(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を走査する光走査手段と、
一方の面が前記光走査手段によって光が走査される光走査面となるスクリーンとを有し、
前記光走査手段は、光を出射する光出射部、該光出射部から出射した光を反射する光反射部を備えた可動板が規制された角度範囲で回動可能に設けられたアクチュエータ、該アクチュエータを前記可動板の回動中心軸と平行な線分に対して直交する軸まわりに回転可能に支持する回転体を含み、
前記可動板を規制された角度範囲で回動させることにより、前記光反射部で反射した光を前記光走査面において第１の方向に走査し、
前記回転体を回転させることにより、前記光反射部で反射した光を前記光走査面において前記第１の方向と直交する第２の方向に走査し、
前記スクリーンの前記光走査面と反対の面は、押圧操作される入力面であり、
前記入力面の押圧による、前記光反射部と前記光走査面との間の前記光の光路長の変化に基づいて、前記入力面の押圧位置を検出する押圧位置検出手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記スクリーンは、可撓性を有していて、前記光走査面が前記回転体と反対側へ凸の略球面をなし得るよう形成され、前記光走査面の曲率を変更する曲率変更手段を有している請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光走査手段によって前記スクリーンに描画される画像の拡大倍率に対応して、前記光走査面の曲率を変更する請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記スクリーンは、前記光走査面が略平面をなす第１の状態と、前記光走査面が略球面をなす第２の状態と、前記光走査面が前記第２の状態よりも曲率の大きい略球面をなす第３の状態とをとり得ることができ、前記曲率変更手段は、前記第１の状態と前記第２の状態と前記第３の状態とを切り換えるよう構成されている請求項２または３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光反射部から出射してから、前記光走査面で反射し、再び前記光反射部に戻ってくるまでの時間に基づいて、前記光路長の変化を検知する請求項１ないし４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記押圧位置検出手段は、前記光出射部と前記光反射部との間の光路の途中または分岐した位置に設けられ、前記光走査面で反射し再び前記光反射部に戻ってきた光を受光する受光部と、前記光出射部から光が出射されるタイミングとその光が前記受光部で受光されたタイミングとの時間差を算出する時間差算出部と、前記時間差算出部による算出結果に基づいて前記入力面の押圧位置を検出する検出部とを有している請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記時間差算出部は、前記光走査面の所定箇所における前記時間差を所定の時間間隔毎に算出し、前記検出部は、前記時間差算出部がｎ回目に算出した前記時間差と、ｎ＋１回目に算出した前記時間差との差を求め、その差が所定の閾値を超えた場合に当該箇所を前記押圧位置として検出する請求項６に記載の画像表示装置（ただし、ｎは自然数である）。
【請求項８】
前記検出部は、さらに、前記時間差算出部がｎ回目に算出した前記時間差と、ｎ＋１回目に算出した前記時間差との差から前記押圧の押圧速度を求める請求項７に記載の画像表示装置（ただし、ｎは自然数である）。
【請求項９】
前記スクリーンは、伸縮性を有し、前記スクリーンの内側には、気体が充填された充填部が形成され、前記曲率変更手段は、前記充填部内の圧力を調整することにより、前記光走査面の前記曲率を変更する請求項２ないし８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーンは、伸縮性を有し、
前記曲率変更手段は、前記スクリーンの中央部から放射状に設けられた複数の超弾性合金と、該複数の超弾性合金を加熱または冷却する加熱冷却手段とを有し、該加熱冷却手段により、前記超弾性合金の形状を変化させ、それにより、前記光走査面の前記曲率を変更するよう構成されている請求項２ないし８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記光反射部から前記光走査面の所定箇所までの距離に基づいて、前記光走査面の前記曲率を検知する曲率検知手段を有している請求項２ないし１０のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光を投影して画像を表示する画像表示装置として、特許文献１のようなアクリル等で形成された半球体の投影面を有する球体と、この球体の内側に設けられ、球体の投影面に投影画像を投影するプロジェクタと、プロジェクタにより投影された画像が球体上で歪んでしまうことうことを防止する魚眼レンズとを有するものが知られている。
しかしながら、特許文献１の画像表示装置では、投影画像を球体に投影するためにプロジェクタを使用しているため、装置の大型化を招いてしまう。また、プロジェクタにより投影された画像が球体上で歪んでしまわないように魚眼レンズを設けているが、この魚眼レンズは、比較的高価であり、装置の高コスト化を招いてしまう。
また、特許文献１の画像表示装置では、球体の位置や形状が一定の場合には、球体上に、所望の画像を映し出すことができるが、球体の位置や形状が変化する場合には、球体上に映し出される画像にピンぼけが発生したり、画像が歪んでしまったりする。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４１６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、装置の小型化および低コスト化を図るとともに、スクリーンの形状に影響を受けずに優れた画像表示特性を発揮できる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、光を走査する光走査手段と、
シート状をなし、その一方の面が前記光走査手段によって光が走査される光走査面であるスクリーンとを有し、
前記光走査手段は、光を出射する光出射部と、該光出射部から出射した光を反射する光反射部を備えた可動板が回動可能に設けられたアクチュエータと、該アクチュエータを前記可動板の回動中心軸と平行な線分に対して直交する軸まわりに回転可能に支持する回転体とを有し、前記回転体を回転させつつ前記可動板を回動させることにより、前記光反射部で反射した光を前記光走査面に２次元的に走査するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、小型化および低コスト化を図るとともに、スクリーンの形状に影響を受けずに優れた画像表示特性を発揮できる画像表示装置を提供することができる。
【０００６】
本発明の画像表示装置では、前記アクチュエータおよび前記光出射部は、前記回転体に、前記回転体の回転軸を介して互いに対向するよう設けられていることが好ましい。
これにより、アクチュエータと光出射部との離間距離を十分に確保しつつ、アクチュエータと光出射部とを設けることができる。その結果、アクチュエータによる光の走査が、光出射部に阻害されてしまうことを抑制することができる。
【０００７】
本発明の画像表示装置では、前記アクチュエータおよび前記光出射部は、前記回転体、前記アクチュエータおよび前記光出射部の集合体の重心が前記回転軸上またはその近傍に位置するよう設けられていることが好ましい。
これにより、回転体を回転させたときに、不本意な振動が発生してしまうことを抑制し、画像表示装置を安定して作動させることができる。
【０００８】
本発明の画像表示装置では、前記アクチュエータは、側面視にて、前記回転体の一方側に位置しており、前記光走査面の他方側に光を走査するよう構成されていることが好ましい。
これにより、光反射部と、光走査面の光が照射される位置との離間距離を比較的長く確保することができ、可動板の回動角を比較的小さくしても、光走査面の全域に光を走査することができる。その結果、可動板をより高速で回動させることができ、画像表示特性が向上する。
【０００９】
本発明の画像表示装置では、前記光走査面は、略球面をなしていることが好ましい。
これにより、地球、野球ボールなどの略球状の物体の一部をスクリーン上に、歪みを発生させずに映し出すことができる。また、光走査手段は、球状の光走査面に光を走査するのに適した構成となっているため、前述した効果がより顕著なものとなる。
本発明の画像表示装置では、前記光走査面は、略半球面をなしていることが好ましい。
これにより、地球、野球ボールなどの略球状の物体の半分をスクリーン上に、歪みを発生させずに映し出すことができる。このように、略球状の物体の半分を映し出すことができれば、画像表示装置の利便性が向上する。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、前記スクリーンは、可撓性を有していて、前記光走査面が前記回転体と反対側へ凸の略球面をなし得るよう形成され、前記光走査面の曲率を変更する曲率変更手段を有していることが好ましい。
これにより、スクリーンの形状を変化させることができ、その形状に適した画像を表示することにより、優れた画像表示特性を発揮できる。
【００１１】
本発明の画像表示装置では、前記スクリーンは、前記光走査面が略平面をなす第１の状態と、前記光走査面が略球面をなす第２の状態と、前記光走査面が前記第２の状態よりも曲率の大きい略球面をなす第３の状態とをとり得ることができ、前記曲率変更手段は、前記第１の状態と前記第２の状態と前記第３の状態とを切り換えるよう構成されていることが好ましい。
これにより、スクリーンの形状を変化させることができ、その形状に適した画像を表示することにより、優れた画像表示特性を発揮できる。
本発明の画像表示装置では、前記光走査面は、前記第３の状態にて略半球面をなしていることが好ましい。
これにより、スクリーンの過度な変形を防止し、スクリーンの耐久性が向上する。
【００１２】
本発明の画像表示装置では、前記スクリーンは、伸縮性を有し、前記スクリーンの内側には、気体が充填された充填部が形成され、前記曲率変更手段は、前記充填部内の圧力を調整することにより、前記光走査面の前記曲率を変更することが好ましい。
これにより、より確実かつ安全に光走査面の曲率を所望の曲率に変更することができる。
本発明の画像表示装置では、前記曲率変更手段は、前記充填部内の前記気体の量を調整することにより前記充填部内の圧力を調整することが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で光走査面の曲率を変更することができる。
【００１３】
本発明の画像表示装置では、前記スクリーンは、伸縮性を有し、
前記曲率変更手段は、前記スクリーンの中央部から放射状に設けられた複数の超弾性合金と、該複数の超弾性合金を加熱または冷却する加熱冷却手段とを有し、該加熱冷却手段により、前記超弾性合金の形状を変化させ、それにより、前記光走査面の前記曲率を変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で光走査面の曲率を変更することができる。
【００１４】
本発明の画像表示装置では、前記スクリーンの前記光走査面と反対の面は、押圧操作される入力面であり、
前記入力面の押圧による、前記光反射部と前記光走査面との間の前記光の光路長の変化に基づいて、前記入力面の押圧位置を検出する押圧位置検出手段を有していることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、入力面の複数の箇所を同時にタッチ入力できるタッチセンサ機能を付加することができる。その結果、押圧位置に対応してスクリーンに映し出された画像を変更したり動かしたりすることができ、利便性が向上する。
本発明の画像表示装置では、前記光反射部から出射してから、前記光走査面で反射し、再び前記光反射部に戻ってくるまでの時間に基づいて、前記光路長の変化を検知することが好ましい。
これにより、より正確に、光路長の変化を検知することができる。
【００１５】
本発明の画像表示装置では、前記押圧位置検出手段は、前記光出射部と前記光反射部との間の光路の途中または分岐した位置に設けられ、前記光走査面で反射し再び前記光反射部に戻ってきた光を受光する受光部と、前記光出射部から光が出射されるタイミングとその光が前記受光部で受光されたタイミングとの時間差を算出する時間差算出部と、前記時間差算出部による算出結果に基づいて前記入力面の押圧位置を検出する検出部とを有していることが好ましい。
これにより、簡単な構成でかつ正確に、入力面の押圧位置を検出することができる。
【００１６】
本発明の画像表示装置では、前記時間差算出部は、前記光走査面の所定箇所における前記時間差を所定の時間間隔毎に算出し、前記検出部は、前記時間差算出部がｎ回目に算出した前記時間差と、ｎ＋１回目に算出した前記時間差との差を求め、その差が所定の閾値を超えた場合に当該箇所を前記押圧位置として検出することが好ましい（ただし、ｎは自然数である）。
これにより、正確に、入力面の押圧位置を検出することができる。また、例えば、衝撃や長時間の使用によって、シート材が変形してしまった場合でも、その変形に影響されずに、押圧位置を検出することができる。また、閾値を設けることにより、例えば振動等によるシート材の微小変形を押圧と誤認識してしまうことを効果的に防止できる。
【００１７】
本発明の画像表示装置では、前記検出部は、さらに、前記時間差算出部がｎ回目に算出した前記時間差と、ｎ＋１回目に算出した前記時間差との差から前記押圧の押圧速度を求めることが好ましい（ただし、ｎは自然数である）。
これにより、押圧位置が同じであっても、押圧速度の違いから異なる作動を行うことができ、画像表示装置の操作性、利便性およびアミューズメント性が向上する。
【００１８】
本発明の画像表示装置では、前記光反射部から前記光走査面の所定箇所までの距離に基づいて、前記光走査面の前記曲率を検知する曲率検知手段を有していることが好ましい。
これにより、光走査面の曲率に合わせて、光走査面に映し出す画像の倍率を変更することができ、違和感のない画像を映し出すことができる。
本発明の画像表示装置では、前記光走査手段によって、前記スクリーンに描画される画像の拡大倍率と、前記光走査面の曲率とが連動していることが好ましい。
これにより、光走査面の曲率に対応するように映像を拡大または収縮することができ、違和感のない画像を映し出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の画像表示装置の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の画像表示装置の第１実施形態を示す斜視図、図２ないし図４は、それぞれ、図１に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図、図５は、図１に示す画像表示装置の光走査手段が備えるアクチュエータの拡大図、図６は、図５に示すアクチュエータの駆動を示す図、図７は、図１に示す画像表示装置が備える制御系のブロック図、図８は、スクリーンの曲率を検知する曲率検知手段を示す図、図９および図１０は、それぞれ、図１に示画像表示装置が備える押圧位置検出手段の作動を示す図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図２〜図４、図６、図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図５中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図１に示すように、互いに直交する３軸をそれぞれ、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする（他の図についても同様）。
【００２０】
図１に示すように、画像表示装置１は、ケーシング２と、画像が映し出されるスクリーン３とを有している。また、図２に示すように、画像表示装置１は、ケーシング２の内部に、スクリーン３の内面（後述する光走査面３２）に光を走査する光走査手段５と、光走査面３２（スクリーン３）の曲率を変更する曲率変更手段４と、光走査面３２の曲率を検知する曲率検知手段６と、スクリーン３の外面（後述するタッチ入力面３１）の押圧位置を検出する押圧位置検出手段７と、光走査手段５および曲率変更手段４の作動を制御する作動制御装置８とを有している。
【００２１】
このような画像表示装置１は、光走査手段５によって光走査面３２に光を走査することでスクリーン３に画像を描画し（この画像は、スクリーン３の外側から視認できる）、タッチ入力面３１が押圧されると、その押圧された位置などに基づいて、スクリーン３の曲率を変更したり、スクリーン３に映し出された画像を動かしたり、拡大・縮小したりするよう構成されている。
【００２２】
以下、これらについて、順次説明する。
ケーシング２は、上部開口２１を有している。この上部開口２１は、ｘ−ｙ平面にて、略円状をなしている。ケーシング２の大きさとしては、特に限定されないが、長さ、幅、厚さが、それぞれ、５〜５０ｃｍ、５〜５０ｃｍ、１〜１０ｃｍであるのが好ましく、１０〜２０ｃｍ、１０〜２０ｃｍ、１〜５ｃｍであるのが好ましい。また、上部開口２１の内径としては、特に限定されないが、１〜３０ｃｍであるのが好ましく、３〜１０ｃｍであるのがさらに好ましい。ケーシング２をこのような大きさとすることにより、スクリーン３に映し出された画像の視認性を確保しつつ、コンパクトで、持ち運び性、収納性などの利便性に優れた画像表示装置１を提供することができる。
【００２３】
上部開口２１は、スクリーン３によって覆われている。スクリーン３は、ｘ−ｙ平面にて、上部開口２１と同心的な円状をなしている。また、スクリーン３の外径は、上部開口の２１の内径よりも若干大きく設計されている。このようなスクリーン３は、上部開口２１の縁部と重なる部分で、例えば接着剤を介してケーシング２の内壁に接着、固定されている。なお、スクリーン３をケーシング２に固定する方法としては、特に限定されず、例えば、溶着、圧着などにより固定してもよい。
【００２４】
本実施形態では、より確実にスクリーン３をケーシング２に固定するため、スクリーン３の縁部を下側から押圧してケーシング２に固定する固定部材２４を備えている。この固定部材２４は、上部開口２１の縁部に沿うような円環状をなしている。このような固定部材２４は、例えば嵌合、螺合、溶着などによりケーシング２に固定されている。
本実施形態では、前記効果を顕著とするために、ケーシング２の内壁に、上部開口２１の外周に沿った円環状の凹条２２を形成し、固定部材２４の上面に、凹条２２に係合する円環状の凸条２４１を形成し、凹条２２と凸条２４１とでスクリーン３の縁部を撓ませながら狭持している。
【００２５】
このようなケーシング２および固定部材２４の構成材料としては、それぞれ、スクリーン３を支持することができれば特に限定されず、例えば、各種ガラスや、Ａｌ、Ｆｅなどの各種金属材料や、アルミナ、チタニア等の酸化物セラミックスや、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックスや、グラファイト、タングステンカーバイト等の炭化物系セラミックスや、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２６】
固定部材２４の下面には、上部開口２１を覆うように光透過性を有する光透過板２５が設けられている。これにより、スクリーン３の下面と、固定部材２４の内周面と、光透過板２５の上面とで、気体（空気）が充填された気密空間（充填部）Ｋが画成される。
光透過板２５は、例えば接着剤により固定部材２４の下面に接合されている。光透過板２５は、固定部材２４の下面の周方向の全域と接合されていることが好ましい。これにより、光透過板２５と固定部材２４との密着性を向上させることができ、光透過板２５と固定部材２４の境界から気体が漏れ出すことを効果的に防止することができる。
【００２７】
このような光透過板２５は、光透過性を有していればよいが、実質的に無色透明であることが好ましい。光透過板２５の構成材料としては、光透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、各種ガラスや、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、光透過板２５の両面には、それぞれ、反射防止膜が設けられていてもよい。これにより、後述するアクチュエータ５３により走査された光が光透過板２５で反射してしまうことを効果的に防止することができる。
【００２８】
スクリーン３は、上述したように、上部開口２１を覆うように設けられている。
スクリーン３は、光透過性および光拡散性を有していて、いわゆる背面投影型のスクリーンである。スクリーン３の上部開口２１から露出する部分の上面は、タッチペン等の入力器具や人間の指等で押圧（タッチ）され得るタッチ入力面３１を構成し、下面は、光走査手段５によって光が走査される光走査面３２を構成している。
このようなスクリーン３によれば、ケーシング２の内側から光走査手段５が光走査面３２に光を走査することにより描画された画像を画像表示装置１の外側から視認できる。
【００２９】
スクリーン３は、可撓性および伸縮性を有していて、光走査面３２が図２ないし４中上側（後述する回転体５１と反対側）へ凸の略球面をなし得るよう形成されている。すなわち、スクリーン３は、光走査面３２の曲率を自在（無段階）に変更できるように形成されている。これにより、スクリーン３に映し出される画像によって、光走査面３２の曲率を適宜変更し、より臨場感ある（すなわち、画像として映し出された物体の実際の形状と、スクリーン３の形状とが一致した）画像をスクリーン３に映し出すことができる。
【００３０】
具体的には、スクリーン３は、図２に示すような光走査面３２が略平面をなす第１の状態と、図３に示すような光走査面３２が略球面をなす第２の状態と、図４に示すような光走査面３２が第２の状態よりも曲率の大きい略半球面をなす第３の状態とをとり得ることができる。これにより、前述と同様の効果を発揮することができる。なお、「第２の状態」とは、第１の状態と第３の状態の間で、光走査面３２が球面をなす全ての状態を言い、このうち、どの状態を前述の「第２の状態」と言ってもよい。
【００３１】
また、画像表示装置１を使用していないときには、スクリーン３を第１の状態とすることにより、画像表示装置１のコンパクト化を図ることができ、さらに、スクリーン３の損傷を効果的に防止することができる。
また、光走査面３２の第３の状態、すなわち曲率が最も大きい状態を半球面とすることにより、スクリーン３の過度な変形を防止し、スクリーン３の耐久性が向上する。
なお、第１の状態では、スクリーン３が中央部から放射状に若干伸張された状態となっているのが好ましい。これにより、スクリーン３に張りを与えることができ、光走査面３２を第１の状態とすることが容易となる。
【００３２】
このようなスクリーン３は、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ラテックスゴムなどのゴム材料や、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の各種エラストマーで形成されている。これにより、上述した特性を備えるスクリーン３を容易に形成することができる。
【００３３】
なお、例えば、織編物のように繊維を編組し、スクリーン３に構造的に伸縮性を持たせる場合には、スクリーン３の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
次に、曲率変更手段４について説明する。
曲率変更手段４は、気密空間Ｋ内に充填された気体の量を調節することにより、気密空間Ｋ内の圧力を調整し、光走査面３２の曲率を変更するよう構成されている。このように気密空間Ｋ内の圧力を調整することにより、より確実かつ安全に光走査面３２の曲率を所望のものとすることができる。
【００３５】
具体的には、曲率変更手段４は、気密空間Ｋ内の気体の量を徐々に増加することにより、スクリーン３を風船が膨らむように膨張させ、光走査面３２を第１の状態から第２の状態を経由して第３の状態とし、反対に、気密空間Ｋ内の気体の量を徐々に減少することにより、スクリーン３を風船がしぼむように収縮させ、光走査面３２を第３の状態から第２の状態を経由して第１の状態とするよう構成されている。
【００３６】
図２に示すように、このような曲率変更手段４は、気密空間Ｋ内に気体（空気）を送り込むポンプ（コンプレッサ）４１と、ポンプ４１と気密空間Ｋとを連通する配管４２と、配管４２の途中に設けられたコック４３とを有している。
コック４３は、例えば二股コックであり、連通状態と開放状態と遮断状態とを切り換えることができる。
【００３７】
「連通状態」は、気密空間Ｋがポンプ４１に連通し、かつ、ケーシング２の内部空間に連通していない状態である。また、「開放状態」は、気密空間Ｋがポンプ４１に連通しておらず、かつ、ケーシング２の内部空間に連通している状態である。また、「遮断状態」は、気密空間Ｋが、ポンプ４１およびケーシング２の内部空間のいずれにも連通していない状態である。
ポンプ４１およびコック４３は、それぞれ、作動制御装置８によって駆動が制御されている。作動制御装置８は、ポンプ４１およびコック４３を作動させて、気密空間Ｋ内の気体の量を調整し、以下に示すように光走査面３２の曲率を変更する。
【００３８】
画像表示装置１が作動していない場合には、スクリーン３は、第１の状態となっている。画像表示装置１が作動すると、作動制御装置８は、コック４３を連通状態とするとともに、ポンプ４１を作動させる。これにより、ポンプ４１から気密空間Ｋ内に空気が供給される。気密空間Ｋ内に空気が供給されるにつれて、気密空間Ｋ内の圧力が高くなっていき、これに伴って、スクリーン３が画像表示装置１の外部へ向けて、風船が膨らむように膨らんでいく。
【００３９】
スクリーン３が徐々に膨らんでいき、第３の状態となると、作動制御装置８は、コック４３を遮断状態とするとともに（または、した後に）、ポンプ４１の作動を停止する。
もちろん、スクリーン３が第３の状態となる前に、作動制御装置８がコック４３を遮断状態とすれば、スクリーン３を第２の状態とすることができる。
なお、光走査面３２の曲率は、曲率検知手段６により検知されており、この検知結果に基づいて作動制御手段７がポンプ４１およびコック４３の作動を制御するようになっている。曲率検知手段６については後述する。
【００４０】
反対に、スクリーン３が第３の状態となっているときには、作動制御装置８は、コック４３を開放状態とする。これにより、気密空間Ｋ内の空気が気密空間Ｋ外へ開放され、気密空間Ｋ内の圧力が徐々に低下していき（大気圧に近づいていき）、大気圧とほぼ等しくなったときに、気密空間Ｋからの空気の開放が自然に停止する。これにより、スクリーン３が第１の状態となる。
もちろん、スクリーン３が第１の状態となる前に、作動制御装置８がコック４３を遮断状態とすれば、スクリーン３を第２の状態とすることができる。
【００４１】
以上のようにして、曲率変更手段４は、スクリーン３を第１の状態と第３の状態との間で自在に変更することができる。このように、気密空間Ｋ内の気体の量を調整することにより、比較的簡単な構成で、より確実に、光走査面３２の曲率を変更することができる。
なお、気密空間Ｋは、気密的に形成されていなくてもよい。この場合、少なくとも、気密空間Ｋから漏れ出す単位時間あたりの気体の量が、ポンプ４１から気密空間Ｋに供給される単位時間あたりの気体の量よりも少なければよい。これにより、気密空間Ｋから気体が漏れ出していても、ポンプ４１からの気体の供給により、スクリーン３を膨らませることができる。
【００４２】
次に、光走査手段５について説明する。
図２ないし図４に示すように、光走査手段５は、ケーシング２の内側に設けられていて、スクリーン３の光走査面３２に光を走査するよう構成されている。このように、光走査手段５をケーシング２内に設けることにより、光走査面３２に光を確実に走査することができるとともに、画像表示装置１の小型化を図ることができる。
【００４３】
光走査手段５は、ケーシング２に回転可能に支持された回転体５１と、回転体５１を回転させるモータ５２と、回転体５１に固定されたアクチュエータ５３および光源ユニット（光出射部）５４とを有している。
回転体５１は、円盤状をなしている。この回転体５１の上面は、ｘ−ｙ平面とほぼ平行である。このような回転体５１は、図２に示すように、ｘ−ｙ平面にて上部開口２１のほぼ中心と交わり、かつ、ｚ軸と平行な線分を回転軸（以下この軸を「回転軸Ｚ」と言う）として回転可能となっている。なお、回転体５１の構成材料としては、前述したケーシング２の構成材料と同様の材料を用いることができる。
【００４４】
このような回転体５１は、回転軸Ｚに沿って設けられた連結軸５１１を介してモータ５２に連結している。モータ５２としては、回転体５１を回転させることができれば特に限定されず、例えばスピンドルモータなどを用いることができる。モータ５２は、作動制御装置８と接続されていて、この作動制御装置８によって作動が制御されている。
以上の回転体５１の挙動は、作動制御装置８によって検知されている。
【００４５】
作動制御装置８は、図２に示すような、回転体５１の下面に設けられ、下方へ向けてレーザ光を出射するレーザ光出射装置８１と、レーザ光出射装置８１と対向するよう設けられたフォトダイオード（受光素子）８２とを有している。
レーザ光出射装置８１は、回転体５１の回転とともに回転し、レーザ光出射装置８１がフォトダイオード８２の上方を通過する（横切る）ときに、レーザ光出射装置８１からのレーザ光がフォトダイオード８２によって受光される。
【００４６】
作動制御装置８は、フォトダイオード８２の受光タイミングとモータ５２の回転数（周期）とに基づいて、回転体５１の挙動を検知することができる。なお、作動制御装置８は、リアルタイムで回転体５１の挙動を検知してもよいし、例えば、フォトダイオード８２がレーザ光出射装置８１からのレーザ光を１度受光した後は、その受光タイミングとモータ５２の周期とから回転体５１の挙動を予測してもよい。
【００４７】
図２ないし図４に示すように、このような回転体５１には、アクチュエータ５３と光源ユニット５４とが、回転体５１の回転軸Ｚを介して互いに対向するように設けられている。また、アクチュエータ５３および光源ユニット５４は、互いに間隔を隔てて回転体５１に設けられている。このように、アクチュエータ５３および光源ユニット５４を回転軸Ｚを介して互いに対向するよう設けることにより、アクチュエータ５３と光源ユニット５４との離間距離を十分に確保することができる。その結果、アクチュエータ５３による光の走査が、光源ユニット５４に阻害されてしまうことを抑制することができる。
【００４８】
次に、アクチュエータ５３について説明する。
図５に示すように、アクチュエータ５３は、回転体５１の上面（すなわち、ｘ−ｙ平面）に対して傾斜するように傾斜台５１２を介して回転体５１に固定されている。傾斜台５１２は、回転体５１と一体的に形成されていてもよいし、別体として形成されていてもよい。また、アクチュエータ５３の形状などによっては省略してもよい。
【００４９】
アクチュエータ５３は、基体５３１と、基体５３１の下面に対向するよう設けられた対向基板５３３と、基体５３１と対向基板５３３との間に設けられたスペーサ部材５３２とを有している。
基体５３１は、可動板５３１ａと、可動板５３１ａを回動可能に支持する支持部５３１ｂと、可動板５３１ａと支持部５３１ｂとを連結する１対の連結部５３１ｃ、５３１ｄを有している。
【００５０】
可動板５３１ａは、その平面視にて、略長方形状をなしている。このような可動板５３１ａの上面には、光反射性を有する光反射部５３１ｅが設けられている。光反射部５３１ｅは、例えば、Ａｌ、Ｎｉ等の金属膜で構成されている。また、可動板５３１ａの下面には、永久磁石５３４が設けられている。
支持部５３１ｂは、可動板５３１ａの平面視にて、可動板５３１ａの外周を囲むように設けられている。すなわち、支持部５３１ｂは、枠状をなしていて、その内側に可動板５３１ａが位置している。
【００５１】
連結部５３１ｃは、可動板５３１ａの左側にて、可動板５３１ａと支持部５３１ｂとを連結し、連結部５３１ｄは、可動板５３１ａの右側にて、可動板５３１ａと支持部５３１ｂとを連結している。
連結部５３１ｃ、５３１ｄは、それぞれ、長手形状をなしている。また、連結部５３１ｃ、５３１ｄは、それぞれ、弾性変形可能である。このような１対の連結部５３１ｃ、５３１ｄは、互いに同軸的に設けられており、この軸（回動中心軸Ｊ）を中心として、可動板５３１ａが支持部５３１ｂに対して回動する。本実施形態では、回動中心軸Ｊは、ｘ−ｙ平面と平行である。すなわち、回転中心軸Ｊは、回転体５１の回転軸Ｚと平行な線分に対して直交している。
【００５２】
このような基体５３１は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、可動板５３１ａと支持部５３１ｂと連結部５３１ｃ、５３１ｄとが一体的に形成されている。このように、シリコンを主材料とすることにより、優れた回動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、微細な処理（加工）が可能であり、アクチュエータ５３の小型化を図ることができる。
【００５３】
スペーサ部材５３２は、枠状をなしていて、その上面が基体５３１の下面と接合している。また、スペーサ部材５３２は、可動板５３１ａの平面視にて、支持部５３１ｂの形状とほぼ等しくなっている。このようなスペーサ部材５３２は、例えば、各種ガラス、各種セラミックス、シリコン、ＳｉＯ２などで構成されている。
なお、スペーサ部材５３２と基体５３１との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤等の別部材を介して接合してもよいし、スペーサ部材５３２の構成材料などによっては陽極接合などを用いてもよい。
対向基板５３３は、スペーサ部材５３２と同様に、例えば、各種ガラス、シリコン、ＳｉＯ２などで構成されている。このような対向基板５３３の上面であって、可動板５３１ａと対向する部位には、コイル５３５が設けられている。
【００５４】
永久磁石５３４は、板棒状をなしていて、可動板５３１ａの下面に沿って設けられている。このような永久磁石５３４は、可動板５３１ａの平面視にて、回動中心軸Ｊに対して直交する方向に磁化されている。すなわち、永久磁石５３４は、両極（Ｓ極、Ｎ極）を結んだ線分が、回動中心軸Ｊに対して直交するよう設けられている。図６に示すように、本実施形態では、回動中心軸Ｊの左側がＮ極、右側がＳ極となっている。
このような永久磁石５３４としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石などを用いることができる。
【００５５】
コイル５３５は、可動板５３１ａの平面視にて、永久磁石５３４の外周を囲むように設けられている。すなわち、可動板５３１ａの平面視にて、コイル５３５の内側に、永久磁石５３４が位置している。このようなコイルには、作動制御装置８によって所定の電圧が印加される。
例えば、作動制御装置８によりコイル５３５に交番電圧を印加すると、可動板５３１ａの厚さ方向（図６中上下方向）の磁界が発生し、かつ、その磁界の向きが周期的に切り換わる。すなわち、コイル５３５の上側付近がＳ極、下側付近がＮ極となる状態Ａと、コイル５３５の上側付近がＮ極、下側付近がＳ極となる状態Ｂとが交互に切り換わる。
【００５６】
状態Ａでは、図６（ａ）に示すように、永久磁石５３４の右側が、コイル５３５への通電により発生する磁界との反発力により上側へ変位するとともに、永久磁石５３４の左側が、前記磁界との吸引力により下側へ変位する。これにより、可動板５３１ａが反時計回りに傾斜する。
反対に、状態Ｂでは、図６（ｂ）に示すように、永久磁石５３４の右側が下側へ変位するとともに、永久磁石５３４の左側が上側へ変位する。これにより、可動板５３１ａが時計回りに傾斜する。
【００５７】
このような状態Ａと状態Ｂとを交互に繰り返すことにより、連結部５３１ｃ、５３１ｄを捩り変形させながら、可動板５３１ａが回動中心軸Ｊまわりに回動する。このようなアクチュエータ５３を用いることで、画像表示装置１の小型化を図ることができるとともに、比較的簡単に光走査面３２に光を走査することができる。
なお、このようなアクチュエータ５３の構成としては、可動板５３１ａを回動させることができれば、特に限定されず、いわゆる２自由度振動系のアクチュエータであってもよいし、コイル５３５と永久磁石５３４とを用いた電磁駆動にかえて、圧電素子を用いた圧電駆動や静電引力を用いた静電駆動を用いてもよい。
【００５８】
このようなアクチュエータ５３は、前述したように回転体５１に設けられているため、モータ５２の作動により、回転体５１とともに回転軸Ｚまわりに回転する。さらに、アクチュエータ５３は、回動中心軸Ｊまわりに可動板５３１ａを回動させることができるため、これにより、光反射部５３１ｅで反射した光を光走査面３２の全域に走査することができる。
【００５９】
また、図２ないし図４に示すように、アクチュエータ５３は、画像表示装置１の側面視（例えばｘ−ｚ平面視）にて、回転体５１の回転軸Ｚに対して左側に位置しており、光走査面３２の回転軸Ｚに対して右側の部位に光を走査するよう構成されている。すなわち、アクチュエータ５３は、回転軸Ｚを通過して（越えて）、アクチュエータ５３とは反対側へ光を走査するよう構成されている。これにより、光反射部５３１ｅと、光反射部５３１ｅで反射した光が照射される部位との離間距離（光路長）を比較的長くすることができ、可動板５３１ａの回動角を比較的小さくしても、光走査面３２の全域に光を走査することができる。その結果、可動板５３１ａをより高速で回動させることができ、画像表示装置１の画像表示特性が向上する。
【００６０】
以上のようなアクチュエータ５３の挙動（可動板５３１ａの挙動）は、作動制御装置８によって検知されている。これにより、作動制御装置８は、可動板５３１ａの向き（回動角）を検知することができる。
図５に示すように、作動制御装置８は、連結部５３１ｃ上に設けられた圧電素子８３を有している。圧電素子８３は、可動板５３１ａの回動に伴って連結部５３１ｃが捩り変形すると、それに伴って変形する。圧電素子８３は、外力が付与されていない自然状態から変形すると、起電力を発生する性質を有していて、その起電力の大きさは、圧電素子８３の変形量と対応している。
【００６１】
作動制御装置８は、圧電素子８３から発生する起電力の大きさを検出することにより、連結部５３１ｃの捩れの程度を求め、その捩れの程度から、可動板５３１ａの挙動を検知する。
なお、作動制御装置８は、可動板５３１ａの挙動をリアルタイムで検知していてもよいし、例えば、所定のタイミングで可動板５３１ａの挙動を検知した後は、その検知タイミングと、コイル５３５に印加する交番電圧（波形や周波数）と基づいて予測してもよい。
【００６２】
また、可動板５３１ａの挙動を検知することができれば、本実施形態のように圧電素子を用いたものに限定されず、例えば、フォトダイオードを用いてもよい。この場合には、例えば、可動板５３１ａが所定の向き（回動角）となった時に、フォトダイオードが光を受光する（または、受光が遮られる）よう構成されていて、このフォトダイオードでの受光タイミングから可動板５３１ａの挙動を検知するよう構成してもよい。
【００６３】
次に光源ユニット５４について説明する。
図７に示すように、光源ユニット５４は、各色のレーザ光源５４１ｒ、５４１ｇ、５４１ｂと、各レーザ光源５４１ｒ、５４１ｇ、５４１ｂに対応して設けられたコリメータレンズ５４２ｒ、５４２ｇ、５４２ｂおよびダイクロイックミラー５４３ｒ、５４３ｇ、５４３ｂとを備えている。
【００６４】
各色のレーザ光源５４１ｒ、５４１ｇ、５４１ｂは、それぞれ赤色、緑色、及び青色のレーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢを出射する。レーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢは、それぞれ、作動制御装置８から送信される駆動信号に対応して変調された状態で出射され、コリメート光学素子であるコリメータレンズ５４２ｒ、５４２ｇ、５４２ｂによって平行化されて細いビームとされる。
ダイクロイックミラー５４３ｒ、５４３ｇ、５４３ｂは、それぞれ、赤色レーザ光ＲＲ、緑色レーザ光ＧＧ、青色レーザ光ＢＢを反射する特性を有し、各色のレーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢを結合して１つのレーザ光ＬＬを出射する。
【００６５】
なお、コリメータレンズ５４２ｒ、５４２ｇ、５４２ｂに代えてコリメータミラーを用いることができ、この場合も、平行光束の細いビームを形成することができる。また、各色のレーザ光源５４１ｒ、５４１ｇ、５４１ｂから平行光束が出射される場合、コリメータレンズ５４２ｒ、５４２ｇ、５４２ｂは省略することができる。さらに、レーザ光源５４１ｒ、５４１ｇ、５４１ｂについては、同様の光束を発生する発光ダイオード等の光源に置換することができる。
【００６６】
作動制御手段７は、前述したように、回転体５１および可動板５３１ａの挙動をそれぞれ検知しているため、光走査面３２の所望の位置に、所望の色のレーザ光ＬＬを走査するためには、どのタイミングで光源ユニット５４からレーザ光ＬＬを出射すればよいかを求めることができる。
作動制御手段７は、前記求められたタイミングで、レーザ光ＬＬを出射するよう光源ユニット５４の作動を制御する（すなわち、駆動信号を送信する）。これにより、光走査手段５によって、光走査面３２の所望の位置に、所望の色のレーザ光ＬＬを走査させることができ、光走査面３２に所望の画像を描画することができる。
なお、光走査面３２に走査されたレーザ光ＬＬは、その一部が、光走査面３２で反射し、再び光反射部５３１ｅに戻ってくる戻りレーザ光ＬＬ’となる。画像表示装置１は、このような戻りレーザ光ＬＬ’を利用して、タッチ入力面３１の押圧位置を検出するよう構成されている。
【００６７】
本実施形態では、光走査面３２上には、規則的に区切られた多数（例えば数１０万〜数１００万）の仮想領域（この各領域を便宜上「画素」とも言う）が予め設定されていて、光源ユニット５４は、１つの画素ごとに、所望の色のレーザ光ＬＬが照射されるように、パルス状のレーザ光ＬＬを出射する。
すなわち、光走査手段５による光走査面３２へのレーザ光ＬＬの走査が開始されると、各画素には、回転体５１が一回転するごとに一度、レーザ光ＬＬが照射されることとなる。これにより、各画素には、モータ５２の周期（回転数）と対応した時間間隔で間欠的にレーザ光ＬＬが照射されることとなる。
【００６８】
次に、曲率検知手段６について説明する。
曲率検知手段６は、ｘ−ｙ平面にて、光走査面３２の中央に位置する部位（以下「頂部Ｔ」と言う）と可動板５３１ａ（光反射部５３１ｅ）との離間距離に基づいて、光走査面３２の曲率を検知するものである。これにより、比較的簡単な構成で、かつ、正確に光走査面３２の曲率を検知することができる。
【００６９】
図８に示すように、曲率検知手段６は、回転体５１に固定された複数のフォトダイオード６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、フォトダイオード６１ａ、６１ｂ、６１ｃから発生する電圧を検知する電圧検知部６２とを有している。
フォトダイオード６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、ｘ−ｙ平面視にて、互いに間隔を隔てて回転体５１の径方向に沿って配列している。図８に示すように、フォトダイオード６１ａは、光走査面３２が第１状態の時に、頂部Ｔで反射されたレーザ光ＬＬの一部を受光し、フォトダイオード６１ｂは、光走査面３２が第２状態の時に、頂部Ｔで反射されたレーザ光ＬＬの一部を受光し、フォトダイオード６１ｃは、光走査面３２が第３状態の時に、頂部Ｔで反射されたレーザ光ＬＬの一部を受光する。
【００７０】
フォトダイオードは、光を受けると光起電力効果により電圧が生じる性質を有しているため、電圧検知部６２によって、フォトダイオード６１ａ、６１ｂ、６１ｃのうちのどのフォトダイオードから電圧が生じているのかを検知すれば、光走査面３２の状態（曲率）を検知することができる。なお、本実施形態では、３つのフォトダイオードを用いているが、フォトダイオードの数は、特に限定されない。フォトダイオードの数を多くすれば、その分、光走査面３２の曲率をより細かく検知することができる。フォトダイオードの数は、光走査面３２の大きさや画像表示装置１の使用目的に合わせて適宜設定すればよい。
電圧検知部６２での検知結果は、作動制御装置８に送信される。
【００７１】
なお、曲率検知手段６としては、本実施形態に限定されず、例えば、光走査面３２が第１状態の時に頂部Ｔで反射されたレーザ光ＬＬと、光走査面３２が第２状態の時に頂部Ｔで反射されたレーザ光ＬＬと、光走査面３２が第３状態の時に頂部Ｔで反射されたレーザ光ＬＬとの交点に対応する位置に、フォトダイオードを設置してもよい。この場合、第１〜第３の状態では、互いに、光反射部５３１ｅから頂部Ｔまでの光路長が異なっている。そのため、第１〜第３の状態では、互いに、光源ユニット５４から照出されたレーザ光ＬＬがフォトダイオードに受光されるまでの時間が異なる。この時間（光路長）は、第１の状態が最も短く、第３の状態が最も長くなる。このような時間（時間差）を検出し、それに基づいてスクリーン３の状態を検知してもよい。
また、曲率検知手段６としては、気密空間Ｋ内に圧力センサを設け、この圧力センサにより検知される気密空間Ｋ内の圧力に基づいてスクリーン３の状態を検知してもよい。
【００７２】
次に、押圧位置検出手段７について説明する。
タッチ入力面３１が押圧され、スクリーン３が内側へ撓むと、その撓んだ部分における光反射部５３１ｅと光走査面３２との間のレーザ光ＬＬの光路長（以下、単に「光路長Ｌ」と言う）が、押圧されていない自然状態のときと比べて短くなる。
押圧位置検出手段６は、このような光路長Ｌの変化に基づいて、タッチ入力面３１の押圧位置を検出するよう構成されている。これにより、押圧位置をより正確に検出することができる。
【００７３】
また、押圧位置検出手段６は、レーザ光ＬＬが光反射部５３１ｅで反射されてから、光走査面３２で反射し、戻りレーザ光ＬＬ’として、再び光反射部５３１ｅに戻ってくるまでの時間に基づいて、光路長Ｌの変化（出射光と反射光との位相差）を検知する。これにより、より正確に、光路長Ｌの変化を検知することができる。
具体的な構成としては、図７に示すように、押圧位置検出手段７は、光源ユニット５４と光反射部５３１ｅとの間に設けられ、戻りレーザ光ＬＬ’を分岐するビームスプリッタ７１と、ビームスプリッタ７１で分岐された戻りレーザ光ＬＬ’を受光するフォトダイオード（受光部）７２と、フォトダイオード７２に接続された時間差算出部７３と、時間差算出部７３に接続された検出部７４とを有している。
【００７４】
本実施形態では、これらの、ビームスプリッタ７１、フォトダイオード７２、時間差算出部７３および時間差算出部７３は、回転体５１に設けられている。
時間差算出部７３は、フォトダイオード７２および作動制御装置８のそれぞれと接続されたタイミング記録部７３１と、タイミング記録部７３１に接続された算出部７３２とを有している。
【００７５】
タイミング記録部７３１は、１つの画素ごとに、レーザ光ＬＬが光源ユニット５４から出射されたタイミングＴ１と、そのレーザ光ＬＬが戻りレーザ光ＬＬ’となってフォトダイオード７２に受光されたタイミングＴ２とを記録する。また、タイミング記録部７３１は、１つの画素ごとに、所定の時間間隔（例えば、モータ５２の周期）でタイミングＴ１とタイミングＴ２とを記録する。
【００７６】
タイミング記録部７３１は、作動制御装置８から光源ユニット５４に送信される前記駆動信号を受信できるようになっている。タイミング記録部７３１は、この駆動信号に基づいて、タイミングＴ１を記録する。なお、タイミング記録部７３１は、レーザ光源５４１ｒへの駆動信号に基づいてタイミングＴ１を記録してもよいし、レーザ光源５４１ｂへの駆動信号に基づいてタイミングＴ１を記録してもよいし、レーザ光源５４１ｇへの駆動信号に基づいてタイミングＴ１を記録してもよい。
【００７７】
算出部７３２は、光源ユニット５４から１つの画素に対応するレーザ光ＬＬが出射される度に、そのレーザ光ＬＬにおけるタイミングＴ１とタイミングＴ２との時間差Ｓ（すなわち、レーザ光ＬＬが光源ユニット５４から出射されてからフォトダイオード７２に受光されるまでの時間）を算出する。
算出部７３２で算出された時間差Ｓは、検出部７４に送信される。
【００７８】
検出部７４は、１つの画素ごとに、時間差算出部７３がｎ回目（ただし、ｎは自然数である）に算出した時間差Ｓｎと、ｎ＋１回目に算出した時間差Ｓｎ＋１との差分を求め、その差分が所定の閾値を超えた場合に、その画素に対応するタッチ入力面３１の位置を押圧位置として検出する。検出された押圧位置や押圧速度などの情報は、作動制御装置８に送信される。
【００７９】
このように、時間差Ｓｎと時間差Ｓｎ＋１との差分によってタッチ入力面３１が押圧されたか否かを検出するよう構成することで、確実に、タッチ入力面３１のタッチ位置を検出することができる。また、例えば、衝撃や長時間の使用によって、スクリーン３が変形してしまった場合（へこんでしまった場合）でも、検出部７４は、その変形に影響されずに、押圧位置を検出することができる。
また、閾値を設けることにより、検出部７４が、例えば振動等によるスクリーン３の微小変形を押圧と誤認識してしまうことを効果的に防止できる。その結果、押圧位置をより正確かつ確実に検出することができる。
【００８０】
以下、図９および図１０に基づいて具体的例を挙げつつ説明する。
図９は、タッチペンによってタッチ入力面が押圧された場合における、その押圧位置での時間差Ｓの経時変化を示した図である。以下では、同図に基づいて、押圧位置検出手段７が、どのようにしてタッチ入力面３１の押圧位置を検出するかを説明する。
以下では、説明の便宜上、画素Ｐが押圧されている場合について代表して説明する。また、光反射部５３１ｅと画素Ｐとの間のレーザ光ＬＬの光路長を「光路長ＬＰ」と言う。
【００８１】
［１］図９中（ａ）の状態では、タッチ入力面３１は、押圧されていない。そのため、（ａ）では、スクリーン３は、自然状態を維持しており、実質的に形状変化していない。
［２］図９中（ｂ）の状態でも、タッチ入力面３１は、押圧されておらず、スクリーン３の形状は、（ａ）−（ｂ）間で変化していない。すなわち、（ｂ）の状態での光路長ＬＰは、（ａ）の状態での光路長ＬＰと等しく、当然、時間差Ｓ１と時間差Ｓ２とが等しくなる。これにより、検出部７４は、（ｂ）の状態では、画素Ｐは、押圧されていないと判断する。
【００８２】
［３］図９中（ｃ）の状態では、画素Ｐが押圧され、その部分が下方（ケーシング２の内側）へ撓んでいる。そのため、（ｃ）の状態においては、（ｂ）の状態と比較して、光路長ＬＰが短くなり、これに伴って、時間差Ｓ３が時間差Ｓ２よりも小さくなる。時間差Ｓ３と時間差Ｓ２との差が所定の閾値を超えているため、検出部７４は、（ｃ）の状態では、画素Ｐが押圧されていると判断する。
このとき、検出部７４は、さらに、押圧速度（平均速度）を求めることができる。具体的には、レーザ光ＬＬの速度と、Ｓ２とＳ３との差から（ｂ）−（ｃ）間での画素Ｐの変位量が求められ、この変位量と光走査の周期（モータ５２の周期）とに基づいて、画素Ｐを押圧する際の（ｂ）−（ｃ）間での押圧速度を求めることができる。
【００８３】
［４］図９中（ｄ）の状態では、（ｃ）の状態よりもさらに画素Ｐが下方へ撓んでいる。そのため、（ｄ）の状態においては、（ｃ）の状態と比較して、光路長ＬＰが短くなり、これに伴い、時間差Ｓ４が時間差Ｓ３よりも小さくなる。これにより、検出部７４は、（ｄ）では、画素Ｐの押圧が（ｃ）のときから継続していると判断する。
［５］図９中（ｅ）の状態では、（ｄ）の状態と同じ状態を維持している。そのため、時間差Ｓ５が時間差Ｓ４と等しくなる。これにより、検出部７４は、（ｅ）の状態では、（ｄ）の押圧状態が維持されていると判断する。
［６］図９中（ｆ）の状態では、画素Ｐの押圧が終了し、スクリーン３が自然状態に復帰している。そのため、時間差Ｓ６が時間差Ｓ５よりも大きくなる。これにより、検出部７４は、（ｆ）の状態では、画素Ｐが押圧されていない（すなわち、押圧が終了した）と判断する。
【００８４】
なお、検出部７４は、前記［３］で説明した閾値と同様にして、時間差Ｓ６と時間差Ｓ５との差が、所定の閾値を超えている場合に、（ｆ）の状態では、押圧が終了したと判断するよう構成されていてもよい。これにより、より正確に押圧の終了を検出することができる。
このようにして押圧位置検出手段７は、画素Ｐが押圧されているか否かを判断するとともに、押圧速度を検出する。以上、画素Ｐについて代表して説明したが、当然、タッチ入力面３１の画素Ｐ以外の位置においても、これと同様にして、その位置が押圧されたか否かを判断することができる。
ここで、タッチ入力面３１を押圧するときに、指の腹など比較的面積の大きいものによって押圧すると、タッチ入力面３１は、操作者が意図しない部分が比較的広い範囲にわたって撓んでしまう場合がある。
【００８５】
図１０では、画素Ｐ５を押圧したときに、画素Ｐ３〜Ｐ８に対応する比較的広い範囲にわたってスクリーン３が撓んでしまった場合を示している。
このようなスクリーン３の撓みにより、画素Ｐ３〜Ｐ８に対応する部位では、それぞれ、時間差算出部７３が１回目（図１０（ａ）に示すスクリーン３が自然状態のとき）に算出した時間差Ｓ１に対して、２回目（図１０（ｂ）に示すスクリーン３が押圧状態のとき）に算出した時間差Ｓ２が小さくなっている。
画素Ｐ３〜Ｐ８における時間差Ｓ１と時間差Ｓ２との差分は、画素Ｐ５が最も大きく、画素Ｐ５から図１０中左右方向へ向けて小さくなっている。
【００８６】
検出部７４は、前述したように、時間差Ｓｎと時間差Ｓｎ＋１との差分が、所定の閾値以上となっている部分のみを押圧位置として検出するよう構成されている。図１０の場合では、閾値を超えているのは、画素Ｐ５のみであるため、検出部７４は、画素Ｐ５に対応する部位が押圧位置であると判断する。このように、閾値を設けることで、スクリーン３を押圧操作することによって、不本意に撓んでしまった部位を押圧位置として検出してしまうことを効果的に防止することができる。
【００８７】
なお、前記閾値を適宜調整することにより、検出部７４は、押圧された領域を検出することもできる。例えば、前記閾値が、画素Ｐ８での差分と画素Ｐ９での差分との間に位置するように設定されていた場合には、検出部７４は、画素Ｐ３〜８に対応する部分を押圧領域として検出することができる。また、検出部７４は、このように閾値を超える前記差分（時間差Ｓ１と時間差Ｓ２との差分）が発生している画素の数から、押圧領域の面積を算出することができる。
【００８８】
以上のような押圧位置検出手段７によれば、タッチ入力面３１の所定位置ごとに、時間差Ｓｎと時間差Ｓｎ＋１とを比較しているため、タッチ入力面３１の複数の箇所を同時に押圧（タッチ入力）しても、そのすべての押圧位置を検出することができる。これにより、画像表示装置１は、マルチタッチ機能を発揮することができる。
さらには、押圧位置検出手段７によれば、タッチ入力面３１で指などをスライドさせた場合には、このスライドの軌跡およびスライド速度を検出することができる。これにより、スライド方向に沿って、スクリーン３に映し出された画像を回転させたり、スライド方向によって、スクリーン３に映し出される画像を異なるものとしたりでき、画像表示装置１は、優れた操作性、利便性およびアミューズメント性を発揮することができる。
【００８９】
また、押圧位置検出手段７によれば、平均押圧速度を求めることができるため、例えば、平均押圧速度の違いによってスクリーン３に映し出される画像を変化させる（異なるものとする）ことができる。この点からも、表示装置１は、優れた操作性、利便性およびアミューズメント性を発揮することができる。
また、押圧位置検出手段７によれば、押圧された領域の面積を求めることができるため、これらの違いによってスクリーン３に映し出される画像を変化させることができる。この点からも、画像表示装置１は、優れた操作性、利便性およびアミューズメント性を発揮することができる。
また、光走査ユニット５４から出射されるレーザ光ＬＬを利用するため、部品点数を削減することができ、画像表示装置１の低コスト化を図ることができる。
【００９０】
なお、曲率変更手段４によって光走査面３２の曲率が変更されると、各画素において、変更前（例えば第３の状態）と変更後（例えば、第２の状態）とで光路長Ｌが変化する。そのため、押圧位置検出手段７が、光走査面３２の曲率変化に伴う光路長Ｌの変化を押圧と誤認識してしまうことを防止するために、タイミング記録部７３１は、作動制御装置８による曲率変更手段４の作動を検知すると、それまで記録していた各画素におけるタイミングＴ１およびタイミングＴ２を消去し、光走査面３２の曲率が変更された後に、改めて各画素におけるタイミングＴ１およびタイミングＴ２の記録を開始するよう構成されていることが好ましい。
【００９１】
また、本実施形態では、曲率検知手段６が、押圧位置検出手段７とは別に設けられているが、押圧位置検出手段７が曲率検知手段を兼ねていてもよい。具体的には、押圧位置検出手段７によっても、前述したように、光反射部５３１ｅと光走査面３２の所定部位（例えば頂部Ｔ）との間の光路長Ｌを求めることができる。光走査面３２は、球面を維持しながら、その曲率を変化させていくため、光路長Ｌを検出することができれば、その光路長Ｌに対応した光走査面３２の曲率を求めることができる。
【００９２】
そのため、押圧位置検出手段７は、曲率変更手段４が作動し、光走査面３２が実際に変形している最中においては、光走査面３２の曲率を検知する曲率検知手段として機能してもよい。もちろん、曲率変更手段４の作動が終了すれば、押圧位置検出手段７は、押圧位置を検出するよう作動する。これにより、画像表示装置１の部品点数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００９３】
次に作動制御装置８について説明する。
作動制御装置８は、押圧位置検出手段７から送信される信号（押圧位置等に関する情報）および曲率検知手段６から送信される信号（光走査面３２の曲率に関する情報）に基づいて、図示を省略する制御部から送信される電気的信号を駆動信号に変換し、当該信号に応じて曲率変更手段４（ポンプ４１、コック４３）および光走査手段５（モータ５２、コイル５３５および光源ユニット５４）の作動を制御するものである。この際、作動制御装置８によって光源ユニット５４及びアクチュエータ５３の動作が制御され、レーザ光ＬＬの強度、投射位置、照射タイミング等の調整が行われる。これにより、画像表示装置１は、タッチ入力操作に連動して、光走査面３２の曲率を変更するとともに、スクリーン３上に映し出す画像を動かしたり変更したりすることができる。
【００９４】
以上、画像表示装置１の各構成について詳述した。
ここで、本実施形態では、回転体５１には、アクチュエータ５３、光源ユニット５４、フォトダイオード６１ａ〜６１ｃおよび押圧位置検出手段７が設けられているが、これらは、回転体５１、アクチュエータ５３、光源ユニット５４、フォトダイオード６１ａ〜６１ｃおよび押圧位置検出手段７の集合体の重心が、回転軸Ｚ上またはその近傍に位置するように回転体５１に設けられている。これにより、回転体５１を回転させたときに、不本意な振動が発生してしまうことを抑制し、画像表示装置１を安定して作動させることができる。
【００９５】
このような画像表示装置１は、例えば、次のような地球儀として使用することができる。なお、言うまでもないが、以下に示す使用例は、一例であって、使用方法や装置の大きさなどは、これに限定されるものではない。
図１１ないし図１３は、それぞれ、図１に示す画像表示装置を地球儀として用いたときの模式図である。この場合、画像表示装置１の大きさとしては、ケーシング２の厚さ、長さ、幅が、それぞれ、３ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、上部開口２１の内径が約８ｃｍ程度である。
【００９６】
［１］操作者がタッチ入力面を押圧（タッチ）すると、作動制御装置８に電力が供給される。電力供給を受けた作動制御装置８は、曲率変更手段４を作動し、曲率検知手段６からの信号に基づいて、光走査面３２を第３の状態とする。
［２］次いで、作動制御装置８は、モータ５２を所定の回転数（例えば、３０００回転／秒）で駆動させて回転体５１を回転させるとともに、コイル５３５に所定の周波数（例えば、６０ＫＨｚ程度）の交番電圧を印加して可動板５３１ａを所定の回動速度で回動させる。
【００９７】
［３］これと同時に、作動制御装置８は、光源ユニット５４に駆動信号を送信する。この駆動信号を受けた光源ユニットは、所定のタイミングでレーザ光ＬＬを出射し、光走査面３２の曲率に対応した地球の画像を光走査面３２に描画する。このとき、光走査面３２は、半球状をなしているため、スクリーン３には、北半球や南半球など、地球の半分に対応する画像が映し出されることとなる。図１１では、スクリーン３には、北半球が映し出されている。
【００９８】
［４］この状態にて、例えば、タッチ入力面をなぞってやると、その方向に地球が回転する。このときの地球の回転速度や回転量などは、なぞり速度（スライド速度）や、なぞった長さに比例する。これにより、操作者は、自由自在に地球を回転させることができ、例えば、図１１では隠れていた南半球を見ることができたり、見たい地域（国）を正面に位置させたりすることができる。
【００９９】
［５］また、タッチ入力面３１を押圧すると、光走査面３２の曲率が変化するとともに、押圧位置を中心として画像が拡大されたり縮小されたりする。なお、画像を拡大するか縮小するかの決定は、例えば、押圧時間によって決定してもよいし（押圧時間が所定時間以上であれば拡大、以下であれば縮小）、押圧速度によって決定してもよいし（押圧速度が所定速度以上であれば拡大、以下であれば縮小）、その他のファクターによって決定してもよい。以下では、説明の便宜上、画像を拡大する場合について説明するが、画像を縮小する場合についても同様である。
【０１００】
例えば、タッチ入力面３１の日本列島に対応する部位を押圧すると、図１２に示すように、日本列島を中心として画像が拡大表示される。このとき、画像表示装置１は、タッチ入力面３１が一回押圧されるごとに、所定倍率（一定の倍率）で画像が拡大するよう構成されていて、タッチ入力面３１の押圧を繰り返ことで、目的の地域を目的の倍率で表示することができる。なお、画像表示装置１は、タッチ入力面３１の押圧時間に比例して、画像が拡大するよう構成されていてもよい。
【０１０１】
作動制御装置８は、このような画像の拡大に連動させて、光走査面３２の曲率を大きくしていく。これにより、前述したようなタッチ入力面３１の押圧操作によって、スクリーン３に映し出された画像が拡大されていくと、最終的には、スクリーン３は、図１３に示すように、第１の状態となる。なお、画像表示装置１は、スクリーン３が第１の状態となってからも、スクリーン３に映し出された画像を拡大し続けることができるように構成されていてもよい。
【０１０２】
このように、スクリーン３に映し出された画像の拡大倍率と光走査面３２の曲率とを連動させることで、スクリーン３に映し出された画像を拡大、縮小した場合であっても、実際の地形の曲率等と対応した画像を映し出すことができるため、操作者に違和感を与えずに、画像を表示することができる。よって、画像表示装置１は、優れた表示特性を発揮することができる。
【０１０３】
以上、画像表示装置１を地球儀として用いた場合について説明した。なお、地球の画像にかえて天体（星座）を映し出し、遊星儀として用いてもよい。
この他にも、画像表示装置１を対面型ゲーム機として用いることもできる。
例えば、画像表示装置１でトランプ遊戯のひとつである「ポーカー」を行うとき、操作者２名（以下、操作者Ｎ、Ｍと言う）は、画像表示装置１を介して向かい合う。
【０１０４】
この状態にて、タッチ入力面３１を押圧すると、地球儀のときと同じように、スクリーン３が膨れて光走査面３２が第３の状態となるとともに、スクリーン３に所定の画像が映し出される。
そして、例えば、スクリーン３に映し出された「開始ボタン」を押圧すると、スクリーン３の操作者Ｎ側の面には、操作者Ｎの手札（５枚のトランプ）が映し出され、操作者Ｍ２側の面には、操作者Ｍの手札が映し出される。この状態では、スクリーン３が半球状となっているため、操作者Ｎ、Ｍは、互いに相手の手札を見ることはできない。
【０１０５】
操作者Ｎ、Ｍは、それぞれ、交換したい手札をタッチすることで手札の交換を行う。手札の交換が終了すると、光走査面３２が第１の状態に変化し、これにより、操作者Ｎ、Ｍは、互いに、相手の手札を確認することができる。このとき、スクリーン３に勝者を示す画像が映し出されるよう構成されていてもよい。
以上、画像表示装置１を対面型ゲーム機として用いた場合について説明した。なお、操作者の数は、２名に限定されず、例えば、スクリーン３を囲むようにして４人で行ってもよい。このとき、スクリーンは、ｘ−ｙ平面にて４分割される。
【０１０６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の画像表示装置の第２実施形態について説明する。
図１４は、本発明の画像表示装置の第２実施形態を示す模式的斜視図、図１５ないし図１７は、それぞれ、図１４に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。なお、説明の便宜上、図１５ないし図１７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【０１０７】
以下、第２実施形態の画像表示装置１について、前述した実施形態の画像表示装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる画像表示装置は、曲率変更手段の構成が異なる以外は、第１実施形態の画像表示装置とほぼ同様である。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１０８】
以下、本実施形態の画像表示装置１Ａが備える曲率変更手段４Ａについて図１４ないし図１７に基づいて説明する。なお、図１５ないし図１７では、説明の便宜上、光走査手段５、曲率検知手段６および押圧位置検出手段７については、図示を省略している。
曲率変更手段４Ａは、温度により形状が変化する８本の超弾性合金（形状記憶合金）４５ａ〜４５ｈと、超弾性合金４５ａ〜４５ｈを加熱または冷却する加熱冷却手段４６Ａとを有している。
【０１０９】
超弾性合金４５ａ〜４５ｈには、所定の熱処理（形状記憶処理）が施されており、これにより、超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、二方向性形状記憶効果を発揮することができる。すなわち、超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、低温側と高温側とで、それぞれ形状を記憶することができ、温度を変更することにより、低温側の形状と高温側の形状との間で、形状を自在に変更することができる。
【０１１０】
超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、それぞれ線材である。また、超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、それぞれ、一方の端部（この端を以下、「基端」と言う）で、固定部材２４の下面に接合されている。また、超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、ｘ−ｙ平面にて、上部開口２１の縁部（外周）に沿って互いに間隔を隔てつつ、等角度間隔（本実施形態では４５度間隔）で設けられている。超弾性合金４５ａ〜４５ｈと固定部材２４との接合方法は、特に限定されず、例えば、接着、圧着、溶着などを用いることができる。
超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、それぞれ、常温で図１５に示すような渦巻状となるよう形成されている。このような超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、温度が上昇するに連れ、図１６に示すように基端側から渦巻が解かれていき、光走査面３２を上側へ押圧しながら光走査面３２の中央部に向かうよう延びていく。
【０１１１】
光走査面３２は、超弾性合金４５ａ〜４５ｈによる押圧により、超弾性合金４５ａ〜４５ｈの温度上昇に伴って、略球面を保ったまま曲率が大きくなっていく。そして、超弾性合金４５ａ〜４５ｈの温度が所定温度まで上昇すると、図１７に示すように、光走査面３２が第３の状態となる。この時、超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、渦巻が完全に解かれた状態となり、ｘ−ｙ平面にて、光走査面３２の中央部から放射線状に延在していようになる。
反対に、図１７の状態から、超弾性合金４５ａ〜４５ｈを冷却していくと、超弾性合金４５ａ〜４５ｈは、図１６の状態を経由して図１５の状態に復帰する。
【０１１２】
このような超弾性合金４５ａ〜４５ｈの好ましい組成としては、４９〜５２原子％ＮｉのＮｉ−Ｔｉ合金等のＮｉ−Ｔｉ系合金、３８．５〜４１．５重量％ＺｎのＣｕ−Ｚｎ合金、１〜１０重量％ＸのＣｕ−Ｚｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇａのうちの少なくとも１種）、３６〜３８原子％ＡｌのＮｉ−Ａｌ合金等が挙げられる。このなかでも特に好ましいものは、上記のＮｉ−Ｔｉ系合金である。
【０１１３】
固定部材２４は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕなどの比較的熱伝導率を高い金属材料で構成されていて、この固定部材２４には、加熱冷却手段４６Ａが熱的に接続されている。これにより、加熱冷却手段４６Ａによって、固定部材２４を介して各超弾性合金４５ａ〜４５ｈを加熱、冷却することができる。
【０１１４】
加熱冷却手段４６Ａとしては、超弾性合金４５ａ〜４５ｈを加熱、冷却することができれば、特に限定されないが、例えば、加熱および冷却が可能なペルチェ素子や、電熱線ヒータ、セラミックヒータ、オイルヒータなどの各種ヒータや、ファンなどの各種クーラを用いることができる。
加熱冷却手段４６Ａとしてペルチェ素子を用いる場合には、吸熱面または発熱面となり得るいずれか一方の面を固定部材２４に対して熱的に接続する（間接的であるか直接的であるかは問わない）。これにより、ペルチェ素子に一方の方向の電流を印加すれば、固定部材２４を介して超弾性合金４５ａ〜４５ｈを加熱することができるし、他方の方向の電流を印加すれば、固定部材２４を介して超弾性合金４５ａ〜４５ｈを冷却することができる。このようなペルチェ素子によれば、比較的簡単な構成で、超弾性合金４５ａ〜４５ｈの形状、すなわち、光走査面３２の曲率を所望のものとすることができる。
【０１１５】
また、加熱冷却手段４６Ａとして各種ヒータを用いる場合には、ヒータを作動することで超弾性合金４５ａ〜４５ｈを加熱することができるし、ヒータの作動を停止することで、超弾性合金４５ａ〜４５ｈが雰囲気温度によって自然に冷却される。もちろん、ヒータのほかに、前述したようなクーラを設け、このクーラにより超弾性合金４５ａ〜４５ｈを冷却してもよい。
このような加熱冷却手段４６Ａは、作動制御装置８により作動が制御されている。
【０１１６】
以上のように、超弾性合金４５ａ〜４５ｈを用いて光走査面３２の曲率を変更することで、曲率変更手段４Ａの構成を比較的簡単としつつ、より確実に光走査面３２の曲率を変更することができる。
なお、超弾性合金の数、形状、配置などは、本実施形態に限定されず、例えば、超弾性合金は、７本以下であってもよいし、９本以上であってもよい。また、複数の超弾性合金は、等角度間隔で配置されていなくてもよいし、常温で渦巻状をなしていなくてもよい。
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１１７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の画像表示装置の第３実施形態について説明する。
図１８は、本発明の画像表示装置の第３実施形態を示す断面図である。
以下、第３実施形態の画像表示装置１Ｂについて、前述した実施形態の画像表示装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる画像表示装置１Ｂは、曲率変更手段４Ｂの構成が異なる以外は、第１実施形態のディスプレイ装置１とほぼ同様である。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。なお、図１８では、説明の便宜上、光走査手段５、曲率検知手段６、押圧位置検出手段７については、図示を省略している。
【０１１８】
曲率変更手段４Ｂは、気密空間Ｋ内の気体（空気）を加熱または冷却することにより、気体の体積を膨張または収縮させ、それにより、気密空間Ｋ内の圧力を調整するように構成されている。このような曲率変更手段４Ｂは、光透過板２５を介して気密空間Ｋ内の気体を加熱または冷却する加熱冷却手段４６Ｂを備えている。ここで、光透過板２５は、高熱伝導樹脂材料など、比較的、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。
【０１１９】
加熱冷却手段４６Ｂとしては、前述した第２実施形態と同様のものを用いることができる。
加熱冷却手段４６Ｂによって、気密空間Ｋ内の気体が加熱されれば、当該気体の体積が膨張し、よって、光走査面３２が第１の状態から第３の状態へ向けて変化する。反対に、気密空間Ｋ内の気体が冷却されれば、当該気体の体積が収縮し、よって、光走査面３２が第３の状態から第１の状態へ向けて変化する。
【０１２０】
以上のように、加熱冷却手段４６Ｂを用いて光走査面３２の曲率を変更することで、曲率変更手段４Ｂの構成を比較的簡単としつつ、より確実に光走査面３２の曲率を変更することができる。
なお、本実施形態では、気密空間Ｋ内に気体が充填されているが、さらに液体が封入されていてもよい。加熱により液体が気化したときの体積の膨張は、気体の昇温による体積の膨張に比べ大きいため、これにより、より効率的に光走査面３２の曲率を所望の曲率とすることができる。このような液体としては、比較的沸点の低い液体が好ましく、例えば、水、グリセリンなどが挙げられる。
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１２１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の画像表示装置の第４実施形態について説明する。
図１９は、本発明の画像表示装置が備える光源ユニットを示す図である。
以下、第４実施形態の画像表示装置１Ｃについて、前述した実施形態の画像表示装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第４実施形態にかかる画像表示装置は、光源ユニット５４Ｃの構成が異なる以外は、第１実施形態の画像表示装置とほぼ同様である。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１２２】
図１９に示すように、光源ユニット５４Ｃは、３つのレーザ光源５４１ｒ、５４１ｂ、５４１ｖと、各レーザ光源５４１ｒ、５４１ｂ、５４１ｖに対応して設けられたコリメータレンズ５４２ｒ、５４２ｂ、５４２ｖおよびダイクロイックミラー５４３ｒ、５４３ｂ、５４３ｖとを備えている。各色のレーザ光源５４１ｒ、５４１ｂ、５４１ｖは、それぞれ赤色、青色、及び紫外のレーザ光ＲＲ、ＢＢ、ＶＶを射出する。
ダイクロイックミラー５４３ｒ、５４３ｂ、５４３ｖは、それぞれ、赤色レーザ光ＲＲ、青色レーザ光ＢＢ、紫外のレーザ光ＶＶを反射する特性を有し、各色のレーザ光ＲＲ、ＢＢ、ＶＶを結合して１つのレーザ光ＬＬを射出する。
【０１２３】
このようなレーザ光ＬＬが走査されるスクリーン３には、紫外レーザＶＶが照射されることにより緑色の蛍光を発生する蛍光体が含まれている。
レーザ光ＬＬのうち赤色及び青色のレーザ光ＲＲ、ＢＢついては、光走査面３２で散乱されるだけであるが、紫外のレーザ光ＶＶについては、光走査面３２に含まれる蛍光体によって緑色の蛍光を発生する。結果的に、各色のレーザ光ＲＲ、ＢＢ、ＶＶに対応して赤色、青色、及び緑色の像光を発生させることができる。
もちろん、紫外のレーザ光と蛍光体との組み合わせではなく、紫等のレーザ光と蛍光体との組み合わせにより緑色の蛍光を発生させることによって、当初の目的を達することができる。
【０１２４】
なお、以上の説明では、紫外レーザ光ＶＶから緑色の像光を得る場合について説明したが、紫外レーザ光ＶＶから赤色の像光や青色の像光を得ることもできる。さらに、複数種類の紫外レーザ光ＶＶから個別に各色の像光を得ることもできる。
以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１２５】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の画像表示装置の第５実施形態について説明する。
図２０は、本発明の画像表示装置の第５実施形態を示す図である。
以下、第５実施形態の画像表示装置１Ｄについて、前述した実施形態の画像表示装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第５実施形態にかかる画像表示装置１Ｄは、スクリーンが変形しないことと、それに伴って、曲率変更手段、曲率検知手段および押圧位置検出手段が省略されていること以外は、前述した第１実施形態の画像表示装置とほぼ同様である。また、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１２６】
スクリーン３は、実質的に可撓性および伸縮性を有しておらず、その形状が一定に保たれているものである。図２０に示すように、スクリーン３は、半球体状をなしていて、そのため、光走査面３２も半球面をなしている。これにより、地球、野球ボールなどの略球状の物体の一部をスクリーン３上に、歪み等を発生させずに映し出すことができる。その結果、画像表示装置１Ｄは、球状の物体をスクリーン３に映し出すときに、特に優れた画像表示特性を発揮する。
【０１２７】
特に、本実施形態では、光走査面３２が半球面をなしているため、略球状の物体の半分を映し出すことができる。これにより、画像表示装置の利便性が向上する。
また、例えば、スクリーン３を図２０中左右に二分割することで、右側の面と左側の面とで異なる画像を映し出すことができる。これにより、例えば、複数の観察者が、それぞれ所望の画像（映像）を見ることができる。このとき、各観察者からは、他の観察者が見ている画像（映像）がほとんど見えないため、より集中して画像を見ることができる。
【０１２８】
このようなスクリーン３の構成材料としては、上記特性を備えるものであれば、特に限定されず、例えば、軟質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂や、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、ラテックスゴム等の各種エラストマーのうちの、１種または２種以上を組み合わせて（例えば、積層体として）用いることができる。
【０１２９】
本実施形態では、アクチュエータ５３および光源ユニット５４は、回転体５１、アクチュエータ５３および光源ユニット５４の集合体の重心が回転軸Ｚ上またはその近傍に位置するよう設けられている。これにより、回転体５１を回転させたときに、不本意な振動が発生してしまうことを抑制し、画像表示装置１Ｄを安定して作動させることができる。
以上のような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１３０】
以上、本発明の画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。また、各実施形態を好適に組み合わせることもできる。
また、前述した第１実施形態および第２実施形態では、光走査手段が気密空間の下側、すなわち、気密空間外に設けられていたが、これに限定されず、気密空間内に設けられていてもよい。具体的には、光透過板とスクリーンとの間に、回転体、アクチュエータ、光源ユニットが位置していてもよい。このとき、光透過板は、光透過性を有していなくてもよい。
また、前述した第４実施形態では、光走査面が半球面をなしていたが、これに限定されず、例えば、光走査面は、中央部と縁部とで曲率が異なる湾曲凸面であてもよいし、かまぼこ状であってもよいし、平面であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の画像表示装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。
【図３】図１に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。
【図４】図１に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。
【図５】図１に示す画像表示装置の光走査手段が備えるアクチュエータの拡大図である。
【図６】図５に示すアクチュエータの駆動を示す図である。
【図７】図１に示す画像表示装置が備える制御系のブロック図である。
【図８】スクリーンの曲率を検知する曲率検知手段を示す図である。
【図９】図１に示す画像表示装置が備える押圧位置検出手段の作動を示す図である。
【図１０】図１に示す画像表示装置が備える押圧位置検出手段の作動を示す図である。
【図１１】図１に示す画像表示装置を地球儀として用いた模式図である。
【図１２】図１に示す画像表示装置を地球儀として用いた模式図である。
【図１３】図１に示す画像表示装置を地球儀として用いた模式図である。
【図１４】本発明の画像表示装置の第２実施形態を示す模式的斜視図である。
【図１５】図１２に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。
【図１６】図１２に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。
【図１７】図１２に示す画像表示装置が備えるスクリーンの変形を示す断面図である。
【図１８】本発明の画像表示装置の第３実施形態を示す模式的断面図である。
【図１９】本発明の画像表示装置の第４実施形態を示すブロック図である。
【図２０】本発明の画像表示装置の第５実施形態を示す模式的断面図図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ……画像表示装置  ２……ケーシング  ２１……上部開口  ２２……凹条  ２４……固定部材  ２４１……凸条  ２５……光透過板  ３……スクリーン  ３１……タッチ入力面  ３２……光走査面  ４、４Ａ、４Ｂ……曲率変更手段  ４１……ポンプ  ４２……配管  ４３……コック  ４５ａ〜４５ｈ……超弾性合金  ４６Ａ、４６Ｂ……加熱冷却手段  ５……光走査手段  ５１……回転体  ５１１……連結軸  ５１２……傾斜台  ５２……モータ  ５３……アクチュエータ  ５３１……基体  ５３１ａ……可動板  ５３１ｂ……支持部  ５３１ｃ、５３１ｄ……連結部  ５３１ｅ……光反射部  ５３２……スペーサ部材  ５３３……対向基板  ５３４……永久磁石  ５３５……コイル  ５４、５４Ｃ……光源ユニット  ５４１ｒ、５４１ｂ、５４１ｇ、５４１ｖ……レーザ光源  ５４２ｒ、５４２ｂ、５４２ｇ、５４２ｖ……コリメータレンズ  ５４３ｒ、５４３ｂ、５４３ｇ、５４３ｖ……ダイクロイックミラー  ６……曲率検知手段  ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ……フォトダイオード  ６２……電圧検知部  ７……押圧位置検出手段  ７１……ビームスプリッタ  ７２……フォトダイオード  ７３……時間差算出部  ７４……検出部  ７３１……タイミング記録部  ７３２……算出部  ７４……検出部  ８……作動制御装置  ８１……レーザ光出射装置  ８２……フォトダイオード  ８３……圧電素子  Ｋ……気密空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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