JP2020067459A - 表示装置、表示システムおよび移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】適切に走査光の検出を行う表示装置を提供する。【解決手段】光源素子を有し、電流が供給された前記光源素子が点灯して出力されるレーザ光を出射する光源装置と、前記レーザ光を二次元走査した走査光により画像を表示させる走査部と、前記走査光を受光する光検出部と、を有し、前記光源素子に所定の電流量が供給された状態で点灯させる時間間隔によって前記光検出部が受光する光量である受光光量を制御する時間制御を実行可能であり、前記光検出部を走査するときの前記時間間隔が、前記受光光量に応じて異なる表示装置である。【選択図】図１７

Description

本発明は、表示装置、表示システムおよび移動体に関する。

車両等の移動体において、少ない視線移動で運転者（観察者）に各種情報（車両情報、警告情報、ナビゲーション情報等）を視認させるアプリケーションとして、ＨＵＤ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置が利用されている。

例えば、特許文献１には、電流が供給されると光を出射し、閾電流値以上の電流が供給されるとレーザー発振する光源と、光強度特性に基づいて前記光源に電流を供給して前記光源を駆動する光源制御手段と、外光の強度を検出する外光検出手段と、を備え、前記光強度特性は、前記光源に供給される電流と前記光源の光強度との関係を示す直線として表され、前記閾電流値未満の電流値を含む第１の直線と、前記閾電流値以上の電流値を含む第２の直線と、を有し、前記光源制御手段は、前記外光検出手段が検出した外光強度が所定値未満の場合に、初期電流値をゼロに設定した上で、前記第１の直線又は前記第２の直線に基づき、要求される光強度に対応した駆動電流を前記光源に供給する、ことを特徴とするレーザー光源駆動装置が記載されている。

本発明は、走査光を適切に検出可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、光源素子を有し、電流が供給された前記光源素子が点灯して出力されるレーザ光を出射する光源装置と、前記レーザ光を二次元走査した走査光により画像を表示させる走査部と、前記走査光を受光する光検出部と、を有し、前記光源素子に所定の電流量が供給された状態で点灯させる時間間隔によって前記光検出部が受光する光量である受光光量を制御する時間制御を実行可能であり、前記光検出部を走査するときの前記時間間隔が、前記受光光量に応じて異なる表示装置である。

本発明によれば、走査光を適切に検出可能な表示装置を提供できる。

第１の実施形態に係る表示システムのシステム構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る表示装置のハードウエア構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る光源装置の具体的構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る光偏向装置の具体的構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係るスクリーンの具体的構成の一例を示す図である。 マイクロレンズアレイにおいて、入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。 第１の実施形態に係る光量調整装置の具体的構成の一例を示す図である。 光偏向装置のミラーと走査範囲の対応関係について説明するための図である。 ２次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。 光検出部の具体的構成の一例を示す図である。 光検出部が出力する同期信号を説明するための図である。 光検出部への入射レーザ光量と同期信号タイミングの変動との関係について説明するの入力ための図である。 レーザの入出力特性（駆動電流−出力特性）について説明するための図である。 レーザの駆動電流と光検出部へのレーザ入射光量の関係を説明するための図である。 入射レーザ光量に応じたレーザ駆動時間の時間間隔の設定について説明するための図である。 第１の実施形態に係る光量制御を説明する図である。 時定数に応じた時間間隔の設定について説明するための図である。 第２の実施形態に係る光量制御を説明する図である。 光量制御フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

●システム構成
図１は、第１の実施形態に係る表示システムのシステム構成の一例を示す図である。図１に示す表示システム１は、観察者３が視認する画像（虚像４５）の端部における輝度の低下および観察者の視点移動時の輝度の低下を抑制しつつ、良好な輝度分布を有する画像を観察者３に視認させることができるシステムである。

表示システム１は、表示装置１０から投射される投射光を、透過反射部材に投射させることによって観察者３に表示画像を視認させる。表示画像は、観察者３の視界に虚像４５として重畳して表示する画像である。表示システム１は、例えば、車両、航空機もしくは船舶等の移動体、または操縦シミュレーションシステムもしくはホームシアターシステム等の非移動体に備えられる。本実施形態は、表示システム１が、移動体の一例である自動車に備えられた場合について説明する。なお、表示システム１の使用形態は、これに限られるものではない。

表示システム１は、例えば、フロントガラス５０を介して車両の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば車両の速度、進路情報、目的地までの距離、現在地名称、車両前方における物体（対象物）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報等の情報等）を、観察者３（操縦者）に視認させる。この場合、フロントガラス５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材として機能する。観察者３の視点位置からフロントガラス５０までの距離は、数十ｃｍ〜１ｍ程度である。

表示システム１は、表示装置１０、外光センサ２０、自由曲面ミラー３０およびフロントガラス５０、を備える。表示装置１０は、例えば、移動体の一例である自動車に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）である。表示装置１０は、自動車のインテリアデザインに準拠して任意の位置に配置される。表示装置１０は、例えば、自動車のダッシュボードの下方に配置されてもよく、ダッシュボード内に埋め込まれていてもよい。

表示装置１０は、光源装置１１、光偏向装置１３、スクリーン１５、光量調整装置１６を備える。光源装置１１は、光源から出射されたレーザ光を、装置外部へ照射するデバイスである。光源装置１１は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のレーザ光を合成したレーザ光を照射してもよい。外光センサ２０は、表示システム１の外光強度、一例として照度を検出するために設けられたセンシングデバイスである。図１に示すように、外光センサ２０は、例えばフロントガラス５０付近に設置されている。

光源装置１１から出射されたレーザ光は、光量調整部の一例としての光量調整装置１６へ入射される。光量調整装置１６は入射したレーザ光の光量を調整する。光量調整装置１６を通過したレーザ光は、光偏向装置１３の反射面に導かれる。

光偏向部の一例としての光偏向装置１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等を利用してレーザ光の進行方向を変化させるデバイスである。光偏向装置１３は、例えば、直交する２軸に対して揺動する単一の微小なＭＥＭＳミラー、または１軸に対して揺動もしくは回転する２つのＭＥＭＳミラーからなるミラー系等の走査手段を利用して構成される。光偏向装置１３から出射したレーザ光は、スクリーン１５に走査される。なお、光偏向装置１３は、ＭＥＭＳミラーに限られず、ポリゴンミラー等を用いて構成されてもよい。

スクリーン１５は、レーザ光を所定の発散角で発散させる機能を有する発散部材である。スクリーン１５は、例えば、ＥＰＥ（Exit Pupil Expander）の形態として、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）または拡散板等の光拡散効果を持つ透過型の光学素子によって構成される。なお、スクリーン１５は、マイクロミラーアレイ等の光拡散効果を持つ反射型の光学素子によって構成されてもよい。スクリーン１５は、光偏向装置１３から出射されたレーザ光がスクリーン１５上に走査されることによって、スクリーン１５上に二次元像である中間像４０を形成する。

光量調整装置１６は、所定の光の透過率を有しレーザ光の光路上に配置され、光量調整装置１６を透過する光の光量を変える。その結果、中間像４０、虚像４５の明るさが調整される。光量調整装置１６は例えば外光センサ２０の検出結果に基づき外光が暗ければ透過率上げて透過する光の光量を下げることで、形成される画像を暗くする。また外光が明るければ透過率を下げて透過する光の光量を上げることで、形成される画像を明るくする。

ここで、表示装置１０の投射方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）または蛍光表示管（ＶＦＤ）等イメージングデバイスで中間像４０を形成する「パネル方式」と、光源装置１１から出射されたレーザ光を走査手段で走査して中間像４０を形成する「レーザ走査方式」がある。

第１の実施形態に係る表示装置１０は、後者の「レーザ走査方式」を採用する。「レーザ走査方式」は、各画素に対して発光または非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。なお、表示装置１０は、投射方式として「パネル方式」を用いてもよい。

スクリーン１５から出射されたレーザ光（光束）によって、自由曲面ミラー３０およびフロントガラス５０に投射された虚像４５は、中間像４０から拡大されて表示される。自由曲面ミラー３０は、フロントガラス５０の湾曲形状による画像の傾き、歪、位置ずれ等を相殺するように設計および配置されている。自由曲面ミラー３０は、所定の回転軸を中心として回転可能に設置されてもよい。これにより、自由曲面ミラー３０は、スクリーン１５から出射したレーザ光（光束）の反射方向を調整し、虚像４５の表示位置を変化させることができる。

ここでは、自由曲面ミラー３０は、虚像４５の結像位置が所望の位置になるように、一定の集光パワーを有するように既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて設計されている。表示装置１０は、虚像４５が観察者３の視点位置から例えば１ｍ以上かつ３０ｍ以下（好ましくは１０ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように、自由曲面ミラー３０の集光パワーが設定される。なお、自由曲面ミラー３０は、凹面ミラーや曲面ミラーであってもよい。自由曲面ミラー３０は、結像光学系の一例である。

フロントガラス５０は、レーザ光（光束）の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる機能（部分反射機能）を有する透過反射部材である。フロントガラス５０は、観察者３に前方の景色および虚像４５を視認させる半透過鏡として機能する。虚像４５は、例えば、車両情報（速度、走行距離等）、ナビゲーション情報（経路案内、交通情報等）、警告情報（衝突警報等）等を観察者３に視認させるための画像情報である。なお、透過反射部材は、フロントガラス５０とは別途設けられたフロントウインドシールド等であってもよい。フロントガラス５０は、反射部材の一例である。

虚像４５は、フロントガラス５０の前方の景色と重畳するように表示されてもよい。また、フロントガラス５０は、平面でなく、湾曲している。そのため、虚像４５の結像位置は、自由曲面ミラー３０とフロントガラス５０の曲面によって決定される。なお、フロントガラス５０は、部分反射機能を有する個別の透過反射部材としての半透過鏡（コンバイナ）を利用してもよい。

このような構成により、スクリーン１５から出射されたレーザ光（光束）は、自由曲面ミラー３０に向けて投射され、フロントガラス５０によって反射される。観察者３は、フロントガラス５０で反射された光によって、スクリーン１５に形成された中間像４０が拡大された虚像４５を視認することができるようになる。

●ハードウエア構成
図２は、第１の実施形態に係る表示装置のハードウエア構成の一例を示す図である。なお、図２に示すハードウエア構成は、各実施形態において同様の構成を備えていてもよく、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。

表示装置１０は、表示装置１０の動作を制御するための制御装置１７を有する。制御装置１７は、表示装置１０の内部に実装された基板またＩＣチップ等のコントローラである。制御装置１７は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１００１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００４、Ｉ／Ｆ（Interface）１００５、バスライン１００６、ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０、モータ１０１１およびモータドライバ１０１２を含む。

ＦＰＧＡ１００１は、表示装置１０の設計者による設定変更が可能な集積回路である。ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０、モータドライバ１０１２およびモータドライバ１０１４は、ＦＰＧＡ１００１からの制御信号に応じて駆動信号を生成する。ＣＰＵ１００２は、表示装置１０全体を制御するための処理を行う集積回路である。ＲＯＭ１００３は、ＣＰＵ１００２を制御するプログラムを記憶する記憶装置である。ＲＡＭ１００４は、ＣＰＵ１００２のワークエリアとして機能する記憶装置である。Ｉ／Ｆ１００５は、外部装置と通信するためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１００５は、例えば自動車のＣＡＮ（Controller Area Network）等に接続される。

ＬＤ１００７は、例えば、光源装置１１の一部を構成する半導体発光素子である。ＬＤドライバ１００８は、ＬＤ１００７を駆動する駆動信号を生成する回路である。ＭＥＭＳ１００９は、光偏向装置１３の一部を構成し、走査ミラーを変位させるデバイスである。ＭＥＭＳコントローラ１０１０は、ＭＥＭＳ１００９を駆動する駆動信号を生成する回路である。モータ１０１１は、自由曲面ミラー３０の回転軸を回転させる電動機である。モータドライバ１０１２は、モータ１０１１を駆動する駆動信号を生成する回路である。フィルタ駆動モータ１０１３は、光源装置１１から出射された光を透過させるフィルタ部の位置を移動させる電動機である。モータドライバ１０１４は、フィルタ駆動モータ１０１３を駆動する駆動信号を生成する回路である。

●機能構成
図３は、第１の実施形態に係る表示装置の機能構成の一例を示す図である。表示装置１０により実現される機能は、車両情報受信部１７１、外部情報受信部１７２、画像生成部１７３、画像表示部１７４、記憶・読出部１７８および記憶部１７９を含む。

車両情報受信部１７１は、ＣＡＮ等から自動車の情報（速度、走行距離等の情報）を受信する機能である。車両情報受信部１７１は、図２に示したＩ／Ｆ１００５およびＣＰＵ１００２の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。

外部情報受信部１７２は、外部ネットワークから自動車外部の情報（ＧＰＳからの位置情報、ナビゲーションシステムからの経路情報または交通情報等）を受信する機能である。外部情報受信部１７２は、図２に示したＩ／Ｆ１００５およびＣＰＵ１００２の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。

画像生成部１７３は、車両情報受信部１７１および外部情報受信部１７２により入力された情報に基づいて、中間像４０および虚像４５を表示させるための画像情報を生成する機能である。画像生成部１７３は、図２に示したＣＰＵ１００２の処理、およびＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。

画像表示部１７４は、画像生成部１７３により生成された表示情報に基づいて、スクリーン１５に中間像４０を形成し、中間像４０を構成したレーザ光（光束）をフロントガラス５０に向けて投射して虚像４５を表示させる機能である。画像表示部１７４は、図２に示したＣＰＵ１００２、ＦＰＧＡ１００１、ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０およびモータドライバ１０１２、モータドライバ１０１４の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。

画像表示部１７４は、制御部１７５、中間像形成部１７６および投影部１７７を含む。制御部１７５は、中間像４０を形成するために、光源装置１１および光偏向装置１３の動作を制御する制御信号を生成する。また、制御部１７５は、虚像４５を所定の位置に表示させるために、自由曲面ミラー３０の動作を制御する制御信号を生成する。

中間像形成部１７６は、制御部１７５によって生成された制御信号に基づいて、スクリーン１５に中間像４０を形成する。投影部１７７は、観察者３に視認させる虚像４５を形成するために、中間像４０を構成したレーザ光を、透過反射部材（フロントガラス５０等）に投射させる。

記憶・読出部１７８は、記憶部１７９に各種データを記憶させ、または記憶部１７９から各種データを読み出す機能である。記憶部１７９には一例として、表示システム１を制御するのに必要な各種条件データ等があらかじめ記憶されている。

●光源装置
図４は、第１の実施形態に係る光源装置の具体的構成に一例を示す図である。光源装置１１は、光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ（以下、区別する必要のないときは、光源素子１１１とする。）、カップリングレンズ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ、アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ、合成素子１１４，１１５，１１６、光分岐素子１１７、およびレンズ１１８、光検出器１１９を含む。

３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、例えば、それぞれ単数または複数の発光点を有するＬＤ（Laser Diode）である。光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、各光源素子に供給される駆動電流を変化に応じた光量のレーザ光を放射する。光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、互いに異なる波長λＲ，λＧ，λＢ（例えばλＲ＝６４０ｎｍ，λＧ＝５３０ｎｍ，λＢ＝４４５ｎｍ）のレーザ光（光束）を放射する。

放射された各レーザ光（光束）は、それぞれカップリングレンズ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによりカップリングされる。カップリングされた各レーザ（光束）は、それぞれアパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂにより整形される。アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂは、レーザ光（光束）の発散角等の所定の条件に応じた形状（例えば円形、楕円形、長方形、正方形等）を有する。

アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂにより整形された各レーザ光（光束）は、３つの合成素子１１４，１１５，１１６により合成される。合成素子１１４，１１５，１１６は、プレート状またはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じてレーザ光（光束）を反射または透過し、１つの光束に合成され、合成された光束は光分岐素子１１７に入射される。

光分岐素子１１７に入射した入射光の一部は、光分岐素子１１７を透過し、他の一部は光分岐素子１１７で反射される。すなわち、合成された光束は、光分岐素子１１７によって透過光と反射光に分岐される。

透過光は、レンズ１１８を透過し光偏向装置１３に照射され、スクリーン１５上での画像描画および虚像表示に用いられる。すなわち、透過光は、画像光として用いられる。

一方反射光は、光検出器１１９に照射される。光検出器１１９は、照射されたレーザの強度に応じた電気信号を出力する。出力された電気信号は一例としてＦＰＧＡ１００１に出力され、表示システム１の制御に用いることが可能である。このように反射光は、レーザ光の強度を調整するモニタ光として、またその結果表示される虚像の色や輝度を調整するためのモニタ光として用いられる。

●光偏向装置
図５は、第１の実施形態に係る光偏向装置の具体的構成の一例を示す図である。光偏向装置１３は、半導体プロセスにより製造されるＭＥＭＳミラーであり、ミラー１３０、蛇行状梁部１３２、枠部材１３４、および圧電部材１３６を含む。光偏向装置１３は、走査部の一例である。

ミラー１３０は、光源装置１１から出射されたレーザ光をスクリーン１５側に反射する反射面を有する。光偏向装置１３は、ミラー１３０を挟んで一対の蛇行状梁部１３２を形成する。蛇行状梁部１３２は、複数の折り返し部を有する。折り返し部は、交互に配置される第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとから構成されている。蛇行状梁部１３２は、枠部材１３４に支持されている。圧電部材１３６は、隣接する第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとを接続するように配置されている。圧電部材１３６は、第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとに異なる電圧を印加し、梁部１３２ａ，１３２ｂのそれぞれに反りを発生させる。

これにより、隣接する梁部１３２ａ，１３２ｂは、異なる方向に撓む。ミラー１３０は、撓みが累積されることによって、左右方向の軸を中心として垂直方向に回転する。このような構成により、光偏向装置１３は、垂直方向への光走査が低電圧で可能となる。上下方向の軸を中心とした水平方向の光走査は、ミラー１３０に接続されたトーションバー等を利用した共振により行われる。

●スクリーン
図６は、第１の実施形態に係るスクリーンの具体的構成の一例を示す図である。スクリーン１５は、光源装置１１の一部を構成するＬＤ１００７から出射されたレーザ光を結像させる。また、スクリーン１５は、所定の発散角で発散させる発散部材である。図６に示すスクリーン１５は、六角形形状を有する複数のマイクロレンズ１５０が隙間なく配列されたマイクロレンズアレイ構造を有している。マイクロレンズ１５０の幅（対向する２辺間の距離）は、２００μｍ程度である。スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０の形状を六角形とすることにより、複数のマイクロレンズ１５０を高密度で配列することができる。

なお、マイクロレンズ１５０の形状は、六角形に限られるものではなく、例えば四角形、三角形等であってもよい。また、複数のマイクロレンズ１５０が規則正しく配列された構造を例示しているが、マイクロレンズ１５０の配列は、これに限られるものではなく、例えば、各マイクロレンズ１５０の中心を互いに偏心させ、不規則な配列としてもよい。このように偏心させた配列を採用する場合、各マイクロレンズ１５０は、互いに異なる形状となる。

図７は、マイクロレンズアレイにおいて、入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。図７（ａ）において、スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０が整列して配置された光学板１５１によって構成される。光学板１５１上に入射光１５２を走査される場合、入射光１５２は、マイクロレンズ１５０により発散され、発散光１５３となる。スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０の構造により、入射光１５２を所望の発散角１５４で発散させることができる。マイクロレンズ１５０の周期１５５は、入射光１５２の径１５６ａよりも大きくなるように設計される。これにより、スクリーン１５は、レンズ間での干渉が起こさずに、スペックル（スペックルノイズ）を生じさせない。

図７（ｂ）は、入射光１５２の径１５６ｂが、マイクロレンズ１５０の周期１５５の２倍大きい場合の発散光の光路を示す。入射光１５２は、二つのマイクロレンズ１５０ａ、１５０ｂに入射し、それぞれ発散光１５７、１５８を生じさせる。このとき、領域１５９において、二つの発散光が存在するため、光の干渉を生じうる。この干渉光が観察者の目に入った場合、スペックルとして視認される。

以上を考慮して、スペックルを低減するため、マイクロレンズ１５０の周期１５５は、入射光の径１５６よりも大きく設計される。なお、図７は、凸面レンズの形態で説明したが、凹面レンズの形態においても同様の効果があるものとする。

図８は、第１の実施形態に係る光量調整装置の具体的構成の一例を示す図である。光量調整装置１６は、少なくともその一部が、光源装置１１から出射されるレーザ光の光路上に設けられる。図８中のＬは光量調整装置１６に照射されたレーザ光を示す。

光量調整装置１６は、フィルタ部１６１を備える。フィルタ部は、光の透過率を適宜選択した材料で構成される。本実施形態ではフィルタ部は透過率が異なる３枚のＮＤフィルタ１６１１，１６１２，１６１３を備える。本実施形態では一例としてフィルタ１６１１、１６１２、１６１３それぞれの透過率を１００％、５０％、１０％として説明する。フィルタ部１６１は、フィルタ駆動モータ１０１３の駆動によって図８の左右方向にスライドされる。その結果、光量調整装置１６はレーザ光をフィルタ１６１１、１６１２、１６１３いずれ透過させるかを切り替える。つまり、図８（ａ）の場合はフィルタ１６１１の透過率１００％が、図８（ｂ）の場合は、フィルタ１６１２の透過率５０％が、図８（ｃ）の場合は、フィルタ１６１３の透過率１０％が、フィルタ部１６１、そして光量調整装置１６の透過率となる。このように複数の透過率の異なるフィルタを選択し切り替えることにより、光量調整装置１６の光の透過率は選択し、切り替えることができる。

なお光量調整装置１６として透過率の異なる３枚のＮＤ（Neutral Density）フィルタを用いた場合を説明したが、これに限られず連続的に透過率が変化するグラデーションタイプのフィルタや偏光角度を調整することで光量調整を行う構成を適用してもよい。またフィルタ部１６１が一つのフィルタを有しており、光路上のフィルタの有無を切り替えることでも光量調整装置１６の透過率を変更することができる。

このように光量調整装置１６は、光量調整装置１６を透過したレーザ光の光量を調整する。光量調整装置１６によってレーザ光の光量が調整されると、表示システム１で表示される中間像４０、虚像４５の光量も調整される。その結果、虚像４５の観察者３が感じる虚像の明るさが変更される。

図９は、光偏向装置のミラーと走査範囲の対応関係について説明するための図である。光源装置１１の各光源素子１１１は、ＦＰＧＡ１００１によって発光強度や点灯タイミング、光波形が制御される。光源装置１１の各光源素子１１１は、ＬＤドライバ１００８によって駆動され、レーザ光を出射する。各光源素子１１１から出射され光路合成されたレーザ光は、図９に示すように、光偏向装置１３のミラー１３０によってα軸周り、β軸周りに二次元的に偏向され、ミラー１３０を介して走査光としてスクリーン１５に照射される。すなわち、スクリーン１５は、光偏向装置１３による主走査および副走査によって二次元走査される。このとき光源装置１１を出射されたレーザ光は、光量調整装置１６を透過した後に光偏向装置１３に入射している。したがって光偏向装置１３から出射される走査光の光量は、光量調整装置１６によって調整されている。

走査範囲は、光偏向装置１３によって走査しうる全範囲である。走査光は、スクリーン１５の走査範囲を、２〜４万Ｈｚ程度の速い周波数で主走査方向（Ｘ軸方向）に振動走査（往復走査）しつつ、数十Ｈｚ程度の遅い周波数で副走査方向（Ｙ軸方向）に片道走査する。すなわち、光偏向装置１３は、スクリーン１５に対してラスタースキャンを行う。この場合、表示装置１０は、走査位置（走査光の位置）に応じて各光源素子１１１の発光制御を行うことで、画素ごとの描画または虚像の表示を行うことができる。

一画面を描画する時間、すなわち１フレーム分の走査時間（二次元走査の１周期）は、上記のように副走査周期が数十Ｈｚであることから、数十ｍｓｅｃとなる。例えば、主走査周期を２００００Ｈｚ、副走査周期を５０Ｈｚとした場合、１フレーム分の走査時間は、２０ｍｓｅｃとなる。

図１０は、二次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。スクリーン１５は、図１０に示すように、中間像４０が描画される（画像データに応じて変調された光が照射される）画像領域Ｒ１（有効走査領域）と、画像領域Ｒ１ではない非画像領域Ｒ２を含む。非画像領域は、一例として画像領域Ｒ１を取り囲むフレーム状の領域である。

走査範囲は、スクリーン１５における画像領域Ｒ１と非画像領域Ｒ２の一部（画像領域Ｒ１の外縁近傍の部分）を併せた範囲とする。図１０において、走査範囲における走査線の軌跡は、ジグザグ線によって示される。図９において、走査線の本数は、便宜上、実際よりも少なくしている。

スクリーン１５は、上述のように、マイクロレンズアレイ２００等の光拡散効果を持つ透過型の光学素子で構成されている。画像領域Ｒ１は、矩形または平面である必要はなく、多角形または曲面であってもよい。また、スクリーン１５は、装置レイアウトに応じて、例えば、マイクロミラーアレイ等の光拡散効果を持つ反射型の光学素子とすることもできる。以下の説明において、本実施形態は、スクリーン１５がマイクロレンズアレイ２００によって構成されるものとして説明する。

スクリーン１５は、走査範囲における画像領域Ｒ１の周辺領域（非画像領域Ｒ２の一部）に、光検出部である光検出センサ６０を備える。光検出センサ６０は、走査光を受光し受光した光量である受光量を検出する。図１０において、光検出センサ６０は、画像領域Ｒ１の−Ｘ側かつ＋Ｙ側の隅部に配置される。光検出センサ６０は、走査光の受光光量を検出することにより光偏向装置１３の動作を検出して、走査開始タイミングや走査終了タイミングを決定するための同期信号をＦＰＧＡ１００１に出力する。

図１１は、第１の実施形態に係る光検出部の具体的構成の一例を示す図である。光検出部の一例である光検出センサ６０は、受光したレーザを電気信号へ変換するためのＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）６１と、電気回路としての集積回路６２を備える。集積回路６２は、変換された微弱な電気信号を増幅するための電流アンプ６２１、電流アンプ６２１からの出力電流を電圧変換するゲイン抵抗６２２、電圧変換された信号を基準電圧（以下、Ｖｒｅｆ）と比較して比較結果に基づき同期信号を出力するためのコンパレータ６２３を備える。同期信号の出力先は、一例として図１１においてＦＰＧＡ１００１を示したがこれに限られず、光源装置１１等であってもよい。

図１２は、光検出部が出力する同期信号を説明するための図である。ＰＤ６１の受光面がレーザ光に走査されると、受光した光の強度に応じて電圧変換信号がコンパレータ６２３へ入力される。入力された電圧変換信号の値が所定の電圧値Ｖｒｅｆよりも高い場合は、コンパレータ６２３からはＬｏｗ信号が出力され、Ｖｒｅｆよりも低い場合はＨｉｇｈ信号が出力される。コンパレータ６２３からの出力信号は、ＦＰＧＡ１００１に出力される。このコンパレータ６２３からの出力信号がＨｉｇｈからＬｏｗへ変化するタイミングを監視することで、ＦＰＧＡ１００１は、走査光であるレーザ光が光検出センサ６０上を走査されたタイミングを把握することができる。したがって光偏向装置１３の動作を検出して、走査開始タイミングや走査終了タイミングを決定して、光偏向装置１３の動作と他の装置と動作を同期させるための同期信号として用いることができる。

図１３は、光検出部への入射レーザ光量と同期信号タイミングの変動との関係について説明するための図である。図１３には単位時間あたりの受光光量、光量１、光量２、光量３のときのコンパレータ入力信号と、それぞれの時に出力される同期信号１、同期信号２、同期信号３が示されている、最も大きな光量１と、最も小さい光量３のレーザが走査された場合、コンパレータへの入力信号が変化することにより、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号へ変わるタイミング、つまり同期信号の出力タイミング変動（△Ｔ）が発生する。つまり光偏向装置１３による走査タイミングが同じでも、ＰＤ６１が受光するレーザ光量に応じて光検出センサ６０が同期検出信号を出力するタイミングが変化する。このタイミング変動によって、表示画像ズレとなるため、光検出センサ６０に受光されるレーザ光の光量は高い精度が求められる。

図１４は、レーザの入出力特性（レーザ駆動電流の電流量−レーザ出力光量特性）について説明するための図である。レーザは一般的に図１４に示すような入出力特性をもつ。したがって光源素子１１１に供給される駆動電流の量である電流量を調整して、光源装置１１から出射されるレーザ光の光量調整し、その結果光検出センサ６０の受光光量を制御できる。本表示装置は一例として画像表示部１７４により光源素子１１１に供給する電流量による光量制御（以降電流制御と呼ぶことがある。）を実行可能である。

図１４に示すように、電流量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（以下、ＬＥＤ領域）と、光の出力強度の増減が急な第２領域（以下、ＬＤ領域）と、第１領域と第２領域の変化点（以下、Ｉｔｈ）がある。Ｉｔｈは温度による影響を受ける（変化する）ため、Ｉｔｈになりうる範囲（Ｉｔｈ領域）の電流量を用いると光検出センサ６０の受光光量を高精度に制御することが難しい。したがって、Ｉｔｈ領域の電流は、同期信号を高い光出力精度が必要な光検出センサ６０に使用しないことが好ましい。なお以降のグラフの説明ではＩｔｈ領域の図示を省略することがある。

図１５は、レーザの駆動電流と光検出部へのレーザ入射光量の関係を説明するための図である。図１５には、図１４のようなレーザの出力特性のときの光検出センサ６０への入射レーザ光量が、光量調整装置１６の透過率が１０％、５０％、１００％の場合についてそれぞれ示されている。

図１３で説明したように、光検出センサ６０への入射レーザ光量、つまり光検出センサ６０の受光光量の増減が表示画像ズレの要因となることがある。そこで表示画像ズレを抑制するため、入射レーザ光量は所定の範囲内である必要がある。この所定の範囲内を図１５に許容入射光量変動幅として示している。光量１が許容入射光量変動幅の上限、光量３が許容入射光量変動幅の下限となる。光検出センサ６０への入射レーザ光量による走査光の同期検知を行うためには、光検出センサ６０への入射レーザ光量の目標値は許容入射光量変動幅内となる。ここで図１５に示されるようにＬＥＤ領域の電流量では、許容入射光量変動幅をよりも低い出力しか得られないため、ＬＤ領域の電流量を使用することが好ましい。また図１４で説明したようにレーザ光量を高い精度で制御するためには、レーザ駆動電流の電流量として、温度などの要因で特性が変化する可能性があるＩｔｈ領域の電流量は使用しないことが好ましい。

その点、透過率１０％、５０％の場合はＩｔｈ領域の電流量を使用することなく、ＬＤ領域の電流量で許容入射光量変動幅内を達成することが可能である。一方、透過率１００％の場合は光量調整装置１６を透過する入射レーザ光量の低下が少ないため、光検出センサ６０への入射レーザ光量が大きくなる。その結果、入射レーザ光量を許容入射光量変動幅範囲にするためは、より低い電流量を用いることとなり、その結果使用する電流量がＩｔｈ領域に入ってしまう。言い換えると、光検出センサ６０への入射レーザ光量が駆動電流以外の要因、一例として前述の光量調整装置１６による光量調整等で大きく変わる場合は、電流制御だけで所定の受光光量に収めようとするとＩｔｈ領域まで使用することになる。

また、図１５において傾きに着目すると、駆動電流に対する入射レーザ光量の傾きが大きいほど入射レーザ光量の制御分解能は低い。したがって透過率１０％、５０％、１００％の順で入射レーザ光量の制御分解能は高い。したがって透過率１０％と５０％の場合はいずれもＩｔｈ領域ではない電流量で許容入射光量変動範囲に電流制御できるが、入射レーザ光量の制御分解能の観点では透過率１０％の方が有利である。

以上図１５を用いて説明したように、光検出センサ６０への入射光量、つまり光検出センサ６０の受光光量を所定量にする際に、電流量制御のみの制御では、広いレンジの減光方式には対応ができない場合がある。

図１６は、入射レーザ光量に応じたレーザ駆動時間の時間間隔の設定について説明するための図である。

図１６（ａ）は透過率が最も小さいフィルタ１６１３が選択され、光量調整装置１６の透過率が１０％である場合、図１６（ｂ）はフィルタ１６１２が選択され、光量調整装置１６の透過率が５０％である場合、そして図１６（ｃ）はフィルタ１６１１が選択され、光量調整装置１６の透過率が１００％である場合についてそれぞれ、光検出センサ６０に入射入射される入射レーザ光量、つまり光検出センサ６０が単位時間あたりに受光する単位受光光量Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が示されてる。さらに図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）それぞれについてそのときのコンパレータ入力信号および同期信号が示されている。光検出センサ６０で行われる光信号から電気信号への変換処理には一定の時間が必要のためコンパレータへの入力信号はＰＤ６１への入射レーザ光の積分受光光量で考えることができる。

単位受光光量Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に応じて時間間隔としてＤｕｔｙを異ならせるように時間制御を行うことで，光検出センサ６０の積分受光光量の制御が可能である。図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）においては、光検出センサ６０の積分受光光量が略同じになるように単位受光光量Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に応じて時間間隔をなお単位受光光量は入射レーザ光量によって決まるため、単位受光光量に応じているとした場合、入射レーザ光量に応じているということもできる。また入射レーザ光量は光量調整装置１６の透過率に応じて決まるため、単位受光光量に応じているとした場合、光量調整装置１６の透過率に応じているということもできる。

図１７は、第１の実施形態に係る第１の実施形態に係る光量制御を説明する図である。図１７（ａ）は、透過率１００％のＮＤフィルタ使用時にＤｕｔｙ１０％のパルス点灯を適用した場合と透過率５０％のＮＤフィルタ使用時にＤｕｔｙ２０％のパルス点灯を適用した場合の電流量に対する光検出センサ６０の単位受光光量、図１７（ｂ）は、透過率１００％のＮＤフィルタ使用時にＤｕｔｙ１０％のパルス点灯を適用した場合と透過率５０％のＮＤフィルタ使用時にＤｕｔｙ２０％のパルス点灯を適用した場合の電流量に対する積分受光光量である。

図１７（ａ）は、図１６（ａ）で示した透過率１０％時の単位受光光量Ｐ１の連続点灯走査に対し、図１６（ｂ）で示した透過率５０％時の単位受光光量（Ｐ２）Ｄｕｔｙ２０％のパルス点灯走査の時、単位受光光量Ｐ２はＰ１の５倍であることを示している。また図１６（ｃ）で示した透過率１００％時の単位受光光量（Ｐ３）でＤｕｔｙ１０％のパルス点灯走査の時、単位受光光量Ｐ３はＰ１の１０倍であることを示す。本表示装置は一例として画像表示部１７４により光源素子１１１に所定の電流量が供給された状態で光源素子１１１を点灯させる時間間隔による光量制御（以降時間制御と呼ぶことがある。）を実行可能である。またここでいう時間制御は、一般的にＰＷＭ制御、デューディ制御等と呼ばれることもある。

図１７（ｂ）の実線は、透過率１０％時に積分受光光量が許容光量変動幅に入る電流値を基準電流値Ｉｐ０としたとき、透過率５０％時と透過率１００％時において基準電流値Ｉｐ０を使用した状態で、単位受光光量に対して積分受光光量が許容光量変動幅に入るように時間制御の時間間隔を設定することを示している。

図１７（ｂ）には比較例を二点鎖線で示している。すなわち、図１７（ａ）のように同じ電流値Ｉｐ０で単位受光光量がＰ１，Ｐ２，Ｐ３の場合に、透過率１００％で単位受光光量Ｐ３の時に連続点灯をした場合、透過率５０％で単位受光光量Ｐ２の時に連続点灯をした場合、いずれも許容光量変動幅に収まるにはＩｔｈ領域の電流を使用する、つまり制御が安定しないことになる。

それに対し、図１７（ａ）のように同じ電流値Ｉｐ０で単位受光光量をＰ１，Ｐ２，Ｐ３のように異ならせ、図１７（ｂ）実線に示されるように、各単位受光光量Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に応じて時間間隔としてＤｕｔｙを異ならせる時間制御を行うことで，光検出センサ６０への積分受光光量を制御できる。

以上図１６、図１７を用いて説明したように、図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）いずれの場合も積分受光光量が所定範囲、より好ましくは同じになるように制御する。その結果、例えば光量調整装置１６によるスクリーン１５に到達する光量の光量調整を行う場合など、光検出センサ６０への単位受光光量のレンジがより大きく変動する場合でも、同期信号のタイミング変動が生じない。

また、本実施形態では複数のフィルタのうち、最も透過率が小さいフィルタである１０％を使用したときに前記積分受光光量が前記所定範囲内に入る前記電流の値である基準電流値を決定し、他の透過率のフィルタを選択する場合、前記基準電流値を使用した状態で前記積分受光光量が前記所定範囲になるよう前記時間間隔を設定されている。これは、図１７（ｂ）に示されるように、透過率が小さいフィルタを用いた方が駆動電流に対する傾きが小さい、つまり受光光量の制御分解能の高いためである。このような時間間隔が設定されることで、受光光量の制御分解能が高い制御を実行できる。

なお、以上本実施形態における理想的な動作状態について説明したが、実際の動作ではレーザやＩＣの応答性は理想状態からのずれがあるため、光源装置１１からの出射光量、光検出センサ６０の受光光量、時間制御における時間間隔は微調整が必要となる。例えば、受光光量に応じたＤｕｔｙによる時間制御をする場合に、各受光光量が理想的に一定であるとは限らないため、時間制御とともに、各受光光量を所定範囲に収めるための電流制御を実行するなどしてもよい。

図１８は、時間制御時の時間間隔と光検出センサの時定数の関係について説明するための図である。

光検出センサ６０が一例として集積回路６２のような電気回路を備える場合、電気回路に固有の応答速度が存在し、応答速度は時定数やカットオフ周波数等で表される。図１８（ａ）はパルス点灯時のオフ時間、つまり時間間隔を時定数（カットオフ周波数）よりも小さく設定した場合、図１８（ｂ）は時定数（カットオフ周波数）よりも大きく設定した場合を示す。

図１８（ａ）は、レーザのパルス点灯オフ時間のほうが回路の時定数に対し短いため、集積回路６２で電気信号に変換された後のコンパレータ入力波形の変動（リップル）は小さく、連続点灯時とほぼ同等の波形となる。

一方図１８（ｂ）では、レーザのパルス点灯オフ時間のほうが回路の時定数に対し長いため、集積回路６２で電気信号に変換された後のコンパレータ入力波形の変動（リップル）は大きくなる。その結果、タイミングずれや、誤検出が発生する。

以上のようにパルス点灯のオフ時間つまり時間制御の時間間隔は、図１８（ａ）に示すように光検出センサ６０が備える電気回路の時定数（カットオフ周波数）よりも短くなるように設定することで、光検出センサ６０の出力波形を安定させることができる。

図１９は、第１の実施形態に係る第１の実施形態に係る光量制御を説明する図である。透過率１００％と透過率５０％時にＤｕｔｙ５０％のパルス点灯を実施した場合の単位受光光量と積分受光光量の関係を示している。本実施形態において図１〜図１５で説明した構成、説明については第１の実施形態と共通のため説明を省略する。

図１８で説明したようにレーザのパルス点灯オフ時間のほうが回路の時定数に対し長いとタイミングずれや誤検出の要因となる。したがって表示装置１０で用いる光検出センサ６０の時定数によっては、短い時間間隔であるＤｕｔｙ１０％やＤｕｔｙ２０％のパルス点灯では同期信号の波形が安定した制御が実施できない場合がある。本実施形態では、透過率１００％時に光検出センサ６０の同期信号の波形が安定する時間間隔であるＤｕｔｙ５０％のパルス点灯を適応することで、透過率５０％時ではタイミング変動が少なく、高い制御分解能で同期制御を行うことができ、透過率１００％ではタイミング変動が少ない同期制御を行うことができる。以下に具体的に説明する。

図１９（ａ）は、光量調整装置１６の透過率１０％時の単位受光光量Ｐ４の連続点灯走査に対し、透過率５０％時の単位受光光量Ｐ５が、透過率１００％時の単位受光光量Ｐ５が設定されることを示す。このとき単位受光光量Ｐ５が，単位受光光量Ｐ４の２倍となるように駆動電流Ｉｐ１、Ｉｐ２，Ｉｐ３が設定されている。

そして図１９（ｂ）は、透過率１００％のＮＤフィルタ使用時にＤｕｔｙ５０％のパルス点灯を適用した場合と透過率５０％のＮＤフィルタ使用時にＤｕｔｙ５０％のパルス点灯を適用した場合の駆動電流に対する積分受光光量である。

光検出センサ６０で行われる光信号から電気信号への変換処理には一定の時間が必要のためコンパレータへの入力信号はＰＤ６１への積分受光量で考えることができる。したがって図１９（ｂ）に示されるように、透過率１０％時に積分受光光量が許容光量変動幅に入る駆動電流のとして電流値Ｉｐ１を設定したとき、透過率５０％時は駆動電流Ｉｐ２において単位受光光量Ｐ５、透過率１００％時は駆動電流Ｉｐ２において単位受光光量Ｐ５のときに積分受光光量が許容光量変動幅に入る制御を実行することができる。

このように第２の実施形態においては、光検出センサ６０の時定数との関係で短い時間間隔を使用した制御が行えない場合であっても、光量制御装置１６の透過率１００％の時にはタイミング変動が少ない同期制御を行うことができる。また透過率５０％時には透過率１００％のときと比較して駆動電流に対する積分受光光量の傾きが緩やかな特性で制御できている。したがって透過率５０％の時にはタイミング変動が少なくさらに受光光量に対して高い制御分解能で同期制御を行うことができている。

第１の実施形態においては、時間間隔を、異なる単位受光光量Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれに応じて連続点灯、Ｄｕｔｙ２０％、Ｄｕｔｙ１０％と異ならせて、前記単位受光光量の所定時間での積分値である積分受光光量が所定範囲内になるように制御する。それに対し、本実施形態においては、時間間隔を、単位受光光量Ｐ４について連続点灯、単位受光光量Ｐ５についてＤｕｔｙ５０％と異ならせ、積分受光光量が所定範囲内になるように制御する。

本実施形態においても積分受光光量が所定範囲、より好ましくは同じになるように制御すれば、例えば光量調整装置１６によるスクリーン１５に到達する光量の光量調整を行った結果、光検出センサ６０への単位受光光量のレンジが大きく変動する場合でも、同期信号のタイミング変動が生じない。

本実施形態ではさらに、光検出センサ６０の時定数との関係により、安定した制御波形を得るための時間間隔が制限される、つまり第１の実施形態で使用したＤｕｔｙ１０％、Ｄｕｔｙ２０％というような短い時間間隔を用いない場合に適用される。光量調整装置１６の透過率に応じて駆動電流も異ならせることで、使用できる時間間隔に制限があっても、積分受光光量を所定範囲内に収めることを可能としている。

以上本実施形態における理想的な動作状態について説明したが、実際の動作ではレーザやＩＣの応答性は理想状態からのずれがあるため、光源装置１１からの出射光量、光検出センサ６０の受光光量、時間制御における時間間隔は微調整が必要となる。例えば、受光光量に応じたＤｕｔｙによる時間制御をする場合に、各受光光量が理想的に一定であるとは限らないため、時間制御とともに、各受光光量を所定範囲に収めるための電流制御を実行するなどしてもよい。

なお、第一の実施形態、第二の実施形態に共通して透過率の異なるフィルタの数は３つであったが、これに限られず、表示装置１０の使用形態の応じて適切な数を設定すればよい。また第一の実施形態においてはフィルタ毎に光源素子１１１に供給される駆動電流は全てに共通してＩｐ０であり、第二の実施形態においてはフィルタ毎に光源素子１１１に供給される駆動電流はＩｐ１，Ｉｐ２，Ｉｐ３と全て異なっていたが、これらに限られない。すなわち、一つの表示装置で、一部の異なるフィルタ使用時には共通の駆動電流を供給され、一部の異なるフィルタ使用時には互いに異なる駆動電流が供給されてもよい。

図２０は、光量制御フローを示すフローチャートである。一例として、光偏向装置１３による光走査が開始するとスタートするフローである。なお、本フローは第１の実施形態、第２の実施形態いずれの実施形態にも適用可能である。

まず制御部１７５は、レーザの駆動電流の初期値を設定する（Ｓ１０１）。駆動電流の初期値は、少なくともＩｔｈではない電流を、あらかじめ記憶部１７９に記憶させておくなどすればよい。そして制御部１７５は、電流制御によって所定の積分受光受光光量に収まるように制御を実行し、一方時間制御は実行しない（Ｓ１０２）。所定の受光光量は、一例として許容光量変動幅である。駆動電流の初期値、許容光量変動幅は、あらかじめ記憶部１７９に記憶させておくなどすればよい。

次に制御部１７５は、Ｉｔｈ領域の電流は使わずに光検出センサ６０の積分受光光量が所定の範囲であるかを判断する（Ｓ１０３）。所定の積分受光光量である場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０１の制御を継続する。つまり、例えば光量調整装置１６の透過率が変更されても電流制御のみで許容光量変動幅に収まるように制御を続ける。一方制御部１７５は、ステップＳ１０３で所定の積分受光光量でないと判断した場合（ＮＯの場合）は、図１６〜図１９で説明したように電流制御と時間制御を実行する（Ｓ１０４）。

前述したように電流制御のみによる制御では、積分受光光量を所定範囲に収まるように制御するためには光量調整装置１６の透過率が高くなるにつれ駆動電流は小さくなる。本フローでは、電流制御のみを行っている状態で、駆動電流がＬＤ領域より小さい領域であるＩｔｈ領域まで低下するかを判断する（ステップＳ１０３）。そしてＩｔｈ領域まで低下する場合、もしくは低下する可能性が高い場合は、時間制御を開始する。つまり駆動電流をＩｔｈ電流ではないＬＤ領域の所定電流に制御してレーザである光源の出力輝度を上げて、その所定電流のときの光検出センサ６０の受光光量に応じたパルス点灯に切り替える。このように光量調整装置１６の透過率が低い場合には電流制御のみ、透過率がより高い場合には時間制御も用いて制御することで、光検出センサ６０の積分光量を一定に保つことができる。

また、電流制御は時間制御と比較して精度が良い。したがってステップＳ１０１のように、まずは電流制御を実行実行することで、光検出センサ６０の受光光量制御に精度が良い制御である電流制御を優先して実行することができる。電流制御を優先して実行するために実行されるフローは、本フローに限られず、例えば、電流制御と時間制御の両方を実行している状態で実行するフローとして、制御部１７５が光量調整装置１６の透過率を監視し、電流制御のみで許容光量変動幅に収まる透過率、例えば表示装置１０で最も小さな透過率が使用されている場合には電流制御と時間制御の両方を実行した制御から、電流制御のみの制御へと変更するなどしてもよい。

第１の実施形態、第２の実施形態を例として説明したように、例えば透過率の異なる複数のフィルタを用いた輝度のダイナミックレンジが広い表示装置であっても、電流制御と時間制御の二つの制御を光量調整装置１６の透過率に応じて実行することにより、適切に走査光を検出することができる。

以上、実施形態に係る画像形成装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１ 表示システム
１０ 表示装置
１１ 光源装置（光源の一例）
１３ 光偏向装置（光偏向部の一例）
１５ スクリーン（発散部材の一例）
１６ 光量調整装置（光量調整部の一例）
１６１ フィルタ部
１６１１、１６１２、１６１３ フィルタ
３０ 自由曲面ミラー（結像光学系の一例）
５０ フロントガラス（反射部材の一例）
６０ 光検出センサ６０（光検出部の一例）
６１ ＰＤ
６２ 集積回路

特開２０１５−１６２５２６

Claims (13)

1. 光源素子を有し、電流が供給された前記光源素子が点灯して出力されるレーザ光を出射する光源装置と、
   前記レーザ光を二次元走査した走査光により画像を表示させる走査部と、
   前記走査光を受光する光検出部と、
   を有し、
   前記光源素子に所定の電流量が供給された状態で点灯させる時間間隔によって前記光検出部が受光する光量である受光光量を制御する時間制御を実行可能であり、
   前記光検出部を走査するときの前記時間間隔が、前記受光光量に応じて異なる表示装置。
2. 前記光源素子に供給される電流量によって前記受光光量を制御する電流制御を実行可能であり、
   前記電流制御として、少なくとも前記光検出部を走査するときの前記電流量を変化させる請求項１の表示装置。
3. 前記光検出部を走査するときの前記時間間隔は単位時間当たりの前記受光光量である単位受光光量に応じて異なり、前記単位受光光量の所定時間での積分値である積分受光光量が所定範囲内になるように前記時間間隔を制御する請求項１または２いずれか一項の表示装置。
4. 前記電流制御を実行し前記時間制御を実行しない状態で、前記積分受光光量が前記所定範囲内の場合は、前記時間制御を実行しない請求項２または３いずれかの表示装置。
5. 前記走査部が走査する領域は、画像データに応じた光が照射される画像領域と前記画像領域でない非画像領域とを含み、
   前記光検出部は、前記非画像領域において前記走査光を受光する請求項１ないし４いずれか一項の表示装置。
6. 前記光源素子と前記光検出部との間に光を透過し、透過する光の光量を変更するフィルタを備え、
   前記フィルタの光の透過率に応じて前記時間間隔が異なる請求項１ないし５いずれか一項の表示装置。
7. 透過率の異なる前記フィルタを複数備え、前記複数のフィルタのうち、前記光源素子と前記光検出部の間に設置されるフィルタを切り替え可能な請求項６の表示装置。
8. 前記複数のフィルタのうち、最も透過率が小さいフィルタが選択されたときに前記積分受光光量が前記所定範囲内に入る前記所定の電流量の値を基準電流値として、
   他の透過率のフィルタを選択する場合、前記基準電流値を使用した状態で前記積分受光光量が前記所定範囲になるよう前記時間間隔が設定される請求項７の表示装置。
9. 前記光源素子と前記光検出部との間に光を透過し、透過する光の光量を変更するフィルタを備え、
   前記フィルタの光の透過率に応じて前記光源素子に供給される電流量が異なる請求項１ないし５いずれか一項の表示装置。
10. 前記時間間隔は、前記光検出部の応答速度に応じて設定される請求項１ないし９いずれか一項の表示装置。
11. 前記光検出部は電気回路を有し、
    前記応答速度は、前記電気回路の時定数である請求項１０の表示装置。
12. 請求項１ないし１１いずれか一項に記載の表示装置と、
    前記走査光が走査され前記走査光を発散させる発散部材と、
    前記発散された発散光を反射させる反射部材と、を有する表示システム。
13. 請求項１２に記載の表示システムを有し、
    前記反射部材は、前記発散光を反射させるフロントガラスである移動体。