JP4888022B2 - 画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関するものであり、特に、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査させる高速走査部と、鋸波状に揺動することによって、第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査させ、有効な画像を表示させる低速走査部と、を備えた画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関する。

従来、画像を表示するための画像表示装置には、光を２次元に走査させて走査光とするための光走査装置などが含まれている。また、このような光走査装置には、光を反射させる反射ミラーを揺動させる制御を行うことによって、その光を走査させ、走査光とし、画像を表示させる。

このような画像表示装置においては、相対的に高速に光を走査させる高速走査部と、相対的に低速に光を走査させる低速走査部と、が備えられている。これら、高速走査部、低速走査部には、共振するように揺動することによって、有効な画像を表示させるものや、共振しないように鋸波状に揺動することによって、有効な画像を表示させるものなどがある。

また、このような画像表示装置では、例えば、特許文献１に示すように、画像を有効に表示させるための領域外であり、画像を有効に表示させるための有効走査を開始する有効走査開始位置に至るまでに、走査光を検知する光検知センサが配置されており、有効走査開始位置に至ったか否か、正常に走査光の走査が行われているかなどが認識可能となる。
特開２００３−１３１１５１号公報

しかしながら、上述したような画像表示装置では、有効走査開始位置に至るまでに光検知センサが配置されているため、例えば、低速走査部が鋸波状に揺動する場合においては、その揺動が開始される揺動開始位置から、有効な画像を表示するための有効走査を開始する有効走査開始位置、その有効走査を終了する有効走査終了位置、揺動開始位置に戻り始める帰線開始位置、そして、揺動開始位置へ戻るという順に往復揺動が行われるが、帰線開始位置から揺動開始位置へ戻った後に発生する想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）の影響を受けるおそれがあった。

本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、有効な画像を表示させることに伴い、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震えによる影響を受け難くすることができる画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。

すなわち、請求項１記載の本発明では、光を出射する出射部と、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査させる高速走査部と、第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査させる低速走査部と、を備え、前記低速走査部は、揺動が開始される揺動開始位置と当該揺動開始位置に戻り始める帰線開始位置との間を鋸波状に揺動することによって、有効な画像を表示させる画像表示装置において、前記出射部は、前記揺動開始位置と前記帰線開始位置との間の有効走査開始位置に前記低速走査部が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を開始し、前記有効走査開始位置から前記帰線開始位置との間の有効走査終了位置まで有効な画像を表示させるための光の出射を有効画像走査領域に行う機能を有し、前記有効走査開始位置から前記帰線開始位置との間において、前記有効画像走査領域とは異なり、前記出射部によって有効な画像を表示させない無効画像走査領域に配置され、走査された光を検知する光検知センサと、前記光検知センサによる光の検知に基づいて、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出する算出部と、前記光検知センサによって光が検知される位置情報と、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかと、が対応付けられた算出テーブルが記憶された算出テーブル記憶部と、を備え、前記算出部は、前記算出テーブル記憶手段に記憶された算出テーブルと、前記光検知センサによって光が検知された位置情報と、に基づいて、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出する機能を有することを特徴とするものである。

また、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記出射部は、前記有効走査終了位置に前記低速走査部が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する機能を有し、前記光検知センサは、前記有効走査終了位置と前記帰線開始位置との間における前記無効画像走査領域に配置されることを特徴とするものである。

また、請求項３記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記出射部は、前記有効走査終了位置に前記低速走査部が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する機能を有し、前記光検知センサは、前記有効走査開始位置と前記有効走査終了位置との間における前記無効画像走査領域に配置されることを特徴とするものである。

また、請求項４記載の本発明では、請求項３に記載の発明において、前記光検知センサは、前記有効走査開始位置と前記有効走査終了位置との間における前記無効画像走査領域において、走査された光を複数回検知する機能を有することを特徴とするものである。

また、請求項５記載の本発明では、請求項３又は４に記載の発明において、前記光検知センサは、前記有効走査開始位置と前記有効走査終了位置との間における前記無効画像走査領域において、前記高速走査部によって走査される中心から第一の走査方向に所定距離だけ離れた位置に配置されることを特徴とするものである。

また、請求項６記載の本発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記算出部によって算出された結果に基づいて、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを制御する光制御部を備えたことを特徴とするものである。

また、請求項７記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置を備え、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示することを特徴とするものである。

請求項１又は７記載の発明によれば、出射部が有効な画像を表示させるための光の出射を開始する記有効走査開始位置と、揺動が開始される揺動開始位置に戻り始める帰線開始位置との間の有効走査終了位置まで、有効な画像を表示させるための光の出射を有効画像走査領域とは異なり、出射部によって有効な画像を表示させない無効画像走査領域に配置され、走査された光を検知する光検知センサを備えた。従って、揺動開始位置から表示開始位置までにおける領域に光検知センサを配置せずに、更には、有効な画像を表示するための光を遮ることなく、走査された光を検知することができるため、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。また、請求項１又は７記載の発明によれば、光検知センサによる光の検知に基づいて、高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出する。従って、走査された光の検知によって、高速走査部の光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出することができる。更に、請求項１又は７記載の発明によれば、光検知センサによって光が検知される位置情報と、高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかと、が対応付けられた算出テーブルが記憶されており、その算出テーブルと、光検知センサによって光が検知された位置情報と、に基づいて、高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出する。従って、算出テーブルが記憶されているため、複雑な算出処理を行うことなく、制御負荷を軽減することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、光検知センサは、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する有効走査終了位置と、帰線開始位置との間における無効画像走査領域に配置される。従って、有効走査終了位置から帰線開始位置までであれば、有効な画像を表示するための光を遮ることなく、走査された光を検知することができるため、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、光検知センサは、有効走査開始位置と、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する有効走査終了位置との間における無効画像走査領域に配置される。従って、有効走査開始位置から有効走査終了位置までであっても、有効な画像が表示されない第一の走査方向における端部などの無効画像走査領域であれば、有効な画像を表示するための光を遮ることなく、走査された光を検知することができるため、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

また、請求項４記載の発明によれば、光検知センサは、有効走査開始位置と有効走査終了位置との間における無効画像走査領域において、走査された光を複数回検知する。従って、より多くの位置で走査された光を検知することができ、より一層、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

また、請求項５記載の発明によれば、光検知センサは、有効走査開始位置と有効走査終了位置との間における無効画像走査領域において、高速走査部によって走査される中心から第一の走査方向に所定距離だけ離れた位置に配置される。従って、有効な画像を表示させない中心から所定距離だけ離れた位置に光検知センサを配置することによって、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

また、請求項６記載の発明によれば、算出された結果に基づいて、高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを制御する。従って、走査された光の検知によって算出される高速走査部の光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかに基づいて、揺動態様を変更させる制御を行うなど、所望とする光の振幅、共振周波数、位相の制御を行うことができる。

以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。

［画像表示装置の電気的構成］
本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１の電気的構成などについて図１を用いて説明する。

図１に示すように、網膜走査型ディスプレイ１には、外部から供給される映像信号を処理するための光源ユニット部２が設けられている。光を出射する出射部としての光源ユニット部２には、外部からの映像信号が入力され、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する映像信号供給回路３が設けられ、この映像信号供給回路３から映像信号４、水平同期信号５、及び、垂直同期信号６が出力される。また、光源ユニット部２には、映像信号供給回路３から映像信号４として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各映像信号をもとにそれぞれ強度変調されたレーザ光を出射するように、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１を、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８が設けられている。さらに、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系１４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー１５と、合波されたレーザ光を光ファイバ１７に導く結合光学系１６とが設けられている。尚、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。尚、本実施形態における光源ユニット部２は、少なくとも１つの光源と、当該光源から出射されるビーム光（光束）を画像信号に応じて強度変調する変調手段の一例に相当する。

また、網膜走査型ディスプレイ１には、光源ユニット部２から伝搬されたレーザ光を水平走査系１９に導くコリメート光学系１８と、コリメートされたレーザ光を、ガルバノミラー１９ａを利用して水平方向に走査する水平走査系１９と、水平走査系１９によって走査されたレーザ光を垂直走査系２１に導く第１リレー光学系２０と、水平走査系１９に走査され、第１リレー光学系２０を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー２１ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系２１と、垂直走査系２１に走査されたレーザ光をユーザの瞳孔２４に入射するように第２リレー光学系２２と、が設けられている。

尚、具体的な一例としては、水平走査系１９は、表示すべき画像の１走査線ごとに、レーザビームを水平方向に水平走査（１次走査の一例）させる光学系である。また、水平走査系１９は、レーザビームを水平方向に走査するガルバノミラー１９ａと、そのガルバノミラー１９ａの駆動制御を行う水平走査制御回路１９ｃとを備えている。

これに対し、垂直走査系２１は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。また、垂直走査系２１は、垂直走査するガルバノミラー２１ａと、そのガルバノミラー２１ａの駆動制御を行う垂直走査制御回路２１ｃとを備えている。

水平走査系１９は、垂直走査系２１より高速にすなわち高周波数でレーザビームを走査するように設計されている。また、水平走査系１９，垂直走査系２１は、図１に示すように、各々映像信号供給回路３に接続され、映像信号供給回路３より出力される水平同期信号５，垂直同期信号６にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。

尚、本実施形態における水平走査系１９及び垂直走査系２１などは、入射したビーム光を、１次方向及びその１次方向に略垂直な２次方向に走査させることによって、フレームを形成する光走査装置の一例である。また、本実施形態における水平走査系１９は、入射されるビーム光を水平方向（第一の走査方向）に対して相対的に高速に走査させる高速走査部の一例に相当し、本実施形態における垂直走査系２１は、その水平方向に走査されたビーム光を、垂直方向（第二の走査方向）に対して相対的に低速に走査させる低速走査部の一例に相当する。また、本実施形態における水平走査系１９、垂直走査系２１は、光源からの光を所定方向に走査する走査部の一例に相当する。

また、本実施形態においては、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとは、名称を同じように説明したが、光を走査するように其の反射面が揺動（回転）させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。また、本実施形態においては、水平走査系１９を共振タイプの走査系とし、垂直走査系２１を非共振タイプの走査系としたが、これに限らず、例えば、水平走査系１９を非共振タイプの走査系としてもよい。また、詳しくは後述するが、垂直走査系２１は、鋸波状に揺動する走査系である。

また、水平走査系１９や垂直走査系２１によって走査されたビーム光を検知する光検知センサ３１が配置されている。この光検知センサ３１は、鋸波状に揺動する垂直走査系２１とユーザの瞳孔２４との間に配置されており、走査された走査光を検知した場合には、ＢＤ（Beam Detector）信号７として光源ユニット部２（映像信号供給回路３）に出力することとなる。これによって、光源ユニット部２は、走査されるビーム光の振幅、共振周波数、位相としての同期タイミングを算出し、制御することとなる。尚、同期タイミングとは、詳しく後述する有効走査開始位置、有効走査終了位置、帰線開始位置等のタイミング（位置）の総称として用いており、有効画像走査領域等を決めることに重要なタイミングである。

次に、本発明の一実施形態の網膜走査型ディスプレイ１が、外部からの映像信号を受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の網膜走査型ディスプレイ１では、光源ユニット部２に設けられた映像信号供給回路３が外部からの映像信号の供給を受けると、映像信号供給回路３は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号からなる映像信号４と、水平同期信号５と、垂直同期信号６とを出力する。Ｒレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８は各々入力されたＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号に基づいてＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１に対してそれぞれの駆動信号を出力する。この駆動信号に基づいて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１はそれぞれ強度変調されたレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力する。また、映像信号供給回路３は、後述する水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの駆動状態を示すＢＤ同期タイミング信号（図示せず）に応じて、レーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力するタイミングを制御する。つまり、このような網膜走査型ディスプレイ１（映像信号供給回路３）は、ガルバノミラー１９ａなどにビーム光を出射させるタイミングを制御することとなる。点光源から発生されるレーザ光は、このコリメート光学系１４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー１５に入射されて１つのビーム光となるよう合成された後、結合光学系１６によって光ファイバ１７に入射されるよう導かれる。

光ファイバ１７によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ１７からコリメート光学系１８によって平行光にコリメートされて水平走査系１９に出射される。この出射されたレーザ光は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射される。ガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射したレーザ光は水平同期信号に同期して水平方向に走査されて第１リレー光学系２０を介し、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂに入射する。ガルバノミラー２１ａは、ガルバノミラー１９ａが水平同期信号に同期することと同様に垂直同期信号６に同期して、その偏向面２１ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー２１ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。ガルバノミラー２１ａによって走査されたレーザ光は、第２リレー光学系２２を介して、ユーザの瞳孔２４に入射する。これによって、ユーザはこのように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。つまり、この網膜走査型ディスプレイ１は、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型画像表示装置の一例に相当する。

［映像信号供給回路の電気的構成］
上述した映像信号供給回路３の電気的構成などについて図２を用いて説明する。

図２に示すように、映像信号供給回路３には、制御部１１０と、入出力インタフェース１０５とを含む構成である。制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、各種プログラム等を記憶（記憶）する書き換え可能な主記憶装置としての第１記憶部１０３と、各種データ等を記憶するフラッシュＲＯＭ等から構成された第２記憶部１０４と、を含む構成である。また、これらＣＰＵ１０２、第１記憶部１０３、第２記憶部１０４、入出力インタフェース１０５は、システムバス１０１で電気的に接続されている。

（第１記憶部１０３について）
また、第１記憶部１０３には、コンピュータとしての基本的な機能を提供するためのオペレーティングシステム（ＯＳ）プログラムや、外部からの画像信号を受け取るプログラム、外部からの画像信号を変換する変換プログラム、変換された画像信号を出力する出力プログラム、内部からのＢＤ信号を受け取るプログラム、水平走査系１９や垂直走査系２１を制御するプログラム等を記憶しており、これらはＣＰＵ１０２によって読み出され、ＣＰＵ１０２によってこれらのプログラムに従った機能が実行される。

（第２記憶部１０４について）
第２記憶部１０４には、ＢＤ信号を受信することによって、ビーム光の走査の状態、即ち、水平走査系１９や垂直走査系２１の駆動状態を認識するためのテーブルが記憶されている。具体的には、ビーム光を受光した位置の距離と、ビーム光の走査の振幅や周波数、同期タイミングなどとが対応付けられた算出テーブルなどが記憶されており、ビーム光を受光した位置によって、ビーム光の走査の振幅や周波数、同期タイミングなどが算出可能となる。詳しくは図６を用いて後述する。

（制御部１１０について）
制御部１１０は、上述のようにＣＰＵ１０２と第１記憶部１０３とから構成され、ＣＰＵ１０２が第１記憶部１０３に記憶された各種プログラムを読み出して実行することにより、網膜走査型ディスプレイ１全体を統括制御するようになっている。

（入出力インタフェース１０５について）
入出力インタフェース１０５は、網膜走査型ディスプレイ１における送受信の制御を行う機能を有する。具体的には、入出力インタフェース１０５は、網膜走査型ディスプレイ１の外部からの映像信号の受信、網膜走査型ディスプレイ１の内部への映像信号、制御信号の送信、網膜走査型ディスプレイ１の内部からの各種信号の受信などを行う機能を有する。

［光検知センサの配置］
上述した光検知センサ３１の配置位置について図３から図５を用いて説明する。

図３（Ａ）に示すように、相対的に高速に揺動する水平走査系１９におけるガルバノミラー１９ａは、共振揺動することによって、水平方向Ｘに対して往復走査される。そして、ガルバノミラー１９ａによって水平方向に走査された走査光は、第１リレー光学系２０を介して、相対的に低速に揺動する垂直走査系２１に入射する。垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａは、鋸波状に揺動することによって、垂直方向Ｙに対して走査される。そして、ガルバノミラー２１ａによって垂直方向に走査された走査光は、第２リレー光学系２２を介して、ユーザの瞳孔２４に入射する。

このような構成において、ガルバノミラー２１ａと第２リレー光学系２２との間に光検知センサ３１が配置されている。本実施形態においては、光検知センサ３１ａが配置されている。光検知センサ３１ａは、走査範囲Ｚのうち、垂直走査系２１によって走査される方向（往方向）の縁端であり、水平走査系１９によって走査される水平方向の中心から所定距離離れた位置に配置されている。尚、このような位置ではなく、図３（Ｂ）の光検知センサ３１ｂに示すように、走査範囲Ｚのうち、水平走査系１９によって走査される水平方向の縁端であり、垂直走査系２１によって走査される走査開始側を除いた位置に配置されてもよい。詳しくは別の実施形態にて後述する。

詳しくは後述するが、図４（Ｃ）に示すように、この光検知センサ３１ａは、有効な画像を表示させるための光の出射が行われる有効画像走査領域Ｆに配置されることはなく、特に、有効な画像を表示させるための光の出射が開始された後に受光する位置に配置されている。

図４（Ａ）に示すように、垂直走査系２１は、往路Ａにおいては、相対的に緩やかに角度を変化させ、復路Ｂにおいては、相対的に急に角度を変化させる。つまり、垂直走査系２１は、揺動が開始される揺動開始位置ｔ１と、戻り始める帰線開始位置ｔ４との間を、その角度が鋸波状に揺動することによって、図４（Ｂ）に示すように、走査光を垂直方向に走査させ、有効な画像を表示させることとなる。また、水平走査系１９は、垂直走査系２１に対して水平方向に共振するように揺動することによって、走査講を水平方向に走査させる。

また、上述した出射部としての光源ユニット部２は、図４（Ａ）に示すように、揺動開始位置ｔ１と帰線開始位置ｔ４との間の有効走査開始位置ｔ２に垂直走査系２１が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を開始し、有効走査開始位置ｔ２と帰線開始位置ｔ４との間の有効走査終了位置ｔ３に垂直走査系２１が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する。特に、光源ユニット部２は、有効走査開始位置ｔ２と有効走査終了位置ｔ３との間に垂直走査系２１が配向されたときであっても、水平方向に対する中心となる領域は、有効な画像を表示させない有効画像走査領域となり、水平方向に対する縁端となる領域は、有効な画像を表示させない無効画像走査領域となる。

また、図４（Ａ）に示すように、垂直走査系２１の往路Ａは、走査を開始してから有効な画像の表示を開始させるまでの走査開始期間Ｃ、有効な画像の表示を開始させてから終了させるまでの有効画像走査期間Ｄ、有効な画像の表示を終了させてから往路Ａが終了する有効画像終了後走査期間Ｅに分けられるが、走査開始期間Ｃは、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受けて、その駆動状態が安定しないため、光検知センサ３１は、垂直走査系２１が有効画像走査期間Ｄか有効画像終了後走査期間Ｅに配置されるときに走査光が走査される領域に配置される。

具体的には、図４（Ｃ）に示すように、走査範囲Ｚのうち、垂直走査系２１によって有効な画像を表示させるための光の走査が行われる有効画像走査領域Ｆには、光検知センサ３１は配置されない。尚、この有効画像走査領域Ｆは、有効な画像の表示を開始させる有効走査開始位置ｔ２に垂直走査系２１が配向されるときから、有効な画像の表示を終了させる有効走査終了位置ｔ３に垂直走査系２１が配向されるまでに光が走査される領域のうち、その水平方向に対する中央領域である。

また、走査範囲Ｚのうち、垂直走査系２１が走査開始期間Ｃに配置されている場合に走査光が走査される走査開始領域Ｇにも、光検知センサ３１は配置されない。尚、この走査開始領域Ｇは、揺動を開始させる揺動開始位置ｔ１に垂直走査系２１が配向されてから、有効走査開始位置ｔ２に垂直走査系２１が配向されるまでに光が走査される領域である。

光検知センサ３１は、走査範囲Ｚのうち、有効走査開始位置ｔ２から、その位置に戻り始める帰線開始位置ｔ４との間において、上述した有効画像走査領域Ｆとは異なり（を除く）、有効な画像を表示させない無効画像走査領域Ｈ及びＩに配置される。つまり、光検知センサ３１は、有効走査開始位置ｔ２から帰線開始位置ｔ４との間において、有効画像走査領域Ｆとは異なり、有効な画像を表示させない無効画像走査領域Ｈ及びＩに配置されることとなる。従って、揺動開始位置から表示開始位置までにおける領域に光検知センサを配置せずに、更には、有効な画像を表示するための光を遮ることなく、走査された光を検知することができるため、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

尚、本実施形態においては、光検知センサ３１ａは、有効走査終了位置ｔ３に垂直走査系２１が配向されるときから、帰線開始位置ｔ４に垂直走査系２１が配向されるまでに光が走査される有効走査終了領域Ｉに配置される。特に、光検知センサ３１ａは、有効走査終了領域Ｉのうち、水平方向に対する揺動の中心Ｊから所定距離Ｋ１離れた位置に配置される。つまり、光検知センサ３１ａは、有効走査終了位置ｔ３と帰線開始位置ｔ４との間における有効走査終了領域Ｉ（無効画像走査領域）に配置されることとなる。従って、有効走査終了位置から帰線開始位置までであれば、有効な画像を表示するための光を遮ることなく、走査された光を検知することができるため、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

この光検知センサ３１のそれぞれとして、走査された走査光を複数回検知するために、線状（１次元状）に連続して一体に設けられたラインセンサを採用したが、これに限らず、例えば、マトリクス状のエリアセンサ、複数走査線分が入る面積を有する単一の光センサなどであってもよい。

このような位置に光検知センサ３１が配置されることによって、図５に示すように、光（波形）が走査された場合には、光検知センサ３１ａは、有効走査終了領域Ｉにおいて、水平方向における中心Ｊから水平方向に所定距離Ｋ１だけ離れた位置に光が走査された場合に、その光を検知する。これによって、走査された走査光を受光した位置によって、水平走査系１９の走査の検知周期Ｔ１、Ｔ２が算出可能となる。また、この検知周期Ｔ１、Ｔ２の算出結果と、後述する算出テーブルの参照とによって、水平走査系１９の走査の周期Ｔや、その振幅θ０、同期タイミングｔ０（位相）が算出可能となる。具体的な一例としては、振幅が標準の振幅よりも大きくなってしまった場合には、検知周期Ｔ１、Ｔ２の比率が変化し、大きくなった振幅が算出可能となる。

このように、光検知センサ３１は、有効走査開始位置と有効走査終了位置との間における無効画像走査領域において、走査された光を複数回検知する。従って、より多くの位置で走査された光を検知することができ、より一層、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）、更にはセンサのノイズによる影響を受け難くすることができる。また、光検知センサは、有効走査開始位置と有効走査終了位置との間における無効画像走査領域において、高速走査部によって走査される中心から第一の走査方向に所定距離だけ離れた位置に配置される。従って、有効な画像を表示させない中心から所定距離だけ離れた位置に光検知センサを配置することによって、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

［算出テーブル］
上述した第２記憶部１０４に記憶されている算出テーブルについて図６を用いて説明する。

第２記憶部１０４に記憶されている算出テーブルは、上述した走査光の検知周期Ｔ１、Ｔ２に基づいて、水平走査系１９における振幅や共振周波数、同期タイミング（位相）などを算出するためのテーブルである。算出テーブルには、図６に示すように、検知周期Ｔ１、Ｔ２の組み合わせと、水平走査系１９における振幅と、共振周波数と、位相とが対応付けられており、それぞれ検知周期Ｔ１、Ｔ２の組み合わせによって算出された水平走査系１９における振幅と、共振周波数と、位相とが対応付けられている。このような第２記憶部１０４は、光検知センサ３１によって光が検知される位置情報と、水平走査系１９（高速走査部）によって走査される光の振幅、共振周波数と、位相と、が対応付けられた算出テーブルが記憶された算出テーブル記憶部に相当する。

［網膜走査型ディスプレイ１の処理の説明］
以下、網膜走査型ディスプレイ１の詳細動作について、図７のフローチャートを用いて更に具体的に説明する。図７は網膜走査型ディスプレイ１におけるメイン処理を示すフローチャートである。

まず、制御部１１０は、図７に示すように、モニタ条件成立か否かを判定する（ステップＳ１１）。この処理において、制御部１１０は、所定の時間が経過したか否かによって、モニタ条件成立か否かを判定することとなる。制御部１１０は、モニタ条件成立したと判定した場合には、ステップＳ１２に処理を移す。一方、制御部１１０は、モニタ条件成立していないと判定した場合には、ステップＳ２１に処理を移す。

ステップＳ１２において、制御部１１０は、光検知センサ３１（第１光検知センサ３１ａなど）からのＢＤ信号に基づいて検知周期Ｔ１、Ｔ２を算出する。そして、制御部１１０は、算出テーブルを参照し（図６参照）、ステップＳ１２において算出した検知周期Ｔ１、Ｔ２に基づいて振幅、共振周波数、同期タイミングを読み出す（ステップＳ１３）。これによって、制御部１１０は、上述した算出テーブルと、光検知センサ３１によって光が検知された位置情報と、に基づいて（光検知センサ３１による光の検知に基づいて）、水平走査系１９（高速走査部）によって走査される光の振幅、共振周波数、同期タイミングを算出することとなる。尚、このような処理を実行する制御部１１０は、算出部に相当する。従って、走査された光の検知によって、水平走査系１９の光の振幅、共振周波数、同期タイミングを算出することができる。また、算出テーブルが記憶されているため、複雑な算出処理を行うことなく、制御負荷を軽減することができる。

そして、制御部１１０は、ステップＳ１３において算出した振幅、共振周波数に基づく揺動制御処理を実行する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部１１０は、算出した振幅が標準の振幅とは異なる場合には、標準の振幅となるように水平走査系１９に制御信号を供給することとなる。また、制御部１１０は、算出された共振周波数が標準の共振周波数とは異なる場合に、標準の共振周波数となるように水平走査系１９に制御信号を供給することとなる。つまり、制御部１１０は、ステップＳ１３によって算出された結果に基づいて、水平走査系１９（高速走査部）によって走査される光の振幅、共振周波数、同期タイミングを制御することとなる。尚、このような処理を実行する制御部１１０は、光制御部に相当する。従って、走査された光の検知によって算出される水平走査系１９の光の振幅、共振周波数、同期タイミングに基づいて、その揺動態様を変更させる制御を行うなど、所望とする光の振幅、共振周波数、同期タイミングの制御を行うことができる。この処理が終了した場合には、ステップＳ１５に処理を移す。

一方、ステップＳ２１において、制御部１１０は、その他制御実行条件が成立したか否かを判定する。制御部１１０は、その他制御実行条件が成立したと判定した場合には、その他制御実行処理を実行し（ステップＳ２２）、ステップＳ１５に処理を移す。その他制御実行処理としては、制御部１１０は、外部から画像信号を受け取った場合には、その画像信号を変換し、所定のタイミングで、Ｒレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８に変換した画像信号を供給する。一方、制御部１１０は、その他制御実行条件が成立していないと判定した場合には、ステップＳ２２を実行することなく、ステップＳ１５に処理を移す。

ステップＳ１５において、制御部１１０は、電源オフであるか否かを判定する。制御部１１０は、電源オフであると判定した場合には、本処理を終了する。一方、制御部１１０は、電源オフではないと判定した場合には、再度、ステップＳ１１に処理を移す。これによって、電源オフとなるまで、上述した処理を繰り返し実行することとなる。

尚、上述した実施形態においては、無効画像走査領域Ｉに光検知センサ３１ａを配置したが、これに限らず、例えば、無効画像走査領域Ｈに光検知センサ３１を配置してもよい。具体的には、図８に示すように、光検知センサ３１ｂは、有効走査開始位置ｔ２に垂直走査系２１が配向されるときから、有効走査終了位置ｔ３に垂直走査系２１が配向されるまでに光が走査される領域のうち、その水平方向に対する縁端領域Ｈに配置される。特に、光検知センサ３１ｂは、縁端領域Ｈのうち、水平方向に対する揺動の中心Ｊから水平方向（第一の走査方向）に所定距離Ｋ２だけ離れた位置に配置される。つまり、光検知センサ３１ｂは、有効走査開始位置ｔ２と有効走査終了位置ｔ３との間における縁端領域Ｈ（無効画像走査領域）に配置されることとなる。従って、有効走査開始位置から有効走査終了位置までであっても、有効な画像が表示されない第一の走査方向における端部などの無効画像走査領域であれば、有効な画像を表示するための光を遮ることなく、走査された光を検知することができるため、有効な画像を表示させることができ、揺動開始位置から表示開始位置までにおいて発生する、鋸波状の揺動による想定外の揺れ、震え（ジッタ、ウォブルなど）による影響を受け難くすることができる。

尚、上述した実施形態においては、光検知センサ３１によって光が検知される位置情報と、水平走査系１９によって走査される光の振幅、共振周波数、同期タイミングと、が対応付けられた算出テーブルが参照され、その算出テーブルと、光検知センサ３１によって光が検知された位置情報と、に基づいて、水平走査系１９によって走査される光の振幅、共振周波数を算出し、その算出結果に基づいて、水平走査系１９によって走査される光の振幅、共振周波数、同期タイミングを制御したが、これに限らず、例えば、算出結果に基づいて、水平走査系１９によって走査される光の振幅、共振周波数、同期タイミングを制御しなくてもよい。また、例えば、算出テーブルが参照されない構成であってもよい。また、例えば、水平走査系１９によって走査される光の振幅、共振周波数、同期タイミングが算出されなくてもよい。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、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。例えば、本発明を適用した光走査装置は、レーザプリンタ内でレーザビームを走査する光走査装置にも応用できることはいうまでもない。

本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１を示す説明図である。 本実施形態における映像信号供給回路を示す説明図である。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１の光学的な構成を示す説明図である。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１における光の走査態様を示す説明図である。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１における波形とその検知態様とを示す説明図である。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１における算出テーブルを示す説明図である。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１におけるメイン処理を示すフローチャートである。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１における光の走査態様を示す説明図である。

符号の説明

１ 網膜走査型ディスプレイ
１９ 水平走査系
２１ 垂直走査系
３１ 光検知センサ

Claims (7)

1. 光を出射する出射部と、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査させる高速走査部と、第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査させる低速走査部と、を備え、前記低速走査部は、揺動が開始される揺動開始位置と当該揺動開始位置に戻り始める帰線開始位置との間を鋸波状に揺動することによって、有効な画像を表示させる画像表示装置において、
   前記出射部は、前記揺動開始位置と前記帰線開始位置との間の有効走査開始位置に前記低速走査部が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を開始し、前記有効走査開始位置から前記帰線開始位置との間の有効走査終了位置まで有効な画像を表示させるための光の出射を有効画像走査領域に行う機能を有し、
   前記有効走査開始位置から前記帰線開始位置との間において、前記有効画像走査領域とは異なり、前記出射部によって有効な画像を表示させない無効画像走査領域に配置され、走査された光を検知する光検知センサと、
   前記光検知センサによる光の検知に基づいて、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出する算出部と、
   前記光検知センサによって光が検知される位置情報と、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかと、が対応付けられた算出テーブルが記憶された算出テーブル記憶部と、を備え、
   前記算出部は、前記算出テーブル記憶手段に記憶された算出テーブルと、前記光検知センサによって光が検知された位置情報と、に基づいて、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを算出する機能を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記出射部は、前記有効走査終了位置に前記低速走査部が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する機能を有し、
   前記光検知センサは、前記有効走査終了位置と前記帰線開始位置との間における前記無効画像走査領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記出射部は、前記有効走査終了位置に前記低速走査部が配向されるときから、有効な画像を表示させるための光の出射を終了する機能を有し、
   前記光検知センサは、前記有効走査開始位置と前記有効走査終了位置との間における前記無効画像走査領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記光検知センサは、前記有効走査開始位置と前記有効走査終了位置との間における前記無効画像走査領域において、走査された光を複数回検知する機能を有することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記光検知センサは、前記有効走査開始位置と前記有効走査終了位置との間における前記無効画像走査領域において、前記高速走査部によって走査される中心から第一の走査方向に所定距離だけ離れた位置に配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
6. 前記算出部によって算出された結果に基づいて、前記高速走査部によって走査される光の振幅、共振周波数、位相の少なくともいずれかを制御する光制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置を備え、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。

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