光走査型ディスプレイ
【課題】光束の２次元的な走査によって画像を表示するディスプレイであって、光源が発した光束が所定のタイミング検出位置を通過する通過タイミングの検出と、その光源の光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行うことが可能であるものを提供する。
【解決手段】ビームディテクタ（ＢＤ）センサ２００の受光領域に、ＢＤ検知点２１４を有するタイミング検出領域２１０と、そのタイミング検出領域に隣接した光量検出領域２１２とを設ける。光走査型ディスプレイの作動中、副走査方向における無効走査期間内において、タイミング検出期間を開始し、そのタイミング検出期間内において、ＢＤセンサ２００を用いて前記通過タイミングｔpassを検出する。その検出された通過タイミングから所定時間Ｔ経過した時刻ｔ２に光量検出期間を開始し、その光量検出期間内において、同じＢＤセンサ２００を用いて光源光量を検出する。
【解決手段】ビームディテクタ（ＢＤ）センサ２００の受光領域に、ＢＤ検知点２１４を有するタイミング検出領域２１０と、そのタイミング検出領域に隣接した光量検出領域２１２とを設ける。光走査型ディスプレイの作動中、副走査方向における無効走査期間内において、タイミング検出期間を開始し、そのタイミング検出期間内において、ＢＤセンサ２００を用いて前記通過タイミングｔpassを検出する。その検出された通過タイミングから所定時間Ｔ経過した時刻ｔ２に光量検出期間を開始し、その光量検出期間内において、同じＢＤセンサ２００を用いて光源光量を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源が発した光束の２次元的な走査によって画像を表示する技術に関するものであり、特に、光源の光量を検出する技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光束の２次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイが既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。その一例は、観察者の外界に設置されたスクリーンに画像を投影して表示するプロジェクタであり、別の例は、走査された光束を観察者の網膜上に直接投影し、それによって画像を表示する網膜走査型ディスプレイである。
【０００３】
いずれの例においても、この種の光走査型ディスプレイは、一般に、（ａ）光束を出射する光源と、（ｂ）その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに２次元的に走査する光走査装置と、（ｃ）その走査された光束を所定のタイミング検出位置において検出する光検出装置と、（ｄ）その光検出装置の出力信号に基づき、光束が前記タイミング検出位置を通過した通過タイミングを検出するタイミング検出部とを含むように構成される。
【０００４】
ところで、光源が発する光束の光量（強度、輝度）は、その光源を駆動するための電力を同じにすれば常に一定であるとは限らず、光源の出力特性の経時変化や、近接する熱源による光源の温度変化等に起因して時間的に変化する可能性がある。また、光源の出力特性には、製品間の個体差もあるため、種類が同じ複数の光源につき、それらの出力特性が、製品間でばらつく可能性もある。
【０００５】
これに対し、特許文献１は、そもそも通過タイミングの検出を目的として設置された光検出装置を流用して、光源が発する光束の強度（光量）を検出することにより、光源光量を補正する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような光走査型ディスプレイにおいては、通過タイミングの検出時における光源光量が、前記光検出装置による通過タイミングの検出に適した光量であることが望ましいのであるが、その光量が画像表示に適した光量とは大きく異なっている場合がよくある。そのため、従来の光走査型ディスプレイでは、通過タイミングの検出時に、その時に検出される光源光量の値すなわち光量検出値を、そのまま、画像表示に適した光源光量の目安として用いて光源光量を、画像表示に適するように補正することは困難であった。その結果、従来の光走査型ディスプレイにおいては、通常、通過タイミングの検出と、光源光量を画像表示に適するように補正するための光源光量の検出（以下、単に「光源光量の検出」という。）とが、複数回の走査に分けて非連続的に行われていた。
【０００８】
上述したような光走査型ディスプレイにおいては、通過タイミングの検出と、光源光量の検出との双方を、副走査方向における無効走査期間のうちのできる限り短い期間中に行うことが理想的であるため、通過タイミングの検出と、光源光量の検出とを、同じ走査期間中に、互いに連続して短時間で行うことが要望されていた。
【０００９】
以上説明した事情を背景として、本発明は、画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査によって画像を表示する技術であって、通過タイミングの検出と、光源光量を画像表示に適するように補正するための光源光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行うことを可能にするものを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載するが、このように、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することにより、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能となる。
【００１１】
（１） 画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
前記光束を出射する光源と、
その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに２次元的に走査する光走査装置と、
その２次元的に走査された光束を、前記主走査方向に延びる少なくとも一つの受光領域において受光し、その受光した光束の強度に応じた信号を出力する光検出装置と
を含み、
前記受光領域は、
その受光領域の、前記主走査方向における両端部の一方に配置されたタイミング検出位置を有するとともに、そのタイミング検出位置を前記光束が通過した通過タイミングを検出するためのタイミング検出領域と、
そのタイミング検出領域に対して前記主走査方向に並ぶとともに、前記光検出装置が受光した光束の光量を検出するための光量検出領域と
を含み、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内において、前記タイミング検出領域内において前記通過タイミングを検出するためのタイミング検出期間と、前記光量検出領域内において前記光量を検出するための光量検出期間とを、前記光量検出期間が、前記タイミング検出期間の終了後であって、前記検出された通過タイミングから所定時間経過した時刻に開始されるように、決定する期間決定部と、
前記光源が前記タイミング検出期間内と前記光量検出期間内とにおいてそれぞれ発光するように、前記光源を制御する光源制御部と、
前記タイミング検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記通過タイミングを検出するタイミング検出部と、
前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光源の光量を検出する光量検出部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【００１２】
（２） 前記光源制御部は、前記タイミング検出期間においては、前記光源が、前記通過タイミングの検出に適するように予め定められた第１目標光量で前記光束を出射するための第１指令信号を前記光源に対して出力する一方、前記光量検出期間においては、前記光源が、前記光量の検出に適するように予め定められた第２目標光量で前記光束を出射するための第２指令信号を前記光源に対して出力する（１）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００１３】
（３） 前記光検出装置は、各々、受光量に応じた光量信号を出力する第１光センサ素子と第２光センサ素子とが、前記主走査方向に延びるそれぞれの受光領域が前記主走査方向において互いに隣接するように配置されて成るビームディテクトセンサ（ＢＤセンサ）を含み、
前記タイミング検出位置は、前記第１光センサ素子の受光領域と前記第２光センサ素子の受光領域と間の境界位置に配置されている（１）または（２）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００１４】
（４） さらに、
前記光量の検出値に基づき、有効走査期間内における前記光源の光量を調整する第１光量調整部を含む（１）ないし（３）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１５】
（５） さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内におけるある往き走査線についての前記光量の検出値に基づき、同じ無効走査期間内における次の戻り走査線につき、前記タイミング検出期間中における前記光源の光量を調整する第２光量調整部を含む（１）ないし（４）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１６】
（６） 前記光源制御部は、前記光量検出部による光量の検出が終了すると、前記光量検出期間の終了前であっても、前記光源の発光を停止させる発光停止部を含む（１）ないし（５）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１７】
（７） 前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、各部分光源ごとに、各成分光束を出射させ、
前記光量検出部は、各成分光束ごとに、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
各成分光束ごとの前記光量の検出値に基づき、各部分光源ごとに、各成分光束の光量を調整する光量調整部を含む（１）ないし（６）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１８】
（８） 前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、前記複数の部分光源を一斉に作動させることによって前記合成光束を前記光源から出射させ、
前記光量検出部は、前記合成光束につき、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記合成光束についての前記光量の検出値に基づき、前記光源が異常であるか否かを診断する診断部を含む（１）ないし（６）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光走査型ディスプレイの作動中、副走査方向における無効走査期間内において、タイミング検出期間が開始され、そのタイミング検出期間内において、光検出装置を用いて、光束が前記タイミング検出位置を通過した通過タイミング（以下、単に「通過タイミング」という。）が検出される。その検出された通過タイミングから所定時間経過した時刻に光量検出期間が開始され、その光量検出期間内において、同じ光検出装置を用いて光源光量が検出される。
【００２０】
よって、本発明によれば、通過タイミングに対して相対的に光量検出期間を、時間的に正確に設定することが容易となるとともに、先行するタイミング検出期間に十分に時間的に接近させて、光量検出期間を設定することが容易となる。その結果、本発明によれば、副走査方向における無効走査期間内において、同じ光検出装置を用いることにより、通過タイミングの検出と、光源光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行うことができ、それにより、信号処理を高効率化することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）を概念的に示す系統図である。
【図２】図１に示すビームディテクトセンサ（以下、「ＢＤセンサ」と略記する。）の２つの受光領域の、ＨＳスキャナのミラーの走査角度範囲に対する相対位置を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、光束が２次元的に走査されることによって描かれる軌跡を、ＢＤセンサの２つの受光領域に幾何学的に関連付けて示す波形図であり、図３（ｂ）は、そのＢＤセンサの出力信号の時間的変化を、光源の光量の時間的変化に関連付けて示すタイムチャートである。
【図４】図１に示す信号処理回路を概念的に表す機能ブロック図である。
【図５】図１に示す信号処理回路内のコンピュータによって実行されるプログラムを概念的に表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１には、本発明の一実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）が系統的に表されている。具体的には、このＲＳＤは、画像信号（各成分光ごとの輝度信号）に応じた強度を有する光束としてのレーザビームを、観察者の眼１０の瞳孔１２を経て網膜１４の結像面上に入射させ、その結像面上においてレーザビームを２次元的に走査し、それにより、その網膜１４上に画像光を直接に投影する装置である。このＲＳＤは、前記（１）項に係る「光走査型ディスプレイ」の一例を構成している。
【００２４】
このＲＳＤは、画像光を観察者の網膜上に直接投影し、それによって画像を表示する直視型の画像表示装置に分類されるが、観察者の外界に設置されたスクリーンに画像光を投影し、そのスクリーンからの反射光によって画像を表示するプロジェクタに変更することが可能である。
【００２５】
このＲＳＤは、表示画像の観察方式として、シースルー型、すなわち、観察者が、このＲＳＤによる表示画像に重ねて現実外界を観察することを可能にするものを採用したり、密閉型、すなわち、現実外界からの入射光を遮断し、観察者が、表示画像のみを観察することを可能にするものを採用することが可能である。
【００２６】
また、このＲＳＤは、観察者への装着方式として、ヘッドマウント型、すなわち、観察者の頭部に装着されてその頭部と一体的に移動するものを採用したり、覗き込み型、すなわち、観察者から独立して設置され、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカムコーダなどの撮像装置用の電子ビューファイダに代表されるものを採用することが可能である。
【００２７】
図１に示すように、このＲＳＤは、光源ユニット２０を備え、その光源ユニット２０と観察者の眼１０との間において光走査装置２４を備えている。
【００２８】
光源ユニット２０は、３原色（ＲＧＢ）を有する３つのレーザビーム（成分光束）を１つのレーザビーム（合成光束）に合波して任意色のレーザビームを生成するために、赤色のレーザビームを発するＲレーザ３０と、緑色のレーザビームを発するＧレーザ３２と、青色のレーザビームを発するＢレーザ３４とを備えている。
【００２９】
各レーザ３０，３２，３４は、例えば、レーザダイオードとして構成することが可能である。本実施形態においては、それらレーザ３０，３２，３４がそれぞれ、前記（１）項における「光源」の一例を構成する。
【００３０】
レーザ３０，３２，３４から出射した各レーザビームは、コリメート光学系４０，４２，４４によって平行光化される。その後、各レーザビームは、波長依存性を有する各ダイクロイックミラー５０，５２，５４に入射させられ、それにより、各レーザビームが波長に関して選択的に反射・透過させられ、それら３つのダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１つのダイクロイックミラー５０に最終的に入射して１本のレーザビームに合波される。その１本のレーザビームは、結合光学系５６によって集光され、光ファイバ８２の先端に入射する。その光ファイバ８２に入射したレーザビームは、光ファイバ８２中を伝送され、その光ファイバ８２の後端から放射させられるレーザビームを平行光化するコリメート光学系８４を経て光走査装置２４に入射する。
【００３１】
以上、光源ユニット２０のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説明する。
【００３２】
光源ユニット２０は、コンピュータ（図示しない）を主体とする信号処理回路６０を備えている。信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号（画像信号）に基づき、各レーザ３０，３２，３４を駆動するための信号処理と、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように設計されている。
【００３３】
各レーザ３０，３２，３４を駆動するため、信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、網膜１４上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザビームにとって必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザ３０，３２，３４を駆動する各レーザドライバ７０，７２，７４に供給する。レーザビームの走査を行うための信号処理については後述する。
【００３４】
光走査装置２４は、ＨＳスキャナ（高速スキャナ、主走査部）１００とＬＳスキャナ（低速スキャナ、副走査部）１０２とを備えている。
【００３５】
ＨＳスキャナ１００は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを主走査方向（本実施形態については、垂直方向であるが、水平方向でも可）に相対的に高速に走査する光学系である。
【００３６】
これに対し、ＬＳスキャナ１０２は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを、主走査方向とは直交する副走査方向（本実施形態については、水平方向であるが、垂直方向でも可）に相対的に低速に走査する光学系である。
【００３７】
具体的に説明するに、ＨＳスキャナ１００は、本実施形態においては、機械的偏向を行うミラー１２０を備えた弾性体１２４のねじり共振によってそのミラー１２０を揺動させ、それにより、入射したレーザビームを主走査方向に走査する。このＨＳスキャナ１００は、駆動回路１２６を有しており、その駆動回路１２６は、信号処理回路６０から供給される主走査用の駆動信号（または主走査用の同期信号）により、ミラー１２０を駆動する。
【００３８】
図１に示すように、ＨＳスキャナ１００によって走査されたレーザビームは、リレー光学系１３０によってＬＳスキャナ１０２に伝送される。
【００３９】
ＬＳスキャナ１０２は、機械的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー１４０を非共振モードで強制的に電磁駆動し、それにより、入射したレーザビームを副走査方向に走査する。ガルバノミラー１４０には、ＨＳスキャナ１００から出射したレーザビームがリレー光学系１３０によって集光されて入射する。ＬＳスキャナ１０２は、駆動回路１４２を有しており、その駆動回路１４２は、信号処理回路６０から供給される副走査用の駆動信号（または副走査用の同期信号）により、ガルバノミラー１４０を駆動する。
【００４０】
図２には、ＨＳスキャナ１００とＬＳスキャナ１０２とをそれぞれ同時に作動させつつ、レーザ３０，３２，３４のうちのいずれかを連続的に点灯させた場合にそのいずれかのレーザ３０，３２，３４から出射するレーザビームによって形成される全走査エリアが平面図で示されている。その全走査エリアは、画像を表示するための有効走査エリアと、画像を表示しない無効走査エリアとに分かれるが、全走査エリアを副走査方向に見た場合に、有効走査エリアに先行する先頭無効走査エリアと、有効走査エリアに後続する末尾無効走査エリアとが、有効走査エリアを挟むように存在する。本実施形態においては、画像の１フレーム内の複数周期分の走査線のうち、最初の数周期分（例えば、３周期分）は、先頭無効走査エリア内に位置する。
【００４１】
なお、念のため説明するに、上記の説明においては、全走査エリアが、あるフレームについての走査開始位置から走査終了位置までの期間のみに着目して説明されているが、実際には、あるフレームから次のフレームへの移行のために、レーザ３０，３２，３４を消灯して走査終了位置から走査開始位置に戻る期間（例えば、帰線消去期間）が存在する。
【００４２】
本実施形態においては、後述のように、先頭無効走査エリアに存在する最初の数周期分の走査線の期間中に、通過タイミングの検出と光源光量の検出のために必要なレーザ３０，３２，３４の点灯が行われる。
【００４３】
ところで、ＬＳスキャナ１０２から画像表示面上の先頭無効走査エリアに入射しようとする光束は、ＬＳスキャナ１０２の下流側に設置された、画像をトリミングするための枠体（図示しない）によって遮光される。その枠体は、ＬＳスキャナ１０２からの光（２次元的に走査された光）のうち、観察者によって観察されるべき部分（有効走査エリア）の通過を許可する一方、観察者によって観察されるべきではない部分（無効走査エリア）を遮光する。
【００４４】
したがって、本実施形態においては、後述のように、先頭無効走査エリアにおいて、通過タイミングの検出と光源光量の検出のために、画像表示とは無関係にレーザ３０，３２，３４を点灯させても、そのときに発生させられる光束が観察者によってノイズ光として観察されずに済む。
【００４５】
図１に示すように、ＨＳスキャナ１００とリレー光学系１３０との間に、ビームスプリッタ１６０が配置されている。このビームスプリッタ１６０は、ＨＳスキャナ１００から出射した光束を、ＨＳスキャナ１００とＬＳスキャナ１０２との間における有効な光路から外れた位置に向かって誘導し、前記光路から外れた位置に配置されたＢＤセンサ２００に入射させる。本実施形態においては、そのＢＤセンサ２００が、前記（１）項における「光検出装置」の一例を構成する。
【００４６】
図３（ａ）には、光束が２次元的に走査されることによって描かれる軌跡が、波形図により、かつ、ＢＤセンサ２００の２つの受光領域に幾何学的に関連付けて示されている。図３（ｂ）には、そのＢＤセンサ２００の出力信号の時間的変化が、タイムチャートにより、かつ、光源であるレーザ３０，３２，３４の光量（以下、単に「光源光量」という。）の時間的変化に関連付けて示されている。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、ＢＤセンサ２００は、主走査方向に並んだ第１光センサ素子２１０と第２光センサ素子２１２とが互いに隣接して配置されて構成されている。第１光センサ素子２１０も第２光センサ素子２１２も、主走査方向に延びる受光領域を有しており、それら２つの受光領域は、主走査方向に互いに隣接している。
【００４８】
第１光センサ素子２１０は、ＨＳスキャナ１００から出射する光束の走査の中心に近い側に配置される一方、第２光センサ素子２１２は、遠い側に配置されている。第１光センサ素子２１０も第２光センサ素子２１２も、フォトダイオードとして構成されている。以下、第１光センサ素子２１０が出力する光量信号を「第１センサ信号」と称するのに対し、第２光センサ素子２１２が出力する光量信号を「第２センサ信号」と称する。
【００４９】
ＢＤセンサ２００は、第１光センサ素子２１０の受光領域と第２光センサ素子２１２の受光領域との間の境界点であるＢＤ検知点２１４を有しており、そのＢＤ検知点２１４を光束が通過したタイミングを検出する機能を有する。ＢＤ検知点２１４は、光束の揺動振幅の中心位置（以下、「振幅中心位置」という。）からも、光束の２つの最大揺動位置のうちＢＤ検知点２１４に近いほうからも、外れた位置に配置されているが、その最大揺動位置から外れた位置に配置される限り、例えば、振幅中心位置に一致するように配置してもよい。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、第２光センサ素子２１２は、上述の受光領域として、主走査方向に延びる検出可能領域を有している。第２光センサ素子２１２は、前記検出可能領域内における任意の位置において光束を受光すれば、その受光した光束の光量に応じた光量信号を前記第２センサ信号として出力する。第１センサ信号も、同様に、光量信号であるが、本実施形態においては、第２光センサ素子２１２の受光領域の方が第１光センサ素子２１０の受光領域より長くなっている。このおかげで、ＢＤセンサ２００が、前述の通過タイミングの検出を終了した後に、レーザ３０，３２，３４の実際の光量を検出し易くなっているが、第２光センサ素子２１２の受光領域の長さは、第１光センサ素子２１０の受光領域より短くてもよいし、等しくてもよい。
【００５１】
本実施形態においては、第２光センサ素子２１２の検出可能領域が、ＢＤ検知点２１４から前記最大揺動位置と同じ位置まで主走査方向に延びている。ただし、この検出可能領域をこのように設定することは、本発明を実施するうえにおいて不可欠なことではなく、例えば、ＢＤ検知点２１４から前記最大揺動位置の手前の位置まで主走査方向に延びるように設定してもよい。
【００５２】
図３（ｂ）に示すように、第１センサ信号も第２センサ信号も、受光量に応じたアナログの光量信号である。以下、第１センサ信号および第２センサ信号のそれぞれの時間的変化を説明する。
【００５３】
第１光センサ素子２１０は、光束が、それの往き走査中に、前記振幅中心位置から第１光センサ素子２１０の受光領域に進入してやがて退出する第１段階（光束が第１光センサ素子２１０を往き走査方向に通過する段階）と、光束が、それの戻り走査中に、前記最大揺動位置から第１光センサ素子２１０の受領領域に再度進入してやがて退出する第２段階（光束が第１光センサ素子２１０を戻り走査方向に通過する段階）とをそれらの順に経験する。第１センサ信号は、第１段階と第２段階とで、互いに対称となる時間的変化を示すため、以下、第１段階における時間的変化のみを代表的に説明する。
【００５４】
第１センサ信号のレベルは、光束が第１光センサ素子２１０の受光領域の一側エッジに進入すると、上昇する。その後、光束が第１光センサ素子２１０の受光領域の他側エッジ（ＢＤ検知点２１４に一致するエッジ）から退出すると、第１センサ信号のレベルは、低下する。これに対し、第２センサ信号のレベルは、光束が第１光センサ素子２１０の受光領域から第２光センサ素子２１２の検出可能領域の一側エッジ（第１光センサ素子２１０の受光領域に隣接するエッジであって、ＢＤ検知点２１４に一致するエッジ）に進入すると、上昇する。その後、光束が前記検出可能領域内をその検出可能領域の他側エッジに向かって一方向に進行し、その他側エッジに到達する手前で、光束が折り返して前記一側エッジに向かって逆方向に進行するというように、前記検出領域内に一往復する間、第２センサ信号のレベルは、光源光量が変化しない限り、一定であって、その光源光量を表す。図３（ｂ）には、光束の光量が多いケース１（同図において、太い実線で示す）と、少ないケース２（同図において、細い実線で示す）とにつき、第２センサ信号のレベルがグラフで表されている。その後、光束が前記一側エッジから第１光センサ素子２１０の受光領域に向かって退出すると、第２センサ信号のレベルは低下する。
【００５５】
第１センサ信号と第２センサ信号との差分は、第１光センサ素子２１０の受光領域と、ＢＤ検知点２１４の位置において、最も顕著に変化する。その差分を２値化した信号がＢＤ信号（通過タイミング検出信号）である。そのＢＤ信号は、２値のデジタル信号である。
【００５６】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、そのＢＤ信号は、光束が往き走査中にＢＤ検知点２１４を通過すると、ハイレベルＨからローレベルＬに変化し、逆に、光束が戻り走査中にＢＤ検知点２１４を再度通過すると、今度は、ローレベルＬからハイレベルＨに変化する。ＢＤ信号のレベルが変化するタイミングを検出すれば、光束が、ＢＤ検知点２１４を通過した通過タイミングを検出することができる。
【００５７】
なお付言するに、本実施形態においては、光束が往き走査中にＢＤ検知点２１４を通過する第１通過タイミングｔpassと、戻り走査中にＢＤ検知点２１４を通過する第２通過タイミングｔpass’との双方が検出されるが、それら第１および第２通過タイミングのうちのいずれかのみが検出される態様で本発明を実施することが可能である。
【００５８】
さらに、付言するに、本実施形態においては、第１光センサ素子２１０と第２光センサ素子２１２とが一列に合体して成るＢＤセンサ２００を用いて、通過タイミングの検出と光源光量の検出とが行われるが、ＢＤセンサ２００に代えて、単一のセンサ素子を用いる光検出装置であって、そのセンサ素子の受光面の一端部がＢＤ検知点２１４として機能する一方、その受光面の、その一端部を除く部分において、前記検出可能領域を有するものを採用することが可能である。この光検出装置を採用する場合には、それの単一のセンサ素子から出力される光量信号を、通過タイミングの検出と光源光量の検出との双方に使用することが可能である。
【００５９】
図４には、信号処理回路６０の構成が、光源であるレーザ３０，３２，３４と、その光源を駆動する光源駆動部であるレーザドライバ７０，７２，７４と、ＢＤセンサ２００とに関連付けて、機能ブロック図で表されている。信号処理回路６０は、いずれも、ＢＤセンサ２００に接続された画像表示制御部２３０および光量検出部２３２と、それら画像表示制御部２３０および光量検出部２３２とレーザドライバ７０，７２，７４とに接続された光量制御部２３４とを備えている。
【００６０】
画像表示制御部２３０は、先頭無効走査エリアにおいて、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号を受信し、そのＢＤ信号のレベルがローレベルＬとハイレベルＨとの間において変化するタイミングである通過タイミングに基づき、後続する有効走査エリアにおいて、表示すべき画像を表す画像信号（各成分光ごとの輝度信号）を、光量制御部２３４に出力する。この画像表示制御部２３０は、有効走査エリア内において、各走査周期ごとに、各レーザ３０，３２，３４の発光タイミングを制御し、それにより、各走査線ごとに光束が主走査方向に画像を書き出すタイミングを決定する発光タイミング制御部として機能する。
【００６１】
光量制御部２３４は、有効走査エリアにおいて、画像信号に応じた強度（輝度）を各成分光が有するようにするため、すなわち、各レーザ３０，３２，３４から出射する光束の光量が画像信号に応じたものとなるようにするためにレーザドライバ７０，７２，７４に供給することが必要である駆動信号を生成する。画像信号と駆動信号との間の関係を表す関数が関数式、テーブル等としてメモリ（図示しない）に予め記憶されており、光量制御部２３４は、その関数を用いることにより、画像信号に対応する駆動信号を生成する。すなわち、この光量制御部２３４は、画像信号（輝度信号または強度信号）を駆動信号に変換する機能を有するのである。
【００６２】
図３（ｂ）に示すように、光量検出部２３２は、先頭無効走査エリアにおいて、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号を受信する。そのＢＤ信号のレベルが変化するタイミングである通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過した時刻ｔ２から、光源が、光源光量の検出に適した光量で発光させられる。光量検出部２３２は、その時刻ｔ２から所定時間が経過した後に、ＢＤセンサ２００から第２センサ信号も受信し、その第２センサ信号に基づき、光束の実際の光量（光源光量）を検出する。その光量検出値は、光量制御部２３４に出力される。
【００６３】
光量検出値が取得されたときに光量制御部２３４がレーザドライバ７０，７２，７４に出力していた駆動信号は既知であるから、結局、実際の駆動信号と光量検出値との関係、すなわち、実際の駆動信号に正規に対応する基準光量と実際光量との関係も既知である。よって、光量制御部２３４は、実際光量が基準光量と一致するか否かを判定することが可能であり、さらに、実際光量が基準光量と一致するように、レーザドライバ７０，７２，７４に供給すべき駆動信号を修正すること、すなわち、前記関数（例えば、前記関数式または前記テーブル）の特性を修正することが可能である。
【００６４】
このような知見に基づき、光量制御部２３４は、先頭無効走査エリアにおいて、実際光量（光量検出値）と基準光量との関係（誤差）に基づき、前記関数の特性を修正する。すなわち、この光量制御部２３４は、前記関数の特性を、光量検出値に基づいて補正する機能も有するのである。
【００６５】
先頭無効走査エリアにおいては、通過タイミングの検出および光源光量の検出のため、レーザ３０，３２，３４が駆動されて光束を、可変である光量（強度）で出射する。そのために、画像表示制御部２３０が、画像信号を生成して光量制御部２３４に出力し、それに応じて、光量制御部２３４が、駆動信号を生成してレーザドライバ７０，７２，７４に出力する。本実施形態においては、先頭無効走査エリアにおける光源光量の変更が画像信号を用いて行われるが、例えば、画像信号とは別の指令信号を画像表示制御部２３０とは無関係に生成し、その生成された指令信号を用いて光源光量を変更する態様で本発明を実施することが可能である。
【００６６】
図３（ｂ）に示すように、先頭無効走査エリアにおいて、１周期の走査中に、往き走査中に通過タイミングを検出するための第１タイミング検出期間と、戻り走査中に通過タイミングを検出する第２タイミング検出期間と、それら２つの期間の間に、光束の折り返し点を含むように位置する光量調整期間が存在する。ただし、光束の折り返し点を隔てて並んだ２つの光量調整期間が存在する態様で本発明を実施することが可能である。
【００６７】
第１タイミング検出期間は、先行する基準時刻（例えば、前回の走査において検出された通過タイミングや、前回の走査における最大揺動位置）から計算される時刻ｔ１に開始され、光束が往き走査中にＢＤ検知点２１４を通過する通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過した時刻ｔ２に終了する。光量調整期間は、その時刻ｔ２に開始され、その時刻ｔ２に所定時間Ｔ１を加算して計算される時刻ｔ３に終了する。第２タイミング検出期間は、時刻ｔ３に開始され、その時刻ｔ３に所定時間Ｔ２を加算して計算される時刻ｔ４に終了する。
【００６８】
結局、時刻ｔ２およびｔ３はいずれも、通過タイミングｔpassを基準時刻として計算される。通過タイミングｔpassは、精度よく検出される時刻であり、しかも、時刻ｔ２およびｔ３はいずれも、通過タイミングｔpassの直後に出現するタイミングであるため、時間のサンプリング誤差も少ない。よって、それら時刻ｔ２およびｔ３はいずれも、通過タイミングｔpassを用いて精度よく計算される。その結果、光量調整期間の時間的な位置および長さが、通過タイミングｔpassに対して相対的に、精度よく管理されることになる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、先頭無効走査期間内において、同じＢＤセンサ２００を用いることにより、通過タイミングの検出と光源光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行い、それにより、信号処理を高効率化することが容易となる。
【００７０】
なお付言するに、本実施形態においては、時刻ｔ４が、時刻ｔ３に所定時間Ｔ２を加算することによって計算されるが、例えば、光束が戻り走査中にＢＤ検知点２１４を通過する通過タイミングｔpass’に所定時間Ｔ３を加算して計算してもよい。
【００７１】
本実施形態においては、第１タイミング検出期間および第２タイミング検出期間の組合せが、先頭無効走査エリア内の３周期分の走査のいずれの期間についても存在し、これに対し、第１タイミング検出期間、光量調整期間および第２タイミング検出期間の組合せは、先頭無効走査エリア内の３周期分の走査のいずれか一つである対象走査（今回注目している回の走査）の期間についてのみ存在する。ただし、第１タイミング検出期間、光量調整期間および第２タイミング検出期間の組合せが、先頭無効走査エリア内の３周期分の走査のいずれの期間についても存在する態様で本発明を実施することが可能である。この態様においては、例えば、複数の光量調整期間における複数の光量検出値を合成した値を、真の光量検出値として採用することが可能である。
【００７２】
図３（ｂ）に示すように、対象走査中、第１タイミング検出期間と、光量調整期間と、第２タイミング検出期間と、それら期間のいずれにも該当しない無発光期間との間で、光源光量が、各期間での処理に適応するように、時間と共に変更されて最適化される。本実施形態においては、この適応制御が、画像表示制御部２３０が、必要な画像信号を生成して光量制御部２３４に供給することにより、実現されるが、この適応制御は、画像表示制御部２３０とは別の要素が、必要な指令信号を生成して光量制御部２３４に供給することにより、実現してもよい。
【００７３】
具体的には、第１タイミング検出期間および第２タイミング検出期間においては、いずれも、光源光量の第１目標光量（前記（２）項における「第１目標光量」の一例）が、通過タイミングの検出に適した光量（例えば、光源の最大光量より少ない光量）となるようにされる。通過タイミングの検出に適した光量は、ＢＤセンサ２００の種類によって異なるため、実際のセンサ特性に適合するように、目標光量が設定される。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、第１タイミング検出期間および第２タイミング検出期間において、光源光量が、通過タイミングの検出精度との関係において最適化されるため、通過タイミングを、精度よく、しかも、光源光量が無駄に多いために光源消費電力が浪費されてしまうことなく、検出することが容易となる。
【００７５】
ところで、本実施形態においては、光量調整期間の時間的位置を決めるために参照すべきパラメータとして、安定的にかつ精度よく検出可能な通過タイミングｔpassが選択され、そのうえで、その通過タイミングｔpassに対して相対的に光量調整期間の時間的位置が決まる。よって、本実施形態によれば、他のパラメータを用いる場合より、光量調整期間の時間的位置を走査期間内において精度よく管理することが容易である。しかも、本実施形態においては、上述のように、光源光量の適応制御によって通過タイミングｔpassが精度よく検出される。このこととも相俟って、本実施形態によれば、光量調整期間の時間的位置を走査期間内において精度よく管理することが容易である。
【００７６】
本実施形態においては、さらに、光量調整期間においては、光源光量の第２目標光量（前記（２）項における「第２目標光量」の一例）が、光源光量の検出に適した光量（例えば、レーザ３０，３２，３４の最大光量の１００％）となるようにされる。
【００７７】
したがって、本実施形態によれば、先頭無効走査エリアにおいて、１周期分の主走査期間において、通過タイミングの検出と光源光量の検出との双方を行うにもかかわらず、その走査期間全体を通じて光源を発光し続ける場合より、光源消費電力が節減され、部品としての光源の寿命が延び、さらに、前記遮光用枠体からの漏れ光が減少する。
【００７８】
ところで、前記無発光期間においては、通過タイミングの検出も光源光量の検出も行われないため、本来であれば、節電を目的として、光源光量を０とすべきである。しかし、本実施形態においては、その無発光期間から第１タイミング検出期間への移行時に光源光量が、第１タイミング検出期間中の目標光量に迅速に増加することを容易にするため、図３（ｂ）に示すように、無発光期間中、光源からバイアス光（光源へのバイアス電流によって光源が発する微弱な光）が発光させられる。これにより、光源光量の高応答性と節電との両立が達成される。ただし、光源光量の高応答性より節電を優先させ、無発光期間中、光源光量が０である態様で本発明を実施することが可能である。
【００７９】
図３（ｂ）に示すように、光量調整期間は、先行する光量検出期間と、後続する光量修正期間とに分割される。光量検出期間においては、まず、光源光量が、前述のように、光源光量の検出に適した目標光量に増加させられ、次に、光源光量が、第２センサ信号に基づき、検出される。光量修正期間においては、その検出された光源光量をフィードバックすることにより、次回の光源光量が基準光量に接近し、理想的には一致するように、前記関数の特性が修正される。その関数の特性に従い、今回の走査期間のうちの第２タイミング検出期間における光源光量と、次回以後の走査期間における光源光量とが修正される。
【００８０】
上述の通過タイミングの検出および光源光量の調整（ここに、「調整」は、「光源光量の検出」と、「その検出結果に基づく前記関数の特性の修正」との双方を含む概念である。）を実行するために、信号処理回路６０の前記コンピュータにより、図５にフローチャートで概念的に表されているプログラムが実行される。
【００８１】
このプログラムが実行されると、まず、ステップＳ１において、今回の走査が前記対象走査であるか否かが判定される。今回の走査が対象走査でなければ、再びこのステップＳ１が実行されるが、今回の走査が対象走査であれば、ステップＳ２に進む。
【００８２】
このステップＳ２においては、今回は前記無発光期間中であると仮定されているから、レーザ３０，３２，３４が、それぞれが前記バイアス光を発光するように、一斉に点灯させられる。続いて、ステップＳ３において、前述のようにして計算された時刻ｔ１の計算値が所定のメモリ（図示しない）から読み出され、その後、ステップＳ４において、時刻ｔ１が到来するのが待たれる。時刻ｔ１が到来したら、ステップＳ５において、第１タイミング検出モードに移行し、それにより、前記第１タイミング検出期間に移行する。
【００８３】
続いて、ステップＳ６において、今回は前記第１タイミング検出期間中であるから、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ、タイミング検出に適した第１目標光量を実現するように、光量が変更させられる。具体的には、まず、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ第１目標光量を実現するための画像信号（指令信号）が生成され、次に、その画像信号が、前記関数（現時点では、デフォルトの特性を有する）を用いて駆動信号に変換され、そして、その駆動信号がレーザドライバ７０，７２，７４に出力される。
【００８４】
その後、ステップＳ７において、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号が入力され、続いて、ステップＳ８において、その入力されたＢＤ信号のレベルがハイレベルＨからローレベルＬに変化するのが待たれる。すなわち、往き走査中に光束がＢＤ検知点２１４を通過したタイミングが到来するのが待たれるのである。
【００８５】
その通過タイミングが到来すると、ステップＳ９において、その通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過するのが待たれる。すなわち、時刻ｔ２が到来するのが待たれるのである。通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過したら、ステップＳ１０において、光量調整モードに移行し、それにより、前記光量調整期間に移行する。
【００８６】
続いて、ステップＳ１１において、今回は前記光量調整期間中であるから、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ、光量検出に適した第２目標光量を実現するように、光量が変更させられる。具体的には、まず、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ第２目標光量を実現するための画像信号（指令信号）が生成され、次に、その画像信号が、前記関数（現時点では、デフォルトの特性を有する）を用いて駆動信号に変換され、そして、その駆動信号がレーザドライバ７０，７２，７４に出力される。
【００８７】
なお、上述の第２目標光量は、それが使用される画像表示装置の種類によって異なるのに対し、前述の第１目標光量は、それが使用される光検出装置（例えば、ＢＤセンサ）の種類によって異なるため、画像表示装置が、表示される画像の輝度が大きいプロジェクタである場合には、第２目標光量が第１目標光量より多い場合が多いのに対し、画像表示装置が、表示される画像の輝度が小さい網膜走査型画像表示装置である場合には、第２目標光量が第１目標光量より少ない場合が多い。
【００８８】
その後、ステップＳ１２において、ＢＤセンサ２００から第２センサ信号が入力され、続いて、ステップＳ１３において、その入力された第２センサ信号のレベルから、光源光量が検出される。その後、ステップＳ１４において、その光量検出値と基準値（レーザドライバ７０，７２，７４に今回出力された駆動信号に正規に対応する光量）とが互いに比較され、その結果に基づき、光量検出値の、前記基準値からの誤差が計算される。
【００８９】
続いて、ステップＳ１５において、その計算された光量誤差が部分的にまたは完全にキャンセルされるように、前記関数の特性が修正される。光源光量の補正が行われるのである。具体的には、例えば、光量検出値が前記基準値より大きい場合には、同じ画像信号に対して光源光量が減少するように、前記関数の特性が修正され、逆に、光量検出値が前記基準値より小さい場合には、同じ画像信号に対して光源光量が増加するように、前記関数の特性が修正される。
【００９０】
その後、ステップＳ１６において、時刻ｔ３が計算され、続いて、ステップＳ１７において、時刻ｔ３が到来するのが待たれる。時刻ｔ３が到来したら、ステップＳ１８において、第２タイミング検出モードに移行し、それにより、前記第２タイミング検出期間に移行する。
【００９１】
続いて、ステップＳ１９において、今回は前記第２タイミング検出期間中であるから、ステップＳ６と同様にして、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ、タイミング検出に適した前記第１目標光量を実現するように、光量が変更させられる。その後、ステップＳ２０において、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号が入力され、続いて、ステップＳ２１において、その入力されたＢＤ信号のレベルがローレベルＬからハイレベルＨに変化するのが待たれる。すなわち、戻り走査中に光束がＢＤ検知点２１４を通過したタイミングが到来するのが待たれるのである。
【００９２】
その通過タイミングが到来すると、ステップＳ２２において、時刻ｔ４が計算され、続いて、ステップＳ２３において、時刻ｔ４が到来するのが待たれる。時刻ｔ４が到来したら、ステップＳ２４において、今回は前記無発光期間中であるから、図３（ｂ）に示すように、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ前記バイアス光を発光するように点灯させられ、その結果、光量が変更させられる。その後、ステップＳ２５において、この対象走査が終了するのが待たれる。この対象走査が終了すると、ステップＳ２６において、レーザ３０，３２，３４がすべて完全に消灯される。以上で、このプログラムの実行が終了する。なお、時刻ｔ４が到来したら直ちに、レーザ３０，３２，３４がすべて完全に消灯される態様（バイアス光すら発光させない態様）で本発明を実施することが可能である。
【００９３】
以上の説明から明らかなように、信号処理回路６０のうち、図５のステップＳ２−Ｓ６、Ｓ１１およびＳ１６−Ｓ２６を実行する部分が、図４に示す画像表示制御部２３０を構成し、ステップＳ７−Ｓ１３を実行する部分が、光量検出部２３２を構成し、ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１９およびＳ２４を実行する部分が、光量制御部２３４を構成している。それらステップのうち、ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１９およびＳ２４はそれぞれ、画像表示制御部２３０と光量制御部２３４との協働によって実行される。
【００９４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、説明の便宜上、第１光センサ素子２１０の受光領域と、第２光センサ素子２１２の受光領域である検出可能領域との組合せが、前記（１）項における「少なくとも一つ受光領域」の一例を構成し、第１光センサ素子２１０の受光領域と、第２光センサ素子２１２の検出可能領域のうちＢＤ検知点２１４に近接する部分とが、互いに共同して、同項における「タイミング検出領域」の一例を構成し、第２光センサ素子２１２の検出可能領域が、同項における「光量検出領域」の一例を構成していると考えることが可能である。
【００９５】
さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、信号処理回路６０のうち、図５に示すステップＳ８−Ｓ１０を実行する部分が、前記（１）項における「期間決定部」の一例を構成し、信号処理回路６０のうち、図５に示すステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１９およびＳ２４を実行する部分が、前記（１）項における「光源制御部」の一例を構成し、信号処理回路６０のうち、図５に示すステップＳ７およびＳ８を実行する部分が、同項における「タイミング検出部」の一例を構成し、光量検出部２３２が、同項における「光量検出部」の一例を構成し、光量制御部２３４が、同項における「光量調整部」の一例、前記（４）項における「第１光量調整部」の一例および前記（５）項における「第２光量調整部」の一例をそれぞれ構成していると考えることが可能である。
【００９６】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の種々の態様で実施することが可能である。
【００９７】
例えば、本実施形態においては、光量検出部２３２による光量検出値が、光源光量を調整するという用途に使用されるが、例えば、それに代えて、または、それに加えて、信号処理回路６０内の診断部（図示しない）により、光源が異常であるか否かを診断するという用途に使用される態様で本発明を実施することが可能である。
【００９８】
また、本実施形態においては、光量調整期間の全体を通じ、すなわち、時刻ｔ３が到来するまで、光源が連続的に発光させられるが、例えば、光量検出部２３２による光量の検出が終了すると、光量調整期間の終了前、すなわち、時刻ｔ３の到来前であっても、信号処理回路６０内の発光停止部（図示しない）により、光源の発光を停止させる態様で本発明を実施することが可能である。
【００９９】
また、本実施形態においては、光量調整期間において、３つの部分光源であるレーザ３０，３２，３４を一斉に作動させることによって合成光束が光源から出射させられ、その合成光束につき、光源光量が検出されるが、例えば、各レーザ３０，３２，３４ごとに、個別に順次作動させて、各成分光束を出射させ、各成分光束ごとに、光源光量を検出し、各成分光束ごとの光量検出値に基づき、各部分光源ごとに、前記関数の特性を修正し、各成分光束の光量を調整する態様で本発明を実施することが可能である。
【０１００】
以上、本発明の実施の形態のうち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、前記［発明の概要］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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源が発した光束の２次元的な走査によって画像を表示する技術に関するものであり、特に、光源の光量を検出する技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光束の２次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイが既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。その一例は、観察者の外界に設置されたスクリーンに画像を投影して表示するプロジェクタであり、別の例は、走査された光束を観察者の網膜上に直接投影し、それによって画像を表示する網膜走査型ディスプレイである。
【０００３】
いずれの例においても、この種の光走査型ディスプレイは、一般に、（ａ）光束を出射する光源と、（ｂ）その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに２次元的に走査する光走査装置と、（ｃ）その走査された光束を所定のタイミング検出位置において検出する光検出装置と、（ｄ）その光検出装置の出力信号に基づき、光束が前記タイミング検出位置を通過した通過タイミングを検出するタイミング検出部とを含むように構成される。
【０００４】
ところで、光源が発する光束の光量（強度、輝度）は、その光源を駆動するための電力を同じにすれば常に一定であるとは限らず、光源の出力特性の経時変化や、近接する熱源による光源の温度変化等に起因して時間的に変化する可能性がある。また、光源の出力特性には、製品間の個体差もあるため、種類が同じ複数の光源につき、それらの出力特性が、製品間でばらつく可能性もある。
【０００５】
これに対し、特許文献１は、そもそも通過タイミングの検出を目的として設置された光検出装置を流用して、光源が発する光束の強度（光量）を検出することにより、光源光量を補正する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような光走査型ディスプレイにおいては、通過タイミングの検出時における光源光量が、前記光検出装置による通過タイミングの検出に適した光量であることが望ましいのであるが、その光量が画像表示に適した光量とは大きく異なっている場合がよくある。そのため、従来の光走査型ディスプレイでは、通過タイミングの検出時に、その時に検出される光源光量の値すなわち光量検出値を、そのまま、画像表示に適した光源光量の目安として用いて光源光量を、画像表示に適するように補正することは困難であった。その結果、従来の光走査型ディスプレイにおいては、通常、通過タイミングの検出と、光源光量を画像表示に適するように補正するための光源光量の検出（以下、単に「光源光量の検出」という。）とが、複数回の走査に分けて非連続的に行われていた。
【０００８】
上述したような光走査型ディスプレイにおいては、通過タイミングの検出と、光源光量の検出との双方を、副走査方向における無効走査期間のうちのできる限り短い期間中に行うことが理想的であるため、通過タイミングの検出と、光源光量の検出とを、同じ走査期間中に、互いに連続して短時間で行うことが要望されていた。
【０００９】
以上説明した事情を背景として、本発明は、画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査によって画像を表示する技術であって、通過タイミングの検出と、光源光量を画像表示に適するように補正するための光源光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行うことを可能にするものを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載するが、このように、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することにより、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能となる。
【００１１】
（１） 画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
前記光束を出射する光源と、
その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに２次元的に走査する光走査装置と、
その２次元的に走査された光束を、前記主走査方向に延びる少なくとも一つの受光領域において受光し、その受光した光束の強度に応じた信号を出力する光検出装置と
を含み、
前記受光領域は、
その受光領域の、前記主走査方向における両端部の一方に配置されたタイミング検出位置を有するとともに、そのタイミング検出位置を前記光束が通過した通過タイミングを検出するためのタイミング検出領域と、
そのタイミング検出領域に対して前記主走査方向に並ぶとともに、前記光検出装置が受光した光束の光量を検出するための光量検出領域と
を含み、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内において、前記タイミング検出領域内において前記通過タイミングを検出するためのタイミング検出期間と、前記光量検出領域内において前記光量を検出するための光量検出期間とを、前記光量検出期間が、前記タイミング検出期間の終了後であって、前記検出された通過タイミングから所定時間経過した時刻に開始されるように、決定する期間決定部と、
前記光源が前記タイミング検出期間内と前記光量検出期間内とにおいてそれぞれ発光するように、前記光源を制御する光源制御部と、
前記タイミング検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記通過タイミングを検出するタイミング検出部と、
前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光源の光量を検出する光量検出部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【００１２】
（２） 前記光源制御部は、前記タイミング検出期間においては、前記光源が、前記通過タイミングの検出に適するように予め定められた第１目標光量で前記光束を出射するための第１指令信号を前記光源に対して出力する一方、前記光量検出期間においては、前記光源が、前記光量の検出に適するように予め定められた第２目標光量で前記光束を出射するための第２指令信号を前記光源に対して出力する（１）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００１３】
（３） 前記光検出装置は、各々、受光量に応じた光量信号を出力する第１光センサ素子と第２光センサ素子とが、前記主走査方向に延びるそれぞれの受光領域が前記主走査方向において互いに隣接するように配置されて成るビームディテクトセンサ（ＢＤセンサ）を含み、
前記タイミング検出位置は、前記第１光センサ素子の受光領域と前記第２光センサ素子の受光領域と間の境界位置に配置されている（１）または（２）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００１４】
（４） さらに、
前記光量の検出値に基づき、有効走査期間内における前記光源の光量を調整する第１光量調整部を含む（１）ないし（３）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１５】
（５） さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内におけるある往き走査線についての前記光量の検出値に基づき、同じ無効走査期間内における次の戻り走査線につき、前記タイミング検出期間中における前記光源の光量を調整する第２光量調整部を含む（１）ないし（４）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１６】
（６） 前記光源制御部は、前記光量検出部による光量の検出が終了すると、前記光量検出期間の終了前であっても、前記光源の発光を停止させる発光停止部を含む（１）ないし（５）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１７】
（７） 前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、各部分光源ごとに、各成分光束を出射させ、
前記光量検出部は、各成分光束ごとに、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
各成分光束ごとの前記光量の検出値に基づき、各部分光源ごとに、各成分光束の光量を調整する光量調整部を含む（１）ないし（６）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００１８】
（８） 前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、前記複数の部分光源を一斉に作動させることによって前記合成光束を前記光源から出射させ、
前記光量検出部は、前記合成光束につき、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記合成光束についての前記光量の検出値に基づき、前記光源が異常であるか否かを診断する診断部を含む（１）ないし（６）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光走査型ディスプレイの作動中、副走査方向における無効走査期間内において、タイミング検出期間が開始され、そのタイミング検出期間内において、光検出装置を用いて、光束が前記タイミング検出位置を通過した通過タイミング（以下、単に「通過タイミング」という。）が検出される。その検出された通過タイミングから所定時間経過した時刻に光量検出期間が開始され、その光量検出期間内において、同じ光検出装置を用いて光源光量が検出される。
【００２０】
よって、本発明によれば、通過タイミングに対して相対的に光量検出期間を、時間的に正確に設定することが容易となるとともに、先行するタイミング検出期間に十分に時間的に接近させて、光量検出期間を設定することが容易となる。その結果、本発明によれば、副走査方向における無効走査期間内において、同じ光検出装置を用いることにより、通過タイミングの検出と、光源光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行うことができ、それにより、信号処理を高効率化することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）を概念的に示す系統図である。
【図２】図１に示すビームディテクトセンサ（以下、「ＢＤセンサ」と略記する。）の２つの受光領域の、ＨＳスキャナのミラーの走査角度範囲に対する相対位置を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、光束が２次元的に走査されることによって描かれる軌跡を、ＢＤセンサの２つの受光領域に幾何学的に関連付けて示す波形図であり、図３（ｂ）は、そのＢＤセンサの出力信号の時間的変化を、光源の光量の時間的変化に関連付けて示すタイムチャートである。
【図４】図１に示す信号処理回路を概念的に表す機能ブロック図である。
【図５】図１に示す信号処理回路内のコンピュータによって実行されるプログラムを概念的に表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１には、本発明の一実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）が系統的に表されている。具体的には、このＲＳＤは、画像信号（各成分光ごとの輝度信号）に応じた強度を有する光束としてのレーザビームを、観察者の眼１０の瞳孔１２を経て網膜１４の結像面上に入射させ、その結像面上においてレーザビームを２次元的に走査し、それにより、その網膜１４上に画像光を直接に投影する装置である。このＲＳＤは、前記（１）項に係る「光走査型ディスプレイ」の一例を構成している。
【００２４】
このＲＳＤは、画像光を観察者の網膜上に直接投影し、それによって画像を表示する直視型の画像表示装置に分類されるが、観察者の外界に設置されたスクリーンに画像光を投影し、そのスクリーンからの反射光によって画像を表示するプロジェクタに変更することが可能である。
【００２５】
このＲＳＤは、表示画像の観察方式として、シースルー型、すなわち、観察者が、このＲＳＤによる表示画像に重ねて現実外界を観察することを可能にするものを採用したり、密閉型、すなわち、現実外界からの入射光を遮断し、観察者が、表示画像のみを観察することを可能にするものを採用することが可能である。
【００２６】
また、このＲＳＤは、観察者への装着方式として、ヘッドマウント型、すなわち、観察者の頭部に装着されてその頭部と一体的に移動するものを採用したり、覗き込み型、すなわち、観察者から独立して設置され、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカムコーダなどの撮像装置用の電子ビューファイダに代表されるものを採用することが可能である。
【００２７】
図１に示すように、このＲＳＤは、光源ユニット２０を備え、その光源ユニット２０と観察者の眼１０との間において光走査装置２４を備えている。
【００２８】
光源ユニット２０は、３原色（ＲＧＢ）を有する３つのレーザビーム（成分光束）を１つのレーザビーム（合成光束）に合波して任意色のレーザビームを生成するために、赤色のレーザビームを発するＲレーザ３０と、緑色のレーザビームを発するＧレーザ３２と、青色のレーザビームを発するＢレーザ３４とを備えている。
【００２９】
各レーザ３０，３２，３４は、例えば、レーザダイオードとして構成することが可能である。本実施形態においては、それらレーザ３０，３２，３４がそれぞれ、前記（１）項における「光源」の一例を構成する。
【００３０】
レーザ３０，３２，３４から出射した各レーザビームは、コリメート光学系４０，４２，４４によって平行光化される。その後、各レーザビームは、波長依存性を有する各ダイクロイックミラー５０，５２，５４に入射させられ、それにより、各レーザビームが波長に関して選択的に反射・透過させられ、それら３つのダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１つのダイクロイックミラー５０に最終的に入射して１本のレーザビームに合波される。その１本のレーザビームは、結合光学系５６によって集光され、光ファイバ８２の先端に入射する。その光ファイバ８２に入射したレーザビームは、光ファイバ８２中を伝送され、その光ファイバ８２の後端から放射させられるレーザビームを平行光化するコリメート光学系８４を経て光走査装置２４に入射する。
【００３１】
以上、光源ユニット２０のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説明する。
【００３２】
光源ユニット２０は、コンピュータ（図示しない）を主体とする信号処理回路６０を備えている。信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号（画像信号）に基づき、各レーザ３０，３２，３４を駆動するための信号処理と、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように設計されている。
【００３３】
各レーザ３０，３２，３４を駆動するため、信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、網膜１４上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザビームにとって必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザ３０，３２，３４を駆動する各レーザドライバ７０，７２，７４に供給する。レーザビームの走査を行うための信号処理については後述する。
【００３４】
光走査装置２４は、ＨＳスキャナ（高速スキャナ、主走査部）１００とＬＳスキャナ（低速スキャナ、副走査部）１０２とを備えている。
【００３５】
ＨＳスキャナ１００は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを主走査方向（本実施形態については、垂直方向であるが、水平方向でも可）に相対的に高速に走査する光学系である。
【００３６】
これに対し、ＬＳスキャナ１０２は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを、主走査方向とは直交する副走査方向（本実施形態については、水平方向であるが、垂直方向でも可）に相対的に低速に走査する光学系である。
【００３７】
具体的に説明するに、ＨＳスキャナ１００は、本実施形態においては、機械的偏向を行うミラー１２０を備えた弾性体１２４のねじり共振によってそのミラー１２０を揺動させ、それにより、入射したレーザビームを主走査方向に走査する。このＨＳスキャナ１００は、駆動回路１２６を有しており、その駆動回路１２６は、信号処理回路６０から供給される主走査用の駆動信号（または主走査用の同期信号）により、ミラー１２０を駆動する。
【００３８】
図１に示すように、ＨＳスキャナ１００によって走査されたレーザビームは、リレー光学系１３０によってＬＳスキャナ１０２に伝送される。
【００３９】
ＬＳスキャナ１０２は、機械的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー１４０を非共振モードで強制的に電磁駆動し、それにより、入射したレーザビームを副走査方向に走査する。ガルバノミラー１４０には、ＨＳスキャナ１００から出射したレーザビームがリレー光学系１３０によって集光されて入射する。ＬＳスキャナ１０２は、駆動回路１４２を有しており、その駆動回路１４２は、信号処理回路６０から供給される副走査用の駆動信号（または副走査用の同期信号）により、ガルバノミラー１４０を駆動する。
【００４０】
図２には、ＨＳスキャナ１００とＬＳスキャナ１０２とをそれぞれ同時に作動させつつ、レーザ３０，３２，３４のうちのいずれかを連続的に点灯させた場合にそのいずれかのレーザ３０，３２，３４から出射するレーザビームによって形成される全走査エリアが平面図で示されている。その全走査エリアは、画像を表示するための有効走査エリアと、画像を表示しない無効走査エリアとに分かれるが、全走査エリアを副走査方向に見た場合に、有効走査エリアに先行する先頭無効走査エリアと、有効走査エリアに後続する末尾無効走査エリアとが、有効走査エリアを挟むように存在する。本実施形態においては、画像の１フレーム内の複数周期分の走査線のうち、最初の数周期分（例えば、３周期分）は、先頭無効走査エリア内に位置する。
【００４１】
なお、念のため説明するに、上記の説明においては、全走査エリアが、あるフレームについての走査開始位置から走査終了位置までの期間のみに着目して説明されているが、実際には、あるフレームから次のフレームへの移行のために、レーザ３０，３２，３４を消灯して走査終了位置から走査開始位置に戻る期間（例えば、帰線消去期間）が存在する。
【００４２】
本実施形態においては、後述のように、先頭無効走査エリアに存在する最初の数周期分の走査線の期間中に、通過タイミングの検出と光源光量の検出のために必要なレーザ３０，３２，３４の点灯が行われる。
【００４３】
ところで、ＬＳスキャナ１０２から画像表示面上の先頭無効走査エリアに入射しようとする光束は、ＬＳスキャナ１０２の下流側に設置された、画像をトリミングするための枠体（図示しない）によって遮光される。その枠体は、ＬＳスキャナ１０２からの光（２次元的に走査された光）のうち、観察者によって観察されるべき部分（有効走査エリア）の通過を許可する一方、観察者によって観察されるべきではない部分（無効走査エリア）を遮光する。
【００４４】
したがって、本実施形態においては、後述のように、先頭無効走査エリアにおいて、通過タイミングの検出と光源光量の検出のために、画像表示とは無関係にレーザ３０，３２，３４を点灯させても、そのときに発生させられる光束が観察者によってノイズ光として観察されずに済む。
【００４５】
図１に示すように、ＨＳスキャナ１００とリレー光学系１３０との間に、ビームスプリッタ１６０が配置されている。このビームスプリッタ１６０は、ＨＳスキャナ１００から出射した光束を、ＨＳスキャナ１００とＬＳスキャナ１０２との間における有効な光路から外れた位置に向かって誘導し、前記光路から外れた位置に配置されたＢＤセンサ２００に入射させる。本実施形態においては、そのＢＤセンサ２００が、前記（１）項における「光検出装置」の一例を構成する。
【００４６】
図３（ａ）には、光束が２次元的に走査されることによって描かれる軌跡が、波形図により、かつ、ＢＤセンサ２００の２つの受光領域に幾何学的に関連付けて示されている。図３（ｂ）には、そのＢＤセンサ２００の出力信号の時間的変化が、タイムチャートにより、かつ、光源であるレーザ３０，３２，３４の光量（以下、単に「光源光量」という。）の時間的変化に関連付けて示されている。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、ＢＤセンサ２００は、主走査方向に並んだ第１光センサ素子２１０と第２光センサ素子２１２とが互いに隣接して配置されて構成されている。第１光センサ素子２１０も第２光センサ素子２１２も、主走査方向に延びる受光領域を有しており、それら２つの受光領域は、主走査方向に互いに隣接している。
【００４８】
第１光センサ素子２１０は、ＨＳスキャナ１００から出射する光束の走査の中心に近い側に配置される一方、第２光センサ素子２１２は、遠い側に配置されている。第１光センサ素子２１０も第２光センサ素子２１２も、フォトダイオードとして構成されている。以下、第１光センサ素子２１０が出力する光量信号を「第１センサ信号」と称するのに対し、第２光センサ素子２１２が出力する光量信号を「第２センサ信号」と称する。
【００４９】
ＢＤセンサ２００は、第１光センサ素子２１０の受光領域と第２光センサ素子２１２の受光領域との間の境界点であるＢＤ検知点２１４を有しており、そのＢＤ検知点２１４を光束が通過したタイミングを検出する機能を有する。ＢＤ検知点２１４は、光束の揺動振幅の中心位置（以下、「振幅中心位置」という。）からも、光束の２つの最大揺動位置のうちＢＤ検知点２１４に近いほうからも、外れた位置に配置されているが、その最大揺動位置から外れた位置に配置される限り、例えば、振幅中心位置に一致するように配置してもよい。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、第２光センサ素子２１２は、上述の受光領域として、主走査方向に延びる検出可能領域を有している。第２光センサ素子２１２は、前記検出可能領域内における任意の位置において光束を受光すれば、その受光した光束の光量に応じた光量信号を前記第２センサ信号として出力する。第１センサ信号も、同様に、光量信号であるが、本実施形態においては、第２光センサ素子２１２の受光領域の方が第１光センサ素子２１０の受光領域より長くなっている。このおかげで、ＢＤセンサ２００が、前述の通過タイミングの検出を終了した後に、レーザ３０，３２，３４の実際の光量を検出し易くなっているが、第２光センサ素子２１２の受光領域の長さは、第１光センサ素子２１０の受光領域より短くてもよいし、等しくてもよい。
【００５１】
本実施形態においては、第２光センサ素子２１２の検出可能領域が、ＢＤ検知点２１４から前記最大揺動位置と同じ位置まで主走査方向に延びている。ただし、この検出可能領域をこのように設定することは、本発明を実施するうえにおいて不可欠なことではなく、例えば、ＢＤ検知点２１４から前記最大揺動位置の手前の位置まで主走査方向に延びるように設定してもよい。
【００５２】
図３（ｂ）に示すように、第１センサ信号も第２センサ信号も、受光量に応じたアナログの光量信号である。以下、第１センサ信号および第２センサ信号のそれぞれの時間的変化を説明する。
【００５３】
第１光センサ素子２１０は、光束が、それの往き走査中に、前記振幅中心位置から第１光センサ素子２１０の受光領域に進入してやがて退出する第１段階（光束が第１光センサ素子２１０を往き走査方向に通過する段階）と、光束が、それの戻り走査中に、前記最大揺動位置から第１光センサ素子２１０の受領領域に再度進入してやがて退出する第２段階（光束が第１光センサ素子２１０を戻り走査方向に通過する段階）とをそれらの順に経験する。第１センサ信号は、第１段階と第２段階とで、互いに対称となる時間的変化を示すため、以下、第１段階における時間的変化のみを代表的に説明する。
【００５４】
第１センサ信号のレベルは、光束が第１光センサ素子２１０の受光領域の一側エッジに進入すると、上昇する。その後、光束が第１光センサ素子２１０の受光領域の他側エッジ（ＢＤ検知点２１４に一致するエッジ）から退出すると、第１センサ信号のレベルは、低下する。これに対し、第２センサ信号のレベルは、光束が第１光センサ素子２１０の受光領域から第２光センサ素子２１２の検出可能領域の一側エッジ（第１光センサ素子２１０の受光領域に隣接するエッジであって、ＢＤ検知点２１４に一致するエッジ）に進入すると、上昇する。その後、光束が前記検出可能領域内をその検出可能領域の他側エッジに向かって一方向に進行し、その他側エッジに到達する手前で、光束が折り返して前記一側エッジに向かって逆方向に進行するというように、前記検出領域内に一往復する間、第２センサ信号のレベルは、光源光量が変化しない限り、一定であって、その光源光量を表す。図３（ｂ）には、光束の光量が多いケース１（同図において、太い実線で示す）と、少ないケース２（同図において、細い実線で示す）とにつき、第２センサ信号のレベルがグラフで表されている。その後、光束が前記一側エッジから第１光センサ素子２１０の受光領域に向かって退出すると、第２センサ信号のレベルは低下する。
【００５５】
第１センサ信号と第２センサ信号との差分は、第１光センサ素子２１０の受光領域と、ＢＤ検知点２１４の位置において、最も顕著に変化する。その差分を２値化した信号がＢＤ信号（通過タイミング検出信号）である。そのＢＤ信号は、２値のデジタル信号である。
【００５６】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、そのＢＤ信号は、光束が往き走査中にＢＤ検知点２１４を通過すると、ハイレベルＨからローレベルＬに変化し、逆に、光束が戻り走査中にＢＤ検知点２１４を再度通過すると、今度は、ローレベルＬからハイレベルＨに変化する。ＢＤ信号のレベルが変化するタイミングを検出すれば、光束が、ＢＤ検知点２１４を通過した通過タイミングを検出することができる。
【００５７】
なお付言するに、本実施形態においては、光束が往き走査中にＢＤ検知点２１４を通過する第１通過タイミングｔpassと、戻り走査中にＢＤ検知点２１４を通過する第２通過タイミングｔpass’との双方が検出されるが、それら第１および第２通過タイミングのうちのいずれかのみが検出される態様で本発明を実施することが可能である。
【００５８】
さらに、付言するに、本実施形態においては、第１光センサ素子２１０と第２光センサ素子２１２とが一列に合体して成るＢＤセンサ２００を用いて、通過タイミングの検出と光源光量の検出とが行われるが、ＢＤセンサ２００に代えて、単一のセンサ素子を用いる光検出装置であって、そのセンサ素子の受光面の一端部がＢＤ検知点２１４として機能する一方、その受光面の、その一端部を除く部分において、前記検出可能領域を有するものを採用することが可能である。この光検出装置を採用する場合には、それの単一のセンサ素子から出力される光量信号を、通過タイミングの検出と光源光量の検出との双方に使用することが可能である。
【００５９】
図４には、信号処理回路６０の構成が、光源であるレーザ３０，３２，３４と、その光源を駆動する光源駆動部であるレーザドライバ７０，７２，７４と、ＢＤセンサ２００とに関連付けて、機能ブロック図で表されている。信号処理回路６０は、いずれも、ＢＤセンサ２００に接続された画像表示制御部２３０および光量検出部２３２と、それら画像表示制御部２３０および光量検出部２３２とレーザドライバ７０，７２，７４とに接続された光量制御部２３４とを備えている。
【００６０】
画像表示制御部２３０は、先頭無効走査エリアにおいて、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号を受信し、そのＢＤ信号のレベルがローレベルＬとハイレベルＨとの間において変化するタイミングである通過タイミングに基づき、後続する有効走査エリアにおいて、表示すべき画像を表す画像信号（各成分光ごとの輝度信号）を、光量制御部２３４に出力する。この画像表示制御部２３０は、有効走査エリア内において、各走査周期ごとに、各レーザ３０，３２，３４の発光タイミングを制御し、それにより、各走査線ごとに光束が主走査方向に画像を書き出すタイミングを決定する発光タイミング制御部として機能する。
【００６１】
光量制御部２３４は、有効走査エリアにおいて、画像信号に応じた強度（輝度）を各成分光が有するようにするため、すなわち、各レーザ３０，３２，３４から出射する光束の光量が画像信号に応じたものとなるようにするためにレーザドライバ７０，７２，７４に供給することが必要である駆動信号を生成する。画像信号と駆動信号との間の関係を表す関数が関数式、テーブル等としてメモリ（図示しない）に予め記憶されており、光量制御部２３４は、その関数を用いることにより、画像信号に対応する駆動信号を生成する。すなわち、この光量制御部２３４は、画像信号（輝度信号または強度信号）を駆動信号に変換する機能を有するのである。
【００６２】
図３（ｂ）に示すように、光量検出部２３２は、先頭無効走査エリアにおいて、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号を受信する。そのＢＤ信号のレベルが変化するタイミングである通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過した時刻ｔ２から、光源が、光源光量の検出に適した光量で発光させられる。光量検出部２３２は、その時刻ｔ２から所定時間が経過した後に、ＢＤセンサ２００から第２センサ信号も受信し、その第２センサ信号に基づき、光束の実際の光量（光源光量）を検出する。その光量検出値は、光量制御部２３４に出力される。
【００６３】
光量検出値が取得されたときに光量制御部２３４がレーザドライバ７０，７２，７４に出力していた駆動信号は既知であるから、結局、実際の駆動信号と光量検出値との関係、すなわち、実際の駆動信号に正規に対応する基準光量と実際光量との関係も既知である。よって、光量制御部２３４は、実際光量が基準光量と一致するか否かを判定することが可能であり、さらに、実際光量が基準光量と一致するように、レーザドライバ７０，７２，７４に供給すべき駆動信号を修正すること、すなわち、前記関数（例えば、前記関数式または前記テーブル）の特性を修正することが可能である。
【００６４】
このような知見に基づき、光量制御部２３４は、先頭無効走査エリアにおいて、実際光量（光量検出値）と基準光量との関係（誤差）に基づき、前記関数の特性を修正する。すなわち、この光量制御部２３４は、前記関数の特性を、光量検出値に基づいて補正する機能も有するのである。
【００６５】
先頭無効走査エリアにおいては、通過タイミングの検出および光源光量の検出のため、レーザ３０，３２，３４が駆動されて光束を、可変である光量（強度）で出射する。そのために、画像表示制御部２３０が、画像信号を生成して光量制御部２３４に出力し、それに応じて、光量制御部２３４が、駆動信号を生成してレーザドライバ７０，７２，７４に出力する。本実施形態においては、先頭無効走査エリアにおける光源光量の変更が画像信号を用いて行われるが、例えば、画像信号とは別の指令信号を画像表示制御部２３０とは無関係に生成し、その生成された指令信号を用いて光源光量を変更する態様で本発明を実施することが可能である。
【００６６】
図３（ｂ）に示すように、先頭無効走査エリアにおいて、１周期の走査中に、往き走査中に通過タイミングを検出するための第１タイミング検出期間と、戻り走査中に通過タイミングを検出する第２タイミング検出期間と、それら２つの期間の間に、光束の折り返し点を含むように位置する光量調整期間が存在する。ただし、光束の折り返し点を隔てて並んだ２つの光量調整期間が存在する態様で本発明を実施することが可能である。
【００６７】
第１タイミング検出期間は、先行する基準時刻（例えば、前回の走査において検出された通過タイミングや、前回の走査における最大揺動位置）から計算される時刻ｔ１に開始され、光束が往き走査中にＢＤ検知点２１４を通過する通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過した時刻ｔ２に終了する。光量調整期間は、その時刻ｔ２に開始され、その時刻ｔ２に所定時間Ｔ１を加算して計算される時刻ｔ３に終了する。第２タイミング検出期間は、時刻ｔ３に開始され、その時刻ｔ３に所定時間Ｔ２を加算して計算される時刻ｔ４に終了する。
【００６８】
結局、時刻ｔ２およびｔ３はいずれも、通過タイミングｔpassを基準時刻として計算される。通過タイミングｔpassは、精度よく検出される時刻であり、しかも、時刻ｔ２およびｔ３はいずれも、通過タイミングｔpassの直後に出現するタイミングであるため、時間のサンプリング誤差も少ない。よって、それら時刻ｔ２およびｔ３はいずれも、通過タイミングｔpassを用いて精度よく計算される。その結果、光量調整期間の時間的な位置および長さが、通過タイミングｔpassに対して相対的に、精度よく管理されることになる。
【００６９】
したがって、本実施形態によれば、先頭無効走査期間内において、同じＢＤセンサ２００を用いることにより、通過タイミングの検出と光源光量の検出との双方を、互いに連続して短時間で行い、それにより、信号処理を高効率化することが容易となる。
【００７０】
なお付言するに、本実施形態においては、時刻ｔ４が、時刻ｔ３に所定時間Ｔ２を加算することによって計算されるが、例えば、光束が戻り走査中にＢＤ検知点２１４を通過する通過タイミングｔpass’に所定時間Ｔ３を加算して計算してもよい。
【００７１】
本実施形態においては、第１タイミング検出期間および第２タイミング検出期間の組合せが、先頭無効走査エリア内の３周期分の走査のいずれの期間についても存在し、これに対し、第１タイミング検出期間、光量調整期間および第２タイミング検出期間の組合せは、先頭無効走査エリア内の３周期分の走査のいずれか一つである対象走査（今回注目している回の走査）の期間についてのみ存在する。ただし、第１タイミング検出期間、光量調整期間および第２タイミング検出期間の組合せが、先頭無効走査エリア内の３周期分の走査のいずれの期間についても存在する態様で本発明を実施することが可能である。この態様においては、例えば、複数の光量調整期間における複数の光量検出値を合成した値を、真の光量検出値として採用することが可能である。
【００７２】
図３（ｂ）に示すように、対象走査中、第１タイミング検出期間と、光量調整期間と、第２タイミング検出期間と、それら期間のいずれにも該当しない無発光期間との間で、光源光量が、各期間での処理に適応するように、時間と共に変更されて最適化される。本実施形態においては、この適応制御が、画像表示制御部２３０が、必要な画像信号を生成して光量制御部２３４に供給することにより、実現されるが、この適応制御は、画像表示制御部２３０とは別の要素が、必要な指令信号を生成して光量制御部２３４に供給することにより、実現してもよい。
【００７３】
具体的には、第１タイミング検出期間および第２タイミング検出期間においては、いずれも、光源光量の第１目標光量（前記（２）項における「第１目標光量」の一例）が、通過タイミングの検出に適した光量（例えば、光源の最大光量より少ない光量）となるようにされる。通過タイミングの検出に適した光量は、ＢＤセンサ２００の種類によって異なるため、実際のセンサ特性に適合するように、目標光量が設定される。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、第１タイミング検出期間および第２タイミング検出期間において、光源光量が、通過タイミングの検出精度との関係において最適化されるため、通過タイミングを、精度よく、しかも、光源光量が無駄に多いために光源消費電力が浪費されてしまうことなく、検出することが容易となる。
【００７５】
ところで、本実施形態においては、光量調整期間の時間的位置を決めるために参照すべきパラメータとして、安定的にかつ精度よく検出可能な通過タイミングｔpassが選択され、そのうえで、その通過タイミングｔpassに対して相対的に光量調整期間の時間的位置が決まる。よって、本実施形態によれば、他のパラメータを用いる場合より、光量調整期間の時間的位置を走査期間内において精度よく管理することが容易である。しかも、本実施形態においては、上述のように、光源光量の適応制御によって通過タイミングｔpassが精度よく検出される。このこととも相俟って、本実施形態によれば、光量調整期間の時間的位置を走査期間内において精度よく管理することが容易である。
【００７６】
本実施形態においては、さらに、光量調整期間においては、光源光量の第２目標光量（前記（２）項における「第２目標光量」の一例）が、光源光量の検出に適した光量（例えば、レーザ３０，３２，３４の最大光量の１００％）となるようにされる。
【００７７】
したがって、本実施形態によれば、先頭無効走査エリアにおいて、１周期分の主走査期間において、通過タイミングの検出と光源光量の検出との双方を行うにもかかわらず、その走査期間全体を通じて光源を発光し続ける場合より、光源消費電力が節減され、部品としての光源の寿命が延び、さらに、前記遮光用枠体からの漏れ光が減少する。
【００７８】
ところで、前記無発光期間においては、通過タイミングの検出も光源光量の検出も行われないため、本来であれば、節電を目的として、光源光量を０とすべきである。しかし、本実施形態においては、その無発光期間から第１タイミング検出期間への移行時に光源光量が、第１タイミング検出期間中の目標光量に迅速に増加することを容易にするため、図３（ｂ）に示すように、無発光期間中、光源からバイアス光（光源へのバイアス電流によって光源が発する微弱な光）が発光させられる。これにより、光源光量の高応答性と節電との両立が達成される。ただし、光源光量の高応答性より節電を優先させ、無発光期間中、光源光量が０である態様で本発明を実施することが可能である。
【００７９】
図３（ｂ）に示すように、光量調整期間は、先行する光量検出期間と、後続する光量修正期間とに分割される。光量検出期間においては、まず、光源光量が、前述のように、光源光量の検出に適した目標光量に増加させられ、次に、光源光量が、第２センサ信号に基づき、検出される。光量修正期間においては、その検出された光源光量をフィードバックすることにより、次回の光源光量が基準光量に接近し、理想的には一致するように、前記関数の特性が修正される。その関数の特性に従い、今回の走査期間のうちの第２タイミング検出期間における光源光量と、次回以後の走査期間における光源光量とが修正される。
【００８０】
上述の通過タイミングの検出および光源光量の調整（ここに、「調整」は、「光源光量の検出」と、「その検出結果に基づく前記関数の特性の修正」との双方を含む概念である。）を実行するために、信号処理回路６０の前記コンピュータにより、図５にフローチャートで概念的に表されているプログラムが実行される。
【００８１】
このプログラムが実行されると、まず、ステップＳ１において、今回の走査が前記対象走査であるか否かが判定される。今回の走査が対象走査でなければ、再びこのステップＳ１が実行されるが、今回の走査が対象走査であれば、ステップＳ２に進む。
【００８２】
このステップＳ２においては、今回は前記無発光期間中であると仮定されているから、レーザ３０，３２，３４が、それぞれが前記バイアス光を発光するように、一斉に点灯させられる。続いて、ステップＳ３において、前述のようにして計算された時刻ｔ１の計算値が所定のメモリ（図示しない）から読み出され、その後、ステップＳ４において、時刻ｔ１が到来するのが待たれる。時刻ｔ１が到来したら、ステップＳ５において、第１タイミング検出モードに移行し、それにより、前記第１タイミング検出期間に移行する。
【００８３】
続いて、ステップＳ６において、今回は前記第１タイミング検出期間中であるから、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ、タイミング検出に適した第１目標光量を実現するように、光量が変更させられる。具体的には、まず、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ第１目標光量を実現するための画像信号（指令信号）が生成され、次に、その画像信号が、前記関数（現時点では、デフォルトの特性を有する）を用いて駆動信号に変換され、そして、その駆動信号がレーザドライバ７０，７２，７４に出力される。
【００８４】
その後、ステップＳ７において、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号が入力され、続いて、ステップＳ８において、その入力されたＢＤ信号のレベルがハイレベルＨからローレベルＬに変化するのが待たれる。すなわち、往き走査中に光束がＢＤ検知点２１４を通過したタイミングが到来するのが待たれるのである。
【００８５】
その通過タイミングが到来すると、ステップＳ９において、その通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過するのが待たれる。すなわち、時刻ｔ２が到来するのが待たれるのである。通過タイミングｔpassから所定時間Ｔ０が経過したら、ステップＳ１０において、光量調整モードに移行し、それにより、前記光量調整期間に移行する。
【００８６】
続いて、ステップＳ１１において、今回は前記光量調整期間中であるから、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ、光量検出に適した第２目標光量を実現するように、光量が変更させられる。具体的には、まず、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ第２目標光量を実現するための画像信号（指令信号）が生成され、次に、その画像信号が、前記関数（現時点では、デフォルトの特性を有する）を用いて駆動信号に変換され、そして、その駆動信号がレーザドライバ７０，７２，７４に出力される。
【００８７】
なお、上述の第２目標光量は、それが使用される画像表示装置の種類によって異なるのに対し、前述の第１目標光量は、それが使用される光検出装置（例えば、ＢＤセンサ）の種類によって異なるため、画像表示装置が、表示される画像の輝度が大きいプロジェクタである場合には、第２目標光量が第１目標光量より多い場合が多いのに対し、画像表示装置が、表示される画像の輝度が小さい網膜走査型画像表示装置である場合には、第２目標光量が第１目標光量より少ない場合が多い。
【００８８】
その後、ステップＳ１２において、ＢＤセンサ２００から第２センサ信号が入力され、続いて、ステップＳ１３において、その入力された第２センサ信号のレベルから、光源光量が検出される。その後、ステップＳ１４において、その光量検出値と基準値（レーザドライバ７０，７２，７４に今回出力された駆動信号に正規に対応する光量）とが互いに比較され、その結果に基づき、光量検出値の、前記基準値からの誤差が計算される。
【００８９】
続いて、ステップＳ１５において、その計算された光量誤差が部分的にまたは完全にキャンセルされるように、前記関数の特性が修正される。光源光量の補正が行われるのである。具体的には、例えば、光量検出値が前記基準値より大きい場合には、同じ画像信号に対して光源光量が減少するように、前記関数の特性が修正され、逆に、光量検出値が前記基準値より小さい場合には、同じ画像信号に対して光源光量が増加するように、前記関数の特性が修正される。
【００９０】
その後、ステップＳ１６において、時刻ｔ３が計算され、続いて、ステップＳ１７において、時刻ｔ３が到来するのが待たれる。時刻ｔ３が到来したら、ステップＳ１８において、第２タイミング検出モードに移行し、それにより、前記第２タイミング検出期間に移行する。
【００９１】
続いて、ステップＳ１９において、今回は前記第２タイミング検出期間中であるから、ステップＳ６と同様にして、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ、タイミング検出に適した前記第１目標光量を実現するように、光量が変更させられる。その後、ステップＳ２０において、ＢＤセンサ２００からＢＤ信号が入力され、続いて、ステップＳ２１において、その入力されたＢＤ信号のレベルがローレベルＬからハイレベルＨに変化するのが待たれる。すなわち、戻り走査中に光束がＢＤ検知点２１４を通過したタイミングが到来するのが待たれるのである。
【００９２】
その通過タイミングが到来すると、ステップＳ２２において、時刻ｔ４が計算され、続いて、ステップＳ２３において、時刻ｔ４が到来するのが待たれる。時刻ｔ４が到来したら、ステップＳ２４において、今回は前記無発光期間中であるから、図３（ｂ）に示すように、レーザ３０，３２，３４がそれぞれ前記バイアス光を発光するように点灯させられ、その結果、光量が変更させられる。その後、ステップＳ２５において、この対象走査が終了するのが待たれる。この対象走査が終了すると、ステップＳ２６において、レーザ３０，３２，３４がすべて完全に消灯される。以上で、このプログラムの実行が終了する。なお、時刻ｔ４が到来したら直ちに、レーザ３０，３２，３４がすべて完全に消灯される態様（バイアス光すら発光させない態様）で本発明を実施することが可能である。
【００９３】
以上の説明から明らかなように、信号処理回路６０のうち、図５のステップＳ２−Ｓ６、Ｓ１１およびＳ１６−Ｓ２６を実行する部分が、図４に示す画像表示制御部２３０を構成し、ステップＳ７−Ｓ１３を実行する部分が、光量検出部２３２を構成し、ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１９およびＳ２４を実行する部分が、光量制御部２３４を構成している。それらステップのうち、ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１９およびＳ２４はそれぞれ、画像表示制御部２３０と光量制御部２３４との協働によって実行される。
【００９４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、説明の便宜上、第１光センサ素子２１０の受光領域と、第２光センサ素子２１２の受光領域である検出可能領域との組合せが、前記（１）項における「少なくとも一つ受光領域」の一例を構成し、第１光センサ素子２１０の受光領域と、第２光センサ素子２１２の検出可能領域のうちＢＤ検知点２１４に近接する部分とが、互いに共同して、同項における「タイミング検出領域」の一例を構成し、第２光センサ素子２１２の検出可能領域が、同項における「光量検出領域」の一例を構成していると考えることが可能である。
【００９５】
さらに、本実施形態においては、説明の便宜上、信号処理回路６０のうち、図５に示すステップＳ８−Ｓ１０を実行する部分が、前記（１）項における「期間決定部」の一例を構成し、信号処理回路６０のうち、図５に示すステップＳ２、Ｓ６、Ｓ１１、Ｓ１９およびＳ２４を実行する部分が、前記（１）項における「光源制御部」の一例を構成し、信号処理回路６０のうち、図５に示すステップＳ７およびＳ８を実行する部分が、同項における「タイミング検出部」の一例を構成し、光量検出部２３２が、同項における「光量検出部」の一例を構成し、光量制御部２３４が、同項における「光量調整部」の一例、前記（４）項における「第１光量調整部」の一例および前記（５）項における「第２光量調整部」の一例をそれぞれ構成していると考えることが可能である。
【００９６】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の種々の態様で実施することが可能である。
【００９７】
例えば、本実施形態においては、光量検出部２３２による光量検出値が、光源光量を調整するという用途に使用されるが、例えば、それに代えて、または、それに加えて、信号処理回路６０内の診断部（図示しない）により、光源が異常であるか否かを診断するという用途に使用される態様で本発明を実施することが可能である。
【００９８】
また、本実施形態においては、光量調整期間の全体を通じ、すなわち、時刻ｔ３が到来するまで、光源が連続的に発光させられるが、例えば、光量検出部２３２による光量の検出が終了すると、光量調整期間の終了前、すなわち、時刻ｔ３の到来前であっても、信号処理回路６０内の発光停止部（図示しない）により、光源の発光を停止させる態様で本発明を実施することが可能である。
【００９９】
また、本実施形態においては、光量調整期間において、３つの部分光源であるレーザ３０，３２，３４を一斉に作動させることによって合成光束が光源から出射させられ、その合成光束につき、光源光量が検出されるが、例えば、各レーザ３０，３２，３４ごとに、個別に順次作動させて、各成分光束を出射させ、各成分光束ごとに、光源光量を検出し、各成分光束ごとの光量検出値に基づき、各部分光源ごとに、前記関数の特性を修正し、各成分光束の光量を調整する態様で本発明を実施することが可能である。
【０１００】
以上、本発明の実施の形態のうち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、前記［発明の概要］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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
前記光束を出射する光源と、
その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに２次元的に走査する光走査装置と、
その２次元的に走査された光束を、前記主走査方向に延びる少なくとも一つの受光領域において受光し、その受光した光束の強度に応じた信号を出力する光検出装置と
を含み、
前記受光領域は、
タイミング検出位置が配置されるとともに、そのタイミング検出位置を前記光束が通過した通過タイミングを検出するためのタイミング検出領域と、
そのタイミング検出領域に対して前記主走査方向に並ぶとともに、前記光検出装置が受光した光束の光量を検出するための光量検出領域と
を含み、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内において、前記タイミング検出領域内において前記通過タイミングを検出するためのタイミング検出期間と、前記光量検出領域内において前記光量を検出するための光量検出期間とを、前記光量検出期間が、前記タイミング検出期間の終了後であって、前記検出された通過タイミングから所定時間経過した時刻に開始されるように、決定する期間決定部と、
前記光源が前記タイミング検出期間内と前記光量検出期間内とにおいてそれぞれ発光するように、前記光源を制御する光源制御部と、
前記タイミング検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記通過タイミングを検出するタイミング検出部と、
前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光源の光量を検出する光量検出部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【請求項２】
前記光源制御部は、前記タイミング検出期間においては、前記光源が、前記通過タイミングの検出に適するように予め定められた第１目標光量で前記光束を出射するための第１指令信号を前記光源に対して出力する一方、前記光量検出期間においては、前記光源が、前記光量の検出に適するように予め定められた第２目標光量で前記光束を出射するための第２指令信号を前記光源に対して出力する請求項１に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項３】
前記光検出装置は、各々、受光量に応じた光量信号を出力する第１光センサ素子と第２光センサ素子とが、前記主走査方向に延びるそれぞれの受光領域が前記主走査方向において互いに隣接するように配置されて成るビームディテクトセンサ（ＢＤセンサ）を含み、
前記タイミング検出位置は、前記第１光センサ素子の受光領域と前記第２光センサ素子の受光領域と間の境界位置に配置されている請求項１または２に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項４】
さらに、
前記光量の検出値に基づき、有効走査期間内における前記光源の光量を調整する第１光量調整部を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項５】
さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内におけるある往き走査線についての前記光量の検出値に基づき、同じ無効走査期間内における次の戻り走査線につき、前記タイミング検出期間中における前記光源の光量を調整する第２光量調整部を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項６】
前記光源制御部は、前記光量検出部による光量の検出が終了すると、前記光量検出期間の終了前であっても、前記光源の発光を停止させる発光停止部を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項７】
前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、各部分光源ごとに、各成分光束を出射させ、
前記光量検出部は、各成分光束ごとに、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
各成分光束ごとの前記光量の検出値に基づき、各部分光源ごとに、各成分光束の光量を調整する光量調整部を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項８】
前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、前記複数の部分光源を一斉に作動させることによって前記合成光束を前記光源から出射させ、
前記光量検出部は、前記合成光束につき、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記合成光束についての前記光量の検出値に基づき、前記光源が異常であるか否かを診断する診断部を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項１】
画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
前記光束を出射する光源と、
その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに２次元的に走査する光走査装置と、
その２次元的に走査された光束を、前記主走査方向に延びる少なくとも一つの受光領域において受光し、その受光した光束の強度に応じた信号を出力する光検出装置と
を含み、
前記受光領域は、
タイミング検出位置が配置されるとともに、そのタイミング検出位置を前記光束が通過した通過タイミングを検出するためのタイミング検出領域と、
そのタイミング検出領域に対して前記主走査方向に並ぶとともに、前記光検出装置が受光した光束の光量を検出するための光量検出領域と
を含み、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内において、前記タイミング検出領域内において前記通過タイミングを検出するためのタイミング検出期間と、前記光量検出領域内において前記光量を検出するための光量検出期間とを、前記光量検出期間が、前記タイミング検出期間の終了後であって、前記検出された通過タイミングから所定時間経過した時刻に開始されるように、決定する期間決定部と、
前記光源が前記タイミング検出期間内と前記光量検出期間内とにおいてそれぞれ発光するように、前記光源を制御する光源制御部と、
前記タイミング検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記通過タイミングを検出するタイミング検出部と、
前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光源の光量を検出する光量検出部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【請求項２】
前記光源制御部は、前記タイミング検出期間においては、前記光源が、前記通過タイミングの検出に適するように予め定められた第１目標光量で前記光束を出射するための第１指令信号を前記光源に対して出力する一方、前記光量検出期間においては、前記光源が、前記光量の検出に適するように予め定められた第２目標光量で前記光束を出射するための第２指令信号を前記光源に対して出力する請求項１に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項３】
前記光検出装置は、各々、受光量に応じた光量信号を出力する第１光センサ素子と第２光センサ素子とが、前記主走査方向に延びるそれぞれの受光領域が前記主走査方向において互いに隣接するように配置されて成るビームディテクトセンサ（ＢＤセンサ）を含み、
前記タイミング検出位置は、前記第１光センサ素子の受光領域と前記第２光センサ素子の受光領域と間の境界位置に配置されている請求項１または２に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項４】
さらに、
前記光量の検出値に基づき、有効走査期間内における前記光源の光量を調整する第１光量調整部を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項５】
さらに、
前記副走査方向における無効走査期間内におけるある往き走査線についての前記光量の検出値に基づき、同じ無効走査期間内における次の戻り走査線につき、前記タイミング検出期間中における前記光源の光量を調整する第２光量調整部を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項６】
前記光源制御部は、前記光量検出部による光量の検出が終了すると、前記光量検出期間の終了前であっても、前記光源の発光を停止させる発光停止部を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項７】
前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、各部分光源ごとに、各成分光束を出射させ、
前記光量検出部は、各成分光束ごとに、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
各成分光束ごとの前記光量の検出値に基づき、各部分光源ごとに、各成分光束の光量を調整する光量調整部を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項８】
前記光束は、複数色の成分光束が合成された合成光束であり、
前記光源は、前記複数色の成分光束をそれぞれ出射する複数の部分光源を含み、
前記光源制御部は、前記光量検出期間において、前記複数の部分光源を一斉に作動させることによって前記合成光束を前記光源から出射させ、
前記光量検出部は、前記合成光束につき、前記光量検出期間中における前記光検出装置の出力信号に基づき、前記光量を検出し、
当該光走査型ディスプレイは、さらに、
前記合成光束についての前記光量の検出値に基づき、前記光源が異常であるか否かを診断する診断部を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１２０４２（Ｐ２０１２−２１２０４２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７９７５（Ｐ２０１１−７７９７５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]