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(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】2023-03-23
(45)【発行日】2023-03-31
(54)【発明の名称】画像表示装置および駆動装置
(51)【国際特許分類】
H04N 5/74 20060101AFI20230324BHJP
H04N 13/363 20180101ALI20230324BHJP
H04N 13/346 20180101ALI20230324BHJP
H04N 13/398 20180101ALI20230324BHJP
H04N 13/128 20180101ALI20230324BHJP
G02B 27/01 20060101ALI20230324BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20230324BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20230324BHJP
【ＦＩ】
H04N5/74 Z
H04N13/363
H04N13/346
H04N13/398
H04N13/128
G02B27/01
G02B26/10 104Z
G02B26/08 E
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020527213
(86)(22)【出願日】2019-03-25
(86)【国際出願番号】 JP2019012347
(87)【国際公開番号】W WO2020003658
(87)【国際公開日】2020-01-02
【審査請求日】2021-10-12
(31)【優先権主張番号】P 2018121930
(32)【優先日】2018-06-27
(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】山本 雄大
(72)【発明者】
【氏名】古屋 博之
(72)【発明者】
【氏名】柏原 芳郎
【審査官】益戸 宏
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／０７９７９４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０７－２９５６５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３３０５４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－１９４８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－００５３０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２７２９１２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／７４
Ｈ０４Ｎ ９／３１
Ｈ０４Ｎ １３／００
Ｂ６０Ｋ ３５／００
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
Ｇ０２Ｂ ２６／１０
Ｇ０２Ｂ ２６／０８
Ｇ０９Ｇ ３／２０
Ｇ０５Ｄ ３／１２
Ｇ０１Ｄ ５／２４４
(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、
前記スクリーン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スクリーンの移動を目標波形に追従させるサーボ回路と、
前記サーボ回路による前記スクリーンの移動タイミングと前記スクリーンに対する前記画像の形成タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、
前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、
前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記スクリーンの駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記サーボ回路に供給し、
前記補正回路は、前記補正後の目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる、
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、前記位相補正部は、前記サーボ回路による制御の開始から所定時間が経過した後、前記サーボ回路に対する前記補正後の目標波形の供給を開始する、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項3】
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、
前記スクリーン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スクリーンの移動を目標波形に追従させるサーボ回路と、
前記サーボ回路による前記スクリーンの移動タイミングと前記スクリーンに対する前記画像の形成タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、
前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、
前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記スクリーンの駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる、
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、前記補正回路は、補正前の前記目標波形と前記駆動部による前記スクリーンの駆動波形との振幅ずれを検出し、検出した振幅ずれを抑制するように、前記駆動部の駆動信号を増幅させる振幅補正部をさらに備える、
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、前記補正回路は、補正前の前記目標波形と前記駆動波形との時間ずれを検出し、検出した前記時間ずれに基づいて、前記目標波形の位相を前記駆動波形の位相に近付ける、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項6】
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、前記補正回路は、補正前の前記目標波形と前記駆動波形との時間ずれを予め記憶し、記憶した前記時間ずれに基づいて、前記目標波形の位相を前記駆動波形の位相に近付ける、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項7】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の画像表示装置において、前記位置検出部は、前記スクリーンの移動に応じてパルス信号を出力するとともに、前記スクリーンが原点位置に位置付けられたことに応じて原点信号を出力し、
前記位置検出部から出力される前記パルス信号を計数するカウンタを備え、
前記カウンタは、前記原点信号によりリセットされる、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項8】
光源と、前記光源からの光が入射する光学部材と、
前記光学部材を駆動させる駆動部と、
前記光学部材の駆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部材の駆動を目標波形に追従させるサーボ回路と、
前記サーボ回路による前記光学部材の駆動タイミングと前記光源の駆動タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、
前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、
前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記光学部材の駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記サーボ回路に供給し、
前記補正回路は、前記補正後の目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項9】
光源と、
前記光源からの光が入射する光学部材と、
前記光学部材を駆動させる駆動部と、
前記光学部材の駆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部材の駆動を目標波形に追従させるサーボ回路と、
前記サーボ回路による前記光学部材の駆動タイミングと前記光源の駆動タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、
前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、
前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記光学部材の駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる、
ことを特徴とする駆動装置。
【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駆動装置に関し、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、モータ、送りネジおよびラックを用いて、スクリーンが駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００９－１５０９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
スクリーンを用いたヘッドアップディスプレイでは、スクリーンを光軸方向に高速で移動させることにより、奥行き方向に視距離が変化する画像を表示させることができる。これに対し、上記特許文献１の構成のように、スクリーンをモータ、送りねじおよびラックにより駆動させる構成では、スクリーンを高速で移動させることができないため、視距離が変化する画像を円滑に表示できない。
【0007】
スクリーンを高速で移動させる構成として、たとえば、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）方式による駆動機構を用いることができる。この構成では、スクリーンの移動に同期して、スクリーンに画像を描画することにより、奥行き方向に視距離が変化する画像を表示させることができる。この場合、スクリーンの位置が時間の経過とともに変化する目標位置に追従するように、サーボが掛けられる。しかし、このサーボでは、実際のスクリーンの位置が所定の時間ずれをもって目標位置に追従する。このため、適正な視距離で画像を表示できなくなるといった問題が生じる。
【0008】
かかる課題に鑑み、本発明は、適正な視距離で画像を表示できる画像表示装置および光学部材と光源とを用いた動作を適正に行うことができる駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１の態様は、画像表示装置に関する。本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、前記スクリーン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スクリーンの移動を目標波形に追従させるサーボ回路と、前記サーボ回路による前記スクリーンの移動タイミングと前記スクリーンに対する前記画像の形成タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備える。前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記スクリーンの駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記サーボ回路に供給する。前記補正回路は、前記補正後の目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる。
本発明の第２の態様は、画像表示装置に関する。本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、前記スクリーン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スクリーンの移動を目標波形に追従させるサーボ回路と、前記サーボ回路による前記スクリーンの移動タイミングと前記スクリーンに対する前記画像の形成タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備える。前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記スクリーンの駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる。
本発明の第２の態様は、画像表示装置に関する。本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、前記スクリーン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スクリーンの移動を目標波形に追従させるサーボ回路と、前記サーボ回路による前記スクリーンの移動タイミングと前記スクリーンに対する前記画像の形成タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備える。前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記スクリーンの駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる。
【0010】
一般的にスクリーンのサーボ制御においては、駆動部の応答性が低いことに起因して、スクリーンが目標波形に対して遅れて追従することになる。これに対し、本態様に係る画像表示装置によれば、補正回路によって、スクリーンの移動タイミングとスクリーンに対する画像の形成タイミングとの間の時間ずれが補正されるため、スクリーンの移動に画像の形成が同期するようになる。よって、適正な視距離の位置に画像を表示することができる。
【0011】
本発明の第３の態様は、駆動装置に関する。本態様に係る駆動装置は、光源と、前記光源からの光が入射する光学部材と、前記光学部材を駆動させる駆動部と、前記光学部材の駆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部材の駆動を目標波形に追従させるサーボ回路と、前記サーボ回路による前記光学部材の駆動タイミングと前記光源の駆動タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備える。前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記光学部材の駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記サーボ回路に供給する。前記補正回路は、前記補正後の目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる。
本発明の第４の態様は、駆動装置に関する。本態様に係る駆動装置は、光源と、前記光源からの光が入射する光学部材と、前記光学部材を駆動させる駆動部と、前記光学部材の駆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部材の駆動を目標波形に追従させるサーボ回路と、前記サーボ回路による前記光学部材の駆動タイミングと前記光源の駆動タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備える。前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記光学部材の駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる。
本発明の第４の態様は、駆動装置に関する。本態様に係る駆動装置は、光源と、前記光源からの光が入射する光学部材と、前記光学部材を駆動させる駆動部と、前記光学部材の駆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部材の駆動を目標波形に追従させるサーボ回路と、前記サーボ回路による前記光学部材の駆動タイミングと前記光源の駆動タイミングとの間のずれを抑制する補正回路と、前記光源を駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備える。前記補正回路は、前記目標波形の位相を前記駆動部による前記光学部材の駆動波形の位相に近付ける位相補正部を備え、前記位相補正部により補正された前記目標波形を前記駆動信号生成部に供給して、前記駆動信号を前記位相補正部により補正された前記目標波形の位相に同期させる。
【0012】
本態様に係る駆動装置によれば、サーボ制御において、駆動部の応答性が低いことに起因して、光学部材が目標波形に対して遅れて追従しても、補正回路によって、光学部材の駆動タイミングと光源の駆動タイミングとの間の時間ずれが補正される。これにより、光学部材の駆動に光源の駆動が同期するようになるため、光学部材と光源とを用いた動作を適正に行うことができる。
【発明の効果】
【0013】
以上のとおり、本発明によれば、適正な視距離で画像を表示できる画像表示装置および光学部材と光源とを用いた動作を適正に行うことができる駆動装置を提供することができる。
【0014】
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】
【0015】
【図6】図６（ａ）は、実施形態１に係る磁気回路の構成を示す斜視図である。図６（ｂ）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にさらにスクリーンとスクリーンホルダを装着した構成を示す斜視図である。
【図7】図７（ａ）は、実施形態１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７（ｂ）は、実施形態１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７（ｃ）は、実施形態１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14】図１４（ａ）は、比較例２に係る目標波形、駆動波形、および画像表示開始信号を模式的に示すグラフである。図１４（ｂ）は、実施形態１に係る目標波形、駆動波形、および画像表示開始信号を模式的に示すグラフである。
【0016】
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】
【0017】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。実施形態１、２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り、実施形態３は、車載用のレーザレーダに本発明を適用したものである。
【0018】
＜実施形態１＞
以下の実施形態１では、振幅補正回路２１６と位相補正回路２１７が、特許請求の範囲に記載の「補正回路」を構成する。ただし、この記載は、あくまで、特許請求の範囲の構成と実施形態の構成とを対応付けることを目的とするものであって、この対応付けによって特許請求の範囲に記載の発明が実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
以下の実施形態１では、振幅補正回路２１６と位相補正回路２１７が、特許請求の範囲に記載の「補正回路」を構成する。ただし、この記載は、あくまで、特許請求の範囲の構成と実施形態の構成とを対応付けることを目的とするものであって、この対応付けによって特許請求の範囲に記載の発明が実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【0019】
【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レーザ光を出射する。ミラー２２は曲面状の反射面を有し、照射光生成部２１から出射されたレーザ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で反射されたレーザ光は、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】
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。
【0025】
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３０１と、駆動部３００とを備える。
【0026】
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。
【0027】
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でスクリーン３０１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。
【0028】
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を透過した青色レーザ光を反射し、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。
【0029】
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３０１が走査される。
【0030】
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。
【0031】
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３０１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３０１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。
【0032】
駆動部３００は、スクリーン３０１をレーザ光の進行方向に平行な方向（Ｚ軸方向）、すなわち照射光生成部２１の光軸方向に往復移動させる。駆動部３００の構成は、追って、図５（ａ）～図６（ｂ）を参照して説明する。
【0033】
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。画像処理回路２０１は、後述のミラー駆動信号生成回路２１５やレーザ駆動信号生成回路２１４等の各種回路（図１２参照）も備えている。これらの回路によって、光源１０１、走査部１０６および駆動部３００が制御される。
【0034】
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３０１を駆動する。位置検出回路２０５は、スクリーン３０１の駆動位置を検出する。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３（ｂ）および図４（ａ）を参照して説明する。
【0035】
【0036】
図３（ａ）に示すように、スクリーン３０１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３０１ａ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３０１ａの形状は略円弧形状である。第１のレンズ部３０１ａのＸ軸方向の幅は、たとえば、５０μｍである。
【0037】
また、スクリーン３０１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３０１ｂ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３０１ｂの形状は略円弧形状である。第２のレンズ部３０１ｂのＹ軸方向の幅は、たとえば、７０μｍである。
【0038】
上記構成を有するスクリーン３０１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３０１の入射面に対して、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ１～Ｌｎが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ１～Ｌｎ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。
【0039】
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～Ｌｎが高周波で走査されることにより、画像が構成される。こうして構成される画像が、スクリーン３０１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。
【0040】
図４（ａ）は、実施形態に係るスクリーン３０１の移動工程の一例を示す図であり、図４（ｂ）は、実施形態に係る画像表示装置２０においてスクリーン３０１を移動させることにより表示される画像の一例を示す図である。
【0041】
図４（ａ）に示すように、スクリーン３０１は、時刻ｔ０～ｔ４を１サイクルとして移動が繰り返される。時刻ｔ０～ｔ３の間に、スクリーン３０１は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１へと移動され、時刻ｔ３～ｔ４の間に、スクリーン３０１は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０へと戻される。スクリーン３０１の移動周期、すなわち、時刻ｔ０～ｔ４の時間は、たとえば、１／６０秒である。
【0042】
時刻ｔ０～ｔ３は、図４（ｂ）において、鉛直方向に広がる鉛直画像Ｍ１を表示するための期間であり、時刻ｔ３～ｔ４は、図４（ｂ）において、奥行き方向に広がる奥行き画像Ｍ２を表示するための期間である。図４（ｂ）の例において、鉛直画像Ｍ１は、歩行者Ｈ１が居ることを運転者２に注意喚起するためのマーキングであり、奥行き画像Ｍ２は、ナビゲーション機能により乗用車１が道路Ｒ１を曲がるべき方向を運転者２に示唆するための矢印である。たとえば、鉛直画像Ｍ１と奥行き画像Ｍ２は、互いに異なる色で表示される。
【0043】
鉛直画像Ｍ１は、奥行き方向には変化せず、鉛直方向のみに広がっているため、スクリーン３０１を鉛直画像Ｍ１に対応する位置に固定して、虚像の生成が行われる。図４（ａ）の停止位置Ｐｓ２は、鉛直画像Ｍ１の奥行き位置に対応するスクリーン３０１の位置である。スクリーン３０１は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１に移動する間に、停止位置Ｐｓ２において、時刻ｔ１～ｔ２の間、停止される。この間に、鉛直画像Ｍ１に対応する走査ライン上の、鉛直画像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、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方に、図４（ｂ）に示すような鉛直画像Ｍ１を虚像として表示させることができる。
【0044】
一方、時刻ｔ３～ｔ４において、スクリーン３０１は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０まで線形に移動される。スクリーン３０１が移動すると、これに伴い、ウインドシールド１２前方の虚像が結像する位置が奥行き方向に移動する。したがって、奥行き画像Ｍ２の奥行き方向の各位置にスクリーン３０１が在るときに、奥行き画像Ｍ２に対応する走査ライン上の、奥行き画像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４（ｂ）に示すような奥行き画像Ｍ２を虚像として表示させることができる。
【0045】
以上の制御は、図２に示す画像処理回路２０１によって行われる。この制御により、時刻ｔ０～ｔ４の間に、鉛直画像Ｍ１と奥行き画像Ｍ２が虚像として表示される。上記の制御では、鉛直画像Ｍ１の表示タイミングと奥行き画像Ｍ２の表示タイミングにずれが生じるが、このずれは極めて短時間であるため、運転者２は、鉛直画像Ｍ１と奥行き画像Ｍ２を重ねた画像を認識する。こうして、運転者２は、投射領域１３の前方に、映像信号に基づく画像（鉛直画像Ｍ１、奥行き画像Ｍ２）を、歩行者Ｈ１および道路Ｒ１を含む風景に重ねて見ることができる。
【0046】
なお、図４（ｂ）では、鉛直画像Ｍ１が１つであったため、図４（ａ）の工程において、スクリーン３０１の停止位置Ｐｓ２が１つに設定されたが、鉛直画像Ｍ１が複数あれば、それに応じて、図４（ａ）の工程において、停止位置が複数設定される。ただし、図４（ａ）の工程において、時刻ｔ０～ｔ４の時間は一定であり、時刻ｔ４は不変であるため、停止位置の数の増減に応じて、停止位置前後のスクリーン３０１の移動速度（図４（ａ）の波形の傾き）が変更されることになる。
【0047】
以上のようにスクリーン３０１をＺ軸方向に移動させながら、スクリーン３０１をレーザ光で走査する場合、走査位置が走査ラインＬ１から走査ラインＬｎに向かうに従って、徐々に、スクリーン３０１がＺ軸正方向（ミラー２２に接近する方向）に移動する。したがって、各走査ラインで描画される画像部分（虚像）の運転者２の視点からの視距離は、走査位置が走査ラインＬ１から走査ラインＬｎに向かうに従って、運転者２の視点に対し前方向（奥行き方向）に変化する。すなわち、上記の制御のもとでは、図３（ａ）、（ｂ）に示すスクリーン３０１の短辺方向、すなわち、Ｙ軸方向が、スクリーン３０１の移動に伴い表示画像の視距離を変化させる方向となる。
【0048】
図５（ａ）は、駆動部３００の構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、カバー３０８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。図５（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。
【0049】
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。
【0050】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、スクリーン３０１は、スクリーンホルダ３０２により傾斜して保持された状態で支持部材３０３に設置されている。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、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。こうして、スクリーン３０１は、スクリーンホルダ３０２、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に支持されている。支持部材３０３およびサスペンション３０４の構成は、追って、図６（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（図５（ａ）、（ｂ）には図示せず）に磁界を付与するためのものである。コイルに駆動信号（電流）を印加することにより、コイルにＺ軸方向の電磁力が励起され、コイルと共に支持部材３０３がＺ軸方向に駆動される。これにより、スクリーン３０１が、Ｚ軸方向に移動する。磁気回路３０７の構成は、追って、図６（ａ）を参照して説明する。
【0052】
磁気回路３０７の上面に、カバー３０８が載せられる。カバー３０８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の上面にカバー３０８が載せられると、カバー３０８が磁気回路３０７に吸着される。これにより、カバー３０８が駆動部３００に設置される。
【0053】
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。支持ベース３０６の中央には、レーザ光を通すための図示しない開口が形成されている。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。
【0054】
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エンコーダ４１０を備え、このエンコーダ４１０によって、支持部材３０３のＺ軸方向の位置を検出する。エンコーダ４１０による支持部材３０３の位置検出方法については、追って、図６（ｂ）～図７（ｃ）を参照して説明する。
【0055】
図６（ａ）は、磁気回路３０７の構成を示す斜視図である。
【0056】
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２つのヨーク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、後述するコイルが挿入される隙間が生じている。
【0057】
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２つのヨーク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の側面に重なっている。
【0058】
ヨーク３２１、３２４の下面に形成された孔に、支持ベース３０６の上面に形成された複数のボス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、磁気回路３０７が、支持ベース３０６の上面に設置される。
【0059】
図６（ｂ）は、支持部材３０３とサスペンション３０４とを組み立てた状態の構成を示す斜視図である。ここでは、スクリーンホルダ３０２の上面（Ｚ軸正側の面）から遮光部材が取り外された状態が示されている。
【0060】
支持部材３０３は、枠状の形状を有する。支持部材３０３は、樹脂等の非磁性材料により形成されている。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。
【0061】
内枠部３０３ａの上面に、スクリーン３０１を支持したスクリーンホルダ３０２が設置される。また、外枠部３０３ｂの下面に、コイル３３１が装着される。コイル３３１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。
【0062】
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。
【0063】
サスペンション３０４は、薄板状の部材であり、可撓性のある金属材料で一体形成されている。サスペンション３０４の形状は、Ｘ軸方向に対称である。サスペンション３０４は、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３つの孔３０４ａを有する。また、サスペンション３０４は、３つの孔３０４ａの両側に、クランク形状の伸縮構造３０４ｂを有する。
【0064】
さらに、支持部材３０３は、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を有する。この設置面に、スケール３３２が設置される。この状態で、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５（ｂ）に示すように、支持ユニット３０５に装着される。このとき、外枠部３０３ｂの下面に装着されたコイル３３１が、図６（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に設置されたスケール３３２が、位置検出ユニット４００のエンコーダ４１０に対向する。エンコーダ４１０の構成については、追って図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【0065】
なお、磁気回路３０７の磁石３２２、３２３、３２５、３２６は、コイル３３１に駆動信号（電流）が印加されることによりコイルにＺ軸方向に平行な一方向の駆動力が生じるように、磁極が調整されている。
【0066】
位置検出ユニット４００のエンコーダ４１０は、スケール３３２に光を照射するとともに、スケール３３２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３３２の移動を光学的に検出する。エンコーダ４１０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３０１のＺ軸方向の位置が検出される。これにより、スクリーン３０１の駆動が制御される。
【0067】
【0068】
図７（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３０１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。
【0069】
図７（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。
【0070】
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。
【0071】
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３０１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。
【0072】
図７（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。
【0073】
図７（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３０１）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３０１）がＺ軸負方向に移動していると判定する。
【0074】
一方、センサ４１２ｃの検出信号は、スクリーン３０１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３０１）の原点位置が検出され得る。センサ４１２ｃの逓倍化信号を用いた処理については、追って図１６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【0075】
次に、発明者らが行ったスクリーン３０１のサーボ制御に関する実験について説明する。
【0076】
図８は、比較例１の回路構成を示す模式図である。図８には、図２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および位置検出回路２０５が示されている。
【0077】
図８に示すように、比較例１では、画像処理回路２０１（図２参照）が、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、を備えている。
【0078】
目標波形生成回路２１１は、スクリーン３０１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。
【0079】
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。
【0080】
位置検出回路２０５は、図７（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。
【0081】
エンコーダ４１０は、上記のように、スクリーン３０１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の検出信号を逓倍化し、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３０１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３０１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３０１のサーボ制御が行われる。比較例１では、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。
【0082】
図９（ａ）は、図８に示した比較例１の回路によりスクリーン３０１を駆動した場合における、スクリーン３０１の目標波形とスクリーン３０１の実際の駆動波形との関係を示すグラフである。図９（ａ）において、縦軸はスクリーン３０１の位置を示しており、横軸は時間を示している。
【0083】
スクリーン３０１の目標波形は、図８に示す目標波形生成回路２１１から出力されたものである。スクリーン３０１の駆動波形は、図８に示すサーボ回路２３０によってサーボ制御が行われている状態において、カウンタ２２２から出力されたものである。図９（ａ）に示すように、比較例１では、目標波形に対して、スクリーン３０１の駆動波形がずれている。具体的には、駆動波形の振幅は目標波形の振幅に比べて小さく、駆動波形は目標波形よりも遅れている。
【0084】
図９（ｂ）は、比較例１におけるサーボ残差を示すグラフである。図９（ｂ）に示すサーボ残差は、図９（ａ）において目標波形から駆動波形を減じた値である。サーボ残差が大きいほど、スクリーン３０１の位置が目標位置に対して大きくずれていることになる。
【0085】
図９（ａ）に示すように、比較例１では、スクリーン３０１の実際の駆動波形が目標波形に対して時間軸方向にずれるため、スクリーン３０１の移動が画像の出力（レーザ光の出力、レーザ光の走査）に対して遅れた状態となる。このため、画像の視距離が正しい視距離からずれることが起こり得る。
【0086】
また、図９（ｂ）に示すように、比較例１では、大きなサーボ残差が生じるため、スクリーン３０１の駆動位置が目標位置に対して大きくずれてしまう。このため、画像を適正な視距離の位置に表示することができない。
【0087】
図１０は、比較例２の回路構成を示す模式図である。
【0088】
比較例２では、図８の比較例１の回路構成に、振幅補正回路２１６が追加されている。
【0089】
振幅補正回路２１６は、サーボ回路２３０によるスクリーン３０１の初動制御において、目標波形生成回路２１１から出力された目標波形と、位置検出回路２０５から出力される駆動波形とを比較し、目標波形の振幅と駆動波形の振幅との差分を検出する。そして、目標波形生成回路２１１は、初動制御から通常のサーボ制御に移行する際に、この差分が解消されるように、スクリーン駆動回路２０４に対して、駆動信号の増幅率を設定する。
【0090】
【0091】
図１１（ａ）には、通常のサーボ制御への移行に伴い、振幅補正回路２１６によってスクリーン駆動回路２０４における駆動信号の増幅率が調整された後の駆動波形が目標波形とともに示されている。
【0092】
図１１（ａ）に示すように、比較例２では、振幅補正回路２１６の作用により、駆動波形の振幅が目標波形の振幅にほぼ一致している。しかしながら、駆動波形は、比較例１と同様、目標波形に対して時間軸方向にずれている。具体的には、駆動波形が目標波形よりも遅れた状態となっている。このため、比較例２においても、画像の視距離が正しい視距離からずれることが起こり得る。
【0093】
図１１（ｂ）は、比較例２におけるサーボ残差を示すグラフである。図１１（ｂ）に示すように、比較例２においても、比較例１と同様、大きなサーボ残差が生じている。このため、比較例２においても、比較例１と同様、画像を適正な視距離の位置に表示することができない。
【0094】
図１２は、実施形態１の回路構成を示す模式図である。
【0095】
実施形態１では、図１０の比較例２の回路構成に、位相補正回路２１７が追加されている。
【0096】
位相補正回路２１７は、サーボ回路２３０によるスクリーン３０１の初動制御において、目標波形生成回路２１１から出力された目標波形と、位置検出回路２０５から出力される駆動波形とを比較し、目標波形と駆動波形との間の時間ずれ（時間差）を検出する。ここで、時間ずれ（時間差）は、たとえば、原点位置における目標波形と駆動波形との時間差によって検出される。
【0097】
そして、位相補正回路２１７は、初動制御から通常のサーボ制御に移行する際に、この時間ずれが解消されるように、目標波形生成回路２１１から入力される目標波形を遅延させる。すなわち、位相補正回路２１７は、目標波形生成回路２１１によって生成された目標波形の位相を所定時間だけ遅らせるディレイ回路である。
【0098】
実施形態１では、初動制御から通常のサーボ制御に移行する際に、位相補正回路２１７で位相が遅らされた目標波形が、差動回路２１２に入力され、スクリーン３０１のサーボ制御が行われる。また、位相補正回路２１７でずらされる位相は、初動制御の際に検出された、目標波形生成回路２１１から出力された目標波形の位相と、カウンタ２２２から出力された駆動波形の位相との時間ずれに基づいて設定される。これにより、通常のサーボ制御への移行に伴い、スクリーン３０１の駆動が、目標波形に時間ずれなく追従する。
【0099】
また、実施形態１では、位相補正回路２１７を経た後の目標波形がレーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５に入力される。したがって、レーザ駆動信号およびミラー駆動信号は、位相補正回路２１７を経た後の目標波形に同期するように生成される。
【0100】
図１３（ａ）は、図１２に示した実施形態１の回路によりスクリーン３０１を駆動した場合における、スクリーン３０１の目標波形とスクリーン３０１の実際の駆動波形との関係を示すグラフである。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の目標波形および駆動波形におけるサーボ残差を示すグラフである。
【0101】
図１３（ａ）には、通常のサーボ制御への移行に伴い、振幅補正回路２１６によってスクリーン駆動回路２０４における駆動信号の増幅率が調整され、さらに、位相補正回路２１７によって目標波形の移動が調整された後の駆動波形および目標波形が示されている。
【0102】
図１３（ａ）に示すように、実施形態１では、駆動波形と目標波形とが時間軸方向に略ずれることなく互いに一致している。また、図１３（ｂ）に示すように、実施形態１では、比較例１、２と比較してサーボ残差が顕著に抑制されている。このように時間軸方向のずれが解消され、且つ、サーボ残差が抑制されると、スクリーン３０１の駆動位置が目標位置に対してほぼ一致するとともに、スクリーン３０１の駆動と画像の出力の同期が維持される。このため、実施形態１では、適正な視距離で画像を表示できる。
【0103】
ここで、実施形態１の回路における、スクリーン３０１と画像の同期制御について、比較例２と比較して説明する。
【0104】
図１４（ａ）は、比較例２における目標波形、駆動波形、および画像表示開始信号を模式的に示すグラフである。図１４（ｂ）は、実施形態１における目標波形、駆動波形、および画像表示開始信号を模式的に示すグラフである。
【0105】
図１４（ａ）に示すように、比較例２の場合、駆動波形の位相は目標波形の位相に比べてΔＴだけ遅れている。これに対し、１フレーム分の画像の出力は、目標波形に同期して行われる。したがって、１フレーム分の画像の出力を開始させるタイミングを規定する画像表示開始信号は、目標波形に同期する。このため、比較例２では、画像の表示タイミングとスクリーン３０１の駆動タイミングとがΔＴだけずれてしまい、画像３０を適正な視距離の位置に表示できない。
【0106】
これに対し、図１４（ｂ）に示すように、実施形態１の場合、位相補正回路２１７により目標波形がΔＴだけ遅らされることにより、駆動波形の位相が目標波形の位相に一致する。このとき、位相補正回路２１７によりΔＴだけ遅らされた目標波形が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に供給されるため、画像表示開始信号も比較例２に比べてΔＴだけ遅れる。したがって、画像の表示タイミングとスクリーン３０１の駆動タイミングとが一致し、これにより、画像３０を適正な視距離の位置に表示できる。
【0107】
図１５は、実施形態１のサーボ制御を示すフローチャートである。
【0108】
画像３０の表示が開始されると、振幅補正回路２１６および位相補正回路２１７において、それぞれ、目標波形と駆動波形との間の振幅差および時間差を取得するために、サーボ回路２３０の初動制御が実行される（Ｓ１１）。ここでは、振幅補正回路２１６は、スクリーン駆動回路２０４の増幅率を変化させず、また、位相補正回路２１７は、目標波形生成回路２１１から出力される目標波形の位相をずらさない。
【0109】
こうして初動制御が開始されてから所定時間が経過すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、振幅補正回路２１６は、目標波形生成回路２１１から出力された目標波形と、カウンタ２２２から出力された駆動波形との間の振幅ずれΔＡを取得する（Ｓ１３）。また、これと並行して、位相補正回路２１７は、目標波形生成回路２１１から出力された目標波形と、カウンタ２２２から出力された駆動波形との間の時間ずれΔＴを取得する（Ｓ１４）。
【0110】
その後、サーボ回路２３０が通常のサーボ制御に移行する（Ｓ１５）。これに伴い、振幅補正回路２１６は、振幅ずれΔＡが解消されるように、スクリーン駆動回路２０４の増幅率を設定する（Ｓ１６）。そして、位相補正回路２１７は、目標波形の位相を時間ずれΔＴだけ遅らせる（Ｓ１７）。こうして、位相が遅らされた目標波形がサーボ回路２３０に供給され、スクリーン３０１の駆動が時間補正後の目標波形に時間ずれなく追従する。また、時間補正後の目標波形がレーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５に入力される。
【0111】
こうして、補正後の目標波形と駆動波形とがほぼ一致した状態でサーボ回路２３０によるサーボが行われる。また、図１４（ｂ）を参照して説明したように、画像表示開始信号とスクリーン３０１の駆動とが同期する。これにより、画像３０を適正な視距離の位置に表示できる。
【0112】
次に、カウンタ２２２のリセット処理について説明する。
【0113】
図１６（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。
【0114】
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３０１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。このように、カウンタ２２２がリセットされると、スクリーン３０１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、スクリーン３０１の位置を適正に把握できるようになる。
【0115】
図１６（ｂ）は、駆動波形とセンサ４１２ｃの逓倍化信号との関係を模式的に示すグラフである。
【0116】
カウンタ２２２のリセットが行われない場合、スクリーン３０１の駆動に伴い、カウント値に誤差が累積し、たとえば、図１６（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３０１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。
【0117】
これに対し、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がリセットされると、図１６（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。
【0118】
＜実施形態の効果＞
上記実施形態によれば、以下の効果が奏される。
上記実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【0119】
図９（ａ）の比較例１および図１１（ａ）の比較例２に示したように、一般的にスクリーン３０１のサーボ制御においては、スクリーン３０１を駆動するための駆動部の応答性が低いことに起因して、スクリーン３０１の実際の駆動波形が目標波形に対して遅れて追従することになる。これに対し、本実施形態によれば、図１２に示した回路構成によって、スクリーン３０１の移動タイミングとスクリーン３０１に対する画像の形成タイミングとの間の時間ずれが補正されるため、スクリーン３０１の移動に画像の形成が同期するようになる。よって、適正な視距離の位置に画像を表示することができる。
【0120】
具体的には、サーボ回路２３０が初動制御から通常制御に移行する際に、位相補正回路２１７（補正回路）によって、目標波形の位相が駆動部３００によるスクリーン３０１の駆動波形の位相に近付けられる。このため、サーボ動作後に補正後の目標波形がサーボ回路２３０に供給されると、補正後の目標波形に駆動波形が同期するようサーボが働くようになる。これにより、スクリーン３０１を目標波形に遅れなく追従させることができ、目標波形と駆動波形との間のずれ、すなわちサーボ残差を抑制できる。よって、適正な視距離で画像を表示させることができる。
【0121】
また、位相補正後の目標波形がレーザ駆動信号生成回路２１４（駆動信号生成部）に供給されて、レーザ駆動信号生成回路２１４により生成されるレーザ駆動信号が補正後の目標波形の位相に同期する。これにより、光源１０１の駆動がスクリーン３０１の駆動に同期するようになるため、適正な視距離で画像を表示させることができる。
【0122】
図１５に示したように、位相補正回路２１７は、サーボ回路２３０の初動制御の開始から所定時間が経過した後に、目標波形を遅延させる補正を行って、サーボ回路２３０に対する補正後の目標波形の供給を開始する。こうすると、目標波形の位相と駆動波形の位相とがほぼ一致するようにサーボが働くことになる。したがって、スクリーン３０１のサーボ制御を安定して行うことができる。
【0123】
図９（ａ）の比較例１に示したように、一般的にスクリーン３０１のサーボ制御においては、駆動波形の振幅が目標波形の振幅に比べて小さくなる。これに対し、本実施形態では、サーボ回路２３０が初動制御から通常制御に移行する際に、振幅補正回路２１６によって駆動波形が目標波形の振幅に近づくように増幅される。これにより、目標波形と駆動波形との振幅の差分、すなわちサーボ残差を抑制できる。よって、適正な視距離で画像を表示させることができる。また、振幅補正回路２１６とともに位相補正回路２１７が設けられているため、目標波形の増幅レベルを低く抑えることができる。これにより、スクリーン３０１が発振状態になることを抑制して、安定的にサーボ制御を行うことができる。
【0124】
位相補正回路２１７は、補正前の目標波形と駆動波形との時間ずれΔＴを検出し、検出した時間ずれΔＴに基づいて、目標波形の位相を駆動波形の位相に近付ける。これにより、画像表示装置２０の設置環境や動作環境等にかかわらず、目標波形の位相を駆動波形の位相にほぼ一致させることができ、適正な視距離で画像を表示させることができる。
【0125】
図１６（ｂ）の長鎖線に示したように、一般的に、スクリーン３０１の駆動が継続して行われると、カウンタ２２２により生成される駆動波形と、スクリーン３０１の実際の駆動波形との間にオフセットが生じる。これに対し、本実施形態では、図１６（ａ）に示したように、スクリーン３０１が原点位置に位置付けられたときにカウンタ２２２がリセットされるため、カウンタ２２２により生成される駆動波形のオフセットを抑制できる。よって、適正な視距離で画像を表示させることができる。
【0126】
＜実施形態２＞
実施形態２では、サーボ回路２３０に供給される目標波形は遅延されず、レーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５に供給される目標波形が、駆動波形との時間ずれを抑制するように遅延される。
実施形態２では、サーボ回路２３０に供給される目標波形は遅延されず、レーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５に供給される目標波形が、駆動波形との時間ずれを抑制するように遅延される。
【0127】
図１７は、実施形態２の回路構成を示す模式図である。
【0128】
実施形態２の回路構成は、図１２に示した実施形態１の回路構成と比較して、位相補正回路２１７の回路配置が異なっている。実施形態２では、目標波形生成回路２１１と差動回路２１２とが直接接続され、位相補正回路２１７は、目標波形生成回路２１１とレーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５との間に配置されている。実施形態２のその他の構成は、実施形態１と同様である。
【0129】
実施形態２では、上記のように、目標波形生成回路２１１から直接、目標波形がサーボ回路２３０に入力されるため、上記比較例２と同様、駆動波形の振幅は目標波形に略一致するものの、駆動波形の位相は、目標波形の位相に対して遅れた状態となる。
【0130】
位相補正回路２１７は、サーボ回路２３０の初動制御の際に、目標波形生成回路２１１から出力される目標波形と、カウンタ２２２から出力される駆動波形との時間ずれΔＴを取得し、初動制御から通常制御に移行する際に、時間ずれΔＴだけ目標波形の位相をずらす。したがって、位相補正回路２１７からレーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５に入力される目標波形は、目標波形生成回路２１１が出力する目標波形の位相に対してΔＴだけずれることになる。
【0131】
実施形態２では、レーザ駆動信号生成回路２１４は、位相補正回路２１７から出力された補正後の目標波形に同期してレーザ駆動回路２０２を駆動し、ミラー駆動信号生成回路２１５は、位相補正回路２１７から出力された補正後の目標波形に同期してミラー駆動回路２０３を駆動する。これにより、スクリーン３０１の駆動と、光源１０１およびミラー１０６ａの駆動とが同期することになる。
【0132】
図１８は、スクリーン３０１の目標波形、スクリーン３０１の実際の駆動波形、位相補正回路２１７による位相補正後の目標波形、および画像表示開始信号を模式的に示すグラフである。
【0133】
図１８に示すように、駆動波形の位相は目標波形の位相に比べてΔＴだけ遅れている。しかしながら、位相補正回路２１７によって目標波形の位相がΔＴだけ遅延するように補正され、補正された目標波形のタイミングに同期して、レーザ駆動信号生成回路２１４およびミラー駆動信号生成回路２１５により画像表示開始信号が生成され、各フレームの画像出力が行われる。したがって、実施形態２においても、光源１０１の駆動がスクリーン３０１の駆動に同期するため、適正な視距離で画像３０を表示させることができる。
【0134】
＜実施形態３＞
実施形態３では、レーザレーダ５００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５００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。
【0135】
図１９（ａ）は、レーザレーダ５００の光学系および回路部の構成を示す図である。図１９（ｂ）は、投射光学系５１０の構成を示す斜視図である。図１９（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。
【0136】
レーザレーダ５００は、光学系の構成として、投射光学系５１０と受光光学系５２０を備える。投射光学系５１０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５１０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５２０は、投射光学系５１０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。
【0137】
投射光学系５１０は、発光ユニット５１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ５１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ５１３と、光偏向器５１４と、を備える。また、受光光学系５２０は、受光レンズ５２１と受光素子５２２を備える。
【0138】
発光ユニット５１１は、複数のレーザ光源５１１ａが集積されて構成される。レーザ光源５１１ａ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５００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５１１ａの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。
【0139】
レーザ光源５１１ａ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。
【0140】
複数のレーザ光源５１１ａ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５１１ａ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５１１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５１１ｂ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５１１ａに対応する。
【0141】
ファスト軸シリンドリカルレンズ５１２は、発光ユニット５１１の各レーザ光源５１１ａ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５１３は、発光ユニット５１１の各レーザ光源５１１ａ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。
【0142】
各レーザ光源５１１ａ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５１３によってスロー軸方向に集光されて、光偏向器５１４のミラー５１４ａに入射する。光偏向器５１４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５１４ａ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５１４ａ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５１４には、ミラー５１４ａの回動位置を検出するための位置検出部５１４ｂ（図１９（ａ）参照）が設けられている。
【0143】
各レーザ光源５１１ａ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５１３によってＸ軸方向のみに集光されるため、ミラー５１４ａ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。
【0144】
光偏向器５１４は、ミラー駆動回路５３３からの駆動信号によりミラー５１４ａを駆動して、ミラー５１４ａ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。
【0145】
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５２１によって、受光素子５２２の受光面に集光される。受光素子５２２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。
【0146】
レーザレーダ５００は、回路部の構成として、コントローラ５３１と、レーザ駆動回路５３２と、ミラー駆動回路５３３と、信号処理回路５３４と、を備える。
【0147】
コントローラ５３１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５３２は、コントローラ５３１からの制御に応じて発光ユニット５１１の各レーザ光源５１１ａをパルス発光させる。
【0148】
ミラー駆動回路５３３は、コントローラ５３１からの制御に応じて光偏向器５１４を駆動する。光偏向器５１４は、ミラー５１４ａ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。
【0149】
信号処理回路５３４は、受光素子５２２の各画素の受光信号をコントローラ５３１に出力する。上記のように、コントローラ５３１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５３１は、発光ユニット５１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子５２２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５２２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。
【0150】
こうして、コントローラ５３１は、発光ユニット５１１をパルス発光させつつ、光偏向器５１４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。
【0151】
図２０（ａ）は、光偏向器５１４の構成を示す斜視図である。光偏向器５１４は、電磁力を利用してミラー５１４ａを駆動する構成となっている。ハウジング６０１には、電磁駆動のための構成部材が設置されている。図２０（ａ）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６０１の短辺方向であり、ｙ軸方向は、ハウジング６０１の長辺方向であり、ｚ軸方向は、ハウジング６０１の上面に垂直な方向である。ｘ軸方向は、図１９（ａ）、（ｂ）のＸ軸方向に一致する。
【0152】
ハウジング６０１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６０１の上面には、平面視において長方形の凹部６０１ａが形成されている。ハウジング６０１の上面に、枠状の板バネ６０２が設置される。板バネ６０２は、枠部６０２ａと、支持部６０２ｂと、２つの梁部６０２ｃと、を有する。
【0153】
ｙ軸方向の中間位置において、枠部６０２ａからｘ軸方向に平行に延びるように、２つの梁部６０２ｃが形成され、これら梁部６０２ｃによって、枠部６０２ａと支持部６０２ｂとが連結されている。支持部６０２ｂのｙ軸方向の中間位置において、２つの梁部６０２ｃが支持部６０２ｂに繋がっている。板バネ６０２は、可撓性の金属材料により一体形成されている。支持部６０２ｂの上面にミラー５１４ａが接着剤等によって固定される。ミラー５１４ａは、平面視において略円形である。２つの梁部６０２ｃを繋いだ軸が、ミラー５１４ａの回転軸Ｒ１０となる。
【0154】
コイル６０３は、長辺の中間位置が回転軸Ｒ１０に一致するように、支持部６０２ｂの下面に設置される。コイル６０３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６０３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６０４および磁石６０５の組が２つ配置される。磁石６０４と磁石６０５は、ヨーク６０６に設置され、ヨーク６０６が、ハウジング６０１の凹部６０１ａの底面に設置されている。磁石６０４、６０５は、磁極面における磁束密度が略均一の永久磁石である。
【0155】
ｙ軸正側の磁石６０４、６０５によって生じる磁界の向きと、ｙ軸負側の磁石６０４、６０５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６０４は、Ｎ極がコイル６０３に対向し、ｙ軸負側の磁石６０４は、Ｓ極がコイル６０３に対向する。また、ｙ軸正側の磁石６０５は、Ｓ極がコイル６０３に対向し、ｙ軸負側の磁石６０５は、Ｎ極がコイル６０３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６０３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６０３に励起される。これにより、ミラー５１４ａが、回転軸Ｒ１０を軸として回動する。
【0156】
実施形態３では、ミラー５１４ａの駆動位置（回動位置）を検出するための位置検出部５１４ｂ（図１９（ａ）参照）が配置されている。位置検出部５１４ｂは、たとえば、支持部６０２ｂ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５１４ｂは、実施形態１のエンコーダ４１０と同様に、支持部６０２ｂ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５１４ａの回動位置を検出可能な限りにおいて、位置検出部５１４ｂの構成は、適宜変更可能である。
【0157】
実施形態３では、回転軸Ｒ１０についてミラー５１４ａが一定周期で往復運動を行うように、光偏向器５１４が駆動される。また、ミラー５１４ａ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５１１ａが駆動される。図１９（ａ）に示すコントローラ５３１は、このように、ミラー５１４ａの往路の範囲と、レーザ光源５１１ａの駆動期間とが整合するように、レーザ駆動回路５３２とミラー駆動回路５３３とを制御する。
【0158】
このとき、コントローラ５３１は、ミラー５１４ａ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５３２とミラー駆動回路５３３とを制御する。具体的には、コントローラ５３１は、上記実施形態１、２と同様、位置検出部５１４ｂから出力される検出信号の波形（ミラー５１４ａ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５３３によるミラー５１４ａの駆動にサーボを掛ける。また、コントローラ５３１は、目標波形におけるミラー５１４ａの往路の範囲において、各レーザ光源５１１ａ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５３２を駆動する。
【0159】
この場合、上記実施形態１、２と同様、位置検出部５１４ｂにより検出されるミラー５１４ａの駆動波形と、目標波形との間に、振幅ずれや時間ずれが起こり得る。
【0160】
図２０（ｂ）は、ミラー５１４ａの駆動波形と目標波形との間に振幅ずれおよび時間ずれが生じた場合の各波形を模式的に示すグラフである。図２０（ｂ）において、上段、中段および下段のグラフは、それぞれ、目標波形、駆動波形およびレーザ光源５１１ａのパルス発光信号を示している。
【0161】
図２０（ｂ）に示すように、目標波形の往路ｔ１０の範囲において、レーザ光源５１１ａが所定回数パルス駆動されてパルス発光がなされる。ここで、図２０（ｂ）に示すように、ミラー５１４ａの駆動波形と、目標波形との間に、時間ずれΔＴが生じると、ミラー５１４ａの実際の往路の駆動範囲と、レーザ光源５１１ａのパルス発光の期間との間に、時間ずれΔＴが生じる。このため、物体検出を行うべき範囲に適正にラインビームＢ１０が投射されなくなる。また、ミラー５１４ａの駆動波形と、目標波形との間に、振幅ずれが生じると、ミラー５１４ａの実際の回動範囲と、予め決められた回動範囲との間にずれが生じる。このため、物体検出を行うべき範囲に適正にラインビームＢ１０が投射されなくなる。
【0162】
このような問題は、コントローラ５３１に、上記実施形態１、２と同様の構成を適用することにより解消され得る。この場合、たとえば、図１２に示した実施形態１と同様の回路構成が適用され得る。実施形態３では、図１２の回路と比較して、ミラー駆動信号生成回路２１５とミラー駆動回路２０３が省略される。また、レーザ駆動回路２０２がレーザ駆動回路５３２に置き換えられ、スクリーン駆動回路２０４がミラー駆動回路５３３に置き換えられる。さらに、位置検出回路２０５は、位置検出部５１４ｂを含む構成に変更される。目標波形生成回路２１１により、ミラー５１４ａの目標波形が生成され、生成された目標波形と、ミラー５１４ａの駆動波形とが比較されて、サーボ回路２３０により、ミラー５１４ａのサーボ制御が行われる。
【0163】
この構成により、上記実施形態１と同様、図１５の制御が行われる。これにより、駆動波形の振幅が目標波形の振幅に整合するように補正される。よって、ミラー５１４ａの回動範囲が適正化される。また、ミラー５１４ａの目標波形がΔＴだけ遅らされることにより、ミラー５１４ａの駆動波形の位相が目標波形の位相に一致する。このとき、ΔＴだけ遅らされた目標波形が、レーザ駆動回路５３２を駆動するための信号を生成するレーザ駆動信号生成回路２１４に供給される。これにより、レーザ光源５１１ａの複数回の駆動期間が、ミラー５１４ａの往路ｔ１０の駆動範囲に整合する。こうして、ミラー５１４ａの回動範囲が適正化され、且つ、レーザ光源５１１ａの複数回の駆動期間とミラー５１４ａの往路ｔ１０の駆動範囲とが整合することによって、ラインビームＢ１０を目標領域に適正に照射することができる。
【0164】
なお、実施形態３においても、実施形態２と同様、レーザ光源５１１ａの複数回の駆動期間をΔＴだけ遅らせることにより、レーザ光源５１１ａの複数回の駆動期間とミラー５１４ａの往路ｔ１０の駆動範囲とを整合させてもよい。この制御によっても、ラインビームＢ１０を目標領域に適正に照射することができる。
【0165】
＜その他の変更例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態の他に、種々の変更が可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施形態の他に、種々の変更が可能である。
【0166】
たとえば、上記実施形態では、位相補正回路２１７は、サーボ回路２３０の初動制御において、目標波形生成回路２１１から出力された目標波形と、位置検出回路２０５から出力された駆動波形との時間ずれΔＴを検出して、目標波形の時間軸を補正したが、目標波形と駆動波形の時間ずれΔＴは、必ずしも、サーボ制御を実行して検出しなくてもよく、たとえば、予め固定値として保持されていてもよい。たとえば、上記実施形態１、２において、それぞれ図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、位相補正回路２１７は、記憶部２１８に記憶された固定の時間ずれΔＴに基づいて、目標波形の位相をずらしてもよい。実施形態３においても、同様の変更が適用され得る。こうすると、簡素な構成で目標波形の位相を駆動波形に近付けることができる。
【0167】
なお、この場合のずれ量は、画像表示装置２０およびレーザレーダ５００の出荷前に、あらかじめ記憶部２１８に記憶される。たとえば、オペレータは、画像表示装置２０およびレーザレーダ５００の出荷前に、サーボ回路２３０を作動させて、目標波形生成回路２１１から出力される目標波形と位置検出回路２０５から出力される駆動波形とを参照して、両者の時間ずれΔＴを測定し、測定した時間ずれΔＴを記憶部２１８に記憶させる。
【0168】
また、上記実施形態では、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およびレーザレーダ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にも適用可能である。
【0169】
また、上記実施形態１、２の画像表示装置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３０１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３０１を駆動する構成であってもよい。また、実施形態３のレーザレーダ５００の構成は、図１９（ａ）～図２０（ａ）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。本発明は、ヘッドアップディスプレイやレーザレーダ以外の光学部材の駆動装置にも、適宜、適用され得る。
【0170】
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】
【0171】
２０ … 画像表示装置
２２ … ミラー（光学系）
３０ … 画像
１０１ … 光源
２１５ … レーザ駆動信号生成回路（駆動信号生成部）
２１６ … 振幅補正回路（振幅補正部、補正回路）
２１７ … 位相補正回路（位相補正部、補正回路）
２１８ … 記憶部（補正回路）
２２２ … カウンタ
２３０ … サーボ回路
３００ … 駆動部
３０１ … スクリーン
４１０ … エンコーダ（位置検出部）
５００ … レーザレーダ（駆動装置）
５１１ … 発光ユニット（光源）
５１４ … 光偏向器（駆動部）
５１４ａ … ミラー（光学部材）
５１４ｂ … 位置検出部
２２ … ミラー（光学系）
３０ … 画像
１０１ … 光源
２１５ … レーザ駆動信号生成回路（駆動信号生成部）
２１６ … 振幅補正回路（振幅補正部、補正回路）
２１７ … 位相補正回路（位相補正部、補正回路）
２１８ … 記憶部（補正回路）
２２２ … カウンタ
２３０ … サーボ回路
３００ … 駆動部
３０１ … スクリーン
４１０ … エンコーダ（位置検出部）
５００ … レーザレーダ（駆動装置）
５１１ … 発光ユニット（光源）
５１４ … 光偏向器（駆動部）
５１４ａ … ミラー（光学部材）
５１４ｂ … 位置検出部
【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】