画像形成装置
【課題】 投影面上の画素密度の差異を是正し、投影面の形状によらず、どの位置から投影面を見ても、撓みや歪みのない自然な画像が観測されるように、投影面に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、非平面の投影面２１を有するスクリーン２と、光出射部４から出射された光を反射する光反射部５１１ｅを備えた可動板５１１ａ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、回動によって光反射部５１１ｅで反射した光を投影面２１に走査するアクチュエータ５１を備える光走査部５とを有し、投影面２１上の画素密度を均一化するように、光出射部４からの光の出射タイミングを変更する。
【解決手段】 画像形成装置１は、非平面の投影面２１を有するスクリーン２と、光出射部４から出射された光を反射する光反射部５１１ｅを備えた可動板５１１ａ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、回動によって光反射部５１１ｅで反射した光を投影面２１に走査するアクチュエータ５１を備える光走査部５とを有し、投影面２１上の画素密度を均一化するように、光出射部４からの光の出射タイミングを変更する。
【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。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の投射型プロジェクタでは、平面のスクリーンに画像を投影する場合には、歪みが補正された自然な画像を形成することができるが、例えば、蒲鉾状に湾曲したような非平面状のスクリーンに画像を投影する場合には、スクリーンの各部位で、スクリーンに対する光の入射角およびプロジェクタ本体との離間距離が異なることとなり、これに起因してスクリーン上の画素密度（単位長さあたりの画素の数）が不均一になり、画像に歪みや撓みが発生し、自然な画像を形成することができない。
【０００４】
より具体的に説明すれば、例えば、スクリーンの各部で光の入射角が異なる場合、平面スクリーンに画像を描画するときと同様にプロジェクタを作動させると、光の入射角が大きい部位の単位画素の大きさが、光の入射角が小さい部位の単位画素よりも大きくなってしまい、これによって画素密度（単位長さあたりの単位画素の数）の疎密が発生し、画像に歪みや撓みが生じる。
また、スクリーンの各部でプロジェクタ本体との離間距離が異なる場合についても、離間距離が大きい部位の単位画素の大きさが、離間距離が小さい部位の単位画素よりも大きくなってしまい、これによって画素密度の疎密が発生し、画像に歪みや撓みが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、投影面上の画素密度の差異を是正し、投影面の形状によらず、どの位置から投影面を見ても、撓みや歪みのない自然な画像が観測されるように、投影面に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】
【０００７】
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、非平面の投影面を有するスクリーンと、
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、回動によって前記光反射部で反射した光を前記投影面に走査するアクチュエータを備える光走査部とを有し、
前記投影面上の画素密度を均一化するように、前記光出射部からの光の出射タイミングを変更することを特徴とする。
これにより、投影面の形状によらず、どの位置から投影面を見ても、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【０００８】
本発明の画像形成装置では、前記投影面上の前記光の走査方向における長さが、それぞれほぼ等しくなるような多数の単位照射領域を設定し、前記単位照射領域ごとに所望の色の前記光が走査されるよう前記出射タイミングを変更することが好ましい。
これにより、光走査面上に単位照射領域をほぼ均一に設定することができ、不本意な歪みや撓みのない自然な画像を描画することができる。
【０００９】
本発明の画像形成装置では、前記投影面に対する前記光の入射角または前記光出射部との離間距離に起因する前記投影面上の前記画素密度の差異を是正するようなタイミングおよび出射時間で前記光を出射する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有し、
前記駆動パターン生成手段は、前記投影面の形状を特定する形状特定部と、該形状特定部により特定された前記投影面の形状に基づいて、前記投影面上での前記光の照射軌跡を設定する照射軌跡設定部と、設定された前記照射軌跡上に多数の単位照射領域を前記光の走査方向における長さが互いに等しくなるように設定する単位照射領域設定部と、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の照射時間および強度を決定する光強度設定部と、該光強度設定部により設定された前記光の照射時間および強度に基づいて前記駆動パターンを生成する生成部とを有していることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、かつ、精度の高い光出射部の駆動パターンを生成することができる。
【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、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の色を決定する色決定部をさらに有し、前記生成部は、該光強度設定部により設定された各前記単位照射領域における前記光の照射時間および強度と前記色決定部により決定された各前記単位照射領域における前記光の色とを対応付けることにより駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、より精度の高い光出射部の駆動パターンを生成することができる。
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軸の３つの座標軸を想定し、該各座標軸に対応する前記投影面上の座標をｘ、ｙおよびｚとしたとき、前記投影面が幾何学的形状をなすものであり、その形状が関数ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）で表されるか、または近似することができる場合、前記形状特定部は、前記関数に基づいて前記投影面の形状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、より正確に投影面の形状を特定することができる。
【００１１】
本発明の画像形成装置では、前記投影面が不規則に湾曲および／または屈曲した部位を有する形状をなす場合、前記形状特定部は、前記投影面を複数の多角形（ポリゴン）の集合体として定義し、各多角形の頂点の３次元座標から前記投影面の形状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、より正確に投影面の形状を特定することができる。
【００１２】
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、前記単位照射領域に対する前記光の入射角が大きいほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記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、投影面に、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【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、前記単位照射領域と前記光出射部との離間距離が長いほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記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、投影面に、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【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、前記単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の強度を変化させた前記駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、投影面に描画された画像に明暗のムラが生じてしまうことを抑制することができ、投影面に、より自然な画像を描画することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記単位照射領域に対する前記光の照射時間に対応して、前記光出射部から出射される光の強度を変更するような前記駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、投影面に描画された画像に明暗のムラが生じてしまうことを抑制することができ、投影面に、より自然な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、光出射部から出射した光を投影面に２次元的に走査することができる。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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に示す画像描画装置のブロック図である。
【図３】図２のアクチュエータを示す模式的斜視図である。
【図４】図３に示すコイルに印加する電圧の一例を示す図である。
【図５】図３の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２の駆動パターン生成手段を示すブロック図である。
【図７】図６の照射軌跡設定部が設定した照射軌跡を示す図である。
【図８】第２実施形態にかかる画像形成装置が備えるスクリーンを示す図である。
【図９】本発明の第３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１０】図９中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】図１０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１２】図１１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。
【発明を実施するための形態】
【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に示す画像描画装置のブロック図、図３は、図２のアクチュエータを示す模式的斜視図、図４は、図３に示すコイルに印加する電圧の一例を示す図、図５は、図３のアクチュエータの駆動を示す模式的断面図、図６は、図２の駆動パターン生成手段を示すブロック図、図７は、図６の照射軌跡設定部が設定した照射軌跡を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図３、図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」と言い、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つの軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。
【００２０】
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上に光（レーザ光）を走査し画像を形成する画像形成装置本体３とで構成される。このような画像形成装置１は、図示しない観測者が、いずれの場所からスクリーン２を見たときでも、歪みや撓みのない自然な画像が視認されるように、スクリーン２上に画像を描画するよう構成されている。以下、これらについて順次説明する。
【００２１】
本実施形態のスクリーン２は、人間の顔面部分の形状をなしており、その形状および位置が実質的に一定に保たれている。また、スクリーン２は、顔面に当たる部分が画像形成装置本体３の方を向くようにして固定されていている。このようなスクリーン２の画像形成装置本体３側の表面は、画像形成装置本体３によってレーザ光が走査される光走査面（投影面）２１を構成する。すなわち、スクリーン２は、非平面の光走査面２１を有している。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。例えば、光走査面２１には、画像形成装置本体３により、光走査面２１の形状に対応させた人間の顔が描画される。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、画像形成装置本体３について説明する。
図２に示すように、画像形成装置本体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、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。
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。
【００２４】
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する信号）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。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、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、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、以下では、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。
【００２７】
図３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。
【００２８】
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。
【００２９】
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とを連結する。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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の形状とほぼ等しい。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。
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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は、作動制御装置８と接続されていて、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、図４に示すような交番電圧が印加されると、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。
【００３４】
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。
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。
【００３５】
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。
以上のような構成のアクチュエータ５１、５１は、図２に示すように、互いの回動中心軸Ｊが直交するように設けられている。これにより、比較的簡単な構成で、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。
【００３６】
次に、挙動検知手段５２について説明する。
なお、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について代表して説明し、他方のアクチュエータについては、その説明を省略する。
【００３７】
図３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、それに伴って変形し、その変形量に応じた大きさの起電力を発生する。
【００３８】
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。挙動検知部５２３で検知された可動板５１１ａの挙動情報の信号は、作動制御装置８に送信される。
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。
【００３９】
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（または遮断タイミング）から可動板５１１ａの挙動を検知するよう構成してもよい。
【００４０】
次に、駆動パターン生成手段７について説明する。
図６に示すように、駆動パターン生成手段７は、光走査面２１の形状を特定する形状特定部７１と、アクチュエータ５１等の３次元座標が格納された格納部７２と、光走査面２１上でのレーザ光ＬＬの照射軌跡を設定する照射軌跡設定部７３と、照射軌跡上に多数の単位照射領域を設定する単位照射領域設定部７４と、単位照射領域ごとに、照射するレーザ光ＬＬの色（各色の輝度）を決定する色決定部７５と、単位照射領域ごとに、レーザ光ＬＬの照射時間および強度を決定する光強度設定部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。
【００４１】
形状特定部７１は、スクリーン２の光走査面２１の形状を複数の多角形（ポリゴン）の集合体として定義するとともに、各ポリゴンの頂点の３次元座標から光走査面２１の形状を特定する。各頂点の３次元座標は、形状特定部７１に格納される。前述したように、本実施形態の光走査面２１は、人間の顔面形状をなし、不規則に湾曲または屈曲した部位を有しているため、このようにして光走査面２１の形状を特定することにより、より正確に光走査面２１の形状を特定することができる。言うまでもないが、ポリゴンの数が多いほど、より高精度に光走査面２１の形状を特定することができる。また、１つのポリゴンは、通常三角形または四角形で構成されるが、五角形以上であっても構わない。なお、「３次元座標」とは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの座標軸に対応する座標を言う。
【００４２】
格納部７２には、一対のアクチュエータ５１、５１間のレーザ光ＬＬの光路と、一対のアクチュエータ５１、５１の３次元座標とが格納されている。
照射軌跡設定部７３は、形状特定部７１および格納部７２に接続されている。このような照射軌跡設定部７３は、形状特定部７１から、光走査面２１上の各頂点の３次元座標に関する信号を受信するとともに、格納部７２から、前記レーザ光ＬＬの光路および各アクチュエータ５１、５１の３次元座標に関する信号を受信する。照射軌跡設定部７３は、これらの信号（情報）に基づいて、一対のアクチュエータ５１、５１と光走査面２１との相対的位置関係を求める。
【００４３】
さらに、照射軌跡設定部７３は、前述した挙動検知手段５２に接続されていて、この挙動検知手段５２から各可動板５１１ａの挙動に関する信号を受信する。この信号と前記相対的位置関係とによれば、一対の可動板５１１ａ、５１１ａのそれぞれの傾きと、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ＬＬが投射される光走査面２１上の部位とを対応付けることができる。
【００４４】
そのため、照射軌跡設定部７３は、光源ユニット４からレーザ光ＬＬが連続して出射されたと仮定した場合の光走査面２１上におけるレーザ光ＬＬの照射軌跡（通り道）を求めることができ、求めた照射軌跡を記録（設定）する。すなわち、照射軌跡設定部７３は、レーザ光ＬＬが光走査面２１上をどのように走査されるのかを記録する。以下では、説明の便宜上、図７に示す照射軌跡Ｒについて代表して説明するが、照射軌跡が照射軌跡Ｒに限定されないのは言うまでもない。また、照射軌跡Ｒの始点を「始点Ｒ１」とし、終点を「終点Ｒｎ」とする（ただし、ｎは自然数である）。
【００４５】
単位照射領域設定部７４は、照射軌跡設定部７３に記録された照射軌跡Ｒに基づいて、その照射軌跡Ｒ上に、照射軌跡Ｒ上の長さ（すなわち、レーザ光ＬＬの走査方向の長さ）がそれぞれ等しくなるように、多数の単位照射領域Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ−１を設定する。なお、本願明細書中の「単位照射領域」とは、レーザ光ＬＬが照射される領域を意味し、単位照射領域ごとにレーザ光ＬＬを照射することにより、光走査面２１に所望の画像が描画される。このように、多数の単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１を設定することにより、光走査面２１上に単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１をほぼ均一に設定することができ（すなわち、画素密度を均一化することができ）、これにより、画素密度の差異を是正し、不本意な歪みおよび撓みのない自然な画像を描画することができる。なお、「画素密度」とは、照射軌跡Ｒ上の単位長さあたりに存在する単位照射領域の数を意味する。
ここで、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１の設定の仕方の一例を説明するが、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎの設定の仕方としては、これに限定されるものではない。
【００４６】
本実施形態の単位照射領域設定部７４は、照射軌跡設定部７３で設定された照射軌跡Ｒに基づいて、始点Ｒ１の３次元座標を求める。次いで、単位照射領域設定部７４は、照射軌跡Ｒに基づいて、始点Ｒ１から所定長さ（以下、この長さを「長さＬ」と言う）分だけ照射軌跡Ｒを走査方向に移動した点Ｒ２の３次元座標を求める。単位照射領域設定部７４は、照射軌跡Ｒ上の始点Ｒ１と点Ｒ２の間の領域を単位照射領域Ｓ１として設定する。
【００４７】
これと同様にして、単位照射領域設定部７４は、点Ｒ２から照射軌跡Ｒ上を走査方向に長さＬだけ移動した点Ｒ３の３次元座標を求め、照射軌跡Ｒ上の点Ｒ２と点Ｒ３の間の領域を単位照射領域Ｓ２として設定する。このようにして、単位照射領域設定部７４は、照射軌跡Ｒ上の全域にわたって（すなわち始点Ｒ１から終点Ｒｎの間で）、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１を設定する。このような方法によれば、正確かつ簡単に単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１を設定することができる。
【００４８】
以上のような単位照射領域設定部７４によれば、光走査面２１に描画される画像に求められる品位（解像度）に応じて長さＬを適宜変更し、画像の品位に対応した数の単位照射領域を簡単に設定することができるため、極めて効率的に光走査面２１に所望の画像（すなわち、撓みや歪みの抑制された画像）を描画することができる。単位照射領域の数としては、光走査面２１の大きさや形状、描画する画像に求められる品位等によって異なるが、１０万〜１０００万（例えば横６４０×縦４８０）であることが好ましい。
【００４９】
なお、本実施形態では、隣り合う一対の単位照射領域（例えば単位照射領域Ｓ１、Ｓ２）を、実質的に間隔を隔てずに設定したものについて説明したが、これに限定されず、隣り合う一対の単位照射領域の間を隔てて設定してもよい。この場合、各間隔は、それぞれ等しいことが好ましい。
色決定部７５は、図示しない外部装置から入力された画像情報（信号）に基づいて、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１ごとに、その領域に表示する各色の輝度を決定する。例えば、色決定部７５は、画像情報に対応した画像を光走査面２１に仮想的に形成し、各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１に対応する部位に表示されている各色の輝度を特定することにより、前記各色の輝度の決定を行ってもよい。
【００５０】
一方、光強度設定部７６は、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１ごとに、その領域に照射されるレーザ光ＬＬの照射時間および強度を決定する。以下、レーザ光ＬＬの強度を決定する方法の一例を説明する。
まず、光強度設定部７６は、単位照射領域Ｓ１の両端に位置する一対の点Ｒ１、Ｒ２の３次元座標をそれぞれ単位照射領域設定部７４から読み出す。次いで、光強度設定部７６は、挙動検知手段５２から送信される各可動板５１１ａ、５１１ａの挙動に関する信号に基づいて、光源ユニット４から出射されたレーザ光ＬＬが、単位照射領域Ｓ１の走査方向上流側の端に位置する点Ｒ１に照射されてから、下流側の端に位置するＲ２に照射されるまでの時間（すなわち、照射時間）を求める。光強度設定部７６は、これと同様にして、その他の単位照射領域Ｓ２〜Ｓｎ−１についてもそれぞれ照射時間を求める。
【００５１】
次いで、光強度設定部７６は、単位照射領域Ｓｍ（ｍは１からｎ−１までの整数）における照射時間をＴｍ、レーザ光ＬＬの最大強度をＰＭｍとしたとき、（Ｔｍ×ＰＭｍ）の値が等しくなるように、単位照射領域ごとにレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭｍを決定（変更）する。ここで、レーザ光ＬＬの最大強度ＰＭｍとは、単位照射領域Ｓｍの光輝度を階調表現する場合の最大値である。例えば、単位照射領域Ｓ１に２５６段階の輝度レベルの中で、１２７段階目の輝度を表示したい場合には、レーザ光ＬＬの強度Ｐ１は、最大輝度ＰＭ１の０．５倍となる。また、単位照射領域Ｓ１の照射時間が、単位照射領域Ｓ２の照射時間の２倍である場合には、単位照射領域Ｓ１に照射されるレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭ１は、単位照射領域Ｓ２に照射されるレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭ２の０．５倍となる。
【００５２】
すなわち、光強度設定部７６は、照射時間に対応してレーザ光ＬＬの最大強度を決定し、照射時間が長いほどレーザ光ＬＬの最大強度を小さくするよう構成されている。
このように、単位照射領域ごとにレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭを決定することにより、各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１に照射される光量の最大値をそれぞれほぼ等しくすることができる。その結果、画像に明暗のムラが生じてしまうことを抑制することができ、光走査面２１に、より自然な画像を描画することができる。
【００５３】
生成部７７は、色決定部７５および光強度設定部７６に接続されている。この生成部７７は、色決定部７５から各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１についての各色の輝度情報に関する信号を受信するとともに、光強度設定部７６から各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１についてのレーザ光ＬＬの照射時間および最大強度に関する信号を受信し、これら信号に基づいて、各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１について、それぞれ、その領域に照射するレーザ光ＬＬの照射時間および各色レーザ光ＬＬの強度を対応付け、これを駆動パターンとして生成する。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に送信される。
【００５４】
ここで、単位照射領域に対するレーザ光ＬＬの入射角（平均入射角）が大きいほど、レーザ光ＬＬが単位照射領域の走査方向上流側の点から下流側の点まで走査されるのに必要な時間が短くなる。そのため、生成部７７では、単位照射領域に対するレーザ光ＬＬの入射角が大きいほど、その領域にレーザ光ＬＬを照射する時間（照射時間）が短くなるような駆動パターンが生成されることとなる。これにより、より効果的に、光走査面２１上に、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【００５５】
また、単位照射領域と光源ユニット４との離間距離が長いほど、すなわち、レーザ光ＬＬの光路が長いほど、レーザ光ＬＬが単位照射領域の走査方向上流側の点から下流側の点まで走査されるのに必要な時間が短くなる。そのため、生成部７７では、単位照射領域と光源ユニット４との離間距離が長いほど、その領域にレーザ光ＬＬを照射する時間が短くなるような駆動パターンが生成される。これにより、より効果的に、光走査面２１上に、撓みおよび歪みのない自然な画像を描画することができる。
以上のような構成の駆動パターン生成手段７によれば、比較的簡単な構成で、かつ、精度の高い光源ユニット４の駆動パターンを生成することができる。
【００５６】
作動制御装置８は、格納部７２と接続されていて、格納部７２から前述した一対のアクチュエータ５１、５１間のレーザ光ＬＬの光路と、一対のアクチュエータ５１、５１の３次元座標とに関する信号を受信する。これにより、一対のアクチュエータ５１、５１と各点Ｒ１〜Ｒｎ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ＬＬが投射される光走査面２１上の部位とを対応付けることができる。
【００５７】
さらに、作動制御装置８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を受信している。そのため、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点Ｒ１に対応するものとなるとほぼ同時に、単位照射領域Ｓ１と対応付けられた、照射時間および各色の強度でレーザ光ＬＬの出射を開始し、単位照射領域Ｓ１へのレーザ光ＬＬの照射が終了すると同時に、単位照射領域Ｓ２と対応付けられた照射時間および各色の強度でレーザ光ＬＬの出射を開始し、単位照射領域Ｓ３以降についてもこれと同様に光源ユニット４を作動させる。これにより、光走査面２１に、歪みや撓みのない自然な画像を描画することができ、観測者は、どの位置から光走査面２１を観測しても、自然な画像を観測することができる。
【００５８】
以上のような画像形成装置１によれば、光走査面２１の形状に応じて、レーザ光ＬＬを照射する領域である単位照射領域を多数設定し、その単位照射領域に所望の色のレーザ光ＬＬを投射するよう構成されているため、光走査面２１に対するレーザ光ＬＬの入射角および光源ユニット４と各単位照射領域との離間距離に起因する画素密度の差異を是正することができ、自然な画像を光走査面２１上に描画することができる。
【００５９】
＜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８は、第２実施形態にかかる画像形成装置が備えるスクリーンを示す図である。
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、スクリーンの形状が異なる以外は、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。
【００６０】
図８に示すように、画像形成装置１Ａが有するスクリーン２Ａは、略球状をなしていて、その表面が光走査面２１Ａを構成している。このような場合には、互いに直交する３つの軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、各座標軸に対応する光走査面２１Ａ上の座標をｘ、ｙおよびｚとしたとき、光走査面２１Ａの形状は、関数（ｘ、ｙ、ｚ）で表すことができる。例えば、スクリーン２Ａの中心点の座標が（ｘ０、ｙ０、ｚ０）で、半径がｒの場合には、光走査面２１Ａは、（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２＝ｒ２で表すことができる。
【００６１】
そのため、駆動パターン生成手段７の形状特定部７１には、前記関数が記録されており、この関数に基づいて光走査面２１の形状を特定するように構成されている。これによれば、より正確に光走査面２１の形状を特定することができる。なお、光走査面２１Ａの形状を関数（ｘ、ｙ、ｚ）で近似することができる場合にも、関数（ｘ、ｙ、ｚ）に基づいて、光走査面２１の形状を特定することができる。
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。
【００６２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の画像形成装置の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３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１０は、図９中のＢ−Ｂ線断面図、図１１は、図１０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１２は、図１１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９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１０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３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３実施形態にかかる画像形成装置は、画像描画装置の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。
光走査部５は、１つのアクチュエータ５３を有している。
【００６４】
アクチュエータ５３は、図９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。
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。
【００６５】
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９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９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。
【００６６】
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。
【００６７】
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９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。
【００６８】
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。
【００６９】
図９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１０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。
【００７０】
永久磁石５７は、図９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１０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。
【００７１】
図９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。
また、図１０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。
【００７２】
図９に示すように、コイル５８は、図９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。
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。
【００７３】
図１１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。
【００７４】
第１の電圧発生部５９１は、図１２（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。
【００７５】
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１２（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
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。
【００８０】
例えば、図１２（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図１２（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。
【００８３】
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。
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。
【００８４】
このような第３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。
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、光走査面の形状としては、特に限定されず、例えば、平面状をなすものであってよい。
【符号の説明】
【００８５】
１、１Ａ……画像形成装置 ２、２Ａ……スクリーン ２１、２１Ａ……光走査面 ３……画像形成装置本体 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 ７……駆動パターン生成手段 ７１……形状特定部 ７２……格納部 ７３……照射軌跡設定部 ７４……単位照射領域設定部 ７５……色決定部 ７６……光強度設定部 ７７……生成部 ８……作動制御装置
【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。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の投射型プロジェクタでは、平面のスクリーンに画像を投影する場合には、歪みが補正された自然な画像を形成することができるが、例えば、蒲鉾状に湾曲したような非平面状のスクリーンに画像を投影する場合には、スクリーンの各部位で、スクリーンに対する光の入射角およびプロジェクタ本体との離間距離が異なることとなり、これに起因してスクリーン上の画素密度（単位長さあたりの画素の数）が不均一になり、画像に歪みや撓みが発生し、自然な画像を形成することができない。
【０００４】
より具体的に説明すれば、例えば、スクリーンの各部で光の入射角が異なる場合、平面スクリーンに画像を描画するときと同様にプロジェクタを作動させると、光の入射角が大きい部位の単位画素の大きさが、光の入射角が小さい部位の単位画素よりも大きくなってしまい、これによって画素密度（単位長さあたりの単位画素の数）の疎密が発生し、画像に歪みや撓みが生じる。
また、スクリーンの各部でプロジェクタ本体との離間距離が異なる場合についても、離間距離が大きい部位の単位画素の大きさが、離間距離が小さい部位の単位画素よりも大きくなってしまい、これによって画素密度の疎密が発生し、画像に歪みや撓みが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、投影面上の画素密度の差異を是正し、投影面の形状によらず、どの位置から投影面を見ても、撓みや歪みのない自然な画像が観測されるように、投影面に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】
【０００７】
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、非平面の投影面を有するスクリーンと、
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、回動によって前記光反射部で反射した光を前記投影面に走査するアクチュエータを備える光走査部とを有し、
前記投影面上の画素密度を均一化するように、前記光出射部からの光の出射タイミングを変更することを特徴とする。
これにより、投影面の形状によらず、どの位置から投影面を見ても、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【０００８】
本発明の画像形成装置では、前記投影面上の前記光の走査方向における長さが、それぞれほぼ等しくなるような多数の単位照射領域を設定し、前記単位照射領域ごとに所望の色の前記光が走査されるよう前記出射タイミングを変更することが好ましい。
これにより、光走査面上に単位照射領域をほぼ均一に設定することができ、不本意な歪みや撓みのない自然な画像を描画することができる。
【０００９】
本発明の画像形成装置では、前記投影面に対する前記光の入射角または前記光出射部との離間距離に起因する前記投影面上の前記画素密度の差異を是正するようなタイミングおよび出射時間で前記光を出射する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有し、
前記駆動パターン生成手段は、前記投影面の形状を特定する形状特定部と、該形状特定部により特定された前記投影面の形状に基づいて、前記投影面上での前記光の照射軌跡を設定する照射軌跡設定部と、設定された前記照射軌跡上に多数の単位照射領域を前記光の走査方向における長さが互いに等しくなるように設定する単位照射領域設定部と、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の照射時間および強度を決定する光強度設定部と、該光強度設定部により設定された前記光の照射時間および強度に基づいて前記駆動パターンを生成する生成部とを有していることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、かつ、精度の高い光出射部の駆動パターンを生成することができる。
【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、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の色を決定する色決定部をさらに有し、前記生成部は、該光強度設定部により設定された各前記単位照射領域における前記光の照射時間および強度と前記色決定部により決定された各前記単位照射領域における前記光の色とを対応付けることにより駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、より精度の高い光出射部の駆動パターンを生成することができる。
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軸の３つの座標軸を想定し、該各座標軸に対応する前記投影面上の座標をｘ、ｙおよびｚとしたとき、前記投影面が幾何学的形状をなすものであり、その形状が関数ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）で表されるか、または近似することができる場合、前記形状特定部は、前記関数に基づいて前記投影面の形状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、より正確に投影面の形状を特定することができる。
【００１１】
本発明の画像形成装置では、前記投影面が不規則に湾曲および／または屈曲した部位を有する形状をなす場合、前記形状特定部は、前記投影面を複数の多角形（ポリゴン）の集合体として定義し、各多角形の頂点の３次元座標から前記投影面の形状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、より正確に投影面の形状を特定することができる。
【００１２】
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、前記単位照射領域に対する前記光の入射角が大きいほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記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、投影面に、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【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、前記単位照射領域と前記光出射部との離間距離が長いほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記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、投影面に、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【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、前記単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の強度を変化させた前記駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、投影面に描画された画像に明暗のムラが生じてしまうことを抑制することができ、投影面に、より自然な画像を描画することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置では、前記駆動パターン生成手段は、前記単位照射領域に対する前記光の照射時間に対応して、前記光出射部から出射される光の強度を変更するような前記駆動パターンを生成することが好ましい。
これにより、投影面に描画された画像に明暗のムラが生じてしまうことを抑制することができ、投影面に、より自然な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、光出射部から出射した光を投影面に２次元的に走査することができる。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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に示す画像描画装置のブロック図である。
【図３】図２のアクチュエータを示す模式的斜視図である。
【図４】図３に示すコイルに印加する電圧の一例を示す図である。
【図５】図３の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２の駆動パターン生成手段を示すブロック図である。
【図７】図６の照射軌跡設定部が設定した照射軌跡を示す図である。
【図８】第２実施形態にかかる画像形成装置が備えるスクリーンを示す図である。
【図９】本発明の第３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１０】図９中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】図１０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１２】図１１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。
【発明を実施するための形態】
【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に示す画像描画装置のブロック図、図３は、図２のアクチュエータを示す模式的斜視図、図４は、図３に示すコイルに印加する電圧の一例を示す図、図５は、図３のアクチュエータの駆動を示す模式的断面図、図６は、図２の駆動パターン生成手段を示すブロック図、図７は、図６の照射軌跡設定部が設定した照射軌跡を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図３、図５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」と言い、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つの軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。
【００２０】
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上に光（レーザ光）を走査し画像を形成する画像形成装置本体３とで構成される。このような画像形成装置１は、図示しない観測者が、いずれの場所からスクリーン２を見たときでも、歪みや撓みのない自然な画像が視認されるように、スクリーン２上に画像を描画するよう構成されている。以下、これらについて順次説明する。
【００２１】
本実施形態のスクリーン２は、人間の顔面部分の形状をなしており、その形状および位置が実質的に一定に保たれている。また、スクリーン２は、顔面に当たる部分が画像形成装置本体３の方を向くようにして固定されていている。このようなスクリーン２の画像形成装置本体３側の表面は、画像形成装置本体３によってレーザ光が走査される光走査面（投影面）２１を構成する。すなわち、スクリーン２は、非平面の光走査面２１を有している。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。例えば、光走査面２１には、画像形成装置本体３により、光走査面２１の形状に対応させた人間の顔が描画される。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、画像形成装置本体３について説明する。
図２に示すように、画像形成装置本体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、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。
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。
【００２４】
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する信号）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。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、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、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、以下では、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。
【００２７】
図３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。
【００２８】
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。
【００２９】
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とを連結する。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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の形状とほぼ等しい。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。
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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は、作動制御装置８と接続されていて、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、図４に示すような交番電圧が印加されると、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。
【００３４】
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。
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。
【００３５】
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。
以上のような構成のアクチュエータ５１、５１は、図２に示すように、互いの回動中心軸Ｊが直交するように設けられている。これにより、比較的簡単な構成で、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。
【００３６】
次に、挙動検知手段５２について説明する。
なお、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について代表して説明し、他方のアクチュエータについては、その説明を省略する。
【００３７】
図３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、それに伴って変形し、その変形量に応じた大きさの起電力を発生する。
【００３８】
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。挙動検知部５２３で検知された可動板５１１ａの挙動情報の信号は、作動制御装置８に送信される。
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。
【００３９】
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（または遮断タイミング）から可動板５１１ａの挙動を検知するよう構成してもよい。
【００４０】
次に、駆動パターン生成手段７について説明する。
図６に示すように、駆動パターン生成手段７は、光走査面２１の形状を特定する形状特定部７１と、アクチュエータ５１等の３次元座標が格納された格納部７２と、光走査面２１上でのレーザ光ＬＬの照射軌跡を設定する照射軌跡設定部７３と、照射軌跡上に多数の単位照射領域を設定する単位照射領域設定部７４と、単位照射領域ごとに、照射するレーザ光ＬＬの色（各色の輝度）を決定する色決定部７５と、単位照射領域ごとに、レーザ光ＬＬの照射時間および強度を決定する光強度設定部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。
【００４１】
形状特定部７１は、スクリーン２の光走査面２１の形状を複数の多角形（ポリゴン）の集合体として定義するとともに、各ポリゴンの頂点の３次元座標から光走査面２１の形状を特定する。各頂点の３次元座標は、形状特定部７１に格納される。前述したように、本実施形態の光走査面２１は、人間の顔面形状をなし、不規則に湾曲または屈曲した部位を有しているため、このようにして光走査面２１の形状を特定することにより、より正確に光走査面２１の形状を特定することができる。言うまでもないが、ポリゴンの数が多いほど、より高精度に光走査面２１の形状を特定することができる。また、１つのポリゴンは、通常三角形または四角形で構成されるが、五角形以上であっても構わない。なお、「３次元座標」とは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの座標軸に対応する座標を言う。
【００４２】
格納部７２には、一対のアクチュエータ５１、５１間のレーザ光ＬＬの光路と、一対のアクチュエータ５１、５１の３次元座標とが格納されている。
照射軌跡設定部７３は、形状特定部７１および格納部７２に接続されている。このような照射軌跡設定部７３は、形状特定部７１から、光走査面２１上の各頂点の３次元座標に関する信号を受信するとともに、格納部７２から、前記レーザ光ＬＬの光路および各アクチュエータ５１、５１の３次元座標に関する信号を受信する。照射軌跡設定部７３は、これらの信号（情報）に基づいて、一対のアクチュエータ５１、５１と光走査面２１との相対的位置関係を求める。
【００４３】
さらに、照射軌跡設定部７３は、前述した挙動検知手段５２に接続されていて、この挙動検知手段５２から各可動板５１１ａの挙動に関する信号を受信する。この信号と前記相対的位置関係とによれば、一対の可動板５１１ａ、５１１ａのそれぞれの傾きと、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ＬＬが投射される光走査面２１上の部位とを対応付けることができる。
【００４４】
そのため、照射軌跡設定部７３は、光源ユニット４からレーザ光ＬＬが連続して出射されたと仮定した場合の光走査面２１上におけるレーザ光ＬＬの照射軌跡（通り道）を求めることができ、求めた照射軌跡を記録（設定）する。すなわち、照射軌跡設定部７３は、レーザ光ＬＬが光走査面２１上をどのように走査されるのかを記録する。以下では、説明の便宜上、図７に示す照射軌跡Ｒについて代表して説明するが、照射軌跡が照射軌跡Ｒに限定されないのは言うまでもない。また、照射軌跡Ｒの始点を「始点Ｒ１」とし、終点を「終点Ｒｎ」とする（ただし、ｎは自然数である）。
【００４５】
単位照射領域設定部７４は、照射軌跡設定部７３に記録された照射軌跡Ｒに基づいて、その照射軌跡Ｒ上に、照射軌跡Ｒ上の長さ（すなわち、レーザ光ＬＬの走査方向の長さ）がそれぞれ等しくなるように、多数の単位照射領域Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ−１を設定する。なお、本願明細書中の「単位照射領域」とは、レーザ光ＬＬが照射される領域を意味し、単位照射領域ごとにレーザ光ＬＬを照射することにより、光走査面２１に所望の画像が描画される。このように、多数の単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１を設定することにより、光走査面２１上に単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１をほぼ均一に設定することができ（すなわち、画素密度を均一化することができ）、これにより、画素密度の差異を是正し、不本意な歪みおよび撓みのない自然な画像を描画することができる。なお、「画素密度」とは、照射軌跡Ｒ上の単位長さあたりに存在する単位照射領域の数を意味する。
ここで、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１の設定の仕方の一例を説明するが、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎの設定の仕方としては、これに限定されるものではない。
【００４６】
本実施形態の単位照射領域設定部７４は、照射軌跡設定部７３で設定された照射軌跡Ｒに基づいて、始点Ｒ１の３次元座標を求める。次いで、単位照射領域設定部７４は、照射軌跡Ｒに基づいて、始点Ｒ１から所定長さ（以下、この長さを「長さＬ」と言う）分だけ照射軌跡Ｒを走査方向に移動した点Ｒ２の３次元座標を求める。単位照射領域設定部７４は、照射軌跡Ｒ上の始点Ｒ１と点Ｒ２の間の領域を単位照射領域Ｓ１として設定する。
【００４７】
これと同様にして、単位照射領域設定部７４は、点Ｒ２から照射軌跡Ｒ上を走査方向に長さＬだけ移動した点Ｒ３の３次元座標を求め、照射軌跡Ｒ上の点Ｒ２と点Ｒ３の間の領域を単位照射領域Ｓ２として設定する。このようにして、単位照射領域設定部７４は、照射軌跡Ｒ上の全域にわたって（すなわち始点Ｒ１から終点Ｒｎの間で）、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１を設定する。このような方法によれば、正確かつ簡単に単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１を設定することができる。
【００４８】
以上のような単位照射領域設定部７４によれば、光走査面２１に描画される画像に求められる品位（解像度）に応じて長さＬを適宜変更し、画像の品位に対応した数の単位照射領域を簡単に設定することができるため、極めて効率的に光走査面２１に所望の画像（すなわち、撓みや歪みの抑制された画像）を描画することができる。単位照射領域の数としては、光走査面２１の大きさや形状、描画する画像に求められる品位等によって異なるが、１０万〜１０００万（例えば横６４０×縦４８０）であることが好ましい。
【００４９】
なお、本実施形態では、隣り合う一対の単位照射領域（例えば単位照射領域Ｓ１、Ｓ２）を、実質的に間隔を隔てずに設定したものについて説明したが、これに限定されず、隣り合う一対の単位照射領域の間を隔てて設定してもよい。この場合、各間隔は、それぞれ等しいことが好ましい。
色決定部７５は、図示しない外部装置から入力された画像情報（信号）に基づいて、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１ごとに、その領域に表示する各色の輝度を決定する。例えば、色決定部７５は、画像情報に対応した画像を光走査面２１に仮想的に形成し、各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１に対応する部位に表示されている各色の輝度を特定することにより、前記各色の輝度の決定を行ってもよい。
【００５０】
一方、光強度設定部７６は、単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１ごとに、その領域に照射されるレーザ光ＬＬの照射時間および強度を決定する。以下、レーザ光ＬＬの強度を決定する方法の一例を説明する。
まず、光強度設定部７６は、単位照射領域Ｓ１の両端に位置する一対の点Ｒ１、Ｒ２の３次元座標をそれぞれ単位照射領域設定部７４から読み出す。次いで、光強度設定部７６は、挙動検知手段５２から送信される各可動板５１１ａ、５１１ａの挙動に関する信号に基づいて、光源ユニット４から出射されたレーザ光ＬＬが、単位照射領域Ｓ１の走査方向上流側の端に位置する点Ｒ１に照射されてから、下流側の端に位置するＲ２に照射されるまでの時間（すなわち、照射時間）を求める。光強度設定部７６は、これと同様にして、その他の単位照射領域Ｓ２〜Ｓｎ−１についてもそれぞれ照射時間を求める。
【００５１】
次いで、光強度設定部７６は、単位照射領域Ｓｍ（ｍは１からｎ−１までの整数）における照射時間をＴｍ、レーザ光ＬＬの最大強度をＰＭｍとしたとき、（Ｔｍ×ＰＭｍ）の値が等しくなるように、単位照射領域ごとにレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭｍを決定（変更）する。ここで、レーザ光ＬＬの最大強度ＰＭｍとは、単位照射領域Ｓｍの光輝度を階調表現する場合の最大値である。例えば、単位照射領域Ｓ１に２５６段階の輝度レベルの中で、１２７段階目の輝度を表示したい場合には、レーザ光ＬＬの強度Ｐ１は、最大輝度ＰＭ１の０．５倍となる。また、単位照射領域Ｓ１の照射時間が、単位照射領域Ｓ２の照射時間の２倍である場合には、単位照射領域Ｓ１に照射されるレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭ１は、単位照射領域Ｓ２に照射されるレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭ２の０．５倍となる。
【００５２】
すなわち、光強度設定部７６は、照射時間に対応してレーザ光ＬＬの最大強度を決定し、照射時間が長いほどレーザ光ＬＬの最大強度を小さくするよう構成されている。
このように、単位照射領域ごとにレーザ光ＬＬの最大強度ＰＭを決定することにより、各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１に照射される光量の最大値をそれぞれほぼ等しくすることができる。その結果、画像に明暗のムラが生じてしまうことを抑制することができ、光走査面２１に、より自然な画像を描画することができる。
【００５３】
生成部７７は、色決定部７５および光強度設定部７６に接続されている。この生成部７７は、色決定部７５から各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１についての各色の輝度情報に関する信号を受信するとともに、光強度設定部７６から各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１についてのレーザ光ＬＬの照射時間および最大強度に関する信号を受信し、これら信号に基づいて、各単位照射領域Ｓ１〜Ｓｎ−１について、それぞれ、その領域に照射するレーザ光ＬＬの照射時間および各色レーザ光ＬＬの強度を対応付け、これを駆動パターンとして生成する。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に送信される。
【００５４】
ここで、単位照射領域に対するレーザ光ＬＬの入射角（平均入射角）が大きいほど、レーザ光ＬＬが単位照射領域の走査方向上流側の点から下流側の点まで走査されるのに必要な時間が短くなる。そのため、生成部７７では、単位照射領域に対するレーザ光ＬＬの入射角が大きいほど、その領域にレーザ光ＬＬを照射する時間（照射時間）が短くなるような駆動パターンが生成されることとなる。これにより、より効果的に、光走査面２１上に、撓みや歪みのない自然な画像を描画することができる。
【００５５】
また、単位照射領域と光源ユニット４との離間距離が長いほど、すなわち、レーザ光ＬＬの光路が長いほど、レーザ光ＬＬが単位照射領域の走査方向上流側の点から下流側の点まで走査されるのに必要な時間が短くなる。そのため、生成部７７では、単位照射領域と光源ユニット４との離間距離が長いほど、その領域にレーザ光ＬＬを照射する時間が短くなるような駆動パターンが生成される。これにより、より効果的に、光走査面２１上に、撓みおよび歪みのない自然な画像を描画することができる。
以上のような構成の駆動パターン生成手段７によれば、比較的簡単な構成で、かつ、精度の高い光源ユニット４の駆動パターンを生成することができる。
【００５６】
作動制御装置８は、格納部７２と接続されていて、格納部７２から前述した一対のアクチュエータ５１、５１間のレーザ光ＬＬの光路と、一対のアクチュエータ５１、５１の３次元座標とに関する信号を受信する。これにより、一対のアクチュエータ５１、５１と各点Ｒ１〜Ｒｎ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ＬＬが投射される光走査面２１上の部位とを対応付けることができる。
【００５７】
さらに、作動制御装置８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を受信している。そのため、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点Ｒ１に対応するものとなるとほぼ同時に、単位照射領域Ｓ１と対応付けられた、照射時間および各色の強度でレーザ光ＬＬの出射を開始し、単位照射領域Ｓ１へのレーザ光ＬＬの照射が終了すると同時に、単位照射領域Ｓ２と対応付けられた照射時間および各色の強度でレーザ光ＬＬの出射を開始し、単位照射領域Ｓ３以降についてもこれと同様に光源ユニット４を作動させる。これにより、光走査面２１に、歪みや撓みのない自然な画像を描画することができ、観測者は、どの位置から光走査面２１を観測しても、自然な画像を観測することができる。
【００５８】
以上のような画像形成装置１によれば、光走査面２１の形状に応じて、レーザ光ＬＬを照射する領域である単位照射領域を多数設定し、その単位照射領域に所望の色のレーザ光ＬＬを投射するよう構成されているため、光走査面２１に対するレーザ光ＬＬの入射角および光源ユニット４と各単位照射領域との離間距離に起因する画素密度の差異を是正することができ、自然な画像を光走査面２１上に描画することができる。
【００５９】
＜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８は、第２実施形態にかかる画像形成装置が備えるスクリーンを示す図である。
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、スクリーンの形状が異なる以外は、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。
【００６０】
図８に示すように、画像形成装置１Ａが有するスクリーン２Ａは、略球状をなしていて、その表面が光走査面２１Ａを構成している。このような場合には、互いに直交する３つの軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、各座標軸に対応する光走査面２１Ａ上の座標をｘ、ｙおよびｚとしたとき、光走査面２１Ａの形状は、関数（ｘ、ｙ、ｚ）で表すことができる。例えば、スクリーン２Ａの中心点の座標が（ｘ０、ｙ０、ｚ０）で、半径がｒの場合には、光走査面２１Ａは、（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２＋（ｚ−ｚ０）２＝ｒ２で表すことができる。
【００６１】
そのため、駆動パターン生成手段７の形状特定部７１には、前記関数が記録されており、この関数に基づいて光走査面２１の形状を特定するように構成されている。これによれば、より正確に光走査面２１の形状を特定することができる。なお、光走査面２１Ａの形状を関数（ｘ、ｙ、ｚ）で近似することができる場合にも、関数（ｘ、ｙ、ｚ）に基づいて、光走査面２１の形状を特定することができる。
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。
【００６２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の画像形成装置の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３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１０は、図９中のＢ−Ｂ線断面図、図１１は、図１０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１２は、図１１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９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１０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３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３実施形態にかかる画像形成装置は、画像描画装置の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。
光走査部５は、１つのアクチュエータ５３を有している。
【００６４】
アクチュエータ５３は、図９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。
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。
【００６５】
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９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９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。
【００６６】
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。
【００６７】
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９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。
【００６８】
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。
【００６９】
図９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１０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。
【００７０】
永久磁石５７は、図９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１０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。
【００７１】
図９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。
また、図１０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。
【００７２】
図９に示すように、コイル５８は、図９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。
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。
【００７３】
図１１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。
【００７４】
第１の電圧発生部５９１は、図１２（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。
【００７５】
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１２（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
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。
【００８０】
例えば、図１２（ａ）に示すような第１の電圧Ｖ１と、図１２（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。
【００８３】
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。
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。
【００８４】
このような第３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。
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、光走査面の形状としては、特に限定されず、例えば、平面状をなすものであってよい。
【符号の説明】
【００８５】
１、１Ａ……画像形成装置 ２、２Ａ……スクリーン ２１、２１Ａ……光走査面 ３……画像形成装置本体 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 ７……駆動パターン生成手段 ７１……形状特定部 ７２……格納部 ７３……照射軌跡設定部 ７４……単位照射領域設定部 ７５……色決定部 ７６……光強度設定部 ７７……生成部 ８……作動制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非平面の投影面を有するスクリーンと、
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、回動によって前記光反射部で反射した光を前記投影面に走査するアクチュエータを備える光走査部とを有し、
前記投影面上の画素密度を均一化するように、前記光出射部からの光の出射タイミングを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記投影面上の前記光の走査方向における長さが、それぞれほぼ等しくなるような多数の単位照射領域を設定し、前記単位照射領域ごとに所望の色の前記光が走査されるよう前記出射タイミングを変更する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記投影面に対する前記光の入射角または前記光出射部との離間距離に起因する前記投影面上の前記画素密度の差異を是正するようなタイミングおよび出射時間で前記光を出射する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有し、
前記駆動パターン生成手段は、前記投影面の形状を特定する形状特定部と、該形状特定部により特定された前記投影面の形状に基づいて、前記投影面上での前記光の照射軌跡を設定する照射軌跡設定部と、設定された前記照射軌跡上に多数の単位照射領域を前記光の走査方向における長さが互いに等しくなるように設定する単位照射領域設定部と、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の照射時間および強度を決定する光強度設定部と、該光強度設定部により設定された前記光の照射時間および強度に基づいて前記駆動パターンを生成する生成部とを有している請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動パターン生成手段は、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の色を決定する色決定部をさらに有し、前記生成部は、該光強度設定部により設定された各前記単位照射領域における前記光の照射時間および強度と前記色決定部により決定された各前記単位照射領域における前記光の色とを対応付けることにより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】
互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の３つの座標軸を想定し、該各座標軸に対応する前記投影面上の座標をｘ、ｙおよびｚとしたとき、前記投影面が幾何学的形状をなすものであり、その形状が関数ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）で表されるか、または近似することができる場合、前記形状特定部は、前記関数に基づいて前記投影面の形状を特定するよう構成されている請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記投影面が不規則に湾曲および／または屈曲した部位を有する形状をなす場合、前記形状特定部は、前記投影面を複数の多角形（ポリゴン）の集合体として定義し、各多角形の頂点の３次元座標から前記投影面の形状を特定するよう構成されている請求項３または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、前記単位照射領域に対する前記光の入射角が大きいほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記駆動パターンを生成する請求項３ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動パターン生成手段は、前記単位照射領域と前記光出射部との離間距離が長いほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記駆動パターンを生成する請求項３ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記駆動パターン生成手段は、前記単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の強度を変化させた前記駆動パターンを生成する請求項３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、前記単位照射領域に対する前記光の照射時間に対応して、前記光出射部から出射される光の強度を変更するような前記駆動パターンを生成する請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光走査部は、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、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１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
非平面の投影面を有するスクリーンと、
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、回動によって前記光反射部で反射した光を前記投影面に走査するアクチュエータを備える光走査部とを有し、
前記投影面上の画素密度を均一化するように、前記光出射部からの光の出射タイミングを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記投影面上の前記光の走査方向における長さが、それぞれほぼ等しくなるような多数の単位照射領域を設定し、前記単位照射領域ごとに所望の色の前記光が走査されるよう前記出射タイミングを変更する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記投影面に対する前記光の入射角または前記光出射部との離間距離に起因する前記投影面上の前記画素密度の差異を是正するようなタイミングおよび出射時間で前記光を出射する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有し、
前記駆動パターン生成手段は、前記投影面の形状を特定する形状特定部と、該形状特定部により特定された前記投影面の形状に基づいて、前記投影面上での前記光の照射軌跡を設定する照射軌跡設定部と、設定された前記照射軌跡上に多数の単位照射領域を前記光の走査方向における長さが互いに等しくなるように設定する単位照射領域設定部と、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の照射時間および強度を決定する光強度設定部と、該光強度設定部により設定された前記光の照射時間および強度に基づいて前記駆動パターンを生成する生成部とを有している請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動パターン生成手段は、前記多数の単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の色を決定する色決定部をさらに有し、前記生成部は、該光強度設定部により設定された各前記単位照射領域における前記光の照射時間および強度と前記色決定部により決定された各前記単位照射領域における前記光の色とを対応付けることにより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】
互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の３つの座標軸を想定し、該各座標軸に対応する前記投影面上の座標をｘ、ｙおよびｚとしたとき、前記投影面が幾何学的形状をなすものであり、その形状が関数ｆ（ｘ、ｙ、ｚ）で表されるか、または近似することができる場合、前記形状特定部は、前記関数に基づいて前記投影面の形状を特定するよう構成されている請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記投影面が不規則に湾曲および／または屈曲した部位を有する形状をなす場合、前記形状特定部は、前記投影面を複数の多角形（ポリゴン）の集合体として定義し、各多角形の頂点の３次元座標から前記投影面の形状を特定するよう構成されている請求項３または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、前記単位照射領域に対する前記光の入射角が大きいほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記駆動パターンを生成する請求項３ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動パターン生成手段は、前記単位照射領域と前記光出射部との離間距離が長いほど、前記光出射部から出射される光の出射時間が短くなるような前記駆動パターンを生成する請求項３ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記駆動パターン生成手段は、前記単位照射領域ごとに、その領域に照射される前記光の強度を変化させた前記駆動パターンを生成する請求項３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、前記単位照射領域に対する前記光の照射時間に対応して、前記光出射部から出射される光の強度を変更するような前記駆動パターンを生成する請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光走査部は、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、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１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１３４４６９（Ｐ２０１０−１３４４６９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２３（Ｐ２０１０−１５２３）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【分割の表示】特願２００８−２０３４４（Ｐ２００８−２０３４４）の分割
【原出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【分割の表示】特願２００８−２０３４４（Ｐ２００８−２０３４４）の分割
【原出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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