JP2013140224A - 画像表示装置、画像表示装置の制御方法、および、情報出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー走査型プロジェクションディスプレーにおいて、ドットクロックを走査ミラー部の振動に完全に同期させ、常に最適な画像表示を実現させる。
【解決手段】主走査方向に共振駆動するとともに副走査方向に非共振駆動して、光源部１３０からの光束を反射させてラスター走査する走査ミラー部２００と、画像データを指定されたドットクロックに基づいて主走査線の一ラインずつ読み出すメモリコントローラ１１３と、光源部１３０を画像データに基づいて駆動させる光源駆動部１１６と、を備える。タイミング処理部１６０は、走査ミラー部２００の主走査方向振動を検出する振動検出部１６２と、振動検出部１６２で検出された走査ミラー部２００の振動周波数を逓倍して、走査ミラー部２００の振動の一周期の半分の時間で主走査線一本分の画像データを描画するドットクロックを生成する周波数逓倍部１７２と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、画像表示装置、画像表示装置の制御方法および情報出力装置に関する。より具体的には、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーおよびその制御方法に関する。

レーザー光を走査ミラーで反射させ、光線のラスター走査により投射面に画像を表示させる画像表示装置が知られている。すなわち、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーは、走査ミラーを左右に往復揺動させて水平方向の走査線を描くと同時に、画像を構成する走査線の数に合わせて走査ミラーを垂直方向に往復揺動させる。
このような画像表示装置は、半導体レーザーダイオードやＭＥＭＳミラーを利用することによって非常に小型化できる可能性があり、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなど様々な応用製品が現在開発されてきている。

ところで、液晶表示装置（ＬＣＤ）など従来の画像表示装置では、主走査線の一ライン単位で描画を行っている（例えば特許文献１：特開２０００−２５３３３５号公報）。
したがって描画用の画像データ信号は、有効画素数と表示タイミングとに合わせて主走査線の一ライン単位で生成されればよい。そして、液晶パネルの仕様は決まっているので、この仕様に合わせた水平同期信号に合うようにドットクロックを設定しておき、ドットクロックのタイミングで一ラインずつ画像信号をサンプリングしていけばよい（特許文献１：特開２０００−２５３３３５号公報）。
なお、特許文献１には、原画像の解像度（画素数）が変わっても適切な水平ブランキング期間を取れるようにドットクロックを調整する方法が開示されている。

特開２０００−２５３３３５号公報

しかしながら、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーでは、走査ミラーを左右に往復揺動させるという独特の描画方法を採用している。したがって水平同期のタイミングは走査ミラーの振動周期に依存して決定されなければならない。
また、走査ミラーは機械的共振を利用しているため、個体差や環境温度等によってバラツキがでやすいという特有の問題がある。

ここで、走査ミラーが左右に往復揺動するということは、左から右に一ライン分を描画した後、走査ミラーは右から左に戻らなければならないことになる。
これに対して、液晶パネルを駆動させるにあたっては、戻り時間などというものが無い。したがって、走査ミラーの主走査駆動の一周期は、液晶パネルの水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）の一周期とは異なる概念である。液晶パネルでは水平同期信号の一周期あたりに一ライン分の画像データを生成していればよかったが、これはレーザー走査型のプロジェクションディスプレーには単純には適用できない。
レーザー走査型のプロジェクションディスプレーには、それに適した表示駆動方法が開発されなければならない。

そこで、本発明は、
光源部（１３０）と、
主走査方向に共振駆動するとともに副走査方向に非共振駆動して、前記光源部（１３０）からの光束を反射させてラスター走査する走査ミラー部（２００）と、
画像データを指定されたドットクロックに基づいて主走査線の一ラインずつ読み出すメモリコントローラ１１３と、
前記光源部（１３０）を前記画像データに基づいて駆動させる光源駆動部（１１６）と、
前記メモリコントローラ（１１３）の動作を前記走査ミラー部（２００）の駆動に合わせるようにタイミング処理するタイミング処理部（１６０）と、を備え、
前記タイミング処理部（１６０）は、
前記走査ミラー部（２００）が共振駆動している際の主走査方向振動周波数を検出する振動検出部（１６２）と、
前記振動検出部（１６２）で検出された走査ミラー部（２００）の振動周波数を逓倍することにより、走査ミラー部（２００）の振動の一周期の半分の時間で主走査線一本分の画像データの出力を制御するドットクロックを生成する周波数逓倍部（１７２）と、を備える
ことを特徴とする画像表示装置（１００）を提供する。

上記画像表示装置（１００）において、
前記周波数逓倍部（１７２）は、
前記走査ミラー部（２００）の振動周波数Ｆをｋ倍したドットクロックを生成する
ようにしても良い。
ここで、ｋは次の式で表される。
主走査線方向の有効画素数をＰ、両端のそれぞれにおけるブランキング期間を有効画素を表示する期間のｘ％、とするとき、
ｋ＝（Ｐ＋ｘ／１００×２）×２

また、上記画像表示装置（１００）において、
前記メモリコントローラ（１１３）は、
前記走査ミラー部（２００）の主走査駆動の往路に相当する画像データはアドレス順に読出し、
前記走査ミラー部（２００）の主走査駆動の復路に相当する画像データはアドレスの逆から読み出す
ようにしても良い。

さらに本発明は、
光源部（１３０）と、
主走査方向に共振駆動するとともに副走査方向に非共振駆動して、前記光源部（１３０）からの光束を反射させてラスター走査する走査ミラー部（２００）と、
画像データを指定されたドットクロックに基づいて主走査線の一ラインずつ読み出すメモリコントローラ１１３と、
前記光源部（１３０）を前記画像データに基づいて駆動させる光源駆動部（１１６）と、を備えた画像表示装置（１００）の制御方法であって、
前記走査ミラー部（２００）が共振駆動している際の主走査方向振動周波数を検出し、
前記検出した前記走査ミラー部（２００）の振動周波数を逓倍することにより、走査ミラー部（２００）の振動の一周期の半分の時間で主走査線一本分の画像データの出力を制御するドットクロックを生成する
ことを特徴とする画像表示装置（１００）の制御方法
を提供する。

さらに本発明は、
共振駆動する走査ミラー部（２００）と、
前記走査ミラー部（２００）の振動周波数を検出する振動検出部（１６２）と、
前記振動検出部（１６２）が検出した前記振動周波数を逓倍する周波数逓倍部（１７２）と、
前記周波数逓倍部（１７２）が生成した逓信周波数を、前記走査ミラー部に入力される信号を制御するためのドットクロックとして供給するドットクロック供給部（１７３）と、を備える情報出力装置
を提供する。

画像表示装置の典型的使用例を示す図。 画像表示装置の全体構成を示す機能ブロック図。 映像信号の処理の流れを示す図。 画像データの構成を説明するための図。 光射出ユニットの斜視図。 走査ミラー部の構造を示す図。 光射出ユニットから発射された画像光束Ｌ１が見る人の眼に到達するまでの光路を示す図。 タイミング処理部の構成を示す図。 振動検出信号から主走査駆動信号ＳＨを生成する様子を説明する図。 副走査駆動信号ＳＶを例示する図。 第１実施形態の動作を説明ためのタイミングチャート。 第２実施形態を説明するためのタイミングチャート。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の画像表示装置に係る第１実施形態について説明する。
図１は、本発明が想定する画像表示装置１００の典型的使用例である。
画像表示装置１００は、レーザー光を走査ミラーで反射させ、光線のラスター走査により投射面に画像を表示させるものである。
図１において、画像表示装置１００は、自動車１０に内蔵されている。
画像表示装置１００からは所望の画像を表示させるように調整された画像光束Ｌ１が発射される。
この画像光束Ｌ１は、フロントガラス１１での反射を介して運転者Ｐの眼に入射し、網膜上に像を結ぶ。同時に、フロントガラス１１には外界からの光Ｌ２も入射して透過していく。したがって、外界からの光Ｌ２と光射出ユニットからの画像光束Ｌ１とがオーバーレイ（重畳）し、運転者Ｐの視界には外界の実景と画像表示装置１００によって調整された画像とが同時に見えることになる。

図２は、画像表示装置１００の全体構成を示す機能ブロック図である。
画像表示装置１００は、画像信号処理部１１０と、光射出ユニット１２０と、結像光学系１５０と、タイミング処理部１６０と、を備える。各機能部の構成および動作を以下に説明する。

画像信号処理部１１０は、ビデオインターフェース１１１と、ビデオデコーダ１１２と、メモリコントローラ１１３と、フレームメモリ１１４と、データバッファ１１５と、光源駆動部１１６と、を備える。

ビデオインターフェース１１１を介して原画像信号が入力される。ビデオデコーダ１１２は、画像種別に応じて原画像信号をデコード処理する。
例えば、原画像信号がアナログ画像信号（コンポーネント映像信号）である場合には、デコード処理により、原画像信号を、３色（ＲＧＢ）のデジタル色信号で構成されるデジタル画像信号と、水平同期信号と垂直同期信号とを含む同期信号と、に分離する。

メモリコントローラ１１３は、書込み部１１３Ｗと読出し部１１３Ｒとを有する。
図３は、映像信号の処理の流れを示す図である。
書込み部１１３Ｗは、ビデオデコーダ１１２で処理した映像信号をフレームメモリ１１４に一旦書き込んでバッファさせる。そして、読出し部１１３Ｒは、指定されたドットクロックに基づいてフレームメモリ１１４から画像データを主走査線の一ラインずつ読み出す。
ここで、読出し部１１３Ｒは、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーに適したタイミングで画像データを読み出すとともに後段に出力する。
すなわち、読出し部１１３Ｒは、タイミング処理部１６０で調整されたタイミング信号（ドットクロック、表示期間指示信号）に合わせて画像データを読み出す。このように読み出された画像データはデータバッファ１１５に一時保持される。
タイミング処理部１６０の構成および動作については後述する。

データバッファ１１５には一ラインずつ読み出された画像データが一時保持され、さらに、画像データは順に光源駆動部１１６に出力される。

光源駆動部１１６は、Ｄ／Ａ変換部を備え、画像データに応じて光射出ユニット１２０の光源である各半導体レーザーダイオードに駆動電流を印加して各半導体レーザーダイオードを所望の輝度で発光させる。
光射出ユニット１２０の光源としては、ＲＧＢ３色を得るため、赤色レーザーダイオード、青色レーザーダイオード、および、緑色レーザーダイオードが設けられている（具体的な構造は図５を参照）。それに合わせて、光源駆動部１１６としても、赤色ドライバ１１６Ｒと、緑色ドライバ１１６Ｇと、青色ドライバ１１６Ｂと、を備えている。

なお、当然のことであるが、画像データを構成する各画素データは、図４に示すように、画素ごとにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色で構成される色情報を有する。それぞれのドライバ１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂはおのおの各画素の各色の情報に応じて半導体レーザーダイオードに電流を印加する。

光射出ユニット１２０は、光源部１３０と、走査ミラー部２００と、を備える。
図５は、光射出ユニット１２０の斜視図であり、光源部１３０と走査ミラー部２００とはユニット化されている。
光源部１３０は、３色のレーザーダイオード１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂと、複数のミラー１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄと、複数の集光レンズ１３４と、を有する。
レーザーダイードとしては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色用に赤色レーザーダイオード１３２Ｒ、緑色レーザーダイオード１３２Ｇおよび青色レーザーダイオード１３２Ｂが設けられている。

ミラー１３３Ｂ、１３３Ｃはそれぞれ所定の波長の色を透過または反射させるダイクロイックミラーである。

光源部１３０における光の経路を簡単に説明すると、第１ミラー１３３Ａは緑色レーザーを直角に反射して反射光を赤色レーザーの光路に導く。第２ミラー１３３Ｂは、赤色レーザーを透過させるとともに緑色レーザーを反射して両者を合波する。第３ミラー１３３Ｃは、前記第２ミラー１３３Ｂからの光を透過させるとともに青色レーザーを反射する。
これにより三つのレーザー光を一軸に合波した光束として、最後に第４ミラー１３３Ｄによって前記光束を走査ミラー部２００に所定の角度で入射させる。
なお、光路上に集光レンズ１３４が適宜配置されており、レーザー光を集光させる。
各集光レンズの光学特性および配置位置は、次段の結像光学系１５０との関係で決定される。

なお、図５において、光射出ユニット１２０の背面側に回路基板が設けられ、この回路基板上に画像信号処理部１１０とタイミング処理部１６０とが組み込まれており、全体としてモジュール化されている。

次に、走査ミラー部２００の構成を説明する。
走査ミラー部２００は、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスであって、半導体集積回路の加工技術を応用して製造される。走査ミラー部２００は、互いに直交する二つの揺動軸を有する二軸駆動可能であって、一面にミラーを有する。ミラーを揺動させることにより、画像光束をラスタースキャンさせる。

走査ミラー部２００の典型的構造を図６を参照して説明する。
図６において、（Ａ）は走査ミラー部２００の平面図であり、（Ｂ）は断面模式図である。
なお、断面模式図においては、見易いように、誤解のない範囲でハッチングは省略した。
また、説明の都合上、図６（Ａ）において、上下方向をｙ軸方向、左右方向をｘ軸方向として説明する。

走査ミラー部２００は、光を主走査方向および副走査方向に偏向させるように二軸駆動する光偏向素子２１０と、光偏向素子２１０を支える支持基台部２５０と、を備える。
光偏向素子２１０は、Ｓｉ（シリコン）ウェハから周知の半導体プロセスで作製される。
光偏向素子２１０は、図６（Ａ）においてｘ軸方向の両端に配置された二つの支持部と、前記二つの支持部の間において全体として副走査方向に揺動する副走査揺動体部と、二つ支持部と副走査揺動体部とを繋ぐ二つのアームと、を有する。
二つのアームは、上下方向のほぼ中央で支持部と副走査揺動体部とを繋ぎ、これにより、副走査揺動軸Ｘｓを揺動軸として副走査揺動体部が揺動可能になっている。

次に、副走査揺動体部２３０は、枠を構成する枠体２３１と、枠体２３１の枠内において枠体２３１から離間した状態で支持された主走査揺動片部２３２と、枠体２３１の内縁と主走査揺動片部２３２とを繋ぐ四つのＬ型梁部２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄと、四つの圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、２３４Ｄと、ミラー２３５と、二つの磁石２３６Ｕ、２３６Ｄと、を備える。

Ｌ型梁部２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄは、枠体２３１のうちのｙ軸に平行な内辺と、主走査揺動片部２３２のｘ軸に平行な辺と、を連結している。
このとき、Ｌ型梁部２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄは、主走査揺動片部２３２の左右中央に近接した位置において主走査揺動片部２３２と連結されている。これにより、主走査揺動軸Ｙｓを揺動軸として主走査揺動片部２３２が揺動可能になっている。

そして、四つＬ型梁部２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄにおいて、ｘ軸に平行な部分に圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、２３４Ｄが配置されている。圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、２３４Ｄは、詳しくは図示しないが、下部電極と上部電極との間に圧電体膜を挟んだ積層構造である。

ミラー２３５は、主走査揺動片部２３２の一面に形成されている。ミラーは、反射率の高い金属（例えばＡｌやＡｕ）の蒸着によって形成できる。
ここまでの構造で明らかなように、ミラー２３５は、アーム２４０Ｌ、２４０Ｒによる支持によって副走査方向に揺動するとともに、Ｌ型梁部２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄの支持によって主走査方向にも揺動できる。

二つの磁石２３６Ｕ、２３６Ｄは、主走査揺動片部２３２においてｙ軸に沿った上下にそれぞれ配置されている。
ミラー２３５が形成された面を表面とすると、磁石２３６Ｕ、２３６Ｄは副走査揺動体部２３０の裏面に貼設されている。

支持基台部２５０は、台部２５１と、二つの電磁コイル２５２Ｕ、２５２Ｄと、を有する。
電磁コイル２５２Ｕ、２５２Ｄは、それぞれ磁石２３６Ｕ、２３６Ｄと対になるように配置されている。

最後に、電気的配線について説明する。
４つの圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、２３４Ｄが設けられているところ、二つの圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂで主走査揺動片部２３２に振動を誘起し、二つの圧電素子２３４Ｃ、２３４Ｄで主走査揺動片部２３２の振動を検出する。
すなわち、図６（Ａ）において、主走査揺動軸Ｙｓを間にして左側に配置されている二つの駆動用圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂには駆動信号を印加する。すると、左側の二つの駆動用圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂの振動がＬ型梁部２３３Ａ、２３３Ｂを介して主走査揺動片部２３２に伝達され、主走査揺動片部２３２が主走査揺動軸Ｙｓを揺動軸として揺動する。
また、主走査揺動軸Ｙｓを間にして右側に配置されている二つの検出用圧電素子２３４Ｃ、２３４Ｄで主走査揺動片部２３２の振動を検出する。
ここで、検出用圧電素子２３４Ｃ、２３４Ｄから得られる振動検出信号に対して所定の位相差をもった駆動電圧信号を駆動用圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂにフィードバックすることにより、主走査揺動片部２３２を共振駆動させることができる。

また、電磁コイル２５２Ｕ、２５２Ｄには、所定周期で副走査揺動体部２３０を揺動させる駆動電流を印加する。
これにより、電磁コイル２５２Ｕ、２５２Ｄと磁石２３６Ｕ、２３６Ｄとが反発および接近を交互に繰り返し、副走査揺動体部２３０が副走査揺動軸Ｘｓを揺動軸として揺動する。
副走査方向の揺動は、非共振駆動であり、画像データの垂直駆動の周期に合わせて調整される。

次に、結像光学部１５０について説明する。
図７は、光射出ユニット１２０から発射された画像光束Ｌ１が見る人の眼に到達するまでの光路を示す図である。
なお、結像光学部１５０の構成は、光射出ユニット１２０から射出された画像光束Ｌ１を見る人の眼に導くものであればよく、特定の構成に限定されるものではない。
結像光学部１５０は、平面ミラー１５１、スクリーン１５２と、平面ミラー１５３と、凹面ミラー１５４と、コンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）としてのフロントガラス１１と、を備える。
スクリーン１５２は、光透過型のものであり、拡散板やマイクロレンズをマトリックス状に配列した所謂マイクロレンズアレイなどで構成される。
マイクロレンズアレイは、レーザー特有のスペックルを低減する効果があり、放射角や色ムラを考慮して最適設計されている。
走査ミラー部２００で反射された光束Ｌ１は、スクリーン１５２上で一旦中間像を結ぶ。その後、平面ミラー１５３、凹面ミラー１５４、フロントガラス１１での反射を介して画像光束Ｌ１は見る者の眼に届く。
また、コンバイナとしてのフロントガラス１１において、画像光束Ｌ１と外界からの実景とがオーバーレイされる。

続いて、タイミング処理部１６０について説明する。
タイミング処理部１６０は、本実施形態の主要構成要素でもあるので、図８に詳細構成を示し、各機能部の動作を順を追って説明する。

タイミング処理部１６０は、ミラー駆動制御回路１６１と、振動検出部１６２と、タイミング調整部１７０と、を備える。

ここで、タイミング処理が必要な事項としては、走査ミラー部２００の主走査駆動制御、走査ミラー部２００の副走査駆動制御、および、画像信号処理部１１０での画像処理タイミングを走査ミラー部の駆動に合わせるためのタイミング信号の生成、がある。

ミラー駆動制御回路１６１は、走査ミラー部２００の主走査駆動制御を行う主走査駆動制御部１６１Ｈと、走査ミラー部２００の副走査駆動制御を行う副走査駆動制御部１６１Ｖと、を備える。

まず、走査ミラー部２００の主走査駆動制御について説明すると、走査ミラー部２００の検出用圧電素子２３４Ｃ、２３４Ｄからの検出信号を振動検出部１６２で検出する。
振動検出部１６２は、例えば、増幅回路やフィルタで構成することができる。
検出された振動検出信号Ｓｎが、例えば、図９（Ａ）のようになったとする。
この振動検出信号Ｓｎを主走査駆動制御部１６１Ｈにフィードバックし、図９（Ｂ）のように走査ミラー部２００が主走査方向で共振するように位相調整を行い、主走査駆動制御信号ＳＨとして駆動用圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂに印加する。図９からわかるように、振動検出信号Ｓｎと主走査駆動制御信号ＳＨとは、位相がずれているが、波長は同じである。
なお、主走査駆動制御信号ＳＨは、パルス化してもよい。
これにより、走査ミラー部２００を主走査方向においては共振駆動させる。

一方、副走査駆動制御部１６１Ｖは、画像データの垂直駆動の周期に合わせて走査ミラー部２００を副走査方向に非共振駆動させる。
副走査方向の振動周波数は、例えば、ＶＧＡであれば６０Ｈｚである。
副走査駆動制御部１６１Ｖは、主走査駆動制御部１６１Ｈから出力される主走査駆動信号ＳＨとタイミングを合わせながら、６０Ｈｚで走査ミラー部２００を副走査方向で揺動させる副走査駆動信号ＳＶを出力する。
図１０に、副走査駆動信号ＳＶを例示すると、副走査駆動信号ＳＶは三角波であり、上から下には４８０本の主走査線を描画するだけの時間を確保するために比較的遅く揺動させ、下から上への戻りは素早く駆動させる。

タイミング調整部１７０は、周期検出部１７１と、周波数逓倍器１７２と、ドットクロック供給部１７３と、表示期間指示部１７４と、を備える。

周期検出部１７１は、振動検出部１６２から供給される振動検出信号Ｓｎに基づいて走査ミラー部２００の主走査方向の振動の一周期を検出する。
走査ミラー部２００の振動検出信号Ｓｎが図１１（Ａ）であったとする。
これをパルス化すると図１１（Ｂ）が得られる。
図１１（Ｂ）において負から正に変化するポイントを周期の変わり目として検出すれば、図１１（Ｃ）のように走査ミラー部２００の主走査方向の振動の一周期を検出できる。
周期検出部１７１は、この周期検出を一周期ごとに行い、その検出した周期長（周波数）を周波数逓倍部１７２に出力する。

周波数逓倍部１７２は、検出された走査ミラー部２００の主走査方向の振動周波数（振動周期）に基づいてドットクロックを生成する。
周波数逓倍部１７２は、例えば、ＰＬＬ（位相同期回路、Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）、詳しくは、ＰＬＬ周波数シンセサイザであり、走査ミラー部２００の振動周波数を所定数倍する（一周期を所定数に分割する）。

ここで、例えば、表示画像の解像度がＶＧＡ（６４０×４８０）であれば、主走査方向の振動周波数を１５３６倍にしたドットクロックを生成する。
この数値が導かれる理由を説明する。

図９（Ａ）の振動検出信号Ｓｎまたは図９（Ｂ）の主走査駆動信号ＳＨからわかるように、走査ミラー部２００は、周期長のうちの前半二分の一で左から右に揺動し（往路）、後半二分の一で右から左に揺動する（復路）。
したがって、往路方向だけの片道表示走査を行うとすると、主走査線の一ラインを描画できる時間は周期長の半分以下である。そして、走査ミラー部２００は、最大角まで振れきった端（リミット）で一時動きが停止する瞬間がある。したがって、方向転換時に例えば１０％のブランキングタイムを設ける必要がある。そして、表示可能期間に主走査線一本分である６４０画素を確保することになる。

すると、図１１（Ｄ）からわかるように、一周期は、（６４０＋６４＋６４）×２＝１５３６個分のドットクロックに対応しなければならないことになる。したがって、周波数逓倍部１７２は、走査ミラー部２００の振動周波数を１５３６倍したドットクロックを生成する。

一般式で表現すると次のようになる。
主走査方向の有効画素数をＰ、両端のそれぞれにおけるブランキング期間を有効画素を表示する期間のｘ％、とする。
このとき、周波数逓倍部１７２は、走査ミラー部２００の主走査方向の振動周波数Ｆをｋ倍する。
ただし、ｋは次の式で表される。

ｋ＝（Ｐ＋ｘ／１００×２）×２

このように周波数逓倍部１７２は、走査ミラー部２００の主走査方向の振動周波数Ｆを逓倍することにより、一周期の半分の期間で主走査方向一本分の画像データを描画するドットクロックを生成する。
表現を変えると、周波数逓倍部１７２は、走査ミラー部２００の主走査方向の振動周波数Ｆを逓倍することにより、一周期の期間で主走査方向二本分の画像データを描画できるだけのドットクロックを生成する。
また、周波数逓倍部１７２は、周期検出部１７１で一周期を検出するごとにドットクロックを更新する。すなわち、一周期ごとにドットクロックは走査ミラー部２００の駆動に合わせて常に最新に更新される。

このように生成されたドットクロックは、ドットクロック供給部１７３および表示期間指示部１７４に出力される。

表示期間指示部１７４は、走査ミラー部２００の往路においてブランキング期間を除き、主走査線を有効に描画して画像を表示できる有効表示期間を表す信号を生成する（図１１（Ｅ）参照）。
この表示期間指示信号で示される期間に、ドットクロックのタイミングで半導体レーザーダイオードを駆動すれば、有効表示エリアに所望の画像を表示できることになる。

なお、図１１（Ｅ）では主走査線方向の有効表示期間を示すが、図１０に示すように、副走査方向にも有効表示時間のみならずブランキングタイムが発生する。
表示期間指示部１７４は、主走査方向および副走査方向の表示期間指示信号をそれぞれ生成する。

ドットクロック供給部１７３からのドットクロックおよび表示期間指示部１７４で生成される表示期間指示信号は、タイミング信号として、読出し部１１３Ｒ、ＲＧＢデータバッファ１１５、光源駆動部１１６に供給される。
このように生成されたタイミング信号（ドットクロック、表示期間指示信号）に基づいて描画が行われる動作を順に説明する。

まず、読出し部１１３Ｒは、ドットクロックのタイミングで画像データを一ラインずつ読み出してＲＧＢデータバッファ１１５に出力する。
ただし、ブランキングタイムに相当する時間については、読出し部１１３Ｒは画像データを読み出さないで空送りし、ダミー信号をＲＧＢデータバッファ１１５に出力する（図１１（Ｆ）参照）。

このＲＧＢデータバッファ１１５に一時保持された画像データが順送りに光源駆動部１１６に送られる。すると、各色の半導体レーザーダイオードそれぞれが画像データで指示された輝度で発光駆動される。
各色の輝度、主走査、副走査の駆動が同期することにより、各画素が適切に描画され、これによって、所望の画像データが描画されることになる。

このような構成を有する第１実施形態によれば、次の効果を奏する。
本第１実施形態においては、主走査駆動信号はもちろんのこと、ドットクロックおよび表示期間指示信号を常に走査ミラー部２００の振動周波数から派生して生成する。
すなわち、別途に用意されたシステムクロックなどを調整して用いるのではないので、ドットクロックおよび表示期間指示信号を走査ミラー部２００の振動に完全に同期させることができる。
これにより、表示ずれなどの誤動作を防ぎ、常に最適な画像表示を実現させることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、走査ミラー部２００の往復振動のうち往路方向だけ描画する片道表示走査を行う場合を例示した。
この場合、復路の時間はブランキングタイムとなっているので、表示画像の輝度やコントラストが低くなってしまう可能性がある。そこで、第２実施形態においては、復路においても描画を行う往復表示走査を行う場合を説明する。

第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同じであるが、走査ミラー部２００の主走査駆動の復路に相当する期間も表示期間とし、また、復路に相当する画像データについてはアドレスの逆から画像データを読み出す点に特徴がある。

図１２は、第１実施形態の図１１に相当するタイミングチャートである。
図１２において、表示期間指示信号（図１２（Ｅ））は、主走査駆動の復路においてもＨレベルになる。そして、読出し部１１３Ｒは、主走査駆動の復路に相当する画像データを読み出すにあたっては、画像データをアドレスの逆から読み出す。すなわち、図１２（Ｆ）において示すように、主走査方向の６４０番目の画素、表示画像でいうと一番右端に当たる画素、のデータから読み出す。
主走査駆動の復路においては、描画点は右から左に移動するのであるから、逆順に読み出した通りの順番で画像データを光源駆動部１１６に送り、半導体レーザーダイオードを発光駆動させればよい。
これにより、主走査駆動の復路においても画像を表示することができる。

このような第２実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。すなわち、復路方向でも描画する往復表示走査を行うので、その分ブランキングタイムが半分以下になり、輝度、コントラストが高い画像表示を実現できる。

なお、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
画像の解像度がＶＧＡに限られないことはもちろんである。
上記説明では、走査ミラー部としては、一体で二軸駆動が可能なＭＥＭＳミラーを例示したが、水平方向に揺動するミラーと垂直方向に揺動するミラーとが別体になっているなど、上記の例示に限定されず種々変更が可能である。

画像表示装置は、ヘッドアップディスプレイとしての車載タイプのみならず、ヘルメット内蔵型や眼鏡タイプなどのヘッドマウントディスプレイ、フロントプロジェクターなどに応用できることはいうまでもない。

１０・・・自動車、１１・・・フロントガラス、１００・・・画像表示装置、１１０・・・画像信号処理部、１１１・・・ビデオインターフェース、１１２・・・ビデオデコーダ、１１３・・・メモリコントローラ、１１３Ｒ・・・読出し部、１１３Ｗ・・・書込み部、１１４・・・フレームメモリ、１１５・・・データバッファ、１１６・・・光源駆動部、１１６Ｂ・・・青色ドライバ、１１６Ｇ・・・緑色ドライバ、１１６Ｒ・・・赤色ドライバ、１２０・・・光射出ユニット、１３０・・・光源部、１３２Ｂ・・・青色レーザーダイオード、１３２Ｇ・・・緑色レーザーダイオード、１３２Ｒ・・・赤色レーザーダイオード、１３３Ａ・・・ミラー、１３３Ｂ・・・ミラー、１３３Ｄ・・・ミラー、１３４・・・集光レンズ、１５０・・・結像光学系、１５１・・・平面ミラー、１５２・・・スクリーン、１５３・・・平面ミラー、１５４・・・凹面ミラー、１６０・・・タイミング処理部、１６１・・・ミラー駆動制御回路、１６１Ｈ・・・主走査駆動制御部、１６１Ｖ・・・副走査駆動制御部、１６２・・・振動検出部、１７０・・・タイミング調整部、１７１・・・周期検出部、１７２・・・周波数逓倍部、１７３・・・ドットクロック供給部、１７４・・・表示期間指示部、２００・・・走査ミラー部、２１０・・・光偏向素子、２３０・・・副走査揺動体部、２３１・・・枠体、２３２・・・主走査揺動片部、２３３Ａ、２３３Ｂ、２３３Ｃ、２３３Ｄ・・・Ｌ型梁部、２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、２３４Ｄ・・・圧電素子、２３５ ミラー、２３６Ｕ、２３６Ｄ・・・磁石、２４０Ｌ、２４０Ｒ・・・アーム、２５０・・・支持基台部、２５１・・・台部、２５２Ｕ、２５２Ｄ・・・電磁コイル。

Claims (5)

1. 光源部と、
   主走査方向に共振駆動するとともに副走査方向に非共振駆動して、前記光源部からの光束を反射させてラスター走査する走査ミラー部と、
   画像データを指定されたドットクロックに基づいて主走査線の一ラインずつ読み出すメモリコントローラと、
   前記光源部を前記画像データに基づいて駆動させる光源駆動部と、
   前記メモリコントローラの動作を前記走査ミラー部の駆動に合わせるようにタイミング処理するタイミング処理部と、を備え、
   前記タイミング処理部は、
   前記走査ミラー部が共振駆動している際の主走査方向振動周波数を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部で検出された走査ミラー部の振動周波数を逓倍することにより、走査ミラー部の振動の一周期の半分の時間で主走査線一本分の画像データの出力を制御するドットクロックを生成する周波数逓倍部と、を備える
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記周波数逓倍部は、
   前記走査ミラー部の振動周波数Ｆをｋ倍したドットクロックを生成する。
   ここで、ｋは次の式で表される。
   主走査線方向の有効画素数をＰ、両端のそれぞれにおけるブランキング期間を有効画素を表示する期間のｘ％、とするとき、
   ｋ＝（Ｐ＋ｘ／１００×２）×２
3. 請求項１または請求項２に記載の画像表示装置において、
   前記メモリコントローラは、
   前記走査ミラー部の主走査駆動の往路に相当する画像データはアドレス順に読出し、
   前記走査ミラー部の主走査駆動の復路に相当する画像データはアドレスの逆から読み出す
   ことを特徴とする画像表示装置。
4. 光源部と、
   主走査方向に共振駆動するとともに副走査方向に非共振駆動して、前記光源部からの光束を反射させてラスター走査する走査ミラー部と、
   画像データを指定されたドットクロックに基づいて主走査線の一ラインずつ読み出すメモリコントローラと、
   前記光源部を前記画像データに基づいて駆動させる光源駆動部と、を備えた画像表示装置の制御方法であって、
   前記走査ミラー部が共振駆動している際の主走査方向振動周波数を検出し、
   前記検出した前記走査ミラー部の振動周波数を逓倍することにより、走査ミラー部の振動の一周期の半分の時間で主走査線一本分の画像データの出力を制御するドットクロックを生成する
   ことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
5. 共振駆動する走査ミラー部と、
   前記走査ミラー部の振動周波数を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部が検出した前記振動周波数を逓倍する周波数逓倍部と、
   前記周波数逓倍部が生成した逓信周波数を、前記走査ミラー部に入力される信号を制御するためのドットクロックとして供給するドットクロック供給部と、を備える情報出力装置。