JP2014010347A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ走査型の画像表示装置において、振動などの外力が走査ミラー（２００）の揺動動作に影響することによる画像の乱れを抑制する。
【解決手段】画像表示装置（１００）は、光源部（１３０）と、光源部（１３０）から射出された光を反射させてラスタ走査する走査ミラー部（２００）と、走査ミラー部（２００）に対して外部から加わる振動を検出する外部振動検出部（１８０）と、走査ミラー部駆動制御部（１６１）とを備える。走査ミラー部駆動制御部（１６１）は、走査ミラー部（２００）を駆動させるためのドライブ信号と、外部振動検出部（１８０）が検出した前記振動に基づいて生成された補正信号とに基づき、走査ミラー部（２００）の駆動を制御する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。より具体的には、レーザ走査型の画像表示装置および画像表示方法に関する。

投射されたレーザ光を走査ミラーで反射させ、反射された光線のラスタ走査により投射面に画像を表示させるレーザ走査型の画像表示装置が知られている。このレーザ走査型の画像表示装置は、水平方向の走査線を描く際に走査ミラーを左右に往復揺動させるとともに、画像を構成する走査線の数にあわせて走査ミラーを垂直方向に揺動させる。近年では、この走査ミラーとして例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを利用することでレーザ走査型の画像表示装置は小型化され、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、一般に、画像表示装置に振動などの外力が加わると、表示される画像が乱れるという問題が生じる場合がある。例えば、特許文献１は、車載ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）において、表示される画像が、車両の振動や運転者の姿勢の変化などにより運転者の視線上から外れ、視認性が低下する問題を指摘している。特許文献１はさらに、この問題による影響を抑制するため、複数のカメラを用いて車両の振動や運転者と車両との相対位置の変化を検出し、検出結果に基づいて画像の投影位置を変化させる構成を開示している。また、特許文献２は、携帯可能な投射型画像表示装置において、表示される画像が手ブレにより劣化する問題を指摘し、この問題の解決手段として、当該装置の姿勢の変化に応じて投射画像の位置を変化させる構成を開示している。

特開２０１０−０７００６６号公報 特開２００６−１３８９３９号公報

レーザ走査型の画像表示装置では、走査ミラーの水平及び垂直方向における往復揺動に基づいて画像を描画するという独特の描画方法を採用している。したがって、振動などの外力が走査ミラーの揺動動作に影響し、その結果として走査ミラーが反射したレーザ光の軌跡として描画される画像にも乱れが生じるという独特の問題が発生する場合がある。

これに対して特許文献１及び２に記載の技術はいずれも、描画される画像自体に生じる異状ではなく、その画像の表示位置に生じる異常を解決すべき課題としている。そのため、これらの文献に記載の技術によっては、上述のレーザ走査型の画像表示装置に特有の、画像自体に生じる乱れの問題を解決することはできない。そこで本発明は、外力に起因して生じる表示画像の乱れを抑制し、適切な画像を表示することを目的とする。

そこで、本発明は、光源部（１３０）と、光源部（１３０）から射出された光を反射させてラスタ走査する走査ミラー部（２００）と、走査ミラー部（２００）に対して外部から加わる振動を検出する外部振動検出部（１８０）と、走査ミラー部（２００）を駆動させるためのドライブ信号と、外部振動検出部（１８０）が検出した前記振動に基づいて生成された補正信号とに基づき、走査ミラー部（２００）の駆動を制御する走査ミラー部駆動制御部（１６１）とを備えることを特徴とす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、走査ミラー部（２００）は、主走査方向及び副走査方向に駆動され、外部振動検出部（１８０）は、走査ミラー部（２００）の前記主走査方向又は前記副走査方向に対し略平行に配置されても良い。
また、上記画像表示装置（１００）は、車両に搭載され、外部振動検出部（１８０）は、前記車両の振動を検出することとしても良い。
さらに本発明は、光源部（１３０）と、光源部（１３０）から射出された光を反射させてラスタ走査する走査ミラー部（２００）と、走査ミラー部（２００）に対して外部から加わる振動を検出する外部振動検出部（１８０）とを備える画像表示装置（２００）における画像表示方法であって、走査ミラー部（２００）を駆動させるためのドライブ信号と、外部振動検出部（１８０）が検出した前記振動に基づいて生成された補正信号とに基づき、走査ミラー部（２００）の駆動を制御することを特徴とする画像表示方法を提供する。

本発明に係る画像表示装置及び画像表示方法によれば、外力に起因して生じる表示画像の乱れを抑制し、適切な画像を表示することができる。

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。 走査ミラー部と外部振動検出部との配置例を示す図。 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。 補正信号によるドライブ信号の補正処理を示す図。 ドライブ信号の補正処理による効果を示す図。 第１実施形態の動作を説明するためのタイミングチャート。

以下に図面を参照しながら、本発明に係る撮像装置及び画像ぶれ補正方法の好適な実施形態を説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
本発明の画像表示装置に係る第１実施形態について以下に説明する。図１は、第１実施形態に係る画像表示装置１００の典型的使用例である。画像表示装置１００は、レーザ光を走査ミラーで反射させ、反射された光線のラスタ走査により投射面に画像を表示する。図１において、画像表示装置１００は自動車１０に搭載されている。
所望の画像を表示させるように調整された画像光束Ｌ１が画像表示装置１００から発射される。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、外部振動検出部１８０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。ここで図３を参照して、映像信号の処理の流れを説明する。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、レーザ走査型の画像表示装置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ダイオードに駆動電流を印加して、各半導体レーザ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、赤色レーザダイオード、青色レーザダイオード、および、緑色レーザ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、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色のレーザダイオード１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂと、複数のミラー１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄと、を有する。レーザダイードとしては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色用に赤色レーザダイオード１３２Ｒ、緑色レーザダイオード１３２Ｇおよび青色レーザダイオード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は赤色レーザを反射する。第２ミラー１３３Ｂは、赤色レーザを透過させるとともに青色レーザ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緑色レーザを反射する。これにより三つのレーザ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、光路上に図示しない集光レンズが適宜配置され、レーザ光を集光させても良い。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の構成について説明する。走査ミラー部２００は、いわゆるＭＥＭＳ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、断面模式図で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、図７を参照して結像光学部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、外部振動検出部１８０について説明する。外部振動検出部１８０は、外部振動検出部１８０に加わる振動を、例えば変位、速度又は加速度などの物理量として検出し、検出値を電気信号として出力するセンサである。外部振動検出部１８０は、出力信号レベルを調整するための増幅回路やフィルタを含むことができる。本実施形態における外部振動検出部１８０は、少なくとも２つの検出軸（ｘ軸、ｙ軸）を有しており検出軸毎に検出値（Ｐｘ、Ｐｙ）を出力できる。

図８に示すように、外部振動検出部１８０は、走査ミラー部２００と同じシャーシ（筐体）上で可能な限り近傍に配置することが好ましい。これにより外部振動検出部１８０は、走査ミラー部２００に加わる振動をより正確に検出することができる。また外部振動検出部１８０は、走査ミラー部２００の主走査方向（図８において水平軸として示す）及び副走査方向（図８において垂直軸として示す）に対し、２つの検出軸（ｘ軸、ｙ軸）が平行になるよう配置することが好ましい。これにより、検出軸毎の出力値を特段の角度補正等を行うことなく、走査ミラー部２００の主走査方向及び副走査方向の揺動動作を補正するために利用することができる。また外部振動検出部１８０は、外力の検出値をより精緻に出力可能な、出力レベルが大きいものであることが好ましい。

なお、外部振動検出部１８０は、水平軸、垂直軸についてそれぞれ別のセンサを使用してもよい。この場合、外部振動検出部１８０は１つの振動軸を有するものでよい。

続いて、図９を参照してタイミング処理部１６０について説明する。図９にタイミング処理部１６０の詳細構成を示し、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、走査ミラー振動検出部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からの検出信号を走査ミラー振動検出部１６２で検出する。走査ミラー振動検出部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１０（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１０（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１０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６０Ｈｚである。この副走査方向の振動周波数は、リフレッシュレートと同値となる。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１１に、副走査駆動信号ＳＶの一例を示す。この例において、副走査駆動信号ＳＶは三角波であり、この副走査駆動信号ＳＶの入力に応じ、走査ミラー部２００は上下方向（副走査方向）に非共振振動する。また、この例では、走査ミラー部２００が上から下に駆動する際に４８０本の主走査線の描画が行われ、下から上に駆動する際は主走査線の描画が行われないものとする。この場合、副走査駆動制御部１６１Ｖは、走査ミラー部２００を上から下に駆動する際には、主走査線を描画するだけの時間を確保できる速度で駆動させる。一方、下から上への戻りは、上から下への駆動速度に比較して素早く駆動させることが好ましい。なお、副走査駆動信号ＳＶは必ずしも三角波でなくとも、走査ミラー部２００を非共振振動させ得るものであれば良く、例えば正弦波であっても良い。また、主走査線は、走査ミラー部２００が下から上へ揺動する際に描画されてもよい。この場合、副走査駆動制御部１６１Ｖは、下から上への駆動の際には主走査線を描画するだけの時間を確保できる速度で、上から下への戻りはより素早い速度で、走査ミラー部２００を駆動させることが好ましい。

また、図１２（Ａ）に示すように、主走査駆動制御部１６１Ｈ及び副走査駆動制御部１６１Ｖには、外部振動検出部１８０の出力信号Ｐｘ及びＰｙが入力される。主走査駆動制御部１６１Ｈには、主走査方向のセンサ出力Ｐｘが入力される。センサ出力Ｐｘは、外部振動検出部１８０により、主走査駆動制御部１６１Ｈの入力レベルに適合するよう調整される。主走査駆動制御部１６１Ｈは、この調整されたセンサ出力Ｐｘを反転して主走査駆動制御信号ＳＨに加算し、加算された主走査駆動制御信号ＳＨを駆動用圧電素子２３４Ａ、２３４Ｂに印加する。
副走査駆動制御部１６１Ｖには、副走査方向のセンサ出力Ｐｙが入力される。センサ出力Ｐｙは、外部振動検出部１８０により、副走査駆動制御部１６１Ｖの入力レベルに適合するよう調整される。副走査駆動制御部１６１Ｖは、この調整されたセンサ出力Ｐｙを反転して副走査駆動制御信号ＳＶに加算し、加算された副走査駆動制御信号ＳＶを電磁コイル２５２Ｕ、２５２Ｄに印加する。

なお、図１２（Ｂ）に示すように、センサ出力Ｐｘ、Ｐｙは、外部振動検出部１８０により反転されてもよい。この場合、主走査駆動制御部１６１Ｈは、センサ出力Ｐｘを反転することなく主走査駆動制御信号ＳＨに加算する。また、副走査駆動制御部１６１Ｖは、センサ出力Ｐｙを反転することなく副走査駆動制御信号ＳＶに加算する。

図１３に、主走査駆動制御信号ＳＨ及び副走査駆動制御信号ＳＶ（以下、ドライブ信号と称する）に、外部振動検出部１８０の出力Ｐｘ及びＰｙ（以下、補正信号と称する）を加算することにより生じる効果を示す。

図１３（Ａ）は、走査ミラー部２００に外力が加わっていない状態で、画像表示装置１００がコンバイナとしてのフロントガラス１１に描画する画像である。実線で示した外枠は、走査ミラー部２００のラスタ走査による描画可能範囲であり、実線で示した文字「４」は描画される画像を示す。

図１３（Ｂ）は、走査ミラー部２００に対し、水平軸に平行かつ正方向の外力Ｆｘが、時間ｔにわたって加わり、かつ上述の補正信号の加算を行わなかった場合の表示画像である。ここでＹ（ｔ）は、時間ｔの間に走査ミラー部２００がラスタ走査した範囲を示す。２点鎖線で示した外枠は、この場合の描画可能範囲であり、２点鎖線で示した文字「４」は、この場合に描画される画像を示す。この場合、外力Ｆｘは、走査ミラー部２００の主走査方向の揺動に影響を与える。つまり、走査ミラー部２００が水平軸の負方向へ揺動する際、外力Ｆｘがこの運動に対する抗力となり、結果として走査ミラー部２００のラスタ走査は、２点鎖線の外枠として示す範囲に限定される。これに伴い、描画される画像も、正常な画像（実線）に比較して歪みのある画像（２点鎖線）となる。一方、補正信号の加算を行った場合の表示画像は、図１３（Ａ）のようになる。

主走査駆動制御部１６１Ｈが補正信号とドライブ信号とを加算し、走査ミラー部２００を駆動させることにより、走査ミラー部２００には、走査ミラー部２００を共振させるための駆動力だけでなく、走査ミラー部２００が外力Ｆｘに拮抗するための駆動力が加えられる。アナログ回路であれば、主走査駆動制御部１６１Ｈによる補正信号の加算は、外部振動検出部１８０による外力Ｆｘの検出と略同時に行われる。すなわち、外力Ｆｘは補正信号により略即時に相殺される。よって、画像表示装置１００は、外力Ｆｘの影響による歪みが抑制された画像を描画することができる。

図１３（Ｃ）は、走査ミラー部２００に対し、垂直軸に平行かつ負方向の外力Ｆｙが、時間ｔにわたって加わった場合の表示画像である。ここでＹ（ｔ）は、時間ｔの間に走査ミラー部２００がラスタ走査する範囲を示す。２点鎖線で示した外枠は、この場合の走査ミラー部２００のラスタ走査による描画可能範囲であり、２点鎖線で示した文字「４」は、この場合に描画される画像を示す。
この場合、外力Ｆｙは、走査ミラー部２００の副走査方向の揺動に影響を与える。つまり、走査ミラー部２００が垂直軸の負方向へ揺動する際、外力Ｆｙがこの運動を加速させ、結果として走査ミラー部２００の副走査方向の運動は、時間ｔの初期においては正常動作時に比較して速くなり、時間ｔの終期においては、走査ミラー部２００の可動範囲が少なくなることに起因して、正常動作時に比較して遅くなる。これに伴い、描画される画像も、正常な画像（実線）に比較し、Ｙ（ｔ）の上部では縦方向に伸長され、かつ濃度や輝度が低下し、Ｙ（ｔ）の下部では縦方向に圧縮され、かつ濃度や輝度が上昇した画像（２点鎖線）となる。一方、補正信号の加算を行った場合の表示画像は、図１３（Ａ）のようになる。

副走査駆動制御部１６１Ｖが補正信号とドライブ信号とを加算し、走査ミラー部２００を駆動させることにより、走査ミラー部２００には、走査ミラー部２００を所定の振動数で揺動させるための駆動力だけでなく、走査ミラー部２００が外力Ｆｙに拮抗するための駆動力が加えられる。アナログ回路であれば、副走査駆動制御部１６１Ｖによる補正信号の加算は、外部振動検出部１８０による外力Ｆｙの検出と略同時に行われる。すなわち、外力Ｆｙは、補正信号により略即時に相殺される。よって、画像表示装置１００は、外力Ｆｙの影響による歪みが抑制された画像を描画することができる。

なお、外部振動検出部１８０は、補正信号により得られる駆動力が外力Ｆｘ及びＦｙに均衡するよう、補正信号を適切なレベルに調整して出力することが好ましい。

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、走査ミラー振動検出部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１４（Ａ）であったとする。これをパルス化すると図１４（Ｂ）が得られる。図１４（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１４（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以下に説明する。

図１０（Ａ）の振動検出信号Ｓｎまたは図１０（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１４（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１４（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１４（Ｅ）では主走査線方向の有効表示期間を示すが、図１１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１４（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、外部振動検出部１８０が振動などの外力を検出し、ミラー駆動制御回路１６１が、走査ミラー部２００を駆動させるためのドライブ信号と、外部振動検出部１８０の検出値に基づいて生成された補正信号とに基づき、走査ミラー部２００の駆動を制御する。これにより、画像表示装置１００に外力が加わることによる画像の乱れを抑制することができる。また、外部振動検出部１８０を走査ミラー部２００の近傍に配置することにより、走査ミラー部２００にかかる外力をより正確に検出できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、外部振動検出部１８０を、走査ミラー振動検出部１６２とは別個に設ける場合を例示した。しかしながら、走査ミラー振動検出部１６２によって、外部振動検出部１８０と同様に外力を検出できる場合は、外部振動検出部１８０を設けることなく、走査ミラー振動検出部１６２が出力する検出値を補助信号として利用することも可能である。

ただし、この場合、走査ミラー振動検出部１６２による検出値の出力が、外力の入力に対し、可能な限り遅延しないことが好ましい。

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・・・青色レーザダイオード、１３２Ｇ・・・緑色レーザダイオード、１３２Ｒ・・・赤色レーザダイオード、１３３Ａ・・・ミラー、１３３Ｂ・・・ミラー、１３３Ｄ・・・ミラー、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・・・走査ミラー振動検出部、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、１８０・・・外部振動検出部、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 (4)

1. 光源部と、
   前記光源部から射出された光を反射させてラスタ走査する走査ミラー部と、
   前記走査ミラー部に対して外部から加わる振動を検出する外部振動検出部と、
   前記走査ミラー部を駆動させるためのドライブ信号と、前記外部振動検出部が検出した前記振動に基づいて生成された補正信号とに基づき、前記走査ミラー部の駆動を制御する走査ミラー部駆動制御部とを備えることを特徴とする
   画像表示装置。
2. 前記走査ミラー部は、主走査方向及び副走査方向に駆動され、
   前記外部振動検出部は、前記走査ミラー部の前記主走査方向又は前記副走査方向に対し略平行に配置されることを特徴とする
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記画像表示装置は、車両に搭載され、
   前記外部振動検出部は、前記車両の振動を検出することを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
4. 光源部と、
   前記光源部から射出された光を反射させてラスタ走査する走査ミラー部と、
   前記走査ミラー部に対して外部から加わる振動を検出する外部振動検出部とを備える画像表示装置における画像表示方法であって、
   前記走査ミラー部を駆動させるためのドライブ信号と、前記外部振動検出部が検出した前記振動に基づいて生成された補正信号とに基づき、前記走査ミラー部の駆動を制御することを特徴とする
   画像表示方法。