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JP4497861B2 - 画像表示装置及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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JP4497861B2 - 画像表示装置及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及びそれを有する撮像装置に関し、例えば光源手段から画像情報に基づいて光変調された光束で被走査面上を2次元にラスタ走査することにより画像を表示し、該被走査面上に形成した画像を観察する際に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
頭部装着型のディスプレイ装置やデジタルカメラ等に用いられている電子ビューファンダーシステムなどの画像表示装置では、透過型液晶や反射型液晶、または有機EL素子などの2次元表示素子と、接眼光学系と組み合わせ、2次元表示素子上に形成される画像を接眼光学系で虚像として表示し観察するように構成されている。
【0003】
近年、そのような画像表示装置では、表示される画像がより高精細であることが要求されている。このような要求に対して、前述の2次元表示素子では表示素子上に必要な画素数に対応する数の画素を製作しなければならないため、画素数が増えた分だけ画素欠陥が増加したり、2次元表示素子の大きさに対して相対的に画素が小さくなり製造が困難になるなどの問題が生じてくる。また、1次元表示素子と走査手段を組み合わせて、1次元表示素子上で表示する画像と走査の同期を取ることにより2次元の画像表示を行い、その画像を観察光学系で観察する画像表示装置も提案されている。この場合も、高解像度化に対応する場合、1次元表示素子の画素数を増加させねばならなくなり、2次元表示素子の場合と同様な問題が生じてくる。
【0004】
一方、前述の2次元表示素子あるいは1次元表示素子を用いる代わりに、光源手段からの画像情報に基づいて光変調された光束を2次元走査が可能な光走査手段を用いて観察者の網膜上を走査することにより画像を表示する画像表示装置が知られている(例えば特許文献1)。特許文献1では、赤色、青色、緑色の光束を走査手段で水平方向と垂直方向の2次元方向に走査し、光学系を介して網膜上に直接2次元画像を形成する技術を示している。
【0005】
このような画像表示技術は、1光束を走査して画像を表示するために、2次元、あるいは1次元の画像表示素子を用いた画像表示装置のように必要な解像度にあわせて複数の画素を形成した表示素子を用いる必要がなく、また原理的に画素欠陥というものが発生しないという特徴を有している。
【0006】
このような走査手段を用いたの画像表示装置を実現するにあたって、光走査手段として半導体プロセスにより製造された微小機械システム(Micro Electro Mechanical SYSTEM: 以下MEMS技術という)が知られている(例えば特許文献2、3)。MEMS技術で製造された光走査手段は、小型軽量でありかつ高速で動作可能なものであり、こうした特長が画像表示装置として適している。又頭部装着型の画像表示装置用の2次元走査手段のMEMS技術が知られている(例えば非特許文献1)。これらのMEMS技術による光走査手段は、光を反射する面をトーションバーなどで共振動作させその際に生じるねじれを利用して、光を反射する反射面を傾斜させその反射面に入射する光を偏向し走査するものである。ねじれを利用するため、光を反射する面は回転ではなく揺動するものである。このような反射面が揺動動作する光走査手段を用いる場合、揺動動作の往路と復路、つまり、表示画面上右から左へ走査するときと左から右へと走査するときの両方を利用するほうが、画像表示用の走査線の本数を増やすことができ、光を有効に利用できることになる。以後、このような走査を往復走査と呼ぶことにする。この往復走査に、往復走査方向とは垂直方向の走査を加えることで、2次元の往復ラスタ走査が実現できる。このように往復ラスタ走査において画像を表示する場合、往路と復路における画像描画の同期をとることが重要になってくる。
【0007】
また、このような揺動動作による走査は正弦的な運動となるため、偏向の振幅が大きくなると速度が低下し、最大振幅時に速度が停止する。このため、全走査角(全偏向角)に対して、画像を形成する走査領域(実効走査領域)は、全走査角よりも少なく設定する必要がある。
【0008】
そうした走査型の画像表示装置や往復走査の同期方式に関する技術が知られている(例えば特許文献4〜6)。
【0009】
特許文献4は、1次元画像を偏向ミラーで偏向走査し2次元画像として投影するディスプレイ装置における同期方法を開示している。ここで一定の角度、一定の周期で振動する偏向ミラーの変位角度を偏向ミラーに取りつられた検出器で検出し、その信号をもとに同期のタイミングを生成している。
【0010】
特許文献5では、光走査装置に用いられる振動体および光走査装置を備えた画像形成装置を開示している。そこでは、MEMS、マイクロミラーを応用した技術が開示されている。特許文献6では、R,G,Bの各色光を放射するレーザ光源からの光束を色合成手段で合成して、光ファイバ光学系に導き、光ファイバ光学系から射出した光束をコリメート光学系でコリメートし、水平走査手段に入射させ光を水平に走査する。次に水平走査手段からの光束をリレー光学系を介して、垂直走査手段に入射させ、垂直方向に走査させたあと、第2のリレー光学系を介して観察者の眼に走査された光束を入射させるように構成している。水平走査手段と垂直走査手段の間に同期光検出用のセンサ(BDセンサ)を配置して、走査光がBDセンサ上を通過する時に得られる電気信号をBD信号検出回路に送りこの信号を利用して画像信号の開始タイミングを決定している。
【0011】
また、正弦揺動を用いてレーザビームを偏向させる光走査装置において、偏向周波数の変動に起因する往路と復路の走査点開始ズレを補償する為に、開始点が一致するように光ビーム射出手段を制御する技術が知られている(例えば特許文献7)。又有効走査範囲を走査する第1のビームとは別の受光出力生成用の第2の光ビームを偏向器に入射させることで、光路の干渉が起こらないようにした技術も知られている(例えば特許文献8)。
【特許文献1】
米国特許第5467104号
【特許文献2】
特開平07−175005号公報
【特許文献3】
特開平08−334723号公報
【特許文献4】
特開平06−342126号公報
【特許文献5】
特開2003−57586号
【特許文献6】
特開2003−57587号
【特許文献7】
特開平09−230276号公報
【特許文献8】
特開2003−57577号
【非特許文献1】
SPIE Conference # 4407,19(Jun 2001)
Wafer scale packaging for a MEMS
video scanner
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
先の特許文献4では、1次元画像を偏向ミラーで偏向走査し2次元画像として投影するディスプレイ装置における同期信号を検出する際に、ミラーと画像の同期に、駆動信号とミラーの偏向角検出手段を使用している。特許文献4では走査光を検出していないため、十分な精度が得られない場合がある。
【0013】
特許文献5では、同期信号検出を水平走査手段により走査された光束により行うことを示しているが、具体的な光学系が記載されておらず、水平走査手段と同期光検出手段の間に光学系が配置していないため、有効ビームと同期光の検出時のビームが重なるというオーバーラップが起こりやすい。
【0014】
特許文献7では、正弦揺動における往路と復路の走査の開始点が一致するような光学配置が記載されているもの1次元の走査手段がある特定の被走査面を走査し、被走査面自体に画像を形成させている。さらに、揺動する走査手段の全偏向角のうち実効偏向角以外の部分に第1と第2の光検出器を配置するため、実効偏向角と同期光検出器用の光路との間を狭くすると光路の干渉(オーバラップ)が発生してしまい、実効ビームの光量損失が発生する場合がある。
【0015】
特許文献8では、有効走査範囲を走査する第1のビームとは別の受光出力生成用の第2の光ビームを偏向器に入射させている為に、光路の干渉は生じないが別ビームを用いているため構成が複雑になっている。
【0016】
本発明は光源手段から画像情報に基づいて光変調をし出射した光束を用いて揺動動作する走査手段を利用して被走査面上を2次元的に走査し、被走査面上に形成した画像情報を観察する際、同期光検出手段を適切な位置に配置することにより同期信号を精度良く検出することができ、良好なる画質の画像を表示し、観察することができる画像表示装置及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【0017】
この他、本発明は被走査面上の往路と復路の双方で同期信号を検出することにより被走査面上を精度良く光走査し、良好なる画質の画像を形成し、観察することができる画像表示装置及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の画像表示装置は、画像情報に基づいて変調された光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を被走査面上に2次元的に走査する走査手段と、該被走査面上に形成される画像を観察するための光学系とを有する画像表示装置において、該被走査面からの光束を伝送する光伝送手段と、該光伝送手段を介して得られた光束を用いて走査位置に関する同期信号を得るための同期光検出手段を有することを特徴としている。
【0019】
請求項2の発明の画像表示装置は、画像情報に基づいて変調された光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を被走査面上に2次元的に走査する走査手段と、該被走査面上に形成される画像を観察するための光学系とを有する画像表示装置において、該被走査面からの光束を集光する光学系と、該光学系を介して得られた光束を用いて走査位置に関する同期信号を得るための同期光検出手段を有することを特徴としている。
【0020】
請求項3の発明の画像表示装置は、画像情報に基づいて変調された光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を被走査面上に2次元的に走査する走査手段と、該被走査面上に形成される画像を観察するための光学系とを有する画像表示装置において、該被走査面に配置した反射手段と該反射手段で反射した光束を集光する光学系と、該光学系を介して得られた光束を用いて走査位置に関する同期信号を得るための同期光検出手段を有することを特徴としている。
【0026】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
本発明にかかる実施形態1を以下に説明する。
【0027】
図1は、電子式ビューファインダに使用される走査型の画像表示装置の概要説明図、図2は、図1における垂直走査方向の要部断面図である。まず、装置の全体構成に関して図1、図2を用いて説明する。
【0028】
光源手段101より発光した複数の色光を含む光束は、順に、複数の色光を合成する色合成光学系102、コンデンサーレンズやコリメータレンズ等から成る集光光学系103、偏向ミラー107、カバーガラス106を通り、2次元走査が可能な走査手段104に入射する。走査手段104には、MEMS技術を用いた偏向ミラー105を内部に有し、入射した光束を所定の走査角で2次元に走査する。図中で、xと記載した方向が水平走査方向(x方向)、yと記載した方向が垂直走査方向(y方向)(図2の断面内)であり、走査手段104は、xの方向に揺動走査する。
【0029】
走査手段104に入射する光束114は、走査手段104中の偏向ミラー105により走査され、例えば光束114a,114b,114cのように走査される。
【0030】
走査された光束は、走査光学系108を介して、被走査面109上を走査する。光源手段101と被走査面109とは集光光学系103や走査光学系108等を介して共役関係となっている、この為被走査面109上に光源手段101の光源像を形成する。114a’,114b’,114c’は、被走査光束114a,114b,114cが、被走査面109上に形成する光源像を示している。図1では、y方向に走査した場合の例を示している。
【0031】
被走査面109は透明部材又は拡散部材が配置され、そこに2次元像を形成している。
【0032】
光源手段101は、光源駆動回路132と電気的に接続されている。また、走査手段104は走査手段制御回路131と電気的に接続されている。光源駆動回路132と走査手段制御回路131は表示部駆動回路134に接続され、不図示の映像信号入力手段により所望の画像に対応する映像信号を入力に対して、光源手段101と走査手段104を同期制御することにより所望の画像が被走査面109上に表示されるようにしている。
【0033】
被走査面109上に形成された画像の光束は、接眼光学系110に入射する。射出瞳113は、接眼光学系110の射出瞳位置であり、不図示の観察者は、射出瞳113を瞳として被走査面109に形成された画像の虚像を残像効果を利用して観察する。111(111a、111b)は走査開始位置を設定する同期信号を得る為の同期光検出手段であり、光源手段101の光源像が形成される被走査面109上に配置されている。同期光検出手段111は、被走査面109上で、垂直走査方向であるy方向において画像を実際に表示するための有効エリアの外に配置されている。図1、図2に示したように、被走査面109近傍では、光束が集光しているために画像を実際に表示するための光束の光路との機械的な干渉(オーバーラップ)を起こさない位置に同期光検出手段111を配置することができる。
【0034】
同期光検出手段111(111a、111b)で得た同期信号を用いて被走査面上の往路と復路での書き出し位置を制御している。
【0035】
次に光走査手段104の概要を、図20を用いて説明する。図20は、光走査手段104の主要部構成と、被走査面109との相対的な位置関係を示したものである。光走査手段104は、基板140を有し、基板140は偏向点105aに反射ミラー(偏向ミラー)105が形成されている。反射ミラー105には水平方向(x方向)に、揺動動作させるためのトーションバー142と、垂直方向(y方向)に揺動動作させるためのトーションバー141とが設けられ、これらによりジンバル構造を形成している。水平方向(x方向)に対しては、不図示のアクチュエータより反射ミラー105は駆動され、この構造のねじれ共振作用で反射ミラー105の反射面の偏向角が変わり、光を走査する。垂直方向(y方向)に対しては、水平方向(x方向)と同期を取るように制御され、不図示のアクチュエータにより鋸歯波状又は3角波形に駆動される。図20において、線115は、揺動動作による走査線の往路を、線115aは走査線の復路の例を示している。実際には、走査線の本数は、本図よりも多いがわかりやすくするため、間引いた形で示している。揺動動作するのに同期して、y方向である図中矢印145方向に走査するように反射ミラー105を動作させ、かつ光源手段101を同期して出射する光束を光変調することで有効エリア117内で画像の表示を行う。垂直方向(y方向)の走査端146にいくと、帰線115bの如く走査開始点147まで帰線する。つまり、垂直方向(y方向)の繰り返し周期が、画像のフレームレート(フレーム周波数)を決定している。
【0036】
次に、本実施形態の走査型の画像表示装置の走査画像に関しての同期検出に関して説明する。図3は、図1に記載の装置構成の一部を模式的に示したものである。同付番のものは、同じ機能を表すものであり、それらの説明を省略する。図3において117は、実際に画像を表示するための有効エリアであり、矢印115は走査線の例を示しており、被走査面109上を矢印115のような順番にラスタスキャン(ラスタ走査)を行う。被走査面109上には、実際に画像を表示する有効エリア117の外に同期光検出手段111a,111bが配置されている。同期光検出手段111a,111bは、同期検出回路133に電気的に接続され、同期検出回路133は、表示部駆動回路134と電気的に接続されており、往路と復路での同期信号を得る為に2つの同期光検出手段111a,111bからの信号をもとに制御されている。
【0037】
図4は、被走査面109上の走査線と同期光検出手段111a,111bの相対的な位置関係を模式的に示したものである。水平走査に関しては、紙面内のx方向に対する揺動動作により往復走査を行い、それとは垂直方向なy方向に垂直走査を行う。垂直走査を行ったあと、矢印118のように帰線して走査を繰り返す。図4において、被走査面109上で、実際に画像を表示するエリアは、点線で示す有効エリア117であり、水平方向(X方向)、垂直方向(Y方向)とも、有効エリア117以外のオーバースキャン領域がある。有効エリア117には、所望の画像が表示される。同期光検出手段111a,111bの配置されるオーバスキャンエリアでは、同期信号を検出するために光源手段101から連続的に光束が発光される。光源手段101を連続発光させたときに同期光検出手段111a,111bへ入射する光信号は図5ようになる。同期検出回路133では同期光検出手段111a,111bにおいて、検出される光ビームの時間間隔taを検出する。図6(a)は、往復走査における光源手段の発光タイミングにズレが生じており、一本のラインが1本とならないでズレている場合である。前記検出された時間間隔に基づき、光源手段の発光タイミングを制御することで、図6(b)に示すような発光タイミングとすることができ、往復走査での走査位置を一致させることができる。即ち1本のラインが1本となるようにすることができる。
【0038】
以上のように本実施形態では、同期光検出手段111(111a、111b)で得た同期信号を用いて被走査面上の往路と復路での書き出し位置を制御している。これによって良好なる画質の映像を得ている。
【0039】
図7は、本実施形態における光学系の光路を示す説明図である。理解しやすいように光路を展開して表示している。図7は、光軸と垂直走査方向(Y方向)を含む光学断面を示している。
【0040】
光源手段101より出射した光線は、集光光学系103を介して走査手段104に入射する。光線は偏向点105aで走査され走査光学系108を介して、被走査面109上に光源像を形成する。被走査面109上には例えば査光束114a,114b,114cに対応した光源像114a’,114b’,114c’が走査されることになる。走査光学系108を介した光束114sは、同期光検出手段111へ向かうための光束である。光源像114a’,114b’,114c’は、有効エリア117内にあり、所望の画像を表示する。光束114sは、同期光検出用であり、連続発光されたものである。図7に示したように、被走査面109上では、光源手段101からの光束が集光されているため、有効エリア117での画像表示用の光束と、同期検出用の光束を完全に分けることができる。
【0041】
また、図7において、130は、視野絞りであり、同期検出用の光束が接眼光学系110に入射しないようにしている。
【0042】
本実施形態では、有効エリア117に対して垂直方(Y方向)のオーバースキャン領域に同期光検出手段111を配置している。これは、水平方向に揺動動作する走査手段は、水平方向の走査の中心付近で走査スピードが早いため中心付近に同期光検出手段を配置したほうが精度の高い検出が可能となるからである。尚この位置に必ずしも同期光検出手段を配置しなくて中心部分から外れた位置に配置しても良い。
【0043】
また、本実施形態では、図1、図2に光源手段101として1つの、光源部を配置したが、実際には赤色、青色、緑色を発光する半導体光源等を用い色合成手段102を介して等価の位置に配置して、各光源手段を独立した光源駆動回路132により表示部制御回路134の信号に基づき制御することでカラーの画像を得ることができる。その場合、同期光検出のために使用する光源手段は、複数ある光源手段のうち少なくても1つを用いればよい。
【0044】
本実施形態における同期光検出手段は、光電変換素子を使用しており、その受光面の光入射側にスリットなどを配置して構成している。スリットを配置することにより、ビームの整形や迷光の除去や、精度の向上を達成することができる。本実施形態では、同期光検出手段111を被走査面109上に配置して、被走査面109上の走査光束の時間的な情報を取り込むように構成したが、被走査面109と共役な位置を光学系で形成し、そこより同様の情報を取り込めるようにしても同様の効果が得られる。
【0045】
図8は、被走査面109からの同期検出用の光を、光ファイバ等の光伝送手段120を介して得るように構成した実施形態である。この場合、同期光検出手段111を被走査面109から距離を隔てて配置することができる。
【0046】
図9は、被走査面109からの同期検出用の光を、光学系121を介して同期光検出手段111で得るように構成した実施形態である。図10は、被走査面109上の同期検出用の光を、被走査面109上で反射手段123により反射させてから光学系122を介して同期光検出手段111で取り込むように構成した実施形態である。これらの各実施形態でも前述したのと同様の効果が得られる。
【0047】
図11は、本実施形態における光走査手段104の構造を示した説明図である。図11では、半導体プロセスで作成されたMEMS走査ミラーを用いている。光偏用の反射ミラー105は、入射した光が効率よく反射するように、反射面にAl、Agなどの金属(反射部材)などが形成されている。不図示の駆動手段が、光走査手段104中には形成されており、たとえば、静電気力、電磁力により、偏向ミラー105を軸125,126を中心としてねじれ振動させることで、反射ミラー(光偏向面)105を傾斜させ光を偏向反射させるものである。MEMSの駆動方法等については2次元走査が可能な方法であれば特に限定するものではない。
【0048】
また、本実施形態においては、同期信号の検出を、被走査面109からの光の情報で行う場合を示したが、この情報と、光走査手段の偏向面の角度を検出するにたとえば走査角等の検出手段を設けて、それらを併用して制御してもよい。
【0049】
以上のように本実施形態によれば
走査手段を、動作する反射型の偏向手段より構成し、共振動作により生じる揺動動作により生じる往路と復路において描画するとき、揺動動作により往復走査をするときの同期信号を得ることにより往路と復路での画像を良好に形成することができる。
【0050】
(実施形態2)
図12には本発明の実施形態2の要部概略図である。本実施形態は図1の実施形態1に比べて同期光検出手段の種類及びその配置する位置が異っている。
【0051】
図12において実施形態1で示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0052】
実施形態1と同付番のものは、同じ機能を表すものであるので、説明を省略する。
【0053】
図12において、127は、同期光検出手段である。本実施形態における同期光検出手段127は、被走査面109上の垂直方向(Y方向)のオーバースキャン領域に配置されている。図13は、同期光検出手段127の配置の構成を示したものである。図13に示したように、同期光検出手段127は被走査面109上の有効エリア117のオーバスキャン領域の中心に配置されている。本実施形態における同期光検出手段127は、図14に示したように、複数の画素構造を有するエリアセンサにより構成されている。オーバースキャン領域において、往復での同期検出を行うため、あるタイミングで往路と復路で、同期光検出手段127のエリアセンサ内に点128a,128bを描画する。この点128a、128b間の距離131をエリアセンサ上で検出して、この位置情報をもとに光源手段と走査手段との同期を制御することで、実施形態1と同様、往復走査における往路と復路の同期信号を得て画像の位置を調整することができる。
【0054】
本実施形態においては、被走査面109上に集光された光源像(入射光)の位置情報をエリアセンサである同期検出手段127により検出しているが光源像の位置情報を検出することができる検出手段であればどのようなものであっても良い。
【0055】
本実施形態では、光源手段101のみを配置したが、実際には赤色、青色、緑色の半導体光源等からの各色光を色合成手段を介して、合成している。そして各光源手段を独立した光源駆動回路により表示部制御回路の信号に基づき制御することでカラーの画像を得ている。
【0056】
その場合、同期光検出のために使用する光源手段としては、複数ある光源手段のうち少なくても1つを駆動すればよい。
【0057】
(実施形態3)
図15は本発明の実施形態3の要部概略図である。
【0058】
本実施形態による走査型の画像表示装置は、光源手段からの光束を独立に設けた共振型の水平走査手段203と例えばガルバノ型の垂直走査手段207により走査して、被走査面であるスクリーン220に画像を表示し、観察するプロジェクタに適用したものである。
【0059】
光源手段201は、半導体レーザあるいは、半導体レーザをベースとした波長変換光源より成っている。図15では、光源手段201を1つと示したが、光源手段201をたとえば、赤色、青色、緑色の光を発光する複数の光源手段により構成することも可能である。光源手段201は、光源制御回路223に電気的に接続され光変調される。
【0060】
光源手段201から出射した光束209は、光学系202を介して水平走査手段203に入射する。水平走査手段203は水平走査手段制御回路222に電気的に接続されている。水平走査手段203に入射した光束209は、例えば光束209a,209b,209cのように水平方向に走査される。走査された光束は、第1のリレー光学系204を介して、被走査面205上に光源像209a’,209b’,209c’を形成する。被走査面205上には、同期光検出手段210(210a,210b)が配置されている。同期光検出手段210a,210bは同期光検出手段用制御回路221に接続されている。被走査面205を透過した光束は第2のリレー光学系206に入射し垂直走査手段207に入射し走査される。垂直走査手段207で走査された光束は、投影光学系208に入射して、撮影光学系208からの光束でスクリーン220上を走査する。光源制御回路223、水平走査手段制御回路222、垂直走査手段220、同期光検出手段制御回路221は、表示部制御回路224に接続されており、不図示の映像信号入力手段からの信号により入力された画像を所定の位置に形成するように制御されている。水平走査手段203は、半導体プロセスにより作成されたものであり、揺動動作することにより光を水平方向に往復走査する。
【0061】
図16は、本実施形態における光学系の光路を示す図であり、図16(a)は、光軸とy軸を含む面内の垂直走査方向断面、図16(b)は光軸とx軸を含む面内の水平走査方向断面を示している。図16において図15と同じ付番のものは、同じ機能を表すものであり、説明を省略する。光源手段201から発光した光束は光学系202を介して水平走査手段203に入射する。水平走査手段203によって光束は図16(b)に示したように、水平方向のみに走査される。走査された光束209a,209b,209cは第1のリレー光学系204により被走査面205上に光源像209a’,209b’,209c’を形成する。209a’〜209c’の間が水平走査方向に関する実際に画像を描画する有効エリア211である。同期光検出手段210a,210bは、水平方向の被走査面205上の有効エリア211の外に設定されている。有効エリア211の外の光束がスクリーン220に到達しないように遮光手段216が配置されている。
【0062】
被走査面205を透過した光束は、第2のリレー光学系206に入射して、垂直走査手段207に入射して走査される。
【0063】
図17は、図15の被走査面205上での走査光束と同期検出手段210a,210bの相対的配置関係を示したものであり、被走査面205上の光源像215は、矢印213,214の方向(X方向)に往復に走査される。図では、線213と線214を分けて記しているが、実際には、走査手段203で一方向の走査を行っているので同じ直線上を揺動走査する。
【0064】
同期光検出手段210a,210bは、実施形態1と同様の光電変換素子である。有効エリア211外では、光源手段を連続発光させるなどして、同期検出手段210a,210bとの間に検出される時間間隔の情報にもとづいて光源手段201、水平走査手段203、垂直走査手段207が制御され往復走査における画像の位置合わせを行う。本実施形態のように水平走査手段203と垂直走査手段207の間に光源像215を形成させ、その位置での同期光検出手段210a、210bによる時間情報を検出する場合は、水平走査の往復走査ごとに同期検出を行うことが可能であるが、毎周期ごとに行ってもよいし、垂直走査手段207と同期を取って水平走査の何周期かに一度に行うように構成してもよい。
【0065】
図18は、同期光検出手段210a,210bの配置を変化させたときの説明図であり、有効エリア211内に配置している。
【0066】
図19は、そのときの光学系の光路の構成図であり、垂直走査方向断面を示している。被走査面205で光を一部反射させ、光学系212を介して同期光検出手段210に入射させている。
【0067】
水平走査手段203は、揺動動作するため、水平走査方向の走査振幅の中心付近で速度が速く、同期検出の精度が向上する。同期光検出手段210a,210bが、有効エリア211内に配置しているため、同期検出用の信号たとえば連続発振光などを利用した場合、第2のリレー光学系206にその光線が入射してしまう。このような場合、垂直走査手段207と、同期検出光の発光の同期を取り、画像を表示していないときに同期を取るなどをすればよい。
【0068】
また、本実施形態においては、光電変換素子により、2つの同期光検出手段に検出される時間情報に基づき検出を行ったが、実施形態2と同様に図19の同期光検出手段210をエリアセンサより構成して、被走査面205の光束の位置に関する情報を検出するようにすることもできる。
【0069】
以上のように各実施形態によれば、光源手段からの射出した光束を2次元にラスタ走査することにより画像を表示する走査型の画像表示装置で、画像を描画する光束と同期検出用の光束とがオーバラップすることなく、往復走査における画像の位置ずれを補正し、良好なる画質の画像を表示することができる。
【0070】
図21は、図1に示す走査型の画像表示装置を搭載した撮像装置(ビデオカメラ、やデジタルカメラ)の構成概略図である。図21において、表示部349は、図1に記載の走査型の画像表示装置を簡略化して示している。図中、図1で示した筒番と同部材には同筒番を付している、348は撮像部であり、撮像光学系315、撮像光学系315による像が形成される撮像素子(CCD)316、撮像素子316を駆動制御する撮像素子駆動回路335を有している。表示部349と撮像部348は、カメラ装置(撮像装置)350に内包されており、機器制御回路336により駆動制御されており、インターフェース部337を介して、どのような被写体をとるかというモードを選択することができる。
【0071】
不図示の観察者は、撮像部348により撮影された画像や撮像する機器制御回路336を介して表示部349の表示部駆動回路134に入力される、そして表示部349の被走査面109に走査表示された画像をアイポイント113に位置した観察者の目312により観察する。また、本撮像装置150には、観察者のインターフェース部337が接続されており、インターフェース部337を介して、どのような被写体をとるのかというモードを選択することができる。
【0072】
【発明の効果】
本発明によれば、
同期信号を精度良く検出することができ、良好なる画質の画像を表示し、観察することができる画像表示装置及びそれを有する撮像装置のを得ることができる。
【0073】
この他、本発明によれば、
被走査面上の往路と復路の双方で同期信号を検出することにより、往路の走査と復路の走査における走査ずれをなくすことが可能な同期検出手段を配置することが出来、それにより画像の良好な画像表示装置及びそれを有する撮像装置の提供を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の画像表示装置の実施形態1の要部構成図
【図2】 図1の垂直走査方向の要部断面図
【図3】 図1の一部分の要部斜視図
【図4】 被走査面上の走査光に対する同期光検出手段の配置の説明図
【図5】 同期光検出手段の出力の説明図
【図6】 往復走査のずれの有無の説明図
【図7】 図1の光学系の光路を展開したときの光学系説明図
【図8】 実施形態1の別様態の説明図
【図9】 実施形態1の別様態の説明図
【図10】 実施形態1の別様態の説明図
【図11】 図1の走査手段の説明図
【図12】 本発明の実施形態2の要部説明図
【図13】 被走査面上の走査光に対する同期光検出手段の配置の説明図
【図14】 エリアセンサによる往復走査の位置合わせの説明図
【図15】 本発明の実施形態3の要部構成説明図
【図16】 図15の光学系の光路の説明図
【図17】 被走査面上における同期光検出手段の配置の説明図
【図18】 被走査面上における同期光検出手段の配置の別様態の説明図
【図19】 同期光検出手段の光学的配置の説明図
【図20】 図1の走査手段の説明図
【図21】 本発明の撮像装置の実施形態の要部概略図
【符号の説明】
101 光源手段
102 色合成手段
103 集光光学系
104 光走査手段
105 偏向ミラー
106 カバーガラス
107 偏向ミラー
108 走査光学系
109 被走査面
110 接眼光学系
112 観察者の目
113 瞳
315 撮像光学系
316 撮像素子
115b 帰線
117 有効エリア
131 走査制御駆動回路
134 表示部駆動回路
335 撮像素子制御回路
336 機器駆動回路
337インターフェース部

Claims (3)

  1. 画像情報に基づいて変調された光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を被走査面上に2次元的に走査する走査手段と、該被走査面上に形成される画像を観察するための光学系とを有する画像表示装置において、該被走査面からの光束を伝送する光伝送手段と、該光伝送手段を介して得られた光束を用いて走査位置に関する同期信号を得るための同期光検出手段を有することを特徴とする画像表示装置。
  2. 画像情報に基づいて変調された光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を被走査面上に2次元的に走査する走査手段と、該被走査面上に形成される画像を観察するための光学系とを有する画像表示装置において、該被走査面からの光束を集光する光学系と、該光学系を介して得られた光束を用いて走査位置に関する同期信号を得るための同期光検出手段を有することを特徴とする画像表示装置。
  3. 画像情報に基づいて変調された光束を出射する光源手段と、該光源手段からの光束を被走査面上に2次元的に走査する走査手段と、該被走査面上に形成される画像を観察するための光学系とを有する画像表示装置において、該被走査面に配置した反射手段と該反射手段で反射した光束を集光する光学系と、該光学系を介して得られた光束を用いて走査位置に関する同期信号を得るための同期光検出手段を有することを特徴とする画像表示装置。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317681A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Canon Inc 画像表示装置
JP4731986B2 (ja) * 2005-05-12 2011-07-27 キヤノン株式会社 画像表示装置及びそれを有する撮像装置
JP4888022B2 (ja) * 2006-09-29 2012-02-29 ブラザー工業株式会社 画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置
KR20090039042A (ko) * 2007-10-17 2009-04-22 삼성전자주식회사 광 주사 장치를 가지는 화상 형성 장치 및 그 위치 정렬방법
JP5326352B2 (ja) 2008-05-13 2013-10-30 船井電機株式会社 画像表示装置
JP5343249B2 (ja) * 2009-02-10 2013-11-13 リコーイメージング株式会社 光走査によるファインダー表示機能を備えたカメラ
JP2011215397A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Brother Industries Ltd 画像表示装置
EP2842330B1 (en) 2012-04-13 2018-08-29 Red.Com, Llc Video projector system
JP6024332B2 (ja) * 2012-09-19 2016-11-16 船井電機株式会社 画像表示装置
US9800844B2 (en) 2013-08-28 2017-10-24 Mitsubishi Electric Corporation Image projection apparatus
JP5950884B2 (ja) * 2013-10-18 2016-07-13 増田 麻言 光走査方法および光走査装置
JP6754074B2 (ja) * 2015-03-31 2020-09-09 ミツミ電機株式会社 光走査制御装置
US12099143B2 (en) 2018-02-22 2024-09-24 Pioneer Corporation Measuring device, control method, program, and storage medium
EP3683613A1 (en) * 2019-01-15 2020-07-22 Ricoh Company, Ltd. Optical scanner, display system, mobile object, optical scanning control method, and carrier means

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467104A (en) 1992-10-22 1995-11-14 Board Of Regents Of The University Of Washington Virtual retinal display
JP3214211B2 (ja) 1993-03-16 2001-10-02 ミノルタ株式会社 投影型ディスプレイ装置
JP2722314B2 (ja) 1993-12-20 1998-03-04 日本信号株式会社 プレーナー型ガルバノミラー及びその製造方法
JPH08334723A (ja) 1995-06-06 1996-12-17 Olympus Optical Co Ltd 光偏向素子
JP3584595B2 (ja) 1996-02-20 2004-11-04 ブラザー工業株式会社 光走査装置
US5982555A (en) * 1998-01-20 1999-11-09 University Of Washington Virtual retinal display with eye tracking
US6515781B2 (en) * 1999-08-05 2003-02-04 Microvision, Inc. Scanned imaging apparatus with switched feeds
JP4620901B2 (ja) * 2001-06-04 2011-01-26 キヤノン株式会社 2次元光走査装置、及び該2次元光走査装置の駆動方法
JP4174252B2 (ja) * 2001-07-11 2008-10-29 キヤノン株式会社 光偏向装置、それを用いた画像形成装置およびその駆動方法
JP2003057577A (ja) 2001-08-09 2003-02-26 Nippon Signal Co Ltd:The 光走査装置及びアクチュエータ
JP2003057587A (ja) 2001-08-10 2003-02-26 Yazaki Corp ヘッドアップディスプレイ
JP4461654B2 (ja) 2001-08-20 2010-05-12 ブラザー工業株式会社 光走査装置、光走査装置に用いられる振動体及び光走査装置を備えた画像形成装置
US6867753B2 (en) * 2002-10-28 2005-03-15 University Of Washington Virtual image registration in augmented display field
JP4574394B2 (ja) * 2005-02-25 2010-11-04 キヤノン株式会社 走査型画像表示装置

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