(57)【要約】【課題】光源から出射される光束を往復走査し、検出器によって発光源からの光束の出射タイミングを決定する光走査装置において、光束の光を検出する検出器の位置精度に関係なく、発光源からの光束の出射タイミングを一定にして、画像の劣化を防止することができる光走査装置を提供する。【解決手段】  光走査装置には、光検出器から連続して出力される２つのパルス信号の一方のパルス信号の立ち上がりエッジタイミングと他方のパルス信号の立ち下がりエッジタイミングとを検出し、これらのエッジタイミングの中間タイミングに基づいて基準信号を生成する基準信号生成器が配設されている。これにより、光検出器の位置精度が出ない場合であっても、発光源からの出射タイミングのずれが生じにくくなる。このため、光束の走査位置のずれが抑制でき、光走査による画像の表示におけるずれなどの不具合を防止できる。【選択図】図１
2009014791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射ミラーを有し、発光源から出射される光束を前記反射ミラーの共振振動によって往復走査する光走査素子と、
前記光走査素子によって往復走査される前記光束の一部が往路走査及び復路走査で共に通過する位置に配置され、前記走査される光束を検出した時間に所定幅のパルス信号を出力する光検出器と、
前記光検出器による前記光束の検出結果に応じて、前記発光源からの前記光束の出射タイミングの基準となる基準信号を生成する基準信号生成器と、を備えた光走査装置であって、
前記基準信号生成器は、
前記光検出器から連続して出力される２つのパルス信号の一方のパルス信号の立ち上がりエッジタイミングと他方のパルス信号の立ち下がりエッジタイミングとを検出し、これらのエッジタイミングの中間タイミングに基づいて前記基準信号を生成する
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記基準信号生成器は、
前記光検出器から連続して出力されるパルス信号間の間隔を判定し、前記間隔が小さい２つのパルス信号の前記中間タイミングに基づいて前記基準信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記基準信号生成器は、
前記光検出器から連続して出力されるパルス信号間の間隔が前記反射ミラーの共振振動の周期の１／２よりも小さい２つのパルス信号の前記中間タイミングに基づいて前記基準信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を、前記光走査素子によって走査することで画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置を備え、画像信号に応じて変調された光束を前記光走査素子によって走査し、眼の網膜上に画像を投影表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び同装置を備えた画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ装置や投影装置などにおいては、光走査装置が従来から用いられている。この光走査装置においては、揺動により光束を走査する反射ミラーを有する光走査素子が用いられており、この光走査素子で走査された光束は、スクリーンなどの投影面に投影されて画像が形成される。あるいは、眼の網膜上に走査された光束が投影されて、網膜上に画像が形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、光走査素子の走査位置が光検出器により検出され、この検出結果に基づいて光束が光走査素子へ出力される。この処理により、画像が適切な位置に表示される。
【０００４】
具体的には、光走査装置に、光源からの光束の出射タイミングの基準となる基準信号を生成する基準信号生成器が設けられる。そして、光走査素子が走査した光束が光検出器で検出されると、基準信号生成器は、光検出器による光束の検出タイミングに基づいて、光源からの光束の出射タイミングの基準となる基準信号を生成する。光源からの光束は、この基準信号に基づいたタイミングで出射される。
【特許文献１】特開２００５−１８１４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように基準信号は、光走査素子が走査した光束が光検出器によって検出されるタイミングに基づいて生成されることになるため、光検出器の位置や光検出器による光束の検出タイミングがずれると、基準信号の生成タイミングもずれてしまうことになる。すなわち、光検出器の位置精度が出ない場合には、この光検出器の検出タイミングに基づいて生成される基準信号のタイミングがずれてしまい、光源から光束が出射されるタイミングが遅れたり、早すぎたりする問題が生じ、その結果的に表示される画像が劣化する問題があった。
【０００６】
特に、光走査素子によって、所定周期を有しながら左右方向に往復に走査される往復走査型の光走査装置では、光束の出射タイミングの基準となる基準信号がずれると、右方向に走査された水平ラインと、左方向に走査された水平ラインとの開始と終了位置がずれ、画面端部においてジグザグの状態となるのみならず、走査方向に直交する直線を描くとジグザグ線になってしまう。すなわち画像が大きく劣化する問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、光束を検出する光検出器の位置精度に関係なく、発光源からの光束の出射タイミングを一定にして、画像の劣化を防止することができる光走査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】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、反射ミラーを有し、発光源から出射される光束を前記反射ミラーの共振振動によって往復走査する光走査素子と、前記走査素子によって往復走査される前記光束の一部が往路走査及び復路走査で共に通過する位置に配置され、前記走査される光束を検出した時間に所定幅のパルス信号を出力する光検出器と、前記光検出器による前記光束の検出結果に応じて、前記発光源からの前記光束の出射タイミングの基準となる基準信号を生成する基準信号生成器と、を備えた光走査装置であって、前記基準信号生成器は、前記光検出器から連続して出力される一のパルス信号の立ち上がりエッジタイミングと次のパルス信号の立ち下がりエッジタイミングとの中間のタイミング、又は前記一のパルス信号の立ち下がりエッジタイミングと次のパルス信号の立ち上がりエッジタイミングとの中間のタイミングに基づいて前記基準信号を生成することとした。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記基準信号生成器は、前記光検出器から出力される隣接するパルス信号間の間隔を判定し、前記間隔が小さい２つのパルス信号の前記中間値に基づいて前記基準信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記基準信号生成器は、前記光検出器から連続して出力されるパルス信号間の間隔が前記反射ミラーの共振振動の周期の１／２よりも小さい２つのパルス信号の前記中間タイミングに基づいて前記基準信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置を備えた画像表示装置であって、画像信号に応じて変調された光束を、前記光走査素子によって走査することで画像を表示することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置を備えた画像表示装置であって、画像信号に応じて変調された光束を、前記光走査素子によって走査することで、眼の網膜上に画像を投影表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、光検出器の位置精度が出ない場合であっても、発光源からの光束の出射タイミングのずれが生じにくくなる。このため、光束の走査位置のずれが抑制でき、光走査による画像の表示におけるずれなどの不具合を防止できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、光検出器から連続して出力されるパルス信号のうち、間隔が小さい２つのパルス信号の中間値に基づいて基準信号を生成する。すなわち、短い期間に生成される２つのパルス信号に基づいて基準信号を生成することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、光検出器から連続して出力されるパルス信号のうち、２つのパルス信号の間隔が反射ミラーの共振振動の周期の１／２よりも小さい２つのパルス信号の中間タイミングに基づいて基準信号を生成する。すなわち、短い期間に生成される２つのパルス信号に基づいて基準信号を生成することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光走査装置を含ませ、光検出器の位置精度が出ない場合であっても、発光源からの光束の出射タイミングのずれが生じにくい画像表示装置を提供することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光走査装置を含ませ、光検出器の位置精度が出ない場合であっても、発光源からの光束の出射タイミングのずれが生じにくい網膜走査型画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
［画像表示装置の構成］
まず、光走査装置を備えた画像表示装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における画像表示装置１のブロック図である。
【００１９】
この画像表示装置１は、その利用者である観察者の瞳孔２４に光束を入射させて網膜２５上に画像を投影することによって、観察者の眼２６の瞳孔２４の前方において虚像を視認させるための装置であり、網膜走査型画像表示装置ともよばれている。
【００２０】
画像表示装置１は、外部から入力される画像信号Ｓに応じて変調された光束を生成して出射する光源ユニット部２を備えている。図１に示すように、その光源ユニット部２には、外部から供給される画像信号Ｓが入力され、それに基づいて画像を合成するための要素となる各信号等を発生する映像信号供給回路３が設けられ、この映像信号供給回路３において、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各映像信号４ｂ、４ｇ、４ｒが生成され、出力される。また、映像信号供給回路３は、水平走査部１９で使用される水平同期信号５と、垂直走査部２１で使用される垂直同期信号６とをそれぞれ出力する。
【００２１】
さらに、光源ユニット部２は、映像信号供給回路３から出力される３つの映像信号４ｂ、４ｇ、４ｒをそれぞれ光束にする光源部３０と、これらの３つの光束を１つの光束に結合して任意の光束を生成するための光合成部４０を備えている。
【００２２】
光源部３０は、映像信号供給回路３から出力される３つの映像信号４ｂ、４ｇ、４ｒに基づく３原色（青、赤、緑）の各光束を出力するレーザと、これらのレーザをそれぞれ駆動するレーザドライバを有している。
【００２３】
すなわち、光源部３０は、青色の光束を発生させるＢレーザ１１及びＢレーザ１１を駆動するＢレーザドライバ８と、緑色の光束を発生させるＧレーザ１２及びＧレーザ１２を駆動するＧレーザドライバ９と、赤色の光束を発生させるＲレーザ１３及びＲレーザ１３を駆動するＲレーザドライバ１０とを備えている。なお、各レーザ１１，１２，１３は、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザとして構成することが可能である。
【００２４】
なお、画像信号Ｓを元に映像信号４ｂ、４ｇ、４ｒを生成する映像信号供給回路３と、この映像信号４ｂ、４ｇ、４ｒに基づく光束を出力するＢレーザ１１、Ｇレーザ１２、Ｒレーザ１３と、これらのレーザを駆動するＢレーザドライバ８、Ｇレーザドライバ９、Ｒレーザドライバ１０を含めて、画像変調器２０１（光源の一例に相当する）とする。すなわち、画像変調器２０１は、画像信号Ｓに応じて変調した光束を生成する。
【００２５】
光合成部４０は、光源部３０から入射される光束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１４と、このコリメートされた光束を合成するためのダイクロイックミラー４４，４５，４６と、合成された光束を光ファイバ１７に導く結合光学系１６とを備えている。
【００２６】
それら３つのダイクロイックミラー４４，４５，４６にそれぞれ入射された３原色の光束は、波長選択的に反射又は透過して結合光学系１６に達し、集光され光ファイバ１７へ出力される。
【００２７】
光ファイバ１７を介して出射される光束は、コリメート光学系１８で平行光化される。そして、水平走査部１９及び垂直走査部２１は、コリメート光学系１８から入射された光束を画像として投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査するものである。水平走査部１９は、光束を水平方向に走査するため反射ミラー１９ｂを有する光走査素子１９ａと、この光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂ（走査面）を共振揺動させる駆動信号を発生する水平走査制御回路１９ｃとを有している。光走査素子１９ａは、共振型の光スキャナであり、特開２００５−１８１４７７号公報に示すように、例えば、ガルバノミラーが用いられる。また、垂直走査部２１は、光束を垂直方向に走査するための反射ミラー２１ｂを有する光走査素子２１ａと、この光走査素子２１ａを駆動させる垂直走査制御回路２１ｃとを備えている。水平走査制御回路１９ｃと垂直走査制御回路２１ｃは、映像信号供給回路３から出力される水平同期信号５と垂直同期信号６に基づいてそれぞれ光走査素子１９ａと光走査素子２１ａを駆動する。
【００２８】
また、水平走査部１９と垂直走査部２１との間での光束を中継するリレー光学系２０を備えており、光走査素子１９ａによって水平方向に走査された光束は、リレー光学系２０を通って、光走査素子２１ａによって垂直方向に走査されて、リレー光学系２２に入射される。
【００２９】
リレー光学系２２は、正の屈折力を持つレンズ系９１，９４を有している。垂直走査部２１から出射された光束は、レンズ系９１によって、それぞれの光束がその光束の中心線を相互に平行にされ、かつそれぞれ収束光束に変換される。そして、レンズ系９４によってほぼ平行な光束となると共に、これらの光束の中心線が観察者瞳孔２４に収束するように変換される。
【００３０】
なお、光源ユニット部２、光ファイバ１７、コリメート光学系１８、水平走査部１９、垂直走査部２１、リレー光学系２０，２２により構成される部分が光走査装置を構成する。
【００３１】
［光検出器と遮光マスクの配設位置］
本実施形態における画像表示装置１は、光走査素子１９ａによって往復走査される光束を検出し、その検出した時間に所定幅のパルス信号（以下、「ＢＤ信号」ともいう）を生成する光検出器３１を備えている。その光検出器３１は、図１に示すように、光走査素子１９ａとリレー光学系２０との間の位置に配設されている。
【００３２】
図２に示すように、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂは、水平走査制御回路１９ｃからの駆動信号に基づいて、所定の位置を基準（０度）として＋ａ〜−ａの角度範囲で共振振動（揺動）を行う。光走査素子１９ａは、光源ユニット部２から出射される光束の内、画像信号に応じた光（以下、「画像用光」とする）を有効走査範囲内で走査する。すなわち、図２に示すように、画像用光は、＋ｂ〜−ｂまでの範囲で光源部３０からの光束が出射されるように構成される。そして、光走査素子１９ａは、その反射ミラー１９ｂが＋ｂから−ｂにかけて揺動するときに画像用光を走査（以下、「往路走査」とする）し、その反射ミラー１９ｂが−ｂから＋ｂにかけて揺動するときに画像用光を走査（以下、「復路走査」とする）する。
【００３３】
また、光走査素子１９ａは、光検出器３１によって検出するための光束（以下、「検査用光」とする）を有効走査範囲外で走査する。そして、光検出器３１は、有効走査範囲外の検査用光を検出するように配設されている。すなわち、検査用光は、＋ｂから＋ａ（または−ａから−ｂ）までの範囲で光源部３０からの光束が出射されるように構成される。そして、光走査素子１９ａは、その反射ミラー１９ｂが＋ａから＋ｂにかけて揺動するときに検査用光を往路走査し、その反射ミラー１９ｂが＋ｂから＋ａにかけて揺動するときに検査用光を復路走査する。
【００３４】
また、図２に示すように、画像表示装置１は、光束の有効走査範囲外のなかで、少なくとも光検出器３１の周囲に設けられ、光検出器３１への光束は遮蔽せず、有効走査範囲外の光束を遮蔽する遮蔽手段として機能する遮光マスク３１ａを備えている。この遮光マスク３１ａを設けることにより、検査用光が観察者の瞳孔２４に導かれることがなく、検査用光が画像表示の妨げになることがない。
【００３５】
［光検出器の信号生成について］
ここで、光検出器３１の信号生成について図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して説明する。
【００３６】
本実施形態における光検出器３１は、光検出用のフォトＩＣであり、そのチップ内に受光部を有している。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、光検出器３１として使用するフォトＩＣの構成および光走査素子１９ａによって走査される検査用光を検出することにより発するパルス信号の波形を示す。図３（ａ）に示すように、光検出器３１は受光部を有し、その受光部は矩形を有する第１の受光面１２１と第２の受光面１２２とを有している。第１の受光面１２１は、第２の受光面１２２に比べて幅が小さく設けられている。
【００３７】
そして、光検出器３１は、光走査素子１９ａで走査される検査用光が、第１の受光面１２１から第２の受光面１２２の方向（Ａ方向）で各受光面１２１，１２２を通過すると、その通過時において各受光面１２１，１２２の通過時間に応じた幅のパルスを有する出力信号を生成する。すなわち、検査用光が第１の受光面１２１の通過時にパルスを有する出力信号Ｒｏ１が生成され、検査用光が第２の受光面１２２の通過時にパルスを有する出力信号Ｒｏ２が生成される。図３（ｂ）の左図は、Ａ方向での光束の走査時における、出力信号Ｒｏ１の出力波形と、出力信号Ｒｏ２の出力波形とを示している。
【００３８】
前記２つの出力信号Ｒｏ１および出力信号Ｒｏ２に基づいて、フォトＩＣのチップ内に設けられた回路においてＢＤ信号Ｒｂｄが生成される。すなわち、検査用光を検出した時間に応じた幅のパルス信号であるＢＤ信号Ｒｂｄが生成される。図３（ｃ）の左欄に、Ａ方向での光束の走査時において生成されるＢＤ信号Ｒｂｄの波形を示すタイミングチャートを示す。図３（ｃ）の左図に示すように、ＢＤ信号Ｒｂｄは、第１の受光面１２１と第２の受光面１２２との間（破線に示す）において、立ち下がりエッジを有するように設けられている。
【００３９】
また、光検出器３１は、光走査素子１９ａで走査される検査用光が、第２の受光面１２２から第１の受光面１２１の方向（Ｂ方向）で各受光面１２１，１２２を通過すると、その通過時において各受光面１２１，１２２の通過時間に応じた幅の２つのパルス信号を生成する。図３（ｂ）の右図は、検査用光が第１の受光面１２１の通過時に生成される出力信号Ｒｏ１の出力波形と、検査用光が第２の受光面１２２の通過時に生成される出力信号Ｒｏ２の出力波形とを示している。
【００４０】
前記２つの出力信号Ｒｏ１および出力信号Ｒｏ２に基づいて、フォトＩＣのチップ内に設けられた回路においてパルス信号であるＢＤ信号Ｒｂｄが生成される。図３（ｃ）の右図に示すように、Ｂ方向での光束の走査時において生成されるＢＤ信号Ｒｂｄは、第１の受光面１２１と第２の受光面１２２との間（破線に示す）において、立ち上がりエッジを有するように設けられている。
【００４１】
［光束の出射タイミングについて］
そして、本実施形態では、光検出器３１は、光走査素子１９ａによって往復走査される検査用光の一部が往路走査及び復路走査で共に通過する位置に配置されるが、その位置にずれが生じても、光源ユニット部２からの光束の出射タイミングのずれが生じにくくなる。以下、その詳細について図４〜図６を参照して説明する。
【００４２】
まず、光検出器３１の光検出による基準信号に基づいて画像変調器２０１から出射される検査用光が光走査素子１９ａ，２１ａによって走査されることにより、画像が形成される仕組みについて図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照して説明する。
【００４３】
図４（ａ）は、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの揺動状態を示す。その横軸を時間ｔとし、縦軸を光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度としている。反射ミラー１９ｂにおける角度の軌跡は、図４（ａ）に示すように所定振幅、所定周期を有する軌跡を描く。図４（ａ）に示すように、光走査素子１９ａは、反射ミラー１９ｂの角度が＋ｂから＋ａまでの範囲では検査用光を走査し、反射ミラー１９ｂの角度が＋ｂから−ｂまでの範囲では、画像用光を走査している。なお、反射ミラー１９ｂの角度が−ａから−ｂまでの範囲では、検査用光および画像用光を走査していない状態である。
【００４４】
図４（ｂ）は、光検出器３１が走査される検査用光を検出した時間に応じて出力するパルス信号であるＢＤ信号Ｒｂｄの波形を示す。なお、光検出器３１は、図２に示すように、光走査素子１９ａとリレー光学系２０との間の位置に配設されている。
【００４５】
また、この光検出器３１は、光走査素子１９ａで走査される検査用光が、図３（ａ）に示すように、その往路走査時に第２の受光面１２２から第１の受光面１２１の方向に通過するように配設されている。また、光検出器３１は、光走査素子１９ａで走査される検査用光が、図３（ａ）に示すように、その復路走査時に第１の受光面１２１から第２の受光面１２２の方向に通過するように配設されている。そして、検査用光が光検出器３１の検出位置を通過すると、光検出器３１は、図３（ｃ）に示すような検査用光を検出した時間に応じてＢＤ信号Ｒｂｄを生成する。
【００４６】
具体的には、光検出器３１が光走査素子１９ａで走査される検査用光を復路走査時（ｔ１時）において検出すると、図４（ｂ）に示すように、その光検出器３１はｔ１時に立ち上がりエッジを有する第１のＢＤ信号Ｒｄｂ１を生成する。次いで、光検出器３１が光走査素子１９ａで走査される検査用光を往路走査時（ｔ３時）において検出すると、図４（ｂ）に示すように、その光検出器３１はｔ３時に立ち下がりエッジを有する第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２を生成する。
【００４７】
基準信号生成器２００は、このように光検出器３１から連続して出力される第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１と第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２との間の間隔Ｔａを検出する。さらに、基準信号生成器２００において、Ｔａ／２を演算し、図４（ｃ）に示すように、光検出器３１から次に出力される第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１（ｔ４時）の立ち上がりエッジからＴａ／２後のｔ５時において、光源ユニット部２からの出射タイミングとなる基準信号Ｒｓを生成する。そして、その基準信号Ｒｓに基づいて、図４（ｄ）に示すように、前記ｔ５時からｔｄ経過した後のｔ６時に、光源ユニット部２から画像用光が出射されて、光走査素子１９ａによって往路走査がなされる。その後、前記ｔ５時から光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの揺動周期Ｔｂの１／２の時間（Ｔｂ／２）が経過した後に、復路走査がなされ、以降、同様に、第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジと第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち下がりエッジとの中間タイミングに基づいて基準信号Ｒｓが生成され、この基準信号Ｒｓに基づいて光源ユニット部２から画像用光が出射され、連続して往路走査、復路走査がなされる。これにより、２次元である１枚の画像が形成され、この形成された画像が観察者により視認される。
【００４８】
ここで、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄが第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１か第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２かを判定する必要がある。本実施形態においては、第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１と次に光検出器３１から出力される第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２との間の中間タイミングを用いることとしており、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２と次に光検出器３１から出力される第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１との間の中間タイミングを用いないようにする必要がある。
【００４９】
そのため、基準信号生成器２００は、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄ（第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１，第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２）間の間隔を判定し、このうち間隔が小さい第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１と第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２とを選択することによって、光検出器３１から出力されるｔ１時の第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１とその次に光検出器３１から出力されるｔ３時の第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２を検出する。そして、第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジタイミング（ｔ１時）と、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち下がりエッジタイミング（ｔ３時）とを検出して、これらから基準信号Ｒｓを生成するようにしている。このようにすることで、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度が＋ａのときに立ち下がりエッジを有する基準信号Ｒｓを生成することができる。
【００５０】
もし、第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジタイミングと、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち上がりエッジタイミングとを用いて基準信号Ｒｓを生成すると、これらの立ち上がりエッジの中間タイミングは、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度が＋ａのときのタイミングから第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２のパルス幅の１／２だけずれたタイミングで立ち下がりエッジを有する基準信号Ｒｓを生成されることになる。しかし、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２のパルス幅は、反射ミラー１９ｂの揺動角度範囲（＋ａ〜−ａ）の変動によって変化してしまうことから、その中間タイミングが一定のタイミングとならない。そのため、往路走査された水平ラインと、復路走査された水平ラインとの開始と終了位置がずれ、画面端部においてジグザグの状態となる。すなわち画像が大きく劣化してしまうからである。
【００５１】
一方、本実施形態においては、第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジタイミングと、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち下がりエッジタイミングとを検出して、これらからの中間タイミングを用いるようにしていることから、中間タイミングを一定のタイミングとすることができる。従って、往路走査された水平ラインと、復路走査された水平ライとの開始と終了位置がずれてしまうことを防止することができ、画像の劣化を抑制することができる。
【００５２】
なお、図４（ａ）に示すように、往路走査の開始位置Ｓは、光源ユニット部２からの画像用光の出射開始タイミングにおける光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度位置であり、往路走査の終了位置Ｅは、光源ユニット部２からの画像用光の出射終了タイミングにおける光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度位置である。従って、全ての水平ラインについて、一定の開始位置Ｓから光束の出射が開始されれば、品質のよい画像が形成される。本実施形態においては、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度が＋ａのときに立ち下がりエッジを有する基準信号Ｒｓに基づいて光源ユニット部２からの画像用光の出射タイミングを決定しているため、開始位置Ｓ及び終了位置Ｅを一定にすることができる。
【００５３】
この結果、光検出器３１の位置精度がずれた場合であっても、光源ユニット部２からの光束の出射タイミングのずれが生じにくい。このため、光束の走査位置のずれを抑制でき、光走査による画像の表示におけるずれなどの不具合を防止できる。
【００５４】
また、光走査素子１９ａで走査される光束の振幅が異なっていても、光検出器３１が生成する第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジのタイミングおよび第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち下がりエッジのタイミングが異なるだけで、それらからの中間のタイミングは一定であり、従って、光源ユニット部２からの出射タイミングを一定にすることができる。
【００５５】
［基準信号生成器の構成について］
ここで、基準信号生成器２００について図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態１における基準信号生成器２００とその周辺のブロック図である。
【００５６】
まず、基準信号生成器２００には、光検出器３１から連続して出力されるパルス信号であるＢＤ信号Ｒｂｄ（第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１および第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２）が順次入力される。次いで、サンプリング手段１０１において、ＢＤ信号Ｒｂｄを所定のクロック（例えば、画像表示装置のマスタクロック）でサンプリングする。そのサンプリング後、そのサンプリング結果をタイミング測定手段１０２に出力する。
【００５７】
次に、タイミング測定手段１０２において、サンプリング手段１０１によるＢＤ信号Ｒｂｄのサンプリング結果に基づいて、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄの検出タイミングを、所定のクロックでカウンタによりカウントして測定する。そして、その測定した結果を時間比較器１０３に出力する。
【００５８】
次に、時間比較器１０３において、タイミング測定手段１０２から出力されるＢＤ信号Ｒｂｄの検出タイミングに基づいて、光検出器３１から連続して出力される２つのＢＤ信号Ｒｂｄ１，Ｒｂｄ２の間の間隔を連続して検出し、間隔が小さい２つのＢＤ信号Ｒｂｄ１，Ｒｂｄ２を選択し、このように選択した第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジタイミングと、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち下がりエッジタイミングとの間隔を、間隔Ｔａとして検出する。
【００５９】
この後、割算器１０４において、間隔Ｔａの１／２を演算する。その後、その間隔Ｔａ／２をメモリ１０５に格納しておく。
【００６０】
タイミング選別手段１０６では、時間比較器１０３によって検出されたＢＤ信号Ｒｂｄの間隔に基づいて、光検出器３１から出力されるＢＤ信号のうち、間隔Ｔａの検出に用いたＢＤ信号Ｒｂｄ１，Ｒｂｄ２の次に光検出器３１から出力される第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１を選択して、後述する遅延回路１０７へ出力する。例えば、間隔Ｔａの検出に用いたＢＤ信号がｔ１時の第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１とｔ３時の第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２であるとき、次に光検出器３１から出力されるｔ４時の第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１を選択して、遅延回路１０７へ出力する。
【００６１】
そして、遅延回路１０７では、タイミング選別手段１０６から出力される第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１を、この第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１のパルス幅の時間の遅延に加え、さらに立ち上がりエッジからＴａ／２だけ遅延させて、映像信号供給回路３に出力する。例えば、タイミング選別手段１０６からｔ４時の第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１が出力された場合、図４に示すように、ｔ４時の第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジからＴａ／２後に基準信号Ｒｓが出力される。
【００６２】
生成された基準信号Ｒｓは、映像信号供給回路３に入力され、映像信号供給回路３では、外部から入力した画像信号Ｓを記憶しているＲＡＭ１１４から、基準信号Ｒｓを基準にして、読み出し部１１２が画像信号を読み出して、光源部３０に出力する。このとき、マスタクロックに同期して、ＲＡＭ１１４から画素毎のデータが読み出される。光源部３０では、画素毎に読み出されたデータに基づいて、基準信号Ｒｓのｔｄ後に往路走査用の画像用光が出射され、基準信号Ｒｓの（ｔｄ＋Ｔａ／２）後に復路走査用の画像用光が出射される。
【００６３】
上述においては、基準信号生成器２００は、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄ間の間隔を判定し、間隔が小さい２つのＢＤ信号Ｒｂｄの中間タイミングに基づいて基準信号Ｒｓを生成するようにしたが、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄ間の間隔が反射ミラー１９ｂの共振振動の周期Ｔｂの１／２よりも小さい２つのＢＤ信号Ｒｂｄを検出して、このように検出したＢＤ信号Ｒｂｄの中間タイミングに基づいて基準信号Ｒｓを生成するようにしてもよい。この場合、時間比較器１０３において、光検出器３１から連続して出力される２つのＢＤ信号Ｒｂｄ１，Ｒｂｄ２の間の間隔を連続して検出し、反射ミラー１９ｂの共振振動の周期Ｔｂの１／２よりも小さい２つのＢＤ信号Ｒｂｄ１，Ｒｂｄ２を選択し、このように選択した第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１の立ち上がりエッジタイミングと、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の立ち下がりエッジタイミングとの間隔を検出し、その間隔Ｔａとする。このようにすることで、基準信号生成器２００では、ＢＤ信号Ｒｂｄ間の間隔同士を比較する処理を行う必要がないため、間隔が小さい２つのＢＤ信号Ｒｂｄの検出が容易になる。
【００６４】
また上述においては、基準信号生成器２００は、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄ間の間隔を判定し、間隔が小さい２つのＢＤ信号Ｒｂｄの中間タイミングに基づいて基準信号Ｒｓを生成するようにしたが、光検出器３１から連続して出力されるＢＤ信号Ｒｂｄ間の間隔を判定し、間隔が大きい２つのＢＤ信号Ｒｂｄの中間タイミングに基づいて基準信号Ｒｓを生成するようにしてもよい。同様に反射ミラー１９ｂの共振振動の周期Ｔｂの１／２よりも大きい２つのＢＤ信号Ｒｂｄを検出して、このように検出したＢＤ信号Ｒｂｄの中間タイミングに基づいて基準信号Ｒｓを生成するようにしてもよい。
【００６５】
次に、図６（ａ）〜図６（ｄ）は、図４（ａ）〜図４（ｄ）に対して、光検出器３１の第１の受光面１２１と第２の受光面１２２との関係を逆にした場合のタイミングチャートを示している。すなわち、往路走査時に光走査素子１９ａで走査される検査用光が第１の受光面１２１から第２の受光面１２２に通過した場合のパルス信号である第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１と、復路走査時に光走査素子１９ａで走査される検査用光が第２の受光面１２２から第１の受光面１２１を通過した場合の第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２の生成を説明するタイミングチャートである。
【００６６】
光検出器３１の第１の受光面１２１と第２の受光面１２２との関係を逆にした場合、図６（ｂ）に示すように、第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１はｔ１時に立ち下がりエッジを有するパルス信号となり、第２のＢＤ信号Ｒｂｄ２はｔ３に立ち上がりエッジを有するパルス信号となる。
【００６７】
そして、１つ目のＢＤ信号の立ち下がりエッジタイミング（ｔ１時）と、２つ目のＢＤ信号の立ち上がりエッジタイミング（ｔ３時）とにより、基準信号生成器２００においてＴａを検出する。また、基準信号生成器２００においてＴａ／２を決定し、そして、図６（ｃ）に示すように、ｔ５時において、光源ユニット部２からの画像用光の出射タイミングの基準となる基準信号Ｒｓを生成する。
【００６８】
さらに、図６（ｄ）に示すように、前記ｔ５時からｔｄ経過した後のｔ６時に、光源ユニット部２からの画像用光の出射が開始されて、光走査素子１９ａにより往路走査がなされる。その後、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの揺動周期Ｔｂの１／２の時間（Ｔｂ／２）が経過した後に、光源ユニット部２からの画像用光の出射が開始されて、光走査素子１９ａにより復路走査がなされ、以降、連続して往路走査、復路走査がなされる。
【００６９】
このように、光検出器３１の第１の受光面１２１と第２の受光面１２２との関係を逆にした場合においても、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂの角度が＋ａのときに立ち下がりエッジを有する基準信号Ｒｓを生成することができる。
【００７０】
この結果、光検出器３１の位置精度が出ない場合であっても、光源ユニット部２からの出射タイミングのずれが生じにくくなる。このため、画像用光の走査位置のずれが抑制でき、光走査による画像の表示におけるずれなどの不具合を防止できる。
【００７１】
（実施の形態２）
ところで、実施の形態１では、光検出器３１を光走査素子１９ａと垂直走査部２１との間の位置に配設していたが、垂直走査部２１とリレー光学系２２との間の位置に配設することもできる。以下、図７〜図９を参照して、光検出器３１を垂直走査部２１とリレー光学系２２との間の位置に配設した場合について説明する。なお、図７〜図９で用いた符号は、図１〜図６に示したものと同じ構成要素については同一のものを用いている。
【００７２】
本実施の形態２では、図７に示すように、光検出器３１は垂直走査部２１とリレー光学系２２との間の位置に配設されている。すなわち、図８（ａ）に示すように、光検出器３１は、光走査素子１９ａの反射ミラー１９ｂにより、その揺動角度の中心位置（０）から＋方向の所定角度の走査位置で走査される検査用光を検出する位置に配置されている。
【００７３】
また、図８（ｂ）に示すように、光検出器３１は、画像用光の範囲外にある検査用光を検出するように配設されている。なお、図８（ｂ）では、光検出器３１を画像用光の範囲外であって、図面視してその範囲の上方に設けるように構成しているが、光検出器３１の配設位置はこれに限定するものではなく、画像用光の範囲外であって、その範囲の下方に設けるように構成してもよい。
【００７４】
そして、本実施の形態２のように、光検出器３１を垂直走査部２１とリレー光学系２２との間の位置に配設した場合でも、上述した第１実施形態と同様に、光源ユニット部２からの出射タイミングとなる基準信号Ｒｓを一定のタイミングで生成することができる。
【００７５】
ここで、上述の実施の形態１では、光走査素子１９ａによる一走査毎（光束の一往復の走査毎）にＢＤ信号Ｒｂｄを検出することにより基準信号Ｒｓを生成して出力するようにしていたが、本第２実施形態では、有効走査範囲の期間には、検査用光が出射されないため、光走査素子２１ａによる垂直方向への一走査が終了するまでに、ＢＤ信号Ｒｂｄを検出することができない期間が存在することになる。
【００７６】
そこで、本実施の形態２における画像表示装置１の基準信号生成器２００では、遅延回路１０７に代えて、タイミング選別手段１０６から出力される第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１に基づいて、光走査素子１９ａによる一走査の周期Ｔｂ毎に基準信号Ｒｓを出力する基準信号出力部を設けるようにしている。すなわち、図９に示すように、タイミング選別手段１０６から第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１が出力されている間は、第１実施形態と同様に、メモリ１０５に記憶されたＴａ／２を用いて第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１を遅延させた基準信号Ｒｓを出力し、タイミング選別手段１０６から第１のＢＤ信号Ｒｂｄ１が出力されない期間は、周期Ｔｂ毎に基準信号Ｒｓを出力するようにしている。
【００７７】
以上のように、光検出器３１を垂直走査部２１とリレー光学系２２との間の位置に配設しても、光源ユニット部２からの出射タイミングとなる基準信号Ｒｓを生成することができる。
【００７８】
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、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。
【００７９】
以上の結果、光検出器３１の位置精度が出ない場合であっても、光源ユニット部２からの出射タイミングのずれが生じにくくなる。このため、光束の走査位置のずれが抑制でき、光走査による画像の表示におけるずれなどの不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１における網膜走査型画像表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光走査を示すイメージ図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光検出器として使用されるフォトＩＣの受光面とその信号波形を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における基準信号の生成を説明するタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１における基準信号生成器とその周辺のブロック図である。
【図６】図４とは別の基準信号の生成を説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２における網膜走査型画像表示装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態２における光走査を示すイメージ図である。
【図９】本発明の実施の形態２における基準信号の生成を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１    画像表示装置
１９ａ  光走査素子
３１    光検出器
２００  基準信号生成器
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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