WO2013108302A1

WO2013108302A1 - 表示装置

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Publication number: WO2013108302A1
Application number: PCT/JP2012/004077
Authority: WO
Inventors: 上仲　浩之; 佐藤　慎一; 美佳酒井; 直之坪井
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-07-25
Also published as: JP2015062042A

Abstract

　照射した光線によって形成される走査線により、表示領域（５）に画像を表示する光走査型の表示装置（１）において、部品が劣化しにくく、また消費電力を低減できる光走査型の表示装置（１）を提供することを目的とする。　該光走査型の表示装置（１）は、光源部（２２）、走査部（２３）、記憶部（４６）、判断部（４４）、走査制御部（４２）及び照射制御部（４１）を備える。判断部（４４）は、走査線のうち、画像を構成する表示部分と画像を構成しない無表示部分とを判断する。走査制御部（４２）は、判断部（４４）の判断結果に基づいて走査部（２３）を制御し、表示部分に対応して走査を行うとともに、無表示部分に対応して走査をスキップさせる。照射制御部（４１）は、走査部（２３）と同期して光源部（２２）を制御し、表示部分に対応して照射を行う。

Description

表示装置

　本発明は、例えば、シースルー型のヘッドマウントディスプレイ等、光線を照射して表示領域に画像を表示する表示装置に関する。

　近年、ＡＶ機器の軽量化及び小型化が大きく進んでいる。その流れの中で新たな分野としてウェアラブル機器が注目されている。

　ウェアラブル機器とは、ユーザーが身体に装着し、動作を邪魔されることなく、情報取得やＡＶ再生等ができる機器の総称である。このウェアラブル機器の１つに、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）がある。

　現状、ＨＭＤは２種類に大別できる。そのひとつは、没入型のＨＭＤである。没入型のＨＭＤは、外界から遮断された環境下で目の至近距離に配置された液晶ディスプレイを有しており、その液晶ディスプレイに画像を表示する。この方式はゲームなどで利用される場合が多い。

　他のひとつは、シースルー型のＨＭＤである。シースルー型のＨＭＤは、例えば、眼鏡のような形状をしていて、レーザー光を照射してレンズに画像を表示する。

　両ＨＭＤを比較すると、前者は視界が遮られてしまうため、用途が限られる。それに対し、後者は、視界が遮られずに表示を見ることができる。そのため、シースルー型のＨＭＤは、特にウェアラブル機器向けの表示装置として期待されている。

　シースルー型のＨＭＤで重要な光学処理の１つに、レーザー光を表示サイズに応じて走査させる処理がある。特許文献１には、超小型の反射ミラーを備えた表示装置が開示されている。そこでは、反射ミラーを微小な角度で絶えず動かしながら光を走査させている。

特許第４３７９３３１号公報

　特許文献１の表示装置では、絶えず反射ミラーを映像信号に同期させながら、表示画面の水平及び垂直の全域を走査させている。そのため、走査部品の負担が大きく、機械的劣化に伴う性能低下や消費電力の増大を招く問題がある。

　そこで本発明の目的は、走査部品の負担が軽減でき、性能低下や消費電力の増大を抑制できる表示装置を提供することにある。

　本発明の表示装置は、照射した光線によって形成される走査線により、表示領域に画像を表示する表示装置である。

　表示装置は、前記光線を発する光源部と、前記光源部が発した前記光線を前記表示領域上で走査させる走査部と、前記画像のデータを取得して一時的に記憶する記憶部と、前記データに基づいて、前記走査線のうち、前記画像を構成する表示部分と前記画像を構成しない無表示部分とを判断する判断部と、前記判断部の判断結果に基づいて前記走査部を制御し、前記表示部分に対応して走査を行うとともに、前記無表示部分に対応して走査をスキップさせる走査制御部と、前記走査部と同期して前記光源部を制御し、前記表示部分に対応して照射を行う照射制御部とを備える。

　この表示装置によれば、画像を表示しない無表示部分については走査の処理がスキップされるので、走査部における走査動作を減らすことができる。従って、走査部の機械的負担が軽減でき、消費電力も低減できる。

　例えば、前記走査制御部は、走査をスキップさせる場合に、スキップ前後で前記走査線が滑らかにつながるように前記走査部を制御するようにしてもよい。

　そうすれば、スキップの過程で走査部が急激に動作するのを回避できる。従って、走査部の機械的負担をよりいっそう軽減できる。

　具体的には、前記表示領域は、互いに直交するＸ軸及びＹ軸に沿って区画された複数の画素領域を含み、前記走査部は、前記Ｘ軸方向に前記光線を走査させる第１走査部と、前記Ｙ軸方向に前記光線を走査させる第２走査部とを備え、前記走査制御部が、前記第１走査部及び前記第２走査部を制御することにより、前記光線が、前記表示領域上を走査するように構成することができる。

　そうすれば、表示領域上に２次元の画像を効率よく表示させることができる。

　より具体的には、前記走査部は、前記光源部が発した前記光線を反射する反射鏡と、前記第１走査部として機能する捩り変形可能な第１支持腕と、前記第２走査部として機能する捩り変形可能な第２支持腕とを有し、前記第１支持腕及び前記第２支持腕が捩られることによって前記反射鏡の傾きが変化し、反射した前記光線が前記表示領域上を走査するように構成することができる。

　そうすれば、第１走査腕及び第２走査腕を捩って反射鏡の傾きを調整しながら、反射鏡で光線を反射することで、効率よく表示領域の全域を走査することができる。走査のスキップにより、第１走査腕及び第２走査腕の捩り負担が軽減される。

　例えば、前記判断部は、複数の前記画素領域からなるブロック単位で、前記表示部分と前記無表示部分とを判断するようにしてもよい。

　そうすれば、判断部の演算処理の負担が軽減できる。

　例えば、前記Ｘ軸方向の走査中において、走査先に前記表示部分は無いと前記判断部が判断した場合、前記走査制御部は、前記第１走査部を制御して前記Ｘ軸方向の走査をスキップさせるように構成することができる。

　そうすれば、Ｘ軸方向の走査がスキップされ、第１走査部の走査負担を軽減できる。

　更に、前記Ｙ軸方向の走査中において、走査先に前記表示部分は無いと前記判断部が判断した場合、前記走査制御部は、前記第２走査部を制御して前記Ｙ軸方向の走査をスキップさせるようにしてもよい。

　そうすれば、Ｙ軸方向の走査もスキップされ、第１走査部及び第２走査部の走査負担を軽減できる。

　本発明の表示装置によれば、走査部品の負担が軽減でき、性能低下や消費電力の増大を抑制できる。

本発明を適用したＨＭＤを示す概略斜視図である。レーザーユニットの構造を示す概略断面図である。ＭＥＭＳミラーの構造を示す概略斜視図である。ＭＥＭＳミラーの配置を示す概略斜視図である。レーザーユニットの構成を示すブロック図である。表示領域を示す概略図である。牛耕式の走査のタイミングチャートである（比較例）。ブロック単位で区画された表示領域を示す概略図である。ＨＭＤの表示動作に関するフローチャートである。表示領域の要部を拡大して示す概略図である。表示領域の要部を拡大して示す概略図である。本発明を適用したＨＭＤでの走査のタイミングチャートである。表示装置の別実施例を示す概略斜視図である。表示装置の別実施例を示す概略斜視図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

　（表示装置の構成）
　図１に、本発明を適用したシースルー型のＨＭＤ１（表示装置の一例）を示す。図示のＨＭＤ１は、眼鏡型ディスプレイ２や操作端末３などで構成されている。

　眼鏡型ディスプレイ２には、眼鏡ユニット１０とレーザーユニット２０とが備えられている。眼鏡ユニット１０は、レンズ１１やレンズフレーム１２、テンプル１３、ノーズパッド１４などで構成されている。

　眼鏡ユニット１０では、横長なレンズフレーム１２に一対のレンズ１１，１１が支持されていて、これらレンズ１１，１１が横並びに配置されている。一対のノーズパッド１４，１４は、これらレンズ１１，１１の間に設置されている。レンズフレーム１２の各端には、レンズフレーム１２と略直交する方向に対向して延びる一対のテンプル１３，１３が折り畳み可能に連結されている。

　眼鏡ユニット１０は、通常の眼鏡と同様に、両ノーズパッド１４に鼻を当て、両テンプル１３を耳にかけて装着する。そうすることで、両レンズ１１が両眼（眼球Ｅ）の直前に位置決めされる。

　操作端末３は、レーザーユニット２０と協働して画像を表示する。操作端末３には、画像データを記憶する記憶装置３ａや、画像データをレーザーユニット２０に無線送信する通信装置３ｂ、レーザーユニット２０のオンオフ等を操作する操作装置３ｃなどが備えられている。

　操作端末３はＨＭＤ１に必須ではない。例えば、操作端末３が果たす機能をレーザーユニット２０に組み込むことができれば、操作端末３は省略できる。

　レーザーユニット２０は、小さな棒ないし柱状の外観を有し、眼鏡ユニット１０に取り付けられている。レーザーユニット２０は、一方のテンプル１３に沿ってその内側に配置されている。レーザーユニット２０には照射孔２０ａが形成されており、照射孔２０ａから一方のレンズ１１に向けてレーザー光線が照射される。

　レーザー光線は、レンズ１１に設けられた横長な矩形の表示領域５に照射される。図示はしないが、表示領域５には、照射されたレーザー光線を偏向させる偏向構造が形成されている。それにより、表示領域５に照射されたレーザー光線は眼球Ｅの瞳孔に向かって反射される。そして、その反射光が、眼球Ｅの網膜で焦点を結ぶことにより、レーザー光線が描く画像が視認される。

　偏向構造としては、例えば、ハーフミラー構造や磨りガラス構造、蛍光材料を含むフィルムの積層構造など、様々な方法が考えられる。ホログラム素子や回折光学素子なども偏向構造に利用できる。要は、照射されたレーザー光線を眼に向けて反射できるものであればよい。

　図２に、レーザーユニット２０の構造を示す。レーザーユニット２０には、ユニットケース２１やレーザー光源２２（光源部）、走査装置２３（走査部）、制御装置２４、バッテリー２５などが備えられている。レーザー光源２２、走査装置２３、制御装置２４及びバッテリー２５は、ユニットケース２１に収容されている。

　レーザー光源２２は、レーザー光線を発生し、走査装置２３に向けて照射する。本実施形態のレーザー光源２２には、コスト及びサイズの観点から、半導体レーザーが用いられている。

　バッテリー２５は、レーザー光源２２、走査装置２３及び制御装置２４に電力を供給する。バッテリー２５は、交換又は充電できるのが好ましい。例えば、ユニットケース２１の外部に充電用の端子を設け、その端子を通じてバッテリー２５に充電可能にすることができる。

　走査装置２３は、レーザー光線を表示領域５に向けて反射し、表示領域５の上で走査させる。本実施形態では、走査装置２３の主要部にＭＥＭＳミラー３０が用いられている。

　ＭＥＭＳとは、「Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ」の略称であり、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路などを一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積したデバイスを意味する。ＭＥＭＳミラー３０は、そのＭＥＭＳ技術を光学処理に応用したデバイスであり、小型化に適している。

　図３に、ＭＥＭＳミラー３０の構造を示す。本実施形態のＭＥＭＳミラー３０は、反射鏡３１や支持台３２、中間枠３３、支持枠３４、第１支持腕３５、第２支持腕３６、第１コイル３７、第２コイル３８、永久磁石３９などで構成されている。支持台３２、中間枠３３、支持枠３４、第１支持腕３５及び第２支持腕３６は、例えば、シリコンウエハなどの薄膜からなり、一体に形成されている。

　支持枠３４は、矩形の枠形状に形成されている。中間枠３３は、支持枠３４よりもひとまわり小さい矩形の枠形状に形成されている。中間枠３３は、支持枠３４の内側に配置されている。支持台３２は、中間枠３３よりもひとまわり小さい矩形の板状に形成されている。支持台３２は、中間枠３３の内側に配置されている。反射鏡３１は支持台３２の上面に設置されている。

　第１支持腕３５は、支持枠３４と中間枠３３との間に配置され、これらを連結している。第２支持腕３６は、中間枠３３と支持台３２との間に配置され、これらを連結している。第１支持腕３５及び第２支持腕３６は、いずれも支持台３２の中心を通って直交する第１軸Ａ１及び第２軸Ａ２の各々に沿って配置されている。第１支持腕３５及び第２支持腕３６は、いずれも一対で構成されている。第１支持腕３５等の各々は、支持枠３４等の対向して位置する一対の辺の各々に配置されている。

　第１支持腕３５及び第２支持腕３６は、いずれも捩り変形可能である。従って、中間枠３３は、支持枠３４に対して第１軸Ａ１を中心に回動可能であり、支持台３２は、中間枠３３に対して第２軸Ａ２を中心に回動可能である。支持枠３４は、操作装置２３に固定されている。

　第１コイル３７は中間枠３３に設けられている。第１コイル３７は、中間枠３３を周回するように配置されている。第２コイル３８は支持台３２に設けられている。第２コイル３８は、支持台３２を周回するように設けられている。永久磁石３９は、４個あり、支持枠３４の各辺の外側に近接して配置されている。

　従って、このＭＥＭＳミラー３０の場合、第１コイル３７に電流を流すことで、ローレンツ力によって第１支持腕３５が捩られる。それにより、電流量に応じて中間枠３３が第１軸Ａ１を中心に回動変位する。また、第２コイル３８に電流を流すことで第２支持腕３６が捩られる。それにより、電流量に応じて支持台３２が第２軸Ａ２を中心に回動変位する。

　すなわち、このＭＥＭＳミラー３０は、第１コイル３７及び第２コイル３８に流す電流量を制御することにより、第１軸Ａ１及び第２軸Ａ２を中心に反射鏡３１の傾きを制御できるようになっている。

　ＭＥＭＳミラー３０は、例えば図４に示すように、レーザー光線が反射鏡３１に当たって表示領域５に反射されるように配置されている。反射鏡３１の傾斜角度が制御されることにより、反射されるレーザー光線は表示領域５の上を走査する。

　具体的には、第１軸Ａ１を中心に反射鏡３１の傾斜角度を制御することにより、反射されたレーザー光線は、表示領域５の横方に延びるＸ軸に沿って走査する。そして、第２軸Ａ２を中心に反射鏡３１の傾斜角度を制御することにより、反射されたレーザー光線は、表示領域５の縦方に延びるＹ軸（Ｘ軸と直交している）に沿って走査する。

　レーザー光源２２及び走査装置２３は、制御装置２４によって駆動制御されている。図５に、制御装置２４を含めたレーザーユニット２０の構成を示す。制御装置２４は、照射制御部４１や走査制御部４２、同期制御部４３、コントローラ４４（判断部）、通信部４５、メモリ４６（記憶部）などで構成されている。

　照射制御部４１は、レーザー光源２２と協働してレーザー光線の照射のオンオフ及び／又はレーザー光線の出力強度を制御する。詳細は後述するが、特に、照射制御部４１は、画像を構成する表示部分に対応して照射する処理を実行する。

　走査制御部４２は、走査装置２３と協働してレーザー光線の走査を制御する。具体的には、走査制御部４２は、ＭＥＭＳミラー３０の駆動を制御する、第１制御部４２ａと第２制御部４２ｂとを備える。第１制御部４２ａは、第１支持腕３５の捩れを制御して、第１軸Ａ１を中心とする反射鏡３１の傾きを調整し、表示領域５のＸ軸方向の走査を行う。第２制御部４２ｂは、第２支持腕３６の捩れを制御して、第２軸Ａ２を中心とする反射鏡３１の傾きを調整し、表示領域５のＹ軸方向の走査を行う。

　詳細は後述するが、走査制御部４２は、コントローラ４４の判断結果に基づいてＭＥＭＳミラー３０を制御し、画像を構成する表示部分に対応して走査を行うとともに、画像を構成しない無表示部分に対応して走査をスキップさせる処理を実行する。

　同期制御部４３は、コントローラ４４と協働して、照射制御部４１及び走査制御部４２の処理の同期を制御する。具体的には、同期制御部４３は、コントローラ４４からの指示に基づいて照射制御部４１及び走査制御部４２に同期信号を出力する。照射制御部４１及び走査制御部４２に同期信号が入力されることにより、照射と走査のタイミングが同期する。

　同期した照射及び走査が行われることにより、表示領域５の上に走査線が形成され、画像が表示される。このＨＭＤ１では、レーザー光線の照射によって画像の表示が行われるため、走査線には、画像を構成する表示部分（レーザー光線が照射される）と、画像を構成しない無表示部分（レーザー光線が照射されない）とが含まれる。

　通信部４５は、操作端末３と通信し、画像データを操作端末３から取得する。通信部４５と操作端末３との間の通信は、無線及び有線のいずれでもよいが、操作性の面からは無線が好ましい。

　なお、通信部４５は必須ではない。例えば、メモリーカード等の記憶媒体を介して画像データを取得してもよい。画像データがコントローラ４４で生成できれば、通信部４５も操作端末３も不要になる。要は、レーザーユニット２０が、必要な画像データを取得できればよい。

　メモリ４６は、画像データを一時記憶する。メモリ４６の具体例としては、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ又はフラッシュメモリが挙げられる。メモリ４６の記憶容量は、フレーム単位の記憶容量でもよいし、走査線単位の記憶容量であってもよい。ただし、コントローラ４４の演算負担が軽減できるため、記憶容量は大きい方が好ましい。

　コントローラ４４は、演算機能や制御機能を有し、レーザーユニット２０の全体を総合的に制御する。具体的には、コントローラ４４は、取得した画像データに解凍処理や画像処理等を行ってメモリ４６に一時記憶させる処理や、一時記憶した画像データに基づいて照射制御部４１、走査制御部４２及び同期制御部４３を制御する処理を実行する。

　詳細は後述するが、特にこのコントローラ４４には、画像データに基づいて、走査線のうち、画像を構成する表示部分と画像を構成しない無表示部分とを判断する機能が備えられている。

　（表示装置の動作）
　次に、ＨＭＤ１の動作について説明する。

　図６に表示領域５を示す。表示領域５は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の格子状の画素領域Ｐに区画することができる。従って、Ｘ軸及びＹ軸で規定された座標系として表示領域５を扱うことにより、任意の画素領域Ｐを特定することができる。

　例えば、表示領域５の左上角部の画素領域Ｐ０を原点（Ｘ０，Ｙ０）とし、表示領域５の右下角部の画素領域Ｐｅの座標値を（Ｘｎ，－Ｙｍ：ｎ，ｍは整数）とすれば、各画素領域Ｐを座標値（Ｘ０～Ｘｎ，Ｙ０～－Ｙｍ）でもって表せる。

　通常、Ｘ軸方向の走査は、Ｘ軸に沿って直線状に並ぶ画素領域Ｐに対し、表示領域５の左右両端間（Ｘ座標のＸ０からＸｎまでの間）で行われる（行走査）。Ｙ軸方向の走査は、行走査がＹ軸方向にシフトすることによって行われ、表示領域５の上下両端間（Ｙ座標のＹ０から－Ｙｍまでの間）で行われる（列走査）。

　一般的には、図６に矢印線で示すように、一方の方向に向かう行走査と、他方の方向に向かう行走査とが、Ｙ軸方向に１つの画素領域ごとにシフトしながら交互に繰り返し行われる。Ｙ軸方向のシフト、つまり列走査も、一方の方向に向かう列走査と、他方の方向に向かう列走査とが交互に繰り返し行われる（いわゆる牛耕式）。

　換言すれば、牛耕式の走査では、走査線が、表示領域５の左右両端間を繰り返し往復しながら、表示領域５の上下両端間を繰り返し移行する。

　図７に、牛耕式での走査のタイミングチャートを比較例として示す。例えば、原点の画素領域Ｐ０から、その右端（Ｘｎ，Ｙ０）の画素領域Ｐ１まで行走査すると、－Ｙ方向に１画素領域分、シフトする（Ｘｎ，－Ｙ１）。そして、左端（Ｘ０，－Ｙ１）の画素領域Ｐ２まで逆向きに行走査した後、－Ｙ方向に１画素領域分、シフトする（Ｘ０，－Ｙ２）。

　このような走査を繰り返し、表示領域５の右下角部の画素領域Ｐｅ（Ｘｎ，－Ｙｍ）に至ると反転し、Ｙ０に至るまで逆向きに走査する。そうして、Ｙ０に至れば、走査の１サイクルが終了し、再度、同じ順序で行走査及び列走査が行われる。

　これら走査の過程で、画像を構成する画素領域Ｐにレーザー光線が照射されることにより、画像が表示される。例えば、図６に拡大して示すように、画像を構成する画素領域Ｐｒにはレーザー光線が照射され、画像を構成しない画素領域Ｐｓにはレーザー光線は照射されない。これら一連の走査が高速で行われることにより、走査線が画像として視認される。

　ところが、この場合、ＭＥＭＳミラー３０の動作量が多く、しかも急な動作が多い。そのため、ＭＥＭＳミラー３０の機械的劣化を招き易く、消費電力量も多いという問題がある。

　そこで、このＨＭＤ１では、ＭＥＭＳミラー３０の動作を効率的に減少できるように、走査の制御が工夫されている。

　すなわち、走査の省略が可能な、画像を構成しない無表示部分については、走査の処理をスキップするように構成されている。この点、詳しく説明する。

　コントローラ４４は、メモリ４６に一時記憶された画像データに基づいて、表示領域５の一端から他端に至る走査線（単に、走査線ともいう）のうち、画像を構成する表示部分と画像を構成しない無表示部分とを判断する（単に、各々を表示部分、無表示部分ともいう）。その際、コントローラ４４は、複数の画素領域Ｐからなるブロック単位で、表示部分と無表示部分とを判断する。

　例えば、図８に示すように、表示領域５を、Ｘ軸方向に等間隔でＢ１～Ｂ８の８つのブロックに区画する。そうした場合、コントローラ４４は、Ｘ軸方向の走査をＢ１～Ｂ８の８つのブロック別に、表示すべき画像があるかどうかを判断する。

　図示の画像では、表示領域５の左上に日付を示す画像Ｄ１が表示され、表示領域５の中央部にアイコンを示す画像Ｄ２が表示されている。同図において、走査線Ａを見た場合、ブロックＢ２とＢ３には表示すべき画像が有る。従って、コントローラ４４は、ブロックＢ２とＢ３を表示部分と判断する。走査線Ａの他のブロックＢ１，Ｂ４～Ｂ８には表示すべき画像は無い。従って、コントローラ４４は、ブロックＢ１，Ｂ４～Ｂ８を無表示部分と判断する。

　また、図示の走査線Ｂを見た場合、ブロックＢ３～Ｂ６には表示すべき画像が有る。従って、コントローラ４４はブロックＢ３～Ｂ６を表示部分と判断する。走査線Ｂの他のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ７，Ｂ８には表示すべき画像は無い。従って、コントローラ４４はブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ７，Ｂ８を無表示部分と判断する。

　このように、ブロック単位で判断すれば、画素領域Ｐごとに判断するのに比べて、コントローラ４４の演算処理の負担が軽減できる。

　図９に示すフローチャートを参照しながら、ＨＭＤ１の表示動作について具体的に説明する。説明では、図８の画像を、原点の画素領域Ｐ０から走査して表示するものとする。

　例えば、ユーザーが操作端末３を操作してレーザーユニット２０の電源をオンにする。そうすることで、オフの操作が行われるまで、必要に応じて画像データが通信部４５を介してレーザーユニット２０に送信され、表示領域５に画像が表示される（ステップＳ１，Ｓ２）。表示される画像は、図示のような静止画である場合が多いが、静止画及び動画のいずれもあり得る。

　通信部４５を介して取得される画像データは、適宜メモリ４６に一時記憶される。コントローラ４４は、一時記憶された画像データに基づいて、走査対象の走査線、つまり、これから走査を開始する走査線に表示部分が有るか否かを判断する（ステップＳ３）。

　そして、コントローラ４４が走査対象の走査線に表示部分、つまり、画像が有るブロックは無いと判断した場合には（ステップＳ３でＮｏ）、Ｙ軸方向に１画素領域分だけシフトし、走査対象の走査線を一段下方に移行させる（ステップＳ４）。

　詳しくは、コントローラ４４の指示に基づき、走査制御部４２の第２制御部４２ｂが反射鏡３１の傾きを調整する。

　Ｙ軸方向に移行した場合、コントローラ４４は、移行先の走査線が最後の走査線、つまり、表示領域５の上下いずれかの端を走査する走査線であるか否かを判断する（ステップＳ５）。そして、最後の走査線であると判断された場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）、走査方向が逆転され（ステップＳ６）、ステップＳ１から継続して処理が実行される。

　一方、最後の走査線で無いと判断された場合には（ステップＳ５でＮｏ）、Ｙ軸方向の走査先に表示部分が有るか否かが判断される（ステップＳ７）。具体的には、走査先の走査線のうち、最後の走査線に至るまでの全ての走査線に表示部分が有るか否かが判断される。

　そして、Ｙ軸方向の走査先に表示部分が有ると判断された場合には（ステップＳ７でＹｅｓ）、そのままステップＳ１から継続して処理が実行される。

　図例の場合、Ｙ軸方向の走査先には、画像Ｄ１や画像Ｄ２があるため、そのままステップＳ１から継続して処理が実行される。また、図例の場合、画像Ｄ１を含む走査線が走査対象となるまでは表示部分の無い走査線が続く。従って、それまでは連続して列走査が行われ、走査対象の走査線が一段下方に繰り返し移行する（ステップＳ４）。

　そうして、画像Ｄ１を含む走査線が走査対象になった時、コントローラ４４は、その走査線には表示部分が有ると判断し（ステップＳ３でＹｅｓ）、その走査線の走査開示側から順に表示部分の走査が行われる（ステップＳ８）。

　画像Ｄ１の場合、最も走査開示側に位置する表示部分であるブロックＢ２に対し、走査が行われる。

　詳しくは、コントローラ４４は、ブロックＢ２を走査するように走査制御部４２に指示する。それにより、走査制御部４２は、第１制御部４２ａを制御し、レーザー光線がブロックＢ２を走査するように調整する。

　コントローラ４４は、また、ブロックＢ２を照射するように、照射制御部４１に指示する。それにより、照射制御部４１は、レーザー光源２２によるレーザー光線の照射のタイミングや照射の強度等を制御する。その結果、画像Ｄ１を構成している画素領域Ｐｒを走査するタイミングで、その画素領域Ｐｒにレーザー光線が照射される。

　コントローラ４４は、走査が行われたブロックがその走査線の最後のブロックであるか否かを判断する（ステップＳ９）。そして、最後のブロックである場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、Ｙ軸方向の走査が行われる（ステップＳ４）。最後のブロックでない場合には（ステップＳ９でＮｏ）、その走査先に表示部分が有るか否かが判断される（ステップＳ１０）。

　図例の場合、ブロックＢ２であり、最後のブロックではないため、その走査先のブロックに表示部分が有るか否かが判断される。

　そして、その走査先のブロックに表示部分が有る場合には（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ステップＳ７から継続して、その表示部分のブロックに対し、走査が行われる。

　図例の場合、ブロックＢ２に連なるブロックＢ３が表示部分に該当するため、ブロック３においてもブロック２に連続して走査が行われる。

　走査先に表示部分が無い場合、つまり、最後のブロックまで無表示部分が連続する場合には（ステップＳ１０でＮｏ）、その無表示部分の走査がスキップされる（ステップＳ１１）。

　詳しくは、コントローラ４４と走査制御部４２とが協働し、その走査線の走査を中断し、そして、次の走査線の走査に移行するように、第１制御部４２ａ及び第２制御部４２ｂを制御する。

　図１０に、画像Ｄ１の部分の拡大図を示す。例えば、画像Ｄ１を最初に含む走査線Ｌ１の走査が、表示領域５の左側から右側に向かって行われると想定する。その場合、その走査線Ｌ１においては、ブロックＢ２の左端に位置する画素領域Ｐ１からブロックＢ３の右端に位置する画素領域Ｐ２まで走査が行われる（画像Ｄ１を構成している画素領域Ｐｒには照射も行われる）。

　そして、ブロックＢ４～ブロックＢ８の走査は中断され、走査方向を反転して次に走査対象となる走査線Ｌ２の走査に移行し、ステップＳ５から継続して処理が実行される。

　このとき、走査線Ｌ２において画像Ｄ１を構成している画素領域Ｐｒは、走査線Ｌ１において画像Ｄ１を構成している画素領域Ｐｒと連続して位置しているのが普通である。従って、前者の画素領域Ｐｒは、後者の画素領域Ｐｒを含むブロックと同じブロックに位置する場合が多く、少なくともそのブロックに隣接するブロックに位置する。

　従って、次に走査が行われる走査線Ｌ２の画素領域Ｐ３は、その上の走査線Ｌ１の画素領域Ｐ２の真下の位置又は１ブロック離れた位置に位置する。いずれの場合も、表示領域５の全体から見れば、両画素領域Ｐ２，Ｐ３が近接して位置している点では違いはない。

　更に、後続のブロックＢ４～ブロックＢ８の走査を中断したことで、その分、画素領域Ｐ３の走査を開始するまでの時間に余裕が生じる。

　そこで、その余った時間を利用して、スキップの前後で走査線が滑らかにつながるように制御が行われる。

　詳しくは、走査制御部４２は、コントローラ４４と協働して、最適な走査の速度及びタイミングで画素領域Ｐ２から画素領域Ｐ３に移行するように、第１制御部４２ａ及び第２制御部４２ｂを制御する。そうすることで、第１支持腕３５等の急な捩り動作が抑制され、ＭＥＭＳミラー３０の負担を軽減することができる。消費電力も削減できる。

　走査線Ｌ２においても、走査線Ｌ１と同様に、ブロックＢ２の左端の画素領域Ｐ４まで走査が行われる。無表示部分であるブロックＢ１の走査はスキップされる。そうして、画素領域Ｐ５から次に走査対象となる走査線Ｌ３の走査が行われる。

　このような一連の動作が繰り返し行われ、画像Ｄ１を表示する走査が行われる。図例の場合、画像Ｄ１の表示後は、画像Ｄ２を含む走査線が走査対象となるまでは表示部分の無い走査線が続く。従って、それまでは連続してＹ軸方向に移行される。

　そうして、画像Ｄ２を含む走査線が走査対象になった時、コントローラ４４は、その走査線には表示部分が有ると判断し（ステップＳ３でＹｅｓ）、画像Ｄ１と同様にして画像Ｄ２を表示する走査が行われる。

　画像Ｄ２の表示後は、表示領域５の下端を走査する最後の走査線まで、表示部分の無い走査線が続く。従って、コントローラ４４は、Ｙ軸方向の走査先に表示部分が無いと判断する（ステップＳ７でＮｏ）。

　そうすると、このＨＭＤ１では、Ｙ軸方向の走査においても、無表示部分の走査をスキップするように構成されている（ステップＳ１２）。

　詳しくは、コントローラ４４と走査制御部４２とが協働し、その後の走査線の走査を中断し、Ｙ軸方向を反転して次の走査を開始するように第１制御部４２ａ及び第２制御部４２ｂを制御する。

　図例の場合において、例えば、画像Ｄ２を含む最後の走査線が右向きに走査したとする。その場合、図１１に示すように、その走査線Ｌ４の走査は、画素領域Ｐ８でスキップされ（ステップＳ１１）、Ｙ軸方向を下向きに画素領域Ｐ９に移行する（ステップＳ４）。その後、最後の走査線まで、それより先の走査線には表示部分が無いため（ステップＳ７）、Ｙ軸方向の走査がスキップされる（ステップＳ１２）。

　このとき、再び画素領域Ｐ８から逆向きに走査することになる。従って、反射鏡３１の傾きはほどんど変化させずに済む。更に、後続の走査を中断した分、画素領域Ｐ８の走査を開始するまでの時間に余裕が生じる。

　詳しくは、走査制御部４２は、コントローラ４４と協働して、最適な走査の速度及びタイミングで画素領域Ｐ９から反転して、再び画素領域Ｐ８に移行するように、第１制御部４２ａ及び第２制御部４２ｂを制御する。そうすることで、第１支持腕３５等の急な捩り動作が抑制され、ＭＥＭＳミラー３０の負担を軽減することができる。消費電力も削減できる。

　なお、画素領域Ｐ９に移行せず、そのまま画素領域Ｐ８に反転して戻るようにしてもよい。また、画素領域Ｐ８で走査を停止し、所定のタイミングで画素領域Ｐ８から反転して走査を開始するようにしてもよい。

　図１２に、本実施形態のＨＭＤ１における走査のタイミングチャートを例示する。図７に示した牛耕式の場合と比べて、明らかに走査範囲が減少している。従って、ＭＥＭＳミラー３０、特に第１支持腕３５及び第２支持腕３６に対する機械的負荷を低減することができる。ＭＥＭＳミラー３０の駆動に要する消費電力も低減できる。

　なお、本発明にかかる表示装置は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

　表示装置はＨＭＤ１に限らない。例えば、図１３に示すように、レーザーユニット２０等を鏡台などに組み込み、レーザー光線を鏡で反射させて画像を表示させてもよい。

　また、図１４に示すように、レーザーユニット２０等を自動車のフロントパネルに組み込み、レーザー光線をフロントガラスで反射させて画像を表示させてもよい。住居の窓ガラスやヘルメットの風防等に表示させることもできる。

　実施形態では、Ｙ軸方向の走査においては走査線単位で表示部分等の判断を行ったが、Ｙ軸方向の走査においても複数の走査線からなるブロック単位で判断を行ってもよい。また、ブロック単位の判断は必須ではなく、Ｘ軸及びＹ軸の両方ともに画素領域単位で判断してもよい。

　スキップの処理も、必ずしもＸ軸方向及びＹ軸方向の両方で行う必要はない。いずれか一方のみでスキップを行ってもよい。

　例えば、Ｙ軸方向の走査は全範囲で行い、Ｘ軸方向の走査のみスキップさせてもよい。通常、Ｙ軸方向の走査は、Ｘ軸方向の走査に比べて周期が長い。従って、Ｙ軸方向の走査であれば、全範囲で行っても、ＭＥＭＳミラー３０の負担や電力消費はそれほど大きくない。また、２軸方向でスキップを制御するよりも、１軸方向でスキップを制御する方がコントローラ４４の演算負担を大幅に軽減できる利点もある。

　実施形態では、Ｘ軸方向のスキップはブロック単位で行ったが、画素単位でスキップしてもよい。すなわち、最後の表示すべき画素領域から次の走査線の表示すべき画素領域に直接移行してもよい。

　レーザー光源２２は、半導体レーザーに限らない。例えば、ＬＥＤ光源が利用できる。この場合、ＬＥＤ光源から放出される光をレンズなどを用いて集光し、レーザー状の光線を形成すればよい。要は、画像認識に支障のない程度に集光された光を照射できるものであればよい。

　ＭＥＭＳミラー３０は、電磁力に限らず静電力で駆動してもよい。また、走査装置２３は、ＭＥＭＳミラー３０に限らず、例えばガルバノミラーを用いて構成してもよい。

１　ＨＭＤ（表示装置）
５　表示領域
１０　眼鏡ユニット
２０　レーザーユニット
２１　ユニットケース
２２　レーザー光源（光源部）
２３　走査装置（走査部）
２４　制御装置
３０　ＭＥＭＳミラー
４１　照射制御部
４２　走査制御部
４３　同期制御部
４４　コントローラ（判断部）
４５　通信部
４６　メモリ（記憶部）

Claims

　照射した光線によって形成される走査線により、表示領域に画像を表示する表示装置であって、
　前記光線を発する光源部と、
　前記光源部が発した前記光線を前記表示領域上で走査させる走査部と、
　前記画像のデータを取得して一時的に記憶する記憶部と、
　前記データに基づいて、前記走査線のうち、前記画像を構成する表示部分と前記画像を構成しない無表示部分とを判断する判断部と、
　前記判断部の判断結果に基づいて前記走査部を制御し、前記表示部分に対応して走査を行うとともに、前記無表示部分に対応して走査をスキップさせる走査制御部と、
　前記走査部と同期して前記光源部を制御し、前記表示部分に対応して照射を行う照射制御部と、
を備える表示装置。
　請求項１に記載の表示装置において、
　前記走査制御部は、走査をスキップさせる場合に、スキップ前後で前記走査線が滑らかにつながるように前記走査部を制御する表示装置。
　請求項１に記載の表示装置において、
　前記表示領域は、互いに直交するＸ軸及びＹ軸に沿って区画された複数の画素領域を含み、
　前記走査部は、
　前記Ｘ軸方向に前記光線を走査させる第１走査部と、
　前記Ｙ軸方向に前記光線を走査させる第２走査部と、
を備え、
　前記走査制御部が、前記第１走査部及び前記第２走査部を制御することにより、前記光線が、前記表示領域上を走査する表示装置。
　請求項３に記載の表示装置において、
　前記走査部は、
　前記光源部が発した前記光線を反射する反射鏡と、
　前記第１走査部として機能する捩り変形可能な第１支持腕と、
　前記第２走査部として機能する捩り変形可能な第２支持腕と、
を有し、
　前記第１支持腕及び前記第２支持腕が捩られることによって前記反射鏡の傾きが変化し、反射した前記光線が前記表示領域上を走査する表示装置。
　請求項３又は請求項４に記載の表示装置において、
　前記判断部は、複数の前記画素領域からなるブロック単位で、前記表示部分と前記無表示部分とを判断する表示装置。
　請求項３又は請求項４に記載の表示装置において、
　前記Ｘ軸方向の走査中において、走査先に前記表示部分は無いと前記判断部が判断した場合、前記走査制御部は、前記第１走査部を制御して前記Ｘ軸方向の走査をスキップさせる表示装置。
　請求項６に記載の表示装置において、
　前記Ｙ軸方向の走査中において、走査先に前記表示部分は無いと前記判断部が判断した場合、前記走査制御部は、前記第２走査部を制御して前記Ｙ軸方向の走査をスキップさせる表示装置。
　請求項４に記載の表示装置において、
　前記走査部に、ＭＥＭＳミラーが用いられている表示装置。