走査型画像表示装置
【課題】光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制し、良好で安定した画質を得る。
【解決手段】光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流及び変調電流を制御する電流制御部は、走査部によるレーザ光の走査位置が、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、半導体レーザの電流−発光量特性に基づき、光検出部により検出された光量の最小値（黒レベル）が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、変調電流の変調幅を調整した後（Ｓ３１〜Ｓ３３）、光検出部により検出された光量の最大値（白レベル）が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、バイアス電流を調整する電流制御を行う（Ｓ３４〜Ｓ３６）。
【解決手段】光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流及び変調電流を制御する電流制御部は、走査部によるレーザ光の走査位置が、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、半導体レーザの電流−発光量特性に基づき、光検出部により検出された光量の最小値（黒レベル）が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、変調電流の変調幅を調整した後（Ｓ３１〜Ｓ３３）、光検出部により検出された光量の最大値（白レベル）が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、バイアス電流を調整する電流制御を行う（Ｓ３４〜Ｓ３６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源として半導体レーザを有する光源部から出射されたレーザ光を走査して投射対象に投射する走査型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、この光源部から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部とを有し、走査部により走査されたレーザ光を投射部から投射対象に投射して画像を表示する走査型画像表示装置が知られている。走査型画像表示装置としては、例えば、投射対象を観察者の眼の網膜とした網膜走査型の画像表示装置や、投影対象をスクリーンとした光走査型の画像表示装置等がある。
【０００３】
このような走査型画像表示装置において、光源部を構成する光源が半導体レーザ（レーザダイオード）である場合、光源は、供給される電流値が固有の閾値電流値に達するまではほとんど発光しないという特性を有する。そこで、光源部の応答性を高める観点から、光源にバイアス電流を供給することが行われている。つまり、光源部から出射されるレーザ光によって画像表示が行われる場合、画像信号に応じた大きさの駆動電流が、バイアス電流に重畳して光源に供給される。
【０００４】
上述のような光源の特性は、レーザ光の出射にともなって発生する熱や外気温の変化や経時劣化等により変化する。この光源の特性の変化には、光源の閾値電流の値の変化が含まれる。光源の閾値電流の値が変化することは、表示画像の輝度が安定しない等の不具合の原因となる。
【０００５】
そこで、従来、光源部の光出力を一定に保つための技術として、自動的に光出力の制御を行うＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）がある。ＡＰＣによれば、例えば、フォトダイオード等によって光源の光出力が検出され、光源の光出力が所定の値となるように、光源に供給されるバイアス電流が制御される。特許文献１には、網膜走査型の画像表示装置において、光源から出射されたレーザ光の強度に基づいて光源に供給する電流を調整することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４４７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
走査型画像表示装置において上述したようなＡＰＣが行われる場合、次のような問題がある。走査型画像表示装置においては、走査部によるレーザ光の走査領域として、表示画像が形成される有効走査領域と、有効走査領域の外の領域であり画像表示が行われない無効走査領域とが存在する。つまり、無効走査領域では、光源にバイアス電流が供給され、有効走査領域では、画像信号に応じた大きさの駆動電流（変調電流）がバイアス電流に重畳して光源に供給される。
【０００８】
したがって、レーザ光の走査位置が無効走査領域にある状態では、光源はバイアス電流のみの供給を受ける状態となり、かかる状態でレーザの光量（表示画像の輝度のレベル）が最小値（黒レベル）となる。この黒レベルの状態を基準として、画像信号に応じた大きさの駆動電流（変調電流）が供給されることによる画像表示が行われる。そして、ＡＰＣは、通常、レーザ光の走査位置が無効走査領域にある状態で、光源に供給されるバイアス電流が調整されることにより行われる。
【０００９】
このため、光源に供給されるバイアス電流の値がＡＰＣによって気温の変化等に応じて変化すると、黒レベルが変化するという現象が生じる。このように温度変化等によって黒レベルが変化することは、有効走査領域において表示画像の輝度を不安定としたりコントラストを低下させたりし、表示画像の画質の低下を招く原因となる。
【００１０】
そこで、本発明は、光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる走査型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の走査型画像表示装置は、画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する半導体レーザを有する光源部と、前記光源部から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を検出する光検出部と、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記半導体レーザに供給されるバイアス電流及び該バイアス電流を基準として前記画像信号に応じて変化する変調電流を制御する電流制御部と、を備え、前記電流制御部は、前記走査部によるレーザ光の走査位置が、前記走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、前記半導体レーザに供給される電流値と前記半導体レーザの発光量との関係を示す電流−発光量特性に基づき、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、前記変調電流の変調幅を調整した後、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、前記バイアス電流を調整する電流制御を行うものである。
【００１２】
請求項２に記載の走査型画像表示装置は、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記電流−発光量特性は、前記電流値に関し、前記電流値が上昇する過程で前記電流値の増加にともなう前記発光量の増加量が急激に大きくなる前記電流値として規定される閾値電流を有し、前記第１の目標値は、前記閾値電流よりも小さい値の前記電流値に対応する前記発光量の値に設定されるものである。
【００１３】
請求項３に記載の走査型画像表示装置は、請求項１または請求項２に記載の走査型画像表示装置において、前記光源部は、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の半導体レーザを有し、前記電流制御部は、前記複数の半導体レーザの各半導体レーザの前記電流制御を、前記各半導体レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行うものである。
【００１４】
請求項４に記載の走査型画像表示装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置において、前記電流制御部は、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値と前記第１の目標値との差の大きさに応じて、前記変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御、及び前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値と前記第２の目標値との差の大きさに応じて、前記バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御のうち、少なくともいずれかを行うものである。
【００１５】
請求項５に記載の走査型画像表示装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置において、前記走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼の網膜に入射させる接眼光学系部をさらに備え、前記網膜をレーザ光の投射対象として、画像を表示するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る走査型画像表示装置の全体的な構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る走査部の動作説明図。
【図３】本発明の一実施形態に係る光源部における電流値と発光量との関係を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る光源部における電流値と発光量との関係の変化についての説明図。
【図５】本発明の一実施形態に係る制御構成を示すブロック図。
【図６】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図７】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図８】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図９】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、温度変化等によって特性が変化する光源としての半導体レーザの光出力の最大値及び最小値の各値を所定の値に保つ自動制御を行い、各値についての制御を行うタイミングを工夫することで、黒レベルの変化を防止し、画質の安定化を図ろうとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
以下に説明する本発明の実施の形態は、本発明を、走査型画像表示装置の一例である網膜走査ディスプレイ（Ｒｅｔｉｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ、以下「ＲＳＤ」とする。）に適用した場合のものである。なお、本発明は、網膜走査型の画像表示装置であるＲＳＤに限らず、例えば投影対象をスクリーンとした光走査型の画像表示装置（レーザディスプレイ）等の、他の走査型画像表示装置にも適用可能である。
【００２０】
［ＲＳＤの構成］
まず、本実施形態に係る走査型画像表示装置としてのＲＳＤ１の構成について、図１を用いて説明する。本実施形態に係るＲＳＤ１は、投影対象を、観察者の少なくとも一方の眼１０の網膜１０ｂとし、光束としてのレーザ光を走査する走査部によって走査したレーザ光を、レーザ光を投射する投射部により網膜１０ｂに入射して、画像を表示する。つまり、ＲＳＤ１は、微弱な光を高速で走査しながら観察者の網膜１０ｂに照射することで、網膜１０ｂ上に走査された光の残像を映像として観察者に認識させる網膜走査型の画像表示装置である。
【００２１】
図１に示すように、ＲＳＤ１は、コントロールユニット２と、投影ユニット３とを備える。コントロールユニット２は、画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として出射する。コントロールユニット２から出射された画像光は、光ファイバケーブル４により、投影ユニット３に伝送される。
【００２２】
コントロールユニット２は、記憶部を内蔵し、この記憶部に記憶されたコンテンツ情報等に基づいて画像信号を形成する。コントロールユニット２は、形成した画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として光ファイバケーブル４へ出射する。
【００２３】
投影ユニット３は、光ファイバケーブル４により伝送されて来た画像光を、観察者が表示画像として認識可能とするために走査する。投影ユニット３は、コントロールユニット２においてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色毎に強度変調された画像光を、２次元方向に走査し、観察者の眼１０に入射させる。
【００２４】
ＲＳＤ１の電気的構成及び光学的構成について具体的に説明する。コントロールユニット２は、制御部５と、光源ユニット６とを有する。光源ユニット６は、光源部７と、駆動信号供給回路８とを含む。
【００２５】
制御部５は、ＲＳＤ１の各部を統括的に制御する。制御部５は、あらかじめ記憶されている制御プログラムにしたがって所定の処理を実行することにより、ＲＳＤ１を制御する。制御部５は、データ通信用のバスにより接続されるＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、複数の入出力インターフェース等の各種機能部分を有し、バスを介して各種情報の送受信を行う。
【００２６】
制御部５は、入出力端子等を介して外部接続された図示しない機器類から供給される画像データや、あらかじめ記憶されたコンテンツ情報に基づく画像データ等の各種画像データの入力を受ける。制御部５は、入力された画像データに基づいて、画像信号５Ｓを生成する。制御部５により生成された画像信号５Ｓは、駆動信号供給回路８に送られる。つまり、制御部５は、画像信号５Ｓに応じた強度のレーザ光を光源部７に出射させる。
【００２７】
駆動信号供給回路８は、画像信号５Ｓに応じた駆動信号を生成する駆動信号生成部として機能する。駆動信号供給回路８は、画像信号５Ｓ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。
【００２８】
光源部７は、駆動信号供給回路８により生成された駆動信号に応じた強度のレーザ光を出力する。光源部７は、赤色レーザ光を生成して出射する赤色レーザ部１１と、緑色レーザ光を生成して出射する緑色レーザ部１２と、青色レーザ光を生成して出射する青色レーザ部１３とを有する。
【００２９】
各色のレーザ部１１，１２，１３は、各色のレーザ光を発生させる光源としてのレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａと、このレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを駆動させるための光源駆動部としてのレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとを含む。各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａは、半導体レーザ（レーザダイオード）である。なお、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの少なくともいずれかのレーザ、特に緑色のレーザ１２ｂが、波長変換素子である第２高調波発生（ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子によって第２高調波のレーザを発生し得るＳＨＧレーザ等であってもよい。各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａと、対応する色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとは、それぞれ駆動ライン１１ｃ，１２ｃ，１３ｃにより接続される。
【００３０】
各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給回路８から入力される駆動信号に基づき、それぞれ対応するレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに駆動電流を供給する。そして、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａは、対応するレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂから供給される駆動電流に応じて強度変調されたレーザ光を出射する。
【００３１】
したがって、赤色レーザ部１１は、駆動信号供給回路８からの駆動信号１４Ｒに基づき、レーザドライバ１１ｂによってレーザ１１ａを駆動させ、赤色のレーザ光を出射する。また、緑色レーザ部１２は、駆動信号供給回路８からの駆動信号１４Ｇに基づき、レーザドライバ１２ｂによってレーザ１２ａを駆動させ、緑色のレーザ光を出射する。また、青色レーザ部１３は、駆動信号供給回路８からの駆動信号１４Ｂに基づき、レーザドライバ１３ｂによってレーザ１３ａを駆動させ、青色のレーザ光を出射する。
【００３２】
このように、本実施形態では、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される駆動電流が、画像信号５Ｓに応じて変化する変調電流に相当する。そして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、画像信号５Ｓに応じた大きさの変調電流を画素単位で順次各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給することによって、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを駆動する。各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される変調電流が変調されることで、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されるレーザ光の強度変調が行われる。
【００３３】
また、駆動信号供給回路８は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａにバイアス電流を供給するためのバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを生成する。そして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給回路８から入力されるバイアス電流供給信号に基づき、それぞれ対応するレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａにバイアス電流を供給する。バイアス電流により、光源部７を構成する各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａは待機状態となり、光源部７の応答性が高められる。なお、各色に対応するバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、対応する色の駆動信号１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに重畳して駆動信号供給回路８から出力されてもよい。
【００３４】
このように、本実施形態のＲＳＤ１では、駆動信号供給回路８が、画像信号５Ｓに応じた画像表示用電流としての変調電流、及び光源部７を待機状態とするためのバイアス電流を、光源部７に供給させる電流供給部として機能する。すなわち、駆動信号供給回路８は、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに、変調電流及びバイアス電流を各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給させるため、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに送信する駆動信号１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、及びバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを生成する。
【００３５】
光源部７は、各色のレーザ部１１，１２，１３により出射したレーザ光を、合波してから、光ファイバケーブル４に出射する。このため、光源部７は、コリメート光学系１６，１７，１８と、ダイクロイックミラー１９，２０，２１と、結合光学系２２とを有する。
【００３６】
各色のレーザ部１１，１２，１３から出射した各色のレーザ光は、それぞれコリメート光学系１６，１７，１８によって平行光化された後、それぞれ対応するダイクロイックミラー１９，２０，２１に入射する。各ダイクロイックミラー１９，２０，２１に入射する赤色，緑色，青色の３色のレーザ光は、３個のダイクロイックミラー１９，２０，２１により、波長に関して選択的に反射・透過させられて結合光学系２２に達し、合波されて集光される。結合光学系２２により集光されたレーザ光は、光ファイバケーブル４に入射する。
【００３７】
このように、光源部７から光ファイバケーブル４に入射するレーザ光は、強度変調された各色のレーザ光が合波されたものである。なお、各色のレーザ部１１，１２，１３からのレーザ光を光源部７からの出射光として出射させるための光学系の構成は、各色のレーザ部１１，１２，１３から出射される各色のレーザ光が波長に関して選択的に反射・透過させられる構成であれば限定されるものではない。
【００３８】
以上のように、光源部７は、制御部５から入力される画像信号５Ｓに応じた強度のレーザ光を出射する。また、本実施形態では、光源部７は、互いに異なる色のレーザ光を出射する３個の半導体レーザとして、赤色のレーザ光を出射するレーザ１１ａと、緑色のレーザ光を出射するレーザ１２ａと、青色のレーザ光を出射するレーザ１３ａとを有する。
【００３９】
投影ユニット３は、ＲＳＤ１において光源部７と観察者の眼１０との間に位置する。投影ユニット３は、コリメート光学系３１と、水平走査部３２と、第１リレー光学系３３と、垂直走査部３４と、第２リレー光学系３５とを有する。
【００４０】
コリメート光学系３１は、光源部７で生成され光ファイバケーブル４から出射されたレーザ光を平行光化する。水平走査部３２は、コリメート光学系３１で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する。第１リレー光学系３３は、水平走査部３２と垂直走査部３４との間に設けられ、走査レンズ系を構成し、水平走査部３２と垂直走査部３４との間でレーザ光を中継する。
【００４１】
垂直走査部３４は、水平走査部３２で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する。第２リレー光学系３５は、水平走査部３２及び垂直走査部３４によって水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を、投影ユニット３から外部へと出射させるための光学系である。
【００４２】
水平走査部３２及び垂直走査部３４、ならびに第１リレー光学系３３は、光ファイバケーブル４から出射したレーザ光を、画像として観察者の網膜１０ｂに投影可能な状態とするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とするための光走査装置及び光学系である。つまり、本実施形態では、水平走査部３２及び垂直走査部３４を含む構成が、光源部７から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部として機能する。以下の説明では、水平走査部３２及び垂直走査部３４を含む構成を総称して「走査部」という。
【００４３】
水平走査部３２は、走査部において、垂直走査部３４に対して相対的に高速にレーザ光を走査する高速スキャナとして機能する。水平走査部３２は、共振型の偏向素子３２ａと、水平走査駆動回路３２ｂとを備える。偏向素子３２ａは、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面（反射面）を有する。水平走査駆動回路３２ｂは、偏向素子３２ａを共振させて偏向素子３２ａの偏向面を揺動させる駆動信号を生成する。水平走査駆動回路３２ｂは、偏向素子３２ａに対する駆動信号を、駆動信号供給回路８から入力される水平駆動信号３６に基づいて生成する。
【００４４】
一方、垂直走査部３４は、走査部において、水平走査部３２に対して相対的に低速にレーザ光を走査する低速スキャナとして機能する。垂直走査部３４は、非共振型の偏向素子３４ａと、垂直走査駆動回路３４ｂとを備える。偏向素子３４ａは、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面（反射面）を有する。垂直走査駆動回路３４ｂは、偏向素子３４ａの偏向面を非共振状態で揺動させる駆動信号を生成する。垂直走査駆動回路３４ｂは、偏向素子３４ａに対する駆動信号を、駆動信号供給回路８から入力される垂直駆動信号３７に基づいて生成する。
【００４５】
垂直走査部３４は、表示すべき画像の１フレーム毎に、画像を形成するためのレーザ光を最初の水平走査線から最後の水平走査線に向かって垂直に走査する。これにより、２次元走査された画像が形成される。ここで「水平走査線」とは、水平走査部３２による水平方向への１走査を意味する。走査部が有する偏向素子３２ａ，３４ａは、例えば、ガルバノミラー等である。また、偏向素子３２ａ，３４ａの駆動方式は、例えば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等である。
【００４６】
第１リレー光学系３３は、水平走査部３２が有する偏向素子３２ａの偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を、垂直走査部３４が有する偏向素子３４ａの偏向面に収束させる。そして、偏向素子３４ａの偏向面に収束したレーザ光が、偏向素子３４ａの偏向面によって垂直方向に走査され、画像光Ｌｘを形成する。なお、ＲＳＤ１においては、水平走査部３２と垂直走査部３４との配置を入れ替えることで、レーザ光を垂直走査部３４によって垂直方向に走査した後、水平走査部３２によって水平方向に走査する構成が採用されてもよい。
【００４７】
また、図示は省略するが、ＲＳＤ１は、第１リレー光学系３３において、タイミング検出用のレーザ光を検出するため、ＢＤセンサを有する。ＢＤセンサは、受光した光の強度に応じた電流をＢＤ信号として出力する。ＢＤセンサから出力されるＢＤ信号は、制御部５に入力される。ＢＤセンサによる検出信号に基づいて、走査部によるレーザ光の走査タイミングが検出される。
【００４８】
ＢＤセンサが用いられ、駆動信号供給回路８からの駆動信号に基づいて光源部７から出射されるタイミング検出用のレーザ光が検出されることで、光源部７から出射されるレーザ光の出射タイミングが調整される。ＢＤセンサは、第１リレー光学系３３において、画像を形成するためのレーザ光の妨げとならない位置、例えば、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域に対応する所定の位置に配置される。
【００４９】
第２リレー光学系３５は、正の屈折力を持つ２つのレンズ系として、直列配置されるレンズ系３８，３９を有する。垂直走査部３４により走査されたレーザ光は、レンズ系３８によって、走査されるレーザ光同士で中心線が相互に平行となるように、かつ収束レーザ光となるように変換される。レンズ系３８により変換されたレーザ光は、レンズ系３９により、ＲＳＤ１が備えるハーフミラー１５を介して観察者の瞳孔１０ａに収束するように変換される。
【００５０】
このように、画像光Ｌｘとしてのレーザ光は、第２リレー光学系３５を介した後、ハーフミラー１５により反射させられて、観察者の瞳孔１０ａに入射する。画像光Ｌｘが瞳孔１０ａに入射することにより、網膜１０ｂ上に、画像信号５Ｓに応じた表示画像が投影される。このようにして、観察者は、画像光Ｌｘを表示画像として認識する。
【００５１】
本実施形態では、第２リレー光学系３５を構成するレンズ系３８，３９、及びハーフミラー１５を含む構成が、走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼１０の網膜１０ｂに入射させる接眼光学系部として機能する。そして、ＲＳＤ１は、網膜１０ｂをレーザ光の投射対象として、画像を表示する。
【００５２】
また、ハーフミラー１５は、外光Ｌｙを透過させて観察者の眼１０に入射させる。これにより、観察者は、外光Ｌｙにより認識される背景に、画像光Ｌｘによる画像を重ねて視認することができる。このように、本実施形態のＲＳＤ１は、投影ユニット３から出射される画像光Ｌｘを観察者の眼１０に走査しつつ投射するとともに、外光Ｌｙを透過させるシースルー型である。ただし、ＲＳＤ１はシースルー型である必要はない。
【００５３】
以上のような構成を備えるＲＳＤ１は、例えば、投影ユニット３を含む構成を支持する眼鏡型のフレームを備えることで、観察者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイを構成する。以下では、本実施形態のＲＳＤ１の詳細について説明する。
【００５４】
［走査部の動作等について］
ＲＳＤ１が備える走査部の動作等について、図１及び図２を用いて説明する。ＲＳＤ１においては、走査部による走査範囲として、水平方向及び垂直方向の各方向について、画像信号５Ｓに応じた画像表示が行われる有効走査範囲と、この有効走査範囲に対して走査方向の両端側に位置し、画像表示が行われない無効走査範囲とが存在する。
【００５５】
すなわち、図２に示すように、水平走査部３２の走査方向である水平方向について、有効走査範囲Ｚａ１と、この有効走査範囲Ｚａ１の両側に位置する無効走査範囲Ｚａ２とが存在し、垂直走査部３４の走査方向である垂直方向について、有効走査範囲Ｚｂ１と、この有効走査範囲Ｚｂ１の両側に位置する無効走査範囲Ｚｂ２とが存在する。有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１と無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２とは、光源部７に供給される変調電流の値によって切り替えられる。
【００５６】
有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１とは、具体的には、水平走査部３２及び垂直走査部３４のそれぞれの偏向素子３２ａ，３４ａがレーザ光を走査できる最大の範囲（以下「最大走査範囲」という。）Ｚａ３，Ｚｂ３のうち、実際に光源部７から画像信号５Ｓ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。）が出射される範囲である。つまり、画像形成用レーザ光は、走査部の偏向素子３２ａ，３４ａによる走査位置が所定の範囲として定められる有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１にあるタイミングで出射される。そして最大走査範囲Ｚａ３，Ｚｂ３のうち、画像形成用レーザ光が出射されない無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２が、各有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１に対してレーザ光の走査方向の両側に存在する。
【００５７】
このようにレーザ光の走査状態が有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１と無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２とで切り替わる構成によれば、図２に示すように、走査部によってレーザ光が２次元走査されることで画像が形成される画面において、有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１に対応する画像有効領域Ａ１と、無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２に対応する画像無効領域Ａ２（斜線部分参照）とが形成される。
【００５８】
つまり、画像有効領域Ａ１が、画面における画像の表示領域であり、レーザ光の走査位置（以下「光走査位置」という。）が画像有効領域Ａ１にある場合、画像信号５Ｓに応じた大きさの変調電流が、光源部７に供給される。そして、水平走査部３２及び垂直走査部３４により、１フレーム分のレーザ光が走査され、この走査が１フレームの画像ごとに繰り返される。本実施形態では、図２に示すように、画像無効領域Ａ２は、矩形状に形成される画像有効領域Ａ１に対して、画像有効領域Ａ１を囲む枠状の領域として形成される。
【００５９】
なお、図２には、光源部７からレーザ光が常時出射されたとの仮定のもと、水平走査部３２及び垂直走査部３４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。ただし、水平走査部３２による水平走査方向（Ｙ方向）の走査数は、１フレームあたり数百または千程度あることから、図２では、便宜上、レーザ光の軌跡γを簡略して記載している。走査部によるレーザ光の走査方向について、水平走査部３２による走査方向である水平方向が主走査方向であり、垂直走査部３４による走査方向である垂直方向が副走査方向である。
【００６０】
［光源部の特性等について］
光源部７が有する各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（以下「各レーザ」ともいう。）の特性について説明する。図３は、レーザに供給される電流値とレーザの発光量との関係を示す電流−発光量特性（Ｉ−Ｌ特性）を表す。図３に示すグラフにおいて、横軸はレーザに供給される電流値（Ｉ）を示し、縦軸はレーザの発光量（Ｌ）を示す。
【００６１】
図３に示すように、各レーザに供給される電流値が固有の閾値電流の値Ｉｔｈに達するまでは、電流値の増加にともなって発光量は増加するものの、その増加量はわずかであり、発光量は少ない。そして、各レーザに供給される電流値が閾値電流の値Ｉｔｈを超えることにより、発光量が急激に立ち上がる。
【００６２】
このようなレーザの特性を踏まえ、本実施形態のＲＳＤ１においては、上述したように、光源部７の応答性を高める観点から、各レーザに値Ｉｂのバイアス電流が供給される。具体的には、半導体レーザである各レーザは、容量成分を含むことから、供給される電流値が０から閾値電流の値Ｉｔｈまで上昇する過程で、電流の一部が容量の充電に用いられる分、実際の発光に寄与する電流の立ち上がりが遅れる。このため、各レーザは、電流の供給を受け始めてから発光するまでの遅延時間を要する。
【００６３】
そこで、各レーザに、バイアス電流（値Ｉｂ）が供給されることで、レーザが待機状態となり、発光の遅延が抑制され、応答性が高められる。本実施形態のＲＳＤ１では、バイアス電流の値Ｉｂは、各色のレーザがフル点灯（発光量Ｌａ）の状態となる電流（以下「最大電流」という。）の値Ｉａの略半分の値である。なお、バイアス電流の値としては、例えば、閾値電流の値Ｉｔｈよりもわずかに小さい値が用いられる場合もある。
【００６４】
このように、各レーザにバイアス電流の供給が行われる構成において、各レーザに供給される電流の値に関し、電流の値がバイアス電流の値Ｉｂから最大電流の値Ｉａまでの範囲ｄ１で、光源部７から画像形成用レーザ光が出射される。つまり、各レーザに供給される電流の値について、バイアス電流の値Ｉｂの状態が画像０％の状態に対応し、最大電流の値Ｉａの状態が画像１００％の状態に対応し、画像０〜１００％の範囲ｄ１が、画像信号５Ｓに応じた変調成分としてのレーザ光が出射される範囲に対応する。
【００６５】
したがって、図３に示すように、各レーザに値Ｉｂのバイアス電流が供給されている画像０％の状態での表示画像の輝度のレベルが黒レベルであり、バイアス電流の値Ｉｂから最大電流の値Ｉａまでの電流値の範囲ｄ１が各レーザに供給される変調電流の変調幅である。このように、各レーザに供給される変調電流は、黒レベルを規定するバイアス電流を基準（画像０％）として、画像信号５Ｓに応じて、最大電流（画像１００％）までの範囲で変化する。
【００６６】
［電流制御について］
本実施形態のＲＳＤ１では、各レーザの光量に関し、自動的に光出力の制御を行うＡＰＣとして、各レーザの光出力の最大値を所定の値に保つＡＰＣ（以下「最大値ＡＰＣ」という。）と、各レーザの光出力の最小値を所定の値に保つＡＰＣ（以下「最小値ＡＰＣ」という。）とが行われる。
【００６７】
すなわち、最大値ＡＰＣによれば、画像１００％の状態におけるレーザの光量（白レベル）が所定の値となるように自動的に制御され、最小値ＡＰＣによれば、画像０％の状態におけるレーザの光量（黒レベル）が所定の値となるように自動的に制御される。このように、最大値ＡＰＣと最小値ＡＰＣとが行われる場合、上述したようなレーザのＩ−Ｌ特性から、次のような現象が生じ得る。
【００６８】
各レーザのＩ−Ｌ特性は、レーザ光を出射する際に発生する熱や外気温の変化等に起因して変化する。例えば、図４に示すように、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇することで、Ｉ−Ｌ特性は、実線で示す曲線４１から一点鎖線で示す曲線４２へと、閾値電流の値（図３、値Ｉｔｈ参照）が増加するように変化する。
【００６９】
ここで、最大値ＡＰＣによって所定の値に維持される白レベルの値を値Ｌｈ０、最小値ＡＰＣによって所定の値に維持される黒レベルの値を値Ｌｌ０とする。この場合、温度Ｔ１の状態では、曲線４１から、最大電流として、白レベルの値Ｌｈ０に対応する値Ｉａ１の電流が供給され、バイアス電流として、黒レベルの値Ｌｌ０に対応する値Ｉｂ１の電流が供給される。この場合、バイアス電流の値Ｉｂ１から最大電流の値Ｉａ１までの電流値の範囲ｄ１０が、変調電流の変調幅となる。
【００７０】
最大値ＡＰＣによれば、変調電流の変調幅ｄ１０を維持した状態で、白レベルの値が値Ｌｈ０となるように、最大電流が調整される。つまり、最大値ＡＰＣによれば、レーザのＩ−Ｌ特性に基づいて、バイアス電流の値が調整されることにより、バイアス電流の値と変調電流の変調幅とから定まる最大電流に対応する白レベルの値が値Ｌｈ０となるように、レーザに供給される電流が制御される。
【００７１】
したがって、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に変化した場合、最大値ＡＰＣにより、曲線４２で示す温度Ｔ２でのＩ−Ｌ特性に基づき、バイアス電流の値が、値Ｉｂ１から値Ｉｂ２へと調整される。これにより、最大電流の値は、バイアス電流の値Ｉｂ２と変調幅ｄ１０とによって、値Ｉａ１から値Ｉａ２へと変化する。
【００７２】
このように最大値ＡＰＣが行われることにより、バイアス電流の値が変化することから、黒レベルの値が変化する。本例のようにレーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇した場合、図４に示すように、最大値ＡＰＣによってバイアス電流の値が値Ｉｂ１から値Ｉｂ２に上昇することにより、黒レベルの値が値Ｌｌ０から値Ｌｌ１に上昇する。
【００７３】
このように最大値ＡＰＣが行われることで黒レベルの値が変化することは、変調電流の変調幅に、レーザのＩ−Ｌ特性におけるバイアス領域を含むこと、及び最大値ＡＰＣにおいては変調電流の変調幅が固定であることに起因する。ここで、バイアス領域とは、Ｉ−Ｌ特性において、閾値電流（図３、値Ｉｔｈ）を起点に電流値が小さい側の領域であり、ＬＥＤ領域とも称される。
【００７４】
そこで、上述したように最大値ＡＰＣによって変化した黒レベルが、最小値ＡＰＣによって所定の値に調整されると仮定する。この場合、最小値ＡＰＣによれば、値Ｌｌ０から値Ｌｌ１に変化した黒レベルの値が値Ｌｌ０となるように、変調電流の変調幅が調整される。つまり、最小値ＡＰＣによれば、レーザのＩ−Ｌ特性に基づいて、変調電流の変調幅ｄ１０が調整されることにより、黒レベルの値が値Ｌｌ０となるように、レーザに供給される電流が制御される。しかしながら、このように最小値ＡＰＣが行われる場合、最大値ＡＰＣによって調整された白レベルの値が変化するという現象が生じる。
【００７５】
具体的には、本例のようにレーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇した場合、上述したように、最大値ＡＰＣにより、白レベルの値を所定の値Ｌｈ０に保つため、バイアス電流の値が値Ｉｂ１から値Ｉｂ２へと調整される。バイアス電流の値が値Ｉｂ２の状態から、最小値ＡＰＣが行われた場合、変調電流の変調幅は、最大値ＡＰＣによって調整されたバイアス電流の値Ｉｂ２を起点として、プラス側（図４のグラフにおいて右側）に広がる方向に調整される（矢印４３参照）。
【００７６】
つまり、先に行われた最大値ＡＰＣにより、バイアス電流の値が値Ｉｂ２に規定されることで、最小値ＡＰＣによる変調電流の変調幅の調整は、最大電流の値Ｉａ２の値を増加させることにより行われる。このように変調電流の変調幅がプラス側に広がると、曲線４２で示す温度Ｔ２でのＩ−Ｌ特性により、白レベルの値が、最大値ＡＰＣによって維持される所定の値Ｌｈ０よりも増えてしまう。言い換えると、先に行われた最大値ＡＰＣによって変化した最大電流の値Ｉａ２を起点とし、変調電流の変調幅がマイナス側（図４のグラフにおいて左側）に広がる方向の調整された場合、白レベル及び黒レベルの両方の値が所定の値に保たれるが、実際には、最大値ＡＰＣによってバイアス電流の値が値Ｉｂ２に規定されることから、その値Ｉｂ２を起点にプラス側に変調電流の変調幅が調整され、白レベルの値が変化してしまう。本例の場合、矢印４３で示す変調幅の増加量に応じて、白レベルの値が値Ｌｈ０から値Ｌｈ１に増加する。
【００７７】
以上のように、最大値ＡＰＣが行われた後、最小値ＡＰＣが行われると、最大値ＡＰＣによってバイアス電流の値が規定されてしまうことから、変調電流の変調幅の調整により行われる最小値ＡＰＣによって、最大電流の値が変化し、レーザのＩ−Ｌ特性から、白レベルが変化するという現象が生じる。
【００７８】
そこで、本実施形態のＲＳＤ１においては、各レーザに供給される電流について、以下に説明するような電流制御が行われる。まず、本実施形態のＲＳＤ１が備える、電流制御を行うための構成について、図５を用いて説明する。
【００７９】
［電流制御のための構成について］
ＲＳＤ１における電流制御は、各レーザの光出力が検出される。このため、図５に示すように、ＲＳＤ１は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力のレベルを検出するモニタ用のフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄを備える。
【００８０】
本実施形態のＲＳＤ１では、レーザ光の色毎に、レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａとフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄとを含むレーザモジュール５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが構成される。本実施形態のＲＳＤ１においては、各色のレーザモジュール５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを構成する各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄが、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを行う電流制御において、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されたレーザ光を検出する光検出部として機能する。
【００８１】
各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄは、例えば各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの背面光を受光することにより、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力を検出する。また、本実施形態では、赤色のレーザ１１ａは、独立した電源５１に接続され、緑色のレーザ１２ａ及び青色のレーザ１３ａは、共通の電源５２に接続されている。
【００８２】
また、図５に示すように、ＲＳＤ１は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに対応する各色のＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃと、ＡＤコンバータ５４とを備える。ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃは、例えばトランスインピーダンスアンプ等により構成され、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力を検出するフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄからのモニタ信号としての電流信号を受け、電圧信号に変換する。各ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃにより得られた電圧信号は、ＡＤコンバータ５４に入力される。
【００８３】
ＡＤコンバータ５４は、各ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃから受けた電圧信号としてのアナログ信号を、デジタル信号に変換する。ＡＤコンバータ５４により得られたデジタル信号は、駆動信号供給回路８に入力される。駆動信号供給回路８は、ＡＤコンバータ５４から受けた信号を処理する構成として、ＡＰＣ制御部５５と、電流制御ＤＡコンバータ５７とを有する。
【００８４】
ＡＰＣ制御部５５は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力についての情報を含むＡＤコンバータ５４からの信号の入力を受け、この入力信号に基づいて、レーザ光の色毎に、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを行うための制御信号を生成する。本実施形態では、ＡＰＣ制御部５５は、駆動信号供給回路８において、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒｅｙ）５６の一機能部分として構成される。ＦＰＧＡとは、現場において回路の書換えが可能な集積回路である。
【００８５】
最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣは、概略的には、ＡＤコンバータ５４からの入力信号と、あらかじめ設定された目標値との比較に基づくフィードバック制御として行われる。このため、ＡＰＣ制御部５５においては、最小値ＡＰＣ用の目標値と、最大値ＡＰＣ用の目標値とが、それぞれあらかじめ設定され記憶されている。
【００８６】
ここで、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣそれぞれの目標値は、所定の値として設定されたり、上限値及び下限値を有する所定の範囲として設定されたりする。言い換えると、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣそれぞれの目標値は、所定の数値として設定されても、所定の数値範囲として設定されてもよい。
【００８７】
具体的には、ＡＰＣ制御部５５は、上述したように、各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄにより検出されたレーザ光の光量を、各ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃ及びＡＤコンバータ５４を介することで、電圧信号として受ける。このため、ＡＰＣ制御部５５において設定される、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣそれぞれの目標値は、レーザ光の光量に対応する電圧値として設定される。
【００８８】
ＡＰＣ制御部５５により行われる最小値ＡＰＣによれば、各レーザのＩ−Ｌ特性に基づき、各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄにより検出された光量（以下「検出光量」という。）の最小値（黒レベル）が、あらかじめ設定された目標値となるように、変調電流の変調幅が調整される。このように、本実施形態では、最小値ＡＰＣにおける目標値が、第１の目標値に相当する。
【００８９】
また、同じくＡＰＣ制御部５５により行われる最大値ＡＰＣによれば、各レーザのＩ−Ｌ特性に基づき、検出光量の最大値（白レベル）が、あらかじめ設定された目標値となるように、バイアス電流が調整される。このように、本実施形態では、最大値ＡＰＣにおける目標値が、第２の目標値に相当する。
【００９０】
最小値ＡＰＣは、上記のとおり変調電流の変調幅の調整により行われることから、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣを行うために、変調電流に対する制御信号を生成する。また、最大値ＡＰＣは、上記のとおりバイアス電流の調整により行われることから、ＡＰＣ制御部５５は、最大値ＡＰＣを行うために、バイアス電流に対する制御信号を生成する。
【００９１】
つまり、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣ用の制御信号として、変調電流に対する制御信号を生成し、最大値ＡＰＣ用の制御信号として、バイアス電流に対する制御信号を生成する。また、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣ用の制御信号と、最大値ＡＰＣ用の制御信号とを、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ毎に生成する。
【００９２】
電流制御ＤＡコンバータ５７は、ＡＰＣ制御部５５により生成された制御信号としてのデジタル信号を、アナログ信号に変換する。電流制御ＤＡコンバータ５７は、上記のとおりＡＰＣ制御部５５によって生成された変調電流及びバイアス電流それぞれに対する制御信号を、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ毎に変換する機能を有する。
【００９３】
電流制御ＤＡコンバータ５７により得られたアナログ信号は、対応する色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに入力され、各色の駆動ライン１１ｃ，１２ｃ，１３ｃを介して、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに電流を供給させる。このように、ＡＰＣ制御部５５によって生成された制御信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７によって変換され、各レーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを介して、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される電流を制御する。
【００９４】
以上のような構成により、本実施形態のＲＳＤ１における電流制御が行われる。したがって、本実施形態では、ＡＰＣ制御部５５が、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給されるバイアス電流及びこのバイアス電流を基準として画像信号５Ｓに応じて変化する変調電流を制御する電流制御部として機能する。
【００９５】
ＡＰＣ制御部５５は、電流制御として、先に最小値ＡＰＣを行った後、最大値ＡＰＣを行う。また、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを、走査部による光走査位置が、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で行う。したがって、例えば、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣは、表示画像の１フレーム毎に、走査部による光走査位置が副走査方向（垂直方向）について無効走査範囲Ｚｂ２（図２参照）にある状態で行われる。
【００９６】
本実施形態の電流制御について、図４に示すように、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇した場合を用いて説明する。また、この場合において、第１の目標値である最小値ＡＰＣの目標値を値Ｌｌ０とし、同じく第２の目標値である最大値ＡＰＣの目標値を値Ｌｈ０とする。つまり、最小値ＡＰＣにより、黒レベルの値が値Ｌｌ０となるように変調電流の変調幅が制御され、最大値ＡＰＣにより、白レベルの値が値Ｌｈ０となるようにバイアス電流が制御される。
【００９７】
本実施形態の電流制御では、ＲＳＤ１の起動時から、最小値ＡＰＣが行われる。最小値ＡＰＣによれば、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に変化することによるＩ−Ｌ特性の曲線４１から曲線４２への変化に対応して、黒レベルの値が値Ｌｌ０に維持されるような制御が行われる。最小値ＡＰＣは、レーザに供給される変調電流の調整により、黒レベルの値を制御する。ここでは、温度Ｔ１のＩ−Ｌ特性の曲線４１によって規定される、白レベルの目標値である値Ｌｈ０に対応する電流の値Ｉａ１を起点に、変調電流の変調幅ｄ１０が調整される（図４、矢印４４参照）。
【００９８】
最小値ＡＰＣが行われた後、最大値ＡＰＣが行われる。最大値ＡＰＣによれば、最小値ＡＰＣによって調整された変調電流の変調幅と、曲線４２で示す温度Ｔ２におけるレーザのＩ−Ｌ特性とに基づいて、白レベルの値が値Ｌｈ０に維持されるような制御が行われる。最大値ＡＰＣは、レーザに供給されるバイアス電流の調整により、白レベルの値を制御する。
【００９９】
より具体的に説明する。ＲＳＤ１の起動時における変調電流及びバイアス電流の初期の値を、それぞれ、変調電流の変調幅ｄ１０、バイアス電流の値Ｉｂ１とする。ＲＳＤ１の起動時では、レーザの温度に変化がないため、Ｉ−Ｌ特性は変化しない。このため、ＲＳＤ１の起動後の１回目の最小値ＡＰＣによれば、変調電流の変調幅の増減はない。
【０１００】
次に、最大値ＡＰＣが実施されることにより、白レベルの値が値Ｌｈ０に維持されるように、バイアス電流が調整される。ここでのバイアス電流の調整は、レーザの温度上昇に対応するものであるため、バイアス電流を増加させるものである。これにより、黒レベルが上昇する。ただし、このＲＳＤ１の起動時における１回目の最大値ＡＰＣは、ＲＳＤ１の起動時における微小な温度変化に対応するものであるため、ここでの黒レベルの上昇は、微小な変化である。したがって、ＲＳＤ１の起動時の１回目の表示画像は、黒レベルが若干上昇した状態で表示される可能性があるが、その黒レベルの上昇は、製品上は無視できる程度のものである。
【０１０１】
そして、ＡＰＣについて、２回目以降は、レーザの温度も上昇し、黒レベルも上昇している。本例の場合、変調電流の変調幅ｄ１０と白レベルの値Ｌｈ０とから、黒レベルは値Ｌｌ１に上昇している。そこで、黒レベルの値を値Ｌｌ０に維持するため、変調電流の変調幅ｄ１０の調整が行われる。実際には、図４に示すように、温度Ｔ２の状態では、変調電流の変調幅は、ｄ１０＋αとなるように増加させられ、黒レベルの値が値Ｌｌ０に維持される。
【０１０２】
以上のように、最小値ＡＰＣの後に最大値ＡＰＣを行う電流制御が実施されることにより、レーザの光量が黒レベルの状態における表示画像の明るさが一定に保たれる。また、最小値ＡＰＣが行われた後、最大値ＡＰＣが行われるので、白レベルが一定に保たれる。つまり、先に最大値ＡＰＣが行われてから最小値ＡＰＣが行われる場合、上述したように、変調電流の変調幅の調整によって、白レベルの値が変動することになるが、本実施形態の電流制御のように、先に最小値ＡＰＣが行われてから最大値ＡＰＣが行われることにより、先に変調電流の変調幅の調整が行われることから、白レベルの変動が防止される。
【０１０３】
このように、本実施形態のＲＳＤ１によれば、光源としての各レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる。黒レベルが変化することは、有効走査範囲において表示画像の輝度を不安定としたりコントラストを低下させたりし、表示画像の画質の低下を招く原因となる。そこで、黒レベルの変化が抑制されることにより、黒レベルの画質が改善され、黒レベルの変化が有効走査範囲における表示画像の輝度に与える影響が小さくなり、安定した輝度の表示画像が得られる。
【０１０４】
また、本実施形態のＲＳＤ１における電流制御においては、最小値ＡＰＣの目標値として、Ｉ−Ｌ特性におけるバイアス領域に対応する発光量が用いられている。図３に示すように、各レーザのＩ−Ｌ特性は、電流値に関し、電流値が上昇する過程で電流値の増加にともなう発光量の増加量が急激に大きくなる電流値として規定される閾値電流（Ｉｔｈ）を有する。つまり、レーザのＩ−Ｌ特性は、電流値に関し、閾値電流（Ｉｔｈ）を境に、電流値が低い側の領域であるバイアス領域と、電流値が高い側の領域とに区分される。そして、最小値ＡＰＣの目標値は、閾値電流（Ｉｔｈ）よりも小さい値の電流値に対応する発光量の値に設定される。すなわち、温度等によって変化するＩ−Ｌ特性について想定される変化の範囲内において、最小値ＡＰＣの目標値が、バイアス領域の電流値に対応する発光量の値に設定される。
【０１０５】
このように、最小値ＡＰＣの目標値としてＩ−Ｌ特性におけるバイアス領域の電流値に対応する発光量が用いられることにより、レーザに供給される変調電流の変調幅を広くすることが容易となり、表示画像について高いコントラストを容易に得ることができる。これにより、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。ただし、最小値ＡＰＣの目標値は、レーザのＩ−Ｌ特性における閾値電流（Ｉｔｈ）よりも大きい値の電流値に対応する発光量として設定されてもよい。
【０１０６】
［電流制御の制御フロー］
本実施形態のＲＳＤ１における電流制御を含む一連の制御フローの一例について、図６及び図７に示すフロー図を用いて説明する。図６に示すように、まず、ＲＳＤ１において、電源スイッチがＯＮされる（Ｓ１０）。電源スイッチがＯＮされると、ＲＳＤ１の制御部５において、ＲＳＤ１の各部の動作等に関する各種設定等を行う起動シーケンスが実行される（Ｓ２０）。
【０１０７】
起動シーケンスが実行された後、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを順に実行する電流制御が行われる。本例の制御処理においては、各レーザについての電流制御が、赤色、緑色、青色の順に、表示画像の１フレーム毎に行われる。
【０１０８】
また、電流制御は、各フレームにおいて、光走査位置が副走査方向についての有効走査範囲Ｚｂ１（図２参照）に入る前の無効走査範囲Ｚｂ２（同図参照）にある状態で行われる。したがって、ＲＳＤ１においては、レーザ光の走査ラインをカウントする処理が行われており、走査ラインが副走査方向について有効走査範囲に入る前の無効走査範囲にある場合に、電流制御が行われる。例えば、全部で１０００本の走査ラインのうち、副走査方向の両端側の１００本の走査ラインが無効走査範囲Ｚｂ２で、中間の８００本の走査ラインが有効走査範囲Ｚｂ１として設定された場合、光走査位置が副走査方向の手前側の１００本の走査ラインにあるときに、電流制御が行われる。
【０１０９】
したがって、図６に示すように、電流制御としては、まず、あるフレームについてレーザ光の走査が開始されてから、光走査位置が副走査方向における無効走査範囲にある状態で、赤色のレーザ１１ａについての電流制御が行われる（Ｓ３０）。その電流制御が行われたフレームにおいて、光走査位置が副走査方向における有効走査範囲に達すると、画像信号５Ｓに基づく通常の画像表示が行われる（Ｓ４０）。
【０１１０】
同様にして、次のフレームで、緑色のレーザ１２ａについての電流制御が行われた後（Ｓ５０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われ（Ｓ６０）、さらに次のフレームで、青色のレーザ１３ａについての電流制御が行われた後（Ｓ７０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行わる（Ｓ８０）。このように３色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａについての電流制御及び通常の画像表示を行う処理（Ｓ３０〜Ｓ８０）が、３フレームを単位として繰り返される。
【０１１１】
各レーザの電流制御（図６、Ｓ３０，Ｓ５０，Ｓ７０）について、図７に示すフロー図を用いて説明する。なお、各レーザの電流制御としては、３色のレーザで共通の処理が採用されるため、赤色のレーザ１１ａの電流制御（図６、Ｓ３０）を例に説明する。図７に示すような電流制御の処理は、ＲＳＤ１が備えるＡＰＣ制御部５５により実行される。
【０１１２】
図７に示すように、本例の電流制御においては、まず、赤色のレーザ（ＬＤ）１１ａのフォトダイオード（ＰＤ）１１ｄの黒レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３１）。すなわち、上述したように、赤色用のフォトダイオード１１ｄにより検出された赤色のレーザ１１ａの光出力の黒レベルが、ＩＶ変換回路５３ａ及びＡＤコンバータ５４を介することで、デジタル信号の電圧信号として、ＡＰＣ制御部５５に取り込まれる（図５参照）。
【０１１３】
次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３２）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５においては、黒レベルの電圧値についての所定の目標電圧値範囲があらかじめ設定され記憶されており、その目標電圧値範囲を規定する上限値及び下限値と、取り込んだ黒レベルの電圧値との比較により、黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内であるか否かが判断される。取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３２、ＹＥＳ）、処理はステップＳ３４に移行する。
【０１１４】
一方、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３２、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、変調電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を所定量変化させる（Ｓ３３）。ＡＰＣ制御部５５から赤色のレーザ１１ａに対する制御信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７によってデジタル信号に変換され、赤色のレーザドライバ１１ｂに入力される。このため、ＡＰＣ制御部５５から電流制御ＤＡコンバータ５７に入力される信号が変化することで、レーザ１１ａに供給される電流量が変化し、レーザ１１ａの発光量が変化する。
【０１１５】
つまり、黒レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、黒レベルの値についての目標値（第１の目標値）に対応して設定されるものであり、黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、黒レベルが第１の目標値に近付くように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が所定量変化させられる。
【０１１６】
ステップＳ３３において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、変調電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３３によれば、ＡＰＣ制御部５５から電流制御ＤＡコンバータ５７への信号の変化量についての所定量に対応して、レーザ１１ａに供給される変調電流の変調幅が変化する。これにより、黒レベルの値が、あらかじめ設定された第１の目標値に近付くかまたは合致する。
【０１１７】
ステップＳ３３において変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号についての所定量としては、例えば、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が段階的に調整される構成において、その段階的な調整の単位量が用いられる。ただし、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号についての所定量は適宜の量に設定される。ステップＳ３３で電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられた後、処理はステップＳ３４に移行する。
【０１１８】
以上のステップＳ３１〜Ｓ３３の処理が、電流制御において行われる最小値ＡＰＣに相当する。本例では、最小値ＡＰＣの目標値（第１の目標値）は、黒レベルの電圧値についての目標電圧値範囲に対応して、所定の数値範囲として設定される。
【０１１９】
ステップＳ３２またはステップＳ３３が行われた後、赤色のレーザ１１ａのフォトダイオード１１ｄの白レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３４）。すなわち、上述したように、赤色用のフォトダイオード１１ｄにより検出された赤色のレーザ１１ａの光出力の白レベルが、ＩＶ変換回路５３ａ及びＡＤコンバータ５４を介することで、デジタル信号の電圧信号として、ＡＰＣ制御部５５に取り込まれる（図５参照）。
【０１２０】
次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３５）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５においては、白レベルの電圧値についての所定の目標電圧値範囲があらかじめ設定され記憶されており、その目標電圧値範囲を規定する上限値及び下限値と、取り込んだ白レベルの電圧値との比較により、白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内であるか否かが判断される。取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３５、ＹＥＳ）、電流制御の処理は終了する。
【０１２１】
一方、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３５、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、バイアス電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を所定量変化させる（Ｓ３６）。つまり、白レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、白レベルの値についての目標値（第２の目標値）に対応して設定されるものであり、白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、白レベルが第２の目標値に近付くように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が所定量変化させられる。
【０１２２】
ステップＳ３６において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、バイアス電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３６によれば、ＡＰＣ制御部５５から電流制御ＤＡコンバータ５７への信号の変化量についての所定量に対応して、レーザ１１ａに供給されるバイアス電流が変化する。これにより、白レベルの値が、あらかじめ設定された第２の目標値に近付くかまたは合致する。
【０１２３】
ステップＳ３６において変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号についての所定量は、ステップＳ３３における所定量と同様に設定される。ステップＳ３６で電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられた後、電流制御の処理は終了する。
【０１２４】
以上のステップＳ３４〜Ｓ３６の処理が、電流制御において行われる最大値ＡＰＣに相当する。本例では、最大値ＡＰＣの目標値（第２の目標値）は、白レベルの電圧値についての目標電圧値範囲に対応して、所定の数値範囲として設定される。
【０１２５】
以上のような電流制御が、ステップＳ５０では緑色のレーザ１２ａについて、ステップＳ７０では青色のレーザ１３ａについて、それぞれ赤色のレーザ１１ａの場合と同様にして行われる。なお、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御が行われるタイミングや順番等については、図６に示すフロー図の場合に限定されない。
【０１２６】
図６に示す例では、各レーザの電流制御は、各フレームにおいて光走査位置が副走査方向についての有効走査範囲に入る前の無効走査範囲にある状態で行われている。この点、特に限定されず、電流制御は、例えば、副走査方向について、光走査位置が有効走査範囲から出た後の無効走査範囲にある状態で行われたり、光走査位置が有効走査範囲の両側の無効走査範囲にある状態で行われたりしてもよい。さらに、１フレームにおける副走査方向の有効走査範囲の両側の無効走査範囲で、異なる色のレーザの電流制御が行われてもよい。
【０１２７】
また、図６に示すように、各レーザの電流制御がフレーム毎に行われる場合、各レーザの電流制御が行われないフレームが存在してもよい。この場合、例えば、赤色のレーザ１１ａの電流制御が行われるフレーム、緑色のレーザ１２ａの電流制御が行われるフレーム、青色のレーザ１３ａの電流制御が行われるフレーム、電流制御が行われないフレームが、４フレームを単位として繰り返される。
【０１２８】
また、各レーザの電流制御は、同時に並行されてもよい。各レーザの電流制御が同時に行われる場合の制御フローの一例を、図８に示す。この場合、図８に示すように、ＲＳＤ１の電源スイッチがＯＮされ（Ｓ１１０）、起動シーケンスが実行された後（Ｓ１２０）、３色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御が同時に行われる（Ｓ１３０）。
【０１２９】
３色同時の電流制御としては、光走査位置が副走査方向についての有効走査範囲に入る前の無効走査範囲にある状態で、図７に示すような電流制御の処理が、３色のレーザで並行して行われる。３色同時の電流制御が行われた後、その電流制御が行われたフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ１４０）。このようにして、３色同時の電流制御及び通常の画像表示を行う処理（Ｓ１３０、Ｓ１４０）が、フレーム毎に繰り返される。
【０１３０】
このように、３色のレーザの電流制御が同時に行われることにより、色によるレーザの電流制御のタイミングの差が無くなることから、より安定した画質を得ることができる。
【０１３１】
また、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御が行われる順番に関しては、視感度（比視感度）の高い色の順に行うことが好適に採用される。つまりこの場合、ＡＰＣ制御部５５は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御を、各レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行う。
【０１３２】
本実施形態のＲＳＤ１がレーザ光の色として有する赤色、緑色、青色の３色では、緑色が最も視感度が高く、青色が最も視感度が低い。したがって、本実施形態のＲＳＤ１で、レーザ光の色の視感度が高い順に電流制御が行われる場合、緑色のレーザ１２ａ、赤色のレーザ１１ａ、青色のレーザ１３ａの順に、電流制御が行われる。
【０１３３】
このようにレーザ光の色の視感度が高い順に電流制御が行われる場合について、図９に示すフロー図を用いて説明する。ここでは、図６に示す制御フローにならって、各色のレーザの電流制御が１フレーム毎に行われる場合を例に説明する。この場合、図９に示すように、ＲＳＤ１の電源スイッチがＯＮされ（Ｓ２１０）、起動シーケンスが実行された後（Ｓ２２０）、緑色、赤色、青色の順に、電流制御が行われる。
【０１３４】
すなわち、まず、緑色のレーザ１２ａについての電流制御が行われた後（Ｓ２３０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ２４０）。次のフレームで、赤色のレーザ１１ａについての電流制御が行われた後（Ｓ２５０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ２６０）。そして、さらに次のフレームで、青色のレーザ１３ａについての電流制御が行われた後（Ｓ２７０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ２８０）。
【０１３５】
このように、３色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａについて、照射するレーザ光の色の視感度が高い順に電流制御を行うことにより、ＲＳＤ１の観察者が認識する表示画像において、発光量が変化することによる影響が大きい色の順に電流制御が行われる。これにより、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【０１３６】
［電流制御の変形例］
電流制御の変形例について説明する。本例の電流制御では、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣにおいて、検出光量の値と目標値との差の大きさに応じて、電流値の制御量が変化させられる。すなわち、最小値ＡＰＣについては、ＡＰＣ制御部５５は、検出光量の最小値（黒レベル）と最小値ＡＰＣの目標値（第１の目標値）との差の大きさに応じて、変調電流の変調幅の調整量を変化させる制御を行う。また、最大値ＡＰＣについては、ＡＰＣ制御部５５は、検出光量の最大値（白レベル）と最大値ＡＰＣの目標値（第２の目標値）との差の大きさに応じて、バイアス電流の調整量を変化させ制御を行う。
【０１３７】
電流制御の変形例について、図１０に示すフロー図を用いて説明する。なお、本例の電流制御も、３色のレーザで共通の処理が採用されるため、赤色のレーザ１１ａの電流制御を例に説明する。また、上述した各色のレーザの電流制御と重複する部分については適宜説明を省略する。
【０１３８】
図１０に示すように、本例の電流制御では、まず、赤色のレーザ（ＬＤ）１１ａのフォトダイオード（ＰＤ）１１ｄの黒レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３３１）。次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３３２）。取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３３２、ＹＥＳ）、処理はステップＳ３３５に移行する。
【０１３９】
一方、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３３２、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、目標電圧値範囲に対する取込み電圧値の差分を計算する（Ｓ３３３）。つまり、ステップＳ３３３では、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲の上限値よりも大きい場合は、その上限値と取込み電圧値との差分が計算され、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲の下限値よりも小さい場合は、その下限値と取込み電圧値との差分が計算される。
【０１４０】
続いて、ＡＰＣ制御部５５は、変調電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を、ステップＳ３３３にて算出した差分に応じた量変化させる（Ｓ３３４）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５は、ステップＳ３３３にて算出した差分に基づき、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７に送る信号を変化させる。
【０１４１】
黒レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、黒レベルの値についての目標値（第１の目標値）に対応して設定されるものである。そこで、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、取り込まれた電圧値と目標電圧値範囲との差の大きさに応じて、取り込まれる電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられる。
【０１４２】
ステップＳ３３４において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、変調電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３３４によれば、ステップＳ３３３にて算出された差分に応じて、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、レーザ１１ａに供給される変調電流の変調幅が変化する。これにより、黒レベルの値が、あらかじめ設定された第１の目標値に合致する。ステップＳ３３４で電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられた後、処理はステップＳ３３５に移行する。
【０１４３】
以上のステップＳ３３１〜Ｓ３３４の処理が、本例の電流制御において行われる最小値ＡＰＣに相当する。そして、最小値ＡＰＣにおいて行われるステップＳ３３３及びＳ３３４が、検出光量の最小値（黒レベル）と最小値ＡＰＣの目標値（第１の目標値）との差の大きさに応じて、変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御に相当する。
【０１４４】
ステップＳ３３２またはステップＳ３３４が行われた後、赤色のレーザ１１ａのフォトダイオード１１ｄの白レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３３５）。次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３３６）。取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３３６、ＹＥＳ）、電流制御の処理は終了する。
【０１４５】
一方、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３３６、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、ステップＳ３３３と同様に、目標電圧値範囲に対する取込み電圧値の差分を計算する（Ｓ３３７）。
【０１４６】
続いて、ＡＰＣ制御部５５は、バイアス電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を、ステップＳ３３７にて算出した差分に応じた量変化させる（Ｓ３３８）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５は、ステップＳ３３３にて算出した差分に基づき、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７に送る信号を変化させる。
【０１４７】
白レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、白レベルの値についての目標値（第２の目標値）に対応して設定されるものである。そこで、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、取り込まれた電圧値と目標電圧値範囲との差の大きさに応じて、取り込まれる電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられる。
【０１４８】
ステップＳ３３８において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、バイアス電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３３８によれば、ステップＳ３３７にて算出された差分に応じて、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、レーザ１１ａに供給されるバイアス電流が変化する。これにより、白レベルの値が、あらかじめ設定された第２の目標値に合致する。
【０１４９】
以上のステップＳ３３５〜Ｓ３３８の処理が、電流制御において行われる最大値ＡＰＣに相当する。そして、最大値ＡＰＣにおいて行われるステップＳ３３７及びＳ３３８が、検出光量の最大値（白レベル）と最大値ＡＰＣの目標値（第２の目標値）との差の大きさに応じて、バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御に相当する。
【０１５０】
以上の電流制御の変形例では、最小値ＡＰＣでは第１の調整量制御が行われ、最大値ＡＰＣでは第２の調整量制御が行われることで、第１の調整量制御及び第２の調整量制御の両方が行われているが、いずれか一方の調整量制御のみが行われてもよい。つまり、第１の調整量制御及び第２の調整量制御の少なくともいずれかが行われればよい。
【０１５１】
このように、電流制御において検出光量と目標値との差に応じて制御量が調整されることにより、温度変化等に起因するレーザのＩ−Ｌ特性の変化の実状に即した電流制御を行うことができる。これにより、黒レベルの変化を効果的に抑制することができ、より安定した画質を得ることができる。
【０１５２】
以上のように、本実施形態のＲＳＤ１においては、各色のレーザの光出力の最大値を規定する最大値ＡＰＣと、各色のレーザの光出力の最小値を規定する最小値ＡＰＣとが行われ、これらのＡＰＣが、最小値ＡＰＣ、最大値ＡＰＣの順番で、無効走査領域が用いられて行われる。本実施形態のＲＳＤ１における電流制御は、画質を安定させる観点から最大値ＡＰＣと最小値ＡＰＣとが行われる相対的なタイミングが重要であることに着目し、両ＡＰＣを所定のタイミングで行い、バイアス電流及び変調電流を制御するものである。
【０１５３】
なお、本実施形態のＲＳＤ１では、電流制御を行うためにレーザ光の光量を検出するための光検出部として、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに対応して設けられるフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄが用いられているが、これに限定されない。光検出部としては、ＲＳＤ１が備える既存の構成であっても、電流制御を行うために別途設けられた構成であってもよい。
【０１５４】
ＲＳＤ１が備える既存の構成としては、例えば、上述したようにＲＳＤ１が第１リレー光学系３３において有するＢＤセンサを用いることができる。この場合、ＢＤセンサが検出するタイミング検出用のレーザ光によって各レーザの光量が検出される。そして、ＢＤセンサから出力されるＢＤ信号が、ＩＶ変換回路により電圧信号に変換され、ＡＤコンバータによってデジタル信号に変換され、ＡＰＣ制御部５５に入力される構成が採用される。
【０１５５】
また、本実施形態のＲＳＤ１は、互いに異なる色のレーザ光を出射する光源として、赤色、緑色、青色の各色のレーザ光を出射する３個のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを備えるが、これに限定されない。互いに異なる色のレーザ光を出射する光源は、２個または４個以上のレーザであってもよい。
【０１５６】
以上説明したように、本実施形態に係るＲＳＤ１によれば、以下の効果が期待できる。
【０１５７】
（１）本実施形態のＲＳＤ１は、画像信号５Ｓに応じた強度のレーザ光を出射するレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを有する光源部７と、光源部７から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されたレーザ光を検出するフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄと、検出光量に基づいて、各レーザに供給されるバイアス電流及びこのバイアス電流を基準として画像信号５Ｓに応じて変化する変調電流を制御するＡＰＣ制御部５５と、を備える。そして、ＡＰＣ制御部５５は、走査部によるレーザ光の走査位置が、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、各レーザのＩ−Ｌ特性に基づき、検出光量の最小値（黒レベル）が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、変調電流の変調幅を調整した後、検出光量の最大値（白レベル）が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、バイアス電流を調整する電流制御を行う。これにより、各レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる。
【０１５８】
（２）本実施形態のＲＳＤ１においては、Ｉ−Ｌ特性は、電流値に関し、電流値が上昇する過程で電流値の増加にともなう発光量の増加量が急激に大きくなる電流値として規定される閾値電流（Ｉｔｈ）を有し、第１の目標値は、閾値電流（Ｉｔｈ）よりも小さい値の電流値に対応する発光量の値に設定される。これにより、各レーザに供給される変調電流の変調幅を広くすることが容易となり、表示画像について高いコントラストを容易に得ることができることから、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【０１５９】
（３）本実施形態のＲＳＤ１においては、光源部７は、互いに異なる色のレーザ光を出射する３個のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを有し、ＡＰＣ制御部５５は、３個のレーザの各レーザの電流制御を、各レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行う。これにより、ＲＳＤ１の観察者が認識する表示画像において、発光量が変化することによる影響が大きい色の順に電流制御が行われることから、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【０１６０】
（４）本実施形態のＲＳＤ１においては、ＡＰＣ制御部５５は、検出光量の最小値（黒レベル）と第１の目標値との差の大きさに応じて、変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御、及び検出光量の最大値（白レベル）と第２の目標値との差の大きさに応じて、バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御のうち、少なくともいずれかを行う。これにより、温度変化等に起因するレーザのＩ−Ｌ特性の変化の実状に即した電流制御を行うことができることから、黒レベルの変化を効果的に抑制することができ、より安定した画質を得ることができる。
【０１６１】
（５）本実施形態のＲＳＤ１は、走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼１０の網膜１０ｂに入射させる接眼光学系部をさらに備え、網膜１０ｂをレーザ光の投射対象として、画像を表示する。これにより、観察者によって黒レベルの変化が比較的認識されやすい構成において電流制御が行われることから、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【符号の説明】
【０１６２】
１ ＲＳＤ（走査型画像表示装置）
２ コントロールユニット
５ 制御部
５Ｓ 画像信号
７ 光源部
８ 駆動信号供給回路
１０ 眼
１０ｂ 網膜
１１ａ，１２ａ，１３ａ レーザ（半導体レーザ）
１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ フォトダイオード（光検出部）
１５ ハーフミラー
３２ 水平走査部
３３ 第１リレー光学系
３４ 垂直走査部
３５ 第２リレー光学系
３８ レンズ系
３９ レンズ系
５５ ＡＰＣ制御部（電流制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源として半導体レーザを有する光源部から出射されたレーザ光を走査して投射対象に投射する走査型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する光源部と、この光源部から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部とを有し、走査部により走査されたレーザ光を投射部から投射対象に投射して画像を表示する走査型画像表示装置が知られている。走査型画像表示装置としては、例えば、投射対象を観察者の眼の網膜とした網膜走査型の画像表示装置や、投影対象をスクリーンとした光走査型の画像表示装置等がある。
【０００３】
このような走査型画像表示装置において、光源部を構成する光源が半導体レーザ（レーザダイオード）である場合、光源は、供給される電流値が固有の閾値電流値に達するまではほとんど発光しないという特性を有する。そこで、光源部の応答性を高める観点から、光源にバイアス電流を供給することが行われている。つまり、光源部から出射されるレーザ光によって画像表示が行われる場合、画像信号に応じた大きさの駆動電流が、バイアス電流に重畳して光源に供給される。
【０００４】
上述のような光源の特性は、レーザ光の出射にともなって発生する熱や外気温の変化や経時劣化等により変化する。この光源の特性の変化には、光源の閾値電流の値の変化が含まれる。光源の閾値電流の値が変化することは、表示画像の輝度が安定しない等の不具合の原因となる。
【０００５】
そこで、従来、光源部の光出力を一定に保つための技術として、自動的に光出力の制御を行うＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）がある。ＡＰＣによれば、例えば、フォトダイオード等によって光源の光出力が検出され、光源の光出力が所定の値となるように、光源に供給されるバイアス電流が制御される。特許文献１には、網膜走査型の画像表示装置において、光源から出射されたレーザ光の強度に基づいて光源に供給する電流を調整することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４４７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
走査型画像表示装置において上述したようなＡＰＣが行われる場合、次のような問題がある。走査型画像表示装置においては、走査部によるレーザ光の走査領域として、表示画像が形成される有効走査領域と、有効走査領域の外の領域であり画像表示が行われない無効走査領域とが存在する。つまり、無効走査領域では、光源にバイアス電流が供給され、有効走査領域では、画像信号に応じた大きさの駆動電流（変調電流）がバイアス電流に重畳して光源に供給される。
【０００８】
したがって、レーザ光の走査位置が無効走査領域にある状態では、光源はバイアス電流のみの供給を受ける状態となり、かかる状態でレーザの光量（表示画像の輝度のレベル）が最小値（黒レベル）となる。この黒レベルの状態を基準として、画像信号に応じた大きさの駆動電流（変調電流）が供給されることによる画像表示が行われる。そして、ＡＰＣは、通常、レーザ光の走査位置が無効走査領域にある状態で、光源に供給されるバイアス電流が調整されることにより行われる。
【０００９】
このため、光源に供給されるバイアス電流の値がＡＰＣによって気温の変化等に応じて変化すると、黒レベルが変化するという現象が生じる。このように温度変化等によって黒レベルが変化することは、有効走査領域において表示画像の輝度を不安定としたりコントラストを低下させたりし、表示画像の画質の低下を招く原因となる。
【００１０】
そこで、本発明は、光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる走査型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の走査型画像表示装置は、画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する半導体レーザを有する光源部と、前記光源部から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を検出する光検出部と、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記半導体レーザに供給されるバイアス電流及び該バイアス電流を基準として前記画像信号に応じて変化する変調電流を制御する電流制御部と、を備え、前記電流制御部は、前記走査部によるレーザ光の走査位置が、前記走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、前記半導体レーザに供給される電流値と前記半導体レーザの発光量との関係を示す電流−発光量特性に基づき、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、前記変調電流の変調幅を調整した後、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、前記バイアス電流を調整する電流制御を行うものである。
【００１２】
請求項２に記載の走査型画像表示装置は、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記電流−発光量特性は、前記電流値に関し、前記電流値が上昇する過程で前記電流値の増加にともなう前記発光量の増加量が急激に大きくなる前記電流値として規定される閾値電流を有し、前記第１の目標値は、前記閾値電流よりも小さい値の前記電流値に対応する前記発光量の値に設定されるものである。
【００１３】
請求項３に記載の走査型画像表示装置は、請求項１または請求項２に記載の走査型画像表示装置において、前記光源部は、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の半導体レーザを有し、前記電流制御部は、前記複数の半導体レーザの各半導体レーザの前記電流制御を、前記各半導体レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行うものである。
【００１４】
請求項４に記載の走査型画像表示装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置において、前記電流制御部は、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値と前記第１の目標値との差の大きさに応じて、前記変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御、及び前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値と前記第２の目標値との差の大きさに応じて、前記バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御のうち、少なくともいずれかを行うものである。
【００１５】
請求項５に記載の走査型画像表示装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置において、前記走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼の網膜に入射させる接眼光学系部をさらに備え、前記網膜をレーザ光の投射対象として、画像を表示するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光源としての半導体レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る走査型画像表示装置の全体的な構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る走査部の動作説明図。
【図３】本発明の一実施形態に係る光源部における電流値と発光量との関係を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る光源部における電流値と発光量との関係の変化についての説明図。
【図５】本発明の一実施形態に係る制御構成を示すブロック図。
【図６】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図７】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図８】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図９】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る電流制御の一例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、温度変化等によって特性が変化する光源としての半導体レーザの光出力の最大値及び最小値の各値を所定の値に保つ自動制御を行い、各値についての制御を行うタイミングを工夫することで、黒レベルの変化を防止し、画質の安定化を図ろうとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
以下に説明する本発明の実施の形態は、本発明を、走査型画像表示装置の一例である網膜走査ディスプレイ（Ｒｅｔｉｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ、以下「ＲＳＤ」とする。）に適用した場合のものである。なお、本発明は、網膜走査型の画像表示装置であるＲＳＤに限らず、例えば投影対象をスクリーンとした光走査型の画像表示装置（レーザディスプレイ）等の、他の走査型画像表示装置にも適用可能である。
【００２０】
［ＲＳＤの構成］
まず、本実施形態に係る走査型画像表示装置としてのＲＳＤ１の構成について、図１を用いて説明する。本実施形態に係るＲＳＤ１は、投影対象を、観察者の少なくとも一方の眼１０の網膜１０ｂとし、光束としてのレーザ光を走査する走査部によって走査したレーザ光を、レーザ光を投射する投射部により網膜１０ｂに入射して、画像を表示する。つまり、ＲＳＤ１は、微弱な光を高速で走査しながら観察者の網膜１０ｂに照射することで、網膜１０ｂ上に走査された光の残像を映像として観察者に認識させる網膜走査型の画像表示装置である。
【００２１】
図１に示すように、ＲＳＤ１は、コントロールユニット２と、投影ユニット３とを備える。コントロールユニット２は、画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として出射する。コントロールユニット２から出射された画像光は、光ファイバケーブル４により、投影ユニット３に伝送される。
【００２２】
コントロールユニット２は、記憶部を内蔵し、この記憶部に記憶されたコンテンツ情報等に基づいて画像信号を形成する。コントロールユニット２は、形成した画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として光ファイバケーブル４へ出射する。
【００２３】
投影ユニット３は、光ファイバケーブル４により伝送されて来た画像光を、観察者が表示画像として認識可能とするために走査する。投影ユニット３は、コントロールユニット２においてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色毎に強度変調された画像光を、２次元方向に走査し、観察者の眼１０に入射させる。
【００２４】
ＲＳＤ１の電気的構成及び光学的構成について具体的に説明する。コントロールユニット２は、制御部５と、光源ユニット６とを有する。光源ユニット６は、光源部７と、駆動信号供給回路８とを含む。
【００２５】
制御部５は、ＲＳＤ１の各部を統括的に制御する。制御部５は、あらかじめ記憶されている制御プログラムにしたがって所定の処理を実行することにより、ＲＳＤ１を制御する。制御部５は、データ通信用のバスにより接続されるＣＰＵ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、複数の入出力インターフェース等の各種機能部分を有し、バスを介して各種情報の送受信を行う。
【００２６】
制御部５は、入出力端子等を介して外部接続された図示しない機器類から供給される画像データや、あらかじめ記憶されたコンテンツ情報に基づく画像データ等の各種画像データの入力を受ける。制御部５は、入力された画像データに基づいて、画像信号５Ｓを生成する。制御部５により生成された画像信号５Ｓは、駆動信号供給回路８に送られる。つまり、制御部５は、画像信号５Ｓに応じた強度のレーザ光を光源部７に出射させる。
【００２７】
駆動信号供給回路８は、画像信号５Ｓに応じた駆動信号を生成する駆動信号生成部として機能する。駆動信号供給回路８は、画像信号５Ｓ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。
【００２８】
光源部７は、駆動信号供給回路８により生成された駆動信号に応じた強度のレーザ光を出力する。光源部７は、赤色レーザ光を生成して出射する赤色レーザ部１１と、緑色レーザ光を生成して出射する緑色レーザ部１２と、青色レーザ光を生成して出射する青色レーザ部１３とを有する。
【００２９】
各色のレーザ部１１，１２，１３は、各色のレーザ光を発生させる光源としてのレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａと、このレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを駆動させるための光源駆動部としてのレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとを含む。各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａは、半導体レーザ（レーザダイオード）である。なお、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの少なくともいずれかのレーザ、特に緑色のレーザ１２ｂが、波長変換素子である第２高調波発生（ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子によって第２高調波のレーザを発生し得るＳＨＧレーザ等であってもよい。各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａと、対応する色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂとは、それぞれ駆動ライン１１ｃ，１２ｃ，１３ｃにより接続される。
【００３０】
各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給回路８から入力される駆動信号に基づき、それぞれ対応するレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに駆動電流を供給する。そして、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａは、対応するレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂから供給される駆動電流に応じて強度変調されたレーザ光を出射する。
【００３１】
したがって、赤色レーザ部１１は、駆動信号供給回路８からの駆動信号１４Ｒに基づき、レーザドライバ１１ｂによってレーザ１１ａを駆動させ、赤色のレーザ光を出射する。また、緑色レーザ部１２は、駆動信号供給回路８からの駆動信号１４Ｇに基づき、レーザドライバ１２ｂによってレーザ１２ａを駆動させ、緑色のレーザ光を出射する。また、青色レーザ部１３は、駆動信号供給回路８からの駆動信号１４Ｂに基づき、レーザドライバ１３ｂによってレーザ１３ａを駆動させ、青色のレーザ光を出射する。
【００３２】
このように、本実施形態では、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される駆動電流が、画像信号５Ｓに応じて変化する変調電流に相当する。そして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、画像信号５Ｓに応じた大きさの変調電流を画素単位で順次各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給することによって、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを駆動する。各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される変調電流が変調されることで、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されるレーザ光の強度変調が行われる。
【００３３】
また、駆動信号供給回路８は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａにバイアス電流を供給するためのバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを生成する。そして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給回路８から入力されるバイアス電流供給信号に基づき、それぞれ対応するレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａにバイアス電流を供給する。バイアス電流により、光源部７を構成する各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａは待機状態となり、光源部７の応答性が高められる。なお、各色に対応するバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、対応する色の駆動信号１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに重畳して駆動信号供給回路８から出力されてもよい。
【００３４】
このように、本実施形態のＲＳＤ１では、駆動信号供給回路８が、画像信号５Ｓに応じた画像表示用電流としての変調電流、及び光源部７を待機状態とするためのバイアス電流を、光源部７に供給させる電流供給部として機能する。すなわち、駆動信号供給回路８は、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに、変調電流及びバイアス電流を各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給させるため、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに送信する駆動信号１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、及びバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを生成する。
【００３５】
光源部７は、各色のレーザ部１１，１２，１３により出射したレーザ光を、合波してから、光ファイバケーブル４に出射する。このため、光源部７は、コリメート光学系１６，１７，１８と、ダイクロイックミラー１９，２０，２１と、結合光学系２２とを有する。
【００３６】
各色のレーザ部１１，１２，１３から出射した各色のレーザ光は、それぞれコリメート光学系１６，１７，１８によって平行光化された後、それぞれ対応するダイクロイックミラー１９，２０，２１に入射する。各ダイクロイックミラー１９，２０，２１に入射する赤色，緑色，青色の３色のレーザ光は、３個のダイクロイックミラー１９，２０，２１により、波長に関して選択的に反射・透過させられて結合光学系２２に達し、合波されて集光される。結合光学系２２により集光されたレーザ光は、光ファイバケーブル４に入射する。
【００３７】
このように、光源部７から光ファイバケーブル４に入射するレーザ光は、強度変調された各色のレーザ光が合波されたものである。なお、各色のレーザ部１１，１２，１３からのレーザ光を光源部７からの出射光として出射させるための光学系の構成は、各色のレーザ部１１，１２，１３から出射される各色のレーザ光が波長に関して選択的に反射・透過させられる構成であれば限定されるものではない。
【００３８】
以上のように、光源部７は、制御部５から入力される画像信号５Ｓに応じた強度のレーザ光を出射する。また、本実施形態では、光源部７は、互いに異なる色のレーザ光を出射する３個の半導体レーザとして、赤色のレーザ光を出射するレーザ１１ａと、緑色のレーザ光を出射するレーザ１２ａと、青色のレーザ光を出射するレーザ１３ａとを有する。
【００３９】
投影ユニット３は、ＲＳＤ１において光源部７と観察者の眼１０との間に位置する。投影ユニット３は、コリメート光学系３１と、水平走査部３２と、第１リレー光学系３３と、垂直走査部３４と、第２リレー光学系３５とを有する。
【００４０】
コリメート光学系３１は、光源部７で生成され光ファイバケーブル４から出射されたレーザ光を平行光化する。水平走査部３２は、コリメート光学系３１で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する。第１リレー光学系３３は、水平走査部３２と垂直走査部３４との間に設けられ、走査レンズ系を構成し、水平走査部３２と垂直走査部３４との間でレーザ光を中継する。
【００４１】
垂直走査部３４は、水平走査部３２で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する。第２リレー光学系３５は、水平走査部３２及び垂直走査部３４によって水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を、投影ユニット３から外部へと出射させるための光学系である。
【００４２】
水平走査部３２及び垂直走査部３４、ならびに第１リレー光学系３３は、光ファイバケーブル４から出射したレーザ光を、画像として観察者の網膜１０ｂに投影可能な状態とするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とするための光走査装置及び光学系である。つまり、本実施形態では、水平走査部３２及び垂直走査部３４を含む構成が、光源部７から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部として機能する。以下の説明では、水平走査部３２及び垂直走査部３４を含む構成を総称して「走査部」という。
【００４３】
水平走査部３２は、走査部において、垂直走査部３４に対して相対的に高速にレーザ光を走査する高速スキャナとして機能する。水平走査部３２は、共振型の偏向素子３２ａと、水平走査駆動回路３２ｂとを備える。偏向素子３２ａは、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面（反射面）を有する。水平走査駆動回路３２ｂは、偏向素子３２ａを共振させて偏向素子３２ａの偏向面を揺動させる駆動信号を生成する。水平走査駆動回路３２ｂは、偏向素子３２ａに対する駆動信号を、駆動信号供給回路８から入力される水平駆動信号３６に基づいて生成する。
【００４４】
一方、垂直走査部３４は、走査部において、水平走査部３２に対して相対的に低速にレーザ光を走査する低速スキャナとして機能する。垂直走査部３４は、非共振型の偏向素子３４ａと、垂直走査駆動回路３４ｂとを備える。偏向素子３４ａは、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面（反射面）を有する。垂直走査駆動回路３４ｂは、偏向素子３４ａの偏向面を非共振状態で揺動させる駆動信号を生成する。垂直走査駆動回路３４ｂは、偏向素子３４ａに対する駆動信号を、駆動信号供給回路８から入力される垂直駆動信号３７に基づいて生成する。
【００４５】
垂直走査部３４は、表示すべき画像の１フレーム毎に、画像を形成するためのレーザ光を最初の水平走査線から最後の水平走査線に向かって垂直に走査する。これにより、２次元走査された画像が形成される。ここで「水平走査線」とは、水平走査部３２による水平方向への１走査を意味する。走査部が有する偏向素子３２ａ，３４ａは、例えば、ガルバノミラー等である。また、偏向素子３２ａ，３４ａの駆動方式は、例えば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等である。
【００４６】
第１リレー光学系３３は、水平走査部３２が有する偏向素子３２ａの偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を、垂直走査部３４が有する偏向素子３４ａの偏向面に収束させる。そして、偏向素子３４ａの偏向面に収束したレーザ光が、偏向素子３４ａの偏向面によって垂直方向に走査され、画像光Ｌｘを形成する。なお、ＲＳＤ１においては、水平走査部３２と垂直走査部３４との配置を入れ替えることで、レーザ光を垂直走査部３４によって垂直方向に走査した後、水平走査部３２によって水平方向に走査する構成が採用されてもよい。
【００４７】
また、図示は省略するが、ＲＳＤ１は、第１リレー光学系３３において、タイミング検出用のレーザ光を検出するため、ＢＤセンサを有する。ＢＤセンサは、受光した光の強度に応じた電流をＢＤ信号として出力する。ＢＤセンサから出力されるＢＤ信号は、制御部５に入力される。ＢＤセンサによる検出信号に基づいて、走査部によるレーザ光の走査タイミングが検出される。
【００４８】
ＢＤセンサが用いられ、駆動信号供給回路８からの駆動信号に基づいて光源部７から出射されるタイミング検出用のレーザ光が検出されることで、光源部７から出射されるレーザ光の出射タイミングが調整される。ＢＤセンサは、第１リレー光学系３３において、画像を形成するためのレーザ光の妨げとならない位置、例えば、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域に対応する所定の位置に配置される。
【００４９】
第２リレー光学系３５は、正の屈折力を持つ２つのレンズ系として、直列配置されるレンズ系３８，３９を有する。垂直走査部３４により走査されたレーザ光は、レンズ系３８によって、走査されるレーザ光同士で中心線が相互に平行となるように、かつ収束レーザ光となるように変換される。レンズ系３８により変換されたレーザ光は、レンズ系３９により、ＲＳＤ１が備えるハーフミラー１５を介して観察者の瞳孔１０ａに収束するように変換される。
【００５０】
このように、画像光Ｌｘとしてのレーザ光は、第２リレー光学系３５を介した後、ハーフミラー１５により反射させられて、観察者の瞳孔１０ａに入射する。画像光Ｌｘが瞳孔１０ａに入射することにより、網膜１０ｂ上に、画像信号５Ｓに応じた表示画像が投影される。このようにして、観察者は、画像光Ｌｘを表示画像として認識する。
【００５１】
本実施形態では、第２リレー光学系３５を構成するレンズ系３８，３９、及びハーフミラー１５を含む構成が、走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼１０の網膜１０ｂに入射させる接眼光学系部として機能する。そして、ＲＳＤ１は、網膜１０ｂをレーザ光の投射対象として、画像を表示する。
【００５２】
また、ハーフミラー１５は、外光Ｌｙを透過させて観察者の眼１０に入射させる。これにより、観察者は、外光Ｌｙにより認識される背景に、画像光Ｌｘによる画像を重ねて視認することができる。このように、本実施形態のＲＳＤ１は、投影ユニット３から出射される画像光Ｌｘを観察者の眼１０に走査しつつ投射するとともに、外光Ｌｙを透過させるシースルー型である。ただし、ＲＳＤ１はシースルー型である必要はない。
【００５３】
以上のような構成を備えるＲＳＤ１は、例えば、投影ユニット３を含む構成を支持する眼鏡型のフレームを備えることで、観察者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイを構成する。以下では、本実施形態のＲＳＤ１の詳細について説明する。
【００５４】
［走査部の動作等について］
ＲＳＤ１が備える走査部の動作等について、図１及び図２を用いて説明する。ＲＳＤ１においては、走査部による走査範囲として、水平方向及び垂直方向の各方向について、画像信号５Ｓに応じた画像表示が行われる有効走査範囲と、この有効走査範囲に対して走査方向の両端側に位置し、画像表示が行われない無効走査範囲とが存在する。
【００５５】
すなわち、図２に示すように、水平走査部３２の走査方向である水平方向について、有効走査範囲Ｚａ１と、この有効走査範囲Ｚａ１の両側に位置する無効走査範囲Ｚａ２とが存在し、垂直走査部３４の走査方向である垂直方向について、有効走査範囲Ｚｂ１と、この有効走査範囲Ｚｂ１の両側に位置する無効走査範囲Ｚｂ２とが存在する。有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１と無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２とは、光源部７に供給される変調電流の値によって切り替えられる。
【００５６】
有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１とは、具体的には、水平走査部３２及び垂直走査部３４のそれぞれの偏向素子３２ａ，３４ａがレーザ光を走査できる最大の範囲（以下「最大走査範囲」という。）Ｚａ３，Ｚｂ３のうち、実際に光源部７から画像信号５Ｓ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。）が出射される範囲である。つまり、画像形成用レーザ光は、走査部の偏向素子３２ａ，３４ａによる走査位置が所定の範囲として定められる有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１にあるタイミングで出射される。そして最大走査範囲Ｚａ３，Ｚｂ３のうち、画像形成用レーザ光が出射されない無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２が、各有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１に対してレーザ光の走査方向の両側に存在する。
【００５７】
このようにレーザ光の走査状態が有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１と無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２とで切り替わる構成によれば、図２に示すように、走査部によってレーザ光が２次元走査されることで画像が形成される画面において、有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１に対応する画像有効領域Ａ１と、無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２に対応する画像無効領域Ａ２（斜線部分参照）とが形成される。
【００５８】
つまり、画像有効領域Ａ１が、画面における画像の表示領域であり、レーザ光の走査位置（以下「光走査位置」という。）が画像有効領域Ａ１にある場合、画像信号５Ｓに応じた大きさの変調電流が、光源部７に供給される。そして、水平走査部３２及び垂直走査部３４により、１フレーム分のレーザ光が走査され、この走査が１フレームの画像ごとに繰り返される。本実施形態では、図２に示すように、画像無効領域Ａ２は、矩形状に形成される画像有効領域Ａ１に対して、画像有効領域Ａ１を囲む枠状の領域として形成される。
【００５９】
なお、図２には、光源部７からレーザ光が常時出射されたとの仮定のもと、水平走査部３２及び垂直走査部３４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。ただし、水平走査部３２による水平走査方向（Ｙ方向）の走査数は、１フレームあたり数百または千程度あることから、図２では、便宜上、レーザ光の軌跡γを簡略して記載している。走査部によるレーザ光の走査方向について、水平走査部３２による走査方向である水平方向が主走査方向であり、垂直走査部３４による走査方向である垂直方向が副走査方向である。
【００６０】
［光源部の特性等について］
光源部７が有する各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（以下「各レーザ」ともいう。）の特性について説明する。図３は、レーザに供給される電流値とレーザの発光量との関係を示す電流−発光量特性（Ｉ−Ｌ特性）を表す。図３に示すグラフにおいて、横軸はレーザに供給される電流値（Ｉ）を示し、縦軸はレーザの発光量（Ｌ）を示す。
【００６１】
図３に示すように、各レーザに供給される電流値が固有の閾値電流の値Ｉｔｈに達するまでは、電流値の増加にともなって発光量は増加するものの、その増加量はわずかであり、発光量は少ない。そして、各レーザに供給される電流値が閾値電流の値Ｉｔｈを超えることにより、発光量が急激に立ち上がる。
【００６２】
このようなレーザの特性を踏まえ、本実施形態のＲＳＤ１においては、上述したように、光源部７の応答性を高める観点から、各レーザに値Ｉｂのバイアス電流が供給される。具体的には、半導体レーザである各レーザは、容量成分を含むことから、供給される電流値が０から閾値電流の値Ｉｔｈまで上昇する過程で、電流の一部が容量の充電に用いられる分、実際の発光に寄与する電流の立ち上がりが遅れる。このため、各レーザは、電流の供給を受け始めてから発光するまでの遅延時間を要する。
【００６３】
そこで、各レーザに、バイアス電流（値Ｉｂ）が供給されることで、レーザが待機状態となり、発光の遅延が抑制され、応答性が高められる。本実施形態のＲＳＤ１では、バイアス電流の値Ｉｂは、各色のレーザがフル点灯（発光量Ｌａ）の状態となる電流（以下「最大電流」という。）の値Ｉａの略半分の値である。なお、バイアス電流の値としては、例えば、閾値電流の値Ｉｔｈよりもわずかに小さい値が用いられる場合もある。
【００６４】
このように、各レーザにバイアス電流の供給が行われる構成において、各レーザに供給される電流の値に関し、電流の値がバイアス電流の値Ｉｂから最大電流の値Ｉａまでの範囲ｄ１で、光源部７から画像形成用レーザ光が出射される。つまり、各レーザに供給される電流の値について、バイアス電流の値Ｉｂの状態が画像０％の状態に対応し、最大電流の値Ｉａの状態が画像１００％の状態に対応し、画像０〜１００％の範囲ｄ１が、画像信号５Ｓに応じた変調成分としてのレーザ光が出射される範囲に対応する。
【００６５】
したがって、図３に示すように、各レーザに値Ｉｂのバイアス電流が供給されている画像０％の状態での表示画像の輝度のレベルが黒レベルであり、バイアス電流の値Ｉｂから最大電流の値Ｉａまでの電流値の範囲ｄ１が各レーザに供給される変調電流の変調幅である。このように、各レーザに供給される変調電流は、黒レベルを規定するバイアス電流を基準（画像０％）として、画像信号５Ｓに応じて、最大電流（画像１００％）までの範囲で変化する。
【００６６】
［電流制御について］
本実施形態のＲＳＤ１では、各レーザの光量に関し、自動的に光出力の制御を行うＡＰＣとして、各レーザの光出力の最大値を所定の値に保つＡＰＣ（以下「最大値ＡＰＣ」という。）と、各レーザの光出力の最小値を所定の値に保つＡＰＣ（以下「最小値ＡＰＣ」という。）とが行われる。
【００６７】
すなわち、最大値ＡＰＣによれば、画像１００％の状態におけるレーザの光量（白レベル）が所定の値となるように自動的に制御され、最小値ＡＰＣによれば、画像０％の状態におけるレーザの光量（黒レベル）が所定の値となるように自動的に制御される。このように、最大値ＡＰＣと最小値ＡＰＣとが行われる場合、上述したようなレーザのＩ−Ｌ特性から、次のような現象が生じ得る。
【００６８】
各レーザのＩ−Ｌ特性は、レーザ光を出射する際に発生する熱や外気温の変化等に起因して変化する。例えば、図４に示すように、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇することで、Ｉ−Ｌ特性は、実線で示す曲線４１から一点鎖線で示す曲線４２へと、閾値電流の値（図３、値Ｉｔｈ参照）が増加するように変化する。
【００６９】
ここで、最大値ＡＰＣによって所定の値に維持される白レベルの値を値Ｌｈ０、最小値ＡＰＣによって所定の値に維持される黒レベルの値を値Ｌｌ０とする。この場合、温度Ｔ１の状態では、曲線４１から、最大電流として、白レベルの値Ｌｈ０に対応する値Ｉａ１の電流が供給され、バイアス電流として、黒レベルの値Ｌｌ０に対応する値Ｉｂ１の電流が供給される。この場合、バイアス電流の値Ｉｂ１から最大電流の値Ｉａ１までの電流値の範囲ｄ１０が、変調電流の変調幅となる。
【００７０】
最大値ＡＰＣによれば、変調電流の変調幅ｄ１０を維持した状態で、白レベルの値が値Ｌｈ０となるように、最大電流が調整される。つまり、最大値ＡＰＣによれば、レーザのＩ−Ｌ特性に基づいて、バイアス電流の値が調整されることにより、バイアス電流の値と変調電流の変調幅とから定まる最大電流に対応する白レベルの値が値Ｌｈ０となるように、レーザに供給される電流が制御される。
【００７１】
したがって、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に変化した場合、最大値ＡＰＣにより、曲線４２で示す温度Ｔ２でのＩ−Ｌ特性に基づき、バイアス電流の値が、値Ｉｂ１から値Ｉｂ２へと調整される。これにより、最大電流の値は、バイアス電流の値Ｉｂ２と変調幅ｄ１０とによって、値Ｉａ１から値Ｉａ２へと変化する。
【００７２】
このように最大値ＡＰＣが行われることにより、バイアス電流の値が変化することから、黒レベルの値が変化する。本例のようにレーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇した場合、図４に示すように、最大値ＡＰＣによってバイアス電流の値が値Ｉｂ１から値Ｉｂ２に上昇することにより、黒レベルの値が値Ｌｌ０から値Ｌｌ１に上昇する。
【００７３】
このように最大値ＡＰＣが行われることで黒レベルの値が変化することは、変調電流の変調幅に、レーザのＩ−Ｌ特性におけるバイアス領域を含むこと、及び最大値ＡＰＣにおいては変調電流の変調幅が固定であることに起因する。ここで、バイアス領域とは、Ｉ−Ｌ特性において、閾値電流（図３、値Ｉｔｈ）を起点に電流値が小さい側の領域であり、ＬＥＤ領域とも称される。
【００７４】
そこで、上述したように最大値ＡＰＣによって変化した黒レベルが、最小値ＡＰＣによって所定の値に調整されると仮定する。この場合、最小値ＡＰＣによれば、値Ｌｌ０から値Ｌｌ１に変化した黒レベルの値が値Ｌｌ０となるように、変調電流の変調幅が調整される。つまり、最小値ＡＰＣによれば、レーザのＩ−Ｌ特性に基づいて、変調電流の変調幅ｄ１０が調整されることにより、黒レベルの値が値Ｌｌ０となるように、レーザに供給される電流が制御される。しかしながら、このように最小値ＡＰＣが行われる場合、最大値ＡＰＣによって調整された白レベルの値が変化するという現象が生じる。
【００７５】
具体的には、本例のようにレーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇した場合、上述したように、最大値ＡＰＣにより、白レベルの値を所定の値Ｌｈ０に保つため、バイアス電流の値が値Ｉｂ１から値Ｉｂ２へと調整される。バイアス電流の値が値Ｉｂ２の状態から、最小値ＡＰＣが行われた場合、変調電流の変調幅は、最大値ＡＰＣによって調整されたバイアス電流の値Ｉｂ２を起点として、プラス側（図４のグラフにおいて右側）に広がる方向に調整される（矢印４３参照）。
【００７６】
つまり、先に行われた最大値ＡＰＣにより、バイアス電流の値が値Ｉｂ２に規定されることで、最小値ＡＰＣによる変調電流の変調幅の調整は、最大電流の値Ｉａ２の値を増加させることにより行われる。このように変調電流の変調幅がプラス側に広がると、曲線４２で示す温度Ｔ２でのＩ−Ｌ特性により、白レベルの値が、最大値ＡＰＣによって維持される所定の値Ｌｈ０よりも増えてしまう。言い換えると、先に行われた最大値ＡＰＣによって変化した最大電流の値Ｉａ２を起点とし、変調電流の変調幅がマイナス側（図４のグラフにおいて左側）に広がる方向の調整された場合、白レベル及び黒レベルの両方の値が所定の値に保たれるが、実際には、最大値ＡＰＣによってバイアス電流の値が値Ｉｂ２に規定されることから、その値Ｉｂ２を起点にプラス側に変調電流の変調幅が調整され、白レベルの値が変化してしまう。本例の場合、矢印４３で示す変調幅の増加量に応じて、白レベルの値が値Ｌｈ０から値Ｌｈ１に増加する。
【００７７】
以上のように、最大値ＡＰＣが行われた後、最小値ＡＰＣが行われると、最大値ＡＰＣによってバイアス電流の値が規定されてしまうことから、変調電流の変調幅の調整により行われる最小値ＡＰＣによって、最大電流の値が変化し、レーザのＩ−Ｌ特性から、白レベルが変化するという現象が生じる。
【００７８】
そこで、本実施形態のＲＳＤ１においては、各レーザに供給される電流について、以下に説明するような電流制御が行われる。まず、本実施形態のＲＳＤ１が備える、電流制御を行うための構成について、図５を用いて説明する。
【００７９】
［電流制御のための構成について］
ＲＳＤ１における電流制御は、各レーザの光出力が検出される。このため、図５に示すように、ＲＳＤ１は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力のレベルを検出するモニタ用のフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄを備える。
【００８０】
本実施形態のＲＳＤ１では、レーザ光の色毎に、レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａとフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄとを含むレーザモジュール５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが構成される。本実施形態のＲＳＤ１においては、各色のレーザモジュール５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを構成する各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄが、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを行う電流制御において、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されたレーザ光を検出する光検出部として機能する。
【００８１】
各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄは、例えば各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの背面光を受光することにより、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力を検出する。また、本実施形態では、赤色のレーザ１１ａは、独立した電源５１に接続され、緑色のレーザ１２ａ及び青色のレーザ１３ａは、共通の電源５２に接続されている。
【００８２】
また、図５に示すように、ＲＳＤ１は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに対応する各色のＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃと、ＡＤコンバータ５４とを備える。ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃは、例えばトランスインピーダンスアンプ等により構成され、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力を検出するフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄからのモニタ信号としての電流信号を受け、電圧信号に変換する。各ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃにより得られた電圧信号は、ＡＤコンバータ５４に入力される。
【００８３】
ＡＤコンバータ５４は、各ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃから受けた電圧信号としてのアナログ信号を、デジタル信号に変換する。ＡＤコンバータ５４により得られたデジタル信号は、駆動信号供給回路８に入力される。駆動信号供給回路８は、ＡＤコンバータ５４から受けた信号を処理する構成として、ＡＰＣ制御部５５と、電流制御ＤＡコンバータ５７とを有する。
【００８４】
ＡＰＣ制御部５５は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力についての情報を含むＡＤコンバータ５４からの信号の入力を受け、この入力信号に基づいて、レーザ光の色毎に、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを行うための制御信号を生成する。本実施形態では、ＡＰＣ制御部５５は、駆動信号供給回路８において、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒｅｙ）５６の一機能部分として構成される。ＦＰＧＡとは、現場において回路の書換えが可能な集積回路である。
【００８５】
最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣは、概略的には、ＡＤコンバータ５４からの入力信号と、あらかじめ設定された目標値との比較に基づくフィードバック制御として行われる。このため、ＡＰＣ制御部５５においては、最小値ＡＰＣ用の目標値と、最大値ＡＰＣ用の目標値とが、それぞれあらかじめ設定され記憶されている。
【００８６】
ここで、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣそれぞれの目標値は、所定の値として設定されたり、上限値及び下限値を有する所定の範囲として設定されたりする。言い換えると、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣそれぞれの目標値は、所定の数値として設定されても、所定の数値範囲として設定されてもよい。
【００８７】
具体的には、ＡＰＣ制御部５５は、上述したように、各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄにより検出されたレーザ光の光量を、各ＩＶ変換回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃ及びＡＤコンバータ５４を介することで、電圧信号として受ける。このため、ＡＰＣ制御部５５において設定される、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣそれぞれの目標値は、レーザ光の光量に対応する電圧値として設定される。
【００８８】
ＡＰＣ制御部５５により行われる最小値ＡＰＣによれば、各レーザのＩ−Ｌ特性に基づき、各フォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄにより検出された光量（以下「検出光量」という。）の最小値（黒レベル）が、あらかじめ設定された目標値となるように、変調電流の変調幅が調整される。このように、本実施形態では、最小値ＡＰＣにおける目標値が、第１の目標値に相当する。
【００８９】
また、同じくＡＰＣ制御部５５により行われる最大値ＡＰＣによれば、各レーザのＩ−Ｌ特性に基づき、検出光量の最大値（白レベル）が、あらかじめ設定された目標値となるように、バイアス電流が調整される。このように、本実施形態では、最大値ＡＰＣにおける目標値が、第２の目標値に相当する。
【００９０】
最小値ＡＰＣは、上記のとおり変調電流の変調幅の調整により行われることから、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣを行うために、変調電流に対する制御信号を生成する。また、最大値ＡＰＣは、上記のとおりバイアス電流の調整により行われることから、ＡＰＣ制御部５５は、最大値ＡＰＣを行うために、バイアス電流に対する制御信号を生成する。
【００９１】
つまり、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣ用の制御信号として、変調電流に対する制御信号を生成し、最大値ＡＰＣ用の制御信号として、バイアス電流に対する制御信号を生成する。また、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣ用の制御信号と、最大値ＡＰＣ用の制御信号とを、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ毎に生成する。
【００９２】
電流制御ＤＡコンバータ５７は、ＡＰＣ制御部５５により生成された制御信号としてのデジタル信号を、アナログ信号に変換する。電流制御ＤＡコンバータ５７は、上記のとおりＡＰＣ制御部５５によって生成された変調電流及びバイアス電流それぞれに対する制御信号を、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ毎に変換する機能を有する。
【００９３】
電流制御ＤＡコンバータ５７により得られたアナログ信号は、対応する色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに入力され、各色の駆動ライン１１ｃ，１２ｃ，１３ｃを介して、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに電流を供給させる。このように、ＡＰＣ制御部５５によって生成された制御信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７によって変換され、各レーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを介して、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される電流を制御する。
【００９４】
以上のような構成により、本実施形態のＲＳＤ１における電流制御が行われる。したがって、本実施形態では、ＡＰＣ制御部５５が、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給されるバイアス電流及びこのバイアス電流を基準として画像信号５Ｓに応じて変化する変調電流を制御する電流制御部として機能する。
【００９５】
ＡＰＣ制御部５５は、電流制御として、先に最小値ＡＰＣを行った後、最大値ＡＰＣを行う。また、ＡＰＣ制御部５５は、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを、走査部による光走査位置が、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で行う。したがって、例えば、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣは、表示画像の１フレーム毎に、走査部による光走査位置が副走査方向（垂直方向）について無効走査範囲Ｚｂ２（図２参照）にある状態で行われる。
【００９６】
本実施形態の電流制御について、図４に示すように、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇した場合を用いて説明する。また、この場合において、第１の目標値である最小値ＡＰＣの目標値を値Ｌｌ０とし、同じく第２の目標値である最大値ＡＰＣの目標値を値Ｌｈ０とする。つまり、最小値ＡＰＣにより、黒レベルの値が値Ｌｌ０となるように変調電流の変調幅が制御され、最大値ＡＰＣにより、白レベルの値が値Ｌｈ０となるようにバイアス電流が制御される。
【００９７】
本実施形態の電流制御では、ＲＳＤ１の起動時から、最小値ＡＰＣが行われる。最小値ＡＰＣによれば、レーザの温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に変化することによるＩ−Ｌ特性の曲線４１から曲線４２への変化に対応して、黒レベルの値が値Ｌｌ０に維持されるような制御が行われる。最小値ＡＰＣは、レーザに供給される変調電流の調整により、黒レベルの値を制御する。ここでは、温度Ｔ１のＩ−Ｌ特性の曲線４１によって規定される、白レベルの目標値である値Ｌｈ０に対応する電流の値Ｉａ１を起点に、変調電流の変調幅ｄ１０が調整される（図４、矢印４４参照）。
【００９８】
最小値ＡＰＣが行われた後、最大値ＡＰＣが行われる。最大値ＡＰＣによれば、最小値ＡＰＣによって調整された変調電流の変調幅と、曲線４２で示す温度Ｔ２におけるレーザのＩ−Ｌ特性とに基づいて、白レベルの値が値Ｌｈ０に維持されるような制御が行われる。最大値ＡＰＣは、レーザに供給されるバイアス電流の調整により、白レベルの値を制御する。
【００９９】
より具体的に説明する。ＲＳＤ１の起動時における変調電流及びバイアス電流の初期の値を、それぞれ、変調電流の変調幅ｄ１０、バイアス電流の値Ｉｂ１とする。ＲＳＤ１の起動時では、レーザの温度に変化がないため、Ｉ−Ｌ特性は変化しない。このため、ＲＳＤ１の起動後の１回目の最小値ＡＰＣによれば、変調電流の変調幅の増減はない。
【０１００】
次に、最大値ＡＰＣが実施されることにより、白レベルの値が値Ｌｈ０に維持されるように、バイアス電流が調整される。ここでのバイアス電流の調整は、レーザの温度上昇に対応するものであるため、バイアス電流を増加させるものである。これにより、黒レベルが上昇する。ただし、このＲＳＤ１の起動時における１回目の最大値ＡＰＣは、ＲＳＤ１の起動時における微小な温度変化に対応するものであるため、ここでの黒レベルの上昇は、微小な変化である。したがって、ＲＳＤ１の起動時の１回目の表示画像は、黒レベルが若干上昇した状態で表示される可能性があるが、その黒レベルの上昇は、製品上は無視できる程度のものである。
【０１０１】
そして、ＡＰＣについて、２回目以降は、レーザの温度も上昇し、黒レベルも上昇している。本例の場合、変調電流の変調幅ｄ１０と白レベルの値Ｌｈ０とから、黒レベルは値Ｌｌ１に上昇している。そこで、黒レベルの値を値Ｌｌ０に維持するため、変調電流の変調幅ｄ１０の調整が行われる。実際には、図４に示すように、温度Ｔ２の状態では、変調電流の変調幅は、ｄ１０＋αとなるように増加させられ、黒レベルの値が値Ｌｌ０に維持される。
【０１０２】
以上のように、最小値ＡＰＣの後に最大値ＡＰＣを行う電流制御が実施されることにより、レーザの光量が黒レベルの状態における表示画像の明るさが一定に保たれる。また、最小値ＡＰＣが行われた後、最大値ＡＰＣが行われるので、白レベルが一定に保たれる。つまり、先に最大値ＡＰＣが行われてから最小値ＡＰＣが行われる場合、上述したように、変調電流の変調幅の調整によって、白レベルの値が変動することになるが、本実施形態の電流制御のように、先に最小値ＡＰＣが行われてから最大値ＡＰＣが行われることにより、先に変調電流の変調幅の調整が行われることから、白レベルの変動が防止される。
【０１０３】
このように、本実施形態のＲＳＤ１によれば、光源としての各レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる。黒レベルが変化することは、有効走査範囲において表示画像の輝度を不安定としたりコントラストを低下させたりし、表示画像の画質の低下を招く原因となる。そこで、黒レベルの変化が抑制されることにより、黒レベルの画質が改善され、黒レベルの変化が有効走査範囲における表示画像の輝度に与える影響が小さくなり、安定した輝度の表示画像が得られる。
【０１０４】
また、本実施形態のＲＳＤ１における電流制御においては、最小値ＡＰＣの目標値として、Ｉ−Ｌ特性におけるバイアス領域に対応する発光量が用いられている。図３に示すように、各レーザのＩ−Ｌ特性は、電流値に関し、電流値が上昇する過程で電流値の増加にともなう発光量の増加量が急激に大きくなる電流値として規定される閾値電流（Ｉｔｈ）を有する。つまり、レーザのＩ−Ｌ特性は、電流値に関し、閾値電流（Ｉｔｈ）を境に、電流値が低い側の領域であるバイアス領域と、電流値が高い側の領域とに区分される。そして、最小値ＡＰＣの目標値は、閾値電流（Ｉｔｈ）よりも小さい値の電流値に対応する発光量の値に設定される。すなわち、温度等によって変化するＩ−Ｌ特性について想定される変化の範囲内において、最小値ＡＰＣの目標値が、バイアス領域の電流値に対応する発光量の値に設定される。
【０１０５】
このように、最小値ＡＰＣの目標値としてＩ−Ｌ特性におけるバイアス領域の電流値に対応する発光量が用いられることにより、レーザに供給される変調電流の変調幅を広くすることが容易となり、表示画像について高いコントラストを容易に得ることができる。これにより、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。ただし、最小値ＡＰＣの目標値は、レーザのＩ−Ｌ特性における閾値電流（Ｉｔｈ）よりも大きい値の電流値に対応する発光量として設定されてもよい。
【０１０６】
［電流制御の制御フロー］
本実施形態のＲＳＤ１における電流制御を含む一連の制御フローの一例について、図６及び図７に示すフロー図を用いて説明する。図６に示すように、まず、ＲＳＤ１において、電源スイッチがＯＮされる（Ｓ１０）。電源スイッチがＯＮされると、ＲＳＤ１の制御部５において、ＲＳＤ１の各部の動作等に関する各種設定等を行う起動シーケンスが実行される（Ｓ２０）。
【０１０７】
起動シーケンスが実行された後、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣを順に実行する電流制御が行われる。本例の制御処理においては、各レーザについての電流制御が、赤色、緑色、青色の順に、表示画像の１フレーム毎に行われる。
【０１０８】
また、電流制御は、各フレームにおいて、光走査位置が副走査方向についての有効走査範囲Ｚｂ１（図２参照）に入る前の無効走査範囲Ｚｂ２（同図参照）にある状態で行われる。したがって、ＲＳＤ１においては、レーザ光の走査ラインをカウントする処理が行われており、走査ラインが副走査方向について有効走査範囲に入る前の無効走査範囲にある場合に、電流制御が行われる。例えば、全部で１０００本の走査ラインのうち、副走査方向の両端側の１００本の走査ラインが無効走査範囲Ｚｂ２で、中間の８００本の走査ラインが有効走査範囲Ｚｂ１として設定された場合、光走査位置が副走査方向の手前側の１００本の走査ラインにあるときに、電流制御が行われる。
【０１０９】
したがって、図６に示すように、電流制御としては、まず、あるフレームについてレーザ光の走査が開始されてから、光走査位置が副走査方向における無効走査範囲にある状態で、赤色のレーザ１１ａについての電流制御が行われる（Ｓ３０）。その電流制御が行われたフレームにおいて、光走査位置が副走査方向における有効走査範囲に達すると、画像信号５Ｓに基づく通常の画像表示が行われる（Ｓ４０）。
【０１１０】
同様にして、次のフレームで、緑色のレーザ１２ａについての電流制御が行われた後（Ｓ５０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われ（Ｓ６０）、さらに次のフレームで、青色のレーザ１３ａについての電流制御が行われた後（Ｓ７０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行わる（Ｓ８０）。このように３色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａについての電流制御及び通常の画像表示を行う処理（Ｓ３０〜Ｓ８０）が、３フレームを単位として繰り返される。
【０１１１】
各レーザの電流制御（図６、Ｓ３０，Ｓ５０，Ｓ７０）について、図７に示すフロー図を用いて説明する。なお、各レーザの電流制御としては、３色のレーザで共通の処理が採用されるため、赤色のレーザ１１ａの電流制御（図６、Ｓ３０）を例に説明する。図７に示すような電流制御の処理は、ＲＳＤ１が備えるＡＰＣ制御部５５により実行される。
【０１１２】
図７に示すように、本例の電流制御においては、まず、赤色のレーザ（ＬＤ）１１ａのフォトダイオード（ＰＤ）１１ｄの黒レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３１）。すなわち、上述したように、赤色用のフォトダイオード１１ｄにより検出された赤色のレーザ１１ａの光出力の黒レベルが、ＩＶ変換回路５３ａ及びＡＤコンバータ５４を介することで、デジタル信号の電圧信号として、ＡＰＣ制御部５５に取り込まれる（図５参照）。
【０１１３】
次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３２）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５においては、黒レベルの電圧値についての所定の目標電圧値範囲があらかじめ設定され記憶されており、その目標電圧値範囲を規定する上限値及び下限値と、取り込んだ黒レベルの電圧値との比較により、黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内であるか否かが判断される。取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３２、ＹＥＳ）、処理はステップＳ３４に移行する。
【０１１４】
一方、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３２、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、変調電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を所定量変化させる（Ｓ３３）。ＡＰＣ制御部５５から赤色のレーザ１１ａに対する制御信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７によってデジタル信号に変換され、赤色のレーザドライバ１１ｂに入力される。このため、ＡＰＣ制御部５５から電流制御ＤＡコンバータ５７に入力される信号が変化することで、レーザ１１ａに供給される電流量が変化し、レーザ１１ａの発光量が変化する。
【０１１５】
つまり、黒レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、黒レベルの値についての目標値（第１の目標値）に対応して設定されるものであり、黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、黒レベルが第１の目標値に近付くように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が所定量変化させられる。
【０１１６】
ステップＳ３３において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、変調電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３３によれば、ＡＰＣ制御部５５から電流制御ＤＡコンバータ５７への信号の変化量についての所定量に対応して、レーザ１１ａに供給される変調電流の変調幅が変化する。これにより、黒レベルの値が、あらかじめ設定された第１の目標値に近付くかまたは合致する。
【０１１７】
ステップＳ３３において変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号についての所定量としては、例えば、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が段階的に調整される構成において、その段階的な調整の単位量が用いられる。ただし、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号についての所定量は適宜の量に設定される。ステップＳ３３で電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられた後、処理はステップＳ３４に移行する。
【０１１８】
以上のステップＳ３１〜Ｓ３３の処理が、電流制御において行われる最小値ＡＰＣに相当する。本例では、最小値ＡＰＣの目標値（第１の目標値）は、黒レベルの電圧値についての目標電圧値範囲に対応して、所定の数値範囲として設定される。
【０１１９】
ステップＳ３２またはステップＳ３３が行われた後、赤色のレーザ１１ａのフォトダイオード１１ｄの白レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３４）。すなわち、上述したように、赤色用のフォトダイオード１１ｄにより検出された赤色のレーザ１１ａの光出力の白レベルが、ＩＶ変換回路５３ａ及びＡＤコンバータ５４を介することで、デジタル信号の電圧信号として、ＡＰＣ制御部５５に取り込まれる（図５参照）。
【０１２０】
次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３５）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５においては、白レベルの電圧値についての所定の目標電圧値範囲があらかじめ設定され記憶されており、その目標電圧値範囲を規定する上限値及び下限値と、取り込んだ白レベルの電圧値との比較により、白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内であるか否かが判断される。取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３５、ＹＥＳ）、電流制御の処理は終了する。
【０１２１】
一方、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３５、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、バイアス電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を所定量変化させる（Ｓ３６）。つまり、白レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、白レベルの値についての目標値（第２の目標値）に対応して設定されるものであり、白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、白レベルが第２の目標値に近付くように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が所定量変化させられる。
【０１２２】
ステップＳ３６において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、バイアス電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３６によれば、ＡＰＣ制御部５５から電流制御ＤＡコンバータ５７への信号の変化量についての所定量に対応して、レーザ１１ａに供給されるバイアス電流が変化する。これにより、白レベルの値が、あらかじめ設定された第２の目標値に近付くかまたは合致する。
【０１２３】
ステップＳ３６において変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号についての所定量は、ステップＳ３３における所定量と同様に設定される。ステップＳ３６で電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられた後、電流制御の処理は終了する。
【０１２４】
以上のステップＳ３４〜Ｓ３６の処理が、電流制御において行われる最大値ＡＰＣに相当する。本例では、最大値ＡＰＣの目標値（第２の目標値）は、白レベルの電圧値についての目標電圧値範囲に対応して、所定の数値範囲として設定される。
【０１２５】
以上のような電流制御が、ステップＳ５０では緑色のレーザ１２ａについて、ステップＳ７０では青色のレーザ１３ａについて、それぞれ赤色のレーザ１１ａの場合と同様にして行われる。なお、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御が行われるタイミングや順番等については、図６に示すフロー図の場合に限定されない。
【０１２６】
図６に示す例では、各レーザの電流制御は、各フレームにおいて光走査位置が副走査方向についての有効走査範囲に入る前の無効走査範囲にある状態で行われている。この点、特に限定されず、電流制御は、例えば、副走査方向について、光走査位置が有効走査範囲から出た後の無効走査範囲にある状態で行われたり、光走査位置が有効走査範囲の両側の無効走査範囲にある状態で行われたりしてもよい。さらに、１フレームにおける副走査方向の有効走査範囲の両側の無効走査範囲で、異なる色のレーザの電流制御が行われてもよい。
【０１２７】
また、図６に示すように、各レーザの電流制御がフレーム毎に行われる場合、各レーザの電流制御が行われないフレームが存在してもよい。この場合、例えば、赤色のレーザ１１ａの電流制御が行われるフレーム、緑色のレーザ１２ａの電流制御が行われるフレーム、青色のレーザ１３ａの電流制御が行われるフレーム、電流制御が行われないフレームが、４フレームを単位として繰り返される。
【０１２８】
また、各レーザの電流制御は、同時に並行されてもよい。各レーザの電流制御が同時に行われる場合の制御フローの一例を、図８に示す。この場合、図８に示すように、ＲＳＤ１の電源スイッチがＯＮされ（Ｓ１１０）、起動シーケンスが実行された後（Ｓ１２０）、３色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御が同時に行われる（Ｓ１３０）。
【０１２９】
３色同時の電流制御としては、光走査位置が副走査方向についての有効走査範囲に入る前の無効走査範囲にある状態で、図７に示すような電流制御の処理が、３色のレーザで並行して行われる。３色同時の電流制御が行われた後、その電流制御が行われたフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ１４０）。このようにして、３色同時の電流制御及び通常の画像表示を行う処理（Ｓ１３０、Ｓ１４０）が、フレーム毎に繰り返される。
【０１３０】
このように、３色のレーザの電流制御が同時に行われることにより、色によるレーザの電流制御のタイミングの差が無くなることから、より安定した画質を得ることができる。
【０１３１】
また、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御が行われる順番に関しては、視感度（比視感度）の高い色の順に行うことが好適に採用される。つまりこの場合、ＡＰＣ制御部５５は、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの電流制御を、各レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行う。
【０１３２】
本実施形態のＲＳＤ１がレーザ光の色として有する赤色、緑色、青色の３色では、緑色が最も視感度が高く、青色が最も視感度が低い。したがって、本実施形態のＲＳＤ１で、レーザ光の色の視感度が高い順に電流制御が行われる場合、緑色のレーザ１２ａ、赤色のレーザ１１ａ、青色のレーザ１３ａの順に、電流制御が行われる。
【０１３３】
このようにレーザ光の色の視感度が高い順に電流制御が行われる場合について、図９に示すフロー図を用いて説明する。ここでは、図６に示す制御フローにならって、各色のレーザの電流制御が１フレーム毎に行われる場合を例に説明する。この場合、図９に示すように、ＲＳＤ１の電源スイッチがＯＮされ（Ｓ２１０）、起動シーケンスが実行された後（Ｓ２２０）、緑色、赤色、青色の順に、電流制御が行われる。
【０１３４】
すなわち、まず、緑色のレーザ１２ａについての電流制御が行われた後（Ｓ２３０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ２４０）。次のフレームで、赤色のレーザ１１ａについての電流制御が行われた後（Ｓ２５０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ２６０）。そして、さらに次のフレームで、青色のレーザ１３ａについての電流制御が行われた後（Ｓ２７０）、そのフレームの有効走査範囲での通常表示が行われる（Ｓ２８０）。
【０１３５】
このように、３色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａについて、照射するレーザ光の色の視感度が高い順に電流制御を行うことにより、ＲＳＤ１の観察者が認識する表示画像において、発光量が変化することによる影響が大きい色の順に電流制御が行われる。これにより、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【０１３６】
［電流制御の変形例］
電流制御の変形例について説明する。本例の電流制御では、最小値ＡＰＣ及び最大値ＡＰＣにおいて、検出光量の値と目標値との差の大きさに応じて、電流値の制御量が変化させられる。すなわち、最小値ＡＰＣについては、ＡＰＣ制御部５５は、検出光量の最小値（黒レベル）と最小値ＡＰＣの目標値（第１の目標値）との差の大きさに応じて、変調電流の変調幅の調整量を変化させる制御を行う。また、最大値ＡＰＣについては、ＡＰＣ制御部５５は、検出光量の最大値（白レベル）と最大値ＡＰＣの目標値（第２の目標値）との差の大きさに応じて、バイアス電流の調整量を変化させ制御を行う。
【０１３７】
電流制御の変形例について、図１０に示すフロー図を用いて説明する。なお、本例の電流制御も、３色のレーザで共通の処理が採用されるため、赤色のレーザ１１ａの電流制御を例に説明する。また、上述した各色のレーザの電流制御と重複する部分については適宜説明を省略する。
【０１３８】
図１０に示すように、本例の電流制御では、まず、赤色のレーザ（ＬＤ）１１ａのフォトダイオード（ＰＤ）１１ｄの黒レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３３１）。次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３３２）。取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３３２、ＹＥＳ）、処理はステップＳ３３５に移行する。
【０１３９】
一方、取り込まれた黒レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３３２、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、目標電圧値範囲に対する取込み電圧値の差分を計算する（Ｓ３３３）。つまり、ステップＳ３３３では、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲の上限値よりも大きい場合は、その上限値と取込み電圧値との差分が計算され、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲の下限値よりも小さい場合は、その下限値と取込み電圧値との差分が計算される。
【０１４０】
続いて、ＡＰＣ制御部５５は、変調電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を、ステップＳ３３３にて算出した差分に応じた量変化させる（Ｓ３３４）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５は、ステップＳ３３３にて算出した差分に基づき、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７に送る信号を変化させる。
【０１４１】
黒レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、黒レベルの値についての目標値（第１の目標値）に対応して設定されるものである。そこで、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、取り込まれた電圧値と目標電圧値範囲との差の大きさに応じて、取り込まれる電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられる。
【０１４２】
ステップＳ３３４において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、変調電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３３４によれば、ステップＳ３３３にて算出された差分に応じて、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、レーザ１１ａに供給される変調電流の変調幅が変化する。これにより、黒レベルの値が、あらかじめ設定された第１の目標値に合致する。ステップＳ３３４で電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられた後、処理はステップＳ３３５に移行する。
【０１４３】
以上のステップＳ３３１〜Ｓ３３４の処理が、本例の電流制御において行われる最小値ＡＰＣに相当する。そして、最小値ＡＰＣにおいて行われるステップＳ３３３及びＳ３３４が、検出光量の最小値（黒レベル）と最小値ＡＰＣの目標値（第１の目標値）との差の大きさに応じて、変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御に相当する。
【０１４４】
ステップＳ３３２またはステップＳ３３４が行われた後、赤色のレーザ１１ａのフォトダイオード１１ｄの白レベルの電圧値が取り込まれる（Ｓ３３５）。次に、ＡＰＣ制御部５５により、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っているか否かの判断が行われる（Ｓ３３６）。取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っている場合（Ｓ３３６、ＹＥＳ）、電流制御の処理は終了する。
【０１４５】
一方、取り込まれた白レベルの電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合（Ｓ３３６、ＮＯ）、ＡＰＣ制御部５５は、ステップＳ３３３と同様に、目標電圧値範囲に対する取込み電圧値の差分を計算する（Ｓ３３７）。
【０１４６】
続いて、ＡＰＣ制御部５５は、バイアス電流用ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）への信号を、ステップＳ３３７にて算出した差分に応じた量変化させる（Ｓ３３８）。すなわち、ＡＰＣ制御部５５は、ステップＳ３３３にて算出した差分に基づき、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７に送る信号を変化させる。
【０１４７】
白レベルの電圧値についての目標電圧値範囲は、白レベルの値についての目標値（第２の目標値）に対応して設定されるものである。そこで、取り込まれた電圧値が目標電圧値範囲内に入っていない場合、取り込まれた電圧値と目標電圧値範囲との差の大きさに応じて、取り込まれる電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、電流制御ＤＡコンバータ５７への信号が変化させられる。
【０１４８】
ステップＳ３３８において所定量変化させられる電流制御ＤＡコンバータ５７への信号は、電流制御ＤＡコンバータ５７が有する、バイアス電流用の変換機能に対する信号である。したがって、ステップＳ３３８によれば、ステップＳ３３７にて算出された差分に応じて、検出光量としての電圧値が目標電圧値範囲内に入るように、レーザ１１ａに供給されるバイアス電流が変化する。これにより、白レベルの値が、あらかじめ設定された第２の目標値に合致する。
【０１４９】
以上のステップＳ３３５〜Ｓ３３８の処理が、電流制御において行われる最大値ＡＰＣに相当する。そして、最大値ＡＰＣにおいて行われるステップＳ３３７及びＳ３３８が、検出光量の最大値（白レベル）と最大値ＡＰＣの目標値（第２の目標値）との差の大きさに応じて、バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御に相当する。
【０１５０】
以上の電流制御の変形例では、最小値ＡＰＣでは第１の調整量制御が行われ、最大値ＡＰＣでは第２の調整量制御が行われることで、第１の調整量制御及び第２の調整量制御の両方が行われているが、いずれか一方の調整量制御のみが行われてもよい。つまり、第１の調整量制御及び第２の調整量制御の少なくともいずれかが行われればよい。
【０１５１】
このように、電流制御において検出光量と目標値との差に応じて制御量が調整されることにより、温度変化等に起因するレーザのＩ−Ｌ特性の変化の実状に即した電流制御を行うことができる。これにより、黒レベルの変化を効果的に抑制することができ、より安定した画質を得ることができる。
【０１５２】
以上のように、本実施形態のＲＳＤ１においては、各色のレーザの光出力の最大値を規定する最大値ＡＰＣと、各色のレーザの光出力の最小値を規定する最小値ＡＰＣとが行われ、これらのＡＰＣが、最小値ＡＰＣ、最大値ＡＰＣの順番で、無効走査領域が用いられて行われる。本実施形態のＲＳＤ１における電流制御は、画質を安定させる観点から最大値ＡＰＣと最小値ＡＰＣとが行われる相対的なタイミングが重要であることに着目し、両ＡＰＣを所定のタイミングで行い、バイアス電流及び変調電流を制御するものである。
【０１５３】
なお、本実施形態のＲＳＤ１では、電流制御を行うためにレーザ光の光量を検出するための光検出部として、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに対応して設けられるフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄが用いられているが、これに限定されない。光検出部としては、ＲＳＤ１が備える既存の構成であっても、電流制御を行うために別途設けられた構成であってもよい。
【０１５４】
ＲＳＤ１が備える既存の構成としては、例えば、上述したようにＲＳＤ１が第１リレー光学系３３において有するＢＤセンサを用いることができる。この場合、ＢＤセンサが検出するタイミング検出用のレーザ光によって各レーザの光量が検出される。そして、ＢＤセンサから出力されるＢＤ信号が、ＩＶ変換回路により電圧信号に変換され、ＡＤコンバータによってデジタル信号に変換され、ＡＰＣ制御部５５に入力される構成が採用される。
【０１５５】
また、本実施形態のＲＳＤ１は、互いに異なる色のレーザ光を出射する光源として、赤色、緑色、青色の各色のレーザ光を出射する３個のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを備えるが、これに限定されない。互いに異なる色のレーザ光を出射する光源は、２個または４個以上のレーザであってもよい。
【０１５６】
以上説明したように、本実施形態に係るＲＳＤ１によれば、以下の効果が期待できる。
【０１５７】
（１）本実施形態のＲＳＤ１は、画像信号５Ｓに応じた強度のレーザ光を出射するレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを有する光源部７と、光源部７から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されたレーザ光を検出するフォトダイオード１１ｄ，１２ｄ，１３ｄと、検出光量に基づいて、各レーザに供給されるバイアス電流及びこのバイアス電流を基準として画像信号５Ｓに応じて変化する変調電流を制御するＡＰＣ制御部５５と、を備える。そして、ＡＰＣ制御部５５は、走査部によるレーザ光の走査位置が、走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、各レーザのＩ−Ｌ特性に基づき、検出光量の最小値（黒レベル）が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、変調電流の変調幅を調整した後、検出光量の最大値（白レベル）が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、バイアス電流を調整する電流制御を行う。これにより、各レーザに供給されるバイアス電流の調整によって光出力の自動的な制御が行われる構成において、黒レベルが変化することを抑制することができ、良好で安定した画質を得ることができる。
【０１５８】
（２）本実施形態のＲＳＤ１においては、Ｉ−Ｌ特性は、電流値に関し、電流値が上昇する過程で電流値の増加にともなう発光量の増加量が急激に大きくなる電流値として規定される閾値電流（Ｉｔｈ）を有し、第１の目標値は、閾値電流（Ｉｔｈ）よりも小さい値の電流値に対応する発光量の値に設定される。これにより、各レーザに供給される変調電流の変調幅を広くすることが容易となり、表示画像について高いコントラストを容易に得ることができることから、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【０１５９】
（３）本実施形態のＲＳＤ１においては、光源部７は、互いに異なる色のレーザ光を出射する３個のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを有し、ＡＰＣ制御部５５は、３個のレーザの各レーザの電流制御を、各レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行う。これにより、ＲＳＤ１の観察者が認識する表示画像において、発光量が変化することによる影響が大きい色の順に電流制御が行われることから、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【０１６０】
（４）本実施形態のＲＳＤ１においては、ＡＰＣ制御部５５は、検出光量の最小値（黒レベル）と第１の目標値との差の大きさに応じて、変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御、及び検出光量の最大値（白レベル）と第２の目標値との差の大きさに応じて、バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御のうち、少なくともいずれかを行う。これにより、温度変化等に起因するレーザのＩ−Ｌ特性の変化の実状に即した電流制御を行うことができることから、黒レベルの変化を効果的に抑制することができ、より安定した画質を得ることができる。
【０１６１】
（５）本実施形態のＲＳＤ１は、走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼１０の網膜１０ｂに入射させる接眼光学系部をさらに備え、網膜１０ｂをレーザ光の投射対象として、画像を表示する。これにより、観察者によって黒レベルの変化が比較的認識されやすい構成において電流制御が行われることから、黒レベルの変化が抑制されることによる画質改善を効果的なものとすることができる。
【符号の説明】
【０１６２】
１ ＲＳＤ（走査型画像表示装置）
２ コントロールユニット
５ 制御部
５Ｓ 画像信号
７ 光源部
８ 駆動信号供給回路
１０ 眼
１０ｂ 網膜
１１ａ，１２ａ，１３ａ レーザ（半導体レーザ）
１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ フォトダイオード（光検出部）
１５ ハーフミラー
３２ 水平走査部
３３ 第１リレー光学系
３４ 垂直走査部
３５ 第２リレー光学系
３８ レンズ系
３９ レンズ系
５５ ＡＰＣ制御部（電流制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する半導体レーザを有する光源部と、
前記光源部から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を検出する光検出部と、
前記光検出部により検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記半導体レーザに供給されるバイアス電流及び該バイアス電流を基準として前記画像信号に応じて変化する変調電流を制御する電流制御部と、を備え、
前記電流制御部は、
前記走査部によるレーザ光の走査位置が、前記走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、
前記半導体レーザに供給される電流値と前記半導体レーザの発光量との関係を示す電流−発光量特性に基づき、
前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、前記変調電流の変調幅を調整した後、
前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、前記バイアス電流を調整する電流制御を行う、
ことを特徴とする走査型画像表示装置。
【請求項２】
前記電流−発光量特性は、前記電流値に関し、前記電流値が上昇する過程で前記電流値の増加にともなう前記発光量の増加量が急激に大きくなる前記電流値として規定される閾値電流を有し、
前記第１の目標値は、前記閾値電流よりも小さい値の前記電流値に対応する前記発光量の値に設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
【請求項３】
前記光源部は、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の半導体レーザを有し、
前記電流制御部は、前記複数の半導体レーザの各半導体レーザの前記電流制御を、前記各半導体レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型画像表示装置。
【請求項４】
前記電流制御部は、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値と前記第１の目標値との差の大きさに応じて、前記変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御、及び前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値と前記第２の目標値との差の大きさに応じて、前記バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御のうち、少なくともいずれかを行う、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。
【請求項５】
前記走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼の網膜に入射させる接眼光学系部をさらに備え、
前記網膜をレーザ光の投射対象として、画像を表示する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。
【請求項１】
画像信号に応じた強度のレーザ光を出射する半導体レーザを有する光源部と、
前記光源部から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を検出する光検出部と、
前記光検出部により検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記半導体レーザに供給されるバイアス電流及び該バイアス電流を基準として前記画像信号に応じて変化する変調電流を制御する電流制御部と、を備え、
前記電流制御部は、
前記走査部によるレーザ光の走査位置が、前記走査部によるレーザ光の全走査領域のうち表示画像を形成する有効走査領域外である無効走査領域にある状態で、
前記半導体レーザに供給される電流値と前記半導体レーザの発光量との関係を示す電流−発光量特性に基づき、
前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値が、あらかじめ設定された第１の目標値となるように、前記変調電流の変調幅を調整した後、
前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値が、あらかじめ設定された第２の目標値となるように、前記バイアス電流を調整する電流制御を行う、
ことを特徴とする走査型画像表示装置。
【請求項２】
前記電流−発光量特性は、前記電流値に関し、前記電流値が上昇する過程で前記電流値の増加にともなう前記発光量の増加量が急激に大きくなる前記電流値として規定される閾値電流を有し、
前記第１の目標値は、前記閾値電流よりも小さい値の前記電流値に対応する前記発光量の値に設定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型画像表示装置。
【請求項３】
前記光源部は、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の半導体レーザを有し、
前記電流制御部は、前記複数の半導体レーザの各半導体レーザの前記電流制御を、前記各半導体レーザが出射するレーザ光の色の視感度が高い順に行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型画像表示装置。
【請求項４】
前記電流制御部は、前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最小値と前記第１の目標値との差の大きさに応じて、前記変調電流の変調幅の調整量を変化させる第１の調整量制御、及び前記光検出部により検出されたレーザ光の光量の最大値と前記第２の目標値との差の大きさに応じて、前記バイアス電流の調整量を変化させる第２の調整量制御のうち、少なくともいずれかを行う、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。
【請求項５】
前記走査部により２次元走査されたレーザ光を、観察者の少なくとも一方の眼の網膜に入射させる接眼光学系部をさらに備え、
前記網膜をレーザ光の投射対象として、画像を表示する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５５０１９（Ｐ２０１２−１５５０１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１６９（Ｐ２０１１−１２１６９）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【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８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【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 ]