JP4779534B2 - Optical scanning display - Google Patents

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Description

本発明は、光束の2次元的な走査によって画像を表示する技術に関するものであり、特に、その走査の軌跡を制御する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for displaying an image by two-dimensional scanning of a light beam, and more particularly to a technique for controlling the scanning trajectory.

光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイが既に知られている(例えば、特許文献1参照。)。その一例は、観察者の外界に割り当てられたスクリーンに画像を投影して表示するプロジェクタであり、別の例は、観察者の網膜上に光束を直接に投影し、その光束で網膜を走査する網膜走査型ディスプレイである。   An optical scanning display that displays an image by two-dimensional scanning of a light beam is already known (for example, see Patent Document 1). One example is a projector that projects and displays an image on a screen assigned to the outside of the viewer, and another example projects a light beam directly on the retina of the viewer and scans the retina with that light beam. It is a retinal scanning display.

いずれの例においても、この種の光走査型ディスプレイは、一般に、(a)輝度信号に応じた輝度で光束を出射する光源部と、(b)その光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにおいてそれぞれ往復走査することが可能な走査装置と、(c)映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、その生成された輝度信号を前記光源部に出力することにより、前記走査装置による走査軌跡を制御する制御部とを含むように構成される。   In any example, this type of optical scanning display generally includes (a) a light source unit that emits a light beam with a luminance corresponding to a luminance signal, and (b) a main light beam that intersects the light beam emitted from the light source unit. A scanning device capable of reciprocating scanning in each of the scanning direction and the sub-scanning direction; and (c) generating the luminance signal based on the video signal and outputting the generated luminance signal to the light source unit. And a control unit for controlling a scanning trajectory by the scanning device.

この種の光走査型ディスプレイにおいては、通常、主走査方向は水平方向、副走査方向は垂直方向とそれぞれ等しくなるように設定されるため、主走査方向における走査は水平走査、副走査方向における走査は垂直走査と称されるが、各走査方向の向きはそれらに限定されない。   In this type of optical scanning display, the main scanning direction is normally set to be equal to the horizontal direction and the sub-scanning direction is set to be equal to the vertical direction. Therefore, scanning in the main scanning direction is horizontal scanning and scanning in the sub-scanning direction. Is referred to as vertical scanning, but the direction of each scanning direction is not limited thereto.

この種の光走査型ディスプレイにおいては、走査装置が、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中には、光源部が実際に光束を出射することにより、実在する走査線が有効走査線として形成される一方、無効走査期間中には、光源部が実際に光束を出射しないことにより、実在しない走査線が無効走査線として形成されるように構成される。
特許第2988457号公報
In this type of optical scanning display, the scanning device effectively scans an actual scanning line by actually emitting a light beam during the effective scanning period of the entire period of each round-trip scanning. On the other hand, during the invalid scanning period, the light source unit does not actually emit a light beam, so that a non-existent scanning line is formed as an invalid scanning line.
Japanese Patent No. 2988457

この種の光走査型ディスプレイにおいては、通常、前記走査装置が、画像の各フレームごとに、主走査方向に往復走査を行いながら副走査方向に往復走査を行うように構成される。   In this type of optical scanning display, the scanning device is usually configured to perform reciprocal scanning in the sub-scanning direction while performing reciprocal scanning in the main scanning direction for each frame of the image.

画像を表示するために光束を走査する方式として、ノンインターレース方式(プログレッシブ方式ともいう。)とインターレース方式とがある。ノンインターレース方式においては、1フレームの画像を表示するための全有効走査線が1本ずつ順に走査される。これに対し、インターレース方式においては、画像の1フレームが2つのフィールドで構成され、それらフィールドは、それらフィールド同士で走査線が重ならないように、走査される。   As a method of scanning a light beam to display an image, there are a non-interlace method (also referred to as a progressive method) and an interlace method. In the non-interlace method, all effective scanning lines for displaying an image of one frame are sequentially scanned one by one. On the other hand, in the interlace method, one frame of an image is composed of two fields, and these fields are scanned so that the scanning lines do not overlap each other.

インターレース方式を採用する場合には、フリッカが目立たない程度に副走査周波数を高く(例えば、50Hz以上の周波数に)保ったまま、例えばその半分まで主走査周波数を下げることが可能となり、さらに、画像の主走査方向(水平方向)における解像度を保ったまま、副走査方向(垂直方向)における解像度の低下をある程度抑制することが可能である。   When the interlace method is adopted, the main scanning frequency can be lowered to, for example, half of the main scanning frequency while keeping the sub-scanning frequency high (for example, at a frequency of 50 Hz or more) to such an extent that flicker is not noticeable. It is possible to suppress a decrease in resolution in the sub-scanning direction (vertical direction) to some extent while maintaining the resolution in the main scanning direction (horizontal direction).

したがって、インターレース方式を採用する場合には、画像表示の最小単位である画面(インターレース方式においてはフィールドに相当し、ノンインターレース方式においてはフレームに相当する。)1枚当たりの有効走査線が、ノンインターレース方式を採用する場合より半減する。   Therefore, when the interlace method is adopted, the effective scanning line per screen (which corresponds to a field in the interlace method and a frame in the non-interlace method), which is the minimum unit of image display, is a non-interlace method. It is halved compared to the case of using the interlace method.

よって、インターレース方式を採用する場合には、ノンインターレース方式を採用する場合より、必要主走査周波数を低下させることが容易であり、換言すれば、必要副走査周波数を増加させることが容易である。   Therefore, when the interlace method is adopted, it is easier to lower the required main scanning frequency than when the non-interlace method is adopted, in other words, it is easy to increase the necessary sub-scanning frequency.

光束を走査するために機械的共振系の共振現象を利用すれば、その走査による消費電力を容易に節減することができる。そのために、例えば、入射した光束を反射によって偏向する走査ミラーを機械的共振系として構成し、その走査ミラーの往復運動によって光束の偏向角を周期的に変化させることが可能である。   If the resonance phenomenon of the mechanical resonance system is used to scan the light beam, the power consumption due to the scanning can be easily reduced. Therefore, for example, a scanning mirror that deflects an incident light beam by reflection can be configured as a mechanical resonance system, and the deflection angle of the light beam can be periodically changed by the reciprocating motion of the scanning mirror.

このような事情を背景にして、前述の光走査型ディスプレイにおいては、前記走査装置による消費電力を節減するために、その走査装置が、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有するように構成される場合がある。   Against this background, in the above-described optical scanning display, in order to save power consumption by the scanning device, the scanning device (a) converts the luminous flux into the first light beam based on the main scanning drive signal. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using the mechanical resonance system of (1), and (b) a second mechanical resonance system based on the sub-scanning drive signal. In some cases, it may be configured to have a sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction.

このように構成された走査装置を用いる光走査型ディスプレイにおいては、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に維持されることが、網膜上に入射する光束のスポットが走査装置によって走査されることによって網膜上に描かれる実際の走査軌跡が正規であるために重要である。   In the optical scanning display using the scanning device configured as described above, the ratio of the main scanning frequency and the sub-scanning frequency is maintained at the set ratio, and the spot of the light beam incident on the retina is scanned by the scanning device. This is important because the actual scanning trajectory drawn on the retina is normal.

この種の光走査型ディスプレイにおいては、主走査周波数の高さが第1の機械的共振系の振動周波数の高さに依存し、同様に、副走査周波数の高さが第2の機械的共振系の振動周波数の高さに依存する。   In this type of optical scanning display, the height of the main scanning frequency depends on the vibration frequency of the first mechanical resonance system, and similarly, the height of the sub-scanning frequency is the second mechanical resonance. Depends on the vibration frequency of the system.

一般に、機械的共振系の共振周波数は、常に一定であるとは限らず、その作動環境や経時劣化等、種々の理由によって変動する可能性がある。そのため、機械的共振系の共振現象を常に効率よく利用して光束の走査を行うためには、機械的共振系の共振周波数に追従するように、その機械的共振系の振動周波数をトラッキング制御することが有効である。   In general, the resonance frequency of a mechanical resonance system is not always constant, and may fluctuate due to various reasons such as its operating environment and deterioration over time. For this reason, in order to scan the luminous flux by always efficiently using the resonance phenomenon of the mechanical resonance system, tracking control of the vibration frequency of the mechanical resonance system is performed so as to follow the resonance frequency of the mechanical resonance system. It is effective.

その周波数トラッキング制御においては、例えば、機械的共振系の駆動源に供給する駆動信号の周波数が、その機械的共振系の共振周波数に一致するように変更される。   In the frequency tracking control, for example, the frequency of the drive signal supplied to the drive source of the mechanical resonance system is changed so as to match the resonance frequency of the mechanical resonance system.

しかしながら、互いに異なる主走査周波数と副走査周波数とを実現すべく、互いに異なる共振周波数を有する2種類の機械的共振系を利用して主走査と副走査とをそれぞれ行うように構成された光走査型ディスプレイにおいては、それら2種類の機械的共振系についてそれぞれ互いに独立して周波数トラッキング制御が行われると、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比から変化してしまう。なぜなら、それら2種類の機械的共振系の共振周波数が、主走査周波数と副走査周波数との比を設定比から変化させないように変動するとは限らないからである。   However, in order to realize different main scanning frequencies and sub-scanning frequencies, optical scanning configured to perform main scanning and sub-scanning using two types of mechanical resonance systems having different resonance frequencies, respectively. In the type display, when frequency tracking control is performed on these two types of mechanical resonance systems independently of each other, the ratio between the main scanning frequency and the sub-scanning frequency changes from the set ratio. This is because the resonance frequencies of these two types of mechanical resonance systems do not always change so as not to change the ratio between the main scanning frequency and the sub-scanning frequency from the set ratio.

したがって、そのような光走査型ディスプレイにおいては、周波数トラッキング制御を、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比から変化しないように行うことが望ましい。   Therefore, in such an optical scanning display, it is desirable to perform frequency tracking control so that the ratio between the main scanning frequency and the sub-scanning frequency does not change from the set ratio.

上述のように、互いに異なる共振周波数を有する2種類の機械的共振系を利用して主走査と副走査とをそれぞれ行うように構成された光走査型ディスプレイにおいては、主走査の位相(例えば、前述の走査ミラーによる光束偏向角の、主走査による時間変動の位相)と、副走査の位相(例えば、前述の走査ミラーによる光束偏向角の、副走査による時間変動の位相)との差が設定値に維持されることが、実際の走査軌跡が正規であるために重要である。   As described above, in an optical scanning display configured to perform main scanning and sub-scanning using two types of mechanical resonance systems having different resonance frequencies, the phase of main scanning (for example, The difference between the light beam deflection angle by the scanning mirror mentioned above and the phase of time fluctuation by main scanning) and the sub-scanning phase (for example, the phase of light flux deflection angle by the scanning mirror mentioned above and time fluctuation by sub-scanning) is set. Maintaining the value is important because the actual scanning trajectory is normal.

この種の光走査型ディスプレイにおいては、主走査の位相が第1の機械的共振系の振動の位相に依存し、同様に、副走査の位相が第2の機械的共振系の振動の位相に依存する。   In this type of optical scanning display, the phase of main scanning depends on the phase of vibration of the first mechanical resonance system, and similarly, the phase of sub-scanning becomes the phase of vibration of the second mechanical resonance system. Dependent.

この種の光走査型ディスプレイにおいては、それら2種類の機械的共振系のうちの少なくとも一方について上述の周波数トラッキング制御が行われると、その少なくとも一方の機械的共振系の振動周波数の強制的変更に伴い、その少なくとも一方の機械的共振系の振動周波数の位相が変化する。この変化は、主走査の位相と副走査の位相との差に変化を生じさせる。   In this type of optical scanning display, when the frequency tracking control described above is performed for at least one of the two types of mechanical resonance systems, the vibration frequency of at least one of the mechanical resonance systems is forcibly changed. Accordingly, the phase of the vibration frequency of at least one of the mechanical resonance systems changes. This change causes a change in the difference between the main scanning phase and the sub-scanning phase.

この種の光走査型ディスプレイにおいては、主走査の位相と副走査の位相との差が設定値から外れるにつれて、実際の走査軌跡が理想の走査軌跡から逸脱し、その結果、表示画像の再現性が低下する。   In this type of optical scanning display, as the difference between the main scanning phase and the sub-scanning phase deviates from the set value, the actual scanning locus deviates from the ideal scanning locus, and as a result, the reproducibility of the display image Decreases.

したがって、この種の光走査型ディスプレイにおいては、周波数トラッキング制御を、主走査の位相と副走査の位相との差が設定値から大きく変化しないように行うことが望ましい。   Therefore, in this type of optical scanning display, it is desirable to perform frequency tracking control so that the difference between the main scanning phase and the sub-scanning phase does not change significantly from the set value.

以上説明した事情を背景にして、本発明は、光束の2次元的な走査によって画像を表示する技術において、走査軌跡の改善により、必要主走査周波数の低下と、必要副走査周波数の増加と、1フレーム当たりの有効走査線数の増加とのうちの少なくとも一つを可能にすることを課題としてなされたものである。   Against the background described above, the present invention provides a technique for displaying an image by two-dimensional scanning of a light beam, by reducing the scanning trajectory, reducing the required main scanning frequency, and increasing the required sub-scanning frequency. An object of the present invention is to enable at least one of an increase in the number of effective scanning lines per frame.

その課題を解決するために、本発明の第1側面によれば、光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
輝度信号に応じた輝度で前記光束を出射する光源部と、
前記光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにそれぞれ往復走査する走査装置であって、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有し、かつ、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより多数回の往復走査を行うものと、
前記画像の1フレームが3以上のフィールドに分けられて前記走査装置によって走査されて表示されるように、映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、前記光源部が実際に光束を出射することによって形成される有効走査線が同じフレームにおいて前記3以上のフィールド間で互いに重ならないように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する輝度信号制御部と、
前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、
主走査同期信号と副走査同期信号とを発生させる同期信号発生部と、
それら発生させられた主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号とをそれぞれ発生させる駆動信号発生部と
を含み、
前記第1の機械的共振系および前記第2の機械的共振系は、それぞれ、大きさが互いに異なるQ値を有しており、
前記主走査部と前記副走査部とのうち、対応する機械的共振系のQ値が大きい方が、自身の共振周波数に追従するように追従制御される追従制御用走査部とされており、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用走査部に対応するものが、前記追従制御が行われる追従制御用同期信号とされており、
前記同期信号発生部は、
前記検出部によって検出された前記追従制御用走査部の走査状態に基づき、前記追従制御用同期信号の周波数を、前記追従制御用走査部の共振周波数に追従するように制御する第1同期信号制御部と、
前記制御された追従制御用同期信号に基づき、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用同期信号に該当しないものの周波数を、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に一致するように制御する第2同期信号制御部と
を含む光走査型ディスプレイが提供される。
前記課題を解決するために、本発明の第2側面によれば、光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
輝度信号に応じた輝度で前記光束を出射する光源部と、
前記光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにそれぞれ往復走査する走査装置であって、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有し、かつ、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより多数回の往復走査を行うものと、
前記画像の1フレームが3以上のフィールドに分けられて前記走査装置によって走査されて表示されるように、映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、前記光源部が実際に光束を出射することによって形成される有効走査線が同じフレームにおいて前記3以上のフィールド間で互いに重ならないように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する輝度信号制御部と、
前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、
主走査同期信号と副走査同期信号とを発生させる同期信号発生部と、
それら発生させられた主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号とをそれぞれ発生させる駆動信号発生部と
を含み、
前記主走査部は、主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記副走査部は、副走査周波数で周期的に変化する副走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記検出部は、前記主走査偏向角を反映する信号と前記副走査偏向角を反映する信号とをそれぞれ主走査変位信号と副走査変位信号として出力し、
前記第1の機械的共振系および前記第2の機械的共振系は、それぞれ、大きさが互いに異なるQ値を有しており、
前記主走査部と前記副走査部とのうち、対応する機械的共振系のQ値が大きい方が、自身の共振周波数に追従するように追従制御される追従制御用走査部とされており、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用走査部に対応するものが、前記追従制御が行われる追従制御用同期信号とされており、
前記同期信号発生部は、
前記検出部によって検出された前記追従制御用走査部の走査状態に基づき、前記追従制御用同期信号の周波数を、主走査周波数刻み幅で離散的に変更することにより、前記追従制御用走査部の共振周波数に追従するように制御する第1同期信号制御部と、
前記制御された追従制御用同期信号に基づき、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用同期信号に該当しないものの周波数を、副走査周波数刻み幅で離散的に変更することにより、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に一致するように制御する第2同期信号制御部と
を含み、
前記主走査同期信号の周波数と前記副走査同期信号の周波数とが前記同期信号発生部による周波数変更によって変更されることに起因し、前記主走査変位信号の前記主走査駆動信号に対する主走査位相差と、前記副走査変位信号の前記副走査駆動信号に対する副走査位相差とが変動し、
前記主走査位相差の変動と前記副走査位相差の変動とに起因し、前記走査装置によって形成される複数本の走査線の走査線間位相差が変動し、
前記主走査周波数刻み幅は、前記主走査位相差の変動に起因する前記走査線間位相差の変動量が許容範囲内であるように、第1の許容値を超えないように設定され、
前記副走査周波数刻み幅は、前記副走査位相差の変動に起因する前記走査線間位相差の変動量が前記許容範囲内であるように、第2の許容値を超えないように設定される光走査型ディスプレイが提供される。
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。
In order to solve the problem, according to the first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning display for displaying an image by two-dimensional scanning of a light beam,
A light source unit that emits the luminous flux at a luminance according to a luminance signal;
A scanning device that reciprocally scans a light beam emitted from the light source unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect each other, and (a) based on a main scanning drive signal, the light beam is converted into a first mechanical resonance. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using a system, and (b) based on a sub-scanning drive signal, the light beam is transmitted using a second mechanical resonance system, A sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction, and performing reciprocating scanning more times in the sub-scanning direction in the main scanning direction for each frame of the image;
The luminance signal is generated on the basis of the video signal so that one frame of the image is divided into three or more fields and scanned and displayed by the scanning device, and is effective in the entire period of each round-trip scanning. The generated luminance signal is transmitted to the light source unit so that effective scanning lines formed by the light source unit actually emitting a light beam during a scanning period do not overlap each other in the three or more fields in the same frame. A luminance signal control unit to output to
A detection unit for detecting a scanning state of the scanning device;
A synchronization signal generator for generating a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal;
A drive signal generator for generating the main scanning drive signal and the sub-scanning drive signal based on the generated main scanning synchronization signal and sub-scanning synchronization signal, respectively
Including
The first mechanical resonance system and the second mechanical resonance system each have a Q value that is different from each other in size.
Of the main scanning unit and the sub-scanning unit, the higher Q value of the corresponding mechanical resonance system is a tracking control scanning unit that is controlled to follow the resonance frequency of itself,
Of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal, the one corresponding to the scanning control unit for tracking control is a tracking control synchronization signal for performing the tracking control,
The synchronization signal generator is
First synchronization signal control for controlling the frequency of the tracking control synchronization signal to follow the resonance frequency of the tracking control scanning unit based on the scanning state of the tracking control scanning unit detected by the detection unit. And
Based on the controlled tracking control synchronization signal, a frequency of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal that does not correspond to the tracking control synchronization signal is determined by a ratio of the main scanning frequency to the sub-scanning frequency. A second synchronization signal control unit that controls to match the set ratio;
An optical scanning display is provided.
In order to solve the above problems, according to a second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning display for displaying an image by two-dimensional scanning of a light beam,
A light source unit that emits the luminous flux at a luminance according to a luminance signal;
A scanning device that reciprocally scans a light beam emitted from the light source unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect each other, and (a) based on a main scanning drive signal, the light beam is converted into a first mechanical resonance. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using a system, and (b) based on a sub-scanning drive signal, the light beam is transmitted using a second mechanical resonance system, A sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction, and performing reciprocating scanning more times in the sub-scanning direction in the main scanning direction for each frame of the image;
The luminance signal is generated on the basis of the video signal so that one frame of the image is divided into three or more fields and scanned and displayed by the scanning device, and is effective in the entire period of each round-trip scanning. The generated luminance signal is transmitted to the light source unit so that effective scanning lines formed by the light source unit actually emitting a light beam during a scanning period do not overlap each other in the three or more fields in the same frame. A luminance signal control unit to output to
A detection unit for detecting a scanning state of the scanning device;
A synchronization signal generator for generating a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal;
A drive signal generator for generating the main scanning drive signal and the sub-scanning drive signal based on the generated main scanning synchronization signal and sub-scanning synchronization signal, respectively
Including
The main scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a main scanning deflection angle that periodically changes at a main scanning frequency,
The sub-scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a sub-scanning deflection angle that periodically changes at a sub-scanning frequency,
The detection unit outputs a signal reflecting the main scanning deflection angle and a signal reflecting the sub scanning deflection angle as a main scanning displacement signal and a sub scanning displacement signal, respectively.
The first mechanical resonance system and the second mechanical resonance system each have a Q value that is different from each other in size.
Of the main scanning unit and the sub-scanning unit, the higher Q value of the corresponding mechanical resonance system is a tracking control scanning unit that is controlled to follow the resonance frequency of itself,
Of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal, the one corresponding to the scanning control unit for tracking control is a tracking control synchronization signal for performing the tracking control,
The synchronization signal generator is
Based on the scanning state of the follow-up control scanning unit detected by the detection unit, the frequency of the follow-up control synchronization signal is discretely changed by a main scan frequency step size, so that the follow-up control scan unit A first synchronization signal control unit that controls to follow the resonance frequency;
Based on the controlled tracking control synchronization signal, the frequency of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal that does not correspond to the tracking control synchronization signal is discretely changed by the sub-scanning frequency step size. A second synchronization signal control unit for controlling the ratio of the main scanning frequency and the sub-scanning frequency to coincide with the set ratio;
Including
The main scanning phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning driving signal is caused by changing the frequency of the main scanning synchronizing signal and the frequency of the sub-scanning synchronizing signal by changing the frequency by the synchronizing signal generator. And a sub-scanning phase difference of the sub-scanning displacement signal with respect to the sub-scanning drive signal varies,
Due to the fluctuation of the main scanning phase difference and the fluctuation of the sub-scanning phase difference, the phase difference between scanning lines of a plurality of scanning lines formed by the scanning device fluctuates,
The main scanning frequency step width is set so as not to exceed the first allowable value so that the fluctuation amount of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the main scanning phase difference is within an allowable range,
The sub-scanning frequency step width is set so as not to exceed a second allowable value so that the amount of fluctuation of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the sub-scanning phase difference is within the allowable range. An optical scanning display is provided.
The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as technical features of the present invention although they are not described in the following embodiments.

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。   Further, describing each section in the form of quoting the numbers of the other sections does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from the technical features described in the other sections. It should not be construed as meaning, but it should be construed that the technical features described in each section can be appropriately made independent depending on the nature.

(1) 光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
輝度信号に応じた輝度で前記光束を出射する光源部と、
前記光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにそれぞれ往復走査する走査装置であって、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有し、かつ、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより多数回の往復走査を行うものと、
前記画像の1フレームが3以上のフィールドに分けられて前記走査装置によって走査されて表示されるように、映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、前記光源部が実際に光束を出射することによって形成される有効走査線が同じフレームにおいて前記3以上のフィールド間で互いに重ならないように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する輝度信号制御部と、
前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、
主走査同期信号と副走査同期信号とを発生させる同期信号発生部と、
それら発生させられた主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号とをそれぞれ発生させる駆動信号発生部と
を含み、
前記同期信号発生部は、
前記主走査部と前記副走査部とのうちの一方を追従制御対象とし、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御対象に対応するものを対象同期信号とし、その対象同期信号を、前記検出部によって検出された走査状態に基づき、前記追従制御対象の共振周波数に追従するように制御する第1同期信号制御部と、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうちの他方を、前記制御された対象同期信号に基づいて制御する第2同期信号制御部と
を含む光走査型ディスプレイ。
(1) An optical scanning display that displays an image by two-dimensional scanning of a light beam,
A light source unit that emits the luminous flux at a luminance according to a luminance signal;
A scanning device that reciprocally scans a light beam emitted from the light source unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect each other, and (a) based on a main scanning drive signal, the light beam is converted into a first mechanical resonance. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using a system, and (b) based on a sub-scanning drive signal, the light beam is transmitted using a second mechanical resonance system, A sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction, and performing reciprocating scanning more times in the sub-scanning direction in the main scanning direction for each frame of the image;
The luminance signal is generated on the basis of the video signal so that one frame of the image is divided into three or more fields and scanned and displayed by the scanning device, and is effective in the entire period of each round-trip scanning. The generated luminance signal is transmitted to the light source unit so that effective scanning lines formed by the light source unit actually emitting a light beam during a scanning period do not overlap each other in the three or more fields in the same frame. A luminance signal control unit to output to
A detection unit for detecting a scanning state of the scanning device;
A synchronization signal generator for generating a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal;
A drive signal generator for generating the main scan drive signal and the sub scan drive signal based on the generated main scan synchronization signal and sub scan synchronization signal, respectively,
The synchronization signal generator is
One of the main scanning unit and the sub-scanning unit is set as a tracking control target, and the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal corresponding to the tracking control target is set as a target synchronization signal. A first synchronization signal control unit that controls the synchronization signal to follow the resonance frequency of the tracking control target based on the scanning state detected by the detection unit;
An optical scanning display including: a second synchronization signal control unit that controls the other of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal based on the controlled target synchronization signal.

この光走査型ディスプレイにおいては、画像の1フレームが3以上のフィールドに分けて走査されて表示され、さらに、有効走査線が同じフレームにおいて3以上のフィールド間で互いに重ならないように形成される。   In this optical scanning display, one frame of an image is scanned and displayed in three or more fields, and further, effective scanning lines are formed so as not to overlap each other among the three or more fields in the same frame.

このようにしても、1フレーム内の有効走査線同士の重なりなしで画像が形成されるため、前述の従来のインターレース方式やノンインターレース方式と同様に画像を表示できる。   Even in this way, an image is formed without overlapping effective scanning lines within one frame, and therefore, an image can be displayed in the same manner as in the conventional interlace method or non-interlace method described above.

したがって、この光走査型ディスプレイによれば、前述の従来のインターレース方式やノンインターレース方式を採用する場合より、1フレームを構成するフィールドの数が増加し、その結果、前述の、画像表示の最小単位である画面1枚を表示するのに必要な有効走査線の数が減少する。   Therefore, according to this optical scanning display, the number of fields constituting one frame is increased as compared with the case where the above-described conventional interlace method or non-interlace method is adopted. This reduces the number of effective scanning lines required to display one screen.

よって、この光走査型ディスプレイによれば、前述の従来のインターレース方式を採用する場合より、必要主走査周波数を低下させることが容易となる。   Therefore, according to this optical scanning display, it is easier to lower the required main scanning frequency than when the above-described conventional interlace method is adopted.

1フレームにおいて同じ走査線数を実現するのに必要な主走査周波数が低い場合には、高い場合より、前記走査装置のうち主走査を行う主走査部の設計および構造が容易化される。   When the main scanning frequency necessary for realizing the same number of scanning lines in one frame is low, the design and structure of the main scanning unit that performs main scanning in the scanning device is facilitated as compared with the case where the main scanning frequency is high.

したがって、本項に係る光走査型ディスプレイによって必要主走査周波数を低下させることが容易となれば、例えば、走査装置の設計および製造や、その走査装置の性能向上が容易となる。   Therefore, if it is easy to lower the required main scanning frequency by the optical scanning display according to this section, for example, the design and manufacture of the scanning device and the performance improvement of the scanning device are facilitated.

1フレームを3以上のフィールドによって構成したうえで必要副走査周波数を増加させれば、1フレームが2以下のフィールドによって構成されるために必要副走査周波数を増加させることができない場合より、同じ主走査周波数および副走査周波数のもとに1フレームに形成される有効走査線の数が増加する。その有効走査線の数が増加することは、表示画像の解像度が副走査方向において向上することにつながる。   If one frame is composed of three or more fields and the necessary sub-scanning frequency is increased, the same main scanning frequency can be increased compared to the case where the necessary sub-scanning frequency cannot be increased because one frame is composed of two or less fields. The number of effective scanning lines formed in one frame under the scanning frequency and the sub scanning frequency increases. An increase in the number of effective scanning lines leads to an improvement in the resolution of the display image in the sub-scanning direction.

したがって、本項に係る光走査型ディスプレイによって有効走査線数を増加させることが容易となれば、例えば、表示画像の解像度を向上させることが容易となる。   Therefore, if it is easy to increase the number of effective scanning lines by the optical scanning display according to this section, for example, it becomes easy to improve the resolution of the display image.

本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、さらに、前記走査装置が、(a)主走査駆動信号に基づき、光束を、第1の機械的共振系を利用して、主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、光束を、第2の機械的共振系を利用して、副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを含むように構成される。   In the optical scanning display according to this item, the scanning device further reciprocally scans the light beam in the main scanning direction using the first mechanical resonance system based on (a) the main scanning drive signal. And (b) a sub-scanning unit capable of reciprocally scanning the light beam in the sub-scanning direction using the second mechanical resonance system based on the sub-scanning drive signal. Configured to include.

この光走査型ディスプレイにおいては、主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて主走査駆動信号と副走査駆動信号とがそれぞれ発生させられる。それら発生させられた主走査駆動信号と副走査駆動信号とに基づいて主走査部と副走査部とがそれぞれ駆動される。   In this optical scanning display, a main scanning driving signal and a sub scanning driving signal are generated based on a main scanning synchronizing signal and a sub scanning synchronizing signal, respectively. The main scanning unit and the sub scanning unit are driven based on the generated main scanning driving signal and sub scanning driving signal, respectively.

この光走査型ディスプレイにおいては、さらに、それら主走査部と副走査部とのうちの一方が追従制御対象とされ、主走査同期信号と副走査同期信号とのうち追従制御対象に対応するものが対象同期信号とされる。   In this optical scanning display, one of the main scanning unit and the sub-scanning unit is a tracking control target, and the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal correspond to the tracking control target. The target synchronization signal.

この光走査型ディスプレイにおいては、さらに、その対象同期信号の周波数が、走査装置の走査状態(主走査部の走査状態を含む。)に基づき、追従制御対象の共振周波数に追従するように制御される一方、主走査同期信号と副走査同期信号とのうちの他方が、追従制御対象のために制御された対象同期信号に基づいて制御される。   In this optical scanning display, the frequency of the target synchronization signal is further controlled to follow the resonance frequency of the tracking control target based on the scanning state of the scanning device (including the scanning state of the main scanning unit). On the other hand, the other of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal is controlled based on the target synchronization signal controlled for the tracking control target.

その結果、この光走査型ディスプレイによれば、主走査部と副走査部とのうちの一方は、追従制御対象とされて、実際の振動周波数が実際の共振周波数に一致するように制御される一方、主走査部と副走査部とのうちの他方の周波数は、追従制御対象の対象同期信号の周波数と一定関係を維持するように制御される。   As a result, according to this optical scanning display, one of the main scanning unit and the sub-scanning unit is set as a tracking control target and controlled so that the actual vibration frequency matches the actual resonance frequency. On the other hand, the other frequency of the main scanning unit and the sub-scanning unit is controlled so as to maintain a certain relationship with the frequency of the target synchronization signal to be tracked.

したがって、この光走査型ディスプレイによれば、主走査部と副走査部とのいずれについても周波数トラッキング制御を行わない場合より、走査のための消費電力が節減されるとともに、主走査部と副走査部とのいずれについても周波数トラッキング制御を行う場合より、主走査周波数と副走査周波数との比を常に設定比に維持して、実際の走査軌跡を常に正規化することが容易となる。   Therefore, according to this optical scanning display, power consumption for scanning is reduced and the main scanning unit and the sub-scanning can be saved compared with the case where neither the main scanning unit nor the sub-scanning unit performs frequency tracking control. It is easier to always normalize the actual scanning trajectory by always maintaining the ratio of the main scanning frequency and the sub-scanning frequency at the set ratio than when performing frequency tracking control for both of the units.

(2) 前記第1同期信号制御部は、前記対象同期信号の周波数を、前記検出部によって検出された前記追従制御対象の走査状態に基づき、前記追従制御対象の共振周波数に追従するように制御する第1周波数制御部を含む(1)項に記載の光走査型ディスプレイ。 (2) The first synchronization signal control unit controls the frequency of the target synchronization signal to follow the resonance frequency of the tracking control target based on the scanning state of the tracking control target detected by the detection unit. The optical scanning display according to item (1), further including a first frequency control unit.

この光走査型ディスプレイによれば、主走査部と副走査部とのうちの一方が、自身の同期信号の周波数が、自身の走査状態に基づき、自身の実際の共振周波数に追従するように制御される。   According to this optical scanning display, one of the main scanning unit and the sub-scanning unit is controlled such that the frequency of its own synchronization signal follows its actual resonance frequency based on its own scanning state. Is done.

(3) 前記第2同期信号制御部は、前記他方の同期信号の周波数を、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に一致するように、制御する第2周波数制御部を含む(1)または(2)項に記載の光走査型ディスプレイ。 (3) The second synchronization signal control unit includes a second frequency control unit that controls the frequency of the other synchronization signal so that the ratio of the main scanning frequency and the sub-scanning frequency matches the set ratio ( The optical scanning display according to item 1) or (2).

したがって、この光走査型ディスプレイによれば、主走査部と副走査部とのうちの一方については周波数トラッキング制御が行われる状況において、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に維持されて、実際の走査軌跡が正規化される。   Therefore, according to this optical scanning display, the ratio between the main scanning frequency and the sub scanning frequency is maintained at the set ratio in a situation where frequency tracking control is performed for one of the main scanning unit and the sub scanning unit. Thus, the actual scanning trajectory is normalized.

(4) 前記設定比は、互いに素である整数の比である(3)項に記載の光走査型ディスプレイ。 (4) The optical scanning display according to item (3), wherein the set ratio is an integer ratio which is relatively prime.

(5) 前記追従制御対象は、前記主走査部と前記副走査部とのうち、機械的共振系のQ値が大きいものである(1)ないし(4)項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 (5) The optical scanning according to any one of (1) to (4), wherein the tracking control target has a large Q value of a mechanical resonance system among the main scanning unit and the sub-scanning unit. Type display.

この光走査型ディスプレイによれば、主走査部と副走査部とにぞれぞれ要求される共振エネルギーが互いに異なる場合に、それら互いに異なる要求を過不足なく実現することが可能となる。   According to this optical scanning display, when the resonance energy required for the main scanning unit and the sub-scanning unit are different from each other, it is possible to realize the different requests without excess or deficiency.

(6) 前記第1の機械的共振系のQ値は、前記第2の機械的共振系のQ値より大きい(5)項に記載の光走査型ディスプレイ。 (6) The optical scanning display according to (5), wherein a Q value of the first mechanical resonance system is larger than a Q value of the second mechanical resonance system.

この光走査型ディスプレイによれば、例えば、主走査を水平走査、副走査を垂直走査として、水平方向において垂直方向におけるより寸法が長い矩形の領域を走査することが必要であるために、主走査部に要求される共振エネルギーが副走査部に要求される共振エネルギーより大きい場合に、それら互いに異なる要求を過不足なく実現することが可能となる。   According to this optical scanning display, for example, it is necessary to scan a rectangular region having a longer dimension in the vertical direction in the horizontal direction, with the main scanning being horizontal scanning and the sub-scanning being vertical scanning. When the resonance energy required for the part is larger than the resonance energy required for the sub-scanning part, these different requests can be realized without excess or deficiency.

(7) 前記主走査部は、前記主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記検出部は、前記主走査偏向角を反映する信号を主走査変位信号として出力し、
前記同期信号発生部は、前記主走査変位信号の前記主走査駆動信号に対する位相差が設定値となるように前記主走査同期信号を発生させる位相差制御部を含む(1)ないし(6)項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
(7) The main scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a main scanning deflection angle that periodically changes at the main scanning frequency,
The detection unit outputs a signal reflecting the main scanning deflection angle as a main scanning displacement signal,
The synchronization signal generation unit includes a phase difference control unit that generates the main scanning synchronization signal so that a phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning drive signal becomes a set value. An optical scanning display according to any one of the above.

一般に、同期信号に基づいて生成された駆動信号によって駆動される機械的共振系を用いて光束の走査を行う場合には、その機械的共振系の実際の振動周波数が実際の共振周波数から外れると、走査偏向角の時間変動を反映する信号と駆動信号との位相差が変化する。したがって、その位相差が設定値に一致するように、同期信号を制御して駆動信号を生成すれば、実際の共振周波数に追従するように実際の振動周波数が変化させられる。   In general, when a light beam is scanned using a mechanical resonance system driven by a drive signal generated based on a synchronization signal, the actual vibration frequency of the mechanical resonance system deviates from the actual resonance frequency. The phase difference between the signal reflecting the temporal variation of the scanning deflection angle and the drive signal changes. Therefore, if the drive signal is generated by controlling the synchronization signal so that the phase difference matches the set value, the actual vibration frequency can be changed to follow the actual resonance frequency.

このような知見に基づき、本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、主走査部が、光束を、主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように往復偏向走査し、さらに、検出部が、その主走査偏向角を反映する信号を主走査変位信号として出力する。   Based on such knowledge, in the optical scanning display according to this section, the main scanning unit performs reciprocal deflection scanning so that the light beam is emitted at a main scanning deflection angle that periodically changes at the main scanning frequency. The detection unit outputs a signal reflecting the main scanning deflection angle as a main scanning displacement signal.

さらに、この光走査型ディスプレイにおいては、主走査変位信号の主走査駆動信号に対する位相差が設定値となるように、主走査同期信号が発生させられる。それにより、主走査部の機械的共振系の実際の振動周波数が、実際の共振周波数に追従するように変化させられる。   Further, in this optical scanning display, the main scanning synchronization signal is generated so that the phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning driving signal becomes a set value. As a result, the actual vibration frequency of the mechanical resonance system of the main scanning unit is changed so as to follow the actual resonance frequency.

(8) 前記同期信号発生部は、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号との位相差が設定値に一致するように、それら主走査同期信号と副走査同期信号とのうちの少なくとも一方の位相を変更する位相変更部を含む(1)ないし(7)項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 (8) The synchronization signal generator may be configured to output at least one of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal so that a phase difference between the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal matches a set value. The optical scanning display according to any one of (1) to (7), further including a phase changing unit that changes the phase of.

この光走査型ディスプレイによれば、前述の周波数トラッキング制御が実行されるにもかかわらず、主走査同期信号と副走査同期信号との位相差が正規化される。よって、この光走査型ディスプレイによれば、主走査周波数と副走査周波数との比の正規化と、主走査偏向角の時間変動と副走査偏向角の時間変動との位相差の正規化とを一緒に達成することが容易となる。   According to this optical scanning display, the phase difference between the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal is normalized despite the above-described frequency tracking control. Therefore, according to this optical scanning display, the normalization of the ratio between the main scanning frequency and the sub-scanning frequency and the normalization of the phase difference between the temporal variation of the main scanning deflection angle and the temporal variation of the sub-scanning deflection angle are performed. It becomes easier to achieve together.

(9) 光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
輝度信号に応じた輝度で前記光束を出射する光源部と、
前記光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにそれぞれ往復走査する走査装置であって、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有し、かつ、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより多数回の往復走査を行うものと、
前記画像の1フレームが3以上のフィールドに分けられて前記走査装置によって走査されて表示されるように、映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、前記光源部が実際に光束を出射することによって形成される有効走査線が同じフレームにおいて前記3以上のフィールド間で互いに重ならないように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する輝度信号制御部と、
前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、
主走査同期信号と副走査同期信号とを発生させる同期信号発生部と、
それら発生させられた主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号とをそれぞれ発生させる駆動信号発生部と
を含み、
前記主走査部は、主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記副走査部は、副走査周波数で周期的に変化する副走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記検出部は、前記主走査偏向角を反映する信号と前記副走査偏向角を反映する信号とをそれぞれ主走査変位信号と副走査変位信号として出力し、
前記同期信号発生部は、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうちの少なくとも一つが前記主走査部と前記副走査部とのうち対応するものの共振周波数に追従することと、前記主走査周波数と前記副走査周波数との比が設定比に一致することとが一緒に達成されるように、前記検出部によって検出された走査状態に基づき、前記主走査同期信号の周波数と前記副走査同期信号の周波数とをそれぞれ、主走査周波数刻み幅と副走査周波数刻み幅とで離散的に変更する周波数変更部を含み、
前記主走査同期信号の周波数と前記副走査同期信号の周波数とが前記周波数変更部によって変更されることに起因し、前記主走査変位信号の前記主走査駆動信号に対する主走査位相差と、前記副走査変位信号の前記副走査駆動信号に対する副走査位相差とが変動し、
前記主走査位相差の変動と前記副走査位相差の変動とに起因し、前記走査装置によって形成される複数本の走査線の走査線間位相差が変動し、
前記主走査周波数刻み幅は、前記主走査位相差の変動に起因する前記走査線間位相差の変動量が許容範囲内であるように、第1の許容値を超えないように設定され、
前記副走査周波数刻み幅は、前記副走査位相差の変動に起因する前記走査線間位相差の変動量が前記許容範囲内であるように、第2の許容値を超えないように設定される光走査型ディスプレイ。
(9) An optical scanning display that displays an image by two-dimensional scanning of a light beam,
A light source unit that emits the luminous flux at a luminance according to a luminance signal;
A scanning device that reciprocally scans a light beam emitted from the light source unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect each other, and (a) based on a main scanning drive signal, the light beam is converted into a first mechanical resonance. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using a system, and (b) based on a sub-scanning drive signal, the light beam is transmitted using a second mechanical resonance system, A sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction, and performing reciprocating scanning more times in the sub-scanning direction in the main scanning direction for each frame of the image;
The luminance signal is generated on the basis of the video signal so that one frame of the image is divided into three or more fields and scanned and displayed by the scanning device, and is effective in the entire period of each round-trip scanning. The generated luminance signal is transmitted to the light source unit so that effective scanning lines formed by the light source unit actually emitting a light beam during a scanning period do not overlap each other in the three or more fields in the same frame. A luminance signal control unit to output to
A detection unit for detecting a scanning state of the scanning device;
A synchronization signal generator for generating a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal;
A drive signal generator for generating the main scan drive signal and the sub scan drive signal based on the generated main scan synchronization signal and sub scan synchronization signal, respectively,
The main scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a main scanning deflection angle that periodically changes at a main scanning frequency,
The sub-scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a sub-scanning deflection angle that periodically changes at a sub-scanning frequency,
The detection unit outputs a signal reflecting the main scanning deflection angle and a signal reflecting the sub scanning deflection angle as a main scanning displacement signal and a sub scanning displacement signal, respectively.
The synchronization signal generator is
At least one of the main scanning synchronization signal and the sub scanning synchronization signal follows a resonance frequency of a corresponding one of the main scanning portion and the sub scanning portion; and the main scanning frequency and the sub scanning frequency The frequency of the main scanning synchronization signal and the frequency of the sub-scanning synchronization signal are respectively set based on the scanning state detected by the detection unit so that the ratio between A frequency changing unit that discretely changes the main scanning frequency step size and the sub scanning frequency step size;
Due to the frequency changing unit changing the frequency of the main scanning synchronization signal and the frequency of the sub scanning synchronization signal, the main scanning phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning drive signal, and the sub scanning synchronization signal The sub-scanning phase difference of the scanning displacement signal with respect to the sub-scanning drive signal varies,
Due to the fluctuation of the main scanning phase difference and the fluctuation of the sub-scanning phase difference, the phase difference between scanning lines of a plurality of scanning lines formed by the scanning device fluctuates,
The main scanning frequency step width is set so as not to exceed the first allowable value so that the fluctuation amount of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the main scanning phase difference is within an allowable range,
The sub-scanning frequency step width is set so as not to exceed a second allowable value so that the amount of fluctuation of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the sub-scanning phase difference is within the allowable range. Optical scanning display.

この光走査型ディスプレイにおいては、前記(1)項に係る光走査型ディスプレイと同様に、画像の1フレームが3以上のフィールドに分けて走査されて表示され、さらに、有効走査線が同じフレームにおいて3以上のフィールド間で互いに重ならないように形成される。   In this optical scanning display, as in the optical scanning display according to item (1), one frame of an image is scanned and displayed in three or more fields, and the effective scanning lines are the same in the same frame. The three or more fields are formed so as not to overlap each other.

したがって、この光走査型ディスプレイによれば、前記(1)項に係る光走査型ディスプレイと同様な理由により、前述の従来のインターレース方式やノンインターレース方式を採用する場合より、1フレームを構成するフィールドの数が増加し、その結果、画像表示の最小単位である画面1枚を表示するのに必要な有効走査線の数が減少する。   Therefore, according to this optical scanning display, for the same reason as the optical scanning display according to the item (1), the field constituting one frame is more than the case where the conventional interlace method or non-interlace method is adopted. As a result, the number of effective scanning lines required to display one screen, which is the minimum unit of image display, decreases.

この光走査型ディスプレイにおいては、前記(1)項に係る光走査型ディスプレイと同様に、前記走査装置が、(a)主走査駆動信号に基づき、光束を、第1の機械的共振系を利用して、主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、光束を、第2の機械的共振系を利用して、副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを含むように構成される。   In this optical scanning display, similarly to the optical scanning display according to the item (1), the scanning device uses (a) a light beam based on a main scanning drive signal, and a first mechanical resonance system. A main scanning section capable of reciprocating scanning in the main scanning direction, and (b) reciprocating scanning of the light beam in the sub scanning direction using the second mechanical resonance system based on the sub scanning drive signal. And a sub-scanning unit capable of doing so.

この光走査型ディスプレイにおいては、主走査部が、主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように光束を往復偏向走査し、副走査部が、副走査周波数で周期的に変化する副走査偏向角で出射するように光束を往復偏向走査し、検出部が、主走査偏向角を反映する信号と副走査偏向角を反映する信号とをそれぞれ主走査変位信号と副走査変位信号として出力する。   In this optical scanning display, the main scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so that the main scanning unit emits light at a main scanning deflection angle that periodically changes at the main scanning frequency, and the sub scanning unit periodically performs at the sub scanning frequency. The light beam is reciprocally deflected and scanned so as to be emitted at a changing sub-scanning deflection angle, and the detection unit outputs a signal that reflects the main-scanning deflection angle and a signal that reflects the sub-scanning deflection angle, respectively. Output as a signal.

この光走査型ディスプレイにおいては、主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて主走査駆動信号と副走査駆動信号とがそれぞれ発生させられる。それら発生させられた主走査駆動信号と副走査駆動信号とに基づいて主走査部と副走査部とがそれぞれ駆動される。   In this optical scanning display, a main scanning driving signal and a sub scanning driving signal are generated based on a main scanning synchronizing signal and a sub scanning synchronizing signal, respectively. The main scanning unit and the sub scanning unit are driven based on the generated main scanning driving signal and sub scanning driving signal, respectively.

この光走査型ディスプレイにおいては、さらに、主走査同期信号と副走査同期信号とのうちの少なくとも一つが主走査部と副走査部とのうち対応するものの共振周波数に追従することと、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に一致することとが一緒に達成されるように、走査装置の走査状態に基づき、主走査同期信号の周波数と副走査同期信号の周波数とがそれぞれ、主走査周波数刻み幅と副走査周波数刻み幅とで離散的に変更される。   In this optical scanning display, at least one of the main scanning synchronization signal and the sub scanning synchronization signal follows the resonance frequency of the corresponding one of the main scanning portion and the sub scanning portion, and the main scanning frequency Based on the scanning state of the scanning device, the frequency of the main scanning synchronization signal and the frequency of the sub-scanning synchronization signal are respectively set so that the ratio between the sub-scanning frequency and the sub-scanning frequency coincides with the set ratio. The scanning frequency step size and the sub scanning frequency step size are discretely changed.

この光走査型ディスプレイにおいては、主走査同期信号の周波数と副走査同期信号の周波数とがそれぞれ、上述のようにして離散的に変更されると(例えば、それら周波数と共振周波数とは、最大刻み幅だけ異なり)、主走査変位信号の主走査駆動信号に対する主走査位相差と、副走査変位信号の副走査駆動信号に対する副走査位相差とが変動する。さらに、主走査位相差の変動と副走査位相差の変動とに起因して、走査装置によって形成される複数本の走査線の走査線間位相差が変動する。   In this optical scanning display, when the frequency of the main scanning synchronization signal and the frequency of the sub scanning synchronization signal are discretely changed as described above (for example, the frequency and the resonance frequency are the maximum increments). The main scanning phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning driving signal and the sub scanning phase difference of the sub scanning displacement signal with respect to the sub scanning driving signal vary. Further, due to the fluctuation of the main scanning phase difference and the fluctuation of the sub-scanning phase difference, the phase difference between the scanning lines of a plurality of scanning lines formed by the scanning device varies.

この光走査型ディスプレイにおいては、主走査周波数刻み幅が、主走査位相差の変動に起因する走査線間位相差の変動量が許容範囲内であるように、第1の許容値を超えないように設定される。同様にして、副走査周波数刻み幅が、副走査位相差の変動に起因する走査線間位相差の変動量が許容範囲内であるように、第2の許容値を超えないように設定される。   In this optical scanning display, the main scanning frequency step size does not exceed the first allowable value so that the fluctuation amount of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the main scanning phase difference is within the allowable range. Set to Similarly, the sub-scanning frequency step width is set so as not to exceed the second allowable value so that the fluctuation amount of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the sub-scanning phase difference is within the allowable range. .

したがって、この光走査型ディスプレイによれば、主走査周波数刻み幅および副走査周波数刻み幅が最適化されるため、主走査同期信号の周波数(主走査周波数)と副走査同期信号の周波数(副走査周波数)とがそれぞれ離散的に変更されるにもかかわらず、主走査位相差の変動に起因する走査線間位相差の変動量も、副走査位相差の変動に起因する走査線間位相差の変動量も、許容範囲内であるようにされる。   Therefore, according to this optical scanning type display, the main scanning frequency step width and the sub scanning frequency step width are optimized, so the frequency of the main scanning synchronization signal (main scanning frequency) and the frequency of the sub scanning synchronization signal (sub scanning). Frequency) is changed discretely, the amount of fluctuation of the inter-scanning phase difference caused by the fluctuation of the main scanning phase difference is also the amount of the phase difference between the scanning lines caused by the fluctuation of the sub-scanning phase difference. The variation amount is also set to be within an allowable range.

よって、この光走査型ディスプレイによれば、主走査同期信号の周波数と副走査同期信号の周波数とがそれぞれ離散的に変更されるにもかかわらず、走査線間位相差の変動量が抑制され、その結果、実際の走査軌跡が正規であるようにされる。   Therefore, according to this optical scanning display, although the frequency of the main scanning synchronization signal and the frequency of the sub-scanning synchronization signal are discretely changed, the amount of fluctuation in the phase difference between the scanning lines is suppressed, As a result, the actual scanning trajectory is made regular.

(10) 前記主走査周波数をf、前記副走査周波数をf、前記設定比をn:n(nおよびnは互いに素な整数)、前記第1の機械的共振系のQ値をQ、前記第2の機械的共振系のQ値をQ、1より大きい係数をγでそれぞれ表記する場合に、前記第1の許容値は、
πf/(4γ・Q・n
として定義され、
前記第2の許容値は、
πf/(4γ・Q・n
として定義される(9)項に記載の光走査型ディスプレイ。
(10) The main scanning frequency is f M , the sub-scanning frequency is f S , the setting ratio is n M : n S (n M and n S are relatively prime integers), and the first mechanical resonance system When the Q value is expressed as Q M , the Q value of the second mechanical resonance system is expressed as Q S , and a coefficient larger than 1 is expressed as γ, the first allowable value is
πf M / (4γ · Q M · n S )
Defined as
The second tolerance value is
πf S / (4γ · Q S · n M )
(9) The optical scanning display according to item (9).

この光走査型ディスプレイによれば、主走査周波数刻み幅が、主走査周波数f、設定比n:nおよび第1の機械的共振系のQ値Qとの関係において適正に設定される。 According to this optical scanning display, the main scanning frequency step size is appropriately set in relation to the main scanning frequency f M , the setting ratio n M : n S, and the Q value Q M of the first mechanical resonance system. The

さらに、この光走査型ディスプレイによれば、副走査周波数刻み幅が、副走査周波数f、設定比n:nおよび第2の機械的共振系のQ値Qとの関係において適正に設定される。 Further, according to this optical scanning display, the sub-scanning frequency step size is appropriately set in relation to the sub-scanning frequency f S , the setting ratio n M : n S and the Q value Q S of the second mechanical resonance system. Is set.

(11) 前記係数γは、2以上で6以下である値を有する(10)項に記載の光走査型ディスプレイ。 (11) The optical scanning display according to (10), wherein the coefficient γ has a value of 2 or more and 6 or less.

この光走査型ディスプレイによれば、係数γが2より小さい場合および6より大きい場合より、主走査同期信号の周波数および副走査同期信号の周波数の離散的変更に起因する走査線間位相差の変動量がより好適に抑制される。   According to this optical scanning display, the variation in phase difference between scanning lines caused by discrete changes in the frequency of the main scanning synchronization signal and the frequency of the sub-scanning synchronization signal is greater than when the coefficient γ is less than 2 and greater than 6. The amount is more preferably suppressed.

例えば、係数γが2より小さい場合には、走査線間位相差の変動量が許容値より大きくなる傾向がある。また、係数γが大きいほど、走査線間位相差の変動量が低減するが、6より大きくしても、視認できるほどに画質が改善されず、その一方、回路設計に無用な高性能化が要求されることになる。   For example, when the coefficient γ is smaller than 2, the variation amount of the inter-scan line phase difference tends to be larger than the allowable value. In addition, the larger the coefficient γ, the smaller the amount of fluctuation of the phase difference between the scanning lines, but even if it is larger than 6, the image quality is not improved to the extent that it can be visually recognized. Will be required.

(12) 前記同期信号発生部は、
前記主走査部と前記副走査部とのうちの一方を追従制御対象とし、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御対象に対応するものを対象同期信号とし、その対象同期信号を、前記検出部によって検出された走査状態に基づき、前記追従制御対象の共振周波数に追従するように制御する第1同期信号制御部と、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうちの他方を、前記制御された対象同期信号に基づいて制御する第2同期信号制御部と
を含む(9)ないし(11)項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
(12) The synchronization signal generator
One of the main scanning unit and the sub-scanning unit is set as a tracking control target, and the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal corresponding to the tracking control target is set as a target synchronization signal. A first synchronization signal control unit that controls the synchronization signal to follow the resonance frequency of the tracking control target based on the scanning state detected by the detection unit;
Any one of (9) to (11), including a second synchronization signal control unit that controls the other of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal based on the controlled target synchronization signal. An optical scanning display according to 1.

この光走査型ディスプレイによれば、前記(1)項に係る光走査型ディスプレイと同様にして、主走査部と副走査部とのいずれについても周波数トラッキング制御を行わない場合より、走査のための消費電力が節減されるとともに、主走査部と副走査部とのいずれについても周波数トラッキング制御を行う場合より、主走査周波数と副走査周波数との比を常に設定比に維持して、実際の走査軌跡を常に正規化することが容易となる。   According to this optical scanning display, as in the optical scanning display according to the above item (1), the frequency scanning control is performed for both the main scanning unit and the sub-scanning unit without performing frequency tracking control. The power consumption is reduced, and the ratio between the main scanning frequency and the sub-scanning frequency is always maintained at the set ratio, compared with the case where frequency tracking control is performed for both the main scanning unit and the sub-scanning unit. It is easy to always normalize the trajectory.

(13) 前記同期信号発生部は、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号との位相差が設定値に一致するように、それら主走査同期信号と副走査同期信号とのうちの少なくとも一方の位相を変更する位相変更部を含む(9)ないし(12)項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 (13) The synchronization signal generator may be configured to output at least one of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal so that a phase difference between the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal matches a set value. The optical scanning display according to any one of (9) to (12), further including a phase changing unit that changes the phase of.

この光走査型ディスプレイによれば、前述の周波数トラッキング制御が実行されるにもかかわらず、主走査同期信号と副走査同期信号との位相差が正規化される。よって、この光走査型ディスプレイによれば、主走査周波数と副走査周波数との比の正規化と、主走査偏向角の時間変動と副走査偏向角の時間変動との位相差の正規化とを一緒に達成することが容易となる。   According to this optical scanning display, the phase difference between the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal is normalized despite the above-described frequency tracking control. Therefore, according to this optical scanning display, the normalization of the ratio between the main scanning frequency and the sub-scanning frequency and the normalization of the phase difference between the temporal variation of the main scanning deflection angle and the temporal variation of the sub-scanning deflection angle are performed. It becomes easier to achieve together.

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態の一つを図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, one of more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、本発明の一実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ(以下、「RSD」と略称する。)10が示されている。   FIG. 1 shows a retinal scanning display (hereinafter abbreviated as “RSD”) 10 according to an embodiment of the present invention.

このRSD10は、画像を表す光束の一例であるレーザビームを観察者の眼12の瞳孔14を経て網膜16上に直接に投影し、その投影された光束を網膜16上において走査することにより、画像を表示する。   The RSD 10 projects a laser beam, which is an example of a light beam representing an image, directly onto the retina 16 via the pupil 14 of the observer's eye 12, and scans the projected light beam on the retina 16. Is displayed.

このRSD10においては、レーザビームのスポットが網膜16上に形成されるとともに、そのスポットが網膜上16を2次元的に走査されることにより、観察者によって画像が虚像として知覚される。   In the RSD 10, a spot of a laser beam is formed on the retina 16, and the spot is scanned on the retina 16 two-dimensionally, so that an image is perceived as a virtual image by an observer.

図1に示すように、このRSD10は、映像光生成ユニット18と光走査ユニット20とを含んでいる。   As shown in FIG. 1, the RSD 10 includes an image light generation unit 18 and an optical scanning unit 20.

映像光生成ユニット18は、後に詳述するが、外部から供給された映像信号に基づいて3原色の各色ごとに輝度信号を生成する機能と、その生成された輝度信号に基づいて強度変調されたレーザビームを各色ごとに生成する機能と、同期信号を生成して光走査ユニット20に供給する機能とを有する。   As will be described in detail later, the video light generation unit 18 generates a luminance signal for each of the three primary colors based on a video signal supplied from the outside, and is intensity-modulated based on the generated luminance signal. It has a function of generating a laser beam for each color and a function of generating a synchronization signal and supplying it to the optical scanning unit 20.

そのため、映像光生成ユニット18は、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ出射するRレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26を備えている。それらRレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26から出射する3色のレーザビーム(光束の一例)の輝度(強度)は、Rレーザ駆動回路28、Gレーザ駆動回路30およびBレーザ駆動回路32によってそれぞれ変調される。   Therefore, the video light generation unit 18 includes an R laser 22, a G laser 24, and a B laser 26 that emit red light, green light, and blue light, respectively. The luminance (intensity) of the three colors of laser beams (an example of a light beam) emitted from the R laser 22, G laser 24, and B laser 26 is determined by the R laser driving circuit 28, the G laser driving circuit 30, and the B laser driving circuit 32. Each is modulated.

本実施形態においては、それらRレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26とそれらに対応するRレーザ駆動回路28、Gレーザ駆動回路30およびBレーザ駆動回路32とが互いに共同して光源部34を構成している。   In the present embodiment, the R laser 22, G laser 24 and B laser 26 and the corresponding R laser drive circuit 28, G laser drive circuit 30 and B laser drive circuit 32 cooperate with each other to form the light source unit 34. It is composed.

図1に示すように、それらRレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26には、3個のコリメータレンズ40,42および44と、3個のダイクロイックミラー50,52および54とが設けられている。   As shown in FIG. 1, the R laser 22, G laser 24 and B laser 26 are provided with three collimator lenses 40, 42 and 44 and three dichroic mirrors 50, 52 and 54. .

各レーザ22,24,26から出射したレーザビームは、コリメータレンズ40,42,44のうち対応するものによってコリメートされた後、ダイクロイックミラー50,52,54のうち対応するものに入射する。それら3個のダイクロイックミラー50,52,54は、波長選択性を有しており、Rレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26から出射した3色のレーザビームを1つのレーザビームに合成するために設けられている。   The laser beams emitted from the lasers 22, 24, and 26 are collimated by the corresponding ones of the collimator lenses 40, 42, and 44, and then enter the corresponding ones of the dichroic mirrors 50, 52, and 54. These three dichroic mirrors 50, 52, and 54 have wavelength selectivity, and synthesize three laser beams emitted from the R laser 22, G laser 24, and B laser 26 into one laser beam. Is provided.

それら3個のダイクロイックミラー50,52,54を代表する1個のダイクロイックミラー、すなわち、本実施形態においては、ダイクロイックミラー50から合成レーザビームが出射し、その出射した合成レーザビームは、結合光学系56によって集光される。   One dichroic mirror representing the three dichroic mirrors 50, 52, and 54, that is, in the present embodiment, a synthesized laser beam is emitted from the dichroic mirror 50, and the emitted synthesized laser beam is emitted from the coupling optical system. 56 is collected.

本実施形態においては、コリメータレンズ40,42,44と、ダイクロイックミラー50,52,54と、結合光学系56とが互いに共同して光合波部58を構成している。   In the present embodiment, the collimator lenses 40, 42, 44, the dichroic mirrors 50, 52, 54, and the coupling optical system 56 together constitute an optical multiplexing unit 58.

図1に示すように、結合光学系56によって集光された合成レーザビームは、光伝送媒体としての光ファイバ60と、その光ファイバ60の出射端に配置されたコリメータレンズ62とをそれらの順に経て光走査ユニット20に入射する。   As shown in FIG. 1, the combined laser beam condensed by the coupling optical system 56 passes through an optical fiber 60 as an optical transmission medium and a collimator lens 62 arranged at the output end of the optical fiber 60 in that order. Then, the light enters the optical scanning unit 20.

その光走査ユニット20は、後に詳述するが、映像光生成ユニット18から出射したレーザビームを各種同期信号に基づいて2次元的に走査する機能と、そのレーザビームを瞳孔14に投入して網膜16に結像させる機能とを有する。   As will be described in detail later, the optical scanning unit 20 has a function of two-dimensionally scanning the laser beam emitted from the image light generation unit 18 based on various synchronization signals, and the laser beam is input to the pupil 14 to retina. 16 to form an image.

そのため、この光走査ユニット20は、コリメータレンズ62から出射したレーザビームに対して水平走査を行う水平走査部70と、その水平走査部70から出射したレーザビームに対して垂直走査を行う垂直走査部72とを備えている。   Therefore, the optical scanning unit 20 includes a horizontal scanning unit 70 that performs horizontal scanning on the laser beam emitted from the collimator lens 62, and a vertical scanning unit that performs vertical scanning on the laser beam emitted from the horizontal scanning unit 70. 72.

この光走査ユニット20は、さらに、水平走査部70から出射したレーザビームを収束させて垂直走査部72に伝送するリレー光学系74と、垂直走査部72から出射したレーザビームを収束させて眼12に伝送するリレー光学系76とを備えている。   The optical scanning unit 20 further converges the laser beam emitted from the horizontal scanning unit 70 and transmits it to the vertical scanning unit 72, and converges the laser beam emitted from the vertical scanning unit 72 to cause the eye 12 to converge. And a relay optical system 76 for transmitting to the network.

図1に示すように、水平走査部70は、振動体としての水平走査ミラー80を備えている。この水平走査部70は、水平走査ミラー80のねじり共振を利用して水平走査を行う。その水平走査ミラー80は、例えば、シリコン等、弾性を有する板状または膜状の部材によって形成される。   As shown in FIG. 1, the horizontal scanning unit 70 includes a horizontal scanning mirror 80 as a vibrating body. The horizontal scanning unit 70 performs horizontal scanning using the torsional resonance of the horizontal scanning mirror 80. The horizontal scanning mirror 80 is formed by an elastic plate-like or film-like member such as silicon.

図2には、水平走査部70の構成が拡大されて平面図で示されている。この水平走査部70においては、板状の水平走査ミラー80が、揺動軸線の方向における両端部において、一対のはり部82,82によってそれぞれ支持されている。それら一対のはり部82,82は、その水平走査ミラー80を隔てて互いに対向する姿勢で、揺動軸線に沿って延びている。これら一対のはり部82,82はそれぞれ、水平走査ミラー80とは反対側の端部において固定枠83に固定されている。   FIG. 2 is an enlarged plan view of the configuration of the horizontal scanning unit 70. In the horizontal scanning unit 70, a plate-like horizontal scanning mirror 80 is supported by a pair of beam portions 82 and 82 at both ends in the direction of the swing axis. The pair of beam portions 82, 82 extend along the swing axis in such a manner as to face each other across the horizontal scanning mirror 80. Each of the pair of beam portions 82 and 82 is fixed to the fixed frame 83 at the end opposite to the horizontal scanning mirror 80.

各はり部82,82は、水平走査ミラー80から延びる1本の第1板ばね部84と、その第1板ばね部84から分岐して互いに平行に延びる2本の第2板ばね部86,86とを備えている。それら第1板ばね部84および第2板ばね部86,86は、いずれも、水平走査ミラー80の厚さ方向と共通する厚さ方向を有している。   Each of the beam portions 82, 82 includes one first leaf spring portion 84 extending from the horizontal scanning mirror 80, and two second leaf spring portions 86 extending from the first leaf spring portion 84 and extending in parallel to each other. 86. The first plate spring portion 84 and the second plate spring portions 86 and 86 both have a thickness direction that is common to the thickness direction of the horizontal scanning mirror 80.

2本の第2板ばね部86,86は、揺動軸線を隔てて互いに対向している。したがって、それら第2板ばね部86,86にそれぞれ互いに逆向きに曲げが加えられれば、第1板ばね部84が揺動軸線まわりにねじられ、ひいては水平走査ミラー80が揺動軸線まわりに回転させられる。さらに、同じ第2板ばね部86に曲げが互いに逆向きに交互に加えられれば、水平走査ミラー80が揺動軸線まわりに揺動させられることになる。   The two second leaf spring portions 86, 86 are opposed to each other across the swing axis. Therefore, if the second plate springs 86 and 86 are bent in opposite directions, the first plate spring 84 is twisted around the swing axis, and the horizontal scanning mirror 80 rotates around the swing axis. Be made. Furthermore, if bending is alternately applied to the same second leaf spring portion 86 in opposite directions, the horizontal scanning mirror 80 is swung around the swing axis.

そのような曲げを各第2板ばね部86,86に加えるために、各第2板ばね部86,86に駆動源88が設置されている。この駆動源88は、例えば、印加された電界をその印加方向と交差する方向の変位に変換する素子を用いて構成することが可能である。   In order to apply such bending to each second leaf spring portion 86, 86, a drive source 88 is installed in each second leaf spring portion 86, 86. The drive source 88 can be configured using, for example, an element that converts an applied electric field into a displacement in a direction crossing the application direction.

そのような素子の一例は、板状の圧電素子である。例えば、その圧電素子が各第2板ばね部86,86の、厚さ方向において互いに対向する両面のいずれかに貼り付けられた状態で、その圧電素子が長さ方向に振動させられれば、各第2板ばね部86,86に曲げ振動が発生させられる。   An example of such an element is a plate-like piezoelectric element. For example, if the piezoelectric element is vibrated in the length direction in a state where the piezoelectric element is attached to one of both surfaces of the second leaf spring portions 86 and 86 facing each other in the thickness direction, Bending vibration is generated in the second leaf spring portions 86 and 86.

同様に、垂直走査部72は、図1に示すように、振動体としての垂直走査ミラー90と、その垂直走査ミラー90を振動させるためにそれを駆動する駆動源92(図3参照)とを備えている。この垂直走査部72は、水平走査部70と同様に、垂直走査ミラー90のねじり共振を利用して垂直走査を行う。   Similarly, as shown in FIG. 1, the vertical scanning unit 72 includes a vertical scanning mirror 90 as a vibrating body and a drive source 92 (see FIG. 3) that drives the vertical scanning mirror 90 to vibrate the vertical scanning mirror 90. I have. Similar to the horizontal scanning unit 70, the vertical scanning unit 72 performs vertical scanning using the torsional resonance of the vertical scanning mirror 90.

その垂直走査ミラー90は、例えば、シリコン等、弾性を有する板状または膜状の部材によって形成される。駆動源92は、例えば、印加された電界をその印加方向と交差する方向の変位に変換する素子を用いて構成することが可能であり、そのような素子の一例は、板状の圧電素子である。   The vertical scanning mirror 90 is formed of a plate-like or film-like member having elasticity, such as silicon. The drive source 92 can be configured using, for example, an element that converts an applied electric field into a displacement in a direction that intersects the application direction. An example of such an element is a plate-like piezoelectric element. is there.

垂直走査部72の構成は、図2に示す水平走査部70と共通するため、重複した説明を省略する。   Since the configuration of the vertical scanning unit 72 is the same as that of the horizontal scanning unit 70 shown in FIG.

図1に示すように、水平走査部70は、さらに、水平走査ミラー80に設置された駆動源88を駆動するために水平走査駆動回路100を備えている。その水平走査駆動回路100は、例えば、駆動源88に供給される駆動信号を生成するために発振回路を含むように構成される。   As shown in FIG. 1, the horizontal scanning unit 70 further includes a horizontal scanning drive circuit 100 for driving a drive source 88 installed on the horizontal scanning mirror 80. The horizontal scanning drive circuit 100 is configured to include an oscillation circuit for generating a drive signal supplied to the drive source 88, for example.

この水平走査部70は、さらに、水平走査ミラー80の動作を検出する水平走査検出回路102を備えている。この水平走査検出回路102は、水平走査ミラー80の偏向角θを反映する信号を変位信号として出力する。 The horizontal scanning unit 70 further includes a horizontal scanning detection circuit 102 that detects the operation of the horizontal scanning mirror 80. The horizontal scanning detection circuit 102 outputs a signal reflecting the deflection angle theta H of the horizontal scanning mirror 80 as a displacement signal.

この水平走査検出回路102は、例えば、水平走査ミラー80の角度変位を光学的に検出するように構成される。この種の水平走査検出回路102の一例は、水平走査ミラー80に入射してそこから反射したレーザビームを受光するビームディテクタと、レーザビームがビームディテクタによって検出された時期から、そのレーザビームが次にビームディテクタによって検出される時期までの時間の長さを計測する計測部とを含み、その計測された時間の長さに基づいて水平走査ミラー80の角度変位を検出する。   The horizontal scanning detection circuit 102 is configured to optically detect the angular displacement of the horizontal scanning mirror 80, for example. An example of this type of horizontal scanning detection circuit 102 is a beam detector that receives a laser beam incident on the horizontal scanning mirror 80 and reflected from the horizontal scanning mirror 80, and the time when the laser beam is detected by the beam detector. And a measuring unit for measuring the length of time until the time detected by the beam detector, and detecting the angular displacement of the horizontal scanning mirror 80 based on the measured length of time.

往復揺動させられる走査ミラーの振れ角を光学的に検出する技術の一例が特願2004−286286号明細書に記載されており、その例に関する記載は参照によって本明細書に合体される。   An example of a technique for optically detecting the swing angle of a scanning mirror that is reciprocally swung is described in Japanese Patent Application No. 2004-286286, and the description regarding the example is incorporated herein by reference.

図1に示すように、垂直走査部72は、さらに、垂直走査ミラー90に設置された駆動源92を駆動するために垂直走査駆動回路110を備えている。その垂直走査駆動回路110は、例えば、駆動源92に供給される駆動信号を生成するために発振回路を含むように構成される。   As shown in FIG. 1, the vertical scanning unit 72 further includes a vertical scanning drive circuit 110 for driving a drive source 92 installed on the vertical scanning mirror 90. The vertical scanning drive circuit 110 is configured to include, for example, an oscillation circuit for generating a drive signal supplied to the drive source 92.

この垂直走査部72は、さらに、垂直走査ミラー90の動作を検出する垂直走査検出回路112を備えている。この垂直走査検出回路112は、垂直走査ミラー90の偏向角θを反映する信号を変位信号として出力する。この垂直走査検出回路112は、例えば、水平走査検出回路102と同様に、垂直走査ミラー90の角度変位を光学的に検出するように構成される。 The vertical scanning unit 72 further includes a vertical scanning detection circuit 112 that detects the operation of the vertical scanning mirror 90. The vertical scanning detection circuit 112 outputs a signal reflecting the deflection angle theta V of the vertical scanning mirror 90 as a displacement signal. The vertical scanning detection circuit 112 is configured to optically detect the angular displacement of the vertical scanning mirror 90, for example, similarly to the horizontal scanning detection circuit 102.

図1に示すように、光走査ユニット20は、さらに、垂直走査ミラー90に設置された駆動源92を駆動するために垂直走査駆動回路110を備えている。その垂直走査駆動回路110は、例えば、駆動源92に供給される駆動信号を生成するために発振回路を含むように構成される。   As shown in FIG. 1, the optical scanning unit 20 further includes a vertical scanning drive circuit 110 for driving a drive source 92 installed on the vertical scanning mirror 90. The vertical scanning drive circuit 110 is configured to include, for example, an oscillation circuit for generating a drive signal supplied to the drive source 92.

水平走査部70の水平走査周波数は、水平走査ミラー80の共振周波数によって決まり、同様に、垂直走査部72の垂直走査周波数は、垂直走査ミラー90の共振周波数によって決まる。本実施形態においては、水平走査周波数が垂直走査周波数より高くなるように、水平走査ミラー80および垂直走査ミラー90の共振周波数が設定されている。   The horizontal scanning frequency of the horizontal scanning unit 70 is determined by the resonance frequency of the horizontal scanning mirror 80, and similarly, the vertical scanning frequency of the vertical scanning unit 72 is determined by the resonance frequency of the vertical scanning mirror 90. In the present embodiment, the resonance frequencies of the horizontal scanning mirror 80 and the vertical scanning mirror 90 are set so that the horizontal scanning frequency is higher than the vertical scanning frequency.

図1に示すように、映像光生成ユニット18は、さらに、信号処理回路120を備えている。その信号処理回路120は、図3に示すように、コンピュータ122を含んでいる。そのコンピュータ122は、CPU124とROM126とRAM128とがバス130によって互いに接続されて構成されている。このコンピュータ122には、外部から映像信号が供給される。   As shown in FIG. 1, the video light generation unit 18 further includes a signal processing circuit 120. The signal processing circuit 120 includes a computer 122 as shown in FIG. The computer 122 is configured by connecting a CPU 124, a ROM 126, and a RAM 128 to each other via a bus 130. A video signal is supplied to the computer 122 from the outside.

ROM126には、図4にフローチャートで概念的に表されている画像表示プログラムと、図22にフローチャートで概念的に表されている走査制御プログラムとを始めとし、各種プログラムが記憶されている。それら画像表示プログラムおよび走査制御プログラムがCPU124により、外部から供給された映像信号に基づき、かつ、RAM128を使用しつつ実行されることにより、観察者の眼10の網膜14上に画像が表示される。   The ROM 126 stores various programs such as an image display program conceptually shown in the flowchart of FIG. 4 and a scanning control program conceptually shown in the flowchart of FIG. The image display program and the scan control program are executed by the CPU 124 based on the video signal supplied from the outside and using the RAM 128, whereby an image is displayed on the retina 14 of the observer's eye 10. .

信号処理回路120においては、外部から供給された映像信号に基づき、表示すべき画像を構成する複数の画素の各々の輝度を表す複数の画素データ(輝度データ)が生成され、それら生成された画素データに基づき、RAM128を利用してデータ処理を行うなどして、赤色光のためのR輝度信号、緑色光のためのG輝度信号および青色光のためのB輝度信号が生成される。   In the signal processing circuit 120, based on a video signal supplied from the outside, a plurality of pixel data (luminance data) representing the brightness of each of a plurality of pixels constituting an image to be displayed is generated, and the generated pixels Based on the data, data processing is performed using the RAM 128, and the R luminance signal for red light, the G luminance signal for green light, and the B luminance signal for blue light are generated.

図1に示すように、信号処理回路120には映像データ記憶部134が接続されている。信号処理回路120は、生成された複数の輝度データの集まりを映像データとして、その映像データ記憶部134に記憶させる。この信号処理回路120は、各色ごとに輝度データから輝度信号を生成するため、必要な輝度データを映像データ記憶部134から読み出す。   As shown in FIG. 1, a video data storage unit 134 is connected to the signal processing circuit 120. The signal processing circuit 120 stores the generated collection of a plurality of luminance data as video data in the video data storage unit 134. The signal processing circuit 120 reads out necessary luminance data from the video data storage unit 134 in order to generate a luminance signal from the luminance data for each color.

図3に示すように、信号処理回路120には、Rレーザ駆動回路28、Gレーザ駆動回路30およびBレーザ駆動回路32を経てRレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26が接続されている。信号処理回路120は、Rレーザ駆動回路28にはR輝度信号を出力し、Gレーザ駆動回路30にはG輝度信号を出力し、Bレーザ駆動回路32にはB輝度信号を出力する。   As shown in FIG. 3, an R laser 22, a G laser 24, and a B laser 26 are connected to the signal processing circuit 120 through an R laser driving circuit 28, a G laser driving circuit 30, and a B laser driving circuit 32. The signal processing circuit 120 outputs an R luminance signal to the R laser driving circuit 28, outputs a G luminance signal to the G laser driving circuit 30, and outputs a B luminance signal to the B laser driving circuit 32.

図3に示すように、この信号処理回路120において、コンピュータ122にフレームバッファ140が接続されている。フレームバッファ140は、画像の1フレームをレーザビームの走査によって再生するのに必要な画像データであって複数の画素データ(輝度信号を表すデータ)の集合を走査線番号SLに関連付けて格納する。フレームバッファ140は、レーザビームの各色ごとに対応して設けられている。図5には、フレームバッファ140に画像データが格納される様子が概念的に示されているが、それについては後に図5を参照することによって詳細に説明する。   As shown in FIG. 3, in this signal processing circuit 120, a frame buffer 140 is connected to a computer 122. The frame buffer 140 stores image data necessary for reproducing one frame of an image by scanning with a laser beam and a set of a plurality of pixel data (data representing luminance signals) in association with the scanning line number SL. The frame buffer 140 is provided for each color of the laser beam. FIG. 5 conceptually shows how image data is stored in the frame buffer 140, which will be described in detail later with reference to FIG.

図3に示すように、信号処理回路120には、さらに、光走査ユニット20の水平走査駆動回路100および垂直走査駆動回路110も接続されている。水平走査駆動回路100から駆動源88へは水平走査駆動信号、垂直走査駆動回路110から駆動源110へは垂直走査駆動信号がそれぞれ供給され、その結果、水平走査部70と垂直走査部72とによる水平走査と垂直走査とが行われる。   As shown in FIG. 3, the signal processing circuit 120 is further connected to a horizontal scanning driving circuit 100 and a vertical scanning driving circuit 110 of the optical scanning unit 20. A horizontal scanning drive signal is supplied from the horizontal scanning driving circuit 100 to the driving source 88, and a vertical scanning driving signal is supplied from the vertical scanning driving circuit 110 to the driving source 110. As a result, the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72 Horizontal scanning and vertical scanning are performed.

図6には、水平走査駆動信号が上側のグラフ、垂直走査駆動信号が下側のグラフでそれぞれ表されている。それらグラフから明らかなように、本実施形態においては、水平走査駆動信号が垂直走査駆動信号より高い周波数を有している。垂直走査駆動信号の周波数は例えば、数百Hzに設定される。   In FIG. 6, the horizontal scanning drive signal is represented by the upper graph, and the vertical scanning drive signal is represented by the lower graph. As is apparent from these graphs, in the present embodiment, the horizontal scanning drive signal has a higher frequency than the vertical scanning drive signal. The frequency of the vertical scanning drive signal is set to several hundred Hz, for example.

ここで、図7および図8を参照することにより、光源部34の作動タイミング(強度変調)と、光走査ユニット20の作動タイミング(水平走査および垂直走査)との同期を詳細に説明する。   Here, the synchronization between the operation timing (intensity modulation) of the light source unit 34 and the operation timing (horizontal scanning and vertical scanning) of the optical scanning unit 20 will be described in detail with reference to FIGS.

図7には、光源部34および光走査ユニット20が、信号処理回路120と共に、ブロック図で概念的に表されている。信号処理回路120は、映像信号に基づいて輝度信号を生成して光源部34に出力する輝度信号生成部150を備えている。   FIG. 7 conceptually shows the light source unit 34 and the optical scanning unit 20 together with the signal processing circuit 120 in a block diagram. The signal processing circuit 120 includes a luminance signal generation unit 150 that generates a luminance signal based on the video signal and outputs the luminance signal to the light source unit 34.

この信号処理回路120は、さらに、走査制御部152を備えている。その走査制御部152は、後に図19を参照して詳述するが、フレーム同期信号と水平走査同期信号と垂直同期信号とドットクロック信号とを生成する。この走査制御部152は、生成されたフレーム同期信号(フィールド同期信号を含む。)と水平同期信号とドットクロック信号とを輝度信号生成部150に供給する。   The signal processing circuit 120 further includes a scanning control unit 152. The scanning control unit 152 generates a frame synchronization signal, a horizontal scanning synchronization signal, a vertical synchronization signal, and a dot clock signal, as will be described in detail later with reference to FIG. The scanning control unit 152 supplies the generated frame synchronization signal (including the field synchronization signal), the horizontal synchronization signal, and the dot clock signal to the luminance signal generation unit 150.

その輝度信号生成部150は、その走査制御部152からフレーム同期信号と水平走査信号とドットクロック信号とが供給されるタイミングに応答して、各色の輝度信号を光源部34に出力する。   The luminance signal generation unit 150 outputs the luminance signal of each color to the light source unit 34 in response to the timing at which the frame synchronization signal, the horizontal scanning signal, and the dot clock signal are supplied from the scanning control unit 152.

走査制御部152は、後に図19を参照して詳述するが、図7に示すように、生成された水平走査同期信号を水平走査駆動回路100に供給し、垂直走査同期信号を垂直走査駆動回路110に供給する。   As will be described in detail later with reference to FIG. 19, the scanning control unit 152 supplies the generated horizontal scanning synchronizing signal to the horizontal scanning driving circuit 100 and drives the vertical scanning synchronizing signal to vertical scanning as shown in FIG. Supply to circuit 110.

図7に示すように、水平走査検出回路102は、水平走査ミラー80の動作を反映する変位信号を走査制御部152に供給する。同様に、垂直走査検出回路112は、垂直走査ミラー90の動作を反映する変位信号を走査制御部152に供給する。   As shown in FIG. 7, the horizontal scanning detection circuit 102 supplies a displacement signal reflecting the operation of the horizontal scanning mirror 80 to the scanning control unit 152. Similarly, the vertical scanning detection circuit 112 supplies a displacement signal reflecting the operation of the vertical scanning mirror 90 to the scanning control unit 152.

図8には、それらフレーム同期信号、垂直走査同期信号および水平走査同期信号がそれぞれタイミングチャートで表されている。   In FIG. 8, the frame synchronization signal, the vertical scanning synchronization signal, and the horizontal scanning synchronization signal are respectively represented by timing charts.

水平走査同期信号は、各走査線ごとに発生させられる。ここに、「走査線」という用語は、実在する(可視領域にある)有効走査線と、実在しない(不可視領域にある)無効走査線(画像表示領域外にあるために消去される走査線と、画像表示領域内にあるが帰線であるために消去される消去帰線とを含む。)とを含んでいる。水平走査同期信号は、画像の1フレーム当たりn個、順次発生させられる。nは、水平走査の1フレーム当たりの往復回数に等しい。 A horizontal scanning synchronization signal is generated for each scanning line. Here, the term “scan line” refers to an effective scan line that exists (in the visible region) and an invalid scan line that does not exist (in the invisible region) (a scan line that is erased because it is outside the image display region). , And an erasing blanking that is erased because it is in the image display area but is a blanking.). The horizontal scanning synchronization signals are sequentially generated in n H per frame of the image. n H is equal to the number of reciprocations per frame of horizontal scanning.

走査制御部152は、ある回の水平走査同期信号の発生時期から初期位相差時間Δtが経過した時期に、フレーム同期信号を発生させる。このフレーム同期信号は、画像の各フレームごとに、その開始時期に同期して発生させられる。   The scanning control unit 152 generates a frame synchronization signal at the time when the initial phase difference time Δt has elapsed from the generation time of a horizontal scanning synchronization signal. This frame synchronization signal is generated for each frame of the image in synchronization with the start time.

走査制御部152は、さらに、ある回の水平走査同期信号の発生時期から初期位相差時間Δtが経過した時期、すなわち、フレーム同期信号の発生時期と同じ時期に、n個の垂直走査同期信号における最初の垂直走査同期信号を発生させる。nは、垂直走査の1フレーム当たりの往復回数に等しい。 The scanning control unit 152 further outputs n V vertical scanning synchronization signals at the time when the initial phase difference time Δt has elapsed from the generation time of the horizontal scanning synchronization signal, that is, at the same time as the generation time of the frame synchronization signal. The first vertical scanning synchronization signal at is generated. n V is equal to the number of round trips per frame vertical scanning.

走査制御部152は、それら発生させられたフレーム同期信号と水平走査同期信号とを輝度信号生成部150に出力する。   The scanning control unit 152 outputs the generated frame synchronization signal and horizontal scanning synchronization signal to the luminance signal generation unit 150.

本実施形態においては、輝度信号生成部150が、コンピュータ122のうち、後に詳述する画像表示プログラムを実行する部分によって構成されており、走査制御部152は、図19に示すように、中央制御部、すなわち、コンピュータ122のうち、後に詳述する走査制御プログラムを実行する部分と、電子回路との組合せによって構成されている。   In the present embodiment, the luminance signal generation unit 150 is configured by a portion of the computer 122 that executes an image display program that will be described in detail later, and the scan control unit 152 performs central control as shown in FIG. Part, that is, a part of the computer 122 that executes a scanning control program, which will be described in detail later, and an electronic circuit.

次に、図4を参照することにより、前述の画像表示プログラムをさらに詳細に説明するが、まず、その画像表示プログラムにおいて採用される画像表示原理を説明する。   Next, the above-described image display program will be described in more detail with reference to FIG. 4. First, the image display principle employed in the image display program will be described.

図9には、従来のインターレーススキャン方式に従って画像の1フレームが表示される様子が正面図(画面上の走査線の軌跡を示す図)で示されている。図9において、複数本の水平方向の実線は、奇数フィールドを構成する複数本の有効走査線を示しているのに対し、複数本の水平方向の破線は、偶数フィールドを構成する複数本の消去帰線を示している。その消去帰線は図示されていない。   FIG. 9 is a front view (a diagram showing the trajectory of the scanning line on the screen) showing that one frame of an image is displayed according to the conventional interlace scanning method. In FIG. 9, a plurality of horizontal solid lines indicate a plurality of effective scanning lines forming odd fields, whereas a plurality of horizontal broken lines indicate a plurality of erasures forming even fields. Shows a return. The erase blanking is not shown.

この従来のインターレーススキャン方式によれば、1フレームが2フィールドに分けて走査されて形成される。そのため、水平走査周波数についての条件も垂直走査周波数についての条件も同じであると仮定して比較すると、1フレームを構成する有効走査線の数が、ノンインターレーススキャン方式を採用する場合より増加する。   According to this conventional interlace scan method, one frame is formed by being divided into two fields. For this reason, when the comparison is made on the assumption that the conditions for the horizontal scanning frequency and the conditions for the vertical scanning frequency are the same, the number of effective scanning lines constituting one frame increases compared to the case where the non-interlace scanning method is adopted.

このことは、有効走査線の数についての条件が同じであると仮定して比較すると、水平走査周波数がみかけ上低下して、垂直走査周波数がみかけ上上昇することを意味する。したがって、フィールド自体が1画面を形成し、フレーム周波数は下がっているものの、フィールド周波数(垂直同期周波数)は下がっていないため、フリッカが目立たずに済む。   This means that the horizontal scanning frequency is apparently decreased and the vertical scanning frequency is apparently increased when compared on the assumption that the conditions regarding the number of effective scanning lines are the same. Therefore, although the field itself forms one screen and the frame frequency is lowered, the field frequency (vertical synchronization frequency) is not lowered, so that the flicker does not stand out.

本発明者は、1フレームを3以上のフィールドに分けて走査して形成することにより、垂直走査周波数をみかけ上さらに上昇させる画像表示手法を提案した。図10には、その提案された画像表示手法に従って画像が表示される様子が正面図で示されている。   The present inventor has proposed an image display method that apparently further increases the vertical scanning frequency by dividing and forming one frame into three or more fields. FIG. 10 is a front view showing an image displayed according to the proposed image display method.

図10(a)には、各フィールドにおいて、光束の走査面上において光束の可視走査点が水平走査方向に往復運動しつつ垂直走査方向に一方向運動することにより、左側から右側に向かう走査線(以下、「往き走査線」という。)と右側から左側に向かう走査線(以下、「戻り走査線」という。)とが、共に有効走査線として、交互に並んで形成される。   In FIG. 10A, in each field, the visible scanning point of the light beam moves in one direction in the vertical scanning direction while reciprocating in the horizontal scanning direction on the scanning surface of the light beam. (Hereinafter referred to as “forward scanning lines”) and scanning lines from the right side to the left side (hereinafter referred to as “return scanning lines”) are both formed alternately as effective scanning lines.

図9に示すように、従来のインターレーススキャン方式を採用する場合には、1フレームが2フィールドに分割され、一方のフィールドにおいて互いに隣接した2本の有効走査線が他方のフィールドにおける1本の有効走査線によって補間される。   As shown in FIG. 9, when the conventional interlace scanning method is adopted, one frame is divided into two fields, and two effective scanning lines adjacent to each other in one field are one effective in the other field. Interpolated by scan lines.

これに対し、本発明者の提案に従い、1フレームを3以上のフィールドによって構成する場合には、各フィールドにおいて互いに隣接した2本の有効走査線が、残りの2以上のフィールドにおける2本以上の有効走査線によって補間される。このことは、各フィールドにおいて互いに隣接した2本の有効走査線間の隙間が、従来のインターレーススキャン方式を採用する場合より広くなり、画像の鮮明さ(解像度)が低下することを意味する。   On the other hand, when one frame is constituted by three or more fields according to the proposal of the present inventor, two effective scanning lines adjacent to each other in each field are two or more in the remaining two or more fields. Interpolated by valid scan lines. This means that the gap between two effective scanning lines adjacent to each other in each field becomes wider than when the conventional interlace scanning method is adopted, and the sharpness (resolution) of the image is reduced.

そのような不都合を軽減するため、図10(a)に示すように、各フィールドにおいては、往き走査線のみならず戻り走査線も有効走査線として画像表示のために利用可能とされる。   In order to reduce such inconvenience, as shown in FIG. 10A, in each field, not only the forward scanning line but also the return scanning line can be used as an effective scanning line for image display.

図10(b)には、図10(a)に示すフィールドを3以上用いて成る1フレームの一例が示されている。この例においては、3以上のフィールド間において互いに対応する、それらフィールドの数と同数の有効走査線が垂直走査方向に互いに平行にずれている。したがって、この例を採用する場合には、従来のインターレーススキャン方式を採用する場合より、往き走査線と戻り走査線とが互いに非平行である傾向が強いにもかかわらず、1フレーム内において解像度にむらが発生することが抑制される。   FIG. 10B shows an example of one frame that uses three or more fields shown in FIG. In this example, the same number of effective scanning lines corresponding to each other among three or more fields are shifted in parallel to each other in the vertical scanning direction. Therefore, when this example is adopted, the resolution is reduced within one frame even though the forward scanning line and the return scanning line tend to be non-parallel to each other than when the conventional interlace scanning method is adopted. The occurrence of unevenness is suppressed.

さらに、図10(b)に示す例においては、いずれのフィールドにおいても、光束の走査面上において光束の可視走査点が水平走査方向に往復運動しつつ垂直走査方向に順方向、すなわち、上側から下側に向かって一方向運動する。すなわち、この例においては、水平走査のための走査点の往路も復路も画像表示に利用されるのに対し、垂直走査のための走査点の往路のみが画像表示に利用される。   Furthermore, in the example shown in FIG. 10B, in any field, the visible scanning point of the light beam reciprocates in the horizontal scanning direction on the scanning surface of the light beam while moving in the forward direction in the vertical scanning direction, that is, from the upper side. Move in one direction toward the bottom. That is, in this example, both the forward and backward scan points for horizontal scanning are used for image display, whereas only the forward scan point for vertical scanning is used for image display.

図10(c)には、図10(a)に示すフィールドを3以上用いて成る1フレームの別の例が示されている。この例においては、奇数フィールドにおいては、走査面上において可視走査点が水平走査方向に往復運動しつつ垂直走査方向に順方向、すなわち、上側から下側に向かって一方向運動するのに対し、偶数フィールドにおいては、走査面上において可視走査点が水平走査方向に往復運動しつつ垂直走査方向に逆方向、すなわち、下側から上側に向かって一方向運動する。すなわち、この例においては、水平走査のための走査点の往路も復路も画像表示に利用されるうえに、垂直走査のための走査点の往路も復路も画像表示に利用される。   FIG. 10 (c) shows another example of one frame formed by using three or more fields shown in FIG. 10 (a). In this example, in the odd field, the visible scanning point reciprocates in the horizontal scanning direction on the scanning surface while moving in the forward direction in the vertical scanning direction, that is, in one direction from the upper side to the lower side. In the even field, the visible scanning point reciprocates in the horizontal scanning direction on the scanning surface while moving in the reverse direction in the vertical scanning direction, that is, in one direction from the lower side to the upper side. That is, in this example, both the forward and backward scanning points for horizontal scanning are used for image display, and the forward and backward scanning points for vertical scanning are also used for image display.

したがって、垂直走査周波数をみかけ上上昇させたい場合には、図10(c)に示す例を採用することが、図10(b)に示す例を採用するより望ましい。   Therefore, when it is desired to apparently increase the vertical scanning frequency, it is more preferable to adopt the example shown in FIG. 10C than to adopt the example shown in FIG.

しかし、図10(c)に示す例を採用する場合には、図10(b)に示す例を採用する場合と同様に、図において丸印で囲む領域内において、ある回のフィールドにおける戻り走査線が、別の回のフィールドにおける往き走査線と重なってしまう。一方、1フレーム内において、有効走査線が重なり合う領域においては、重なり合わない領域より、画像の輝度が増加する。そのため、それら例のいずれを採用しても、有効走査線の重なり合いに起因して輝度むらが発生してしまう可能性がある。   However, when the example shown in FIG. 10C is adopted, similarly to the case where the example shown in FIG. 10B is adopted, the return scanning in a certain field in the region surrounded by a circle in the figure. The line overlaps the forward scan line in another field. On the other hand, in the region where the effective scanning lines overlap within one frame, the luminance of the image increases compared to the region where the effective scanning lines do not overlap. Therefore, even if any of these examples is adopted, luminance unevenness may occur due to overlapping of effective scanning lines.

図11(a)には、そのような輝度むらを解消するために、往き走査線は有効走査線として発光するのに対し、戻り走査線すなわち帰線は消去されるように走査が行われる一例が示されている。この例においては、さらに、1フレームのうち往き走査線に平行な領域が画像表示領域(図において矩形の枠で示す領域)158とされ、その画像表示領域158の外側においては、往き走査線といえども消去される。   FIG. 11A shows an example in which the scanning is performed so that the forward scanning line emits light as an effective scanning line while the return scanning line, that is, the return line is erased, in order to eliminate such luminance unevenness. It is shown. In this example, an area parallel to the forward scanning line in one frame is an image display area (area indicated by a rectangular frame in the figure) 158, and the forward scanning line is outside the image display area 158. Even erased.

しかし、図11(a)に示す例を採用する場合には、画像表示領域158が水平線に対して傾斜してしまい、観察者が違和感を抱く可能性がある。   However, when the example shown in FIG. 11A is adopted, the image display area 158 is inclined with respect to the horizontal line, and the observer may feel uncomfortable.

図11(b)には、RSD10のうち、画像表示に関与する光学系(例えば、水平走査部70および垂直走査部72)に特別な対策を講じることなく、図11(a)に示す例を採用した場合に画像表示領域158が水平線に対して傾斜する角度を見込んで、最終的な画像表示領域158が水平に延びるように、その光学系の傾きを予め調整した場合の一例が示されている。すなわち、この例は、光束の走査に関する前述の特別な信号処理と、その光学系の傾き調整との共同作用により、実現されるものなのである。RSD10は、観察者が、図11(b)に示す画像表示領域158内に画像を、従来のRSDに対して遜色ない感覚で観察することが可能であるように設計されている。   FIG. 11B shows an example shown in FIG. 11A without taking any special measures for the optical system (for example, the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72) involved in image display in the RSD 10. An example is shown in which the inclination of the optical system is adjusted in advance so that the final image display area 158 extends horizontally in anticipation of the angle at which the image display area 158 is inclined with respect to the horizontal line when adopted. Yes. That is, this example is realized by the joint action of the above-described special signal processing relating to the scanning of the light beam and the tilt adjustment of the optical system. The RSD 10 is designed so that an observer can observe an image in the image display area 158 shown in FIG. 11B with a feeling comparable to that of a conventional RSD.

次に、図12および図13を参照することにより、水平走査部70と垂直走査部72とによって形成される走査点の軌跡を説明する。   Next, the trajectory of the scanning points formed by the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72 will be described with reference to FIGS.

本実施形態においては、走査点が、水平走査方向にも垂直走査方向にも、概して単振動させられるため、その走査点によって描かれる軌跡であるラスタは、厳密には、正弦波状を成すリサージュ図形である。   In the present embodiment, since the scanning point is generally oscillated in both the horizontal scanning direction and the vertical scanning direction, the raster which is the locus drawn by the scanning point is strictly a Lissajous figure having a sine wave shape. It is.

したがって、垂直走査角度θは、図12において式(1)で表されるように、垂直走査角度振幅(最大振れ角)Θを振幅とし、かつ、垂直走査の1フレーム当たりの往復回数nとフレーム周波数fとの積に2πを乗じた値を角速度とする三角関数で表現される。 Accordingly, the vertical scanning angle θ V is expressed by the equation (1) in FIG. 12, and the vertical scanning angle amplitude (maximum deflection angle) Θ V is the amplitude, and the number of reciprocations n per frame of the vertical scanning is n. It is expressed by a trigonometric function whose angular velocity is a value obtained by multiplying the product of V and the frame frequency f 0 by 2π.

また、水平走査角度θは、図12において式(2)で表されるように、水平走査角度振幅(最大振れ角)Θを振幅とし、水平走査の1フレーム当たりの往復回数nとフレーム周波数fとの積に2πを乗じた値を角速度とし、かつ、初期位相差時間Δtを初期位相とする三角関数で表現される。 The horizontal scanning angle θ H is represented by the equation (2) in FIG. 12, and the horizontal scanning angle amplitude (maximum deflection angle) Θ H is the amplitude, and the number of reciprocations n H per frame of horizontal scanning is A value obtained by multiplying the product of the frame frequency f 0 by 2π is an angular velocity, and is expressed by a trigonometric function having an initial phase difference time Δt as an initial phase.

一方、各フレームにおいて複数本の有効走査線を均一に分布させる(複数本の有効走査線が同じフレームにおいて複数のフィールド間で互いに重ならないようにする)ためには、図12に式(3)で表すように、往復回数nの値と往復回数nの値とが互いに素であり、かつ、初期位相差時間Δtが特定値であるようにすることが望ましい。 On the other hand, in order to uniformly distribute a plurality of effective scanning lines in each frame (so that a plurality of effective scanning lines do not overlap each other between a plurality of fields in the same frame), the equation (3) in FIG. as represented by a prime and values of the number of round trips n V roundtrips n H is, and it is desirable that the initial phase difference time Δt is such a specific value.

その特定値は、図12に式(3)(b)で表すように、任意の奇数の4分の1を、往復回数nと往復回数nとフレーム周波数fとの積で割り算した値である。この式(3)(b)において「n」は、任意の整数である。 The specific value is obtained by dividing an arbitrary odd quarter by the product of the number of round trips n H , the number of round trips n V and the frame frequency f 0 , as represented by equations (3) and (b) in FIG. Value. In the formulas (3) and (b), “n” is an arbitrary integer.

図13には、往復回数nが3に等しく、かつ、往復回数nが7に等しい場合を例にとり、上記式(3)で表現される条件を満たす場合に水平走査部70と垂直走査部72とによって形成されるラスタが、実際には複数本の正弦波状の曲線で表現されるところ、アークサイン補正された、複数本の直線で近似的に表現されている。 Figure 13 is equal to reciprocating frequency n V is 3, and the case number of reciprocations n H is equal to 7 as an example, the equation (3) and the horizontal scanning unit 70 when satisfy the conditions represented by the vertical scanning The raster formed by the section 72 is actually expressed by a plurality of sinusoidal curves, but is approximately expressed by a plurality of straight lines with arcsine correction.

ここで、図14ないし図18を参照することにより、RSD10によって画像が表示される原理をさらに詳細に説明する。   Here, the principle of displaying an image by the RSD 10 will be described in more detail with reference to FIGS.

図14ないし図16には、RSD10により複数本の走査線が形成される様子が時間的に展開されて正面図で示されている。各図において実線は有効走査線を示し、破線は消去帰線(無効走査線)を示している。図14ないし図16に示す例においては、画像の1フレームが8フィールドに分かれて走査される。図14には第1フィールドが示され、図15には第1および第2フィールドが一緒に示され、図16には、第1ないし第8フィールド、すなわち、今回のフレームを構成する全フィールドが一緒に示されている。   14 to 16 are front views showing a state in which a plurality of scanning lines are formed by the RSD 10 in terms of time. In each figure, a solid line indicates an effective scanning line, and a broken line indicates an erasing return line (ineffective scanning line). In the example shown in FIGS. 14 to 16, one frame of an image is scanned in 8 fields. FIG. 14 shows the first field, FIG. 15 shows the first and second fields together, and FIG. 16 shows the first to eighth fields, that is, all the fields constituting the current frame. Shown together.

図17には、図16に示す1フレームに対して設定される画像表示領域158が、RSD10のうち画像表示に関与する光学系(例えば、水平走査部70および垂直走査部72)の傾きを、従来のインターレーススキャン方式または従来のノンインターレーススキャン方式に適合するように設計した場合に、水平線に対して傾斜する様子が正面図で示されている。   In FIG. 17, the image display area 158 set for one frame shown in FIG. 16 indicates the inclination of the optical system (for example, the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72) involved in image display in the RSD 10. When designed so as to be compatible with the conventional interlace scan method or the conventional non-interlace scan method, the front view shows an inclination with respect to the horizontal line.

図18には、図17に示す画像表示領域158が、RSD10のうち画像表示に関与する光学系(例えば、水平走査部70と垂直走査部72と)の傾き調整により、水平に延びる姿勢で示されている。さらに、図18には、図17に示す1フレーム中の複数本の走査線(有効走査線として可視化され得る走査線)のうち、画像表示領域158内に存在する部分のみが可視化され、その画像表示領域158の外側に存在する部分は消去される様子が示されている。RSD10は、観察者が、図18に示す画像表示領域158内において画像を観察することができるように設計されている。   FIG. 18 shows the image display area 158 shown in FIG. 17 in a posture that extends horizontally by adjusting the inclination of an optical system (for example, the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72) that is involved in image display in the RSD 10. Has been. Furthermore, in FIG. 18, only a portion existing in the image display area 158 is visualized from among a plurality of scanning lines (scanning lines that can be visualized as effective scanning lines) in one frame shown in FIG. A state in which a portion existing outside the display area 158 is erased is shown. The RSD 10 is designed so that an observer can observe an image in an image display area 158 shown in FIG.

以上、前述の画像表示プログラムにおいて採用される画像表示原理を説明したが、次に、図4を参照することにより、その画像表示プログラムを説明する。   The image display principle employed in the above-described image display program has been described above. Next, the image display program will be described with reference to FIG.

この画像表示プログラムの実行がコンピュータ122によって開始されると、まず、ステップS1(以下、単に「S1」で表す。他のステップについても同じとする。)において、水平走査部70と垂直走査部72との作動が開始され、それにより、水平走査と垂直走査とが互いに同期して実行される。その結果、Rレーザ22、Gレーザ24およびBレーザ26のうちの少なくとも一つからレーザビームが出射されることを条件に、網膜上14においてレーザビームの走査点(再生点)の軌跡が所望の画像をリサージュ図形として描画可能な状態となる。   When the execution of the image display program is started by the computer 122, first, in step S1 (hereinafter, simply represented by “S1”, the same applies to other steps), the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72 are used. The horizontal scanning and the vertical scanning are executed in synchronization with each other. As a result, on the condition that the laser beam is emitted from at least one of the R laser 22, the G laser 24, and the B laser 26, the locus of the scanning point (reproduction point) of the laser beam on the retina 14 is desired. The image can be drawn as a Lissajous figure.

次に、S2において、表示すべき映像を構成する一連の複数のフレームにそれぞれ付されるフレーム番号FRMの今回値が1にセットされる。続いて、S3において、走査制御部152から最新のフレーム同期信号が発生させられるのが待たれる。   Next, in S2, the current value of the frame number FRM attached to each of a series of frames constituting the video to be displayed is set to 1. Subsequently, in S3, the scanning control unit 152 waits for the latest frame synchronization signal to be generated.

その最新のフレーム同期信号が発生させられたならば、このS3の判定がYESとなり、S4において、外部から供給された映像信号に基づき、今回のフレームを表示するための画像データ(画像における各画素の輝度を表すデータであり、輝度信号に相当する。)が生成される。   If the latest frame synchronization signal has been generated, the determination in S3 is YES, and in S4, based on the video signal supplied from the outside, image data for displaying the current frame (each pixel in the image) Data corresponding to the luminance signal) is generated.

その生成された1フレーム分の画像データは、フレームバッファ140に、各有効走査線ごとに区分されたラインデータとして、走査線番号SLに関連付けてストアされる。1フレーム分の画像データは、複数本の有効走査線にそれぞれ対応する複数のラインデータの集合として構成される。1フレームがn本の有効走査線によって構成される場合には、フレームバッファ140には、画像データがn行分、ストアされることになる。各ラインデータは、対応する有効走査線上に位置する複数の画素の輝度をそれぞれ表す複数の画素データの集合である。 The generated image data for one frame is stored in the frame buffer 140 in association with the scanning line number SL as line data divided for each effective scanning line. Image data for one frame is configured as a set of a plurality of line data respectively corresponding to a plurality of effective scanning lines. When one frame is constituted by n H effective scanning lines, the frame buffer 140 stores image data for n H rows. Each line data is a set of a plurality of pixel data each representing the luminance of a plurality of pixels located on the corresponding effective scanning line.

図5に示す例においては、1フレーム分の画像データが、9個のラインデータの集合として構成され、それらラインデータが9個の走査線番号SL1ないし9にそれぞれ関連付けてフレームバッファ140にストアされる。   In the example shown in FIG. 5, image data for one frame is configured as a set of nine line data, and the line data is stored in the frame buffer 140 in association with the nine scanning line numbers SL1 to SL9. The

続いて、S5において、各フレームを構成する一連の複数のフィールドにそれぞれ付されるフィールド番号FLDの今回値が1にセットされる。   Subsequently, in S5, the current value of the field number FLD assigned to each of a series of fields constituting each frame is set to 1.

その後、S6において、今回のフィールド番号FLDが奇数であるか否かが判定される。奇数である場合には、その判定がYESとなり、S7において、今回の奇数フィールドを構成する各有効走査線に関連付けてフレームバッファ140にストアされているラインデータのうち、画像表示領域158内に存在する画素に対応するデータであるとしてそのフレームバッファ140から読み出すことが適当である読出領域が計算によって設定される。各有効走査線に対応するラインデータは、その有効走査線上に位置する複数の画素をそれぞれ表す複数の画素データによって構成される。   Thereafter, in S6, it is determined whether or not the current field number FLD is an odd number. If it is an odd number, the determination is YES, and in S7, the line data stored in the frame buffer 140 in association with each effective scanning line constituting the current odd field exists in the image display area 158. A readout area that is appropriate to be read out from the frame buffer 140 as data corresponding to the pixel to be determined is set by calculation. The line data corresponding to each effective scanning line is constituted by a plurality of pixel data respectively representing a plurality of pixels located on the effective scanning line.

その読出領域は、例えば、各有効走査線に対応するラインデータのうちの読出開始位置(アドレス)と読出終了位置(アドレス)とを、各有効走査線のもとの傾斜角、すなわち、図17に示す各有効走査線の水平線に対する傾斜角と、画像表示領域158の位置およびサイズとに応じて特定することにより、設定される。   For example, the reading area includes the reading start position (address) and the reading end position (address) of the line data corresponding to each effective scanning line, the original inclination angle of each effective scanning line, that is, FIG. The effective scanning lines shown in FIG. 5 are set according to the inclination angle with respect to the horizontal line and the position and size of the image display area 158.

続いて、図4のS8において、フレームバッファ140の、その設定された読出領域内に存在する複数の画素データが、そのフレームバッファ140から、それら画素データが並んでストアされている順序と同じ方向、すなわち、今回の奇数フィールドにおいて各有効走査線が左側から右側へ進行するにつれてそれら画素データが再生される順序と同じ方向に読み出される。   Subsequently, in S8 of FIG. 4, the same direction as the order in which a plurality of pixel data existing in the set readout area of the frame buffer 140 is stored side by side from the frame buffer 140. That is, as each effective scanning line progresses from the left side to the right side in the current odd field, the pixel data is read in the same direction as the order of reproduction.

本実施形態においては、そもそも、画像表示領域158の左上隅が走査開始点、右下隅が走査終了点にそれぞれ設定されているため、今回の奇数フィールドにおける各有効走査線の進行方向は、画像表示領域158が走査される順方向に等しい。   In the present embodiment, since the upper left corner of the image display area 158 is set as the scanning start point and the lower right corner is set as the scanning end point in the first place, the traveling direction of each effective scanning line in the current odd field is the image display. The area 158 is equal to the forward direction scanned.

以上、今回のフィールド番号FLDが奇数である場合を説明したが、偶数である場合には、S6の判定がNOとなり、S9に移行する。   The case where the current field number FLD is an odd number has been described above. However, when the field number FLD is an even number, the determination in S6 is NO and the process proceeds to S9.

このS9においては、S7に準じて、今回の偶数フィールドを構成する各有効走査線に関連付けてフレームバッファ140に格納されているラインデータのうち、画像表示領域158内に存在する画素に対応するデータであるとしてそのフレームバッファ140から読み出すことが適当である読出領域が計算によって設定される。   In S9, in accordance with S7, the data corresponding to the pixels existing in the image display area 158 among the line data stored in the frame buffer 140 in association with each effective scanning line constituting the current even field. As a result, a reading area suitable for reading from the frame buffer 140 is set by calculation.

続いて、S10において、フレームバッファ140の、その設定された読出領域内に存在する複数の画素データが、そのフレームバッファ140から、それら画素データが並んでストアされている順序とは逆方向、すなわち、今回の偶数フィールドにおいて各有効走査線が右側から左側へ進行するにつれてそれら画素データが再生される順序と同じ方向に読み出される。   Subsequently, in S10, the plurality of pixel data existing in the set readout area of the frame buffer 140 is in the reverse direction to the order in which the pixel data is stored side by side from the frame buffer 140, that is, In the current even field, as each effective scanning line advances from the right side to the left side, the pixel data is read out in the same direction as the order of reproduction.

前述のように、本実施形態においては、そもそも、画像表示領域158の左上隅が走査開始点、右下隅が走査終了点にそれぞれ設定されているため、今回の偶数フィールドにおける各有効走査線の進行方向は、画像表示領域158が走査される逆方向に等しい。   As described above, in this embodiment, since the upper left corner of the image display area 158 is set as the scanning start point and the lower right corner is set as the scanning end point, the progress of each effective scanning line in the current even field is originally set. The direction is equal to the reverse direction in which the image display area 158 is scanned.

本実施形態においては、表示すべき画像を表す画像データが、その画像において一列に並んだ複数個の画素の輝度をそれぞれ表す複数の画素データ(または輝度データ)として構成されている。それら複数の画素データに基づき、光源部34によって順次処理される輝度信号が生成される。   In the present embodiment, image data representing an image to be displayed is configured as a plurality of pixel data (or luminance data) each representing the luminance of a plurality of pixels arranged in a line in the image. Based on the plurality of pixel data, a luminance signal that is sequentially processed by the light source unit 34 is generated.

それら複数の画素データは、奇数フィールドにおいて各有効走査線が順方向に走査される期間(一方向走査期間)において有効走査線を形成するために光源部34によって処理される第1の輝度データ群と、偶数フィールドにおいて各有効走査線が逆方向に走査される期間(逆方向走査期間)において有効走査線を形成するために光源部34によって処理される第2の輝度データ群とを含んでいる。   The plurality of pixel data is a first luminance data group processed by the light source unit 34 to form an effective scanning line in a period (one-direction scanning period) in which each effective scanning line is scanned in the forward direction in the odd field. And a second luminance data group processed by the light source unit 34 to form an effective scanning line in a period (reverse scanning period) in which each effective scanning line is scanned in the reverse direction in the even field. .

図5に示す例においては、走査線番号SLが1であるラインデータが、第1の輝度データ群に相当し、走査線番号SLが2であるラインデータが、第2の輝度データ群に相当する。   In the example shown in FIG. 5, the line data with the scanning line number SL of 1 corresponds to the first luminance data group, and the line data with the scanning line number SL of 2 corresponds to the second luminance data group. To do.

今回のフィールドが奇数フィールドである場合にも偶数フィールドである場合にも、その後、S11において、走査線番号SLの今回値が1にセットされる。続いて、S12において、走査制御部152から最新の水平走査同期信号が発生させられるのが待たれる。   Whether the current field is an odd field or an even field, the current value of the scanning line number SL is set to 1 in S11. In step S12, the scanning control unit 152 waits for the latest horizontal scanning synchronization signal to be generated.

その最新の水平走査同期信号が発生させられると、S12の判定がYESとなり、S13において、S8またはS10において読み出された画像データに対応する走査線番号が、走査線番号SLの今回値に一致するか否かが判定される。   When the latest horizontal scanning synchronization signal is generated, the determination in S12 is YES, and in S13, the scanning line number corresponding to the image data read in S8 or S10 matches the current value of the scanning line number SL. It is determined whether or not to do so.

走査線番号が走査線番号SLの今回値に一致する場合には、そのS13の判定がYESとなり、S14において、S8またはS10において読み出された画像データが、各色ごとに、輝度信号に変換されて、各ドライバ28,30,32に転送される。   If the scanning line number matches the current value of the scanning line number SL, the determination in S13 is YES, and in S14, the image data read in S8 or S10 is converted into a luminance signal for each color. Then, it is transferred to each driver 28, 30, 32.

それに応答し、各レーザ22,24,26は、各画素ごとに、対応する輝度信号に応じた輝度(強度)を有するように、各色のレーザビームを出射する。その出射した各色のレーザビームは、合成レーザビームとして水平走査部70と垂直走査部72とに入射する。   In response to this, each of the lasers 22, 24, and 26 emits a laser beam of each color so that each pixel has a luminance (intensity) corresponding to a corresponding luminance signal. The emitted laser beam of each color is incident on the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72 as a combined laser beam.

その結果、図14ないし図18に示す例においては、図16に示すように、今回のフィールドが奇数フィールド(第1、第3、第5または第7フィールド)である場合には、今回の奇数フィールドにおける各有効走査線(往き走査線のみ)が上側から下側に向かって順方向にレーザビームによって形成されることにより、今回の奇数フィールドが表示される。   As a result, in the example shown in FIG. 14 to FIG. 18, when the current field is an odd field (first, third, fifth, or seventh field) as shown in FIG. Each effective scanning line in the field (only the forward scanning line) is formed by the laser beam in the forward direction from the upper side to the lower side, whereby the current odd field is displayed.

これに対し、今回のフィールドが偶数フィールド(第2、第4、第6または第8フィールド)である場合には、図16に示すように、今回の偶数フィールドにおける各有効走査線(往き走査線のみ)が下側から上側に向かって逆方向にレーザビームによって形成されることにより、今回の偶数フィールドが表示される。   On the other hand, when the current field is an even field (second, fourth, sixth, or eighth field), as shown in FIG. 16, each effective scanning line (forward scanning line) in the current even field. Only) is formed by the laser beam in the reverse direction from the lower side to the upper side, so that the current even field is displayed.

その後、図4のS15において、走査線番号SLの今回値が最大値SLmax以上であるか否かが判定される。その最大値SLmaxは、今回のフィールドに属する有効走査線の数に等しい。今回は、走査線番号SLの今回値が最大値SLmax以上ではないと仮定すれば、その判定がNOとなり、S16において、走査線番号SLの今回値が1だけインクリメントされた後、S12に戻る。   Thereafter, in S15 of FIG. 4, it is determined whether or not the current value of the scanning line number SL is equal to or greater than the maximum value SLmax. The maximum value SLmax is equal to the number of effective scanning lines belonging to the current field. If it is assumed that the current value of the scanning line number SL is not equal to or greater than the maximum value SLmax, the determination is NO. In S16, the current value of the scanning line number SL is incremented by 1, and the process returns to S12.

それらS12ないしS16の実行が必要回数繰り返された結果、S15の判定がYESとなれば、S17において、フィールド番号FLDの今回値が最大値FLDmax以上であるか否かが判定される。その最大値FLDmaxは、今回のフレームに属するフィールドの数に等しい。   As a result of repeating the execution of S12 to S16 as many times as necessary, if the determination in S15 is YES, it is determined in S17 whether or not the current value of the field number FLD is equal to or greater than the maximum value FLDmax. The maximum value FLDmax is equal to the number of fields belonging to the current frame.

今回は、フィールド番号FLDの今回値が最大値FLDmax以上ではないと仮定すれば、そのS17の判定がNOとなり、S18において、フィールド番号FLDの今回値が1だけインクリメントされた後、S6に戻る。   If it is assumed that the current value of the field number FLD is not equal to or greater than the maximum value FLDmax, the determination in S17 is NO. In S18, the current value of the field number FLD is incremented by 1, and the process returns to S6.

それらS6ないしS18の実行が必要回数繰り返された結果、S17の判定がYESとなれば、S19において、フレーム番号FRMの今回値が最大値FRMmax以上であるか否かが判定される。その最大値FRMmaxは、今回の映像に属するフレームの数に等しい。   As a result of repeating the execution of S6 to S18 as many times as necessary, if the determination in S17 is YES, it is determined in S19 whether or not the current value of the frame number FRM is greater than or equal to the maximum value FRMmax. The maximum value FRMmax is equal to the number of frames belonging to the current video.

今回は、フレーム番号FRMの今回値が最大値FRMmax以上ではないと仮定すれば、そのS19の判定がNOとなり、S20において、フレーム番号FRMの今回値が1だけインクリメントされた後、S3に戻る。   If it is assumed that the current value of the frame number FRM is not greater than or equal to the maximum value FRMmax, the determination in S19 is NO, and the current value of the frame number FRM is incremented by 1 in S20, and then the process returns to S3.

それらS3ないしS20の実行が必要回数繰り返された結果、S19の判定がYESとなれば、以上で、この画像表示プログラムの一回の実行が終了する。   As a result of repeating the execution of S3 to S20 as many times as necessary, if the determination in S19 is YES, one execution of this image display program is completed.

次に、図12および図13ならびに図19ないし図23を参照することにより、水平走査部70および垂直走査部72をそれぞれ駆動するために採用される原理を説明する。   Next, the principle employed for driving the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72 will be described with reference to FIGS.

図19には、走査制御部152の構成がブロック図で概念的に表されている。この走査制御部152は、コンピュータ122によって構成される中央制御部170と、複数の電子回路によって構成される電子回路部172とを含んでいる。   FIG. 19 conceptually shows the configuration of the scanning control unit 152 in a block diagram. The scanning control unit 152 includes a central control unit 170 configured by the computer 122 and an electronic circuit unit 172 configured by a plurality of electronic circuits.

その電子回路部172は、水平走査ミラー80の作動状態を表す状態信号を生成する状態信号生成回路180と、垂直走査ミラー90の作動状態を表す状態信号を生成する状態信号生成回路182とを備えている。この電子回路部172は、さらに、前述の水平走査同期信号、フレーム同期信号および垂直走査同期信号と、ドットクロック信号とを、互いに時間的に関連付けて、それぞれの周波数が調整された状態で生成する同期信号生成回路184を備えている。   The electronic circuit unit 172 includes a state signal generation circuit 180 that generates a state signal that indicates the operating state of the horizontal scanning mirror 80, and a state signal generation circuit 182 that generates a state signal that indicates the operating state of the vertical scanning mirror 90. ing. The electronic circuit unit 172 further generates a state in which the horizontal scanning synchronization signal, the frame synchronization signal, the vertical scanning synchronization signal, and the dot clock signal are temporally associated with each other and the respective frequencies are adjusted. A synchronization signal generation circuit 184 is provided.

水平走査のための状態信号生成回路180は、水平走査駆動回路100と、水平走査検出回路102と、中央制御部170と、同期信号生成回路184とに接続されている。   The state signal generation circuit 180 for horizontal scanning is connected to the horizontal scanning driving circuit 100, the horizontal scanning detection circuit 102, the central control unit 170, and the synchronization signal generation circuit 184.

水平走査駆動回路100は、同期信号生成回路184から入力された水平走査同期信号と、中央制御部170から入力された水平走査振幅指令信号であって水平走査ミラー80の振幅(最大振れ幅)を指令する信号とに基づき、水平走査ミラー80を回転振動させるために、正弦波状の駆動信号(駆動電圧信号)を生成して駆動源88(例えば、圧電素子)に供給する。   The horizontal scanning drive circuit 100 determines the amplitude (maximum shake width) of the horizontal scanning mirror 80, which is the horizontal scanning synchronization signal input from the synchronization signal generation circuit 184 and the horizontal scanning amplitude command signal input from the central control unit 170. A sinusoidal drive signal (drive voltage signal) is generated and supplied to a drive source 88 (for example, a piezoelectric element) in order to rotationally vibrate the horizontal scanning mirror 80 based on the commanded signal.

水平走査ミラー80の定常状態においては、水平走査ミラー80の振動周波数は、駆動信号の周波数に等しく、その駆動信号の周波数は、水平走査同期信号の周波数に等しい。さらに、水平走査ミラー80の変位位相は、駆動信号の位相に等しく、その駆動信号の位相は、水平走査同期信号の位相に等しい。さらに、水平走査ミラー80の振幅は、駆動信号の振幅に依存し、その駆動信号の振幅は、水平走査振幅指令信号に依存する。   In the steady state of the horizontal scanning mirror 80, the vibration frequency of the horizontal scanning mirror 80 is equal to the frequency of the driving signal, and the frequency of the driving signal is equal to the frequency of the horizontal scanning synchronization signal. Further, the displacement phase of the horizontal scanning mirror 80 is equal to the phase of the driving signal, and the phase of the driving signal is equal to the phase of the horizontal scanning synchronization signal. Further, the amplitude of the horizontal scanning mirror 80 depends on the amplitude of the driving signal, and the amplitude of the driving signal depends on the horizontal scanning amplitude command signal.

図20には、水平走査同期信号と、水平走査ミラー80の駆動信号とがそれぞれ、互いに時間的に関連付けられて、グラフで表されている。   In FIG. 20, the horizontal scanning synchronization signal and the driving signal for the horizontal scanning mirror 80 are temporally associated with each other and represented by a graph.

水平走査検出回路102は、水平走査ミラー80の変位の時間変動を表す信号を変位信号として検出する。その変位信号は、水平走査ミラー80の偏向角に比例する。   The horizontal scanning detection circuit 102 detects a signal representing a temporal variation in displacement of the horizontal scanning mirror 80 as a displacement signal. The displacement signal is proportional to the deflection angle of the horizontal scanning mirror 80.

図20には、水平走査ミラー80の駆動信号と変位信号とがそれぞれ、互いに時間的に関連付けられて、グラフで表されている。それら駆動信号と変位信号とは、水平走査ミラー80の理想的な共振状態において、90度の位相差を有する。   In FIG. 20, the driving signal and the displacement signal of the horizontal scanning mirror 80 are temporally associated with each other and are represented by a graph. These drive signal and displacement signal have a phase difference of 90 degrees in the ideal resonance state of the horizontal scanning mirror 80.

図19に示すように、状態信号生成回路180は、水平走査駆動回路100から出力された駆動信号と、水平走査検出回路102から出力された変位信号と、同期信号生成回路184から出力されたドットクロック信号およびフレーム同期信号とを受信する。   As shown in FIG. 19, the status signal generation circuit 180 includes a drive signal output from the horizontal scanning drive circuit 100, a displacement signal output from the horizontal scan detection circuit 102, and a dot output from the synchronization signal generation circuit 184. A clock signal and a frame synchronization signal are received.

この状態信号生成回路180は、ドットクロック信号に同期して、水平走査ミラー80の変位信号の振幅を表すデジタルな変位振幅信号と、水平走査ミラー80の変位信号の、駆動信号に対する位相を表すデジタルな変位位相信号(対駆動信号)と、水平走査ミラー80の変位信号の、フレーム同期信号に対する位相を表すデジタルな変位位相信号(対フレーム同期信号)とを生成して中央制御部170に供給する。   The state signal generation circuit 180 synchronizes with the dot clock signal, a digital displacement amplitude signal representing the amplitude of the displacement signal of the horizontal scanning mirror 80, and a digital representing the phase of the displacement signal of the horizontal scanning mirror 80 with respect to the drive signal. A displacement phase signal (pair drive signal) and a digital displacement phase signal (pair frame synchronization signal) representing the phase of the displacement signal of the horizontal scanning mirror 80 with respect to the frame synchronization signal are generated and supplied to the central controller 170. .

具体的には、この状態信号生成回路180は、水平走査ミラー80の変位信号のピーク点を検出し、その検出されたピーク点の信号レベルをA/D変換することにより、変位振幅信号を生成する。   Specifically, the state signal generation circuit 180 detects a peak point of the displacement signal of the horizontal scanning mirror 80, and generates a displacement amplitude signal by A / D converting the signal level of the detected peak point. To do.

この状態信号生成回路180は、駆動信号のゼロクロス点から変位信号のゼロクロス点までの時間の長さを、後述のマスタクロック信号の周期を単位として、検出し、その検出された時間の長さを表す信号として変位位相信号(対駆動信号)を生成する。   The state signal generation circuit 180 detects the length of time from the zero cross point of the drive signal to the zero cross point of the displacement signal in units of a period of a master clock signal described later, and the detected time length. A displacement phase signal (a drive signal) is generated as a signal to represent.

この状態信号生成回路180は、フレーム同期信号の立ち上がり点から、その立ち上がり点から最初に変位信号に現れるゼロクロス点までの時間の長さを、マスタクロック信号の周期を単位として、検出し、その検出された時間の長さを表す信号として変位位相信号(対フレーム同期信号)を生成する。   This state signal generation circuit 180 detects the length of time from the rising point of the frame synchronization signal to the zero cross point that first appears in the displacement signal from the rising point, with the period of the master clock signal as a unit, and the detection A displacement phase signal (vs. frame synchronization signal) is generated as a signal representing the length of the time thus obtained.

図20には、水平走査ミラー80の駆動信号と変位信号とフレーム同期信号とがそれぞれ、互いに時間的に関連付けられて、グラフで表されている。   In FIG. 20, the driving signal, the displacement signal, and the frame synchronization signal for the horizontal scanning mirror 80 are temporally associated with each other and represented in a graph.

図19に示すように、中央制御部170は、状態信号生成回路180から供給された各種信号に基づき、水平走査振幅指令信号を生成して水平走査駆動回路100に供給するとともに、後に詳述するように、同期信号生成回路184に各種の指令信号を供給する。   As shown in FIG. 19, the central control unit 170 generates a horizontal scanning amplitude command signal based on various signals supplied from the state signal generation circuit 180 and supplies the horizontal scanning amplitude command signal to the horizontal scanning driving circuit 100, which will be described in detail later. As described above, various command signals are supplied to the synchronization signal generation circuit 184.

垂直走査のための状態信号生成回路182は、水平走査のための状態信号生成回路180と同様に、垂直走査駆動回路110と、垂直走査検出回路112と、中央制御部170と、同期信号生成回路184とに接続されている。   Similarly to the state signal generation circuit 180 for horizontal scanning, the state signal generation circuit 182 for vertical scanning includes a vertical scanning drive circuit 110, a vertical scanning detection circuit 112, a central control unit 170, and a synchronization signal generation circuit. 184.

垂直走査駆動回路110は、水平走査駆動回路100と同様に、同期信号生成回路184から入力された垂直走査同期信号と、中央制御部170から入力された垂直走査振幅指令信号であって垂直走査ミラー90の振幅(最大振れ幅)を指令する信号とに基づき、垂直走査ミラー90を回転振動させるために、正弦波状の駆動信号(駆動電圧信号)を生成して駆動源92(例えば、圧電素子)に供給する。   Similar to the horizontal scanning drive circuit 100, the vertical scanning drive circuit 110 is a vertical scanning synchronization signal input from the synchronization signal generation circuit 184 and a vertical scanning amplitude command signal input from the central control unit 170, and is a vertical scanning mirror. Based on the signal for instructing the amplitude (maximum amplitude) of 90, a driving source 92 (for example, a piezoelectric element) is generated by generating a sinusoidal driving signal (driving voltage signal) in order to rotationally vibrate the vertical scanning mirror 90. To supply.

垂直走査ミラー90の定常状態においては、垂直走査ミラー90の振動周波数は、駆動信号の周波数に等しく、その駆動信号の周波数は、垂直走査同期信号の周波数に等しい。さらに、垂直走査ミラー90の変位位相は、駆動信号の位相に等しく、その駆動信号の位相は、垂直走査同期信号の位相に等しい。さらに、垂直走査ミラー90の振幅は、駆動信号の振幅に依存し、その駆動信号の振幅は、垂直走査振幅指令信号に依存する。   In the steady state of the vertical scanning mirror 90, the vibration frequency of the vertical scanning mirror 90 is equal to the frequency of the driving signal, and the frequency of the driving signal is equal to the frequency of the vertical scanning synchronization signal. Further, the displacement phase of the vertical scanning mirror 90 is equal to the phase of the driving signal, and the phase of the driving signal is equal to the phase of the vertical scanning synchronization signal. Further, the amplitude of the vertical scanning mirror 90 depends on the amplitude of the driving signal, and the amplitude of the driving signal depends on the vertical scanning amplitude command signal.

図20には、垂直走査同期信号と、垂直走査ミラー90の駆動信号とがそれぞれ、互いに時間的に関連付けられて、グラフで表されている。   In FIG. 20, the vertical scanning synchronization signal and the driving signal for the vertical scanning mirror 90 are temporally associated with each other and represented in a graph.

垂直走査検出回路112は、垂直走査ミラー90の変位の時間変動を表す信号を変位信号として検出する。その変位信号は、垂直走査ミラー90の偏向角に比例する。   The vertical scanning detection circuit 112 detects a signal representing a temporal variation in displacement of the vertical scanning mirror 90 as a displacement signal. The displacement signal is proportional to the deflection angle of the vertical scanning mirror 90.

図19に示すように、状態信号生成回路182は、垂直走査検出回路112から出力された変位信号と、同期信号生成回路184から出力されたドットクロック信号およびフレーム同期信号とを受信する。   As shown in FIG. 19, the state signal generation circuit 182 receives the displacement signal output from the vertical scanning detection circuit 112 and the dot clock signal and frame synchronization signal output from the synchronization signal generation circuit 184.

この状態信号生成回路182は、ドットクロック信号に同期して、垂直走査ミラー90の変位信号の振幅を表すデジタルな変位振幅信号と、垂直走査ミラー90の変位信号の、フレーム同期信号に対する位相を表すデジタルな変位位相信号(対フレーム同期信号)とを生成して中央制御部170に供給する。   This state signal generation circuit 182 represents the phase of the digital displacement amplitude signal indicating the amplitude of the displacement signal of the vertical scanning mirror 90 and the phase of the displacement signal of the vertical scanning mirror 90 relative to the frame synchronization signal in synchronization with the dot clock signal. A digital displacement phase signal (for frame synchronization signal) is generated and supplied to the central control unit 170.

具体的には、この状態信号生成回路182は、状態信号生成回路180と同様に、垂直走査ミラー90の変位信号のピーク点を検出し、その検出されたピーク点の信号レベルをA/D変換することにより、変位振幅信号を生成する。   Specifically, like the state signal generation circuit 180, the state signal generation circuit 182 detects the peak point of the displacement signal of the vertical scanning mirror 90, and A / D converts the signal level of the detected peak point. By doing so, a displacement amplitude signal is generated.

この状態信号生成回路182は、状態信号生成回路180と同様に、フレーム同期信号の立ち上がり点から、その立ち上がり点から最初に変位信号に現れるゼロクロス点までの時間の長さを、マスタクロックの周期を単位として、検出し、その検出された時間の長さを表す信号として変位位相信号(対フレーム同期信号)を生成する。   Like the state signal generation circuit 180, the state signal generation circuit 182 determines the length of time from the rising point of the frame synchronization signal to the zero cross point that first appears in the displacement signal from the rising point of the frame synchronization signal. As a unit, detection is performed, and a displacement phase signal (vs. frame synchronization signal) is generated as a signal representing the detected length of time.

図20には、垂直走査ミラー90の駆動信号とフレーム同期信号とがそれぞれ、互いに時間的に関連付けられて、グラフで表されている。   In FIG. 20, the driving signal of the vertical scanning mirror 90 and the frame synchronization signal are temporally associated with each other and represented by a graph.

中央制御部170は、状態信号生成回路182から供給された各種信号に基づき、垂直走査振幅指令信号を生成して垂直走査駆動回路110に供給するとともに、後に詳述するように、同期信号生成回路184に各種の指令信号を供給する。   The central control unit 170 generates a vertical scanning amplitude command signal based on the various signals supplied from the state signal generation circuit 182 and supplies the vertical scanning amplitude command signal to the vertical scanning drive circuit 110. Various command signals are supplied to 184.

図19に示すように、水平走査のため状態信号生成回路180には駆動信号が供給されて、その状態信号生成回路180において、変位信号に対する駆動信号の位相差が検出されるようになっている。これは、後に詳述するように、水平走査ミラー80の実際の振動周波数を、実際の共振周波数に追従するようにトラッキング制御するためである。   As shown in FIG. 19, the drive signal is supplied to the state signal generation circuit 180 for horizontal scanning, and the state signal generation circuit 180 detects the phase difference of the drive signal with respect to the displacement signal. . This is because, as will be described in detail later, tracking control is performed so that the actual vibration frequency of the horizontal scanning mirror 80 follows the actual resonance frequency.

これに対し、垂直走査のための状態信号生成回路182には、駆動信号が供給されないし、その状態信号生成回路182において、変位信号に対する駆動信号の位相差が検出されない。これは、後に詳述するように、垂直走査ミラー90については、水平走査ミラー80とは異なり、周波数トラッキング制御が行われないからである。   On the other hand, no drive signal is supplied to the state signal generation circuit 182 for vertical scanning, and the state signal generation circuit 182 does not detect the phase difference of the drive signal with respect to the displacement signal. This is because frequency tracking control is not performed for the vertical scanning mirror 90, unlike the horizontal scanning mirror 80, as will be described in detail later.

図20に示すように、水平走査同期信号は、水平走査周期Tで立ち上がるように変化する。垂直走査同期信号は、垂直走査周期Tで立ち上がるように変化する。それら水平走査同期信号と垂直走査同期信号との位相差が、前述の初期位相差時間Δtである。フレーム同期信号は、フレーム周期Tで立ち上がるように変化する。 As shown in FIG. 20, the horizontal scanning sync signal changes so as to rise in a horizontal scanning period T H. Vertical scanning synchronization signal varies to rise in the vertical scanning period T V. The phase difference between the horizontal scanning synchronization signal and the vertical scanning synchronization signal is the aforementioned initial phase difference time Δt. Frame synchronizing signal is changed so as to rise in a frame period T 0.

前述の説明から明らかなように、本実施形態においては、各画素ごとに輝度信号に応じて強度変調されたレーザビームのスポットが、水平走査部70による水平走査と垂直走査部72による垂直走査との共同作用により、網膜16上を走査される。   As is clear from the above description, in this embodiment, the spot of the laser beam whose intensity is modulated in accordance with the luminance signal for each pixel is converted into a horizontal scan by the horizontal scanning unit 70 and a vertical scan by the vertical scanning unit 72. The retina 16 is scanned by the joint action.

その走査によって網膜16上に描かれる軌跡は、それが正規である限り、その軌跡を定義するサインカーブに対してアークサイン補正を施すと、例えば図13に示すように、複数本の走査線が等間隔で並ぶように表現される。すなわち、正規の走査軌跡においては、走査線間隔が均一となるのである。   As long as the trajectory drawn on the retina 16 by the scanning is normal, when arc sine correction is performed on the sine curve defining the trajectory, for example, as shown in FIG. It is expressed so that it is arranged at equal intervals. That is, the scanning line interval is uniform in the regular scanning locus.

図13には、水平走査往復回数nが7、垂直走査往復回数nが3である場合に網膜16上に描かれる正規の走査軌跡の一例が、アークサイン補正が行われた状態で、グラフで表されている。これに対し、図21には、水平走査往復回数nが11、垂直走査往復回数nが3である場合に網膜16上に描かれる正規の走査軌跡の一例が、アークサイン補正が行われない状態で、グラフで表されている。 FIG. 13 shows an example of a normal scanning locus drawn on the retina 16 when the horizontal scanning reciprocation number n H is 7 and the vertical scanning reciprocation number n V is 3, in a state where the arc sine correction is performed. It is represented by a graph. In contrast, in FIG. 21, an example of a regular scan trajectory horizontal scanning roundtrips n H is 11, is drawn on the retina 16 in the case where the vertical scanning reciprocating frequency n V is 3, it is performed arcsine correction It is represented in a graph with no state.

図21のグラフにおいては、横軸に水平走査角度(水平走査ミラー80の偏向角)θが、水平走査角度振幅Θに対する倍率で表され、一方、縦軸に垂直走査角度(垂直走査ミラー90の偏向角)θが、垂直走査角度振幅Θに対する倍率で表されている。 In the graph of FIG. 21, the horizontal axis represents the horizontal scanning angle (deflection angle of the horizontal scanning mirror 80) θ H by the magnification with respect to the horizontal scanning angle amplitude Θ H , while the vertical axis represents the vertical scanning angle (vertical scanning mirror). 90 deflection angle) theta V of is represented as a proportion of the vertical scan angle amplitude theta V.

その走査軌跡が正規であるためには、水平走査往復回数nと垂直走査往復回数nとについては、図12に式(3)(a)で表される条件が成立し、かつ、初期位相差時間Δtについては、図12に式(3)(b)で表される関係が成立することが必要である。 In order for the scanning trajectory to be normal, the conditions represented by the expressions (3) and (a) in FIG. 12 are satisfied for the horizontal scanning reciprocation number n H and the vertical scanning reciprocation number n V , and the initial Regarding the phase difference time Δt, it is necessary that the relationship represented by the equations (3) and (b) in FIG.

初期位相差時間Δtは、水平走査同期信号と垂直走査同期信号との関係に着目して説明すれば、図20に示すように、水平走査同期信号と垂直走査同期信号との位相差を意味する。   The initial phase difference time Δt means a phase difference between the horizontal scanning synchronization signal and the vertical scanning synchronization signal, as shown in FIG. 20, if attention is paid to the relationship between the horizontal scanning synchronization signal and the vertical scanning synchronization signal. .

したがって、この初期位相差時間Δtは、垂直走査同期信号を基準にすれば、その垂直走査同期信号に対する水平走査同期信号の進み時間(垂直走査角度θの時間変動に対する水平走査角度θの時間変動の位相進みに相当する。)を意味し、逆に、水平走査同期信号を基準にすれば、その水平走査同期信号に対する垂直走査同期信号の遅れ時間(水平走査角度θの時間変動に対する垂直走査角度θの時間変動の位相遅れに相当する。)を意味する。 Therefore, the initial phase difference time Δt is determined by taking the vertical scanning synchronization signal as a reference and the horizontal scanning synchronization signal advance time relative to the vertical scanning synchronization signal (the time of the horizontal scanning angle θ H with respect to the time variation of the vertical scanning angle θ V ). corresponding to a phase advance of the change.) means, conversely, if based on the horizontal scanning sync signal, vertical with respect to time variations in the vertical scanning synchronization signal delay time for the horizontal sync signal (horizontal scanning angle theta H corresponding to a phase delay of the time variation of scan angle theta V.) means.

この初期位相差時間Δtは、実際の走査軌跡が正規であるようにするために精度よく管理することが重要な物理量である。この初期位相差時間Δtの実際値が理想値から限度を超えて外れてしまうと、走査線間隔が不均一となって、画質が低下する。具体的には、走査軌跡において、走査線間の間隔が、垂直走査方向に、走査線1本ごとに、狭い間隔と広い間隔とに交互に変化するようになってしまう。   The initial phase difference time Δt is a physical quantity that is important to be accurately managed so that the actual scanning trajectory is normal. If the actual value of the initial phase difference time Δt deviates from the ideal value beyond the limit, the scanning line interval becomes non-uniform and the image quality deteriorates. Specifically, in the scanning trajectory, the interval between the scanning lines alternately changes between a narrow interval and a wide interval for each scanning line in the vertical scanning direction.

初期位相差時間Δtの実際値の理想値からの誤差εが増加して1/(4n・n・f)に達すると、正規の走査軌跡において互いに隣接する2本の走査線が重なり合ってしまうことになる。 When the error ε from the ideal value of the actual value of the initial phase difference time Δt increases and reaches 1 / (4n H · n V · f 0 ), two adjacent scan lines overlap each other in the normal scanning locus. Will end up.

したがって、それら互いに隣接する2本の走査線が重なり合わない限り、実際の走査軌跡が正規であると定義すれば、初期位相差時間Δtの誤差εの許容値εalwの最大値εmaxは、図22において式(11)で表される。   Therefore, as long as the two scanning lines adjacent to each other do not overlap with each other, the maximum value εmax of the allowable value εalw of the error ε of the initial phase difference time Δt is defined as FIG. In the formula (11).

しかし、初期位相差時間Δtの誤差εが0に近いほど、実際の走査軌跡が最も理想的な走査軌跡に近づく。したがって、本実施形態においては,初期位相差時間Δtの誤差εの許容値εalwが、1より大きい係数γを用いて、図22において式(12)で表される。   However, the closer the error ε of the initial phase difference time Δt is to 0, the closer the actual scanning locus is to the ideal scanning locus. Therefore, in the present embodiment, the allowable value εalw of the error ε of the initial phase difference time Δt is expressed by Expression (12) in FIG.

係数γは、例えば、10以下の数値であることが望ましく、また、8以下の数値であることがさらに望ましく、また、6以下の数値であることがさらに望ましい。   For example, the coefficient γ is preferably a numerical value of 10 or less, more preferably a numerical value of 8 or less, and further preferably a numerical value of 6 or less.

正規の走査軌跡を保証するために、レーザビームのスポットの、水平方向における往復運動(水平走査角度θの時間変動)と、垂直方向における往復運動(垂直走査角度θの時間変動)との間の相対位相を正確に調整することが重要である。よって、その相対位相が十分に精度よく管理され、それにより、水平走査部70による水平走査と垂直走査部72による垂直走査とが十分に精度よく同期するように、走査制御部152を設計することが重要となる。 In order to guarantee a normal scanning trajectory, the reciprocating motion of the laser beam spot in the horizontal direction (time variation of the horizontal scanning angle θ H ) and the reciprocating motion in the vertical direction (time variation of the vertical scanning angle θ V ). It is important to accurately adjust the relative phase between them. Therefore, the scanning control unit 152 is designed so that the relative phase is managed with sufficient accuracy, and thereby the horizontal scanning by the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning by the vertical scanning unit 72 are synchronized with sufficient accuracy. Is important.

走査制御部152によって達成すべき精度のレベルを、フレーム周波数f(=1/T)が60Hzであり、1フレーム中の走査線の数が1,000本であり、水平走査往復回数nが1,000であり、垂直走査往復回数nが11である場合を例にとり、具体的に説明する。 The level of accuracy to be achieved by the scanning control unit 152 is that the frame frequency f 0 (= 1 / T 0 ) is 60 Hz, the number of scanning lines in one frame is 1,000, and the horizontal scanning reciprocation number n. H is 1,000, taking the case where the vertical scanning reciprocating frequency n V is 11 as an example, it will be described in detail.

この具体例においては、水平走査周波数fが60kHzとなり、垂直走査周波数fが660Hzとなる。さらに、上述のいくつかの数値を図12の式(3)(b)に代入し、かつ、その式における任意の整数nを0とすると、垂直走査周期Tを用いて、図22の式(13)が誘導される。 In this embodiment, next to the horizontal scanning frequency f H is 60 kHz, the vertical scanning frequency f V becomes 660 Hz. Furthermore, some of the figures mentioned above into equation (3) (b) of FIG. 12, and, when any integer n in the formula and 0, with the vertical scanning period T V, the equation of FIG. 22 (13) is induced.

この式(13)において、「Δt/T」は、垂直走査遅れ時間比率を意味し、上記の具体例においては、その垂直走査遅れ時間比率の理想値が「1/4,000」である。この垂直走査遅れ時間比率は、図22の式(14)のように、角度[deg]に換算することができる。 In this equation (13), “Δt / T V ” means the vertical scanning delay time ratio, and in the above specific example, the ideal value of the vertical scanning delay time ratio is “1 / 4,000”. . This vertical scanning delay time ratio can be converted into an angle [deg] as shown in Expression (14) of FIG.

したがって、この具体例においては、垂直走査遅れ時間比率から換算された角度の理想値が0.09degである。   Therefore, in this specific example, the ideal value of the angle converted from the vertical scanning delay time ratio is 0.09 deg.

この具体例においては、水平走査進み時間比率、すなわち、Δt/Tの理想値は「1/44」となり、また、水平走査進み時間比率から換算された角度の理想値は約8degとなる。 In this embodiment, the horizontal scanning time advance ratio, i.e., the ideal value of Delta] t / T H is "1/44", and also, an ideal value of the angle that has been converted from the horizontal scanning time advance ratio is about 8 deg.

このように、垂直走査遅れ時間比率から換算された角度の理想値は、水平走査進み時間比率から換算された角度の理想値より非常に小さい。このような両理想値間の関係は、他の一般的な走査装置においても成立する。したがって、垂直走査遅れ時間比率から換算された角度の実際値が理想値に一致するために垂直走査に要求される精度の方が、水平走査進み時間比率から換算された角度の実際値が理想値に一致するために水平走査に要求される精度より高い。   Thus, the ideal value of the angle converted from the vertical scanning delay time ratio is much smaller than the ideal value of the angle converted from the horizontal scanning advance time ratio. Such a relationship between both ideal values also holds in other general scanning devices. Therefore, since the actual value of the angle converted from the vertical scanning delay time ratio matches the ideal value, the accuracy required for vertical scanning is the ideal value of the angle converted from the horizontal scanning advance time ratio. Higher than the accuracy required for horizontal scanning.

一方、垂直走査遅れ時間比率から換算された角度は、垂直走査同期信号の周波数に比例し、同様に、水平走査進み時間比率から換算された角度も、水平走査同期信号の周波数に比例する。したがって、垂直走査同期信号に要求される精度の方が、水平走査同期信号に要求される精度より高い。また、一般に、同じシステムである限り、垂直走査同期信号の周波数および位相も、水平走査同期信号の周波数および位相も、互いに等しい相対精度で制御される。   On the other hand, the angle converted from the vertical scanning delay time ratio is proportional to the frequency of the vertical scanning synchronization signal. Similarly, the angle converted from the horizontal scanning advance time ratio is also proportional to the frequency of the horizontal scanning synchronization signal. Therefore, the accuracy required for the vertical scanning synchronization signal is higher than the accuracy required for the horizontal scanning synchronization signal. In general, as long as the same system is used, the frequency and phase of the vertical scanning synchronization signal and the frequency and phase of the horizontal scanning synchronization signal are controlled with the same relative accuracy.

したがって、本実施形態においては、実際の走査軌跡が正規であるために、光走査ユニット20が、垂直走査同期信号の周波数および位相を、その要求精度を満たす精度で制御するように設計されている。   Therefore, in the present embodiment, since the actual scanning trajectory is normal, the optical scanning unit 20 is designed to control the frequency and phase of the vertical scanning synchronization signal with accuracy that satisfies the required accuracy. .

前述のように、走査軌跡において互いに隣接する2本の走査線が重なり合わない限り、実際の走査軌跡が正規であると定義する場合には、垂直走査遅れ時間比率の理想値は、その垂直走査遅れ時間比率の実際値の、理想値からの隔たり、すなわち、誤差Eの許容値Ealwの最大値Emaxに等しい。また、その許容値Ealwは、前述の係数γを用いることにより、図22において式(15)で記述される。   As described above, unless the two scanning lines adjacent to each other in the scanning locus overlap each other, if the actual scanning locus is defined as normal, the ideal value of the vertical scanning delay time ratio is the vertical scanning. The actual value of the delay time ratio is separated from the ideal value, that is, equal to the maximum value Emax of the allowable value Ealw of the error E. Further, the allowable value Ealw is described by Expression (15) in FIG. 22 by using the coefficient γ described above.

前述の説明から明らかなように、本実施形態においては、水平走査部70も垂直走査部72も機械的共振系として構成されており、水平走査部70は、理想的には、水平走査ミラー80の実際の振動周波数が実際の共振周波数に一致する状態で作動させられる。同様に、垂直走査部72は、理想的には、垂直走査ミラー90の実際の振動周波数が実際の共振周波数に一致する状態で作動させられる。   As is clear from the above description, in the present embodiment, both the horizontal scanning unit 70 and the vertical scanning unit 72 are configured as a mechanical resonance system, and the horizontal scanning unit 70 is ideally composed of the horizontal scanning mirror 80. Are operated with the actual vibration frequency matching the actual resonance frequency. Similarly, the vertical scanning unit 72 is ideally operated in a state where the actual vibration frequency of the vertical scanning mirror 90 matches the actual resonance frequency.

水平走査ミラー80についても垂直走査ミラー90についても、共振周波数が、それぞれのミラー80,90の機械的性質に依存している。その機械的性質は製造ばらつき、作動環境(例えば、環境温度、環境湿度)、経年変化(例えば、劣化)等によって変化する。そのため、共振周波数は変動する。   The resonance frequency of both the horizontal scanning mirror 80 and the vertical scanning mirror 90 depends on the mechanical properties of the respective mirrors 80 and 90. Its mechanical properties change due to manufacturing variations, operating environments (eg, environmental temperature, environmental humidity), aging (eg, degradation), and the like. Therefore, the resonance frequency varies.

したがって、そのような依存性にもかかわらずそれら水平走査ミラー80および垂直走査ミラー90を共振状態に維持するために、それらミラー80,90の振動周波数を実際の共振周波数に追従させること、すなわち、周波数トラッキングが必要である。   Therefore, in order to maintain the horizontal scanning mirror 80 and the vertical scanning mirror 90 in a resonance state in spite of such dependence, the oscillation frequency of the mirrors 80 and 90 is made to follow the actual resonance frequency, that is, Frequency tracking is necessary.

一方、実際の走査軌跡が正規であるためには、前述のように、水平走査周波数と垂直走査周波数との比が互いに素な整数の比n:nとして表されるという条件が成立しなければならない。 On the other hand, in order for the actual scanning trajectory to be normal, as described above, the condition that the ratio between the horizontal scanning frequency and the vertical scanning frequency is expressed as a relatively prime integer ratio n H : n V is satisfied. There must be.

しかしながら、この条件を常に満たしつつ、水平走査ミラー80と垂直走査ミラー90との双方につき、周波数トラッキングを、時間的に互いに並行し、かつ、内容的に互いに独立するように行うことは事実上不可能である。   However, it is virtually impossible to perform frequency tracking for both the horizontal scanning mirror 80 and the vertical scanning mirror 90 so as to be parallel to each other in time and independent from each other while satisfying this condition at all times. Is possible.

一方、本実施形態においては、水平走査部70において垂直走査部72におけるより大きな共振エネルギーを発生させるべく、水平走査部70のQ値Qの方が、垂直走査部72のQ値Qより大きく設定されている。Q値の一例は、約1000であり、Q値の一例は、約100である。 On the other hand, in this embodiment, the Q value Q H of the horizontal scanning unit 70 is higher than the Q value Q V of the vertical scanning unit 72 in order to generate a larger resonance energy in the vertical scanning unit 72 in the horizontal scanning unit 70. It is set large. An example of the Q H value is about 1000 and an example of the Q V value is about 100.

一般に、機械的共振系のQ値は、共振の強さを表す値である。Q値は、周波数ωのもとにエネルギーWで共振が起こったときに、ジュール熱等で単位時間に失うエネルギーをSで表記すると、図22の式(16)で定義される。   In general, the Q value of a mechanical resonance system is a value representing the strength of resonance. The Q value is defined by the equation (16) in FIG. 22 when the energy lost per unit time due to Joule heat or the like is represented by S when resonance occurs with the energy W under the frequency ω.

さらに、一般に、機械的共振系のQ値が大きいほど、実際の振動周波数の実際の共振周波数からの偏倚に対して敏感に共振エネルギーが低下する。一方、共振エネルギーが低下すると、機械的共振系の振動振幅が減少し、それにより、レーザビームの走査角度範囲(走査中におけるレーザビームの最大振れ幅)が減少する。   Furthermore, in general, the greater the Q value of the mechanical resonance system, the more sensitive the resonance energy is to the deviation of the actual vibration frequency from the actual resonance frequency. On the other hand, when the resonance energy is reduced, the vibration amplitude of the mechanical resonance system is reduced, and thereby the scanning angle range of the laser beam (the maximum deflection width of the laser beam during scanning) is reduced.

したがって、本実施形態においては、水平走査部70のみが、水平走査ミラー80の実際の走査周波数が実際の共振周波数に追従するように、トラッキング制御される。   Therefore, in the present embodiment, only the horizontal scanning unit 70 is tracking-controlled so that the actual scanning frequency of the horizontal scanning mirror 80 follows the actual resonance frequency.

各回のトラッキング制御においては、水平走査同期信号の周波数fがほぼ瞬間的に離散的に(ステップ的に)刻み幅Δfで変更されることが、水平走査部70の駆動信号と変位信号との位相差が正規値に回復するまで、すなわち、水平走査ミラー90の振動状態が共振状態に回復するまで、反復される。 In each tracking control, the frequency f H of the horizontal scanning synchronization signal is changed almost instantaneously and discretely (stepwise) with the step width Δf H. Is repeated until the phase difference of the horizontal scanning mirror 90 is restored to the normal value, that is, until the vibration state of the horizontal scanning mirror 90 is restored to the resonance state.

各回のトラッキング制御においては、水平走査同期信号の周波数fが変更されると、それに伴って垂直走査同期信号の周波数fも変更される。なぜなら、前述のように、実際の走査軌跡を正規であることを維持するために、水平走査周波数fと垂直走査周波数fとが互いに素な整数比n:nとして表されるという関係が成立しなければならないからである。 In each round of the tracking control, the frequency f H of the horizontal scanning sync signal is changed, also changed the frequency f V of the vertical scanning synchronization signal accordingly. This is because, as described above, the horizontal scanning frequency f H and the vertical scanning frequency f V are expressed as a prime integer ratio n H : n V in order to maintain the actual scanning trajectory to be normal. This is because the relationship must be established.

さらに、本実施形態においては、トラッキング制御中、水平走査同期信号の位相も垂直走査同期信号の位相も、前述の初期位相差時間Δtが実現し続けられるように、修正される。   Further, in the present embodiment, during tracking control, the phase of the horizontal scanning synchronization signal and the phase of the vertical scanning synchronization signal are corrected so that the initial phase difference time Δt can be continuously realized.

しかしながら、現実には、水平走査部70においては、水平走査ミラー80の実際の振動周波数が、水平走査同期信号の周波数(周波数の指令値)fの瞬間的変更に対して敏感に追従するのに対し、垂直走査部72においては、垂直走査ミラー90の実際の振動周波数が、垂直走査同期信号の周波数(周波数の指令値)fの瞬間的変更に対してそれほど敏感には追従しない。このことは、振動の位相についても同様である。 However, the in reality, in the horizontal scanning unit 70, the actual oscillation frequency of the horizontal scanning mirror 80, sensitively follow the instantaneous change of f H (command value of the frequency) the frequency of the horizontal scan synchronization signal hand, in the vertical scanning unit 72, the actual oscillation frequency of the vertical scanning mirror 90 does not follow the less sensitive to momentary changes of f V (command value of the frequency) the frequency of the vertical scanning synchronization signal. The same applies to the vibration phase.

そのため、各回のトラッキング制御においては、水平走査同期信号の周波数fが一度変更されると、水平走査ミラー80の実際の振動周波数と垂直走査ミラー90の実際の振動周波数とが、互いに素であるという条件や、水平走査ミラー80の偏向角の時間変動と垂直走査ミラー90の偏向角の時間変動との位相差時間(以下、「走査位相差時間Δt」という。)の実際値が、初期位相差時間Δtの理想値に一致するという条件が成立しない期間が過渡的に発生する。 Therefore, in each round of the tracking control, the frequency f H of the horizontal scanning sync signal is changed once, and the actual vibration frequency of actual vibration frequency and the vertical scanning mirror 90 in the horizontal scanning mirror 80 is relatively prime And the actual value of the phase difference time (hereinafter referred to as “scanning phase difference time Δt”) between the time variation of the deflection angle of the horizontal scanning mirror 80 and the time variation of the deflection angle of the vertical scanning mirror 90 is the initial value. A period in which the condition of matching the ideal value of the phase difference time Δt is not established transiently occurs.

そのため、各回のトラッキング制御においては、水平走査同期信号の周波数fが一度変更されると、実際の走査軌跡が最も理想的な走査軌跡に一時的に一致しなくなり、このことは、走査位相差時間Δtの過渡的変動を招来する。 Therefore, in each round of the tracking control, the frequency f H of the horizontal scanning sync signal is changed once, temporarily no longer match the actual scanning trace the most ideal scanning trace, this scanning phase difference This causes a transient fluctuation of time Δt.

各回のトラッキング制御においては、走査位相差時間Δtの過渡的変動を完全には避け得ないとしても、その過渡的変動に起因する実際の走査軌跡の悪化の程度が観察者が容易に気づく程度を超えない限り、その過渡的変動を許容してもみかけ上の支障はない。   In each tracking control, even if the transient fluctuation of the scanning phase difference time Δt cannot be completely avoided, the degree to which the observer can easily notice the degree of deterioration of the actual scanning trajectory due to the transient fluctuation. As long as it is not exceeded, there is no apparent hindrance even if the transient fluctuation is allowed.

したがって、本実施形態においては、刻み幅Δfが、走査位相差時間Δtに過渡的に発生する誤差εが、前述の許容値εalwを超えないように設定されている。 Therefore, in the present embodiment, the step width Δf H is set so that the error ε transiently generated in the scanning phase difference time Δt does not exceed the above-described allowable value εalw.

一般に、機械的共振系である走査ミラーの駆動源に印加される駆動電圧が一定である状態で、走査ミラーの実際の振動周波数が実際の共振周波数frからΔf変化すると、駆動源に供給される駆動信号と、走査ミラーの動作を反映する変位信号との間に、位相変化Δφ[rad]が発生する。   In general, when the actual vibration frequency of the scanning mirror changes by Δf from the actual resonance frequency fr in a state where the driving voltage applied to the driving source of the scanning mirror which is a mechanical resonance system is constant, the scanning mirror is supplied to the driving source. A phase change Δφ [rad] occurs between the drive signal and the displacement signal reflecting the operation of the scanning mirror.

その位相変化Δφは、一般に、共振周波数frの近傍においては、図22において式(17)で定義される。   The phase change Δφ is generally defined by Expression (17) in FIG. 22 in the vicinity of the resonance frequency fr.

その位相変化Δφの発生にもかかわらず、実際の走査軌跡が正規であるためには、前述の説明から明らかなように、垂直走査についての位相変化Δφが、前述の垂直走査遅れ時間比率が換算された角度[rad]を超えず、かつ、水平走査についての位相変化Δφが、前述の水平走査進み時間比率が換算された角度[rad]を超えないことが必要である。このことは図22において式(18)で記述される。 In order for the actual scanning trajectory to be normal despite the occurrence of the phase change Δφ, the phase change Δφ V for the vertical scanning is equal to the vertical scanning delay time ratio, as is apparent from the above description. It is necessary that the converted angle [rad] does not exceed and the phase change Δφ H for the horizontal scanning does not exceed the converted angle [rad] for the horizontal scanning advance time ratio. This is described by equation (18) in FIG.

この式(18)における「Δt」は、前述の説明から明らかなように、図22において式(19)で記述される。   “Δt” in the equation (18) is described by the equation (19) in FIG. 22, as is clear from the above description.

したがって、式(18)は、式(17)をも用いることにより、図22の式(20)および式(21)に変換される。ただし、式(17)を用いるに当たり、位相変化Δφの大きさは考慮されるが、その符号は無視される。   Therefore, Expression (18) is converted to Expression (20) and Expression (21) in FIG. 22 by also using Expression (17). However, in using the equation (17), the magnitude of the phase change Δφ is considered, but the sign is ignored.

本実施形態においては、トラッキング制御中、水平走査同期信号の周波数を離散的に変更する刻み幅Δfが、式(20)を満たすように設定され、また、垂直走査同期信号の周波数を離散的に変更する刻み幅Δfが、式(21)を満たすように設定されている。 In this embodiment, the step width Δf H for discretely changing the frequency of the horizontal scanning synchronization signal is set so as to satisfy Expression (20) during tracking control, and the frequency of the vertical scanning synchronization signal is discretely set. The step width Δf V to be changed to is set so as to satisfy the equation (21).

前述のように、本実施形態においては、図19を参照して後に詳述するように、同期信号処理部152が、コンピュータ122と複数の電子回路との組合せによってデジタル的に同期信号を処理するように設計されている。これに対し、従来の同期信号処理部は、PLLを基本構成要素としてアナログ的に同期信号を処理する。   As described above, in this embodiment, as will be described in detail later with reference to FIG. 19, the synchronization signal processing unit 152 digitally processes the synchronization signal by a combination of the computer 122 and a plurality of electronic circuits. Designed to be On the other hand, the conventional synchronization signal processing unit processes the synchronization signal in an analog manner using the PLL as a basic component.

したがって、本実施形態によれば、水平走査同期信号の周波数を小さな刻み幅Δfで離散的に精度よく変更するとともに、垂直走査同期信号の周波数を小さな刻み幅Δfで離散的に変更することを、従来の同期信号処理部より容易に実現することが可能である。 Therefore, according to the present embodiment, the frequency of the horizontal scanning synchronization signal is discretely changed with a small step size Δf H with high accuracy, and the frequency of the vertical scanning synchronization signal is changed discretely with a small step size Δf V. Can be realized more easily than the conventional synchronization signal processing unit.

ここで、図19を参照することにより、本実施形態における同期信号生成回路184を詳細に説明する。   Here, the synchronization signal generation circuit 184 in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

この同期信号生成回路184は、マスタクロック信号をマスタクロック周波数fmstで生成するマスタ発振器190と、そのマスタ発振器190から出力されたマスタクロック信号を分周数nで分周し(マスタクロック信号の周波数を分周数nで割り算し)、それにより、ドットクロック信号をドットクロック周波数fで生成する分周器192とを備えている。 The synchronizing signal generating circuit 184 includes a master oscillator 190 for generating a master clock signal at a master clock frequency Fmst, divided by the master clock signal frequency division number n D outputted from the master oscillator 190 (of the master clock signal dividing the frequency by the frequency division number n D), thereby, and a frequency divider 192 for generating a dot clock signal dot clock frequency f D.

フレーム周波数fが60Hz、水平走査往復回数nが1,000、垂直走査往復回数nが11、1本の走査線中のドット数Nが1,000である具体例においては、ドットクロック周波数fは、2f・n・N=120MHzとなる。 In a specific example in which the frame frequency f 0 is 60 Hz, the horizontal scanning reciprocation number n H is 1,000, the vertical scanning reciprocation number n V is 11, and the number N of dots in one scanning line is 1,000, a dot clock The frequency f D is 2f 0 · n H · N = 120 MHz.

本実施形態においては、f=fmst/4なる式で表される関係が成立するように、分周器192が作動させられる。この分周器においては、分周数nが4である。したがって、この具体例においては、マスタクロック周波数fmstが480MHzとなる。 In the present embodiment, the frequency divider 192 is operated so that the relationship represented by the formula f D = fmst / 4 is established. In this divider, the division number n D is 4. Therefore, in this specific example, the master clock frequency fmst is 480 MHz.

図19に示すように、同期信号生成回路184は、さらに、PLL方式のクロック供給部194を備えている。このクロック供給部194は、分周器196と、分周器198と、位相比較器およびフィルタ(例えば、ループフィルタ)を含む誤差電圧信号生成回路200と、電圧制御発振器VCO204と、分周器206とを含むように構成されている。   As illustrated in FIG. 19, the synchronization signal generation circuit 184 further includes a PLL clock supply unit 194. The clock supply unit 194 includes a frequency divider 196, a frequency divider 198, an error voltage signal generation circuit 200 including a phase comparator and a filter (for example, a loop filter), a voltage controlled oscillator VCO 204, and a frequency divider 206. Are included.

このクロック供給部194には、マスタ発振器190から出力されたマスタクロック信号が、それの周波数が分周器196によって可変の分周数n01で分周された後、基準信号として、供給される。その基準信号は、後述の発振信号と、誤差電圧信号生成回路200の位相比較器において比較され、それら基準信号と発振信号との周波数差(クロック誤差)を表すアナログな誤差電圧信号が誤差電圧信号生成回路200のフィルタによって平滑化される。 The master clock signal output from the master oscillator 190 is supplied to the clock supply unit 194 as a reference signal after the frequency of the master clock signal is divided by a variable frequency division number n 01 by the frequency divider 196. . The reference signal is compared with an oscillation signal described later in a phase comparator of the error voltage signal generation circuit 200, and an analog error voltage signal indicating a frequency difference (clock error) between the reference signal and the oscillation signal is an error voltage signal. Smoothed by the filter of the generation circuit 200.

その平滑化された誤差電圧信号は、電圧制御発振器VCO204にアナログな制御信号として供給される。その電圧制御発振器VCO204は、その供給された制御信号に基づいてデジタルな発振信号を生成する。   The smoothed error voltage signal is supplied to the voltage controlled oscillator VCO 204 as an analog control signal. The voltage controlled oscillator VCO 204 generates a digital oscillation signal based on the supplied control signal.

本実施形態においては、同期信号生成回路184を構成する複数の電子回路が、誤差電圧信号生成回路200と電圧制御発振器VCO204とを除き、デジタル回路として構成されている。それにより、主走査周波数および副走査周波数の離散的変更に起因する走査位相差時間Δtの過渡的変動の量(誤差)が許容値εalwを超えないことが保証されている。   In the present embodiment, the plurality of electronic circuits constituting the synchronization signal generation circuit 184 are configured as digital circuits except for the error voltage signal generation circuit 200 and the voltage controlled oscillator VCO 204. Thereby, it is ensured that the amount (error) of the transient fluctuation of the scanning phase difference time Δt caused by the discrete change of the main scanning frequency and the sub scanning frequency does not exceed the allowable value εalw.

その生成された発振信号は、それの周波数が分周器206によって分周数nHVで分周された後、このクロック供給部194から出力される。その出力された発振信号は、それの周波数が分周器198によって分周数n02で分周された後、誤差電圧信号生成回路200の位相比較器に入力される。 The generated oscillation signal is frequency-divided by the frequency divider n HV by the frequency divider 206 and then output from the clock supply unit 194. The output oscillation signal is frequency-divided by the frequency dividing number n 02 by the frequency divider 198 and then input to the phase comparator of the error voltage signal generation circuit 200.

このクロック供給部194においては、分周器206の出力信号の周波数をfHVで表記すると、図23において式(31)および(32)で表される関係が成立する。 In the clock supply unit 194, when the frequency of the output signal of the frequency divider 206 is expressed by fHV , the relationship expressed by the equations (31) and (32) in FIG.

上記の具体例については、分周数n01が4800000、分周数n02が6600、分周数nHVが100である。 In the above specific example, the frequency division number n 01 is 4800000, the frequency division number n 02 is 6600, and the frequency division number n HV is 100.

図19に示すように、分周器196は中央制御部170に接続されている。この分周器196は、中央制御部170から入力される指令信号に従い、分周数n01を1ずつ離散的に変更するように設計されている。 As shown in FIG. 19, the frequency divider 196 is connected to the central control unit 170. The frequency divider 196 is designed to discretely change the frequency division number n 01 by 1 in accordance with a command signal input from the central control unit 170.

すなわち、この分周器196は、それの分周数n01がデジタル的に微細に変更されるようになっているのである。分周数n01の離散的変更に伴い、分周器206の出力信号の周波数fHVが、瞬間的にかつ離散的に変化する。 That is, the frequency divider 196 is such that its frequency dividing number n 01 is digitally finely changed. With the discrete change of the frequency dividing number n 01 , the frequency f HV of the output signal of the frequency divider 206 changes instantaneously and discretely.

図19に示すように、同期信号生成回路184は、さらに、分周器206の出力信号の周波数を分周数nで分周する分周器210と、その分周器210の出力信号を可変の遅延時間で遅延させる遅延回路212とを備えている。 As shown in FIG. 19, the synchronizing signal generating circuit 184 further includes a frequency divider 210 for dividing by the frequency of the output signal of the divider 206 dividing number n V, the output signal of the divider 210 And a delay circuit 212 for delaying with a variable delay time.

その遅延回路212には、分周器210の出力信号と共に、マスタ発振器190の出力信号が入力される。この遅延回路212は、デジタル回路として構成されており、よく知られているように、マスタ発振器190から入力されるマスタクロックパルスの数をカウントすることにより、分周器210の出力信号を入力して出力するまでの遅延時間Δtの長さを制御する。 The output signal of the master oscillator 190 is input to the delay circuit 212 together with the output signal of the frequency divider 210. The delay circuit 212 is configured as a digital circuit, and, as is well known, by counting the number of master clock pulses input from the master oscillator 190, the output signal of the frequency divider 210 is input. The length of the delay time Δt H until output is controlled.

この遅延回路212は、中央制御部170から入力される指令信号に従い、マスタクロックパルスの目標カウント数を変更することにより、遅延時間Δtの長さを変更するように設計されている。 The delay circuit 212 is designed to change the length of the delay time Δt H by changing the target count number of the master clock pulse in accordance with a command signal input from the central control unit 170.

すなわち、この遅延回路212は、それの遅延時間Δtの長さがデジタル的に微細に変更されるようになっているのである。この遅延回路212の出力信号は、水平走査同期信号として、水平走査駆動回路100に供給される。 That is, in the delay circuit 212, the length of the delay time Δt H is digitally changed minutely. The output signal of the delay circuit 212 is supplied to the horizontal scanning drive circuit 100 as a horizontal scanning synchronization signal.

図19に示すように、同期信号生成回路184は、さらに、分周器206の出力信号の周波数を分周数nで分周する分周器216と、その分周器216の出力信号を可変の遅延時間で遅延させる遅延回路218とを備えている。 As shown in FIG. 19, the synchronization signal generation circuit 184 further divides the frequency of the output signal of the frequency divider 206 by the frequency division number n H and the output signal of the frequency divider 216. A delay circuit 218 for delaying with a variable delay time.

その遅延回路218には、分周器216の出力信号と共に、マスタ発振器190の出力信号が入力される。この遅延回路218は、遅延回路212と同様に、デジタル回路として構成されており、マスタ発振器190から入力されるマスタクロックパルスの数をカウントすることにより、分周器210の出力信号を入力して出力するまでの遅延時間Δtの長さを制御する。 The delay circuit 218 receives the output signal of the master oscillator 190 together with the output signal of the frequency divider 216. This delay circuit 218 is configured as a digital circuit, like the delay circuit 212, and receives the output signal of the frequency divider 210 by counting the number of master clock pulses input from the master oscillator 190. The length of the delay time Δt V until output is controlled.

この遅延回路218は、遅延回路212と同様に、中央制御部170から入力される指令信号に従い、マスタクロックパルスの目標カウント数を変更することにより、遅延時間Δtの長さを変更するように設計されている。 Similarly to the delay circuit 212, the delay circuit 218 changes the length of the delay time Δt V by changing the target count number of the master clock pulse in accordance with the command signal input from the central control unit 170. Designed.

すなわち、この遅延回路218は、それの遅延時間Δtの長さがデジタル的に微細に変更されるようになっているのである。この遅延回路218の出力信号は、垂直走査同期信号として、垂直走査駆動回路110に供給される。 That is, the delay circuit 218 is configured such that the length of the delay time Δt V is minutely changed digitally. The output signal of the delay circuit 218 is supplied to the vertical scanning drive circuit 110 as a vertical scanning synchronization signal.

このように、本実施形態においては、分周器206に分周器210と分周器216とが互いに並列に接続され、それら分周器210および216は、同じ周波数を有する信号をそれぞれの分周数nおよびnで分周する。 As described above, in this embodiment, the frequency divider 210 and the frequency divider 216 are connected to the frequency divider 206 in parallel, and the frequency dividers 210 and 216 respectively separate signals having the same frequency. divide by division number n V and n H.

それら分周数nおよびnは、水平走査同期信号の周波数と垂直走査同期信号の周波数とが互いに素である整数比、すなわち、n:n(上述の具体例においては、1000:11)として表されるように設定されている。 They divisor n V and n H is an integer ratio and the frequency of the frequency and the vertical scanning synchronization signal of the horizontal scanning sync signal are disjoint, i.e., n H: In n V (the above examples is 1000: 11).

したがって、本実施形態においては、水平走査同期信号の周波数を変化させるべく分周器196の分周数n01が変更されても、過渡的な期間を除けば、水平走査同期信号の周波数と垂直走査同期信号の周波数とが互いに素である関係が維持される。 Therefore, in the present embodiment, even if the frequency division number n 01 of the frequency divider 196 is changed to change the frequency of the horizontal scanning synchronization signal, the vertical frequency and the frequency of the horizontal scanning synchronization signal are excluded except for a transient period. The relationship that the frequency of the scanning synchronization signal is relatively prime is maintained.

図19に示すように、同期信号生成回路184は、さらに、分周器216の出力信号の周波数を分周数n(上述の具体例においては、11)で分周する分周器220を備えている。その分周器200の出力信号は、フレーム走査同期信号として、状態信号生成回路180および182に供給される。 As shown in FIG. 19, the synchronization signal generation circuit 184 further includes a frequency divider 220 that divides the frequency of the output signal of the frequency divider 216 by the frequency division number n V (11 in the above specific example). I have. The output signal of the frequency divider 200 is supplied to the state signal generation circuits 180 and 182 as a frame scanning synchronization signal.

本実施形態においては、水平走査同期信号の位相が遅延回路212によって調整されることと、垂直走査同期信号の位相が遅延回路218によって調整されることとの共同作用により、走査位相差時間Δtが精度よく管理される。   In the present embodiment, the scanning phase difference time Δt is set by the combined action of the phase of the horizontal scanning synchronization signal being adjusted by the delay circuit 212 and the phase of the vertical scanning synchronization signal being adjusted by the delay circuit 218. It is managed accurately.

図24には、中央制御部170において実行される前述の走査制御プログラムが概念的にフローチャートで表されている。   FIG. 24 conceptually shows a flowchart of the above-described scanning control program executed in the central control unit 170.

この走査制御プログラムは繰り返し実行される。各回の実行時には、まず、S101において、状態信号生成回路180から、水平走査ミラー80の変位振幅信号と、変位位相信号(対駆動信号)と、変位位相信号(対フレーム同期信号)とが読み込まれる。   This scanning control program is repeatedly executed. At each execution, first, in S101, the displacement signal, displacement phase signal (pair drive signal), and displacement phase signal (frame synchronization signal) of the horizontal scanning mirror 80 are read from the state signal generation circuit 180. .

次に、S102において、その読み込まれた変位位相信号(対駆動信号)によって表される変位位相が目標値に等しいか否かが判定される。今回は、その変位位相(対駆動信号)が目標値に等しいと仮定すれば、その判定がYESとなり、S103に移行する。   Next, in S102, it is determined whether or not the displacement phase represented by the read displacement phase signal (to drive signal) is equal to the target value. If it is assumed that the displacement phase (the driving signal) is equal to the target value this time, the determination is YES and the process proceeds to S103.

これに対し、今回は、その変位位相(対駆動信号)が目標値に等しくはないと仮定すると、S102の判定がNOとなる。その後、S108において、分周数n01を1だけ変更するために指令信号が分周器196に出力される。このS108とS102との実行は、分周数n01を1だけ変更することが繰り返されることにより、変位位相(対駆動信号)が目標値に等しくなるまで、繰り返される。 On the other hand, if it is assumed that the displacement phase (the drive signal) is not equal to the target value this time, the determination in S102 is NO. Thereafter, in S108, a command signal is output to the frequency divider 196 in order to change the frequency division number n01 by one. The execution of S108 and S102 is repeated until the displacement phase (the drive signal) becomes equal to the target value by repeatedly changing the frequency dividing number n01 by one.

本実施形態においては、分周数n01の最適値が探索的に決定される。具体的には、例えば、図22において式(17)で表される関係に着目し、変位位相(対駆動信号)が目標値に対して偏倚している方向が増加と減少とのいずれかとして決定され、その決定された偏倚方向に応じ、分周数n01の変更方向が増加と減少とのいずれかに決定される。さらに具体的には、変位位相(対駆動信号)が目標値(例えば、90度)より小さい場合には、水平走査周波数を増加させるべく、分周数n01が1だけ減じられる。 In the present embodiment, the optimum value of the frequency division number n 01 is determined in an exploratory manner. Specifically, for example, paying attention to the relationship represented by Expression (17) in FIG. 22, the direction in which the displacement phase (the drive signal) deviates from the target value is either increased or decreased. In accordance with the determined bias direction, the changing direction of the frequency dividing number n 01 is determined to be either increase or decrease. More specifically, when the displacement phase (the drive signal) is smaller than a target value (for example, 90 degrees), the frequency division number n01 is decreased by 1 to increase the horizontal scanning frequency.

それらS102およびS108の反復的実行により、分周数n01がそれの初期値から1ずつ変更されるごとに、変位位相(対駆動信号)が目標値に等しいか否かが判定される。 By repeating the execution of S102 and S108, each time the frequency division number n01 is changed by 1 from its initial value, it is determined whether or not the displacement phase (the drive signal) is equal to the target value.

本実施形態においては、分周数n01が1だけ変更されると、それに伴って水平走査同期信号の周波数fが刻み幅Δfだけ変化する。その刻み幅Δf、すなわち、最小の離散的変化量が、図22において式(20)で示す条件を満たすように、水平走査部70および同期信号生成回路184が設計されている。その刻み幅Δfは、例えば、10−6以下の値を取る。 In the present embodiment, when the frequency division number n 01 is changed by 1, the frequency f H of the horizontal scanning synchronization signal is changed by the step width Δf H accordingly. The horizontal scanning unit 70 and the synchronization signal generation circuit 184 are designed so that the step width Δf H , that is, the minimum discrete change amount satisfies the condition shown by the equation (20) in FIG. The step size Δf H takes a value of 10 −6 or less, for example.

本実施形態においては、分周数n01が1だけ変更されると、さらに、それに伴って垂直走査同期信号の周波数fも刻み幅Δfだけ変化する。その刻み幅Δf、すなわち、最小の離散的変化量が、図22において式(21)で示す条件を満たすように、垂直走査部72および同期信号生成回路184が設計されている。その刻み幅Δfは、例えば、10−6以下の値を取る。 In the present embodiment, when the frequency division number n 01 is changed by 1, the frequency f V of the vertical scanning synchronization signal is also changed by the step width Δf V accordingly. The vertical scanning unit 72 and the synchronization signal generating circuit 184 are designed so that the step width Δf V , that is, the minimum discrete change amount satisfies the condition shown by the equation (21) in FIG. The step width Δf V takes a value of 10 −6 or less, for example.

いずれの場合にも、S102の判定がYESとなると、S103において、前記読み込まれた変位振幅信号によって表される変位振幅が目標値に等しいか否かが判定される。今回は、その変位振幅が目標値に等しいと仮定すれば、その判定がYESとなり、S104に移行する。   In any case, if the determination in S102 is YES, it is determined in S103 whether or not the displacement amplitude represented by the read displacement amplitude signal is equal to the target value. If it is assumed that the displacement amplitude is equal to the target value this time, the determination is YES, and the process proceeds to S104.

これに対し、今回は、その変位振幅が目標値に等しくはないと仮定すれば、S103の判定がNOとなる。その後、S109において、その変位振幅が目標値から外れている向きおよび量に基づき、水平走査振幅指令信号が固定のまたは可変の設定量で変更され、その変更された水平走査振幅指令信号が水平走査駆動回路100に出力される。このS109の実行は、S103の判定がYESとなるまで、繰り返される。   On the other hand, if it is assumed that the displacement amplitude is not equal to the target value this time, the determination in S103 is NO. Thereafter, in S109, the horizontal scanning amplitude command signal is changed by a fixed or variable set amount based on the direction and amount in which the displacement amplitude deviates from the target value, and the changed horizontal scanning amplitude command signal is horizontal scanned. It is output to the drive circuit 100. The execution of S109 is repeated until the determination in S103 becomes YES.

いずれの場合にも、S103の判定がYESとなると、S104において、前記読み込まれた変位位相信号(対フレーム同期信号)によって表される変位位相が目標値に等しいか否かが判定される。今回は、その変位位相(対フレーム同期信号)が目標値に等しいと仮定すれば、その判定がYESとなり、S105に移行する。   In any case, if the determination in S103 is YES, in S104, it is determined whether or not the displacement phase represented by the read displacement phase signal (to the frame synchronization signal) is equal to the target value. If it is assumed that the displacement phase (vs. frame synchronization signal) is equal to the target value this time, the determination is YES and the process proceeds to S105.

これに対し、今回は、その変位位相(対フレーム同期信号)が目標値に等しくはないと仮定すれば、S104の判定がNOとなる。その後、S110において、その変位位相が目標値から外れている向きおよび量に基づき、水平走査同期信号の遅延時間Δtを固定のまたは可変の設定量で修正するために指令信号が遅延回路212に出力される。このS110の実行は、S104の判定がYESとなるまで、繰り返される。 On the other hand, if it is assumed that the displacement phase (vs. frame synchronization signal) is not equal to the target value this time, the determination in S104 is NO. Thereafter, in S110, a command signal is sent to the delay circuit 212 in order to correct the delay time Δt H of the horizontal scanning synchronization signal with a fixed or variable set amount based on the direction and amount in which the displacement phase is out of the target value. Is output. The execution of S110 is repeated until the determination in S104 is YES.

いずれの場合にも、S104の判定がYESとなると、S105において、状態信号生成回路182から、垂直走査ミラー90の変位振幅信号と、変位位相信号(対フレーム同期信号)とが読み込まれる。   In any case, when the determination in S104 is YES, in S105, the displacement signal of the vertical scanning mirror 90 and the displacement phase signal (for frame synchronization signal) are read from the state signal generation circuit 182.

続いて、S106において、その読み込まれた変位位相信号(対フレーム同期信号)によって表される変位位相が目標値に等しいか否かが判定される。今回は、その変位位相(対フレーム同期信号)が目標値に等しいと仮定すれば、その判定がYESとなり、S107に移行する。   Subsequently, in S106, it is determined whether or not the displacement phase represented by the read displacement phase signal (vs. frame synchronization signal) is equal to the target value. If it is assumed that the displacement phase (vs. frame synchronization signal) is equal to the target value this time, the determination is YES and the process proceeds to S107.

これに対し、今回は、その変位位相(対フレーム同期信号)が目標値に等しくはないと仮定すれば、S106の判定がNOとなる。その後、S111において、その変位位相が目標値から外れている向きおよび量に基づき、垂直走査同期信号の遅延時間Δtを固定のまたは可変の設定量で修正するために指令信号が遅延回路218に出力される。このS111の実行は、S106の判定がYESとなるまで、繰り返される。 On the other hand, if it is assumed that the displacement phase (vs. frame synchronization signal) is not equal to the target value this time, the determination in S106 is NO. Thereafter, in S111, a command signal is sent to the delay circuit 218 in order to correct the delay time Δt V of the vertical scanning synchronization signal with a fixed or variable set amount based on the direction and amount in which the displacement phase deviates from the target value. Is output. The execution of S111 is repeated until the determination in S106 is YES.

本実施形態においては、水平走査同期信号の変位位相(対フレーム同期信号)と垂直走査同期信号の変位位相(対フレーム同期信号)との和が、走査位相差時間Δtに等しい。したがって、S110およびS111においてはそれぞれ、遅延時間Δtおよび遅延時間Δtが、水平走査同期信号の変位位相(対フレーム同期信号)と垂直走査同期信号の変位位相(対フレーム同期信号)との和が走査位相差時間Δtの理想値に等しくなるように設定される。 In the present embodiment, the sum of the displacement phase of the horizontal scanning synchronization signal (vs. frame synchronization signal) and the displacement phase of the vertical scanning synchronization signal (vs. frame synchronization signal) is equal to the scanning phase difference time Δt. Therefore, in S110 and S111, the delay time Δt H and the delay time Δt V are the sum of the displacement phase of the horizontal scanning synchronization signal (vs. frame synchronization signal) and the displacement phase of the vertical scanning synchronization signal (vs. frame synchronization signal), respectively. Is set to be equal to the ideal value of the scanning phase difference time Δt.

いずれの場合にも、S106の判定がYESとなると、S107において、前記読み込まれた変位振幅信号によって表される変位振幅が目標値に等しいか否かが判定される。今回は、その変位振幅が目標値に等しいと仮定すれば、その判定がYESとなり、この走査制御プログラムの一回の実行が終了する。   In any case, if the determination in S106 is YES, it is determined in S107 whether or not the displacement amplitude represented by the read displacement amplitude signal is equal to the target value. This time, if it is assumed that the displacement amplitude is equal to the target value, the determination is YES, and one execution of this scanning control program ends.

これに対し、今回は、その変位振幅が目標値に等しくはないと仮定すれば、S107の判定がNOとなる。その後、S112において、その変位振幅が目標値から外れている向きおよび量に基づき、垂直走査振幅指令信号が固定のまたは可変の設定量で変更され、その変更された垂直走査振幅指令信号が垂直走査駆動回路110に出力される。このS110の実行は、S107の判定がYESとなるまで、繰り返される。   On the other hand, if it is assumed that the displacement amplitude is not equal to the target value this time, the determination in S107 is NO. Thereafter, in S112, the vertical scanning amplitude command signal is changed by a fixed or variable set amount based on the direction and amount in which the displacement amplitude deviates from the target value, and the changed vertical scanning amplitude command signal is changed to the vertical scanning. It is output to the drive circuit 110. The execution of S110 is repeated until the determination in S107 is YES.

いずれの場合にも、S107の判定がYESとなると、この走査制御プログラムの一回の実行が終了する。   In any case, when the determination in S107 is YES, one execution of this scanning control program is terminated.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、RSD10が前記(1)項に係る「光走査型ディスプレイ」の一例を構成し、光源部34が同項における「光源部」の一例を構成し、光走査ユニット20が同項における「走査装置」の一例を構成しているのである。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the RSD 10 constitutes an example of an “optical scanning display” according to the item (1), and the light source unit 34 is an example of the “light source unit” in the same term. The optical scanning unit 20 is an example of the “scanning device” in the same section.

さらに、本実施形態においては、輝度信号生成部150が前記(1)項における「輝度信号制御部」の一例を構成し、少なくとも水平走査検出回路102が同項における「検出部」の一例を構成し、水平走査駆動回路100および垂直走査駆動回路112が互いに共同して同項における「駆動信号発生部」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the luminance signal generation unit 150 configures an example of the “luminance signal control unit” in the above item (1), and at least the horizontal scanning detection circuit 102 configures an example of the “detection unit” in the same term. The horizontal scanning driving circuit 100 and the vertical scanning driving circuit 112 jointly constitute an example of the “driving signal generating unit” in the same section.

さらに、本実施形態においては、水平走査が前記(1)項における「主走査」の一例に相当し、垂直走査が同項における「副走査」の一例に相当し、水平走査部70が同項における「主走査部」の一例を構成し、水平走査ミラー80が同項における「第1の機械的共振系」の一例を構成し、垂直走査部72が同項における「副走査部」の一例を構成し、垂直走査ミラー90が同項における「第2の機械的共振系」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, horizontal scanning corresponds to an example of “main scanning” in the item (1), vertical scanning corresponds to an example of “sub scanning” in the item, and the horizontal scanning unit 70 corresponds to the same item. The horizontal scanning mirror 80 constitutes an example of “first mechanical resonance system” in the same term, and the vertical scanning part 72 constitutes an example of “sub-scanning part” in the same term. The vertical scanning mirror 90 constitutes an example of the “second mechanical resonance system” in the same section.

さらに、本実施形態においては、水平走査同期信号が前記(1)項における「主走査同期信号」の一例を構成し、垂直走査同期信号が同項における「副走査同期信号」の一例を構成し、水平走査部70が同項における「追従制御対象」の一例を構成し、水平走査同期信号が同項における「対象同期信号」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the horizontal scanning synchronization signal constitutes an example of the “main scanning synchronization signal” in the item (1), and the vertical scanning synchronization signal constitutes an example of the “sub-scanning synchronization signal” in the item. The horizontal scanning unit 70 constitutes an example of “following control target” in the same term, and the horizontal scanning synchronization signal constitutes an example of “target synchronization signal” in the same term.

さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路180と分周器196とコンピュータ122のうち図24におけるS101、S102およびS108を実行する部分とが互いに共同して前記(1)項における「第1同期信号制御部」の一例を構成し、分周器216が同項における「第2同期信号制御部」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the state signal generation circuit 180, the frequency divider 196, and the portion of the computer 122 that executes S101, S102, and S108 in FIG. An example of the “synchronization signal control unit” is configured, and the frequency divider 216 configures an example of the “second synchronization signal control unit” in the same section.

さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路180と分周器196とコンピュータ122のうち図24におけるS101、S102およびS108を実行する部分とが互いに共同して前記(2)項における「第1周波数制御部」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the state signal generation circuit 180, the frequency divider 196, and the part of the computer 122 that executes S101, S102, and S108 in FIG. It constitutes an example of a “frequency control unit”.

さらに、本実施形態においては、分周器216が前記(3)項における「第2周波数制御部」の一例を構成し、水平走査周波数と垂直走査周波数との比を表す互いに素な整数比n:nが前記(4)項における「設定比」の一例に相当し、水平走査部70が前記(5)項における「追従制御対象」の一例を構成し、水平走査ミラー80が前記(6)項における「第1の機械的共振系」の一例を構成しているのである。 Further, in the present embodiment, the frequency divider 216 constitutes an example of the “second frequency control unit” in the item (3), and a disjoint integer ratio n representing the ratio between the horizontal scanning frequency and the vertical scanning frequency. H: n V corresponds to an example of the "settings ratio" in the item (4), constitutes an example of a "follow-up control subject" horizontal scanning part 70 in the mode (5), wherein the horizontal scanning mirror 80 ( This constitutes an example of the “first mechanical resonance system” in item 6).

さらに、本実施形態においては、水平走査部70が前記(7)項における「主走査部」の一例を構成し、水平走査角度が同項における「主走査偏向角」の一例に相当し、水平走査検出回路102が同項における「検出部」の一例を構成し、変位信号(対駆動信号)によって表される変位位相(対駆動信号)が同項における「位相差」の一例に相当し、状態信号生成回路180と分周器196とコンピュータ122のうち図24におけるS101、S102およびS108を実行する部分とが互いに共同して同項における「位相差制御部」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the horizontal scanning unit 70 constitutes an example of the “main scanning unit” in the item (7), and the horizontal scanning angle corresponds to an example of the “main scanning deflection angle” in the same term. The scan detection circuit 102 constitutes an example of the “detection unit” in the same term, and the displacement phase (pair drive signal) represented by the displacement signal (pair drive signal) corresponds to an example of the “phase difference” in the term, Since the state signal generation circuit 180, the frequency divider 196, and the part of the computer 122 that executes S101, S102, and S108 in FIG. 24 together form an example of the “phase difference control unit” in the same term. is there.

さらに、本実施形態においては、走査位相差時間Δt(水平走査のための変位信号(対フレーム同期信号)によって表される変位位相(対フレーム同期信号)と、垂直走査のための変位信号(対フレーム同期信号)によって表される変位位相(対フレーム同期信号)との組合せによって定義される。)が前記(8)項における「位相差」の一例に相当し、状態信号生成回路180および182と遅延回路212および218と、コンピュータ122のうち図24におけるS101、S104、S105、S106、S110およびS111を実行する部分とが互いに共同して同項における「位相変更部」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the scanning phase difference time Δt (the displacement phase (versus frame synchronization signal) represented by the displacement signal for horizontal scanning (versus frame synchronization signal) and the displacement signal (pair The displacement phase represented by the frame synchronization signal) is defined by a combination with the displacement phase (vs. frame synchronization signal).) Corresponds to an example of the “phase difference” in the item (8), and the state signal generation circuits 180 and 182 The delay circuits 212 and 218 and the portion of the computer 122 that executes S101, S104, S105, S106, S110, and S111 in FIG. 24 jointly constitute an example of the “phase changing unit” in the same term. It is.

さらに、本実施形態においては、RSD10が前記(9)項に係る「光走査型ディスプレイ」の一例を構成し、光源部34が同項における「光源部」の一例を構成し、光走査ユニット20が同項における「走査装置」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the RSD 10 constitutes an example of the “light scanning display” according to the item (9), the light source unit 34 constitutes an example of the “light source part” in the term, and the optical scanning unit 20 Constitutes an example of the “scanning device” in the same section.

さらに、本実施形態においては、輝度信号生成部150が前記(9)項における「輝度信号制御部」の一例を構成し、水平走査検出回路102と垂直走査検出回路112とが互いに共同して同項における「検出部」の一例を構成し、水平走査駆動回路100および垂直走査駆動回路110が互いに共同して同項における「駆動信号発生部」の一例を構成しているのである。 Further, in the present embodiment, the luminance signal generation unit 150 constitutes an example of the “luminance signal control unit” in the item (9), and the horizontal scanning detection circuit 102 and the vertical scanning detection circuit 112 cooperate with each other. That is, an example of the “detection unit” in the section is configured, and the horizontal scanning drive circuit 100 and the vertical scanning drive circuit 110 together form an example of the “drive signal generation unit” in the same section.

さらに、本実施形態においては、水平走査が前記(9)項における「主走査」の一例に相当し、垂直走査が同項における「副走査」の一例に相当し、水平走査部70が同項における「主走査部」の一例を構成し、水平走査ミラー80が同項における「第1の機械的共振系」の一例を構成し、垂直走査部72が同項における「副走査部」の一例を構成し、垂直走査ミラー90が同項における「第2の機械的共振系」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, horizontal scanning corresponds to an example of “main scanning” in the item (9), vertical scanning corresponds to an example of “sub scanning” in the item, and the horizontal scanning unit 70 corresponds to the same item. The horizontal scanning mirror 80 constitutes an example of “first mechanical resonance system” in the same term, and the vertical scanning part 72 constitutes an example of “sub-scanning part” in the same term. The vertical scanning mirror 90 constitutes an example of the “second mechanical resonance system” in the same section.

さらに、本実施形態においては、水平走査同期信号が前記(9)項における「主走査同期信号」の一例を構成し、垂直走査同期信号が同項における「副走査同期信号」の一例を構成し、互いに素である整数の比であるn:nが同項における「設定比」の一例に相当し、水平走査角度が同項における「主走査偏向角」の一例に相当し、垂直走査角度が同項における「副走査偏向角」の一例に相当しているのである。 Further, in the present embodiment, the horizontal scanning synchronization signal constitutes an example of the “main scanning synchronization signal” in the above item (9), and the vertical scanning synchronization signal constitutes an example of the “sub-scanning synchronization signal” in the same term. N H : n V, which is a ratio of prime integers, corresponds to an example of “setting ratio” in the same term, and a horizontal scanning angle corresponds to an example of “main scanning deflection angle” in the same term, and vertical scanning. The angle corresponds to an example of “sub-scanning deflection angle” in the same term.

さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路180と分周器196および216とコンピュータ122のうち図24におけるS101、S102およびS108を実行する部分とが互いに共同して前記(9)項における「周波数変更部」の一例を構成し、刻み幅Δfが同項における「主走査周波数刻み幅」の一例に相当し、刻み幅Δfが同項における「副走査周波数刻み幅」の一例に相当しているのである。 Further, in the present embodiment, the state signal generation circuit 180, the frequency dividers 196 and 216, and the part of the computer 122 that executes S101, S102, and S108 in FIG. An example of “frequency changing unit” is configured, step size Δf H corresponds to an example of “main scanning frequency step size” in the same term, and step size Δf V corresponds to an example of “sub scanning frequency step size” in the same term. It is doing.

さらに、本実施形態においては、図22における式(12)によって表される許容値εalwが前記(9)項における「許容範囲」の一例(幅が0である範囲)に相当し、式(20)の右辺に記された項によって表される数値が同項における「第1の許容値」の一例に相当し、式(21)の右辺に記された項によって表される数値が同項における「第2の許容値」の一例に相当しているのである。   Furthermore, in the present embodiment, the allowable value εalw represented by the equation (12) in FIG. 22 corresponds to an example of the “allowable range” in the term (9) (range where the width is 0), and the equation (20 ) Corresponds to an example of the “first allowable value” in the same term, and the numerical value represented by the term written on the right side of the equation (21) This corresponds to an example of “second allowable value”.

さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路180と分周器196とコンピュータ122のうち図24におけるS101、S102およびS108を実行する部分とが互いに共同して前記(12)項における「第1同期信号制御部」の一例を構成し、分周器216が同項における「第2同期信号制御部」の一例を構成し、水平走査部70が同項における「追従制御対象」の一例を構成し、水平走査同期信号が同項における「対象同期信号」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the state signal generation circuit 180, the frequency divider 196, and the part of the computer 122 that executes S101, S102, and S108 in FIG. Configures an example of “synchronization signal control unit”, frequency divider 216 configures an example of “second synchronization signal control unit” in the same term, and horizontal scanning unit 70 configures an example of “following control target” in the same term The horizontal scanning synchronization signal constitutes an example of the “target synchronization signal” in the same section.

さらに、本実施形態においては、走査位相差時間Δtが前記(13)項における「位相差」の一例に相当し、状態信号生成回路180および182と遅延回路212および218と、コンピュータ122のうち図24におけるS101、S104、S105、S106、S110およびS111を実行する部分とが互いに共同して同項における「位相変更部」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the scanning phase difference time Δt corresponds to an example of the “phase difference” in the item (13), and the state signal generation circuits 180 and 182, the delay circuits 212 and 218, and the computer 122 24, the portions that execute S101, S104, S105, S106, S110, and S111 together form an example of the “phase changing unit” in the same term.

以上、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記[発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、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。   As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described in detail based on a drawing, this is an illustration, and it is various based on the knowledge of those skilled in the art including the aspect described in the section of the [Disclosure of the Invention]. The present invention can be implemented in other forms that have been modified or improved.

本発明の一実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ10を示す系統図である。1 is a system diagram showing a retinal scanning display 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 図1における水平走査部70を示す平面図である。It is a top view which shows the horizontal scanning part 70 in FIG. 図1における光走査ユニット20、光源部34および信号処理回路120を概念的に表すブロック図である。2 is a block diagram conceptually showing an optical scanning unit 20, a light source unit 34, and a signal processing circuit 120 in FIG. 図3におけるコンピュータ122によって実行される画像表示プログラムを概念的に表すフローチャートである。4 is a flowchart conceptually showing an image display program executed by a computer 122 in FIG. 3. 図3におけるフレームバッファ140の論理的構造を表形式で説明するための図である。It is a figure for demonstrating the logical structure of the frame buffer 140 in FIG. 3 in a tabular form. 図3における水平走査駆動回路100から駆動源88に供給される水平走査駆動信号と、垂直走査駆動回路110から駆動源110に供給される垂直走査駆動信号とを示すグラフである。4 is a graph showing a horizontal scan drive signal supplied from the horizontal scan drive circuit 100 to the drive source 88 and a vertical scan drive signal supplied from the vertical scan drive circuit 110 to the drive source 110 in FIG. 3. 図1における光走査ユニット20、光源部34および信号処理回路120をそれぞれが果たす機能に着目して表すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram representing the functions performed by the optical scanning unit 20, the light source unit 34, and the signal processing circuit 120 in FIG. 図7における水平走査同期信号、垂直走査同期信号およびフレーム同期信号を示すタイミングチャートである。8 is a timing chart showing a horizontal scanning synchronization signal, a vertical scanning synchronization signal, and a frame synchronization signal in FIG. 7. 従来のインターレーススキャン方式で画像を表示するために形成される複数本の有効走査線を示す正面図である。It is a front view which shows the several effective scanning line formed in order to display an image with the conventional interlace scan system. 画像の各フレームを3以上のフィールドに分けて走査する方式で画像を表示するために形成される複数本の有効走査線の一例を示す正面図である。It is a front view showing an example of a plurality of effective scanning lines formed in order to display an image by dividing each frame of an image into three or more fields and scanning. 画像の各フレームを3以上のフィールドに分けて走査する方式で画像を表示するために形成される複数本の有効走査線の別の例を示す正面図である。It is a front view which shows another example of the some effective scanning line formed in order to display an image by the method of dividing and dividing each frame of an image into three or more fields. 水平走査と垂直走査との共同作用によってリサージュ図形として形成される複数本の走査線の幾何学的特性を式で説明する図である。It is a figure explaining the geometric characteristic of a plurality of scanning lines formed as a Lissajous figure by the cooperative action of horizontal scanning and vertical scanning. 図12に示す式で表現される複数本の走査線の一例を示す正面図である。FIG. 13 is a front view showing an example of a plurality of scanning lines expressed by the formula shown in FIG. 12. 図4に示す画像表示プログラムの実行による走査線の形成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating formation of the scanning line by execution of the image display program shown in FIG. 図4に示す画像表示プログラムの実行による走査線の形成を説明するための別の図である。It is another figure for demonstrating formation of the scanning line by execution of the image display program shown in FIG. 図4に示す画像表示プログラムの実行による走査線の形成を説明するためのさらに別の図である。FIG. 5 is still another diagram for explaining the formation of scanning lines by executing the image display program shown in FIG. 4. 図4に示す画像表示プログラムの実行による走査線の形成を説明するためのさらに別の図である。FIG. 5 is still another diagram for explaining the formation of scanning lines by executing the image display program shown in FIG. 4. 図4に示す画像表示プログラムの実行による走査線の形成を説明するためのさらに別の図である。FIG. 5 is still another diagram for explaining the formation of scanning lines by executing the image display program shown in FIG. 4. 図7における同期信号処理部152の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the synchronizing signal process part 152 in FIG. 図19における各種信号の時間的推移を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the time transition of the various signals in FIG. 水平走査と垂直走査との共同作用によってリサージュ図形として形成される走査軌跡の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the scanning locus | trajectory formed as a Lissajous figure by the cooperative action of horizontal scanning and vertical scanning. 図19に示す同期信号処理部152の設計を説明するための複数の式である。It is a several formula for demonstrating the design of the synchronizing signal process part 152 shown in FIG. 図19に示す同期信号処理部152の設計を説明するための別の複数の式である。20 is another plurality of equations for explaining the design of the synchronization signal processing unit 152 shown in FIG. 19. 図19に示すコンピュータ122によって実行される走査制御プログラムを概念的に表すフローチャートである。20 is a flowchart conceptually showing a scanning control program executed by a computer 122 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 網膜走査型ディスプレイ
20 光走査ユニット
34 光源部
70 水平走査部
72 垂直走査部
80 水平走査ミラー
90 垂直走査ミラー
100 水平走査駆動回路
102 水平走査検出回路
110 垂直走査駆動回路
112 垂直走査検出回路
120 信号処理回路
122 コンピュータ
150 輝度信号生成部
152 同期信号処理部
180 状態信号生成回路
182 状態信号生成回路
184 同期信号生成回路
196 分周器
210 分周器
212 遅延回路
216 分周器
218 遅延回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Retina scanning display 20 Optical scanning unit 34 Light source part 70 Horizontal scanning part 72 Vertical scanning part 80 Horizontal scanning mirror 90 Vertical scanning mirror 100 Horizontal scanning drive circuit 102 Horizontal scanning detection circuit 110 Vertical scanning driving circuit 112 Vertical scanning detection circuit 120 Signal Processing circuit 122 Computer 150 Luminance signal generation unit 152 Synchronization signal processing unit 180 Status signal generation circuit 182 Status signal generation circuit 184 Synchronization signal generation circuit 196 Frequency divider 210 Frequency divider 212 Delay circuit 216 Frequency divider 218 Delay circuit

Claims (9)

光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
輝度信号に応じた輝度で前記光束を出射する光源部と、
前記光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにそれぞれ往復走査する走査装置であって、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有し、かつ、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより多数回の往復走査を行うものと、
前記画像の1フレームが3以上のフィールドに分けられて前記走査装置によって走査されて表示されるように、映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、前記光源部が実際に光束を出射することによって形成される有効走査線が同じフレームにおいて前記3以上のフィールド間で互いに重ならないように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する輝度信号制御部と、
前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、
主走査同期信号と副走査同期信号とを発生させる同期信号発生部と、
それら発生させられた主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号とをそれぞれ発生させる駆動信号発生部と
を含み、
前記第1の機械的共振系および前記第2の機械的共振系は、それぞれ、大きさが互いに異なるQ値を有しており、
前記主走査部と前記副走査部とのうち、対応する機械的共振系のQ値が大きい方が、自身の共振周波数に追従するように追従制御される追従制御用走査部とされており、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用走査部に対応するものが、前記追従制御が行われる追従制御用同期信号とされており、
前記同期信号発生部は、
前記検出部によって検出された前記追従制御用走査部の走査状態に基づき、前記追従制御用同期信号の周波数を、前記追従制御用走査部の共振周波数に追従するように制御する第1同期信号制御部と、
前記制御された追従制御用同期信号に基づき、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用同期信号に該当しないものの周波数を、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に一致するように制御する第2同期信号制御部と
を含む光走査型ディスプレイ。
An optical scanning display that displays an image by two-dimensional scanning of a light beam,
A light source unit that emits the luminous flux at a luminance according to a luminance signal;
A scanning device that reciprocally scans a light beam emitted from the light source unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect each other, and (a) based on a main scanning drive signal, the light beam is converted into a first mechanical resonance. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using a system, and (b) based on a sub-scanning drive signal, the light beam is transmitted using a second mechanical resonance system, A sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction, and performing reciprocating scanning more times in the sub-scanning direction in the main scanning direction for each frame of the image;
The luminance signal is generated on the basis of the video signal so that one frame of the image is divided into three or more fields and scanned and displayed by the scanning device, and is effective in the entire period of each round-trip scanning. The generated luminance signal is transmitted to the light source unit so that effective scanning lines formed by the light source unit actually emitting a light beam during a scanning period do not overlap each other in the three or more fields in the same frame. A luminance signal control unit to output to
A detection unit for detecting a scanning state of the scanning device;
A synchronization signal generator for generating a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal;
A drive signal generator for generating the main scan drive signal and the sub scan drive signal based on the generated main scan synchronization signal and sub scan synchronization signal, respectively,
The first mechanical resonance system and the second mechanical resonance system each have a Q value that is different from each other in size.
Of the main scanning unit and the sub-scanning unit, the higher Q value of the corresponding mechanical resonance system is a tracking control scanning unit that is controlled to follow the resonance frequency of itself,
Of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal, the one corresponding to the scanning control unit for tracking control is a tracking control synchronization signal for performing the tracking control,
The synchronization signal generator is
First synchronization signal control for controlling the frequency of the tracking control synchronization signal to follow the resonance frequency of the tracking control scanning unit based on the scanning state of the tracking control scanning unit detected by the detection unit. And
Based on the controlled tracking control synchronization signal, a frequency of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal that does not correspond to the tracking control synchronization signal is determined by a ratio of the main scanning frequency to the sub-scanning frequency. And a second synchronization signal control unit that controls to match the set ratio .
前記設定比は、互いに素である整数の比である請求項1に記載の光走査型ディスプレイ。 The optical scanning display according to claim 1, wherein the set ratio is an integer ratio which is relatively prime . 前記第1の機械的共振系のQ値は、前記第2の機械的共振系のQ値より大きく、
前記追従制御用走査部は、前記主走査部であり、
前記追従制御用同期信号は、前記主走査同期信号である請求項1または2に記載の光走査型ディスプレイ。
The Q value of the first mechanical resonance system is larger than the Q value of the second mechanical resonance system,
The tracking control scanning unit is the main scanning unit,
The optical scanning display according to claim 1 , wherein the tracking control synchronization signal is the main scanning synchronization signal .
前記主走査部は、前記主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記検出部は、前記主走査偏向角を反映する信号を主走査変位信号として出力し、
前記同期信号発生部は、前記主走査変位信号の前記主走査駆動信号に対する位相差が設定値となるように前記主走査同期信号を発生させる位相差制御部を含む請求項1ないし3のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
The main scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to emit at a main scanning deflection angle that periodically changes at the main scanning frequency,
The detection unit outputs a signal reflecting the main scanning deflection angle as a main scanning displacement signal,
4. The phase difference control unit according to claim 1, wherein the synchronization signal generation unit includes a phase difference control unit that generates the main scanning synchronization signal so that a phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning drive signal becomes a set value . An optical scanning display according to 1.
前記同期信号発生部は、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号との位相差が設定値に一致するように、それら主走査同期信号と副走査同期信号とのうちの少なくとも一方の位相を変更する位相変更部を含む請求項1ないし4のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 The synchronization signal generation unit sets a phase of at least one of the main scanning synchronization signal and the sub scanning synchronization signal so that a phase difference between the main scanning synchronization signal and the sub scanning synchronization signal matches a set value. The optical scanning display according to claim 1 , further comprising a phase changing unit to be changed . 光束の2次元的な走査によって画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
輝度信号に応じた輝度で前記光束を出射する光源部と、
前記光源部から出射した光束を互いに交差する主走査方向と副走査方向とにそれぞれ往復走査する走査装置であって、(a)主走査駆動信号に基づき、前記光束を、第1の機械的共振系を利用して、前記主走査方向に往復走査することが可能な主走査部と、(b)副走査駆動信号に基づき、前記光束を、第2の機械的共振系を利用して、前記副走査方向に往復走査することが可能な副走査部とを有し、かつ、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより多数回の往復走査を行うものと、
前記画像の1フレームが3以上のフィールドに分けられて前記走査装置によって走査されて表示されるように、映像信号に基づいて前記輝度信号を生成し、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、前記光源部が実際に光束を出射することによって形成される有効走査線が同じフレームにおいて前記3以上のフィールド間で互いに重ならないように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する輝度信号制御部と、
前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、
主走査同期信号と副走査同期信号とを発生させる同期信号発生部と、
それら発生させられた主走査同期信号と副走査同期信号とに基づいて前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号とをそれぞれ発生させる駆動信号発生部と
を含み、
前記主走査部は、主走査周波数で周期的に変化する主走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記副走査部は、副走査周波数で周期的に変化する副走査偏向角で出射するように前記光束を往復偏向走査し、
前記検出部は、前記主走査偏向角を反映する信号と前記副走査偏向角を反映する信号とをそれぞれ主走査変位信号と副走査変位信号として出力し、
前記第1の機械的共振系および前記第2の機械的共振系は、それぞれ、大きさが互いに異なるQ値を有しており、
前記主走査部と前記副走査部とのうち、対応する機械的共振系のQ値が大きい方が、自身の共振周波数に追従するように追従制御される追従制御用走査部とされており、
前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用走査部に対応するものが、前記追従制御が行われる追従制御用同期信号とされており、
前記同期信号発生部は、
前記検出部によって検出された前記追従制御用走査部の走査状態に基づき、前記追従制御用同期信号の周波数を、主走査周波数刻み幅で離散的に変更することにより、前記追従制御用走査部の共振周波数に追従するように制御する第1同期信号制御部と、
前記制御された追従制御用同期信号に基づき、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうち前記追従制御用同期信号に該当しないものの周波数を、副走査周波数刻み幅で離散的に変更することにより、主走査周波数と副走査周波数との比が設定比に一致するように制御する第2同期信号制御部と
を含み、
前記主走査同期信号の周波数と前記副走査同期信号の周波数とが前記同期信号発生部による周波数変更によって変更されることに起因し、前記主走査変位信号の前記主走査駆動信号に対する主走査位相差と、前記副走査変位信号の前記副走査駆動信号に対する副走査位相差とが変動し、
前記主走査位相差の変動と前記副走査位相差の変動とに起因し、前記走査装置によって形成される複数本の走査線の走査線間位相差が変動し、
前記主走査周波数刻み幅は、前記主走査位相差の変動に起因する前記走査線間位相差の変動量が許容範囲内であるように、第1の許容値を超えないように設定され、
前記副走査周波数刻み幅は、前記副走査位相差の変動に起因する前記走査線間位相差の変動量が前記許容範囲内であるように、第2の許容値を超えないように設定される光走査型ディスプレイ。
An optical scanning display that displays an image by two-dimensional scanning of a light beam,
A light source unit that emits the luminous flux at a luminance according to a luminance signal;
A scanning device that reciprocally scans a light beam emitted from the light source unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction that intersect each other, and (a) based on a main scanning drive signal, the light beam is converted into a first mechanical resonance. A main scanning unit capable of reciprocating scanning in the main scanning direction using a system, and (b) based on a sub-scanning drive signal, the light beam is transmitted using a second mechanical resonance system, A sub-scanning unit capable of reciprocating scanning in the sub-scanning direction, and performing reciprocating scanning more times in the sub-scanning direction in the main scanning direction for each frame of the image;
The luminance signal is generated on the basis of the video signal so that one frame of the image is divided into three or more fields and scanned and displayed by the scanning device, and is effective in the entire period of each round-trip scanning. The generated luminance signal is transmitted to the light source unit so that effective scanning lines formed by the light source unit actually emitting a light beam during a scanning period do not overlap each other in the three or more fields in the same frame. A luminance signal control unit to output to
A detection unit for detecting a scanning state of the scanning device;
A synchronization signal generator for generating a main scanning synchronization signal and a sub-scanning synchronization signal;
A drive signal generator for generating the main scanning drive signal and the sub-scanning drive signal based on the generated main scanning synchronization signal and sub-scanning synchronization signal, respectively
Including
The main scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a main scanning deflection angle that periodically changes at a main scanning frequency,
The sub-scanning unit performs reciprocal deflection scanning of the light beam so as to be emitted at a sub-scanning deflection angle that periodically changes at a sub-scanning frequency,
The detection unit outputs a signal reflecting the main scanning deflection angle and a signal reflecting the sub scanning deflection angle as a main scanning displacement signal and a sub scanning displacement signal, respectively.
The first mechanical resonance system and the second mechanical resonance system each have a Q value that is different from each other in size.
Of the main scanning unit and the sub-scanning unit, the higher Q value of the corresponding mechanical resonance system is a tracking control scanning unit that is controlled to follow the resonance frequency of itself,
Of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal, the one corresponding to the scanning control unit for tracking control is a tracking control synchronization signal for performing the tracking control,
The synchronization signal generator is
Based on the scanning state of the follow-up control scanning unit detected by the detection unit, the frequency of the follow-up control synchronization signal is discretely changed by a main scan frequency step size, so that the follow-up control scan unit A first synchronization signal control unit that controls to follow the resonance frequency;
Based on the controlled tracking control synchronization signal, the frequency of the main scanning synchronization signal and the sub-scanning synchronization signal that does not correspond to the tracking control synchronization signal is discretely changed by the sub-scanning frequency step size. A second synchronization signal control unit for controlling the ratio of the main scanning frequency and the sub-scanning frequency to coincide with the set ratio;
Including
The main scanning phase difference of the main scanning displacement signal with respect to the main scanning driving signal is caused by changing the frequency of the main scanning synchronizing signal and the frequency of the sub-scanning synchronizing signal by changing the frequency by the synchronizing signal generator. And a sub-scanning phase difference of the sub-scanning displacement signal with respect to the sub-scanning drive signal varies,
Due to the fluctuation of the main scanning phase difference and the fluctuation of the sub-scanning phase difference, the phase difference between scanning lines of a plurality of scanning lines formed by the scanning device fluctuates,
The main scanning frequency step width is set so as not to exceed the first allowable value so that the fluctuation amount of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the main scanning phase difference is within an allowable range,
The sub-scanning frequency step width is set so as not to exceed a second allowable value so that the amount of fluctuation of the inter-scan line phase difference caused by the fluctuation of the sub-scanning phase difference is within the allowable range. Optical scanning display.
前記主走査周波数をf 、前記副走査周波数をf 、前記設定比をn :n (n およびn は共に整数)、前記第1の機械的共振系のQ値をQ 、前記第2の機械的共振系のQ値をQ 、1より大きい係数をγでそれぞれ表記する場合に、前記第1の許容値は、
πf /(4γ・Q ・n
として定義され、
前記第2の許容値は、
πf /(4γ・Q ・n
として定義される請求項6に記載の光走査型ディスプレイ。
The main scanning frequency is f M , the sub-scanning frequency is f S , the set ratio is n M : n S (n M and n S are both integers), and the Q value of the first mechanical resonance system is Q M When the Q value of the second mechanical resonance system is expressed as Q S , and the coefficient larger than 1 is expressed as γ, the first allowable value is
πf M / (4γ · Q M · n S )
Defined as
The second tolerance value is
πf S / (4γ · Q S · n M )
The optical scanning display according to claim 6 , defined as
前記係数γは、2以上で6以下である値を有する請求項7に記載の光走査型ディスプレイ。 The optical scanning display according to claim 7 , wherein the coefficient γ has a value of 2 or more and 6 or less . 前記同期信号発生部は、前記主走査同期信号と前記副走査同期信号との位相差が設定値に一致するように、それら主走査同期信号と副走査同期信号とのうちの少なくとも一方の位相を変更する位相変更部を含む請求項6ないし8のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 The synchronization signal generation unit sets a phase of at least one of the main scanning synchronization signal and the sub scanning synchronization signal so that a phase difference between the main scanning synchronization signal and the sub scanning synchronization signal matches a set value. 9. The optical scanning display according to claim 6, further comprising a phase changing unit to be changed .
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