WO2006082827A1

WO2006082827A1 - 光走査型ディスプレイおよびそれの駆動方法

Info

Publication number: WO2006082827A1
Application number: PCT/JP2006/301624
Authority: WO
Inventors: Nobuaki Asai; Shoji Yamada
Original assignee: Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2006-08-10

Abstract

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（１０）が開示されている。この光走査型ディスプレイ（１０）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装置（６０）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輝度信号が生成される。さらに、各回の往復走査の全体期間のうちの有効走査期間中に、光源部（３４）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が光源部（３４）に出力される。

Description

明細書

光走査型ディスプレイおよびそれの駆動方法

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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、日本国特許第 2988457号公報参照。；)。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查型ディスプレイである。

[0003] 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、前記走査部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。

[0004] 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、副走查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。

[0005] この種の光走査型ディスプレイにお、ては、前記走査装置が、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。

発明の開示 [0006] この種の光走査型ディスプレイにお、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!、ながら副走査方向に往復走査を行うように構成される。

[0007] 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 (プログレツシブ方式ともいう。）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。

[0008] インターレース方式を採用する場合には、フリツ力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。

[0009] 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力ノンインターレース方式を採用する場合より半減する。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 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、と解釈すべきなのである。

[0013] 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ぐ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。

[0014] (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、

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であって、前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向にぉ、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、各回の往復走查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、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

を含む光走査型ディスプレイ。

[0015] 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以上のフィ一ルド間で互いに重ならな、ように形成される。

[0016] 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。 [0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 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部分の設計および構造が容易化される。

[0020] 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。

[0021] 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カロすることは、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。

[0022] 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。

[0023] (2) 前記輝度信号制御部は、

前記画像の各フレームごとに、前記副走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間との双方が前記有効走査期間となるように前記輝度信号を生成して前記光源部に出力する第 1信号生成部を含む（1)項に記載の光走査型ディスプレイ。

[0024] 前記（1)項に係る光走査型ディスプレイは、画像の各フレームごとに、副走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間とのいずれかが有効走査期間として利用される態様で実施することが可能である。この態様においては、副走査方向における 1回の往復走査により、 1フィールドが形成されることになる。この点、前述の従来のインターレース方式を採用する場合と同様である

[0025] これに対し、本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、一方向走査期間と逆方向走査期間との双方が有効走査期間として利用されるため、副走査方向における 1 回の往復走査によって 2フィールドが形成される。したがって、この光走査型ディスプレイによれば、上述の態様に比較し、副走査方向における往復走査が主走査の有効利用につながり、このことは、主走査周波数がみかけ上低下することを意味する。

[0026] (3) 前記輝度信号は、前記光源部によって順次処理される信号であって、前記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輝度データに基づいて生成され、

それら複数の輝度データは、前記一方向走査期間において前記有効走査線を形成するために前記光源部によって処理される第 1の輝度データ群と、前記逆方向走查期間にお、て前記有効走査線を形成するために前記光源部によって処理される第 2の輝度データ群とを含み、

前記輝度信号制御部は、

それら第 1および第 2の輝度データ群を、各輝度データ群に応じて前記画像が描画される向きがそれら第 1および第 2の輝度データ群の間において互いに逆となるように前記光源部に出力するデータ出力部を含む（2)項に記載の光走査型ディスプレィ。

[0027] この光走査型ディスプレイにおいては、副走査方向における各回の往復走査の全体期間のうちの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によつて処理される第 1の輝度データ群と、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によって処理される第 2の輝度データ群とが、各輝度データ群に応じて画像が描画される向きがそれら第 1および第 2の輝度データ群の間において互いに逆となるように光源部に出力される。

[0028] この光走査型ディスプレイにおいては、輝度信号が光源部によって順次処理されるのに対し、一方向走査期間と逆方向走査期間とにおいては、画像のうち各走査期間に対応する領域がそれぞれ互いに逆向きに描画される。この光走査型ディスプレイによれば、光源部に入力される輝度信号が、画像の描画方向に合致するように並んだ複数の輝度データを反映するように生成され、それにより、画像が正常に表示される状態が保証される。

[0029] (4) 前記輝度信号制御部は、

前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間とのいずれ力が前記有効走査期間となるように前記輝度信号を生成して前記光源部に出力する第 2信号生成部を含む（1) な!、し (3)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0030] 前記（1)ないし（3)項のいずれかに係る光走査型ディスプレイにおいては、あるフィ一ルドにおいて互いに平行にかつ同じ向きに進行する先の有効走査線と後の有効走査線との間の隙間力後続するフィールドにおける少なくとも 1本の有効走査線によって埋められる。

[0031] そのため、特別の対策を講ずることなぐ画像の各フレームごとに、主走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間との双方を有効走査期間として利用すると、あるフィールドにおいて、互いに平行にかつ同じ向きに進行する先の有効走査線と後の有効走査線との間に存在する、それらとは逆向きに進行する有効走査線力後続するフィールドにおける少なくとも 1本の有効走查線と交差する可能性がある。

[0032] 一方、互いに隣接したフィールド間において有効走査線同士が交差することは、各有効走査線の輝度が、その交差点において局部的に増加し、このことは輝度むらの原因となり得る。

[0033] これに対し、本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、画像の各フレームごとに、主走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間とのいずれかが有効走査期間として利用される。したがって、この光走査型ディスプレイによれば、互いに隣接したフィールド間において有効走査線同士が交差せずに済み、その結果、その交差に起因した輝度むらも発生せずに済む。

[0034] (5) 前記輝度信号制御部は、

絶対空間にお、て基準方向に延びるように設定された画像表示領域内にぉ、て前記有効走査線がその画像表示領域に平行に延びるように前記輝度信号を生成して前記光源部に出力する第 3信号生成部を含む（1)な、し (4)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0035] 一般に、光走査型ディスプレイによって画像が表示される画像表示領域の向きは、設計上、絶対空間に対し、予め定められた基準方向（例えば、水平方向）に延びるように設定される一方、現実には、複数本の走査線の向きによって決まる。設計上の画像表示領域の向きが現実の画像表示領域の向きと一致することが望ましいが、その現実の画像表示領域の向きは、複数本の走査線の向きに依存する。

[0036] 画像の 1フレームが分割されるフィールドの数（以下、単に「1フレーム当たりのフィ一ルド数」という。）が多いほど、同じフレームにおいて走査線の方向が前記基準方向に一致する程度 (以下、「走査線方向の一致度」という。）が低下する。一方、走査線方向の一致度が低いほど、すべての走査線が前記基準方向に対して傾斜する傾向が増すため、現実の画像表示領域も前記基準方向に対して傾斜する傾向が増す

[0037] そのため、前記（1)ないし (4)項のいずれかに係る光走査型ディスプレイにおいては、同じフレームにおける複数本の有効走査線の向きを、設計上の画像表示領域の向きに合わせて決定しないと、その設計上の画像表示領域の向きと現実の画像表示領域の向きとが互いに一致しない程度が増し、その結果、観察者が表示画像に対して違和感を覚える可能性がある。

[0038] これに対し、本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、絶対空間において基準方向に延びるように設定された画像表示領域内にお!、て有効走査線がその画像表示領域に平行に延びるように輝度信号が生成されて光源部に出力される。

[0039] したがって、この光走査型ディスプレイによれば、絶対空間において基準方向に延びるように設定された設計上の画像表示領域の向きを、有効走査線によって形成される現実の画像表示領域の向きと一致させることが容易となる。その結果、この光走查型ディスプレイによれば、設計上の画像表示領域の向きと現実の画像表示領域の向きとの不一致に起因して、観察者が表示画像に対して違和感を覚える可能性が軽減される。 [0040] (6) 前記走査装置は、

前記光束を前記主走査方向に走査する主走査と前記副走査方向に走査する副走查とに共通に設けられて往復運動させられるミラーと、

前記主走査のために前記ミラーを往復運動させるためにそのミラーを振動させる第 1振動部と、

前記副走査のために前記ミラーを往復運動させるためにそのミラーを前記第 1振動部と共に振動させる第 2振動部と

を含む（1)な、し (5)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0041] この光走査型ディスプレイによれば、走査装置が同じミラーを主走査と副走査とに共通に使用するために、その走査装置の小型化が容易となる。

[0042] 本項および下記の各項における「往復運動」という用語は、例えば、ミラーに関連付けられた揺動軸線 (ミラーの中心を通過してそのミラーに平行な揺動軸線や、ミラーの中心力外れた位置を通過してそのミラーに平行な揺動軸線)まわりにそのミラーが行わせられる揺動を意味するように解釈したり、ミラーに関連付けられた直線運動軸線に沿ってそのミラーが行わせられる往復直線運動を意味するように解釈することが可能である。

[0043] (7) 前記ミラーは、そのミラーの共振を利用して前記主走査方向と前記副走査方向とに往復運動させられる (6)項に記載の光走査型ディスプレイ。

[0044] 一般に、光を反射するミラーの共振を利用して光の走査を行う場合には、そのミラ一を駆動する駆動源によって消費される電力が、共振を利用しないで光の走査を行う場合より節減される一方で、実際の走査周波数が増加する傾向が生じる。

[0045] これに対し、前記（1)項に係る光走査型ディスプレイによれば、前述のように、必要副走査周波数を増加させることが可能となるため、ミラーの共振を利用して副走査を行うことが可能となる。そこで、本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、ミラーの共振を利用して主走査と副走査とが行われる。

[0046] したがって、この光走査型ディスプレイによれば、走査周波数に関する問題を生じさせることなぐ節減された消費電力で主走査および副走査を行うことが可能となる。

[0047] (8) 前記走査装置は、前記光束を前記主走査方向に走査するために往復運動させられる第 1ミラーと、前記光束を前記副走査方向に走査するために往復運動させられる第 2ミラーと、前記第 1ミラーを往復運動させるためにその第 1ミラーを振動させる第 1振動部と、前記第 2ミラーを往復運動させるためにその第 2ミラーを振動させる第 2振動部とを含む（1)な、し (5)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0048] この光走査型ディスプレイによれば、走査装置が、互いに独立した 2つのミラーを主走査と副走査とに別々に使用するために、それぞれの走査周波数を、相互干渉を心配することなぐ高い自由度で設定することが可能となる。よって、必要主走査周波数と必要副走査周波数とが両立するように走査装置を設計および製造することが容易となる。

[0049] この光走査型ディスプレイは、第 1および第 2ミラーの一方は、対応する振動部の共振を利用して往復運動を行うが、他方は、共振を利用することなく往復運動を行う態様で実施することが可能である。

[0050] また、本項に係る光走査型ディスプレイは、それら第 1および第 2ミラーのいずれも、対応する振動部の共振を利用して往復運動を行う態様で実施したり、それら第 1および第 2ミラーのいずれも、対応する振動部の共振を利用することなく往復運動を行う態様で実施することが可能である。

[0051] さらに、本項に係る光走査型ディスプレイは、それら第 1および第 2ミラーのうち、他方のミラーより高速で走査を行うことが要求されるものは、対応する振動部の共振を利用して往復運動を行うが、他方は、共振を利用することなく往復運動を行う態様で実施することも可能である。

[0052] この態様に代えて、本項に係る光走査型ディスプレイは、それら第 1および第 2ミラ一のうち、他方のミラーより低速で走査を行うことが要求されるものは、対応する振動部の共振を利用して往復運動を行うが、他方は、共振を利用することなく往復運動を行う態様で実施することも可能である。

[0053] (9) 前記走査装置は、前記光束の走査を、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより高速で行う（1)な、し (8)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 [0054] (10) 当該光走査型ディスプレイは、前記光束を眼の網膜上に直接に投影してその網膜上において走査することによって前記画像を表示する網膜走査型ディスプレイである（1)な、し (9)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0055] (11) 前記走査装置は、

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、

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

を含み、

当該光走査型ディスプレイは、さらに、

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非対象同期信号とし、その非対象同期信号を、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（1)な、し（10)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0056] 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。

[0057] このような事情を背景にして、本項に係る光走査型ディスプレイにおいては、前記（ 1)項における「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。

[0058] 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!/、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。

[0059] 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。

[0060] 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。

[0061] 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。

[0062] し力しながら、互いに異なる主走査周波数と副走査周波数とを実現すベぐ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ヽては、それら 2種類の機械的共振系につ、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力変化してしまう。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、ように変動するとは限らな、からである。 [0063] 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力変化しな、ように行うことが望ましい。

[0064] 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ヽては、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。

[0065] 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。

[0066] 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。

[0067] 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カゝら外れるにつれて、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。

[0068] 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力大きく変化しないように行うことが望ましい。

[0069] 以上説明した事情を背景にして、本項に係る光走査型ディスプレイにお!/、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前記主走査部と前記副走査部とがそれぞれ駆動される。

[0070] 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。

[0071] 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、走查装置の走査状態 (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。

[0072] 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。

[0073] 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ィ匕することが容易となる。

[0074] (12) 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（11)項に記載の光走查型ディスプレイ。

[0075] 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。

[0076] (13) 前記第 2同期信号制御部は、前記非対象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（ 11)または（ 12)項に記載の光走査型ディスプレイ。

[0077] 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。

[0078] (14) 前記設定比は、互いに素である整数の比である（13)項に記載の光走査型デイスプレイ。

[0079] (15) 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、対応する機械的共振系の Q値が他方の機械的共振系の Q値より大きいものである（11)ないし（14 )項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0080] 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。

[0081] (16) 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（ 15)項に記載の光走査型ディスプレイ。

[0082] 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、副走査を垂直走查として、水平方向にお、て垂直方向におけるより寸法が長!、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。

[0083] (17) 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、さらに、

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（ 11)ないし（ 16)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0084] 一般に、同期信号に基づ!/、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。 [0085] 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。

[0086] 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、主走査部力光束を、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。

[0087] 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。

[0088] (18) 前記同期信号発生部は、さらに、

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となるように、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（11)なヽし（17)項のヽずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0089] 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。よつて、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ィ匕とを一緒に達成することが容易となる。

[0090] (19) 前記走査装置は、

を含み、

当該光走査型ディスプレイは、さらに、

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查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、前記主走查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ー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查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、ように設定される（ 1)ないし（ 18)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0091] この光走査型ディスプレイにおいては、前記（11)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查することが可能な副走査部とを含むように構成される。

[0092] 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。

[0093] 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、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。

[0094] 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。

[0095] 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〖こ、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。

[0096] 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!/ヽように設定される。

[0097] 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查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

[0098] 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。

[0099] (20) 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

M S M S M

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

S M

振系の Q値を Q、 1

S 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、

π ί / {A y - Q · η )

Μ M S

として定義され、

前記第 2の許容値は、

π ί / {A y - Q · η )

S S M

として定義される ( 19)項に記載の光走査型ディスプレイ。

[0100] 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 、

M

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

M S M

れる。

[0101] 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

S M S S

定される。 [0102] (21) 前記係数 γは、 2以上で 6以下である値を有する（20)項に記載の光走査型ディスプレイ。

[0103] 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。

[0104] 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。

[0105] (22) 前記同期信号発生部は、さらに、

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（19)な、し (21)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。

[0106] 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!/、ずれにつ!ヽ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ィ匕することが、前記（11)項に係る光走査型ディスプレイと同様な理由から、容易となる。

[0107] (23) 前記同期信号発生部は、さらに、

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となるように、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（19)な、し (22)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ。 [0108] 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。よつて、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ィ匕とを一緒に達成することが容易となる。

[0109] (24) 光束の 2次元的な走査によって画像を表示するために、（a)輝度信号に応じた輝度で前記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查装置であって、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查方向におけるより多数回の往復走査を行うものとを含む光走査型ディスプレイを駆動する光走査型ディスプレイ駆動方法であって、

前記画像の 1フレームが 3以上のフィールドに分け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する輝度信号生成工程と、

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、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出力工程と

を含む光走査型ディスプレイ駆動方法。

[0110] この方法によれば、前記（1)項に係る光走査型ディスプレイと基本的に同じ原理に従い、それと基本的に同じ作用効果を実現することが可能である。

[0111] (25) 前記輝度信号生成工程は、前記画像の各フレームごとに、前記副走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間との双方が前記有効走査期間となるように前記輝度信号を生成する工程を含む（24)項に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。

[0112] この方法によれば、前記（2)項に係る光走査型ディスプレイと基本的に同じ原理に従い、それと基本的に同じ作用効果を実現することが可能である。

[0113] (26) 前記走査装置は、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、

を含み、

前記光走査型ディスプレイは、さらに、前記走査装置の走査状態を検出する検出部を含み、

当該光走査型ディスプレイ駆動方法は、さらに、

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工程と、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工程とを含み、

前記同期信号発生工程は、

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同期信号制御ェ程と、

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非対象同期信号とし、その非対象同期信号を、前記制御された対象同期信号に基づいて制御する第 2同期信号制御工程と

を含む（24)または（25)項に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。

[0114] この方法によれば、前記（11)項に係る光走査型ディスプレイと基本的に同じ原理に従い、それと基本的に同じ作用効果を実現することが可能である。

[0115] (27) 前記走査装置は、

を含み、

当該光走査型ディスプレイ駆動方法は、さらに、

前記同期信号発生工程は、

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查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、前記主走查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ー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查周波数刻み幅とで離散的に変更する周波数変更工程を含み、

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、ように設定される (24)な、し (26)項の、ずれかに記載の光走査型ディスプレイ駆動方法

[0116] この方法によれば、前記（19)項に係る光走査型ディスプレイと基本的に同じ原理に従い、それと基本的に同じ作用効果を実現することが可能である。

図面の簡単な説明

[0117] [図 1]図 1は、本発明の第 1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。

[図 2]図 2は、図 1におけるスキャナ 60を示す平面図である。

[図 3]図 3は、図 1におけるスキャナユニット 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。

[図 4]図 4は、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。

[図 5]図 5は、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。

[図 6]図 6は、図 3における水平走査駆動回路 92から駆動源 90に供給される水平走查駆動信号と、垂直走査駆動回路 112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。

[図 7]図 7は、図 1におけるスキャナユニット 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。

[図 8]図 8は、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。

[図 9]図 9は、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。 [図 10]図 10は、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。

[図 11]図 11は、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

[図 12]図 12は、水平走査と垂直走査との共同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。

[図 13]図 13は、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。

[図 14]図 14は、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。

[図 15]図 15は、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; ¾の図である。

[図 16]図 16は、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; ¾の図である。

[図 17]図 17は、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; ¾の図である。

[図 18]図 18は、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; ¾の図である。

[図 19]図 19は、本発明の第 2実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 160を示す系統図である。

[図 20]図 20は、図 19における光走査系 162を信号処理回路 120と共に概念的に表すブロック図である。

[図 21]図 21は、本発明の第 3実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 210を示す系統図である。

[図 22]図 22は、図 21における水平走査部 270を示す平面図である。

[図 23]図 23は、図 21における光走査ユニット 220、光源部 234および信号処理回路

320を概念的に表すブロック図である。 [図 24]図 24は、図 21における光走査ユニット 220、光源部 234および信号処理回路 320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。

[図 25]図 25は、図 24における同期信号処理部 352の詳細を示すブロック図である。

[図 26]図 26は、図 25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ヤートである。

[図 27]図 27は、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。

[図 28]図 28は、図 25に示す同期信号処理部 352の設計を説明するための複数の式である。

[図 29]図 29は、図 25に示す同期信号処理部 352の設計を説明するための別の複数の式である。

[図 30]図 30は、図 25に示すコンピュータ 322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。

発明を実施するための最良の形態

[0118] 以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

[0119] 図 1には、本発明の第 1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。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上にぉ、て走査することにより、画像を表示するように設計されて!ヽる。

[0120] 図 1に示すように、この RSD10は、光源ユニット 18とスキャナユニット 20とを含んでいる。光源ユニット 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 レーザドライバ 28、 Gレーザドライバ 30および Bレーザドライバ 32によってそれぞれ変調される。

[0121] 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レーザドライバ 28、 Gレーザドライバ 30および Bレーザドライバ 32とが互いに共同して光源部 34を構成して、る。

[0122] 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個のダイクロイツクミラー 50、 52および 54とが設けられている。各レーザ 22, 24, 26から出射したレーザビームは、対応するコリメ一タレンズ 40, 42, 44によってコリメートされた後、対応するダイクロイツクミラー 50, 52 , 54に入射する。

[0123] それら 3個のダイクロイツクミラー 50, 52, 54は、それぞれ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。

[0124] それら 3個のダイクロイツクミラー 50, 52, 54を代表する 1個のダイクロイツクミラー、すなわち、本実施形態においては、ダイクロイツクミラー 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。

[0125] その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 58と、その光ファイバ 58の出射端に配置されたコリメータレンズ 59とをそれらの順に経てスキャナユニット 20に入射する。

[0126] 図 1に示すように、スキャナユニット 20は、水平走査と垂直走査とを行うスキャナ 60 を備えている。図 2には、そのスキャナ 60が拡大されて平面図で示されている。このスキヤナ 60は、振動体 62を有し、その振動体 62のねじり共振を利用して水平走査と垂直走査とを行う。振動体 62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。

[0127] 図 2に示すように、振動体 62は、それの厚さ方向に貫通する!、くつかの貫通孔により、最も外側に位置する固定部 64と、その固定部 64の内側に位置する可動部である第 1振動部 70と、その第 1振動部 70の内側に位置する可動部である第 2振動部 72とに分割されている。

[0128] この振動体 62は、固定部 64において、図 1に示すスキャナ 60のハウジングに固定される。図 2に示すように、振動体 62には、互いに直交する第 1揺動軸線と第 2揺動軸線とが振動体 62の面内において設定されている。第 1揺動軸線は、第 2振動部 72 のために設定される一方、第 2揺動軸線は、第 1振動部 70のために設定されている。

[0129] 図 2に示すように、第 1振動部 70は、固定部 64に対して第 2揺動軸線まわりに揺動させられるのに対し、第 2振動部 72は、第 1振動部 70に対して第 1揺動軸線まわりに揺動させられる。したがって、本実施形態においては、スキャナ 60への入射光に対して水平走査と垂直走査との双方を行うために第 2振動部 72のみに反射面 76が形成されている。同じ反射面 76により、水平走査と垂直走査との双方が行われるようになつているのである。

[0130] 図 2に示すように、その第 2振動部 72は、反射面 76が形成されたミラー部 80と、そのミラー部 80を隔てて互いに対向する一対のはり部 82, 82とを含んでいる。ミラー部 80は、走査すべき光束の入射面積を確保しつつ慣性モーメントを最小化するために、円形状を成している。

[0131] 一対のはり部 82, 82は、第 1揺動軸線に沿って直線的に延びている。各はり部 82 , 82は、ミラー部 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、振動体 62の厚さ方向と共通する厚さ方向を有している。

[0132] 2本の第 2板ばね部 86, 86は、第 1揺動軸線を隔てて互いに対向している。したがつて、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が第 1揺動軸線まわりにねじられ、ひいてはミラー部 80が第 1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、ミラー部 80が第 1揺動軸線まわりに揺動させられることになる。

[0133] 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 90が設置されている。駆動源 90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。

[0134] 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。 [0135] 図 1に示すように、スキャナユニット 20は、第 2振動部 72に設置された駆動源 90を駆動するために水平走査駆動回路 92を備えている。その水平走査駆動回路 92は、例えば、発振回路を含むように構成される。

[0136] 図 2に示すように、第 1振動部 70は、第 2振動部 72と基本的に同じ原理に従って第 2揺動軸線まわりに揺動させられる。第 1振動部 70は、第 2振動部 72を支持する支持部 100を備えており、その支持部 100は、第 2振動部 72と一体的に、第 2揺動軸線まわりに揺動させられる。

[0137] その支持部 100は、第 2振動部 72を隔てて互いに対向する一対のはり部 102, 10 2により、固定部 64に支持されている。それら一対のはり部 102, 102は、第 2振動部 72における一対のはり部 82, 82と共通する構造を有するため、以下、簡単に説明する。

[0138] それら一対のはり部 102, 102は、第 2揺動軸線に沿って直線的に延びている。各はり部 102, 102は、支持部 100の中心部力も延びる 1本の第 1板ばね部 104と、その第 1板ばね部 104から分岐して互いに平行に延びる 2本の第 2板ばね部 106, 10 6とを備えている。それら第 1板ばね部 104および第 2板ばね部 106, 106は、いずれも、振動体 62の厚さ方向と共通する厚さ方向を有している。

[0139] 2本の第 2板ばね部 106, 106は、第 2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 106, 106にそれぞれ互いに逆向きに曲げ振動が加えられれば、第 1板ばね部 102が第 2揺動軸線まわりにねじられ、ひいては支持部 100 およびミラー部 80が第 2揺動軸線まわりに揺動させられる。

[0140] そのような曲げ振動を各第 2板ばね部 106, 106にカ卩えるために、各第 2板ばね部 106, 106に駆動源 110が設置されている。駆動源 110は、第 2振動部 72における駆動源 90と共通する方式を採用することが可能である。

[0141] 図 1に示すように、スキャナユニット 20は、第 1振動部 70に設置された駆動源 110を駆動するために垂直走査駆動回路 112を備えて、る。その垂直走査駆動回路 112 は、例えば、発振回路を含むように構成される。

[0142] ミラー部 80の水平走査周波数は、第 2振動部 72の共振周波数によって決まり、その共振周波数は、主に、その第 2振動部 72の慣性モーメントおよび剛性によって決まる。そして、ミラー部 80の水平走査周波数は、第 2振動部 72の慣性モーメントが大きいほど、低い。

[0143] これに対し、ミラー部 80の垂直走査周波数は、第 1振動部 70の共振周波数によつて決まり、その共振周波数は、主に、その第 1振動部 70の慣性モーメントおよび剛性のみならず第 2振動部 72の慣性モーメントにも依存する。

[0144] ミラー部 80の垂直走査周波数は、第 1振動部 70および第 2振動部 72の合成慣性モーメントが大きいほど、低い。一方、その合成慣性モーメントは、第 2振動部 72の慣性モーメントより大きい。したがって、本実施形態においては、スキャナ 60の構造上、垂直走査周波数が水平走査周波数より低、。

[0145] 図 1に示すように、光源ユニット 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。コンビュータ 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。

[0146] 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を始めとし、各種プログラムが記憶されている。その画像表示プログラムが CPU 124 により、外部から供給された映像信号に基づき、かつ、 RAM 128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。

[0147] 信号処理回路 120においては、外部力も供給された映像信号に基づき、表示すベ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、 RAM 128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。

[0148] 図 3に示すように、信号処理回路 120には、 Rレーザドライバ 28、 Gレーザドラーバ 30および Bレーザドライバ 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レーザドライバ 28には R輝度信号を出力し、 Gレーザドライバ 30には G輝度信号を出力し、 Bレーザドライバ 32には B輝度信号を出力する。

[0149] 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。

[0150] 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。

[0151] 図 3に示すように、信号処理回路 120には、さらに、スキャナ 60の水平走査駆動回路 92および垂直走査駆動回路 112も接続されている。水平走査駆動回路 92から駆動源 90へは水平走査駆動信号、垂直走査駆動回路 112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、スキャナ 60による水平走査と垂直走查とが行われる。

[0152] 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!、周波数を有して!/、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。

[0153] 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、スキャナユニット 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。

[0154] 図 7には、光源部 34およびスキャナユニット 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、る。この信号処理回路 120は、さらに、その輝度信号生成部 150にフレーム同期信号と水平走査同期信号とを供給する同期信号処理部 152を備えている。

[0155] 輝度信号生成部 150は、その同期信号処理部 152からそれらフレーム同期信号（フィールド同期信号を含む。）と水平走査信号とがそれぞれ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。

[0156] 図 7に示すように、スキャナユニット 20においては、第 1振動部 70、駆動源 90および水平走査駆動回路 92によって水平走査部 154が構成され、また、第 2振動部 72、駆動源 110および垂直走査駆動回路 112によって垂直走査部 156が構成されて、る。

[0157] 本実施形態においては、水平走査駆動回路 92が、水平走査のためのクロック信号に基づいて水平走査同期信号を生成し、同期信号処理部 152に出力する。その同期信号処理部 152は、その水平走査同期信号が供給されたタイミングに応答して垂直走査同期信号を垂直走査駆動回路 112に出力する。

[0158] 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、る。

[0159] 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

H H

フレーム当たりの往復回数に等しい。

[0160] 同期信号処理部 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 A t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。

[0161] この同期信号処理部 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 A t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

V

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。同期信号処理部 152は

V

、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。

[0162] 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、後述の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、同期信号処理部 152 は、コンピュータ 122のうち、図示しない同期信号処理プログラムを実行する部分によつて構成されている。

[0163] 一般に、ラスタースキャンによって画像表示を行う場合には、水平走査周波数は数 kHzないし数十 kHzであるのに対し、垂直走査周波数は 60Hz前後であるというように、水平走査周波数と垂直走査周波数との間に大きな隔たりが存在する。そのため、従来においては、水平走査と垂直走査とを別々のスキャナを用いて行うのが一般的であった。

[0164] 一方、スキャナが用いられる分野にぉ、ては、スキャナの小型化が要望される場合があり、この RSD10についても同様な要望が存在する。

[0165] スキャナの小型化という要望は、例えば、光束を反復的に偏向する原理を改善することによって達成され得る。例えば、反射面が形成された振動体の共振を利用して光束の走査を行う場合には、別々のポリゴンミラーや別々のガルバノミラーを用いて光束の走査を行う場合より、スキャナを小型化することが可能である。また、スキャナの小型化と！/ヽぅ要望は、同じ反射面を用いて水平走査と垂直走査とを行うことによってち達成され得る。

[0166] 以上説明した事情を背景に、この RSD10においては、水平走査部 154および垂直走査部 156がいずれも、振動体 62の共振を利用して光束の反復的偏向を行う形式とされたうえで、それら水平走査部 154と垂直走査部 156との間にお、てミラー部 80が共通化されている。

[0167] 具体的には、この RSD10においては、振動体 62のうちの支持部 100が揺動させられればそれに伴って必ず第 1振動部 70の全体が揺動させられる構造が採用されている。その結果、垂直走査においては、振動体 62のみかけの慣性モーメントすなわち前述の合成慣性モーメントが、第 2振動部 72の単独の慣性モーメントより増加し、垂直走査周波数が低下する。

[0168] 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。

[0169] 振動体 62のうちの支持部 100の慣性モーメントを増カロさせれば、垂直走査周波数を低下させることが可能である。

[0170] し力しながら、支持部 100は、第 1振動部 70と共通の振動体 62を利用する関係上、その振動体 62の厚さを支持部 100のみにおいて局部的に増カロさせてその支持部 100の慣性モーメントを増加させることは困難である。 [0171] また、たとえ支持部 100の厚さを局部的に増加させても、垂直走査周波数を低下させる効果が小さ、。その効果が大き、のは支持部 100を半径方向に大型化することであるが、これでは、スキャナ 60の小型化に反してしまう。

[0172] そこで、本実施形態においては、振動体 62の共振を利用した光束偏向原理の採用と、水平走査と垂直走査との間におけるミラー部 80の共通化との共同によってスキャナ 60の小型化が実現され、さらに、光束の走査によって画像表示を行う手法が改善することにより、垂直走査周波数がみかけ上上昇する。以下、その画像表示手法をさらに具体的に説明する。

[0173] 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、る。図 9にお、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、る。その消去帰線は図示されて、な、。

[0174] 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查線の数が、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。

[0175] 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。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、フリツ力が目立たずに済むという効果を奏する。

[0176] 本発明者らは、 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。

[0177] 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、左側から右側に向力走査線 (以下、「往き走査線」という。）と右側から左側に向力走查線 (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。

[0178] 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。

[0179] これに対し、本発明者らの提案に従い、 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本の有効走査線力残りの 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力従来のインタ一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。

[0180] 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。

[0181] 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、に平行にずれている。

[0182] 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、に非平行である傾向が強、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。

[0183] 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、光束の走查面上にお!、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、上側から下側に向力つて一方向運動する。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。

[0184] 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。

[0185] 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。

[0186] 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のである。

[0187] したがって、垂直走査周波数をみかけ上上昇させた!/、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。

[0188] 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力別の回のフィールドにおける住き走査線と重なってしまう。

[0189] 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。

[0190] 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。

[0191] 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。

[0192] 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、、観察者が違和感を抱く可能性がある。

[0193] 図 11 (b)には、図 11 (a)に示す例を、 RSD10のうち、画像表示に関与する光学系

(例えば、スキャナ 60)に特別な対策を講じることなぐ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。

[0194] 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により、実現されるものなのである。

[0195] 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 RS

Dに対して遜色なヽ感覚で観察することが可能であるように設計されて!ヽる。

[0196] 次に、図 12および図 13を参照することにより、スキャナ 60によって形成される走査点の軌跡を説明する。

[0197] 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。

[0198] 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

V

角度振幅 (最大振れ角） Θ

V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 2 πを乗じた値を角速度とする三角関数で表現され

V 0

る。

[0199] 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

Η

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 ηとフレ

Η Η

ーム周波数 f との積に 2 πを乗じた値を角速度とし、かつ、初期位相差時間 A tを初

0

期位相とする三角関数で表現される。

[0200] 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、て複数のフィールド間で互、に重ならな、ようにする )ためには、図 12に式（3)で表すように、 n の値と nの値とが互いに素であり、かつ、

H V

初期位相差時間 Δ tが特定値であるようにすることが望まし、。

[0201] 図 13には、 n力 ¾に等しぐかつ、 n力^に等しい場合を例にとり、上記式（3)で表

V H

現される条件を満たす場合にスキャナ 60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。

[0202] 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。 [0203] 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！/ヽる。

[0204] 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、る。

[0205] 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、 RSD 10のうち画像表示に関与する光学系（例えば、スキャナ 60)の傾きを、従来のインタ一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!/ヽる。

[0206] 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、スキャナ 60)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。

[0207] RSD10は、観察者力図 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!、る。

[0208] 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。

[0209] 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、ステツプ 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、スキャナ 60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。

[0210] 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一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。 [0211] 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、同期信号処理部 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。

[0212] 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、外部力も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。

[0213] 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、各有効走查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

[0214] 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

H

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

H

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。

[0215] 図 5に示す例においては、 1フレーム分の画像データ力 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。

[0216] 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。

[0217] 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、続いて、 S7に移行する。

[0218] この S7においては、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。 [0219] 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。

[0220] 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力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。

[0221] 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。

[0222] 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。

[0223] 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 力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。

[0224] 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力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。

[0225] 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の左上隅が走查開始点、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。

[0226] 本実施形態にぉヽては、表示すべき画像を表す画像データが、その画像にぉヽ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によつて順次処理される輝度信号が生成される。

[0227] 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查される期間（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。

[0228] 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力第 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力第 2の輝度データ群に相当する。

[0229] 図 10における S8においては、有効走査線と無効走査線（消去帰線）とが交互に並んだ奇数フィールドが画像表示領域 158上に形成されるように、第 1の輝度データ群が生成される。これに対し、同図における S10においては、有効走査線と無効走査線 (消去帰線）とが交互に並んだ偶数フィールドが画像表示領域 158上に形成されるように、第 2の輝度データ群が生成される。

[0230] 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、同期信号処理部 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。

[0231] 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 S 10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力走査線番号 SLの今回値に一致するか否かが判定される。一致する場合には、判定が YESとなる。

[0232] その後、 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力各色ごとに、輝度信号に変換される。さらに、その変換された輝度信号が、各ドライバ 28, 30, 32に転送される。

[0233] すなわち、この S 14は、奇数フィールドおよび偶数フィールドについてそれぞれ生成された画像データを各色ごとに輝度信号に変換する処理と、その変換された輝度信号を各色ごとにドライバ 28, 30, 32に出力する処理とを行うように構成されているのである。

[0234] 転送された輝度信号に応答し、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スキャナ 60に入射する。

[0235] 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、今回のフィ一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つ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。

[0236] 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力つ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。

[0237] 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以上である力否かが判定される。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、 S 12に戻る。

[0238] 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。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。

[0239] それら S6ないし S 18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。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。

[0240] 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。

[0241] 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」の一例および前記（11)項における「光走査型ディスプレイ」の一例を構成し、図 4に示す画像表示プログラムが前記（11)項に係る「光走査型ディスプレイ駆動方法」の一例を実施するためにコンピュータ 122によって実行される。

[0242] さらに、本実施形態においては、光源部 34が前記（1)項および（11)項のそれぞれにおける「光源部」の一例を構成し、スキャナ 60が前記（1)項および（11)項のそれぞれにおける「走査装置」の一例を構成し、信号処理回路 120 (特に、輝度信号生成部 150)が前記（1)項における「輝度信号制御部」の一例を構成して、るのである。

[0243] さらに、本実施形態においては、コンピュータ 122のうち図 4における S6, S8, S10 および S14を実行するために割り当てられる部分が前記（2)項における「第 1信号生成部」の一例を構成し、コンピュータ 122のうち同図における S6, S8および S10を実行するために割り当てられる部分が前記（3)項における「データ出力部」の一例を構成しているのである。

[0244] さらに、本実施形態においては、コンピュータ 122のうち図 4における S6, S8, S10 および S14を実行するために割り当てられる部分が前記 (4)項における「第 2信号生成部」の一例を構成し、コンピュータ 122のうち同図における S7ないし S10および S1 4を実行するために割り当てられる部分が前記（5)項における「第 3信号生成部」の一例を構成して、るのである。

[0245] さらに、本実施形態においては、ミラー部 80が前記（6)項および（7)項における「ミラー」の一例を構成し、水平走査および垂直走査がそれぞれ同項における「主走査」の一例および「副走査」の一例を構成し、はり部 82が同項における「第 1振動部」の一例を構成し、支持部 100およびはり部 102が互いに共同して同項における「第 2振動部」の一例を構成して、るのである。

[0246] さらに、本実施形態においては、図 4における S4ないし S14 (ただし、 S14については、輝度信号を各ドライバ 28, 30, 32に出力する処理を行う部分を除く。）が前記（1

1)項における「輝度信号生成工程」の一例を構成し、同図における S14 (ただし、画像データを輝度信号に変換する処理を行う部分を除く。 )が同項における「輝度信号出力工程」の一例を構成しているのである。

[0247] 次に、図 19を参照することにより、本発明の第 2実施形態に従う RSD160を説明する。

[0248] ただし、本実施形態は、第 1実施形態に対してスキャナが異なるのみで、他の要素については共通するため、スキャナについてのみ詳細に説明し、他の要素については、第 1実施形態と同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。

[0249] 本実施形態に従う RSD160は、図 1に示す RSD10に対し、スキャナを除き、基本的なハードウェア構成が共通しており、さらに、インターレースによる画像表示手法も共通している。

[0250] 具体的には、この RSD160は、画像の 1フレームを 3以上のフィールドに分けて走查して形成し、それにより、各フィールドにおいて互いに隣接した 2本の有効走査線力残りの 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ように、設計されている。

[0251] 図 19に示すように、この RSD160は、光源ユニット 18と、光走査系 162とを備えている。光源ユニット 18は、第 1実施形態と同様に、光源部 34と、信号処理回路 120とを含んでいる。

[0252] その信号処理回路 120は、コンピュータ 122を主体として構成されており、そのコンピュータ 122は、画像処理回路 164にお、て光源部 34に電気的に接続されるとともに、インターフェース 166にお、て光走査系 162に電気的に接続されて、る。

[0253] 画像処理回路 164は、外部から供給された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。 RSD160におけるコンピュータ 122の機能は第 1実施形態と共通するため、重複した説明を省略する。

[0254] 光走査系 162は、図 20に示すように、水平走査部 170と、垂直走査部 172と、同期信号処理回路 174とを含むように構成されて、る。それら水平走査部 170および垂直走査部 172はそれぞれ、互いに独立した第 1ミラー 180および第 2ミラー 182を備えており、この点、水平走査と垂直走査とを同じミラー部 80を用いて行う第 1実施形態とは異なる。

[0255] 水平走査部 170においては、第 1ミラー 180が第 1振動体 184によって支持されており、その第 1振動体 184の共振現象を利用することにより、第 1ミラー 180が第 1揺動軸線まわりに揺動させられる。第 1ミラー 180の揺動角すなわち走査角は、図 20において「0 」で表されている。

H

[0256] この水平走査部 170は、水平走査駆動回路 190を備えており、その水平走査駆動回路 190は、第 1振動体 184に装着された駆動源 200に駆動信号を供給することにより、第 1振動体 184を振動させて第 1ミラー 180を揺動させる。駆動源 200は、電圧または電界を変位に変換する素子 (例えば、圧電素子)を含むように構成される。

[0257] これに対し、垂直走査部 172においては、第 2ミラー 182が第 2振動体 186によって支持されており、その第 2振動体 186の共振現象を利用することにより、第 2ミラー 18 2が、上記第 1揺動軸線と交差する第 2揺動軸線まわりに揺動させられる。第 2ミラー 1 82の揺動角すなわち走査角は、図 20において「0 」で表されている。

V

[0258] この垂直走査部 172は、垂直走査駆動回路 192を備えており、その垂直走査駆動回路 192は、第 2振動体 186に装着された駆動源 202に駆動信号を供給することにより、第 2振動体 186を振動させて第 2ミラー 182を揺動させる。駆動源 202は、電圧または電界を変位に変換する素子 (例えば、圧電素子)を含むように構成される。

[0259] 本実施形態においては、第 1振動体 184と第 2振動体 186とが、相互に振動を伝達しないように、互いに独立して設置されており、よって、水平走査部 170の水平走査周波数と、垂直走査部 172の垂直走査周波数とをそれぞれ、互いに独立して設定することが可能である。

[0260] 画像表示の分野にお!、ては、水平走査周波数は高!、周波数、垂直走査周波数は低い周波数となり、一方、共振を利用して達成される走査周波数は共振を利用せずに達成される走査周波数より高いのが通常である。したがって、それら水平走査周波数と垂直走査周波数とのうち少なくとも水平走査周波数を共振を利用して達成することが可能である。

[0261] 図 20に示すように、同期信号処理回路 174は、第 1実施形態とは異なり、信号処理回路 120から独立した電気回路として構成されているが、この同期信号処理回路 17 4の機能は、第 1実施形態における同期信号処理部 152 (図 7参照）と共通する。

[0262] 具体的には、この同期信号処理回路 174は、図 8にタイミングチャートで示すように、水平走査部 170から供給された水平走査同期信号に基づいて垂直走査同期信号とフレーム同期信号とを生成する。この同期信号処理回路 174は、図 20に示すように、その生成された垂直走査同期信号を垂直走査部 172に出力する一方、その生成された水平走査同期信号およびフレーム同期信号を、望ましくは垂直走査同期信号と共に、信号処理回路 120に出力する。

[0263] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、光走査系 162が前記（1) 項における「走査装置」の一例を構成し、信号処理回路 120と同期信号処理回路 17 4とが互いに共同して同項における「輝度信号制御部」の一例を構成しているのである。

[0264] さらに、本実施形態においては、第 1および第 2ミラー 180, 182がそれぞれ前記（7 )項における「第 1ミラー」の一例および「第 2ミラー」の一例を構成し、水平走査および垂直走査がそれぞれ同項における「主走査」の一例および「副走査」の一例を構成し、第 1振動体 184が同項における「第 1振動部」の一例を構成し、第 2振動体 186が同項における「第 2振動部」の一例を構成してヽるのである。

[0265] 次に、図 21を参照することにより、本発明の第 3実施形態に従う RSD210を説明する。

[0266] この RSD210は、第 1および第 2実施形態と同様に、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。

[0267] この RSD210においては、第 1および第 2実施形態と同様に、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。

[0268] この RSD210は、第 2実施形態に従う RSD160 (図 19参照）に対し、基本的なハードウエア構成が共通している。この RSD210は、さらに、第 1実施形態に従う RSD10 および第 2実施形態に従う RSD160に対し、インターレースによる画像表示手法が共通している。

[0269] 具体的には、この RSD210は、第 1および第 2実施形態と同様に、画像の 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し、それにより、各フィールドにおいて互いに隣接した 2本の有効走査線力残りの 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ように、設計されて、る。

[0270] 図 21に示すように、この RSD210は、映像光生成ユニット 218と光走査ユニット 22 0とを含んでいる。

[0271] 映像光生成ユニット 218は、第 1および第 2実施形態と同様にして、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 220に供給する機能とを有する。

[0272] そのため、映像光生成ユニット 218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 222、 Gレーザ 224および Bレーザ 226を備えている。それら Rレーザ 222、 Gレーザ 224および Bレーザ 226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 228、 Gレーザ駆動回路 230および Bレーザ駆動回路 232によってそれぞれ変調される。

[0273] 本実施形態においては、それら Rレーザ 222、 Gレーザ 224および Bレーザ 226とそれらに対応する Rレーザ駆動回路 228、 Gレーザ駆動回路 230および Bレーザ駆動回路 232とが互いに共同して光源部 234を構成して、る。

[0274] 図 21に示すように、それら Rレーザ 222、 Gレーザ 224および Bレーザ 226には、 3 個のコリメータレンズ 240, 242および 244と、 3個のダイクロイツクミラー 250, 252および 254とが設けられて!/、る。

[0275] 各レーザ 222, 224, 226から出射したレーザビームは、コリメータレンズ 240, 242 , 244のうち対応するものによってコリメートされた後、ダイクロイツクミラー 250, 252, 254のうち対応するものに入射する。それら 3個のダイクロイツクミラー 250, 252, 25 4は、波長選択性を有しており、 Rレーザ 222、 Gレーザ 224および Bレーザ 226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

[0276] それら 3個のダイクロイツクミラー 250, 252, 524を代表する 1個のダイクロイツクミラ一、すなわち、本実施形態においては、ダイクロイツクミラー 250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 256によって集光される

[0277] 本実施形態においては、コリメータレンズ 240, 242, 244と、ダイクロイツクミラー 25 0, 252, 254と、結合光学系 256とが互いに共同して光合波部 258を構成している。

[0278] 図 21に示すように、結合光学系 256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 260と、その光ファイバ 260の出射端に配置されたコリメータレンズ 262とをそれらの順に経て光走査ユニット 220に入射する。

[0279] その光走査ユニット 220は、後に詳述するが、映像光生成ユニット 218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。

[0280] そのため、この光走査ユニット 220は、コリメータレンズ 262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 270と、その水平走査部 270から出射したレ一ザビームに対して垂直走査を行う垂直走査部 272とを備えている。

[0281] この光走査ユニット 220は、さら〖こ、水平走査部 270から出射したレーザビームを収束させて垂直走査部 272に伝送するリレー光学系 274と、垂直走査部 272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 276とを備えている。

[0282] 図 21に示すように、水平走査部 270は、振動体としての水平走査ミラー 280を備えている。この水平走査部 270は、水平走査ミラー 280のねじり共振を利用して水平走查を行う。その水平走査ミラー 280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。

[0283] 図 22には、水平走査部 270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 270においては、板状の水平走査ミラー 280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 282, 282によってそれぞれ支持されている。それら一対のはり部 282, 282は、その水平走査ミラー 280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 282, 282はそれぞれ、水平走査ミラー 280とは反対側の端部において固定枠 283に固定されている。

[0284] 各はり部 282, 282は、水平走査ミラー 280から延びる 1本の第 1板ばね部 284と、その第 1板ばね部 284から分岐して互いに平行に延びる 2本の第 2板ばね部 286, 2 86とを備えている。それら第 1板ばね部 284および第 2板ばね部 286, 286は、いずれも、水平走査ミラー 280の厚さ方向と共通する厚さ方向を有している。

[0285] 2本の第 2板ばね部 286, 286は、揺動軸線を隔てて互いに対向している。したがつて、それら第 2板ばね部 286, 286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 284が揺動軸線まわりにねじられ、ひいては水平走査ミラー 280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 286に曲げが互いに逆向きに交互にカ卩えられれば、水平走査ミラー 280が揺動軸線まわりに揺動させられることになる。

[0286] そのような曲げを各第 2板ばね部 286, 286に加えるために、各第 2板ばね部 286, 286に駆動源 288が設置されている。この駆動源 288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。

[0287] 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 286, 286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 28 6, 286に曲げ振動が発生させられる。

[0288] 同様に、垂直走査部 272は、図 21に示すように、振動体としての垂直走査ミラー 29 0と、その垂直走査ミラー 290を振動させるためにそれを駆動する駆動源 292 (図 22 3参照）とを備えている。この垂直走査部 272は、水平走査部 270と同様に、垂直走查ミラー 290のねじり共振を利用して垂直走査を行う。

[0289] その垂直走査ミラー 290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 292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。

[0290] 垂直走査部 272の構成は、図 22に示す水平走査部 270と共通するため、文章および図による重複した説明を省略する。

[0291] 図 21〖こ示すよう〖こ、水平走査部 270は、さらに、水平走査ミラー 280に設置された駆動源 288を駆動するために水平走査駆動回路 300を備えている。その水平走査駆動回路 300は、例えば、駆動源 288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。

[0292] この水平走査部 270は、さらに、水平走査ミラー 280の動作を検出する水平走査検出回路 302を備えている。この水平走査検出回路 302は、水平走査ミラー 280の偏向角 Θ を反映する信号を変位信号として出力する。

H

[0293] この水平走査検出回路 302は、例えば、水平走査ミラー 280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 302の一例は、水平走査ミラー 280に入射してそこ力も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 280の角度変位を検出する。

[0294] 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日本国特願 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つて本明細書に合体される。

[0295] 図 21に示すように、垂直走査部 272は、さらに、垂直走査ミラー 290に設置された駆動源 292を駆動するために垂直走査駆動回路 310を備えている。その垂直走査駆動回路 310は、例えば、駆動源 292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。

[0296] この垂直走査部 272は、さらに、垂直走査ミラー 290の動作を検出する垂直走査検出回路 312を備えている。この垂直走査検出回路 312は、垂直走査ミラー 290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 312は、例えば、水平走査検出回路 302と同様に、垂直走査ミラー 290の角度変位を光学的に検出するように構成される。

[0297] 水平走査部 270の水平走査周波数は、水平走査ミラー 280の共振周波数によって決まり、同様に、垂直走査部 272の垂直走査周波数は、垂直走査ミラー 290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 280および垂直走査ミラー 290の共振周波数が設定されている。

[0298] 図 21に示すように、映像光生成ユニット 218は、さらに、信号処理回路 320を備えている。その信号処理回路 320は、図 23に示すように、コンピュータ 322を含んでいる。そのコンピュータ 322は、 CPU324と ROM326と RAM328とカス 330によつて互いに接続されて構成されている。このコンピュータ 322には、外部から映像信号が供給される。

[0299] ROM326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 30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、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 CPU324により、外部力も供給された映像信号に基づき、かつ、 RAM328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。

[0300] 信号処理回路 320においては、外部力も供給された映像信号に基づき、表示すベ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、 RAM328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。

[0301] 図 21に示すように、信号処理回路 320には映像データ記憶部 334が接続されている。信号処理回路 320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 334に記憶させる。この信号処理回路 320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 3 34から読み出す。

[0302] 図 23に示すように、信号処理回路 320には、 Rレーザ駆動回路 228、 Gレーザ駆動回路 230および Bレーザ駆動回路 232を経て Rレーザ 222、 Gレーザ 224および Bレ一ザ 226が接続されている。信号処理回路 320は、 Rレーザ駆動回路 228には R輝度信号を出力し、 Gレーザ駆動回路 230には G輝度信号を出力し、 Bレーザ駆動回路 232には B輝度信号を出力する。

[0303] 図 23に示すように、この信号処理回路 320において、コンピュータ 322にフレームバッファ 340が接続されている。フレームバッファ 340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 340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を参照して前述したように、フレームバッファ 340に画像データが格納される。

[0304] 図 23に示すように、信号処理回路 320には、さらに、光走査ユニット 220の水平走查駆動回路 300および垂直走査駆動回路 310も接続されている。水平走査駆動回路 300から駆動源 288へは水平走査駆動信号、垂直走査駆動回路 310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 270による水平走査と垂直走査部 272による垂直走査とがそれぞれ行われる。

[0305] 図 6を参照して前述したように、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。

[0306] ここで、図 24および図 8を参照することにより、光源部 234の作動タイミング（強度変調）と、光走査ユニット 220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。

[0307] 図 24には、光源部 234および光走査ユニット 220が、信号処理回路 320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 320は、映像信号に基づいて輝度信号を生成して光源部 234に出力する輝度信号生成部 350を備えている。

[0308] この信号処理回路 320は、さらに、走査制御部 352を備えている。その走査制御部 352は、後に図 25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 352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 350に供給する。 [0309] その輝度信号生成部 350は、その走査制御部 352からフレーム同期信号と水平走查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 234に出力する。

[0310] 走査制御部 352は、後に図 25を参照して詳述する力図 24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 300に供給し、垂直走査同期信号を垂直走査駆動回路 310に供給する。

[0311] 図 24に示すように、水平走査検出回路 302は、水平走査ミラー 280の動作を反映する変位信号を走査制御部 352に供給する。同様に、垂直走査検出回路 312は、垂直走査ミラー 290の動作を反映する変位信号を走査制御部 352に供給する。

[0312] 図 8を参照して前述したように、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定義されている。

[0313] 具体的には、水平走査同期信号は、有効走査線と、無効走査線 (画像表示領域 1 58の外にあるために消去される走査線と、画像表示領域 158の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

H H

の往復回数に等しい。

[0314] 走査制御部 352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

A t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。

[0315] 走査制御部 352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 A t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、

V V

垂直走査の 1フレーム当たりの往復回数に等しい。

[0316] 走査制御部 352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 350に出力する。

[0317] 本実施形態においては、輝度信号生成部 350が、コンピュータ 322のうち、図 4を参照して前述した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 352は、図 25〖こ示すよう〖こ、中央制御部 370、すなわち、コンピュータ 322のうち、後に詳述する走査制御プログラム（図 30参照）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、る。

[0318] 次に、図 12および図 13ならびに図 25ないし図 29を参照することにより、水平走査部 270および垂直走査部 272をそれぞれ駆動するために採用される原理を説明する。

[0319] 図 25には、走査制御部 352の構成がブロック図で概念的に表されている。この走查制御部 352は、コンピュータ 322によって構成される中央制御部 370と、複数の電子回路によって構成される電子回路部 372とを含んでいる。

[0320] その電子回路部 372は、水平走査ミラー 280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 380と、垂直走査ミラー 290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 382とを備えている。この電子回路部 372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 384を備えて、る。

[0321] 水平走査のための状態信号生成回路 380は、水平走査駆動回路 300と、水平走查検出回路 302と、中央制御部 370と、同期信号生成回路 384とに接続されている

[0322] 水平走査駆動回路 300は、同期信号生成回路 384から入力された水平走査同期信号と、中央制御部 370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 280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 280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 288 ( 例えば、圧電素子）に供給する。

[0323] 水平走査ミラー 280の定常状態においては、水平走査ミラー 280の振動周波数は、駆動信号の周波数に等しぐ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 280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、水平走査ミラ一 280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。 [0324] 図 26には、水平走査同期信号と、水平走査ミラー 280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、る。

[0325] 水平走査検出回路 302は、水平走査ミラー 280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 280の偏向角に比例する。

[0326] 図 26には、水平走査ミラー 280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 280の理想的な共振状態において、 90度の位相差を有する。

[0327] 図 25に示すように、状態信号生成回路 380は、水平走査駆動回路 300から出力された駆動信号と、水平走査検出回路 302から出力された変位信号と、同期信号生成回路 384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。

[0328] この状態信号生成回路 380は、ドットクロック信号に同期して、水平走査ミラー 280 の変位信号の振幅を表すデジタルの変位振幅信号と、水平走査ミラー 280の変位信号の、駆動信号に対する位相を表すデジタルの変位位相信号 (対駆動信号)と、水平走査ミラー 280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の変位位相信号 (対フレーム同期信号)とを生成して中央制御部 370に供給する。

[0329] 具体的には、この状態信号生成回路 380は、水平走査ミラー 280の変位信号のピ一ク点を検出し、その検出されたピーク点の信号レベルを AZD変換することにより、変位振幅信号を生成する。

[0330] この状態信号生成回路 380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。

[0331] この状態信号生成回路 380は、フレーム同期信号の立ち上がり点から、その立ち上がり点力も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。

[0332] 図 26には、水平走査ミラー 280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。 [0333] 図 25に示すように、中央制御部 370は、状態信号生成回路 380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 300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 384に各種の指令信号を供給する。

[0334] 垂直走査のための状態信号生成回路 382は、水平走査のための状態信号生成回路 380と同様に、垂直走査駆動回路 310と、垂直走査検出回路 312と、中央制御部 370と、同期信号生成回路 384とに接続されている。

[0335] 垂直走査駆動回路 310は、水平走査駆動回路 300と同様に、同期信号生成回路 3 84から入力された垂直走査同期信号と、中央制御部 370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 290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 290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 292 (例えば、圧電素子）に供給する。

[0336] 垂直走査ミラー 290の定常状態においては、垂直走査ミラー 290の振動周波数は、駆動信号の周波数に等しぐ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 290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、垂直走査ミラ一 290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。

[0337] 図 26には、垂直走査同期信号と、垂直走査ミラー 290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、る。

[0338] 垂直走査検出回路 312は、垂直走査ミラー 290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 290の偏向角に比例する。

[0339] 図 25に示すように、状態信号生成回路 382は、垂直走査検出回路 312から出力された変位信号と、同期信号生成回路 384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。

[0340] この状態信号生成回路 382は、ドットクロック信号に同期して、垂直走査ミラー 290 の変位信号の振幅を表すデジタルの変位振幅信号と、垂直走査ミラー 290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の変位位相信号 (対フレーム同期信号)とを生成して中央制御部 370に供給する。

[0341] 具体的には、この状態信号生成回路 382は、状態信号生成回路 380と同様に、垂直走査ミラー 290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 AZD変換することにより、変位振幅信号を生成する。

[0342] この状態信号生成回路 382は、状態信号生成回路 380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。

[0343] 図 26には、垂直走査ミラー 290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、る。

[0344] 中央制御部 370は、状態信号生成回路 382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 310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 384に各種の指令信号を供給する。

[0345] 図 25に示すように、水平走査のため状態信号生成回路 380には駆動信号が供給されて、その状態信号生成回路 380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 280 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。

[0346] これに対し、垂直走査のための状態信号生成回路 382には、駆動信号が供給されないし、その状態信号生成回路 382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 290については、水平走査ミラー 280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。

[0347] 図 26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

H

化する。垂直走査同期信号は、垂直走査周期 τで立ち上がるように変化する。それ

V

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 Δ t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。

0

[0348] 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 270による水平走査と垂直走査部 272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。

[0349] 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。

[0350] 図 13には、水平走査往復回数 nが 7、垂直走査往復回数 n力^である場合に網

H V

膜 16上に描かれる正規の走査軌跡の一例力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 27には、水平走査往復回数 n力^ 1、垂直

H

走査往復回数 n力 ¾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、

V

アークサイン補正が行われな、状態で、グラフで表されて、る。

[0351] 図 27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 280の偏向角） Θ

力水平走査角度振幅 Θ に対する倍率で表され、一方、縦軸に垂直走査角度 (垂

H H

直走査ミラー 290の偏向角） 0 力垂直走査角度振幅 Θ に対する倍率で表されて

V V

いる。

[0352] 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

H

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

V

間 A t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。

[0353] 初期位相差時間 A t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 26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。

[0354] したがって、この初期位相差時間 A t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

Vの時間変動に対する水平走査角度 Θ

H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查同期信号の遅れ時間 (水平走査角度 Θ

Hの時間変動に対する垂直走査角度 Θ

V

の時間変動の位相遅れに相当する。 )を意味する。

[0355] この初期位相差時間 Δ t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 A tの実際値が理想値力も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。

[0356] 初期位相差時間 A tの実際値の理想値力もの誤差 εが増カロして lZ (4n ·η -f )

H V 0 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。

[0357] 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、実際の走查軌跡が正規であると定義すれば、初期位相差時間 A tの誤差 εの許容値 ε alwの最大値 ε maxは、図 28において式（11)で表される。

[0358] しかし、初期位相差時間 A tの誤差 ε力^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 A t の誤差 εの許容値 ε alwが、 1より大きい係数 γを用いて、図 28において式（12)で表される。

[0359] 係数 γは、例えば、 10以下の数値であることが望ましぐまた、 8以下の数値であることがさらに望ましぐまた、 6以下の数値であることがさらに望ましい。

[0360] 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

Η 時間変動）と、垂直方向における往復運動（垂直走查角度 Θ

V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。よつて、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 270による水平走査と垂直走査部 272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 352を設計することが重要となる。

[0361] 走査制御部 352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 ο ο

)力 ΟΗζ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 ηが 1, 000であり、垂直走査往復回数 ηが 11である場合を例にとり、具体的に説

Η V

明する。

[0362] この具体例においては、水平走査周波数 f 力 ^OkHzとなり、垂直走査周波数 f が

H V

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 28の式（13

V

)が誘導される。

[0363] この式（ 13)にお!/、て、「 Δ t/T」は、垂直走査遅れ時間比率を意味し、上記の具

V

体例においては、その垂直走査遅れ時間比率の理想値が「1Z4, 000」である。この垂直走査遅れ時間比率は、図 28の式（14)のように、角度 [deg]に換算することができる。

[0364] 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。

[0365] この具体例においては、水平走査進み時間比率、すなわち、 AtZTの理想値は「

H

1Z44」となり、また、水平走査進み時間比率力換算された角度の理想値は約 8de gとなる。

[0366] このように、垂直走査遅れ時間比率力換算された角度の理想値は、水平走査進み時間比率力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力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力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、。

[0367] 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力換算された角度も、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、互いに等ヽ相対精度で制御される。

[0368] 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、光走查ユニット 220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、る。

[0369] 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、ることにより、図 28におヽて式（ 15)で記述される。

[0370] 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 270も垂直走査部 272も機械的共振系として構成されており、水平走査部 270は、理想的には、水平走査ミラー 280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 272は、理想的には、垂直走査ミラー 290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。

[0371] 水平走査ミラー 280についても垂直走査ミラー 290についても、共振周波数が、それぞれのミラー 280, 290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)等によつて変化する。そのため、共振周波数は変動する。

[0372] 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 280および垂直走査ミラー 290を共振状態に維持するために、それらミラー 280, 290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。

[0373] 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 η ： ηとして表されるという条件が成立し

Η V

なければならない。

[0374] し力しながら、この条件を常に満たしつつ、水平走査ミラー 280と垂直走査ミラー 29 0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。

[0375] 一方、本実施形態においては、水平走査部 270において垂直走査部 272におけるより大きな共振エネルギーを発生させるベぐ水平走査部 270の Q値 Q の方が、垂

Η

直走査部 272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、

V Η

Q値の一例は、約 100である。

V

[0376] 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 28の式（16)で定義される。 [0377] 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、共振エネルギ一が低下すると、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。

[0378] したがって、本実施形態においては、水平走査部 270のみが、水平走査ミラー 280 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

[0379] 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

H

に離散的に (ステップ的に)刻み幅 Δίで変更されることが、水平走査部 270の駆動

Η

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。

[0380] 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

H

、それに伴って垂直走査同期信号の周波数 f V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 Hと垂直走查周波数 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

V H V

ならないからである。

[0381] 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 Atが実現し続けられるように、修正される。

[0382] し力しながら、現実には、水平走査部 270にお、ては、水平走査ミラー 280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 H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 272においては、垂直走査ミラー 29 0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

V

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。

[0383] 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 がー

H

度変更されると、水平走査ミラー 280の実際の振動周波数と垂直走査ミラー 290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 280の偏向角の時間変動と垂直走査ミラー 290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 At」という。）の実際値が、初期位相差時間 At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。

[0384] 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 がー

H

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 Atの過渡的変動を招来する。

[0385] 各回のトラッキング制御においては、走査位相差時間 At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ィ匕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。

[0386] したがって、本実施形態にぉ、ては、刻み幅 Δ f 力走査位相差時間 Δ tに過渡

H

的に発生する誤差 ε ί 前述の許容値 ε alwを超えないように設定されている。

[0387] 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 Δί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 Δ φ [rad]が発生する。

[0388] その位相変化 Δ φは、一般に、共振周波数 frの近傍においては、図 28において式（17)で定義される。

[0389] その位相変化 Δ φ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 Δ φ 1S 前述の垂

V

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 Δ φ 力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

H

V、ことが必要である。このことは図 28にお!/、て式（18)で記述される。

[0390] この式（18)における「At」は、前述の説明から明らかなように、図 28において式（1 9)で記述される。

[0391] したがって、式（18)は、式（17)をも用いることにより、図 28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 Δ φの大きさは考慮されるが、その符号は無視される。 [0392] 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 Δ ί力式 (20)を満たすように設定され、また、垂直走査同期

Η

信号の周波数を離散的に変更する刻み幅 Δ ί 式 (21)を満たすように設定され

V

ている。

[0393] 前述のように、本実施形態においては、図 25を参照して後に詳述するように、同期信号処理部 352が、コンピュータ 322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。

[0394] 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 Δ ί 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

Η

Δ ί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

V

可能である。

[0395] ここで、図 25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 384を詳細に説明する。

[0396] この同期信号生成回路 384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 390と、そのマスタ発振器 390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

D D

り、ドットクロック信号をドットクロック周波数 f

Dで生成する分周器 392とを備えている。

[0397] フレーム周波数 f 力 ΟΗζ、水平走査往復回数 ηが 1， 000、垂直走査往復回数 η

0 Η

力 l l、 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

V

周波数 f は、 2f ·η ·Ν= 120ΜΗζとなる。

D O H

[0398] 本実施形態においては、 f =fmstZ4なる式で表される関係が成立するように、分

D

周器 392が作動させられる。この分周器においては、分周数 n力である。したがつ

D

て、この具体例においては、マスタクロック周波数 fmst力 80MHzとなる。

[0399] 図 25に示すように、同期信号生成回路 384は、さらに、 PLL方式のクロック供給部 394を備えている。このクロック供給部 394は、分周器 396と、分周器 398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 400と、電圧制御発振器 VCO404と、分周器 406とを含むように構成されて!ヽる。 [0400] このクロック供給部 394には、マスタ発振器 390から出力されたマスタクロック信号 1S それの周波数が分周器 396によって可変の分周数 n で分周された後、基準信

01

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 400の位相比較器にぉ、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 400のフィルタによって平滑ィ匕される。

[0401] その平滑化された誤差電圧信号は、電圧制御発振器 VCO404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 VCO404は、その供給された制御信号に基づ!/ヽてデジタルの発振信号を生成する。

[0402] 本実施形態においては、同期信号生成回路 384を構成する複数の電子回路が、誤差電圧信号生成回路 400と電圧制御発振器 VCO404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 A tの過渡的変動の量 (誤差)が許容値 ε alwを超えないことが保証されている。

[0403] 電圧制御発振器 VCO404によって生成されたデジタルの発振信号は、それの周波数が分周器 406によって分周数 n で分周された後、このクロック供給部 394から

HV

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 398によって分周数 n で分周された後、誤差電圧信号生成回路 400の位相比較器に入力される。

02

[0404] このクロック供給部 394においては、分周器 406の出力信号の周波数を f で表記

HV

すると、図 29において式（31)および（32)で表される関係が成立する。

[0405] 上記の具体例については、分周数 n 力 800000、分周数 n 力 ½600、分周数 n

01 02 H 力 100である。

V

[0406] 図 25に示すように、分周器 396は中央制御部 370に接続されている。この分周器 3 96は、中央制御部 370から入力される指令信号に従い、分周数 n を 1ずつ離散的

01

に変更するように設計されて、る。

[0407] すなわち、この分周器 396は、それの分周数 n がデジタル的に微細に変更される

01

ようになっているのである。分周数 n の離散的変更に伴い、分周器 406の出力信号

01

の周波数 f 瞬間的にかつ離散的に変化する。 [0408] 図 25に示すように、同期信号生成回路 384は、さらに、分周器 406の出力信号の周波数を分周数 nで分周する分周器 410と、その分周器 410の出力信号を可変の

V

遅延時間で遅延させる遅延回路 412とを備えている。

[0409] その遅延回路 412には、分周器 410の出力信号と共に、マスタ発振器 390の出力信号が入力される。この遅延回路 412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 390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 410の出力信号を入力して出力するまでの遅延時間 Atの

H

長さを制御する。

[0410] この遅延回路 412は、中央制御部 370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 At の長さを変更するよ

H

うに設計されている。

[0411] すなわち、この遅延回路 412は、それの遅延時間 Atの長さがデジタル的に微細

H

に変更されるようになっているのである。この遅延回路 412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 300に供給される。

[0412] 図 25に示すように、同期信号生成回路 384は、さらに、分周器 406の出力信号の周波数を分周数 nで分周する分周器 416と、その分周器 416の出力信号を可変の

H

遅延時間で遅延させる遅延回路 418とを備えている。

[0413] その遅延回路 418には、分周器 416の出力信号と共に、マスタ発振器 390の出力信号が入力される。この遅延回路 418は、遅延回路 412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 390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 410の出力信号を入力して出力するまでの遅延時間 At

V

の長さを制御する。

[0414] この遅延回路 418は、遅延回路 412と同様に、中央制御部 370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 Δ t の長さを変更するように設計されて!、る。

V

[0415] すなわち、この遅延回路 418は、それの遅延時間 Atの長さがデジタル的に微細

V

に変更されるようになっているのである。この遅延回路 418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 310に供給される。 [0416] このように、本実施形態においては、分周器 406に分周器 410と分周器 416とが互いに並列に接続され、それら分周器 410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。

V H

[0417] 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

V H

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、 1

H V

000： 11)として表されるように設定されて!、る。

[0418] 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ベく分周器 396の分周数 n が変更されても、過渡的な期間を除けば、水平走査同期

01

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。

[0419] 図 25に示すように、同期信号生成回路 384は、さらに、分周器 416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 420を備えて

V

いる。その分周器 420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 380および 382に供給される。

[0420] 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 412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 418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 A tが精度よく管理される。

[0421] 図 30には、中央制御部 370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。

[0422] 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 380から、水平走査ミラー 280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。

[0423] 次に、 S 102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。

[0424] 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 n を 1だけ変更

01

するために指令信号が分周器 396に出力される。この S108と S102との実行は、分周数 n 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

01

標値に等しくなるまで、繰り返される。

[0425] 本実施形態においては、分周数 n の最適値が探索的に決定される。具体的には

01

、例えば、図 28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カロ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 n の変更方向が増カロと減少とのいずれかに決

01

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ベぐ分周数 n 力 Siだけ減じられる。

01

[0426] それら S102および S108の反復的実行により、分周数 n がそれの初期値から 1ず

01

つ変更されるごとに、変位位相 (対駆動信号)が目標値に等、か否力が判定される [0427] 本実施形態においては、分周数 n 力^だけ変更されると、それに伴って水平走査

01

同期信号の周波数 f が刻み幅 Δ ίだけ変化する。その刻み幅 Δ ί、すなわち、最小

Η Η Η

の離散的変化量が、図 28において式 (20)で示す条件を満たすように、水平走査部 270および同期信号生成回路 384が設計されている。その刻み幅 Δ ίは、例えば、

Η

10_⁶以下の値を取る。

[0428] 本実施形態においては、分周数 η 力^だけ変更されると、さらに、それに伴って垂

01

直走査同期信号の周波数 f も刻み幅 Δ ίだけ変化する。その刻み幅 Δ ί、すなわち

V V V

、最小の離散的変化量が、図 28において式（21)で示す条件を満たすように、垂直走査部 272および同期信号生成回路 384が設計されている。その刻み幅 Δ ίは、例

V

えば、 10_⁶以下の値を取る。

[0429] いずれの場合にも、 S102の判定力 SYES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、か否力が判定される。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、 S 104に移行する。

[0430] 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力も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 300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。

[0431] いずれの場合にも、 S103の判定力 SYES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。

[0432] 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 A t 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 412に出力

H

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。

[0433] いずれの場合にも、 S104の判定力 SYESとなると、 S105において、状態信号生成回路 382から、垂直走査ミラー 290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。

[0434] 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、と仮定すれば、その判定が YESとなり、 S107に移行する。

[0435] 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 A t 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 418に出力さ

V

れる。この S111の実行は、 S 106の判定が YESとなるまで、繰り返される。

[0436] 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 Δ t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 A tおよ

H

び遅延時間 A t ί 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

V

查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 A tの理想値に等しくなるように設定される。

[0437] いずれの場合にも、 S106の判定力 SYES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、か否力が判定される。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。

[0438] 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力も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 310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。

[0439] いずれの場合にも、 S107の判定力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。

[0440] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、 RSD210が前記（11)項に係る「光走査型ディスプレイ」の一例を構成し、光源部 234が同項における「光源部」の一例を構成し、光走査ユニット 220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。

[0441] さらに、本実施形態においては、輝度信号生成部 350が前記（11)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 302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 300および垂直走査駆動回路 310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。

[0442] さらに、本実施形態においては、水平走査が前記（11)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 270 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 280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 272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 290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。

[0443] さらに、本実施形態においては、水平走査同期信号が前記（11)項における「主走查同期信号」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 270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。

[0444] さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路 380と分周器 396とコンビユータ 322のうち図 30における S101、 S102および S108を実行する咅分と力互いに共同して前記（11)項における「第 1同期信号制御部」の一例を構成し、分周器 416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。

[0445] さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路 380と分周器 396とコンビユータ 322のうち図 30における S101、 S102および S108を実行する咅分と力互いに共同して前記（12)項における「第 1周波数制御部」の一例を構成して、るのである。

[0446] さらに、本実施形態においては、分周器 416が前記（13)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（14)項における「設定比」の一例に相当し、水平走査部 270

H V

が前記（15)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 280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、るのである。

[0447] さらに、本実施形態においては、水平走査部 270が前記（17)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 302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 380と分周器 396とコンピュータ 322のうち図 30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、るのである。

[0448] さらに、本実施形態にぉ、ては、走査位相差時間 Δ t (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、垂直走查のための変位信号 (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（18)項における「位相差」の一例に相当し、状態信号生成回路 380および 382と遅延回路 412および 418と、コンピュータ 322のうち図 30における S101、 S104、 S105、 S106、 S110および Si l l 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。

[0449] さらに、本実施形態においては、 RSD210が前記（19)項に係る「光走査型デイスプレイ」の一例を構成し、光源部 234が同項における「光源部」の一例を構成し、光走査ユニット 220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。

[0450] さらに、本実施形態においては、輝度信号生成部 350が前記（19)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 302と垂直走査検出回路 312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 300 および垂直走査駆動回路 310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、るのである。

[0451] さらに、本実施形態においては、水平走査が前記（19)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 270 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 280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 272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 290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。

[0452] さらに、本実施形態においては、水平走査同期信号が前記（19)項における「主走查同期信号」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」

H V

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。

[0453] さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路 380と分周器 396および 416 とコンピュータ 322のうち図 30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（19)項における「周波数変更部」の一例を構成し、刻み幅 Δ f 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 Δ ίが同項にお

Η V

ける「副走査周波数刻み幅」の一例に相当して、るのである。

[0454] さらに、本実施形態においては、図 28における式（12)によって表される許容値 ε a lwが前記（19)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、るのである。

[0455] さらに、本実施形態においては、状態信号生成回路 380と分周器 396とコンビユータ 322のうち図 30における S101、 S102および S108を実行する咅分と力互いに共同して前記 (22)項における「第 1同期信号制御部」の一例を構成し、分周器 416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 270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、るのである。

[0456] さらに、本実施形態にぉ、ては、走査位相差時間 Δ tが前記（23)項における「位相差」の一例に相当し、状態信号生成回路 380および 382と遅延回路 412および 41 8と、コンピュータ 322のうち図 30における S101、 S104、 S105、 S106、 S110および S 111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。

[0457] 以上、本発明の実施の形態のうち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、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。

Claims

請求の範囲

[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、

を含む光走査型ディスプレイ。

[2] 前記輝度信号制御部は、

前記画像の各フレームごとに、前記副走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間との双方が前記有効走査期間となるように前記輝度信号を生成して前記光源部に出力する第 1信号生成部を含む請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[3] 前記輝度信号は、前記光源部によって順次処理される信号であって、前記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輝度データに基づいて生成され、

前記輝度信号制御部は、

それら第 1および第 2の輝度データ群を、各輝度データ群に応じて前記画像が描画される向きがそれら第 1および第 2の輝度データ群の間において互いに逆となるように前記光源部に出力するデータ出力部を含む請求の範囲第 2項に記載の光走査型ディスプレイ。

[4] 前記輝度信号制御部は、

前記画像の各フレームごとに、前記主走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間とのいずれ力が前記有効走査期間となるように前記輝度信号を生成して前記光源部に出力する第 2信号生成部を含む請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[5] 前記輝度信号制御部は、

絶対空間にお、て基準方向に延びるように設定された画像表示領域内にぉ、て前記有効走査線がその画像表示領域に平行に延びるように前記輝度信号を生成して前記光源部に出力する第 3信号生成部を含む請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[6] 前記走査装置は、

を含む請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[7] 前記ミラーは、そのミラーの共振を利用して前記主走査方向と前記副走査方向とに往復運動させられる請求の範囲第 6項に記載の光走査型ディスプレイ。

[8] 前記走査装置は、

前記光束を前記主走査方向に走査するために往復運動させられる第 1ミラーと、前記光束を前記副走査方向に走査するために往復運動させられる第 2ミラーと、前記第 1ミラーを往復運動させるためにその第 1ミラーを振動させる第 1振動部と、前記第 2ミラーを往復運動させるためにその第 2ミラーを振動させる第 2振動部とを含む請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[9] 前記走査装置は、前記光束の走査を、前記主走査方向において前記副走査方向におけるより高速で行う請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[10] 当該光走査型ディスプレイは、前記光束を眼の網膜上に直接に投影してその網膜上において走査することによって前記画像を表示する網膜走査型ディスプレイである請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[11] 前記走査装置は、

を含み、

当該光走査型ディスプレイは、さらに、

前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、

前記同期信号発生部は、

を含む請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[12] 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請求の範囲第 11項に記載の光走査型ディスプレイ。

[13] 前記第 2同期信号制御部は、前記非対象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請求の範囲第 11項に記載の光走査型ディスプレイ。

[14] 前記設定比は、互いに素である整数の比である請求の範囲第 13項に記載の光走查型ディスプレイ。

[15] 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、対応する機械的共振系の Q値が他方の機械的共振系の Q値より大きいものである請求の範囲第 11項に記載の光走査型ディスプレイ。

[16] 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値より大きい請求の範囲第 15項に記載の光走査型ディスプレイ。

[17] 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の範囲第 11項に記載の光走査型ディスプレイ。

[18] 前記同期信号発生部は、さらに、

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となるように、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の範囲第 11項に記載の光走査型ディスプレイ。

[19] 前記走査装置は、

を含み、

当該光走査型ディスプレイは、さらに、

前記走査装置の走査状態を検出する検出部と、

前記同期信号発生部は、

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、ように設定される請求の範囲第 1項に記載の光走査型ディスプレイ。

[20] 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

M S M S M

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

S M

Q値を Q、 1

S 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、 π ί / {A y - Q · η )

Μ M S

として定義され、

前記第 2の許容値は、

π ί / {A y - Q · η )

S S M

として定義される請求の範囲第 19項に記載の光走査型ディスプレイ。

[21] 前記係数 γは、 2以上で 6以下である値を有する請求の範囲第 20項に記載の光走查型ディスプレイ。

[22] 前記同期信号発生部は、さらに、

を含む請求の範囲第 19項に記載の光走査型ディスプレイ。

[23] 前記同期信号発生部は、さらに、

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となるように、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の範囲第 19項に記載の光走査型ディスプレイ。

[24] 光束の 2次元的な走査によって画像を表示するために、（a)輝度信号に応じた輝度で前記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であって、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を含む光走査型ディスプレイを駆動する光走査型ディスプレイ駆動方法であって、

を含む光走査型ディスプレイ駆動方法。

[25] 前記輝度信号生成工程は、前記画像の各フレームごとに、前記副走査方向における各回の往復走査の全体期間のうち一方向走査期間と逆方向走査期間との双方が前記有効走査期間となるように前記輝度信号を生成する工程を含む請求の範囲第 2 4項に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。

[26] 前記走査装置は、

を含み、

前記光走査型ディスプレイは、さらに、前記走査装置の走査状態を検出する検出部を含み、当該光走査型ディスプレイ駆動方法は、さらに、

前記同期信号発生工程は、

前記主走査同期信号と前記副走査同期信号とのうちの他方を非対象同期信号とし

、その非対象同期信号を、前記制御された対象同期信号に基づいて制御する第 2同期信号制御工程と

を含む請求の範囲第 24項に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。

前記走査装置は、

を含み、

当該光走査型ディスプレイ駆動方法は、さらに、

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工程と、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工程とを含み、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、

前記同期信号発生工程は、

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、ように設定される請求の範囲第 24項に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。