JP2019008265A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】奥行き画像を生成するためのスクリーンを高速で安定的に移動させることができるとともに、スクリーン周囲の可動部を迷光から適切に保護することが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、光源と、可動スクリーン１０８と、固定スクリーン１０９と、光源からの光で可動スクリーンおよび固定スクリーンを走査するための走査部と、可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９からの光により虚像を生成する光学系と、可動スクリーン１０８を移動させる駆動部３００と、固定スクリーン１０９を可動スクリーン１０８よりも光学系側の固定位置において支持する構造体３０２と、駆動部３００の可動部を覆う磁気カバー３０８と、を備える。構造体３０２は、磁気カバー３０８の開口３０８ａの外側を覆い、光学系を逆行する迷光を駆動部３００の可動部に対して遮光する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像表示装置に関し、たとえば、乗用車等の移動体に搭載して好適なものである。

近年、ヘッドアップディスプレイと称される画像表示装置の開発が進められ、乗用車等の移動体に搭載されている。乗用車に搭載されるヘッドアップディスプレイでは、画像情報により変調された光がウインドシールド（フロントガラス）に向けて投射され、その反射光が運転者の目に照射される。これにより、運転者は、ウインドシールドの前方に、画像の虚像を見ることができる。たとえば、車速や外気温等が、虚像として表示される。最近では、ナビゲーション画像や、通行人を注意喚起する画像を虚像として表示することも検討されている。

上記ヘッドアップディスプレイでは、虚像を生成するための光源として、半導体レーザ等のレーザ光源が用いられ得る。この構成では、映像信号に応じてレーザ光が変調されつつ、レーザ光がスクリーンを走査する。スクリーンでは、レーザ光が拡散され、運転者の目に照射される光の領域が広げられる。これにより、運転者が多少頭を動かしても、目が照射領域から外れなくなり、運転者は、良好かつ安定的に画像（虚像）を見ることができる。

以下の特許文献１には、スクリーンを光軸方向に移動させて、虚像の結像位置を前後方向に変化させる構成が記載されている。この構成では、モータ、送りネジおよびラックを用いて、スクリーンが駆動される。

特開２００９−１５０９４７号公報

スクリーンの位置を光軸方向に高速で変化させながら、スクリーンに一連の画像を描画することにより、奥行き方向に視距離が変化する画像（以下、「奥行き画像」という）を表示させることができる。これにより、たとえば、車両の進行方向を示す矢印等の奥行き画像を、交差点上の道路に重ねて表示させることができる。

また、スクリーンの位置を固定してスクリーンに画像を描画することにより、視距離が一定の画像（以下、「固定画像」という）を、所定の視距離の位置に虚像として表示させることもできる。これにより、たとえば車速や外気温等の情報を表示させることができる。この場合、固定画像の視距離は、奥行き画像の視距離に比べて顕著に短く設定される。たとえば、奥行き画像の視距離は１０〜１００ｍ程度に設定され、固定画像の視距離は３ｍ程度に設定される。このように視距離の範囲が大きく異なる場合に、奥行き画像と固定画像の両方を１つのスクリーンで表示させようとすると、スクリーンの移動範囲が顕著に広がり、スクリーンを高速で安定的に移動させることが困難となってしまう。

また、自然光等の迷光が、投射光学系を逆行して、スクリーンへと導かれることが起こり得る。この場合、迷光は、投射光学系によって、スクリーンの周囲へと集光されるため、高強度の迷光がスクリーンの周囲に照射される。これにより、スクリーン周囲の部材がかなり高温になることが起こり得る。スクリーン周囲の部材を迷光から保護することが必要となる。

かかる課題に鑑み、本発明は、奥行き画像を生成するためのスクリーンを高速で安定的に移動させることができるとともに、スクリーン周囲の可動部を迷光から適切に保護することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係る画像表示装置は、光源と、前記光源からの光が照射されることにより画像が形成される可動スクリーンと、前記光源からの光が照射されることにより画像が形成される固定スクリーンと、前記光源からの光で前記可動スクリーンおよび前記固定スクリーンを走査するための走査部と、前記可動スクリーンおよび前記固定スクリーンからの光により虚像を生成する光学系と、前記可動スクリーンを前記光の入射方向に移動させる駆動部と、前記固定スクリーンを前記可動スクリーンよりも前記光学系側の固定位置において支持する固定支持部と、前記駆動部を覆うカバーと、を備える。ここで、前記カバーは、前記走査部からの光を前記可動スクリーンおよび前記固定スクリーンに導くための開口を備え、前記駆動部は、前記開口から前記光学系側に前記可動スクリーンが突出するように前記可動スクリーンを支持し、前記固定支持部は、前記開口の外側を覆い、前記光学系を逆行する迷光を前記駆動部の可動部に対して遮光する構成を備える。

本態様に係る画像表示装置によれば、可動スクリーンのみを移動させる構成であるため、可動スクリーンは、奥行き画像の表示に必要な範囲のみにおいて移動させればよい。よって、可動スクリーンを高速かつ安定的に移動させることができる。また、固定スクリーンを支持する固定支持部によって、カバーの開口の外側が覆われ、光学系を逆行する迷光が可動部に対して遮光されるため、高強度の迷光がスクリーンの周囲に照射されることが抑止され、スクリーン周囲の可動部が迷光により高温となることを抑止できる。よって、スクリーン周囲の可動部を迷光から適切に保護できる。

このように、本態様に係る画像表示装置によれば、奥行き画像を生成するためのスクリーンを高速で安定的に移動させることができるとともに、スクリーン周囲の可動部を迷光から適切に保護することができる。

以上のとおり、本発明によれば、奥行き画像を生成するためのスクリーンを高速で安定的に移動させることができるとともに、スクリーン周囲の可動部を迷光から適切に保護することが可能な画像表示装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る画像表示装置の使用形態を模式的に示す図、図１（ｃ）は、実施形態に係る画像表示装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る画像表示装置の照射光生成部および照射光生成部に用いる回路の構成を示す図である。 図３（ａ）は、実施形態に係るスクリーンの構成を模式的異示す斜視図である。図３（ｂ）は、実施形態に係るスクリーンに対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図である。 図４（ａ）は、実施形態に係る、固定スクリーンを支持する構造体が設置された状態の駆動部の構成を示す斜視図である。図４（ｂ）は、実施形態に係る駆動部の構成を示す斜視図である。 図５（ａ）は、実施形態に係る、可動スクリーンを支持する構造体、固定スクリーンを支持する構造体および磁気カバーを取り外した状態の駆動部の構成を示す斜視図である。図５（ｂ）は、実施形態に係る支持ベースの構成を示す斜視図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る磁気回路の構成を示す斜視図である。 図７は、実施形態に係る、支持ベースと固定ベースの組み立て過程を示す分解斜視図である。 図８（ａ）は、実施形態に係る、支持部材とサスペンションとを組み立てた状態の構成を示す斜視図である。図８（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、実施形態に係るサスペンションの構成を示す平面図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る、支持部材に対するサスペンションの取り付け構造を示す分解斜視図である。 図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る可動スクリーンを支持する構造体の構成を示す分解斜視図および組み立て斜視図である。 図１1（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る固定スクリーンを支持する構造体の構成を示す分解斜視図および組み立て斜視図である。 図１２（ａ）は、実施形態に係る、固定スクリーンを支持するホルダの構成を示す平面図である。図１２（ｂ）は、実施形態に係る、固定スクリーンが設置された状態のホルダの構成を示す平面図である。 図１３（ａ）は、実施形態に係る、固定スクリーンを支持する構造体をする前の状態の磁気カバー周辺の構成を示す平面図である。図１３（ｂ）は、実施形態に係る、固定スクリーンを支持する構造体を設置した状態の磁気カバー周辺の構成を示す平面図である。 図１４（ａ）は、実施形態に係る、可動スクリーンと固定スクリーンの位置関係を模式的に示す図である。図１４（ｂ）は、実施形態に係る、可動スクリーンと固定スクリーンに対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図である。 図１５（ａ）は、実施形態に係るスクリーンの駆動例を示すグラフである。図１５（ｂ）は、実施形態に係る画像の表示例を模式的に示す図である。 図１６は、実施形態に係る、迷光の入射状態を示す断面図である。 図１７（ａ）は、実施形態に係る駆動部の構成を示す平面図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の一部を拡大して示す図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。本実施の形態は、車載用のヘッドアップディスプレイに本発明を適用したものである。

なお、以下に示す実施形態において、構造体３０２は、特許請求の範囲に記載の「固定支持部」に対応し、磁気カバー３０８は、特許請求の範囲に記載の「カバー」に対応し、構造体３０１および支持部材３０３は、特許請求の範囲に記載の「可動部」に対応する。ただし、これらの対応関係は、特許請求の範囲に記載の各用語の意義を何ら限定するものではない。

図１（ａ）、（ｂ）は、画像表示装置２０の使用形態を模式的に示す図である。図１（ａ）は、乗用車１の側方から乗用車１の内部を透視した模式図、図１（ｂ）は、乗用車１の内部から走行方向前方を見た図である。

図１（ａ）に示すように、画像表示装置２０は、乗用車１のダッシュボード１１の内部に設置される。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、画像表示装置２０は、映像信号により変調されたレーザ光を、ウインドシールド１２下側の運転席寄りの投射領域１３に投射する。レーザ光は、投射領域１３で反射され、運転者２の目の位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に照射される。これにより、運転者２の前方の視界に、虚像として所定の画像３０が表示される。運転者２は、ウインドシールド１２の前方の景色上に、虚像である画像３０を重ね合わせて見ることができる。すなわち、画像表示装置２０は、虚像である画像３０をウインドシールド１２の投射領域１３の前方の空間に結像させる。

図１（ｃ）は、画像表示装置２０の構成を模式的に示す図である。

画像表示装置２０は、照射光生成部２１と、ミラー２２とを備える。照射光生成部２１は、映像信号により変調された光を出射する。ミラー２２は曲面状の反射面を有し、照射光生成部２１から出射された光をウインドシールド１２に向けて反射する。ウインドシールド１２で反射された光は、運転者２の目２ａに照射される。照射光生成部２１の光学系とミラー２２は、ウインドシールド１２の前方に虚像による画像３０が所定の大きさで表示されるように設計されている。

ミラー２２は、後述する可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９から生じた光により虚像を生成するための光学系を構成する。この光学系は、必ずしも、ミラー２２のみから構成されていなくてもよい。たとえば、この光学系が、複数のミラーを含んでいてもよく、また、レンズ等を含んでいてもよい。

図２は、画像表示装置２０の照射光生成部２１の構成および照射光生成部２１に用いる回路の構成を示す図である。

照射光生成部２１は、光源１０１と、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃと、ミラー１０３と、ダイクロイックミラー１０４、１０５と、走査部１０６と、補正レンズ１０７と、可動スクリーン１０８と、固定スクリーン１０９と、駆動部３００とを備える。

光源１０１は、３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備える。レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃは、それぞれ、赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯のレーザ光を出射する。本実施形態では、画像３０としてカラー画像を表示するために、光源１０１が３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備えている。画像３０として単色の画像を表示する場合、光源１０１は、画像の色に対応する１つのレーザ光源のみを備えていてもよい。レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃは、たとえば、半導体レーザからなっている。

レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃによって略平行光に変換される。このとき、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、図示しないアパーチャによって、円形のビーム形状に整形される。なお、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃに代えて、レーザ光を円形のビーム形状に整形し且つ平行光化する整形レンズを用いてもよい。この場合、アパーチャは省略され得る。

その後、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射された各色のレーザ光は、ミラー１０３と２つのダイクロイックミラー１０４、１０５によって光軸が整合される。ミラー１０３は、コリメータレンズ１０２ａを透過した赤色レーザ光を略全反射する。ダイクロイックミラー１０４は、コリメータレンズ１０２ｂを透過した緑色レーザ光を反射し、ミラー１０３で反射された赤色レーザ光を透過する。ダイクロイックミラー１０５は、コリメータレンズ１０２ｃを透過した青レーザ光を反射し、ダイクロイックミラー１０４を経由した赤色レーザ光および緑色レーザ光を透過する。ミラー１０３と２つのダイクロイックミラー１０４、１０５は、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射された各色のレーザ光の光軸を整合させるように配置されている。

走査部１０６は、ダイクロイックミラー１０５を経由した各色のレーザ光を反射する。走査部１０６は、たとえば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）ミラーからなっており、ダイクロイックミラー１０５を経由した各色のレーザ光が入射されるミラー１０６ａを、駆動信号に応じて、Ｙ軸に平行な軸とＹ軸に垂直な軸の周りに回転させる構成を備える。このようにミラー１０６ａを回転させることにより、レーザ光の反射方向が、Ｘ−Ｚ平面の面内方向およびＹ−Ｚ平面の面内方向において変化する。これにより、後述のように、各色のレーザ光によって可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９が走査される。

なお、ここでは、走査部１０６が、２軸駆動方式のＭＥＭＳミラーにより構成されたが、走査部１０６は、他の構成であってもよい。たとえば、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラーと、Ｙ軸に垂直な軸の周りに回転駆動されるミラーとを組み合わせて走査部１０６が構成されてもよい。

補正レンズ１０７は、走査部１０６によるレーザ光の振り角に拘わらず、各色のレーザ光をＺ軸正方向に向かわせるように設計されている。可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９は、レーザ光が走査されることにより画像が形成され、入射したレーザ光を運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス領域）に拡散させる作用を有する。可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明な樹脂からなっている。

可動スクリーン１０８は、奥行き方向に視距離が変化する奥行き画像を表示させるために用いられ、固定スクリーン１０９は、視距離が一定の固定画像を表示させるために用いられる。奥行き画像として、たとえば車両の進行方向を案内するための矢印等が表示され、固定画像として、たとえば車速や外気温を示す文字等が表示される。

駆動部３００は、可動スクリーン１０８をレーザ光の進行方向に平行な方向（Ｚ軸方向）に往復移動させる。駆動部３００の構成は、追って、図４（ａ）〜図１３（ｂ）を参照して説明する。

画像処理回路２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理ユニットやメモリを備え、入力された映像信号を処理してレーザ駆動回路２０２、ミラー駆動回路２０３およびスクリーン駆動回路２０４を制御する。レーザ駆動回路２０２は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃの出射強度を変化させる。ミラー駆動回路２０３は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、走査部１０６のミラー１０６ａを駆動する。スクリーン駆動回路２０４は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、可動スクリーン１０８を駆動する。画像表示動作時における画像処理回路２０１における制御については、追って、図１４（ａ）を参照して説明する。

図３（ａ）は、可動スクリーン１０８の構成を模式的に示す斜視図である。図３（ｂ）は、可動スクリーン１０８に対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図である。

図３（ａ）に示すように、可動スクリーン１０８のレーザ光入射側の面（Ｚ軸負側の面）には、レーザ光をＸ軸方向に発散させるための複数の第１のレンズ部１０８ａが、Ｘ軸方向に並ぶように形成されている。Ｙ軸方向に見たときの第１のレンズ部１０８ａの形状は略円弧形状である。第１のレンズ部１０８ａのＸ軸方向の幅は、たとえば、５０μｍである。

また、可動スクリーン１０８のレーザ光出射側の面（Ｚ軸正側の面）には、レーザ光をＹ軸方向に発散させるための複数の第２のレンズ部１０８ｂが、Ｙ軸方向に並ぶように形成されている。Ｘ軸方向に見たときの第２のレンズ部１０８ｂの形状は略円弧形状である。第２のレンズ部１０８ｂのＹ軸方向の幅は、たとえば、７０μｍである。

上記構成を有する可動スクリーン１０８の入射面（Ｚ軸負側の面）が、図３（ｂ）に示すように、各色のレーザ光が重ねられたビームＢ１によって、Ｘ軸正方向に走査される。可動スクリーン１０８の入射面に対して、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ１〜Ｌｋが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ１〜Ｌｋの開始位置と終了位置は、Ｘ軸方向において一致している。ビームＢ１の径は、たとえば、５０μｍ程度に設定される。

映像信号により各色のレーザ光が変調されたビームＢ１により走査ラインＬ１〜Ｌｋが高周波で走査されることにより、画像が構成される。こうして構成された画像が、可動スクリーン１０８と、ミラー２２およびウインドシールド１２（図１（ｃ）参照）を介して、運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス）に投射される。これにより、運転者２は、ウインドシールド１２の前方の空間に、虚像として画像３０を視認する。

固定スクリーン１０９も、可動スクリーン１０８と同様の構成となっている。固定スクリーン１０９は、Ｙ軸方向の幅が可動スクリーン１０８よりも小さく設定されている。固定スクリーン１０９も、可動スクリーン１０８と同様、ビームＢ１によってＸ軸方向に走査される。固定スクリーン１０９に対する走査ラインの数は、可動スクリーン１０８に対する走査ラインの数よりも少ない。

本実施形態では、可動スクリーン１０８のみが駆動部３００により駆動され、固定スクリーン１０９は所定の位置に固定される。奥行き画像の表示において、可動スクリーン１０８は、光軸方向（Ｚ軸方向）に移動されつつ、ビームＢ１によって走査される。固定画像の表示において、固定スクリーン１０９は、所定の位置に固定されたまま、ビームＢ１によって走査される。

次に、駆動部３００の構成について説明する。

図４（ａ）は、固定スクリーン１０９を支持する構造体３０２が設置された状態の駆動部３００の構成を示す斜視図、図４（ｂ）は、駆動部３００の構成を示す斜視図である。図５（ａ）は、可動スクリーン１０８を支持する構造体３０１および磁気カバー３０８を取り外した状態の駆動部３００の構成を示す斜視図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）には、駆動部３００が支持ベース３０６および固定ベース３１０に支持された状態が示されている。

なお、以下では、ＸＹＺ軸により方向を規定する他、便宜上、平面視において、駆動部３００の中心に近い方を内側とし、駆動部３００の中心から離れた方を外側として構成の説明を行う。

図４（ａ）、（ｂ）において、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９は、互いに同じ方向に傾くように、それぞれ、構造体３０１と構造体３０２に設置されている。可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９は、駆動部３００による可動スクリーン１０８の移動方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向（Ｙ軸方向）に並び、且つ、移動方向（Ｚ軸方向）に所定の距離だけ互いにずれた位置に設置されている。構造体３０２は、磁気カバー３０８の開口３０８ａの周囲を覆うようにして、磁気カバー３０８の上面に設置される。

図４（ｂ）に示すように、可動スクリーン１０８のＹ軸正側に隙間Ｇ１が生じている。この隙間Ｇ１の直上位置に固定スクリーン１０９が位置づけられる。隙間Ｇ１を介してレーザ光が固定スクリーン１０９を走査する。

可動スクリーン１０８が設置された状態の構造体３０１が、図５（ａ）に示す支持部材３０３の内枠部３０３ａに設置される。支持部材３０３は、４つのサスペンション３０４によって、Ｚ軸方向に移動可能に、Ｙ軸方向に並ぶ２つの支持ユニット３０５に支持されている。支持ユニット３０５は、支持ベース３０６に設置されている。支持ユニット３０５は、Ｘ軸正側とＸ軸負側にそれぞれゲルカバー３０５ａを備え、これらゲルカバー３０５ａ内にダンピングのためのゲルが充填されている。

こうして、可動スクリーン１０８は、構造体３０１、支持部材３０３、サスペンション３０４および支持ユニット３０５を介して、Ｚ軸方向に移動可能に支持ベース３０６に支持される。支持部材３０３およびサスペンション３０４の構成は、追って、図８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。また、支持ベース３０６の構成は、追って、図５（ｂ）を参照して説明する。

支持ベース３０６には、さらに、磁気回路３０７が設置されている。磁気回路３０７は、支持部材３０３に装着されたコイル３４１（図８（ａ）参照）に磁界を付与するためのものである。コイル３４１に駆動信号（電流）を印加することにより、コイル３４１にＺ軸方向の電磁力が励起される。これにより、コイル３４１と共に支持部材３０３がＺ軸方向に駆動される。こうして、可動スクリーン１０８が、Ｚ軸方向に移動する。磁気回路３０７の構成は、追って、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

磁気回路３０７の上面に、磁気カバー３０８が載せられる。磁気カバー３０８は、磁性材料からなっており、磁気回路３０７のヨークとして機能する。磁気回路３０７の上面に磁気カバー３０８が載せられると、磁気カバー３０８が磁気回路３０７に吸着される。これにより、磁気カバー３０８が駆動部３００に設置される。

図４（ｂ）に示すように、磁気カバー３０８には、構造体３０１を通すための開口３０８ａが設けられている。また、開口３０８ａから外側に向かって切欠き部３０８ｂが形成されている。切欠き部３０８ｂは、後述する支持部材３０３の梁部３０３ｃ（図８（ａ）参照）を通すためのものである。さらに、磁気カバー３０８には、構造体３０２をネジ止めするための２つのネジ孔３０８ｃと、構造体３０２を位置決めするための２つの孔３０８ｄが設けられている。

支持ベース３０６は、ダンパーユニット３０９を介して、固定ベース３１０に設置されている。ダンパーユニット３０９は、固定ベース３１０に対して支持ベース３０６をＺ軸正方向に浮かせた状態で、支持ベース３０６を支持する。ダンパーユニット３０９は、支持部材３０３の駆動により生じた振動が支持ベース３０６から固定ベース３１０に伝搬する前に、振動を吸収する。ダンパーユニット３０９および固定ベース３１０の構成は、追って、図７を参照して説明する。

固定ベース３１０には、さらに、位置検出ユニット４００が設置されている。位置検出ユニット４００は、支持部材３０３のＸ軸正側の側面に対向するプリント基板４０１を備える。このプリント基板４０１のＸ軸負側の面にエンコーダ（図示せず）が配置されている。このエンコーダによって、支持部材３０３のＺ軸方向の位置が検出される。エンコーダによる支持部材３０３の位置検出方法については、追って、図８（ａ）を参照して説明する。

図５（ｂ）は、支持ベース３０６をＺ軸正側から見たときの支持ベース３０６の構成を示す斜視図である。

図５（ｂ）に示すように、支持ベース３０６は、平面視において略長方形の輪郭を有する。支持ベース３０６は、剛性の高い金属材料からなっている。支持ベース３０６の中央には、レーザ光を通すための開口３１１が形成されている。また、支持ベース３０６の四隅には、それぞれ、ダンパーユニット３０９を設置するための円形の孔３１３が形成されている。

さらに、支持ベース３０６のＹ軸正側の端部とＹ軸負側の端部には、Ｘ軸方向の中央位置に、それぞれ、支持ユニット３０５を設置するための開口３１２が形成されている。また、支持ベース３０６の上面（Ｚ軸正側の面）には、磁気回路３０７や支持ユニット３０５を位置決めするための複数のボス３１４が形成されている。

図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、磁気回路３０７の構成を示す斜視図である。

磁気回路３０７は、Ｙ軸方向に並ぶように配置された２つのヨーク３２１を備える。Ｘ軸方向に見たときのヨーク３２１の形状はＵ字状である。２つのヨーク３２１は、それぞれ、内側の壁部３２１ｂが２つに分かれている。各ヨーク３２１の外側の壁部３２１ａの内側に磁石３２２が設置される。また、各ヨーク３２１の内側の２つの壁部３２１ｂの外側に、それぞれ、磁石３２２に対向するように磁石３２３が設置される。互いに対向する磁石３２２と磁石３２３との間には、後述するコイル３４１（図８（ａ）参照）が挿入される隙間が生じている。

さらに、磁気回路３０７は、Ｘ軸方向に並ぶように配置された２つのヨーク３２４を備える。Ｙ軸方向に見たときのヨーク３２４の形状はＵ字状である。２つのヨーク３２４は、それぞれ、外側の壁部３２４ａが２つに分かれており、内側の壁部３２４ｂも２つに分かれている。各ヨーク３２４の外側の２つの壁部３２４ａの内側にそれぞれ磁石３２５が設置される。また、各ヨーク３２４の内側の２つの壁部３２４ｂの外側に、それぞれ、磁石３２５に対向するように磁石３２６が設置される。互いに対向する磁石３２５と磁石３２６との間には、後述するコイル３４１（図８（ａ）参照）が挿入される隙間が生じている。磁石３２６のＹ軸方向の端部は、隣り合うヨーク３２１の内側の壁部３２１ｂに側面に重なっている。

２つのヨーク３２１の下面と２つのヨーク３２４の下面には、それぞれ、図５（ｂ）に示した支持ベース３０６のボス３１４が嵌まり込む位置に孔（図示せず）が形成されている。ヨーク３２１、３２４の下面に形成された孔にボス３１４が嵌まり込むようにして、ヨーク３２１、３２４が支持ベース３０６の上面に設置される。これにより、図６（ｂ）に示すように、磁気回路３０７が、支持ベース３０６の上面に設置される。

図７は、支持ベース３０６と固定ベース３１０の組み立て過程を示す分解斜視図である。

図７に示すように、ダンパーユニット３０９は、ダンパー３０９ａと、ワッシャー３０９ｂと、ネジ３０９ｃと、を備える。固定ベース３１０は、レーザ光を通すための開口３３１と、ネジ３０９ｃをネジ留めするためのネジ孔３３２と、位置検出ユニット４００を設置するための開口３３３と、位置検出ユニット４００を位置決めするためのボス３３４と、を備える。固定ベース３１０は、剛性の高い金属材料で一体形成されている。

ダンパー３０９ａは、制振性に優れた材料により一体形成されている。たとえば、ダンパー３０９ａは、アルファゲルや、ゴム等の粘性減衰が大きい材料から形成される。ダンパー３０９ａの中心に形成された孔に、円筒状のスリーブが嵌められている。支持ベース３０６の四隅に形成された孔３１３に、それぞれ、ダンパー３０９ａが嵌められる。この状態で、ワッシャー３０９ｂがダンパー３０９ａの上面に載せられる。さらに、ネジ３０９ｃがワッシャー３０９ｂに通されて、固定ベース３１０のネジ孔３３２にネジ留めされる。これにより、ダンパー３０９ａを介して、支持ベース３０６が固定ベース３１０に支持される。

図８（ａ）は、支持部材３０３とサスペンション３０４とを組み立てた状態の構成を示す斜視図である。

図８（ａ）に示すように、支持部材３０３は、枠状の形状を有する。支持部材３０３は、軽量かつ剛性の高い材料により形成される。本実施形態では、カーボンフィラー配合の液晶ポリマーによって支持部材３０３が形成されている。支持部材３０３は、それぞれ平面視において略長方形の内枠部３０３ａと外枠部３０３ｂとを備える。平面視において内枠部３０３ａの中心と外枠部３０３ｂの中心が互いに一致するように、４つの梁部３０３ｃによって、内枠部３０３ａと外枠部３０３ｂが連結されている。内枠部３０３ａは、外枠部３０３ｂに対して上方（Ｚ軸正方向）にシフトした位置に持ち上げられている。

内枠部３０３ａの上面に、構造体３０１が設置される。また、外枠部３０３ｂの下面に、コイル３４１が装着される。コイル３４１は、外枠部３０３ｂの下面に沿うように、長方形の角が丸められた形状に周回している。

外枠部３０３ｂの四隅に、放射状に延びる連結部３０３ｄが形成されている。これら連結部３０３ｄは、上端および下端にそれぞれ鍔部を有する。連結部３０３ｄの上側の鍔部の上面に上側のサスペンション３０４の端部が固定具３０３ｅにより固着される。また、連結部３０３ｄの下側の鍔部の下面に下側のサスペンション３０４の端部が固定具３０３ｅにより固着される。こうして、サスペンション３０４が、支持部材３０３に装着される。

さらに、支持部材３０３は、Ｙ軸方向に隣り合う連結部３０３ｄを繋ぐ橋部３０３ｆを備える。橋部３０３ｆは、Ｙ軸方向の両端を除く部分がＹ軸方向に平行に延びており、この部分の中央に、Ｙ−Ｚ平面に平行な設置面３０３ｇを有する。支持部材３０３のＸ軸正側の橋部３０３ｆの設置面３０３ｇに、スケールが設置される。

Ｙ軸正側の２つのサスペンション３０４と、Ｙ軸負側の２つのサスペンション３０４が、それぞれ、図５（ａ）に示すように、支持ユニット３０５に装着される。これにより、外枠部３０３ｂの下面に装着されたコイル３４１が、図６（ｂ）に示した磁気回路３０７の互いに対向する磁石間の隙間に挿入される。また、支持部材３０３のＸ軸正側の橋部３０３ｆの設置面３０３ｇに設置されたスケールが、位置検出ユニット４００のプリント基板４０１に設置されたエンコーダに対向する。

位置検出ユニット４００のエンコーダは、スケールに光を照射するとともに、スケールからの反射光を受光する光学センサを備え、この光学センサによってＺ軸方向におけるスケールの移動を光学的に検出する。エンコーダからの検出信号に基づいて、支持部材３０３および可動スクリーン１０８のＺ軸方向の位置が検出される。これにより、可動スクリーン１０８の駆動が制御される。

なお、図６（ａ）、（ｂ）に示した磁気回路３０７の磁石３２２、３２３、３２５、３２６は、コイル３４１に駆動信号（電流）が印加されることによりコイル３４１にＺ軸方向に平行な一方向の駆動力が生じるように、磁極が調整されている。

図８（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、サスペンション３０４の構成を示す平面図である。

本実施形態では、図８（ａ）に示した上側（Ｚ軸正側）のサスペンション３０４の形状と下側（Ｚ軸負側）のサスペンション３０４の形状が互いに異なっている。ここでは、便宜上、上側のサスペンション３０４をサスペンション３０４−１と称し、下側のサスペンション３０４をサスペンション３０４−２と称する。

サスペンション３０４−１、３０４−２は、薄板状の部材であり、可撓性を有する導電性の金属材料で一体形成されている。サスペンション３０４−１、３０４−２は、たとえば、ベリリウム銅合金からなっている。サスペンション３０４−１、３０４−２の形状は、それぞれ、Ｘ軸方向に対称である。サスペンション３０４−１、３０４−２は、それぞれ、Ｘ軸方向の中央位置に、サスペンション３０４−１、３０４−２を支持ユニット３０５に装着するための３つの孔３０４ａを有する。また、サスペンション３０４−１、３０４−２は、それぞれ、３つの孔３０４ａの両側に、クランク形状の伸縮構造３０４ｂを有する。

３つの孔３０４ａのうち、最もＹ軸負側の孔３０４ａは、Ｙ軸方向に長い長孔であり、残り２つの孔３０４ａは円形である。中央の孔３０４ａは、Ｙ軸正側の孔３０４ａよりも大きい。Ｘ軸正側およびＸ軸負側の孔３０４ａに支持ユニット３０５側のボスが嵌められることにより、サスペンション３０４−１、３０４−２が支持ユニット３０５に位置決めされる。この状態で、中央の孔３０４ａにネジが留められることにより、サスペンション３０４−１、３０４−２が支持ユニット３０５に取り付けられる。

さらに、サスペンション３０４−１、３０４−２は、それぞれ、Ｙ軸正方向に突出する一対の鍔部３０４ｃを有する。また、サスペンション３０４−１、３０４−２は、それぞれ、Ｘ軸方向に伸びる一対の腕部３０４ｄを有し、これら腕部３０４ｄの端部にそれぞれ孔３０４ｅを有する。さらに、サスペンション３０４−１、３０４−２は、それぞれ、腕部３０４ｄの端部からＹ軸負方向に突出する一対の鍔部３０４ｆを有する。

さらに、サスペンション３０４−１、３０４−２は、伸縮構造３０４ｂの端部側に一対の鉤部３０４ｇを有する。可動スクリーン１０８をＺ軸方向に往復移動させると、サスペンション３０４−１、３０４−２はＺ軸方向にＳ字状に変形する。鉤部３０４ｇは、この変形の変曲点に位置付けられるように、サスペンション３０４−１、３０４−２に配置されている。図４（ａ）に示すように、鉤部３０４ｇは、ゲルカバー３０５ａの内部に収容される。鉤部３０４ｇは、ゲルによるダンピング効果を高めるために設けられている。

サスペンション３０４−１、３０４−２は、伸縮構造３０４ｂの形状が互いに異なっている。すなわち、サスペンション３０４−１は、Ｙ軸負側およびＹ軸正側から切欠きＣ１、Ｃ２を設けることにより伸縮構造３０４ｂが形成されている。これに対し、サスペンション３０４−２は、Ｙ軸負側のみから切欠きＣ３を設けることにより伸縮構造３０４ｂが形成されている。伸縮構造３０４ｂの形状以外のサスペンション３０４−１、３０４−２の構造は、互いに同じである。

伸縮構造３０４ｂを設けることにより、サスペンション３０４−１、３０４−２がＺ軸方向に撓み易くなる。これにより、構造体３０１および可動スクリーン１０８を支持した支持部材３０３を、高速でＺ軸方向に移動させることができる。

また、上側のサスペンション３０４−１の伸縮構造３０４ｂと下側のサスペンション３０４−２の伸縮構造３０４ｂを相違させることにより、サスペンション３０４−１とサスペンション３０４−２の座屈剛性を互いに相違させ得る。ここで、座屈剛性とは、Ｘ軸正方向またはＸ軸負方向の外力（圧縮または引っ張り）に対するサスペンション３０４−１、３０４−２の変形し難さを示すもので、（荷重／変形量）で表すことができる。

このようにサスペンション３０４−１、３０４−２の座屈剛性を相違させることにより、構造体３０１および可動スクリーン１０８を支持した支持部材３０３を、高い周波数でＺ軸方向に往復移動させる場合に、共振モードによる過度な振幅が生じることが抑制され得る。

なお、本実施形態では、サスペンション３０４−１、３０４−２が、コイル３４１に対する駆動信号の給電経路に共用される。本実施形態では、上記のように、支持部材３０３が、カーボンフィラー配合の液晶ポリマーによって形成されているため、支持部材３０３が導電性を有している。このため、サスペンション３０４−１、３０４−２を給電に共用する場合は、支持部材３０３に対するサスペンション３０４−１、３０４−２の取り付け構造に、絶縁を施す必要がある。

図９（ａ）、（ｂ）は、支持部材３０３に対するサスペンション３０４−１の取り付け構造を示す分解斜視図である。

図９（ａ）に示すように、固定具３０３ｅは、ネジ３５１と、板状の２つのクランパ３５２とからなっている。２つのクランパ３５２は、それぞれ、絶縁のため、上下面に酸化処理が施されている。また、これらクランパ３５２には、中央に孔が設けられている。ネジ３５１の軸部の径は、クランパ３５２の孔の径およびサスペンション３０４−１の孔３０４ｅの径よりも小さい。また、サスペンション３０４−１の孔３０４ｅは、クランパ３５２の孔の径より大きく設定され、これにより、ネジ３５１とサスペンション３０４−１が接触しないようになっている。

サスペンション３０４−１の孔３０４ｅとクランパ３５２の孔とが一致するようにして、サスペンション３０４−１の端部が２つのクランパ３５２で挟まれる。この状態で、サスペンション３０４−１の端部が、支持部材３０３の連結部３０３ｄの上面に載せられて、ネジ３５１が連結部３０３ｄのネジ孔３０３ｈにネジ止めされる。これにより、図９（ｂ）に示すように、サスペンション３０４−１の端部が支持部材３０３の連結部３０３ｄの上面に固定される。下側のサスペンション３０４−２も同様に連結部３０３ｄの下面に固定される。

２つのクランパ３５２は上下面が絶縁されているため、このようにサスペンション３０４−１、３０４−２の端部をネジ止めしても、サスペンション３０４−１、３０４−２は、支持部材３０３と電気的に導通することがない。よって、サスペンション３０４−１、３０４−２をコイル３４１に対する給電経路として適正に用いることができる。

こうしてサスペンション３０４−１、３０４−２が支持部材３０３に装着された後、支持部材３０３の外枠部３０３ｂに装着されたコイル３４１（図８（ａ）参照）の端部が、サスペンション３０４−１またはサスペンション３０４−２の端部に形成された鍔部３０４ｆに半田で接続される。また、コイル３４１に駆動信号を供給するためのリード線が、サスペンション３０４−１またはサスペンション３０４−２の鍔部３０４ｃに半田で接続される。こうして、サスペンション３０４−１またはサスペンション３０４−２を介して、駆動信号がコイル３４１に供給される。

なお、図９（ａ）、（ｂ）の構成では、絶縁性のクランパ３５２によって、サスペンション３０４−１、３０４−２と支持部材３０３とを電気的に絶縁したが、他の絶縁手段を用いてもよい。たとえば、サスペンション３０４−１、３０４−２の端部両面に絶縁膜を形成して、サスペンション３０４−１、３０４−２と支持部材３０３とを電気的に絶縁してもよい。この場合、鍔部３０４ｆを除いた端部の領域に絶縁膜が形成される。孔３０４ｅの内側面にも絶縁膜が形成されることが好ましい。絶縁性のクランパ３５２を用いる場合も、このような絶縁膜が形成されてもよい。

次に、可動スクリーン１０８を支持する構造体３０１の構成について説明する。

図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、構造体３０１の構成を示す分解斜視図および組み立て斜視図である。

図１０（ａ）に示すように、構造体３０１は、可動スクリーン１０８と、ホルダ３６１と、耐熱性の部材（以下、「耐熱パッキン」という）３６２と、遮光部材３６３とからなっている。

ホルダ３６１は、上面と下面が開放された枠状の部材からなっている。ホルダ３６１は、剛性が高く、軽量の材料で形成される。本実施形態では、ホルダ３６１がマグネシウム合金によって一体成形されている。ホルダ３６１は、Ｘ軸方向に対称な形状である。

ホルダ３６１は、平面視において略長方形の輪郭を有する。ホルダ３６１は、Ｙ軸正側が低くなっている。よって、ホルダ３６１の上面は、Ｘ-Ｙ平面に平行な平面に対してＺ軸方向に傾いている。ホルダ３６１の上面には、外周に沿って段差部３６１ａが設けられている。段差部３６１ａの深さは、可動スクリーン１０８の厚みと略同じである。ホルダ３６１のＹ軸正側の下面とＹ軸負側の下面には、それぞれ、Ｚ軸正方向に矩形に凹んだ２つの係合部３６１ｂが設けられている。ホルダ３６１の下面には、下面内側から下方に突出する複数の突片３６１ｃが設けられている。

耐熱パッキン３６２は、耐熱性および断熱性に優れ、弾性変形可能な材料から構成される。耐熱パッキン３６２は、たとえば、耐熱シリコンゴムで形成される。耐熱パッキン３６２は、断面が略正方形の枠状の部材である。耐熱パッキン３６２は、ホルダ３６１の段差部３６１ａに沿う形状を有する。

遮光部材３６３は、薄板状の部材からなっている。遮光部材３６３の厚みは、たとえば、０．２ｍｍ程度である。遮光部材３６３は、耐熱性および遮光性に優れ、軽量の材料から構成される。遮光部材３６３は、たとえば、マグネシウム合金で形成される。遮光部材３６３は、長方形の開口３６３ａを有する。開口３６３ａは、耐熱パッキン３６２よりもやや小さい。遮光部材３６３のＹ軸正側の端縁とＹ軸負側の端縁には、それぞれ、ホルダ３６１の係合部３６１ｂに係合する鉤部３６３ｂが設けられている。

可動スクリーン１０８は、Ｙ軸負側の端部が段差部３６１ａのＹ軸負側の内壁に当接するようにして、ホルダ３６１の段差部３６１ａに嵌められる。さらに、耐熱パッキン３６２が、段差部３６１ａに沿うようにして、可動スクリーン１０８の上面と段差部３６１ａに載せられる。この状態で、耐熱パッキン３６２の上面は、ホルダ３６１の上面からＺ軸正方向に突出する。その後、遮光部材３６３をホルダ３６１に被せて、４つの鉤部３６３ｂを、それぞれ、ホルダ３６１の４つの係合部３６１ｂに係合させる。このとき、耐熱パッキン３６２は、遮光部材３６３によってＺ軸方向に圧縮される。耐熱パッキン３６２の弾性復帰力によって、鉤部３６３ｂと係合部３６１ｂとの係合が維持される。

こうして、図１０（ｂ）に示すように、構造体３０１が組み立てられる。この状態において、可動スクリーン１０８のＹ軸正側には、長方形の隙間Ｇ１が生じる。ホルダ３６１を図４（ａ）の内枠部３０３ａに載せると、ホルダ３６１の突片３６１ｃが、内枠部３０３ａの内側に嵌まり込む。これにより、ホルダ３６１が支持部材３０３に位置決めされる。このとき、ホルダ３６１の下面が、内枠部３０３ａの上面に接着固定される。こうして、可動スクリーン１０８が、構造体３０１とともに、支持部材３０３に設置される。

次に、固定スクリーン１０９を支持する構造体３０２の構成について説明する。

図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、構造体３０１の構成を示す分解斜視図および組み立て斜視図である。図１２（ａ）は、ホルダ３７１の構成を示す平面図、図１２（ｂ）は、ホルダ３７１に固定スクリーン１０９が設置された状態を示す平面図である。

構造体３０２は、固定スクリーン１０９と、ホルダ３７１と、遮光部材３７２と、ネジ３７３、３７４とからなっている。

図１１（ａ）および図１２（ａ）に示すように、ホルダ３７１は、枠状の部材からなっている。ホルダ３７１は、遮光性を有する軽量の材料で形成される。たとえば、ホルダ３７１は、アルミダイカストによって一体成形される。

ホルダ３７１は、固定スクリーン１０９の両端が載置される２つの凹部３７１ａを有する。凹部３７１ａは、Ｙ軸正側が低くなっている。よって、固定スクリーン１０９は、Ｘ-Ｙ平面に平行な平面に対してＺ軸方向に傾くように、凹部３７１ａに設置される。ホルダ３７１のＹ軸負側には、Ｚ軸正側に突出した段部３７１ｂが設けられている。また、一部が段部３７１ｂに掛かるようにして、開口３７１ｃが形成されている。平面視において、開口３７１ｃは、略長方形である。

凹部３７１ａのＹ軸負側の端部には、ネジ３７３を留めるためのネジ孔３７１ｄが設けられている。ネジ孔３７１ｄ周囲の上面は、ホルダ３７１のＹ軸正側の上面と面一である。ホルダ３７１のＹ軸正側の上面にも、ネジ３７３を留めるための２つのネジ孔３７１ｅが設けられている。ホルダ３７１上面のＸ軸正負の端部には、それぞれ、凹部３７１ｆが設けられ、これら凹部３７１ｆには、それぞれ、ネジ３７４を挿入するための孔３７１ｇが設けられている。

さらに、ホルダ３７１のＸ軸正負の端部には、それぞれ、下方に突出する脚部３７１ｈが設けられている。したがって、Ｙ軸正側から見たときのホルダ３７１の形状は、アーチ状である。Ｘ軸正側の脚部３７１ｈの下面には、Ｙ軸正側の端部の位置に、下方に突出する円柱状の突部３７１ｉが設けられている。また、Ｘ軸負側の脚部３７１ｈの下面には、Ｙ軸負側の端部の位置に、下方に突出する円柱状の突部３７１ｉ（図示せず）が設けられている。

遮光部材３７２は、薄板状の部材からなっている。遮光部材３７２の厚みは、たとえば、０．２ｍｍ程度である。遮光部材３７２は、耐熱性および遮光性に優れ、軽量の材料から構成される。遮光部材３７２は、たとえば、マグネシウム合金で形成される。遮光部材３７２は、ネジ３７３を通すための孔３７２ａを有する。

固定スクリーン１０９は、Ｙ軸正側の端部が凹部３７１ａのＹ軸正側の内壁に当接するようにして、ホルダ３７１の凹部３７１ａに載置される。このとき、固定スクリーン１０９は、凹部３７１ａの底面に接着剤により固定される。図１２（ｂ）に示すように、固定スクリーン１０９の両端は、凹部３７１ａに設置された状態において、ネジ孔３７１ｄが形成された段差部分からＹ軸正方向に離間している。また、この状態において、固定スクリーン１０９の両端を除く部分は、開口３７１ｃのＹ軸正側の内壁から離間している。すなわち、固定スクリーン１０９とホルダ３７１のＹ軸正側の部分との間には、隙間Ｇ２が生じている。

こうして固定スクリーン１０９が設置された後、２つの遮光部材３７２がネジ３７３によってホルダ３７１の上面に設置される。これにより、固定スクリーン１０９の両端が遮光部材３７２によって覆われる。こうして、図１１（ｂ）に示すように、構造体３０２が組み立てられる。

組み立てられた構造体３０２は、２つの脚部３７１ｈの下面にそれぞれ設けられた突部３７１ｉが、図４（ｂ）に示した磁気カバー３０８の孔３０８ｄに嵌められて、磁気カバー３０８の上面に位置決めされる。その後、２つのネジ３７４が、それぞれ、孔３７１ｇに通されて、磁気カバー３０８上面のネジ孔３０８ｃに留められる。こうして、固定スクリーン１０９が、構造体３０２とともに、磁気カバー３０８に設置される。

図１３（ａ）は、固定スクリーン１０９を支持する構造体３０２を設置する前の状態の磁気カバー３０８周辺の構成を示す平面図である。図１３（ｂ）は、固定スクリーン１０９を支持する構造体３０２を設置した状態の磁気カバー３０８周辺の構成を示す平面図である。

図１３（ａ）に示すように、構造体３０２を設置する前の状態では、磁気カバー３０８の切欠き部３０８ｂを介して、支持部材３０３の梁部３０３ｃがＺ軸正側に露出している。これに対し、磁気カバー３０８に構造体３０２を設置すると、図１３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に並ぶ切欠き部３０８ｂがホルダ３７１によって完全に覆われ、Ｙ軸方向に並ぶ切欠き部３０８ｂは、ホルダ３７１によって略大半が覆われる。ホルダ３７１は、このように４つの切欠き部３０８ｂを覆い得るように、Ｘ軸方向の幅とＹ軸方向の幅が広げられている。

こうして、切欠き部３０８ｂがホルダ３７１によって覆われることにより、自然光等の迷光が、ミラー２２を備えた光学系を逆行して、支持部材３０３の梁部３０３ｃ等に集光されることが抑止される。これにより、梁部３０３ｃ等が高温となって損傷を受けることを抑止できる。ホルダ３７１による遮光作用については、追って、図１６を参照して説明する。

次に、可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９を用いた画像の表示動作について説明する。

図１４（ａ）は、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９の位置関係を模式的に示す図である。

上記のように本実施形態では、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９がそれぞれホルダ３６１とホルダ３７１に個別に支持されている。このため、可動スクリーン１０８のみが駆動部３００によって光軸方向（Ｚ軸方向）に移動される。たとえば、奥行き画像の生成において、可動スクリーン１０８は、位置Ｐｓ０〜位置Ｐｓ１の範囲Ｗ１で移動される。固定スクリーン１０９は、位置Ｐｓ１０に固定される。ここで、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９とは、距離Ｄ１だけＺ軸方向に位置ずれしている。固定スクリーン１０９は、可動スクリーン１０８よりも、ミラー２２（光学系）側に位置づけられる。

なお、画像（虚像）に対する運転者２からの視距離は、可動スクリーン１０８が図１（ｃ）のミラー２２から離れるほど長くなる。つまり、位置Ｐｓ０は、遠視距離側の可動スクリーン１０８の境界位置となり、位置Ｐｓ１は、近視距離側の可動スクリーン１０８の境界位置となる。固定スクリーン１０９は、可動スクリーン１０８よりも距離Ｄ１だけＺ軸正側に変位した位置にあるため、固定スクリーン１０９によって表示される画像（虚像）は、可動スクリーン１０８によって表示される画像（虚像）よりも近視距離側に表示される。

このように、本実施形態では、可動スクリーン１０８のみを移動させる構成であるため、可動スクリーン１０８は、奥行き画像の表示に必要な範囲Ｗ１のみにおいて移動させればよい。よって、可動スクリーン１０８を高速かつ安定的に移動させることができる。

図１４（ｂ）は、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９に対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図である。

画像表示動作においては、まず、可動スクリーン１０８がレーザ光で走査される。可動スクリーン１０８は、最もＹ軸負側に設定された走査ラインＬ１から順番に走査ラインＬｋまで走査される。この間に、ホルダ３６１がＺ軸正側に移動されて、可動スクリーン１０８が位置Ｐｓ０から位置Ｐｓ１に移動される。この工程において、奥行き画像が表示される。その後、ホルダ３６１が停止される。この状態で、固定スクリーン１０９が、走査ラインＬｋ＋１から順番に走査ラインＬｋまで走査される。この工程において、固定画像が表示される。

なお、本実施形態では、固定画像の表示動作が終了した後、可動スクリーン１０８を位置Ｐｓ０へと戻す工程において、可動スクリーン１０８を用いて、視距離が変化しない画像（以下、「鉛直画像」という）が表示される。鉛直画像は、たとえば、歩行者をマーキングするための画像で、歩行者の視距離の位置に歩行者に重ねて表示される。この工程において、可動スクリーン１０８が、走査ラインＬｋから順番に走査ラインＬ１まで走査される。

図１５（ａ）は、図１５（ｂ）に示すような画像を領域Ｓ１に表示する際の可動スクリーン１０８の駆動例を示すグラフである。

可動スクリーン１０８は、時刻ｔ０〜ｔ５を１サイクルとして移動が繰り返される。時刻ｔ０〜ｔ１の間に、可動スクリーン１０８は、位置Ｐｓ０（最遠位置）から位置Ｐｓ１（最近位置）へと移動され、時刻ｔ２〜ｔ５の間に、可動スクリーン１０８は、位置Ｐｓ１（最近位置）から位置Ｐｓ０（最遠位置）へと戻される。時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、可動スクリーン１０８は、位置Ｐｓ１（最近位置）に停止される。可動スクリーン１０８の移動周期、すなわち、時刻ｔ０〜ｔ５の時間は、たとえば、１／６０秒である。可動スクリーン１０８は、位置検出ユニット４００のエンコーダの出力を監視しながら、上述のコイル３４１に印加する電流を変化させることにより、図１５（ａ）に示すように移動される。

時刻ｔ０〜ｔ１は、図１５（ｂ）において、奥行き方向に広がる奥行き画像Ｍ１を表示するための期間であり、時刻ｔ２〜ｔ５は、図１５（ｂ）において、鉛直方向に広がる鉛直画像Ｍ２を表示するための期間である。時刻ｔ１〜ｔ２は、図１５（ｂ）において、領域Ｓ２に固定画像Ｍ３を表示するための期間である。

時刻ｔ０〜ｔ１において、可動スクリーン１０８を位置Ｐｓ０から位置Ｐｓ１まで線形に移動させつつ、奥行き画像Ｍ１に対応する走査ライン上の、奥行き画像Ｍ１に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、図１５（ｂ）に示すような奥行き画像Ｍ１が領域Ｓ１に虚像として表示される。

また、時刻ｔ１〜ｔ２において、可動スクリーン１０８は位置Ｐｓ１に停止される。この間に、固定スクリーン１０９がレーザ光により走査される。固定画像Ｍ３に対応する走査ライン上の、固定画像Ｍ３に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、投射領域１３の前方の領域Ｓ２に固定画像Ｍ３が表示される。

さらに、時刻ｔ２〜ｔ５において、可動スクリーン１０８が位置Ｐｓ０へと戻される。このとき、可動スクリーン１０８は、位置Ｐｓ２において、時刻ｔ３〜ｔ４の間、停止される。この間に、鉛直画像Ｍ２に対応する走査ライン上の、鉛直画像Ｍ２に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方に、図１５（ｂ）に示すような鉛直画像Ｍ２が表示される。

以上の制御は、図２に示す画像処理回路２０１によって行われる。この制御により、時刻ｔ０〜ｔ５の間に、奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２が領域Ｓ１に虚像として表示され、さらに、固定画像Ｍ３が領域Ｓ２に虚像として表示される。上記の制御では、奥行き画像Ｍ１、鉛直画像Ｍ２および固定画像Ｍ３の表示タイミングにずれが生じるが、このずれは極めて短時間であるため、運転者２は、奥行き画像Ｍ１、鉛直画像Ｍ２および固定画像Ｍ３を重ねた画像を認識する。こうして、運転者２は、映像信号に基づく画像（奥行き画像Ｍ１、鉛直画像Ｍ２、固定画像Ｍ３）を、道路Ｒ１および歩行者Ｈ１を含む風景に重ねて見ることができる。

なお、図１５（ｂ）の例では、鉛直画像Ｍ２が１つであったため、図１５（ａ）の工程において、可動スクリーン１０８の停止位置（位置Ｐｓ２）が１つに設定されたが、鉛直画像Ｍ２が複数あれば、それに応じて、図１５（ａ）の工程において、停止位置が複数設定される。ただし、図１５（ａ）の工程において、時刻ｔ０〜ｔ５の時間は一定であり、時刻ｔ５は不変であるため、停止位置の数の増減に応じて、停止位置前後の可動スクリーン１０８の移動速度（図１５（ａ）の波形の傾き）が変更されることになる。

＜実施形態の効果＞
上記実施形態によれば、以下の効果が奏される。

可動スクリーン１０８のみを移動させる構成であるため、可動スクリーン１０８は、奥行き画像の表示に必要な範囲のみにおいて移動させればよい。よって、可動スクリーン１０８を高速かつ安定的に移動させることができる。

また、固定スクリーン１０９を支持する構造体３０２（ホルダ３７１）によって、磁気カバー３０８の開口３０８ａの外側が覆われ、光学系（ミラー２２）を逆行する迷光が、構造体３０２（ホルダ３７１）によって遮光される。これにより、高強度の迷光が可動スクリーン１０８の周囲に照射されることが抑止され、可動スクリーン１０８周囲の可動部（支持部材３０３）が迷光により高温となることを抑止できる。よって、可動スクリーン１０８周囲の可動部（支持部材３０３）を迷光から適切に保護できる。

図１６は、この効果を説明する図である。図１６には、構造体３０２付近をＹ−Ｚ平面に平行な平面で切断した断面が示されている。図１６において、破線の矢印は、ミラー２２を逆行して集光された迷光の光線を示している。

支持部材３０３へと向かう迷光は、磁気カバー３０８によって遮光される。また、磁気カバー３０８の切欠き部３０８ｂに向かう迷光は、構造体３０２のホルダ３７１によって遮光される。図１３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に並ぶ切欠き部３０８ｂは、端部がホルダ３７１によって覆われていない。しかし、図１６に示すように、迷光は、ミラー２２（光学系）の作用によって斜めに広がる。このため、迷光は、ホルダ３７１で覆われない切欠き部３０８ｂの端部から支持部材３０３へと到達することがない。よって、切欠き部３０８ｂを介して支持部材３０３（梁部３０３ｃ）へと向かう迷光は、全てホルダ３７１によって遮光される。したがって、可動スクリーン１０８周囲の可動部（支持部材３０３）を迷光から適切に保護できる。

以上のように、本態様に係る画像表示装置２０によれば、奥行き画像を生成するための可動スクリーン１０８を高速で安定的に移動させることができるとともに、可動スクリーン１０８周囲の可動部を迷光から適切に保護することができる。

なお、ホルダ３７１の開口３７１ｃを通過した迷光と、固定スクリーン１０９を透過した迷光は、何れも、可動スクリーン１０８を支持するホルダ３６１の遮光部材３６３によって遮光される。よって、本実施形態では、これらの迷光が支持部材３０３へ到達することも抑止できる。

また、本実施形態では、ホルダ３７１に遮光性を持たせ、ホルダ３７１の幅を調整することによって、磁気カバー３０８の開口３０８ａの外側をホルダ３７１で覆う構成となっている。このため、ホルダ３７１とは別に、開口３０８ａの外側を覆う遮光部材を構造体３０２に設ける必要がない。よって、本実施形態によれば、構成の簡素化とコストの低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、迷光がホルダ３７１に照射されるため、迷光によってホルダ３７１の温度が顕著に高くなり得る。これに対し、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、固定スクリーン１０９の設置領域（凹部３７１ａ）が遮光部材３７２によって遮光されるため、固定スクリーン１０９が直接接触する設置領域（凹部３７１ａ）の温度が顕著に上昇することがない。よって、迷光による設置領域（凹部３７１ａ）の温度上昇によって固定スクリーン１０９がダメージを受けることを抑止できる。

また、本実施形態では、遮光部材３７２と固定スクリーン１０９の両端との間にＺ軸方向の隙間が生じているため、迷光の照射により遮光部材３７２の温度が上昇したとしても、遮光部材３７２の熱が固定スクリーン１０９に直接伝わることが抑止される。よって、迷光による遮光部材３７２の温度上昇によって固定スクリーン１０９がダメージを受けることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、図１２（ｂ）に示すように、固定スクリーン１０９とホルダ３７１のＹ軸正側の部分との間に隙間Ｇ２が生じているため、迷光の照射によりホルダ３７１のＹ軸正側の部分の温度が上昇しても、この部分から固定スクリーン１０９に熱が直接伝わることが抑止される。よって、この構成によっても、迷光によるホルダ３７１の温度上昇によって固定スクリーン１０９がダメージを受けることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、構造体３０２が磁気カバー３０８に設置されているため、構造体３０２をコンパクトに収めることができるとともに、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９との位置関係を適正に保つことができる。

また、本実施形態では、駆動部３００が、可動部（支持部材３０３）に設置されたコイル３４１と、コイル３４１に磁界を印可する磁気回路３０７とを備える構成であるため、可動スクリーン１０８を安定的に高速で移動させることができる。また、磁気カバー３０８は、磁性材料からなっており、磁気回路３０７に被せられて、磁気回路３０７のヨークとしても機能するため、部品点数の削減を図りつつ、磁気カバー３０８によって可動部（支持部材３０３）を迷光から遮光することができる。

また、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、可動スクリーン１０８と遮光部材３６３との間に耐熱パッキン３６２が介在するため、迷光によって遮光部材３６３の温度が上昇しても、遮光部材３６３の熱が可動スクリーン１０８に直接伝わることが抑止される。よって、迷光による遮光部材３６３の温度上昇によって可動スクリーン１０８がダメージを受けることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、段差部３６１ａが遮光部材３６３によって遮光されるため、段差部３６１ａが迷光によって高温となることが抑止される。よって、段差部３６１ａからの熱により可動スクリーン１０８がダメージを受けることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、図９（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、サスペンション３０４−１、３０４−２と支持部材３０３（可動部）とが電気的に絶縁された状態で、支持部材３０３（可動部）にサスペンション３０４−１、３０４−２が連結され、コイル３４１の端部がサスペンション３０４−１、３０４−２に電気的に接続されている。具体的には、サスペンション３０４−１、３０４−２は、絶縁性のクランパ３５２（絶縁部材）で挟まれた状態で、支持部材３０３（可動部）にネジ止めされることにより、支持部材３０３（可動部）に連結されている。これにより、機械的強度を高めるために、支持部材３０３（可動部）が、上記のようにカーボンフィラー配合の液晶ポリマーで形成されていても、サスペンション３０４−１、３０４−２を、コイル３４１に対する給電経路として適正に用いることができる。よって、コイル３４１に対する配線を省略でき、構成の簡素化を図ることができる。また、支持部材３０３（可動部）が高速で振動することによる配線の損傷および断絶を回避でき、結果、可動スクリーン１０８をより安定的に駆動することができる。このような効果は、支持部材３０３（可動部）が、他の導電性材料により構成される場合も同様に奏され得る。

なお、本実施形態では、たとえば、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、支持部材３０３の外枠部３０３ｂが、互いに向き合う磁石間に挟まれた構成となっている。図１７（ａ）は、駆動部３００の構成を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の破線で囲まれた部分Ａ１０を拡大して示す図である。

このような構成では、互いに向き合う磁石間の磁界をなるべく高く維持でき、且つ、各磁石の厚みをなるべく薄くできることが好ましい。これにより、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向において駆動部３００をコンパクトに収めることができるとともに、コイル３４１に生じる駆動力を大きくでき、可動スクリーン１０８を高速かつ安定的に駆動させることができる。

この場合、対となる磁石、たとえば磁石３２５、３２６と、支持部材３０３の外枠部３０３ｂ（可動部）との間の隙間Ｇ１０の距離Ｄ２０が１ｍｍ以下で、且つ、ギャップバーミアンス係数が１．２以上となるように、磁気回路３０７を構成することが好ましく、より好ましくは、隙間Ｇ１０の距離Ｄ２０を０．５ｍｍ程度に設定するとよい。その他の対となる磁石（磁石３２２、３２３）も、上記と同様に、外枠部３０３ｂとの距離およびギャップバーミアンス係数を設定するとよい。なお、外枠部３０３ｂの幅が１．５ｍｍである場合、隙間Ｇ１０の距離Ｄ２０を０．５ｍｍに設定すると、磁石３２５、３２６の磁極面間の距離Ｄ１０は、２．５ｍｍ程度となる。

このように、外枠部３０３ｂ（可動部）と磁石との隙間およびギャップバーミアンス係数を設定することにより、最大磁力積が５０ＭＧＯｅの高性能の磁石を磁石３２５、３２６および磁石３２２、３２３として用いた場合でも、不可逆減磁が発生せず、且つ、これら磁石の厚みを薄く抑えることができる。これにより、コイル３４１に生じる駆動力を高く確保しながら、駆動部３００を小型化でき、結果、装置全体の小型化を図ることができる。

＜変更例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施の形態の他に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施形態では、構造体３０２が磁気カバー３０８に設置されたが、構造体３０２が支持ベース３０６に設置されてもよく、あるいは、構造体３０２が固定ベース３１０に設置されてもよい。ただし、上記実施形態のように、構造体３０２を磁気カバー３０８に設置すると、構造体３０２の形状をよりコンパクトに収めることができる。

また、上記実施形態では、図１３（ｂ）に示したように、Ｙ軸方向に並ぶ切欠き部３０８ｂの端部がホルダ３７１によって覆われなかったが、光学系（ミラー２２）の作用により、この部分にも迷光が入射する場合には、ホルダ３７１のＹ軸方向の幅を広げて、Ｙ軸方向に並ぶ切欠き部３０８ｂの全てをホルダ３７１で覆うようにしてもよい。ホルダ３７１のＸ軸方向の幅およびＹ軸方向の幅は、可動部に対する迷光の遮光の観点から、適宜調整され得る。

また、上記実施形態では、可動部（支持部材３０３、構造体３０１）に対する迷光の遮光がホルダ３７１により実現されたが、ホルダ３７１に別途遮光部材を設置し、この遮光部材とホルダ３７１の両方で、迷光の遮光を行ってもよい。ただし、この構成では、上記実施形態に比べて、部品点数が増加し、組み立て時の作業工数が増加する。

また、上記実施形態では、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９がＺ軸に垂直な状態から傾けられて設置されたが、可動スクリーン１０８と固定スクリーン１０９の両方または何れか一方がＺ軸に垂直な状態で設置されてもよい。可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９の傾斜角度は、適宜調整可能である。また、可動スクリーン１０８および固定スクリーン１０９の形状および大きさも、上記実施形態に示したものに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、本発明を乗用車１に搭載されるヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明は、車載用に限らず、他の種類の画像表示装置にも適用可能である。

また、画像表示装置２０および照射光生成部２１の構成は、図１（ｃ）および図２に記載された構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。また、可動スクリーン１０８を移動させる駆動部３００の構成も、実施形態に示した構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。たとえば、圧電式や静電式の駆動部で可動スクリーン１０８を駆動する構成であってもよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

２０ … 画像表示装置
２２ … ミラー（光学系）
１０１ … 光源
１０８ … 可動スクリーン
１０９ … 固定スクリーン
３００ … 駆動部
３０２ … 構造体（固定支持部）
３０３ … 支持部材（可動部）
３０４、３０４−１、３０４−２ … サスペンション
３０７ … 磁気回路
３０８ … 磁気カバー（カバー）
３０８ａ … 開口
３０８ｂ … 切欠き部
３２２、３２３、３２５、３２６ … 磁石
３４１ … コイル
３５２ … クランパ（絶縁部材）
３７１ … ホルダ
３７２ … 遮光部材

Claims (11)

1. 光源と、
   前記光源からの光が照射されることにより画像が形成される可動スクリーンと、
   前記光源からの光が照射されることにより画像が形成される固定スクリーンと、
   前記光源からの光で前記可動スクリーンおよび前記固定スクリーンを走査するための走査部と、
   前記可動スクリーンおよび前記固定スクリーンからの光により虚像を生成する光学系と、
   前記可動スクリーンを前記光の入射方向に移動させる駆動部と、
   前記固定スクリーンを前記可動スクリーンよりも前記光学系側の固定位置において支持する固定支持部と、
   前記駆動部を覆うカバーと、を備え、
   前記カバーは、前記走査部からの光を前記可動スクリーンおよび前記固定スクリーンに導くための開口を備え、
   前記駆動部は、前記開口から前記光学系側に前記可動スクリーンが突出するように前記可動スクリーンを支持し、
   前記固定支持部は、前記開口の外側を覆い、前記光学系を逆行する迷光を前記駆動部の可動部に対して遮光する構成を備える、
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記固定支持部は、前記固定スクリーンを支持する遮光性のホルダを備え、
   前記ホルダが、前記開口の外側を覆うように構成されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２に記載の画像表示装置において、
   前記固定支持部は、前記ホルダに対する前記固定スクリーンの設置位置において前記迷光を遮光する遮光部材を備える、
   ことを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項３に記載の画像表示装置において、
   前記遮光部材と前記固定スクリーンとの間に隙間が生じるように、前記遮光部材が前記ホルダに設置される、
   ことを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記固定支持部は、前記カバーに設置されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記カバーは、前記開口から外側に向かって形成され、前記可動スクリーンを支持する支持部材の一部が挿入される切欠き部を備え、
   前記固定支持部は、前記切欠き部を覆うように構成されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記駆動部は、前記可動部に設置されたコイルと、前記コイルに磁界を印可する磁気回路とを備え、
   前記カバーは、磁性材料からなっており、前記磁気回路に被せられて前記磁気回路のヨークとして機能する、
   ことを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記駆動部は、前記可動部を前記光の入射方向に移動可能に弾性支持する複数のサスペンションと、前記可動部に設置されたコイルと、前記コイルに磁界を印可する磁気回路とを備え、
   前記サスペンションと前記可動部とが電気的に絶縁された状態で前記可動部に前記サスペンションが連結され、前記コイルの端部が前記サスペンションに電気的に接続されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
9. 請求項８に記載の画像表示装置において、
   前記サスペンションは、絶縁部材で挟まれた状態で前記可動部にネジ止めされることにより、前記可動部に連結されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
10. 請求項１ないし９の何れか一項に記載の画像表示装置において、
    前記駆動部は、前記可動部に設置されたコイルと、前記コイルに磁界を印可する磁気回路とを備え、
    前記磁気回路は、前記コイルが設置された前記可動部の部分を挟む対の磁石を備え、
    前記対の磁石と前記可動部との隙間が１ｍｍ以下で、且つ、ギャップバーミアンス係数が１．２以上となるように、前記磁気回路が構成されている、
    ことを特徴とする画像表示装置。
11. 請求項１０に記載の画像表示装置において、
    前記対の磁石と前記可動部との隙間が略０．５ｍｍに設定されている、
    ことを特徴とする画像表示装置。

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