(57)【要約】【課題】高速走査部の改善により高解像度化や高品質化を図ることができる画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、画像信号に応じた光を出射する光源部と、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、第一の走査方向とは略直交する第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部と、高速走査部及び低速走査部を駆動して光源部から出射させた光を２次元走査する制御部と、を備えた。画像表示装置は、高速走査部の走査領域を略二分する第一走査領域の光と第二走査領域の光をそれぞれ光軸の異なる第一光路と第二光路とに分岐する光路分岐部と、光路分岐部によって第一光路と第二光路に分岐した第一走査領域の光と第二走査領域の光とを同一光軸の光路に合流させることにより、第一走査領域と第二走査領域とを重ねて合成走査領域とする光路合成部と、を備える。【選択図】図３
2010181733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた光を出射する光源部と、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向とは略直交する第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部と、前記高速走査部及び前記低速走査部を駆動して前記光源部から出射させた光を２次元走査する制御部と、を備えた画像表示装置において、
前記高速走査部の走査領域を略二分する第一走査領域の光と第二走査領域の光をそれぞれ光軸の異なる第一光路と第二光路とに分岐する光路分岐部と、
前記光路分岐部によって前記第一光路と前記第二光路に分岐した前記第一走査領域の光と前記第二走査領域の光とを同一光軸の光路に合流させることにより、前記第一走査領域と前記第二走査領域とを重ねて合成走査領域とする光路合成部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光路合成部は、前記第一走査領域の光と前記第二走査領域の光を、前記光路分岐部による分岐前の走査方向の関係を維持したまま、同一光軸の光路に合流させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光路合成部は、前記第一走査領域の光と前記第二走査領域の光を、一方の走査領域の光が前記光路分岐部による分岐前の走査方向と逆向きとなる関係にして、同一光軸の光路に合流させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第二光路にリレー光学系を設けて前記第二光路の光路長を前記第一光路の光路長よりも長くしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第一光路と前記第二光路と同一光路長としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
画像信号から１フレーム分の画素情報をフレームの先頭から順に記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部から前記画素情報を読み出す際に、前記高速走査部が前記第一走査領域に走査方向が向いているときと、前記高速走査部が前記第二走査領域に走査方向が向いているときとで、前記画素情報の読み出し順序を逆転させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記高速走査部は、往復走査で光を走査して前記走査領域を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光路合成部は、前記第一光路から入射した光と前記第二光路から入射した光の相対的な偏光方向を略９０度異なるように同一光軸の光路に合流させることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関するものであり、特に、画像信号に応じた強度の光を第一の走査方向に対して相対的に高速に走査する高速走査部と、第一の走査方向とは略直交する第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部と、を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像信号に応じた光を出射する光源部と、この光源部から出射された光を第一の走査方向に高速に走査する高速走査部と、第一の走査方向とは略直交する第二の走査方向に対し、光を反射ミラーで低速に走査する低速走査部と、それら高速走査部及び低速走査部を駆動して光源部から出射させた光を２次元走査する制御部と、を備えた画像表示装置が知られている。
【０００３】
この種の画像表示装置として、高速走査部及び低速走査部で走査した光を観察者の眼の網膜に投影する網膜走査型ディスプレイが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる網膜走査型ディスプレイでは、高速走査部をガルバノミラーなどの光走査素子を用いて形成しており、例えば、この光走査素子のミラーを共振させることで走査周波数を高めたり光走査の振幅を増大させたりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような網膜走査型ディスプレイでは、画像の高解像度化を図るためにも高速走査部の走査周波数を増大させることが望まれている。
【０００６】
しかし、高速走査部の走査周波数を増大させるのは容易ではなく、また、低コスト化の妨げにもなる。例えば、光走査素子のミラーを共振により駆動する高速走査部の場合、共振周波数を増大させようとすると、それに伴って光走査の振幅が小さくなったり、不良率が上がったりするため、所望の走査周波数の高速走査部を開発するために時間やコストがかかってしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、高速走査部の改善により高解像度化や高品質化を図ることができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の本発明では、画像信号に応じた光を出射する光源部と、第一の走査方向に対して相対的に高速に光を走査する高速走査部と、前記第一の走査方向とは略直交する第二の走査方向に対して相対的に低速に光を走査する低速走査部と、前記高速走査部及び前記低速走査部を駆動して前記光源部から出射させた光を２次元走査する制御部と、を備えた画像表示装置において、前記高速走査部の走査領域を略二分する第一走査領域の光と第二走査領域の光をそれぞれ光軸の異なる第一光路と第二光路とに分岐する光路分岐部と、前記光路分岐部によって前記第一光路と前記第二光路に分岐した前記第一走査領域の光と前記第二走査領域の光とを同一光軸の光路に合流させることにより、前記第一走査領域と前記第二走査領域とを重ねて合成走査領域とする光路合成部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記光路合成部は、前記第一走査領域の光と前記第二走査領域の光を、前記光路分岐部による分岐前の走査方向の関係を維持したまま、同一光軸の光路に合流させることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記光路合成部は、前記第一走査領域の光と前記第二走査領域の光を、一方の走査領域の光が前記光路分岐部による分岐前の走査方向と逆向きとなる関係にして、同一光軸の光路に合流させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４記載の本発明では、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記第二光路にリレー光学系を設けて前記第二光路の光路長を前記第一光路の光路長よりも長くしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項５記載の本発明では、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記第一光路と前記第二光路と同一光路長としたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項６記載の本発明では、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、画像信号から１フレーム分の画素情報をフレームの先頭から順に記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部から前記画素情報を読み出す際に、前記高速走査部が前記第一走査領域に走査方向が向いているときと、前記高速走査部が前記第二走査領域に走査方向が向いているときとで、前記画素情報の読み出し順序を逆転させることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項７記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記高速走査部は、往復走査で光を走査して前記走査領域を形成することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項８記載の本発明では、請求項１から７のいずれかに記載の発明において、前記光路合成部は、前記第一光路から入射した光と前記第二光路から入射した光の相対的な偏光方向を略９０度異なるように同一光軸の光路に合流させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高速走査部の走査周波数を高めることなく、画像表示装置が表示する画像の高解像度化や高品質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における網膜走査型ディスプレイを示す説明図である。
【図２】本実施形態における網膜走査型ディスプレイの第１リレー光学系の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態における網膜走査型ディスプレイの制御を示す説明図である。
【図４】本実施形態における網膜走査型ディスプレイの第１リレー光学系の構成を示す概略図である。
【図５】本実施形態における網膜走査型ディスプレイの制御を示す説明図である。
【図６】本実施形態における網膜走査型ディスプレイの制御を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。また、本発明の画像表示装置を網膜走査型ディスプレイ１に採用した実施形態について以下に説明する。
【００２０】
［画像表示装置の電気的構成］
本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１の電気的構成などについて図１を用いて説明する。
【００２１】
図１に示すように、網膜走査型ディスプレイ１には、外部から供給される画像信号Ｓを処理するための光源ユニット部１０が設けられている。光源ユニット部１０には、外部からの画像信号Ｓが入力され、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する画像信号供給回路１１が設けられ、この画像信号供給回路１１から画像信号１３（１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ）、水平駆動信号１８、垂直駆動信号１９が出力される。この光源ユニット部１０は、画像信号Ｓに応じてレーザ光を出射する光源部として機能する。
【００２２】
また、光源ユニット部１０には、画像信号供給回路１１から画像信号１３として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各画像信号をもとにそれぞれ強度調整されたレーザ光を出射するように、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザを２３、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１５，Ｇレーザドライバ１６，Ｂレーザドライバ１７が設けられている。さらに、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系２４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー２５と、合波されたレーザ光を光ファイバ３０に導く結合光学系２６とが設けられている。尚、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。
【００２３】
また、網膜走査型ディスプレイ１には、光源ユニット部１０から伝搬されたレーザ光を水平走査系４２に導くコリメート光学系４１と、コリメートされたレーザ光を、光走査素子としてのガルバノミラー４２ａを利用して水平方向に走査する水平走査系４２と、水平走査系４２によって走査されたレーザ光を垂直走査系４４に導く第１リレー光学系４３と、水平走査系４２に走査され、第１リレー光学系４３を介して入射されたレーザ光を、光走査素子としてのガルバノミラー４４ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系４４と、垂直走査系４４に走査されたレーザ光をユーザの瞳孔４７に入射し、ユーザの眼の網膜４８に画像を投影する第２リレー光学系４５と、が設けられている。
【００２４】
尚、具体的な一例としては、水平走査系４２は、表示すべき画像の１走査線ごとに、レーザ光を水平方向に水平走査する光学系である。また、水平走査系４２は、レーザ光を水平方向に走査するガルバノミラー４２ａと、そのガルバノミラー４２ａの駆動制御を行う水平制御回路４２ｃとを備えている。
【００２５】
これに対し、垂直走査系４４は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザ光を最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直方向に垂直走査する光学系である。また、垂直走査系４４は、垂直走査するガルバノミラー４４ａと、そのガルバノミラー４４ａの駆動制御を行う垂直制御回路４４ｃとを備えている。
【００２６】
水平走査系４２は、垂直走査系４４より相対的に高速にすなわち高周波数でレーザ光を走査するように設計されている。また、水平走査系４２，垂直走査系４４は、各々画像信号供給回路１１に接続され、画像信号供給回路１１より出力される水平駆動信号１８、垂直駆動信号１９にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。
【００２７】
尚、本実施形態における水平走査系４２は、入射されるレーザ光を水平方向（第一の走査方向）に対して相対的に高速に走査させる高速走査部の一例に相当する。また、本実施形態における垂直走査系４４は、その水平方向に走査されたレーザ光を、垂直方向（第二の走査方向）に対して相対的に低速に走査させる低速走査部の一例に相当する。
【００２８】
また、本実施形態においては、水平走査系４２のガルバノミラー４２ａと、垂直走査系４４のガルバノミラー４４ａとは、名称を同じように説明したが、レーザ光を走査するように其の反射面が揺動（回転）させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。また、本実施形態においては、水平走査系４２を共振タイプの走査系とし、垂直走査系４４を非共振タイプの走査系としたが、これに限らず、例えば、垂直走査系４４を共振タイプの走査系としてもよいし、どちらも非共振タイプの走査系としてもよい。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態の網膜走査型ディスプレイ１が、外部からの画像信号Ｓを受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について図１を用いて説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の網膜走査型ディスプレイ１では、光源ユニット部１０に設けられた画像信号供給回路１１が外部からの画像信号Ｓの供給を受けると、画像信号供給回路１１は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ画像信号１３ｒ，Ｇ画像信号１３ｇ，Ｂ画像信号１３ｂからなる画像信号１３を出力すると共に、画像信号Ｓに含まれるか又は一緒に入力される水平同期信号と垂直同期信号に基づいて、水平駆動信号１８と、垂直駆動信号１９とを出力する。Ｒレーザドライバ１５，Ｇレーザドライバ１６，Ｂレーザドライバ１７は各々入力されたＲ画像信号１３ｒ，Ｇ画像信号１３ｇ，Ｂ画像信号１３ｂに基づいてＲレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３に対してそれぞれの駆動信号を出力する。Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３はそれぞれの駆動信号に応じた強度のレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系２４に出力する。また、画像信号供給回路１１は、水平走査系４２のガルバノミラー４２ａの駆動状態を示すＢＤ同期タイミング信号（図示せず）に応じて、レーザ光を発生し、各々をコリメート光学系２４に出力するタイミングを制御する。つまり、このような網膜走査型ディスプレイ１（画像信号供給回路１１）は、ガルバノミラー４２ａなどにレーザ光を出射させるタイミングを制御することとなる。各レーザ２１，２２，２３から発生されるレーザ光は、このコリメート光学系２４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー２５に入射されて１つのレーザ光となるよう合成された後、結合光学系２６によって光ファイバ３０に入射されるよう導かれる。
【００３１】
光ファイバ３０によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ３０からコリメート光学系４１によって平行光にコリメートされて水平走査系４２に出射される。この出射されたレーザ光は、水平走査系４２のガルバノミラー４２ａの反射ミラー４２ｂに入射される。また、ガルバノミラー４２ａの反射ミラー４２ｂに入射したレーザ光は水平駆動信号１８に同期して水平方向に走査されて第１リレー光学系４３を介し、垂直走査系４４のガルバノミラー４４ａの反射ミラー４４ｂに入射する。ガルバノミラー４４ａは、垂直駆動信号１９に同期して、その反射ミラー４４ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー４４ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。このように画像信号供給回路１１は、高速走査部である水平走査系４２及び低速走査部である垂直走査系４４を駆動して光源部から出射させた光を２次元走査する制御部として機能する。
【００３２】
ガルバノミラー４４ａによって走査されたレーザ光は、第２リレー光学系４５を介して、ユーザの瞳孔４７に入射する。これによって、ユーザはこのように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。つまり、この網膜走査型ディスプレイ１は、画像に関する画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示する画像表示装置の一例に相当する。
【００３３】
［第１リレー光学系４３の構成］
また、上述した第１リレー光学系４３の構成について図２を用いて以下に説明する。尚、図２においては、理解を容易とするために、レーザ光（以下、単に「光」とする）の中心（光軸）のみを示している。
【００３４】
本実施形態における第１リレー光学系４３は、図２に示すように、走査された光を分岐させる光分岐部５０と、分岐させた光路を合流させる光路合成部５１と、を含む構成である。
【００３５】
光分岐部５０は、高速走査部である水平走査系４２のガルバノミラー４２ａによって高速に走査された光を分岐する。特に、この光分岐部５０は、ガルバノミラー４２ａの走査領域５２を略二分する第一走査領域５２ａの光と第二走査領域５２ｂの光をそれぞれ光軸の異なる第一光路Ａと第二光路Ｂとに分岐する。この光分岐部５０は、リレー系レンズ６０ａと、反射ミラー６１ａ及び６１ｂとを含む構成である。尚、ガルバノミラー４２ａの走査領域５２における光軸中心（水平方向における走査範囲の中心）及びその付近の領域を、第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂのいずれにも含まれないようにしている。すなわち、走査領域５２における光軸中心及びその付近の領域を有効画像を表示しない無効表示領域としており、この無効表示領域で走査される光は第２リレー光学系４５から出射しないようにしている。かかる構成により、ガルバノミラー４２ａの駆動が万一停止して走査領域５２における光軸中心やその付近の領域に光を走査することになった場合でも、安全性を担保することができる。
【００３６】
第一走査領域５２ａにおける光は、リレー系レンズ６０ａを透過し、反射ミラー６１ａで反射されて、第一光路Ａとして反射ミラー６６ａに入射し、第一走査領域５２ｂにおける光は、リレー系レンズ６０ａを透過し、反射ミラー６１ｂで反射されて、第二光路Ｂとして反射ミラー６６ｂに入射する。
【００３７】
光路合成部５１は、第一光路Ａと第二光路Ｂに分岐した第一走査領域５２ａの光と第二走査領域５２ｂの光とを同一光軸の光路Ｘに合流させることにより、第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂとを重ねて合成走査領域５２ｘとする。
【００３８】
光路合成部５１は、反射ミラー６６ａ，６６ｂ，６７ａ，６７ｂと、１／２波長板６８ａと、偏光プリズム６９ａと、リレー系レンズ７０ａとを含む構成である。１／２波長板６８ａは、偏光特性を９０度回転する機能を有し、Ｐ波をＳ波に、若しくは、Ｓ波をＰ波に変換することが可能である。仮にガルバノミラー４２ａからの反射光をＰ波とすると、光路ＡはＳ波に変換され、光路ＢはＰ波のままで偏光プリズム６９ａに入射する。また、偏光プリズム６９ａは、光路Ａ方向からのＳ波と光路Ｂ方向からのＰ波を反射する面を有する。
【００３９】
第一走査領域５２ａにおける光は、第一光路Ａとして反射ミラー６６ａに入射した光は、１／２波長板６８ａに入射し、１／２波長板６８ａを透過した光が反射ミラー６７ａに入射する。反射ミラー６７ａで反射された光は、偏光プリズム６９ａに入射し、リレー系レンズ７０ａに入射する。第二走査領域５２ｂにおける光は、第二光路Ｂとして反射ミラー６６ｂに入射した光は、反射ミラー６７ｂに入射する。反射ミラー６７ｂで反射された光は、偏光プリズム６９ａに入射し、リレー系レンズ７０ａに入射する。
【００４０】
このように、１／２波長板６８ａにより、第一光路Ａから入射した光と第二光路Ｂから入射した光の相対的な偏光方向を略９０度異なるようにした後、偏光プリズム６９ａにより、同一光軸の光路Ｘに合流させることとなる。従って、光の相対的な偏光方向を略９０度になるように合流させることによって、偏光プリズム６９ａを用いて容易に光路を合流させることができる。
【００４１】
また、光分岐部５０と光路合成部５１は、例えば第一光路Ａと第二光路Ｂとを対称に配置することで第一光路Ａと第二光路Ｂと同一光路長とすることができ、これにより共役関係を維持することができる。
【００４２】
尚、第１リレー光学系４３に光分岐部５０と光路合成部５１とを設けることにより、垂直方向へ走査されていない光を取り扱えることから光分岐部５０と光路合成部５１の小型化を図ることができるが、第１リレー光学系４３に代えて第２リレー光学系４５に設けるようにしてもよい。すなわち、水平走査系４２により水平方向に走査された光をその後の光路で分岐、合流させるものであればよい。
【００４３】
［第１リレー光学系４３の機能］
上述した第１リレー光学系４３の機能について図３を用いて以下に説明する。図３は、本実施形態における第１リレー光学系４３の機能を示す説明図である。同図において、横軸を水平方向Ｈとし、縦軸を時間方向ｔとして示す。なお、縦軸は垂直方向Ｖに対応すると考えることもできる。
【００４４】
本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１では、上述したようにガルバノミラー４２ａによる往復走査で光を水平方向（符号Ｈに示す方向）に往復走査して図３（Ａ）に示すように走査領域５２内で光を走査可能としており、この走査領域５２のうち第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂで画像を形成するための光が走査される。
【００４５】
図３（Ａ）では、ガルバノミラー４２ａにより走査領域５２全域で往復走査したときの光の軌跡γを示しているが、第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂ以外で走査される光は画像形成に用いられず、図３（Ｂ）に示すように、第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂで画像を形成するための光が走査される。
【００４６】
このように走査領域５２においては、ガルバノミラー４２ａによる水平方向の１走査（往路走査及び復路走査の各走査）により、第一走査領域５２ａにおける１水平ライン分の光と第二走査領域５２ｂにおける１水平ライン分の光が走査される。
【００４７】
第一走査領域５２ａで走査された光と第二走査領域５２ｂで走査された光は、光分岐部５０によりそれぞれ第一光路Ａと第二光路Ｂに分岐後、光路合成部
５１により、分岐前の走査方向の関係を維持したまま、同一光軸の光路Ｘに合流して、合成走査領域５２ｘを形成する。１フレーム分の画像を表示するために必要なガルバノミラー４２ａの走査数（以下、「走査線数」とも呼ぶ）をＮとすると、第一走査領域５２ａの走査線数もＮとなり、第二走査領域５２ｂの走査線数もＮとなる。従って、合成走査領域５２ｘでの走査線数は２Ｎとなり、ガルバノミラー４２ａによる走査数を結果的に倍増させることができる。
【００４８】
例えば、図３（Ｃ）に示すように、第一走査領域５２ａ及び第二走査領域５２ｂを矢印８０ａ〜８０ｅで示すように走査された各領域５２ａ,５２ｂの光は、光分岐部５０及び光路合成部５１を介して合成走査領域５２ｘにおいて矢印８０ａ’〜８０ｅ’で示すように走査されることになる（図３（Ｄ）参照）。このように高速走査である水平走査系４２の１走査で２ライン分の画素情報（画像情報）に応じた光が走査でき、これを繰り返すことによって、走査線を倍増した１フレーム分の画像が表示できる。
【００４９】
また、画像信号供給回路１１は、画像信号から１フレーム分の画素情報をフレームの先頭から順に記憶する記憶部（例えばＶＲＡＭ）を備えており、各領域５２ａ,５２ｂの１ラインの走査毎に１ライン分の画素情報を記憶部から読み出し、当該画素情報に応じた強度の光を各レーザ２１〜２３から出力する。
【００５０】
ガルバノミラー４２ａによる走査はその１走査毎にその走査方向が異なることから、画像信号供給回路１１は、記憶部に記憶されている画素情報を読み出す際に、各ラインの画素情報を先頭画素から最終画素に向けて読み出す正順読み出しと、各ラインの画素情報を最終画素から先頭画素に向けて読み出す逆順読み出しを画素情報の２ライン分毎に切り替える。すなわち、画素情報を読み出す際に、ガルバノミラー４２ａが第一走査領域５２ａに走査方向が向いているときと、ガルバノミラー４２ａが第二走査領域５２ｂに走査方向が向いているときとで、画素情報の読み出し順序を逆にしている。
【００５１】
以上のように第一の実施形態の網膜走査型ディスプレイ１では、第一光路Ａと第二光路Ｂに分岐した第一走査領域５２ａの光と第二走査領域５２ｂの光とを同一光軸の光路Ｘに合流させ、第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂとを重ねて合成走査領域５２ｘとしている。
【００５２】
かかる構成により、高速走査である水平走査系４２の走査線数を倍増することができ、走査線数の大幅な増加による高解像度化を図ることができる。また、所望の走査線数を一定にするならば、共振周波数を半減させることができ、結果として、品質の安定、製造の容易化、振幅増を図ることができる。また、水平走査系４２による走査領域５２の光軸中心に、有効画像を表示しない無効表示領域を容易に設けることができ、ガルバノミラー４２ａの駆動が万一停止した際の安全性を担保することもできる。また、走査する光が極めて細い径であれば、上述した２つの走査領域の光の状態（例えば光路長や共役関係など）の考慮をあまりしなくてよいため、上述した２つの走査領域の走査光の合流させることが容易となる。
【００５３】
［第二の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、第一走査領域５２ａの光と第二走査領域５２ｂの光を、分岐前の走査方向の関係を維持したまま、同一光軸の光路Ｘに合流させたが、これに限らず、例えば、分岐前の走査方向と逆向きとなる関係で、同一光軸の光路に合流させてもよい。また、上述した実施形態においては、第一光路Ａと第二光路Ｂと同一光路長としたが、これに限らず、例えば、第一光路と第二光路とのいずれかの光路長を長くしてもよい。また、第一光路と第二光路とが、実質的に共役関係に有り、第一光路と第二光路とが重ね合わされるように構成されていればどのような構成でも実施可能である。
【００５４】
具体的には、図４に示すように、第１リレー光学系４３は、光を分岐させる光分岐部５３と、分岐させた光路を合流させる光路合成部５４と、を含む構成である。
【００５５】
この光分岐部５３は、リレー系レンズ６０ｃ，６０ｄを含む構成である。
【００５６】
第一走査領域５５ｃにおける光は、リレー系レンズ６０ｃを透過し、第一光路Ｃとしてハーフミラー６８ｃに入射し、第二走査領域５５ｄにおける光は、リレー系レンズ６０ｄを透過し、第二光路Ｄとしてリレー系レンズ６６ｄに入射する。
【００５７】
光路合成部５４は、第一光路Ｃと第二光路Ｄに分岐した第一走査領域５５ｃの光と第二走査領域５５ｄの光とを同一光軸の光路Ｙに合流させることにより、第一走査領域５５ｃと第二走査領域５５ｄとを重ねて合成走査領域５５ｙとする。
【００５８】
光路合成部５４は、リレー系レンズ６６ｄ，６８ｄ，６９ｃと、反射ミラー６７ｄと、ハーフミラー６８ｃとを含む構成である。
【００５９】
第一走査領域５５ｃにおける光は、第一光路Ｃとしてハーフミラー６８ｃを透過し、リレー系レンズ６９ｃを透過し、ユーザの瞳孔４７に入射する。第二走査領域５５ｄにおける光は、第二光路Ｄとしてリレー系レンズ６６ｄに入射した光は、反射ミラー６７ｄに入射する。そして、反射ミラー６７ｄに入射した光は、リレー系レンズ６８ｄを透過し、ハーフミラー６８ｃに入射し、リレー系レンズ６９ｃを透過し、ユーザの瞳孔４７に入射する。また、リレー系レンズ６６ｄと、反射ミラー６７ｄとの間では、分岐前の走査方向とは逆になる。また、このリレー系レンズ６６ｄ等のリレー光学系を、第二光路Ｄに設けて第二光路Ｄの光路長を第一光路Ｃの光路長よりも長くした。
【００６０】
［第１リレー光学系４３の機能］
また、上述した第１リレー光学系４３の機能について図５を用いて以下に説明する。図５は、本実施形態における第１リレー光学系４３の機能を示す説明図である。同図では図３と同様に横軸を水平方向Ｈとし、縦軸を時間方向ｔとして示している。
【００６１】
上述した第一の実施形態と同じように、ガルバノミラー４２ａによる往復走査で光を走査して走査領域５５を形成可能とし、図５（Ａ）に示すように、第一走査領域５５ｃと第二走査領域５５ｄで画像を形成するための光が走査される。
【００６２】
第一走査領域５５ｃで走査された光と第二走査領域５５ｄで走査された光は、光分岐部５０によりそれぞれ第一光路Ｃと第二光路Ｄに分岐後、光路合成部５１により、同一光軸の光路Ｙに合流され、合成走査領域５５ｙを形成する。このとき、光路合成部５１では第一走査領域５５ｃの光と第二走査領域５５ｄの光を、一方の走査領域（例えば、第二走査領域５５ｄ）の光が分岐前の走査方向と逆向きとなる関係にして、同一光軸の光路Ｙに合流させる。これにより、高速走査である水平走査系４２の１走査で２ライン分の画素情報に応じた光が走査でき、これを繰り返すことによって、走査線を倍増した１フレーム分の画像が表示できる。
【００６３】
例えば、第一走査領域５５ｃ及び第二走査領域５５ｄを矢印８０ａ〜８０ｅで示すように走査された各領域５５ｃ,５５ｄの光（図５（Ａ）参照）は、光分岐部５０及び光路合成部５１を介して合成走査領域５５ｙにおいて矢印８０ａ’〜８０ｅ’で示すように走査されることになる（図５（Ｂ）参照）。
【００６４】
また、画像信号供給回路１１は、上述した第一の実施形態と同じように、各領域５５ｃ,５５ｄの１ラインの走査毎に１ライン分の画素情報を記憶部から読み出し、当該画素情報に応じた強度の光を各レーザ２１〜２３から出力する。
【００６５】
ガルバノミラー４２ａによる走査は１走査毎にその走査方向が異なり、しかも、合成走査領域５５ｙにおける各領域５５ｃ，５５ｄの対応関係が異なる。そのため、画像信号供給回路１１は、記憶部に記憶されている画素情報を読み出す際に、正順読み出し（各ラインの画素情報を先頭画素から最終画素に向けて読み出す）と、逆順読み出し（各ラインの画素情報を最終画素から先頭画素に向けて読み出す）を画素情報の１ライン分毎に切り替えている。
【００６６】
このように、第一光路Ａと第二光路Ｂに分岐した第一走査領域５５ｃの光と第二走査領域５５ｄの光とを同一光軸の光路Ｙに合流させ、第一走査領域５５ｃと第二走査領域５５ｄとを重ねて合成走査領域５５ｙとしても、容易に画像を表示させることができる。
【００６７】
［第三の実施形態］
また、上述した実施形態においては、高速走査部である水平走査系４２において画素情報に応じた光を往復（例えばｓｉｎ波形や三角波形等）で走査したが、これに限らず、例えば、往復ではなく、単方向のみ画像を表示する鋸波形駆動の走査を行ってもよい。
【００６８】
［第１リレー光学系４３の制御］
前記鋸波形駆動の走査に関し、上述した図２に示す第１リレー光学系４３の機能について図６を用いて以下に説明する。図６は、本実施形態における第１リレー光学系４３の鋸波形駆動の走査に対する機能を示す説明図である。尚、同図では図３と同様に横軸を水平方向Ｈとし、縦軸を時間方向ｔとして示している。
【００６９】
具体的に、第三の実施形態に鋸波形にて、単方向の高速走査を行わせると、図６（Ａ）に示すように、ガルバノミラー４２ａは、走査領域５２内で光を走査可能となり、図６（Ｂ）に示すように、この走査領域５２のうち第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂで画像を形成するための光が走査される。
【００７０】
このように走査領域５２においては、ガルバノミラー４２ａによる水平方向の往路走査又は復路走査のいずれか一方の走査により、第一走査領域５２ａにおける１ライン分の画像に応じた光と第二走査領域５２ｂにおける１ライン分の画像に応じた光が走査されることになる。
【００７１】
従って、例えば、図６（Ｃ）に示すように、第一走査領域５２ａ及び第二走査領域５２ｂを矢印８５ａ〜８５ｅで示すように走査された各領域５２ａ,５２ｂの光は、光分岐部５０及び光路合成部５１を介して合成走査領域５２ｘにおいて矢印８５ａ’〜８５ｅ’で示すように走査されることになる（図６（Ｄ）参照）。
【００７２】
また、ガルバノミラー４２ａによる光の走査は、単方向であることから、画像信号供給回路１１は、記憶部に記憶されている画素情報を読み出す際に、各ラインの画素情報を先頭画素から最終画素に向けて読み出すことになる。
【００７３】
このように、単方向の鋸波形１周期の走査であっても２ライン分の画像が走査でき、これを繰り返すことによって、走査線を倍増した１フレーム分の画像が表示されることとなる。
【００７４】
従って、第一光路Ａと第二光路Ｂに分岐した第一走査領域５２ａの光と第二走査領域５２ｂの光とを同一光軸の光路Ｙに合流させ、第一走査領域５２ａと第二走査領域５２ｂとを重ねて合成走査領域５２ｘとしても、容易に画像を表示させることができる。
【００７５】
［その他の実施形態］
また、上述した実施形態においては、高速走査する水平走査系４２に本発明を採用したが、高速に走査する主走査系であれば適用できるものなので、これに限らず、例えば、垂直走査系４４のほうが高速走査する主走査系であれば、垂直走査系４４に本発明を採用してもよい。尚、ここでいう主走査系とは、第一の走査方向に対して相対的に高速に行う走査系であり、副走査系とは、前記第一の走査方向とは略直交する第二の走査方向に対して相対的に低速に行う走査系である。また、上述した実施形態においては、光の走査領域を二分割して、それぞれを合成したが、これに限らず、例えば、光の走査領域を更に二分割して、それぞれを合成してもよく、この場合においては、走査線を四倍増した１フレーム分の画像が表示可能となる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  網膜走査型ディスプレイ
１１  画像信号供給回路
４２  水平走査系
４２ａ  ガルバノミラー
５０，５３  光分岐部
５１，５４  光路合成部
５２，５５  走査領域
５２ａ，５５ｃ  第一走査領域
５２ｂ，５５ｄ  第二走査領域
６８ａ  １／２波長板
６９ａ  偏光プリズム
Ａ，Ｃ  第一光路
Ｂ，Ｄ  第二光路
【図１】
2010181733.tif 000003
【図２】
2010181733.tif 000004
【図３】
2010181733.tif 000005
【図４】
2010181733.tif 000006
【図５】
2010181733.tif 000007
【図６】
2010181733.tif 000008