１フレームの画像毎に繰り返される。なお、図５には、光源部１７から常にレーザ光が出射されたと仮定したときに高速走査部２２及び低速走査部２４によって走査されるレーザ光の軌跡γが仮想的に示されている。また、以下の説明において、走査範囲Ｗのうち有効走査範囲Ｚを除く範囲Ｎを「無効走査範囲Ｎ」と呼ぶこととする。

図４の説明に戻ると、第２リレー光学系５４には、正の屈折力を持つ第１レンズ５４ａと第２レンズ５４ｂとが直列配置されており、走査部５０によって走査された画像形成用レーザ光であるレーザ光を収束させ、ハーフミラー１５を介して観察者の眼１１０にその瞳孔１１０ａから入射する。

ここで、駆動制御部１６は、走査部５０の走査位置が有効走査範囲Ｚのときに画像信号Ｓに応じた駆動信号を光源部１７の各レーザ２７,２８,２９に順次供給して、各レーザ２７,２８,２９から画像形成用レーザ光を順次出射させる。

従って、画像形成用レーザ光は、各ダイクロイックミラー３８，３９，４０や結合光学系４１、光ファイバケーブル３を介して走査部５０に入射され、走査部５０により有効走査範囲Ｚで２次元走査される。そして、走査部５０で２次元走査された画像形成用レーザ光は、投射部７０を介して、観察者の眼１１０にその瞳孔１１０ａから入射し、網膜１１０ｂ上に画像形成用レーザ光が投射される。これによって観察者は、網膜１１０ｂ上に投影された画像形成用レーザ光よる画像を認識することができる。このように投射部７０は、画像形成時に光源部１７から出射され、走査部５０により走査されたレーザ光を観察者の眼１１０の網膜１１０ｂへ投射して、網膜１１０ｂに画像を投影するものである。

また、走査部５０によって走査されたレーザ光は、第２リレー光学系５４の第１レンズ５４ａと第２レンズ５４ｂとの間に観察者の眼１１０の網膜１１０ｂと像共役の関係にある中間像面が形成される。

また、本実施形態に係るＲＳＤ１では、投射部７０の第２リレー光学系５４の中間像面位置近傍に、最大走査範囲Ｗで走査された光のうち、無効走査範囲Ｎを走査した光を遮光し、有効走査範囲Ｚを走査した光を透光させる遮光部としての遮光部５６が配設されており、この遮光部５６には、無効走査範囲Ｎで走査されるタイミング検出用レーザ光や、強度調整用のレーザ光を検出する光検出部５７が形成されている。

遮光部５６は、走査部５０と観察者との間に設けられ、タイミング検出時に走査部５０で走査されて観察者の眼１１０に向かうレーザ光を遮断する役割を担っている。

また、光検出部５７は、走査部５０のタイミング検出時に光源部１７から出射され、走査部５０により走査されたレーザ光が入射する位置に配置されている。この光検出部５７には、図５に示すように、ＢＤセンサ６０と、強度検出センサ６１とが備えられている。ＢＤセンサ６０は、タイミング検出用レーザ光が入射されると、ＢＤ信号５８を制御部１８へ出力する。また、強度検出センサ６１は、強度調整用レーザ光が入射すると、入射した強度に応じた受光信号を制御部１８へ出力する。なお、ＢＤセンサ６０は、レーザ光を検出したときに急峻な立ち上がりのＢＤ信号５８を出力する。例えば、ＢＤセンサ６０として、２つのフォトダイオード（以下、「ＰＤ」という）がＸ方向に並んで配置され、一方のＰＤに流れる電流を変換して第１電圧とし、他方のＰＤに流れる電流を変換して第２電圧とし、電圧をシフトした第１電圧と、第２電圧とをコンパレータで比較することによってＢＤ信号５８を生成する。一方、強度検出センサ６１は、検出したレーザ光の強度に応じた電圧を生成して受信信号として出力する。この強度検出センサ６１は、例えば、一つのフォトダイオードと電流電圧変換回路とで構成される。

ＢＤセンサ６０からのＢＤ信号５８を受信した制御部１８は、同ＢＤ信号５８に基づいて、光源部１７から出射するレーザ光のタイミングを調整する。また、強度検出センサ６１からの受光信号を受信した制御部１８は、画像形成用レーザ光の強度の調整を行う。

〔制御部１８の電気的構成〕
次に、駆動制御部１６内に備えられた制御部１８の構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、制御部の電気的構成を示したブロック図である。

制御部１８は、ＣＰＵ１００と、ＲＯＭ１０１と、ＲＡＭ１０２と、ＥＥＰＲＯＭ１０７と、駆動信号供給回路用インターフェース１０３と、駆動信号供給回路用ＶＲＡＭ１０４と、周辺機器用インターフェース１０５と、通信インターフェース１０６とを備えており、システムバス１０８を介して相互に接続されている。

ＲＯＭ１０１には、ＣＰＵ１００で実行されることにより、後述するフローチャートに従った処理を実現するためのプログラムや、タイミング検出用レーザ光を出射させるために必要な電流値が記憶されている。ＲＡＭ１０２は、ＲＯＭ１０１に記憶されているプログラムをＣＰＵ１００が実行する際に参照する各種変数などを記憶しておく一時記憶領域として機能する。ＥＥＰＲＯＭ１０７は、ＲＳＤ１の電源を切った後でも保持すべき変数等を記憶しておく記憶領域として機能するものであり、例えば、タイミング調整モードと、強度調整モードとの移行割合を示す値等が記憶される。

駆動信号供給回路用インターフェース１０３は、駆動信号供給回路１９との接続を担うものであり、駆動信号供給回路用ＶＲＡＭ１０４を参照して、画像信号Ｓを生成し駆動信号供給回路１９に供給する。駆動信号供給回路用ＶＲＡＭ１０４は、前述のように、駆動信号供給回路用インターフェース１０３が、この駆動信号供給回路用ＶＲＡＭ１０４を参照して、駆動信号供給回路１９に画像信号Ｓを供給する。周辺機器用インターフェース１０５は、制御部１８に接続された周辺機器類の動作制御や信号の送受信を担うものであり、この周辺機器用インターフェース１０５には、コンテンツ記憶部２６や、図示しない電源ボタン、操作ボタン等が接続されている。通信インターフェース１０６は、制御部１８に接続された機器類との信号の送受信を担うものであり、外部入出力端子１３や光検出部５７が接続されている。

〔制御部１８の処理動作〕
次に、ＲＳＤ１における駆動制御部１６での処理について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、本実施形態に係るＲＳＤ１のメイン処理を示したフローチャートであり、図８はメイン処理にて実行されるタイミング調整モード処理を示したフローチャートであり、図９はメイン処理にて実行される強度調整モード処理を示したフローチャートである。

まず、図７のメイン処理から順に説明すると、制御部１８のＣＰＵ１００は、ＲＡＭ１０２のアクセス許可、作業領域を初期化等の初期設定を実行する（ステップＳ１０）。

次にＣＰＵ１００は、光源部１７からレーザ光が出射されたときに、このレーザ光が光検出部５７上を所定間隔で通過するように、駆動信号供給回路１９を制御し、駆動信号供給回路１９から所定の高速駆動信号２３及び所定の低速駆動信号２５を出力させる。高速走査駆動回路２２ｃは、入力される高速駆動信号２３に基づき、偏向素子２２ａを駆動し、偏向面２２ｂをその走査位置が水平走査最大範囲Ｗ１内で移動するように揺動させる（図５のγ１参照）。また、低速走査部２４は、入力される低速駆動信号２５に基づき、偏向素子２４ａを駆動し、偏向面２４ｂをその走査位置が無効走査範囲であって光検出部５７と同じ走査垂直方向Ｙの位置（図５のＹ２の位置）を通過するように移動させる（ステップＳ１１）。

次にＣＰＵ１００は、画像形成用レーザ光の出射タイミングの調整を行うタイミング調整モード処理を駆動信号供給回路１９に実行させる（ステップＳ１２）。このタイミング調整モード処理については、後に図８を参照しながら詳説する。偏向面２４ｂは静止しているため、このタイミング調整モード処理では、高速駆動信号２３の信号波形との位相差が大きい偏向面２２ｂのタイミングが駆動信号供給回路１９により調整される。すなわち、駆動信号供給回路１９は、高速駆動信号２３の信号波形と偏向面２２ｂの走査位置との位相差を検出する。また、偏向面２４ｂをその走査位置が無効走査範囲Ｎ内で光検出部５７を通過するように揺動させ、低速駆動信号２５の信号波形と偏向面２４ｂとの揺動面との位相差を駆動信号供給回路１９により検出する。

次にＣＰＵ１００は、駆動信号供給回路１９を制御し、画像形成用レーザ光の強度の調整を行う強度調整モード処理を駆動信号供給回路１９に実行させる（ステップＳ１３）。この強度調整モード処理については、後に図９を参照しながら詳説する。

次にＣＰＵ１００は、光源部１７からレーザ光が出射されたときに、このレーザ光が走査部５０により２次元走査されるように、駆動信号供給回路１９を制御し、駆動信号供給回路１９から所定の高速駆動信号２３及び所定の低速駆動信号２５を出力させる（ステップＳ１４）。高速走査駆動回路２２ｃは、入力される高速駆動信号２３に基づき、偏向素子２２ａを駆動し、偏向面２２ｂをその走査位置が水平走査最大範囲Ｎで変動するように移動させる（図５のγ１参照）。また、低速走査部２４は、入力される低速駆動信号２５に基づき、偏向素子２４ａを駆動し、偏向面２４ｂをその走査位置を水平走査最大範囲Ｎ内でさせる。

その後、ＣＰＵ１００は、コンテンツ記憶部２６から画像情報Ｆを読み出して、画像信号Ｓに変換し、駆動信号供給回路１９へ入力する。駆動信号供給回路１９は、次のステップＳ１５〜Ｓ１７，Ｓ１２’，Ｓ１３’の処理を行うことで、画像の表示処理及びレーザ光の出射タイミングや強度の調整を行う。

まず、駆動信号供給回路１９は、偏向面２４ｂの走査位置（角度）が、光検出部５７のある無効走査範囲Ｎ内にあるか否かについて判断を行う（ステップＳ１５）。この処理において、偏向面２４ｂの走査位置が光検出部５７のある無効走査範囲Ｎ内にないと判断した場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）には、駆動信号供給回路１９は、観察者の瞳孔１１０ａへ画像形成用レーザ光を投射する画像表示処理を実行する（ステップＳ１６）。この画像表示処理においては、駆動信号供給回路１９は、走査部５０の走査位置が有効走査範囲Ｚにあるときに画像信号Ｓに応じた駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂを出力する。これにより、走査部５０の走査位置が有効走査範囲Ｚにあるときに、光源部１７から画像形成用レーザ光が出射されて、走査部５０で走査され、観察者の瞳孔１１０ａへ投射される。駆動信号供給回路１９は、偏向面２４ｂが垂直有効走査範囲Ｚ２にあるときであって、偏向面２２ｂの走査位置が水平有効走査範囲Ｚ１になったときに、画像形成用レーザ光を光源部１７から出射し、偏向面２２ｂの走査位置が水平有効走査範囲Ｚ１外になるときに光源部１７から画像形成用レーザ光の出射を停止する。なお、ＣＰＵ１００が本ステップＳ１６を実行することにより、駆動制御部１６は、画像形成時にレーザ光を前記光源部から出射させる画像信号を生成して前記光源部へ出力する第１駆動部として機能する。

一方、前述のステップＳ１５において、偏向面２４ｂの走査位置が光検出部５７のある無効走査範囲Ｎにあると判断した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）には、駆動信号供給回路１９は、処理をステップＳ１７へ移す。

ステップＳ１７において、駆動信号供給回路１９は、予め設定されたタイミング調整モードと、強度調整モードとの移行割合を示す値を参照し、強度調整モードへ移行すべきか否かについて判断を行う。なお、この移行割合は、図示しない操作部への観察者による入力に応じて、制御部１８が駆動信号供給回路１９に設定するものであるが、変更しないようにすることもできる。

ここで、強度調整モードへ移行すべきではないと判断した場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）には、駆動信号供給回路１９は処理をステップＳ１２’へ移す。

ステップＳ１２’において駆動信号供給回路１９は、ステップＳ１２と同様に、画像形成用レーザ光の出射タイミングの調整を行うタイミング調整モード処理を実行する。一方、前述のステップＳ１７において、強度調整モードへ移行すべきであると判断した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）には、駆動信号供給回路１９は処理をステップＳ１３’へ移す。

ステップＳ１３において駆動信号供給回路１９は、ステップＳ１３の処理と同様に、画像形成用レーザ光の強度の調整を行う強度調整モード処理を実行する。

ステップＳ１２’，１３’の処理が終了したとき、駆動信号供給回路１９は、画像表示停止したか否かを判断する、すなわち、制御部１８からの画像信号Ｓの入力が停止したか否かを判断する（ステップＳ１８）。

ここで、画像表示停止したと判断した場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）には、駆動信号供給回路１９は、画像表示処理を終了する。一方、駆動信号供給回路１９は、画像表示停止されていないと判断した場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）には、ＣＰＵ１００は、処理をステップＳ１５へ戻すこととなる。

次に、メインフローのステップＳ１２，Ｓ１２’に示したタイミング調整モード処理について、図８を参照しながら説明する。

タイミング調整モード処理において駆動信号供給回路１９は、まず、タイミング検出用レーザ光出射処理を実行する（ステップＳ２０）。

具体的には、駆動信号供給回路１９は、タイミング検出用駆動信号２１ｔをタイミング検出用レーザドライバ３４へ供給する。このとき、駆動信号供給回路１９は、Ｒレーザ２７より出射されるタイミング検出用レーザ光は、前述のように、(i)画像形成用レーザ光の強度の最大値を越え、(ii)ＢＤセンサ６０から出力されるＢＤ信号５８のＳ／Ｎ比が予め規定した最適値となるような強度であり、(iii)観察者の眼に対する安全性を確保する安全値以下、という３つの条件を少なくとも満たす強度となるように設定される。ＣＰＵ１００が本ステップＳ２０を実行することにより、駆動制御部１６は、タイミング検出時にレーザ光を前記光源部から出射させるためのタイミング検出用駆動信号を生成して前記光源部へ出力する第２駆動部として機能する。

次に駆動信号供給回路１９は、タイミング検出用レーザ光を受光してＢＤセンサ６０より出力されたＢＤ信号５８を受信するＢＤ信号受信処理を行う（ステップＳ２１）。その後、駆動信号供給回路１９は、ステップＳ２１にて受信したＢＤ信号５８に基づいて、走査位置の算出処理を実行する（ステップＳ２２）。例えば、駆動信号供給回路１９は、出力している高速駆動信号２３の信号波形と偏向面２２ｂの揺動波形との位相差と、出力している低速駆動信号２５の信号波形と偏向面２４ｂの揺動波形との位相差とを検出する。そして、駆動信号供給回路１９は、検出した位相差に応じて高速駆動信号２３に対する偏向面２２ｂの走査位置、及び高速駆動信号２３に対する偏向面２４ｂの走査位置を、走査位置の情報として算出する。

そして、駆動信号供給回路１９は、ステップＳ２２にて得られた走査位置の情報に基づいて、どのタイミングで画像形成用レーザ光を出射すべきかを算出する、画像形成用レーザ光の出射タイミング調整処理を実行し（ステップＳ２３）、処理をメイン処理に戻す。

次に、メインフローのステップＳ１３，Ｓ１３’に示した強度調整モード処理について、図９を参照しながら説明する。

強度調整モード処理において駆動信号供給回路１９は、まず、強度調整用レーザ光出射処理を実行する（ステップＳ３０）。

具体的には、駆動信号供給回路１９は、各レーザドライバ３１,３２,３３へ、画像形成用レーザ光の最大強度での出射に該当する各駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂを供給する。

なお、ここで駆動信号供給回路１９から各レーザドライバ３１,３２,３３へ送給される各駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂは、各フレーム毎にいずれか１種の駆動信号を出力するようにしてもよく、また、単一フレーム内に複数種の駆動信号（例えば、駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂの３種）を出力するようにしても良い。

次に駆動信号供給回路１９は、強度調整用レーザ光を受光して強度検出センサ６１より出力された受光信号を受信する受光信号受信処理を行う（ステップＳ３１）。

次いで駆動信号供給回路１９は、ステップＳ３１にて受信した受光信号に基づいて、強度の算出処理を実行する（ステップＳ３２）。

そして、駆動信号供給回路１９は、ステップＳ３２にて得られた実際に出射された強度の情報に基づいて、各駆動信号２１ｒ，２１ｇ，２１ｂに対応する電流値の調整を行う、画像形成用レーザ光の強度調整処理を実行し（ステップＳ３３）、メイン処理に戻す。すなわち、画像形成用レーザ光が光検出部５７の位置で予め規定した強度となるように、画像形成用レーザ光の強度を調整する。

このように、本実施形態に係るＲＳＤ１は、上述してきたフローに従って、動作することとなる。

上述してきたように、本実施形態に係るＲＳＤ１によれば、画像信号を含む駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、前記光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部と、画像形成時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたレーザ光を観察者の眼の網膜へ投射して、前記網膜に画像を投影する投射部と、前記画像形成時以外であって、前記走査部の走査タイミングを検出するタイミング検出時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたレーザ光が入射する位置に配置された光検出部と、前記走査部と前記観察者との間に設けられ、前記タイミング検出時に前記走査部で走査されて前記観察者の眼に向かうレーザ光を遮断する遮光部と、前記光検出部による前記レーザ光の検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射さるレーザ光を、前記画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度の最大値を超える強度で、前記光源部から出射させることとしたため、光検出部での受光不足に基づくタイミング検出の精度不良（例えばジッターが多い等）を解消し、其の精度不良に起因する画像の乱れを可及的防止することのできる網膜走査型画像表示装置を提供することができる。

また、前記光検出部は、入射するレーザ光に応じた検出信号を出力するものであり、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度を、前記光検出部の仕様で規定される適正レベルとすることとしたため、良好なＳ／Ｎ比でタイミング検出用のＢＤ信号５８を受信することができ、さらに画像の乱れを可及的防止することができる。

また、制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度は、観察者の眼に対する安全性を確保する安全値以下として前記光源部から出射させることとしたため、万一タイミング検出用レーザ光が、観察者の眼に入射した場合であっても、観察者の眼に悪影響を及ぼすことを確実に防止することができる。

また、前記画像形成時にレーザ光を前記光源部から出射させる画像信号を生成して前記光源部へ出力する第１駆動部と、前記タイミング検出時にレーザ光を前記光源部から出射させるためのタイミング検出用駆動信号を生成して前記光源部へ出力する第２駆動部と、を備え、前記画像信号と前記タイミング検出用駆動信号とを切り替えて、又は加算して、前記光源部へ出力することとしたため、駆動部を一つにした場合に比べてコストを低減することができる。すなわち、駆動部が一つである場合、例えば、２５６階調の画像形成用レーザ光をＲレーザ２７から出射させ、画像形成用レーザ光の強度を超える強度のタイミング検出用レーザ光を出射させようとすると、９ビット以上のＤ／Ａ変換器が必要となる。一方、画像形成用レーザ光をＲレーザ２７から出射させるための第１駆動部と、タイミング検出用レーザ光を駆動させるための第２駆動部とを設けることにより、第１駆動部に対する駆動信号は８ビットのＤ／Ａ変換器８２ｒでよい。しかも、第２駆動部に対する駆動信号は、第２駆動部をオン／オフするだけでよく、ＨレベルとＬレベルの切り替える出力回路でよいため、構成が簡単であり、ＲＳＤ１のコストアップを抑えることができる。

また、前記光源部は、赤色レーザ光を出射する赤色レーザと、青色レーザ光を出射する青色レーザと、緑色レーザ光を出射する緑色レーザとを有しており、前記画像形成時に出射するレーザ光として、各色の前記レーザから出射するレーザ光の強度を変調して出射するものであり、前記制御部は、前記タイミング検出時に、前記各色のうち前記光検出部での検出感度が最も高い色のレーザからレーザ光を出射させることとしたため、ＢＤセンサにおいてタイミング検出用レーザ光の検出感度をさらに向上させることができ、画像の乱れを可及的防止することができる。

また、前記光検出部での検出感度が最も高い色のレーザは、前記赤色レーザであることとしたため、比較的安価に高感度でタイミング検出用レーザ光の検出を行わせることができる。

また、前記光源部には、出射する各色のレーザ光の強度をそれぞれ検出する強度検出器を備えており、前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の前記光検出部による検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射を制御するタイミング調整モードに加え、前記タイミング検出時及び前記画像形成時とは異なるタイミングで、前記光源部から前記最大値の強度に設定した前記各色のレーザ光を出射して、当該各色のレーザ光の強度を前記強度検出器で検出し、前記レーザ光の強度を調整する強度調整モードを有しており、前記タイミング調整モードと前記強度調整モードとを所定タイミングで切り替えながら実行することとしたため、画像の乱れを可及的防止しながら、さらに、表示する画像の強度を適正に保つことができる。

また、前記走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーを有し、当該反射ミラーの揺動によって前記レーザ光を第１方向に往復走査する第１の光走査素子と、前記レーザ光を前記第１方向に略直交する第２方向に走査する第２の光走査素子と、を備え、１往復中の往時と復時それぞれで画像を形成するようにしたため、走査線数を倍増させられるメリットはあるものの、前記往時と復時の走査タイミング合わせに高い精度を必要とする難しさが存在する。しかしながら、本発明に依れば、画像表示用レーザ光が往復走査でありながらも、走査タイミングを高い精度で検出できるため、其のタイミング精度に起因する画像の乱れを抑えることができ、質の良い画像を表示させることができる。

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。

１ ＲＳＤ
１５ ハーフミラー
１６ 駆動制御部
１７ 光源部
１８ 制御部
１９ 駆動信号供給回路
２０ 走査部
２１ｂ Ｂ駆動信号
２１ｇ Ｇ駆動信号
２１ｒ Ｒ駆動信号
２１ｔ タイミング検出用駆動信号
２２ 高速走査部
２３ 高速駆動信号
２４ 低速走査部
２５ 低速駆動信号
２７ Ｒレーザ
２８ Ｇレーザ
２９ Ｂレーザ
３１ Ｒレーザドライバ
３２ Ｇレーザドライバ
３３ Ｂレーザドライバ
３４ タイミング検出用レーザドライバ
５０ 走査部
５６ 遮光部
５７ 光検出部
５８ ＢＤ信号
６０ ＢＤセンサ
６１ 強度検出センサ
７０ 投射部
１１０ 眼
１１０ｂ 網膜
Ｌａ 外光
Ｌｂ 画像光
Ｎ 無効走査範囲
Ｓ 画像信号
Ｚ 有効走査範囲

Claims (8)

1. 画像信号を含む駆動信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、
   前記光源部から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部と、
   画像形成時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたレーザ光を観察者の眼の網膜へ投射して、前記網膜に画像を投影する投射部と、
   前記画像形成時以外であって、前記走査部の走査タイミングを検出するタイミング検出時に前記光源部から出射され、前記走査部により走査されたレーザ光が入射する位置に配置された光検出部と、
   前記走査部と前記観察者との間に設けられ、前記タイミング検出時に前記走査部で走査されて前記観察者の眼に向かうレーザ光を遮断する遮光部と、
   前記光検出部による前記レーザ光の検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射さるレーザ光を、前記画像形成時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度の最大値を超える強度で、前記光源部から出射させることを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
2. 前記光検出部は、入射するレーザ光に応じた検出信号を出力するものであり、
   前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度を、前記光検出部の仕様で規定される適正レベルとすることを特徴とする請求項１に記載の網膜走査型画像表示装置。
3. 前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の強度は、観察者の眼に対する安全性を確保する安全値以下として前記光源部から出射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の網膜走査型画像表示装置。
4. 前記画像形成時にレーザ光を前記光源部から出射させる画像信号を生成して前記光源部へ出力する第１駆動部と、
   前記タイミング検出時にレーザ光を前記光源部から出射させるためのタイミング検出用駆動信号を生成して前記光源部へ出力する第２駆動部と、を備え、
   前記画像信号と前記タイミング検出用駆動信号とを切り替えて、又は加算して、前記光源部へ出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の網膜走査型画像表示装置。
5. 前記光源部は、赤色レーザ光を出射する赤色レーザと、青色レーザ光を出射する青色レーザと、緑色レーザ光を出射する緑色レーザとを有しており、前記画像形成時に出射するレーザ光として、各色の前記レーザから出射するレーザ光の強度を変調して出射するものであり、
   前記制御部は、前記タイミング検出時に、前記各色のうち前記光検出部での検出感度が最も高い色のレーザからレーザ光を出射させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の網膜走査型画像表示装置。
6. 前記光検出部での検出感度が最も高い色のレーザは、前記赤色レーザであることを特徴とする請求項５に記載の網膜走査型画像表示装置。
7. 前記光源部には、出射する各色のレーザ光の強度をそれぞれ検出する強度検出器を備えており、
   前記制御部は、前記タイミング検出時に前記光源部から出射されるレーザ光の前記光検出部による検出タイミングに基づき、前記光源部からの前記レーザ光の出射を制御するタイミング調整モードに加え、前記タイミング検出時及び前記画像形成時とは異なるタイミングで、前記光源部から前記最大値の強度に設定した前記各色のレーザ光を出射して、当該各色のレーザ光の強度を前記強度検出器で検出し、前記レーザ光の強度を調整する強度調整モードを有しており、前記タイミング調整モードと前記強度調整モードとを所定タイミングで切り替えながら実行することを特徴とする請求項５又は６に記載の網膜走査型画像表示装置。
8. 前記走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーを有し、当該反射ミラーの揺動によって前記レーザ光を第１方向に往復走査する第１の光走査素子と、前記レーザ光を前記第１方向に略直交する第２方向に走査する第２の光走査素子と、を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の網膜走査型画像表示装置。

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