(57)【要約】【課題】観測者の顔の向いた方向の壁部上に画像を投影することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】画像形成装置１は、投影領域２１を設定し得る壁部２のある環境下に置かれて使用され、前記壁部２に光を投射して画像を投影する投影部３０と、前記壁部２の形状を含む壁部情報が記憶される記憶部を有し、前記壁部２に、画像を投影する投影領域２１を設定する投影領域設定手段と、観測者２００の顔の位置および顔の向いた方向を検出する観測者情報検出手段とを備え、前記投影領域設定手段は、前記検出された顔の向いた方向の前記壁部２上に前記投影領域２１を設定し、前記投影部３０は、前記設定された投影領域２１に画像を投影するよう構成されている。【選択図】図１
2009180967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影領域を設定し得る壁部のある環境下に置かれて使用され、
前記壁部に光を投射して画像を投影する投影部と、
前記壁部の形状を含む壁部情報が記憶される記憶部を有し、前記壁部に、画像を投影する投影領域を設定する投影領域設定手段と、
観測者の顔の位置および顔の向いた方向を検出する観測者情報検出手段とを備え、
前記投影領域設定手段は、前記検出された顔の向いた方向の前記壁部上に前記投影領域を設定し、
前記投影部は、前記設定された投影領域に画像を投影するよう構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記投影領域設定手段は、前記投影部の全体または一部を変位させる変位機構を有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記観測者情報検出手段は、前記投影部の周囲を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像の画像データに基づいて、観測者の顔を認識し、その顔の位置および顔の向いた方向を特定する観測者特定部とを有する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記撮像手段は、複数の電子カメラを有し、
前記観測者特定部は、前記各電子カメラの位置と、前記各電子カメラの向いた方向と、前記各電子カメラにより撮像された画像の画像データとに基づいて、観測者の顔の位置および顔の向いた方向を特定するよう構成されている請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を有する座標系を想定し、
前記壁部情報は、前記座標系における前記壁部の表面の各部位の３次元座標であり、
観測者情報検出手段は、前記座標系における前記観測者の顔の所定部位の３次元座標を求め、前記観測者の顔の位置を検出するよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検出された顔の位置を観測点とし、
前記投影領域設定手段は、前記観測点から前記検出された顔の向いた方向に向かう直線と前記壁部の表面との交点が、観測者が前記観測点から前記投影領域を見たときに、前記投影領域の略中心になるように該投影領域を設定するよう構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記投影部は、光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を反射する光反射部を備えた可動板が少なくとも一方向または互いに直交する二方向へ回動可能に設けられ、当該回動によって前記光反射部で反射した光を前記投影領域に走査するアクチュエータを有する光走査部とを備え、
前記投影領域に光を走査することにより画像を描画するよう構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記検出された顔の位置を観測点とし、
前記投影領域設定手段は、観測者が前記観測点から前記投影領域を見たときに、前記投影領域と、前記検出された顔の位置とに応じて、画像が最適になるように、前記光出射部の駆動パターンを生成する駆動パターン生成手段と、
前記駆動パターン生成手段により生成された前記駆動パターンに対応させて、前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備える請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記駆動パターン生成手段は、前記観測点と前記投影領域との間に仮想的な観測者用仮想スクリーンを設定し、前記観測者用仮想スクリーン上に設定された観測者用の多数の点を特定し、前記観測点から見たときの、前記観測者用仮想スクリーン上に設定された前記観測者用の多数の点を、それぞれ、前記投影領域上の位置に対応付け、その対応付けられた前記投影領域上の位置に前記光出射部から出射された光が照射されるような駆動パターンを生成する請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記駆動パターン生成手段は、前記観測者用の多数の点について、それぞれ、その点および前記観測点を通る線分と前記投影領域との交点の３次元座標を求めることにより、前記観測者用の多数の点と前記投影領域の各部位とをそれぞれ対応付け、前記対応付けられた前記投影領域上の位置を求める請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光走査部は、前記アクチュエータの前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段を有し、前記制御手段は、前記挙動検知手段の検知結果および前記駆動パターンに基づいて、前記光出射部の作動を制御する請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記光走査部は、１対の前記アクチュエータを備え、
前記１対のアクチュエータは、それぞれ、前記可動板と、該可動板を回動可能に支持する支持部と、前記可動板と前記支持部とを連結する連結部と、前記可動板を回動させる駆動手段とを有しており、互いに、前記可動板の回動中心軸が直交するように設けられている請求項７ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成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形成装置として、特許文献１のような投射型プロジェクタが知られている。
特許文献１の投射型プロジェクタは、プロジェクタ本体をスクリーンに対して傾斜して配置した場合に、スクリーン上に映し出される画像（映像）の上側と下側とで、スクリーン横方向の長さが異なる「台形歪み」と呼ばれる歪みを補正する台形歪み補正手段を有している。
しかしながら、特許文献１の投射型プロジェクタでは、固定された位置に画像を表示するようになっており、このため、観測者が、例えば、移動したり、姿勢を変更し、その顔の位置や向きが変わると、対応することができなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４９４０１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、観測者の顔の向いた方向の壁部上に画像を投影することができる画像形成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。
本発明の画像形成装置は、投影領域を設定し得る壁部のある環境下に置かれて使用され、
前記壁部に光を投射して画像を投影する投影部と、
前記壁部の形状を含む壁部情報が記憶される記憶部を有し、前記壁部に、画像を投影する投影領域を設定する投影領域設定手段と、
観測者の顔の位置および顔の向いた方向を検出する観測者情報検出手段とを備え、
前記投影領域設定手段は、前記検出された顔の向いた方向の前記壁部上に前記投影領域を設定し、
前記投影部は、前記設定された投影領域に画像を投影するよう構成されていることを特徴とする。
【０００６】
これにより、観測者の顔の向いた方向の壁部上に画像を投影することができ、観測者が、例えば、移動したり、姿勢を変更し、その顔の位置や向きが変わっても、観測者に画像を視認させることができる。
また、常に、観測者に画像を視認させることができるので、例えば、広告表示を行うことにより、多大な宣伝効果が得られる。
【０００７】
本発明の画像形成装置では、前記投影領域設定手段は、前記投影部の全体または一部を変位させる変位機構を有することが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、投影領域に画像を投影することができる。
本発明の画像形成装置では、前記観測者情報検出手段は、前記投影部の周囲を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像の画像データに基づいて、観測者の顔を認識し、その顔の位置および顔の向いた方向を特定する観測者特定部とを有することが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、観測者の顔の位置および顔の向いた方向を検出することができる。
【０００８】
本発明の画像形成装置では、前記撮像手段は、複数の電子カメラを有し、
前記観測者特定部は、前記各電子カメラの位置と、前記各電子カメラの向いた方向と、前記各電子カメラにより撮像された画像の画像データとに基づいて、観測者の顔の位置および顔の向いた方向を特定するよう構成されていることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、観測者の顔の位置および顔の向いた方向を検出することができる。
【０００９】
本発明の画像形成装置では、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を有する座標系を想定し、
前記壁部情報は、前記座標系における前記壁部の表面の各部位の３次元座標であり、
観測者情報検出手段は、前記座標系における前記観測者の顔の所定部位の３次元座標を求め、前記観測者の顔の位置を検出するよう構成されていることが好ましい。
これにより、正確に、観測者の顔の位置を検出することができる。
【００１０】
本発明の画像形成装置では、前記検出された顔の位置を観測点とし、
前記投影領域設定手段は、前記観測点から前記検出された顔の向いた方向に向かう直線と前記壁部の表面との交点が、観測者が前記観測点から前記投影領域を見たときに、前記投影領域の略中心になるように該投影領域を設定するよう構成されていることが好ましい。
これにより、観測者が見易いように、画像を形成することができる。
【００１１】
本発明の画像形成装置では、前記投影部は、光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を反射する光反射部を備えた可動板が少なくとも一方向または互いに直交する二方向へ回動可能に設けられ、当該回動によって前記光反射部で反射した光を前記投影領域に走査するアクチュエータを有する光走査部とを備え、
前記投影領域に光を走査することにより画像を描画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投影領域に２次元画像を描画することができる。
【００１２】
本発明の画像形成装置では、前記検出された顔の位置を観測点とし、
前記投影領域設定手段は、観測者が前記観測点から前記投影領域を見たときに、前記投影領域と、前記検出された顔の位置とに応じて、画像が最適になるように、前記光出射部の駆動パターンを生成する駆動パターン生成手段と、
前記駆動パターン生成手段により生成された前記駆動パターンに対応させて、前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備えることが好ましい。
これにより、観測者に最適な画像を視認させることができる。
【００１３】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記観測点と前記投影領域との間に仮想的な観測者用仮想スクリーンを設定し、前記観測者用仮想スクリーン上に設定された観測者用の多数の点を特定し、前記観測点から見たときの、前記観測者用仮想スクリーン上に設定された前記観測者用の多数の点を、それぞれ、前記投影領域上の位置に対応付け、その対応付けられた前記投影領域上の位置に前記光出射部から出射された光が照射されるような駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、より確実に、観測者に最適な画像を視認させることができる。
【００１４】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記観測者用の多数の点について、それぞれ、その点および前記観測点を通る線分と前記投影領域との交点の３次元座標を求めることにより、前記観測者用の多数の点と前記投影領域の各部位とをそれぞれ対応付け、前記対応付けられた前記投影領域上の位置を求めることが好ましい。
これにより、比較的簡単にかつ正確に、観測者用仮想スクリーン上に設定された多数の点と、投影領域の各部位とをそれぞれ対応付けることができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置では、前記光走査部は、前記アクチュエータの前記可動板の挙動を検知する挙動検知手段を有し、前記制御手段は、前記挙動検知手段の検知結果および前記駆動パターンに基づいて、前記光出射部の作動を制御することが好ましい。
これにより、より確実に、観測者に最適な画像を視認させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記光走査部は、１対の前記アクチュエータを備え、
前記１対のアクチュエータは、それぞれ、前記可動板と、該可動板を回動可能に支持する支持部と、前記可動板と前記支持部とを連結する連結部と、前記可動板を回動させる駆動手段とを有しており、互いに、前記可動板の回動中心軸が直交するように設けら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投影領域に２次元画像を描画することができる。
【００１６】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記投影部と前記投影領域との間に仮想的な画像描画装置用仮想スクリーンを設定し、前記画像描画装置用仮想スクリーン上に設定された画像描画装置用の多数の点を特定し、前記投影領域上の位置に対応付けられた前記観測者用の多数の点を、それぞれ、前記画像描画装置用仮想スクリーン上に設定された前記画像描画装置用の多数の点に対応付け、その対応付けられた前記表面上の位置に前記投影部から出射された光が照射されるような駆動パターンを生成するのが好ましい。
【００１７】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記投影領域との交点について、それぞれ、その点および前記投影部を通る線分と前記画像描画装置用多数の点との交点の３次元座標を求めることにより、前記対応付けられた位置を求めるのが好ましい。
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記画像描画装置用仮想スクリーン上の光の軌跡上に沿って、前記画像描画装置用の多数の点を対応付けるのが好ましい。
【００１８】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記画像描画装置用仮想スクリーン上の設定された前記画像描画装置用の多数の点と、前記観測者用仮想スクリーン上に設定された前記観測者用の多数の点とを対応付け、その対応付けられた前記前記観測者用仮想スクリーン上の前記点に前記投影部から出射された光が照射されるような駆動パターンを生成するのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の画像形成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、本発明の画像形成装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す構成図、図２は、図１の画像形成装置を示すブロック図、図３は、図１の投影領域設定手段を示すブロック図、図４は、図２のアクチュエータを示す模式的斜視図、図５は、図４に示すアクチュエータの駆動を示す模式的断面図、図６は、各仮想スクリーンの設定方法を示す図、図７、図８は、ＬＵＴを作成する方法を示す図、図９は、図８の画像描画装置用仮想スクリーンの設定例を示す図、図１０は、図７の光走査面形状ポリゴンの設定例を示す図、図１１は、図７の光走査面形状ポリゴンと交点の例を示す図、図１２は、ＬＵＴの例を示す図、図１７は表示する映像データのデータ配置の例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図４、図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
まず、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を有する図示しない座標系（３次元座標系）を想定する。そして、後述する各３次元座標および各方向は、それぞれ、その座標系上のものとする。
【００２０】
図１および図２に示す画像形成装置１は、画像が投影（形成）される投影領域（投影部位）を設定し得る壁部のある環境下に置かれて使用されるものである。図１に示すように、本実施形態では、代表的に、画像形成装置１が、床１１０と、４つの壁１２０、１３０、１４０および１５０と、図示しない天井とにより画成（形成）された部屋（室）１００内に設置されて、使用される場合について説明する。
ここで、本発明における壁部には、部屋１００を囲っている（区画している）面、すなわち、床１１０、壁１２０、１３０、１４０、１５０および天井が、すべて含まれるものとする。
【００２１】
なお、以下の説明では、床１１０、壁１２０、１３０、１４０、１５０および天井を総称して、壁部２と言う。
図１および図２に示すように、画像形成装置１は、壁部２の表面に光を走査して画像を描画（形成）する投射型の画像形成装置であり、画像形成装置本体３と、撮像手段として複数（図示の構成では２つ）の電子カメラ１１とを有している。この画像形成装置１では、壁部２上に投影領域２１が設定され、その投影領域２１に、静止画や動画等の所定の画像が描画される。
画像形成装置本体３は、壁部２の表面に光を走査（投射）して画像を描画（投影）する投影部３０を有している。この投影部３０は、光を出射する光源ユニット（光出射部）４と、光源ユニット４から出射した光を壁部２上に設定された投影領域２１に走査する光走査部５とを有し、互いに直交する２つの回動中心軸３１、３２のそれぞれを中心に回動自在に設置されている。
【００２２】
また、画像形成装置本体３は、各電子カメラ１１により撮像された画像の画像データに基づいて、観測者２００の顔を認識（識別）し、その顔の位置および顔の向いた方向を特定（検出）する観測者特定部１２と、壁部２に、画像を投影する投影領域２１を設定する投影領域設定手段６とを有している。
投影領域設定手段６は、各情報が記憶（格納）される記憶部１４と、投影部３０を回動（変位）させる回動機構（変位機構）１３と、光源ユニット４の駆動パターンを生成する駆動パターン生成手段７と、光源ユニット４および光走査部５の作動を制御する作動制御装置（制御手段）８とを有している。
なお、前記各電子カメラ１１および観測者特定部１２により、観測者２００の顔の位置および顔の向いた方向を検出する観測者情報検出手段の主要部が構成される。
【００２３】
以下、画像形成装置１の各構成要素について順次説明する。
図２に示すように、光源ユニット４は、各色のレーザ光源４１ｒ、４１ｇ、４１ｂと、各レーザ光源４１ｒ、４１ｇ、４１ｂに対応して設けられたコリメータレンズ４２ｒ、４２ｇ、４２ｂおよびダイクロイックミラー４３ｒ、４３ｇ、４３ｂとを備えている。
各色のレーザ光源４１ｒ、４１ｇ、４１ｂは、それぞれ赤色、緑色および青色のレーザ光ＲＲ、ＧＧ、ＢＢを射出する。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（後述する駆動パターン）に対応して変調された状態で射出され、コリメート光学素子であるコリメータレンズ４２ｒ、４２ｇ、４２ｂによって平行化されて細いビームとされる。
【００２４】
ダイクロイックミラー４３ｒ、４３ｇ、４３ｂ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を射出する。
なお、コリメータレンズ４２ｒ、４２ｇ、４２ｂ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４１ｒ、４１ｇ、４１ｂから平行光束が射出される場合、コリメータレンズ４２ｒ、４２ｇ、４２ｂは、省略することができる。さらに、レーザ光源４１ｒ、４１ｇ、４１ｂ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。
【００２５】
次いで、光走査部５について説明する。
図２に示すように、光走査部５は、一対のアクチュエータ５１、５１と、各アクチュエータ５１の挙動を検知する挙動検知手段５２とを有している。なお、以下では、一対のアクチュエータ５１、５１は、互いに同様の構成であるため、一方のアクチュエータ５１について代表して説明し、他方のアクチュエータ５１については、その説明を省略する。
【００２６】
図４に示すように、アクチュエータ５１は、基体５１１と、基体５１１の下面に対向するよう設けられた対向基板５１３と、基体５１１と対向基板５１３との間に設けられたスペーサ部材５１２とを有している。
基体５１１は、可動板５１１ａと、可動板５１１ａを回動可能に支持する支持部５１１ｂと、可動板５１１ａと支持部５１１ｂとを連結する１対の連結部５１１ｃ、５１１ｄとを有している。
【００２７】
可動板５１１ａ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５１１ａの上面には、光反射性を有する光反射部５１１ｅが設けられている。光反射部５１１ｅは、例えば、Ａｌ、Ｎｉ等の金属膜で構成されている。また、可動板５１１ａの下面には、永久磁石５１４が設けられている。
支持部５１１ｂは、可動板５１１ａの平面視にて、可動板５１１ａの外周を囲むように設けられている。すなわち、支持部５１１ｂは、枠状をなしていて、その内側に可動板５１１ａが位置している。
【００２８】
連結部５１１ｃは、可動板５１１ａの左側にて、可動板５１１ａと支持部５１１ｂとを連結し、連結部５１１ｄは、可動板５１１ａの右側にて、可動板５１１ａと支持部５１１ｂとを連結している。
連結部５１１ｃ、５１１ｄは、それぞれ、長手形状をなしている。また、連結部５１１ｃ、５１１ｄ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５１１ｃ、５１１ｄは、互いに同軸的に設けられており、この軸（以下「回動中心軸Ｊ」と言う）を中心として、可動板５１１ａが支持部５１１ｂに対して回動する。
【００２９】
このような基体５１１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５１１ａと支持部５１１ｂと連結部５１１ｃ、５１１ｄ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５１の小型化を図ることができる。
【００３０】
スペーサ部材５１２は、枠状をなしていて、その上面が基体５１１の下面と接合している。また、スペーサ部材５１２は、可動板５１１ａの平面視にて、支持部５１１ｂ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５１２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５１２と基体５１１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５１２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５１３は、スペーサ部材５１２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５１３の上面であって、可動板５１１ａと対向する部位には、コイル５１５が設けられている。
【００３１】
永久磁石５１４は、板棒状をなしていて、可動板５１１ａの下面に沿って設けられている。このような永久磁石５１４は、可動板５１１ａ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（着磁）されている。すなわち、永久磁石５１４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５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５１４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。
【００３２】
コイル５１５は、可動板５１１ａの平面視にて、永久磁石５１４の外周を囲むように設けられている。このようなコイル５１５には、作動制御装置８により、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５１５に交番電圧を印加すると、可動板５１１ａの厚さ方向（図５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５１５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５１５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。
状態Ａでは、図５（ａ）に示すように、永久磁石５１４の右側が、コイル５１５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５１４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５１１ａが反時計回りに傾斜する。
【００３３】
反対に、状態Ｂでは、図５（ｂ）に示すように、永久磁石５１４の右側が下側へ変位するとともに、永久磁石５１４の左側が上側へ変位する。これにより、可動板５１１ａが時計回りに傾斜する。
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５１１ｃ、５１１ｄを捩り変形させながら、可動板５１１ａが回動中心軸Ｊまわりに回動する。
なお、このようなアクチュエータ５１の構成としては、可動板５１１ａ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５１５と永久磁石５１４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としてもよい。
【００３４】
ここで、図２に示すように、一対のアクチュエータ５１、５１は、互いの回動中心軸Ｊが直交するように設けられている。一対のアクチュエータ５１、５１をこのように設けることにより、光源ユニット４から出射したレーザ光ＬＬを投影領域２１に２次元的に走査することができる。これにより、比較的簡単な構成で、投影領域２１に２次元画像を描画することができる。
【００３５】
次に、挙動検知手段５２について説明する。
なお、一対のアクチュエータ５１、５１のうちの一方のアクチュエータ５１の可動板５１１ａの挙動を検知する手段と、他方のアクチュエータ５１の可動板５１１ａの挙動を検知する手段とは、互いに同様の構成であるため、一方のアクチュエータ５１の可動板５１の挙動を検知する手段について代表して説明し、他方のアクチュエータ他方のアクチュエータ５１の可動板５１１ａの挙動を検知する手段については、その説明を省略する。
【００３６】
図４に示すように、挙動検知手段５２は、アクチュエータ５１の連結部５１１ｃ上に設けられた圧電素子５２１と、圧電素子５２１から発生する起電力を検出する起電力検出部５２２と、起電力検出部５２２の検出結果に基づいて可動板５１１ａの挙動を検知する挙動検知部５２３とを有している。
圧電素子５２１は、可動板５１１ａの回動に伴って連結部５１１ｃが捩り変形すると、それに伴って変形する。圧電素子５２１は、外力が付与されていない自然状態から変形すると、その変形量に応じた大きさの起電力を発生する性質を有しているため、挙動検知部５２３は、起電力検出部５２２で検出された起電力の大きさに基づいて、連結部５１１ｃの捩れの程度を求め、さらに、その捩れの程度から可動板５１１ａの挙動（回動角）を検知する。このようにして検知された可動板５１１ａの挙動に関する信号（情報）は、作動制御装置８に送信される。
【００３７】
このような挙動検知手段５２は、可動板５１１ａ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（時刻）で可動板５１１ａの挙動を検知した後は、その検知タイミングと、コイル５１５に印加する交番電圧（波形や周波数）とに基づいて可動板５１１ａの挙動を予測してもよい。
なお、挙動検知手段５２としては、可動板５１１ａの挙動を検知することができれば、本実施形態のような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５１１ａが所定の傾き（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５１１ａの挙動を検知するよう構成してもよい。
【００３８】
次に、観測者情報検出手段について説明する。
図１および図２に示すように、観測者情報検出手段は、部屋１００内（投影部３０の周囲等）を撮像する各電子カメラ１１および観測者特定部１２を有している。
各電子カメラ１１としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、赤外線カメラ等を用いることができる。
【００３９】
また、部屋１００内の同一の領域を互いに異なる位置に配置された少なくとも２つの電子カメラ１１で撮像し得るように、その電子カメラ１１の数、位置（配置）、向き（方向）等の諸条件が設定される。図示の構成では、２つの電子カメラ１１が、互いに異なる位置に設置されている。
なお、部屋１００内の略すべての領域を撮像し得るような構成と、所定の領域のみを撮像し得るような構成のいずれも可能であり、それは、目的や用途等に応じて、適宜選定することができる。
【００４０】
観測者２００の顔の位置および顔の向いた方向の検出を行う際は、まず、各電子カメラ１１で部屋１００内を撮像する。撮像された各画像の画像データは、それぞれ、各電子カメラ１１から観測者特定部１２に送信される。観測者特定部１２では、各画像データに対して所定の各処理を行い、各画像データに基づいて、観測者２００の顔を認識（識別）し、その顔の位置および顔の向いた方向を特定する（検出する）。すなわち、観測者特定部１２は、各電子カメラ１１の位置と、各電子カメラ１１の向いた方向と、各画像データとに基づいて、観測者２００の顔の位置および顔の向いた方向を特定する。
【００４１】
具体的には、観測者２００の顔の位置については、観測者２００の顔の所定部位の３次元座標を求める。これにより、観測者２００の顔の位置が特定される。
また、観測者２００の顔の向いた方向についても、前記座標系上の方向を求める。これにより、観測者２００の顔の向いた方向が特定される。
なお、顔のうちのいずれの部位の位置を顔の位置とするかは、特に限定されないが、例えば、鼻の位置を、顔の位置として設定することができる。
また、顔の向いた方向をどのように定義するかも、特に限定されないが、例えば、鼻元から鼻先に向かう方向（鼻の方向）を、顔の向いた方向として設定することができる。
【００４２】
以下、検出された観測者２００の顔の位置および顔の向いた方向に関する情報を、観測者情報とも言う。
得られた観測者情報は、観測者特定部１２から投影領域設定手段６に送信され、記憶部１４に記憶（格納）される。
なお、前記観測者２００の顔の位置および顔の向いた方向の検出（特定）は、例えば、所定間隔で、随時行われ、それに応じて、記憶部１４の観測者情報は、随時更新される。
【００４３】
図３に示すように、投影領域設定手段６は、各情報が記憶（格納）される記憶部１４と、投影部３０を回動（変位）させる回動機構（変位機構）１３と、光源ユニット４の駆動パターンを生成する駆動パターン生成手段７と、光源ユニット４および光走査部５の作動を制御する作動制御装置（制御手段）８とを有している。
駆動パターン生成手段７は、観測者用仮想スクリーンＳと画像描画装置用仮想スクリーンＳＳとを対応付けたルックアップテーブル（以下、単に「ＬＵＴ」と言う）を作成するＬＵＴ作成部７１と、観測者用仮想スクリーンＳを設定する観測者用仮想スクリーン設定部７２と、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳを設定する画像描画装置用仮想スクリーン設定部７５、観測者用仮想スクリーンＳ上に画像を仮想的に形成する画像形成部７３と、光源ユニット４の駆動パターンを生成する生成部７４とを有している。
【００４４】
回動機構１３は、回動中心軸３１を回動中心として、投影部３０を回動させる第１の回動機構と、回動中心軸３２を回動中心として、前記第１の回動機構（図示せず）とともに投影部３０を回動させる第２の回動機構（図示せず）とで構成されている。この回動機構１３により、投影部３０は、任意の方向を向くことができる。
記憶部１４には、前記観測者２００の顔の位置（３次元座標）および顔の向いた方向（座標系上の方向）の情報の他に、例えば、各電子カメラ１１の位置（３次元座標）、各電子カメラ１１の向いた方向（座標系上の方向）、投影部３０（画像形成装置本体３）の位置（３次元座標）等の各情報、壁部２の形状（壁部２の表面の各部位の３次元座標）等の壁部情報、後述するＬＵＴ、後述する観測者用仮想スクリーンＳ上の各点Ｑ１〜Ｑｍの３次元座標等が記憶される。
【００４５】
ここで、壁部２の表面の形状は、例えば、複数のポリゴン（多角形）の集合体として定義され、各ポリゴンの頂点Ｇ１、Ｇ２…Ｇｉ、…Ｇｎ（ただし、ｉ、ｎはともに自然数である）と、壁部２の表面の各部位（微小領域）とをそれぞれ対応させ、各頂点Ｇ１〜Ｇｎの３次元座標がそれぞれ求められている。この各頂点Ｇ１〜Ｇｎの３次元座標（壁部２の表面の各部位の３次元座標）により、壁部２の表面の形状が特定される。
【００４６】
本実施形態では、記憶部１４に、壁部情報の１つとして、各頂点Ｇ１〜Ｇｎの３次元座標のデータ（情報）が記憶される。以下の説明では、３次元座標のデータを、単に、「３次元座標」とも言う。
なお、前記各電子カメラ１１の位置、各電子カメラ１１の向いた方向、投影部３０の位置等の各情報、壁部情報等は、それぞれ、例えば、画像形成装置１を設置する際等に、予め、記憶部１４に記憶しておくことが好ましい。
投影領域設定手段６は、下記のようにして、投影領域２１を設定し、投影部３０により、その投影領域２１に画像を描画（投影）する。
図１および図６に示すように、まず、投影領域設定手段６は、観測者情報に基づいて、壁部２上に、投影領域２１を設定する。
【００４７】
この場合、検出された顔の位置を観測点Ｐとし、観測点Ｐから検出された顔の向いた方向に向かう直線（線分）３１０と壁部２の表面との交点３２０が、観測者２００が観測点Ｐから投影領域２１を見たときに、投影領域２１の略中心になるようにその投影領域２１を設定する。また、図１中の角度αが一定になるように、投影領域２１を設定する。なお、以下の説明では、検出された顔の位置を、単に、「顔の位置」とも言い、検出された顔の向いた方向を、単に、「顔の向いた方向」とも言う。
【００４８】
具体的には、図６に示すように、観測者用仮想スクリーン設定部７２は、まず、観測点Ｐと壁部２との間に、観測者用仮想スクリーン（仮想投影領域）Ｓを仮想的に設定する。この観測者用仮想スクリーンＳは、平面状をなし、その中心（中央部）を直線３１０が通り（貫き）、かつ、観測者用仮想スクリーンＳが直線３１０に対して垂直になるよう設定される。また、観測者用仮想スクリーンＳは、観測点Ｐから一定の距離離間した位置に設定される。
そして、観測者用仮想スクリーン設定部７２は、観測者用仮想スクリーンＳ上に、観測者用の多数の点（微小領域）Ｑ１、Ｑ２…Ｑｍ（ただし、ｍは自然数である）を設定（特定）し、記憶部１４に、各点Ｑ１〜Ｑｍの３次元座標をそれぞれ記憶する。この観測者用仮想スクリーンＳに対応する壁部２上の部位（領域）が投影領域２１となる。
【００４９】
なお、点Ｑ１〜Ｑｍは、観測者用仮想スクリーンＳ上に規則的に設定されていてもよいし、不規則に設定されていてもよいが、配置は表示する映像のデータと一致させるのが好ましい。例えば、図１７に示すように、表示する映像データＳＤが、ｖ行×ｕ列（ｖ、ｕはともに自然数）のデータ配置で、左上の画像データから格子状に規則正しく並んだ状態であれば、点Ｑ１〜Ｑｍも観測者用仮想スクリーンＳの一番左上の点から規則正しく並べて設定する。また、設定する点Ｑの数が多いほど、より鮮明な画像を投影領域２１に描画することができる。この点の数としては、投影領域２１の大きさ（面積）などによっても異なるが、１万〜１０００万個（例えば、横６４０個×縦４８０個）であることが好ましい。
【００５０】
ＬＵＴ作成部７１は、観測点Ｐから見たときに、観測者用仮想スクリーンＳ上の点Ｑ１〜Ｑｍが、それぞれ、壁部２上の交点Ｔ１〜Ｔｎのうちのどの交点と対応するかを対応付けたＬＵＴを作成し、そのＬＵＴを記憶部１４に記憶する。
この場合、点Ｑ１〜Ｑｍのうちの観測者用仮想スクリーンＳの輪郭を構成する各点に対応する、交点Ｔ１〜Ｔｎのうちの各交点により、投影領域２１が画成され、その投影領域２１が決定される。すなわち、点Ｑ１〜Ｑｍに対応する、交点Ｔ１〜Ｔｎのうちの各交点に対応する壁部２上の部位（領域）が、投影領域２１として設定される。これにより、観測者２００の顔の向いた方向に投影領域２１が設定される。
【００５１】
次に、ＬＵＴ作成部７１は、図６に示すように、投影部３０から投射された映像が、壁部２上の投影領域２１全てを含みむような投射向きを算出し、投影部３０からの直線３１１と壁部２上との交点３２１を計算する。
その後、画像描画装置用仮想スクリーン設定部７５は、投影部３０と壁部２との間に、画像描画装置用仮想スクリーン（仮想投影領域）ＳＳを仮想的に設定する。この画像描画装置用仮想スクリーンＳＳは、平面状をなし、その中心（中央部）を投影部３０と交点３２１とを通る直線３１１が通り（貫き）、かつ、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳが直線３１１に対して垂直になるよう設定される。また、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳは、投影部３０から一定の距離離間した位置に設定される。
【００５２】
そして、画像描画装置用仮想スクリーン設定部７５は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上に、画像描画装置から出射される光の軌跡７８上の多数の点（以下描画点という）Ｄ１、Ｄ２・・・Ｄｋ（ただしｋは自然数である）を設定し、記憶部１４に、各点Ｄ１〜Ｄｋの３次元座標をそれぞれ格納する。軌跡７８上に描画点Ｄ１〜Ｄｋを設定することにより、すべての描画点にレーザ光ＬＬを照射し得るため、描画特性が向上する。
最後に、ＬＵＴ作成部７１は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上の描画点Ｄ１〜Ｄｋが観測者用仮想スクリーンＳ上の点Ｑ１〜Ｑｍのどの点とそれぞれ対応するかを対応付けたＬＵＴを作成し、そのＬＵＴを記憶部１４に記憶する。
【００５３】
以下、前記対応付けの方法について、一例を挙げて説明する。なお、言うまでもないが、対応付けの方法は、以下に説明する方法に限定されるものではない。また、対応付けの方法としては、点Ｑ１〜Ｑｍで互いに同様であるため、以下では、説明の便宜上、点Ｑ１について代表して説明し、その他については、その説明を省略する。
まず、ＬＵＴ作成部７１は、記憶部１４から、観測点Ｐの３次元座標および観測者用仮想スクリーンＳ上の点Ｑ１の３次元座標を読み出し、双方の３次元座標に基づいて、観測点Ｐと点Ｑ１とを通る線分（以下、「線分Ｌ」と言う）を求める。
次いで、ＬＵＴ作成部７１は、記憶部１４に記憶されている各頂点Ｇ１〜Ｇｎの３次元座標を読み出し、線分Ｌが図１０で示すように、頂点Ｇ１〜Ｇｎ中の近接する３点で決定されるポリゴンとどの座標で交わるかを求める。図７に示すように、線分Ｌは、交点Ｔ１と交わっている。
【００５４】
次に、図６に示すように、ＬＵＴ作成部７１は、Ｑ１〜Ｑｍまで同様の計算を行い交点Ｔ１〜Ｔｎを求め、投影部３０から投射された映像が、壁部２上の投影領域２１すなわち交点Ｔ１〜Ｔｎを全てを含むような投射向きを算出し、投影部３０からの直線３１１と壁部２上との交点３２１を計算し、記憶部１４に記憶する。
その後、ＬＵＴ作成部７１は、記憶部１４および画像描画装置用仮想スクリーン設定部７５から、それぞれ、投影部３０の３次元座標、向き、および画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上の座標情報を読み出し、双方の３次元座標に基づいて、交点Ｔ１と投影部３０とを通る線分（以下、「線分Ｌ１」と言う）を求め、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳとこのＬ１との交点の座標（画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上での座標）を求め、更に描画点Ｄ１〜Ｄｋの中から、この交点にもっとも距離が近い描画点を実際の交点とする。図８では、Ｄ１が一番近かったため、交点を描画点Ｄ１としている。
【００５５】
また、ＬＵＴ作成部７１は、描画点Ｄ１の座標と点Ｑ１とを対応付け、その情報をＬＵＴの情報として記憶部１４に記憶する。なお、線分Ｌが頂点Ｇ１〜Ｇｎの近接する３点で決定されるポリンゴンのいずれとも交わらない場合、もしくは線分Ｌ１が画像描画装置用仮想スクリーンＳＳとも交わらない場合には、スクリーンの範囲外という事であり、非表示として、０を対応付けする。
最後に、ＬＵＴ作成部７１は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上の座標全てをチェック対応付けが無い座標に関しては、上下左右の座標で対応付けが行われている座標から線形補間等の手法で対応付けを行い、図１２に示すようなＬＵＴを生成する。図１２のＬＵＴでは、点Ｑ１〜Ｑｍ（ただしｒやｓは１からｍまでの自然数である）を線形補間して描画点Ｄ１〜Ｄｋに対応付けている。
このような方法によれば、比較的簡単にかつ正確に、前記対応付けをすることができる。
【００５６】
以下、同様にして、点Ｑ２〜Ｑｍについてそれぞれ対応付けを行うことにより、点Ｑ１〜Ｑｍが、それぞれ、描画点Ｄ１〜Ｄｋのうちの所定の描画点と対応付けられ、ＬＵＴが作成される。
次に、図６に示すように、回動機構１３により、投影部３０が投影領域２１の交点３２１に向くように、その投影部３０を回動させる。
【００５７】
そして、投影領域２１に画像を描画する。
すなわち、画像形成部７３は、図示しない外部装置から入力された画像信号に基づいて、観測者用仮想スクリーンＳ上に画像を仮想的に形成する。また、画像形成部７３は、観測者用仮想スクリーンＳ上に形成された画像に基づいて、観測者用仮想スクリーンＳ上に設定された各点Ｑ１〜Ｑｍについて、その点に対応する領域に表示されている色を特定する。
【００５８】
生成部７４は、画像形成部７３で特定された各点Ｑ１〜Ｑｍの色情報と、ＬＵＴとに基づいて、光源ユニット４の駆動パターンを生成する。
具体的に説明すれば、生成部７４は、各点Ｑ１〜Ｑｍの色情報に基づいて、ＬＵＴによって各点Ｑ１〜Ｑｍと対応付けされている各描画点に、それぞれ、その描画点と対応付けされた点（例えば描画点Ｄ１であれば点Ｑ１）と同色のレーザ光ＬＬが投射されるような駆動パターンを生成する。すなわち、生成部７４は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上の描画点Ｄ１〜Ｄｋ中どの描画点に何色のレーザ光ＬＬを投射すればよいかを決定する。このようにすると、観測者２００が観測点Ｐから投影領域２１を見たときに、その投影領域２１（例えば、表面形状等）と、検出された顔の位置とに応じて、画像が最適になるように、すなわち、歪やずれのない自然な画像となるように、駆動パターンを生成することができる。生成された駆動パターンに関する信号（情報）は、作動制御装置８へ送信される。
【００５９】
作動制御装置８は、前記投影部３０の位置および方向に関する情報に基づいて求められた、一対のアクチュエータ５１、５１の３次元座標と、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上の描画点Ｄ１〜Ｄｋの３次元座標とが記憶される図示しない記憶部を有している。これにより、一対のアクチュエータ５１、５１と各描画点Ｄ１〜Ｄｋとの相対的位置関係を導くことができ、各可動板５１１ａ、５１１ａの傾きと、その傾きの時に光源ユニット４から出射されたレーザ光が投射される描画点（描画点Ｄ１〜Ｄｋ中のいずれかの描画点）とを対応付けることができる。
【００６０】
さらに、作動制御装置８は、挙動検知手段５２から送信された一対の可動板５１１ａ、５１１ａの挙動に関する信号を受信している。そのため、生成部７４で生成された駆動パターンに対応させて、例えば、一対の可動板５１１ａ、５１１ａのそれぞれの傾きが描画点Ｄ１に対応するものとなるとほぼ同時に、点Ｑ１と同色のレーザ光ＬＬを出射するよう光源ユニット４を作動することにより、画像を投影領域２１に描画することができる。
この場合、例えば、図１に示すように、観測者２００の顔の向いた方向が、矢印４１０〜４４０のいずれの方向の場合も、角度αが一定となり、また、観測者２００が観測点Ｐから投影領域２１を見たときの画像の縦横比が一定となるように、画像が描画される。なお、図示しないが、投影領域２１が床１１０や天井に設定される場合も同様である。
以上説明したように、この画像形成装置１によれば、観測者２００の顔の向いた方向の壁部２上に画像を描画することができる。これにより、観測者２００が、例えば、移動したり、姿勢を変更し、その顔の位置や向きが変わっても、観測者２００に画像を視認させることができる。
【００６１】
また、常に、観測者２００に画像を視認させることができ、このため、例えば、広告表示を行うことにより、多大な宣伝効果が得られる。
また、観測者用仮想スクリーンＳ上の点Ｑ１〜Ｑｍと画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ上の描画点Ｄ１〜Ｄｋの対応付けを行うことにより、観測者２００が観測点Ｐから投影領域２１を見たとき、観測者２００に観測（視認）させたい画像（歪やずれのない自然な画像）を視認させることができる。例えば、投影領域２１が屈曲していても、また、投影領域２１の表面形状が非平面であっても、その形状に応じて、観測者２００が観測点Ｐから投影領域２１を見たときに、観測者２００に観測させたい画像が視認されるように、投影領域２１に画像を描画することができる。なお、前記投影領域２１の表面形状が非平面の場合は、その非平面形状に起因して発生する画像の歪みが相殺され、これにより、観測者２００に観測させたい画像を視認させることができる。
更に、投影領域２１が完全な平面もしくは完全な平面とみなせる場合には、頂点Ｇ１〜Ｇｎを４点のみとして、交点Ｔ１〜Ｔｎを求める計算を簡素化する事も可能である。
【００６２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の画像形成装置の第２実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第２実施形態に係る画像描画装置が備えるアクチュエータを示す模式的平面図、図１４は、図１３中のＢ−Ｂ線断面図、図１５は、図１３に示すアクチュエータが備える駆動手段を示すブロック図、図１６は、図１５に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１３中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図１４中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００６３】
以下、第２実施形態の画像表示装置について、前述した第１実施形態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。
第２実施形態の画像形成装置は、光走査部が備えるアクチュエータの構成が異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。
光走査部５は、１つのアクチュエータ５３を有している。
アクチュエータ５３は、図１３に示すような第１の振動系５４ａと第２の振動系５４ｂと支持部５４ｃとを備える基体５４と、基体５４と対向配置された対向基板５６と、基体５４と対向基板５６との間に設けられたスペーサ部材５５と、永久磁石５７と、コイル５８とを備えている。
【００６４】
第１の振動系５４ａは、枠状の支持部５４ｃの内側に設けられた枠状の駆動部５４１ａと、駆動部５４１ａを支持部５４ｃに両持ち支持する１対の第１の連結部５４２ａ、５４３ａとで構成されている。
第２の振動系５４ｂは、駆動部５４１ａの内側に設けられた可動板５４１ｂと、可動板５４１ｂを駆動部５４１ａに両持ち支持する１対の第２の連結部５４２ｂ、５４３ｂとで構成されている。
駆動部５４１ａは、図１３の平面視にて、円環状をなしている。なお、駆動部５４１ａの形状は、枠状をなしていれば特に限定されず、例えば、図１３の平面視にて、四角環状をなしていてもよい。このような駆動部５４１ａの下面には、永久磁石５７が接合されている。
【００６５】
第１の連結部５４２ａ、５４３ａは、それぞれ、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第１の連結部５４２ａ、５４３ａは、それぞれ、駆動部５４１ａを支持部５４ｃに対して回動可能とするように、駆動部５４１ａと支持部５４ｃとを連結している。このような、第１の連結部５４２ａ、５４３ａは、互いに同軸的に設けられており、この軸（以下、「回動中心軸Ｊ１」という）を中心として、駆動部５４１ａが支持部５４ｃに対して回動するように構成されている。
【００６６】
第１の連結部５４２ａには、可動板５４１ｂの挙動（回動中心軸Ｊ１まわりの回動角）を検知するための圧電素子５２１が設けられている。
可動板５４１ｂは、図１３の平面視にて、円形状をなしている。だたし、可動板５４１ｂの形状は、駆動部５４１ａの内側に形成することができれば特に限定されず、例えば、図１４の平面視にて、楕円形状をなしていてもよいし、四角形状をなしていてもよい。このような可動板５４１ｂの上面には、光反射性を有する光反射部５４４ｂが形成されている。
【００６７】
第２の連結部５４２ｂ、５４３ｂは、それぞれ、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第２の連結部５４２ｂ、５４３ｂは、それぞれ、可動板５４１ｂを駆動部５４１ａに対して回動可能とするように、可動板５４１ｂと駆動部５４１ａとを連結している。このような第２の連結部５４２ｂ、５４３ｂは、互いに同軸的に設けられており、この軸（以下、「回動中心軸Ｊ２」という）を中心として、可動板５４１ｂが駆動部５４１ａに対して回動するように構成されている。
第２の連結部５４２ｂには、可動板５４１ｂの挙動（回動中心軸Ｊ２まわりの回動角）を検知するための圧電素子５２１が設けられている。
【００６８】
図１３に示すように、回動中心軸Ｊ１と回動中心軸Ｊ２とは、互いに直交している。また、駆動部５４１ａおよび可動板５４１ｂの中心は、それぞれ、図１４の平面視にて、回動中心軸Ｊ１と回動中心軸Ｊ２との交点上に位置している。なお、以下、説明の便宜上、回動中心軸Ｊ１と回動中心軸Ｊ２との交点を「交点Ｇ」ともいう。
図１４に示すように、以上のような基体５４は、スペーサ部材５５を介して対向基板５６と接合している。対向基板５６の上面には、永久磁石５７に作用する磁界を発生させるコイル５８が設けられている。
【００６９】
永久磁石５７は、図１３の平面視にて、交点Ｇを通り、回動中心軸Ｊ１および回動中心軸Ｊ２のそれぞれの軸に対して傾斜した線分（以下、この線分を「線分Ｍ」と言う）に沿って設けられている。
このような永久磁石５７は、交点Ｇに対して長手方向の一方側がＳ極、他方側がＮ極となっている。図１４では、永久磁石５７の長手方向の左側がＳ極、右側がＮ極となっている。
【００７０】
図１３の平面視にて、線分Ｍの回動中心軸Ｘに対する傾斜角θは、３０〜６０度であるのが好ましく、４０〜５０度であるのがより好ましく、ほぼ４５度であるのがさらに好ましい。このように永久磁石５７を設けることで、円滑に、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ１および回動中心軸Ｊ２のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。本実施形態では、線分Ｍは、回動中心軸Ｘおよび回動中心軸Ｙのそれぞれの軸に対して約４５度傾斜している。
【００７１】
また、図１４に示すように、永久磁石５７の上面には、凹部５７ａが形成されている。この凹部５７ａは、永久磁石５７と可動板５４１ｂとの接触を防止するための逃げ部である。このような凹部５７ａを形成することで、可動板５４１ｂが回動中心軸Ｊ２まわりに回動する際、永久磁石５７と接触してしまうことを防止することができる。
コイル５８は、図１３の平面視にて、駆動部５４１ａの外周を囲むように形成されている。これにより、アクチュエータ５３の駆動の際、駆動部５４１ａとコイル５８との接触を確実に防止することができる。その結果、コイル５８と永久磁石５７との離間距離を比較的短くすることができ、コイル５８から発生する磁界を効率的に永久磁石５７に作用させることができる。
【００７２】
コイル５８は、電圧印加手段５９と電気的に接続されていて、電圧印加手段５９によりコイル５８に電圧が印加されると、コイル５８から回動中心軸Ｊ１および回動中心軸Ｊ２のそれぞれの軸に直交する軸方向の磁界が発生する。
図１５に示すように、電圧印加手段５９は、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ１まわりに回動させるための第１の電圧Ｖ１を発生させる第１の電圧発生部５９１と、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ２まわりに回動させるための第２の電圧Ｖ２を発生させる第２の電圧発生部５９２と、第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２とを重畳し、その電圧をコイル５８に印加する電圧重畳部５９３とを備えている。
【００７３】
第１の電圧発生部５９１は、図１６（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の電圧Ｖ１（垂直走査用電圧）を発生させるものである。
第１の電圧Ｖ１は、鋸波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ５３は、効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第１の電圧Ｖ１の波形は、これに限定されない。ここで、第１の電圧Ｖ１の周波数（１／Ｔ１）は、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。
【００７４】
本実施形態では、第１の電圧Ｖ１の周波数は、駆動部５４１ａと１対の第１の連結部５４２ａ、５４３ａとで構成された第１の振動系５４ａのねじり共振周波数と異なる周波数となるように調整されている。
一方、第２の電圧発生部５９２は、図１６（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の電圧Ｖ２（水平走査用電圧）を発生させるものである。
【００７５】
第２の電圧Ｖ２は、正弦波のような波形をなしている。そのため、アクチュエータ５３は効果的に光を主走査することができる。なお、第２の電圧Ｖ２の波形は、これに限定されない。
このような第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数よりも高いのが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ１まわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｊ２まわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
【００７６】
また、第２の電圧Ｖ２の周波数は、第１の電圧Ｖ１の周波数と異なり、かつ、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。このように、第２の電圧Ｖ２の周波数を１０〜４０ｋＨｚとし、前述したように第１の電圧Ｖ１の周波数を６０Ｈｚ程度とすることで、スクリーンでの描画に適した周波数で、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ１および回動中心軸Ｊ２のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。ただし、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ１および回動中心軸Ｊ２のそれぞれの軸まわりに回動させることができれば、第１の電圧Ｖ１の周波数と第２の電圧Ｖ２の周波数との組み合わせなどは、特に限定されない。
【００７７】
本実施形態では、第２の電圧Ｖ２の周波数は、可動板５４１ｂと１対の第２の連結部５４２ｂ、５４３ｂとで構成された第２の振動系５４ｂのねじり共振周波数と等しくなるように調整されている。これにより、可動板５４１ｂの回動中心軸Ｊ２まわりの回動角を大きくすることができる。
また、第１の振動系５４ａの共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系５４ｂの共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＞ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ２≧１０ｆ１の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ１まわりに第１の電圧Ｖ１の周波数で回動させつつ、回動中心軸Ｊ２まわりに第２の電圧Ｖ２の周波数で回動させることができる。
【００７８】
第１の電圧発生部５９１および第２の電圧発生部５９２は、それぞれ、作動制御装置８に接続され、この作動制御装置８からの信号に基づき駆動する。このような第１の電圧発生部５９１および第２の電圧発生部５９２には、電圧重畳部５９３が接続されている。
電圧重畳部５９３は、コイル５８に電圧を印加するための加算器５９３ａを備えている。加算器５９３ａは、第１の電圧発生部５９１から第１の電圧Ｖ１を受けるとともに、第２の電圧発生部５９２から第２の電圧Ｖ２を受け、これらの電圧を重畳しコイル５８に印加するようになっている。
【００７９】
以上のような構成のアクチュエータ５３は、次のようにして駆動する。
例えば、図１６（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図１６（ｂ）に示すような電圧Ｖ２とを電圧重畳部５９３にて重畳し、重畳した電圧をコイル５８に印加する（この重畳された電圧を「電圧Ｖ３」ともいう）。
すると、電圧Ｖ３中の第１の電圧Ｖ１に対応する電圧によって、永久磁石５７のＳ極側をコイル５８に引き付けようとするとともに、Ｎ極側をコイル５８から離間させようとする磁界と、永久磁石５７のＳ極側をコイル５８から離間させようとするとともに、Ｎ極側をコイル５８に引き付けようとする磁界とが交互に切り換わる。これにより、第１の連結部５４２ａ、５４３ａを捩れ変形させつつ、駆動部５４１ａが可動板５４１ｂとともに、第１の電圧Ｖ１の周波数で回動中心軸Ｊ１まわりに回動する。
【００８０】
なお、第１の電圧Ｖ１の周波数は、第２の電圧Ｖ２の周波数に比べて極めて低く設定されており、また、第１の振動系５４ａの共振周波数は、第２の振動系５４ｂの共振周波数よりも低く設計されている。そのため、第１の振動系５４ａは、第２の振動系５４ｂよりも振動しやすくなっており、第１の電圧Ｖ１によって、可動板５４１ｂが回動中心軸Ｊ２まわりに回動してしまうことを防止することができる。
【００８１】
一方、電圧Ｖ３中の第２の電圧Ｖ２に対応する電圧によって、永久磁石５７のＳ極側をコイル５８に引き付けようとするとともに、Ｎ極側をコイル５８から離間させようとする磁界と、永久磁石５７のＳ極側をコイル５８から離間させようとするとともに、Ｎ極側をコイル５８に引き付けようとする磁界とが交互に切り換わる。これにより、第２の連結部５４２ｂ、５４３ｂを捩れ変形させつつ、可動板５４１ｂが第２の電圧Ｖ２の周波数で回動中心軸Ｊ２まわりに回動する。
なお、第２の電圧Ｖ２の周波数が第２の振動系５４ｂのねじり共振周波数と等しいため、第２の電圧Ｖ２によって、支配的に、可動板５４１ｂを回動中心軸Ｊ２まわりに回動させることができる。そのため、第２の電圧Ｖ２によって、可動板５４１ｂが回動中心軸Ｊ１まわりに回動してしまうことを防止することができる。
【００８２】
以上のようなアクチュエータ５３によれば、１つのアクチュエータで２次元的に光を走査でき、光走査部５の省スペース化を図ることができる。また、例えば、第１実施形態のように一対のアクチュエータを用いる場合には、アクチュエータ同士の相対的位置関係を高精度に設定しなければならないが、本実施形態ではその必要がないため、製造の容易化を図ることができる。
【００８３】
このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の画像形成装置について、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、本発明の画像形成装置では、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。
【００８４】
また、前述した実施形態では、変位機構として、回動機構１３を用いたが、本発明では、変位機構は、これに限らず、投影部３０の全体または一部を変位させるものであればよい。
また、本発明では、観測者情報検出手段は、前述した実施形態のものには、限定されず、観測者の顔の位置を検出する位置検出手段としは、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等が挙げられ、観測者の顔の向いた方向を検出する方向検出手段としては、例えば、ジャイロセンサ、視線センサ（視線検出装置）等が挙げられ、これら位置検出手段と方向検出手段とを組み合わせて用いることができる。
【００８５】
具体的には、例えば、ヘルメット形状やメガネ形状をなす装着具に、ＧＰＳの装置と、ジャイロセンサまたは視線センサとを設置（固定）し、その装着具を観測者の頭や顔に装着する。
また、本発明は、光を投射して画像を投影（形成）する投射型の画像形成装置であれば、各種の装置に適用することができる。すなわち、本発明の画像形成装置は、光を走査し画像を描画する形態の装置には限定されず、例えば、液晶ライトバルブ（液晶パネル）等を有するプロジェクタ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の画像形成装置を示すブロック図である。
【図３】図１の投影領域設定手段を示すブロック図である。
【図４】図２のアクチュエータを示す模式的斜視図である。
【図５】図４に示すアクチュエータの駆動を示す模式的断面図である。
【図６】各仮想スクリーンの設定方法を示す図である。
【図７】ＬＵＴを作成する方法を示す図である。
【図８】ＬＵＴを作成する方法を示す図である。
【図９】図８の画像描画装置用仮想スクリーンの設定例を示す図である。
【図１０】図７の光走査面形状ポリゴンの設定例を示す図である。
【図１１】図７の光走査面形状ポリゴンと交点の例を示す図である。
【図１２】図８のＬＵＴの例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る画像描画装置が備えるアクチュエータを示す模式的平面図である。
【図１４】図１３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】図１３に示すアクチュエータが備える駆動手段を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示す第１の電圧発生部および第２の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。
【図１７】表示する映像データのデータ配置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１……画像形成装置  ２……壁部  ２１……投影領域  ３……画像形成装置本体  ３１、３１……回動中心軸  ４……光源ユニット（光出射部）  ４１ｒ、４１ｇ、４１ｂ……レーザ光源  ４２ｒ、４２ｇ、４２ｂ……コリメータレンズ  ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂ……ダイクロイックミラー  ５……光走査部  ５１……アクチュエータ  ５１１……基体  ５１１ａ……可動板  ５１１ｂ……支持部  ５１１ｃ、５１１ｄ……連結部  ５１１ｅ……光反射部  ５１２……スペーサ部材  ５１３……対向基板  ５１４……永久磁石  ５１５……コイル  ５２……挙動検知手段  ５２１……圧電素子  ５２２……起電力検出部  ５２３……挙動検知部  ５３……アクチュエータ  ５４……基体  ５４ａ……第１の振動系  ５４１ａ……駆動部  ５４１ａ、５４２ａ、５４３ａ……第１の連結部  ５４ｂ……第２の振動系  ５４１ｂ……可動板５４１ａ  ５４２ｂ、５４３ｂ……第２の連結部  ５４４ｂ……光反射部  ５４ｃ……支持部  ５５……スペーサ部材  ５６……対向基板  ５７……永久磁石  ５７ａ……凹部  ５８……コイル  ５９……電圧印加手段  ５９１……第１の電圧発生部  ５９２……第２の電圧発生部  ５９３……電圧重畳部  ５９３ａ……加算器  ６……投影領域設定手段  ７……駆動パターン生成手段  ７１……ＬＵＴ作成部  ７２……観測者用仮想スクリーン設定部  ７３……画像形成部  ７４……生成部  ７５……画像描画装置用仮想スクリーン設定部  ７８……画像描画装置から出射される光の軌跡  ８……作動制御装置  １１……電子カメラ  １２……観測者特定部  １３……回動機構  １４……記憶部  １００……部屋  １１０……床  １２０〜１５０……壁  ２００……観測者  ３１０、３１１……直線  ３２０、３２１……交点  ４１０……矢印  Ｊ……回動中心軸  Ｇ１〜Ｇｉ〜Ｇｎ……ポリゴンの頂点  Ｓ……観測者用仮想スクリーン  ＳＳ……描画装置用仮想スクリーン  Ｑ１〜Ｑｍ……点  Ｐ……観測点  Ｔ１〜Ｔｎ……交点  Ｄ１〜Ｄｋ……描画点  ＬＬ、ＲＲ、ＧＧ、ＢＢ……レーザ光  Ｌ、Ｌ１……線分  ＳＤ……表示する映像データのデータ配置
【図１】
2009180967.tif 000003
【図２】
2009180967.tif 000004
【図３】
2009180967.tif 000005
【図４】
2009180967.tif 000006
【図５】
2009180967.tif 000007
【図６】
2009180967.tif 000008
【図７】
2009180967.tif 000009
【図８】
2009180967.tif 000010
【図９】
2009180967.tif 000011
【図１０】
2009180967.tif 000012
【図１１】
2009180967.tif 000013
【図１２】
2009180967.tif 000014
【図１３】
2009180967.tif 000015
【図１４】
2009180967.tif 000016
【図１５】
2009180967.tif 000017
【図１６】
2009180967.tif 000018
【図１７】
2009180967.tif 000019