(57)【要約】【課題】ノッチフィルタを用いて光走査素子の駆動信号を生成する際に、当該ノッチフィルタにおける減衰域の中心周波数を高速に決定することができる駆動信号発生器及びそれを備えた光走査装置並びに画像表示装置を提供する。【解決手段】駆動信号Ｓ１の振幅を変化させて駆動信号生成部１６から出力させ、前記反射ミラー５ａの揺動振幅を変化させる駆動処理部１０と、この駆動処理部１０によって反射ミラー５ａをその振幅を変化させながら揺動させているときに、光走査素子５の固有共振によるリンギングの振幅を検出するリンギング検出部１４と、このリンギング検出部１４で検出したリンギングの振幅に応じて、ノッチフィルタ１２ａにおける減衰域の中心周波数を調整するフィルタ特性調整部１３とを備えた。【選択図】図１
2010237535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な駆動信号を生成するための基礎波形信号のデータを記憶する基礎波形記憶手段と、
前記基礎波形記憶手段から前記基礎波形信号のデータを読み出し、当該基礎波形信号にノッチフィルタ処理を行なって駆動波形信号を生成するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段で生成した駆動波形信号のデータを記憶する駆動波形記憶手段と、
前記駆動波形信号のデータを前記駆動波形記憶手段から読み出してアナログ変換することにより前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、を備え、前記駆動信号により光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に揺動させる駆動信号発生器であって、
前記駆動信号の振幅を変化させて前記駆動信号生成手段から出力させ、前記反射ミラーの揺動振幅を変化させる振幅変更手段と、
前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を変化させながら揺動させているときに、前記光走査素子の固有共振によるリンギングの振幅を検出するリンギング検出手段と、
前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅に応じて、前記ノッチフィルタ処理における減衰域の中心周波数を調整するフィルタ特性調整手段と、を備えたことを特徴とする駆動信号発生器。
【請求項２】
前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、前記中心周波数を変更することを特徴とする請求項１に記載の駆動信号発生器。
【請求項３】
前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて減少するものであり、
前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、前記中心周波数を下げることを特徴とする請求項２に記載の駆動信号発生器。
【請求項４】
前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて増加するものであり、
前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、前記中心周波数を上げることを特徴とする請求項２に記載の駆動信号発生器。
【請求項５】
前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて減少するものであり、
前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーの振幅を増加させて揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が増加する場合には、前記中心周波数を上げることを特徴とする請求項１に記載の駆動信号発生器。
【請求項６】
前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて増加するものであり、
前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーの振幅を増加させて揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が増加する場合には、前記中心周波数を下げることを特徴とする請求項１に記載の駆動信号発生器。
【請求項７】
前記フィルタ特性調整手段は、前記光走査素子の反射ミラーの揺動開始時に、前記中心周波数の調整を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動信号発生器。
【請求項８】
前記中心周波数の調整を開始するための操作手段を備え、
前記フィルタ特性調整手段は、前記操作手段が操作されたときに、前記中心周波数の調整を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動信号発生器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の前記光走査素子及び前記駆動信号発生器と、前記光走査素子により走査させるレーザ光を出射する光出射部とを備えた光走査装置。
【請求項１０】
画像信号に応じた強度の画像光を出射する光出射部と、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の前記光走査素子及び前記駆動信号発生器と、
前記光走査素子の走査方向と交差する方向に光を走査する第２光走査素子と、
前記第２光走査素子を駆動する第２駆動信号を生成する第２駆動手段と、を備え、
前記画像光を前記光走査素子と前記第２光走査素子とで２次元走査して画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
前記光走査素子と前記第２光走査素子とで走査した画像光をユーザの少なくとも一方の眼の網膜に投影する接眼光学系を備えたことを特徴とする請求項１０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、駆動信号発生器及びそれを備えた光走査装置並びに画像表示装置に関し、特に、光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号であって周期的な駆動信号を生成するための基礎波形にノッチフィルタ処理を行なった駆動信号を生成する駆動信号発生器及びそれを備えた光走査装置並びに画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガルバノミラーなどの光走査素子を用いて光を走査する光走査装置が知られている。
【０００３】
この光走査装置を利用した画像表示装置として、例えば、画像信号に基づいて生成したレーザ光（以下、「画像光」とも呼ぶ。）を２次元走査して画像を表示する光走査型画像表示装置が知られている。
【０００４】
この種の光走査型画像表示装置では、画像光を第１の光走査素子の反射ミラーで水平方向に走査し、第２の光走査素子の反射ミラーで垂直方向に走査を行なうことで、画像を表示する。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の画像表示装置では、第１の光走査素子の反射ミラーを共振モードで揺動させることにより画像光を水平方向に往復走査し、第２の光走査素子の反射ミラーを非共振モードで鋸波状に駆動させることにより画像光を垂直方向へ走査する。
【０００６】
垂直方向の走査は、このように光走査素子の反射ミラーを鋸波状に駆動することによって行なうものであるが、光走査素子の反射ミラーは弾性のある梁部材を介して固定部材に揺動可能に支持されているため、反射ミラー及び梁部材で決まる固有の共振周波数が存在する。
【０００７】
従って、光走査素子の反射ミラーを駆動する信号波形に光走査素子固有の共振周波数が含まれていると、光走査素子において共振振動が発生する。そして、この共振振動により反射ミラーの揺動に高周波成分（リンギングの成分）が重畳してしまい、光走査を適切に行なうことができない事態が生じる（図１８参照。）。
【０００８】
そこで、従来の光走査装置や画像表示装置では、光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号であって、鋸波形状の波形（以下、「鋸波形」とする。）信号にノッチフィルタ等によるフィルタリング処理を行なった駆動信号を生成する（特許文献２参照。）ことにより、共振振動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２７６３９９号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ノッチフィルタを用いて光走査素子の共振周波数成分を低減した駆動信号を生成する場合、当該ノッチフィルタにおける減衰域の中心周波数ｆoを調整する必要があり、その調整に時間がかかってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号をノッチフィルタを用いて生成する際に、当該ノッチフィルタの中心周波数ｆoを迅速に調整することができる駆動信号発生器及びそれを備えた光走査装置並びに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】
【００１２】
請求項１に係る発明は、周期的な駆動信号を生成するための基礎波形信号のデータを記憶する基礎波形記憶手段と、前記基礎波形記憶手段から前記基礎波形信号のデータを読み出し、当該基礎波形信号にノッチフィルタ処理を行なって駆動波形信号を生成するフィルタ手段と、前記フィルタ手段で生成した駆動波形信号のデータを記憶する駆動波形記憶手段と、前記駆動波形信号のデータを前記駆動波形記憶手段から読み出してアナログ変換することにより前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、を備え、前記駆動信号により光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に揺動させる駆動信号発生器であって、前記駆動信号の振幅を変化させて前記駆動信号生成手段から出力させ、前記反射ミラーの揺動振幅を変化させる振幅変更手段と、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を変化させながら揺動させているときに、前記光走査素子の固有共振によるリンギングの振幅を検出するリンギング検出手段と、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅に応じて、前記ノッチフィルタ処理における減衰域の中心周波数を調整するフィルタ特性調整手段と、を備えたものである。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の駆動信号発生器において、前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、前記中心周波数を変更するものである。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の駆動信号発生器において、前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて減少するものであり、前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、前記中心周波数を下げるものである。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載の駆動信号発生器において、前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて増加するものであり、前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーをその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、前記中心周波数を上げるものである。
【００１６】
また、請求項５に係る発明は、請求項１に記載の駆動信号発生器において、前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて減少するものであり、前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーの振幅を増加させて揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が増加する場合には、前記中心周波数を上げるものである。
【００１７】
また、請求項６に係る発明は、請求項１に記載の駆動信号発生器において、前記光走査素子は、その固有の共振周波数が前記反射ミラーの振幅の増加に応じて増加するものであり、前記フィルタ特性調整手段は、前記振幅変更手段によって前記反射ミラーの振幅を増加させて揺動させたときに、前記リンギング検出手段で検出したリンギングの振幅が増加する場合には、前記中心周波数を下げるものである。
【００１８】
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１に記載の駆動信号発生器において、前記フィルタ特性調整手段は、前記光走査素子の反射ミラーの揺動開始時に、前記中心周波数の調整を行うものである。
【００１９】
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１に記載の駆動信号発生器において、前記中心周波数の調整を開始するための操作手段を備え、前記フィルタ特性調整手段は、前記操作手段が操作されたときに、前記中心周波数の調整を行うものである。
【００２０】
また、請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の前記光走査素子及び前記駆動信号発生器と、前記光走査素子により走査させるレーザ光を出射する光出射部とを備えた光走査装置とした。
【００２１】
また、請求項１０に係る発明は、画像信号に応じた強度の画像光を出射する光出射部と、  請求項１〜８のいずれか１項に記載の前記光走査素子及び前記駆動信号発生器と、前記光走査素子の走査方向と交差する方向に光を走査する第２光走査素子と、前記第２光走査素子を駆動する第２駆動信号を生成する第２駆動手段とを備え、前記画像光を前記光走査素子と前記第２光走査素子とで２次元走査して画像を表示することを特徴とする画像表示装置とした。
【００２２】
また、請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の画像表示装置において、前記光走査素子と前記第２光走査素子とで走査した画像光をユーザの少なくとも一方の眼の網膜に投影する接眼光学系を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号をノッチフィルタを用いて生成する際に、当該ノッチフィルタにおける減衰域の中心周波数を迅速に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光走査装置の駆動信号発生器が出力する駆動信号の波形を示す図である。
【図３】駆動信号の生成方法を説明するための図である。
【図４】駆動信号の生成方法を説明するための図である。
【図５】光走査素子の共振周波数と反射ミラーの揺動振幅との関係を示す図である。
【図６】光走査素子の共振周波数と反射ミラーの揺動振幅との関係を示す図である。
【図７】中心周波数の調整処理の流れを示す図である。
【図８】中心周波数の調整処理の説明図である。
【図９】中心周波数の調整処理の説明図である。
【図１０】中心周波数の調整処理の説明図である。
【図１１】中心周波数の調整処理の説明図である。
【図１２】中心周波数の調整処理の説明図である。
【図１３】中心周波数の調整処理の説明図である。
【図１４】中心周波数の他の調整処理の流れを示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る網膜走査ディスプレイの構成を示す説明図である。
【図１６】網膜走査ディスプレイの走査部の動作説明図である。
【図１７】網膜走査ディスプレイにおける垂直駆動信号発生器の構成図である。
【図１８】光走査素子固有の共振により発生するリンギング波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。以下の説明では、本発明の駆動信号発生器の実施形態を光走査装置及び画像表示装置に適用した例について説明する。
【００２６】
［１．光走査装置］
まず、本発明の駆動信号発生器を光走査装置に適用した例について説明する。
【００２７】
図１に示すように、光走査装置１は、当該光走査装置１全体を制御し、画像信号Ｓに応じた駆動信号Ｓａを出力する制御部２と、この制御部２から出力される駆動信号Ｓａに基づき画像信号Ｓに応じたレーザ光（画像光）を出射する光出射部３と、この光出射部３から出射されたレーザ光を走査する光走査部４と、ユーザにより操作可能な操作部７とを備えている。
【００２８】
光走査部４は、ガルバノミラーなどの光走査素子５（偏向素子）とこの光走査素子５を駆動させるための駆動信号Ｓ１を生成する駆動信号発生器６などを含んでおり、制御部２から入力される制御信号（同期信号、パラメータ調整信号、ＯＮ／ＯＦＦ信号など）に基づいて動作する。なお、光走査素子５は、光出射部３から出射されるレーザ光を走査するようにその反射ミラー５ａ（偏向面）を非共振モードで強制的に揺動（回転）することができるものであれば、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。
【００２９】
（駆動信号発生器６の構成）
駆動信号発生器６は、光走査素子５の反射ミラー５ａを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号であって、周期的な駆動信号を生成するための基礎波形信号にノッチフィルタ処理を行なった鋸波形の駆動信号Ｓ１を生成するものであり、以下のように構成される。なお、この駆動信号Ｓ１は、図２に示すように、最小レベルから最大レベルまで移行する期間に比べ、最大レベルから最小レベルへ移行する期間が十分に短い信号である。この基礎波形信号は、直線変化する鋸波形信号（図３（ａ）参照。）にローパスフィルタ処理（図３（ｂ）参照。）を行って生成されている。なお、本実施形態においては、鋸波形の駆動信号Ｓ１を図３（ｃ）に示すような波形とするがこれに限られず、三角波、台形波、正弦波などの略直線的な傾斜を有し周期性を持つ波形についても適用することができる。
【００３０】
この駆動信号発生器６は、図１に示すように、駆動処理部１０、基礎波形記憶部１１、フィルタ部１２、フィルタ特性調整部１３、リンギング検出部１４、駆動波形記憶部１５、駆動信号生成部１６を備えている。
【００３１】
基礎波形記憶部１１には、直線変化する鋸波形信号Ｓ１０にローパスフィルタ処理を施した基礎波形信号Ｓ１１のデータを予め記憶させている。例えば、図３に示すように、直線変化する鋸波形信号Ｓ１０（図３（ａ）参照。）に対し１８次のローパスフィルタによるフィルタ処理を行なうことにより基礎波形信号Ｓ１１を生成し、この基礎波形信号Ｓ１１を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてＡ／Ｄ変換したデータを基礎波形信号Ｓ１１のデータとして基礎波形記憶部１１に予め記憶している。
【００３２】
例えば、光走査素子５固有の共振特性として、１次共振がｆ１［Ｈｚ］、２次以上の共振がｆ２［Ｈｚ］以上であるとすると、このローパスフィルタ処理は、ｆ２（＞ｆ１）［Ｈｚ］以上の周波数を減衰させることにより、光走査素子５固有の共振特性のうち２次以上の共振による影響を抑制する。
【００３３】
フィルタ部１２は、駆動処理部１０によって基礎波形記憶部１１から読み出された基礎波形信号Ｓ１１のデータが入力され、図４に示すように、基礎波形信号Ｓ１１に所定のパラメータでローパスフィルタ処理とノッチフィルタ処理とを行なって駆動波形信号Ｓ１２を生成する。
【００３４】
例えば、光走査素子５固有の共振特性として、１次共振がｆ１［Ｈｚ］、２次以上の共振がｆ２［Ｈｚ］以上であるとすると、このノッチフィルタ処理は、ｆ１［Ｈｚ］の周波数を中心として減衰させることにより、光走査素子５固有の共振特性のうち１次の共振による影響を抑制する。
【００３５】
ここで、２次ノッチフィルタによるフィルタ処理は以下の（式１）による演算を行なうことによって実現している。このノッチフィルタ処理は、分子の次数が分母の次数以上でなければ行なうことができないことから、フィルタ部１２では、図４（ｂ）に示すように、２次のノッチフィルタ処理に加え、２次ローパスフィルタ処理を行なっている。従って、駆動波形信号Ｓ１２は、鋸波形信号Ｓ１０に２０次ローパスフィルタと２次ノッチフィルタ処理が施された信号となる。
【００３６】
【数１】
2010237535.tif 000003
【００３７】
このように、光走査素子５の１次共振を２次ノッチフィルタ処理で抑制することにしていることから、ローパスフィルタのカットオフ周波数をｆ１［Ｈｚ］以下とすることに比べ、駆動信号Ｓ１の直線性を向上させることができる。
【００３８】
ここで、フィルタ部１２で用いるパラメータは、フィルタ特性調整部１３で決定されて、フィルタ部１２へ入力される。フィルタ特性調整部１３が調整するパラメータは、ノッチフィルタ１２ａにおける減衰域の中心周波数ｆｏと尖鋭度Ｑ（Quality Factor）である。このフィルタ特性調整部１３の処理動作については後に詳説する。
【００３９】
フィルタ部１２は上述のように基礎波形信号Ｓ１１にノッチフィルタ処理及びローパスフィルタ処理を行なって駆動波形信号Ｓ１２を生成すると、この駆動波形信号Ｓ１２のデータを駆動波形記憶部１５に記憶する。
【００４０】
駆動信号生成部１６は、駆動処理部１０により駆動波形記憶部１５から所定の周波数のクロックＣＬＫで読み出された駆動波形信号Ｓ１２のデータが入力され、内部のＤ／Ａ変換器１５ａによりアナログ変換することによって駆動信号Ｓ１を生成する。駆動信号生成部１６は生成した駆動信号Ｓ１を光走査素子５に入力して、光走査素子５の反射ミラー５ａを非共振モードで強制的に駆動する。
【００４１】
そして、光走査装置１は、画像信号Ｓに応じて光出射部３から出射した光を光走査素子５の反射ミラー５ａによって走査する。なお、駆動処理部１０は、基礎波形記憶部１１から鋸波形信号Ｓ１０のデータを読み出して駆動信号Ｓ１を駆動信号生成部１６により生成させる処理を繰り返すことにより鋸波形の駆動信号Ｓ１を駆動信号生成部１６から連続して出力するようにしており、これにより光出射部３から出射された光が連続して所定方向に光走査素子５により繰り返し走査されることになる。
【００４２】
このように本実施形態に係る光走査装置１では、光走査素子５の反射ミラー５ａを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号Ｓ１であって、鋸波形信号Ｓ１０にローパスフィルタ処理及びノッチフィルタ処理を行なった駆動信号Ｓ１を生成する駆動信号発生器６を有している。
【００４３】
特に、この駆動信号発生器６は、鋸波形信号Ｓ１０にローパスフィルタ処理を施した基礎波形信号Ｓ１１のデータを予め基礎波形記憶部１１に記憶しておき、この基礎波形信号Ｓ１１にノッチフィルタ処理及びローパスフィルタ処理を行なって駆動波形信号Ｓ１２を生成する。
【００４４】
従って、駆動信号発生器６によるローパスフィルタ処理の演算時間を省略又は低減することができる。特に、高次のローパスフィルタ処理（例えば、上述した２０次のローパスフィルタ処理。）を行なうときに必要となる膨大な演算時間を省略又は低減することができる。
【００４５】
しかも、フィルタ部１２は、フィルタ特性調整部１３により調整したパラメータでノッチフィルタ処理を行なって基礎波形信号Ｓ１１を生成するようにしている。これにより、ローパスフィルタ処理に比べてパラメータを変動させる必要性が高いノッチフィルタ処理を、必要に応じて変動させたパラメータで行なうことができる。しかも、フィルタ特性調整部１３が決定するパラメータを光走査素子５固有の共振特性に応じたパラメータとすることにより、光走査素子５固有の共振周波数に個体差があるときにでも、その対応が可能となる。
【００４６】
フィルタ部１２によりノッチフィルタ処理を行なうことで、記憶容量の低減を図ることができる。すなわち、ローパスフィルタ処理及びノッチフィルタ処理を施したデータを予め記憶手段に記憶する場合には、異なるパラメータでノッチフィルタ処理を施したデータが複数必要となる。しかし、本実施形態においては駆動信号Ｓ１を生成する際にノッチフィルタ処理を行なうので、記憶手段に記憶するデータ量を低減することができる。
【００４７】
このように、本実施形態に係る駆動信号発生器６では、フィルタ部１２でノッチフィルタ処理を行い、しかも、フィルタ特性調整部１３でそのノッチフィルタ処理に用いるノッチフィルタ１２ａの減衰域の中心周波数ｆoの調整を行うようにしており、以下に具体的に中心周波数ｆoの調整方法を説明する。
【００４８】
（中心周波数ｆoの調整方法の原理）
まず、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆoの調整方法について、その原理を説明する。
【００４９】
ガルバノミラーなどの光走査素子は、反射ミラーの揺動振幅（揺動角）θの大きさにその固有の共振周波数ｆｒが変化する。
【００５０】
従って、反射ミラーの揺動振幅θを変化させたときに、光走査素子の反射ミラーの揺動時に生じる共振振動成分（以下、「リンギング」と呼ぶ。）の大きさがどのように変化するかを検出することにより、光走査素子固有の共振周波数ｆｒとノッチフィルタにおける減衰域の中心周波数ｆｏとがどのようにずれているかを検出することができる。
【００５１】
例えば、光走査素子が図５に示すように反射ミラーの揺動振幅θが大きくなるほど共振周波数ｆｒが低くなる特性を有しているとする。
【００５２】
このような特性を有する光走査素子において、例えば、反射ミラーの揺動振幅θをレーザ光を走査するときの揺動振幅（以下、「走査時の揺動振幅」とする。）にするために反射ミラーの揺動振幅θを大きくしていったときにリンギングの振幅（以下、「リンギング振幅」と呼ぶ。）が小さくなっていけば、走査時の揺動振幅での共振周波数ｆｒは中心周波数ｆｏよりも低い周波数であることがわかる。従って、このとき、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを下げることにより、中心周波数ｆｏが共振周波数ｆｒに近づくことになる。
【００５３】
一方、反射ミラーの揺動振幅θを大きくしていったときにリンギング振幅が大きくなっていけば、走査時の揺動振幅での共振周波数ｆｒは中心周波数ｆｏよりも高い周波数であることがわかる。従って、このとき、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを上げることにより、中心周波数ｆｏが共振周波数ｆｒに近づくことになる。
【００５４】
また、光走査素子５が図６に示すように反射ミラーの揺動振幅θが大きくなるほど共振周波数ｆｒが高くなる特性を有しているとする。
【００５５】
このような特性を有する光走査素子５において、反射ミラーの揺動振幅θを走査時の揺動振幅にするために反射ミラーの揺動振幅θを大きくしていったときにリンギング振幅が小さくなっていけば、走査時の揺動振幅での共振周波数ｆｒは中心周波数ｆｏよりも高い周波数であることがわかる。従って、このとき、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを上げることにより、中心周波数ｆｏが共振周波数ｆｒに近づくことになる。
【００５６】
一方、反射ミラーの揺動振幅θを大きくしていったときにリンギング振幅が大きくなっていけば、走査時の揺動振幅での共振周波数ｆｒは中心周波数ｆｏよりも低い周波数であることがわかる。従って、このとき、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを下げることにより、中心周波数ｆｏが共振周波数ｆｒに近づくことになる。
【００５７】
以下、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏの調整方法について図７を参照して具体的に説明する。なお、光走査素子５の反射ミラー５ａの揺動振幅θが大きくなるほど共振周波数ｆｒが低くなる特性を有しているものとする。また、基礎波形信号Ｓ１１として、反射ミラー５ａの揺動振幅θがそれぞれ４度，８度，１２度,１６度，２０度，２４度となるような駆動信号Ｓ１を生成するための第１〜第６の基礎波形信号Ｓ１１が基礎波形記憶部１１に記憶されているものとし、光出射部３から出射するレーザ光を走査する際に揺動させる反射ミラー５ａの揺動振幅（走査時の揺動振幅）は２４度であるとする。駆動処理部１０は、かかる第１〜第６の基礎波形信号Ｓ１１をタイミングを変えて読み出して、反射ミラー５ａの揺動振幅θを変更する振幅変更手段として機能する。
【００５８】
まず、駆動処理部１０は、光走査素子５の駆動を開始し、反射ミラー５ａの揺動振幅（揺動角）θを４度で揺動させる。すなわち、駆動処理部１０は、基礎波形記憶部１１、フィルタ部１２、駆動波形記憶部１５及び駆動信号生成部１６を制御して、反射ミラー５ａの揺動振幅θが４度となるような駆動信号Ｓ１を駆動信号生成部１６から光走査素子５に出力させる（ステップＳ３１）。
【００５９】
このステップＳ３１の具体的な動作は次の通りである。まず、駆動処理部１０は、基礎波形記憶部１１から第１の基礎波形信号Ｓ１１を読み出して、フィルタ部１２に入力する。このフィルタ部１２において基礎波形信号Ｓ１１にノッチフィルタ処理及びローパスフィルタ処理を施した駆動波形信号Ｓ１２が生成され、駆動処理部１０はこの駆動波形信号Ｓ１２のデータを駆動波形記憶部１５に記憶する。駆動処理部１０は、駆動波形記憶部１５に記憶した駆動波形信号Ｓ１２のデータを所定クロックで読み出して、駆動信号生成部１６に入力する。駆動信号生成部１６では、駆動波形信号Ｓ１２のデータを繰り返しアナログ変換することで周期的な駆動信号Ｓ１を繰り返し生成して出力し、光走査素子５を駆動する。
【００６０】
このように光走査素子５の駆動を開始した後、リンギング検出部１４は、光走査素子５のリンギングの振幅を検出する（ステップＳ３２）。すなわち、リンギング検出部１４は、光走査素子５の反射ミラー５ａの揺動波形を取得し、この揺動波形に含まれるリンギング波形をバンドパスフィルタ処理等により抽出し、当該リンギング波形の振幅（リンギング振幅）を検出してフィルタ特性調整部１３へ出力する。フィルタ特性調整部１３はこのリンギング振幅の情報を内部の記憶部に記憶する。なお、反射ミラー５ａの揺動信号波形Ｓ２０の取得は、例えば、反射ミラー５ａを駆動する梁部材の変位を圧電素子等で検出し、この圧電素子が生成する電圧をリンギング検出部１４で検出することによって行うことができる。なお、リンギング振幅を取得することができれば、かかる構成に限らずどのような構成であってもよい。例えば、電極を反射ミラー５ａの底部等に取り付け、当該電極に対向する光走査素子５の本体に電極を取り付けて、これらの電極間に生じる静電容量を検出するようにすることで反射ミラー５ａの揺動信号波形Ｓ２０を取得し、当該揺動信号波形Ｓ２０に含まれるリンギング振幅を検出することができる。
【００６１】
次に、駆動処理部１０は、反射ミラー５ａの揺動振幅（揺動角）θを４度アップする（ステップＳ３３）。すなわち、駆動処理部１０は、基礎波形記憶部１１から揺動振幅θを４度アップする基礎波形信号Ｓ１１を読み出し、フィルタ部１２によりフィルタ処理を実行して駆動波形信号Ｓ１２を生成し、そのデータを駆動波形記憶部１５に記憶する。そして、駆動信号生成部１６を制御して、駆動波形記憶部１５に記憶した駆動波形信号Ｓ１２から駆動信号Ｓ１を光走査素子５に出力させる。
【００６２】
次に、リンギング検出部１４は、ステップＳ３２の処理と同様に、光走査素子５のリンギング振幅を検出し、当該検出結果をフィルタ特性調整部１３へ出力する（ステップＳ３４）。
【００６３】
駆動処理部１０は、上記ステップＳ３３の処理が、反射ミラー５ａの揺動振幅（揺動角）θが２４度となるまで繰り返されたか否かを判定する（ステップＳ３５）。この処理において、反射ミラー５ａの揺動振幅θが２４度となっていないと判定すると（ステップＳ３５：ＮＯ）、駆動処理部１０は、ステップＳ３３へ処理を戻す。
【００６４】
一方、駆動処理部１０が、反射ミラー５ａの揺動振幅θが２４度となっていると判定すると（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、フィルタ特性調整部１３は、駆動処理部１０による要求に従ってリンギング振幅が極小になる角度があるか否かを判定する（ステップＳ３６）。すなわち、フィルタ特性調整部１３は、ステップＳ３２，Ｓ３４にてリンギング検出部１４から出力され、内部の記憶部に記憶したリンギング振幅の情報を読み出して、反射ミラー５ａの揺動振幅θが４度から２４度までの間で、リンギング振幅が極小になる角度があるか否かを判定する。例えば、図８に示すように、反射ミラー５ａの揺動振幅θが４度から２４度まで変化する過程で、光走査素子５固有の共振周波数ｆｒがノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを通過する場合、フィルタ特性調整部１３内に記憶したリンギング振幅は、図９に示すように変化するため、極小値があると判定される。
【００６５】
ステップＳ３６において、リンギング振幅が極小になる角度があると判定すると（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、フィルタ特性調整部１３は、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを低くする設定処理を行う（ステップＳ３７）。中心周波数ｆｏの低減量は、予め設定された量でもよいが、極小値となった揺動振幅θの角度に応じた量とすることもできる。
【００６６】
一方、リンギング振幅が極小になる角度がないと判定すると（ステップＳ３６：ＮＯ）、フィルタ特性調整部１３は、振幅増大過程でリンギング振幅が順次減少するか否かを判定する（ステップＳ３８）。すなわち、フィルタ特性調整部１３は、ステップＳ３２，Ｓ３４にてリンギング検出部１４から出力され、内部の記憶部に記憶したリンギング振幅値を読み出して、反射ミラー５ａの揺動振幅θが４度から２４度へ増加するに従って、リンギング振幅が低減していくか否かを判定する。例えば、図１０に示すように、反射ミラー５ａの揺動振幅θが４度から２４度まで変化する過程で、光走査素子５固有の共振周波数ｆｒがノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを通過しないものの、共振周波数ｆｒが中心周波数ｆｏに近づくとき、フィルタ特性調整部１３内に記憶したリンギングの振幅値は、図１１に示すように変化するため、振幅増大過程でリンギング振幅が順次減少すると判定する。
【００６７】
ステップＳ３８において、幅増大過程でリンギング振幅が順次減少せず、順次増加すると判定すると（ステップＳ３８：ＮＯ）、フィルタ特性調整部１３はノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを高くする設定処理を行う（ステップＳ３９）。中心周波数ｆｏの増加量は、予め設定された量でもよいが、リンギング振幅の減少変化の度合いに応じた量とすることもできる。
【００６８】
一方、ステップＳ３８において、振幅増大過程でリンギング振幅が順次減少すると判定すると（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、フィルタ特性調整部１３は、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを低くする設定処理を行う（ステップＳ４０）。例えば、図１２に示すように、反射ミラー５ａの揺動振幅θが４度から２４度まで変化する過程で、光走査素子５固有の共振周波数ｆｒがノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏから離れていくとき、フィルタ特性調整部１３内にその情報を記憶したリンギング振幅は、図１３に示すように変化するため、振幅増大過程でリンギング振幅が順次増加すると判定する。中心周波数ｆｏの増加量は、予め設定された量でもよいが、リンギング振幅の増加変化の度合いに応じた量とすることもできる。
【００６９】
ステップＳ３７，Ｓ３９，Ｓ４０の処理が終了すると、駆動処理部１０は、駆動信号Ｓ１の出力を停止して（ステップＳ４１）、中心周波数ｆｏの調整処理を終了する。
【００７０】
このように、本実施形態に係る光走査装置１の駆動信号発生器６では、揺動振幅θを順次増大させたときに、リンギング振幅の増減を検出し、当該検出結果に応じてノッチフィルタ１２ａにおける減衰域の中心周波数ｆｏを調整する。
【００７１】
従って、光走査素子５の反射ミラー５ａを非共振モードで強制的に駆動する駆動信号Ｓ１をノッチフィルタ１２ａを用いて生成する際に、当該ノッチフィルタ１２ａにおける減衰域の中心周波数ｆｏを変化させていきながらそのリンギング振幅を検出して、中心周波数ｆｏを調整していくのに比べ、高速な調整を行うことができる。
【００７２】
また、光走査素子５の反射ミラー５ａの揺動を開始し、反射ミラー５ａを所定揺動振幅（ここでは、光走査時の揺動振幅である２４度）にするまでの間で行うことで、反射ミラーの揺動開始時に併せて行うことができ、その調整処理により発生する消費電力を低減することができる。さらに、光走査素子５によるレーザ光の走査の精度をその走査開始時から高めることができる。
【００７３】
また、フィルタ特性調整部１３において、光走査素子５の特性に応じてノッチフィルタ１２ａのパラメータを動的に決定するので、修理等で光走査素子５を交換したときや光走査装置１を生産するときの作業等を容易に行なうことができる。
【００７４】
また、中心周波数ｆｏの調整処理は、操作部７へ所定の操作がされたときに実行されるようにしてもよい。必要に応じて中心周波数ｆｏの調整処理を実行させることで消費電力を抑えることができ、しかも、レーザ光の走査中にリンギングの影響がでてしまうことを防止することができる。
【００７５】
上述においては、反射ミラー５ａの揺動振幅を順次増加させてリンギング振幅の変化を検出するようにしたが、反射ミラー５ａの揺動振幅を順次減少させてリンギング振幅の変化を検出するようにしてもよい。この場合、ステップＳ３１において、反射ミラー５ａの揺動振幅θを光走査時の揺動振幅である２４度とし、ステップＳ３３で反射ミラーの揺動振幅θを４度だけダウンさせ、ステップＳ３５において反射ミラーの揺動振幅θが４度になったか否かを判定する。そして、ステップＳ３５で反射ミラーの揺動振幅θが４度になったと判定すると（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、ステップＳ３６からの処理が行われる一方、反射ミラーの揺動振幅θが４度になっていないと判定すると（ステップＳ３５：ＮＯ）、再度ステップＳ３３からの処理を行う。そして、ステップＳ３６’において、フィルタ特性調整部１３は、振幅減少過程でリンギング振幅が極小になる角度があるか否かを判定し、極小になる角度があると判定すると（ステップＳ３６’；ＹＥＳ）、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを低くする設定処理を行う（ステップＳ３７’）。一方、リンギング振幅が極小になる角度がないと判定すると（ステップＳ３６’：ＮＯ）、フィルタ特性調整部１３は、振幅減少過程でリンギング振幅が順次減少するか否かを判定する（ステップＳ３８’）。このとき、振幅減少過程でリンギング振幅が順次減少せず、順次増加すると判定すると（ステップＳ３８’：ＮＯ）、フィルタ特性調整部１３はノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを低くする設定処理を行う（ステップＳ３９’）。一方、振幅減少過程でリンギング振幅が順次減少すると判定すると（ステップＳ３８’：ＹＥＳ）、フィルタ特性調整部１３は、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを高くする設定処理を行う（ステップＳ４０’）。
【００７６】
このように反射ミラー５ａの揺動振幅を順次減少させてリンギング振幅の変化を検出することで、例えば、光走査装置１を動作状態から停止状態に移行するときに、ノッチフィルタ１２ａにおける減衰域の中心周波数ｆｏの調整を行うことができる。すなわち、反射ミラーの揺動終了時に併せて行うことができ、当該中心周波数ｆｏの調整処理により発生する消費電力を低減することができる。
【００７７】
また、光走査素子５によるレーザ光の走査範囲を変更することなく揺動振幅θのみを変更して、当該調整処理を行うようにしてもよい。このようにすることで、例えば、レーザ光の走査を連続して行うときにおいて、周囲温度等により光走査素子５固有の共振周波数ｆｒが変化したときであっても、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏの調整を行うことが可能となり、レーザ光の走査を精度よく行うことができる。
【００７８】
ここで、光走査素子５によるレーザ光を走査中に、揺動振幅θのみを変更する際の中心周波数ｆｏの調整処理の流れを図１４を参照して説明する。なお、光走査素子５が反射ミラー５ａの揺動振幅θが大きくなるほど共振周波数ｆｒが低くなる特性を有しているものとする。また、基礎波形信号Ｓ１１として、反射ミラー５ａの揺動振幅θがそれぞれ２４度，２８度となるような駆動信号Ｓ１を生成するための第６及び第７の基礎波形信号Ｓ１１が基礎波形記憶部１１に記憶されているものとし、光出射部３から出射するレーザ光を走査する際に揺動させる反射ミラー５ａの揺動振幅（光走査時の揺動振幅）は２４度であるとする。
【００７９】
駆動処理部１０は、光走査素子５の反射ミラー５ａの揺動振幅（揺動角）θを２４度で揺動させて、光出射部３から出射されるレーザ光を反射ミラー５ａで走査している状態で、リンギング検出部１４により、ステップＳ３２と同様に、光走査素子５のリンギング振幅を検出する（ステップＳ５１）。その後、駆動処理部１０は、ステップＳ３３の処理と同様に、反射ミラー５ａの揺動振幅（揺動角）θを４度アップし（ステップＳ５２）、さらに光出射部３からの出射タイミングを変更し、光出射部３からのレーザ光の出射が反射ミラー５ａの揺動振幅θのうち２４度までの間となるようにする（ステップＳ５３）。その後、フィルタ特性調整部１３は、ステップＳ３８と同様に、振幅増大過程でリンギング振幅が順次減少するか否かを判定する（ステップＳ５４）。この処理において、振幅増大過程でリンギング振幅が順次減少すると判定すると（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、ステップＳ３９の処理と同様に、フィルタ特性調整部１３は、ノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを高くする設定処理を行う（ステップＳ５５）。一方、幅増大過程でリンギング振幅が順次減少せず、順次増加すると判定すると（ステップＳ５４：ＮＯ）、ステップＳ４０と同様に、フィルタ特性調整部１３はノッチフィルタ１２ａの中心周波数ｆｏを低くする設定処理を行う（ステップＳ５６）。ステップＳ５５，Ｓ５６の処理が終了すると、駆動処理部１０は、反射ミラー５ａの揺動振幅（揺動角）θを４度ダウンして（ステップＳ４７）、中心周波数ｆｏの調整処理を終了する。
【００８０】
なお、上述においては、反射ミラー５ａの揺動振幅θが大きくなるほど共振周波数ｆｒが低くなる特性を有する光走査素子５を例に挙げて説明したが、反射ミラー５ａの揺動振幅θが大きくなるほど共振周波数ｆｒが高くなる特性を有する光走査素子５においても同様の調整処理を行うことができる。この場合、例えば、図７に示す調整処理では、ステップＳ３９の処理とステップＳ４０の処理を入れ替え、また、図１４に示す調整処理では、ステップＳ５５の処理とステップＳ５６の処理を入れ替えればよい。
【００８１】
［２．画像表示装置］
次に、本発明の駆動信号発生器を画像表示装置に適用した例について説明する。ここでは、画像表示装置の一例として網膜走査ディスプレイについて説明する。この網膜走査ディスプレイは、走査した画像光をユーザの少なくとも一方の眼の網膜に投射してユーザに画像を視認させる画像表示装置である。
【００８２】
本実施形態に係る網膜走査ディスプレイ１００では、後述する垂直駆動信号発生器９３が上述する駆動信号発生器６に対応するものであり、同様の動作をするものであり、まず、網膜走査ディスプレイ１００の概略構成について説明した後に、垂直駆動信号発生器９３を中心としてその動作を説明する。
【００８３】
（網膜走査ディスプレイ１００の概略構成）
図１５に示すように、網膜走査ディスプレイ１００は、信号供給回路１８と、光出射部２０と、走査部３０と、操作部４０と、光ファイバケーブル５０と、ハーフミラー３１とを備えて構成される。
【００８４】
信号供給回路１８は、画像信号Ｓに基づいて、画像を形成するための要素となる各信号を画素単位で生成する。すなわち、信号供給回路１８は、画像信号Ｓに基づいて、Ｒ（赤色）駆動信号６０ｒ，Ｇ（緑色）駆動信号６０ｇ，Ｂ（青色）駆動信号６０ｂを生成して出力し、また、信号供給回路１８は、水平走査部８０を制御する水平制御信号６１と、垂直走査部９０を制御する垂直制御信号６２とをそれぞれ出力する。
【００８５】
光出射部２０では、信号供給回路１８から出力される信号に応じて強度変調されたレーザ光（以下、「画像光」ともいう。）を出射する。具体的には、Ｒレーザドライバ６６，Ｇレーザドライバ６７，Ｂレーザドライバ６８により各駆動信号６０ｒ，６０ｇ，６０ｂに応じた強度のレーザ光をＲレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５から出射させる。各レーザ６３，６４，６５より出射されたレーザ光はコリメート光学系７１，７２，７３により平行光にコリメートされ、ダイクロイックミラー７４，７５，７６により、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過されて結合光学系７７に達し、集光されて光ファイバケーブル５０へ出射される。
【００８６】
走査部３０では、光出射部２０から出射されたレーザ光を２次元走査する。具体的には、光出射部２０から光ファイバケーブル５０を介して出射されたレーザ光をコリメート光学系７９で平行光化した後、このレーザ光を水平走査部８０及び垂直走査部９０で水平方向及び垂直方向に２次元走査し、第２リレー光学系９５を介して瞳孔１０１ａへ向けて出射する。このレーザ光により網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像が投影され、ユーザは画像信号Ｓに応じた画像を認識する。
【００８７】
なお、第２リレー光学系９５から出射されるレーザ光は、眼１０１の前方に位置させたハーフミラー３１で反射され、また、外光２００はハーフミラー３１を透過してユーザの瞳孔１０１ａに入射させるようにしており、これによりユーザは外光に基づく外景にレーザ光に基づく画像を重ねた画像を視認することができる。また、第２リレー光学系９５においては、レンズ９５ａによって、それぞれの走査光はその中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。つまりレンズ９５ａはテレセントリックな光学系となっている。そして、レンズ９５ｂによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の各中心線がユーザの瞳孔１０１ａに収束するように変換される。また、水平走査部８０と垂直走査部９０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系８５は、水平走査部８０における光走査素子８１の反射ミラーによって水平方向に走査されたレーザ光を垂直走査部９０における光走査素子９１の反射ミラーに収束させる機能を有している。なお、レンズ９５ｂは投射部として、走査部３０によって走査されたレーザ光をユーザの眼１０１に入射させて、前記ユーザの網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像を投影する接眼光学系として機能する。
【００８８】
ここで、水平走査部８０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り、ガルバノミラーなどの反射ミラー８２を有する共振型の光走査素子８１（第２光走査素子の一例）と、この光走査素子８１を共振駆動する水平駆動信号発生器８３（第２駆動手段の一例）と、光走査素子８１の反射ミラー８２の揺動状態を検出する揺動検出回路８４とを備えている。また、垂直走査部９０は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザ光を最初の水平走査線から最後の水平走査線に向かって垂直に垂直走査する光学系であり、ガルバノミラーなどの反射ミラー９２を有する光走査素子９１（光走査素子の一例）と、この光走査素子９１の反射ミラー９２を非共振状態で揺動させる駆動信号Ｓ１０１を垂直制御信号６２に基づいて生成する垂直駆動信号発生器９３を備えている。なお、光走査素子８１，９１は、ここではガルバノミラーを用いることとするが、レーザ光を走査するようにその反射ミラー（偏向面）を揺動又は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。
【００８９】
図１６には、水平走査部８０及び垂直走査部９０の光走査素子８１，９１による最大走査範囲Ｗ（図１６に示す水平走査最大範囲Ｘａ及び垂直走査最大範囲Ｙａにより形成される範囲）と有効走査範囲Ｚ（図１６に示す水平有効走査範囲Ｘ１及び垂直有効走査範囲Ｙ１により形成される範囲）との関係が示されている。ここで、「最大走査範囲」とは、水平走査部８０の光走査素子８１及び垂直走査部９０の光走査素子９１が画像光を走査できる最大の範囲を意味する。
【００９０】
水平駆動信号発生器８３，垂直駆動信号発生器９３は、信号供給回路１８より出力される水平制御信号６１，垂直制御信号６２に基づいて、光走査素子８１，９１を駆動する。そして、光走査素子８１及び光走査素子９１の最大走査範囲Ｗのうち、有効走査範囲Ｚに光走査素子８１及び光走査素子９１の走査位置があるタイミングで光出射部２０から画像信号に応じて強度変調された画像光が出射される。これにより、光走査素子８１及び光走査素子９１によって画像光が有効走査範囲Ｚで走査され、１フレーム分の画像光が有効走査範囲Ｚ内で走査される。この走査が１フレームの画像ごとに繰り返される。なお、図１６には、光出射部２０から画像光が常時出射されたと仮定したときに光走査素子８１及び光走査素子９１によって走査される画像光の軌跡γが仮想的に示されている。ただし、光走査素子８１による水平走査方向Ｘの走査数は、１フレームあたり数百又は千程度あり、図１６では画像光の軌跡γを簡略して記載している。
【００９１】
（垂直駆動信号発生器９３の構成及び動作）
ここで、網膜走査ディスプレイ１００の特徴的部分である垂直駆動信号発生器９３の構成及び動作を中心に、以下図１７を参照して詳細に説明する。
【００９２】
垂直駆動信号発生器９３は、光走査素子９１の反射ミラー９２を非共振モードで強制的に駆動する駆動信号であって、直線変化する鋸波形信号にローパスフィルタ処理及びノッチフィルタ処理を行なった駆動信号Ｓ１０１を生成し、光走査素子９１の反射ミラー９２を鋸波状に揺動（図１６参照）するものであり、以下のように構成される。
【００９３】
すなわち、図１７に示すように、垂直駆動信号発生器９３は、駆動処理部１７０と、基礎波形記憶部１７１と、フィルタ部１７２、フィルタ特性調整部１７３、リンギング検出部１７４、駆動波形記憶部１７５、駆動信号生成部１７６を備えている。なお、駆動処理部１７０と、基礎波形記憶部１７１、フィルタ部１７２、フィルタ特性調整部１７３、リンギング検出部１７４、駆動波形記憶部１７５及び駆動信号生成部１７６は、それぞれ駆動処理部１０、基礎波形記憶部１１、フィルタ部１２、フィルタ特性調整部１３、リンギング検出部１４、駆動波形記憶部１５及び駆動信号生成部１６と同様の処理を行うものである。
【００９４】
基礎波形記憶部１７１には、鋸波形信号Ｓ１０と同様に直線変化する鋸波形信号に、ローパスフィルタ処理（例えば、１８次のローパスフィルタによるフィルタ処理）を施した基礎波形信号Ｓ１１１のデータを予め記憶させている。基礎波形記憶部１７１に記憶した基礎波形信号Ｓ１１１のデータは駆動処理部１７０により読み出されてフィルタ部１７２に入力される。フィルタ部１７２は、この基礎波形信号Ｓ１１１に所定のパラメータ（中心周波数ｆｏや尖鋭度Ｑ）でノッチフィルタ処理を行なって駆動波形信号Ｓ１１２を生成する。
【００９５】
ここで、フィルタ部１７２で用いるパラメータのうち中心周波数ｆｏは、フィルタ特性調整部１７３で決定されて、フィルタ部１７２へ入力される。このフィルタ特性調整部１７３が決定する中心周波数ｆｏは光走査素子９１固有の共振特性に応じた中心周波数ｆｏとしており、光走査素子９１固有の共振周波数に個体差があるときにでも、その対応が可能としている。
【００９６】
このフィルタ特性調整部１７３は、リンギング検出部１７４から出力される光走査素子９１のリンギング波形に基づいて、フィルタ部１７２の中心周波数ｆｏを決定する。このフィルタ特性調整部１７３は、上記光走査装置１のフィルタ特性調整部１３と同様に、中心周波数ｆｏの調整処理を実行可能としており、この処理によりノッチフィルタ１７２ａにおける減衰域の中心周波数ｆｏを決定可能としている。なお、中心周波数ｆｏの調整処理は、フィルタ特性調整部１３の処理と同様の処理であり、ここでの説明は省略する。
【００９７】
リンギング検出部１７４は、光走査素子９１の反射ミラー９２の揺動信号波形Ｓ１２０を取得し、この揺動信号波形Ｓ１２０に含まれるリンギングの波形をバンドパスフィルタ処理等により抽出し、当該リンギング振幅の情報をフィルタ特性調整部１７３へ出力する。なお、反射ミラー９２の揺動信号波形Ｓ１２０の取得は、例えば、反射ミラー９２を駆動する梁部材の変位を圧電素子等で検出し、この圧電素子が生成する電圧をリンギング検出部１７４で検出することによって行うことができる。なお、リンギング振幅を取得することができれば、かかる構成に限らずどのような構成であってもよい。例えば、電極を反射ミラー９２の底部等に取り付け、当該電極に対向する光走査素子９１の本体に電極を取り付けて、これらの電極間に生じる静電容量を検出するようにすることで反射ミラー９２の揺動信号波形Ｓ１２０を取得し、当該揺動信号波形Ｓ１２０に含まれるリンギング振幅を検出することができる。
【００９８】
駆動信号生成部１７６は、駆動波形信号Ｓ１１２のデータを所定の周波数のクロックＣＬＫ０で駆動波形記憶部１７５から読み出して内部のＤ／Ａ変換器によりアナログ変換することにより駆動信号Ｓ１０１を生成する。ここで、クロックＣＬＫ０は、信号供給回路１８により生成されて駆動信号生成部１７６へ通知されるクロック信号である。信号供給回路１８は、揺動検出回路８４により検出した光走査素子８１の揺動周波数に基づいて、クロックＣＬＫ０を生成して駆動信号生成部１７６へ通知する。これにより水平走査周波数が変わったことにより垂直走査周波数（フレーム周波数）を変えなければならないときでも、基礎波形記憶部１７１に記憶する鋸波形信号Ｓ１１０のデータを変える必要がなくなり、記憶容量の増加を抑制することができる。
【００９９】
なお、駆動処理部１７０は、クロックＣＬＫ０の周波数が所定値以上変動すると、基礎波形信号Ｓ１１１のデータをクロックＣＬＫ０で基礎波形記憶部１７１から読み出して、フィルタ部１７２へ入力し、当該フィルタ部１７２から出力される駆動波形信号Ｓ１１２のデータを駆動波形記憶部１７５に記憶して、駆動波形信号Ｓ１１２を更新する。これにより、リンギングを精度よく抑制する駆動信号Ｓ１０１を駆動信号生成部１７６から出力させることができる。
【０１００】
その後、駆動信号生成部１７６は生成した駆動信号Ｓ１０１を光走査素子９１に入力して、光走査素子９１の反射ミラー９２を非共振モードで強制的に駆動する。
【０１０１】
駆動処理部１７０は、基礎波形記憶部１７１から鋸波形信号Ｓ１１０のデータを読み出して駆動信号Ｓ１０１を生成する処理を連続して繰り返すことにより複数の鋸波状の駆動信号Ｓ１０１を出力するようにしており、これにより光出射部２０から出射されたレーザ光が連続して垂直方向に繰り返し走査される。
【０１０２】
なお、網膜走査ディスプレイ１００では、信号供給回路１８からの垂直制御信号６２に基づき、垂直駆動信号発生器９３におけるフィルタ部１７２の中心周波数ｆｏの調整処理（図７に示す処理と同様の処理）を実行する。ここでは、光出射部２０から画像信号Ｓに応じたレーザ光を出射する前であって垂直駆動信号発生器９３によって光走査素子９１の駆動を開始した直後に中心周波数ｆｏの調整処理を行い、かかる調整によりフィルタ部１７２の中心周波数ｆｏが設定された後に、光出射部２０から画像信号Ｓに応じたレーザ光を出射する。また、光出射部２０から画像信号Ｓに応じたレーザ光の出射が停止した後、光走査素子９１の駆動を終了するときに行うようにしてもよい。
【０１０３】
また、操作部４０へのユーザによる操作があったときに、信号供給回路１８からの垂直制御信号６２に基づき、垂直駆動信号発生器９３におけるフィルタ部１７２の中心周波数ｆｏの設定を実行させる。また、網膜走査ディスプレイ１００において有効走査範囲で画像光を走査しているときに、有効走査範囲のサイズを維持しつつ反射ミラー９２の揺動範囲を大きくして、フィルタ部１７２の中心周波数ｆｏの設定を実行させるようにしてもよい（図１４に示す処理と同様の処理）。
【０１０４】
以上、本発明の実施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、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。
【０１０５】
本発明を、上述してきた実施形態を通して説明したが、本実施形態の駆動信号発生器６及びそれを備えた光走査装置１並びに垂直駆動信号発生器９３を備えた画像表示装置によれば、以下の効果が期待できる。
【０１０６】
（１）周期的な駆動信号を生成するための基礎波形信号Ｓ１１，Ｓ１１１のデータを記憶する基礎波形記憶部１１，１７１と、この基礎波形記憶部１１，１７１から基礎波形信号Ｓ１１，Ｓ１１１のデータを読み出し、当該基礎波形信号Ｓ１１，Ｓ１１１にノッチフィルタ処理を行なって駆動波形信号を生成するフィルタ部１２，１７２と、フィルタ部１２，１７２で生成した駆動波形信号のデータを記憶する駆動波形記憶部１５，１７５と、前記駆動波形信号のデータを前記駆動波形記憶部１５，１７５から読み出してアナログ変換することにより駆動信号Ｓ１，Ｓ１０１を生成する駆動信号生成部１６，１７６とを備え、駆動信号Ｓ１，Ｓ１０１により光走査素子の反射ミラーを非共振モードで強制的に揺動させる駆動信号発生器６，９３であって、駆動信号Ｓ１，Ｓ１０１の振幅を変化させて駆動信号生成部１６，１７６から出力させ、反射ミラー５ａ，９２の揺動振幅を変化させる振幅変更手段として機能する駆動処理部１０，１７０と、この駆動処理部１０，１７０によって反射ミラー５ａ，９２をその振幅を変化させながら揺動させているときに、光走査素子５，９１の固有共振によるリンギングの振幅を検出するリンギング検出部１４，１７４と、リンギング検出部１４，１７４で検出したリンギングの振幅に応じて、ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａにおける減衰域の中心周波数を調整するフィルタ特性調整部１３，１７３とを備えたので、光走査素子５，９１の反射ミラー５ａ，９２を非共振モードで強制的に駆動する駆動信号Ｓ１，Ｓ１０１をノッチフィルタ１２ａ，１７２ａを用いて生成する際に、当該ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａの中心周波数ｆoを迅速に調整することができる。
【０１０７】
（２）フィルタ特性調整部１３，１７３は、駆動処理部１０，１７０によって反射ミラー５ａ，９２をその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、リンギング検出部１４，１７４で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、中心周波数ｆｏを変更するので、反射ミラー５ａ，９２の振幅の増加過程或いは減少過程で中心周波数ｆｏを調整することが可能となる。
【０１０８】
（３）また、光走査素子５，９１は、その固有の共振周波数が反射ミラー５ａ，９２の振幅の増加に応じて減少するものであり、フィルタ特性調整部１３，１７３は、駆動処理部１０，１７０によって反射ミラー５ａ，９２をその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、リンギング検出部１４，１７４で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、中心周波数ｆｏを下げるので、当該中心周波数ｆｏがずれていることを確実に検出して調整することが可能となる。
【０１０９】
（４）また、光走査素子５，９１は、その固有の共振周波数が反射ミラー５ａ，９２の振幅の増加に応じて増加するものであり、フィルタ特性調整部１３，１７３は、駆動処理部１０，１７０によって反射ミラー５ａ，９２をその振幅を順次増加又は順次減少させながら揺動させたときに、リンギング検出部１４，１７４で検出したリンギングの振幅が途中で極小となった場合には、中心周波数ｆｏを上げるので、当該中心周波数ｆｏがずれていることを確実に検出して調整することが可能となる。
【０１１０】
（５）また、光走査素子５，９１は、その固有の共振周波数が反射ミラー５ａ，９２の振幅の増加に応じて減少するものであり、フィルタ特性調整部１３，１７３は、駆動処理部１０，１７０によって反射ミラー５ａ，９２の振幅を増加させて揺動させたときに、リンギング検出部１４，１７４で検出したリンギングの振幅が増加する場合には、ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａの中心周波数を上げるので、反射ミラー５ａ，９２をすくなくとも２つの揺動範囲で揺動させることにより、中心周波数ｆｏの調整が可能となる。
【０１１１】
（６）また、光走査素子５，９１は、その固有の共振周波数が反射ミラー５ａ，９２の振幅の増加に応じて増加するものであり、フィルタ特性調整部１３，１７３は、駆動処理部１０，１７０によって反射ミラー５ａ，９２の振幅を増加させて揺動させたときに、駆動処理部１０，１７０で検出したリンギングの振幅が増加する場合には、ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａの中心周波数を下げるので、反射ミラー５ａ，９２をすくなくとも２つの揺動範囲で揺動させることにより、中心周波数ｆｏの調整が可能となる。
【０１１２】
（７）また、フィルタ特性調整部１３，１７３は、光走査素子５，９１の反射ミラーの揺動開始時に、ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａの中心周波数ｆｏの調整を行うので、光走査素子５，９１によるレーザ光の走査の精度をその走査開始時から高めることができる。
【０１１３】
（８）また、ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａの中心周波数ｆｏの調整を開始するための操作部７,４０を備え、フィルタ特性調整部１３，１７３は、操作部７,４０が操作されたときに、ノッチフィルタ１２ａ，１７２ａの中心周波数の調整を行うので、必要に応じて調整処理が行うことで消費電力を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１  光走査装置
２  制御部
３，２０  光出射部
４，３０  光走査部
５，８１，９１  光走査素子
６  駆動信号発生器
７，４０  操作部
１０，１７０  駆動処理部
１１，１７１  基礎波形記憶部
１２，１７２  フィルタ部
１２ａ，１７２ａ  ノッチフィルタ
１３，１７３  フィルタ特性調整部
１４，１７４  リンギング検出部
１５，１７５  駆動波形記憶部
１６，１７６  駆動信号生成部
９３  垂直駆動信号発生器
１００  網膜走査ディスプレイ
【図１】
2010237535.tif 000004
【図２】
2010237535.tif 000005
【図３】
2010237535.tif 000006
【図４】
2010237535.tif 000007
【図５】
2010237535.tif 000008
【図６】
2010237535.tif 000009
【図７】
2010237535.tif 000010
【図８】
2010237535.tif 000011
【図９】
2010237535.tif 000012
【図１０】
2010237535.tif 000013
【図１１】
2010237535.tif 000014
【図１２】
2010237535.tif 000015
【図１３】
2010237535.tif 000016
【図１４】
2010237535.tif 000017
【図１５】
2010237535.tif 000018
【図１６】
2010237535.tif 000019
【図１７】
2010237535.tif 000020
【図１８】
2010237535.tif 000021