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JP2012080286A - Optical device and image display device - Google Patents

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JP2012080286A
JP2012080286A JP2010223129A JP2010223129A JP2012080286A JP 2012080286 A JP2012080286 A JP 2012080286A JP 2010223129 A JP2010223129 A JP 2010223129A JP 2010223129 A JP2010223129 A JP 2010223129A JP 2012080286 A JP2012080286 A JP 2012080286A
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JP
Japan
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unit
light source
lifetime
drive current
value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010223129A
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Japanese (ja)
Inventor
Michihiro Takeda
道弘 竹田
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
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Publication of JP2012080286A publication Critical patent/JP2012080286A/en
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Abstract

【課題】光源の寿命を検出することのできる光学装置および画像表示装置を提供する。
【解決手段】温度検出手段により検出された光源の温度から、閾値電流の値を設定する閾値電流設定部と、光源の温度と閾値電流の値とに基づいて、光源の推定寿命を算出する推定寿命算出部と、駆動電流が所定の制御範囲内に収束するように該駆動電流を制御する駆動電流制御部と、駆動電流が所定時間内に制御範囲内に収束したか否かを判定する収束判定部と、光源の累積使用時間と推定寿命とを比較して、累積使用時間が光源の寿命に達したか否かを判定する寿命判定部と、制御範囲を駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を段階的に実行可能な収束範囲調整部と、光源の駆動を停止させる駆動停止部と、を有する。
【選択図】図2
An optical device and an image display device capable of detecting the lifetime of a light source are provided.
A threshold current setting unit for setting a threshold current value from a temperature of a light source detected by a temperature detection unit, and an estimation for calculating an estimated lifetime of the light source based on the temperature of the light source and the value of the threshold current. A life calculation unit, a drive current control unit that controls the drive current so that the drive current converges within a predetermined control range, and a convergence that determines whether the drive current has converged within the control range within a predetermined time A determination unit, a life determination unit that compares the cumulative use time of the light source with the estimated life and determines whether the cumulative use time has reached the life of the light source, and a direction in which the value of the drive current decreases in the control range A convergence range adjustment unit capable of performing adjustment to shift in a predetermined amount stepwise, and a drive stop unit that stops driving the light source.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、光学装置および画像表示装置に関するものであり、特に、光源から出射された画像形成用の光を2次元走査して画像を表示する光走査型の光学装置および画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to an optical device and an image display device, and more particularly to an optical scanning type optical device and an image display device that display an image by two-dimensionally scanning light for image formation emitted from a light source. is there.

従来から、画像信号に基づいて生成した画像形成用光を2次元走査して画像を表示する光走査型の光学装置および画像表示装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an optical scanning optical device and an image display device that display an image by two-dimensionally scanning image forming light generated based on an image signal are known.

このような光学装置および画像表示装置として、供給される電流に応じた強度の光を出射する光源を有する光源部と、この光源部の光源から出射された光を2次元走査する光走査部と、この光走査部による走査位置が有効走査範囲のときに、画像信号に応じた大きさの電流を順次光源に供給する駆動制御部とを有するものが知られている。   As such an optical device and an image display device, a light source unit having a light source that emits light having an intensity corresponding to a supplied current, and an optical scanning unit that two-dimensionally scans the light emitted from the light source of the light source unit There is known a drive control unit that sequentially supplies a current corresponding to an image signal to a light source when the scanning position of the optical scanning unit is within an effective scanning range.

光源部の光源として例えば半導体レーザダイオードなどを用いた場合、閾値電流値以下では殆ど発光しない。そこで、光源である半導体レーザ素子にその閾値電流値の直流バイアス電流を流しておき、この直流バイアス電流に画像信号に応じた強度の電流を重畳した電流を流すことにより、半導体レーザ素子を発光させている。   For example, when a semiconductor laser diode or the like is used as the light source of the light source unit, light is hardly emitted below the threshold current value. Therefore, a DC bias current having a threshold current value is passed through the semiconductor laser element that is a light source, and a current obtained by superimposing a current having an intensity corresponding to the image signal on the DC bias current is caused to cause the semiconductor laser element to emit light. ing.

このような半導体レーザの寿命を検出する技術として、下記特許文献1には、半導体レーザの点灯時間を計算するとともに、この計算した点灯時間と予め設定されている基準点灯時間とに基づいて半導体レーザが寿命に達したか否かを判定する技術が開示されている。   As a technique for detecting the lifetime of such a semiconductor laser, the following Patent Document 1 calculates a semiconductor laser lighting time and based on the calculated lighting time and a preset reference lighting time. A technique for determining whether or not a product has reached the end of its life has been disclosed.

特開2000−180764号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-180764

しかしながら、半導体レーザが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、光源の閾値電流値が変化する。そのため、光源の状態を正確に把握することができないといった問題が生じる。   However, the threshold current value of the light source changes due to heat generated when the semiconductor laser emits light, changes in the outside air temperature, and the like. Therefore, there arises a problem that the state of the light source cannot be accurately grasped.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、光源の寿命を検出することのできる光学装置および画像表示装置を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an optical device and an image display device capable of detecting the lifetime of a light source.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、光源を有する光源部と、前記光源の温度を検出する温度検出手段と、前記光源に入力される駆動電流を制御するとともに、前記温度検出手段による検出結果に基づいて前記光源の寿命を判定する制御部とを備え、前記制御部は、あらかじめ記憶された、前記光源の温度と前記光源についての閾値電流との関係に基づき、前記温度検出手段により検出された前記光源の温度から、前記閾値電流の値を設定する閾値電流設定部と、前記温度検出手段により検出された前記光源の温度と前記閾値電流設定部により設定された前記閾値電流の値とに基づいて、前記光源の推定寿命を算出する推定寿命算出部と、前記光源部から出射される光束の光量が所定の範囲内に維持されるように、前記駆動電流が所定の制御範囲内に収束するように該駆動電流を制御する駆動電流制御部と、前記駆動電流制御部の制御により前記駆動電流が所定時間内に前記制御範囲内に収束したか否かを判定する収束判定部と、前記収束判定部により前記駆動電流が前記制御範囲内に収束していないと判定された場合、前記光源の累積使用時間と前記推定寿命算出部により算出された前記推定寿命とを比較して、前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したか否かを判定する寿命判定部と、前記寿命判定部により前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したと判定された場合、前記駆動値電流が前記制御範囲内に収束するように、該制御範囲を前記駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を段階的に実行可能な収束範囲調整部と、前記収束範囲調整部による前記制御範囲の調整が所定回数行われた場合、前記光源の駆動を停止させる駆動停止部と、を有する ことを特徴とする光学装置とした。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a light source unit having a light source, temperature detecting means for detecting the temperature of the light source, driving current input to the light source, and controlling the temperature. A control unit that determines a lifetime of the light source based on a detection result by the detection unit, and the control unit stores the temperature based on a relationship between a temperature of the light source and a threshold current for the light source stored in advance. A threshold current setting unit configured to set a value of the threshold current from the temperature of the light source detected by the detection unit; the temperature of the light source detected by the temperature detection unit; and the threshold set by the threshold current setting unit. An estimated lifetime calculating unit that calculates an estimated lifetime of the light source based on a current value, and the driving power source so that the amount of light emitted from the light source unit is maintained within a predetermined range. A drive current control unit that controls the drive current so that the current converges within a predetermined control range, and whether the drive current has converged within the control range within a predetermined time by the control of the drive current control unit. A convergence determination unit for determining, and when the convergence determination unit determines that the drive current does not converge within the control range, the accumulated usage time of the light source and the estimated lifetime calculated by the estimated lifetime calculation unit And a life determination unit that determines whether or not the accumulated usage time has reached the lifetime of the light source, and the lifetime determination unit determines that the cumulative usage time has reached the lifetime of the light source. A convergence range adjustment unit capable of performing stepwise adjustment to shift the control range by a predetermined amount in a direction in which the value of the drive current decreases so that the drive value current converges within the control range; Convergence range adjustment If the adjustment of the control range by is performed a predetermined number of times, and an optical apparatus characterized by having a drive stop unit that stops the driving of the light source.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光学装置において、前記制御部は、前記収束判定部により前記駆動電流が前記制御範囲内に収束していないと判定され、かつ、前記寿命判定部により前記累積使用時間が前記光源の寿命に達していないと判定された場合、利用者に前記光源の寿命以外の要因によってエラーが発生したことを報知するエラー処理手段をさらに有することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the optical device according to claim 1, wherein the control unit is determined by the convergence determination unit that the drive current does not converge within the control range, and When it is determined by the lifetime determination unit that the accumulated usage time has not reached the lifetime of the light source, the apparatus further includes an error processing means for notifying the user that an error has occurred due to a factor other than the lifetime of the light source. Features.

また、請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の光学装置において、前記制御部は、前記光源の寿命を判定する基準値となる寿命判定値を算出する寿命判定値算出部と、前記寿命判定値算出部により算出された前記寿命判定値と前記閾値電流とを比較することにより前記光源の寿命を判定する第2寿命判定部と、をさらに有し、前記収束判定部により前記閾値電流が前記所定の範囲内に収束したと判定され、かつ、前記第2寿命判定部により前記閾値電流が前記寿命判定値よりも大きいと判定された場合、前記収束範囲調整部は、前記駆動電流が前記制御範囲内に収束するように該制御範囲を前記駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を行うことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the optical device according to the first or second aspect, the control unit calculates a lifetime determination value that calculates a lifetime determination value that serves as a reference value for determining the lifetime of the light source. And a second lifetime determination unit that determines the lifetime of the light source by comparing the lifetime determination value calculated by the lifetime determination value calculation unit and the threshold current, and the convergence determination unit When it is determined that the threshold current has converged within the predetermined range, and the second life determination unit determines that the threshold current is greater than the life determination value, the convergence range adjustment unit is Adjustment is performed to shift the control range by a predetermined amount in a direction in which the value of the drive current decreases so that the drive current converges within the control range.

また、請求項4に係る発明は、請求項1に記載の光学装置において、前記光源部は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源を有し、前記制御部は、各前記光源の前記制御範囲の調整量を規定したテーブルを記憶する記憶部を、さらに有し、前記収束範囲調整部は、前記テーブルを参照して前記駆動電流が前記制御範囲内に収束するように該制御範囲を前記駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を行うことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical device according to the first aspect, the light source unit includes a plurality of light sources that emit light having different wavelengths, and the control unit includes the light sources of the light sources. A storage unit that stores a table that defines an adjustment amount of the control range; and the convergence range adjustment unit refers to the table and stores the control range so that the drive current converges within the control range. The adjustment is performed by shifting the driving current by a predetermined amount in the direction of decreasing.

また、請求項5に係る発明は、請求項3または請求項4に記載の光学装置において、前記制御部は、前記寿命判定部または前記第2寿命判定部により前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したと判定された場合、利用者に前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したことを報知する報知部を更に有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical device according to the third or fourth aspect, the control unit is configured such that the cumulative usage time is the lifetime of the light source by the lifetime determination unit or the second lifetime determination unit. When it is determined that the cumulative usage time has reached the lifetime of the light source, it is further provided with a notification unit that notifies the user that the cumulative use time has reached the lifetime of the light source.

また、請求項6に係る発明は、前記光源部により出射された光束を走査し、利用者の少なくとも一方の眼の網膜に入射して、画像を表示することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の網膜走査型画像表示装置とした。   According to a sixth aspect of the present invention, the light beam emitted from the light source unit is scanned and incident on the retina of at least one eye of the user to display an image. The retinal scanning image display device according to any one of the above.

本発明によれば、光源の温度が変化することにより閾値電流の値が変化しても、光源の寿命を正確に検出することができる。   According to the present invention, the lifetime of the light source can be accurately detected even if the value of the threshold current changes due to a change in the temperature of the light source.

半導体レーザダイオードへ供給する駆動電流と、その発光量との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the drive current supplied to a semiconductor laser diode, and the light-emission quantity. 本実施形態の画像表示装置1を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image display apparatus 1 of this embodiment. 画像表示装置1の光走査部によるレーザ光の走査態様を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a scanning mode of laser light by an optical scanning unit of the image display device 1. 光検出部及び遮光部の配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of a photon detection part and a light-shielding part. 制御部の電気的構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the electric constitution of the control part. 本実施形態に係る画像表示装置1の起動時の処理を示したフローチャートである。5 is a flowchart showing processing at the time of starting the image display apparatus 1 according to the present embodiment. 本実施形態に係る画像表示装置1の起動中の処理を示したフローチャートである。5 is a flowchart illustrating processing during activation of the image display apparatus 1 according to the present embodiment.

以下に説明する光学装置は、光束を出射する光源の寿命を判定し、この光源が寿命に達したと判定した場合には、光源の駆動を停止させることを目的としている。   The optical device described below is intended to determine the lifetime of a light source that emits a light beam, and to stop driving the light source when it is determined that the light source has reached the lifetime.

特に、光源の寿命を正確に判定するためには、光源の電流−発光量特性を速やかに把握し、その光源の個体差や現状の温度等を踏まえて、光源の寿命を判定することが重要である。   In particular, in order to accurately determine the lifetime of a light source, it is important to quickly grasp the current-light emission characteristics of the light source and determine the lifetime of the light source based on individual differences in the light source and the current temperature. It is.

ここでまず、以下に説明する画像表示装置の理解を容易とするために、光源の電流−発光量特性の一例として、半導体レーザダイオードの電流−発光量特性について簡単に説明する。   First, in order to facilitate understanding of the image display device described below, the current-light emission amount characteristic of the semiconductor laser diode will be briefly described as an example of the current-light emission amount characteristic of the light source.

〔電流−発光量特性について〕 [About current-emission quantity characteristics]

本実施形態における画像表示装置1では、観察者が視認する画像を適切に表示するために、観察者の眼90に入射する光の強度の最大値が規定されている。ここでは、この最大値の強度の光とするためのレーザ21,22,23(本発明の「光源」に相当する)の発光量を図1(a)に示すようにLopとし、このときにレーザ21,22,23に供給すべき電流値(以下、「最大電流値」とする。)をIopとして定義する。   In the image display apparatus 1 according to the present embodiment, the maximum value of the intensity of light incident on the observer's eyes 90 is defined in order to appropriately display an image that is visually recognized by the observer. Here, the light emission amount of the lasers 21, 22, 23 (corresponding to the “light source” of the present invention) for obtaining the light having the maximum intensity is set to “Lop” as shown in FIG. A current value to be supplied to the lasers 21, 22 and 23 (hereinafter referred to as “maximum current value”) is defined as Iop.

レーザ21,22,23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、その発光特性が変化する。例えば、図1(b)の破線で示す特性から実線で示す特性へ温度変化によって変化する。すなわち、閾値電流値IthがIth1からIth2へ増加する。また、最大電流値IopもIop1からIop2へ増加する。   The light emission characteristics of the lasers 21, 22, and 23 change due to heat generated when the laser light is emitted, changes in the outside air temperature, and the like. For example, the characteristic changes from a characteristic indicated by a broken line in FIG. 1B to a characteristic indicated by a solid line due to a temperature change. That is, the threshold current value Ith increases from Ith1 to Ith2. Further, the maximum current value Iop also increases from Iop1 to Iop2.

従って、観察者が視認する画像を適切に表示するために、レーザ21,22,23の発光特性の変化に応じて、レーザ21,22,23へ供給する電流を調整する必要がある。   Therefore, it is necessary to adjust the current supplied to the lasers 21, 22, and 23 in accordance with the change in the light emission characteristics of the lasers 21, 22, and 23 in order to appropriately display an image that is viewed by the observer.

レーザ21,22,23の発光特性は、閾値電流値Ith以上の領域では線形性を有することから、この領域で2点以上のポイントを計測することにより、レーザ21,22,23の電流−発光量特性として閾値電流値Ithや最大電流値Iopを検出することができる。   Since the light emission characteristics of the lasers 21, 22, and 23 have linearity in a region where the threshold current value is greater than or equal to Ith, the current-light emission of the lasers 21, 22, and 23 is measured by measuring two or more points in this region. As the quantity characteristic, the threshold current value Ith and the maximum current value Iop can be detected.

例えば、図1(b)の破線で示す特性から実線で示す特性へ温度変化によって変化したとき、破線で示す特性のときの最大電流値Iop1とその半分の電流値Iop1/2の駆動電流をレーザ21,22,23へ供給すると、レーザ21,22,23の発光量はLa,Lbとなる。このときに以下の式(1)を演算することによって、変化後の実線で示す特性の傾きθがわかる。なお、ここではレーザ21,22,23の特性を同じものであるとして説明する。
θ=tan-1[(La−Lb)/(Iop1−Iop1/2)]・・・(1)
For example, when the characteristic indicated by the broken line in FIG. 1B changes from the characteristic indicated by the broken line to the characteristic indicated by the solid line due to a temperature change, the drive current of the maximum current value Iop1 and the half current value Iop1 / 2 when the characteristic indicated by the broken line is obtained. When supplied to 21, 22, 23, the light emission amounts of the lasers 21, 22, 23 are La, Lb. At this time, by calculating the following equation (1), the slope θ of the characteristic indicated by the solid line after the change can be obtained. Here, description will be made assuming that the characteristics of the lasers 21, 22, and 23 are the same.
θ = tan −1 [(La−Lb) / (Iop1−Iop1 / 2)] (1)

そして、閾値電流値Ith2での発光量Lth2が無視できる程度に小さいとすると、変化後の実線で示す特性の閾値電流値Ith2の概算は、以下の式(2)で表すことができる。
Ith2≒Iop1−La/tanθ・・・(2)
If the light emission amount Lth2 at the threshold current value Ith2 is small enough to be ignored, the approximate threshold current value Ith2 of the characteristic indicated by the solid line after the change can be expressed by the following equation (2).
Ith2≈Iop1-La / tan θ (2)

上記式(1),(2)より、変化後の実線で示す特性最大電流値Iop2の概算は、以下の式(3)で表すことができる。
Iop2≒(Lop/tanθ)+Ith2・・・(3)
From the above formulas (1) and (2), the approximate maximum characteristic current value Iop2 indicated by the solid line after the change can be expressed by the following formula (3).
Iop2≈ (Lop / tan θ) + Ith2 (3)

このように、電流値を2点以上変化させてレーザ21,22,23へ駆動電流を供給することにより、温度変化等により特性が変化したときでも、レーザ21,22,23の電流−発光量特性として閾値電流値Ithや最大電流値Iopを検出することができる。   In this way, by supplying the drive current to the lasers 21, 22, and 23 by changing the current value by two or more points, the current-light emission amount of the lasers 21, 22, and 23 even when the characteristics change due to a temperature change or the like. The threshold current value Ith and the maximum current value Iop can be detected as characteristics.

なお、上記演算は例示にすぎず、他の演算により閾値電流値Ithや最大電流値Iopを検出することも可能である。   The above calculation is merely an example, and the threshold current value Ith and the maximum current value Iop can be detected by other calculations.

以下に、本発明に好適な実施形態について、さらに具体的に図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、供給される電流に応じた強度の光を出射する光源を有する光源部と、光源から出射された光を2次元走査する光走査部とを備え、光走査部により走査した画像形成用光を利用者の少なくとも一方の網膜上に投射することにより、画像を表示する網膜走査型の画像表示装置を主に説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、光走査部により走査した画像形成用光をスクリーン面に投影することにより、画像を表示する画像投影装置のほか、光を走査して画像を表示する他の画像表示装置に対して適用することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. In the following description, a light source unit having a light source that emits light having an intensity corresponding to a supplied current and an optical scanning unit that two-dimensionally scans the light emitted from the light source are scanned by the optical scanning unit. The retinal scanning image display device that displays an image by projecting the image forming light onto at least one retina of the user will be mainly described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention is applied not only to an image projection device that displays an image by projecting image forming light scanned by a light scanning unit onto a screen surface, but also to other image display devices that scan light to display an image. can do.

〔画像表示装置の概要〕
本実施形態の網膜走査型の画像表示装置1(以下、「画像表示装置1」と呼ぶ。)の構成を図2を用いて説明する。図2は本実施形態の画像表示装置1を示す説明図、図3は画像表示装置1の光走査部によるレーザ光の走査態様を説明するための図である。
[Outline of image display device]
The configuration of the retinal scanning image display apparatus 1 (hereinafter referred to as “image display apparatus 1”) of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the image display device 1 of the present embodiment, and FIG. 3 is a diagram for explaining a scanning mode of laser light by the optical scanning unit of the image display device 1.

図2に示すように、本実施形態の画像表示装置1は、駆動制御部10と、光源部20と、光合成部30と、光ファイバ40と、光走査部50と、リレー光学60とを備えている。   As shown in FIG. 2, the image display apparatus 1 of the present embodiment includes a drive control unit 10, a light source unit 20, a light combining unit 30, an optical fiber 40, an optical scanning unit 50, and a relay optical 60. ing.

駆動制御部10は、外部から入力される画像信号Sに基づいて画像を合成するための要素となる各信号を発生する画像信号供給回路11と、この画像信号供給回路11を制御して光源部20から出射する光の強度等を調整する制御部12と、Rレーザドライバ16と、Gレーザドライバ17と、Bレーザドライバ18とを有している。   The drive control unit 10 controls the image signal supply circuit 11 that generates each signal as an element for synthesizing an image based on the image signal S input from the outside, and the light source unit by controlling the image signal supply circuit 11 20 includes a control unit 12 that adjusts the intensity of light emitted from 20, an R laser driver 16, a G laser driver 17, and a B laser driver 18.

各レーザドライバ16,17,18は、画像信号供給回路11から画像信号として伝達される赤(R)、緑(G)、青(B)の各画像信号13r,13g,13bを基に、それぞれ強度変調された各色のレーザ光を出射するように光源部20を駆動する。   The laser drivers 16, 17, and 18 are respectively based on the red (R), green (G), and blue (B) image signals 13r, 13g, and 13b transmitted as image signals from the image signal supply circuit 11. The light source unit 20 is driven so as to emit laser light of each color whose intensity is modulated.

光源部20は、3原色にそれぞれ対応する複数の光源として、赤色(R)のレーザ光を出射するRレーザ21と、緑色(G)のレーザ光を出射するGレーザ22と、青色(B)のレーザ光を出射するBレーザ23とを備えている。   The light source unit 20 includes, as a plurality of light sources corresponding to the three primary colors, an R laser 21 that emits red (R) laser light, a G laser 22 that emits green (G) laser light, and blue (B). And a B laser 23 that emits the laser beam.

これらのRレーザ21,Gレーザ22,Bレーザ23は、Rレーザドライバ16,Gレーザドライバ17,Bレーザドライバ18から供給される電流(駆動電流)の値に応じた強度のレーザ光を出射する光源として機能するものであり、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザとして構成することが可能である。なお、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、レーザ光の強度変調を行うことができるが、固体レーザを用いる場合は、各レーザそれぞれに外部変調器を備えてレーザ光の強度変調を行う必要がある。   These R laser 21, G laser 22, and B laser 23 emit laser light having an intensity corresponding to the value of the current (drive current) supplied from the R laser driver 16, G laser driver 17, and B laser driver 18. For example, it can be configured as a semiconductor laser or a solid-state laser with a harmonic generation mechanism. If a semiconductor laser is used, the drive current can be directly modulated to modulate the intensity of the laser beam. However, if a solid-state laser is used, each laser is equipped with an external modulator, and the intensity of the laser beam is modulated. Need to do.

また、光源部20には、光源部20の温度を測定する温度センサ85が備えられており、前述の駆動制御部10内に備えられている制御部12へ接続されている。この温度センサ85は、光源部の温度を検出する温度検出部として機能する。なお、駆動制御部10と光源部20とにより光学装置45が構成される。   The light source unit 20 includes a temperature sensor 85 that measures the temperature of the light source unit 20 and is connected to the control unit 12 provided in the drive control unit 10 described above. The temperature sensor 85 functions as a temperature detection unit that detects the temperature of the light source unit. The drive control unit 10 and the light source unit 20 constitute an optical device 45.

光合成部30は、各レーザ21,22,23より出射されたレーザ光をそれぞれ平行光にコリメートするコリメート光学系31と、コリメートした各レーザ光を合波するダイクロイックミラー32と、合波したレーザ光を光ファイバ40に導く結合光学系33とを備えている。   The light combining unit 30 includes a collimating optical system 31 that collimates the laser beams emitted from the lasers 21, 22, and 23 into parallel light, a dichroic mirror 32 that combines the collimated laser beams, and a combined laser beam. Is coupled to the optical fiber 40.

光走査部50は、光源部20から光合成部30及び光ファイバ40を介して伝搬されたレーザ光を水平走査部52に導くコリメート光学系51と、このコリメート光学系51によりコリメートしたレーザ光を、走査素子52aを利用して水平方向に走査する水平走査部52と、この水平走査部52によって走査したレーザ光を垂直走査部54に導くリレー光学53と、水平走査部52に走査され、リレー光学53を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー54aを利用して垂直方向に走査する垂直走査部54とを備えている。   The optical scanning unit 50 includes a collimating optical system 51 that guides laser light propagated from the light source unit 20 through the light combining unit 30 and the optical fiber 40 to the horizontal scanning unit 52, and laser light collimated by the collimating optical system 51. A horizontal scanning unit 52 that scans in the horizontal direction using the scanning element 52a, a relay optical 53 that guides the laser beam scanned by the horizontal scanning unit 52 to the vertical scanning unit 54, and a scan that is scanned by the horizontal scanning unit 52 and relay optical And a vertical scanning unit 54 that scans the laser beam incident through 53 in the vertical direction by using a galvano mirror 54a.

この光走査部において水平走査部52は、表示すべき画像の1ラインの走査線毎に、レーザ光を第1走査方向である水平方向に対して相対的に高速に水平走査する高速走査部として機能するものであり、レーザ光を反射面52bにより水平方向に走査する走査素子52aと、その走査素子52aの駆動制御を行う水平走査制御回路52cとを備えている。   In this optical scanning unit, the horizontal scanning unit 52 is a high-speed scanning unit that performs horizontal scanning of the laser beam at a high speed relative to the horizontal direction, which is the first scanning direction, for each scanning line of an image to be displayed. A scanning element 52a that scans the laser beam in the horizontal direction by the reflecting surface 52b, and a horizontal scanning control circuit 52c that controls driving of the scanning element 52a are provided.

また、この光走査部において垂直走査部54は、第1走査方向に対して交差または直交する方向である第2走査方向にレーザ光を走査するものであり、表示すべき画像の1フレーム毎に、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、第2走査方向である垂直方向に対して相対的に低速に垂直走査する低速走査部として機能し、リレー光学53を介して入射するレーザ光を反射面54bにより垂直方向に走査するガルバノミラー54aと、そのガルバノミラー54aの駆動制御を行う垂直走査制御回路54cとを備えている。   Further, in this optical scanning unit, the vertical scanning unit 54 scans the laser beam in the second scanning direction, which is a direction intersecting or orthogonal to the first scanning direction, for each frame of the image to be displayed. The laser beam functions as a low-speed scanning unit that vertically scans the laser beam from the first horizontal scanning line toward the last horizontal scanning line at a low speed relative to the vertical direction, which is the second scanning direction, via the relay optical 53. The galvano mirror 54a that scans the incident laser beam in the vertical direction by the reflecting surface 54b, and the vertical scanning control circuit 54c that controls the driving of the galvano mirror 54a.

水平走査制御回路52cは、画像信号供給回路11に接続され、画像信号供給回路11より出力される水平同期信号14に同期して走査素子52aの反射面52bを揺動する。また、垂直走査制御回路54cは、画像信号供給回路11に接続され、画像信号供給回路11より出力される垂直同期信号15に同期してガルバノミラー54aの反射面54bを揺動する。   The horizontal scanning control circuit 52 c is connected to the image signal supply circuit 11 and swings the reflection surface 52 b of the scanning element 52 a in synchronization with the horizontal synchronization signal 14 output from the image signal supply circuit 11. The vertical scanning control circuit 54 c is connected to the image signal supply circuit 11 and swings the reflection surface 54 b of the galvanomirror 54 a in synchronization with the vertical synchronization signal 15 output from the image signal supply circuit 11.

そして、本実施形態の画像表示装置1では、光走査部50が有する水平走査部52及び垂直走査部54により、光源部20から光合成部30及び光ファイバ40を介して入射されるレーザ光を、第1走査方向及びその第1走査方向に略垂直な第2走査方向に走査することによって、2次元方向に走査(2次元走査)してフレーム単位で画像を形成するようにしている。   In the image display device 1 according to the present embodiment, the laser light incident from the light source unit 20 via the light combining unit 30 and the optical fiber 40 is obtained by the horizontal scanning unit 52 and the vertical scanning unit 54 included in the optical scanning unit 50. By scanning in the first scanning direction and a second scanning direction substantially perpendicular to the first scanning direction, scanning is performed in a two-dimensional direction (two-dimensional scanning) to form an image in units of frames.

すなわち、図3(a)に示すように、相対的に高速に揺動する走査素子52aは、水平走査制御回路52cによって揺動され、入射した光束を水平方向Xに対して往復走査する。そして、走査素子52aによって水平方向に走査されたレーザ光は、リレー光学53を介して、垂直走査部54に入射する。垂直走査部54のガルバノミラー54aは、垂直走査制御回路54cによって鋸波状に揺動され、入射されたレーザ光を垂直方向Yに対して走査する。そして、ガルバノミラー54aによって垂直方向に走査された有効走査範囲Zのレーザ光は、リレー光学60を介して、利用者の瞳孔91に入射する。   That is, as shown in FIG. 3A, the scanning element 52a that oscillates at a relatively high speed is oscillated by the horizontal scanning control circuit 52c to reciprocate the incident light beam in the horizontal direction X. The laser beam scanned in the horizontal direction by the scanning element 52 a is incident on the vertical scanning unit 54 via the relay optical 53. The galvano mirror 54a of the vertical scanning unit 54 is swung in a sawtooth shape by the vertical scanning control circuit 54c, and scans the incident laser beam in the vertical direction Y. The laser beam in the effective scanning range Z scanned in the vertical direction by the galvanometer mirror 54 a is incident on the pupil 91 of the user via the relay optics 60.

図3(b)には、走査素子52a及びガルバノミラー54aの最大走査範囲W(水平最大走査範囲W1及び垂直最大走査範囲W2により形成される範囲)と有効走査範囲Z(水平有効走査範囲Z2及び垂直有効走査範囲Z3により形成される範囲)との関係が示されている。ここで、「最大走査範囲」とは、走査素子52a及びガルバノミラー54aが光を走査できる最大の範囲を意味する。   FIG. 3B shows the maximum scanning range W (range formed by the horizontal maximum scanning range W1 and the vertical maximum scanning range W2) and the effective scanning range Z (horizontal effective scanning range Z2 and the galvano mirror 54a). The relationship with the range formed by the vertical effective scanning range Z3) is shown. Here, the “maximum scanning range” means the maximum range in which the scanning element 52a and the galvano mirror 54a can scan light.

走査素子52a及びガルバノミラー54aの最大走査範囲Wのうち、有効走査範囲Zにその走査位置があるタイミングで光源部20から画像信号Sに応じて強度変調されたレーザ光(以下、「画像形成用光」とする。)が出射されることによって、水平走査部52及び垂直走査部54によって画像形成用光が有効走査範囲Zで走査される。これにより1フレーム分の画像形成用光が走査される。この走査が1フレームの画像毎に繰り返される。なお、図3(b)には、光源部20から常にレーザ光が出射されたと仮定したときに水平走査部52及び垂直走査部54によって走査されるレーザ光の軌跡γが仮想的に示されている。また、以下の説明において、最大走査範囲Wのうち有効走査範囲Zを除く範囲Z1を「無効走査範囲Z1」と呼ぶこととする。   Of the maximum scanning range W of the scanning element 52a and the galvanometer mirror 54a, laser light (hereinafter referred to as “image forming”) that is intensity-modulated in accordance with the image signal S from the light source unit 20 at a timing where the scanning position is within the effective scanning range Z The light is emitted in the effective scanning range Z by the horizontal scanning unit 52 and the vertical scanning unit 54. Thereby, the image forming light for one frame is scanned. This scanning is repeated for each frame image. FIG. 3B virtually shows a locus γ of the laser beam scanned by the horizontal scanning unit 52 and the vertical scanning unit 54 when it is assumed that the laser beam is always emitted from the light source unit 20. Yes. In the following description, the range Z1 excluding the effective scanning range Z in the maximum scanning range W is referred to as “invalid scanning range Z1”.

なお、本実施形態においては、水平走査部52に走査素子52aを用い、垂直走査部54にガルバノミラー54aを用いることで水平方向及び垂直方向に画像光を走査するように説明したが、画像光を走査するようにその反射面が揺動(回転)させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。また、ガルバノミラー54aの代替として、ポリゴンミラーを用いるようにしてもよい。   In the present embodiment, the scanning element 52a is used for the horizontal scanning unit 52 and the galvano mirror 54a is used for the vertical scanning unit 54 to scan the image light in the horizontal direction and the vertical direction. Needless to say, any driving method such as piezoelectric driving, electromagnetic driving, or electrostatic driving may be used as long as the reflecting surface is swung (rotated) so as to scan. A polygon mirror may be used as an alternative to the galvanometer mirror 54a.

リレー光学60は、図2に示すように、第1レンズ60a及び第2レンズ60bから構成されており、光走査部50によって走査された画像形成用光であるレーザ光を収束させて利用者の眼90にその瞳孔91から入射して、利用者の眼90の網膜に画像信号Sに基づいた画像を投影する。   As shown in FIG. 2, the relay optical 60 includes a first lens 60a and a second lens 60b. The relay optical 60 converges laser light, which is image-forming light scanned by the optical scanning unit 50, so that the user's The light enters the eye 90 from the pupil 91 and projects an image based on the image signal S onto the retina of the user's eye 90.

ここで、駆動制御部10は、光走査部50の走査位置が、先に図3(b)にて示した有効走査範囲Zのときに、画像信号Sに応じた駆動電流を順次レーザ21,22,23に供給して、レーザ21,22,23から順次画像形成用光を出射させる。従って、画像形成用光は、光合成部30及び光ファイバ40を介して光走査部50へ入射され、光走査部50により有効走査範囲Zで2次元走査される。そして、光走査部50で2次元走査された画像形成用光は、リレー光学60を介して、利用者の眼90にその瞳孔91から入射し、網膜92上に画像形成用光が投射される。これによって利用者は、網膜92上に投影された画像形成用光による画像を認識することができる。   Here, when the scanning position of the optical scanning unit 50 is within the effective scanning range Z shown in FIG. 3B, the drive control unit 10 sequentially supplies a drive current corresponding to the image signal S to the laser 21, 22 and 23, and image forming light is sequentially emitted from the lasers 21, 22, and 23. Accordingly, the image forming light is incident on the optical scanning unit 50 via the light combining unit 30 and the optical fiber 40 and is two-dimensionally scanned in the effective scanning range Z by the optical scanning unit 50. Then, the image forming light that is two-dimensionally scanned by the light scanning unit 50 is incident on the user's eye 90 from the pupil 91 via the relay optics 60, and the image forming light is projected onto the retina 92. . As a result, the user can recognize the image formed by the image forming light projected on the retina 92.

また、光走査部50によって走査されたレーザ光はリレー光学60の第1レンズ60aで収束されて、第1レンズ60aと第2レンズ60bとの間に中間像面が形成される。そして、リレー光学60内で形成される中間像面上には有効走査範囲Z及び無効走査範囲Z1を規定する遮光部70が配置される。   The laser light scanned by the optical scanning unit 50 is converged by the first lens 60a of the relay optical 60, and an intermediate image plane is formed between the first lens 60a and the second lens 60b. On the intermediate image surface formed in the relay optical 60, a light shielding unit 70 that defines the effective scanning range Z and the invalid scanning range Z1 is disposed.

図4に示すように、この遮光部70の上部中央の無効走査範囲Z1には、光検出部80が配設されており、有効走査範囲Z外を走査される後述の検査用光を検出するようにしている。なお、図2では、光検出部80を有効走査範囲Zの上方の無効走査範囲Z1に設けるように構成しているが、光検出部80の配設位置はこれに限定されるものではなく、例えば、有効走査範囲Zの下方の無効走査範囲Z1に設けても、上方下方両方の無効走査範囲Z1に設けるように構成してもよい。   As shown in FIG. 4, a light detection unit 80 is disposed in the invalid scanning range Z1 at the upper center of the light shielding unit 70, and detects inspection light to be described later scanned outside the effective scanning range Z. I am doing so. In FIG. 2, the light detection unit 80 is configured to be provided in the invalid scanning range Z1 above the effective scanning range Z. However, the arrangement position of the light detection unit 80 is not limited to this, For example, it may be provided in the invalid scanning range Z1 below the effective scanning range Z or may be provided in both the invalid scanning range Z1 above and below.

光検出部80は、受光した検査用光の強度に応じた電圧をBD信号82として制御部12へ出力するようにしており、制御部12は、このBD信号82に基づいて、光源部20から出射するレーザ光の強度を調整するように構成している。   The light detection unit 80 outputs a voltage according to the intensity of the received inspection light to the control unit 12 as a BD signal 82, and the control unit 12 outputs the voltage from the light source unit 20 based on the BD signal 82. The intensity of the emitted laser beam is adjusted.

〔制御部の電気的構成〕
次に、駆動制御部10内に備えられた制御部12の構成について、図5を参照しながら説明する。図5は、制御部の電気的構成を示したブロック図である。
[Electrical configuration of control unit]
Next, the configuration of the control unit 12 provided in the drive control unit 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the control unit.

制御部12は、CPU100と、ROM101と、RAM102と、RTC(Real Time Clock)103と、光検出部インターフェース104と、温度センサインターフェース105と、周辺機器用インターフェース107とを備えており、システムバス108を介して相互に接続されている。   The control unit 12 includes a CPU 100, a ROM 101, a RAM 102, an RTC (Real Time Clock) 103, a light detection unit interface 104, a temperature sensor interface 105, and a peripheral device interface 107, and a system bus 108. Are connected to each other.

ROM101には、CPU100で実行されることにより、後述するフローチャートに従った処理を実現するためのプログラムや、光源の温度と光源についての閾値電流Ithとの関係を定義した情報(以下、光源部温度−閾値電流値Ith相関情報という)が記憶されている。   The ROM 101 is executed by the CPU 100 to execute a program according to a flowchart to be described later, and information defining the relationship between the temperature of the light source and the threshold current Ith for the light source (hereinafter referred to as the light source unit temperature). -Threshold current value Ith correlation information) is stored.

特に本実施形態では、Rレーザ21、Gレーザ22、Bレーザ23のそれぞれに対応する温度と閾値電流値Ithの相関式(Rレーザ用相関式、Gレーザ用相関式、Bレーザ用相関式)を光源部温度−閾値電流値Ith相関情報(本発明の「テーブル」に相当する)として、ROM101に記憶させている。   In particular, in the present embodiment, correlation equations of temperature and threshold current value Ith corresponding to each of the R laser 21, G laser 22, and B laser 23 (correlation equation for R laser, correlation equation for G laser, correlation equation for B laser) Is stored in the ROM 101 as light source section temperature-threshold current value Ith correlation information (corresponding to a “table” of the present invention).

ROM101には、Rレーザ21、Gレーザ22またはBレーザ23の寿命を判定する基準値となる寿命判定値が記憶されている。この寿命判定値は、閾値電流値Ithの約1.2〜1.3倍の値とする。   The ROM 101 stores a life determination value serving as a reference value for determining the life of the R laser 21, the G laser 22, or the B laser 23. This lifetime determination value is a value about 1.2 to 1.3 times the threshold current value Ith.

RAM102は、ROM101に記憶されているプログラムをCPU100が実行する際に参照する各種フラグなどを記憶しておく一時記憶領域として機能する。このRAM102に記憶されるフラグとしては、例えば、駆動電流が制御範囲内に収束するか否かを示す収束判定フラグが挙げられる。なお、このフラグのプログラム中での実際の取扱いについては、図6,図7に示すフローを用いて後に詳述する。   The RAM 102 functions as a temporary storage area for storing various flags to be referred to when the CPU 100 executes the program stored in the ROM 101. Examples of the flag stored in the RAM 102 include a convergence determination flag indicating whether or not the drive current converges within the control range. The actual handling of the flag in the program will be described later in detail using the flowcharts shown in FIGS.

RTC103は、計時するための回路であり、このRTC103により計時された時間は、CPU100により取得可能としている。   The RTC 103 is a circuit for measuring time, and the time measured by the RTC 103 can be acquired by the CPU 100.

光検出部インターフェース104は、光検出部80との接続を担うものであり、光検出部80より伝送されてくる受光信号を、電圧の値に変換してRAM102に書き込む役割を担っている。   The photodetection unit interface 104 is responsible for connection with the photodetection unit 80, and plays a role of converting the received light signal transmitted from the photodetection unit 80 into a voltage value and writing it to the RAM 102.

温度センサインターフェース105は、温度センサ85との接続を担うものであり、温度センサ85より伝送されてくる信号を、温度の値に変換してRAM102に書き込む役割を担っている。   The temperature sensor interface 105 is connected to the temperature sensor 85 and plays a role of converting a signal transmitted from the temperature sensor 85 into a temperature value and writing it to the RAM 102.

周辺機器用インターフェース107は、制御部12に接続された周辺機器類の動作制御や信号の送受信を担うものであり、この周辺機器用インターフェース107には、画像信号供給回路11が接続されている。   The peripheral device interface 107 is responsible for operation control and signal transmission / reception of peripheral devices connected to the control unit 12, and the image signal supply circuit 11 is connected to the peripheral device interface 107.

周辺機器用インターフェース107は、CPU100により決定された光源部20に供給するための電流値等の指示を、画像信号供給回路11へ伝達する役割を果たす。   The peripheral device interface 107 plays a role of transmitting to the image signal supply circuit 11 an instruction such as a current value to be supplied to the light source unit 20 determined by the CPU 100.

〔制御部の処理フロー〕
次に、光学装置45における制御部12での処理について、図6,図7を用いて説明する。図6は、本実施形態に係る画像表示装置1の起動時の処理を示したフローチャートであり、図7は、本実施形態に係る画像表示装置1の起動中の処理を示したフローチャートである。
[Processing flow of control unit]
Next, the process in the control part 12 in the optical apparatus 45 is demonstrated using FIG. 6, FIG. FIG. 6 is a flowchart showing processing at the time of starting the image display apparatus 1 according to the present embodiment, and FIG. 7 is a flowchart showing processing during startup of the image display apparatus 1 according to the present embodiment.

まず、フローチャートの説明を容易とするために、RAM102に記憶され、処理中にCPU100が参照する収束判定フラグについて説明する。   First, in order to facilitate explanation of the flowchart, a convergence determination flag stored in the RAM 102 and referred to by the CPU 100 during processing will be described.

収束判定フラグは、駆動電流が所定の制御範囲内に収束するか否かを示し、「0」又は「1」の値をとるフラグであり、「0:収束しない」、「1:収束する」を意味している。   The convergence determination flag indicates whether or not the drive current converges within a predetermined control range, and takes a value of “0” or “1”. “0: Do not converge”, “1: Converge” Means.

上述してきたフラグを参照しながら、CPU100は、以下の処理を実行する。   The CPU 100 executes the following processing while referring to the flag described above.

まずは、図6を用いてメインフローについて説明する。制御部12のCPU100は、まず、RAM102のアクセス許可、作業領域を初期化等の初期設定処理を実行する(ステップS10)。また、この際、CPU100は、RAM102の収束判定フラグの値を「0」とする。   First, the main flow will be described with reference to FIG. The CPU 100 of the control unit 12 first executes an initial setting process such as permitting access to the RAM 102 and initializing the work area (step S10). At this time, the CPU 100 sets the value of the convergence determination flag in the RAM 102 to “0”.

次にCPU100は、温度測定処理を実行する(ステップS11)。ここでCPU100は、光学装置45が起動した直後のRレーザ21の温度を温度センサ85により検出させ、この検出したRレーザ21の温度を温度情報として制御部12のROM101に記憶させる。   Next, the CPU 100 executes a temperature measurement process (step S11). Here, the CPU 100 causes the temperature sensor 85 to detect the temperature of the R laser 21 immediately after the optical device 45 is activated, and stores the detected temperature of the R laser 21 in the ROM 101 of the control unit 12 as temperature information.

次にCPU100は、駆動電流の読み出し処理を実行する(ステップS12)。ここでCPU100は、ROM101に記憶された温度情報と、光源部温度−閾値電流値Ith相関情報とに基づいてRレーザ21の閾値電流値Ithを設定し、この閾値電流値Ithに基づいて設定された値の駆動電流を読み出す。   Next, the CPU 100 executes a drive current read process (step S12). Here, the CPU 100 sets the threshold current value Ith of the R laser 21 based on the temperature information stored in the ROM 101 and the light source unit temperature-threshold current value Ith correlation information, and is set based on the threshold current value Ith. Read the drive current value.

次にCPU100は、駆動電流の自動制御処理を実行する(ステップS13)。この処理が終了すると、処理をステップS14へ移す。   Next, the CPU 100 executes a drive current automatic control process (step S13). When this process ends, the process moves to a step S14.

ステップS14においてCPU100は、駆動電流が制御範囲内に収束するか否かについて判断し、駆動電流が制御範囲内に収束すると判断した場合には(ステップS14:Yes)、処理をステップS15へ移行する。   In step S14, the CPU 100 determines whether or not the drive current converges within the control range. If the CPU 100 determines that the drive current converges within the control range (step S14: Yes), the process proceeds to step S15. .

ステップS15においてCPU100は、RAM102に記憶された収束判定フラグの値を”1”に設定し、処理をステップS16へ移行する。   In step S15, the CPU 100 sets the value of the convergence determination flag stored in the RAM 102 to “1”, and the process proceeds to step S16.

次にCPU100は、寿命判定処理を実行する(ステップS16)。この処理において、CPU100は、駆動電流の値とROM101に記憶された寿命判定値とを比較し、駆動電流の値が寿命判定値よりも大きいと判断した場合には(ステップS16:Yes)、処理をステップS17へ移行する。   Next, the CPU 100 executes a life determination process (step S16). In this process, the CPU 100 compares the drive current value with the life determination value stored in the ROM 101, and determines that the drive current value is greater than the life determination value (step S16: Yes). To step S17.

一方、ステップS16においてCPU100は、駆動電流の値が寿命判定値以下であると判断した場合には(ステップS16:No)、次処理へ移行する。   On the other hand, when the CPU 100 determines in step S16 that the value of the drive current is equal to or less than the life determination value (step S16: No), the CPU 100 proceeds to the next process.

ステップS17においてCPU100は、推定寿命と光源累積時間を比較する。この処理において、CPU100は、温度センサ85により検出されたRレーザ21、Gレーザ22またはBレーザ23の温度と、閾値電流設定部により設定された閾値電流値Ithとに基づいて推定寿命を算出する。また、CPU100は、ROM101に記憶された累積使用時間を読み出す。そして、CPU100は、推定寿命の値と累積使用時間の値とを比較する。   In step S17, the CPU 100 compares the estimated lifetime with the accumulated light source time. In this process, the CPU 100 calculates the estimated life based on the temperature of the R laser 21, G laser 22 or B laser 23 detected by the temperature sensor 85 and the threshold current value Ith set by the threshold current setting unit. . In addition, the CPU 100 reads the accumulated usage time stored in the ROM 101. Then, the CPU 100 compares the estimated lifetime value with the accumulated usage time value.

ステップS17においてCPU100は、推定寿命の値が累積使用時間の値よりも大きいと判断した場合には(ステップS17:Yes)、推定寿命があると判断して、次処理へ移行する。   If the CPU 100 determines in step S17 that the estimated lifetime value is greater than the cumulative usage time value (step S17: Yes), it determines that there is an estimated lifetime, and proceeds to the next process.

一方、ステップS17においてCPU100は、推定寿命の値が累積使用時間の値以下であると判断した場合には(ステップS17:No)、推定寿命がないと判断してステップS18に処理を移行する。   On the other hand, if the CPU 100 determines in step S17 that the estimated lifetime value is less than or equal to the cumulative usage time value (step S17: No), the CPU 100 determines that there is no estimated lifetime and proceeds to step S18.

ステップS18においてCPU100は、制御範囲をシフトさせる。この処理においてCPU100は、駆動電流の初期値に対して、制御範囲を駆動電流が小さくなる方向に3回分シフトさせる。この処理が終了すると、ステップS19に処理を移行する。   In step S18, the CPU 100 shifts the control range. In this process, the CPU 100 shifts the control range by three times in the direction in which the drive current decreases with respect to the initial value of the drive current. When this process ends, the process proceeds to step S19.

ステップS19においてCPU100は、報知処理を実行する。この処理においてCPU100は、累積使用時間が光源の寿命に達したことを報知する。この処理が終了すると、次処理へ移行する。   In step S19, the CPU 100 executes notification processing. In this process, the CPU 100 notifies that the accumulated usage time has reached the lifetime of the light source. When this process ends, the process proceeds to the next process.

ステップS14においてCPU100は、駆動電流が制御範囲内に収束しないと判断した場合には(ステップS14:Yes)、処理をステップS20へ移行する。   If the CPU 100 determines in step S14 that the drive current does not converge within the control range (step S14: Yes), the process proceeds to step S20.

ステップS20においてCPU100は、タイムアウト処理を実行する。この処理が終了すると、ステップS21に処理を移行する。   In step S20, the CPU 100 executes a timeout process. When this process ends, the process proceeds to step S21.

ステップS21においてCPU100は、寿命判定処理を実行する。なお、この処理は、上述したステップS16における寿命判定処理と同様の処理であるため説明を省略する。この処理においてCPU100は、駆動電流の値が寿命判定値よりも大きいと判断した場合には(ステップS21:Yes)、ステップS22に処理を移行する。   In step S21, the CPU 100 executes a life determination process. In addition, since this process is the same process as the lifetime determination process in step S16 mentioned above, description is abbreviate | omitted. In this process, when the CPU 100 determines that the value of the drive current is larger than the life determination value (step S21: Yes), the process proceeds to step S22.

ステップS22においてCPU100は、エラー通知処理を実行する。この処理においてCPU100は、光源部に起因しない旨のエラー通知を実行する。なお、ステップS22にて行われる報知は、特に限定されるものではなく、例えば警告音の如き音によって報知しても良く、また、予め設定した電流値にて光源部から画像形成光を出射することにより、利用者に警告画像を視認させるようにしても良い。   In step S22, the CPU 100 executes an error notification process. In this process, the CPU 100 executes an error notification indicating that it does not originate from the light source unit. Note that the notification performed in step S22 is not particularly limited. For example, the notification may be performed by a sound such as a warning sound, and image forming light is emitted from the light source unit with a preset current value. As a result, the user may be allowed to visually recognize the warning image.

ステップS21においてCPU100は、駆動電流の値が寿命判定値以下であると判断した場合には(ステップS21:No)、ステップS23に処理を移行する。   In step S21, when the CPU 100 determines that the value of the drive current is equal to or less than the life determination value (step S21: No), the process proceeds to step S23.

ステップS23においてCPU100は、光源の推定寿命と累積使用時間とを比較し、推定寿命が累積使用時間より大きいと判断した場合には(ステップS23:Yes)、光源が寿命に達していないと判定し、ステップS22に処理を移行し、エラー通知処理を実行する。   In step S23, the CPU 100 compares the estimated lifetime of the light source with the accumulated usage time, and if it is determined that the estimated lifetime is greater than the accumulated usage time (step S23: Yes), the CPU 100 determines that the light source has not reached the lifetime. Then, the process proceeds to step S22, and an error notification process is executed.

一方、CPU100は、推定寿命が累積使用時間以下であると判断した場合には(ステップS23:No)、光源が寿命に達したと判定し、ステップS24に処理を移行する。   On the other hand, when the CPU 100 determines that the estimated lifetime is equal to or shorter than the accumulated usage time (step S23: No), the CPU 100 determines that the light source has reached the lifetime and shifts the processing to step S24.

ステップS24においてCPU100は、制御範囲をシフトする。この処理においてCPU100は、駆動電流が制御範囲内に収束するように該制御範囲を駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を行う。すなわち、駆動電流の値が小さくなる方向に制御範囲を所定回数シフトさせて駆動電流が制御範囲内に収束するように制御する。このように、光源が寿命に達したときに少しでも長くLDを使用する目的で、駆動電流を減らす処理を行うことによって光量を減らすよう調整する。この処理が終了すると、ステップS25に処理を移行する。   In step S24, the CPU 100 shifts the control range. In this process, the CPU 100 performs adjustment to shift the control range by a predetermined amount in the direction in which the value of the drive current decreases so that the drive current converges within the control range. In other words, the control range is shifted a predetermined number of times in the direction in which the value of the drive current decreases, and control is performed so that the drive current converges within the control range. As described above, for the purpose of using the LD as long as possible when the light source reaches the end of its life, adjustment is made to reduce the light amount by performing a process of reducing the drive current. When this process ends, the process moves to a step S25.

ステップS25においてCPU100は、寿命時間を記録する。この処理が終了すると、ステップS26に処理を移行する。   In step S25, the CPU 100 records the lifetime. When this process ends, the process moves to a step S26.

ステップS26においてCPU100は、制御範囲のシフトが2回以下であるか否かを判定し、制御範囲のシフトが2回以下であると判定した場合には(ステップS26:Yes)、ステップS14に処理を移行する。   In step S26, the CPU 100 determines whether or not the control range shift is 2 times or less, and if it is determined that the control range shift is 2 times or less (step S26: Yes), the process proceeds to step S14. To migrate.

一方、CPU100は、制御範囲のシフトが3回以上であると判定した場合には(ステップS26:No)、ステップS27に処理を移行する。   On the other hand, if the CPU 100 determines that the shift of the control range is three times or more (step S26: No), the process proceeds to step S27.

ステップS27においてCPU100は、寿命エラー通知処理を実行する。この処理においてCPU100は、光源部20の寿命に起因する旨のエラー通知を実行する。なお、ステップS27にて行われる報知は、特に限定されるものではなく、例えば警告音の如き音によって報知しても良く、また、予め設定した電流値にて光源部から画像形成光を出射することにより、利用者に警告画像を視認させるようにしても良い。   In step S27, the CPU 100 executes a life error notification process. In this process, the CPU 100 executes an error notification indicating that the light source unit 20 has a lifetime. The notification performed in step S27 is not particularly limited. For example, the notification may be performed by a sound such as a warning sound, and image forming light is emitted from the light source unit with a preset current value. As a result, the user may be allowed to visually recognize the warning image.

次に、上述の構成を備えた画像表示装置1の実際の動きについて図7を参照しながら説明する。   Next, the actual movement of the image display apparatus 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIG.

〔駆動制御部による光源部の調整動作〕
図7は本実施形態に係る画像表示装置1の起動中の処理を示したフローチャートである。
[Adjustment operation of the light source by the drive controller]
FIG. 7 is a flowchart showing processing during activation of the image display apparatus 1 according to the present embodiment.

次にCPU100は、温度測定処理を実行する(ステップS30)。ここでCPU100は、光学装置45が起動中のRレーザ21の温度を温度センサ85により検出させ、この検出したRレーザ21の温度を温度情報として制御部12のROM101に記憶させる。   Next, the CPU 100 executes a temperature measurement process (step S30). Here, the CPU 100 causes the temperature sensor 85 to detect the temperature of the R laser 21 in which the optical device 45 is activated, and stores the detected temperature of the R laser 21 in the ROM 101 of the control unit 12 as temperature information.

次にCPU100は、ROM101のヒストグラム対応領域に検出した温度情報を記憶させる(ステップS31)。   Next, the CPU 100 stores the detected temperature information in the histogram corresponding area of the ROM 101 (step S31).

次にCPU100は、ヒストグラム対応領域に記憶した温度情報に基づいて平均温度を算出する(ステップS32)。この処理において、CPU100は、以下の式(4)
tempn+1=[tempn×(Lt2−1)+α]/Lt2・・・式(4)
を用いることにより平均温度を算出する。
Next, the CPU 100 calculates an average temperature based on the temperature information stored in the histogram corresponding area (step S32). In this process, the CPU 100 performs the following equation (4).
temp n + 1 = [temp n × (Lt2-1) + α] / Lt2 Expression (4)
Is used to calculate the average temperature.

次にCPU100は、推定寿命時間読み出し処理を実行する(ステップS33)。この処理においてCPU100は、平均温度からの推定寿命時間を読み出す。   Next, the CPU 100 executes an estimated lifetime reading process (step S33). In this process, the CPU 100 reads the estimated lifetime from the average temperature.

次にCPU100は、累積測定回数読み出し処理を実行する(ステップS34)。   Next, the CPU 100 executes a cumulative measurement number reading process (step S34).

次にCPU100は、残り推定時間等を記憶させる(ステップS35)。この処理においてCPU100は、残り推定時間、Lt3=Lt1-光源累積使用時間、平均温度tempをROM101に記憶させる。   Next, the CPU 100 stores the remaining estimated time (step S35). In this process, the CPU 100 causes the ROM 101 to store the remaining estimated time, Lt3 = Lt1-light source cumulative usage time, and average temperature temp.

次にCPU100は、次の測定まで待機する(ステップS36)。   Next, the CPU 100 stands by until the next measurement (step S36).

最後に、上述した実施形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施形態に限定されることはない。このため、上述した実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。   Finally, the description of the above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. For this reason, it is a matter of course that various modifications can be made in accordance with the design and the like as long as they do not depart from the technical idea according to the present invention, even if other than the above-described embodiment.

1 画像表示装置(網膜走査型画像表示装置)
12 制御部
20 光源部
21 Rレーザ(光源)
22 Gレーザ(光源)
23 Bレーザ(光源)
85 温度センサ(温度検出手段)
1 Image display device (retinal scanning image display device)
12 Control unit 20 Light source unit 21 R laser (light source)
22 G laser (light source)
23 B laser (light source)
85 Temperature sensor (temperature detection means)

Claims (6)

光源を有する光源部と、
前記光源の温度を検出する温度検出手段と、
前記光源に入力される駆動電流を制御するとともに、前記温度検出手段による検出結果に基づいて前記光源の寿命を判定する制御部とを備え、
前記制御部は、
あらかじめ記憶された、前記光源の温度と前記光源についての閾値電流との関係に基づき、前記温度検出手段により検出された前記光源の温度から、前記閾値電流の値を設定する閾値電流設定部と、
前記温度検出手段により検出された前記光源の温度と前記閾値電流設定部により設定された前記閾値電流の値とに基づいて、前記光源の推定寿命を算出する推定寿命算出部と、
前記光源部から出射される光束の光量が所定の範囲内に維持されるように、前記駆動電流が所定の制御範囲内に収束するように該駆動電流を制御する駆動電流制御部と、
前記駆動電流制御部の制御により前記駆動電流が所定時間内に前記制御範囲内に収束したか否かを判定する収束判定部と、
前記収束判定部により前記駆動電流が前記制御範囲内に収束していないと判定された場合、前記光源の累積使用時間と前記推定寿命算出部により算出された前記推定寿命とを比較して、前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したか否かを判定する寿命判定部と、
前記寿命判定部により前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したと判定された場合、前記駆動値電流が前記制御範囲内に収束するように、該制御範囲を前記駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を段階的に実行可能な収束範囲調整部と、
前記収束範囲調整部による前記制御範囲の調整が所定回数行われた場合、前記光源の駆動を停止させる駆動停止部と、を有する
ことを特徴とする光学装置。
A light source unit having a light source;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the light source;
A control unit for controlling a driving current input to the light source and determining a lifetime of the light source based on a detection result by the temperature detection unit;
The controller is
A threshold current setting unit configured to set a value of the threshold current from the temperature of the light source detected by the temperature detection unit based on the relationship between the temperature of the light source and the threshold current of the light source stored in advance;
An estimated lifetime calculating unit that calculates an estimated lifetime of the light source based on the temperature of the light source detected by the temperature detecting unit and the value of the threshold current set by the threshold current setting unit;
A drive current control unit that controls the drive current so that the drive current converges within a predetermined control range so that the amount of light emitted from the light source unit is maintained within a predetermined range;
A convergence determination unit that determines whether or not the drive current has converged within the control range within a predetermined time under the control of the drive current control unit;
When the convergence determination unit determines that the drive current does not converge within the control range, the cumulative use time of the light source is compared with the estimated lifetime calculated by the estimated lifetime calculation unit, A lifetime determination unit that determines whether or not the cumulative usage time has reached the lifetime of the light source;
When the lifetime determining unit determines that the accumulated usage time has reached the lifetime of the light source, the value of the drive current is reduced in the control range so that the drive value current converges within the control range. A convergence range adjustment unit capable of performing stepwise adjustment to shift a predetermined amount in the direction;
An optical device, comprising: a drive stopping unit that stops driving the light source when the control range is adjusted a predetermined number of times by the convergence range adjusting unit.
前記制御部は、前記収束判定部により前記駆動電流が前記制御範囲内に収束していないと判定され、かつ、前記寿命判定部により前記累積使用時間が前記光源の寿命に達していないと判定された場合、利用者に前記光源の寿命以外の要因によってエラーが発生したことを報知するエラー処理手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
The control unit determines that the drive current does not converge within the control range by the convergence determination unit, and determines that the cumulative use time has not reached the lifetime of the light source by the life determination unit. The optical apparatus according to claim 1, further comprising: an error processing unit that notifies the user that an error has occurred due to a factor other than the lifetime of the light source.
前記制御部は、
前記光源の寿命を判定する基準値となる寿命判定値を算出する寿命判定値算出部と、
前記寿命判定値算出部により算出された前記寿命判定値と前記閾値電流とを比較することにより前記光源の寿命を判定する第2寿命判定部と、をさらに有し、
前記収束判定部により前記閾値電流が前記所定の範囲内に収束したと判定され、かつ、前記第2寿命判定部により前記閾値電流が前記寿命判定値よりも大きいと判定された場合、前記収束範囲調整部は、前記駆動電流が前記制御範囲内に収束するように該制御範囲を前記駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学装置。
The controller is
A lifetime determination value calculating unit that calculates a lifetime determination value serving as a reference value for determining the lifetime of the light source;
A second lifetime determination unit that determines the lifetime of the light source by comparing the lifetime determination value calculated by the lifetime determination value calculation unit and the threshold current;
When the convergence determination unit determines that the threshold current has converged within the predetermined range, and the second lifetime determination unit determines that the threshold current is greater than the lifetime determination value, the convergence range The adjustment unit performs an adjustment to shift the control range by a predetermined amount in a direction in which the value of the drive current decreases so that the drive current converges within the control range. An optical device according to 1.
前記光源部は、互いに異なる波長の光を出射する複数の光源を有し、
前記制御部は、各前記光源の前記制御範囲の調整量を規定したテーブルを記憶する記憶部を、さらに有し、
前記収束範囲調整部は、前記テーブルを参照して前記駆動電流が前記制御範囲内に収束するように該制御範囲を前記駆動電流の値が小さくなる方向に所定量シフトする調整を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
The light source unit includes a plurality of light sources that emit light having different wavelengths.
The control unit further includes a storage unit that stores a table that defines an adjustment amount of the control range of each light source,
The convergence range adjustment unit refers to the table and performs an adjustment to shift the control range by a predetermined amount in a direction in which the value of the drive current decreases so that the drive current converges within the control range. The optical device according to claim 1.
前記制御部は、前記寿命判定部または前記第2寿命判定部により前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したと判定された場合、利用者に前記累積使用時間が前記光源の寿命に達したことを報知する報知部を更に有する
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の光学装置。
When the controller determines that the accumulated usage time has reached the lifetime of the light source by the lifetime determination unit or the second lifetime determination unit, the user has reached the lifetime of the light source. The optical device according to claim 3, further comprising a notification unit that notifies the fact.
前記光源部により出射された光束を走査し、利用者の少なくとも一方の眼の網膜に入射して、画像を表示することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の網膜走査型画像表示装置。   The retinal scanning according to claim 1, wherein the light beam emitted from the light source unit is scanned and incident on a retina of at least one eye of a user to display an image. Type image display device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018006713A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 ファナック株式会社 Laser device capable of calculating effective drive time and residual service life in consideration of drive condition including temperature
CN109641571A (en) * 2016-07-04 2019-04-16 康诺特电子有限公司 Consider the method for the deposit on the lens for the camera that the temperature of lens is used to remove motor vehicles, cleaning device, photomoduel and motor vehicles

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