(57)【要約】【課題】観測点から見たときに、観測者に観測させたい観測画像が視認されるように、対象物の非平面状の表面に、対象物の表面の非平面形状に起因して発生する歪みを相殺した画像を描画することの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、スクリーン２の光走査面２１に光を走査することにより画像を描画する画像描画装置３を有している。画像描画装置３は、光を出射する光源ユニット４と、この光を光走査面２１に走査する光走査部５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の作動を制御する作動制御装置８とを有している。駆動パターン生成手段７は、観測者が観測点からスクリーン２を見たときに、光走査面２１の非平面形状に起因した画像の歪みが相殺されるような駆動パターンを生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に位置および形状が変化しない対象物の非平面の表面に、光を走査することにより画像を描画するよう構成され、
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対象物の表面に投射するアクチュエータを有する光走査部と、
観測者が観測点から前記対象物の表面を見たときに、前記観測者に観測させたい観測画像が視認されるように、前記対象物の表面の非平面形状に起因した前記画像の歪みを相殺するような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するように、前記光出射部の作動を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動パターン生成手段は、前記観測点と前記対象物の表面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、前記対象物の表面上の位置に対応付け、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１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
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対象物の表面との交点の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請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動パターン生成手段は、前記光出射部と前記対象物の表面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、前記対象物の表面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３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動パターン生成手段は、前記対象物の表面との交点について、それぞれ、その交点および前記光出射部を通る線分と前記画像描画装置用の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請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
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請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
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に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画像描画装置用仮想スクリーン上の前記点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４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１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
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１ないし８のいずれか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、前記対象物の表面および前記観測点の３次元座表を予め記憶している請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記駆動パターン生成手段は、前記観測点の３次元座表を予め複数記憶しており、前記複数の３次元座標のうちからいずれかを選択可能である請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記観測者の位置を検出する位置検出手段を有し、該位置検出手段により検出された前記観測者の位置に基づいて、前記複数の観測点のうちからいずれかを選択する請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記複数の観測点のうち、前記観測者の位置から最も近位に位置する観測点を選択する請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記駆動パターン生成手段は、前記光出射部の３次元座表を予め記憶している請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記対象物としてのスクリーンを有する請求項１ないし１４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、このような台形歪み補正手段を有する特許文献１の投射型プロジェクタでは、略平面のスクリーンに映し出される画像の台形歪みを補正することができても、非平面のスクリーンに映し出される画像の、このスクリーンの非平面形状に起因して発生する歪みを補正することができない。
【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、観測点から見たときに、観測者に観測させたい観測画像が視認されるように、対象物の非平面状の表面に、対象物の表面の非平面形状に起因して発生する歪みを相殺した画像を描画することの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、実質的に位置および形状が変化しない対象物の非平面の表面に、光を走査することにより画像を描画するよう構成され、
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対象物の表面に投射するアクチュエータを有する光走査部と、
観測者が観測点から前記対象物の表面を見たときに、前記観測者に観測させたい観測画像が視認されるように、前記対象物の表面の非平面形状に起因した前記画像の歪みを相殺するような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するように、前記光出射部の作動を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
これにより、観測者に観測させたい観測画像が視認されるように、対象物の非平面状の表面に、対象物の表面の非平面形状に起因して発生する歪みを相殺した画像を描画することができる。
【０００６】
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、前記観測点と前記対象物の表面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、前記対象物の表面上の位置に対応付け、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、対象物の表面の非平面形状に起因した画像の歪みが相殺された画像を対象物の表面に描画することができる。
【０００７】
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対象物の表面との交点の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を、それぞれ、対象物の表面上の位置に対応付けることができる。
【０００８】
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、前記光出射部と前記対象物の表面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、前記対象物の表面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、対象物の表面上の位置を、それぞれ、画像描画装置用仮想スクリーン上に設定された多数の点に対応付けることができる。
【０００９】
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、前記対象物の表面との交点について、それぞれ、その交点および前記光出射部を通る線分と前記画像描画装置用の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ことが好ましい。
これにより、画像描画装置用仮想スクリーン上に設定された多数の点を、それぞれ、観測者用仮想スクリーン上に設定された多数の点に対応付けることができる。
【００１０】
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ことが好ましい。
これにより、すべての点に光を照射し得るため、描画特性が向上する。
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に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観測者用仮想スクリーン上の前記点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、より効果的に、対象物の表面の非平面形状に起因して発生する歪みを相殺した画像を描画することができる。
【００１１】
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対象物の表面に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、光出射部から光を投射するタイミングを導くことができる。
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、前記対象物の表面および前記観測点の３次元座表を予め記憶していることが好ましい。
これにより、画像形成装置を使用する前に、前記対象物の表面、前記光走査部および前記観測点の３次元座表を入力する必要がなくなり、画像形成装置の操作が煩雑となることを防止できる。
【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、前記観測点の３次元座表を予め複数記憶しており、前記複数の３次元座標のうちからいずれかを選択可能であることが好ましい。
これにより、画像形成装置を使用する前に、観測点の３次元座標を入力する必要がなくなり、操作性が向上する。また、観測点を複数格納することにより、観測者の位置に応じて最も適した観測点を選択することができ、画像形成装置の画像描画特性が向上する。
【００１４】
本発明の画像形成装置では、前記観測者の位置を検出する位置検出手段を有し、該位置検出手段により検出された前記観測者の位置に基づいて、前記複数の観測点のうちからいずれかを選択することが好ましい。
複数の観測点の中から観測点を選択することで、観測者が対象物の表面を見たときに、観測画像として認識される画像を対象物の表面に描画することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置では、前記複数の観測点のうち、前記観測者の位置から最も近位に位置する観測点を選択することが好ましい。
これにより、複数の観測点の中から最も適した観測点を選択することができ、より正確に、観測者が対象物の表面を見たときに、観測画像として認識される画像を対象物の表面に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、前記光出射部の３次元座表を予め記憶していることが好ましい。
これにより、画像形成装置を使用する前に、光出射部の３次元座標を入力する必要がなくなり、操作性が向上する。
本発明の画像形成装置では、前記対象物としてのスクリーンを有することが好ましい。
これにより、スクリーン上に観測画像として認識される画像を描画することができ、視認性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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のスクリーンを示す模式的斜視図、図３は、図１の画像描画装置を示すブロック図、図４は、図３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、図３の位置検出手段を示すブロック図、図７は、図３の駆動パターン生成部を示すブロック図、図８は、図７に示す駆動パターン生成部が備えるＬＵＴ記録部のＬＵＴを作成する方法を示す図、図９は、図７のＬＵＴ記録部のＬＵＴの作成方法を示す図、図１０は、図９の画像描画装置用仮想スクリーンの設定例を示す図、図１１は、図８の光走査面形状ポリゴンの設定例を示す図、図１２は、図８の光走査面形状ポリゴンと交点の例を示す図、図１３は、図９のＬＵＴの例を示す図、図１４は、スクリーンに描画された画像を観測点以外の場所から観測したときの模式図、図１５は、スクリーンに描画された画像を観測点から観測したときの模式図、図１６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、図１６中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」と言い、左側を「左」と言う。
【００１８】
図１に示すように、画像形成装置１は、スクリーン２と、スクリーン２に光を走査し画像を形成する画像描画装置（画像形成装置本体）３とを有している。このような画像形成装置１は、図示しない観測者が、観測点（すなわち、図１に示す観測点Ｐ１またはＰ２）からスクリーン２を見たときに、観測者に観測させたい観測画像が視認されるように、スクリーン２上に画像を映し出すよう構成されている。以下、これらについて、順次説明する。
【００１９】
スクリーン２は、実質的に一定の形状を保ち、その位置も変位しない。このようなスクリーン２の画像描画装置３側の面は、画像描画装置３によって光が走査される光走査面２１を構成している。このようなスクリーン２を用いることにより、画像の視認性が向上する。
図２に示すように、光走査面２１は、非平面である。光走査面２１の形状としては、非平面であれば特に限定されないが、本実施形態のスクリーン２には、２つの鋸歯状の凸部を有する第１の凹凸領域２１ａと、３つの球面状の凸部を有する第２の凹凸領域２１ｂと、不均一に波打った凹凸を有する第３の凹凸領域２１ｃとが形成されている。
【００２０】
このようなスクリーン２の構成材料としては、実質的に形状を一定に保つことができれば、特に限定されず、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。
【００２１】
次に、画像描画装置３について説明する。
図３に示すように、画像描画装置３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から出射した光を光走査面２１に走査する光走査部５と、観測者の位置を検出する位置検出手段６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。以下、これらについて順次説明する。
【００２２】
図３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、及び青色のレーザ光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。
【００２３】
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。
【００２４】
次いで、光走査部５について説明する。
図３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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
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。
【００３１】
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。
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。
【００３２】
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。
【００３４】
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。
ここで、図３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を光走査面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、光走査面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５１１ａ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３２１ｃ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、位置検出手段６について説明する。
図６に示すように、本実施形態の位置検出手段６は、直交コイル式（直交コイル型）の位置センサ６１と、位置センサ６１に作用する磁界を発生させる磁界発生部６２と、位置センサ６１で検出された信号を処理する信号処理部６３と、情報処理部６４とを有している。
【００３９】
位置センサ６１は、観測者に装着したり、観測者に把持させたりして用いられるものである。ここで、位置センサ６１は、なるべく観測者の目付近に位置していることが好ましい。例えば、位置センサ６１が観測者の耳に装着可能な装着部に固定されていたり、頭に装着可能な帽子に固定されていたりしてもよい。
このような位置センサ６１は、図６に示すように、中心軸が互いに直交するＸ方向検出コイル（第１のコイル）６１１と、Ｙ方向検出コイル（第２のコイル）６１２と、Ｚ方向検出コイル（第３のコイル）６１３とで構成される。
【００４０】
磁界発生部６２としては、例えば、位置センサ６１とほぼ同じ構成のもの、すなわち、直交コイル式（直交コイル型）の磁界発生器（Ｘ方向コイル、Ｙ方向コイル、Ｚ方向コイル）を用いることができる。このような磁界発生部６２は、作動制御装置８と接続されており、作動制御装置８により電圧が印加されることで磁界を発生する。
磁界発生部６２で発生した磁界は、位置センサ６１で検出される。この場合、磁界発生部６２のＸ方向コイル、Ｙ方向コイルおよびＺ方向コイルから、順次、磁界を発生し、それぞれを、位置センサ６１のＸ方向検出コイル６１１、Ｙ方向検出コイル６１２およびＺ方向検出コイル６１３の３つのコイルで検出する。
【００４１】
位置センサ６１によってＸＹＺ各方向について検出された各信号（検出データ）は、それぞれ、信号処理部６３の増幅部６３１にて増幅され、Ａ／Ｄ変換部６３２にてデジタル信号に変換された後、情報処理部６４に送信される。
情報処理部６４では、前記信号を受信し、その信号（情報）に基づいて、観測者の位置（すなわち、３次元座標）を導出する。このように位置検出手段６を設けることにより、観測者の位置を正確かつ確実に求めることができる。
【００４２】
次に、駆動パターン生成手段７について説明する。
図７に示すように、駆動パターン生成手段７は、観測点Ｐ１、Ｐ２の３次元座標およびその観測方向を格納する観測点情報用格納部７１１と、画像描画装置３の３次元座標およびその方向を格納する画像描画装置情報用格納部７１２と、光走査面２１の形状を特定する形状特定部７２と、観測者用仮想スクリーンを設定する観測者用仮想スクリーン設定部７３１と、画像描画装置用仮想スクリーンを設定する画像描画装置用仮想スクリーン設定部７３２と、観測者用仮想スクリーンと画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１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）を記録するＬＵＴ記録部７４と、ＬＵＴ記録部７４から所定のＬＵＴを選択するＬＵＴ選択部７５と、画像描画装置用仮想スクリーン上に、変換した画像を表示させることで、観測者用仮想スクリーン上に観測画像（観測者に視認させたい画像を言う。以下同じ）を形成する画像形成部７６と、光源ユニット４の駆動パターンを生成する生成部７７とを有している。
【００４３】
観測点情報用格納部７１１には、観測点Ｐ１、Ｐ２の３次元座標とその観測方向がそれぞれ格納されている。このように複数の観測点の３次元画像を格納することにより、その中から観測者の位置に応じて最も適した観測点を選択でき、画像形成装置１の画像描画特性が向上する。なお、本実施形態では、観測点として観測点Ｐ１、Ｐ２の２箇所を設定したものについて説明しているが、設定する観測点の数としては、これに限定されず、１箇所のみであってもよいし、３箇所以上であってもよい。言うまでもないが、設定された観測点の数が多いほど、前記効果が顕著となる。
【００４４】
画像描画装置情報用格納部７１２には、画像描画装置３の３次元座標およびその向きが格納されている。
形状特定部７２は、スクリーン２の光走査面２１の形状を図１１に示すような複数のポリゴンの集合体として定義するとともに、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）の３次元座標をそれぞれ格納する。
【００４５】
ここで、観測点Ｐ１、Ｐ２の３次元座標、その観測方向および各頂点Ｇ１〜Ｇｎの３次元座標は、それぞれ、例えば画像形成装置１の製造時や出荷時に、予め観測点情報用格納部７１１および形状特定部７２に格納しておくことが好ましい。これにより、画像形成装置１を使用する前に、それぞれの３次元座標や観測方向を入力（設定）する必要がなくなり、画像形成装置１の操作の煩雑化を防止できる。
【００４６】
観測者用仮想スクリーン設定部７３１は、観測点Ｐ１とスクリーン２との間および観測点Ｐ２とスクリーン２との間に、それぞれ、観測者用仮想スクリーンＳ１および観測者用仮想スクリーンＳ２を仮想的に設定する。また、観測者用仮想スクリーン設定部７３１は、観測者用仮想スクリーンＳ１上に、多数の点（微小領域）Ｑ１、Ｑ２…Ｑｍ（ただし、ｍは自然数である）を設定し、各点Ｑ１〜Ｑｍの３次元座標をそれぞれ格納する。観測者用仮想スクリーン設定部７３１は、観測者用仮想スクリーンＳ２についても同様の３次元座標を格納する。
【００４７】
図１に示すように、観測者用仮想スクリーンＳ１は、平面状をなし、観測点Ｐ１と光走査面２１のほぼ中央とを通る線分に対して直交するよう設定される。また、観測点Ｐ１から見た平面視にて、観測者用仮想スクリーンＳ１の領域内に、光走査面２１の全域が含まれていることが好ましい。
なお、点Ｑ１〜Ｑｍは、観測者用仮想スクリーンＳ１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、その配置は、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１６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Ｓ１の一番左上の点から規則正しく並べて設定する。なお、設定する点Ｑの数が多いほど、より鮮明な画像を光走査面２１に描画することができる。この点の数としては、光走査面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。
【００４８】
同様に、画像描画装置用仮想スクリーン設定部７３２は、画像描画装置３とスクリーン２との間に、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１を仮想的に設定する。
図１に示すように、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１も、観測者用仮想スクリーンＳ１、Ｓ２と同様に平面状をなし、画像描画装置３と光走査面２１のほぼ中央とを通る線分に対して直交するよう設定される。また、画像描画装置３から見た平面視にて、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１の領域内に、光走査面２１の全域が含まれていることが好ましい。
【００４９】
図１０に示すように、画像描画装置用仮想スクリーン設定部７３２は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１上に、画像描画装置３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、各点Ｄ１〜Ｄｋの３次元座標をそれぞれ格納する。このように、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。
【００５０】
これらの描画点Ｄ１〜Ｄｋの隣り合う間隔は、画像描画装置３の最大分解能力に設定するのが好ましい。なお、この点の数としては、画像描画装置３の最大解像度と同等（例えば、横１２８０×縦９６０）である事が望ましい。
ＬＵＴ記録部７４には、観測点Ｐ１からスクリーン２を見た場合に、点Ｑ１〜Ｑｍが、それぞれ、描画点Ｄ１〜Ｄｋ中どの描画点と対応するかを対応つけたＬＵＴ７４１と、これと同様に、観測点Ｐ２からスクリーン２を見た場合に、点Ｑ１〜Ｑｍが、それぞれ、描画点Ｄ１〜Ｄｋ中どの描画点と対応するかを対応付けたＬＵＴ７４２とが記録されている。
【００５１】
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、観測者用仮想スクリーンＳ１、Ｓ２で互いに同様であり、さらに、点Ｑ１〜Ｑｍで互いに同様であるため、以下では、説明の便宜上、観測者用仮想スクリーンＳ１の点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。
【００５２】
まず、ＬＵＴ記録部７４は、観測点情報用格納部７１１および観測者用仮想スクリーン設定部７３１から、それぞれ、観測点Ｐ１の３次元座標、観測方向および観測者用仮想スクリーンＳ１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Ｐ１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記録部７４は、形状特定部７２に格納された各頂点Ｇ１〜Ｇｎの３次元座標を読み出し、線分Ｌが、図１１で示すような頂点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８に示すように、線分Ｌは、交点Ｔ１で交わっている。
【００５３】
更に、ＬＵＴ記録部７４は、画像描画装置情報用格納部７１２、および画像描画装置用仮想スクリーン設定部７３２から、それぞれ、画像描画装置３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ＳＳ１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と画像描画装置３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ＳＳ１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ＳＳ１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９では、Ｄ１が一番近いため、前記交点は、描画点Ｄ１となる。
【００５４】
また、ＬＵＴ記録部７４は、描画点Ｄ１の座標と点Ｑ１とを対応付け、その情報をＬＵＴ７４１に記録する。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。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ＳＳ１とも交わらない場合には、スクリーン２の範囲外ということであり、非表示として、０を対応付ける。
【００５５】
最後に、ＬＵＴ記録部７４は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１上の座標全てをチェックし、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１３に示すようなＬＵＴ７４１を生成する。図１３のＬＵＴ７４１では、交点Ｑ１〜Ｑｍ（ただしｒ、ｓはともに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。
【００５６】
ＬＵＴ選択部７５は、前述した位置検出手段６によって検出された観測者の位置と、観測点情報用格納部７１１に格納された観測点Ｐ１、Ｐ２の３次元座標に基づいて、ＬＵＴ７４１、７４２から一方のＬＵＴを選択する。これにより、ＬＵＴ７４１、７４２のうちから最適なＬＵＴを選択することができ、観測者がスクリーン２を見たときに、観測画像として認識される画像を光走査面２１上に描画することができる。すなわち、光走査面２１の非平面形状に起因する画像の歪みが相殺されている画像を光走査面２１上に描画することができる。
【００５７】
ＬＵＴ７４１、７４２から一方を選択する方法としては、例えば、観測点Ｐ１、Ｐ２のうち、観測者の位置から近い方の観測点に対応するＬＵＴを選択してもよい。これにより、前記効果が顕著となる。
また、観測者とスクリーン２のほぼ中央部とを結ぶ直線上または当該直線から最も近位に位置する観測点に対応するＬＵＴを選択してもよい。なお、前記直線上に複数の観測点が位置する場合には、それらの中で最も観測者に近位に位置する観測点を選択するのが好ましい。
【００５８】
なお、以下では、説明の便宜上、ＬＵＴ７４１を選択した場合について代表して説明する。
画像形成部７６は、図示しない外部装置から入力された観測画像信号に基づいて、観測者用仮想スクリーンＳ１上に観測画像を仮想的に形成する。また、画像形成部７６は、観測者用仮想スクリーンＳ１上に形成された観測画像に基づいて、観測者用仮想スクリーンＳ１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。
【００５９】
生成部７７は、画像形成部７６で特定された各点Ｑ１〜Ｑｍの色情報と、ＬＵＴ選択部７５で選択されたＬＵＴ７４１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７７は、各点Ｑ１〜Ｑｍの色情報に基づいて、ＬＵＴ７４１によって各点Ｑ１〜Ｑｍと対応付けされている描画点Ｄ１〜Ｄｋ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７７は、画像描画装置用仮想スクリーンＳＳ１上の描画点Ｄ１〜Ｄｋ中のどの描画点に、何色のレーザ光ＬＬを投射すればよいかを決定する。このように生成された駆動パターンによれば、観測者が観測点Ｐ１からスクリーン２を見たとき、観測者に観測画像を視認させることができる。このようにして生成された駆動パターンに関する信号は、作動制御装置８へ送信される。
【００６０】
作動制御装置８には、挙動検知手段５２から一対の可動板５１１ａ、５１１ａの挙動に関する信号が送信されているため、作動制御装置８は、生成部７７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、観測者がスクリーン２を見たときに、観測画像として認識される画像を光走査面２１上に描画することができる。
【００６１】
以上のような画像形成装置１によれば、観測点Ｐ１（Ｐ２）の位置および光走査面２１の形状に応じて、光走査面２１に設定された多数の頂点のうちから、光を投射する頂点を１つまたは複数選択し、この選択された頂点にレーザ光ＬＬを投射するよう構成されているため、観測画像の画像劣化を招くことなく、光走査面２１の非平面形状に起因して発生する歪みを相殺し、観測者がスクリーン２を見たときに、観測画像として認識される画像を光走査面２１に描画することができる。
【００６２】
このような画像形成装置１により光走査面２１に画像を描画したとき、例えば、画像形成装置本体３付近からスクリーン２を見ると、図１４のように光走査面２１の非平面形状に起因して画像が歪んでいるが、観測点Ｐ１からスクリーン２を見ると、光走査面２１の非平面形状に起因する画像の歪みが相殺された図１５のような観測画像を視認することができる。
【００６３】
＜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１７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１８は、図１７中のＢ−Ｂ線断面図、図１９は、図１７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２０は、図１９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１７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１８中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００６４】
以下、第２実施形態の画像表示装置について、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実施形態の画像形成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。
【００６５】
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１７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。
【００６６】
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。
【００６７】
駆動部５４１ａは、図１７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１７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。
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。
【００６８】
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１７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９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。
【００６９】
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。
【００７０】
図１７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９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１８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。
【００７１】
永久磁石５７は、図１７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１８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。
【００７２】
図１７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。
【００７３】
また、図１８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１７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。
【００７４】
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１９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。
【００７５】
第１の電圧発生部５９１は、図２０（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。
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。
【００７６】
一方、第２の電圧発生部５９２は、図２０（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。
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。
【００７７】
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。
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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２０（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図２０（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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
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。
【００８４】
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。
また、前述した実施形態では、形状特定部は、光走査面の形状を複数のポリゴンの集合体として定義し、各ポリゴンの頂点の３次元座標を格納するものについて説明したが、光走査面の形状を特定することができれば、これに限定されず、例えば、光走査面の形状が幾何学的形状であって、２つの変数からなる関数（例えば、ｚ＝ｆ（ｘ、ｙ））により特定できる場合には、その関数を格納するよう構成されていてもよい。この場合には、格納された関数を演算処理すれば、観測点と観測者用仮想スクリーン上の１つの点とを通る線分と光走査面との交点を求めることができ、同様に光走査面と表示装置とを通る線分と表示装置用仮想スクリーンとの交点も求めることができる。
【００８５】
また、前述した実施形態では、画像形成装置本体がスクリーン上に画像を描画するものについて説明したが、これに限定されず、例えば、岩、壁などに画像を描画してもよい。
また、前述した実施形態では、予め設定された複数の観測点から最適な観測点を選択するよう構成されているものについて説明したが、これに限定されず、例えば、観測点が１箇所しか設定されていないものであってもよい。これによれば、予め設定された観測点からスクリーンを見なければ、スクリーンに映し出された画像を正確に認識することができない。すなわち、観測点に立つ観測者には、画像を認識できるが、その周りにいる人々には、画像が歪んで見え、認識することができない。
【００８６】
このような性質を利用すれば、例えば、遊園地におけるアトラクションの待ち時間中に、所定の位置に来たときだけマスコットの画像が認識できるよう構成することで、待人の気分を高め、待ち時間をより快適とすることができる。この場合、画像形成装置によって、予め配置されているスクリーンに画像を描画してもよいし、例えば、付近にある岩や壁に画像を描画してもよい。
また、前述した実施形態では、観測者の位置を検出して、その検出結果に基づいて、複数の観測点から最適な観測点を選択するよう構成されているものについて説明したが、これに限定されず、例えば、観測者が複数の観測点のうちからいずれかを選択するものであってもよい。すなわち、観測者の位置を検出する位置検出手段を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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に示すスクリーンを示す模式的斜視図である。
【図３】図１の画像描画装置を示すブロック図である。
【図４】図３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】図３の位置検出手段を示すブロック図である。
【図７】図３の駆動パターン生成部を示すブロック図である。
【図８】図７のＬＵＴ記録部のＬＵＴの作成方法を示す図である。
【図９】図７のＬＵＴ記録部のＬＵＴの作成方法を示す図である。
【図１０】図９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１１】図８の光走査面形状ポリゴンの設定例を示す図である。
【図１２】図８の光走査面形状ポリゴンと交点の例を示す図である。
【図１３】図９のＬＵＴの例を示す図である。
【図１４】図１に示すスクリーンに描画された画像を観測点以外の場所から観測したときの模式図である。
【図１５】図１に示すスクリーンに描画された画像を観測点から観測したときの模式図である。
【図１６】表示する映像データのデータ配置の例を示す図である。
【図１７】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１８】図１７中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１９】図１７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２０】図１９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。
【符号の説明】
【００８８】
１……画像形成装置  ２……スクリーン  ２１……光走査面  ２１ａ……第１凹凸領域  ２１ｂ……第２凹凸領域  ２１ｃ……第３凹凸領域  ３……画像描画装置  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  ５４２ａ、５４３ａ……第１の連結部  ５４ｂ……第２の振動系  ５４１ｂ……可動板  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……位置検出手段  ６１……位置センサ  ６１１……Ｘ方向検出コイル（第１のコイル）  ６１２……Ｙ方向検出コイル（第２のコイル）  ６１３……Ｚ方向検出コイル（第３のコイル）  ６２……磁界発生部  ６３……信号処理部  ６３１……増幅部  ６３２……Ａ／Ｄ変換部  ６４……情報処理部  ７……駆動パターン生成手段  ７１１……観測点情報用格納部  ７１２……画像描画装置情報用格納部  ７２……形状特定部  ７３１……観測者用仮想スクリーン設定部  ７３２……画像描画装置用仮想スクリーン設定部  ７４……ＬＵＴ記録部  ７４１、７４２……ＬＵＴ  ７５……ＬＵＴ選択部  ７６……画像形成部  ７７……生成部  ７８……軌跡  ８……作動制御装置  Ｇ１〜Ｇｎ……頂点  Ｓ１、Ｓ２……観測者用仮想スクリーン  ＳＳ１……画像描画装置用仮想スクリーン  Ｑ１〜Ｑｍ……点  Ｔ１〜Ｔｎ……交点  Ｄ１〜Ｄｋ……描画点
【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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