(57)【要約】【課題】光束の２次元的な走査により、往き走査中にも戻り走査中にも、画像を表示するディスプレイにおいて、各走査線ごとに画像を主走査方向に書き出すタイミングを精度よく決定する。【解決手段】特定の位置を通過する光束の往復の通過タイミングに基づいて基準位置を決定し、その決定された基準位置を起点として、画像書出し位置を決定し、その決定された画像書出し位置に基づいて光源を駆動し、光検出装置から出力される信号に基づき、互いに隣接する往き走査線と戻り走査線とのそれぞれの、有効エリアと無効エリアとの間の境界点を検出し、それら２個の境界点間の中心位置を決定し、その決定された中心位置の、前記基準位置に対する誤差が減少するように、前記画像書出し位置を補正する。【選択図】図８
2011118002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じた強度を有する光束を出射する光源と、
その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに走査する光走査装置と、
その光走査装置によって走査された光束を所定の位置において検出する光検出装置と、
その光検出装置の出力信号に基づき、各走査線において、往き走査線と戻り走査線とのいずれについても画像を前記主走査方向に書き出すべき画像書出し位置を決定し、各走査線に、前記画像が表示される有効エリアと、その有効エリアの外側に位置し、前記画像が表示されない無効エリアとを割り当てる画像書出し位置決定装置と
を含み、前記走査された光束を投影することによって前記画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
前記光検出装置は、前記有効エリアと前記無効エリアとの前記主走査方向における境界点を含んで前記主走査方向に延びる検出可能領域を有し、その検出可能領域内における前記境界点とは異なる特定の位置を前記光束が通過するタイミングを検出可能であり、
前記画像書出し位置決定装置は、
前記特定の位置を通過する前記光束の往復の通過タイミングに基づいて基準位置を決定する基準位置決定部と、
その決定された基準位置を起点として、前記画像書出し位置を決定する画像書出し位置決定部と、
その決定された画像書出し位置に基づいて前記光源を駆動し、前記光検出装置から出力される信号に基づき、互いに隣接する往き走査線と戻り走査線とのそれぞれの前記境界点を検出し、それら２個の境界点間の中心位置を決定する中心位置決定部と、
その決定された中心位置の、前記基準位置に対する誤差が減少するように、前記画像書出し位置を補正する画像書出し位置補正部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【請求項２】
前記基準位置決定部は、
前記光源によって前記有効エリアおよび前記無効エリアの双方が照射されるように前記光源を連続的に点灯させ、
その連続的点灯中に前記光検出装置から出力される信号のうち、前記光束を検出している区間を表す一対のエッジ位置間の中心位置に基づき、前記基準位置を決定する第１の決定手段を含む請求項１に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項３】
前記中心位置決定部は、
前記光源によって前記有効エリアは照射されるが前記無効エリアは照射されないように、前記光源を間欠的に点灯させ、
その間欠的点灯中に前記光検出装置から出力される信号のうち、前記光束を検出していない区間を表す一対のエッジ位置に基づき、前記中心位置を決定する第２の決定手段を含む請求項１または２に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項４】
前記中心位置決定部は、
前記光源によって前記無効エリアは照射されるが前記有効エリアは照射されないように、前記光源を間欠的に点灯させ、
その間欠的点灯中に前記光検出装置から出力される信号のうち、前記光束を検出している区間を表す一対のエッジ位置に基づき、前記中心位置を決定する第３の決定手段を含む請求項１または２に記載の光走査型ディスプレイ。
【請求項５】
前記特定の位置は、前記境界点の位置に対し、前記有効エリアの側に存在する請求項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】
前記基準位置決定部は、前記特定の位置を前記光束が通過する最初の通過タイミングに基づいて暫定的な基準位置を決定し、
前記画像書出し位置決定部は、その決定された暫定的な基準位置に基づいて最初の画像書出し位置を決定する請求項１ないし５のいずれかに記載の光走査型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束の２次元的な走査により、往き走査中にも戻り走査中にも、画像を表示する技術に関するものであり、特に、各走査線ごとに画像を主走査方向に書き出すタイミングを決定する技術の改良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、観察者の外界に設置さ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、走査された光束を観察者の網膜上に直接投影し、それによって画像を表示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）光源と、（ｂ）その光源から出射した光束を主走査方向とその主走査方向とは交差する副走査方向とに走査する光走査装置と、（ｃ）その光走査装置によって走査された光束を所定の位置において検出する光検出装置と、（ｄ）その光検出装置の出力信号に基づき、各走査線において、表示すべき画像を前記主走査方向に書き出すべき画像書出し位置を決定する画像書出し位置決定装置とを含むように構成される。
【０００４】
本明細書の全体を通じて、「画像書出し位置」なる用語は、各走査線ごとに、光源の点灯を開始して画像表示を開始する、時間軸上の位置、すなわち、タイミングを意味する。
【０００５】
以上説明した定義は、特記なき限り、本明細書の全体を通じて、「位置」なる用語を含む複数の用語のすべてについて該当する。
【０００６】
一般に、この種の光走査型ディスプレイにおいては、光源を連続的に点灯させつつ光走査装置を駆動することによって光束のスポットが移動させられる際にそのスポットが描く軌跡が、全画像エリアを形成する。これに対し、その全画像エリアのうち、実際に画像が表示される部分は、有効エリアと称され、その有効エリアを除く部分は、無効エリアと称される。
【０００７】
一般に、各走査線ごとに、画像書出し位置は、その走査線の基準となる位置（通常、等角速度で走査されない場合には、走査速度が他の位置より高速である位置が選択され、理想的には、最も高速である位置が選択されることが多い）を起点として決定される。したがって、画像終了位置も同様に、前記基準となる位置（以下、「基準位置」という。）を起点として決定されることになる。各走査線の画像書出し位置と画像終了位置と基準位置という三者間の関係は、複数本の走査線間において互いに共通する。
【０００８】
したがって、画像書出し位置および画像終了位置は、走査線の基準位置からの主走査方向における隔たり（すなわち、主走査方向における長さであるマージン）を規定することによって決定されることになる。
【０００９】
これを踏まえて、前記画像書出し位置決定装置は、一般に、（ａ）前記光検出装置が出力する信号に基づき、基準位置（基準タイミング）を決定する基準位置決定部と、（ｂ）その決定された基準位置を起点として、その基準位置（基準タイミング）にマージン（遅延時間）を加算することにより、前記有効エリアの開始位置である画像書出し位置（画像書出しタイミング）を決定する画像書出し位置決定部とを含むように構成される。
【００１０】
この段落において、「画像書出し位置」は、画像を書き出す絶対的な時刻を意味し、また、「マージン」は、基準位置に対して、画像を書き出す相対的な時刻を意味する。
【００１１】
この種の光走査型ディスプレイには、往き走査と戻り走査とのうち一方のみの実行中に画像を表示する形式（一方向描画方式）と、往き走査中にも戻り走査中にも画像を表示する形式（双方向描画方式）とが存在する。
【００１２】
前者の形式（一方向描画方式）においては、往き走査と戻り走査とのうち一方のみの実行中に画像を表示するため、上述したように簡単に画像書出し位置を決定することができるのであるが、後者の形式（双方向描画方式）においては、往き走査の画像書出し位置のみならず、戻り走査の画像書出し位置も、それぞれ前記基準位置に基づいて決定することが必要であって、少し面倒であり、特に、往き走査と戻り走査のそれぞれの画像書出し位置と画像終了位置（有効エリア）が主走査方向にずれないように決定することが必要である。
【００１３】
この双方向描画方式においては、各走査線上における画像書出し位置の、基準位置からの隔たり（対応する無効エリアの長さ、すなわち、マージン）が、複数本の走査線間で互いに共通するように設定される。
【００１４】
ここで、説明の便宜上、ある往き走査線の開始点側の無効エリアの長さを「Ｌ１」、それの終了点側の無効エリアの長さを「Ｌ２」、その往き走査線に隣接する戻り走査線の開始点側の無効エリアの長さを「Ｌ３」、それの終了点側の無効エリアの長さを「Ｌ４」でそれぞれ表記することとすると、Ｌ１＝Ｌ４およびＬ２＝Ｌ３なる条件が成立することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１７６０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、光源から光束が出射するタイミング（画像書出しタイミング）の基準となる基準信号は、光走査装置によって走査された光束が光検出装置によって検出されるタイミングに基づいて生成されるため、その光検出装置の位置やその光検出装置による光束の検出タイミングがずれてしまうと、前記基準信号の生成タイミングもずれてしまう。
【００１７】
すなわち、光検出装置の位置精度や検出精度が不足する場合には、その光検出装置の検出タイミングに基づいて生成される前記基準信号の生成タイミングがずれてしまい、その結果、光源から光束が出射されるタイミングが遅れたり、早すぎたりするという問題が生じ、ひいては、表示される画像の品質が劣化するという問題が生じた。
【００１８】
特に、光走査装置によって、所定周期のもとに主走査方向に往復走査される前述の双方向描画方式の光走査型ディスプレイでは、前記基準信号が、光走査装置の走査周期の変動や回路の遅延などの理由でずれると、往き走査方向に形成された往き走査線の画像表示開始位置と、戻り走査方向に走査された戻り走査線の画像終了位置とが互いにずれるとともに、往き走査線の画像表示終了位置と戻り走査線の画像開始位置とが互いにずれてしまう。
【００１９】
その結果、表示される画面の輪郭線がジグザグ状となるのみならず、主走査方向に直交する副走査方向に延びる直線を画像として表示すると、その直線がジグザグ状の線となってしまい、いずれにしても、画質が劣化してしまう。
【００２０】
以上説明した事情を背景として、本発明は、画像信号に応じた強度を有する光束の２次元的な走査により、往き走査中にも戻り走査中にも、画像を表示する技術であって、各走査線ごとに画像を主走査方向に書き出すタイミングを精度よく決定し得るものを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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が、このように、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することにより、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となる。
【００２２】
（１）  画像信号に応じた強度を有する光束を出射する光源と、
その光源から出射した光束を、主走査方向と、その主走査方向とは交差する副走査方向とに走査する光走査装置と、
その光走査装置によって走査された光束を所定の位置において検出する光検出装置と、
その光検出装置の出力信号に基づき、各走査線において、往き走査線と戻り走査線とのいずれについても画像を前記主走査方向に書き出すべき画像書出し位置を決定し、各走査線に、前記画像が表示される有効エリアと、その有効エリアの外側に位置し、前記画像が表示されない無効エリアとを割り当てる画像書出し位置決定装置と
を含み、前記走査された光束を投影することによって前記画像を表示する光走査型ディスプレイであって、
前記光検出装置は、前記有効エリアと前記無効エリアとの前記主走査方向における境界点を含んで前記主走査方向に延びる検出可能領域を有し、その検出可能領域内における前記境界点とは異なる特定の位置を前記光束が通過するタイミングを検出可能であり、
前記画像書出し位置決定装置は、
前記特定の位置を通過する光束の往復の通過タイミングに基づいて基準位置を決定する基準位置決定部と、
その決定された基準位置を起点として、前記画像書出し位置を決定する画像書出し位置決定部と、
その決定された画像書出し位置に基づいて前記光源を駆動し、前記光検出装置から出力される信号に基づき、互いに隣接する往き走査線と戻り走査線とのそれぞれの前記境界点を検出し、それら２個の境界点間の中心位置を決定する中心位置決定部と、
その決定された中心位置の、前記基準位置に対する誤差が減少するように、前記画像書出し位置を補正する画像書出し位置補正部と
を含む光走査型ディスプレイ。
【００２３】
（２）  前記基準位置決定部は、
前記光源によって前記有効エリアおよび前記無効エリアの双方が照射されるように前記光源を連続的に点灯させ、
その連続的点灯中に前記光検出装置から出力される信号のうち、前記光束を検出している区間を表す一対のエッジ位置間の中心位置に基づき、前記基準位置を決定する第１の決定手段を含む（１）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００２４】
（３）  前記中心位置決定部は、
前記光源によって前記有効エリアは照射されるが前記無効エリアは照射されないように、前記光源を間欠的に点灯させ、
その間欠的点灯中に前記光検出装置から出力される信号のうち、前記光束を検出していない区間を表す一対のエッジ位置に基づき、前記中心位置を決定する第２の決定手段を含む（１）または（２）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００２５】
（４）  前記中心位置決定部は、
前記光源によって前記無効エリアは照射されるが前記有効エリアは照射されないように、前記光源を間欠的に点灯させ、
その間欠的点灯中に前記光検出装置から出力される信号のうち、前記光束を検出している区間を表す一対のエッジ位置に基づき、前記中心位置を決定する第３の決定手段を含む（１）または（２）項に記載の光走査型ディスプレイ。
【００２６】
（５）  前記特定の位置は、前記境界点の位置に対し、前記有効エリアの側に存在する（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。
【００２７】
（６）  前記基準位置決定部は、前記特定の位置を前記光束が通過する最初の通過タイミングに基づいて暫定的な基準位置を決定し、
前記画像書出し位置決定部は、その決定された暫定的な基準位置に基づいて最初の画像書出し位置を決定する（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。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、双方向描画方式で画像を表示する場合に、その決定された中心位置の、前記基準位置に対する誤差が減少するように、前記画像書出し位置が補正されるため、双方向描画方式で画像を表示する場合に、前述の走査周期の変動や前述の遅延量の変動にもかかわらず、往き走査の画像表示開始位置と戻り走査の画像表示終了位置、および往き走査の画像表示終了位置と戻り走査の画像表示開始位置が、それぞれ、副走査方向にジグザク（斜め）にならずに、直線的に並ぶようになり、画質の劣化を防止することが容易となる。
【００２９】
よって、本発明によれば、複数のディスプレイ間の個体差（製造ばらつき）に起因する画質の低下を防止するための調整を、ユーザによる使用段階で、自動的に行うことができ、その結果、当該ディスプレイの出荷時に作業者が画像書出し位置を微調整するための工程を完全にまたは部分的に省略することが可能となる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、当該ディスプレイの経年変化や温度変化という個別の事情に起因する画質の低下を防止するための調整を、ユーザによる使用段階で、自動的に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）を概念的に示す系統図である。
【図２】図１に示すビームディテクタの配置を説明するための平面図である。
【図３】図１に示すビームディテクタと信号処理回路との間における信号の流れを概念的に表すブロック図である。
【図４】図１に示す信号処理回路による信号処理を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図１に示す信号処理回路内のコンピュータによって実行される画像書出し位置決定プログラムを概念的に表すフローチャートである。
【図６】図５に示す画像書出し位置決定プログラムを説明するためのタイムチャートである。
【図７】図５に示す画像書出し位置決定プログラムを説明するための別のタイムチャートである。
【図８】図５に示す画像書出し位置決定プログラムを説明するためのさらに別のタイムチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に従うＲＳＤにおける信号処理回路内のコンピュータによって実行される画像書出し位置決定プログラムを説明するためのタイムチャートである。
【図１０】上記第２実施形態に従うＲＳＤにおける前記コンピュータによって実行される前記画像書出し位置決定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形態】
【００３２】
以下、本発明のさらに具体的な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する。
【００３３】
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が系統的に表されている。この網膜走査型ディスプレイ（以下、「ＲＳＤ」と略称する。）は、画像信号に応じた強度の光束としてのレーザビームを、観察者の眼１０の瞳孔１２を経て網膜１４の結像面上に入射させ、その結像面上においてレーザビームを２次元的に走査することにより、その網膜１４上に画像を直接に投影する装置である。このＲＳＤは、前記（１）項に係る「光走査型ディスプレイ」の一例を構成している。
【００３４】
このＲＳＤは、光源ユニット２０を備え、その光源ユニット２０と観察者の眼１０との間において光走査装置２４を備えている。
【００３５】
光源ユニット２０は、３原色（ＲＧＢ）を有する３つのレーザビームを１つのレーザビームに結合して任意色のレーザビームを生成するために、赤色のレーザビームを発するＲレーザ３０と、緑色のレーザビームを発するＧレーザ３２と、青色のレーザビームを発するＢレーザ３４とを備えている。
【００３６】
各レーザ３０，３２，３４は、例えば、レーザダイオードとして構成することが可能である。本実施形態においては、それらレーザ３０，３２，３４がそれぞれ、前記（１）項における「光源」の一例を構成する。
【００３７】
レーザ３０，３２，３４から出射した複数本のレーザビームはそれぞれ、コリメート光学系４０，４２，４４によって平行光化される。その後、各レーザビームは、波長依存性を有する各ダイクロイックミラー５０，５２，５４に入射させられ、それにより、各レーザビームが波長に関して選択的に反射・透過させられ、それら３つのダイクロイックミラー５０，５２，５４を代表する１つのダイクロイックミラー５０に最終的に入射して１本のレーザビームに結合される。その１本のレーザビームは、結合光学系５６によって集光され、光ファイバ８２に入射する。その光ファイバ８２に入射したレーザビームは、光伝送媒体としての光ファイバ８２中を伝送され、その光ファイバ８２の後端から放射させられるレーザビームを平行光化するコリメート光学系８４を経て光走査装置２４に入射する。
【００３８】
以上、光源ユニット２０のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説明する。
【００３９】
光源ユニット２０は、コンピュータ（図示しない）を主体とする信号処理回路６０を備えている。信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、各レーザ３０，３２，３４を駆動するための信号処理と、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように設計されている。
【００４０】
各レーザ３０，３２，３４を駆動するため、信号処理回路６０は、外部から供給された映像信号に基づき、網膜１４上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザビームにとって必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザドライバ７０，７２，７４を介して各レーザ３０，３２，３４に供給する。レーザビームの走査を行うための信号処理については後述する。
【００４１】
光走査装置２４は、ＨＳスキャナ（高速スキャナ、主走査部）１００とＬＳスキャナ（低速スキャナ、副走査部）１０２とを備えている。
【００４２】
ＨＳスキャナ１００は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを主走査方向（本実施形態については、垂直方向であるが、水平方向でも可）に相対的に高速に走査する光学系である。
【００４３】
これに対し、ＬＳスキャナ１０２は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを、主走査方向とは直交する副走査方向（本実施形態については、水平方向であるが、垂直方向でも可）に相対的に低速に走査する光学系である。
【００４４】
具体的に説明するに、ＨＳスキャナ１００は、本実施形態においては、機械的偏向を行うミラー１２０を備えた弾性体１２４のねじり共振によってそのミラー１２０を揺動させ、それにより、入射したレーザビームを主走査方向に走査する。このＨＳスキャナ１００は、駆動回路１２６を有しており、その駆動回路１２６は、信号処理回路６０から供給される駆動信号（同期信号）により、ミラー１２０を駆動する。
【００４５】
図１に示すように、ＨＳスキャナ１００によって走査されたレーザビームは、リレー光学系１３０によってＬＳスキャナ１０２に伝送される。
【００４６】
ＬＳスキャナ１０２は、機械的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー１４０を非共振モードで強制的に電磁駆動し、それにより、入射したレーザビームを副走査方向に走査する。ガルバノミラー１４０には、ＨＳスキャナ１００から出射したレーザビームがリレー光学系１３０によって集光されて入射する。ＬＳスキャナ１０２は、駆動回路１４２を有しており、その駆動回路１４２は、信号処理回路６０から供給される駆動信号（または同期信号）により、ガルバノミラー１４０を駆動する。
【００４７】
以上説明したＨＳスキャナ１００とＬＳスキャナ１０２との共同により、レーザビームが２次元的に走査され、その走査されたレーザビームによって表現される画像が、リレー光学系１５０を経て観察者の眼１０に投影される。
【００４８】
このＲＳＤは、光走査装置２４を作動させつつレーザ３０，３２，３４を連続的に点灯させることを仮定した場合にレーザビームによりそれの軌跡として形成される全画像エリアを有する。その全画像エリアは、有効エリアと、それ以外の無効エリアとを有する。
【００４９】
このようなＲＳＤにおいては、少なくとも有効エリアに含まれる複数本の走査線のいずれについても、まず、各走査線ごとに、走査線の基準位置が決定され、その基準位置に基づき、各走査線上の画像書出し位置が決定される。
【００５０】
しかも、このＲＳＤは、往き走査線と戻り走査線との双方が画像を表示するために利用される双方向描画方式であるため、往き走査の画像書出し位置のみならず、戻り走査の画像書出し位置も、ぞれぞれ前記基準位置に基づいて決定されることとなる。
【００５１】
このＲＳＤにおいては、各走査線上における画像書出し位置の、基準位置からの隔たりが、前記複数本の走査線間で互いに共通する。
【００５２】
前述の表記に従えば、このＲＳＤにおいては、有効エリアの両エッジがいずれも、ぎざぎざせず、真っ直ぐとなり、ひいては、画質が向上するために、前述のように、Ｌ１＝Ｌ４およびＬ２＝Ｌ３なる条件が成立することが重要である。
【００５３】
図１に示すように、ＨＳスキャナ１００とリレー光学系１３０との間に、ビームスプリッタ１６０が配置されている。このビームスプリッタ１６０は、ＨＳスキャナ１００から出射した光束を、ＨＳスキャナ１００とＬＳスキャナ１０２との間における有効な光路から外れた位置に向かって誘導し、前記光路から外れた位置に配置されたビームディテクタ２００に入射させる。本実施形態においては、そのビームディテクタ２００が、前記（１）項における「光検出装置」の一例を構成する。
【００５４】
ビームスプリッタ１６０の存在により、ビームディテクタ２００は、ＨＳスキャナ１００からの出射光束が、有効エリアに向かう場合でも、無効エリアに向かう場合でも、その出射光束を遮ることなく、その出射光束を受光することが可能となっている。
【００５５】
図２には、ビームディテクタ２００の、ＨＳスキャナ１００のミラー１２０の走査範囲に対する相対位置が、ビームスプリッタ１６０が省略された状態で示されている。
【００５６】
図２に示すように、ビームディテクタ２００は、主走査方向に並んだ第１光センサ２１０と第２光センサ２１２とが隣接配置された構成となっている。第１光センサ２１０は、ＨＳスキャナ１００から出射する光束の光軸に近い側に配置される一方、第２光センサ２１２は、遠い側に配置されている。第１光センサ２１０と第２光センサ２１２との間の境界点であるＢＤ検知点２１４では、第１光センサ２１０および第２光センサ２１２のいずれも、レーザビームを検知可能に配置されている。
【００５７】
第１光センサ２１０も第２光センサ２１２も、フォトダイオードとして構成されており、それに光束が入射した場合にはハイレベルとなる一方、入射しない場合にはローレベルとなる信号を出力するものとする。
【００５８】
以下、第１光センサ２１０の出力信号を第１センサ信号というのに対し、第２光センサ２１２の出力信号を第２センサ信号ということにより、それら２種類の信号を名称的に互いに区別する。
【００５９】
第２光センサ２１２は、主走査方向に延びる検出可能領域を有している。第２光センサ２１２は、検出可能領域内における任意の位置において光束を受光すれば、ハイレベルの第２センサ信号を出力する。
【００６０】
ビームディテクタ２００は、第１センサ信号と第２センサ信号との差分からＢＤ信号を生成する。そのＢＤ信号は、第１センサ信号も第２センサ信号もローレベルであるときには、ローレベルとなり、第１センサ信号のみがハイレベルであるときには、ローレベルとなり、第２センサ信号のみがハイレベルであるときには、ハイレベルとなる。
【００６１】
具体的には、第１センサ信号も第２センサ信号も、受光量に応じたアナログの光量信号であり、両者の差分を取ると、その差分は、第１および第２センサ２１０および２１２の間の境界点であるＢＤ検知点２１４の位置（前記（１）項における「特定の位置」の一例である。）において、最も顕著に変化する。その差分を２値化した信号がＢＤ信号である。
【００６２】
検出可能領域は、有効エリアと無効エリアとの主走査方向における境界点が変化し得る最大範囲をカバーするとともに、ＢＤ検知点２１４と重ならないように設定されている。これにより、ビームディテクタ２００が出力したＢＤ信号を用いれば、実際の境界点の位置、すなわち、有効エリアの、主走査方向における開始位置または終了位置と、ＢＤ検知点２１４との位置（時刻）を検出することが可能となる。
【００６３】
本実施形態においては、ＢＤ検知点２１４の位置が、境界点の位置に対し、有効エリアの側に存在しているが、光束の走査速度は、有効エリア（走査）の中心に近い方が無効エリアにおけるより高速であり、光束のスポットの、時間に対する位置変化が敏感であるため、ＢＤ検知点２１４を通過する光束の往復の通過タイミングを精度よく検出することが可能となる。
【００６４】
なお付言するに、本実施形態においては、図２に示すように、第２光センサ２１２の検出可能領域が、片側の無効エリア全体をカバーするように主走査方向に延びており、その結果、ＨＳスキャナ１００を作動させつつ光源を連続的に発光させる（光源を全画像エリアに亘って発光させる）と、図７の上側タイムチャートで表すように、ＢＤ信号が取得される。
【００６５】
しかし、本実施形態のように、第２光センサ２１２の検出可能領域を、片側の無効エリア全体をカバーするように主走査方向に延びるように設定することは、本発明を実施するために不可欠なことではない。無効エリアと有効エリアとの間における境界点が、第２光センサ２１２の検出可能領域としての変化可能領域さえカバーするようにされていればよいからである。
【００６６】
さらに付言するに、本実施形態においては、単一の部品であるビームディテクタ２００を用いて、基準位置の決定と中心位置の決定とが行われるが、基準位置の決定のための光センサと、中心位置の決定のための光センサとであって、互いに物理的に分離しているものを用いてもよい。この場合には、それら２個の光センサの組合せが、前記（１）項における「光検出装置」の一例を構成する。
【００６７】
「光検出装置」の別の例は、単一のセンサであって、そのセンサの受光面の一端部がＢＤ検知点２１４として機能する一方、その受光面の、その一端部を除く部分において、有効エリアと無効エリアとの間における境界点の位置を検出するものとすることが可能である。
【００６８】
さらに付言するに、本実施形態においては、各走査線についての画像書出し位置を、画像表示に先立つ初期調整時と、画像表示中、予め定められた条件が成立したとき（例えば、画像書出し位置の更新が必要となったと推定されるとき）に、画像の各フレームにつき、ビームディテクタ２００のＢＤ信号を用いて画像書出し位置（正確には、画像書出し位置の、前記基準位置からの隔たり、すなわち、マージン）を、同じフレームを構成する複数本の走査線に共通に決定する。その決定のために、画像表示とは無関係に、レーザ３０，３２，３４を点灯させるため、予定外の画像が観察者によって観察されてしまう可能性もある。
【００６９】
一方、本実施形態においては、図２に示すように、１フレーム内の複数本の走査線のうち、最初の数周期分（図２に示す例においては、３周期分）は、無効エリアのうち、副走査方向における上流側の部分に位置するようになっている。
【００７０】
この部分に入射しようとするレーザビームは、ＬＳスキャナ１０２の下流側に設置された、画像をトリミングするための枠体（図示しない）によって遮光される。その枠体は、ＬＳスキャナ１０２からの面状出射光（２次元的に走査された光）のうち、観察者によって観察されるべき部分（有効エリア）の通過を許可する一方、観察者によって観察されるべきではない部分（無効エリア）を遮光する。
【００７１】
そこで、本実施形態においては、最初の数周期分の走査線の期間中に、画像書出し位置を決定するために必要なレーザ３０，３２，３４の点灯が行われる。したがって、本実施形態においては、画像書出し位置を決定するために、画像表示とは無関係にレーザ３０，３２，３４を点灯させても、そのときに発生させられるレーザビームが観察者によって観察されずに済む。
【００７２】
図３には、ビームディテクタ（図において、「ＢＤ」で表す。）２００から信号処理回路６０までの信号経路がブロック図で概念的に表されている。
【００７３】
本実施形態においては、ビームディテクタ２００が、ＬＶＤＳ(Low Voltage Differential Signaling,  小振幅差動信号）方式のドライバなどのデバイス、ケーブルなどの伝送路、およびＬＶＤＳ方式のレシーバなどのデバイスを経て、信号処理回路６０に電気的に接続されている。
【００７４】
そのため、ビームディテクタ２００と信号処理回路６０との間に、デバイスや伝送路が存在することに起因する遅延が不可避的に存在し、その遅延量は、複数のディスプレイ間に個体差（製造ばらつき）として存在するのみならず、個々のディスプレイにおいて経年変化や温度変化に起因して変動する。
【００７５】
なお、本実施形態の説明においては、「基準位置」なる用語も「画像書出し位置」なる用語も、時間軸上の位置、すなわち、タイミングを意味する。また、「画像書出し位置」なる用語は、画像を書き出す絶対的な時刻を表し、これに対し、「マージン」なる用語は、対応する基準位置（基準時刻）から、画像を書き出す絶対的な時刻までの経過時間の長さを表している。
【００７６】
これに対し、本実施形態においては、画像書出し位置を、基準位置と、マージン（固定値）と補正量ＯＦＦＳＥＴとの和（最終的なマージン）として定義し、かつ、その補正量ＯＦＦＳＥＴを可変値として、個別のディスプレイごとに決定し、それにより、前述の遅延量の変動が実際の画像書出し位置に与える精度低下を抑制する。
【００７７】
この処理を、図４を参照しつつ説明する。図４は、ＨＳスキャナ１００のミラー１２０の振れ角の時間的変化が、正弦波曲線のグラフで、かつ、「ＨＳ実波形」という名称を付して表されている。
【００７８】
図４は、さらに、主走査（往き走査と戻り走査）の開始点（ＨＳ実波形がピーク値を示すタイミング）を示す信号を映像同期信号とし、その映像同期信号と画像を表示するための映像信号との関連になぞらえて、基準位置、画像書出し位置、有効エリア等を説明するものであるが、映像同期信号が基準位置に対応しており、映像信号が有効エリアに対応している。
【００７９】
無効エリアの中心位置は、本来であれば、ＨＳ実波形がピーク値を示す複数の位置のいずれかと時間的に一致するはずである。
【００８０】
図４には、さらに、基準位置（映像同期信号の先頭エッジ位置）と画像書出し位置（映像信号の先頭エッジ位置）との間における時間的関係が示されている。具体的には、画像書出し位置は、それに先行する最新の基準位置に、マージン（固定値）と補正量ＯＦＦＳＥＴ（可変値）との和を加算して取得される。
【００８１】
主走査方向に一列に並んだ複数のドットの数が６００個（６０ＭＨｚ）、すなわち、基準クロック数が２４００個（２４０ＭＨｚ）である一例においては、画像書出し位置までのマージン（Ｌ１）が、基準クロック数が３００個というように予め設定される。
【００８２】
これに対し、補正量ＯＦＦＳＥＴは、前述の遅延量を反映する値である。前述のように、その遅延量は、ディスプレイごとに異なり、また、同じディスプレイにおいても、経時変化や温度変化によって変動する値である。
【００８３】
本実施形態においては、無効エリアの中心位置が基準位置に一致するように、補正量ＯＦＦＳＥＴが決定され、その決定された補正量ＯＦＦＳＥＴに基づき、画像書出し位置が決定（補正）される。
【００８４】
画像書出し位置は、画像の各フレームごと、複数本の走査線について共通に使用したり、一連の複数のフレームから成るフレーム群ごとに、複数本の走査線について共通に使用することが可能である。
【００８５】
図５には、そのようにして画像書出し位置を決定するために、信号処理装置６０のコンピュータ（図示しない）によって実行される画像書出し位置決定プログラムがフローチャートで概念的に表されている。
【００８６】
この画像書出し位置決定プログラムは、このＲＳＤの電源投入後であって、所望の画像が観察者に表示される前となるように（画像表示に先立つように）予め定められた時期に、初期調整の一環として、前記コンピュータによって実行される。
【００８７】
この画像書出し位置決定プログラムは、さらに、画像表示中に、定期的に（例えば、画像のフレームごとに１回ずつ）、または特定条件が成立したとき（例えば、このＲＳＤの温度が一定値以上変化したときや、観察者が画像書出し位置更新指令を発令したとき）にも、前記コンピュータによって実行される。
【００８８】
いずれにしても、この画像書出し位置決定プログラムの各回の実行時には、まず、ステップＳ１において、ＨＳスキャナ１００の、一定数周期分の走査（本実施形態においては、例えば、ＨＳスキャナ１００の、１フレーム内の全周期（例えば、５００周期）分の走査のうち、最初の２周期分の走査）の実行中、レーザ３０，３２，３４のうち予め選択された少なくとも一つ（以下、「光源」という。）が所定の強度で連続的に点灯させられ、それにより、光源が全画像エリアに亘って発光させられる。
【００８９】
なお付言するに、本実施形態においては、ＨＳスキャナ１００の、１フレーム内の全周期分の走査のうち、最初の３周期分の走査は、無効エリアのうち、副走査方向における上流側の部分において行われるようになっている。一方、無効エリアに出射した光は、その光が観察者に到達する前に、前述の枠体によって遮光されるため、その光が観察者に到達してしまうことはない。したがって、本実施形態における補正のための走査は、無効エリア内であればいずれの位置でも実施可能であり、また、３周期を超えて行ってもよいことはいうまでもない。
【００９０】
ＨＳスキャナ１００が作動しつつ光源が全画像エリアに亘って発光させられる結果、図６の上側タイムチャートに示すように、ＢＤ信号がＬからＨに変化する点ｔ１が往き走査中のミラー１２０からの出射光束がビームディテクタ２００を通過するタイミングを示し、ｔ１後でＢＤ信号がＨからＬに変化する点ｔ２が戻り走査中のミラー１２０からの出射光束がビームディテクタ２００を通過するタイミングを示している。図６およびそれに続く図面を参照する後述の説明においては、ＢＤ信号のローレベルは「Ｌ」で、ハイレベルは「Ｈ」で表す。
【００９１】
次に、ステップＳ２において、検出されたｔ１とｔ２より、それらの中間の位置が算出される。
【００９２】
続いて、ステップＳ３において、その算出された中間の位置が、基準位置Ａ（図６においては、「Ａ」で表す。）に決定される。その基準位置Ａは、本来であれば、図４に示すＨＳ実波形がピーク値を示す位置に一致するはずである。
【００９３】
その後、ステップＳ４において、その決定された基準位置Ａに、マージン（固定値）と補正量ＯＦＦＳＥＴ（今回は、初期値）との和を加算することにより、次回の画像書出し位置が暫定的に決定される。補正量ＯＦＦＳＥＴの初期値は、例えば、０ではない値とすることも可能であるが、補正量ＯＦＦＳＥＴの最新値は、前記コンピュータ内のレジスタに不揮発的に保存される。
【００９４】
続いて、ステップＳ５において、ＨＳスキャナ１００の、３番目の周期分の走査中、光源が、前記決定された画像書出し位置から開始される有効エリアのみに亘って点灯させられる。
【００９５】
その結果、図６の下側タイムチャートに示すように、ＨＳスキャナ１００のミラー１２０の揺動により、往き走査中の時刻ｔ３に、そのミラー１２０からの出射光束がビームディテクタ２００の検出可能領域に一方向に進入すると、ＢＤ信号がＬからＨに変化する。ミラー１２０のさらなる揺動後、同じ往き走査中の時刻ｔ４に、光源が消灯させられると、ＢＤ信号がＨからＬに変化する。
【００９６】
ミラー１２０のさらなる揺動後、戻り走査中の時刻ｔ５に、光源が再度、点灯させられると、ＢＤ信号がＬからＨに変化する。ミラー１２０のさらなる揺動により、同じ戻り走査中の時刻ｔ６に、そのミラー１２０からの出射光束が検出可能領域から逆方向に退出すると、ＢＤ信号がＨからＬに変化する。
【００９７】
図６の下側タイムチャートを参照して説明するに、ＢＤ信号のうち、それがＬを示す連続区間（時刻ｔ４から時刻ｔ５まで）が、ＢＤ非検出区間である。このＢＤ非検出区間は、１個の無効エリアに対応する。
【００９８】
その後、ステップＳ６において、図６の上側タイムチャートに示すように、ＢＤ信号に基づき、ＢＤ非検出区間の中心位置Ｂが算出される。この中心位置Ｂは、画像書出し位置が適正であれば、前記基準位置Ａと一致するはずである。
【００９９】
続いて、ステップＳ７において、図６に示すように、基準位置Ａから中心位置Ｂが引き算されることにより、基準位置Ａに対する中心位置Ｂの誤差Ｃが算出される。その後、ステップＳ８において、その算出された誤差Ｃが０であるか否か（または、０を中心として幅を有する許容範囲にあるか否か）が判定される。
【０１００】
誤差Ｃが０より小さい（負値である）ことは、図６に示すように、中心位置Ｂが基準位置Ａより、時間的に遅れる側にずれていることを意味し、一方、誤差Ｃが０より大きい（正値である）ことは、図示しないが、中心位置Ｂが基準位置Ａより、時間的に進む側にずれていることを意味する。
【０１０１】
図７は、画像書出し位置が適切であるために、中心位置Ｂが基準位置Ａに一致し、その結果、誤差Ｃが０である場合をグラフならびに上側および下側のタイムチャートで表している。これに対し、図８は、画像書出し位置が不適切であるために、中心位置Ｂが基準位置Ａからずれており、その結果、誤差Ｃが０ではない場合をグラフならびに上側および下側のタイムチャートで表している。
【０１０２】
図８に示すように、中心位置Ｂが基準位置Ａからずれると、ある有効エリアが、それに先行する有効エリアに対し、主走査方向にずれ、そのずれが「遅延ずれ」として示されている。
【０１０３】
今回は、誤差Ｃが０であると仮定すれば、ステップＳ８の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１０において、補正量ＯＦＦＳＥＴの変更によって画像書出し位置を変更すること（すなわち、補正量ＯＦＦＳＥＴを変更すること）が不要であると判定される。以上で、この画像書出し位置決定プログラムの一回の実行が終了する。
【０１０４】
これに対し、今回は、誤差Ｃが０ではないと仮定すれば、ステップＳ８の判定がＮＯとなり、ステップＳ９に移行する。
【０１０５】
このステップＳ９においては、誤差Ｃが０より大きい場合には、次回の画像書出し位置を時間が遅くなる側にずらすために、補正量ＯＦＦＳＥＴが一定量または可変量だけ増加させられ、一方、誤差Ｃが０より小さい場合には、次回の画像書出し位置を時間が進む側にずらすために、補正量ＯＦＦＳＥＴが一定量または可変量だけ減少させられる。すなわち、補正量ＯＦＦＳＥＴが、誤差Ｃに相当する量だけずらされるのである。
【０１０６】
その後、ステップＳ４に戻り、更新された補正量ＯＦＦＳＥＴを反映するように、画像書出し位置が更新される。続いて、ステップＳ５ないしＳ８が実行され、誤差Ｃが０ではなければ、再び、ステップＳ９に移行する。ステップＳ４ないしＳ９の実行は、ステップＳ８の判定がＹＥＳとなるまで繰り返される。
【０１０７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、このＲＳＤの電源投入後であって、画像表示工程の開始前（有効エリアに対し、副走査方向に先行する無効エリア内）に、適正な画像書出し位置の、基準位置からの隔たり（すなわち、マージン（固定値）と補正量ＯＦＦＳＥＴの最終値との和）が決定される。
【０１０８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、前記コンピュータのうち、図５に示す画像書出し位置決定プログラムを実行する部分が、前記（１）項における「画像書出し位置決定装置」の一例を構成し、図５に示すステップＳ１ないしＳ３を実行する部分が、同項における「基準位置決定部」の一例を構成し、同図に示すステップＳ４を実行する部分が、同項における「画像書出し位置決定部」の一例を構成し、同図に示すステップＳ５およびＳ６を実行する部分が、同項における「中心位置決定部」の一例を構成し、同図に示すステップＳ７ないしＳ９を実行する部分が、同項における「画像書出し位置補正部」の一例を構成しているのである。
【０１０９】
さらに、本実施形態においては、前記コンピュータのうち、図５に示すステップＳ１ないしＳ３を実行する部分が、前記（２）項における「第１の決定手段」の一例を構成し、同図に示すステップＳ５およびＳ６を実行する部分が、前記（３）項における「第２の決定手段」の一例を構成しているのである。
【０１１０】
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実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。
【０１１１】
図１０には、本実施形態に従うＲＳＤの画像書出し位置決定プログラムがフローチャートで概念的に表されているが、ステップＳ５１ないしＳ６０（ステップＳ５５およびＳ５６を除く）は、それぞれ、図５に示すステップＳ１ないしＳ１０（ステップＳ５およびＳ６を除く）と共通するため、ステップＳ５５およびＳ５６のみを説明する。
【０１１２】
ステップＳ５５（ステップＳ５に対応する）においては、少なくともステップＳ５４において決定された無効エリアの直前の有効エリアにおいて消灯されていた光源が、前記決定された画像書出し位置で終了する無効エリアのみに亘って点灯させられる。
【０１１３】
なお、図９には、往き走査中に、それまで消灯していた光源が無効エリアの開始点の時刻ｔ７において点灯させられると、ＢＤ信号がＬからＨに変化し、その後、戻り走査中の無効エリアの終了点の時刻ｔ８に、それまで点灯していた光源が消灯させられると、ＢＤ信号がＨからＬに変化する様子が示されている。
【０１１４】
その後、ステップＳ５６（ステップＳ６に対応する）においては、検出されたＢＤ信号に基づき、ＢＤ検出区間の中心位置Ｂが算出される。本実施形態は、第１実施形態と、中心位置Ｂを決定する手法において異なるが、基準位置Ａに対応する、有効エリアと無効エリアの２つの境界点を決定する手法においては共通するため、算出された基準位置Ａは同じ結果となる。
【０１１５】
なお、第１実施形態において中心位置を算出するステップまたはステップ群と、本実施形態において中心位置を算出するステップまたはステップ群との双方をそれぞれ実行し、それら双方のステップまたはステップ群において算出された２つの中心位置を平均し、その平均値を、画像書出し位置の補正に最終的に用いる中心位置としてもよい。このようにすれば、光源やビームディテクタ２００の諸特性のばらつきが抑えられるため、画像書出し位置の補正精度を向上させることが容易となる可能性がある。具体的には、ビームディテクタ２００の時間応答特性の、往き走査時と戻り走査時との間における不一致の場合などに、画像書出し位置を精度よく補正することが容易となる可能性がある。
【０１１６】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、前記コンピュータのうち、図１０に示すステップＳ５５ないしＳ５６を実行する部分が、前記（４）項における「第３の決定手段」の一例を構成しているのである。
【０１１７】
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、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１】
2011118002.tif 000003
【図２】
2011118002.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011118002.tif 000009
【図８】
2011118002.tif 000010
【図９】
2011118002.tif 000011
【図１０】
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