光走査装置、光走査型表示装置及び光走査方法
【課題】 鋸歯状波を有効に活用して波形に工夫をこらした走査信号を形成し、この走査信号でもって良好に光の走査を行うようにした光走査装置、光走査型表示装置及び光走査方法を提供する。
【解決手段】 垂直走査機構を垂直走査させる垂直走査波信号が、鋸歯状波部Ｗａ及び補正波部Ｗｂでもって構成されている。ここで、垂直走査機構の垂直走査は、鋸歯状波部Ｗａに基づきなされる。また、補正波部Ｗｂは、垂直走査機構の固有の共振周波数に基づき当該垂直走査機構に生ずる共振を抑制するように、正弦波の前半周期部１及び一定レベル部２でもって構成される。
【解決手段】 垂直走査機構を垂直走査させる垂直走査波信号が、鋸歯状波部Ｗａ及び補正波部Ｗｂでもって構成されている。ここで、垂直走査機構の垂直走査は、鋸歯状波部Ｗａに基づきなされる。また、補正波部Ｗｂは、垂直走査機構の固有の共振周波数に基づき当該垂直走査機構に生ずる共振を抑制するように、正弦波の前半周期部１及び一定レベル部２でもって構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、光走査型表示装置及び光走査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、光走査装置においては、下記非特許文献１に開示されたラスタスキャナがある。このラスタスキャナは、入射光を走査ミラーによりその揺動に応じて走査するようになっている。
ここで、当該ラスタスキャナでは、垂直走査に採用される垂直走査信号は、鋸歯状波でもって構成されている。このため、当該垂直走査信号は、その周期毎に、垂直走査時間の経過に伴い最小レベルから最大レベルまで直線的に上昇した後上記最小レベルに瞬時に復帰する。
【０００３】
従って、ラスタスキャナにおいては、走査ミラーが垂直走査信号の上述のようなレベル変化に応じて揺動することとなる。
【非特許文献１】Hakan Urey,Randy Sprague,"BiaxiaＰｍEMS Raster Scanner with Linear Ramp Drive",OpticaＰｍEMS 2003, IEEE-LEOS, Waikoloa,Hawaii, Aug 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のラスタスキャナにおいては、上述のように走査ミラーが垂直走査信号の上述のようなレベル変化に応じて揺動する過程において、垂直走査信号がその最大レベルから最小レベルに瞬時に復帰するときに、走査ミラーが当該復帰に対し反動を生じる。
【０００５】
ここで、通常、走査ミラーは弾性梁部材を介して静止部材に揺動可能に支持されているため、ラスタスキャナ自体には、走査ミラー及び弾性梁部材で決まる固有の共振周波数が存在する。
【０００６】
従って、上記反動に起因する周波数にラスタスキャナの共振周波数が含まれていると、走査ミラーが共振振動を起こす。このため、走査ミラーが、垂直走査信号の上記復帰後のレベルの変化に追随できず、このレベル変化とは異なる脈動運動を起こす。その結果、入射光に対する垂直走査が良好にはなされないという不具合を招く。
【０００７】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、鋸歯状波を有効に活用して波形に工夫をこらした走査信号を形成し、この走査信号でもって良好に光の走査を行うようにした光走査装置、光走査型表示装置及び光走査方法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】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る光走査装置は、請求項１の記載によれば、
静止部材（３１、３２）に弾性梁部材（３５、３６）を介し揺動可能に支持される揺動部材（３４）を有してなる走査素子（３０）と、
所定周期にて走査信号を発生する走査信号発生手段（５０、７０、８０、９０）と、
上記走査信号に基づき走査素子をその揺動部材にて揺動するように駆動する駆動手段（１００、３７、３８、３９）とを備えて、
走査素子が、揺動部材に入射する光を、当該揺動部材によりその揺動に応じて走査する。
【０００９】
当該光走査装置において、走査信号発生手段は、上記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部（Ｗａ）と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部（Ｗｂ）とでもって、上記走査信号を構成して発生するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
このように、走査信号が、その所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって、構成される。
【００１１】
従って、補正波部が走査素子の固有の共振周波数に基づき走査素子の共振を抑制するように形成されていれば、走査信号のうち鋸歯状波部に基づき走査する走査素子の共振が、補正波部でもって良好に抑制され得る。その結果、走査素子の走査が良好になされ得る。
【００１２】
また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載の光走査装置において、
走査信号発生手段は、上記前側期間を、揺動部材に入射する光を走査する期間とし、上記後側期間を、揺動部材を上記光の走査開始揺動位置に戻す期間として、上記鋸歯状波部及び補正波部でもって、上記走査信号を構成して発生することを特徴とする。
【００１３】
このように走査信号を構成することで、請求項１に記載の発明の作用効果がより一層具体的に確保され得る。
【００１４】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１或いは２に記載の光走査装置において、
上記後側期間は走査素子の上記固有の共振周波数に対する共振周期に相当する期間であり、
上記補正波部は、上記共振周期に相当する期間に形成されていることを特徴とする。
このように、上記後側期間を、走査素子の上記固有の共振周波数に対する共振周期に相当する期間とし、補正波部を、上記共振周期に相当する期間にて形成することで、請求項１或いは２に記載の発明の作用効果をより一層確実に達成し得る。
【００１５】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
上記補正波部は、上記後側期間のうち、その前半期間部及び後半期間部にて、それぞれ、正弦波の前半周期部（１）及び略一定レベル部（２）でもって構成されていることを特徴とする。
このように、補正波部が、上記後側期間の前半期間部及び後半期間部にて、それぞれ、正弦波の前半周期部及び略一定レベル部でもって構成されることで、走査信号のうち鋸歯状波部に基づき走査する走査素子の共振が、正弦波の前半周期部で抑制された上で略一定レベル部で抑制される。従って、走査素子の共振がより一層効果的なされ、その結果、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
本発明は、請求項５の記載によれば、請求項４に記載の光走査装置において、
上記正弦波の前半周期部は、その最大レベルにて、前記鋸歯状波部の最大値と最小値との差の０．５倍〜１．０倍の範囲以内のレベルに設定されており、
上記鋸歯状波部の始点部及び終点部は、上記正弦波の前半周期部の始点部及び終点部並びに上記略一定レベル部と共に、同一のレベルに設定されていることを特徴とする。
【００１６】
このように、正弦波の前半周期部の最大レベル、鋸歯状波部及び正弦波の前半周期部の始点部及び終点部のレベル及び略一定レベル部のレベルを設定することで、請求項４に記載の作用効果が具体的に確保され得る。
【００１７】
また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光走査装置において、
揺動部材は、上記光を入射させる一側面（３４ｄ）を有する揺動板（３４）であり、
駆動手段は、磁石（３８、３９）と、揺動板の他側面（３４ａ）に設けられて上記走査信号に基づき揺動板を揺動させるように磁石との間で磁界を形成する電磁コイル（３７）とを備えていることを特徴とする。
このように、揺動板を磁石と電磁コイルとの間の磁気作用でもって揺動させるようにしても、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００１８】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項１〜６のいずれか１つの記載の光走査装置において、
走査素子の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出温度に基づき上記固有の共振周波数を補正する補正手段とを備えて、
走査信号発生手段は、補正手段によって補正された上記固有の共振周波数に基づき上記補正波部を形成するようにしたことを特徴とする。
これによれば、上記垂直走査波のうちの補正波部の波形が走査素子の温度に基づき補正されることとなり、その結果、走査素子による走査がより一層精度よくなされ得る。
また、本発明に係る光走査型表示装置は、請求項８の記載によれば、
画像を画像光でもって出射する画像光出射手段（Ｃ）と、
この画像光出射手段からの出射画像光を入射されて２次元的に走査して２次元走査光を出射する走査手段（１０、３０、Ｂ）とを備えて、
この走査手段からの２次元走査光に基づき上記画像を表示する。
【００１９】
当該光走査型表示装置において、走査手段は、画像光出射手段からの出射画像光を水平走査し水平走査光として出射する水平走査手段（１０）と、この水平走査手段からの水平走査光を垂直走査して上記２次元走査光として出射する垂直走査手段（３０）とを備えて、
水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方が、請求項１〜６のいずれか１つに記載の光走査装置でもって構成されていることを特徴とする。
【００２０】
このように請求項１〜６のいずれか１つに記載の光走査装置でもって、水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方を構成することで、水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方による走査を良好に確保し得る光走査型表示装置の提供が可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る光走査方法では、請求項９の記載によれば、
静止部材（３１、３２）に弾性梁部材（３５、３６）を介し揺動可能に支持される揺動部材（３４）を備えた走査素子（１０、３０）でもって、走査信号に応じた揺動部材の揺動により、当該揺動部材への入射光を走査する。
【００２２】
当該光走査方法において、上記走査信号は、上記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部（Ｗａ）と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部（Ｗｂ）とでもって構成されることを特徴とする。
【００２３】
このように、走査信号が、その所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって、構成される。
【００２４】
従って、補正波部が走査素子の固有の共振周波数に基づき走査素子の共振を抑制するように形成されていれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る光走査方法の提供が可能となる。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面により説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る網膜走査型画像表示装置の一実施形態を示している。当該画像表示装置は、使用者の左眼用のものであって、この画像表示装置は、光走査装置Ａ、信号処理装置Ｂ及び画像光形成装置Ｃでもって構成されている。
【００２８】
光走査装置Ａは、図１にて示すごとく、水平走査機構１０、リレー光学系２０、垂直走査機構３０及びリレー光学系４０を備えている。
【００２９】
水平走査機構１０は、水平走査用反射板１１を備えており、この反射板１１は、適宜な静止部材により同軸的に支持された両対向梁部材１２の間にて当該両梁部材１２により図１にて図示矢印Ｘ方向に揺動可能に支持されている。
【００３０】
しかして、当該水平走査機構１０は、信号処理装置Ｂの水平走査駆動回路６０（後述する）により駆動されて反射板１１を矢印Ｘ方向に揺動させ、当該反射板１１により、その揺動角に応じて、画像光形成装置Ｃのコリメートレンズ１７０（後述する）から入射されるビーム状のコリメート画像光を水平走査しながらビーム状の水平走査画像光として反射する。
【００３１】
リレー光学系２０は、水平走査機構１０により水平走査されるビーム状の水平走査画像光を収束させて垂直走査機構３０に向け出射する。
【００３２】
次に、垂直走査機構３０の構成について詳細に説明する。この垂直走査機構３０は、図１にて示すごとく、両リレー光学系２０、４０の間に介装されているもので、当該垂直走査機構３０は、図２にて示すごとく、基板３１と、この基板３１上に設けた長方形状の板枠３２とを備えている。
【００３３】
また、当該垂直走査機構３０は、垂直走査用四角板形状反射板３４及び両梁部材３５、３６を備えており、反射板３４は、図２にて示すごとく、図示左端中央部にて、梁部材３５でもって、板枠３２の内壁３２ａの中央部に支持されている。また、当該反射板３４は、図２にて示すごとく、図示右端中央部にて、梁部材３６でもって、板枠３２の内壁３２ｂの中央部に支持されている。
【００３４】
両梁部材３５、３６は、共に、捻れ可能に弾性材料でもって長手状に形成されており、これら両梁部材３５、３６は、板枠３２の中空部内にて、図２にて示すごとく、反射板３４を図示矢印Ｒ１或いはＲ２の方向（図１にて図示矢印Ｙ方向）に揺動可能に支持している。
【００３５】
また、当該垂直走査機構３０は、図２或いは図３にて示すごとく、電磁コイル３７及び両磁石３８、３９を備えている。電磁コイル３７は、図３にて示すごとく、コイル本体３７ａを有している。このコイル本体３７ａは、複数のコイル辺部でもって四角渦巻き状に形成されており、当該コイル本体３７ａは、図３にて示すごとく、その内端部から外端部にかけて図示反時計方向に四角渦巻き状に巻回されて、反射板３４にその裏面３４ａにて同軸的に装着されている。
【００３６】
ここで、コイル本体３７ａの複数のコイル辺部のうち、各コイル辺部３７ｂは、図３にて示すごとく、反射板３４の中央よりも当該反射板の一側縁３４ｂ側にてこの一側縁３４ｂに平行に位置している。また、各コイル辺部３７ｃは、図３にて示すごとく、反射板３４の中央よりも当該反射板の他側縁３４ｃ側にてこの他側縁３４ｃに平行に位置している。
【００３７】
また、電磁コイル３７は、図３にて示すごとく、内端側接続端子３７ｄ及び外端側接続端子３７ｅを有しており、内端側接続端子３７ｄは、コイル本体３７ａの内端部から延出して、梁部材３５の裏面３５ａにその長手方向に沿い装着されている。一方、外端側接続端子３７ｅは、このコイル本体３７ａの外端部から延出して、梁部材３６の裏面３６ａにその長手方向に沿い装着されている。
【００３８】
両磁石３８、３９は、共に、永久磁石材料でもって直方体形状に形成されている。磁石３８は、図２にて示すごとく、板枠３２の内壁３２ｃと反射板３４の一側縁３４ｂとの間に介装されており、この磁石３８は、その幅方向外端部３８ａにて、板枠３２の内壁３２ｃの長手方向中央部位に固着されている。これに伴い、当該磁石３８は、その幅方向内端部３８ｂにて、図２及び図３にて示すごとく、反射板３４の一側縁３４ｂに所定の間隙を介し対向するように位置する。本実施形態では、当該磁石３８の幅方向外端部３８ａ及び幅方向内端部３８ｂは、それぞれ、Ｓ極及びＮ極を構成している。
【００３９】
また、磁石３９は、図２にて示すごとく、板枠３２の内壁３２ｄと反射板３４の他側縁３４ｃとの間に介装されており、この磁石３９は、その幅方向外端部３９ａにて、図２にて示すごとく、板枠３２の内壁３２ｄの長手方向中央部位に固着されている。これに伴い、当該磁石３９は、その幅方向内端部３９ｂにて、図１及び図２にて示すごとく、反射板３４の他側縁３４ｃに所定の間隙を介し対向して位置する。本実施形態では、当該磁石３９の幅方向外端部３９ａ及び幅方向内端部３９ｂは、それぞれ、Ｎ極及びＳ極を構成している。
【００４０】
ここで、上述のように構成した電磁コイル３７と両磁石３８、３９との間の磁気作用について説明する。
【００４１】
電流がコイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入すると、各コイル辺部３７ｂに流れる電流と磁石３８の幅方向内端部３８ｂであるＮ極との間において、反射板３４の板厚方向に向け、フレミングの左手の法則に従う方向に磁力を発生する。また、各コイル辺部３７ｃに流れる電流と磁石３９の幅方向内端部３９ｂであるＳ極との間において、反射板３４の板厚方向に向け、フレミングの左手の法則に従う方向に磁力を発生する。
【００４２】
但し、各コイル辺部３７ｂに流れる電流の方向は、反射板３４の裏面３４ａ上において、各コイル辺部３７ｃに流れる電流の方向に対し逆方向となるため、各コイル辺部３７ｂに流れる電流に起因して生ずる磁力は、各コイル辺部３７ｃに流れる電流に起因して生ずる磁力とは、逆向きになる。
【００４３】
このため、反射板３４は、コイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入する電流に基づき各コイル辺部３７ｂと各コイル辺部３７ｃとに互いに逆向きに発生する各磁力を受けて、両梁部材３５、３６の捻れ作用のもと図２にて図示矢印Ｒ１方向に揺動する。この矢印Ｒ１方向への揺動に伴い、垂直走査機構３０は、反射板３４により、その表面である反射面３４ｄにて、入射光を走査しながら反射する。
【００４４】
一方、電流がコイル本体３７ａに外端側接続端子３７ｅから流入すると、各コイル辺部３７ｂに流れる電流の方向及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流の方向が、電流がコイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入する場合とは逆向きになる。
【００４５】
従って、各コイル辺部３７ｂに流れる電流に起因して生ずる磁力及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流に起因して生ずる磁力も、電流がコイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入する場合とは逆向きに発生する。
【００４６】
このため、反射板３４は、コイル本体３７ａに外端側接続端子３７ｅから流入する電流に基づき各コイル辺部３７ｂと各コイル辺部３７ｃとに互いに逆向きに発生する各磁力を受けて、両梁部材３５、３６の上述とは逆方向の捻れ作用のもと図２にて図示矢印Ｒ２方向に揺動する。この矢印Ｒ２方向への揺動に伴い、垂直走査機構３０は、反射板３４により、反射面３４ｄにて、入射光を走査しながら反射する。
【００４７】
このことは、垂直走査機構３０は、反射板３４により、その揺動角に応じて、リレー光学系２０からのビーム状の水平走査画像光を垂直走査しながら垂直走査画像光として反射することを意味する。なお、上述した両矢印Ｒ１及びＲ２の方向は、図１にて矢印Ｙで示す垂直走査方向に相当する。
【００４８】
リレー光学系４０は、垂直走査機構３０からのビーム状の垂直走査画像光を収束させてビーム状の走査画像光として左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向け出射する。
【００４９】
信号処理装置Ｂは、図１にて示すごとく、光センサ５０ａ及びビーム検出信号処理回路５０ｂを備えており、光センサ５０ａは、水平走査機構１０の反射板１１から反射されるビーム状の光を検出してビーム検出信号を発生する。ビーム検出信号処理回路５０ｂは、光センサ５０ａからのビーム検出信号を信号処理して信号処理信号を発生する。なお、光センサ５０ａは、水平走査機構１０の近傍に設けられている。
【００５０】
また、信号処理回路Ｂは、映像信号処理回路５０を有しており、この映像信号処理回路５０は、ビーム検出信号処理回路５０ｂからの信号処理信号や外部からの２次元状の映像を表わす映像信号に基づき、当該２次元状の映像の１フレームを構成する複数の水平ラインに対応して、水平ライン毎に、当該１フレームの形成のための青色、緑色及び赤色の各駆動信号の出力タイミングを決定する。
【００５１】
そして、当該映像信号処理回路５０は、上記出力タイミング毎に、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を発生する。なお、上記２次元状の映像は、一連のフレームでもって構成されており、各フレーム毎に上記複数の水平ラインが対応する。
【００５２】
また、映像信号処理回路５０は、上記出力タイミング毎に、水平同期信号を発生するとともに、上記各フレームの複数の水平ラインのうちの最初の水平ライン毎に、垂直同期信号を発生する。
【００５３】
また、信号処理装置Ｂは、水平走査駆動回路６０を備えており、この水平走査駆動回路６０は、映像信号処理回路５０からの各水平同期信号を増幅処理し水平走査駆動電圧として順次発生し水平走査機構１０に出力する。これにより、水平走査機構１０は、水平走査駆動回路６０からの各水平走査駆動電圧に基づき水平走査駆動される。
【００５４】
また、信号処理回路Ｂは、マイクロコンピュータ７０を備えており、このマイクロコンピュータ７０は、バスライン７１を介し接続したＣＰＵ７２、ＲＯＭ７３及びＲＡＭ７４を主たる構成素子として備えている。
【００５５】
マイクロコンピュータ７０は、ＣＰＵ７２により、所定のプログラムを実行し、この実行中において、映像信号処理回路５０からの各垂直同期信号に基づきデジタル垂直走査波データをＲＯＭの所定の各アドレスから順次読み出す。なお、上述したデジタル垂直走査波データは、垂直走査機構３０の垂直走査に用いられるデータであって、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭ７３にその所定の各アドレスにて予め記憶されている。
【００５６】
ここで、上述したデジタル垂直走査波データの形成方法について詳細に説明する。
一般的に、垂直走査機構３０の光に対する垂直走査範囲はできる限り広いことが望ましい。このような観点からすれば、垂直走査波としては、直線性に優れる鋸歯状波が適している。
【００５７】
しかし、垂直走査機構３０は、反射板３４及び両梁部材３５、３６の構成に起因して、固有の共振周波数を有する。従って、このような垂直走査機構３０において上記鋸歯状波をそのまま垂直走査波として用いても、反射板３４の揺動は、本明細書の「発明の解決しようとする課題」の欄にて述べたように、上記固有の共振周波数の存在のために、鋸歯状波の変化に追随できず、乱れてしまう。
【００５８】
そこで、本発明者等は、鋸歯状波の長所を有効に活用しつつ、反射板３４の良好な揺動特性を確保する対策につき種々検討を加えてみた。
【００５９】
その結果、鋸歯状波が最大レベルから最小レベルに瞬時に復帰するときに反射ミラー３４に生じる反動を抑制する抑制波部を補正波部として鋸歯状波部に付加し、当該鋸歯状波部及び補正波部でもって１周期分の垂直走査波を構成すれば、鋸歯状波の長所を有効に活用しつつ、反射板３４の良好な揺動特性を確保し得ることが分かった。
【００６０】
具体的には、本実施形態では、垂直走査波（以下、垂直走査波Ｗともいう）は、図４にて直交座標面上で示すごとく、所定の周期Ｔを有し、鋸歯状波部Ｗａ及び補正波部Ｗｂでもって構成される。但し、当該直交座標面は、横軸を時間軸とし、縦軸を垂直走査波の振幅とする座標面である。
【００６１】
ここで、反射板３４は、上述したごとく、図２にて矢印Ｒ１或いはＲ２の方向に揺動するから、この反射板３４の揺動角の範囲は、鋸歯状波部Ｗａの振幅範囲の最小レベルと最大レベルとの間の範囲で決まる。このことは、垂直走査波Ｗの有効走査期間（図５にて図示符号Ｔａ参照）は、鋸歯状波部Ｗａの最小レベルから最大レベルまでの上昇期間で決まることを意味する。なお、鋸歯状波部Ｗａが最大レベルから最小レベルに復帰する期間は非常に短いため、鋸歯状波部Ｗａの周期は、ほぼ有効走査期間Ｔａに等しい。
また、上述のごとく、反射板３４の揺動角の範囲は、鋸歯状波部Ｗａの振幅範囲の最小レベルと最大レベルとの間の範囲で決まることから、当該最小レベルと最大レベルとの間の中央レベルを、上記直交座標面上において零レベルとし、この零レベルに対応する反射板３４の揺動角を零度とする。
これに伴い、上述した最小レベル及び最大レベルは、それぞれ、負の最大レベル（−Ｐｍ）（図４参照）及び正の最大レベル（＋Ｐｍ）（図４参照）に相当し、絶対値において互いに等しくなる。なお、鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）は、鋸歯状波部Ｗａの始点に対応する。
【００６２】
また、上述のように零レベルに対応して反射板３４の揺動角を零度としたことに伴い、負の最大レベル（−Ｐｍ）及び正の最大レベル（＋Ｐｍ）が、それぞれ、反射板３４の負の最大揺動角及び正の最大揺動角に対応する。
【００６３】
また、上述した補正波部Ｗｂは、図４にて示すごとく、正弦波の前半周期部１（以下、正弦波前半周期部１という）及び一定レベル部２でもって構成される。正弦波前半周期部１は、鋸歯状波部Ｗａの正の最大レベル（＋Ｐｍ）から負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後において、上述した垂直走査機構３０に固有の共振周波数（以下、共振周波数ｆｒともいう）の逆数である共振周期（図５にて符号Ｔｂ参照）の前半部に相当する時間で形成される。
【００６４】
このことは、正弦波前半周期部１の期間は、上述した固有の共振周波数ｆｒの逆数である共振周期Ｔｂの前半部に等しいことを意味する。
また、正弦波前半周期部１の最大レベルは、鋸歯状波部Ｗａの振幅の半分の１．２５倍に等しい（図４にて符号Ｐｓ参照）。従って、は、鋸歯状波Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後に当該負の最大レベルから正弦波状に立ち上がって最大レベルＰｓとなり、この最大レベルから正弦波状に負の最大レベル（−Ｐｍ）に復帰する。
なお、鋸歯状波Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後の当該負の最大レベルが、の始点に対応し、また、上述のように正弦波状に復帰した負の最大レベルが、の終点に対応する。
また、一定レベル部４は、上述した固有の共振周波数ｆｒの逆数である共振周期Ｔｂの後半部の間、正弦波前半周期部１の負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後から負の最大レベル（−Ｐｍ）に等しいレベルを維持するように形成される。
【００６５】
以上のように垂直走査波Ｗを構成することで、反射板３４は、鋸歯状波のレベル上昇に円滑に追随しかつ乱れることなく負の最大揺動角に復帰する。
【００６６】
次に、上述のように構成した垂直走査波Ｗを用いてデジタル垂直走査波データを形成するにあたっては、垂直走査波Ｗを、例えば、図５にて示すごとく、０〜２５５に量子化する。なお、サンプリング数ｎは、０〜２５５の量子化にあわせて設定する。
【００６７】
本実施形態では、当該垂直走査波Ｗをｎ個のサンプリングタイミングｔ１・・、ｔｉ、・・、ｔｍ、・・、ｔｎにてサンプリングする（図５及び図６参照）。このことは、垂直走査波Ｗの周期Ｔをｎ個の期間Δｔに分割し、Δｔの期間毎に垂直走査波Ｗをサンプリングすることを意味する。ここで、上述の期間Δｔは、Δｔ＝ｔｋ−（ｔｋ−１）で表される。但し、ｎは定数であり、また、ｋ＝１、２、・・、ｎとする。
【００６８】
具体的には、垂直走査波Ｗのうち鋸歯状波部Ｗａが、図６の図表にて示すごとく、各サンプリングタイミングｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔｉ−２、ｔｉ−1、ｔｉにて、それぞれ、各サンプリングデータ０、ΔＶ、２ΔＶ、２５４ΔＶ、２５５ΔＶ、０としてサンプリングされる。
【００６９】
また、補正波部Ｗｂの周期に相当する共振周期Ｔｂを４ｍ（＝ｎ−ｉ）個の期間Δｔに分割すると共に、共振周波数ｆｒに対応する共振角周波数をωｒ＝２πｆｒと表せば、当該垂直走査波Ｗの補正波部Ｗｂのうちの正弦波前半周期部１が、図６の図表にて示すごとく、各サンプリングタイミングｔｉ、ｔｉ＋1、ｔｉ＋２、ｔｉ＋ｍ、ｔｉ＋２ｍ−２、ｔｉ＋２ｍ−1、ｔｉ＋２ｍにて、それぞれ、各サンプリングデータ０、Ａｓｉｎ（ωｒ・Δｔ）、Ａｓｉｎ（ωｒ・２Δｔ）、Ａｓｉｎ（ωｒ・ｍΔｔ）、Ａｓｉｎ｛ωｒ・２（ｍ−１）Δｔ｝、Ａｓｉｎ｛ωｒ・（２ｍ−１）Δｔ｝、Ａｓｉｎ（ωｒ・２ｍΔｔ）としてサンプリングされる。
【００７０】
ここで、例えば、上述したＡｓｉｎ（ωｒ・ｍΔｔ）において、４ｍが２πに対応することから、ωｒ・ｍΔｔ＝π／２である。従って、Ａｓｉｎ（ωｒ・ｍΔｔ）＝Ａが成立する。また、上述したＡｓｉｎ（ωｒ・２ｍΔｔ）は、ωｒ・２ｍΔｔ＝πであることから、０である。つまり、正弦波の位相が０ラジアンからπラジアンまでの半周期に相当する波形である。
【００７１】
また、当該垂直走査波Ｗの補正波部Ｗｂのうちの一定レベル部２が、図６の図表にて示すごとく、各サンプリングタイミングｔｉ＋２ｍ、ｔｉ＋２ｍ＋１、ｔｉ＋４ｍ−１、ｔｉ＋４ｍにて、それぞれ、０としてサンプリングされる。なお、ｔｉ＋４ｍ＝ｔｎである。
このようにして、上述のようにサンプリングされたｎ個のサンプリングデータが、垂直走査波Ｗを表すデジタルデータ（上記デジタル垂直走査波データ）として形成される。
【００７２】
このように形成したデジタル垂直走査波データは、マイクロコンピュータ７０により読み出し可能にＲＯＭ７３にその各所定のアドレスにて予め記憶されている。
【００７３】
また、信号処理装置Ｂは、デジタル−アナログ変換器８０（以下、Ｄ−Ａ変換器８０という）、垂直走査波生成回路９０及び垂直走査駆動回路１００を備えている。Ｄ−Ａ変換器８０は、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭ７３の各所定のアドレスから順次読み出されるデジタル垂直走査波データを順次アナログ垂直走査波信号に変換して垂直走査波生成回路９０に出力する。
【００７４】
なお、ＲＯＭ７３の各所定のアドレスから順次読み出されるデジタル垂直走査波データを一旦ＲＡＭ７４に記憶させ、その後、ＲＡＭ７４から読み出すように構成してもよい。これによって、ＲＯＭ７３のプログラム実行を円滑にさせ、高速読み出しも可能となるため、高サンプル数による緻密な波形生成が可能となる。
【００７５】
また、別途ＲＡＭを設けて、このＲＡＭに、ＲＯＭ７３の各所定のアドレスから順次読み出されるデジタル垂直走査波データを記憶させ、その後、上述の別途設けたＲＡから読み出すようにしてもよい。
【００７６】
垂直走査波生成回路９０は、Ｄ−Ａ変換器８０から順次出力されるアナログ垂直走査波信号の振幅及び直流レベルを増幅器等で調整し、実際に垂直走査機構３０を駆動する駆動垂直走査波信号を生成する。ここで、当該垂直走査波信号の波形（垂直走査波）は、鋸歯状波部Ｗａ、正弦波前半周期部１及び一定レベル部２（図４参照）でもって構成されており、鋸歯状波部Ｗａの振幅の中央レベルが、零レベルとなっている。
【００７７】
垂直走査駆動回路１００は、垂直走査波生成回路９０からの垂直走査波信号を増幅処理し垂直走査駆動電圧として発生し垂直走査機構３０に出力する。ここで、当該垂直走査駆動電圧は、上記垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａ、正弦波前半周期部１及び一定レベル部２を増幅処理して構成されている。従って、当該垂直走査駆動電圧の極性に応じた電流が垂直走査機構３０の電磁コイル３７に流れる。
【００７８】
画像光形成装置Ｃは、青色レーザ駆動回路１１０ａ（以下、Ｂレーザ駆動回路１１０ａともいう）、緑色レーザ駆動回路１１０ｂ（以下、Ｇレーザ駆動回路１１０ｂともいう）及び赤色レーザ駆動回路１１０ｃ（以下、Ｒレーザ駆動回路１１０ｃともいう）を備えている。
【００７９】
Ｂレーザ駆動回路１１０ａは、映像信号処理回路５０からの青色駆動信号に基づき、青色レーザ１２０ａ（以下、Ｂレーザ１２０ａともいう）において発光される青色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＢレーザ１２０ａに出力する。
【００８０】
Ｇレーザ駆動回路１１０ｂは、映像信号処理回路５０からの緑色駆動信号に基づき、緑色レーザ１２０ｂ（以下、Ｇレーザ１２０ｂともいう）において発光される緑色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＧレーザ１２０ｂに出力する。
【００８１】
また、Ｒレーザ駆動回路１１０ｃは、映像信号処理回路５０からの赤色駆動信号に基づき、赤色レーザ１２０ｃ（以下、Ｒレーザ１２０ｃともいう）において発光される赤色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＲレーザ１２０ｃに出力する。
【００８２】
Ｂレーザ１２０ａは、ビーム状の青色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＢレーザ１２０ａは、そのレーザ発光部からの青色レーザ光を、Ｂレーザ駆動回路１１０ａからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の青色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ１３０ａに出射する。
【００８３】
Ｇレーザ１２０ｂは、ビーム状の緑色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＧレーザ１２０ｂは、そのレーザ発光部からの緑色レーザ光を、Ｇレーザ駆動回路１１０ｂからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の緑色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ１３０ｂに出射する。
【００８４】
また、Ｒレーザ１２０ｃは、ビーム状の赤色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＲレーザ１２０ｃは、そのレーザ発光部からの赤色レーザ光を、Ｒレーザ駆動回路１１０ｃからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の赤色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ１３０ｃに出射する。
【００８５】
コリメートレンズ１３０ａは、Ｂレーザ１２０ａからの青色レーザ強度変調光をコリメートしビーム状の青色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー１４０ａに出射する。コリメートレンズ１３０ｂは、Ｇレーザ１２０ｂからの緑色レーザ強度変調光をコリメートしビーム状の緑色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー１４０ｂに出射する。コリメートレンズ１３０ｃは、Ｒレーザ１２０ｃからの赤色レーザ変調光をコリメートしビーム状の赤色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー１４０ｃに出射する。
【００８６】
ダイクロイックミラー１４０ｃは、コリメートレンズ１３０ｃからの赤色のコリメート画像光をダイクロイックミラー１４０ｂに向けてビーム状に反射する。ダイクロイックミラー１４０ｂは、コリメートレンズ１３０ｂからの緑色のコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｃからの赤色のコリメート画像光を合波し合波画像光としてダイクロイックミラー１４０ａに向けてビーム状に反射する。
【００８７】
ダイクロイックミラー１４０ａは、コリメートレンズ１３０ａからの青色のコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｂからの合波画像光を合波し合波画像光として結合光学系１５０に向けてビーム状に反射する。
【００８８】
結合光学系１５０は、ダイクロイックミラー１４０ａを光ファイバー１６０にその入射端部にて光学的に結合させるもので、この結合光学系１５０は、ダイクロイックミラー１４０ａからの合波画像光を収束させて光ファイバー１６０にその入射端部から入射させる。なお、本第１実施形態では、結合光学系１５０は、凸レンズでもって構成されている。
【００８９】
光ファイバー１６０は、結合光学系１５０からの画像光を導光し、コリメートレンズ１７０に向けてビーム状に出射する。
【００９０】
当該コリメートレンズ１７０は、光ファイバー１６０からの出射画像光をコリメートしビーム状のコリメート画像光として光走査装置Ａの水平走査機構１０に向けて出射する。
【００９１】
以上のように構成した本実施形態において、当該画像表示装置が作動状態におかれるものとする。すると、信号処理装置Ｂにおいて、映像信号処理回路５０が、上述したように、水平同期信号及び垂直同期信号をそれぞれ順次発生するとともに、外部からの２次元状の画像を表わす映像信号に基づき、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を発生する。
【００９２】
上述のように映像信号処理回路５０が水平同期信号を順次発生すると、水平走査駆動回路６０が、順次、水平走査駆動電圧を発生し水平走査機構１０に出力する。このため、当該水平走査機構１０は、水平走査駆動回路６０から順次出力される水平走査駆動電圧により駆動されて水平走査状態におかれる。
【００９３】
また、上述のように映像信号処理回路５０が垂直同期信号を順次発生すると、これら各垂直同期信号は順次マイクロコンピュータ７０に出力される。すると、映像信号処理回路５０からの垂直同期信号の出力毎に、当該マイクロヒータ７０は、ＣＰＵ７２により、上記所定のプログラムの実行のもと、ＲＯＭ７３の所定の各アドレスから上記デジタル垂直走査波データを読み出してＤ−Ａ変換器８０に出力する。
【００９４】
これに伴い、このＤ−Ａ変換器８０は、マイクロコンピュータ７０からの上記デジタル垂直走査波データの出力毎に、このデジタル垂直走査波データをアナログ垂直走査波信号に変換して垂直走査波生成回路９０に出力する。
【００９５】
しかして、この垂直走査波生成回路９０は、Ｄ−Ａ変換器８０からのアナログ垂直走査波信号の出力毎に、このアナログ垂直走査波信号を、時間の経過に伴い上記掃引電圧により掃引して垂直走査波信号を生成し垂直走査駆動回路１００に出力する。このため、当該垂直走査駆動回路１００は、垂直走査波生成回路９０からの垂直走査波信号の発生毎に、この垂直走査波信号を増幅処理し垂直走査駆動電圧として垂直走査機構３０に出力する。
【００９６】
すると、このように垂直走査駆動電圧が垂直走査機構３０に出力される毎に、この垂直走査機構３０においては、当該垂直走査駆動電圧が電磁コイル３７にその内端側接続端子３７ｄ或いは外端側接続端子３７ｅから印加される。
【００９７】
ここで、垂直走査駆動電圧、即ち、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａが負のときには、一例として、電磁コイル３７の内端側接続端子３７ｄの電位が負となり、電磁コイル３７の外端側接続端子３７ｅの電位は接地電位とする。このため、電磁コイル３７には、垂直走査駆動電圧のうち鋸歯状波部Ｗａに基づく電流は、外端側接続端子３７ｅからコイル本体３７ａを通り内端側接続端子３７ｄに流れる。なお、外端側接続端子３７ｅに代えて、内端側接続端子３７ｄの電位を接地電位としてもよい。
【００９８】
従って、コイル本体３７ａにおいては、電流が、各コイル辺部３７ｂには図３にて図示左側から右側に向けて流れ、一方、各コイル辺部３７ｃには図３にて図示右側から左側に向けて流れる。このため、各コイル辺部３７ｂに流れる電流及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流は、磁石３８のＮ極から磁石３９のＳ極に向かう磁界との間において、フレミングの左手の法則に従い、反射板３４を矢印Ｒ１方向（図２参照）に揺動させるように磁力を発生する。
【００９９】
また、垂直走査駆動電圧、即ち、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａが正のときには、電磁コイル３７の内端側接続端子３７ｄの電位が正となり、電磁コイル３７の外端側接続端子３７ｅの電位が接地電位となる。このため、電磁コイル３７には、垂直走査駆動電圧のうち鋸歯状波部Ｗａに基づく電流は、内端側接続端子３７ｄからコイル本体３７ａを通り外端側接続端子３７ｅに流れる。
【０１００】
従って、コイル本体３７ａにおいては、電流が、各コイル辺部３７ｂには図３にて図示右側から左側に向けて流れ、一方、各コイル辺部３７ｃには図３にて図示左側から右側に向けて流れる。このため、各コイル辺部３７ｂに流れる電流及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流は、磁石３８のＮ極から磁石３９のＳ極に向かう磁界との間において、フレミングの左手の法則に従い、反射板３４を矢印Ｒ２方向（図２参照）に揺動させるように磁力を発生する。
【０１０１】
以上のように、垂直走査波信号が、その鋸歯状波部Ｗａにて、この鋸歯状波部Ｗａの周期毎に、負及び正に交互に交流的に変化することで、反射板３４は、矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２の各方向に交互に揺動する。
【０１０２】
ここで、このような揺動過程においては、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａが正の最大レベル（＋Ｐｍ）から負の最大レベル（−Ｐｍ）に瞬時に復帰する毎に、反射ミラー３４は反動を生じ、上記固有の共振周波数に基づき共振しようとする。
【０１０３】
しかし、上述したごとく、垂直走査波信号は、鋸歯状波部Ｗａのほかに、補正波部Ｗｂである正弦波前半周期部１及び一定レベル部２をも有するように構成されている。このため、反射板３４が上述のように共振しようとしても、正弦波前半周期部１が、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰時に抑制するように作用する。そして、このような抑制作用後において、一定レベル部２が、さらに反射板３４に対しその共振を抑制するように作用する。換言すれば、補正波部Ｗｂの周期Ｔｂは、反射板３４の共振を抑制するための共振補正期間としての意義を有する。
【０１０４】
従って、反射板３４は、垂直走査波信号Ｗの鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰の際に生じがちな反射板３４の共振が確実にタイミングよく抑制される。その結果、反射板３４は、図７にて符号３ａにより示すごとく、垂直走査波信号の周期Ｔ毎に、共振することなく、円滑に負の最大揺動角（鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）に対応）に復帰し得る。これにより、垂直走査機構３０は、共振することなく、良好な垂直走査状態におかれる。なお、図７において、符号３は、垂直走査波信号Ｗのレベル変化に伴う反射板３４の揺動角の変化を波形で示す。また、上述した符号３ａは、波形３のいうち、反射板３４の負の最大揺動角への復帰過程を、波形で示す。
【０１０５】
また、上述のように、映像信号処理回路５０が外部からの２次元状の画像を表わす映像信号に基づき、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を発生すると、画像光形成装置Ｃにおいて、各レーザ駆動回路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、各レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの各レーザ発光部からのレーザ光の光強度を変調するように各レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを駆動する。
【０１０６】
これに伴い、各レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、各レーザ光を強度変調してビーム状のレーザ強度変調画像光として各コリメートレンズ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに出射する。すると、各コリメートレンズ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃが、各レーザ強度変調画像光をコリメートして各コリメート画像光として各ダイクロイックミラー１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに出射する。
【０１０７】
このように出射されると、ダイクロイックミラー１４０ｃは、コリメートレンズ１３０ｃからのコリメート画像光をダイクロイックミラー１４０ｂに向けて反射し、このダイクロイックミラー１４０ｂは、コリメートレンズ１３０ｂからのコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｃからの反射画像光を合波してダイクロイックミラー１４０ａに向けて反射する。
【０１０８】
これに伴い、このダイクロイックミラー１４０ａは、コリメートレンズ１３０ａからのコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｂからの合波画像光を合波し、合波画像光として結合光学系１５０に向けて出射する。すると、この結合画像系１５０は、ダイクロイックミラー１４０ａからの合波画像光を収束させて光ファイバー１６０を通しコリメートレンズ１７０に入射する。このため、当該コリメートレンズ１７０は、その入射画像光をコリメートしてコリメート画像光として光走査装置Ａの水平走査機構１０に向けて出射する。
【０１０９】
このとき、水平走査機構１０は、上述のように水平走査状態にあるため、コリメートレンズ１７０からのコリメート画像光は、水平走査機構１０により水平走査され、水平走査画像光としてリレー光学系２０に向けて反射される。これに伴い、当該水平走査画像光は、リレー光学系２０により、収束されて垂直走査機構３０に向けて出射される。
【０１１０】
このとき、垂直走査機構３０は上述のごとく垂直走査状態にあるため、リレー光学系２０からの水平走査画像光は、垂直走査機構３０により、垂直走査されて垂直走査画像光としてリレー光学系４０に向けて反射される。
【０１１１】
ここで、垂直走査機構３０の反射板３４は、図７の波形３にて示すごとく、円滑に揺動するため、リレー光学系２０からの水平走査画像光は、垂直走査機構３０により、適正に垂直走査されて、垂直走査画像光としてリレー光学系４０に向けて反射される。
【０１１２】
このように反射される当該垂直走査画像光は、リレー光学系４０により収束されて、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射され、左眼Ｉの網膜Ｉｂに良好な２次元状の画像として表示され得る。
【０１１３】
ちなみに、上述した垂直走査波信号において正弦波前半周期部１の最大レベルの適正な範囲について調べてみた。これによれば、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓを、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分とした場合には、反射板３４が、図８にて符号４で示すごとく、脈動しながら鋸歯状波部Ｗａの値の変化に追随して揺動することが分かった。
【０１１４】
また、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓを、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との
差の半分のＡ倍とした場合には、反射板３４が、図７にて符号３で示すごとく、脈動することなく鋸歯状波部Ｗａのレベルの変化に良好に追随して揺動することが分かった。なお、上述のＡは鋸歯状波部Ｗａの波形に基づいて決まる定数である。
【０１１５】
さらに、共振周波数の異なる垂直走査機構或いは周波数が同一であっても構成の異なる垂直走査機構の場合、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓが、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分のレベルと当該振幅の最大レベルとの間のレベルに相当範囲で、反射板３４が、鋸歯状波部Ｗａのレベルの変化にほぼ良好に追随して揺動する条件があることも分かった。
【０１１６】
従って、好ましくは、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓは、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分のＡ倍であることが望ましいが、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分のレベルと当該振幅の最大レベルとの間のレベルに相当するレベルであれば実用上支障はない。
【０１１７】
次に、上述した垂直走査駆動電圧、即ち垂直走査波信号における鋸歯状波部Ｗａの周波数の適正な範囲について調べてみた。これによれば、鋸歯状波部Ｗａの周波数を１００（Ｈｚ）とした場合には、図９にて示す結果が得られた。また、鋸歯状波部Ｗａの周波数を２００（Ｈｚ）とした場合には、図１０にて示す結果が得られた。
【０１１８】
これら図９及び図１０にて示す結果では、反射板３４の揺動角は、図９及び図１０にて符号５及び符号６で示すごとく、鋸歯状波部Ｗａのレベルに円滑に追随して変化することが分かる。なお、鋸歯状波部Ｗａの周波数をさらに変更して調べてみたところ、同様に、反射板３４の揺動角は鋸歯状波部Ｗａのレベルに円滑に追随して変化することが分かった。
【０１１９】
次に、垂直走査機構３０の共振周波数をパラメータとして、鋸歯状波形成範囲と鋸歯状波部Ｗａの周波数との関係について調べてみた。これによれば、図１１にて示すような各グラフａ〜ｈが得られた。
【０１２０】
ここで、グラフａ、グラフｂ及びグラフｃは、それぞれ、垂直走査機構３０の共振周波数を、１００（Ｈｚ）、３００（Ｈｚ）及び５００（Ｈｚ）とした場合の鋸歯状波形成範囲と鋸歯状波部Ｗａの周波数との関係を示す。
【０１２１】
また、グラフｄ、グラフｅ、グラフｆ、グラフｇ及びグラフｈは、それぞれ、垂直走査機構３０の共振周波数を、１（ｋＨｚ）、１．５（ｋＨｚ）、２（ｋＨｚ）、２．５（ｋＨｚ）及び３（ｋＨｚ）とした場合の鋸歯状波形成範囲と鋸歯状波部Ｗａの周波数との関係を示す。
【０１２２】
これら各グラフａ〜ｈによれば、鋸歯状波部Ｗａの周波数の適正範囲を３０（Ｈｚ）〜１００（Ｈｚ）の範囲とした場合、鋸歯状波形成範囲を８０（％）以上にするには、垂直走査機構３０の共振周波数は３００（Ｈｚ）以上であることが望ましいことが分かる。
【０１２３】
また、垂直走査機構３０の垂直走査を上記垂直走査駆動電圧で行う場合と正弦波電圧で行う場合と対比してみると、反射板３０の反射面から反射される光の走査速度が一定になっている領域（時間）は、３００Ｈｚの垂直走査機構で1回の走査時間中、約８０％の時間がとれるが、正弦波駆動では、等速走査と近似できる領域はあるものの、全走査時間のごく一部である。鋸歯状波部Ｗａの直線範囲は正弦波電圧の直線範囲よりもかなり広く、従って、垂直走査の有効範囲もかなり広くなる。
【０１２４】
ここで、本実施形態では、上記垂直走査駆動電圧でもって垂直走査を行うため、反射板３４は、上述のごとく、鋸歯状波部Ｗａのレベル変化に追随して円滑に揺動する。その結果、上述した垂直走査の有効範囲は、良好な垂直走査のもとに、かなり広く確保し得る。
【０１２５】
また、本実施形態では、垂直走査が垂直走査波信号の鋸歯状波部でもってなされるため、広い範囲に亘り均等性に優れる。従って、正弦波で駆動して、ｓｉｎ-1Θ補正を行うことは不要となる。
【０１２６】
なお、本発明の実施にあたり、上記実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態における当該画像表示装置は、使用者の左眼用のものとして使用されることに限らず、使用者の右眼用のものとして使用してもよい。
（２）補正波部Ｗｂは、正弦波前半周期部１に代えて、台形波部、三角波部或いは矩形波部を採用しても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
（３）補正波部Ｗｂの一定レベル部２は、鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）に限ることなく、適宜なレベルに変更してもよい。
（４）網膜走査型画像表示装置に限らず、光走査型表示装置であれば、どのような表示装置に本発明を適用してもよい。
（５）垂直走査機構３０に代えて、水平走査機構１０による水平走査に本発明を適用してもよい。
（６）垂直走査機構３０の温度を検出する温度センサを設けて、マイクロコンピュータ７０によりＣＰＵ７２でもって、上記温度センサによる検出温度に基づき垂直走査機構３０に固有の共振周波数を補正し、この補正共振周波数に基づき上記デジタル垂直走査波データのうち補正波部Ｗｂに対応するデータ部を補正してＤ−Ａ変換器８０に出力するようにしてもよい。
【０１２７】
これによれば、上記垂直走査波のうちの補正波部Ｗｂの波形が垂直走査機構３０の温度に基づき補正されることとなり、その結果、垂直走査機構３０による垂直走査がより一層精度よくなされ得る。
（７）上述した一定レベル部２は、緩やかにレベル変化する等のほぼ一定レベル部であればよい。
（８）上述した垂直走査波信号の波形、即ち垂直走査波は、上下反転した波形であっても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
（９）磁石３８或いは３９の高さや長さは、反射板３４の板厚や幅に一致するのではなく、当該反射板３４の板厚や幅よりも大きくても小さくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明が適用される網膜走査型画像表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の垂直走査機構の拡大斜視図である。
【図３】図２の垂直走査機構のうち反射板、両梁部材及び両磁石を裏面側からみた図である。
【図４】上記実施形態における垂直走査波の構成を示す図である。
【図５】上記実施形態における垂直走査波の量子化のための説明図である。
【図６】上記実施形態における垂直走査波のサンプリングタイミング及びサンプリングデータを示す図表である。
【図７】上記実施形態の垂直走査機構における垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を示す波形図である。
【図８】上記実施形態における垂直走査機構の垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を、正弦波前半周期部の最大レベルを鋸歯状波部の振幅の半分として示す波形図である。
【図９】上記実施形態における垂直走査機構の垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を、鋸歯状波部の周波数を１００（Ｈｚ）として示す波形図である。
【図１０】上記実施形態における垂直走査機構の垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を、鋸歯状波部の周波数を２００（Ｈｚ）として示す波形図である。
【図１１】鋸歯状波範囲と鋸歯状波部の周波数との間の関係を、共振周波数をパラメータとして示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１、２、１０…水平走査機構、１１、３４…反射板、３０…垂直走査機構、
３１…基板、３２…板枠、３４ａ…裏面、３４ｄ…表面、３５、３６…梁部材、
３７…電磁コイル、３８、３９…磁石、５０…映像信号処理回路、
６０…水平走査駆動回路、７０…マイクロコンピュータ、８０…Ｄ−Ａ変換器、
９０…垂直走査波生成回路、１００…垂直走査駆動回路、Ａ…光走査装置、
Ｂ…信号処理装置、Ｃ…画像光形成装置、Ｗａ…鋸歯状波部、Ｗｂ…補正波部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、光走査型表示装置及び光走査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、光走査装置においては、下記非特許文献１に開示されたラスタスキャナがある。このラスタスキャナは、入射光を走査ミラーによりその揺動に応じて走査するようになっている。
ここで、当該ラスタスキャナでは、垂直走査に採用される垂直走査信号は、鋸歯状波でもって構成されている。このため、当該垂直走査信号は、その周期毎に、垂直走査時間の経過に伴い最小レベルから最大レベルまで直線的に上昇した後上記最小レベルに瞬時に復帰する。
【０００３】
従って、ラスタスキャナにおいては、走査ミラーが垂直走査信号の上述のようなレベル変化に応じて揺動することとなる。
【非特許文献１】Hakan Urey,Randy Sprague,"BiaxiaＰｍEMS Raster Scanner with Linear Ramp Drive",OpticaＰｍEMS 2003, IEEE-LEOS, Waikoloa,Hawaii, Aug 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のラスタスキャナにおいては、上述のように走査ミラーが垂直走査信号の上述のようなレベル変化に応じて揺動する過程において、垂直走査信号がその最大レベルから最小レベルに瞬時に復帰するときに、走査ミラーが当該復帰に対し反動を生じる。
【０００５】
ここで、通常、走査ミラーは弾性梁部材を介して静止部材に揺動可能に支持されているため、ラスタスキャナ自体には、走査ミラー及び弾性梁部材で決まる固有の共振周波数が存在する。
【０００６】
従って、上記反動に起因する周波数にラスタスキャナの共振周波数が含まれていると、走査ミラーが共振振動を起こす。このため、走査ミラーが、垂直走査信号の上記復帰後のレベルの変化に追随できず、このレベル変化とは異なる脈動運動を起こす。その結果、入射光に対する垂直走査が良好にはなされないという不具合を招く。
【０００７】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、鋸歯状波を有効に活用して波形に工夫をこらした走査信号を形成し、この走査信号でもって良好に光の走査を行うようにした光走査装置、光走査型表示装置及び光走査方法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】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る光走査装置は、請求項１の記載によれば、
静止部材（３１、３２）に弾性梁部材（３５、３６）を介し揺動可能に支持される揺動部材（３４）を有してなる走査素子（３０）と、
所定周期にて走査信号を発生する走査信号発生手段（５０、７０、８０、９０）と、
上記走査信号に基づき走査素子をその揺動部材にて揺動するように駆動する駆動手段（１００、３７、３８、３９）とを備えて、
走査素子が、揺動部材に入射する光を、当該揺動部材によりその揺動に応じて走査する。
【０００９】
当該光走査装置において、走査信号発生手段は、上記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部（Ｗａ）と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部（Ｗｂ）とでもって、上記走査信号を構成して発生するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
このように、走査信号が、その所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって、構成される。
【００１１】
従って、補正波部が走査素子の固有の共振周波数に基づき走査素子の共振を抑制するように形成されていれば、走査信号のうち鋸歯状波部に基づき走査する走査素子の共振が、補正波部でもって良好に抑制され得る。その結果、走査素子の走査が良好になされ得る。
【００１２】
また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載の光走査装置において、
走査信号発生手段は、上記前側期間を、揺動部材に入射する光を走査する期間とし、上記後側期間を、揺動部材を上記光の走査開始揺動位置に戻す期間として、上記鋸歯状波部及び補正波部でもって、上記走査信号を構成して発生することを特徴とする。
【００１３】
このように走査信号を構成することで、請求項１に記載の発明の作用効果がより一層具体的に確保され得る。
【００１４】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１或いは２に記載の光走査装置において、
上記後側期間は走査素子の上記固有の共振周波数に対する共振周期に相当する期間であり、
上記補正波部は、上記共振周期に相当する期間に形成されていることを特徴とする。
このように、上記後側期間を、走査素子の上記固有の共振周波数に対する共振周期に相当する期間とし、補正波部を、上記共振周期に相当する期間にて形成することで、請求項１或いは２に記載の発明の作用効果をより一層確実に達成し得る。
【００１５】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
上記補正波部は、上記後側期間のうち、その前半期間部及び後半期間部にて、それぞれ、正弦波の前半周期部（１）及び略一定レベル部（２）でもって構成されていることを特徴とする。
このように、補正波部が、上記後側期間の前半期間部及び後半期間部にて、それぞれ、正弦波の前半周期部及び略一定レベル部でもって構成されることで、走査信号のうち鋸歯状波部に基づき走査する走査素子の共振が、正弦波の前半周期部で抑制された上で略一定レベル部で抑制される。従って、走査素子の共振がより一層効果的なされ、その結果、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
本発明は、請求項５の記載によれば、請求項４に記載の光走査装置において、
上記正弦波の前半周期部は、その最大レベルにて、前記鋸歯状波部の最大値と最小値との差の０．５倍〜１．０倍の範囲以内のレベルに設定されており、
上記鋸歯状波部の始点部及び終点部は、上記正弦波の前半周期部の始点部及び終点部並びに上記略一定レベル部と共に、同一のレベルに設定されていることを特徴とする。
【００１６】
このように、正弦波の前半周期部の最大レベル、鋸歯状波部及び正弦波の前半周期部の始点部及び終点部のレベル及び略一定レベル部のレベルを設定することで、請求項４に記載の作用効果が具体的に確保され得る。
【００１７】
また、本発明は、請求項６の記載によれば、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光走査装置において、
揺動部材は、上記光を入射させる一側面（３４ｄ）を有する揺動板（３４）であり、
駆動手段は、磁石（３８、３９）と、揺動板の他側面（３４ａ）に設けられて上記走査信号に基づき揺動板を揺動させるように磁石との間で磁界を形成する電磁コイル（３７）とを備えていることを特徴とする。
このように、揺動板を磁石と電磁コイルとの間の磁気作用でもって揺動させるようにしても、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００１８】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項１〜６のいずれか１つの記載の光走査装置において、
走査素子の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出温度に基づき上記固有の共振周波数を補正する補正手段とを備えて、
走査信号発生手段は、補正手段によって補正された上記固有の共振周波数に基づき上記補正波部を形成するようにしたことを特徴とする。
これによれば、上記垂直走査波のうちの補正波部の波形が走査素子の温度に基づき補正されることとなり、その結果、走査素子による走査がより一層精度よくなされ得る。
また、本発明に係る光走査型表示装置は、請求項８の記載によれば、
画像を画像光でもって出射する画像光出射手段（Ｃ）と、
この画像光出射手段からの出射画像光を入射されて２次元的に走査して２次元走査光を出射する走査手段（１０、３０、Ｂ）とを備えて、
この走査手段からの２次元走査光に基づき上記画像を表示する。
【００１９】
当該光走査型表示装置において、走査手段は、画像光出射手段からの出射画像光を水平走査し水平走査光として出射する水平走査手段（１０）と、この水平走査手段からの水平走査光を垂直走査して上記２次元走査光として出射する垂直走査手段（３０）とを備えて、
水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方が、請求項１〜６のいずれか１つに記載の光走査装置でもって構成されていることを特徴とする。
【００２０】
このように請求項１〜６のいずれか１つに記載の光走査装置でもって、水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方を構成することで、水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方による走査を良好に確保し得る光走査型表示装置の提供が可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る光走査方法では、請求項９の記載によれば、
静止部材（３１、３２）に弾性梁部材（３５、３６）を介し揺動可能に支持される揺動部材（３４）を備えた走査素子（１０、３０）でもって、走査信号に応じた揺動部材の揺動により、当該揺動部材への入射光を走査する。
【００２２】
当該光走査方法において、上記走査信号は、上記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部（Ｗａ）と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部（Ｗｂ）とでもって構成されることを特徴とする。
【００２３】
このように、走査信号が、その所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、上記所定周期のうち後側期間にて走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって、構成される。
【００２４】
従って、補正波部が走査素子の固有の共振周波数に基づき走査素子の共振を抑制するように形成されていれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成し得る光走査方法の提供が可能となる。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面により説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る網膜走査型画像表示装置の一実施形態を示している。当該画像表示装置は、使用者の左眼用のものであって、この画像表示装置は、光走査装置Ａ、信号処理装置Ｂ及び画像光形成装置Ｃでもって構成されている。
【００２８】
光走査装置Ａは、図１にて示すごとく、水平走査機構１０、リレー光学系２０、垂直走査機構３０及びリレー光学系４０を備えている。
【００２９】
水平走査機構１０は、水平走査用反射板１１を備えており、この反射板１１は、適宜な静止部材により同軸的に支持された両対向梁部材１２の間にて当該両梁部材１２により図１にて図示矢印Ｘ方向に揺動可能に支持されている。
【００３０】
しかして、当該水平走査機構１０は、信号処理装置Ｂの水平走査駆動回路６０（後述する）により駆動されて反射板１１を矢印Ｘ方向に揺動させ、当該反射板１１により、その揺動角に応じて、画像光形成装置Ｃのコリメートレンズ１７０（後述する）から入射されるビーム状のコリメート画像光を水平走査しながらビーム状の水平走査画像光として反射する。
【００３１】
リレー光学系２０は、水平走査機構１０により水平走査されるビーム状の水平走査画像光を収束させて垂直走査機構３０に向け出射する。
【００３２】
次に、垂直走査機構３０の構成について詳細に説明する。この垂直走査機構３０は、図１にて示すごとく、両リレー光学系２０、４０の間に介装されているもので、当該垂直走査機構３０は、図２にて示すごとく、基板３１と、この基板３１上に設けた長方形状の板枠３２とを備えている。
【００３３】
また、当該垂直走査機構３０は、垂直走査用四角板形状反射板３４及び両梁部材３５、３６を備えており、反射板３４は、図２にて示すごとく、図示左端中央部にて、梁部材３５でもって、板枠３２の内壁３２ａの中央部に支持されている。また、当該反射板３４は、図２にて示すごとく、図示右端中央部にて、梁部材３６でもって、板枠３２の内壁３２ｂの中央部に支持されている。
【００３４】
両梁部材３５、３６は、共に、捻れ可能に弾性材料でもって長手状に形成されており、これら両梁部材３５、３６は、板枠３２の中空部内にて、図２にて示すごとく、反射板３４を図示矢印Ｒ１或いはＲ２の方向（図１にて図示矢印Ｙ方向）に揺動可能に支持している。
【００３５】
また、当該垂直走査機構３０は、図２或いは図３にて示すごとく、電磁コイル３７及び両磁石３８、３９を備えている。電磁コイル３７は、図３にて示すごとく、コイル本体３７ａを有している。このコイル本体３７ａは、複数のコイル辺部でもって四角渦巻き状に形成されており、当該コイル本体３７ａは、図３にて示すごとく、その内端部から外端部にかけて図示反時計方向に四角渦巻き状に巻回されて、反射板３４にその裏面３４ａにて同軸的に装着されている。
【００３６】
ここで、コイル本体３７ａの複数のコイル辺部のうち、各コイル辺部３７ｂは、図３にて示すごとく、反射板３４の中央よりも当該反射板の一側縁３４ｂ側にてこの一側縁３４ｂに平行に位置している。また、各コイル辺部３７ｃは、図３にて示すごとく、反射板３４の中央よりも当該反射板の他側縁３４ｃ側にてこの他側縁３４ｃに平行に位置している。
【００３７】
また、電磁コイル３７は、図３にて示すごとく、内端側接続端子３７ｄ及び外端側接続端子３７ｅを有しており、内端側接続端子３７ｄは、コイル本体３７ａの内端部から延出して、梁部材３５の裏面３５ａにその長手方向に沿い装着されている。一方、外端側接続端子３７ｅは、このコイル本体３７ａの外端部から延出して、梁部材３６の裏面３６ａにその長手方向に沿い装着されている。
【００３８】
両磁石３８、３９は、共に、永久磁石材料でもって直方体形状に形成されている。磁石３８は、図２にて示すごとく、板枠３２の内壁３２ｃと反射板３４の一側縁３４ｂとの間に介装されており、この磁石３８は、その幅方向外端部３８ａにて、板枠３２の内壁３２ｃの長手方向中央部位に固着されている。これに伴い、当該磁石３８は、その幅方向内端部３８ｂにて、図２及び図３にて示すごとく、反射板３４の一側縁３４ｂに所定の間隙を介し対向するように位置する。本実施形態では、当該磁石３８の幅方向外端部３８ａ及び幅方向内端部３８ｂは、それぞれ、Ｓ極及びＮ極を構成している。
【００３９】
また、磁石３９は、図２にて示すごとく、板枠３２の内壁３２ｄと反射板３４の他側縁３４ｃとの間に介装されており、この磁石３９は、その幅方向外端部３９ａにて、図２にて示すごとく、板枠３２の内壁３２ｄの長手方向中央部位に固着されている。これに伴い、当該磁石３９は、その幅方向内端部３９ｂにて、図１及び図２にて示すごとく、反射板３４の他側縁３４ｃに所定の間隙を介し対向して位置する。本実施形態では、当該磁石３９の幅方向外端部３９ａ及び幅方向内端部３９ｂは、それぞれ、Ｎ極及びＳ極を構成している。
【００４０】
ここで、上述のように構成した電磁コイル３７と両磁石３８、３９との間の磁気作用について説明する。
【００４１】
電流がコイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入すると、各コイル辺部３７ｂに流れる電流と磁石３８の幅方向内端部３８ｂであるＮ極との間において、反射板３４の板厚方向に向け、フレミングの左手の法則に従う方向に磁力を発生する。また、各コイル辺部３７ｃに流れる電流と磁石３９の幅方向内端部３９ｂであるＳ極との間において、反射板３４の板厚方向に向け、フレミングの左手の法則に従う方向に磁力を発生する。
【００４２】
但し、各コイル辺部３７ｂに流れる電流の方向は、反射板３４の裏面３４ａ上において、各コイル辺部３７ｃに流れる電流の方向に対し逆方向となるため、各コイル辺部３７ｂに流れる電流に起因して生ずる磁力は、各コイル辺部３７ｃに流れる電流に起因して生ずる磁力とは、逆向きになる。
【００４３】
このため、反射板３４は、コイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入する電流に基づき各コイル辺部３７ｂと各コイル辺部３７ｃとに互いに逆向きに発生する各磁力を受けて、両梁部材３５、３６の捻れ作用のもと図２にて図示矢印Ｒ１方向に揺動する。この矢印Ｒ１方向への揺動に伴い、垂直走査機構３０は、反射板３４により、その表面である反射面３４ｄにて、入射光を走査しながら反射する。
【００４４】
一方、電流がコイル本体３７ａに外端側接続端子３７ｅから流入すると、各コイル辺部３７ｂに流れる電流の方向及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流の方向が、電流がコイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入する場合とは逆向きになる。
【００４５】
従って、各コイル辺部３７ｂに流れる電流に起因して生ずる磁力及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流に起因して生ずる磁力も、電流がコイル本体３７ａに内端側接続端子３７ｄから流入する場合とは逆向きに発生する。
【００４６】
このため、反射板３４は、コイル本体３７ａに外端側接続端子３７ｅから流入する電流に基づき各コイル辺部３７ｂと各コイル辺部３７ｃとに互いに逆向きに発生する各磁力を受けて、両梁部材３５、３６の上述とは逆方向の捻れ作用のもと図２にて図示矢印Ｒ２方向に揺動する。この矢印Ｒ２方向への揺動に伴い、垂直走査機構３０は、反射板３４により、反射面３４ｄにて、入射光を走査しながら反射する。
【００４７】
このことは、垂直走査機構３０は、反射板３４により、その揺動角に応じて、リレー光学系２０からのビーム状の水平走査画像光を垂直走査しながら垂直走査画像光として反射することを意味する。なお、上述した両矢印Ｒ１及びＲ２の方向は、図１にて矢印Ｙで示す垂直走査方向に相当する。
【００４８】
リレー光学系４０は、垂直走査機構３０からのビーム状の垂直走査画像光を収束させてビーム状の走査画像光として左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向け出射する。
【００４９】
信号処理装置Ｂは、図１にて示すごとく、光センサ５０ａ及びビーム検出信号処理回路５０ｂを備えており、光センサ５０ａは、水平走査機構１０の反射板１１から反射されるビーム状の光を検出してビーム検出信号を発生する。ビーム検出信号処理回路５０ｂは、光センサ５０ａからのビーム検出信号を信号処理して信号処理信号を発生する。なお、光センサ５０ａは、水平走査機構１０の近傍に設けられている。
【００５０】
また、信号処理回路Ｂは、映像信号処理回路５０を有しており、この映像信号処理回路５０は、ビーム検出信号処理回路５０ｂからの信号処理信号や外部からの２次元状の映像を表わす映像信号に基づき、当該２次元状の映像の１フレームを構成する複数の水平ラインに対応して、水平ライン毎に、当該１フレームの形成のための青色、緑色及び赤色の各駆動信号の出力タイミングを決定する。
【００５１】
そして、当該映像信号処理回路５０は、上記出力タイミング毎に、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を発生する。なお、上記２次元状の映像は、一連のフレームでもって構成されており、各フレーム毎に上記複数の水平ラインが対応する。
【００５２】
また、映像信号処理回路５０は、上記出力タイミング毎に、水平同期信号を発生するとともに、上記各フレームの複数の水平ラインのうちの最初の水平ライン毎に、垂直同期信号を発生する。
【００５３】
また、信号処理装置Ｂは、水平走査駆動回路６０を備えており、この水平走査駆動回路６０は、映像信号処理回路５０からの各水平同期信号を増幅処理し水平走査駆動電圧として順次発生し水平走査機構１０に出力する。これにより、水平走査機構１０は、水平走査駆動回路６０からの各水平走査駆動電圧に基づき水平走査駆動される。
【００５４】
また、信号処理回路Ｂは、マイクロコンピュータ７０を備えており、このマイクロコンピュータ７０は、バスライン７１を介し接続したＣＰＵ７２、ＲＯＭ７３及びＲＡＭ７４を主たる構成素子として備えている。
【００５５】
マイクロコンピュータ７０は、ＣＰＵ７２により、所定のプログラムを実行し、この実行中において、映像信号処理回路５０からの各垂直同期信号に基づきデジタル垂直走査波データをＲＯＭの所定の各アドレスから順次読み出す。なお、上述したデジタル垂直走査波データは、垂直走査機構３０の垂直走査に用いられるデータであって、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭ７３にその所定の各アドレスにて予め記憶されている。
【００５６】
ここで、上述したデジタル垂直走査波データの形成方法について詳細に説明する。
一般的に、垂直走査機構３０の光に対する垂直走査範囲はできる限り広いことが望ましい。このような観点からすれば、垂直走査波としては、直線性に優れる鋸歯状波が適している。
【００５７】
しかし、垂直走査機構３０は、反射板３４及び両梁部材３５、３６の構成に起因して、固有の共振周波数を有する。従って、このような垂直走査機構３０において上記鋸歯状波をそのまま垂直走査波として用いても、反射板３４の揺動は、本明細書の「発明の解決しようとする課題」の欄にて述べたように、上記固有の共振周波数の存在のために、鋸歯状波の変化に追随できず、乱れてしまう。
【００５８】
そこで、本発明者等は、鋸歯状波の長所を有効に活用しつつ、反射板３４の良好な揺動特性を確保する対策につき種々検討を加えてみた。
【００５９】
その結果、鋸歯状波が最大レベルから最小レベルに瞬時に復帰するときに反射ミラー３４に生じる反動を抑制する抑制波部を補正波部として鋸歯状波部に付加し、当該鋸歯状波部及び補正波部でもって１周期分の垂直走査波を構成すれば、鋸歯状波の長所を有効に活用しつつ、反射板３４の良好な揺動特性を確保し得ることが分かった。
【００６０】
具体的には、本実施形態では、垂直走査波（以下、垂直走査波Ｗともいう）は、図４にて直交座標面上で示すごとく、所定の周期Ｔを有し、鋸歯状波部Ｗａ及び補正波部Ｗｂでもって構成される。但し、当該直交座標面は、横軸を時間軸とし、縦軸を垂直走査波の振幅とする座標面である。
【００６１】
ここで、反射板３４は、上述したごとく、図２にて矢印Ｒ１或いはＲ２の方向に揺動するから、この反射板３４の揺動角の範囲は、鋸歯状波部Ｗａの振幅範囲の最小レベルと最大レベルとの間の範囲で決まる。このことは、垂直走査波Ｗの有効走査期間（図５にて図示符号Ｔａ参照）は、鋸歯状波部Ｗａの最小レベルから最大レベルまでの上昇期間で決まることを意味する。なお、鋸歯状波部Ｗａが最大レベルから最小レベルに復帰する期間は非常に短いため、鋸歯状波部Ｗａの周期は、ほぼ有効走査期間Ｔａに等しい。
また、上述のごとく、反射板３４の揺動角の範囲は、鋸歯状波部Ｗａの振幅範囲の最小レベルと最大レベルとの間の範囲で決まることから、当該最小レベルと最大レベルとの間の中央レベルを、上記直交座標面上において零レベルとし、この零レベルに対応する反射板３４の揺動角を零度とする。
これに伴い、上述した最小レベル及び最大レベルは、それぞれ、負の最大レベル（−Ｐｍ）（図４参照）及び正の最大レベル（＋Ｐｍ）（図４参照）に相当し、絶対値において互いに等しくなる。なお、鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）は、鋸歯状波部Ｗａの始点に対応する。
【００６２】
また、上述のように零レベルに対応して反射板３４の揺動角を零度としたことに伴い、負の最大レベル（−Ｐｍ）及び正の最大レベル（＋Ｐｍ）が、それぞれ、反射板３４の負の最大揺動角及び正の最大揺動角に対応する。
【００６３】
また、上述した補正波部Ｗｂは、図４にて示すごとく、正弦波の前半周期部１（以下、正弦波前半周期部１という）及び一定レベル部２でもって構成される。正弦波前半周期部１は、鋸歯状波部Ｗａの正の最大レベル（＋Ｐｍ）から負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後において、上述した垂直走査機構３０に固有の共振周波数（以下、共振周波数ｆｒともいう）の逆数である共振周期（図５にて符号Ｔｂ参照）の前半部に相当する時間で形成される。
【００６４】
このことは、正弦波前半周期部１の期間は、上述した固有の共振周波数ｆｒの逆数である共振周期Ｔｂの前半部に等しいことを意味する。
また、正弦波前半周期部１の最大レベルは、鋸歯状波部Ｗａの振幅の半分の１．２５倍に等しい（図４にて符号Ｐｓ参照）。従って、は、鋸歯状波Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後に当該負の最大レベルから正弦波状に立ち上がって最大レベルＰｓとなり、この最大レベルから正弦波状に負の最大レベル（−Ｐｍ）に復帰する。
なお、鋸歯状波Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後の当該負の最大レベルが、の始点に対応し、また、上述のように正弦波状に復帰した負の最大レベルが、の終点に対応する。
また、一定レベル部４は、上述した固有の共振周波数ｆｒの逆数である共振周期Ｔｂの後半部の間、正弦波前半周期部１の負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰直後から負の最大レベル（−Ｐｍ）に等しいレベルを維持するように形成される。
【００６５】
以上のように垂直走査波Ｗを構成することで、反射板３４は、鋸歯状波のレベル上昇に円滑に追随しかつ乱れることなく負の最大揺動角に復帰する。
【００６６】
次に、上述のように構成した垂直走査波Ｗを用いてデジタル垂直走査波データを形成するにあたっては、垂直走査波Ｗを、例えば、図５にて示すごとく、０〜２５５に量子化する。なお、サンプリング数ｎは、０〜２５５の量子化にあわせて設定する。
【００６７】
本実施形態では、当該垂直走査波Ｗをｎ個のサンプリングタイミングｔ１・・、ｔｉ、・・、ｔｍ、・・、ｔｎにてサンプリングする（図５及び図６参照）。このことは、垂直走査波Ｗの周期Ｔをｎ個の期間Δｔに分割し、Δｔの期間毎に垂直走査波Ｗをサンプリングすることを意味する。ここで、上述の期間Δｔは、Δｔ＝ｔｋ−（ｔｋ−１）で表される。但し、ｎは定数であり、また、ｋ＝１、２、・・、ｎとする。
【００６８】
具体的には、垂直走査波Ｗのうち鋸歯状波部Ｗａが、図６の図表にて示すごとく、各サンプリングタイミングｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔｉ−２、ｔｉ−1、ｔｉにて、それぞれ、各サンプリングデータ０、ΔＶ、２ΔＶ、２５４ΔＶ、２５５ΔＶ、０としてサンプリングされる。
【００６９】
また、補正波部Ｗｂの周期に相当する共振周期Ｔｂを４ｍ（＝ｎ−ｉ）個の期間Δｔに分割すると共に、共振周波数ｆｒに対応する共振角周波数をωｒ＝２πｆｒと表せば、当該垂直走査波Ｗの補正波部Ｗｂのうちの正弦波前半周期部１が、図６の図表にて示すごとく、各サンプリングタイミングｔｉ、ｔｉ＋1、ｔｉ＋２、ｔｉ＋ｍ、ｔｉ＋２ｍ−２、ｔｉ＋２ｍ−1、ｔｉ＋２ｍにて、それぞれ、各サンプリングデータ０、Ａｓｉｎ（ωｒ・Δｔ）、Ａｓｉｎ（ωｒ・２Δｔ）、Ａｓｉｎ（ωｒ・ｍΔｔ）、Ａｓｉｎ｛ωｒ・２（ｍ−１）Δｔ｝、Ａｓｉｎ｛ωｒ・（２ｍ−１）Δｔ｝、Ａｓｉｎ（ωｒ・２ｍΔｔ）としてサンプリングされる。
【００７０】
ここで、例えば、上述したＡｓｉｎ（ωｒ・ｍΔｔ）において、４ｍが２πに対応することから、ωｒ・ｍΔｔ＝π／２である。従って、Ａｓｉｎ（ωｒ・ｍΔｔ）＝Ａが成立する。また、上述したＡｓｉｎ（ωｒ・２ｍΔｔ）は、ωｒ・２ｍΔｔ＝πであることから、０である。つまり、正弦波の位相が０ラジアンからπラジアンまでの半周期に相当する波形である。
【００７１】
また、当該垂直走査波Ｗの補正波部Ｗｂのうちの一定レベル部２が、図６の図表にて示すごとく、各サンプリングタイミングｔｉ＋２ｍ、ｔｉ＋２ｍ＋１、ｔｉ＋４ｍ−１、ｔｉ＋４ｍにて、それぞれ、０としてサンプリングされる。なお、ｔｉ＋４ｍ＝ｔｎである。
このようにして、上述のようにサンプリングされたｎ個のサンプリングデータが、垂直走査波Ｗを表すデジタルデータ（上記デジタル垂直走査波データ）として形成される。
【００７２】
このように形成したデジタル垂直走査波データは、マイクロコンピュータ７０により読み出し可能にＲＯＭ７３にその各所定のアドレスにて予め記憶されている。
【００７３】
また、信号処理装置Ｂは、デジタル−アナログ変換器８０（以下、Ｄ−Ａ変換器８０という）、垂直走査波生成回路９０及び垂直走査駆動回路１００を備えている。Ｄ−Ａ変換器８０は、マイクロコンピュータ７０のＲＯＭ７３の各所定のアドレスから順次読み出されるデジタル垂直走査波データを順次アナログ垂直走査波信号に変換して垂直走査波生成回路９０に出力する。
【００７４】
なお、ＲＯＭ７３の各所定のアドレスから順次読み出されるデジタル垂直走査波データを一旦ＲＡＭ７４に記憶させ、その後、ＲＡＭ７４から読み出すように構成してもよい。これによって、ＲＯＭ７３のプログラム実行を円滑にさせ、高速読み出しも可能となるため、高サンプル数による緻密な波形生成が可能となる。
【００７５】
また、別途ＲＡＭを設けて、このＲＡＭに、ＲＯＭ７３の各所定のアドレスから順次読み出されるデジタル垂直走査波データを記憶させ、その後、上述の別途設けたＲＡから読み出すようにしてもよい。
【００７６】
垂直走査波生成回路９０は、Ｄ−Ａ変換器８０から順次出力されるアナログ垂直走査波信号の振幅及び直流レベルを増幅器等で調整し、実際に垂直走査機構３０を駆動する駆動垂直走査波信号を生成する。ここで、当該垂直走査波信号の波形（垂直走査波）は、鋸歯状波部Ｗａ、正弦波前半周期部１及び一定レベル部２（図４参照）でもって構成されており、鋸歯状波部Ｗａの振幅の中央レベルが、零レベルとなっている。
【００７７】
垂直走査駆動回路１００は、垂直走査波生成回路９０からの垂直走査波信号を増幅処理し垂直走査駆動電圧として発生し垂直走査機構３０に出力する。ここで、当該垂直走査駆動電圧は、上記垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａ、正弦波前半周期部１及び一定レベル部２を増幅処理して構成されている。従って、当該垂直走査駆動電圧の極性に応じた電流が垂直走査機構３０の電磁コイル３７に流れる。
【００７８】
画像光形成装置Ｃは、青色レーザ駆動回路１１０ａ（以下、Ｂレーザ駆動回路１１０ａともいう）、緑色レーザ駆動回路１１０ｂ（以下、Ｇレーザ駆動回路１１０ｂともいう）及び赤色レーザ駆動回路１１０ｃ（以下、Ｒレーザ駆動回路１１０ｃともいう）を備えている。
【００７９】
Ｂレーザ駆動回路１１０ａは、映像信号処理回路５０からの青色駆動信号に基づき、青色レーザ１２０ａ（以下、Ｂレーザ１２０ａともいう）において発光される青色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＢレーザ１２０ａに出力する。
【００８０】
Ｇレーザ駆動回路１１０ｂは、映像信号処理回路５０からの緑色駆動信号に基づき、緑色レーザ１２０ｂ（以下、Ｇレーザ１２０ｂともいう）において発光される緑色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＧレーザ１２０ｂに出力する。
【００８１】
また、Ｒレーザ駆動回路１１０ｃは、映像信号処理回路５０からの赤色駆動信号に基づき、赤色レーザ１２０ｃ（以下、Ｒレーザ１２０ｃともいう）において発光される赤色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＲレーザ１２０ｃに出力する。
【００８２】
Ｂレーザ１２０ａは、ビーム状の青色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＢレーザ１２０ａは、そのレーザ発光部からの青色レーザ光を、Ｂレーザ駆動回路１１０ａからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の青色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ１３０ａに出射する。
【００８３】
Ｇレーザ１２０ｂは、ビーム状の緑色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＧレーザ１２０ｂは、そのレーザ発光部からの緑色レーザ光を、Ｇレーザ駆動回路１１０ｂからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の緑色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ１３０ｂに出射する。
【００８４】
また、Ｒレーザ１２０ｃは、ビーム状の赤色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＲレーザ１２０ｃは、そのレーザ発光部からの赤色レーザ光を、Ｒレーザ駆動回路１１０ｃからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の赤色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ１３０ｃに出射する。
【００８５】
コリメートレンズ１３０ａは、Ｂレーザ１２０ａからの青色レーザ強度変調光をコリメートしビーム状の青色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー１４０ａに出射する。コリメートレンズ１３０ｂは、Ｇレーザ１２０ｂからの緑色レーザ強度変調光をコリメートしビーム状の緑色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー１４０ｂに出射する。コリメートレンズ１３０ｃは、Ｒレーザ１２０ｃからの赤色レーザ変調光をコリメートしビーム状の赤色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー１４０ｃに出射する。
【００８６】
ダイクロイックミラー１４０ｃは、コリメートレンズ１３０ｃからの赤色のコリメート画像光をダイクロイックミラー１４０ｂに向けてビーム状に反射する。ダイクロイックミラー１４０ｂは、コリメートレンズ１３０ｂからの緑色のコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｃからの赤色のコリメート画像光を合波し合波画像光としてダイクロイックミラー１４０ａに向けてビーム状に反射する。
【００８７】
ダイクロイックミラー１４０ａは、コリメートレンズ１３０ａからの青色のコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｂからの合波画像光を合波し合波画像光として結合光学系１５０に向けてビーム状に反射する。
【００８８】
結合光学系１５０は、ダイクロイックミラー１４０ａを光ファイバー１６０にその入射端部にて光学的に結合させるもので、この結合光学系１５０は、ダイクロイックミラー１４０ａからの合波画像光を収束させて光ファイバー１６０にその入射端部から入射させる。なお、本第１実施形態では、結合光学系１５０は、凸レンズでもって構成されている。
【００８９】
光ファイバー１６０は、結合光学系１５０からの画像光を導光し、コリメートレンズ１７０に向けてビーム状に出射する。
【００９０】
当該コリメートレンズ１７０は、光ファイバー１６０からの出射画像光をコリメートしビーム状のコリメート画像光として光走査装置Ａの水平走査機構１０に向けて出射する。
【００９１】
以上のように構成した本実施形態において、当該画像表示装置が作動状態におかれるものとする。すると、信号処理装置Ｂにおいて、映像信号処理回路５０が、上述したように、水平同期信号及び垂直同期信号をそれぞれ順次発生するとともに、外部からの２次元状の画像を表わす映像信号に基づき、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を発生する。
【００９２】
上述のように映像信号処理回路５０が水平同期信号を順次発生すると、水平走査駆動回路６０が、順次、水平走査駆動電圧を発生し水平走査機構１０に出力する。このため、当該水平走査機構１０は、水平走査駆動回路６０から順次出力される水平走査駆動電圧により駆動されて水平走査状態におかれる。
【００９３】
また、上述のように映像信号処理回路５０が垂直同期信号を順次発生すると、これら各垂直同期信号は順次マイクロコンピュータ７０に出力される。すると、映像信号処理回路５０からの垂直同期信号の出力毎に、当該マイクロヒータ７０は、ＣＰＵ７２により、上記所定のプログラムの実行のもと、ＲＯＭ７３の所定の各アドレスから上記デジタル垂直走査波データを読み出してＤ−Ａ変換器８０に出力する。
【００９４】
これに伴い、このＤ−Ａ変換器８０は、マイクロコンピュータ７０からの上記デジタル垂直走査波データの出力毎に、このデジタル垂直走査波データをアナログ垂直走査波信号に変換して垂直走査波生成回路９０に出力する。
【００９５】
しかして、この垂直走査波生成回路９０は、Ｄ−Ａ変換器８０からのアナログ垂直走査波信号の出力毎に、このアナログ垂直走査波信号を、時間の経過に伴い上記掃引電圧により掃引して垂直走査波信号を生成し垂直走査駆動回路１００に出力する。このため、当該垂直走査駆動回路１００は、垂直走査波生成回路９０からの垂直走査波信号の発生毎に、この垂直走査波信号を増幅処理し垂直走査駆動電圧として垂直走査機構３０に出力する。
【００９６】
すると、このように垂直走査駆動電圧が垂直走査機構３０に出力される毎に、この垂直走査機構３０においては、当該垂直走査駆動電圧が電磁コイル３７にその内端側接続端子３７ｄ或いは外端側接続端子３７ｅから印加される。
【００９７】
ここで、垂直走査駆動電圧、即ち、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａが負のときには、一例として、電磁コイル３７の内端側接続端子３７ｄの電位が負となり、電磁コイル３７の外端側接続端子３７ｅの電位は接地電位とする。このため、電磁コイル３７には、垂直走査駆動電圧のうち鋸歯状波部Ｗａに基づく電流は、外端側接続端子３７ｅからコイル本体３７ａを通り内端側接続端子３７ｄに流れる。なお、外端側接続端子３７ｅに代えて、内端側接続端子３７ｄの電位を接地電位としてもよい。
【００９８】
従って、コイル本体３７ａにおいては、電流が、各コイル辺部３７ｂには図３にて図示左側から右側に向けて流れ、一方、各コイル辺部３７ｃには図３にて図示右側から左側に向けて流れる。このため、各コイル辺部３７ｂに流れる電流及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流は、磁石３８のＮ極から磁石３９のＳ極に向かう磁界との間において、フレミングの左手の法則に従い、反射板３４を矢印Ｒ１方向（図２参照）に揺動させるように磁力を発生する。
【００９９】
また、垂直走査駆動電圧、即ち、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａが正のときには、電磁コイル３７の内端側接続端子３７ｄの電位が正となり、電磁コイル３７の外端側接続端子３７ｅの電位が接地電位となる。このため、電磁コイル３７には、垂直走査駆動電圧のうち鋸歯状波部Ｗａに基づく電流は、内端側接続端子３７ｄからコイル本体３７ａを通り外端側接続端子３７ｅに流れる。
【０１００】
従って、コイル本体３７ａにおいては、電流が、各コイル辺部３７ｂには図３にて図示右側から左側に向けて流れ、一方、各コイル辺部３７ｃには図３にて図示左側から右側に向けて流れる。このため、各コイル辺部３７ｂに流れる電流及び各コイル辺部３７ｃに流れる電流は、磁石３８のＮ極から磁石３９のＳ極に向かう磁界との間において、フレミングの左手の法則に従い、反射板３４を矢印Ｒ２方向（図２参照）に揺動させるように磁力を発生する。
【０１０１】
以上のように、垂直走査波信号が、その鋸歯状波部Ｗａにて、この鋸歯状波部Ｗａの周期毎に、負及び正に交互に交流的に変化することで、反射板３４は、矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２の各方向に交互に揺動する。
【０１０２】
ここで、このような揺動過程においては、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａが正の最大レベル（＋Ｐｍ）から負の最大レベル（−Ｐｍ）に瞬時に復帰する毎に、反射ミラー３４は反動を生じ、上記固有の共振周波数に基づき共振しようとする。
【０１０３】
しかし、上述したごとく、垂直走査波信号は、鋸歯状波部Ｗａのほかに、補正波部Ｗｂである正弦波前半周期部１及び一定レベル部２をも有するように構成されている。このため、反射板３４が上述のように共振しようとしても、正弦波前半周期部１が、垂直走査波信号の鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰時に抑制するように作用する。そして、このような抑制作用後において、一定レベル部２が、さらに反射板３４に対しその共振を抑制するように作用する。換言すれば、補正波部Ｗｂの周期Ｔｂは、反射板３４の共振を抑制するための共振補正期間としての意義を有する。
【０１０４】
従って、反射板３４は、垂直走査波信号Ｗの鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）への復帰の際に生じがちな反射板３４の共振が確実にタイミングよく抑制される。その結果、反射板３４は、図７にて符号３ａにより示すごとく、垂直走査波信号の周期Ｔ毎に、共振することなく、円滑に負の最大揺動角（鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）に対応）に復帰し得る。これにより、垂直走査機構３０は、共振することなく、良好な垂直走査状態におかれる。なお、図７において、符号３は、垂直走査波信号Ｗのレベル変化に伴う反射板３４の揺動角の変化を波形で示す。また、上述した符号３ａは、波形３のいうち、反射板３４の負の最大揺動角への復帰過程を、波形で示す。
【０１０５】
また、上述のように、映像信号処理回路５０が外部からの２次元状の画像を表わす映像信号に基づき、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を発生すると、画像光形成装置Ｃにおいて、各レーザ駆動回路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、各レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの各レーザ発光部からのレーザ光の光強度を変調するように各レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを駆動する。
【０１０６】
これに伴い、各レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、各レーザ光を強度変調してビーム状のレーザ強度変調画像光として各コリメートレンズ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに出射する。すると、各コリメートレンズ１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃが、各レーザ強度変調画像光をコリメートして各コリメート画像光として各ダイクロイックミラー１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに出射する。
【０１０７】
このように出射されると、ダイクロイックミラー１４０ｃは、コリメートレンズ１３０ｃからのコリメート画像光をダイクロイックミラー１４０ｂに向けて反射し、このダイクロイックミラー１４０ｂは、コリメートレンズ１３０ｂからのコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｃからの反射画像光を合波してダイクロイックミラー１４０ａに向けて反射する。
【０１０８】
これに伴い、このダイクロイックミラー１４０ａは、コリメートレンズ１３０ａからのコリメート画像光及びダイクロイックミラー１４０ｂからの合波画像光を合波し、合波画像光として結合光学系１５０に向けて出射する。すると、この結合画像系１５０は、ダイクロイックミラー１４０ａからの合波画像光を収束させて光ファイバー１６０を通しコリメートレンズ１７０に入射する。このため、当該コリメートレンズ１７０は、その入射画像光をコリメートしてコリメート画像光として光走査装置Ａの水平走査機構１０に向けて出射する。
【０１０９】
このとき、水平走査機構１０は、上述のように水平走査状態にあるため、コリメートレンズ１７０からのコリメート画像光は、水平走査機構１０により水平走査され、水平走査画像光としてリレー光学系２０に向けて反射される。これに伴い、当該水平走査画像光は、リレー光学系２０により、収束されて垂直走査機構３０に向けて出射される。
【０１１０】
このとき、垂直走査機構３０は上述のごとく垂直走査状態にあるため、リレー光学系２０からの水平走査画像光は、垂直走査機構３０により、垂直走査されて垂直走査画像光としてリレー光学系４０に向けて反射される。
【０１１１】
ここで、垂直走査機構３０の反射板３４は、図７の波形３にて示すごとく、円滑に揺動するため、リレー光学系２０からの水平走査画像光は、垂直走査機構３０により、適正に垂直走査されて、垂直走査画像光としてリレー光学系４０に向けて反射される。
【０１１２】
このように反射される当該垂直走査画像光は、リレー光学系４０により収束されて、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射され、左眼Ｉの網膜Ｉｂに良好な２次元状の画像として表示され得る。
【０１１３】
ちなみに、上述した垂直走査波信号において正弦波前半周期部１の最大レベルの適正な範囲について調べてみた。これによれば、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓを、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分とした場合には、反射板３４が、図８にて符号４で示すごとく、脈動しながら鋸歯状波部Ｗａの値の変化に追随して揺動することが分かった。
【０１１４】
また、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓを、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との
差の半分のＡ倍とした場合には、反射板３４が、図７にて符号３で示すごとく、脈動することなく鋸歯状波部Ｗａのレベルの変化に良好に追随して揺動することが分かった。なお、上述のＡは鋸歯状波部Ｗａの波形に基づいて決まる定数である。
【０１１５】
さらに、共振周波数の異なる垂直走査機構或いは周波数が同一であっても構成の異なる垂直走査機構の場合、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓが、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分のレベルと当該振幅の最大レベルとの間のレベルに相当範囲で、反射板３４が、鋸歯状波部Ｗａのレベルの変化にほぼ良好に追随して揺動する条件があることも分かった。
【０１１６】
従って、好ましくは、正弦波前半周期部１の最大レベルＰｓは、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分のＡ倍であることが望ましいが、鋸歯状波部Ｗａの最大値と最小値との差の半分のレベルと当該振幅の最大レベルとの間のレベルに相当するレベルであれば実用上支障はない。
【０１１７】
次に、上述した垂直走査駆動電圧、即ち垂直走査波信号における鋸歯状波部Ｗａの周波数の適正な範囲について調べてみた。これによれば、鋸歯状波部Ｗａの周波数を１００（Ｈｚ）とした場合には、図９にて示す結果が得られた。また、鋸歯状波部Ｗａの周波数を２００（Ｈｚ）とした場合には、図１０にて示す結果が得られた。
【０１１８】
これら図９及び図１０にて示す結果では、反射板３４の揺動角は、図９及び図１０にて符号５及び符号６で示すごとく、鋸歯状波部Ｗａのレベルに円滑に追随して変化することが分かる。なお、鋸歯状波部Ｗａの周波数をさらに変更して調べてみたところ、同様に、反射板３４の揺動角は鋸歯状波部Ｗａのレベルに円滑に追随して変化することが分かった。
【０１１９】
次に、垂直走査機構３０の共振周波数をパラメータとして、鋸歯状波形成範囲と鋸歯状波部Ｗａの周波数との関係について調べてみた。これによれば、図１１にて示すような各グラフａ〜ｈが得られた。
【０１２０】
ここで、グラフａ、グラフｂ及びグラフｃは、それぞれ、垂直走査機構３０の共振周波数を、１００（Ｈｚ）、３００（Ｈｚ）及び５００（Ｈｚ）とした場合の鋸歯状波形成範囲と鋸歯状波部Ｗａの周波数との関係を示す。
【０１２１】
また、グラフｄ、グラフｅ、グラフｆ、グラフｇ及びグラフｈは、それぞれ、垂直走査機構３０の共振周波数を、１（ｋＨｚ）、１．５（ｋＨｚ）、２（ｋＨｚ）、２．５（ｋＨｚ）及び３（ｋＨｚ）とした場合の鋸歯状波形成範囲と鋸歯状波部Ｗａの周波数との関係を示す。
【０１２２】
これら各グラフａ〜ｈによれば、鋸歯状波部Ｗａの周波数の適正範囲を３０（Ｈｚ）〜１００（Ｈｚ）の範囲とした場合、鋸歯状波形成範囲を８０（％）以上にするには、垂直走査機構３０の共振周波数は３００（Ｈｚ）以上であることが望ましいことが分かる。
【０１２３】
また、垂直走査機構３０の垂直走査を上記垂直走査駆動電圧で行う場合と正弦波電圧で行う場合と対比してみると、反射板３０の反射面から反射される光の走査速度が一定になっている領域（時間）は、３００Ｈｚの垂直走査機構で1回の走査時間中、約８０％の時間がとれるが、正弦波駆動では、等速走査と近似できる領域はあるものの、全走査時間のごく一部である。鋸歯状波部Ｗａの直線範囲は正弦波電圧の直線範囲よりもかなり広く、従って、垂直走査の有効範囲もかなり広くなる。
【０１２４】
ここで、本実施形態では、上記垂直走査駆動電圧でもって垂直走査を行うため、反射板３４は、上述のごとく、鋸歯状波部Ｗａのレベル変化に追随して円滑に揺動する。その結果、上述した垂直走査の有効範囲は、良好な垂直走査のもとに、かなり広く確保し得る。
【０１２５】
また、本実施形態では、垂直走査が垂直走査波信号の鋸歯状波部でもってなされるため、広い範囲に亘り均等性に優れる。従って、正弦波で駆動して、ｓｉｎ-1Θ補正を行うことは不要となる。
【０１２６】
なお、本発明の実施にあたり、上記実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態における当該画像表示装置は、使用者の左眼用のものとして使用されることに限らず、使用者の右眼用のものとして使用してもよい。
（２）補正波部Ｗｂは、正弦波前半周期部１に代えて、台形波部、三角波部或いは矩形波部を採用しても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
（３）補正波部Ｗｂの一定レベル部２は、鋸歯状波部Ｗａの負の最大レベル（−Ｐｍ）に限ることなく、適宜なレベルに変更してもよい。
（４）網膜走査型画像表示装置に限らず、光走査型表示装置であれば、どのような表示装置に本発明を適用してもよい。
（５）垂直走査機構３０に代えて、水平走査機構１０による水平走査に本発明を適用してもよい。
（６）垂直走査機構３０の温度を検出する温度センサを設けて、マイクロコンピュータ７０によりＣＰＵ７２でもって、上記温度センサによる検出温度に基づき垂直走査機構３０に固有の共振周波数を補正し、この補正共振周波数に基づき上記デジタル垂直走査波データのうち補正波部Ｗｂに対応するデータ部を補正してＤ−Ａ変換器８０に出力するようにしてもよい。
【０１２７】
これによれば、上記垂直走査波のうちの補正波部Ｗｂの波形が垂直走査機構３０の温度に基づき補正されることとなり、その結果、垂直走査機構３０による垂直走査がより一層精度よくなされ得る。
（７）上述した一定レベル部２は、緩やかにレベル変化する等のほぼ一定レベル部であればよい。
（８）上述した垂直走査波信号の波形、即ち垂直走査波は、上下反転した波形であっても、上記実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
（９）磁石３８或いは３９の高さや長さは、反射板３４の板厚や幅に一致するのではなく、当該反射板３４の板厚や幅よりも大きくても小さくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明が適用される網膜走査型画像表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の垂直走査機構の拡大斜視図である。
【図３】図２の垂直走査機構のうち反射板、両梁部材及び両磁石を裏面側からみた図である。
【図４】上記実施形態における垂直走査波の構成を示す図である。
【図５】上記実施形態における垂直走査波の量子化のための説明図である。
【図６】上記実施形態における垂直走査波のサンプリングタイミング及びサンプリングデータを示す図表である。
【図７】上記実施形態の垂直走査機構における垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を示す波形図である。
【図８】上記実施形態における垂直走査機構の垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を、正弦波前半周期部の最大レベルを鋸歯状波部の振幅の半分として示す波形図である。
【図９】上記実施形態における垂直走査機構の垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を、鋸歯状波部の周波数を１００（Ｈｚ）として示す波形図である。
【図１０】上記実施形態における垂直走査機構の垂直走査波信号の波形及び反射板の揺動特性を、鋸歯状波部の周波数を２００（Ｈｚ）として示す波形図である。
【図１１】鋸歯状波範囲と鋸歯状波部の周波数との間の関係を、共振周波数をパラメータとして示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１、２、１０…水平走査機構、１１、３４…反射板、３０…垂直走査機構、
３１…基板、３２…板枠、３４ａ…裏面、３４ｄ…表面、３５、３６…梁部材、
３７…電磁コイル、３８、３９…磁石、５０…映像信号処理回路、
６０…水平走査駆動回路、７０…マイクロコンピュータ、８０…Ｄ−Ａ変換器、
９０…垂直走査波生成回路、１００…垂直走査駆動回路、Ａ…光走査装置、
Ｂ…信号処理装置、Ｃ…画像光形成装置、Ｗａ…鋸歯状波部、Ｗｂ…補正波部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止部材に弾性梁部材を介し揺動可能に支持される揺動部材を有してなる走査素子と、
所定周期にて走査信号を発生する走査信号発生手段と、
前記走査信号に基づき前記走査素子をその揺動部材にて揺動するように駆動する駆動手段とを備えて、
前記走査素子が、前記揺動部材に入射する光を、当該揺動部材によりその揺動に応じて走査するようにした光走査装置において、
前記走査信号発生手段は、前記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、前記所定周期のうち後側期間にて前記走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって、前記走査信号を構成して発生するようにしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記走査信号発生手段は、前記前側期間を、前記揺動部材に入射する光を走査する期間とし、前記後側期間を、前記揺動部材を前記光の走査開始揺動位置に戻す期間として、前記鋸歯状波部及び補正波部でもって、前記走査信号を構成して発生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】
前記後側期間は前記走査素子の前記固有の共振周波数に対する共振周期に相当する期間であり、
前記補正波部は、前記共振周期に相当する期間に形成されていることを特徴とする請求項１或いは２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記補正波部は、前記後側期間のうち、その前半期間部及び後半期間部にて、それぞれ、正弦波の前半周期部及び略一定レベル部でもって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記正弦波の前半周期部は、その最大レベルにて、前記鋸歯状波部の最大値と最小値との差の０．５倍〜１．０倍の範囲以内のレベルに設定されており、
前記鋸歯状波部の始点部及び終点部は、前記正弦波の前半周期部の始点部及び終点部並びに前記略一定レベル部と共に、同一のレベルに設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記揺動部材は、前記光を入射させる一側面を有する揺動板であり、
前記駆動手段は、磁石と、前記揺動板の他側面に設けられて前記走査信号に基づき前記揺動板を揺動させるように前記磁石との間で磁界を形成する電磁コイルとを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記走査素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づき前記固有の共振周波数を補正する補正手段とを備えて、
前記走査信号発生手段は、前記補正手段によって補正された前記固有の共振周波数に基づき前記補正波部を形成するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの記載の光走査装置。
【請求項８】
画像を画像光でもって出射する画像光出射手段と、
この画像光出射手段からの出射画像光を入射されて２次元的に走査して２次元走査光を出射する走査手段とを備えて、
この走査手段からの２次元走査光に基づき前記画像を表示するようにした光走査型表示装置において、
前記走査手段は、前記画像光出射手段からの出射画像光を水平走査し水平走査光として出射する水平走査手段と、この水平走査手段からの水平走査光を垂直走査して前記２次元走査光として出射する垂直走査手段とを備えて、
前記水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方が、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光走査装置でもって構成されていることを特徴とする光走査型表示装置。
【請求項９】
静止部材に弾性梁部材を介し揺動可能に支持される揺動部材を備えた走査素子でもって、走査信号に応じた前記揺動部材の揺動により、当該揺動部材への入射光を走査する光走査方法において、
前記走査信号は、前記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、前記所定周期のうち後側期間にて前記走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって構成されることを特徴とする光走査方法。
【請求項１】
静止部材に弾性梁部材を介し揺動可能に支持される揺動部材を有してなる走査素子と、
所定周期にて走査信号を発生する走査信号発生手段と、
前記走査信号に基づき前記走査素子をその揺動部材にて揺動するように駆動する駆動手段とを備えて、
前記走査素子が、前記揺動部材に入射する光を、当該揺動部材によりその揺動に応じて走査するようにした光走査装置において、
前記走査信号発生手段は、前記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、前記所定周期のうち後側期間にて前記走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって、前記走査信号を構成して発生するようにしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記走査信号発生手段は、前記前側期間を、前記揺動部材に入射する光を走査する期間とし、前記後側期間を、前記揺動部材を前記光の走査開始揺動位置に戻す期間として、前記鋸歯状波部及び補正波部でもって、前記走査信号を構成して発生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】
前記後側期間は前記走査素子の前記固有の共振周波数に対する共振周期に相当する期間であり、
前記補正波部は、前記共振周期に相当する期間に形成されていることを特徴とする請求項１或いは２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記補正波部は、前記後側期間のうち、その前半期間部及び後半期間部にて、それぞれ、正弦波の前半周期部及び略一定レベル部でもって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項５】
前記正弦波の前半周期部は、その最大レベルにて、前記鋸歯状波部の最大値と最小値との差の０．５倍〜１．０倍の範囲以内のレベルに設定されており、
前記鋸歯状波部の始点部及び終点部は、前記正弦波の前半周期部の始点部及び終点部並びに前記略一定レベル部と共に、同一のレベルに設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記揺動部材は、前記光を入射させる一側面を有する揺動板であり、
前記駆動手段は、磁石と、前記揺動板の他側面に設けられて前記走査信号に基づき前記揺動板を揺動させるように前記磁石との間で磁界を形成する電磁コイルとを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記走査素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に基づき前記固有の共振周波数を補正する補正手段とを備えて、
前記走査信号発生手段は、前記補正手段によって補正された前記固有の共振周波数に基づき前記補正波部を形成するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの記載の光走査装置。
【請求項８】
画像を画像光でもって出射する画像光出射手段と、
この画像光出射手段からの出射画像光を入射されて２次元的に走査して２次元走査光を出射する走査手段とを備えて、
この走査手段からの２次元走査光に基づき前記画像を表示するようにした光走査型表示装置において、
前記走査手段は、前記画像光出射手段からの出射画像光を水平走査し水平走査光として出射する水平走査手段と、この水平走査手段からの水平走査光を垂直走査して前記２次元走査光として出射する垂直走査手段とを備えて、
前記水平走査手段及び垂直走査手段の双方のうちの少なくとも一方が、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光走査装置でもって構成されていることを特徴とする光走査型表示装置。
【請求項９】
静止部材に弾性梁部材を介し揺動可能に支持される揺動部材を備えた走査素子でもって、走査信号に応じた前記揺動部材の揺動により、当該揺動部材への入射光を走査する光走査方法において、
前記走査信号は、前記所定周期のうち前側期間にて形成される鋸歯状波部と、前記所定周期のうち後側期間にて前記走査素子の固有の共振周波数に基づき形成される補正波部とでもって構成されることを特徴とする光走査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２７６３９９（Ｐ２００６−２７６３９９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９４６７２（Ｐ２００５−９４６７２）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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