JP2011075949A

JP2011075949A - 画像表示装置

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Publication number: JP2011075949A
Application number: JP2009229097A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nishikawa; 恭生西川
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】電気光学結晶に印加する電圧を生成する電圧供給回路の構造が簡単で小型の回路規模にできる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像信号に応じて強度変調された光を出射する光源部と、前記光源部から出射される光を主走査方向及び副走査方向に走査する走査部と、前記一方の走査方向への走査の位置に応じた偏向量で、他方の走査方向へ光を偏向して前記走査部の走査軌跡を補正する補正部と、を備え、前記補正部は、電気光学結晶と、前記電気光学結晶を挟んで対向し、前記電気光学結晶内に電場勾配を形成する複数の電極と、を備え、前記電極の形状を、前記電気光学結晶への光の入射位置に応じた偏向量で前記光を前記他方の走査方向へ偏向する電場勾配を形成する形状とした画像表示装置。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像信号に応じて強度変調された光を走査して画像を形成する画像表示装置に関する。

従来より、画像信号に応じて強度変調された光を主走査方向及び副走査方向に走査し、被投射対象に投射して画像を表示する走査型画像表示装置が知られている。走査型画像表示装置として、例えば、投射対象をユーザの眼の網膜とする網膜走査型画像表示装置や投射対象をスクリーンとするスクリーン走査型画像表示装置が知られている。

一般に、この走査型画像表示装置では、光を１次元方向に走査する２組の偏向素子（スキャナ）を備え、各偏向素子に主走査と副走査を受け持たせている。

鋸波形状の駆動信号でそれぞれ主走査方向に光を走査しつつ、副走査方向に光を走査した場合には、図１３の実線に示すように、投射対象において光は主走査方向に移動しつつも副走査方向にも少しずつ移動することになる。従って、各走査線は一様に斜めに傾くものの、走査線同士は互いに平行となる。

しかし近年では、解像度向上のため、主走査を受け持つ側の偏向素子に対して走査速度の高速化（副走査方向の解像度上昇に必要）と走査振幅の拡大(主走査方向の解像度上昇に必要)の両立が求められており、高速かつ大振幅で動作可能な共振型の偏向素子を採用する必要が生じている（例えば、特許文献１参照）。さらに、共振型の偏向素子であっても高速動作には限界があるため、上述の走査のような片側走査ではなく、走査線の往路部分と復路部分の両側を画像形成に用いた往復走査を用いることも考えられている。往復走査を採用すれば、偏向素子が一周期に２本(片側では１本)の走査線を形成できるので、同一の副走査解像度を得るために必要な走査速度が片側走査の半分で済むというメリットがある。しかし、共振型の偏向素子では、共振振動を利用していることから、原理的に光は等速度で走査されず、図１４に示すように副走査を等速として、投射対象での光の走査軌跡が歪んで直線性を失った正弦状の軌跡となる。そのため、図１３に示すような場合に比べ、特に画面端で著しく走査線の間隔が狭い部分と広い部分が生じてしまう。この現象をラスタピンチと呼び、かかる現象が発生すると画像品質を著しく損なってしまう。そのため、主走査方向の範囲Ｋを本来の振幅よりも小さくせざるを得ず、せっかく共振現象を利用したにも関わらず主走査方向の解像度をある程度犠牲にせざるを得なかった。

そこで、補正用光学素子を設け、この補正用光学素子により、主走査方向に偏向素子で走査した光の走査軌跡を副走査方向に補正して、走査線間の間隔を一定にする技術が提案されている（特許文献２参照）。

この補正用光学素子は、電気光学結晶を用いて構成されており、電気光学結晶を挟む電極に加える電圧に応じた偏向角を持つ特性を利用している。すなわち、電気光学結晶への印加電圧を時間的に変動させることにより、偏向素子で走査した光の走査軌跡を補正している。なお、補正用光学素子として、例えば、ＡＯＭ（音響光学変調素子）を用いることも考えられるが、ＡＯＭは結晶中を伝搬する超音波の粗密によって結晶内に回折格子を形成し、光の回折現象を用いて走査を行うデバイスであるから、格子ピッチに対応する波長が一意に決まる。従って、特定波長以外の回折効率が落ちてしまうので電気光学結晶に比べ、放射パワーロスが避けられない、加えて偏光依存があり、また、小型化に適さない。

特開２００４−１７７５４３号公報特開２００８−２８７１４９号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、電気光学結晶を挟む電極に印加する電圧を変動させて補正を行うが、その際に電圧制御を精度よく行う必要がある。さらに、印加電圧だけを変えることで、１走査線の走査開始点から走査終了点までの範囲に亘って、副走査方向の走査角補正をする必要があるので、印加電圧のダイナミックレンジを広く取ることが要求される。そのため、電極に印加する電圧を生成する電圧供給回路の回路構成が複雑になり、結果としてコストの上昇を招いてしまう。

本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、コストの上昇を抑制しつつ偏向素子で走査した光の走査軌跡を補正することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、画像信号に応じて強度変調された光を出射する光源部と、前記光源部から出射される光を主走査方向及び副走査方向に走査する走査部と、前記一方の走査方向への走査の位置に応じた偏向量で、他方の走査方向へ光を偏向して前記走査部の走査軌跡を補正する補正部と、を備え、前記補正部は、電気光学結晶と、前記電気光学結晶を挟んで対向し、前記電気光学結晶内に電場勾配を形成する複数の電極と、を備え、前記電極の形状を、前記電気光学結晶への光の入射位置に応じた偏向量で前記光を前記他方の走査方向へ偏向する電場勾配を形成する形状としたことを特徴とする画像表示装置とした。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記電気光学結晶への光の入射位置に応じて、当該入射位置からの光の進行方向の電極の長さを異ならせていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像表示装置において、前記複数の電極は、少なくとも２つの電極対であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の画像表示装置において、各前記電極の形状を、一方の電極対による電場勾配と他方の電極対による電場勾配とが、前記一方の走査方向に対する光走査軌跡の中心に対して略対称となる形状とし、前記一方の走査方向へ光を往復走査するときに、その往路走査と復路走査とで、前記一方の電極対と前記他方の電極対とに印加する電圧を反転させる制御部を備えたことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載の画像表示装置において、前記補正部は、前記電気光学結晶を各前記電極対に対応させて分割した分割結晶片を組み合わせて構成したことを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記補正部による補正後の光の走査軌跡を検出する検出部と、前記検出部で検出した走査軌跡が予め設定された軌跡から外れたときに、前記走査部による走査位置に応じて前記補正部に印加する電圧を調整する電圧調整部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記走査部は、前記主走査方向に光を走査する第１走査部と、前記副走査方向に光を走査する第２走査部とを有しており、前記補正部は、前記第１走査部と前記第２走査部との間に配置され、前記主走査方向に走査された光を前記副走査方向に偏向することを特徴とする。

また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記補正部は、前記第１走査部と光学的に共役関係にある位置の近傍に配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、電気光学結晶と、電気光学結晶を挟んで対向して電気光学結晶内に電場勾配を形成する複数の電極とで補正部を構成し、この電気光学結晶の複数の電極に所定の電圧を印加することで、電気光学結晶への光の入射位置に応じた偏向量で偏向する電場勾配を形成することができるため、電気光学結晶に印加する電圧を生成する電圧供給回路の構造が簡単で小型の回路規模にできる画像表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。高速走査部及び低速走査部の走査軌跡を説明する図である。高速走査部の走査軌跡に対する補正前後のずれ量変化を示す図である。補正した走査軌跡を説明する図であるＫＴＮ結晶に入射された光の偏向を示す図である。ＫＴＮ結晶に入射された光の偏向を示す図である。補正部により補正される光の偏向を説明する図である。電極の形状による光の変更率と補正部への電圧の印加タイミングを示す図である。ＫＴＮ結晶に入射された光の偏向量変化を示す図である。検出部の構成を説明する図である。検出部で検出した高速走査部の走査軌跡に対する微調整処理を示す図である。補正部の変形例の構成を示す図である。主走査部の走査軌跡に対するずれ量変化を示す図である。主走査部の走査軌跡に対するずれ量変化を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では画像表示装置の一例として、画像信号に応じて強度変調した光を走査して、ユーザの少なくとも一方の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型画像表示装置を例に挙げて説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、画像信号に応じて強度変調した光を走査してスクリーン上に画像を投影表示するスクリーン走査型画像表示装置等、画像信号に応じて強度変調した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。

［１．網膜走査型画像表示装置の構成］
まず、第１実施形態に係る網膜走査型画像表示装置（以下、「ＲＳＤ１」という）の構成について、図１を参照して具体的に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＲＳＤ１の構成を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係るＲＳＤ１は、駆動信号供給回路１０、光源部２０、光ファイバー３０、コリメート光学系４０、高速走査部５０、第１リレー光学系５５、低速走査部６０、第２リレー光学系６５、ハーフミラー７０、補正部８０、検出部９０を備えている。なお、高速走査部５０が第１走査部の一例であり、低速走査部６０が第２走査部の一例である。

駆動信号供給回路１０は、入力される画像信号Ｓに基づいて、画像を形成するための要素となる三原色それぞれの色に応じた各色（赤色、緑色、青色）の画像信号を画素単位で生成する。すなわち、駆動信号供給回路１０からは、各色の画像信号として、Ｒ（赤色）駆動信号１１ｒ，Ｇ（緑色）駆動信号１１ｇ，Ｂ（青色）駆動信号１１ｂが画素単位で生成されて順次出力される。また、駆動信号供給回路１０は、高速走査部５０で使用される高速駆動信号１２と、低速走査部６０で使用される低速駆動信号１３とをそれぞれ出力す
る。

光源部２０には、Ｒレーザドライバ２１ｒ，Ｇレーザドライバ２１ｇ，Ｂレーザドライバ２１ｂが設けられる。Ｒレーザドライバ２１ｒ，Ｇレーザドライバ２１ｇ，Ｂレーザドライバ２１ｂは、それぞれ駆動信号供給回路１０から出力されるＲ駆動信号１１ｒ，Ｇ駆動信号１１ｇ，Ｂ駆動信号１１ｂをもとに、Ｒレーザ２２ｒ，Ｇレーザ２２ｇ，Ｂレーザ２２ｂへそれぞれ駆動電流を供給する。各レーザ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、各レーザドライバ２１ｒ，２１ｇ，２１ｂから供給される駆動電流に応じて強度変調されたレーザ光（「光束」とも呼ぶ。）を出射する。各レーザ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ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、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。

さらに、光源部２０には、コリメート光学系２３，２４，２５と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー２６，２７，２８と、結合光学系２９とが設けられている。各レーザ２２ｒ，２２ｇ，２２ｂから出射したレーザ光は、コリメート光学系２３，２４，２５によってそれぞれ平行光化された後に、ダイクロイックミラー２６，２７，２８に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー２６，２７，２８により、３原色の各レーザ光が波長選択的に反射・透過して結合光学系２９に達し、合波されて光ファイバー３０へ出射される。このように光ファイバー３０へ出射されるレーザ光は、画像光Ｌｂであり、強度変調された各色のレーザ光が合波されたものである。

コリメート光学系４０は、光源部２０で生成され、光ファイバー３０を介して出射されるレーザ光を平行光化する。

高速走査部５０及び低速走査部６０は、光ファイバー３０から入射されたレーザ光を、ユーザの網膜１０１ｂに二次元の像として投影可能な状態にするために、主走査方向と副走査方向に走査して走査光束とする走査部を構成する。高速走査部５０は、コリメート光学系４０で平行光化されて入射するレーザ光を画像表示のために主走査方向に往復走査する。また、低速走査部６０は、高速走査部５０で主走査方向に走査され、第１リレー光学系５５を介して入射するレーザ光を主走査方向に略直交する副走査方向に走査する。なお、ここでは、表示する画像の水平方向を主走査方向をとし、表示する画像の垂直方向を副走査方向とするが、主走査方向が垂直方向、副走査方向が水平方向であっても良い。

高速走査部５０は、レーザ光を主走査方向に走査する偏向面（反射面）５２を有する共振型の偏向素子５１と、この偏向素子５１を共振させて偏向素子５１の偏向面５２を揺動させる駆動信号を高速駆動信号１２に基づいて発生する高速走査駆動回路５３を備えている。一方、低速走査部６０は、レーザ光を副走査方向に走査する偏向面（反射面）６２を有する非共振型の偏向素子６１と、この偏向素子６１の偏向面６２を非共振状態で揺動させる駆動信号を低速駆動信号１３に基づいて発生する低速走査駆動回路６３とを備える。この低速走査部６０は、表示すべき画像の１フレームごとに、画像を形成するためのレーザ光を最初の走査線から最後の走査線に向かって副走査方向に走査する。ここで「走査線」とは、高速走査部５０による主走査方向への１走査を意味する。偏向素子５１，６１は、ここではガルバノミラーを用いることとするが、レーザ光を走査するようにその偏向面５２，６２を揺動又は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。

高速走査部５０と低速走査部６０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系５５は、偏向素子５１の偏向面５２によって主走査方向に走査されたレーザ光を偏向素子６１の
偏向面６２に収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子６１の偏向面６２によって副走査方向に走査される。偏向素子６１によって走査されたレーザ光は、正の屈折力を持つ２つのレンズ６５ａ，６５ｂが直列配置された第２リレー光学系６５を介して、眼１０１の前方に位置させたハーフミラー７０で反射されてユーザの瞳孔１０１ａに入射する。これにより、網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像が投影され、ユーザは瞳孔１０１ａに入射するレーザ光（画像光Ｌｂ）を画像として認識する。また、ハーフミラー７０は外光Ｌａを透過してユーザの瞳孔１０１ａに入射させるようにしており、これによりユーザは外光Ｌａに基づく外景に画像光Ｌｂに基づく画像を重ねた画像を視認することができる。

なお、第２リレー光学系６５においては、レンズ６５ａによって、それぞれのレーザ光がそのレーザ光の中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。そして、レンズ６５ｂによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の中心線（主光線）がユーザの瞳孔１０１ａの中心位置に収束するように変換される。

さらに、本実施形態に係るＲＳＤ１においては、高速走査部５０と第１リレー光学系５５との間に補正部８０を備えている。詳細は後述するが、補正部８０は、駆動信号供給回路１０から出力される補正信号１４により制御され、補正部８０を通過するレーザ光を、主走査方向への走査の位置に応じた偏向量で、副走査方向へ光を偏向して高速走査部５０の走査軌跡を補正する。

また、補正部８０は、高速走査部５０と光学的に共役関係にある位置の近傍に設けることにより小型化することができる。なお、補正部８０の配設位置を光学的に共役関係にある位置と完全に一致させると、偏光量の補正を走査位置に応じて変えることができなくなる。そのため、補正部８０の配設位置は共役位置近傍でかつ共役位置とは一致しない位置としている。図１に示す例では、補正部８０の配設位置を、高速走査部５０と第１リレー光学系５５との間であって、高速走査部５０の近傍に配置しているが、補正部８０の配設位置を、第１リレー光学系５５と低速走査部６０との間であって、低速走査部６０の近傍としてもよい。また、補正部８０の配設位置を、低速走査部６０と第２リレー光学系６５との間であって、低速走査部６０の近傍としてもよい。

さらに、第２リレー光学系６５を構成するレンズ６５ａとレンズ６５ｂとの中間位置に検出部９０を備えている。詳細は後述するが、検出部９０は、補正部８０で補正された高速走査部５０の走査軌跡を検出するためのものであり、検出した走査軌跡を検出信号１５として駆動信号供給回路１０へ供給する。そして、駆動信号供給回路１０は、高速走査部５０の走査軌跡が所定値以上のずれであった場合は、補正部８０へ供給する補正信号１４を変更する。これにより、高速走査部５０の走査軌跡の補正が微調整される。

［１．２．走査部による光の走査］
上述したように、高速走査部５０及び低速走査部６０は、光源部２０から出射される光を主走査方向及び副走査方向に走査する。

本実施形態に係るＲＳＤ１では、高速駆動信号１２は正弦波状の波形の電圧信号としており、高速駆動信号１２の周波数は偏向素子５１の共振周波数と一致させている。高速走査駆動回路５３は、この高速駆動信号１２を増幅して偏向素子５１に出力し、偏向素子５１を共振させて偏向面５２を揺動させる。また、低速駆動信号１３は鋸波形状の波形（以下、「鋸波形」とする。）の電圧信号としている。低速走査駆動回路６３は、この低速駆動信号１３を増幅して偏向素子６１に出力し、偏向素子６１の偏向面６２を鋸波形状に揺動させる。

従って、図２に示すように、偏向素子５１の偏向面５２の角度軌跡β１は、正弦波状に変化し、偏向素子６１の偏向面の６２角度軌跡β２は鋸波形状に変化する。そのため、高速走査部５０及び低速走査部６０に対して常に光が入射していると仮定したとき、高速走査部５０と低速走査部６０とによる網膜１０１ｂ上での光の走査軌跡は、図２に示す軌跡γとなる。

高速走査部５０及び低速走査部６０による走査位置が走査範囲Ｚにあるときに、光源部２０から画像信号Ｓに応じて強度変調された光が出射される。すなわち、偏向素子６１の偏向面６２が角度＋Ｙ１から角度−Ｙ１へ変位する間であって、偏向素子５１の偏向面５２が角度＋Ｘ１と角度−Ｘ１との間で変位する間に，光源部２０から画像信号Ｓに応じて強度変調された光が出射され、高速走査部５０及び低速走査部６０により走査される。

偏向素子６１の偏向面６２が角度＋Ｙ１から角度−Ｙ１へ変位するとき、その変位速度は一定である。一方、偏向素子５１の偏向面５２が角度＋Ｘ１から角度−Ｘ１へ変位するとき、その変位速度は等速ではなく、略正弦波状に変わってゆくので、角度Ｘ０付近で最も変位速度が速く、角度＋Ｘ１又は角度−Ｘ１のときに変位速度が最も遅くなる。

このように偏向素子５１の変位速度は等速ではなく、図３（ａ）に示すように、往路走査における偏向面５２の角度＋Ｘ１から角度−Ｘ１までの光の走査軌跡は、正弦波状に変化した走査軌跡γ１となる。同様に、復路走査における偏向面５２の角度−Ｘ１から角度＋Ｘ１までの光の走査軌跡は、正弦波状に変化した走査軌跡γ２となる。

すなわち、往路走査及び復路走査における走査軌跡γ１，γ２は、偏向面５２の角度＋Ｘ１及び角度−Ｘ１の時点において最も歪んでしまい直線性を失う。そのため、偏向面５２の角度−Ｘにおいて、往路走査の終端位置と復路走査の始端位置とがより近接してしまい、走査線間の間隔が狭くなる。また、同様に、偏向面５２の角度＋Ｘにおいて、復路走査の終端位置と往路走査の始端位置とがより近接してしまい、走査線間の間隔が狭くなる一方、往路走査の始端位置と次の往路走査の終端位置が離れてしまい、走査線間の間隔が広くなる。このことは、偏向素子５１の変位速度が等速でも同様であるが、上述のように非等速の場合は、走査線間の間隔がさらに近接してしまう。このように近接したり離隔したりする部分ができると、この部分での画像品質が悪くなることから、画像提示に用いる走査範囲を制限して、走査線間の間隔がある程度揃うようにする必要が生じる。このことは主走査の走査端部（＋Ｘ１や−Ｘ１の近傍）を利用しないことに他ならない。すなわち、走査範囲の制限をしない場合と同一の画像提示領域としての画角を確保しようとした時に、より大きな走査振幅で光を走査することが偏向素子５１に求められることを意味している。従って、より高性能な偏向素子を利用しなければならず、コストアップを招く要因となってしまう。

そこで、本実施形態に係るＲＳＤ１では、偏向素子５１の走査軌跡γ１を、図３（ａ）に示す水平軌跡γ３に補正する補正部８０を設けている。この補正部８０は、主走査方向への走査軌跡γ１の水平軌跡γ３に対するずれ量Ｍに応じた偏向量で、副走査方向へ光を偏向して高速走査部５０の走査軌跡γ１を補正する。同様に、補正部８０は、主走査方向への走査軌跡γ２の水平軌跡γ４に対するずれ量Ｍに応じた偏向量で、副走査方向へ光を偏向して高速走査部５０の走査軌跡γ２を補正する。

このようにすることで、図３（ｂ）に示すように、走査軌跡γ１は水平軌跡γ３となるように補正され、走査軌跡γ２は水平軌跡γ４となるように補正される。そのため、走査線間の間隔が一定である領域が増加し、主走査方向で画像提示に利用する走査範囲を拡大できる。

［１．３．補正用光学素子の特性］
ここで、補正用光学素子による光の偏向について、その原理を図５及び図６を参照して簡単に説明する。補正用光学素子は、電気光学結晶を用いた光学素子であり、本実施形態では、電気光学結晶の一例としてＫＴＮ結晶（タンタル酸ニオブ酸カリウム、ＫＴａ_１−ｘＮｂ_ｘＯ₃）を電気光学結晶として用いた補正用光学素子を説明する。

ＫＴＮ結晶は、立方体の結晶構造を持つこと、光学的異方性がないこと、熱や水に対して安定性が高いこと、さらに、加えた電界の二乗に屈折率変化が比例する２次の電気光学効果（所謂、カー効果）に優れていることなどの特性を持つ電気光学結晶である。

図５（ａ）を参照して、補正用光学素子による光の偏向について説明する。図５（ａ）に示す補正用光学素子は、ＫＴＮ結晶と、このＫＴＮ結晶の上下面に対向する上部電極及び下部電極からなる電極対を備えている。上部電極及び下部電極として、方形状のチタン（Ｔｉ）電極を用いている。また、ＫＴＮ結晶は立方体形状としている。なお、説明の便宜上、ＫＴＮ結晶の入射面をｘ−ｙ平面に配置し、入射面に直交するｚ軸方向から光が入射することとする。また、電極対には一定の電圧を印加するものする。

ＫＴＮ結晶の入射面からＫＴＮ結晶の内部に入射した光Ｒ１は、ＫＴＮ結晶の内部を通過して、ＫＴＮ結晶の入射面と対向する出射面から外部に出射される。このとき、上部電極と下部電極との間に電圧が印加されていなければ、ＫＴＮ結晶の内部に入射した光Ｒ１はＫＴＮ結晶の内部を直進して、出射面から出射される。

一方、上部電極を陽極とし、下部電極を陰極として電圧を印加すると、入射面に入射した光Ｒ１は、図５（ｂ）に示すように、ＫＴＮ結晶の内部で下部電極側に屈折し下部電極側に偏向された状態で出射面から出射する。また、上部電極を陰極とし、下部電極を陽極として電圧を印加すると、入射面に入射した光Ｒ１は、図５（ｃ）に示すように、ＫＴＮ結晶の内部で上部電極側に屈折し上部電極側に偏向された状態で出射面から出射する。

このように補正用光学素子において、ＫＴＮ結晶を挟んで上下に対向させた上部電極及び下部電極に電圧を印加することにより、ＫＴＮ結晶に入射した光は陰極側に偏向して出射される。これは、チタン電極対とＫＴＮ結晶との界面にできるショットキー障壁が低いために、電極対に電圧を印加すると、陰極側の電極からＫＴＮ結晶内に電子が注入され、このように注入された電子が陰極側により多く分布するためである。このように陰極から陽極かけての電子の分布が生じて電場勾配が形成されると、この電場勾配に応じた電気光学効果により、ＫＴＮ結晶内に陽極側から陰極側にかけて大きくなる屈折率分布が生じる。ＫＴＮ結晶内にはこのような屈折率分布が形成されるため、ＫＴＮ結晶に入射した光Ｒ１は陰極側に偏向するのである。

屈折率分布が生じる領域は、電圧を印加した上部電極と下部電極との間である。ＫＴＮ結晶の内部を通過する光Ｒ１は、上部電極及び下部電極によりｚ軸方向に延在する屈折率分布領域を通過する間、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、陰極側に屈折、すなわち陰極側に偏向された状態で出射面から出射される。

従って、補正用光学素子での光の偏向角は、キャリア注入量、すなわち印可電圧だけでなく、屈折率分布領域の長さによって変更することができる。この点について、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、簡単に説明する。図６（ａ）〜（ｃ）に示す補正用光学素子は、上部電極と下部電極の形状を、漸次幅広となる三角形板状としている。すなわち、上部電極と下部電極の形状を、ｘａからｘｂにかけてｚ軸方向の長さが長くなる三角形板状としている。

この補正用光学素子では、ｘ軸方向における入射面への光の入射位置により、ＫＴＮ結晶の内部を通過して出射面から外部に出射される光の偏向角が異なる。

図６（ａ）に示すように、入射面のｘｂ側位置Ｐ１からＫＴＮ結晶の内部に光Ｒ１を入射し、入射面のｘａ側位置Ｐ２からＫＴＮ結晶の内部に光Ｒ２を入射したとする。

このとき、ＫＴＮ結晶の入射面の位置Ｐ１から入射した光Ｒ１は、図６（ｂ）に示すように、ｚ軸方向に延在する長さｚ１の屈折率分布領域を通過する間、下部電極側に屈折し下部電極側に偏向されて出射面から出射する。一方、ＫＴＮ結晶の入射面の位置Ｐ２からの入射した光Ｒ２は、図６（ｃ）に示すように、ｚ軸方向に延在する長さｚ２の屈折率分布領域を通過する間、下部電極側に屈折し下部電極側に偏向されて出射面から出射する。

光Ｒ１が通過する屈折率分布領域の長さｚ１の方が、光Ｒ２が通過する屈折率分布領域の長さｚ２よりも長いため、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、光Ｒ１の方が光Ｒ２よりも下部電極側への偏向角が大きくなる。

このように、電気光学結晶であるＫＴＮ結晶への光の入射位置に応じて、当該入射位置からの光の進行方向の電極の長さを異ならせた電極の形状により、ＫＴＮ結晶内に形成される屈折率の分布領域を異ならせて、入射面におけるｘ方向の光の入射位置に応じて、長さの異なる屈折率分布領域を通過させる。これにより、光の入射位置に応じて光の偏向角を変化させることができる。

本実施形態では、このように、電極の形状により、光の入射位置に応じて偏向角を変えることができる点に着目し、電極の形状を、図３に示す高速走査部５０による走査軌跡γ１，γ２のずれ量Ｍを補正することができる形状としたものであり、以下に具体的に説明する。

また、上述したように電極対に印加する電圧を大きくすると、ＫＴＮ結晶内に多くの電子が注入され、誘起される結晶内の屈折率勾配が増大するので、ＫＴＮ結晶内を通過する光の陰極側への偏向角も大きくなる。従って電極対に印加する電圧を調整することにより、所望の偏向角を得ることができる。

［１．３．補正部の構成］
ここで、上述した補正部８０の構成を、図７を参照して説明する。

補正部８０は、図７に示すように、補正用光学素子８１からなる。補正用光学素子８１は、電気光学結晶である立方体形状のＫＴＮ結晶８２と、このＫＴＮ結晶８２を挟んで上下に対向し、ＫＴＮ結晶８２内にそれぞれ電場勾配を形成する第１電極対８３Ａと第２電極対８３Ｂとを備える。この二つの電極対は、チタンにより形成される。

第１電極対８３Ａは、ＫＴＮ結晶８２の上面に形成された電極８３ａと，ＫＴＮ結晶８２の下面に形成された電極８３ｂとからなる。また、第２電極対８３Ｂは、ＫＴＮ結晶８２の上面に形成された電極８３ｃと，ＫＴＮ結晶８２の下面に形成された電極８３ｄとからなる。

このように、ＫＴＮ結晶８２の上下面に対向して二つの電極対８３Ａ，８３Ｂが形成される。これらの電極対８３Ａ，８３Ｂにそれぞれ異なる電圧を印加することにより、ＫＴＮ結晶８２内に２つの電場勾配が形成される。すなわち、ＫＴＮ結晶８２内に第１電極対８３Ａによる電場勾配と、第２電極対８３Ｂによる電場勾配とが発生する。そのため、ＫＴＮ結晶８２内には、第１電極対８３Ａの電極８３ａ，８３ｂ間で第１屈折率分布領域が発生し、第２電極対８３Ｂの電極８３ｃ，８３ｄ間で第２屈折率分布領域が発生する。二つの電極対の対向方向と直交する方向からＫＴＮ結晶８２に入射された光は、第１屈折率分布領域で屈折し、さらに第２屈折率分布領域で屈折して、出射面８２ｂから出射することになる。

［１．４．補正部による光の補正］
以下、図７〜図９を用いて、補正部８０による光の補正を詳細に説明する。

本実施形態に係る補正用光学素子８１では、上述したように、第１電極対８３Ａと第２電極対８３Ｂを備えている。高速走査部５０で走査された光は、偏向素子５１の偏向面５２の角度に応じて補正用光学素子８１の入射面８２ａへの光の入射位置が異なる。そして、入射面８２ａへの光の入射位置に応じて、ＫＴＮ結晶８２の内部を通過する光の偏向角が異なるように、電極８３ａ〜８３ｄの形状を形成している。ここでは、電極８３ａ〜８
３ｄの形状を三角形状としており、電極８３ａ，８３ｂの形状と電極８３ｃ，８３ｄの形状とを互いに１８０度回転対称となるように形成している。

以下においては、説明の便宜上、ＫＴＮ結晶８２の入射面８２ａをｘ−ｙ平面に配置する。また、偏向素子５１の偏向面５２の角度が＋Ｘ〜−Ｘの範囲でされた光が、ｘ軸方向に沿った位置−ｘ１〜＋ｘ１までの範囲で入射面８２ａに入射されることとし、偏向面５２の角度が０のときには、入射面８２ａの位置ｘ０に光が垂直に入射することとする。入射位置ｘ０では入射面８２ａに直交する方向であるｚ軸方向から光が入射し、それ以外の入射位置では、ｘ軸方向に角度を持って入射される。また、ｙ軸方向に関しては、ＫＴＮ結晶８２のｙ軸方向の中心ｙ０に偏向素子５１で走査された光のうち、走査中心に相当する光束が入射するものとする。また、第１電極対８３Ａと第２電極対８３Ｂとに印加する電圧は、主走査方向への１走査線を形成する期間に亘り略一定の電圧であるものする。

図７（ａ）に示すように、偏向素子５１によって光が往路走査されるとき、第１電極対８３Ａにおいて電極８３ａを陽極、電極８３ｂを陰極とし、第２電極対８３Ｂにおいて電極８３ｃを陰極、電極８３ｄを陽極として所定の電圧が印加される。ここでは、第１電極対８３Ａへの印加電圧と第２電極対８３Ｂへの印加電圧とは互いに同一電圧値で極性を変えており、第１屈折率分布領域の屈折率分布と第２屈折率分布領域の屈折率分布とは、ＫＴＮ結晶８２のｙ軸方向の中心ｙ０に対して対称となるようにしている。

往路走査開始時に入射面８２ａの入射位置−ｘ１から入射した光Ｒ１は、図８（ａ）に示すように、第１電極対８３Ａにより形成される第１屈折率分布領域８５ａを通過する。これにより、光Ｒ１は、第１電極対８３Ａの陰極である電極８３ｂ側に屈折する。その後、光Ｒ１は、第２電極対８３Ｂにより形成される第２屈折率分布領域８５ｂを通過する。これにより、光Ｒ１は、第１電極対８３Ａの陰極である電極８３ｂ側とは反対の第２電極対８３Ｂの陰極である電極８３ｃ側に屈折する。

光Ｒ１が第１屈折率分布領域８５ａを通過する長さはｚ１０であり、光Ｒ１が第２屈折率分布領域８５ｂを通過する長さはｚ１０よりも短いｚ１０’である。従って、入射面８２ａから入射した光Ｒ１は、図７（ａ）に示すように、電極８３ｂ，８３ｄ側に偏向して出射面８２ｂから出射される。入射位置−ｘ１と入射位置ｘ０との間に入射した光も同様に、第１屈折率分布領域８５ａよりも第２屈折率分布領域８５ｂを通過する長さが短いため、電極８３ｂ，８３ｄ側に偏向して出射面８２ｂから出射される。

往路走査の中間時に入射面８２ａから入射位置ｘ０からに入射した光Ｒ２は、図８（ａ）に示すように、光Ｒ１と同様に、第１屈折率分布領域８５ａと、第２屈折率分布領域８５ｂとを通過する。このとき、光Ｒ２が第１屈折率分布領域８５ａを通過する長さｚ２０と、光Ｒ２が第２屈折率分布領域８５ｂを通過する長さｚ２０’とは等しい。そのため、ＫＴＮ結晶８２に入射した光Ｒ２は、一旦、第１電極対８３Ａの陰極である電極８３ｂ側に屈折するが、電極８３ｂ側への屈折率と同等の屈折率で第２電極対８３Ｂの陰極である電極８３ｃ側に屈折する。そのため、入射面８２ａから入射位置ｘ０に入射した光Ｒ２は、図７（ａ）に示すように、ｙ軸方向に偏向することなく出射面８２ｂから出射される。

往路走査終了時に入射面８２ａの入射位置＋ｘ１から入射した光Ｒ３は、図８（ａ）に示すように、第１屈折率分布領域８５ａを通過する長さよりも、第２屈折率分布領域８５ｂを通過する長さが長い。そのため、光Ｒ３は、図７（ａ）に示すように、第２電極対８３Ｂの陰極である電極８３ｃ側に偏向して出射面８２ｂから出射される。入射位置ｘ０と入射位置＋ｘ１どの間の入射位置に入射した光も同様に、第１屈折率分布領域８５ａよりも第２屈折率分布領域８５ｂを通過する長さが長いため、電極８３ａ，８３ｃ側に偏向して出射面８２ｂから出射される。

このように、１回の往路走査において入射面８２ａへの光の入射軌跡α１は、図９に示すように、ｘ軸方向にのみ変化する軌跡であるが、ＫＴＮ結晶８２の内部に形成される２つの屈折率分布領域を通過することで、ｘ軸方向の中心を境に所定の偏向量Ｎでｙ軸方向に偏向されて出射軌跡α３として補正される。

次に、図７（ｂ）に示すように、復路走査においては、第１電極対８３Ａは電極８３ａを陰極、電極８３ｂを陽極として、第２電極対８３Ｂは電極８３ｃを陽極、電極８３ｄを陰極として電圧が印加される。

この復路走査では、往路走査とは反対の極性で同一電圧値の電圧が印加されるため、図８（ａ）に示す第１屈折率分布領域８５ａの屈折率分布と第２屈折率分布領域８５ｂの屈折率分布とが反転する。そのため、復路走査では、入射する光に対する偏向特性が往路走査のときの偏向特性とは偏向方向が反転する特性となる。すなわち、復路走査においては、図７（ｂ）に示すように、入射面８２ａの入射位置ｘ０から入射した光Ｒ２は、往路走査の場合と同様に、ｙ軸方向に偏向することなく出射面８２ｂから出射されるが、入射位置＋ｘ１から入射した光Ｒ１は、第２電極対８３Ｂの陰極側である電極８３ｄ側に偏向され、入射位置−ｘ１から入射した光Ｒ３は、第１電極対８３Ａの陰極である電極８３ａ側に偏向される。

従って、１回の復路走査の間の入射面８２ａへの光の入射軌跡α２は、図９に示すように、ｘ軸方向にのみ変化する軌跡となるが、ＫＴＮ結晶８２の内部に形成される２つの屈折率分布領域を通過することで、ｘ軸方向の中心ｘ０を境に所定の偏向量Ｎでｙ軸方向に偏向され、出射軌跡α４として補正される。この出射軌跡α４は、ｘ軸方向の中心ｘ０を境に出射軌跡α３とｘ軸対称となる。これは、復路走査では、往路走査とは反対の極性で同一電圧値の電圧が電極対８３Ａ，８３Ｂに印加されるためである。

高速走査部５０による光の走査は、往路走査と復路走査の繰り返しであるため、各電極８３ａ〜８３ｄには、図８（ｂ）に示すように、所定間隔で所定電圧Ｖａと接地電圧（０Ｖ）とを交互に印加することになる。なお、図８（ｂ）は、１回の往復走査に要する時間を１／３００００Ｓｅｃとしており、印加する電圧を切り換える時間を１／６００００Ｓｅｃ単位で行うようにした例を示している。これは、高速走査部５０に共振型の素子を想定していて、その共振駆動周波数を３００００［Ｈｚ］と仮定していることによる。

このように、補正部８０により往路走査された光に対して入射軌跡α１を出射軌跡α３とする偏向を行うことで、図３（ａ）に示すように、走査軌跡γ１を水平軌跡γ３へ補正している。また、補正部８０により復路走査された光に対して入射軌跡α１を出射軌跡α３とする偏向を行うことで、図３（ａ）に示すように、走査軌跡γ２を水平軌跡γ４へ補正している。このようにすることで、高速走査部５０及び低速走査部６０からなる走査部による走査軌跡を、図２に示す軌跡γから図４に示す軌跡γ’へ補正することができる。

なお、電極の形状によっては、往路走査時に補正部８０を通過した光の光軸と復路走査時に補正部８０を通過した光の光軸とがずれる場合がある。このような場合には、補正用の電極対を別途設けることにより、往路走査と復路走査とで補正部８０を通過した光の光軸を一致させることができる。

［１．５．検出部の構成］
ここで、図１０を用いて、補正部８０により補正された後の走査軌跡γ１’を検出する検出部９０の構成について説明する。この検出部９０は、網膜と共役関係にある中間像面位置に設けられている（図１参照）。

本実施形態における検出部９０は、補正部８０で補正された走査軌跡γ１’で走査された光を検出し、検出結果に応じた検出信号１５を駆動信号供給回路１０へ供給する。そして、走査軌跡γ１’が所定値以上ずれていた場合は、駆動信号供給回路１０は、補正部８０へ供給される補正信号１４の電圧を変更して、走査軌跡γ１’の補正が微調整される。

図１０（ａ）に示すように、検出部９０の前方には、走査軌跡γ１’を検出するために複数のダイヤ型開口部Ｋ１〜Ｋ７が検出窓として設けられている。検出部９０は、ＰＤ（フォトダイオード）で構成されており、高速走査部５０及び低速走査部６０により走査された光のうち、このダイヤ型開口部Ｋ１〜Ｋ７を通過した光を検出する。

検出部９０は、ダイヤ型開口部Ｋ１〜Ｋ７を通過した光の検出時間であるＰＤ検出時間ｔ１〜ｔ７だけそれぞれＨレベルとなる検出信号１５を駆動信号供給回路１０へ供給する。

また、検出部９０で検出される走査軌跡γ１は非等速であり、中央のほうが両端よりも速度が速い。走査軌跡γ１’が水平軌跡であるときには、図１０（ａ）に示すように、いずれのダイヤ型開口部Ｋ１〜Ｋ７を通過した場合でも光の検出時間が同じになるように、ダイヤ型開口部Ｋ１〜Ｋ７を形成している。すなわち、ダイヤ型開口部Ｋ１〜Ｋ７は、走査軌跡γ１’の速度変化に応じて、中央のダイヤ型開口部Ｋ４からダイヤ型開口部Ｋ１にかけて、また、ダイヤ型開口部Ｋ４からダイヤ型開口部Ｋ７にかけてその幅を狭くしている。

図１０（ａ）に示すように、走査軌跡γ１’の軌跡がほぼ一直線であり、水平軌跡に近い場合は、ＰＤ検出時間ｔ１〜ｔ７は一定となり、各ＰＤ検出時間ｔ１〜ｔ７はほぼ一定で変動しない。従って、駆動信号供給回路１０は、補正部８０へ供給される補正信号１４を変更しない。

しかし、図１０（ｂ）に示すように、例えば、走査軌跡γ１’の軌跡が正弦波形状にずれていた場合は、ＰＤ検出時間ｔ１〜ｔ７は、中央から両端に向かって大きく変動して、ＰＤ検出時間ｔ１とｔ４及びＰＤ検出時間ｔ４とｔ７とでは時間の差が大きくなる。このような場合、走査軌跡γ１’の補正が正常に行われていない。従って、駆動信号供給回路１０は、後述するように、補正部８０へ供給する補正信号１４の電圧を変動させて、走査軌跡γ１’を補正する。なお、ここでの補正信号１４の電圧変動は、その変動幅が小さいいので補正電圧のダイナミックレンジが狭くて良い。従って精度良く、駆動信号供給回路１０の回路規模を大きくすることなく、走査軌跡γ１’の補正を行うことができる。

なお、本実施形態においては、上述した構成の検出部９０としたが、これに限定されるものではない。すなわち、検出部９０のようなラインセンサではなく、ＣＣＤカメラなどのエリアセンサを用いて、このエリアセンサで撮像した走査軌跡γ１’を解析することにより走査軌跡γ１’を補正してもよい。また、検出部９０やエリアセンサの配設位置は、網膜と共役関係にある中間像面位置に設けるようにしてもよい。中間像面位置では、検出部９０やエリアセンサに入射する光の径が小さいため、走査軌跡γ１’を精度よく解析することができる。

［１．６．補正部によるフィードバック補正］
以下に、検出した補正後の高速走査部５０の走査軌跡γ１’に対するフィードバック補正を行うための処理について図１１を用いて説明する。

上述では、電極対８３Ａ，８３Ｂに印加する電圧を主走査方向への１走査期間で一定の電圧として、補正部８０によって走査軌跡γ１’が水平軌跡とする点について説明したが、補正用光学素子８１の個体差や偏向素子５１の個体差などで補正部８０によって走査軌跡γ１’が水平軌跡に補正できない場合がある。そこで、本実施形態では、上述のように、走査軌跡γ１’を検出する検出部９０を設けており、検出部９０による検出の結果、走査軌跡γ１’が実質的に水平軌跡となっていない場合には、主走査方向への１走査期間内で電極対８３Ａ，８３Ｂに印加する電圧を変動させて、走査軌跡γ１’を補正するようにしている。

この図１１に示す検出部９０で検出した走査軌跡γ１’に対する補正処理は、本実施形態に係る駆動信号供給回路１０で実行されるものである。すなわち、本実施形態に係る駆動信号供給回路１０は、電圧調整部として機能することになる。駆動信号供給回路１０は図示しないマイコンＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどから構成されており、高速走査部５０の走査軌跡γ１’に対する補正処理は、ＲＯＭに記憶された補正用プログラムがＣＰＵにより読み出されて実行される。

まず、検出部９０で検出した走査軌跡γ１’に対する補正処理においては、電圧調整部に設けられたＣＰＵ（以下、ＣＰＵという）は、走査歪量測定（ステップＳ１０１）を行う。この処理において、ＣＰＵは検出部９０から供給された検出信号１５から「ずれ量」を測定する。

次に、ＣＰＵは上記走査歪量測定（ステップＳ１０１）で測定した「ずれ量」と、予めＲＯＭ等の記憶された補正を行うか否か判定する閾値となる「ずれ量」とを比較（ステップＳ１０２）する。

続いて、ＣＰＵは上記ステップＳ１０２の比較結果、すなわち、測定した「ずれ量」と、予めＲＯＭ等の記憶された「ずれ量」との差が許容範囲か否かを判定（ステップＳ１０３）する。このとき、ＣＰＵはＰＤ検出時間ｔ１〜ｔ７がそれぞれ許容範囲内であるかを判定する。

そして、許容範囲であると判別（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）すると、検出部９０で検出した走査軌跡γ１’に対する補正は必要ないのでこの処理を終了する。一方、許容範囲ではないと判別（ステップＳ１０３：Ｎｏ）した場合はステップＳ１０４へ処理を移す。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵは、補正部８０を構成するＫＴＮ結晶８２に設けられている二つの電極対８３Ａ，８３Ｂに印加する電圧を増減させる。すなわち、ＰＤ検出時間ｔ１〜ｔ７により副走査方向に対するずれ量分布が分かるため、ＣＰＵは、補正用光学素子８１への光の入射位置に応じて補正信号１４の電圧を増減させて偏向量のずれ量を調整する。なお、補正用光学素子８１による入射位置に応じた偏向比率が一定で、偏向度合いが少ない又は大きいときには、ＣＰＵは、補正用光学素子８１への光の入射位置によらず、補正信号１４の電圧を増減させることで、偏向量のずれ量を調整することができる。

このように、本実施形態におけるチタンの電極８３ａ〜８３ｄを設けたＫＴＮ結晶８２は、電極に印加される電圧に応じて、ＫＴＮ結晶８２内を通過する光の陰極側への偏向角を変化させるという特性を有するため、補正部８０に供給する電圧を変化させることで、補正部８０による主走査方向から副走査方向への光の偏向を変化させるのである。

そして、この処理が終了するとＣＰＵはステップＳ１０１の走査歪量測定に処理を移し、再度「ずれ量」を測定する。そして、このステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理は、測定した「ずれ量」と予めＲＯＭ等の記憶された「ずれ量」との差が許容範囲になるまで繰り返し実行される。

上述したように、この走査軌跡γ１に対する微調整処理においては、補正部８０で補正され、検出部９０で検出した走査軌跡γ１の「ずれ量」が許容範囲以内か否かを判別して、許容範囲で無かった場合は、「ずれ量」が許容範囲以内に収まるまで補正部８０に印加する電圧を変更する構成としている。

なお、本実施形態においては、ステップＳ１０４において、ＣＰＵは補正部８０に印加する電圧を変化させる場合に、例えば、補正部８０に印加する電圧を変更する前に測定した「ずれ量」と、補正部８０に印加する電圧を変更した後に測定した「ずれ量」とを比較して、その「ずれ量」が大きくなったと判断した場合、つまり、補正部８０に印加する電
圧を０．１Ｖ大きくしたことで変更後の「ずれ量」が大きくなった場合は、次に電圧を変更するときには、電圧を減少させる処理が行われる。

［１．７．補正部の変形例］
ここで、上述した図７に示す補正部８０の変形例を、図１２を参照して説明する。図１２は補正部８０の変形例の構成を示す図である。なお、以下の変形例においては、上述した図７の補正部８０の構成と異なる箇所以外は、理解を容易とするため同じ符号を付して説明を省略する。

図１２に示すように、変形例における補正用光学素子８１’は、ＫＴＮ結晶８２’を各電極対に対応させて分割した分割結晶片８２ｃ，８２ｄを組み合わせて構成している。すなわち、一方の分割結晶片８２ｃには、上下に対向する一対の電極８３ａ’，８３ｂ’からなる第１電極対が設けられており、他方の分割結晶片８２ｄには、上下に対向する一対の電極８３ｃ’，８３ｄ’からなる第２電極対が設けられている。そして、この場合も同様に、第１電極対への印加電圧の極性を第２極性対への印加電圧の極性と反転させる。

分割結晶片８２ｃ，８２ｄは電気的に絶縁した状態であるため、例えば、二つの電極対８３Ａ，８３Ｂに同時に電圧が印加された場合でも、例えば、電極８３ａ’と電極８３ｃ’との間及び電極８３ｂ’と電極８３ｄ’との間のクロストークを防ぐことができる。すなわち、この変形例においては、電極８３ａ’〜電極８３ｄ’の各電極間のクロストークを防ぐことができる。従って、電極対間での相互作用がなくなり、第１電極対によってのみ分割結晶片８２ｃ内に電場勾配が形成され、第２電極対によってのみ分割結晶片８２ｄ内に電場勾配が形成される。そのため、電極対間での相互作用を考慮して設計する必要がなくなり、補正用光学素子８１’の設計が容易になる。

上述してきたように、本実施形態においては、複数の電極の形状により、これらの電極に印加する電圧を一定電圧とした場合でも、ＫＴＮ結晶８２への光の入射位置に応じて屈折率分布領域の長さを変えることで光の偏向量を変えることができる。そのため、ＫＴＮ結晶８２に印加する電圧を生成する駆動信号供給回路１０の回路規模の増大を抑制しつつ偏向素子で走査した光の走査軌跡を補正することができる。

また、本実施形態においては、電気光学結晶としてＫＴＮ結晶８２を用いて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、同様の特性をもつ電気光学結晶であればどのような電気光学結晶であってもよい。

なお、本実施形態においては、電気光学結晶を介して対向する電極の形状は、光の入射位置に応じた偏向角になるようにＫＴＮ結晶８２の内部に電場勾配を形成するものであればよく、上述した三角形状に限られない。また、電極の形状は長方形状として電極の厚みを変えることで、ＫＴＮ結晶８２に注入される電子の量を変化させてもよい。

また、本実施形態においては、電極にチタンを用いて説明してきたが、本発明はこれに限らず、例えば、チタン同様にショットキー障壁が低く陰極側の電極からＫＴＮ結晶内に電子が注入される通電可能な金属であればそれを用いてもよい。

以上、本発明の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明を、上述してきた実施形態を通して説明したが、本実施形態のＲＳＤ１によれば、以下の効果が期待できる。

（１）画像信号Ｓに応じて強度変調された光を出射する光源部２０と、光源部２０から出射される光を主走査方向及び副走査方向に走査する高速走査部５０及び低速走査部６０（走査部）と、主走査方向への走査の位置に応じた偏向量で、副走査方向へ光を偏向して走査部の走査軌跡を補正する補正部８０とを備え、補正部８０は、電気光学結晶としてのＫＴＮ結晶８２と、ＫＴＮ結晶８２を挟んで対向し、ＫＴＮ結晶８２内に電場勾配を形成する複数の電極８３ａ〜８３ｄと、を備え、電極の形状を、ＫＴＮ結晶８２への光の入射位置に応じた偏向量で光を他方の走査方向へ偏向する電場勾配を形成する形状としたので、例えば、電極８３ａ〜８３ｄへの印加電圧を主走査方向への走査の位置に応じて変化させずとも、走査部による走査軌跡を補正することができることから、ＫＴＮ結晶８２に印加する電圧を生成する電圧供給回路としての駆動信号供給回路１０の構造を簡単なものにすることが可能となる。

（２）ＫＴＮ結晶８２への光の入射位置に応じて、当該入射位置からの光の進行方向の電極８３ａ〜８３ｄの長さを異ならせているため、例えば、電極８３ａ〜８３ｄに一定の電圧を印加しても、ＫＴＮ結晶８２への光の入射位置に応じた偏向量で光を他方の走査方向へ偏向する電場勾配を形成することができる。

（３）複数の電極８３ａ〜８３ｄは、少なくとも２つの電極対であることとしたため、例えば、２つの電極対の極性を異ならせることで、屈折率分布領域を複数形成することができ、ＫＴＮ結晶８２への光の入射位置に応じて異なる方向に偏向することができる。

（４）各電極８３ａ〜８３ｄの形状を、一方の電極８３ａと８３ｂとによる電極対による電場勾配と他方の電極８３ｃと電極８３ｄとによる電極対による電場勾配とが、一方の走査方向に対する光走査軌跡の中心に対して略対称となる形状とし、一方の走査方向へ光を往復走査するときに、その往路走査と復路走査とで、一方の電極対と他方の電極対とに印加する電圧を反転させる制御部を備えたため、例えば、往路走査における正弦波状に変化した走査軌跡γ１と、復路走査における正弦波状に変化した走査軌跡γ１とでは、水平軌跡γ３に対して歪む方向が異なる場合でも、電極対に印加する電圧の極性を反転させることで、一つの補正部８０により往路走査と復路走査との両方の走査軌跡γ１を補正することができる。

（５）補正部８０は、電気光学結晶としてのＫＴＮ結晶８２’を各電極対に対応させて分割した分割結晶片８２ｃ，８２ｄを組み合わせて構成したため、電極対間のクロストー
クを防ぐことができ、補正部８０により正確に補正ができるという利点を有する。

（６）補正部８０による補正後の光の走査軌跡を検出する検出部９０と、検出部９０で検出した走査軌跡が予め設定された軌跡から外れたときに、走査部による走査位置に応じて補正部８０に印加する電圧を調整する電圧調整部を備えたため、補正部８０により一定の直流電圧を補正部８０の電極に印加した状態では十分に軌跡の補正ができない場合であっても走査部の走査位置に応じて電極に供給される電圧を変更する、すなわちフィードバック補正を制御することで、補正部８０による補正後の光の走査軌跡を微調整することができる。

（７）走査部は、主走査方向に光を非等速に走査する第１走査部としての高速走査部５０と、副走査方向に光を等速に走査する第２走査部としての低速走査部６０とを有しており、補正部８０は、高速走査部５０と低速走査部６０との間に配置され、前記主走査方向に走査された光を副走査方向に偏向することとしたので、低速走査部６０により走査された後の光を入射して補正部８０で偏向する場合に比べて、補正部８０の大きさを小型化することができる。すなわち、補正部８０を高速走査部５０と低速走査部６０との間に配置することで、副走査方向に走査されていない光が入射することから、副走査方向へ入射面を広げる必要がなく、小型化を図ることができる。

（８）補正部８０は、第１走査部としての高速走査部５０と光学的に共役関係にある位置の近傍に配置されたので、例えば、入射面へ光が入射する範囲を可及的に小さくすることが可能となり、補正部８０の小型化を図ることができる。

１ＲＳＤ
１０駆動信号供給回路
２０光源部
３０光ファイバー
４０コリメート光学系
５０高速走査部
５５第１リレー光学系
６０低速走査部
６５第２リレー光学系
７０ハーフミラー
８０補正部
８２ＫＴＮ結晶
９０検出部

Claims

画像信号に応じて強度変調された光を出射する光源部と、
前記光源部から出射される光を主走査方向及び副走査方向に走査する走査部と、
前記一方の走査方向への走査の位置に応じた偏向量で、他方の走査方向へ光を偏向して前記走査部の走査軌跡を補正する補正部と、を備え、
前記補正部は、電気光学結晶と、前記電気光学結晶を挟んで対向し、前記電気光学結晶内に電場勾配を形成する複数の電極と、を備え、
前記電極の形状を、前記電気光学結晶への光の入射位置に応じた偏向量で前記光を前記他方の走査方向へ偏向する電場勾配を形成する形状としたことを特徴とする画像表示装置。
前記電気光学結晶への光の入射位置に応じて、当該入射位置からの光の進行方向の電極の長さを異ならせていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記複数の電極は、少なくとも２つの電極対であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
各前記電極の形状を、一方の電極対による電場勾配と他方の電極対による電場勾配とが、前記一方の走査方向に対する光走査軌跡の中心に対して略対称となる形状とし、
前記一方の走査方向へ光を往復走査するときに、その往路走査と復路走査とで、前記一方の電極対と前記他方の電極対とに印加する電圧を反転させる制御部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
前記補正部は、前記電気光学結晶を各前記電極対に対応させて分割した分割結晶片を組み合わせて構成したことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
前記補正部による補正後の光の走査軌跡を検出する検出部と、
前記検出部で検出した走査軌跡が予め設定された軌跡から外れたときに、前記走査部による走査位置に応じて前記補正部に印加する電圧を調整する電圧調整部と、を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記走査部は、前記主走査方向に光を走査する第１走査部と、前記副走査方向に光を走査する第２走査部とを有しており、
前記補正部は、前記第１走査部と前記第２走査部との間に配置され、前記主走査方向に走査された光を前記副走査方向に偏向することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記補正部は、前記第１走査部と光学的に共役関係にある位置の近傍に配置されたことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。