JP2006350257A - 走査型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光源により２つ以上の走査領域が走査されて１画像を認識させる走査型表示装置において、走査デバイスで発生する音を低減させる。
【解決手段】 走査型表示装置は、複数の光源１０３ａ〜１０３ｄと、該複数の光源からの光束を２次元方向に走査する走査手段１０２とを有する。走査手段は、１画面に対応する範囲内で第１の方向に並ぶ２つ以上の走査領域１０３ａ〜１０３ｄに対して互いに異なる光源からの光束を走査し、かつ各走査領域において、第１の方向には第１の速度で、第１の方向とは異なる第２の方向には第１の速度よりも高速の第２の速度で前記光束を走査する。走査手段の第２の方向での走査周波数は、１０ｋＨｚ以上である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光束を２次元方向に走査して観察者に画像を認識させる走査型表示装置に関するものである。

光源からの光ビームを観察者の眼内（網膜上）で高速に走査し、残像効果を利用して画像を認識させる網膜走査型表示装置はこれまで多く提案されている。このような網膜走査型表示装置には、特許文献１にて開示されているように、単一若しくは複数の光源からの光を１本のビームにまとめて走査するものがある。また、特許文献２にて開示されているように、複数本のビームによって複数のエリアを走査し、該エリアごとの部分画像の繋ぎ合わせによって１つの画像を認識させるものもある。

光ビームを高速に走査して高い解像度の画像を得るためには、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚで運動する走査デバイスが必要とされる。このため、この種の走査型表示装置には、半導体プロセスにより製造されるマイクロマシンとしてのＭＥＭＳ走査デバイスが用いられることが多い。

但し、走査デバイスの走査周波数が高いと、その製造が難しくなる。この点、特許文献２にて開示されているように、１画像を複数の領域に分け、複数の光源からの複数のビームのそれぞれによって個々の領域を走査する場合は、特許文献１にて開示された装置のように１本のビームで１画面全体を走査する場合に比べて、同じ時間内でビームが移動する範囲が小さくなる。これにより、要求されるビームの走査速度を遅くすることができ、高い解像度を得ながらも走査デバイスの走査周波数を下げることができる。
特開２００４−１３８８２２公報(段落００５２〜００５７、図１等) 特表２００４−５２７７９３公報(段落００４０〜００４８、図１０〜１３等)

しかしながら、このように１画面を複数領域に分けることで走査デバイスの走査周波数を下げると、走査デバイスの作動音が雑音として目立つようになる。走査デバイスの走査周波数と、発生する音の周波数とがほぼ一致するためである。

図３には、ラウドネス曲線と呼ばれる、人間の聴覚の周波数応答特性を示す。例えば、図書館程度の雑音とされる４０ｄＢの音を基準とすると、１〜６ｋＨｚという周波数は特に人間が音を感じやすい周波数であることが分かる。このため、この周辺の周波数で走査デバイスを駆動すると、走査デバイスの作動音が観察者に感知され、不快感を与えてしまう。また、ビデオカムコーダ等の電子ビューファインダとして走査型表示装置を用いた場合、この発生した雑音が録音されてしまう。

本発明は、複数の光源により２つ以上の走査領域が走査されて１画像を認識させる走査型表示装置において、走査デバイスで発生する音を低減させることを目的としている。

本発明の一側面としての走査型表示装置は、複数の光源と、該複数の光源からの光束を２次元方向に走査する走査手段とを有する。走査手段は、１画面に対応する範囲内で第１の方向に並ぶ２つ以上の走査領域に対して互いに異なる光源からの光束を走査し、かつ各走査領域において、第１の方向には第１の速度で、第１の方向とは異なる第２の方向には第１の速度よりも高速の第２の速度で前記光束を走査する。そして、走査手段の第２の方向での走査周波数が、１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、走査手段の高速側の走査によって発生する音を、観察者に聞こえにくい若しくは聞こえない周波数に設定することができる。これにより、観察者に大きな雑音が聞こえることによる不快感を与えないようにすることができる。また、本表示装置を搭載した撮影機器などにおいて、走査手段から発生した音が録音されてしまうことを防ぐことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である走査型表示装置の概略構成を示している。この走査型表示装置は、観察者が頭部に装着して動画や静止画を鑑賞できるヘッドマウントディスプレイとして用いられる。また、ビデオカムコーダやデジタルカメラに電子ビューファインダとして搭載されてもよい。

図１において、１０１ａ〜１０１ｄはＬＥＤ、レーザダイオード、ランプ等により構成される光源である。１０２は光源１０１ａ〜１０１ｄからの光束（ビーム）を２次元方向に走査する走査デバイスである。１０９は走査デバイス１０２によって走査されるビームを観察者の眼（網膜）１０７に拡大して導く接眼光学系である。

なお、図１では、説明を簡単にするために、光源からの拡散光束を略平行な光束であるビームにする光学系や走査されたビームを被走査面１０３上に結像させる光学系を省略している。このことは、以下の実施例でも同様である。

４個の光源１０１ａ〜１０１ｄは駆動回路Ｄに接続されており、駆動回路Ｄには、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ等の画像供給装置から画像信号が入力される。駆動回路Ｄは、入力された画像信号によって表される１つの画像（１フィールド画像）を水平方向に４つの領域に分割し、これら４つの分割領域の画像信号に応じて４個の光源１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれを変調する。このような画像信号の入力と光源の変調制御は、以下に説明する他の実施例でも行われる。

４個の光源１０１ａ〜１０１ｄから発せられた４本のビームはそれぞれ、１画面に対応する範囲である被走査面１０３上にスポットを形成する。４つのスポット１０６（図には、１つのスポットのみ示す）は、走査デバイス１０２によるビームの偏向作用によって、被走査面１０３上に水平方向に相互に接するように並んだ４つの走査領域１０３ａ〜１０３ｄのそれぞれを２次元方向（水平方向１０４および垂直方向１０５）に走査される。被走査面１０３を通過した４本のビームはそれぞれ、接眼光学系１０９を介して眼１０７内の網膜上にもスポットを形成する。各ビームが２次元方向に走査されることによって網膜上の各スポットも２次元方向に移動する。

観察者は４つのスポットの残像効果によって４つの走査領域１０３ａ〜１０３ｄに対応する４つの分割画像を認識することができる。そして、これら水平方向に並んだ４つの分割画像が残像効果の存続時間内ですべて認識されることにより、該４つの分割画像が繋ぎ合わさった１つの画像を認識（観察）することができる。また、４つの走査領域１０３ａ〜１０３ｄを接眼光学系１０９により拡大することで、観察者１０７は水平方向に所定の画角（全視野角）１０８を持った画像を観察することができる。

ここで、走査デバイス１０２は、各走査領域において、ビームを、水平方向１０４には所定速度（第１の速度）で、垂直方向１０５には該所定速度よりも速い速度（第２の速度）で走査する。

本実施例では、走査デバイス１０２として、１つのデバイスで２次元方向走査が可能な２次元走査デバイスを用いている。具体的には、図２に示す構成を有する走査デバイスを用いている。

図２に示す走査デバイス２０１は、半導体プロセス技術を用いて製造されるＭＥＭＳ(Micro-ElectroMechanical Systems)デバイスである。該走査デバイス２０１は、偏向面（反射面）を持つ微小ミラー２０２がトーションバー２０３，２０４で支持された構造を有する。微小ミラー２０２は、トーションバー２０３が捻れることで軸２０５を略中心とした共振往復運動を行う。また、トーションバー２０４が捻れることで軸２０６を略中心とした共振往復運動を行う。この両軸２０５，２０６を略中心とする往復運動によって、微小ミラー２０２の偏向面の法線方向が２次元的に変化する。このため、微小ミラー２０２に入射するビームの反射方向が変化し、これにより、ビームを２次元方向に走査することができる。

このようなＭＥＭＳデバイスを用いることで、走査デバイス１０２を小型化することが可能になる。

なお、上述した上記２次元ＭＥＭＳ走査デバイスに代えて、他の走査手段を用いてもよい。例えば、１次元走査が可能な２つの１次元ＭＥＭＳ走査デバイスを走査方向を異ならせるように組み合わせて用いたり、１次元走査が可能な回転多面鏡と１次元ＭＥＭＳ走査デバイスとを組み合わせて用いたりしてもよい。

また、ＭＥＭＳ走査デバイスの走査周波数は、該走査デバイスから発生する作動音の周波数にほぼ一致する。このため、特に、水平方向よりも高速で走査が行われる高速走査方向である垂直方向の走査周波数を、人間の耳に聞こえにくい周波数もしくは可聴域外の周波数に設定することで、走査デバイスから発生する音が雑音として感知されることを防ぐことができる。

人間の聴覚の周波数応答特性を示したのが、図３に示すラウドネス曲線である。このラウドネス曲線から分かるように、例えば、図書館程度の雑音とされる４０ｄＢの音では、１ｋＨｚ〜６ｋＨｚの周波数に対して人間の聴覚は最も感度が高い。逆に言えば、この範囲の周波数で走査デバイスが動作した場合、この範囲の基本周波数を持つ作動音が発生し、雑音として聞こえてしまう。

この音を聞こえにくくするためには、人間の聴覚の感度を考えると、走査デバイスの走査周波数は、１０ｋＨｚ以上、できれば１５ｋＨｚ以上とすることが望ましい。

このためには、高速走査方向での走査周波数は、以下の条件式（１）を満たす必要がある。高速走査方向での走査周波数をＦｒｅｑとし、その導出方法を図４を用いて説明する。図４は、被走査面４０６上での１つの走査領域４０５を示している。該走査領域４０５では、垂直方向４０１にて高速走査が行われ、水平方向４０２にて低速走査が行われる。４０３は被走査面４０６上でのスポットを、４０４は該スポット４０３の移動軌跡を示す。

ここで、低速走査方向（水平方向）の画面全体での画像解像度をＲｅｓとすると、１つの走査領域の画像解像度Ｒｘは、
Ｒｘ＝Ｒｅｓ／Ｚ
となる。Ｚは低速走査方向に並んだ走査領域の数である。この解像度Ｒｘを完全に表示する（認識させる）には、少なくとも同数の走査線が必要となる。このとき、高速走査方向では、往復走査、すなわち１走査周期の往路と復路の両方でビーム走査を行うため、１フレームの画像に対するビーム走査を行う間に、Ｒｘ／２回の高速走査が行われることが必要となる。１フレームの走査時間Ｔは、低速走査方向での走査周波数ＦＲと定数α（これについては後述する）を用いて、
Ｔ＝１／（α×ＦＲ）
で表される。

このため、高速走査方向での走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝Ｒｘ／２×１／Ｔ
＝α×ＦＲ×１０^−３×｛Ｒｅｓ／（２×Ｚ）｝ （ｋＨｚ）
となる。これが、１０ｋＨｚを超えればよいので、
１０≦（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ） …（１）
が導かれる。このため、この式（１）を満足することで、高速走査に起因する雑音の発生を抑制することができる。条件式（１）の下限を満たさない場合は、高速走査に起因する音の周波数が人間に聞え易い周波数となるため、雑音を小さくすることができない。また、高速走査の周波数を上げすぎると、走査デバイスの製作が困難となるため、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）≦２００
とすることが望ましい。

ここで、αは低速走査方向での走査デバイス１０２の１走査周期（往復駆動の一端から他端を経て再度該一端に戻るまでの駆動時間を１走査周期とする）において実際にビームを走査する時間、すなわち実光束走査時間に関する定数である。例えば、低速走査方向において微小ミラーが図５に示す鋸波形を描くように往復駆動され、往路における太線で示した期間５０１でビームを走査し、復路である帰線期間５０２の間はビームを走査しないとする場合には、α＝１／ｋとなる。また、微小ミラーが正弦波形（図６）や三角波形（図７）を描くように往復駆動され、往路と復路のうち太線で示した期間６０１でビーム走査を行う場合には、α＝２／ｋとなる。

なお、図５、図６および図７において、横軸は時間を、縦軸は微小ミラーの偏向角度（往復駆動の一端を０、他端を１とする）を示している。また、細線で示した期間５０２，６０２は、微小ミラーは駆動されているが、光源は発光しておらず、ビーム走査は行われない期間を示す。

ｋは、低速走査方向での１走査周期の間に実際にビームを走査している時間の割合を示し、時間利用効率とも称される。図５に示す鋸波形駆動の場合、１周期をＢ、１周期のうち実際にビームを走査している時間をＡとすると、ｋ＝Ａ／Ｂである。

ｋがとり得る値の範囲は、
０．５≦ｋ≦１
である。これにより、αの値の範囲は、低速走査方向の駆動波形に応じて、
鋸波形駆動の場合…１≦α≦２
三角波形，正弦波形駆動の場合…２≦α≦４
となる。

α（又はｋ）が上記範囲の下限を下回ると、光源が発光している時間が短くなるため、観察画像が暗くなり、実用が困難になる。

水平方向に低速走査が行われ、垂直方向に高速走査が行われる本実施例において、水平方向の全画素数Ｒｅｓを８００画素、水平方向の走査領域数Ｚを４、走査デバイス１０２を低速走査方向にて三角波形駆動するものとし、さらに低速走査方向での走査周波数ＦＲを６０Ｈｚ、低速走査方向の定数αを２．５（＝２／ｋ：時間利用率ｋ＝０．８）とすると、高速走査方向（垂直方向）の走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）
＝２．５×８００×６０×１０^−３／（２×４）
＝１５ （ｋＨｚ）
となり、１０ｋＨｚ以上（かつ１５ｋＨｚ以上）となる。

これにより、走査デバイス１０２の高速走査によって発生する音を、人間に聞こえにくい周波数とすることができる。

また、走査デバイス１０２の低速走査方向での走査周波数は以下の基準より求めることができる。低速走査方向の走査周波数を６０Ｈｚとし、低速走査方向における全視野角を２４度に設定した場合において、走査デバイス１０２の微小ミラーが低速走査方向にて図７で示す三角波形を描くように往復駆動され、かつ観察者の眼球が動かないとする。この場合、図８に示す眼球内の網膜８０４上におけるスポット８０１の低速走査方向８０２での移動角速度は、３６０度／ｓｅｃになる。また、図８において、８０３は眼の瞳、８０５は高速走査方向を示す。

一方、前述した参考文献１に示されるように、人間の眼球は、サッケード（saccade）状態において、３００〜６００°／ｓｅｃで運動し、同角速度で視野も変化する。そして、図９（ａ）に示すように、網膜上のスポット９０２の移動角速度が、上記のようなサッケードによる視野変化の角速度より遅いと、スポット９０２が網膜上で相対的に停止して見えたり、逆方向に移動するように見えたりしてしまう。ここで、図９（ａ）の上図は、ある時点で、被走査面上でのスポット９０１に対応するスポット９０２が網膜上の点９０３に形成されている状態を示す。また、図９（ａ）の下図は、上図の状態から、被走査面上でのスポット９０４の移動方向と同じ方向に眼球が回転したときの網膜上でのスポット９０５の位置を示している。

この場合、観察者において連続的な残像効果が得られず、観察者が認識する画像には、図９（ｂ）で示すような欠け（画像欠け）９０６が生じてしまう。すなわち、各走査領域９０７の一部９０８には画像が形成されているように認識されるが、欠け９０６の部分の画像は認識されないという現象が生ずる。

このような画像欠けを防ぐためには、網膜上のスポットの移動角速度が、眼球運動の角速度を上回ればよい。そこで、Ｚを低速走査方向に並んだ走査領域の数、Ｆｏｖを低速走査方向の全画角（全視野角）、ＦＲを低速走査方向での走査周波数とするとき、網膜上におけるスポットの移動角速度Ｖｔは、
Ｖｔ＝Ｆｏｖ／Ｚ×（α×ＦＲ） …（２）
で表される。この速度が、常にサッケードによる視野の移動角速度（ω＝３００〜６００°／ｓｅｃ）を越えればよい。ここではサッケードによる視野の最大の移動角速度６００°／ｓｅｃを用いて、
（α×Ｆｏｖ×ＦＲ）／Ｚ≧６００（＝ω）
すなわち、
ＦＲ≧（６００×Ｚ）／（α×Ｆｏｖ） …（３）
という関係を導くことができる。

上述したように、Ｚ＝４、Ｆｏｖ＝２４、三角波形駆動でα＝２．５の場合、
ＦＲ≧（６００×４）／（２．５×２４）＝４０（Ｈｚ）
となる。つまり、低速走査方向での走査周波数（水平方向の走査周波数）が４０Ｈｚ以上であれば、画像欠けを防止できる。したがって、高速走査方向の走査周波数Ｆｒｅｑの導出に用いた低速走査方向での走査周波数ＦＲ＝６０Ｈｚを用いることにより、画像欠けを防ぐことができる。

なお、本実施例では、（３）式でのωの値を６００°／ｓｅｃに設定した場合を説明したが、３００〜６００°／ｓｅｃのいずれの値を用いてもよい。例えば、４００°／ｓｅｃや５００°／ｓｅｃ、あるいは５５０°／ｓｅｃを用いてもよい。

また、本実施例では、光源数および走査領域数をともに４つとした場合について説明したが、本発明は、この数に限られるものでなく、２つ以上の任意の数を選択することができる。また、本実施例では、光源数と走査領域数とが一致している場合について説明したが、本発明はこれに限られない。つまり、光源数と走査領域数とが一致しなくてもよい。例えば、赤、緑、青の３色の光源からの光束を１つのビームにまとめ、該ビームを複数用意して複数の走査領域を走査するようにしてもよい。

また、本実施例では、４つの走査領域が隙間なく接するように並んだ場合について説明したが、これらの走査領域の一部同士が重なるように走査領域を設定してもよい。

本発明の実施例２では、水平画角Ｆｏｖ＝２４度、水平解像度Ｒｅｓ＝８００画素で、走査領域が水平方向にＺ＝１２個並んでいる場合について説明する。走査型表示装置の構成は、実施例１（図１）と同様とし、共通する構成要素には実施例１と同じ符号を用いる。

本実施例において、低速走査方向は水平方向である。該低速走査方向において、走査デバイス１０２の駆動方式は正弦波形駆動とし、定数αは２．５（時間利用率ｋ＝０．８）、周波数ＦＲは１２０Ｈｚとする。

この場合、高速走査方向（垂直方向）での走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）＝１０ （ｋＨｚ）
となり、（１）式を満たす。すなわち、走査デバイス１０２の高速走査による発生音は、人間には聞こえにくい周波数となる。さらに聞こえにくい高い周波数とするには、低速走査方向（水平方向）の走査周波数をより高い周波数、例えば１８０Ｈｚに設定するとよい。１８０Ｈｚとした場合、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）＝１５ （ｋＨｚ）
となり、高速走査に必要な周波数が１５ｋＨｚとより高い周波数となる。したがって、１０ｋＨｚの場合よりもさらに人間に聞こえにくい音となる。

このとき、画像欠けを生じさせないための低速走査方向（水平方向）での走査周波数ＦＲの下限は、（３）式より、
ＦＲ≧（６００×１２）／（２／０．８×２４）＝１２０ （Ｈｚ）
である。したがって、１２０Ｈｚ，１８０Ｈｚのいずれを低速走査方向の走査周波数として選択しても、画像欠けは生じない。

本発明の実施例３では、実施例１と同様に水平方向を低速走査方向とし、低速走査方向での画素数が２１６０画素である高解像度の走査型表示装置について説明する。この場合、人間の眼の最小分解能がおよそ１分であることから、水平画角が３６度のとき、人間の眼の最小分解能と１画素の大きさが一致する。そこで、本実施例では、水平画角（低速走査方向での全視野角）を３６度に設定する。走査型表示装置の構成は、実施例１（図１）と同様とし、共通する構成要素には実施例１と同じ符号を用いる。

低速走査方向に走査領域がＺ＝３個並び、低速走査方向での走査デバイス１０２の駆動方式が鋸波形駆動で、走査周波数ＦＲが６０Ｈｚであり、定数αが１．２５（＝１／ｋ：時間利用率ｋ＝０．８）とすると、低速走査方向での解像度Ｒｅｓ＝２１６０画素であるので、高速走査方向（垂直方向）での走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）＝２７ （ｋＨｚ）
となり、（１）式を満たす。このため、走査デバイス１０２の高速走査方向（垂直方向）での駆動により発生する音を、人間に感知しにくくすることができる。

以上より、本実施例では、低速走査方向の走査周波数を６０Ｈｚ、高速走査方向の走査周波数を２７ｋＨｚに設定する。

本発明の実施例４では、実施例１と同様に水平方向を低速走査方向とし、水平画角（低速走査方向での全視野角）が８０度である広画角の走査型表示装置について説明する。走査型表示装置の構成は、実施例１（図１）と同様とし、共通する構成要素には実施例１と同じ符号を用いる。

本実施例においては、走査デバイス１０２の低速走査方向での駆動方式を三角波形駆動とし、その走査周波数ＦＲを４０Ｈｚとし、定数αを２．５（時間利用率ｋ＝０．８）とする。水平画素数Ｒｅｓを３８４０画素、走査領域の数Ｚを１０とすると、高速走査方向（垂直方向）での走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）＝１９．２ （ｋＨｚ）
であり、（１）式を満たす。このため、走査デバイス１０２の高速走査により発生する音の周波数は、人間には聞こえにくい周波数となる。

またこのとき、低速走査方向（水平方向）での走査周波数の下限は、（３）式より、
ＦＲ≧（６００×１０）／（２．５×８０）＝３０ （Ｈｚ）
となる。このため、低速走査方向の走査周波数ＦＲが４０Ｈｚであれば、画像欠けが生じない。なお、３０Ｈｚという周波数の場合は、人間の眼に画像が明滅しているように見える、所謂フリッカーが発生しやすい。したがって、低速走査方向の走査周波数は４０Ｈｚ以上を選ぶことが望ましい。

本発明の実施例５では、垂直方向に、水平方向よりも低速での走査が行われる場合について説明する。走査型表示装置の構成は、実施例１（図１）と同様とし、共通する構成要素には実施例１と同じ符号を用いる。

本実施例では、水平画角を８０度に設定し、画面のアスペクト比を１６：９とする。垂直方向である低速走査方向に複数の走査領域が並び、低速走査方向での走査デバイス１０２の駆動方式は三角波形駆動とし、定数αを２．５（時間利用率ｋ＝０．８）とする。

水平画素数を３８４０画素とすると、垂直画素数Ｒｅｓおよび垂直画角ＦＲはそれぞれ、２１６０画素、４５度となる。低速走査方向（垂直方向）の走査領域数Ｚを５、走査周波数ＦＲを４５Ｈｚとすると、高速走査方向（水平方向）での走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）＝２４．３ （ｋＨｚ）
であり、（１）式を満たす。したがって、走査デバイス１０２の高速走査方向（水平方向）での動作による音は、人間には聞こえにくくなる。

またこのとき、低速走査方向（垂直方向）の走査周波数の下限は、（３）式より
ＦＲ≧（６００×５）／（２．５×４５）＝２６．７ （Ｈｚ）
となる。このため、低速走査方向の走査領域数ＦＲが４５Ｈｚであれば、画像欠けは生じない。

図１０には、本発明の実施例６である走査型表示装置の概略構成を示している。本実施例では、実施例１〜５のように１次元的に（低速走査方向にのみ）走査領域を並べたものとは異なり、走査領域を２次元的に、すなわち水平方向と垂直方向の両方にタイル状に並べた場合について説明する。

図１０において、１００１ａ〜１００１ｌはＬＥＤ、レーザダイオード、ランプ等により構成される１２個の光源である。１０２は光源１００１ａ〜１００１ｌからの光束（ビーム）を２次元方向に走査する走査デバイスであり、実施例１と同様に、２次元ＭＥＭＳ走査デバイスが用いられている。

なお、図１０では、実施例１にて説明したように、光源からの拡散光束を略平行な光束であるビームにする光学系および走査されたビームを被走査面１００２上に結像させる光学系を省略するとともに、観察者の眼１０７に被走査面１００２を拡大して観察させるための接眼光学系も省略している。

光源１００１ａ〜光源１００１ｌからの複数のビームはそれぞれ、走査デバイス１０２により走査領域１００２ａ〜１００２ｌで走査される。本実施例では、垂直方向に、水平方向よりも低速で走査が行われる。

本実施例において、水平画角Ｆｏｖを１２０度、アスペクト比を１６：９、垂直方向である低速走査方向での走査デバイス１０２の駆動方式は鋸波形駆動で、定数αは１．２５（時間利用率ｋ＝０．８）とする。また、走査領域の数は、水平方向に３つ、垂直方向に４つの計１２個とする。すなわち、低速走査方向での走査領域数Ｚは４である。また、低速走査方向（垂直方向）での走査周波数ＦＲを６０Ｈｚとする。水平画素数を６４００画素とすると、垂直画素数Ｒｅｓおよび垂直画角ＦＲはそれぞれ、６４００／１６×９＝３６００画素、６７．５度となる。

したがって、高速走査方向（水平方向）での走査周波数Ｆｒｅｑは、
Ｆｒｅｑ＝（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）＝３３．８ （ｋＨｚ）
であり、（１）式を満たす。すなわち、走査デバイス１０２の高速走査による音は、人間には聞こえにくい周波数となる。

またこのとき、低速走査方向（垂直方向）での走査周波数の下限は、（３）式より、
ＦＲ≧（６００×４）／（１．２５×６７．５）＝２８．４ （Ｈｚ）
である。このため、低速走査方向（垂直方向）の走査周波数ＦＲが６０Ｈｚであれば、画像欠けは生じない。

上記各実施例に対応する走査型表示装置のパラメータ一覧を、図１１にまとめて示す。

図１１には、実施例１〜６にて説明した走査型表示装置を用いたヘッドマウントディスプレイを示している。ヘッドマウントディスプレイ１は、観察者の頭部Ｈに眼鏡のように装着されて使用される。観察者の眼Ｅの前には、走査型表示装置４が内蔵されたディスプレイ本体部が配置される。図示しないが、走査型表示装置４は、観察者の両眼に対して１セットずつ配置される。

該ヘッドマウントディスプレイ１には、図１にも示した駆動回路Ｄが搭載されており、該駆動回路Ｄには、画像供給装置（図１参照）が接続される。

画像供給装置から入力された画像信号に応じて走査型表示装置４から射出されるビームが観察者の眼Ｅ内の網膜上を走査することで、観察者は画像を観察することができる。

図１２には、実施例１〜６にて説明した走査型表示装置を用いたビデオカムコーダを示している。ビデオカムコーダ１０は、撮影レンズ１２と、該撮影レンズ１２により形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１３を備えている。また、録画の際に音声を記録するためのマイクロフォン１５も備えている。

さらに、ビデオカムコーダ１０には、撮像素子１３を用いて得られた画像を観察者が観察するための電子ビューファインダとして走査型表示装置１４が備えられている。

撮像素子１３を用いて得られた画像信号に応じて走査型表示装置１４から射出されるビームが観察者の眼Ｅ内の網膜上を走査することで、観察者（撮影者）は被写体を観察したり、撮影画像を確認したりすることができる。

本発明の実施例１である走査型表示装置の構成を示す概略図。 ２次元走査デバイスの一例を示す概略図。 ラウドネス曲線を示す図。 実施例１における高速走査方向での往復走査の説明図。 実施例１における低速走査方向での走査デバイスの駆動波形を示す図。 実施例１における低速走査方向での走査デバイスの駆動波形の他の例を示す図。 実施例１における低速走査方向での走査デバイスの駆動波形の他の例を示す図。 網膜上における走査スポットの移動を表す図。 眼球運動に起因する画像欠けの発生原因および画像欠け現象を説明する図。 本発明の実施例６である走査型表示装置の構成を示す概略図。 実施例１〜７の走査型表示装置のパラメータを示す表図。 実施例の走査型表示装置を用いたヘッドマウントディスプレイを示す図。 実施例の走査型表示装置を電子ビューファインダとして用いたビデオカムコーダを示す図。

符号の説明

１０１ａ〜１０１ｄ，１００１ａ〜１００１ｌ 光源
１０２，２０１ 走査デバイス
１０３ａ〜１０３ｄ，１００２ａ〜１００２ｌ 走査領域
１０３，１００２ 被走査面
１０４，４０２，８０２，１００４ 低速走査方向
１０５，４０１，８０５，１００５ 高速走査方向
１０６，４０３，８０１ スポット
１０７ 観察者の眼（網膜）
１０８ 低速走査方向の全画角
１０９ 接眼光学系
２０２ 微小ミラー
２０３，２０４ トーションバー

Claims (6)

1. 複数の光源と、
   該複数の光源からの光束を２次元方向に走査する走査手段とを有し、
   前記走査手段は、１画面に対応する範囲内で第１の方向に並ぶ２つ以上の走査領域に対して互いに異なる光源からの光束を走査し、かつ前記各走査領域において、前記第１の方向には第１の速度で、前記第１の方向とは異なる第２の方向には前記第１の速度よりも高速の第２の速度で前記光束を走査し、
   前記走査手段の前記第２の方向での走査周波数が、１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする走査型表示装置。
2. 前記走査手段の前記第２の方向での走査周波数が、１５ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の走査型表示装置。
3. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査型表示装置。
   １０≦（α×Ｒｅｓ×ＦＲ）×１０^−３／（２×Ｚ）
   但し、Ｒｅｓは前記第１の方向での画像の解像度、ＦＲは前記第１の方向での走査周波数（Ｈｚ）、Ｚは前記第１の方向に並んだ走査領域の数、αは前記第１の方向での１走査周期における実光束走査時間に関する定数である。
4. 該走査型表示装置は、前記光束を観察者の眼に対して走査することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の走査型表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の走査型表示装置を有し、
   撮影画像を前記走査型表示装置により表示することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１から４のいずれか１つに記載の走査型表示装置と、
   該走査型表示装置に画像信号を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。