走査型画像表示装置
【課題】表示画像の輝度が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。
【解決手段】光源である半導体レーザを有する光源部と、光源から出射されたレーザ光を走査する走査部と、出射光量を制御する光源制御部と、光源の閾値電流値のプラス側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部とを備え、光源制御部は、記憶部に記憶した基準入力電流値で光源から出射させたレーザ光の光量を画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が記憶部に記憶した基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することとした。
【解決手段】光源である半導体レーザを有する光源部と、光源から出射されたレーザ光を走査する走査部と、出射光量を制御する光源制御部と、光源の閾値電流値のプラス側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部とを備え、光源制御部は、記憶部に記憶した基準入力電流値で光源から出射させたレーザ光の光量を画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が記憶部に記憶した基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、詳しくは、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、走査型画像表示装置として、画像信号に応じた強度のレーザ光等の光束を出射する光源部と、この光源部から出射された光束を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光束を投射部から投射対象に投射して画像を表示する構成のものが知られている。そして、走査型画像表示装置の具体例としては、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である場合、半導体レーザの特性（光源の電流と発光量との関係を示す特性）として、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。そこで、光源部の応答性を高める観点から、光源を待機状態とするため、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】
上述した半導体レーザ、すなわち光源の特性は、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、あるいは経時劣化等により変化する。
【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は、上述したようなＡＰＣが行われるのであるが、例えば、色の基準となる映像出力０パーセントの黒レベルが変化しないようにＡＰＣを行った場合、図１１に示すように、電流―発光量特性における変調幅が変化してしまう。
【０００８】
一方、実際の映像出力は、光源（半導体レーザ）の固有の閾値電流値より大きな領域でなされる場合が多く、その場合、光源の特性変化には、光源の閾値電流値の変化も含まれているが、従来、この閾値電流値の変化については十分な考慮がなされていなかった。
【０００９】
すなわち、図１１に示すように、温度変化（Ｔｃ１→Ｔｃ２）が生ずると、光源の特性が変化してしまい、閾値電流値までも変化する。そのため、入力電流値に応じた入力画像データ（入力輝度値）に対するγテーブルの関係が崩れてしまい、色バランスが崩れてしまう問題があった。このように、光源の閾値電流値が変化すると、映像出力電流値の補正（γ補正）を行うためのγテーブルと入力画像データとの関係が崩れてしまい、表示画像の輝度が安定しない等の不具合の原因となるおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、光源の閾値電流値の変化に応じてγテーブルを変更することによって、表示画像の輝度が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に記載の本発明は、供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザを有する光源部と、前記光源から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部と、を備え、前記走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示する走査型画像表示装置において、前記光源の閾値電流値の増加側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値で前記光源から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することとした。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記記憶部は、複数のγテーブルを予め記憶しており、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた前記映像出力電流値に応じて選択することにより前記γテーブルの変更を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記光源制御部は、探索して得られた前記映像出力電流値に基づいて演算して得られる補正係数に基づく線形補間を行うことにより前記γテーブルの変更を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、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、前記光源制御部は、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索する際に、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも小さい場合は前記映像出力電流を増加させ、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも大きい場合は前記映像出力電流を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検出した光量が、予め記憶部に記憶していた基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいてγテーブルを変更するようにしている。したがって、外部気温などの変化によって半導体レーザの特性が変化し、光源である半導体レーザの閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が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】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る走査型画像表示装置の概要を示す説明図である。
【図２】同走査型画像表示装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】同走査型画像表示装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】γテーブルを変更する際のレーザ光出射タイミングを示す説明図である。
【図５】電流−発光量特性を表すＩ−Ｌ曲線を示す図である。
【図６】γテーブルを変更する際の手順を示す説明図である。
【図７】γテーブルを変更する際の手順を示す説明図である。
【図８】γテーブルを変更する際の手順を示す説明図である。
【図９】γテーブルを変更する際の手順の流れを示す説明図である。
【図１０】γテーブルを示す説明図である。
【図１１】ＡＰＣ制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本実施形態に係る画像表示装置の概要］
本実施形態に係る画像表示装置は、走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示するようにした走査型画像表示装置としている。すなわち、図１に示すように、供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザを有する光源部と、前記光源から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部とを備えている。
【００１８】
かかる走査型画像表示装置において、本実施形態では、前記光源の閾値電流値のプラス側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値で前記光源から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することに特徴を有する。
【００１９】
かかる構成としたことにより、外部気温などの変化によって半導体レーザの特性が変化し、光源の閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が良好で安定した画質を得ることができる。
【００２０】
以下、図２〜図９面を参照しながら、本発明の実施の形態を、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、走査型画像表示装置を、走査したレーザ光を観察者の少なくとも一方の網膜上に投射して画像を認識させる網膜走査型の画像表示装置（Retinal Scanning Display、以下「ＲＳＤ」とする。）としている。
【００２１】
［ＲＳＤの構成］
まず、本実施形態に係るＲＳＤの電気的構成及び光学的構成について、図２及び図３を用いて説明する。本実施形態に係るＲＳＤ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、投射部により投射して網膜１０ｂに入射することによって画像を表示する。つまり、ＲＳＤは、微弱な光を高速で走査しながら観察者の網膜１０ｂに投射することで、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のである。
【００２２】
図２に示すように、ＲＳＤ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。
【００２３】
コントロールユニット２は、制御部５が備える記憶装置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。なお、コンテンツ情報等は、コントロールユニット２とは別体の外部記憶装置（不図示）などに記憶されている情報を、記憶媒体を介して制御部５の記憶装置に読み込むようにすることもできる。
【００２４】
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走査し、観察者が表示画像として認識できるようにしている。すなわち、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次元方向に走査して観察者の眼１０に入射させる。
【００２５】
コントロールユニット２は、制御部５と光源ユニット６とを備えている。そして、光源ユニット６は、光源部７と駆動信号供給制御回路８とを備えている。
【００２６】
制御部５は、予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ってＲＳＤの各部を統括的に制御している。制御部５は、データ通信用のバスにより接続されるＣＰＵ、及び記憶部としてのフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、さらには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ことでＲＳＤを制御している。
【００２７】
制御部５は、入出力端子等を介して外部接続された記憶装置などを具備する図示しない機器類から供給される画像データや、制御部５内の図示しない記憶装置内に予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。そして、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、駆動信号供給制御回路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に出射させることができる。
【００２８】
駆動信号供給制御回路８は本実施形態に係るＲＳＤの要部をなすものであり、ＲＳＤを統括的に制御する制御部５と協働して光源制御部として機能する。
【００２９】
すなわち、本実施形態に係る光源制御部は、図３に示すように、制御部５と駆動信号供給制御回路８とを備えている。そして、制御部５の前記フラッシュメモリなどの記憶部内にはγ補正用のγテーブルが記憶されている。また、駆動信号供給制御回路８は、走査制御部８１と、γ変更制御部８２と、バイアス電流制御部８３と、変調電流制御部８４と、画像出力制御部８５とを備えている。この画像出力制御部８５において、前記γテーブルに基づいてγ補正を行うことにより、表示画像が極めて自然な発色で観察者に認識されることになる。
【００３０】
そして、光制御部を構成する駆動信号供給制御回路８は、駆動信号生成部としても機能し、制御部５からの画像信号５Ｓに応じた駆動信号を生成する。すなわち、制御部５からの画像信号５Ｓに基づいて、画像出力制御部８５により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して後述する各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ（図２）に送信する。
【００３１】
光源部７は、駆動信号供給制御回路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。この光源部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。
【００３２】
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半導体レーザ（レーザダイオード）１１ａ，１２ａ，１３ａと、この半導体レーザ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とを含む構成となっている。Ｒ、Ｇ、Ｂ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により接続されている。
【００３３】
こうして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給制御回路８の画像出力制御部８５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。
【００３４】
したがって、赤色レーザ部１１は、画像出力制御部８５からの駆動信号１４Ｒに基づき、レーザドライバ１１ｂによって半導体レーザ１１ａを駆動させ、赤色のレーザ光を出射することができる。また、緑色レーザ部１２は、画像出力制御部８５からの駆動信号１４Ｇに基づき、レーザドライバ１２ｂによって半導体レーザ１２ａを駆動させ、緑色のレーザ光を出射することができる。また、青色レーザ部１３は、画像出力制御部８５からの駆動信号１４Ｂに基づき、レーザドライバ１３ｂによって半導体レーザ１３ａを駆動させ、青色のレーザ光を出射することができる。
【００３５】
このように、本実施形態では、駆動信号供給制御回路８からの駆動信号に基づくレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂから各半導体レーザ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、駆動信号供給制御回路８の変調電流制御部８４（図３）が変調電流を制御している。こうして、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に供給し、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを駆動する。したがって、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される変調電流が変調されることで、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されるレーザ光の強度変調が行われることになる。
【００３６】
また、駆動信号供給制御回路８は、各色の半導体レーザ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。かかるバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを生成する制御はバイアス電流制御部８３（図３）が行っている。そして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給制御回路８から入力されるバイアス電流供給信号に基づき、それぞれ対応する半導体レーザ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を構成する各色の半導体レーザ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制御回路８から出力されてもよい。
【００３７】
このように、本実施形態のＲＳＤでは、光源制御部を構成する駆動信号供給制御回路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も機能している。すなわち、駆動信号供給制御回路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半導体レーザ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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本実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
投影ユニット３は、ＲＳＤにおいて光源部７と観察者の眼１０との間に位置している。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、駆動信号供給制御回路８の走査制御部８１（図２）から入力される水平駆動信号３６に基づいて生成する。
【００４６】
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、駆動信号供給制御回路８の走査制御部８１（図２）から入力される垂直駆動信号３７に基づいて生成する。
【００４７】
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。
【００４８】
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、ＲＳＤ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を採用してもよい。
【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、ＲＳＤ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している。そして、ＲＳＤ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ＲＳＤ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、ＲＳＤは必ずしも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ＲＳＤ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、本実施形態のＲＳＤの詳細について説明する。
【００５４】
［走査部の動作］
ＲＳＤが備える走査部の動作等について、図４を参照しながら説明する。ＲＳＤ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（以下単に「画像表示」ともいう。）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４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４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（薄墨部分）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、画像有効領域Ａ１内で、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４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４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又は千程度あることから、図４では、便宜上、レーザ光の軌跡γを簡略して記載している。
【００６０】
［光源部の特性］
ここで、光源部７が有する各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの特性について説明する。図５〜図８は、各色のレーザに供給される電流値と半導体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）を表している。図５〜図８に示すＩ−Ｌ曲線において、横軸は半導体レーザに供給される電流値（Ｉ）を示し、縦軸は半導体レーザの発光量（Ｌ）を示す。なお、発光量は半導体レーザが具備するＰＤ（フォトダイオード）の値であるＰＤ電圧値（単にＰＤ値という場合もある）である。
【００６１】
図５に示すように、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される電流値が固有の閾値電流値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、発光量は極めて少ない。そして、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される電流値が閾値電流値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ＲＳＤ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、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに値Ｉｂのバイアス電流が供給される。具体的には、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに、バイアス電流（値Ｉｂ）が供給されることで、半導体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ＲＳＤでは、バイアス電流の値Ｉｂは、各色の半導体レーザの閾値電流値Ｉｔｈよりも小さい値であって、例えば、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、閾値電流値Ｉｔｈよりもわずかに大きい値が用いられる場合もある。
【００６４】
このように、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａにバイアス電流の供給が行われる構成において、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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５に示すように、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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が各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される変調電流の変調幅である。このように、各半導体色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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】
［光源制御部による制御動作］
本実施形態のＲＳＤでは、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光量に関し、自動的に光出力の制御を行うＡＰＣとして、最大電流の値Ｉａを所定の値となるように制御するＡＰＣ（以下「白レベルＡＰＣ」という。）と、バイアス電流の値Ｉｂを所定の値となるように制御するＡＰＣ（以下「黒レベルＡＰＣ」という。）とが行われる。すなわち、白レベルＡＰＣによれば、画像１００％の状態における各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光量（最大光量（白レベル））が所定の値となるように自動的に制御され、黒レベルＡＰＣによれば、画像０％の状態における各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光量（最小光量（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、白レベルＡＰＣと黒レベルＡＰＣとが行われる場合、上述したような各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのＩ−Ｌ特性から、次のような現象が生じ得る。
【００６７】
各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、「発明が解決しようとする課題」の項で参照した図１１に示すように、レーザの温度が温度Ｔｃ１から温度Ｔｃ２に上昇することで、Ｉ−Ｌ特性は、破線で示す曲線（Ｔｃ１）から点線で示す曲線（Ｔｃ２）へと変化する。これに対応するために、ＡＰＣが行われて黒レベルを維持しようとすると、変調幅も、閾値電流値（図５の値Ｉｔｈを参照）も増加する方向に変化する。画像表示用電流としての変調電流の変調幅が変化すると、入力画像データに対するγテーブルの関係が崩れてしまう虞がある。
【００６８】
そこで、光源制御部（図３）では、制御部５が備えた記憶部（例えばフラッシュメモリなど）に、先ず、光源である各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのＩ−Ｌ曲線における各閾値電流値の増加側近傍、すなわちプラス側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶する処理を行うようにしている。かかる記憶処理は、例えば、ＲＳＤの組立時に予め行っておくとよい。
【００６９】
そして、実際にＲＳＤを使用する際に、光源制御部は、ＲＳＤを起動すると、前記基準入力電流値で光源（半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ）から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１の外である無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２（画像無効領域Ａ２）で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更するようにしている。
【００７０】
図６〜図９を参照しながら説明すると、例えば、ＲＳＤの組立時に、先ず、光源である各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのＩ−Ｌ曲線における各閾値電流値のプラス側（増加側）近傍に設定ポイントを設定する。そして、光源制御部は、このポイントにおける電流値に対応する基準入力輝度値Ａと、この基準入力輝度値Ａに対応する初期値となる映像出力電流値（ＬＤ用のデジタルアナログコンバータの値：映像出力ＤＡＣ値ａ）と、これらに対応する基準光量（ＰＤ電圧値）とを、制御部５が備えるＲＡＭなどに予め記憶する（図６参照）。制御部５は、この記憶された値に基づいてγテーブルを作成してフラッシュメモリなどに記憶する。
【００７１】
ここで、ＬＤ用のデジタルアナログコンバータは、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ものであり、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ毎に、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変換して映像出力ＤＡＣ値としている。
【００７２】
他方、ＲＳＤを実際に使用する際に、観察者（使用者）が電源をＯＮにすると、光源制御部は、ＡＰＣを行うが、例えば、図７に示すように、実際に使用する際のＩ−Ｌ特性（点線で示す曲線）と、出荷時に行う光源調整時のＩ−Ｌ特性（破線で示す曲線）との間でずれが生じている場合、色の基準となる映像出力０パーセントの黒レベルの輝度を一定化する黒レベルＡＰＣと、映像出力１００パーセントの白レベルの輝度を一定化する白レベルＡＰＣを行った場合、基準光量ＰＤ電圧値に対応する閾値近傍の映像出力ＤＡＣ値もずれることになる。
【００７３】
かかるＡＰＣを実行した後、光源制御部は、フラッシュメモリなどにγテーブル化されて記憶している基準入力電流値で、光源である半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射させ、そのレーザ光の光量（Ａ／Ｄ変換したＰＤ電圧値）を、画像形成に有効な有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１の外である無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２（図４：画像無効領域Ａ２）で検出し取得する。
【００７４】
そして、光源制御部は、取得した光量のＰＤ電圧値に対し、記憶されている基準光量のＰＤ電圧値と比較する。
【００７５】
比較結果が所定値、すなわち［基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］から外れている場合、記憶されている基準光量ＰＤ電圧値を目標値として、映像出力電流値である映像出力ＤＡＣ値を変化させて探索（サーチ）し、［基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］内のＰＤ電圧値を検出する（図７参照）。
【００７６】
ここで、基準光量ＰＤ電圧値が得られる像出力ＤＡＣ値を探索する際に、検出した光量のＰＤ電圧値がフラッシュメモリなどの記憶部に記憶した基準光量ＰＤ電圧値よりも小さい場合は映像出力ＤＡＣ値を増加させ、検出した光量が記憶部に記憶した基準光量ＰＤ電圧値よりも大きい場合は像出力ＤＡＣ値を減少させるようにしている。したがって、どのような温度変化に対してもロスのない時間で［基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］内にある所望のＰＤ電圧値を探索することができる。
【００７７】
次いで、光源制御部は、サーチした映像出力ＤＡＣ値ｘと、基準入力輝度値Ａに対応するγテーブル中の映像出力ＤＡＣ値ａ（図１０の初期γテーブルを参照）とを比較する（図８参照）。なお、図８においても、点線で示す曲線は実際に使用する際のＩ−Ｌ特性、破線で示す曲線は出荷時に行った光源調整時のＩ−Ｌ特性を示す。
【００７８】
そして、比較結果の差が、γテーブルを変更するために予め設定されているγ変更閾値より大きければγテーブルを変更するための次の探索（サーチ）を行う。すなわち、光源制御部は、γテーブルから映像出力ＤＡＣ値がｘ以上になる最初の入力輝度値Ｂ（映像出力ＤＡＣ値ｂ）を探索（サーチ）する（図８及び図１０の初期γテーブルを参照）。
【００７９】
そして、光源制御部は、探索して検出した映像出力ＤＡＣ値ｂと基準入力輝度値Ａに対応する映像出力ＤＡＣ値ａと基づいて、以下の式１によって傾きαを求めるγ変更係数計算を行い、図１０における入力輝度値Ａ〜Ｂまでの線形補間を行う。
【００８０】
α＝（ｂ−ｘ）／（Ｂ−Ａ）・・・式１
【００８１】
式１によって得た傾きαを用いて、画像の表示領域である画像有効領域Ａ１（図４）において、入力される入力輝度値がＡ〜Ｂの区間のときは、以下のような補正を行ってγ変更を行う（図１０に示す変更後のγテーブルを参照）。ただし、補正する区間（Ａ〜Ｂ）において、入力輝度値Ａ＜入力輝度値Ｂ、映像出力ＤＡＣ値ｘ＜映像出力ＤＡＣ値ｂとする。
【００８２】
すなわち、入力輝度値Ａのときは映像出力ＤＡＣ値ｘとし、同様に、入力輝度値Ａ＋１→映像出力ＤＡＣ値ｘ＋α、入力輝度値Ａ＋２→映像出力ＤＡＣ値ｘ＋２α、入力輝度値Ａ＋３→映像出力ＤＡＣ値ｘ＋３α、・・・入力輝度値Ｘ→映像出力ＤＡＣ値ｂ（ｘ＋（ｎ−１）α：ｎ＝Ｂ−Ａ）、入力輝度値Ｂ→映像出力ＤＡＣ値ｂ（ｘ＋ｎα：ｎ＝Ｂ−Ａ）として、図１０に示す変更後のγテーブルを得るのである。
【００８３】
ここで、ＲＳＤを実際に使用する際に、光源制御部が実行するγテーブル変更処理の流れについて、図９を用いて説明する。なお、説明はＲＳＤの電源をＯＮした後からについて説明する。
【００８４】
ＲＳＤの電源がＯＮされて走査部が駆動すると、駆動信号供給制御回路８とともに光源制御部として機能する制御部５のＣＰＵは、図示するように、先ず、走査ラインをカウントする（ステップＳ１１）。
【００８５】
次いで、ＣＰＵは、走査されているレーザ光（走査ライン）が画像有効領域Ａ１（図４参照）にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００８６】
レーザ光が画像有効領域Ａ１にない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、すなわち、レーザ光が画像無効領域Ａ２にある場合、ＣＰＵは、走査ラインがγ変更制御開始ラインであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。すなわち、ＲＳＤでは、画像無効領域Ａ２における走査ライン毎に、例えば、バイアス電流制御処理を行ったり、変調電流制御処理を行ったりしており、予め、γ変更制御処理を行うタイミングが走査ラインに規定されているのである。
【００８７】
走査ラインがγ変更制御開始ラインでない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ＣＰＵは、他の制御を実行し（ステップＳ１４）、処理をステップＳ３０に移す。なお、ステップＳ１４における他の制御には、何もしないという制御も含まれている。
【００８８】
一方、ステップＳ１３の処理で、走査ラインがγ変更制御開始ラインあると判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］内になる映像出力ＤＡＣ値ｘを探索する（ステップＳ１５）。
【００８９】
次いで、ＣＰＵは、探索して得た映像出力ＤＡＣ値ｘと、γテーブル中の基準入力輝度値Ａに対応する映像出力ＤＡＣ値ａとを比較する（ステップＳ１６）。
【００９０】
そして、ＣＰＵは、比較結果がγ変更閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１７）、閾値未満であれば処理をステップＳ３０に移す一方、比較結果がγ変更閾値以上であればγ変更フラグをセットする（ステップＳ１８）。
【００９１】
そして、ＣＰＵは、前述したように式１を用いてγ変更係数計算を実行し、γテーブルを線形補間したものに変更する（ステップＳ１９）。
【００９２】
そして、ＣＰＵは、γ変更処理又は他の制御処理を行った１ライン走査を終了し（ステップＳ３０）、処理をステップＳ１１に移す。
【００９３】
そして、ステップＳ１１で走査ラインをカウントし、ステップＳ１２において、走査ラインが画像有効領域Ａ１にあるか否かを判定し、レーザ光が画像有効領域Ａ１にある場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、γ変更フラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００９４】
γ変更フラグがセットされている場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、ステップＳ１９で行って得たγ変更係数に基づいて線形補間されて変更されたγ補正による画像表示を行い（ステップＳ２２）、１ライン走査を終え（ステップＳ３０）、その後、処理をステップＳ１１に移す。
【００９５】
一方、ステップＳ２０の処理で、γ変更フラグがセットされていない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ＣＰＵは、γ変更を行わずに画像処理を実行し（ステップＳ２３）、１ライン走査を終え（ステップＳ３０）、その後、処理をステップＳ１１に移す。
【００９６】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、外部気温などの変化によって半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの特性が変化し、光源である半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が良好で安定した画質を得ることができる。
【００９７】
また、γテーブルの変更を、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値に基づいて演算して得られる補正係数である傾きαに基づく線形補間を行うことで実現させているため、温度変化に対して色バランスなどが崩れる度にγテーブルを作成しなおす必要がなく、一度変更するだけで良いため、手間が掛からない。
【００９８】
ところで、本実施形態では、白レベル（映像１００％）及び黒レベル（映像０％）での輝度をそれぞれ一定化するようＡＰＣを行って、バイアス電流と黒レベルから白レベルまでの変調電流の変調幅を決めているが、必ずしも両レベルでＡＰＣを行わなければならないものではない。
【００９９】
なお、本実施形態に係る制御部５は、γテーブルを記憶する記憶装置の他、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに対応する各色のＩＶ変換回路（不図示）と、ＡＤコンバータ（不図示）とを備えている。ＩＶ変換回路は、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、各色の半導体レーザ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。そして、各ＩＶ変換回路により得られた電圧信号は、ＡＤコンバータに入力される。そして、ＡＤコンバータは、各ＩＶ変換回路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コンバータにより得られたデジタル信号は、駆動信号供給制御回路８に入力され、駆動信号供給制御回路８は、ＡＤコンバータから受けた信号を処理する構成として、ＡＰＣ制御を行う画像出力制御部８５（図３）を備えている。
【０１００】
この画像出力制御部８５は、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力についての情報を含むＡＤコンバータからの信号の入力を受け、この入力信号に基づいて、半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのレーザ光の色毎に、ＡＰＣを行うための制御信号を生成する。本実施形態では、画像出力制御部８５は、駆動信号供給制御回路８において、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の一機能部分として構成されている。なお、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。
【０１０１】
ところで、上述してきた実施形態では、γテーブルの変更を行う場合、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値に基づいて演算して得られる補正係数に基づいて線形補間を行うこととしていた。しかし、他の実施形態として、制御部５の記憶装置に複数のγテーブルを予め記憶しておき、光源制御部は、記憶装置に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値に応じて適切なγテーブルを選択することによってγテーブルを変更することもできる。
【０１０２】
この場合、そのときそのときに演算処理を行わず、探索して検出した値に応じたγテーブルを選択するだけでよいので、ＣＰＵなどへの負荷が軽減され、構成も簡単となる。
【０１０３】
上述してきた実施形態により、以下のＲＳＤが実現する。
【０１０４】
（１）供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを有する光源部７と、前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）から出射されたレーザ光を２次元走査する水平走査部３２及び垂直走査部３４を含む構成（走査部）と、前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部（制御部５及び駆動信号供給制御回路８）とを備え、前記走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示することができ、前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）の閾値電流値の増加側近傍に設定した基準入力電流値Ａと、この基準入力電流値Ａに対する基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）とを記憶するとともに、映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値Ａで前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１外の無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）が得られる映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更するＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１０５】
かかるＲＳＤによれば、外部気温などの変化によって半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）の特性が変化し、前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が良好で安定した画質を得ることができる。
【０１０６】
（２）前記記憶部は、複数のγテーブルを予め記憶しており、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）に応じて選択することにより前記γテーブルの変更を行うＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１０７】
さらに、かかる（２）の構成を有するＲＳＤによれば、γテーブルの変更を、前記記憶部に記憶された複数のγテーブルの中から、探索して得られた映像出力電流値に応じて選択することで実現できるため、複雑な演算などが不要で簡単な構成となる。
【０１０８】
（３）前記光源制御部は、探索して得られた前記映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）に基づいて演算して得られる演算して得られる傾きα（補正係数）に基づく線形補間を行うことにより前記γテーブルの変更を行うＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１０９】
また、かかる（３）の構成を有するＲＳＤであれば、γテーブルの変更を、探索して得られた映像出力電流値に基づいて演算して得られる補正係数に基づく線形補間を行うことで実現するため、一度変更するだけで良く、温度変化に対して色バランスなどが崩れる度にγテーブルを作成しなおす必要がなくなる。
【０１１０】
（４）前記光源制御部は、前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）が得られる映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）を探索する際に、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）よりも小さい場合は前記映像出力電流を増加させ、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）よりも大きい場合は前記映像出力電流を減少させるＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１１１】
かかる（４）の構成を有するＲＳＤによれば、どのような温度変化に対してもロスのない時間で所望する電流値を探索することができる。
【０１１２】
上述してきた実施形態では、走査型画像表示装置を網膜走査型画像表示装置として説明した。しかし、当然ではあるが、本発明は、走査したレーザ光をスクリーン面などに投射して画像表示する画像投影装置（レーザディスプレイ）など、レーザ光を走査して画像を表示する他の走査型画像表示装置に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
５ 制御部
８ 駆動信号供給制御回路
１１ａ，１２ａ，１３ａ 半導体レーザ（光源）
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ レーザドライバ（ＬＤドライバ）
３２ 水平走査部
３４ 垂直走査部
８５ 画像出力制御部
Ｚａ１，Ｚｂ１ 有効走査範囲
Ｚａ２，Ｚｂ２ 無効走査範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、詳しくは、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、走査型画像表示装置として、画像信号に応じた強度のレーザ光等の光束を出射する光源部と、この光源部から出射された光束を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光束を投射部から投射対象に投射して画像を表示する構成のものが知られている。そして、走査型画像表示装置の具体例としては、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である場合、半導体レーザの特性（光源の電流と発光量との関係を示す特性）として、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。そこで、光源部の応答性を高める観点から、光源を待機状態とするため、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】
上述した半導体レーザ、すなわち光源の特性は、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、あるいは経時劣化等により変化する。
【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は、上述したようなＡＰＣが行われるのであるが、例えば、色の基準となる映像出力０パーセントの黒レベルが変化しないようにＡＰＣを行った場合、図１１に示すように、電流―発光量特性における変調幅が変化してしまう。
【０００８】
一方、実際の映像出力は、光源（半導体レーザ）の固有の閾値電流値より大きな領域でなされる場合が多く、その場合、光源の特性変化には、光源の閾値電流値の変化も含まれているが、従来、この閾値電流値の変化については十分な考慮がなされていなかった。
【０００９】
すなわち、図１１に示すように、温度変化（Ｔｃ１→Ｔｃ２）が生ずると、光源の特性が変化してしまい、閾値電流値までも変化する。そのため、入力電流値に応じた入力画像データ（入力輝度値）に対するγテーブルの関係が崩れてしまい、色バランスが崩れてしまう問題があった。このように、光源の閾値電流値が変化すると、映像出力電流値の補正（γ補正）を行うためのγテーブルと入力画像データとの関係が崩れてしまい、表示画像の輝度が安定しない等の不具合の原因となるおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、光源の閾値電流値の変化に応じてγテーブルを変更することによって、表示画像の輝度が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に記載の本発明は、供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザを有する光源部と、前記光源から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部と、を備え、前記走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示する走査型画像表示装置において、前記光源の閾値電流値の増加側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値で前記光源から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することとした。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記記憶部は、複数のγテーブルを予め記憶しており、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた前記映像出力電流値に応じて選択することにより前記γテーブルの変更を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の走査型画像表示装置において、前記光源制御部は、探索して得られた前記映像出力電流値に基づいて演算して得られる補正係数に基づく線形補間を行うことにより前記γテーブルの変更を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、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、前記光源制御部は、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索する際に、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも小さい場合は前記映像出力電流を増加させ、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも大きい場合は前記映像出力電流を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検出した光量が、予め記憶部に記憶していた基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいてγテーブルを変更するようにしている。したがって、外部気温などの変化によって半導体レーザの特性が変化し、光源である半導体レーザの閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が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】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る走査型画像表示装置の概要を示す説明図である。
【図２】同走査型画像表示装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】同走査型画像表示装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】γテーブルを変更する際のレーザ光出射タイミングを示す説明図である。
【図５】電流−発光量特性を表すＩ−Ｌ曲線を示す図である。
【図６】γテーブルを変更する際の手順を示す説明図である。
【図７】γテーブルを変更する際の手順を示す説明図である。
【図８】γテーブルを変更する際の手順を示す説明図である。
【図９】γテーブルを変更する際の手順の流れを示す説明図である。
【図１０】γテーブルを示す説明図である。
【図１１】ＡＰＣ制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本実施形態に係る画像表示装置の概要］
本実施形態に係る画像表示装置は、走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示するようにした走査型画像表示装置としている。すなわち、図１に示すように、供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザを有する光源部と、前記光源から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部とを備えている。
【００１８】
かかる走査型画像表示装置において、本実施形態では、前記光源の閾値電流値のプラス側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値で前記光源から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することに特徴を有する。
【００１９】
かかる構成としたことにより、外部気温などの変化によって半導体レーザの特性が変化し、光源の閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が良好で安定した画質を得ることができる。
【００２０】
以下、図２〜図９面を参照しながら、本発明の実施の形態を、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、走査型画像表示装置を、走査したレーザ光を観察者の少なくとも一方の網膜上に投射して画像を認識させる網膜走査型の画像表示装置（Retinal Scanning Display、以下「ＲＳＤ」とする。）としている。
【００２１】
［ＲＳＤの構成］
まず、本実施形態に係るＲＳＤの電気的構成及び光学的構成について、図２及び図３を用いて説明する。本実施形態に係るＲＳＤ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、投射部により投射して網膜１０ｂに入射することによって画像を表示する。つまり、ＲＳＤは、微弱な光を高速で走査しながら観察者の網膜１０ｂに投射することで、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のである。
【００２２】
図２に示すように、ＲＳＤ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。
【００２３】
コントロールユニット２は、制御部５が備える記憶装置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。なお、コンテンツ情報等は、コントロールユニット２とは別体の外部記憶装置（不図示）などに記憶されている情報を、記憶媒体を介して制御部５の記憶装置に読み込むようにすることもできる。
【００２４】
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走査し、観察者が表示画像として認識できるようにしている。すなわち、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次元方向に走査して観察者の眼１０に入射させる。
【００２５】
コントロールユニット２は、制御部５と光源ユニット６とを備えている。そして、光源ユニット６は、光源部７と駆動信号供給制御回路８とを備えている。
【００２６】
制御部５は、予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ってＲＳＤの各部を統括的に制御している。制御部５は、データ通信用のバスにより接続されるＣＰＵ、及び記憶部としてのフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＶＲＡＭ、さらには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ことでＲＳＤを制御している。
【００２７】
制御部５は、入出力端子等を介して外部接続された記憶装置などを具備する図示しない機器類から供給される画像データや、制御部５内の図示しない記憶装置内に予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。そして、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、駆動信号供給制御回路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に出射させることができる。
【００２８】
駆動信号供給制御回路８は本実施形態に係るＲＳＤの要部をなすものであり、ＲＳＤを統括的に制御する制御部５と協働して光源制御部として機能する。
【００２９】
すなわち、本実施形態に係る光源制御部は、図３に示すように、制御部５と駆動信号供給制御回路８とを備えている。そして、制御部５の前記フラッシュメモリなどの記憶部内にはγ補正用のγテーブルが記憶されている。また、駆動信号供給制御回路８は、走査制御部８１と、γ変更制御部８２と、バイアス電流制御部８３と、変調電流制御部８４と、画像出力制御部８５とを備えている。この画像出力制御部８５において、前記γテーブルに基づいてγ補正を行うことにより、表示画像が極めて自然な発色で観察者に認識されることになる。
【００３０】
そして、光制御部を構成する駆動信号供給制御回路８は、駆動信号生成部としても機能し、制御部５からの画像信号５Ｓに応じた駆動信号を生成する。すなわち、制御部５からの画像信号５Ｓに基づいて、画像出力制御部８５により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して後述する各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ（図２）に送信する。
【００３１】
光源部７は、駆動信号供給制御回路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。この光源部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。
【００３２】
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半導体レーザ（レーザダイオード）１１ａ，１２ａ，１３ａと、この半導体レーザ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とを含む構成となっている。Ｒ、Ｇ、Ｂ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により接続されている。
【００３３】
こうして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給制御回路８の画像出力制御部８５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。
【００３４】
したがって、赤色レーザ部１１は、画像出力制御部８５からの駆動信号１４Ｒに基づき、レーザドライバ１１ｂによって半導体レーザ１１ａを駆動させ、赤色のレーザ光を出射することができる。また、緑色レーザ部１２は、画像出力制御部８５からの駆動信号１４Ｇに基づき、レーザドライバ１２ｂによって半導体レーザ１２ａを駆動させ、緑色のレーザ光を出射することができる。また、青色レーザ部１３は、画像出力制御部８５からの駆動信号１４Ｂに基づき、レーザドライバ１３ｂによって半導体レーザ１３ａを駆動させ、青色のレーザ光を出射することができる。
【００３５】
このように、本実施形態では、駆動信号供給制御回路８からの駆動信号に基づくレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂから各半導体レーザ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、駆動信号供給制御回路８の変調電流制御部８４（図３）が変調電流を制御している。こうして、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に供給し、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを駆動する。したがって、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される変調電流が変調されることで、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射されるレーザ光の強度変調が行われることになる。
【００３６】
また、駆動信号供給制御回路８は、各色の半導体レーザ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。かかるバイアス電流供給信号２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを生成する制御はバイアス電流制御部８３（図３）が行っている。そして、各色のレーザドライバ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、駆動信号供給制御回路８から入力されるバイアス電流供給信号に基づき、それぞれ対応する半導体レーザ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を構成する各色の半導体レーザ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制御回路８から出力されてもよい。
【００３７】
このように、本実施形態のＲＳＤでは、光源制御部を構成する駆動信号供給制御回路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も機能している。すなわち、駆動信号供給制御回路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半導体レーザ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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本実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
投影ユニット３は、ＲＳＤにおいて光源部７と観察者の眼１０との間に位置している。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、駆動信号供給制御回路８の走査制御部８１（図２）から入力される水平駆動信号３６に基づいて生成する。
【００４６】
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、駆動信号供給制御回路８の走査制御部８１（図２）から入力される垂直駆動信号３７に基づいて生成する。
【００４７】
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。
【００４８】
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、ＲＳＤ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を採用してもよい。
【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、ＲＳＤ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している。そして、ＲＳＤ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ＲＳＤ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、ＲＳＤは必ずしも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ＲＳＤ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、本実施形態のＲＳＤの詳細について説明する。
【００５４】
［走査部の動作］
ＲＳＤが備える走査部の動作等について、図４を参照しながら説明する。ＲＳＤ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（以下単に「画像表示」ともいう。）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４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４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（薄墨部分）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、画像有効領域Ａ１内で、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４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４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又は千程度あることから、図４では、便宜上、レーザ光の軌跡γを簡略して記載している。
【００６０】
［光源部の特性］
ここで、光源部７が有する各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの特性について説明する。図５〜図８は、各色のレーザに供給される電流値と半導体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）を表している。図５〜図８に示すＩ−Ｌ曲線において、横軸は半導体レーザに供給される電流値（Ｉ）を示し、縦軸は半導体レーザの発光量（Ｌ）を示す。なお、発光量は半導体レーザが具備するＰＤ（フォトダイオード）の値であるＰＤ電圧値（単にＰＤ値という場合もある）である。
【００６１】
図５に示すように、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される電流値が固有の閾値電流値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、発光量は極めて少ない。そして、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される電流値が閾値電流値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ＲＳＤ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、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに値Ｉｂのバイアス電流が供給される。具体的には、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに、バイアス電流（値Ｉｂ）が供給されることで、半導体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ＲＳＤでは、バイアス電流の値Ｉｂは、各色の半導体レーザの閾値電流値Ｉｔｈよりも小さい値であって、例えば、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、閾値電流値Ｉｔｈよりもわずかに大きい値が用いられる場合もある。
【００６４】
このように、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａにバイアス電流の供給が行われる構成において、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、各色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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５に示すように、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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が各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに供給される変調電流の変調幅である。このように、各半導体色のレーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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】
［光源制御部による制御動作］
本実施形態のＲＳＤでは、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光量に関し、自動的に光出力の制御を行うＡＰＣとして、最大電流の値Ｉａを所定の値となるように制御するＡＰＣ（以下「白レベルＡＰＣ」という。）と、バイアス電流の値Ｉｂを所定の値となるように制御するＡＰＣ（以下「黒レベルＡＰＣ」という。）とが行われる。すなわち、白レベルＡＰＣによれば、画像１００％の状態における各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光量（最大光量（白レベル））が所定の値となるように自動的に制御され、黒レベルＡＰＣによれば、画像０％の状態における各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光量（最小光量（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、白レベルＡＰＣと黒レベルＡＰＣとが行われる場合、上述したような各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのＩ−Ｌ特性から、次のような現象が生じ得る。
【００６７】
各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ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、「発明が解決しようとする課題」の項で参照した図１１に示すように、レーザの温度が温度Ｔｃ１から温度Ｔｃ２に上昇することで、Ｉ−Ｌ特性は、破線で示す曲線（Ｔｃ１）から点線で示す曲線（Ｔｃ２）へと変化する。これに対応するために、ＡＰＣが行われて黒レベルを維持しようとすると、変調幅も、閾値電流値（図５の値Ｉｔｈを参照）も増加する方向に変化する。画像表示用電流としての変調電流の変調幅が変化すると、入力画像データに対するγテーブルの関係が崩れてしまう虞がある。
【００６８】
そこで、光源制御部（図３）では、制御部５が備えた記憶部（例えばフラッシュメモリなど）に、先ず、光源である各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのＩ−Ｌ曲線における各閾値電流値の増加側近傍、すなわちプラス側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶する処理を行うようにしている。かかる記憶処理は、例えば、ＲＳＤの組立時に予め行っておくとよい。
【００６９】
そして、実際にＲＳＤを使用する際に、光源制御部は、ＲＳＤを起動すると、前記基準入力電流値で光源（半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ）から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１の外である無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２（画像無効領域Ａ２）で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更するようにしている。
【００７０】
図６〜図９を参照しながら説明すると、例えば、ＲＳＤの組立時に、先ず、光源である各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのＩ−Ｌ曲線における各閾値電流値のプラス側（増加側）近傍に設定ポイントを設定する。そして、光源制御部は、このポイントにおける電流値に対応する基準入力輝度値Ａと、この基準入力輝度値Ａに対応する初期値となる映像出力電流値（ＬＤ用のデジタルアナログコンバータの値：映像出力ＤＡＣ値ａ）と、これらに対応する基準光量（ＰＤ電圧値）とを、制御部５が備えるＲＡＭなどに予め記憶する（図６参照）。制御部５は、この記憶された値に基づいてγテーブルを作成してフラッシュメモリなどに記憶する。
【００７１】
ここで、ＬＤ用のデジタルアナログコンバータは、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ものであり、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ毎に、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変換して映像出力ＤＡＣ値としている。
【００７２】
他方、ＲＳＤを実際に使用する際に、観察者（使用者）が電源をＯＮにすると、光源制御部は、ＡＰＣを行うが、例えば、図７に示すように、実際に使用する際のＩ−Ｌ特性（点線で示す曲線）と、出荷時に行う光源調整時のＩ−Ｌ特性（破線で示す曲線）との間でずれが生じている場合、色の基準となる映像出力０パーセントの黒レベルの輝度を一定化する黒レベルＡＰＣと、映像出力１００パーセントの白レベルの輝度を一定化する白レベルＡＰＣを行った場合、基準光量ＰＤ電圧値に対応する閾値近傍の映像出力ＤＡＣ値もずれることになる。
【００７３】
かかるＡＰＣを実行した後、光源制御部は、フラッシュメモリなどにγテーブル化されて記憶している基準入力電流値で、光源である半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａから出射させ、そのレーザ光の光量（Ａ／Ｄ変換したＰＤ電圧値）を、画像形成に有効な有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１の外である無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２（図４：画像無効領域Ａ２）で検出し取得する。
【００７４】
そして、光源制御部は、取得した光量のＰＤ電圧値に対し、記憶されている基準光量のＰＤ電圧値と比較する。
【００７５】
比較結果が所定値、すなわち［基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］から外れている場合、記憶されている基準光量ＰＤ電圧値を目標値として、映像出力電流値である映像出力ＤＡＣ値を変化させて探索（サーチ）し、［基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］内のＰＤ電圧値を検出する（図７参照）。
【００７６】
ここで、基準光量ＰＤ電圧値が得られる像出力ＤＡＣ値を探索する際に、検出した光量のＰＤ電圧値がフラッシュメモリなどの記憶部に記憶した基準光量ＰＤ電圧値よりも小さい場合は映像出力ＤＡＣ値を増加させ、検出した光量が記憶部に記憶した基準光量ＰＤ電圧値よりも大きい場合は像出力ＤＡＣ値を減少させるようにしている。したがって、どのような温度変化に対してもロスのない時間で［基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］内にある所望のＰＤ電圧値を探索することができる。
【００７７】
次いで、光源制御部は、サーチした映像出力ＤＡＣ値ｘと、基準入力輝度値Ａに対応するγテーブル中の映像出力ＤＡＣ値ａ（図１０の初期γテーブルを参照）とを比較する（図８参照）。なお、図８においても、点線で示す曲線は実際に使用する際のＩ−Ｌ特性、破線で示す曲線は出荷時に行った光源調整時のＩ−Ｌ特性を示す。
【００７８】
そして、比較結果の差が、γテーブルを変更するために予め設定されているγ変更閾値より大きければγテーブルを変更するための次の探索（サーチ）を行う。すなわち、光源制御部は、γテーブルから映像出力ＤＡＣ値がｘ以上になる最初の入力輝度値Ｂ（映像出力ＤＡＣ値ｂ）を探索（サーチ）する（図８及び図１０の初期γテーブルを参照）。
【００７９】
そして、光源制御部は、探索して検出した映像出力ＤＡＣ値ｂと基準入力輝度値Ａに対応する映像出力ＤＡＣ値ａと基づいて、以下の式１によって傾きαを求めるγ変更係数計算を行い、図１０における入力輝度値Ａ〜Ｂまでの線形補間を行う。
【００８０】
α＝（ｂ−ｘ）／（Ｂ−Ａ）・・・式１
【００８１】
式１によって得た傾きαを用いて、画像の表示領域である画像有効領域Ａ１（図４）において、入力される入力輝度値がＡ〜Ｂの区間のときは、以下のような補正を行ってγ変更を行う（図１０に示す変更後のγテーブルを参照）。ただし、補正する区間（Ａ〜Ｂ）において、入力輝度値Ａ＜入力輝度値Ｂ、映像出力ＤＡＣ値ｘ＜映像出力ＤＡＣ値ｂとする。
【００８２】
すなわち、入力輝度値Ａのときは映像出力ＤＡＣ値ｘとし、同様に、入力輝度値Ａ＋１→映像出力ＤＡＣ値ｘ＋α、入力輝度値Ａ＋２→映像出力ＤＡＣ値ｘ＋２α、入力輝度値Ａ＋３→映像出力ＤＡＣ値ｘ＋３α、・・・入力輝度値Ｘ→映像出力ＤＡＣ値ｂ（ｘ＋（ｎ−１）α：ｎ＝Ｂ−Ａ）、入力輝度値Ｂ→映像出力ＤＡＣ値ｂ（ｘ＋ｎα：ｎ＝Ｂ−Ａ）として、図１０に示す変更後のγテーブルを得るのである。
【００８３】
ここで、ＲＳＤを実際に使用する際に、光源制御部が実行するγテーブル変更処理の流れについて、図９を用いて説明する。なお、説明はＲＳＤの電源をＯＮした後からについて説明する。
【００８４】
ＲＳＤの電源がＯＮされて走査部が駆動すると、駆動信号供給制御回路８とともに光源制御部として機能する制御部５のＣＰＵは、図示するように、先ず、走査ラインをカウントする（ステップＳ１１）。
【００８５】
次いで、ＣＰＵは、走査されているレーザ光（走査ライン）が画像有効領域Ａ１（図４参照）にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００８６】
レーザ光が画像有効領域Ａ１にない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、すなわち、レーザ光が画像無効領域Ａ２にある場合、ＣＰＵは、走査ラインがγ変更制御開始ラインであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。すなわち、ＲＳＤでは、画像無効領域Ａ２における走査ライン毎に、例えば、バイアス電流制御処理を行ったり、変調電流制御処理を行ったりしており、予め、γ変更制御処理を行うタイミングが走査ラインに規定されているのである。
【００８７】
走査ラインがγ変更制御開始ラインでない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ＣＰＵは、他の制御を実行し（ステップＳ１４）、処理をステップＳ３０に移す。なお、ステップＳ１４における他の制御には、何もしないという制御も含まれている。
【００８８】
一方、ステップＳ１３の処理で、走査ラインがγ変更制御開始ラインあると判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、基準光量ＰＤ電圧値±目標範囲］内になる映像出力ＤＡＣ値ｘを探索する（ステップＳ１５）。
【００８９】
次いで、ＣＰＵは、探索して得た映像出力ＤＡＣ値ｘと、γテーブル中の基準入力輝度値Ａに対応する映像出力ＤＡＣ値ａとを比較する（ステップＳ１６）。
【００９０】
そして、ＣＰＵは、比較結果がγ変更閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１７）、閾値未満であれば処理をステップＳ３０に移す一方、比較結果がγ変更閾値以上であればγ変更フラグをセットする（ステップＳ１８）。
【００９１】
そして、ＣＰＵは、前述したように式１を用いてγ変更係数計算を実行し、γテーブルを線形補間したものに変更する（ステップＳ１９）。
【００９２】
そして、ＣＰＵは、γ変更処理又は他の制御処理を行った１ライン走査を終了し（ステップＳ３０）、処理をステップＳ１１に移す。
【００９３】
そして、ステップＳ１１で走査ラインをカウントし、ステップＳ１２において、走査ラインが画像有効領域Ａ１にあるか否かを判定し、レーザ光が画像有効領域Ａ１にある場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、γ変更フラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００９４】
γ変更フラグがセットされている場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、ステップＳ１９で行って得たγ変更係数に基づいて線形補間されて変更されたγ補正による画像表示を行い（ステップＳ２２）、１ライン走査を終え（ステップＳ３０）、その後、処理をステップＳ１１に移す。
【００９５】
一方、ステップＳ２０の処理で、γ変更フラグがセットされていない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ＣＰＵは、γ変更を行わずに画像処理を実行し（ステップＳ２３）、１ライン走査を終え（ステップＳ３０）、その後、処理をステップＳ１１に移す。
【００９６】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、外部気温などの変化によって半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの特性が変化し、光源である半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が良好で安定した画質を得ることができる。
【００９７】
また、γテーブルの変更を、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値に基づいて演算して得られる補正係数である傾きαに基づく線形補間を行うことで実現させているため、温度変化に対して色バランスなどが崩れる度にγテーブルを作成しなおす必要がなく、一度変更するだけで良いため、手間が掛からない。
【００９８】
ところで、本実施形態では、白レベル（映像１００％）及び黒レベル（映像０％）での輝度をそれぞれ一定化するようＡＰＣを行って、バイアス電流と黒レベルから白レベルまでの変調電流の変調幅を決めているが、必ずしも両レベルでＡＰＣを行わなければならないものではない。
【００９９】
なお、本実施形態に係る制御部５は、γテーブルを記憶する記憶装置の他、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａに対応する各色のＩＶ変換回路（不図示）と、ＡＤコンバータ（不図示）とを備えている。ＩＶ変換回路は、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、各色の半導体レーザ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。そして、各ＩＶ変換回路により得られた電圧信号は、ＡＤコンバータに入力される。そして、ＡＤコンバータは、各ＩＶ変換回路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コンバータにより得られたデジタル信号は、駆動信号供給制御回路８に入力され、駆動信号供給制御回路８は、ＡＤコンバータから受けた信号を処理する構成として、ＡＰＣ制御を行う画像出力制御部８５（図３）を備えている。
【０１００】
この画像出力制御部８５は、各色の半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの光出力についての情報を含むＡＤコンバータからの信号の入力を受け、この入力信号に基づいて、半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａのレーザ光の色毎に、ＡＰＣを行うための制御信号を生成する。本実施形態では、画像出力制御部８５は、駆動信号供給制御回路８において、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の一機能部分として構成されている。なお、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。
【０１０１】
ところで、上述してきた実施形態では、γテーブルの変更を行う場合、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値に基づいて演算して得られる補正係数に基づいて線形補間を行うこととしていた。しかし、他の実施形態として、制御部５の記憶装置に複数のγテーブルを予め記憶しておき、光源制御部は、記憶装置に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値に応じて適切なγテーブルを選択することによってγテーブルを変更することもできる。
【０１０２】
この場合、そのときそのときに演算処理を行わず、探索して検出した値に応じたγテーブルを選択するだけでよいので、ＣＰＵなどへの負荷が軽減され、構成も簡単となる。
【０１０３】
上述してきた実施形態により、以下のＲＳＤが実現する。
【０１０４】
（１）供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａを有する光源部７と、前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）から出射されたレーザ光を２次元走査する水平走査部３２及び垂直走査部３４を含む構成（走査部）と、前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部（制御部５及び駆動信号供給制御回路８）とを備え、前記走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示することができ、前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）の閾値電流値の増加側近傍に設定した基準入力電流値Ａと、この基準入力電流値Ａに対する基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）とを記憶するとともに、映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値Ａで前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲Ｚａ１，Ｚｂ１外の無効走査範囲Ｚａ２，Ｚｂ２で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）が得られる映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更するＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１０５】
かかるＲＳＤによれば、外部気温などの変化によって半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａ（光源）の特性が変化し、前記半導体レーザ１１ａ，１２ａ，１３ａの閾値電流値が変化した場合でも、表示画像の輝度が良好で安定した画質を得ることができる。
【０１０６】
（２）前記記憶部は、複数のγテーブルを予め記憶しており、前記光源制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）に応じて選択することにより前記γテーブルの変更を行うＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１０７】
さらに、かかる（２）の構成を有するＲＳＤによれば、γテーブルの変更を、前記記憶部に記憶された複数のγテーブルの中から、探索して得られた映像出力電流値に応じて選択することで実現できるため、複雑な演算などが不要で簡単な構成となる。
【０１０８】
（３）前記光源制御部は、探索して得られた前記映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）に基づいて演算して得られる演算して得られる傾きα（補正係数）に基づく線形補間を行うことにより前記γテーブルの変更を行うＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１０９】
また、かかる（３）の構成を有するＲＳＤであれば、γテーブルの変更を、探索して得られた映像出力電流値に基づいて演算して得られる補正係数に基づく線形補間を行うことで実現するため、一度変更するだけで良く、温度変化に対して色バランスなどが崩れる度にγテーブルを作成しなおす必要がなくなる。
【０１１０】
（４）前記光源制御部は、前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）が得られる映像出力ＤＡＣ値（映像出力電流値）を探索する際に、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）よりも小さい場合は前記映像出力電流を増加させ、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量ＰＤ電圧値（基準光量値）よりも大きい場合は前記映像出力電流を減少させるＲＳＤ（走査型画像表示装置）。
【０１１１】
かかる（４）の構成を有するＲＳＤによれば、どのような温度変化に対してもロスのない時間で所望する電流値を探索することができる。
【０１１２】
上述してきた実施形態では、走査型画像表示装置を網膜走査型画像表示装置として説明した。しかし、当然ではあるが、本発明は、走査したレーザ光をスクリーン面などに投射して画像表示する画像投影装置（レーザディスプレイ）など、レーザ光を走査して画像を表示する他の走査型画像表示装置に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
５ 制御部
８ 駆動信号供給制御回路
１１ａ，１２ａ，１３ａ 半導体レーザ（光源）
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ レーザドライバ（ＬＤドライバ）
３２ 水平走査部
３４ 垂直走査部
８５ 画像出力制御部
Ｚａ１，Ｚｂ１ 有効走査範囲
Ｚａ２，Ｚｂ２ 無効走査範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザを有する光源部と、
前記光源から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、
前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部と、
を備え、前記走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示する走査型画像表示装置において、
前記光源の閾値電流値の増加側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記光源制御部は、
前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値で前記光源から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することを特徴とする走査型画像表示装置。
【請求項２】
前記記憶部は、複数のγテーブルを予め記憶しており、
前記光源制御部は、
前記記憶部に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた前記映像出力電流値に応じて選択することにより前記γテーブルの変更を行う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】
前記光源制御部は、
探索して得られた前記映像出力電流値に基づいて演算して得られる補正係数に基づく線形補間を行うことにより前記γテーブルの変更を行う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４】
前記光源制御部は、
前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索する際に、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも小さい場合は前記映像出力電流を増加させ、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも大きい場合は前記映像出力電流を減少させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の走査型画像表示装置。
【請求項１】
供給される電流に応じた強度のレーザ光を出射する光源として半導体レーザを有する光源部と、
前記光源から出射されたレーザ光を２次元走査する走査部と、
前記光源に供給するバイアス電流と変調電流とを調整して前記光源からの出射光量を制御する光源制御部と、
を備え、前記走査部により走査されたレーザ光によって画像を表示する走査型画像表示装置において、
前記光源の閾値電流値の増加側近傍に設定した基準入力電流値と、この基準入力電流値に対する基準光量値とを記憶するとともに、映像出力電流値を補正するためのγテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記光源制御部は、
前記記憶部に記憶した前記基準入力電流値で前記光源から出射させたレーザ光の光量を、画像形成に有効な有効走査範囲外の無効走査範囲で検出し、検出した光量が、前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも所定値以上ずれている場合、前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索し、探索結果に基づいて前記γテーブルを変更することを特徴とする走査型画像表示装置。
【請求項２】
前記記憶部は、複数のγテーブルを予め記憶しており、
前記光源制御部は、
前記記憶部に記憶された前記複数のγテーブルの中から、探索して得られた前記映像出力電流値に応じて選択することにより前記γテーブルの変更を行う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】
前記光源制御部は、
探索して得られた前記映像出力電流値に基づいて演算して得られる補正係数に基づく線形補間を行うことにより前記γテーブルの変更を行う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４】
前記光源制御部は、
前記基準光量値が得られる映像出力電流値を探索する際に、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも小さい場合は前記映像出力電流を増加させ、検出した前記光量が前記記憶部に記憶した前記基準光量値よりも大きい場合は前記映像出力電流を減少させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の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１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１５５０２０（Ｐ２０１２−１５５０２０Ａ）
【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２０１１−１２１７０（Ｐ２０１１−１２１７０）
【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）】
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