(57)【要約】【課題】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って必要主走査周波数の低下と必要副走査周波数の増加と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。【解決手段】光走査型ディスプレイ１０において、画像の１フレームが３以上のフィールドに分けて走査部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を生成し、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を光源部３４に出力する。【選択図】図１４
2006215201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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部であって、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、
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部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いように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する制御部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【請求項２】
前記制御部は、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請求項１に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項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２の輝度データ群とを含み、
前記制御部は、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請求項２に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項４】
前記制御部は、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か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請求項１ないし３のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項５】
前記制御部は、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い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請求項１ないし４のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項６】
前記走査部は、
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査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
を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項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項６に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項８】
前記走査部は、
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
を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項９】
前記走査部は、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項１ないし８のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項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項１ないし９のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項１１】
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部であって、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、
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部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いように、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。
【請求項１２】
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請求項１１に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【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、特許文献１参照。）。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査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部と、（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。通常、主走査方向は水平方向、副走査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。
【０００４】
この種の光走査型ディスプレイにおいては、走査部が、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。
【特許文献１】特許第２９８８４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の光走査型ディスプレイにおいては、通常、走査部が、画像の各フレームごとに、主走査方向に往復走査を行いながら副走査方向に往復走査を行うように構成される。
【０００６】
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（プログレッシブ方式ともいう。）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。
【０００７】
インターレース方式を採用する場合には、フリッカ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。
【０００８】
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が、ノンインターレース方式を採用する場合より半減する。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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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いと解釈すべきなのである。
【００１１】
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く、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。
【００１２】
（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部であって、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、
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部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いように、前記生成された輝度信号を前記光源部に出力する制御部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【００１３】
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以上のフィールド間で互いに重ならないように形成される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。よって、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。
【００１６】
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、前記走査部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。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、走査部の設計および製造や、その走査部の性能向上が容易となる。
【００１７】
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加することは、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。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。
【００１８】
（２）  前記制御部は、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（１）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
（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２の輝度データ群とを含み、
前記制御部は、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（２）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００２２】
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って処理される第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。
【００２３】
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。
【００２４】
（４）  前記制御部は、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か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（１）ないし（３）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００２５】
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の隙間が、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。
【００２６】
そのため、特別の対策を講ずることなく、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が、後続するフィールドにおける少なくとも１本の有効走査線と交差する可能性がある。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（５）  前記制御部は、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い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（１）ないし（４）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００３０】
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。
【００３１】
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ールド数」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。
【００３２】
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。
【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、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い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。
【００３４】
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、この光走査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。
【００３５】
（６）  前記走査部は、
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査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）ないし（５）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００３６】
この光走査型ディスプレイによれば、走査部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、その走査部の小型化が容易となる。
【００３７】
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、ミラーの中心から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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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、そのミラー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。
【００４０】
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。
【００４１】
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く、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。
【００４２】
（８）  前記走査部は、
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）ないし（５）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００４３】
この光走査型ディスプレイによれば、走査部が、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く、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部を設計および製造することが容易となる。
【００４４】
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。
【００４５】
さらに、この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。これに代えて、この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。
【００４６】
（９）  前記走査部は、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）ないし（８）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００４７】
（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）ないし（９）項のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【００４８】
（１１）  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部であって、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、
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部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いように、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。
【００４９】
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。
【００５０】
（１２）  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（１１）項に記載の光走査型ディスプレイ駆動方法。
【００５１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
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。
【００５３】
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上におい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いる。
【００５４】
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。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を構成している。
【００５５】
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個のダイクロイックミラー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、対応するコリメータレンズ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ックミラー５０，５２，５４に入射する。それら３個のダイクロイックミラー５０，５２，５４は、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。
【００５６】
それら３個のダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１個のダイクロイックミラー、すなわち、本実施形態においては、ダイクロイックミラー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。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。
【００５７】
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。このスキャナ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。
【００５８】
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い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。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。
【００５９】
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っているのである。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。したがって、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。
【００６３】
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り、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。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１０２，１０２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。
【００６６】
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の中心部から延びる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１０６，１０６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。
【００６７】
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。
【００６８】
そのような曲げ振動を各第２板ばね部１０６，１０６に加えるために、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。
【００６９】
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を備えている。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。
【００７０】
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。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の共振周波数によって決まり、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。
【００７１】
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い。
【００７２】
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。コンピュータ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。
【００７３】
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ＣＰＵ１２４により、外部から供給された映像信号に基づき、かつ、ＲＡＭ１２８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。
【００７４】
信号処理回路１２０においては、外部から供給された映像信号に基づき、表示すべ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、ＲＡＭ１２８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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。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。
【００７７】
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査とが行われる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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を備えている。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。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。
【００８１】
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が構成されている。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。
【００８２】
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いる。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ｎＨ個、順次発生させられる。ｎＨは、水平走査の１フレーム当たりの往復回数に等しい。
【００８３】
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Δｔ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。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Δｔ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、ｎＶ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。ｎＶ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、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。
【００８４】
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って構成されている。
【００８５】
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。
【００８６】
一方、スキャナが用いられる分野においては、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。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いう要望は、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も達成され得る。
【００８７】
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との間においてミラー部８０が共通化されている。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
振動体６２のうちの支持部１００の慣性モーメントを増加させれば、垂直走査周波数を低下させることが可能である。しかしながら、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加させてその支持部１００の慣性モーメントを増加させることは困難であるし、たとえ支持部１００の厚さを局部的に増加させても、その効果が小さい。効果が大きいのは支持部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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）で示されている。図９において、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いる。その消去帰線は図示されていない。
【００９３】
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査線の数が、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し、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、フリッカが目立たずに済むという効果を奏する。
【００９４】
本発明者は、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。
【００９５】
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、左側から右側に向かう走査線（以下、「往き走査線」という。）と右側から左側に向かう走査線（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。
【００９６】
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。これに対し、本発明者の提案に従い、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本の有効走査線が、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が、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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いに平行にずれている。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いに非平行である傾向が強いにもかかわらず、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。
【００９９】
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。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。
【０１００】
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。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。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。
【０１０１】
したがって、垂直走査周波数をみかけ上上昇させたい場合には、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。
【０１０２】
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が、別の回のフィールドにおける往き走査線と重なってしまう。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。
【０１０３】
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。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。
【０１０４】
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い、観察者が違和感を抱く可能性がある。
【０１０５】
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く、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。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。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ＲＳＤに対して遜色ない感覚で観察することが可能であるように設計されている。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
したがって、垂直走査角度θＶは、図１２において式（１）で表されるように、垂直走査角度振幅（最大振れ角）ΘＶ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ｎＶとフレーム周波数ｆ０との積に２πを乗じた値を角速度とする三角関数で表現される。また、水平走査角度θＨは、同図において式（２）で表されるように、水平走査角度振幅（最大振れ角）ΘＨを振幅とし、水平走査の１フレーム当たりの往復回数ｎＨとフレーム周波数ｆ０との積に２πを乗じた値を角速度とし、かつ、初期位相差時間Δｔを初期位相とする三角関数で表現される。
【０１０９】
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いて複数のフィールド間で互いに重ならないようにする）ためには、図１２に式（３）で表すように、ｎＨの値とｎＶの値とが互いに素であり、かつ、初期位相差時間Δｔが特定値であるようにすることが望ましい。
【０１１０】
図１３には、ｎＶが３に等しく、かつ、ｎＨが７に等しい場合を例にとり、上記式（３）で表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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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）を示している。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いる。
【０１１３】
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、ＲＳＤ１０のうち画像表示に関与する光学系（例えば、スキャナ６０）の傾きを、従来のインター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いる。
【０１１４】
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。ＲＳＤ１０は、観察者が、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いる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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、ステップ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。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ー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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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、外部から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。
【０１１９】
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、各有効走査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。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ｎＨ本の有効走査線によって構成される場合には、フレームバッファ１４０には、画像データがｎＨ行分、ストアされることになる。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。
【０１２０】
図５に示す例においては、１フレーム分の画像データが、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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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、Ｓ７において、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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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から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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
本実施形態においては、表示すべき画像を表す画像データが、その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によって順次処理される輝度信号が生成される。
【０１３１】
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査される期間（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。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が、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が、第２の輝度データ群に相当する。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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Ｓ１０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が、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となり、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が、各色ごとに、輝度信号に変換されて、各ドライバ２８，３０，３２に転送される。
【０１３４】
それに応答し、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。
【０１３５】
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、今回のフィー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っ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。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かっ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。
【０１３６】
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以上であるか否かが判定される。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、Ｓ１２に戻る。
【０１３７】
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。
【０１３８】
それらＳ６ないしＳ１８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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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」の一例を構成し、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「走査部」の一例を構成し、信号処理回路１２０が前記（１）項における「制御部」の一例を構成しているのである。
【０１４１】
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」の一例を構成しているのである。
【０１４２】
さらに、本実施形態においては、図４におけるＳ４ないしＳ１０が前記（１１）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Ｓ１１ないしＳ１６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。
【０１４３】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。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。
【０１４４】
図１９に示すように、本実施形態に従う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。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において光源部３４に電気的に接続されるとともに、インターフェース１６６において光走査系１６２に電気的に接続されている。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。
【０１４５】
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いる。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。
【０１４６】
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「θＨ」で表されている。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。
【０１４７】
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１８２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１８２の揺動角すなわち走査角は、図２０において「θＶ」で表されている。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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
画像表示の分野においては、水平走査周波数は高い周波数、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。
【０１５０】
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１７４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。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。
【０１５１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、信号処理回路１２０と同期信号処理回路１７４とが互いに共同して前記（１）項における「制御部」の一例を構成し、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」の一例を構成しているのである。
【０１５２】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】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１におけるスキャナ６０を示す平面図である。
【図３】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査駆動信号と、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】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】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】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】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別の図である。
【図１６】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別の図である。
【図１７】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別の図である。
【図１８】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別の図である。
【図１９】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。
【符号の説明】
【０１５４】
１０  網膜走査型ディスプレイ
３４  光源部
８０  ミラー部
８２  はり部
１０２  はり部
１２０  信号処理回路
１４０  フレームバッファ
１６０  網膜走査型ディスプレイ
１６２  光走査系
１８０  第１ミラー
１８２  第２ミラー
１８４  第１振動体
１８６  第２振動体
【図１】
2006215201.tif 000003
【図２】
2006215201.tif 000004
【図３】
2006215201.tif 000005
【図４】
2006215201.tif 000006
【図５】
2006215201.tif 000007
【図６】
2006215201.tif 000008
【図７】
2006215201.tif 000009
【図８】
2006215201.tif 000010
【図９】
2006215201.tif 000011
【図１０】
2006215201.tif 000012
【図１１】
2006215201.tif 000013
【図１２】
2006215201.tif 000014
【図１３】
2006215201.tif 000015
【図１４】
2006215201.tif 000016
【図１５】
2006215201.tif 000017
【図１６】
2006215201.tif 000018
【図１７】
2006215201.tif 000019
【図１８】
2006215201.tif 000020
【図１９】
2006215201.tif 000021
【図２０】
2006215201.tif 000022