JP2007334162A - 光走査装置、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、温度変化などの外的要因により、光ビームの出射タイミングが遅れたり早すぎたりすることのなく、光走査が実現される光走査装置を提供する。
【解決手段】画像信号に応じて光ビームを生成する画像変調器２００と、少なくとも一部にミラーを備え、画像変調器２００から出射される光ビームをミラーの揺動により走査する共振型光スキャナ７１と、光スキャナ７１の揺動状態を検出し、画像変調器における光ビームの走査開始タイミングの基準となる基準信号を生成するタイミング生成器３００と、タイミング生成器３００の温度及び画像変調器２００の温度の少なくとも一方に基づいて基準信号の遅延量を調整するタイミング調整器４００を備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置に関し、さらに詳しくは、出射される光ビームを所定の揺動により走査する光走査装置、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関するものである。

レーザプリンタ装置や投影装置などにおいては、光走査装置が従来から用いられている。この光走査装置においては、揺動により光ビームを走査する光スキャナが用いられており、光スキャナで走査された光ビームは、スクリーンなどの投影面に投影されて画像が形成される。あるいは、眼の網膜上に走査された光ビームが投影されて、網膜上に画像が形成される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、光スキャナの走査位置がビームディテクタにより検出され、この検出結果に基づいて光ビームが光スキャナへ出力される。この処理により、画像が適切な位置に表示される。

すなわち、ビームディテクタは、フォトトランジスタなどから構成され、ビームディテクタで光ビームが検出されると、基準タイミング生成器は、光ビームの出射にかかわる走査開始タイミングの基準となる基準信号を生成する。具体的には、基準タイミング生成器は、光ビームの検出信号を増幅器により増幅して、走査開始タイミングを示す基準信号を生成する。光ビームは、この基準信号に基づいた走査開始のタイミングで出力される。
特開２００５−１８１４７７号公報

しかしながら、基準タイミング生成器は、コンパレータやアンプなどの増幅器を用いて基準信号を生成する。ここで、コンパレータやアンプなどは、周囲温度により、信号を生成するのに要する時間が変化するので、基準タイミング生成器で生成される基準信号の位相が変動する問題があった。光ビームは、この基準信号を基準として、その出射開始のタイミング（結果的には光スキャナでの走査開始タイミングになる）が定まる。光スキャナは常時揺動しており、光ビームの出射が開始された位置から、光ビームによる走査線が発生する。したがって、出射開始のタイミングと走査開始タイミングは同じであり、本文中では同義である。

このため、この基準信号に基づいて開始される光ビームの出射のタイミングが遅れたり、早すぎたりする問題が生じ、結果的に光スキャナで走査される光ビームのタイミングもずれてしまい、表示される画像が劣化する問題があった。特に、光走査装置は、光ビームを用いるため、温度変化も生じやすい問題がある。

光スキャナによる光走査は、片側方向だけに光走査される片側走査と、往復方向に光走査される両側走査の２つがある。このとき、片側走査の光走査装置であれば、光ビームの出射タイミングの基準となる基準信号がずれたとしても、全ての水平ラインがそろってずれるので、光走査により最終的に形成される画像が劣化することは少ない。

これに対して、往復走査の光走査装置では、光ビームの出射タイミングの基準となる基準信号がずれると、右方向に走査された水平ラインと、左方向に走査された水平ラインとの開始と終了位置がずれ、画面端部においてジグザグの状態となる。すなわち画像が大きく劣化する問題がある。

本発明は、上記課題に鑑み、温度変化により、光ビームの出射タイミングが遅れたり早すぎたりすることのなく、光走査が実現される光走査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像信号に応じて光ビームを生成する画像変調器と、少なくとも一部にミラーを備え、画像変調器から出射される光ビームを前記ミラーの揺動により走査する共振型光スキャナと、光スキャナの揺動状態を検出し、画像変調器における光ビームの走査開始タイミングの基準となる基準信号を生成するタイミング生成器と、タイミング生成器及び画像変調器の温度を検出する温度検出器と、温度検出器で検出されたタイミング生成器の温度及び画像変調器の温度の少なくとも一方に基づいて基準信号の遅延量を調整するタイミング調整器を備えることとした。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置に加えて、タイミング生成器は、光スキャナによる第１方向への光ビームの走査開始タイミングの基準となる第１基準信号と、光スキャナによる第１方向と逆方向の第２方向への光ビームの走査開始タイミングの基準となる第２基準信号を出力し、タイミング調整器は、第１基準信号の遅延量のみを調整することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置に加えてタイミング生成器は、タイミング生成器は、光スキャナによる第１方向への光ビームの走査開始タイミングの基準となる第１基準信号と、光スキャナによる第１方向と逆方向の第２方向への光ビームの走査開始タイミングの基準となる第２基準信号を出力し、タイミング調整器は、第１基準信号の遅延量と第２基準信号の遅延量の両方を調整することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置に加えて、タイミング生成器は、検出した光スキャナの揺動状態を示す信号を基準電圧と比較するコンパレータを有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の光走査装置に加えて、タイミング生成器は、検出した光スキャナの揺動状態を示す信号を増幅する増幅器を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の光走査装置に加えて、タイミング調整器は、タイミング生成器の温度の変化に応じて遅延量が変化する遅延回路を有し、遅延回路により、基準信号の遅延量を調整することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の光走査装置に加えて、タイミング調整器は、マスタクロックの周期を基準として、基準信号の遅延量を調整することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光走査装置に加えて、タイミング調整器は、マスタクロックの１周期を１単位として、遅延量を調整することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の光走査装置に加えて、タイミング調整器は、所定時間におけるタイミング生成器の温度の変化量に応じて、基準信号の遅延量を調整することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれかに記載の光走査装置に加えて、温度検出器は、タイミング生成器の温度である第１温度と、光走査装置の近傍の温度である第２温度を測定し、タイミング調整器は、第１温度と第２温度の差分に基づいて、基準信号の遅延量を調整することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項４に記載の光走査装置に加えて、タイミング生成器は、コンパレータの基準電圧を生成する基準電圧生成器を備え、基準電圧生成器は、タイミング生成器の温度に基づいて基準電圧の値を決定することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれかに記載の光走査装置に加えて、光スキャナの揺動状態として揺動角及び周波数の少なくとも一方を検出する光スキャナ状態検出器を備え、タイミング調整器は、タイミング生成器の温度に加えて揺動角及び周波数の少なくとも一方に基づいて、基準信号の遅延量を調整することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２のいずれかに記載の光走査装置に加えて、タイミング生成器、タイミング調整器及び温度検出器の少なくとも２以上が一体化して形成されたことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１から１３のいずれか記載の光走査装置を備え、光走査装置により、光ビームが１次方向及び／又は２次方向に走査されて画像が表示されることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１から１３のいずれか記載の光走査装置を備え、光走査装置により、光ビームが１次方向及び／又は２次方向に走査されて眼の網膜上に画像が投影表示されることを特徴とする

本発明によれば、光走査装置に含まれるタイミング生成器における温度変化があった場合でも、光走査開始タイミングがずれることが無くなる。このため、光ビームの走査位置のずれが発生せず、光走査による画像の表示におけるずれなどの不具合を防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、それぞれ方向を逆方向とする第１方向と第２方向とに走査する機構を有する光走査装置において、第１方向及び第２方向のそれぞれの光走査開始タイミングの基準となる第１基準信号と第２基準信号を生成することができる。更に、生成された第１基準信号と第２基準信号の一方のみの遅延量が、温度変化に対応して調整されることで、制御処理を簡略化できる。また、制御処理を簡略化できるにもかかわらず、一方向だけの制御でも、光ビームの走査位置のずれを防止できるので、適正な走査位置の維持と制御処理の簡略化が両立できる。

請求項３に記載の発明によれば、温度依存性が高いコンパレータをタイミング生成器に用いた場合であっても、光走査による画像の表示における表示位置のずれなどの不具合を防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、温度依存性が高い増幅器をタイミング生成器に用いた場合であっても、光走査における画像表示のずれなどの不具合を防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、コンパレータで検出された信号を検出可能なレベルに増幅できるので、揺動状態の検出エラーが防止できる。

請求項６に記載の発明によれば、基準信号に対する遅延量の調整が、容易に行われる。

請求項７に記載の発明によれば、マスタクロックの周期を基準に、基準信号の遅延量の調整が行われるので、光走査でずれる単位である画素と合致した遅延量の調整が行われる。

請求項８に記載の発明によれば、１画素の走査に要する単位時間毎に、基準信号の遅延量の調整が行われる。結果として、光走査でずれる単位に基づいた遅延量の調整が行われる。

請求項９に記載の発明によれば、所定時間における温度変化に応じて基準信号の遅延量が調整されるので、ある特定時間における温度変化に適切に対応して、光ビームの走査開始タイミングの基準信号を生成できる。

請求項１０に記載の発明によれば、２箇所の温度の差分に基づいて遅延量の調整が行われるので、基準信号の生成される回路付近での温度と、光ビームの走査を行う光スキャナの付近での温度の両方が考慮される。結果として、より正確な遅延量の調整が可能となる。

請求項１１に記載の発明によれば、光スキャナの揺動状態を検出するコンパレータの閾値となる基準電圧を、周囲の温度に従って決定できるので、コンパレータの検出において、温度変化を加味できる。

請求項１２に記載の発明によれば、周囲温度に加えて光スキャナの揺動角や周波数に基づいて、基準信号の遅延量を調整するので、より正確な遅延量の調整が可能となる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
まず、光走査装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における画像表示装置１のブロック図である。

この画像表示装置１は、その利用者である観察者の瞳孔１２に光ビームを入射させて網膜１４上に画像を投影することによって、観察者の眼の瞳孔１２の前方において虚像を視認させるための装置であり、後述のように光ビームを走査する光走査装置を有している。

ここで、光走査装置を含む画像表示装置１は、画像を表示するが、図１に示されるように観察者の網膜上に画像を直接投影する網膜走査型画像表示装置としても機能する。なお、図１において、垂直走査部８０及びこの垂直走査部８０に関連する部分が垂直方向（１次方向）の走査装置となり、水平走査部７０及びこの水平走査部７０に関連する部分が水平方向（２次方向）の光走査装置である。

画像表示装置１の主な構成要件は光ビーム生成手段２０と、光路部と、水平走査部７０と垂直走査部８０である。ここで、水平走査部７０と垂直走査部８０を合わせて光走査部と呼ぶ。

光ビーム生成手段２０は、外部から入力する画像信号Ｓに基づいて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の信号を生成し、これらを光ビームとして出力する。

光路部は、生成された光ビームを光走査部に伝達すると共に、垂直走査部８０で走査された最終的な画像信号を観察者の眼１０に伝達する。

走査部は、光ビームを水平方向に走査する水平走査部７０と、垂直方向に走査する垂直走査部８０を備え、光ビームを水平方向と垂直方向の両方に走査することで、２次元の画像を形成する。さらに、水平方向と垂直方向に走査された光ビーム（以下、「走査光ビーム」とする。）を瞳孔１２へ出射するためのリレー光学系９０を備えている。

次に、各部の詳細について説明する。

（光ビーム生成手段について）
光ビーム生成手段２０は、外部から入力する画像信号Ｓに基づいて、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の信号を生成し、これらを光ビームとして出力するものである。

図１に示すように、光ビーム生成手段２０には、外部から供給される画像信号Ｓが入力され、それに基づいて画像を合成するための要素となる各信号等を発生する信号処理回路２１が設けられ、この信号処理回路２１において、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各画像信号２２ａ〜２２ｃが生成され、出力される。また、信号処理回路２１は、水平走査部７０で使用される水平同期信号２３と、垂直走査部８０で使用される垂直同期信号２４とをそれぞれ出力する。

さらに、光ビーム生成手段２０は、信号処理回路２１から出力される３つの画像信号（Ｂ，Ｇ，Ｒ）２２ａ〜２２ｃをそれぞれ光ビームにする光源部３０と、これらの３つの光ビームを１つの光ビームに結合して任意の光ビームを生成するための光合成部４０を備えている。

光源部３０は、青色の光ビームを発生させるＢレーザ３４及びＢレーザ３４を駆動するＢレーザ駆動回路３１と、緑色の光ビームを発生させるＧレーザ３５及びＧレーザ３５を駆動するＧレーザ駆動回路３２と、赤色の光ビームを発生させるＲレーザ３６及びＲレーザ３６を駆動するＲレーザ駆動回路３３とを備えている。なお、各レーザ３４，３５，３６は、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、画像信号Ｓを元に光信号を生成する信号処理回路２１と、この光信号に基づく光ビームを出力するＢレーザ３４、Ｇレーザ３５、Ｒレーザ３６と、これらのレーザを駆動するＢレーザ駆動回路３１、Ｇレーザ駆動回路３２、Ｒレーザ駆動回路３３を含めて、画像変調器２００とする。すなわち、画像変調器２００は、画像信号Ｓに応じて光ビームを生成する。

光合成部４０は、光源部３０から入射するレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系４１，４２，４３と、このコリメートされたレーザ光を合成するためのダイクロイックミラー４４，４５，４６と、合成された光を光ファイバ１００に導く結合光学系４７とを備えている。

各レーザ３４，３５，３６から出射したレーザ光は、コリメート光学系４１，４２，４３によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー４４，４５，４６に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー４４，４５，４６により、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過される。

具体的には、Ｂレーザ３４から出射した青色レーザ光は、コリメート光学系４１によって平行光化された後に、ダイクロイックミラー４４に入射される。Ｇレーザ３５から出射した緑色レーザ光は、コリメート光学系４２を経てダイクロイックミラー４５に入射される。Ｒレーザ３６から出射した赤色レーザ光は、コリメート光学系４３を経てダイクロイックミラー４６に入射される。

それら３つのダイクロイックミラー４４，４５，４６にそれぞれ入射した３原色のレーザ光は、波長選択的に反射又は透過して結合光学系４７に達し、集光され光ファイバ１００へ出力される。

（光走査部について）
水平走査部７０及び垂直走査部８０は、光ファイバ１００から入射された光ビームを画像として投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光ビームとするものである。

水平走査部７０は、光ビームを水平方向に走査するための光スキャナ７１と、この光スキャナ７１を駆動させる水平走査駆動回路７２を有している。垂直走査部８０は、光ビームを垂直方向に走査するためのガルバノミラー８１と、このガルバノミラー８１を駆動させる垂直走査駆動回路８２とを備えている。なお、水平走査駆動回路７２と垂直走査駆動回路８２は、信号処理回路２１から出力される水平同期信号２３と垂直同期信号２４に基づいてそれぞれ駆動する。

また、水平走査部７０と垂直走査部８０との間での光ビームを中継するリレー光学系７５を備えており、光スキャナ７１によって水平方向に走査された光は、リレー光学系７５を通って、ガルバノミラー８１によって垂直方向に走査されて、走査光ビームとして、リレー光学系９０へ出射される。

リレー光学系９０は、凸レンズ９１，９４を有している。垂直走査部８０から出射された表示用走査光ビームは、凸レンズ９１によって、それぞれの光ビームがその光ビームの中心線を相互に平行にされ、かつそれぞれ収束光ビームに変換される。そして、凸レンズ９４によってほぼ平行な光ビームとなると共に、これらの光ビームの中心線が観察者瞳孔に収束するように変換される。

光走査による画像の形成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における光走査を示すイメージ図である。

光走査部では、水平走査部７０と垂直走査部８０が揺動する。この揺動の位置の軌跡を表す揺動曲線Ａは、図２に示されるように、擬似的なサインカーブを描く。光ビーム生成手段２０より出射される光ビームは、光走査部の走査期間中ずっと出射されているのではなく、ある一定の期間だけ出射されている（後で述べる基準信号により光ビームの出射開始タイミングが決定される）。この出射された光ビームは水平走査部７０による水平方向（図２におけるX方向）の走査と、垂直走査部８０による垂直方向（図２におけるＹ方向）の走査が行われる。この結果、揺動曲線の形成する平面において、光ビームが出射されている期間だけ、画素が存在し、この画素の集合により画像７０１が形成される。

このように２次元である１枚の画像７０１が形成され、この形成された画像が、観察者により視認される。

垂直走査部８０における垂直走査を行うガルバノミラー８１は、信号処理回路２１から出力される垂直同期信号２４に基づいて垂直方向の走査における同期合わせが行われる。また、この垂直同期信号２４は、垂直走査駆動回路８２に入力する。垂直走査駆動回路８２は、垂直同期も含めて、ガルバノミラー８１の垂直走査を制御する。

（光スキャナについて）
ここで、水平走査部７０の中核をなす光スキャナ７１の詳細について説明する。なお、光スキャナ７１は、軸に対する揺動により、それぞれ方向を逆方向とする第１方向及び第２方向への光ビームを走査する共振型光スキャナである。この光スキャナ７１の揺動は、水平走査駆動回路７２から出力される信号に基づいて行われるものであり、水平走査駆動回路７２は、信号処理回路２１から出力される水平同期信号２３に基づいて、光スキャナ７１を揺動するための信号を光スキャナ７１へ出力する。

まず、図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における光スキャナの斜視図であり、図４は、本発明の実施の形態１における光スキャナの分解斜視図である。

図３及び図４に示すように、光スキャナ７１は、本体部１１０がベース１１２に装着されて構成されている。

光スキャナ７１は共振タイプの共振型光スキャナであり、網膜１４の上の光スポットを水平方向に走査するために、光ビームを反射させ光ビームの出射方向を変化させる反射ミラー１２０を配した振動体１２４を揺動させており、本実施形態においては振動体１２４を共振させている。このように振動体１２４を共振させることによって反射ミラー１２０の揺動をさせることができる。

図４に示すように、光スキャナ７１は、略直方体のベース１１２を備えており、ベース１１２の上面中央部には凹部１３２が開口する状態で形成されると共に、ベース１１２の上面には本体部１１０が固着される。なお、ベース１１２は画像表示装置１の所定の場所に固着して配される。

本体部１１０は、シリコン等、弾性を有する材料を用いて生成されており、後述の圧電素子部１５０〜１５３及び電極１８１、１８２等は、等薄膜形成法によって形成されている。この本体部１１０は、図４の上部に示すように、光が通過しうる貫通孔１１４を有し、平面視で略長方形をなしている。また、本体部１１０の外側には固定枠部１１６を備え、一方、その内側には反射ミラー１２０を有する振動体１２４を備えている。

また、ベース１１２の凹部１３２開口の上方には振動体１２４が位置しており、振動体１２４が揺動したときにもベース１１２と干渉しないように構成されている。なお、ベース１１２はその大きさが微細であるため、凹部１３２は、例えばエッチングにより形成される。

振動体１２４には複数の構成要素が一体的に形成されており、これらの構成要素として、反射ミラー１２０と、その反射ミラー１２０の一側に連結される板状の弾性部材１４２、弾性部材１４４及び弾性部材１４６から構成される第１の梁部１４０と、同じく反射ミラー１２０の他側に連結される板状の弾性部材１４３、弾性部材１４５及び弾性部材１４７から構成される第２の梁部１４１とがある。なお、弾性部材１４２が第１のばね部に、弾性部材１４４及び弾性部材１４６が第２のばね部に対応する。また、弾性部材１４３が第１のばね部に、弾性部材１４５及び弾性部材１４７が第２のばね部に対応する。

ここで、反射ミラー１２０、第１の梁部１４０及び第２の梁部１４１を有する振動体１２４は、画像表示装置１に固定される固定枠部１１６に対して可動する可動部材となっている。

図３に示すように、反射ミラー１２０は、略長方形を成しており、本体部１１０の略中央部に配置されている。この反射ミラー１２０は、図４において横方向に延びる揺動軸線Ｌｒまわりに揺動させられることにより、反射ミラー１２０に入射した光ビームの反射方向を変化させる。

反射ミラー１２０の一方の側には、弾性部材１４２から２本の弾性部材１４４及び弾性部材１４６が、弾性部材１４２の幅より広い分岐間隔で互いに並列に分岐するように形成され、また２本の弾性部材１４４と弾性部材１４６とは揺動軸線Ｌｒを中心として対称に形成される。同様にして、反射ミラー１２０の他側には、弾性部材１４３から２本の弾性部材１４５及び弾性部材１４７が弾性部材１４３の幅より広い分岐間隔で互いに並列的に分岐するように形成され、２本の弾性部材１４５と弾性部材１４７は揺動軸線Ｌｒを中心として対称に形成される。そして、第１の梁部１４０と第２の梁部１４１とは、反射ミラー１２０を挟んで対称となる位置に配置される。

また、第１の梁部１４０に属する弾性部材１４４と弾性部材１４６とにはその片面にそれぞれ第１の圧電素子１５０と第２の圧電素子１５２がそれぞれ固着されている。この第１の圧電素子１５０と第２の圧電素子１５２には、それぞれその一端が固定端として固定枠部１１６に固着され、他端が固定枠部１１６に固着されない自由端となっている。なお、第１の圧電素子１５０と第２の圧電素子１５２によって第１の圧電素子部が構成される。

この第１の圧電素子１５０、第２の圧電素子１５２は、それぞれ同一の構造をしており、その固着面と直角な方向において上部電極と下部電極とによって挟まれている。

実施の形態１においては、対を成す第１の圧電素子１５０、第２の圧電素子１５２がそれぞれ駆動源として機能し、揺動軸線Ｌｒのまわりに捩じり振動を生じさせて、反射ミラー１２０を揺動させる。以下、この点につき具体的に説明する。

第１の圧電素子１５０の上部電極と下部電極との間に電圧が印加されると、その印加方向のみならず、印加方向と直交する向きにも変位が発生する。このように第１の圧電素子１５０に変位が発生することにより、第１の圧電素子１５０は弾性変形して上向き又は下向きに屈曲する。また、第２の圧電素子１５２も同様に、上部電極と下部電極との間に電圧が印加されると、弾性変形して上向き又は下向きに屈曲する。このように上向きに屈曲するか、下向きに屈曲するかは、電極間に印加する電圧の正負によって制御される。

また、第１の圧電素子１５０の弾性変形による屈曲に対応して弾性部材１４４が弾性変形によって屈曲し、第２の圧電素子１５２の弾性変形による屈曲に対応して弾性部材１４６が弾性変形によって屈曲する。そして、この弾性部材１４４、１４６の弾性変形による屈曲は、弾性部材１４２の揺動軸線Ｌｒを中心軸とした弾性変形による回動をもたらす。

この弾性部材１４２の回動により、反射ミラー１２０が揺動軸線Ｌｒのまわりで回動する。このように、反射ミラー１２０が揺動軸線Ｌｒに対して揺動軸線Ｌｒのまわりで回動して揺動することによって、光スキャナ７１に照射される光ビームは、第１方向へあるいはその逆方向である第２方向へ走査することができる。

したがって、第１の圧電素子１５０の上部電極と下部電極との間と、第２の圧電素子１５２の上部電極と下部電極との間とに互いに逆位相の交流電圧を印加することにより、それぞれの自由端が互いに逆向き変位するように弾性変形して屈曲し、交流電圧の周波数で上下の曲げ振動を繰り返す。この曲げ振動は、第１の梁部を介して、揺動軸線Ｌｒを中心軸とした回転運動に変換され、反射ミラー１２０は、図５に示すように、揺動軸線Ｌｒのまわりで回転する。図５は、本発明の実施の形態１における反射ミラーの斜視図である。

以上から明らかな通り、弾性部材１４４及び弾性部材１４６は、それぞれに固着された第１の圧電素子１５０及び第２の圧電素子１５２の直線変位を曲げ振動に変換する機能を有し、この曲げ振動を弾性部材１４２の回転振動に変換する機能を有しているのである。そして弾性部材１４２の回転振動によって反射ミラー１２０が回転させられる。このようにばねを付勢する駆動源として圧電素子を用いる場合には装置の小型化が容易に図れる。

また、第２の梁部１４１は、上述のように反射ミラー１２０の他側に位置して、揺動軸線Ｌｒを中心として第１の梁部１４０と対称に形成されており、上述のように第１の梁部１４０によって発生した回転振動が反射ミラー１２０を介して伝わる。その結果、第２の梁部１４１と同様の変位が発生する。すなわち、揺動軸線Ｌｒを中心軸として、弾性部材１４３は、弾性部材１４２と略同様に弾性変形して回転振動し、弾性部材１４５は、弾性部材１４４と略同様に弾性変形して曲げ振動し、弾性部材１４７は、弾性部材１４６と略同様に弾性変形して曲げ振動する。このように、第１の梁部１４０の変位と同様の変位が第２の梁部１４１に発生する。

図５において、実線で示したものが第１の圧電素子１５０及び第２の圧電素子１５２に電圧を与えない場合の第１の梁部１４０、第２の梁部１４１、反射ミラー１２０の位置である。また、破線で示したものが第１の圧電素子１５０及び第２の圧電素子１５２に交流電圧を与えた場合のある電圧における第１の梁部１４０、第２の梁部１４１、反射ミラー１２０の位置である。

ここで、第２の梁部１４１の弾性部材１４７には、第４の圧電素子１５３が固着されており、弾性部材１４７に上述のような曲げ振動が発生すると、その曲げ振動が第４の圧電素子１５３により電圧に変換され、第２の弾性部材のねじれ量に応じた電圧信号が出力端子１６６、１６７から出力される。また、同様に、第２の梁部１４１の弾性部材１４５には、第３の圧電素子１５１が固着されており、弾性部材１４５に上述のような曲げ振動が発生すると、その曲げ振動が第３の圧電素子１５１により電圧に変換され、第２の弾性部材のねじれ量に応じた電圧信号が出力端子１６２、１６３から出力される。

この出力端子１６６，１６７、出力端子１６２，１６３から出力される電圧信号は、光スキャナ７１の揺動状態を示すアナログ信号である。すなわち、圧電素子１５１などにより、反射ミラー１２０のねじれ量が電圧信号に変換されたものであるから、出力端子１６６、１６７などから出力される電圧信号は、反射ミラー１２０のねじれ状態を示すものである。言い換えると、電圧信号は、光スキャナ７１により走査される光ビームの走査位置を表すものである。このよう光スキャナ７１の揺動状態を示すアナログ信号を出力する部分が、揺動検出部７００に対応する。なお、圧電素子１５３の出力に、トランスインピーダンス回路を接続して、圧電素子１５３が出力する電流を、直接、電圧に変換し増幅して出力することで実施しても良い。この場合には、圧電素子１５３が出力する出力信号をローノイズで検出できるため光スキャナ７１により走査される光ビームの走査位置をより精度良く検出できる。

この出力端子１６６、１６７などから出力される電圧信号を基準に、後述する光ビームの出射開始タイミングの基準となる基準信号が生成される。

このように第３の圧電素子１５１及び第４の圧電素子１５３を用いることにより、第２の梁部１４１のねじれ量に応じた信号を発生させることができるため、反射ミラーの変位を検出するビームディテクタが不要となり、装置の小型化が可能になる。

ここで、第１の梁部１４０、第２の梁部１４１及び反射ミラー１２０は、上述のように固定枠部１１６に対して可動する振動体であり、揺動軸線Ｌｒを中心軸として固有の共振周波数でねじれ共振を行う。

この共振のＱ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ）は数百におよぶため、２個の第１の圧電素子１５０及び第２の圧電素子１５２に交流電圧が印加される場合において、その交流電圧の周波数を変化させると振動体１２４の共振周波数と合致する周波数において、反射ミラー１２０を含む可動部材の振動の振幅が極端に大きくなる。

したがって、このように共振周波数で振動させる場合には第１の圧電素子１５０及び第２の圧電素子１５２に印加する電力が小さくても、通常では得られない反射ミラー１２０の変位が得られるので極めて電力効率が高いものとなるとともに、光スキャナ７１の小型化が図れるものとなっている。

（タイミング生成器とタイミング調整器の概要について）
光ビーム生成手段２０は、更に、タイミング生成器３００とタイミング調整器４００を備える。

タイミング生成器３００は、光スキャナ７１の揺動状態を検出して、光ビームの走査開始タイミングの基準となる基準信号を生成する。光ビームの走査開始タイミングとは、光ビームの出射開始のタイミングと同じものである。光源部３０は、基準信号に従った所定のタイミングで光ビームの出射を開始する。

光ビーム生成手段２０から出力された光ビームは、水平走査部７０と垂直走査部８０により光走査され、図２に示される画像７０１が形成される。即ち、光ビームの走査範囲（光ビームの出力期間）は、図２に示される画像７０１に囲まれる範囲に定められる。

タイミング調整器４００は、タイミング生成器３００の温度に応じて基準信号の遅延量を調整する。上記タイミング生成器３００で生成される基準信号は、タイミング生成器３００の温度により、その位相がばらつくため、タイミング生成器３００によって生成する基準信号をタイミング生成器３００の温度に応じて調整することにより、タイミング生成器３００において生成される基準信号の位相ばらつきを解消する。すなわち、タイミング調整器４００は、タイミング生成器３００で生成された基準信号の遅延量を調整するものである。

温度検出器５００は、タイミング調整器４００において、基準信号の遅延量を調整するためのパラメータとなるタイミング生成器３００の温度を検出するものであり、このように検出されたタイミング生成器３００の温度の情報は、タイミング調整器４００へ出力される。ここで、タイミング生成器３００の温度は、タイミング生成器３００又はその近傍の温度をいう。要は、タイミング生成器３００の温度を結果的に検出できれば良い。
ここで、タイミング生成器３００、タイミング調整器４００、温度検出器５００は、それぞれ独立して画像表示装置１に組み込まれても良く、これらの内の２以上が一体として形成されて画像表示装置１に組み込まれても良い
（タイミング生成とタイミング調整について）
次に、図６〜図９を用いて、光走査のタイミングの生成と調整について説明する。

図６は、本発明の実施の形態１におけるタイミング生成器３００とその周辺のブロック図である。図７、図８は、本発明の実施の形態１における基準信号の生成を説明するタイミングチャートである。図９は、本発明の実施の形態１における走査後の画像を表す模式図である。

まず、図６を用いて、タイミング生成器３００とタイミング調整器４００の構成と動作について説明する。

タイミング生成器３００は、光スキャナ７１から出力される電圧信号を受ける。電圧信号は、光スキャナ７１の出力端子１６６などから出力される、反射ミラー１２０の角度を示す電圧信号である。タイミング生成器３００は、アンプ３０１とコンパレータ３０２を備えている。

光スキャナ７１は、上述したように揺動検出部７００を含んでおり、この揺動検出部７００は、圧電素子やトランスインピーダンス回路などを用いて、揺動状態を検出し、揺動状態を示す電圧信号や電流信号を、アンプ３０１に出力する。

アンプ３０１は、光スキャナ７１から受け取った電圧信号（あるいは電流信号）を増幅する。電圧信号は、圧電素子１５０などにより得られる信号であるので、信号レベルが小さいことがある。この電圧信号は、基準信号の基礎とされるので、検出漏れや検出エラーを防止及びコンパレータ３０２の入力最低スルーレート条件を満たすために、十分なレベルにまでアンプ３０１にて増幅する。勿論、アンプ３０１は必須構成ではなく、電圧信号が十分なレベルを有していれば、不要である。

コンパレータ３０２は、アンプ３０１によりアンプされた電圧信号、すなわち光スキャナ７１の揺動状態を示す信号を、所定の基準値と比較してレベル信号を生成して出力する。電圧信号の電圧値が所定の基準値以上である場合を、Ｈｉｇｈレベル、基準値未満である場合をＬｏｗレベルとして、コンパレータ３０２は判断する。コンパレータ３０２で生成される信号が基準信号である。コンパレータ３０２での処理により、タイミング生成器３００は基準信号をタイミング調整器４００に出力する。このコンパレータ３０２で生成される基準信号は、マスタクロック周期以上の間、Ｈｉｇｈレベル又はＬｏｗレベルを保つ信号である。

タイミング調整器４００は、タイミング生成器３００の温度に応じて、タイミング生成器３００で生成された基準信号を調整する機能を有する。これに対応して、温度検出器５００は、温度センサ５０１を備え、タイミング生成器３００の温度を測定する。測定結果は、タイミング調整器４００に出力される。

タイミング調整器４００は、同期部４０１、ＡＤ変換部４０２、ルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」という）４０３、遅延回路４０４を備えている。

同期部４０１は、タイミング生成器３００から出力された基準信号を、マスタクロックを用いて同期化する。マスタクロックは、マスタクロック生成器２１ｃにおいて生成され、タイミング調整器４００、信号処理回路などの必要な回路に入力される。

ＡＤ変換部４０２は、温度検出器５００が測定したタイミング生成器３００の温度をアナログ値からデジタル値に変換する。

デジタル値に変換された周辺温度の値は、ＬＵＴ４０３にて、調整すべき遅延量との比較が行われる。すなわち、ＬＵＴ４０３は、タイミング生成器３００の温度の値と、遅延量との対応関係を数式やテーブルにより有しており、この対応関係に従って、遅延量を決定する。例えば、温度が２０度の場合には遅延量が１マスタクロックであり、温度が３０度の場合には、遅延量が２マスタクロックであるという関係が規定されている。このように遅延量は、マスタクロックの周期に基づいて定められる。

遅延回路４０４は、ＬＵＴ４０３で決定された遅延量に従い、同期化された基準信号を遅延させて、遅延された基準信号を生成する。なお、遅延量がゼロであってもよく、ゼロである場合でも、ここでは遅延された基準信号と呼ぶ。

遅延回路４０４は、種々の構成により実現される。例えば、多段のリングバッファから構成され、ＬＵＴ４０３から指示された遅延量に応じて、リングバッファに含まれる複数のバッファの内、いくつのバッファを使用するかを決定して、遅延量を調整する。あるいは、遅延回路４０４は、温度によって遅延時間が可変になる素子により実現されても良い。

遅延された基準信号は、信号処理回路２１に入力し、信号処理回路２１では、外部から入力した画像信号Ｓを記憶しているＲＡＭ２１ｂから、この遅延された基準信号を基準にして、読み出し部２１ａが画像信号を読み出して、光源部３０に出力する。このとき、マスタクロックに同期して、ＲＡＭ２１ｂから画素毎のデータが読み出される。光源部３０では、画素毎に読み出されたデータに基づいて、光ビームが出射される。すなわち、タイミング生成器３００の温度に応じて遅延された基準信号に従って、光ビームの出射が開始される。

次に、基準信号の調整と基準信号に基づき光走査されて画像が形成される仕組みについて、まず、光ビームの出射と基準信号との関係について説明する。

光ビームは、光スキャナ７１が所定の角度となったところから出射が開始される必要がある。図７においては、図７（ｆ）に示される画像出力の開始位置ａ，ｂが、この出射開始タイミングとして決められた位置である。すなわち、全ての水平ラインについて、この位置から光ビームの出射が開始されれば図９（ａ）に示されるような品質のよい画像が形成される。

そこで、本実施形態における画像表示装置１においては、出射開始タイミングの基準となる基準信号の精度を向上させるようにしている。すなわち、タイミング生成器３００により生成された基準信号をタイミング調整器４００で調整することによって、光スキャナ７１が所定位置のときに基準信号を信号処理回路２１に入力するのである。より具体的には、基準信号を、所望の出射開始タイミングより所定の期間（例えばマスタクロックの３周期）だけ前に立ち上がるようにするのである。以下、このように、基準信号を所望の出射開始タイミングより所定の期間だけ前に立ち上がるようにする構成を説明する。

タイミング生成器３００の温度によって、基準信号の立ち上がりタイミングが変動する。このとき、ＬＵＴ４０３が有する関係式により、温度と遅延量、すなわち温度の値による基準信号の立ち上がりタイミングの変動量は一意に決まる。このため、この変動量を考慮して定まる遅延量により、基準信号の遅延量を調整すれば、基準信号の立ち上がりから定められた出射開始タイミングまでの期間を、常に一定に保つことができる。

この基準信号の遅延調整の一例について、図７を用いて説明する。なお、図７では、説明の便宜上マスタクロックと画像出力である各光ビームについては、本来の周期よりも大きな周期で示している。実際には、１水平ラインの走査では、数百以上の画素（図７では８００画素）が走査されるので、１ラインの水平走査に対応するマスタクロックは、数百以上のクロック数を有している。しかし、図７、図８では、図面を見やすくする都合上、１ラインの水平走査に対応するマスタクロックは、数十クロック程度を有するものとして表示して、簡略に説明している。

この例では、定められた出射開始タイミング（すなわち、画像の出力開始位置ａ）の３マスタクロック前に遅延された基準信号が立ち上がるように調整されるようにしている。すなわち、タイミング生成器３００にて生成される基準信号が、図７に示すように、７マスタクロック前に立ち上がったときであっても、タイミング調整器４００によって４マスタクロック分の遅延するように基準信号を調整することにより、出射開始タイミングの３マスタクロック前に遅延された基準信号が立ち上がるようにするのである。

例えば、温度が２０度の時には、コンパレータ３０２で生成される基準信号の立ち上がりが理想状態（タイミング生成器３００の基準信号生成位置Ｐで基準信号を生成する状態）より１マスタクロック遅れるとすると、タイミング調整器４００は、５マスタクロックの遅延量を付与して、定められた出射タイミングの３マスタクロック前に、遅延された基準信号が立ち上がるようにする。

あるいは、温度が５０度の時には、コンパレータ３０２で生成される基準信号の立ち上がりが理想状態より５マスタクロック遅れる場合には、タイミング調整器４００は、１マスタクロックの遅延量を付して、定められた出射タイミングの３マスタクロック前に、遅延された基準信号が立ち上がるようにする。

以上のように、タイミング生成器３００により生成された基準信号をタイミング調整器４００で調整、すなわちタイミング生成器３００の温度変化による基準信号の生成タイミングのばらつきを補正することによって、出射開始タイミングの精度を向上させている。

次に、基準信号の生成と遅延調整による光ビームの出射について、図７のタイミングチャートを用いて説明する。図７のタイミングチャートでは、基準信号が一つの場合（往復走査のうち、往路走査に対してのみの基準信号が用いられる場合）が示されている。

図７（ａ）は、光スキャナ７１から出力された電圧信号である。電圧信号は、図７（ａ）に示されるようにアナログ信号であり、反射ミラー１２０のねじれ量によりその電圧値が定まるので、サインカーブを描くアナログ信号である。

図７（ｂ）は、増幅器であるアンプ３０１で増幅されたアンプ後の電圧信号である。
アンプ後の電圧信号は、コンパレータ３０２で所定の基準電圧と比較されて、レベル信号である基準信号が生成される。図７（ｃ）は、コンパレータ３０２により生成された（すなわち、タイミング生成器３００で生成された）基準信号である。ここでの基準信号は、タイミング生成器３００の温度に応じた調整は行われていない。この基準信号は、水平ライン毎に生成され、基準信号に従って、各水平ラインに対応する光ビームが出射される。なお、光ビームは基準信号に従ったタイミングで出射されるが、基準信号の立ち上がりから一定期間後に出射が開始されるように設計されても良い。

このようなタイミング生成器３００の温度に応じた調整が行われていない基準信号により光走査されて形成される画像の問題は、図９（ｂ）に示されている。

図９（ｂ）には、水平ライン毎の走査開始がずれた状態の画像が示されている。基準信号は、光スキャナ７１から出力された電圧信号に対するコンパレータ３０２により生成される。ここで、タイミング生成器３００の温度によりコンパレータ３０２の動作が変動し、基準信号の生成されるタイミングも変動する。このため、水平ライン毎に光ビームの出射開始と終了がずれてしまい、画像の端部がジグザグになってしまう問題が発生しうる。

これに対して、タイミング調整器４００において、タイミング生成器３００の温度を考慮して基準信号の遅延量が調整され、図７（ｅ）に示される遅延された基準信号が生成される。なお、図７（ｄ）は、１画素の表示期間に対応するマスタクロックを示している。本実施形態においては、マスタクロックとドットクロックの周期が同一であることから、便宜的にドットクロックをマスタクロックとして表現している。なお、ドットクロックは、マスタクロック生成器２１ｃによってマスタクロックから生成されるものである。このドットクロックは、１画素の表示期間に対応するクロックであり、読み出し部２１ａが画像信号を読み出すタイミングとなる。

図７（ｅ）に示されるとおり、マスタクロックを基準に、基準信号は遅延されている。ここでは、マスタクロックの４周期分だけ基準信号が遅延されて、遅延された基準信号が生成されている。

図７（ｆ）は、遅延された基準信号に従って光源部３０から出力される光ビームを示している。遅延された基準信号の立ち上がりから所定の期間Ｔｄｆだけ遅れて光ビームが出射されている。ここでは、Ｔｄｆはマスタクロックの３周期分に定められている。Ｔｄｂは、復路の出射開始タイミングを示したものである。即ち、図７においては、一つの基準信号の立ち上がりから、Ｔｄｂを用いて復路の出射開始タイミングを規定している。

なお、Ｔｄｆ、Ｔｄｂは、設計事項として設けられるものであり、必須要件でなく、その期間も適宜決められればよい。

このように、コンパレータ３０２で生成された基準信号が、タイミング調整器４００でタイミング生成器３００の温度に応じて遅延調整されているので、光ビームの出射タイミングがいずれの水平ラインにおいても正確に行われる。

この結果、形成される画像は、図９（ｃ）に示される。ここでは、往復走査の内、往路走査に対応する基準信号だけが調整されたので、図９（ｃ）の画像の右側に示される太い矢印のように、水平ラインの内、往路走査にかかわる水平ラインだけが、その開始位置が調整されている。図９（ｃ）では、調整の様子を分かりやすくするために、ジグザグの状態から調整される状態を描いているが、実際には、基準信号の調整により、図９（ａ）のようなジグザグの無い画像が形成される。

図７と図９（ｃ）から明らかな通り、往路走査と復路走査の一方にかかわる基準信号のみが調整されている。言い換えると、往復走査における第１の方向にかかわる基準信号（以下、「第１基準信号」とする。）と、第２の方向に係る基準信号（以下、「第２基準信号」とする。）の内、一方のみの遅延量が調整されている構成となっている。ここで、第１基準信号は往路走査に係る基準信号であり、往路走査における光ビームの出射開始タイミングを規定する。第２基準信号は、復路走査に係る基準信号であり、復路走査における光ビームの出射開始タイミングを規定する。

往復走査において一方のみが調整される場合でも、往路走査される水平ラインの開始位置と復路走査される水平ラインの終了位置を合わせることができるので、画像劣化を防止できる。なお、一方の基準信号のみが調整される場合、後述する両方の基準信号を調整する場合の約2倍の遅延量を調整する必要がある。

次に、図８と図９を用いて、往路走査にかかわる第１基準信号と復路走査にかかわる第２基準信号のそれぞれが調整される場合について説明する。図８（ａ）は、光スキャナ７１から出力された電圧信号である。図８（ｂ）は、アンプ３０１で増幅されたアンプ後の電圧信号である。

アンプ後の電圧信号は、コンパレータ３０２で所定の基準電圧と比較されて、レベル信号である基準信号が生成される。図８（ｃ）は、コンパレータ３０２により生成された（すなわち、タイミング生成器３００で生成された）第１基準信号であり、図８（ｄ）は第２基準信号であり、図８（ｅ）はマスタクロックを示している。ここでの第１基準信号と第２基準信号は、タイミング生成器３００の温度は考慮されていない状態である。この場合に形成される画像は上述の通り、図９（ｂ）のような問題を含んでいる。

コンパレータ３０２で生成された第１基準信号と第２基準信号の立ち上がりタイミングは、タイミング生成器３００の温度の影響を受けており、その立ち上がりタイミングが、水平ライン毎に変動する。タイミング調整器４００は、これら第１基準信号と第２基準信号の遅延量を調整する。

図８（ｆ）は、遅延された第１基準信号であり、図８（ｇ）は、遅延された第２基準信号である。ここでは、遅延された第１基準信号と、遅延された第２基準信号のそれぞれは、マスタクロックの４周期分遅延されている。

図８（ｈ）は、遅延された第１基準信号に従って光源部３０から出射される往路方向の光ビームと、遅延された第２基準信号に従って光源部３０から出射される復路方向の光ビームを示している。なお、Ｔｄｆ１とＴｄｆ２は、それぞれ第１基準信号から実際の光ビームの出射までの所定期間と、第２基準信号から実際の光ビームの出射までの所定期間を示している。

このように、第１基準信号と第２基準信号のそれぞれの遅延量が調整されることで、図９（ｄ）に示されるように、適切な画像が形成される。図９（ｄ）では、基準信号の調整の状態が分かるようにするために、ジグザグ状態を残しているが、実際には、図９（ａ）に示されるような画像が形成される。

図９（ｄ）の各水平ラインの外側に記載された太い矢印から明らかな通り、往路と復路の両方から合わせこみがなされるので、それぞれの遅延量の調整は、一方の基準信号のみを調整する場合の約半分ですむ。

以上のように、光ビームの出射タイミングを規定する基準信号の遅延量が、タイミング生成器３００の温度に応じて調整されることで（言い換えると、光ビームの出射に実際に用いられる遅延された基準信号の立ち上がりタイミングが調整されることで）、光走査における水平ライン毎の走査開始位置と走査終了位置のずれがなくなり、画像劣化が防止される。

なお、第1基準信号と第2基準信号の一方のみの遅延量が調整される場合には、マスタクロックの１周期を基準に調整され、第1基準信号と第2基準信号の両方の遅延量が調整される場合には、マスタクロックの半周期を基準に調整されても良い。第1基準信号と第2基準信号のそれぞれは、走査方向が逆になる水平ラインの基準信号であり、それぞれ半周期を基準とした遅延調整が行われれば、第1基準信号と第2基準信号の調整量の合算は、マスタクロックの１周期の倍数となって、適切な調整が行われる。

ところで、タイミング調整器４００は、タイミング生成器３００の温度の値そのものではなく、所定期間における周囲温度の変化量に基づいて遅延量を調整しても良い。例えば、ＬＵＴ４０３は、予め定められた所定期間における周囲温度の変化量と遅延量との対応関係を有しておき、この対応関係に基づいて、遅延回路４０４は基準信号の遅延量を調整する。変化量に基づいて調整されることで、周囲温度の変化に対応した光ビームの出射と走査が実現され、画像劣化の防止効果が高まる。

また、タイミング生成器３００の温度である第１温度と光走査装置の近傍の温度である第２温度の差分に基づいて、基準信号の遅延量が調整されても良い。

このように、第１温度と、第２温度の差分に基づくことで、光走査装置全体の温度状態と、タイミング生成器３００の温度との相違を考慮した基準信号の調整ができる。結果として、装置全体とタイミング生成器３００との温度乖離による影響を吸収できる。

例えば、光走査装置の温度が低く、タイミング生成器３００の温度が低い場合には、温度差が大きいので、コンパレータ３０２による基準信号の生成での変動が大きい。本変形例であれば、この影響を低減できる。

なお、第１温度と第２温度の差分に基づいて調整される場合には、ＬＵＴ４０３は、差分値と遅延量との対応関係を式やテーブルで有しておき、差分値の大きさに従って、遅延回路４０４で与える遅延量を決定する。

また、本実施形態においては、温度によって生じる基準信号のずれを補正するものであるが、温度以外の湿度などの外的要因に適用することも可能である。たとえば、湿度検出器を設けて、この湿度検出器により検出した湿度に応じて、基準信号の遅延量を調整することができ、さらに精度よく基準信号を調整することができる。

また、温度検出器５００は、タイミング生成器３００及び画像変調器２００の少なくとも一方の温度を検出し、タイミング調整器４００は、タイミング生成器３００及び画像変調器２００の少なくとも一方の温度に基づいて、基準信号のタイミングを調整すればよい。

実施の形態１においては、タイミング調整器４００において、説明の便宜上、マスタクロックの周期とドットクロックの周期と同一の場合を例にあげ、マスタクロックを基準として遅延量の調整を行うものとして説明したが、マスタクロックを分周してドットクロックを生成する場合であれば、其の分周値が大きければ大きいほどマスタクロック周期はドットクロック周期より小さくなるため、より細かな遅延量の調整を行える。

（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。

実施の形態２では、実施の形態１で説明したタイミング生成器３００の温度に基づく基準信号の遅延量の調整に加えて、もしくは別個に、光スキャナ７１からの電圧信号に基づく基準信号の生成におけるタイミング生成器３００の温度を考慮する光走査装置について説明する。

実施の形態２における光走査装置（及び画像表示装置）は、図１で示された構成と同様であり、コンパレータ３０２とアンプ３０１の少なくとも一方に、基準電圧生成器が接続されている点が異なる。

タイミング生成器３００は、図６に示されるように、コンパレータ３０２を有しており、アンプ３０１の出力を基準電圧と比較して比較結果を出力する。このコンパレータ３０２の出力は、遅延調整がされる前の素の基準信号である。実施の形態１では、この素の基準信号に対して、温度検出器５００で測定されたタイミング生成器３００の温度に基づいて、遅延量を調整した。図１０に示される回路では、基準信号を生成する際に、タイミング生成器３００の温度が考慮される。

図１０は、本発明の実施の形態２におけるコンパレータとその周辺のブロック図である。コンパレータ３０２には、アンプ後の電圧信号が入力信号として入力する。一方、この入力信号の比較対象として、基準電圧生成器３０５の出力が用いられる。基準電圧生成器３０５は、通常は水平方向に往復揺動する光スキャナ７１から出力される電圧信号において、一定値以上（もしくは一定値以下）の期間を抽出するための基準電圧を定める。

ここで、通常においては基準電圧には予め定められた値が用いられる。しかしながら、コンパレータ３０２は温度変化に過敏に反応するので、固定値の基準電圧を用いると、温度変化によっては、コンパレータ３０２における入力信号に対する出力信号のタイミングが変動する。すなわち、光スキャナ７１からの電圧信号を入力として生成される基準信号の生成タイミングにばらつきが生じる。

ここで、基準電圧生成器３０５は、タイミング生成器３００の温度を考慮して、基準電圧を決定する。温度検出器５００の出力は、直接／間接に基準電圧生成器３０５に入力し、基準電圧生成器３０５は、この温度検出器５００の出力を受けて、基準電圧を決定する。

なお、図１０では、温度検出器５００の出力が直接基準電圧生成器３０５に入力しているが、ＡＤ変換部４０２、ＬＵＴ４０３を介して入力されても良い。この場合には、ＬＵＴ４０３は、タイミング生成器３００の温度と基準電圧の値の対応関係を、式やテーブルで有しており、基準電圧生成器３０５は、この対応関係に従って基準電圧を決定する。

基準電圧生成器３０５は、例えば、タイミング生成器３００の温度が通常より高い場合には、アンプによる位相遅延が大きくなるためコンパレータ３０２の出力である基準信号の立ち上がりが遅くなる。このため、コンパレータ３０２が、基準電圧以上を判定する場合において、基準電圧生成器３０５は、タイミング生成器３００の温度が通常より高い場合には、タイミング生成器３００の温度が通常の場合よりも低い電圧値を基準電圧として決定し、逆に、タイミング生成器３００の温度が通常より低い場合には、タイミング生成器３００の温度が通常の場合よりも高い電圧値を基準電圧として決定する。なお、基準電圧の決定は一例であり、他の基準に従って基準電圧が決定されればよい。

以上のように、タイミング生成器の温度を考慮して決定された基準電圧がコンパレータ３０２で用いられることで、タイミング生成器３００の温度を考慮した基準信号が生成される。この生成された基準信号は、タイミング生成器３００の温度の考慮があるので、タイミング調整器４００におけるタイミング生成器３００の温度に基づく遅延量の調整を簡素化することが可能である。なお、タイミング調整器４００での遅延量の調整を省略する場合でも、マスタクロックでの同期処理を行うことが好ましい。

勿論、図１０に示されるコンパレータ３０２により生成された素の基準信号を、更にタイミング調整器４００で調整する二重の調整により、タイミング生成器３００の温度に対応したより正確な基準信号が実現される。

同様に、コンパレータ３０２と合わせて、もしくは別個にアンプ３０１の基準電圧についても、基準電圧生成器３０５を用いて基準電圧を決定することも好適である。図１１は、本発明の実施の形態２におけるアンプとその周辺のブロック図である。

図１１に示されるとおり、アンプ３０１の基準電圧は、基準電圧生成器３０５により生成される。基準電圧生成器３０５は、上述の通り、タイミング生成器３００の温度に基づいて基準電圧を生成する。基準電圧が変化すれば、アンプ３０１の増幅状態も変化する。アンプ３０１は、タイミング生成器３００の温度に反応して増幅特性が変化する。例えば、タイミング生成器３００の温度が高くなれば、増幅遅延が大きくなり、タイミング生成器３００の温度が低くなれば、増幅遅延が小さくなる。このため、タイミングを検出信号の立ち上がりで取る場合、タイミング生成器３００の温度が高くなる場合には、基準電圧を下げ、タイミング生成器３００の温度が低くなる場合には基準電圧を上げるように、またタイミングを検出信号の立ち下がりで取る場合、タイミング生成器３００の温度が高くなる場合には、基準電圧を上げ、タイミング生成器３００の温度が低くなる場合には基準電圧を下げるように、基準電圧生成器３０５は、基準電圧を決定する。

この処理により、光スキャナ７１からの電圧信号のアンプ３０１における増幅は、タイミング生成器３００の温度を考慮したものとなり、コンパレータ３０２で生成される素の基準信号もタイミング生成器３００の温度を考慮したものとなって、光ビームの出射タイミングの適切な設定が可能となる。

なお、図１１に示されるアンプ３０１でのタイミング生成器３００の温度に応じた調整、図１０に示されるコンパレータ３０２でのタイミング生成器３００の温度に応じた調整、実施の形態１における基準信号の遅延量の調整は、画像表示装置１において、それぞれ個別に組み込まれても良く、２以上が組み合わされて組み込まれても良い。光走査装置に許容されるコストやサイズとの兼ね合いで決められればよい。図１１に示されるアンプ３０１の温度に応じた調整、図１０に示されるコンパレータ３０２の温度に応じた調整、実施の形態１における基準信号の遅延量の調整の全てが組み込まれた場合には、光ビームの出射タイミングがもっとも正確に規定されるので、画像劣化の防止精度が高い。

（実施の形態３）
次に図１３を用いて実施の形態３について説明する。図１３は、本発明の実施の形態３における画像表示装置のブロック図である。

実施の形態３における光走査装置、図１で示される実施の形態１における光走査装置に対して、光スキャナ状態検出器６００が追加して備えられている。光スキャナ状態検出器６００は、光スキャナ７１の揺動角及び周波数の少なくとも一つを検出する。タイミング調整器４００は、この光スキャナ状態検出器６００の出力に基づいて、基準信号を調整することでもよい。

反射ミラー１２０のねじれから生じる電圧信号以外に、光スキャナ７１の物理的状態から、これらを検出する。例えば、基準ビームを光スキャナに照射して、これの反射光の反射位置を用いて揺動角を検出する。同様に、基準ビームに対する反射光の反射位置の移動時間を用いて周波数を検出する。

タイミング調整器４００は、タイミング生成器３００の温度に加えて、この光スキャナ状態検出器６００で検出された揺動角及び周波数の少なくとも一方を用いて、基準信号の遅延量を調整する。

検出された周波数が大きくなった場合には、基準信号の遅延調整早める必要があるため、遅延回路４０４での遅延量を減らす。同様に、検出された周波数が小さくなった場合は、遅延回路４０４での遅延量を増やす。

検出された揺動角は、基準信号の開始位置と密接な関係がある。これを利用して、まずは揺動角により粗めに基準信号の遅延が調整され、その後、タイミング生成器３００の温度から細密に遅延が調整されても良い。

（実施の形態４）
次に、図１２を用いて温度検出器５００での温度検出の変形例について説明する。実施の形態４における光走査装置は、図１で示される実施の形態１における光走査装置と構成要件は同様であり、温度検出器５００が変形されている。
図１２は、本発明の実施の形態２における温度検出器の配置図である。

温度センサ５０１は、基板５１０に実装されている。基板５１０にはＩＣ５１１も実装されている。このＩＣ５１１は、タイミング生成器３００やタイミング調整器４００の機能を有している。すなわち、タイミング生成器３００やタイミング調整器４００が集積回路で実現されている。

温度センサ５０１は、基板５１０の温度そのものと周辺の大気温度の両方の影響を受けて、温度を測定する。すなわち、ＩＣ５１１の温度そのものを測定できない場合がある。例えば、温度センサ５０１が、基板５１０においてＩＣ５１１と離れた位置に実装されている場合には、ＩＣ５１１の温度よりも周辺の大気温度の影響度が大きくなり、温度センサ５０１は、周辺温度を主として温度を測定してしまう。

このため、タイミング調整器４００は、温度センサ５０１で測定された温度を、周辺の大気温度を考慮して遅延量の調整に用いることが好適である。これは、基板５１０の有する温度勾配を参考に考慮される。すなわち、温度センサ５０１の測定する温度変化（温度勾配）は、周辺の大気温度により変わるので、温度勾配を測定すれば、大気温度の影響度も分かり、最終的には測定された温度における大気温度の影響度を計算できる。タイミング調整器４００は、この大気温度の影響度を含んだ測定された温度を用いて遅延量を調整する。

ＩＣ５１１の実行する機能を複数のＩＣで行う場合には、複数のＩＣのそれぞれに、温度センサ５０１を配置し、複数のＩＣのそれぞれの温度を測定することも好適である。また、複数の温度センサ５０１のそれぞれに対応するＬＵＴ４０３を備えて、ＩＣ毎に測定された温度と遅延量との関係を対応付けて、より精細に基準信号の遅延量を調整しても良い。

例えば、ＬＵＴ４０３は、タイミング生成器３００の温度と遅延量の対応関係のみでなく、温度センサ５０１の測定結果と大気温度の影響度の対応関係も有しておき、これらの二つの対応関係から遅延量を決定する。

このように、大気温度の影響も含めて基準信号の遅延量が調整されることで、より正確な基準信号が作られる。結果として、光走査により形成される画像の劣化が防止される。

本発明は、光ビームに対して水平方向と垂直方向を走査することで画像を表示する光走査装置などの分野において好適に利用できる。

本発明の実施の形態１における画像表示装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１における光走査を示すイメージ図である。 本発明の実施の形態１における光スキャナの斜視図である。 本発明の実施の形態１における光スキャナの分解斜視図である。 本発明の実施の形態１における反射ミラーの斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるタイミング生成器とその周辺のブロック図である。 本発明の実施の形態１における基準信号の生成を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１における基準信号の生成を説明するタイミングチャートである。 発明の実施の形態１における走査後の画像を表す模式図である。 本発明の実施の形態２におけるコンパレータとその周辺のブロック図である。 本発明の実施の形態２におけるアンプとその周辺のブロック図である。 本発明の実施の形態２における画像表示装置の配置図である。 本発明の実施の形態３における画像表示装置のブロック図である。

符号の説明

１ 画像表示装置
２０ 光ビーム生成手段
２１ 信号処理回路
３０ 光源
７１ 光スキャナ
７２ 水平走査駆動回路
８１ カルバノミラー
８２ 垂直走査駆動回路
２００ 画像変調器
３００ タイミング生成器
４００ タイミング調整器
５００ 温度検出器
６００ 光スキャナ状態検出器

Claims (15)

1. 画像信号に応じて光ビームを生成する画像変調器と、
   少なくとも一部にミラーを備え、前記画像変調器から出射される光ビームを前記ミラーの揺動により走査する共振型光スキャナと、
   前記光スキャナの揺動状態を検出し、前記画像変調器における光ビームの走査開始タイミングの基準となる基準信号を生成するタイミング生成器と、
   前記タイミング生成器の温度及び前記画像変調器の温度を検出する温度検出器と、
   前記温度検出器で検出された前記タイミング生成器の温度及び前記画像変調器の温度の少なくとも一方に基づいて前記基準信号の遅延量を調整するタイミング調整器を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記タイミング生成器は、前記光スキャナによる第１方向への前記光ビームの走査開始タイミングの基準となる第１基準信号と、前記光スキャナによる前記第１方向と逆方向の第２方向への前記光ビームの走査開始タイミングの基準となる第２基準信号を出力し、
   前記タイミング調整器は、前記第１基準信号の遅延量のみを調整することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記タイミング生成器は、前記光スキャナによる第１方向への前記光ビームの走査開始タイミングの基準となる第１基準信号と、前記光スキャナによる前記第１方向と逆方向の第２方向への前記光ビームの走査開始タイミングの基準となる第２基準信号を出力し、
   前記タイミング調整器は、前記第１基準信号の遅延量と前記第２基準信号の遅延量の両方を調整する請求項１記載の光走査装置。
4. 前記タイミング生成器は、検出した前記光スキャナの揺動状態を示す信号を基準電圧と比較するコンパレータを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の光走査装置。
5. 前記タイミング生成器は、検出した前記光スキャナの揺動状態を示す信号を増幅する増幅器を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の光走査装置。
6. 前記タイミング調整器は、前記タイミング生成器の温度の変化に応じて遅延量が変化する遅延回路を有し、前記遅延回路により、前記基準信号の遅延量を調整することを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の光走査装置。
7. 前記タイミング調整器は、マスタクロックの周期を基準として、前記基準信号の遅延量を調整することを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の光走査装置。
8. 前記タイミング調整器は、前記マスタクロックの１周期を１単位として、前記遅延量を調整することを特徴とする請求項７記載の光走査装置。
9. 前記タイミング調整器は、所定時間における前記タイミング生成器の温度の変化量に応じて、前記基準信号の遅延量を調整することを特徴とする請求項１から８のいずれか記載の光走査装置。
10. 前記温度検出器は、前記タイミング生成器の温度である第１温度と、前記光走査装置の近傍の温度である第２温度を測定し、前記タイミング調整器は、前記第１温度と前記第２温度の差分に基づいて、前記基準信号の遅延量を調整することを特徴とする請求項１から９のいずれか記載の光走査装置。
11. 前記タイミング生成器は、前記コンパレータの基準電圧を生成する基準電圧生成器を備え、前記基準電圧生成器は、前記タイミング生成器の温度に基づいて前記基準電圧の値を決定することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
12. 前記光スキャナの揺動状態として揺動角及び周波数の少なくとも一方を検出する光スキャナ状態検出器を備え、前記タイミング調整器は、前記タイミング生成器の温度に加えて前記揺動角及び前記周波数の少なくとも一方に基づいて、前記基準信号の遅延量を調整することを特徴とする請求項１から１１のいずれか記載の光走査装置。
13. 前記タイミング生成器、前記タイミング調整器及び前記温度検出器の少なくとも２以上が一体化して形成されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の光走査装置。
14. 請求項１から１３のいずれか記載の光走査装置を備え、
    前記光走査装置により、前記光ビームが１次方向及び／又は２次方向に走査されて画像が表示されることを特徴とする画像表示装置。
15. 請求項１から１３のいずれか記載の光走査装置を備え、
    前記光走査装置により、前記光ビームが１次方向及び／又は２次方向に走査されて眼の網膜上に画像が投影表示されることを特徴とする網膜走査型画像表示装置。

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