(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-08
(45)【発行日】2022-12-16
(54)【発明の名称】画像表示装置および光学機器
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20221209BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20221209BHJP
B60K 35/00 20060101ALI20221209BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
G02B26/10 104Z
B60K35/00 A
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020528714
(86)(22)【出願日】2019-05-22
(86)【国際出願番号】 JP2019020353
(87)【国際公開番号】W WO2020008750
(87)【国際公開日】2020-01-09
【審査請求日】2021-11-09
(31)【優先権主張番号】P 2018128328
(32)【優先日】2018-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018183291
(32)【優先日】2018-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111383
【弁理士】
【氏名又は名称】芝野 正雅
(74)【代理人】
【識別番号】100170922
【弁理士】
【氏名又は名称】大橋 誠
(72)【発明者】
【氏名】浦上 進
(72)【発明者】
【氏名】古屋 博之
(72)【発明者】
【氏名】黒塚 章
(72)【発明者】
【氏名】山本 雄大
(72)【発明者】
【氏名】山口 光隆
(72)【発明者】
【氏名】柏原 芳郎
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２２４２５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４４８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－３００３２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０８４２０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０６８８８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１５６４８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３１８４３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００７／００９７３２２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
Ｇ０２Ｂ ２６／１０
Ｂ６０Ｋ ３５／００
Ｇ０９Ｇ ３／０２
Ｇ０９Ｇ ３／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、前記光源からの光が照射されることにより画像が形成されるスクリーンと、
前記スクリーンからの光により虚像を生成する光学系と、
前記スクリーンを光軸方向に移動させる駆動部と、
前記駆動部を支持する支持ベースと、
前記支持ベース上の非可動部に設置されたダイナミックダンパーと、を備え、
前記駆動部は、
前記スクリーンを保持するホルダと、
前記ホルダに装着されたコイルと、
前記支持ベースに設置され前記コイルに磁界を付与する磁気回路と、を備え、
前記磁気回路は、前記磁気回路の上面に載せられて前記磁気回路のヨークとして機能する磁気カバーを備え、
前記ダイナミックダンパーは、前記磁気カバーの上面に設置されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項2】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記磁気カバーの上面に複数の前記ダイナミックダンパーが設置されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項3】
請求項２に記載の画像表示装置において、前記磁気カバーの中心に対して対称な位置にそれぞれ前記ダイナミックダンパーが設置されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項4】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の画像表示装置において、前記支持ベースは、ダンパーを介して固定ベースに支持されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項5】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の画像表示装置において、共振周波数が異なる複数の前記ダイナミックダンパーが、前記非可動部に設置されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項6】
請求項５に記載の画像表示装置において、前記複数のダイナミックダンパーは、それぞれ、質量部材と、前記質量部材を前記非可動部に連結するダンパーとを備え、
前記各ダイナミックダンパーの前記質量部材の重さを均一に設定し、且つ、前記各ダイナミックダンパーの硬度を互いに相違させることにより、前記複数のダイナミックダンパーの共振周波数が互いに相違している、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項7】
光源と、前記光源からの光が導かれる光学系と、
前記光学系を移動させる駆動部と、
前記駆動部を支持する支持ベースと、
前記支持ベース上の非可動部に設置されたダイナミックダンパーと、を備え、
前記光学系は、前記光源からの光が照射されることにより画像が形成されるスクリーンを含み、
前記駆動部は、
前記スクリーンを保持するホルダと、
前記ホルダに装着されたコイルと、
前記支持ベースに設置され前記コイルに磁界を付与する磁気回路と、を備え、
前記磁気回路は、前記磁気回路の上面に載せられて前記磁気回路のヨークとして機能する磁気カバーを備え、
前記ダイナミックダンパーは、前記磁気カバーの上面に設置されている、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項8】
請求項７に記載の光学機器において、
前記駆動部は、前記スクリーンを光軸方向に駆動する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項9】
請求項７または８に記載の光学機器において、前記光学系の移動に異常が生じているか否かを検出し、前記異常を検出した場合に前記光の照射を禁止する制御部を備える、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項10】
光源と、
前記光源からの光が導かれる光学系と、
前記光学系を移動させる駆動部と、
前記駆動部を支持する支持ベースと、
前記支持ベース上の非可動部に設置されたダイナミックダンパーと、
前記光学系の移動に異常が生じているか否かを検出し、前記異常を検出した場合に前記光の照射を禁止する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記駆動部に対する電気信号の導通状態に基づいて、前記駆動部の異常を検出し、前記駆動部の異常を検出した場合に前記光の照射を禁止する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項11】
請求項９または１０に記載の光学機器において、前記駆動部は、コイルと磁石との間に生じる電磁力によって前記光学系を駆動させ、
前記コイルにかかる電圧を計測する電圧計測部を備え、
前記制御部は、前記光学系の動作時に前記電圧計測部から出力された電圧が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動部の異常を検出する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項12】
請求項９ないし１１の何れか一項に記載の光学機器において、前記光学系の移動位置を検出する位置検出部を備え、
前記制御部は、前記光学系の動作時に前記位置検出部における位置検出動作を監視して前記位置検出部の異常を検出し、前記位置検出部の異常を検出した場合に前記光の照射を禁止する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項13】
請求項１２に記載の光学機器において、前記位置検出部は、前記光学系の位置を検出して検出信号を出力するエンコーダと、前記エンコーダから出力された検出信号を逓倍化する逓倍回路とを備え、
前記制御部は、前記逓倍回路から逓倍化信号が出力されない場合に、前記位置検出部の異常を検出する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項14】
請求項９ないし１３の何れか一項に記載の光学機器において、前記制御部は、初動制御において、前記光学系の移動に異常が生じているか否かを検出する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項15】
光源と、
前記光源からの光が導かれる光学系と、
前記光学系を移動させる駆動部と、
前記駆動部を支持する支持ベースと、
前記支持ベース上の非可動部に設置されたダイナミックダンパーと、
前記光学系の移動に異常が生じているか否かを検出し、前記異常を検出した場合に前記光の照射を禁止する制御部と、
前記光学系の移動位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部からの信号に基づいて前記駆動部による前記光学系の移動を目標波形に追従させるサーボ回路と、を備え、
前記制御部は、前記サーボ回路による前記光学系のサーボ制御時に、前記光学系の駆動波形と前記目標波形との差分に基づいて、前記光の照射を禁止する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項16】
請求項１５に記載の光学機器において、前記制御部は、前記サーボ回路による前記光学系のサーボ制御時に、前記光学系の駆動波形と前記目標波形との差分の累積値が所定の閾値より大きい場合に前記光の照射を禁止する、
ことを特徴とする光学機器。
【請求項17】
請求項１５または１６に記載の光学機器において、前記制御部は、前記光学系を駆動するための１フレーム区間における前記差分に基づいて、前記光の照射を禁止する、
ことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像表示装置および光学機器に関し、たとえば、乗用車等の移動体に搭載して好適なものである。
【背景技術】
【0002】
近年、ヘッドアップディスプレイと称される画像表示装置の開発が進められ、乗用車等の移動体に搭載されている。乗用車に搭載されるヘッドアップディスプレイでは、画像情報により変調された光がウインドシールド（フロントガラス）に向けて投射され、その反射光が運転者の目に照射される。これにより、運転者は、ウインドシールドの前方に、画像の虚像を見ることができる。たとえば、車速や外気温等が、虚像として表示される。最近では、ナビゲーション画像や、通行人を注意喚起する画像を虚像として表示することも検討されている。
【0003】
上記ヘッドアップディスプレイでは、虚像を生成するための光源として、半導体レーザ等のレーザ光源が用いられ得る。この構成では、映像信号に応じてレーザ光が変調されつつ、レーザ光がスクリーンを走査する。スクリーンでは、レーザ光が拡散され、運転者の目に照射される光の領域が広げられる。これにより、運転者が多少頭を動かしても、目が照射領域から外れなくなり、運転者は、良好かつ安定的に画像（虚像）を見ることができる。
【0004】
以下の特許文献１には、スクリーンを光軸方向に移動させて、虚像の結像位置を前後方向に変化させる構成が記載されている。この構成では、電磁アクチュエータを用いて、スクリーンが高速で駆動される。スクリーンの位置を光軸方向に高速で変化させながら、スクリーンに一連の画像を描画することにより、運転者に、奥行き方向に広がる画像を視認させることができる。
【0005】
しかしながら、このようにスクリーンを高速で移動させると、スクリーンの移動に伴い振動が発生し、この振動によって共鳴音等が生じ得る。これを回避するため、上記特許文献１の構成では、スクリーンの駆動部を支持ベースが、ダンパーを介して、固定ベースに装着されている。これにより、スクリーン駆動時に生じた振動は、固定ベースに伝播する前に、ダンパーで吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１８－１３６３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかながら、上記特許文献１の構成では、可動部の移動に伴う反動により支持ベースから固定ベースに反力が加わり、この反力により、固定ベースを支持するケース等の支持部材に振動が生じ得る。この振動により、ケース等の支持部材において、共鳴音が生じてしまう。
【0008】
かかる課題に鑑み、本発明は、スクリーンを高速で移動させることにより生じる振動を、より効果的に取り除くことが可能な画像表示装置および光学機器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】
【0009】
本発明の第１の態様に係る画像表示装置は、光源と、前記光源からの光が照射されることにより画像が形成されるスクリーンと、前記スクリーンからの光により虚像を生成する光学系と、前記スクリーンを光軸方向に移動させる駆動部と、前記駆動部を支持する支持ベースと、前記支持ベース上の非可動部に設置されたダイナミックダンパーと、を備える。前記駆動部は、前記スクリーンを保持するホルダと、前記ホルダに装着されたコイルと、前記支持ベースに設置され前記コイルに磁界を付与する磁気回路と、を備える。前記磁気回路は、前記磁気回路の上面に載せられて前記磁気回路のヨークとして機能する磁気カバーを備え、前記ダイナミックダンパーは、前記磁気カバーの上面に設置されている。
【0010】
本態様に係る画像表示装置によれば、駆動部と支持ベースとが一体化された構造体の振動エネルギーが、ダイナミックダンパーによって吸収される。これにより、ダイナミックダンパーの目標周波数帯において、構造体の動きが抑制され、構造体からの反動がケース等の他の部材に付与されることが抑制される。よって、ケース等の他の部材の振動を抑制でき、他の部材における共鳴を抑制することができる。
【0011】
なお、本態様に係る画像表示装置において、ダイナミックダンパーとは、振動抑制技術の一つであり、振動する対象物に、補助的な質量体を、バネなどを介して付加することにより、対象物の固有振動数周辺での共振現象を抑制する装置のことである。ダイナミックダンパー（dynamic damper）は、機械をはじめ建築、土木などの分野でも用いられており、動吸振器（ＤＶＡ：Dynamic Vibration Absorber）、同調質量ダンパー（ＴＭＤ：Tuned Mass Damper）、質量ダンパー（Mass Damper）等とも呼ばれている。
【0012】
本発明の第２の態様に係る光学機器は、光源と、前記光源からの光が導かれる光学系と、前記光学系を移動させる駆動部と、前記駆動部を支持する支持ベースと、前記支持ベース上の非可動部に設置されたダイナミックダンパーと、を備える。前記光学系は、前記光源からの光が照射されることにより画像が形成されるスクリーンを含む。前記駆動部は、前記スクリーンを保持するホルダと、前記ホルダに装着されたコイルと、前記支持ベースに設置され前記コイルに磁界を付与する磁気回路と、を備える。前記磁気回路は、前記磁気回路の上面に載せられて前記磁気回路のヨークとして機能する磁気カバーを備え、前記ダイナミックダンパーは、前記磁気カバーの上面に設置されている。
【0013】
本態様に係る光学機器によれば、第１の態様と同様の効果が奏される。
【発明の効果】
【0014】
以上のとおり、本発明によれば、スクリーンを高速で移動させることにより生じる振動を、より効果的に取り除くことが可能な画像表示装置および光学機器を提供することができる。
【0015】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図6】図６（ａ）は、実施形態１に係る、磁気カバーとダイナミックダンパーとの組み立て過程を示す分解斜視図である。図６（ｂ）は、実施形態１に係る、磁気カバーとダイナミックダンパーとが組み立てられた状態を示す斜視図である。
【図8】図８（ａ）は、実施形態１に係る、支持部材とサスペンションとを組み立てた状態の構成を示す斜視図である。図８（ｂ）は、実施形態１に係る、支持部材に対するサスペンションの取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図10】図１０（ａ）は、実施形態１に係る、スクリーン駆動系の駆動モデルを示す図である。図１０（ｂ）、（ｃ）は、実施形態１に係る、図１０（ａ）の駆動モデルを駆動した場合のゲイン特性および位相特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図15】図１５（ａ）は、実施形態１の他の変更例に係るダイナミックダンパーの組み立て過程を示す分解斜視図である。図１５（ｂ）は、実施形態１の他の変更例に係る、ダイナミックダンパーの近傍をＹ軸負方向に見た場合の側面図である。
【図18】図１８（ａ）は、実施形態２に係るエンコーダおよびスケールをＹ軸負方向に見た場合の模式図である。図１８（ｂ）は、実施形態２に係るセンサおよびスケールをＸ軸負方向に見た場合の模式図である。図１８（ｃ）は、実施形態２に係るエンコーダの検出信号およびエンコーダの検出信号に基づいて生成される逓倍化信号を模式的に示す図である。
【図20】図２０（ａ）は、実施形態２に係るセンサの逓倍化信号がオンになるタイミングの前後を模式的に示すグラフである。図２０（ｂ）は、実施形態２に係る駆動波形とセンサの逓倍化信号との関係を模式的に示すグラフである。
【0017】
ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。本実施形態は、車載用のヘッドアップディスプレイに本発明を適用したものである。
【0019】
＜実施形態１＞
図１（ａ）、（ｂ）は、画像表示装置２０の使用形態を模式的に示す図である。図１（ａ）は、乗用車１の側方から乗用車１の内部を透視した模式図、図１（ｂ）は、乗用車１の内部から走行方向前方を見た図である。
図１（ａ）、（ｂ）は、画像表示装置２０の使用形態を模式的に示す図である。図１（ａ）は、乗用車１の側方から乗用車１の内部を透視した模式図、図１（ｂ）は、乗用車１の内部から走行方向前方を見た図である。
【0020】
図１（ａ）に示すように、画像表示装置２０は、乗用車１のダッシュボード１１の内部に設置される。
【0021】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、画像表示装置２０は、映像信号により変調されたレーザ光を、ウインドシールド１２下側の運転席寄りの投射領域１３に投射する。レーザ光は、投射領域１３で反射され、運転者２の目の位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に照射される。これにより、運転者２の前方の視界に、虚像として所定の画像３０が表示される。運転者２は、ウインドシールド１２の前方の景色上に、虚像である画像３０を重ね合わせて見ることができる。すなわち、画像表示装置２０は、虚像である画像３０をウインドシールド１２の投射領域１３の前方の空間に結像させる。
【0022】
図１（ｃ）は、画像表示装置２０の構成を模式的に示す図である。
【0023】
画像表示装置２０は、照射光生成部２１と、ミラー２２とを備える。照射光生成部２１は、映像信号により変調された光を出射する。ミラー２２は曲面状の反射面を有し、照射光生成部２１から出射された光をウインドシールド１２に向けて反射する。ウインドシールド１２で反射された光は、運転者２の目２ａに照射される。照射光生成部２１の光学系とミラー２２は、ウインドシールド１２の前方に虚像による画像３０が所定の大きさで表示されるように設計されている。
【0024】
ミラー２２は、後述するスクリーン１０８、１０９から生じた光により虚像を生成するための光学系を構成する。この光学系は、必ずしも、ミラー２２のみから構成されていなくてもよい。たとえば、この光学系が、複数のミラーを含んでいてもよく、また、レンズ等を含んでいてもよい。
【0025】
図２は、画像表示装置２０の照射光生成部２１の構成および照射光生成部２１に用いる回路の構成を示す図である。
【0026】
照射光生成部２１は、光源１０１と、コリメータレンズ１０２ａ～１０２ｃと、ミラー１０３と、ダイクロイックミラー１０４、１０５と、走査部１０６と、補正レンズ１０７と、スクリーン１０８、１０９と、駆動部３００とを備える。
【0027】
光源１０１は、３つのレーザ光源１０１ａ～１０１ｃを備える。レーザ光源１０１ａ～１０１ｃは、それぞれ、赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯のレーザ光を出射する。本実施形態では、画像３０としてカラー画像を表示するために、光源１０１が３つのレーザ光源１０１ａ～１０１ｃを備えている。画像３０として単色の画像を表示する場合、光源１０１は、画像の色に対応する１つのレーザ光源のみを備えていてもよい。レーザ光源１０１ａ～１０１ｃは、たとえば、半導体レーザからなっている。
【0028】
レーザ光源１０１ａ～１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ１０２ａ～１０２ｃによって略平行光に変換される。このとき、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、図示しないアパーチャによって、円形のビーム形状に整形される。なお、コリメータレンズ１０２ａ～１０２ｃに代えて、レーザ光を円形のビーム形状に整形し且つ平行光化する整形レンズを用いてもよい。この場合、アパーチャは省略され得る。
【0029】
その後、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃから出射された各色のレーザ光は、ミラー１０３と２つのダイクロイックミラー１０４、１０５によって光軸が整合される。ミラー１０３は、コリメータレンズ１０２ａを透過した赤色レーザ光を略全反射する。ダイクロイックミラー１０４は、コリメータレンズ１０２ｂを透過した緑色レーザ光を反射し、ミラー１０３で反射された赤色レーザ光を透過する。ダイクロイックミラー１０５は、コリメータレンズ１０２ｃを透過した青レーザ光を反射し、ダイクロイックミラー１０４を経由した赤色レーザ光および緑色レーザ光を透過する。ミラー１０３と２つのダイクロイックミラー１０４、１０５は、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃから出射された各色のレーザ光の光軸を整合させるように配置されている。
【0030】
走査部１０６は、ダイクロイックミラー１０５を経由した各色のレーザ光を反射する。走査部１０６は、たとえば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）ミラーからなっており、ダイクロイックミラー１０５を経由した各色のレーザ光が入射されるミラー１０６ａを、駆動信号に応じて、Ｙ軸に平行な軸とＹ軸に垂直な軸の周りに回転させる構成を備える。このようにミラー１０６ａを回転させることにより、レーザ光の反射方向が、Ｘ－Ｚ平面の面内方向およびＹ－Ｚ平面の面内方向において変化する。これにより、後述のように、各色のレーザ光によってスクリーン１０８、１０９が走査される。
【0031】
なお、ここでは、走査部１０６が、２軸駆動方式のＭＥＭＳミラーにより構成されたが、走査部１０６は、他の構成であってもよい。たとえば、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラーと、Ｙ軸に垂直な軸の周りに回転駆動されるミラーとを組み合わせて走査部１０６が構成されてもよい。
【0032】
補正レンズ１０７は、走査部１０６によるレーザ光の振り角に拘わらず、各色のレーザ光をＺ軸正方向に向かわせるように設計されている。スクリーン１０８、１０９は、レーザ光が走査されることにより画像が形成され、入射したレーザ光を運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス領域）に拡散させる作用を有する。スクリーン１０８、１０９は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明な樹脂からなっている。
【0033】
スクリーン１０８は、奥行き方向に視距離が変化する奥行き画像を表示させるために用いられ、スクリーン１０９は、視距離が一定の固定画像を表示させるために用いられる。奥行き画像として、たとえば車両の進行方向を案内するための矢印等が表示され、固定画像として、たとえば車速や外気温を示す文字等が表示される。
【0034】
【0035】
画像処理回路２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理ユニットやメモリを備え、入力された映像信号を処理してレーザ駆動回路２０２、ミラー駆動回路２０３およびスクリーン駆動回路２０４を制御する。レーザ駆動回路２０２は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃの出射強度を変化させる。ミラー駆動回路２０３は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、走査部１０６のミラー１０６ａを駆動する。スクリーン駆動回路２０４は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、スクリーン１０８、１０９を駆動する。画像表示動作時における画像処理回路２０１における制御については、追って、図９（ａ）を参照して説明する。
【0036】
【0037】
図３（ａ）に示すように、スクリーン１０８のレーザ光入射側の面（Ｚ軸負側の面）には、レーザ光をＸ軸方向に発散させるための複数の第１のレンズ部１０８ａが、Ｘ軸方向に並ぶように形成されている。Ｙ軸方向に見たときの第１のレンズ部１０８ａの形状は略円弧形状である。第１のレンズ部１０８ａのＸ軸方向の幅は、たとえば、５０μｍである。
【0038】
また、スクリーン１０８のレーザ光出射側の面（Ｚ軸正側の面）には、レーザ光をＹ軸方向に発散させるための複数の第２のレンズ部１０８ｂが、Ｙ軸方向に並ぶように形成されている。Ｘ軸方向に見たときの第２のレンズ部１０８ｂの形状は略円弧形状である。第２のレンズ部１０８ｂのＹ軸方向の幅は、たとえば、７０μｍである。
【0039】
上記構成を有するスクリーン１０８の入射面（Ｚ軸負側の面）が、図３（ｂ）に示すように、各色のレーザ光が重ねられたビームＢ１によって、Ｘ軸正方向に走査される。スクリーン１０８の入射面に対して、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ１～Ｌｋが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ１～Ｌｋの開始位置と終了位置は、Ｘ軸方向において一致している。ビームＢ１の径は、たとえば、５０μｍ程度に設定される。
【0040】
映像信号により各色のレーザ光が変調されたビームＢ１により走査ラインＬ１～Ｌｋが高周波で走査されることにより、画像が構成される。こうして構成された画像が、スクリーン１０８と、ミラー２２およびウインドシールド１２（図１（ｃ）参照）を介して、運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス）に投射される。これにより、運転者２は、ウインドシールド１２の前方の空間に、虚像として画像３０を視認する。
【0041】
スクリーン１０９も、スクリーン１０８と同様の構成となっている。スクリーン１０９は、Ｙ軸方向の幅がスクリーン１０８よりも小さく設定されている。スクリーン１０９も、スクリーン１０８と同様、ビームＢ１によってＸ軸方向に走査される。スクリーン１０９に対する走査ラインの数は、スクリーン１０８に対する走査ラインの数よりも少ない。
【0042】
本実施形態では、スクリーン１０８、１０９が一体的に支持されて駆動部３００により駆動される。奥行き画像の表示において、スクリーン１０８は、スクリーン１０９とともに、光軸方向（Ｚ軸方向）に移動されつつ、ビームＢ１によって走査される。固定画像の表示において、スクリーン１０９は、スクリーン１０８とともに所定の位置に停止されて、ビームＢ１によって走査される。
【0043】
次に、駆動部３００の構成について説明する。
【0044】
図４（ａ）は、駆動部３００の構成を示す斜視図、図４（ｂ）は、磁気カバー３０２および保持部３０１を取り外した状態の駆動部３００の構成を示す斜視図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）には、駆動部３００が支持ベース３０６および固定ベース３１０に支持された状態が示されている。
【0045】
なお、以下では、ＸＹＺ軸により方向を規定する他、便宜上、平面視において、駆動部３００の中心に近い方を内側とし、駆動部３００の中心から離れた方を外側として構成の説明を行う。
【0046】
図４（ａ）に示すように、スクリーン１０８、１０９は、互いに同じ方向に傾くように保持部３０１に一体的に支持されている。２つのスクリーン１０８、１０９は、駆動部３００による移動方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向（Ｙ軸方向）に並び、且つ、移動方向（Ｚ軸方向）に所定の距離だけ互いにずれた位置に設置されている。保持部３０１は、スクリーン１０８、１０９を保持する枠状のホルダ３０１ａと、スクリーン１０８、１０９の周囲を覆う板状の遮光部材３０１ｂ、３０１ｃとを備える。遮光部材３０１ｂ、３０１ｃは、外部からの自然光が光学系を逆行してホルダ３０１ａに入射することを防ぐためのものである。
【0047】
保持部３０１の周囲は、磁気カバー３０２によって覆われている。磁気カバー３０２は、磁気回路３０７の上面に載せられている。磁気カバー３０２は、磁性材料からなっており、磁気回路３０７のヨークとして機能する。磁気回路３０７の上面に磁気カバー３０２が載せられると、磁気カバー３０２が磁気回路３０７に吸着される。これにより、磁気カバー３０２が駆動部３００に設置される。
【0048】
磁気カバー３０２には、保持部３０１を通すための開口３０２ａと、支持部材３０３の梁部３０３ｃ（図８（ａ）参照）を通すためのスリット３０２ｂが設けられている。磁気カバー３０２の上面に、２つのダイナミックダンパー３０８が設置されている。磁気カバー３０２とダイナミックダンパー３０８との組み立て方法については、追って、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【0049】
スクリーン１０８、１０９が設置された保持部３０１が、図４（ｂ）に示す支持部材３０３の内枠部３０３ａに設置される。支持部材３０３は、４つのサスペンション３０４によって、Ｚ軸方向に移動可能に、Ｙ軸方向に並ぶ２つの支持ユニット３０５に支持されている。支持ユニット３０５は、支持ベース３０６に設置されている。支持ユニット３０５は、Ｘ軸正側とＸ軸負側にそれぞれゲルカバー３０５ａを備え、これらゲルカバー３０５ａ内にダンピングのためのゲルが充填されている。
【0050】
こうして、スクリーン１０８、１０９は、保持部３０１、支持部材３０３、サスペンション３０４および支持ユニット３０５を介して、Ｚ軸方向に移動可能に支持ベース３０６に支持される。支持部材３０３およびサスペンション３０４の構成は、追って、図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【0051】
支持ベース３０６には、さらに、磁気回路３０７が設置されている。磁気回路３０７は、支持部材３０３に装着されたコイル３４１（図８（ａ）参照）に磁界を付与するためのものである。コイル３４１に駆動信号（電流）を印加することにより、コイル３４１にＺ軸方向の電磁力が励起される。これにより、コイル３４１と共に支持部材３０３がＺ軸方向に駆動される。こうして、スクリーン１０８、１０９が、Ｚ軸方向に移動する。磁気回路３０７の構成は、追って、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【0052】
支持ベース３０６は、ダンパーユニット３０９を介して、固定ベース３１０に設置されている。ダンパーユニット３０９は、固定ベース３１０に対して支持ベース３０６をＺ軸正方向に浮かせた状態で、支持ベース３０６を支持する。ダンパーユニット３０９は、支持部材３０３の駆動により生じた振動が支持ベース３０６から固定ベース３１０に伝搬する前に、振動を吸収する。ダンパーユニット３０９および固定ベース３１０の構成は、追って、図７を参照して説明する。
【0053】
固定ベース３１０には、さらに、位置検出ユニット４００が設置されている。位置検出ユニット４００は、支持部材３０３のＸ軸正側の側面に対向するプリント基板４０１を備える。このプリント基板４０１のＸ軸負側の面にエンコーダ（図示せず）が配置されている。このエンコーダによって、支持部材３０３のＺ軸方向の位置が検出される。エンコーダによる支持部材３０３の位置検出方法については、追って、図８（ａ）を参照して説明する。
【0054】
図５（ａ）は、磁気回路３０７の構成を示す斜視図である。
【0055】
磁気回路３０７は、Ｙ軸方向に並ぶように配置された２つのヨーク３２１を備える。Ｘ軸方向に見たときのヨーク３２１の形状はＵ字状である。２つのヨーク３２１は、それぞれ、内側の壁部３２１ｂが２つに分かれている。各ヨーク３２１の外側の壁部３２１ａの内側に磁石３２２が設置される。また、各ヨーク３２１の内側の２つの壁部３２１ｂの外側に、それぞれ、磁石３２２に対向するように磁石３２３が設置される。互いに対向する磁石３２２と磁石３２３との間には、後述するコイル３４１（図８（ａ）参照）が挿入される隙間が生じている。
【0056】
さらに、磁気回路３０７は、Ｘ軸方向に並ぶように配置された２つのヨーク３２４を備える。Ｙ軸方向に見たときのヨーク３２４の形状はＵ字状である。２つのヨーク３２４は、それぞれ、外側の壁部３２４ａが２つに分かれており、内側の壁部３２４ｂも２つに分かれている。各ヨーク３２４の外側の２つの壁部３２４ａの内側にそれぞれ磁石３２５が設置される。また、各ヨーク３２４の内側の２つの壁部３２４ｂの外側に、それぞれ、磁石３２５に対向するように磁石３２６が設置される。互いに対向する磁石３２５と磁石３２６との間には、後述するコイル３４１（図８（ａ）参照）が挿入される隙間が生じている。磁石３２６のＹ軸方向の端部は、隣り合うヨーク３２１の内側の壁部３２１ｂに側面に重なっている。
【0057】
図５（ｂ）は、磁気回路３０７を支持ベース３０６に設置する過程を示す斜視図である。
【0058】
図５（ｂ）に示すように、支持ベース３０６は、平面視において略長方形の輪郭を有する。支持ベース３０６は、剛性の高い金属材料からなっている。支持ベース３０６の中央には、レーザ光を通すための開口３１１が形成されている。また、支持ベース３０６の四隅には、それぞれ、ダンパーユニット３０９を設置するための円形の孔３１３が形成されている。
【0059】
さらに、支持ベース３０６のＹ軸正側の端部とＹ軸負側の端部には、Ｘ軸方向の中央位置に、それぞれ、支持ユニット３０５を設置するための開口３１２が形成されている。また、支持ベース３０６の上面（Ｚ軸正側の面）には、磁気回路３０７や支持ユニット３０５を位置決めするための複数のボス３１４が形成されている。
【0060】
２つのヨーク３２１の下面と２つのヨーク３２４の下面には、それぞれ、支持ベース３０６のボス３１４が嵌まり込む位置に孔（図示せず）が形成されている。ヨーク３２１、３２４の下面に形成された孔にボス３１４が嵌まり込むようにして、ヨーク３２１、３２４が支持ベース３０６の上面に設置される。これにより、図４（ｂ）に示すように、磁気回路３０７が、支持ベース３０６の上面に設置される。
【0061】
【0062】
図６（ａ）に示すように、ダイナミックダンパー３０８は、質量部材３０８ａと、ダンパー３０８ｂと、スリーブ３０８ｃと、ネジ３０８ｅを備える。
【0063】
質量部材３０８ａは、金属等の高比重の材料からなっている。本実施形態では、ダイナミックダンパー３０８が磁気カバー３０２の上面に設置されるため、磁気回路３０７への影響を避けるために、質量部材３０８ａが、真鍮や、亜鉛、銅等の非磁性の金属材料により構成される。質量部材３０８ａは、平面視において、磁気カバー３０２の対角部分に沿う形状を有する。２つの質量部材３０８ａは、同じ形状である。ここでは、２つの質量部材３０８ａの材質および質量が互いに同じとなっている。
【0064】
質量部材３０８ａは、両端の上面にそれぞれ円形の凹部３０８ａ１を備え、両端の下面にもそれぞれ円形の凹部３０８ａ２を備える。凹部３０８ａ１、３０８ａ２は、全て同じ形状である。凹部３０８ａ１、３０８ａ２の直径は、質量部材３０８ａの平面方向の幅よりも大きい。このため、凹部３０８ａ１、３０８ａ２の側方は、開放された状態となっている。上下に並ぶ凹部３０８ａ１、３０８ａ２は、同軸に配置されている。上下に並ぶ凹部３０８ａ１、３０８ａ２を貫通する円形の開口３０８ａ３が形成されている。開口３０２ａも、上下に並ぶ凹部３０８ａ１、３０８ａ２と同軸である。開口３０２ａの側方に切欠き３０８ａ４が形成されている。
【0065】
ダンパー３０８ｂは、制振性に優れた材料により一体形成されている。たとえば、ダンパー３０８ｂは、アルファゲルや、ゴム等の粘性減衰が大きい材料から形成される。ダンパー３０８ｂの外周には、厚み方向の中央位置に、溝３０８ｂ２が全周に亘って形成されている。
【0066】
ダンパー３０８ｂは、溝３０８ｂ２に開口３０８ａ３の内周部が嵌まり、且つ、ダンパー３０８ｂの上部および下部がそれぞれ凹部３０８ａ１、３０８ａ２に嵌まるようにして、質量部材３０８ａの端部に装着される。このとき、ダンパー３０８ｂは、質量部材３０８ａの切欠き３０８ａ４から開口３０８ａ３に向かって押し込まれる。その後、ダンパー３０８ｂの中心に形成された孔３０８ｂ１に、円筒状のスリーブ３０８ｃが嵌められる。こうして、２つのダンパー３０８ｂが、質量部材３０８ａの両端に装着される。
【0067】
ダンパー３０８ｂの厚みは、質量部材３０８ａの厚みよりも大きい。したがって、ダンパー３０８ｂが質量部材３０８ａに装着された状態において、ダンパー３０８ｂの上端および下端は、質量部材３０８ａの上面および下面から突出している。スリーブ３０８ｃのＺ軸方向の長さは、ダンパー３０８ｂの厚みより短く、ネジ３０８ｅで固定された状態でダンパー３０８ｂがスリーブ３０８ｃの長さと同じ厚みまで圧縮される。
【0068】
磁気カバー３０２には、上述の開口３０２ａおよびスリット３０２ｂの他に、ネジ３０８ｅを留めるためのネジ孔３０２ｃが形成されている。上記のようにして２つのダンパー３０８ｂが質量部材３０８ａの両端に装着された後、ダンパー３０８ｂの孔３０８ｂ１にスリーブ３０８ｃが装着される。その後、ダンパー３０８ｂの上面にワッシャー３０８ｄが載せられ、ワッシャー３０８ｄおよびスリーブ３０８ｃを介してネジ３０８ｅが磁気カバー３０２のネジ孔３０２ｃに留められる。これにより、図６（ｂ）に示すように、２つのダイナミックダンパー３０８が磁気カバー３０２に装着される。
【0069】
上記のように、ダンパー３０８ｂの上端および下端は、質量部材３０８ａの上面および下面から突出している。このため、図６（ｂ）の状態において、２つの質量部材３０８ａは、磁気カバー３０２の上面から浮いた状態となっている。
【0070】
図７は、支持ベース３０６と固定ベース３１０の組み立て過程を示す分解斜視図である。
【0071】
図７に示すように、ダンパーユニット３０９は、ダンパー３０９ａと、スリーブ３０９ｂと、ワッシャー３０９ｃと、ネジ３０９ｄと、を備える。固定ベース３１０は、レーザ光を通すための開口３３１と、ネジ３０９ｄをネジ留めするためのネジ孔３３５と、位置検出ユニット４００を設置するための開口３３３と、位置検出ユニット４００を位置決めするためのボス３３４と、を備える。固定ベース３１０は、剛性の高い金属材料で一体形成されている。
【0072】
ダンパー３０９ａは、制振性に優れた材料により一体形成されている。たとえば、ダンパー３０９ａは、アルファゲルや、ゴム等の粘性減衰が大きい材料から形成される。ダンパー３０９ａの中心に形成された孔に、円筒状のスリーブ３０９ｂが嵌められている。支持ベース３０６の四隅に形成された孔３１３に、それぞれ、ダンパー３０９ａが嵌められる。この状態で、ワッシャー３０９ｃがダンパー３０９ａの上面に載せられる。さらに、ネジ３０９ｄがワッシャー３０９ｃに通されて、固定ベース３１０のネジ孔３３５にネジ留めされる。これにより、ダンパー３０９ａを介して、支持ベース３０６が固定ベース３１０に支持される。
【0073】
【0074】
図８（ａ）に示すように、支持部材３０３は、枠状の形状を有する。支持部材３０３は、軽量かつ剛性の高い材料により形成される。たとえば、カーボンフィラー配合の液晶ポリマーによって支持部材３０３が形成される。支持部材３０３は、それぞれ平面視において略長方形の内枠部３０３ａと外枠部３０３ｂとを備える。平面視において内枠部３０３ａの中心と外枠部３０３ｂの中心が互いに一致するように、４つの梁部３０３ｃによって、内枠部３０３ａと外枠部３０３ｂが連結されている。内枠部３０３ａは、外枠部３０３ｂに対して上方（Ｚ軸正方向）にシフトした位置に持ち上げられている。
【0075】
内枠部３０３ａの上面に、図４（ａ）に示した保持部３０１が設置される。また、外枠部３０３ｂの下面に、コイル３４１が装着される。コイル３４１は、外枠部３０３ｂの下面に沿うように、長方形の角が丸められた形状に周回している。
【0076】
外枠部３０３ｂの四隅に、放射状に延びる連結部３０３ｄが形成されている。これら連結部３０３ｄは、上端および下端にそれぞれ鍔部を有する。連結部３０３ｄの上側の鍔部の上面に上側のサスペンション３０４の端部が固定具３０３ｅにより固着される。また、連結部３０３ｄの下側の鍔部の下面に下側のサスペンション３０４の端部が固定具３０３ｅにより固着される。こうして、サスペンション３０４が、支持部材３０３に装着される。
【0077】
図８（ｂ）に示すように、固定具３０３ｅは、ネジ３５１と、板状の２つのクランパ３５２とからなっている。２つのクランパ３５２は、それぞれ、絶縁のため、上下面に酸化処理が施されている。また、これらクランパ３５２には、中央に孔が設けられている。ネジ３５１の軸部の径は、クランパ３５２の孔の径およびサスペンション３０４の孔３０４ｂの径よりも小さい。また、サスペンション３０４の孔３０４ｂはクランパ３５２の孔の径より大きい。
【0078】
サスペンション３０４の孔３０４ｂとクランパ３５２の孔とが同軸になるようにして、サスペンション３０４の端部が２つのクランパ３５２で挟まれる。この状態で、サスペンション３０４の端部が、支持部材３０３の連結部３０３ｄの上面に載せられて、ネジ３５１が連結部３０３ｄのネジ孔３０３ｈにネジ止めされる。これにより、サスペンション３０４の端部が支持部材３０３の連結部３０３ｄの上面に固定される。下側のサスペンション３０４も同様に連結部３０３ｄの下面に固定される。
【0079】
図８（ａ）に示すように、支持部材３０３は、さらに、Ｙ軸方向に隣り合う連結部３０３ｄを繋ぐ橋部３０３ｆを備える。橋部３０３ｆは、Ｙ軸方向の両端を除く部分がＹ軸方向に平行に延びており、この部分の中央に、Ｙ－Ｚ平面に平行な設置面３０３ｇを有する。支持部材３０３のＸ軸正側の橋部３０３ｆの設置面３０３ｇに、スケールが設置される。
【0080】
サスペンション３０４は、それぞれ、Ｘ軸方向の中央位置に、サスペンション３０４を支持ユニット３０５に装着するための装着部３０４ａを有する。この装着部３０４ａが、図４（ｂ）の支持ユニット３０５に装着されることにより、Ｙ軸正側の２つのサスペンション３０４と、Ｙ軸負側の２つのサスペンション３０４が、それぞれ、図４（ｂ）に示すように、支持ユニット３０５に支持される。これにより、外枠部３０３ｂの下面に装着されたコイル３４１が、図５（ａ）に示した磁気回路３０７の互いに対向する磁石間の隙間に挿入される。また、支持部材３０３のＸ軸正側の橋部３０３ｆの設置面３０３ｇに設置されたスケールが、位置検出ユニット４００のプリント基板４０１に設置されたエンコーダに対向する。
【0081】
位置検出ユニット４００のエンコーダは、スケールに光を照射するとともに、スケールからの反射光を受光する光学センサを備え、この光学センサによってＺ軸方向におけるスケールの移動を光学的に検出する。エンコーダからの検出信号に基づいて、支持部材３０３およびスクリーン１０８、１０９のＺ軸方向の位置が検出される。これにより、スクリーン１０８、１０９の駆動が制御される。
【0082】
【0083】
スクリーン１０８は、時刻ｔ０～ｔ５を１サイクルとして移動が繰り返される。時刻ｔ０～ｔ１の間に、スクリーン１０８は、位置Ｐｓ０（最遠位置）から位置Ｐｓ１（最近位置）へと移動され、時刻ｔ２～ｔ５の間に、スクリーン１０８は、位置Ｐｓ１（最近位置）から位置Ｐｓ０（最遠位置）へと戻される。時刻ｔ１～ｔ２の期間において、スクリーン１０８は、位置Ｐｓ１（最近位置）に停止される。スクリーン１０８の移動周期、すなわち、時刻ｔ０～ｔ５の時間は、たとえば、１／６０秒である。スクリーン１０８は、位置検出ユニット４００のエンコーダの出力を監視しながら、上述のコイル３４１に印加する電流を変化させることにより、図９（ａ）に示すように移動される。
【0084】
時刻ｔ０～ｔ１は、図９（ｂ）において、奥行き方向に広がる奥行き画像Ｍ１を表示するための期間であり、時刻ｔ２～ｔ５は、図９（ｂ）において、鉛直方向に広がる鉛直画像Ｍ２を表示するための期間である。時刻ｔ１～ｔ２は、図９（ｂ）において、領域Ｓ２に固定画像Ｍ３を表示するための期間である。
【0085】
時刻ｔ０～ｔ１において、スクリーン１０８を位置Ｐｓ０から位置Ｐｓ１まで線形に移動させつつ、奥行き画像Ｍ１に対応する走査ライン上の、奥行き画像Ｍ１に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃを発光させることにより、図９（ｂ）に示すような奥行き画像Ｍ１が領域Ｓ１に虚像として表示される。
【0086】
また、時刻ｔ１～ｔ２において、スクリーン１０８は位置Ｐｓ１に停止される。これに伴い、固定画像用のスクリーン１０９が固定画像Ｍ３の表示位置に停止される。この間に、固定画像Ｍ３に対応する走査ライン上の、固定画像Ｍ３に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃを発光させることにより、投射領域１３の前方の領域Ｓ２に固定画像Ｍ３が表示される。
【0087】
さらに、時刻ｔ２～ｔ５において、スクリーン１０８が位置Ｐｓ０へと戻される。このとき、スクリーン１０８は、位置Ｐｓ２において、時刻ｔ３～ｔ４の間、停止される。この間に、鉛直画像Ｍ２に対応する走査ライン上の、鉛直画像Ｍ２に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ～１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方に、図９（ｂ）に示すような鉛直画像Ｍ２が表示される。
【0088】
次に、ダイナミックダンパー３０８の作用について説明する。
【0089】
図１０（ａ）は、スクリーン駆動系の駆動モデルを示す図である。
【0090】
図１０（ａ）において、ｍａは、駆動部３００および支持ベース３０６からなる構造体の質量であり、ｍｂは、磁気カバー３０２に装着されたダイナミックダンパー３０８（質量部材３０８ａ）の質量である。また、Ｋａ、Ｃａは、それぞれ、ダンパーユニット３０９のバネ定数および粘性係数であり、Ｋｂ、Ｃｂは、それぞれ、ダイナミックダンパー３０８（ダンパー３０８ｂ）のバネ定数および粘性係数である。ここでは、２つのダイナミックダンパー３０８と、４つのダンパーユニット３０９が、それぞれ、統合されて示されている。
【0091】
この駆動モデルでは、ダイナミックダンパー３０８の質量ｍｂ、バネ定数Ｋｂおよび粘性係数Ｃｂを調節することにより、質量ｍａの構造体の振動エネルギーを、所望の周波数帯においてダイナミックダンパー３０８に吸収させることができる。これにより、構造体の共振を抑制することができる。
【0092】
図１０（ｂ）、（ｃ）は、ダイナミックダンパー３０８による制振作用をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果である。
【0093】
図１０（ｂ）のシミュレーション結果は、以下の条件に基づくものである。
【0094】
【表1】
【0095】
図１０（ｃ）のシミュレーション結果は、以下の条件に基づくものである。
【0096】
【表2】
【0097】
表１、２において、ｆａは、構造体の共振周波数であり、ｆｂは、ダイナミックダンパー３０８の共振周波数である。その他の項目は、図１０（ａ）に示した項目と同様である。
【0098】
図１０（ｂ）、（ｃ）には、それぞれ、ダイナミックダンパー３０８がある場合とない場合の構造体のゲイン特性と位相特性が示されている。図１０（ｂ）、（ｃ）の横軸は、構造体に対する加振周波数であり、縦軸は、ゲインおよび位相である。
【0099】
図１０（ｂ）に示すように、ダイナミックダンパー３０８のパラメータ値を調節することにより、共振点におけるゲインのピークを低減することができる。しかしながら、図１０（ｂ）のシミュレーション結果では、ダイナミックダンパー３０８を装着した場合のゲイン特性において、共振点の両側のゲインがやや上昇し、２つの小さなピークが生じている。このため、ダイナミックダンパー３０８のパラメータ値をさらに最適化する必要がある。
【0100】
これに対し、ダイナミックダンパー３０８のパラメータ値を上記表２のように修正すると、図１０（ｃ）に示すように、共振点両側のゲインのピークを解消できる。ここでは、共振点付近にゲインの小さな山が生じるが、そのピークのゲイン値は、図１０（ｂ）の場合の２つのピークのゲイン値よりも抑制されている。このことから、ダイナミックダンパー３０８のパラメータ値を最適化することにより、構造体の振動を目標の周波数帯において効果的に抑制できることが理解され得る。
【0101】
＜検証＞
発明者らは、図４（ａ）に示したスクリーン駆動機構について、ダイナミックダンパー３０８による制振作用を実験により検証した。ここでは、２つのダイナミックダンパー３０８の一方を省略し、磁気カバー３０２に１つだけダイナミックダンパー３０８を設置した。加振周波数を変化させつつ駆動部３００および支持ベース３０６からなる構造体を振動させ、各加振周波数における構造体の変位をレーザドップラーに基づく測定により求めてゲインを取得した。検証条件は、以下のように設定した。
発明者らは、図４（ａ）に示したスクリーン駆動機構について、ダイナミックダンパー３０８による制振作用を実験により検証した。ここでは、２つのダイナミックダンパー３０８の一方を省略し、磁気カバー３０２に１つだけダイナミックダンパー３０８を設置した。加振周波数を変化させつつ駆動部３００および支持ベース３０６からなる構造体を振動させ、各加振周波数における構造体の変位をレーザドップラーに基づく測定により求めてゲインを取得した。検証条件は、以下のように設定した。
【0102】
【表3】
【0103】
【表4】
【0104】
図１１（ａ）は、ダイナミックダンパー３０８のパラメータ値として表３のパラメータ値を設定した場合のゲイン特性を示す図である。また、図１１（ｂ）は、ダイナミックダンパー３０８のパラメータ値として表４のパラメータ値を設定した場合のゲイン特性を示す図である。図１１（ａ）、（ｂ）において、破線のグラフは、ダイナミックダンパー３０８を装着しなかった場合のゲイン特性を示し、実線のグラフは、ダイナミックダンパー３０８を装着した場合のゲイン特性を示している。
【0105】
図１１（ａ）に示すように、表３のパラメータ値を有するダイナミックダンパー３０８を構造体に設置すると、１３０Ｈｚ付近のゲインのピークを抑制できた。また、図１１（ｂ）に示すように、表４のパラメータ値を有するダイナミックダンパー３０８を構造体に設置すると、２３０Ｈｚ付近のゲインのピークを抑制できた。したがって、これらの検証から、ダイナミックダンパー３０８を構造体に設置することにより、構造体の振動を所定の周波数帯でピンポイントに抑制できることが確認できた。
【0106】
なお、本実施形態では、保持部３０１、支持部材３０３およびコイル３４１からなる可動部がＺ軸方向に駆動されることにより、駆動部３００および支持ベース３０６からなる構造体が振動する。ここで、図９（ａ）に示したように、停止期間を含むように可動部が６０Ｈｚで駆動されると、構造体には、６０～５００Ｈｚ付近で振動が生じる。したがって、本実施形態では、６０～５００Ｈｚ付近において構造体の振動を抑制できればよいと言える。
【0107】
これに対し、図１１（ａ）、（ｂ）の検証では、ダイナミックダンパー３０８を構造体に装着することにより、１３０Ｈｚ付近のゲインのピークと、２３０Ｈｚ付近のゲインのピークが抑制されている。よって、表３、４のパラメータ値を有するダイナミックダンパー３０８は、本実施形態に係るスクリーン駆動機構の制振に、有効に作用すると言える。
【0108】
なお、図１１（ａ）、（ｂ）の検証では、それぞれ、１つのダイナミックダンパー３０８を用いたが、共振周波数が互いに相違する複数のダイナミックダンパー３０８を用いることにより、互いに異なる複数の周波数帯において、駆動部３００および支持ベース３０６からなる構造体の振動を抑制できる。たとえば、共振周波数が互いに相違する複数のダイナミックダンパー３０８を用いることにより、図１１（ａ）、（ｂ）に示した１３０Ｈｚ付近のゲインのピークと２３０Ｈｚ付近のゲインのピークの両方を抑制できる。このように、共振周波数が互いに相違する複数のダイナミックダンパー３０８を用いることにより、より効果的に、構造体に対する制振を実現することができる。
【0109】
＜実施形態１の効果＞
実施形態１によれば、以下の効果が奏される。
実施形態１によれば、以下の効果が奏される。
【0110】
図４（ａ）に示したように、画像表示装置２０は、スクリーン１０８、１０９を光軸方向に移動させる駆動部３００と、駆動部３００を支持する支持ベース３０６と、支持ベース３０６上の非可動部（磁気カバー３０２）に設置されたダイナミックダンパー３０８と、を備える。これにより、駆動部３００と支持ベース３０６とが一体化された構造体の振動エネルギーが、ダイナミックダンパー３０８によって吸収される。これにより、図１１（ａ）、（ｂ）に示したように、ダイナミックダンパー３０８の目標周波数帯において、構造体の動きを抑制でき、構造体からの反動がケース等の他の部材に付与されることを抑制できる。よって、ケース等の他の部材の振動を低減でき、他の部材における共鳴を抑制することができる。
【0111】
図４（ａ）に示したように、磁気回路３０７は、磁気回路３０７の上面に載せられて磁気回路３０７のヨークとして機能する磁気カバー３０２を備え、ダイナミックダンパー３０８は、磁気カバー３０２の上面に設置されている。これにより、磁気カバー３０２上面の広いエリアを用いて、所望のサイズのダイナミックダンパー３０８を円滑に設置することができる。
【0112】
図４（ａ）に示したように、支持ベース３０６は、ダンパーユニット３０９を介して、固定ベース３１０に支持されている。これにより、支持ベース３０６から固定ベース３１０に振動が伝搬しにくくなる。よって、固定ベース３１０を支持する他の部材において、より共鳴が生じにくくなる。
【0113】
上述のように、本実施形態では、共振周波数が異なる２つのダイナミックダンパー３０８が、非可動部（磁気カバー３０２）に設置され得る。これにより、駆動部３００と支持ベース３０６とが一体化された構造体の振動を、異なる周波数帯において抑制できる。よって、より効果的に、構造体に対する制振を実現することができる。
【0114】
なお、ダイナミックダンパー３０８の共振周波数は、質量部材３０８ａの重さ、またはダンパー３０８ｂの硬度（バネ定数、粘性係数）を調節することにより調整できる。ここで、制振効果を高めるためには、質量部材３０８ａの重さが大きい方が好ましい。他方、質量部材３０８ａの重さをダイナミックダンパー３０８ごとに相違させると構造体の重量バランスが不均衡になりやすい。また、ダイナミックダンパー３０８の共振周波数は、質量部材３０８ａの重さの平方根に比例するため、ダイナミックダンパー３０８の共振周波数を調節するためには、質量部材３０８ａの重さを大きく変化させる必要がある。
【0115】
このため、複数のダイナミックダンパー３０８の共振周波数を互いに相違させる場合には、各ダイナミックダンパー３０８の質量部材３０８ａの重さを均一に設定し、ダンパー３０８ｂの硬度（バネ定数、粘性係数）を調節するようにすることが好ましい。これにより、各ダイナミックダンパー３０８の共振周波数を、目標の周波数帯に円滑に調節することができ、目標の制振作用を容易に実現することができる。
【0116】
＜実施形態１の変更例＞
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明は、上記実施形態１に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態１の他に、種々の変更が可能である。
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明は、上記実施形態１に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態１の他に、種々の変更が可能である。
【0117】
たとえば、上記実施形態１では、駆動部３００と支持ベース３０６とが一体化された構造体の非可動部（磁気カバー３０２）に２つのダイナミックダンパー３０８が設置されたが、非可動部に設置されるダイナミックダンパー３０８の数はこれに限られるものではない。
【0118】
たとえば、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、４つのダイナミックダンパー３０８が、非可動部（磁気カバー３０２）に設置されてもよい。これにより、制振対象の周波数帯の数を増やすことができ、構造体の振動をより効果的に抑制することができる。
【0119】
また、ダイナミックダンパー３０８の配置方法は、上記実施形態１に限られるものではなく、他の配置方法であってもよい。
【0120】
たとえば、図１３（ａ）のように、磁気カバー３０２の対角の位置に２つのダイナミックダンパー３０８が配置されてもよく、あるいは、図１３（ｂ）のように、磁気カバー３０２の対辺の位置に２つのダイナミックダンパー３０８が配置されてもよい。
【0121】
なお、図１２（ａ）、（ｂ）および図１３（ａ）、（ｂ）の配置方法では、磁気カバー３０２の中心に対して対称な位置にそれぞれダイナミックダンパー３０８が設置される。したがって、これらの構成では、各ダイナミックダンパー３０８の重さが同一である場合に、複数のダイナミックダンパー３０８の重量バランスが、磁気カバー３０２の中心に対して略均等となる。このように重量バランスが略均等となると、駆動部３００と支持ベース３０６とからなる構造体が、その振動に伴い、斜めに移動しあるいは回動することが起こりにくくなる。よって、より適切に画像を表示させることができる。
【0122】
また、上記実施形態１では、ダイナミックダンパー３０８が磁気カバー３０２に設置されたが、ダイナミックダンパー３０８の設置対象はこれに限られるものではない。たとえば、支持ベース３０６や磁気回路３０７等の他の非可動部に、ダイナミックダンパー３０８が配置されてもよい。但し、磁気カバー３０２の上面には、広い空きスペースが存在するため、上記実施形態のように、磁気カバー３０２の上面を配置スペースとして用いることにより、ダイナミックダンパー３０８を円滑に配置することができる。
【0123】
なお、磁気カバー３０２以外の非可動部に複数のダイナミックダンパー３０８を配置する場合は、支持ベース３０６の中心軸に対して対称な位置にダイナミックダンパー３０８を配置するのが好ましい。これにより、図１２（ａ）、（ｂ）および図１３（ａ）、（ｂ）と同様、駆動部３００と支持ベース３０６とからなる構造体が、振動に伴い、斜めに移動しあるいは回動することが起こりにくくなる。よって、より適切に画像を表示させることができる。
【0124】
また、非可動部に複数のダイナミックダンパー３０８を配置する場合、これらダイナミックダンパー３０８の共振周波数は、必ずしも相違していなくてもよい。また、ダイナミックダンパー３０８に配置されるダンパー３０８ｂの形状や数は、上記実施形態１に限定されるものではなく、適宜変更可能である。たとえば、ダンパー３０８ｂとして、コイルバネ等の他の部材が用いられてもよい。
【0125】
また、上記実施形態１では、２つのスクリーン１０８、１０９がホルダ３０１ａに設置されたが、ホルダ３０１ａに設置されるスクリーンの数は、２つに限られるものではない。たとえば、ホルダ３０１ａにスクリーンが１つだけ設置されてもよく、３つのスクリーンがホルダ３０１ａに設置されてもよい。
【0126】
また、ダイナミックダンパーの構成も、上記実施形態１の構成に限られるものではない。たとえば、図１０（ａ）のバネ定数Ｋｂおよび粘性係数Ｃｂを構成する部材として、板バネが用いられてもよい。
【0127】
図１４は、この場合の変更例に係る駆動部３００の構成を示す斜視図である。この変更例では、図４（ａ）に示した実施形態１の構成と比較して、２つのダイナミックダンパー３０８が省略され、ダイナミックダンパー５００が追加されている。
【0128】
図１５（ａ）は、ダイナミックダンパー５００の組み立て過程を示す分解斜視図である。
【0129】
ダイナミックダンパー５００は、ネジ５０１と、支持部材５１０と、質量部材５２０と、板バネ５３０と、４つのネジ５４０と、板バネ５５０と、４つのネジ５６０と、を備える。
【0130】
支持部材５１０は、Ｙ軸方向に見てＬ字形状の金属材料からなっている。支持部材５１０の上部には、Ｘ軸負方向に突出した２つの鍔部が形成されており、この鍔部にネジ孔５１１が形成されている。また、支持部材５１０の下部にも、Ｘ軸負方向に突出した２つの鍔部が形成されており、この鍔部にネジ孔５１２が形成されている。また、支持部材５１０の上面には、支持部材５１０の上面をＺ軸方向に貫通する孔５１３が形成されている。
【0131】
質量部材５２０は、金属等の高比重の材料からなっている。ダイナミックダンパー５００は磁気カバー３０２の上面に設置されるため、磁気回路３０７への影響を避けるために、質量部材５２０は、真鍮や、亜鉛、銅等の非磁性の金属材料により構成される。質量部材５２０の上端部分には、２つのネジ孔５２１が形成されており、質量部材５２０の下端部分には、２つのネジ孔５２２が形成されている。
【0132】
２つの板バネ５３０、５５０は、Ｙ軸方向に延び、Ｚ軸方向の厚みが薄い金属材料からなっている。板バネ５３０には、中央付近に２つの孔５３１が形成され、Ｙ軸方向の端部付近に２つの孔５３２が形成されている。板バネ５５０には、中央付近に２つの孔５５１が形成され、Ｙ軸方向の端部付近に２つの孔５５２が形成されている。
【0133】
質量部材５２０は、Ｘ軸方向において、ネジ孔５２１、５２２の位置が支持部材５１０のネジ孔５１１、５１２と同じ位置になるように、支持部材５１０に位置付けられる。この状態で、２つのネジ５４０が、板バネ５３０の２つの孔５３１を介して、質量部材５２０の２つのネジ孔５２１に留められる。また、２つのネジ５４０が、板バネ５３０の２つの孔５３２を介して、支持部材５１０の２つのネジ孔５１１に留められる。同様に、２つのネジ５６０が、板バネ５５０の２つの孔５５１を介して、質量部材５２０の２つのネジ孔５２２に留められる。また、２つのネジ５６０が、板バネ５５０の２つの孔５５２を介して、支持部材５１０の２つのネジ孔５１２に留められる。
【0134】
そして、ネジ５０１が、孔５１３を介して、磁気カバー３０２の上面に設けられたネジ孔に留められる。こうして、図１４に示すように、ダイナミックダンパー５００が組み立てられ、磁気カバー３０２の上面に設置される。
【0135】
図１５（ｂ）は、ダイナミックダンパー５００の近傍をＹ軸負方向に見た場合の側面図である。
【0136】
ダイナミックダンパー５００の質量部材５２０は、支持部材５１０を介して磁気カバー３０２の上面に設置されている。スクリーン１０８、１０９を上下に振動させるために駆動部３００が駆動され、この駆動の反力により駆動部３００と支持ベース３０６とが一体化された構造体に上下方向（Ｚ軸方向）の振動が生じると、２つの板バネ５３０が上下方向に撓みながら、図１５（ｂ）において白抜きの矢印で示すように、質量部材５２０が上下方向（Ｚ軸方向）に揺動する。これにより、駆動部３００と支持ベース３０６とが一体化された構造体の振動エネルギーが、ダイナミックダンパー５００によって吸収される。
【0137】
この変更例によれば、ダンパー３０９ａに代えて板バネ５３０が用いられるため、板バネ５３０の長さや厚み、形状を調節することにより、ダイナミックダンパー５００の共振周波数を容易に調節できる。よって、ダイナミックダンパー５００の共振周波数を、目標の周波数帯により円滑に調節することができ、目標の制振作用をより効果的に達成することができる。
【0138】
また、この変更例では、駆動部３００の側面付近の空間をダイナミックダンパー５００の配置スペースに用い得るため、上記実施形態１のように磁気カバー３０２の上面の限られたスペースにダイナミックダンパー３０８を配置する場合に比べて、より大きな質量部材５２０を用い得る。よって、激しい振動をより効果的に抑制することができる。
【0139】
なお、発明者らの検討によると、画像表示装置２０では、聴覚上最も煩わしく感じる騒音が１２０Ｈｚ付近であることが分かった。そこで、発明者らは、図１４に示したダイナミックダンパー５００を用いて１２０Ｈｚ付近の共振を抑制可能かを検証した。
【0140】
図１６は、この検証結果を示すグラフである。
【0141】
図１６のグラフにおいて、縦軸は、駆動部３００を横軸の周波数で駆動させた場合に生じる騒音をマイクで集音して得られた音圧である。検証条件は、以下のとおりである。
【0142】
【表5】
【0143】
図１６において、実線は、図１４に示した構成からダイナミックダンパー５００を省略した場合の騒音のグラフであり、破線は、図１４の構成における騒音のグラフである。図１６に示すように、本変更例に係るダイナミックダンパー５００を用いることにより、１２０Ｈｚ付近の騒音を約５ｄＢ低減でき、聴覚上最も煩わしく感じる騒音を効果的に抑制できることを確認できた。
【0144】
＜実施形態２＞
実施形態２では、さらに、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じているか否かが検出され、異常が検出された場合にスクリーン１０８、１０９に対する光の照射を禁止する制御が行われる。上述のように、スクリーン１０８、１０９の移動は、プリント基板４０１（図４（ａ）参照）に配置されたエンコーダと、支持部材３０３の設置面３０３ｇ（図８（ａ）参照）に設置されたスケールとによって検出される。
実施形態２では、さらに、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じているか否かが検出され、異常が検出された場合にスクリーン１０８、１０９に対する光の照射を禁止する制御が行われる。上述のように、スクリーン１０８、１０９の移動は、プリント基板４０１（図４（ａ）参照）に配置されたエンコーダと、支持部材３０３の設置面３０３ｇ（図８（ａ）参照）に設置されたスケールとによって検出される。
【0145】
図１７に示すように、照射光生成部２１は、位置検出回路２０５を含んでいる。位置検出回路２０５は、エンコーダからの出力に基づいて、スクリーン１０８、１０９のＺ軸方向の位置を検出する。画像処理回路２０１は、入力された映像信号および位置検出回路２０５からの信号を処理して、レーザ駆動回路２０２、ミラー駆動回路２０３およびスクリーン駆動回路２０４を制御する。
【0146】
【0147】
図１８（ａ）に示すように、エンコーダ４１０は、発光部４１１とセンサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃを備える。発光部４１１は、スケール３３２に向けて光を出射する。発光部４１１から出射された光は、スケール３３２によって反射される。スケール３３２は、スクリーン１０８、１０９が駆動されることにより、Ｚ軸方向に移動するため、発光部４１１から出射された光は、スケール３３２のＸ軸正側の面を走査する。
【0148】
図１８（ｂ）に示すように、スケール３３２は、板状部材３３２ａと反射部３３２ｂ、３３２ｃを備える。板状部材３３２ａは、光を透過する部材、たとえばガラスにより構成される。反射部３３２ｂ、３３２ｃは、たとえば、光を反射する膜により構成される。反射部３３２ｂは、板状部材３３２ａのＸ軸正側の面において、Ｚ軸方向において等間隔に並ぶよう複数設けられている。反射部３３２ｃは、板状部材３３２ａのＸ軸正側の面において、反射部３３２ｂの配置領域のＺ軸方向の中央位置に１つだけ設けられている。反射部３３２ｂ、３３２ｃは、Ｙ軸方向において隣り合うように配置されている。
【0149】
発光部４１１から出射された光は、板状部材３３２ａのＸ軸正側の面において、照射領域４１３に照射される。照射領域４１３に照射された光のうち、照射領域４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃにおいて反射された光は、それぞれ、センサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃにより受光される。すなわち、照射領域４１３ａが反射部３３２ｂに重なると、センサ４１２ａが光を検出し、照射領域４１３ｂが反射部３３２ｂに重なると、センサ４１２ｂが光を検出し、照射領域４１３ｃが反射部３３２ｃに重なると、センサ４１２ｃが光を検出する。センサ４１２ａ～４１２ｃは、受光量に応じた信号を出力する。
【0150】
ここで、照射領域４１３ａの位置と照射領域４１３ｂ位置は、Ｚ軸方向に僅かにずれている。このため、スケール３３２がＺ軸方向に移動する際に、センサ４１２ａ、４１２ｂにより受光される光の位相は、互いに異なる。したがって、センサ４１２ａ、４１２ｂの検出信号によれば、スケール３３２がＺ軸正方向とＺ軸負方向のいずれの方向い動いているのかを判断できる。また、センサ４１２ｃの検出信号によれば、照射領域４１３ｃが反射部３３２ｃに重なったかを判断できる。照射領域４１３ｃが反射部３３２ｃに重なると、スクリーン１０８、１０９がＺ軸方向の駆動範囲の中心（原点位置）に位置付けられるよう、スケール３３２が橋部３０３ｆの設置面に設置されている。
【0151】
図１８（ｃ）は、エンコーダ４１０の検出信号と、エンコーダ４１０の検出信号に基づいて生成される逓倍化信号とを模式的に示す図である。図１８（ｃ）では、便宜上、逓倍数が１に設定されている。ただし、逓倍数はこれに限られるものではなく、４倍等、１より大きな他の逓倍数であってもよい。
【0152】
図１８（ｃ）に示すように、センサ４１２ａ、４１２ｂの検出信号の位相は、互いにずれている。センサ４１２ａ、４１２ｂの検出信号が、後述する逓倍回路２２１により逓倍化されることにより、パルス状の逓倍化信号が生成される。そして、後述するカウンタ２２２は、センサ４１２ａの逓倍化信号が立ち上がるタイミングにおいて、センサ４１２ｂの逓倍化信号がハイであれば、スケール３３２（スクリーン１０８、１０９）がＺ軸正方向に移動していると判定し、センサ４１２ａの逓倍化信号が立ち上がるタイミングにおいて、センサ４１２ｂの逓倍化信号がローであれば、スケール３３２（スクリーン１０８、１０９）がＺ軸負方向に移動していると判定する。
【0153】
一方、センサ４１２ｃの検出信号は、スクリーン１０８、１０９が原点位置に位置付けられたときに立ち上がる。センサ４１２ｃの検出信号も、後述する逓倍回路２２１により逓倍化されることにより、パルス状の逓倍化信号が生成される。したがって、センサ４１２ｃの逓倍化信号によって、スケール３３２（スクリーン１０８、１０９）の原点位置が検出され得る。
【0154】
図１９は、実施形態２の回路構成を示す模式図である。図１９には、図１７の画像処理回路２０１に含まれる回路の他、レーザ駆動回路２０２、ミラー駆動回路２０３、スクリーン駆動回路２０４、位置検出回路２０５および駆動部３００が示されている。
【0155】
図１９に示すように、画像処理回路２０１（図１７参照）は、目標波形生成回路２１１と、差動回路２１２と、フィルタ２１３と、レーザ駆動信号生成回路２１４と、ミラー駆動信号生成回路２１５と、制御部２３１と、記憶部２３２と、を備えている。
【0156】
目標波形生成回路２１１は、スクリーン１０８、１０９を目標位置に沿って駆動させるための目標波形を生成する。差動回路２１２は、目標波形生成回路２１１から出力される目標波形の信号と位置検出回路２０５から出力される駆動波形の信号との差分に応じた信号を出力する。フィルタ２１３は、差動回路２１２から出力された信号からノイズ成分を除去する。スクリーン駆動回路２０４は、フィルタ２１３から出力された信号に基づいて、駆動部３００を駆動する。スクリーン駆動回路２０４からコイル３４１に電流が流される回路については、追って図２１（ａ）を参照して説明する。
【0157】
レーザ駆動信号生成回路２１４は、レーザ駆動回路２０２を駆動するための信号を映像信号に基づいて生成する。レーザ駆動信号生成回路２１４は、生成した駆動信号を、目標波形生成回路２１１から出力される目標波形に同期させて、レーザ駆動回路２０２に出力する。ミラー駆動信号生成回路２１５は、目標波形生成回路２１１から出力される目標波形に同期させて、ミラー駆動回路２０３を駆動するための信号をミラー駆動回路２０３に出力する。
【0158】
位置検出回路２０５は、図１８（ａ）に示したエンコーダ４１０の他、逓倍回路２２１と、カウンタ２２２と、を備える。
【0159】
エンコーダ４１０は、上記のように、スクリーン１０８、１０９の動きに応じて移動するスケール３３２に光を照射し、センサ４１２ａ～４１２ｃの検出信号を出力する。逓倍回路２２１は、センサ４１２ａ～４１２ｃの検出信号をパルス状の２値化信号に変換し、さらに、２値化信号を所定の逓倍数で逓倍化して、各検出信号の逓倍化信号を出力する。カウンタ２２２は、逓倍化信号を計数し、計数結果をスクリーン１０８、１０９の実際の駆動位置を示す信号として、差動回路２１２に出力する。カウンタ２２２から経時的に出力される信号により、スクリーン１０８、１０９の駆動波形が構成される。この駆動波形が差動回路２１２に入力されることにより、スクリーン１０８、１０９のサーボ制御が行われる。差動回路２１２、フィルタ２１３、スクリーン駆動回路２０４および位置検出回路２０５によって、サーボ回路２３０が構成される。
【0160】
制御部２３１は、逓倍回路２２１から出力される逓倍化信号等に基づいて、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じているか否かを検出する。また、制御部２３１は、スクリーン駆動回路２０４に対して駆動信号のゲインの設定を行うとともに、サーボ回路２３０に対してフィードフォワード（ＦＦ）およびフィードバック（ＦＢ）の制御および停止を行う。また、制御部２３１は、レーザ駆動回路２０２とミラー駆動回路２０３の制御を行う。制御部２３１は、ＣＰＵ等により構成され、記憶部２３２は、レジスタ等により構成される。異常検出の処理については、追って図２１（ａ）～図２５（ｂ）を参照して説明する。
【0161】
次に、駆動波形の生成およびカウンタ２２２のリセット処理について説明する。
【0162】
図２０（ａ）は、センサ４１２ｃの逓倍化信号がオンになるタイミングの前後を模式的に示すグラフである。
【0163】
図２０（ａ）に示す例では、時刻Ｔ１～Ｔ３において、センサ４１２ａの逓倍化信号が立ち上がるタイミングで、センサ４１２ｂの逓倍化信号が立ち上がっているため、カウンタ２２２は、センサ４１２ａの逓倍化信号が立ち上がるごとにカウント値を増加させている。そして、時刻Ｔ３において、センサ４１２ｃの逓倍化信号が立ち上がると、すなわちスクリーン１０８、１０９が原点位置に到達すると、カウンタ２２２は、リセットされて、カンウト値を０に設定する。
【0164】
また、センサ４１２ａの逓倍化信号が立ち上がるタイミングで、センサ４１２ｂの逓倍化信号が立ち下がっている場合、カウンタ２２２は、センサ４１２ａの逓倍化信号が立ち上がるごとにカウント値を減少させる。この場合も、センサ４１２ｃの逓倍化信号が立ち上がると、カウンタ２２２は、リセットされて、カウント値を０に設定する。
【0165】
カウンタ２２２は、こうして生成したカウント値の変動を、スクリーン１０８、１０９の実際の駆動位置を示す駆動波形として出力する。このとき、上記のようにセンサ４１２ｃの逓倍化信号が立ち上がったタイミングでカウント値がリセットされると、スクリーン１０８、１０９が原点位置に位置付けられたときにカウント値が０となるため、駆動波形がスクリーン１０８、１０９の位置を適正に表すようになる。
【0166】
【0167】
カウンタ２２２のリセットが行われない場合、スクリーン１０８、１０９の駆動に伴い、カウント値に誤差が累積し、たとえば、図２０（ｂ）の長鎖線の駆動波形に示すように、駆動波形にオフセットが生じる。この場合、駆動波形がオフセットした状態でサーボ回路２３０によるサーボ動作が実行されるため、スクリーン１０８、１０９は、オフセットした状態で往復移動を繰り返す。このため、画像３０を適正な視距離の位置に表示できなくなる。
【0168】
これに対し、本実施形態では、上述したように、センサ４１２ｃの逓倍化信号が立ち上がるタイミングでカウンタ２２２がリセットされる。これにより、図２０（ｂ）の実線の駆動波形に示すように、駆動波形のオフセットが解消され、カウンタ２２２が生成する駆動波形が適正な状態に維持される。したがって、カウンタ２２２が生成する駆動波形に基づいて、画像３０を適正な視距離の位置に表示できる。
【0169】
次に、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じたことを検出する手法について説明する。
【0170】
まず、駆動部３００に対する電気信号の導通状態に基づいて、駆動部３００の異常を検出する手法について説明する。ここでは、コイル３４１に掛かる電圧に基づいて、コイル３４１の断線等が検出される。
【0171】
図２１（ａ）は、スクリーン駆動回路２０４とコイル３４１とを接続する回路を模式的に示す図である。スクリーン駆動回路２０４と、コイル３４１と、抵抗２１６とが直列に接続されており、電圧計測回路２１７が、コイル３４１と抵抗２１６に対して並列に接続されている。
【0172】
スクリーン駆動回路２０４は、画像表示装置２０の初動制御の際に、スクリーン１０８、１０９が所定の振幅で光軸方向に移動するように、コイル３４１と抵抗２１６に電流を流す。電圧計測回路２１７は、コイル３４１と抵抗２１６との間の電圧を計測し、計測した電圧値をデジタル信号として制御部２３１に出力する。電圧計測回路２１７は、たとえば、コイル３４１と抵抗２１６との間の電圧を一定周期でサンプリングするサンプリング回路と、そのサンプリング値をデジタル信号に変換するＡＤコンバータとによって構成される。
【0173】
図２１（ｂ）は、画像表示装置２０の初動制御時におけるスクリーン駆動回路２０４の出力電流および電圧計測回路２１７の計測電圧を模式的に示すグラフである。初動制御の際に、制御部２３１は、スクリーン１０８、１０９を、原点位置を挟んでＺ軸方向に往復移動させる。このとき、スクリーン駆動回路２０４の出力電流および電圧計測回路２１７の計測電圧は、正弦波状になる。
【0174】
ここで、コイル３４１に断線が生じている場合、または、被覆の摩耗などによりコイル３４１にレアショートが生じている場合、電圧計測回路２１７の計測電圧が低下する。したがって、画像表示装置２０の初動制御時に、計測電圧の振幅が、予め設定した閾値Ｖａより小さい場合、コイル３４１に断線またはレアショートが生じていると分かる。具体的には、計測電圧が０である場合、コイル３４１が断線していると判断でき、計測電圧の振幅が０よりも大きく閾値Ｖａよりも小さい場合、コイル３４１にレアショートが生じていると判断できる。閾値Ｖａは、たとえば、コイル３４１が正常であるときの計測電圧の振幅の５０％程度に設定される。
【0175】
図２２は、画像表示装置２０が正常な場合の初動制御および通常制御における駆動波形を模式的に示す図である。
【0176】
図２２に示すように、初動制御が開始されると、フィードフォワード（ＦＦ）制御により、スクリーン駆動回路２０４に設定されるゲインが徐々に上昇され、駆動波形が正弦波状となるようスクリーン１０８、１０９が駆動される。すなわち、図１９の回路において、サーボ回路２３０によりサーボが掛けられることなく、あらかじめ決められたゲインに応じてスクリーン駆動回路２０４が駆動され、スクリーン駆動回路２０４の駆動に応じてスクリーン１０８、１０９が往復移動する。
【0177】
そして、ゲインが予め設定された目標値に到達すると、スクリーン１０８、１０９が一往復程度駆動され、その後、スクリーン１０８、１０９が開始位置（たとえば、図９（ａ）の初期位置Ｐｓ０に対応する位置）に移動されたことに応じて、画像表示装置２０の通常制御が開始される。通常制御では、サーボ回路２３０がオンされ、フィードバック（ＦＢ）制御により、スクリーン１０８、１０９がサーボ制御される。すなわち、図１９の回路において、位置検出回路２０５から差動回路２１２に駆動波形が入力され、スクリーン１０８、１０９が所望の駆動波形となるよう駆動される。
【0178】
本実施形態では、図２２に示した初動制御において、上述したコイル３４１の異常（断線またはレアショート）を検出する処理が行われる。
【0179】
加えて、本実施形態では、この初動制御において、位置検出回路２０５の異常が、スクリーン１０８、１０９の移動における異常として検出される。ここでは、逓倍回路２２１から出力される逓倍化信号に基づいて、位置検出回路２０５の異常が検出される。
【0180】
さらに、本実施形態では、通常制御において、スクリーン１０８、１０９の駆動波形と目標波形との間の差分の累積値に基づいて、スクリーン１０８、１０９の移動における異常が検出される。
【0181】
以下、これらの異常検出処理について説明する。
【0182】
図２３は、画像表示装置２０の初動制御における異常検出処理を示すフローチャートである。以下に示す異常検出処理は、制御部２３１によって実行される。
【0183】
画像表示装置２０が起動されると、光源１０１と走査部１０６の駆動はオフのままで、制御部２３１は、初動制御を開始する（Ｓ１１）。これにより、図２２を参照して説明したように、スクリーン駆動回路２０４に設定されるゲインが徐々に高められ、フィードフォワード（ＦＦ）制御によりスクリーン１０８、１０９が駆動される。また、位置検出回路２０５によるスクリーン１０８、１０９の位置検出が開始される。そして、スクリーン駆動回路２０４に設定されるゲインが目標値に到達すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部２３１は、スクリーン駆動回路２０４のゲインを目標値に維持したまま、スクリーン１０８、１０９を往復移動させる動作を所定時間継続させて、Ｓ１３～Ｓ１７の処理を実行する。以下、スクリーン１０８、１０９を往復移動させる動作が継続される期間を、「判定区間」と称する。
【0184】
Ｓ１３、Ｓ１４において、制御部２３１は、判定区間における電圧計測回路２１７の計測電圧の振幅が０であるか否かを判定し、さらに、計測電圧の振幅が閾値Ｖａより小さいか否かを判定する。計測電圧の振幅は、たとえば、判定区間における計測電圧の最大値から最小値を減算して２で除算した値である。閾値Ｖａは、記憶部２３２にあらかじめ記憶されている。
【0185】
図２１（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、計測電圧の振幅が０以上Ｖａ未満の場合（Ｓ１３：ＹＥＳまたはＳ１４：ＹＥＳ）、コイル３４１に断線またはレアショートが生じていると考えられる。このため、制御部２３１は、Ｓ１３、Ｓ１４の少なくとも一方の判定がＹＥＳの場合、スクリーン駆動回路２０４を制御してスクリーン１０８、１０９の駆動をオフに設定する（Ｓ１８）。これにより、後述のＳ１９の処理が行われることなく図２３の処理が終了され、画像３０の表示動作が禁止される。他方、計測電圧の振幅が閾値Ｖａ以上である場合（Ｓ１３：ＮＯ、Ｓ１４：ＮＯ）、制御部２３１は、処理をＳ１５に進めて、位置検出回路２０５の異常検出を行う。
【0186】
Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７において、制御部２３１は、判定区間において、センサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃからの検出信号に基づく逓倍化信号が逓倍回路２２１から出力されたか否かを判定する。ここで、センサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃの少なくとも１つに対する逓倍化信号が逓倍回路２２１から出力されていない場合（Ｓ１５：ＮＯ、Ｓ１６：ＮＯ、またはＳ１７：ＮＯ）、スクリーン１０８、１０９の位置を検出するための構成に何らかの不具合が生じたと考えられる。
【0187】
たとえば、エンコーダ４１０の発光部４１１またはセンサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃに不具合が生じた場合や、スケール３３２に汚れの付着や破損、剥離が生じた場合、あるいは、逓倍回路２２１に回路的な不具合が生じた場合は、逓倍回路２２１から逓倍化信号が適正に出力されなくなる。そこで、制御部２３１は、何れかの逓倍化信号が逓倍回路２２１から出力されていない場合に（Ｓ１５：ＮＯ、Ｓ１６：ＮＯ、またはＳ１７：ＮＯ）、スクリーン１０８、１０９の位置検出に異常が生じたとして、スクリーン駆動回路２０４を制御してスクリーン１０８、１０９の駆動をオフに設定する（Ｓ１８）。この場合も、後述のＳ１９の処理が行われることなく図２３の処理が終了され、画像３０の表示動作が禁止される。
【0188】
他方、制御部２３１は、センサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃのいずれの逓倍化信号も逓倍回路２２１から出力されている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ、Ｓ１６：ＹＥＳ、Ｓ１７：ＹＥＳ）、処理をＳ１９に進める。
【0189】
Ｓ１９において、制御部２３１は、画像表示装置２０の通常制御を開始させる。これにより、光源１０１と走査部１０６の駆動がオンされるとともに、サーボ回路２３０がオンされ、フィードバック（ＦＢ）制御により、スクリーン１０８、１０９がサーボ制御される。通常制御が開始されることにより、画像３０の表示動作が行われる。
【0190】
図２４は、画像表示装置２０の通常制御における異常検出処理を示すフローチャートである。
【0191】
制御部２３１は、画像表示装置２０の通常制御を開始した後、エラー累積値をクリアする（Ｓ２１）。エラー累積値とは、スクリーン１０８、１０９の目標位置（目標波形上の位置）と実際の駆動位置（カウンタ２２２のカウント値）との差分の絶対値を累積した値である。この差分は、制御部２３１において、通常制御の進行に伴い一定周期で算出されて累積される。エラー累積値は、たとえば、記憶部２３２に記憶更新される。
【0192】
具体的には、制御部２３１は、１フレームの画像表示が終了するまでの間（Ｓ２２：ＮＯ）、所定時間が経過するごとに（Ｓ２３：ＹＥＳ）、直前のエラー累積値に、駆動位置から目標位置を減算した値の絶対値（エラー絶対値）を加算する（Ｓ２４）。制御部２３１は、この加算処理（Ｓ２３、Ｓ２４）を、１フレームの画像表示が終了するまで繰り返し行う。
【0193】
図２５（ａ）、（ｂ）は、通常制御における駆動位置とエラー累積値を模式的に示すグラフである。図２５（ａ）は、スクリーン１０８、１０９が正常に駆動されている状態を示しており、図２５（ｂ）は、スクリーン１０８、１０９の駆動に不具合が生じている状態を示している。
【0194】
図２５（ａ）に示すように、正常駆動時には、目標位置と駆動位置はほぼ同じであるため、１フレームの画像表示区間においてエラー累積値は低く抑えられている。これに対し、図２５（ｂ）に示すように、たとえば、通常動作時にも拘わらず、スクリーン１０８、１０９が中立位置付近に留まっている状態にあると、目標位置と駆動位置の差分が大きくなる。この場合は、１フレームの画像表示区間においてエラー累積値が大きく増加する。
【0195】
図２４に戻り、１フレームの画像表示が終了すると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、制御部２３１は、エラー累積値が閾値Ｅｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２５）。閾値Ｅｔｈは、図２５（ｂ）のようにスクリーン１０８、１０９の駆動に不具合が生じている場合にエラー累積値を適正に検出可能な値に設定される。閾値Ｅｔｈは、記憶部２３２にあらかじめ記憶されている。エラー累積値が閾値Ｅｔｈ未満であると（Ｓ２５：ＮＯ）、制御部２３１は、スクリーン１０８、１０９は正常に駆動されているとして、処理をＳ２１に戻す。他方、エラー累積値が閾値Ｅｔｈ以上であると（Ｓ２５：ＹＥＳ）、制御部２３１は、光源１０１、走査部１０６、およびスクリーン１０８、１０９の駆動をオフに設定して、画像３０の表示動作を禁止させる（Ｓ２６）。
【0196】
＜実施形態２の効果＞
実施形態２によれば、以下の効果が奏される。
実施形態２によれば、以下の効果が奏される。
【0197】
図２３のＳ１３～Ｓ１７および図２４のＳ２５において、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じているか否かが判定される。異常が生じている場合、Ｓ１８、Ｓ２６が実行され画像３０の表示動作が禁止される。これにより、不適正な視距離の状態で画像３０の表示動作が継続されることを回避できる。
【0198】
制御部２３１は、駆動部３００に対する電気信号の導通状態に基づいて、駆動部３００の異常を検出し、駆動部３００の異常を検出した場合に、画像３０の表示動作を禁止する。具体的には、制御部２３１は、コイル３４１にかかる電圧が所定の閾値よりも小さい場合に、コイル３４１に断線やレアショート等の異常が生じているとして、画像３０の表示動作を禁止する。これにより、不適正な視距離の状態で画像３０の表示動作が継続されることを回避できる。
【0199】
制御部２３１は、スクリーン１０８、１０９の動作時に位置検出回路２０５（位置検出部）における位置検出動作を監視して位置検出回路２０５の異常を検出し、位置検出回路２０５の異常を検出した場合に、画像３０の表示動作を禁止する。具体的には、制御部２３１は、スクリーン１０８、１０９の動作時に、逓倍回路２２１から出力される逓倍化信号を監視し、逓倍化信号が立ち上がらない場合に、センサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃまたは逓倍回路２２１に不具合が生じ、あるいは、スケール３３２に汚れの付着や剥離、破損などの不具合が生じているとして、画像３０の表示動作を禁止する。これにより、不適正な処理の状態で画像３０の表示動作が継続されることを回避できる。また、スクリーン１０８、１０９が暴走して駆動部３００の機構部等に衝突することを回避できる。
【0200】
制御部２３１は、画像３０を表示するための初動制御において、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じているか否かを検出する。これにより、画像３０を表示するための通常動作を開始する前に異常を検出できるため、不適正な状態で画像３０が表示されることを防ぐことができる。
【0201】
スクリーン１０８、１０９がサーボ制御されると、通常、スクリーン１０８、１０９が目標波形に追従し、スクリーン１０８、１０９の駆動波形と目標波形との差分は小さくなる。しかしながら、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じていると、目標波形に対するスクリーン１０８、１０９の追従が劣化し、駆動波形と目標波形との差分が大きくなることが起こり得る。本実施形態によれば、スクリーン１０８、１０９のサーボ制御時に、差分に基づいて画像３０の表示動作が禁止される。具体的には、制御部２３１は、サーボ回路２３０によるスクリーン１０８、１０９のサーボ制御時に、スクリーン１０８、１０９の駆動波形と目標波形との差分の累積値が所定の閾値より大きい場合に画像３０の表示動作を禁止する。これにより、不適正な視距離の状態で画像３０の表示動作が継続されることを回避できる。
【0202】
制御部２３１は、画像３０を表示するための１フレーム区間における差分に基づいて、画像３０の表示動作を禁止する。このように、フレームごとに異常の検出が行われると、スクリーン１０８、１０９の移動に異常が生じた場合に、迅速に画像３０の表示動作を禁止できる。
【0203】
＜実施形態２の変更例＞
以上、本発明の実施形態２について説明したが、本発明は、上記実施形態２に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態２の他に、種々の変更が可能である。
以上、本発明の実施形態２について説明したが、本発明は、上記実施形態２に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態２の他に、種々の変更が可能である。
【0204】
たとえば、上記実施形態２において、駆動部３００の異常は、必ずしも、コイル３４１にかかる電圧値により検出されなくともよく、駆動部３００に対する電気信号の導通状態を監視可能な他のパラメータにより検出されてもよい。たとえば、コイル３４１に流れる電流に基づいて、コイル３４１に断線やレアショート等の異常が生じていることを検出してもよい。また、駆動部３００の異常検出は、初期動作時に限らず、通常動作時に行われてもよい。
【0205】
また、上記実施形態２において、スクリーン１０８、１０９は、コイル３４１に限らず、他の駆動機構によって駆動されてもよい。
【0206】
また、上記実施形態２において、位置検出回路２０５（位置検出部）の異常は、必ずしも、逓倍化信号により検出されなくともよく、位置検出回路２０５（位置検出部）における位置検出動作を監視可能な他のパラメータにより検出されてもよい。たとえば、センサ４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃから出力される検出信号によって位置検出回路２０５（位置検出部）の異常が検出されてもよく、あるいは、カウンタ２２２のカウント値が適正に変化しないことによって位置検出回路２０５（位置検出部）の異常が検出されてもよい。また、位置検出回路２０５の異常検出は、初期動作時に限らず、通常動作時に行われてもよい。
【0207】
また、上記実施形態２では、図２３に示した通常制御時の異常検出は、１フレームの画像表示区間におけるエラー累積値に基づいて行われたが、これに限らず、２以上の画像表示区間におけるエラー累積値に基づいて行われてもよい。また、通常動作時の異常検出は、エラー累積値に基づいて行われることに限らず、差分が所定の閾値を超えたか否かに基づいて行われてもよい。また、１フレームの画像表示区間において、差分が所定の閾値を超えた回数が一定数を超えた場合に、通常制御時に異常が生じていると判定されてもよい。
【0208】
また、２つのスクリーン１０８、１０９が用いられなくてもよく、たとえば、１つのスクリーンのみが往復移動されて画像が生成されてもよい。
【0209】
＜実施形態３＞
実施形態３では、レーザレーダ６００が乗用車１の前側に搭載され、乗用車１の前方にラインビームＢ１０が投射される。
実施形態３では、レーザレーダ６００が乗用車１の前側に搭載され、乗用車１の前方にラインビームＢ１０が投射される。
【0210】
図２６（ａ）は、レーザレーダ６００の光学系および回路部の構成を示す図である。図２６（ｂ）は、投射光学系６１０の構成を示す斜視図である。図２６（ａ）、（ｂ）には、説明の便宜上、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が新たに付されている。これらＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向は、上記実施形態１、２で用いたＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向とは一致しない。
【0211】
レーザレーダ６００は、光学系の構成として、投射光学系６１０と受光光学系６２０を備える。投射光学系６１０は、一方向（Ｘ軸方向）に長いラインビームＢ１０を生成する。また、投射光学系６１０は、生成したラインビームＢ１０をその短辺方向（Ｙ軸方向）に走査させる。受光光学系６２０は、投射光学系６１０から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する。
【0212】
投射光学系６１０は、発光ユニット６１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ６１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ６１３と、光偏向器６１４と、を備える。また、受光光学系６２０は、受光レンズ６２１と受光素子６２２を備える。
【0213】
発光ユニット６１１は、複数のレーザ光源６１１ａが集積されて構成される。レーザ光源６１１ａは、所定波長のレーザ光を出射する。実施形態３では、レーザレーダ６００が車両に搭載されることが想定されている。このため、各レーザ光源６１１ａの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。
【0214】
レーザ光源６１１ａは、活性層がＮ型クラッド層とＰ型クラッド層に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層とＰ型クラッド層に電圧が印加されることにより、活性層の発光領域からレーザ光が出射される。発光領域は、活性層に平行な方向の幅が、活性層に垂直な方向の幅よりも広くなっている。活性層に垂直な方向の軸はファスト軸と称され、活性層に平行な方向の軸はスロー軸と称される。発光領域から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、発光領域から出射されたビームの形状は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。
【0215】
複数のレーザ光源６１１ａは、それぞれ、スロー軸がＸ軸方向に平行となるように配置されている。また、複数のレーザ光源６１１ａは、スロー軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に並ぶように配置されている。発光ユニット６１１は、複数の発光領域がスロー軸方向に並ぶように形成された１つの半導体発光素子がベース６１１ｂに設置された構造となっている。ここで、当該半導体発光素子のうち、各発光領域からレーザ光を出射させる構造部分が、それぞれ、レーザ光源６１１ａに対応する。
【0216】
ファスト軸シリンドリカルレンズ６１２は、発光ユニット６１１の各レーザ光源６１１ａから出射されたレーザ光をファスト軸方向に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に調整する。スロー軸シリンドリカルレンズ６１３は、発光ユニット６１１の各レーザ光源６１１ａから出射されたレーザ光をスロー軸方向に収束させて、スロー軸方向のレーザ光の広がりを調整する。
【0217】
各レーザ光源６１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ６１３によってスロー軸方向に集光されて、光偏向器６１４のミラー６１４ａに入射する。光偏向器６１４は、たとえば、圧電アクチュエータや静電アクチュエータ等を用いたＭＥＭＳミラーである。ミラー６１４ａは、誘電体多層膜や金属膜等によって反射率が高められている。ミラー６１４ａは、Ｘ軸に平行な回転軸Ｒ１０について回動するように駆動される。また、光偏向器６１４には、ミラー６１４ａの回動位置を検出するための位置検出部６１４ｂ（図２６（ａ）参照）が設けられている。
【0218】
各レーザ光源６１１ａからのレーザ光の集まりによってビームが構成される。ビームは、スロー軸シリンドリカルレンズ６１３によってＸ軸方向のみに集光されるため、ミラー６１４ａで反射された後のビームは、Ｘ軸方向のみに広がる。こうして、Ｘ軸方向に広がるラインビームＢ１０が生成される。
【0219】
光偏向器６１４は、ミラー駆動回路６３３からの駆動信号によりミラー６１４ａを駆動して、ミラー６１４ａから反射したビームをＹ軸方向に走査させる。これにより、ラインビームＢ１０が短手方向（Ｙ軸方向）に走査される。
【0220】
目標領域から反射したラインビームＢ１０の反射光は、受光レンズ６２１によって、受光素子６２２の受光面に集光される。受光素子６２２は、たとえば、縦横に画素がマトリクスイメージ状に配置されたイメージセンサである。ここで、受光面のＸ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＸ軸方向の位置に対応する。また、受光面のＹ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＹ軸方向の位置に対応する。したがって、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向およびＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。
【0221】
レーザレーダ６００は、回路部の構成として、コントローラ６３１と、レーザ駆動回路６３２と、ミラー駆動回路６３３と、信号処理回路６３４と、を備える。
【0222】
コントローラ６３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備え、予め設定されたプログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路６３２は、コントローラ６３１からの制御に応じて発光ユニット６１１の各レーザ光源６１１ａをパルス発光させる。
【0223】
ミラー駆動回路６３３は、コントローラ６３１からの制御に応じて光偏向器６１４を駆動する。光偏向器６１４は、ミラー６１４ａを回転軸Ｒ１０について回動させて、ラインビームＢ１０の短辺方向にラインビームＢ１０を走査させる。
【0224】
信号処理回路６３４は、受光素子６２２の各画素の受光信号をコントローラ６３１に出力する。上記のように、コントローラ６３１は、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出する。また、コントローラ６３１は、発光ユニット６１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子６２２が目標領域からの反射光を受光したタイミング、すなわち、受光素子６２２から受光信号を受信したタイミングとの時間差に基づいて、目標領域に存在する物体までの距離を取得する。
【0225】
こうして、コントローラ６３１は、発光ユニット６１１をパルス発光させつつ、光偏向器６１４によりラインビームＢ１０を走査させることにより、目標領域における物体の有無を検出し、さらに、物体の位置および物体までの距離を計測する。これらの測定結果は、随時、乗用車１側の制御部に送信される。
【0226】
【0227】
光偏向器６１４は、電磁力を利用してミラー６１４ａを駆動する構成となっている。ハウジング７０１には、電磁駆動のための構成部材が設置されている。図２７（ａ）、（ｂ）には、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸が付されている。ｘ軸方向は、ハウジング７０１の短辺方向であり、ｙ軸方向は、ハウジング７０１の長辺方向であり、ｚ軸方向は、ハウジング７０１の上面に垂直な方向である。ｘ軸方向は、図２６（ａ）、（ｂ）のＸ軸方向に一致する。
【0228】
図２７（ａ）に示すように、ハウジング７０１は、ｙ軸方向に長い直方体形状を有し、剛性が高い金属材料からなっている。ハウジング７０１のｚ軸負側の面（底面）は、レーザレーダ６００内の支持ベースに固定される。ハウジング７０１の上面には、平面視において長方形の凹部７０１ａが形成されている。ハウジング７０１のｘ軸正側の面には、ｘ軸正方向に突出した凸部７０１ｂが形成され、ハウジング７０１のｘ軸負側の面には、ｘ軸負方向に突出した凸部７０１ｃが形成されている。ハウジング７０１の上面に、枠状の板バネ７０２が設置される。
【0229】
板バネ７０２は、枠部７０２ａと、支持部７０２ｂと、２つの梁部７０２ｃと、を有する。ｙ軸方向の中間位置において、枠部７０２ａからｘ軸方向に平行に延びるように、２つの梁部７０２ｃが形成され、これら梁部７０２ｃによって、枠部７０２ａと支持部７０２ｂとが連結されている。支持部７０２ｂのｙ軸方向の中間位置において、２つの梁部７０２ｃが支持部７０２ｂに繋がっている。板バネ７０２は、可撓性の金属材料により一体形成されている。支持部７０２ｂの上面にミラー６１４ａが接着剤等によって固定される。ミラー６１４ａは、平面視において略正方形である。２つの梁部７０２ｃを繋いだ軸が、ミラー６１４ａの回転軸Ｒ１０となる。
【0230】
コイル７０３は、長辺の中間位置が回転軸Ｒ１０に一致するように、支持部７０２ｂの下面に設置される。コイル７０３は、平面視において長方形の角が丸められた形状に周回している。コイル７０３のｙ軸正側およびｙ軸負側の部分をそれぞれｙ軸方向に挟むように、磁石７０４および磁石７０５の組が２つ配置される。磁石７０４と磁石７０５は、ヨーク７０６に設置され、ヨーク７０６が、ハウジング７０１の凹部７０１ａの底面に設置されている。磁石７０４、７０５は、磁極面における磁束密度が略均一の永久磁石である。
【0231】
ｙ軸正側の磁石７０４、７０５によって生じる磁界の向きと、ｙ軸負側の磁石７０４、７０５によって生じる磁界の向きは、同じである。たとえば、ｙ軸正側の磁石７０４は、Ｎ極がコイル７０３に対向し、ｙ軸負側の磁石７０４は、Ｓ極がコイル７０３に対向する。また、ｙ軸正側の磁石７０５は、Ｓ極がコイル７０３に対向し、ｙ軸負側の磁石７０５は、Ｎ極がコイル７０３に対向する。このように磁極（磁界の向き）を調整することにより、コイル７０３に駆動信号（電流）が印加されると、回転軸Ｒ１０周りの駆動力がコイル７０３に励起される。これにより、ミラー６１４ａが、回転軸Ｒ１０を軸として回動する。
【0232】
実施形態３では、ミラー６１４ａの駆動位置（回動位置）を検出するための位置検出部６１４ｂ（図２６（ａ）参照）が配置されている。位置検出部６１４ｂは、たとえば、支持部７０２ｂに設けられた磁石と、この磁石に対向するように設けられたホール素子とにより構成され得る。なお、位置検出部６１４ｂは、実施形態２のエンコーダ４１０と同様に、支持部７０２ｂに設けられたスケールに光を照射するとともに、スケールからの反射光を受光する光学センサにより構成されてもよい。ミラー６１４ａの回動位置を検出可能な限りにおいて、位置検出部６１４ｂの構成は、適宜変更可能である。
【0233】
図２７（ｂ）に示すように、ハウジング７０１の凸部７０１ｂ、７０１ｃに対して、ダイナミックダンパー７１０が設置される。
【0234】
ダイナミックダンパー７１０は、２つの質量部材７１１と、２つの板バネ７１２と、２つの板バネ７１３と、を備える。上記実施形態１、２と同様、質量部材７１１の質量と、板バネ７１２、７１３のバネ定数および粘性係数は、ターゲットの周波数における共振を制振するように調整される。
【0235】
２つの板バネ７１２および２つの板バネ７１３は、ｙ軸方向に延び、ｚ軸方向の厚みが薄い金属材料からなっている。２つの板バネ７１２は、ハウジング７０１の凸部７０１ｂの上面と下面を挟むように、凸部７０１ｂの上面と下面にネジを用いて固定される。２つの板バネ７１３は、ハウジング７０１の凸部７０１ｃの上面と下面を挟むように、凸部７０１ｃの上面と下面にネジを用いて固定される。
【0236】
２つの質量部材７１１は、実施形態２の変更例に示した質量部材５２０と同様の材料からなっている。ｙ軸正側の質量部材７１１は、２つの板バネ７１２のｙ軸正側の端部および２つの板バネ７１３のｙ軸正側の端部において、２つの板バネ７１２および２つの板バネ７１３に固定される。ｙ軸負側の質量部材７１１は、２つの板バネ７１２のｙ軸負側の端部および２つの板バネ７１３のｙ軸負側の端部において、２つの板バネ７１２および２つの板バネ７１３に固定される。このとき、２つの板バネ７１２は、質量部材７１１のｘ軸正側付近の上面と下面を挟むように、質量部材７１１の上面と下面にネジを用いて固定される。２つの板バネ７１３は、質量部材７１１のｘ軸負側付近の上面と下面を挟むように、質量部材７１１の上面と下面にネジを用いて固定される。こうして、光偏向器６１４の組み立てが完成する。
【0237】
実施形態３では、回転軸Ｒ１０についてミラー６１４ａが一定周期で往復運動を行うように、光偏向器６１４が駆動される。また、ミラー６１４ａが往路の範囲を回動する間に、複数回パルス発光されるように、各レーザ光源６１１ａが駆動される。図２６（ａ）に示すコントローラ６３１は、このように、ミラー６１４ａの往路の範囲と、レーザ光源６１１ａの駆動期間とが整合するように、レーザ駆動回路６３２とミラー駆動回路６３３とを制御する。
【0238】
このとき、コントローラ６３１は、ミラー６１４ａの往復運動を規定する目標波形に基づいて、レーザ駆動回路６３２とミラー駆動回路６３３とを制御する。具体的には、コントローラ６３１は、上記実施形態１、２と同様、位置検出部６１４ｂから出力される検出信号の波形（ミラー６１４ａの駆動波形）と目標波形とが整合するように、ミラー駆動回路６３３によるミラー６１４ａの駆動にサーボを掛ける。また、コントローラ６３１は、目標波形におけるミラー６１４ａの往路の範囲において、各レーザ光源６１１ａから所定回数パルス発光がなされるように、レーザ駆動回路６３２を駆動する。
【0239】
＜実施形態３の効果＞
実施形態３によれば、以下の効果が奏される。
実施形態３によれば、以下の効果が奏される。
【0240】
ダイナミックダンパー７１０の質量部材７１１は、板バネ７１２、７１３を介してハウジング７０１に設置されている。ミラー６１４ａが回転軸Ｒ１０について一定周期で往復運動を行うように光偏向器６１４が駆動されると、この駆動の反力により光偏向器６１４に上下方向（ｚ軸方向）の振動が生じる。このとき、板バネ７１２、７１３が上下方向に撓みながら、２つの質量部材７１１が上下方向（Ｚ軸方向）に揺動する。これにより、レーザレーダ６００内に設置された光偏向器６１４の振動エネルギーが、ダイナミックダンパー７１０によって吸収される。
【0241】
また、実施形態３によれば、板バネ７１２、７１３の長さや厚み、形状を調節することにより、ダイナミックダンパー７１０の共振周波数を容易に調節できる。よって、ダイナミックダンパー７１０の共振周波数を、目標の周波数帯により円滑に調節することができ、目標の制振作用をより効果的に達成することができる。
【0242】
なお、実施形態３においても、実施形態２と同様、コントローラ６３１が、ミラー６１４ａの回動に異常が生じている場合に、発光ユニット６１１による光の照射を禁止してもよい。また、コントローラ６３１は、ミラー６１４ａの動作時に位置検出部６１４ｂにおける位置検出動作を監視して、位置検出部６１４ｂの異常を検出した場合に発光ユニット６１１による光の照射を禁止してもよい。また、コントローラ６３１は、初動制御において、ミラー６１４ａの回動に異常が生じているか否かを検出してもよい。また、実施形態３においても、実施形態２と同様、コントローラ６３１は、ミラー６１４ａのサーボ制御時に、ミラー６１４ａの駆動波形と目標波形との差分に基づいて、発光ユニット６１１による光の照射を禁止してもよい。
【0243】
＜その他の変更例＞
上記実施形態１、２では、本発明を乗用車１に搭載されるヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明は、車載用に限らず、他の種類の画像表示装置や光学機器にも適用可能である。
上記実施形態１、２では、本発明を乗用車１に搭載されるヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明は、車載用に限らず、他の種類の画像表示装置や光学機器にも適用可能である。
【0244】
また、上記実施形態１、２において、画像表示装置２０および照射光生成部２１の構成は、図１（ｃ）および図２に記載された構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。また、スクリーン１０８、１０９を移動させる駆動部３００の構成も、実施形態に示した構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。たとえば、圧電式や静電式の駆動部でスクリーン１０８、１０９を駆動する構成であってもよい。
【0245】
また、上記実施形態１、２では、移動対象の光学系としてスクリーン１０８、１０９の例を示したが、レンズやミラーなど他の光学系が移動対象であってもよい。また、上記実施形態３では、移動対象の光学系としてミラー６１４ａの例を示したが、レンズなど他の光学系が移動対象であってもよい。
【0246】
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0247】
２０ … 画像表示装置（光学機器）
２２ … ミラー（光学系）
３０ … 画像
１０１ … 光源
１０８、１０９ … スクリーン
２０５ … 位置検出回路（位置検出部）
２１７ … 電圧計測回路（電圧計測部）
２２１ … 逓倍回路
２３０ … サーボ回路
２３１ … 制御部
３００ … 駆動部
３０１ａ … ホルダ
３０２ … 磁気カバー（非可動部）
３０６ … 支持ベース
３０７ … 磁気回路
３０８ … ダイナミックダンパー
３０８ａ … 質量部材
３０８ｂ … ダンパー
３０９ａ … ダンパー
３１０ … 固定ベース
３２２、３２３、３２５、３２６ … 磁石
３４１ … コイル
４１０ … エンコーダ
５００ … ダイナミックダンパー
６１１ 発光ユニット（光源）
６１４ … 光偏向器（駆動部）
６１４ａ … ミラー（光学系、光学部材）
７０１ … ハウジング（非駆動部）
７１０ … ダイナミックダンパー
２２ … ミラー（光学系）
３０ … 画像
１０１ … 光源
１０８、１０９ … スクリーン
２０５ … 位置検出回路（位置検出部）
２１７ … 電圧計測回路（電圧計測部）
２２１ … 逓倍回路
２３０ … サーボ回路
２３１ … 制御部
３００ … 駆動部
３０１ａ … ホルダ
３０２ … 磁気カバー（非可動部）
３０６ … 支持ベース
３０７ … 磁気回路
３０８ … ダイナミックダンパー
３０８ａ … 質量部材
３０８ｂ … ダンパー
３０９ａ … ダンパー
３１０ … 固定ベース
３２２、３２３、３２５、３２６ … 磁石
３４１ … コイル
４１０ … エンコーダ
５００ … ダイナミックダンパー
６１１ 発光ユニット（光源）
６１４ … 光偏向器（駆動部）
６１４ａ … ミラー（光学系、光学部材）
７０１ … ハウジング（非駆動部）
７１０ … ダイナミックダンパー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】