JP6948552B2 - 画像表示装置 - Google Patents

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、運転者に、奥行き方向に広がる画像を視認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方向に広がった画像（以下、「奥行き画像」という）を交差点に重ねて表示することが可能となる。この場合、奥行き画像を１つの画像として運転者に視認させるためには、少なくとも５０フレーム／秒から６０フレーム／秒のフレームレートで映像表示する必要があり、５０Ｈｚから６０Ｈｚの周波数に対して、１倍から３倍の速度でスクリーンを高速で移動させる必要がある。上記特許文献１の構成では、このようにスクリーンを高速で移動させることが困難である。

また、高速で移動させる際、スクリーンが意図しない周波数で振動し、映像が正しく表示できない、あるいは、スクリーン位置制御が暴走し、駆動部を破壊してしまうという課題がある。

かかる課題に鑑み、本発明は、スクリーンを高速で移動させ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第１のスクリーンと、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第２のスクリーンと、前記第１および第２のスクリーンからの光により虚像を生成する光学系と、前記第１のスクリーンを光軸方向に移動させる駆動部と、前記第１のスクリーンおよび前記第２のスクリーンに照射される前記光を映像信号に応じて変調させる画像処理部と、を備え、前記駆動部による前記第１のスクリーンの往復移動に伴って動的な奥行き画像を表示するとともに、前記第２のスクリーンによって静的画像を表示する。

本態様に係る画像表示装置によれば、たとえば、車速や外気温等を示す静的な画像を第２のスクリーンによって表示し、奥行き画像等、視野内の風景に重ねて表示する動的な画像を第１スクリーンによって表示することができる。よって、動的な画像とともに静的な画像をも第１スクリーンで表示する場合に比べて、第１スクリーンの移動範囲（振り幅）を狭めることができ、第１スクリーンをより円滑かつ迅速に移動させることができる。

以上のとおり、本発明によれば、スクリーンを高速で移動させ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１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１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１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は、実施形態１に係る駆動部の構成を示す斜視図である。 図４は、実施形態１に係る磁気回路の構成を示す分解斜視図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態１に係る第１のヨークおよび第１の磁石の構成を示す正面図、側面図および平面図である。図５（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ、実施形態１に係る第２のヨークおよび第２の磁石の構成を示す正面図、側面図および平面図である。 図６は、実施形態１に係る組立て後の磁気回路の構成を示す斜視図である。 図７（ａ）は、実施形態１に係るホルダ、可動スクリーンおよびコイルの組立て過程を示す斜視図である。図７（ｂ）は、実施形態１に係るホルダおよびサスペンションの組立て過程を示す斜視図である。 図８は、実施形態１に係るサスペンションと支持部材の組立て過程を示す斜視図である。 図９は、実施形態１に係る支持部材とベースの組立て過程を示す斜視図である。 図１０は、実施形態１に係るカバーおよび固定スクリーンの組立て過程を示す斜視図である。 図１１は、実施形態１に係る駆動部の構成を示す平面図である。 図１２は、実施形態１に係るカバーを透視した状態の駆動部の構成を示す平面図である。 図１３は、実施形態１に係る磁気回路とサスペンションの部分の平面図である。 図１４は、可動スクリーンおよび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）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る可動スクリーンの移動範囲を模式的に示す図、および、可動スクリーンの駆動例を示すグラフである。図１５（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、比較例に係る可動スクリーンの移動範囲を模式的に示す図、および、可動スクリーンの駆動例を示すグラフである。 図１６は、実施形態１に係る画像の表示例を模式的に示す図である。 図１７は、実施形態１の変更例に係る磁気回路とサスペンションの部分の平面図である。 図１８は、実施形態１の他の変更例に係る磁気回路とサスペンションの部分の平面図である。 図１９は、実施形態２に係る駆動部の構成を示す斜視図である。 図２０は、実施形態２に係る磁気回路の構成を示す分解斜視図である。 図２１は、実施形態２に係る組立て後の磁気回路の構成を示す斜視図である。 図２２は、実施形態２に係るホルダ、可動スクリーンおよびコイルの組立て過程を示す斜視図である。 図２３は、実施形態２に係るホルダ、板バネおよび支持部材の組立て過程を示す斜視図である。 図２４は、実施形態２に係るベースに対する支持部材とエンコーダの組立て過程を示す斜視図である。 図２５は、実施形態２に係るカバーが装着される前の駆動部の構成を示す斜視図である。 図２６は、実施形態２に係るカバーを取り外した状態の駆動部の構成を示す平面図である。 図２７は、実施形態２の変更例に係るカバーを取り外した状態の駆動部の構成を示す平面図である。 図２８（ａ）は、実施形態２で用いた板バネを参考として示す図、図２８（ｂ）〜（ｄ）それぞれ、実施形態３に係る板バネの構成を示す平面図である。 図２９（ａ）、（ｂ）は、実施形態３に係る板バネの反力特性および応力特性を示す図である。 図３０（ａ）は、実施形態２で用いた板バネの周波数応答特性を参考として示す図、図３０（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施形態３に係る板バネの周波数応答特性を示す図である。 図３１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態３に係る駆動部の構成を示す斜視図である。 図３２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態３に係る駆動部の周波数応答特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、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。

＜実施形態１＞
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レーザ光を出射する。ミラー２２は曲面状の反射面を有し、照射光生成部２１から出射されたレーザ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で反射されたレーザ光は、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。

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３０１と、固定スクリーン３０２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Ｘ軸に平行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３０１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、Ｘ軸に平行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３０１および固定スクリーン３０２は、それぞれ、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。

駆動部３００は、可動スクリーン３０１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３〜図１３を参照して説明する。固定スクリーン３０２は、駆動部３００によって移動されない。固定スクリーン３０２は、駆動部３００上の所定の位置に固定される。固定スクリーン３０２の配置については、追って、図１０および図１１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３０１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１５（ｂ）を参照して説明する。

図３は、駆動部３００の構成を示す斜視図である。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。

駆動部３００は、ホルダ３０３と、カバー３０４と、２つのサスペンション３０５と、支持部材３０６と、ベース３０７と、ワッシャー３０８と、ネジ３０９と、磁気回路３１０とを備えている。可動スクリーン３０１は、ホルダ３０３に保持され、固定スクリーン３０２は、カバー３０４に保持されている。カバー３０４には、開口３０４ａが形成され、この開口３０４ａから可動スクリーン３０１が露出している。固定スクリーン３０２は、開口３０４ａのＹ軸正側の部分に設置されている。

ホルダ３０３は、サスペンション３０５によって、Ｚ軸方向に移動可能に支持されている。支持部材３０６がベース３０７に設置され、この支持部材３０６に、サスペンション３０５がワッシャー３０８とネジ３０９により固定されている。さらに、ベース３０７には磁気回路３１０が設置されている。ホルダ３０３に保持されたコイル（図示せず）に磁気回路３１０から磁界が印加される。コイルに電流を流すことにより、ホルダ３０３がＺ軸方向に駆動される。

図４は、磁気回路３１０の構成を示す分解斜視図である。

磁気回路３１０は、第１のヨーク３１１と、第１の磁石３１２ａ、３１２ｂと、第２のヨーク３１３と、第２の磁石３１４ａ、３１４ｂとを備えている。

ベース３０７は、平面視において略長方形の輪郭を有する。ベース３０７は、磁性体からなっている。ベース３０７には、開口３０７ａと、４つの突起３０７ｂと、８つのボス３０７ｃと、９つのネジ穴３０７ｄが形成されている。開口３０７ａは、図２に示す補正レンズ１０７からのレーザ光をＺ軸正方向に通すためのものである。突起３０７ｂとボス３０７ｃは、ベース３０７上に設置される各部材を所定の位置に位置決めするためのものである。ネジ穴３０７ｄは、ベース３０７上に設置される各部材をネジで固定するためのものである。

第１のヨーク３１１は、外側の壁部３１１ａと内側の壁部３１１ｂとを備える。壁部３１１ａ、３１１ｂの互いに向き合う内側面に、それぞれ、第１の磁石３１２ａ、３１２ｂが装着される。また、第２のヨーク３１３は、外側の壁部３１３ａと内側の壁部３１３ｂとを備える。壁部３１３ａ、３１３ｂの互いに向き合う内側面に、それぞれ、第２の磁石３１４ａ、３１４ｂが装着される。

図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、第１のヨーク３１１および第１の磁石３１２ａ、３１２ｂの構成を示す正面図、側面図および平面図である。また、図５（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ、第２のヨーク３１３および第２の磁石３１４ａ、３１４ｂの構成を示す正面図、側面図および平面図である。

なお、図５（ａ）〜（ｃ）には、図４のＸ軸正側の第１のヨーク３１１と第１の磁石３１２ａ、３１２ｂの組み合わせが、ＸＹＺ軸とともに図示されている。また、図５（ｄ）〜（ｆ）には、図４のＹ軸負側の第２のヨーク３１３と第２の磁石３１４ａ、３１４ｂの組み合わせが、ＸＹＺ軸とともに図示されている。図４のＸ軸負側の第１のヨーク３１１と第１の磁石３１２ａ、３１２ｂの組み合わせおよびＹ軸正側の第２のヨーク３１３と第２の磁石３１４ａ、３１４ｂの組み合わせも、図５（ａ）〜（ｃ）の構成および図５（ｄ）〜（ｆ）の構成と同様である。

図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、第１のヨーク３１１は、Ｙ軸方向からの側面視において、略Ｕ字の形状を有する。すなわち、Ｙ軸方向の中央位置で第１のヨーク３１１を切断した断面は、略Ｕ字状である。第１のヨーク３１１は、たとえば、平板の展開状態から壁部３１１ａ、３１１ｂの部分を折り曲げることにより形成される。第１のヨーク３１１は、Ｙ軸方向に対称な形状である。

図５（ｃ）に示すように、壁部３１１ａは、幅方向（Ｙ軸方向）に分離されており、分離された壁部３１１ａにそれぞれ第１の磁石３１２ａが設置されている。同様に、壁部３１１ｂも、幅方向（Ｙ軸方向）に分離され、分離された壁部３１１ａにそれぞれ第１の磁石３１２ａが設置されている。したがって、２つの壁部３１１ａの間には隙間３１１ｃがあり、また、２つの壁部３１１ｂの間にも隙間３１１ｄがある。

Ｘ軸方向に見たときの第１の磁石３１２ａ、３１２ｂの輪郭は、方形形状である。第１の磁石３１２ａは、第１の磁石３１２ｂよりもＹ軸方向の幅が広い。Ｚ軸方向における第１の磁石３１２ａと第１の磁石３１２ｂの幅は、互いに同じである。図５（ｃ）に示すように、第１の磁石３１２ａのＹ軸方向の幅は、壁部３１１ａのＹ軸方向の幅よりも狭く、第１の磁石３１２ｂのＹ軸方向の幅は、壁部３１１ｂのＹ軸方向の幅よりも広い。第１のヨーク３１１の底部には、ネジ止めのための孔３１１ｅが形成されている。

図５（ｄ）〜（ｆ）を参照して、第２のヨーク３１３は、Ｘ軸方向からの側面視において、略Ｕ字の形状を有する。すなわち、Ｘ軸方向の中央位置で第２のヨーク３１３を切断した断面は、略Ｕ字状である。第２のヨーク３１３は、たとえば、平板の展開状態から壁部３１３ａ、３１３ｂの部分を折り曲げることにより形成される。第２のヨーク３１３は、Ｘ軸方向に対称な形状である。

Ｙ軸方向に見たときの第２の磁石３１４ａ、３１４ｂの輪郭は、方形形状である。第２の磁石３１４ａは、第２の磁石３１４ｂよりもＸ軸方向の幅が広い。Ｚ軸方向における第２の磁石３１４ａと第２の磁石３１４ｂの幅は、互いに同じである。図５（ｆ）に示すように、第２の磁石３１４ａのＸ軸方向の幅は、壁部３１３ａのＸ軸方向の幅よりも狭く、第２の磁石３１４ｂのＸ軸方向の幅は、壁部３１３ｂのＸ軸方向の幅と同じである。第２のヨーク３１３の底部には、ネジ止めのための２つの孔３１３ｃが形成されている。

図４に戻り、このように第１の磁石３１２ａ、３１２ｂが設置された状態で、Ｘ軸正側の第１のヨーク３１１が、ベース３０７の開口３０７ａのＸ軸正側に設置され、Ｘ軸負側の第１のヨーク３１１が、ベース３０７の開口３０７ａのＸ軸負側に設置される。また、第２の磁石３１４ａ、３１４ｂが設置された状態で、Ｙ軸正側の第２のヨーク３１３が、ベース３０７の開口３０７ａのＹ軸正側に設置され、Ｙ軸負側の第２のヨーク３１３が、ベース３０７の開口３０７ａのＹ軸負側に設置される。こうして、図６に示すように、磁気回路３１０がベース３０７上に設置される。

たとえば、第１の磁石３１２ａ、３１２ｂは、内側の第１の磁石３１２ｂから外側の第１の磁石３１２ａへと磁界が向かうように磁極が調整され、また、第２の磁石３１４ａ、３１４ｂは、内側の第２の磁石３１４ｂから外側の第２の磁石３１４ａへと磁界が向かうように磁極が調整されている。

図７（ａ）は、ホルダ３０３、可動スクリーン３０１およびコイル３１５の組立て過程を示す斜視図である。

ホルダ３０３は、樹脂等の比重が小さい材料で一体形成されている。ホルダ３０３は、Ｘ軸方向に対称な形状を有し、且つ、Ｙ軸方向に対称な形状を有している。ホルダ３０３は、可動スクリーン３０１が設置される略長方形の内枠３０３ａと、コイル３１５が設置される略長方形の外枠３０３ｂとを備えている。内枠３０３ａは、橋部３０３ｃによって外枠３０３ｂに接続されている。橋部３０３ｃは、内枠３０３ａのＹ軸方向の中央位置と、外枠３０３ｂのＹ軸方向の中央位置とを繋いでいる。さらに、外枠３０３ｂのＹ軸方向の中央位置に、２つの被支持部３０３ｄが、Ｘ軸方向に延びるように形成されている。

機械的強度を保ちつつ軽量化を図るため、ホルダ３０３の内枠３０３ａと被支持部３０３ｄには、種々の抜き孔３０３ｅが形成されている。また、内枠３０３ａには、レーザ光を通すための開口３０３ｆが設けられている。開口３０３ｆは、平面視において略長方形の輪郭を有する。開口３０３ｆの周囲に段差が設けられている。この段差に、可動スクリーン３０１の端縁３０１ａが嵌め込まれて、可動スクリーン３０１がホルダ３０３の内枠３０３ａに装着される。可動スクリーン３０１は、接着剤により内枠３０３ａに固定される。

また、外枠３０３ｂの４つの角部分には、それぞれ、Ｚ軸負側に突出する円柱状の突起３０３ｇが形成されている。これら突起３０３ｇにコイル３１５の内側が嵌め込まれて、コイル３１５がホルダ３０３の外枠３０３ｂに装着される。コイル３１５は、接着剤により外枠３０３ｂに固定される。コイル３１５は、Ｚ軸に平行な軸の周りを一方向に回るように構成されている。被支持部３０３ｄの上面および下面には、Ｚ軸方向に並ぶ位置に、それぞれ、突部３０３ｈが形成されている。さらに、被支持部３０３ｄのＸ軸正側またはＸ軸負側の側面に、それぞれスケール３０３ｉが設置されている。

図７（ｂ）は、ホルダ３０３およびサスペンション３０５の組立て過程を示す斜視図である。図７（ｂ）の上側のサスペンション３０５と下側のサスペンション３０５は、同じ構造である。下側のサスペンション３０５と、上側のサスペンション３０５は、互いに表裏反転された関係にある。ここでは、便宜上、上側のサスペンション３０５について、構造の説明を行う。

サスペンション３０５は、可撓性のある金属材料で一体形成されている。サスペンション３０５は、薄板状のリング形状を有する。サスペンション３０５の形状は、Ｘ軸方向に対称で、且つ、Ｙ軸方向にも対称である。サスペンション３０５は、開口３０５ａと、Ｘ軸方向に延びる一対の板バネ部３０５ｂと、Ｙ軸方向に延びる一対の梁部３０５ｃとを有する。

板バネ部３０５ｂのＸ軸方向の中央位置、すなわち、Ｘ軸方向の対称軸の位置に、Ｙ軸方向に突出する鍔部３０５ｄが形成されている。また、板バネ部３０５ｂのＸ軸方向の中央位置には、２つの孔３０５ｅと円弧状の切欠き３０５ｆが形成されている。板バネ部３０５ｂは、Ｘ軸方向の中央位置からＸ軸方向の両端に向かうに従って、Ｙ軸方向の幅が徐々に小さくなっている。これにより、板バネ部３０５ｂのバネ定数を保ちながら、板バネ部３０５ｂの可動端部の軽量化が図られている。

梁部３０５ｃは、Ｙ軸方向の中央位置、すなわち、Ｙ軸方向の対称軸の位置に、Ｘ軸方向に突出する鍔部３０５ｇが形成されている。また、梁部３０５ｃのＹ軸方向の中央位置には、孔３０５ｈが形成されている。梁部３０５ｃは、Ｙ軸方向の両端からＹ軸方向の中央位置に向かうに従って、Ｘ軸方向の幅が徐々に小さくなっている。これにより、梁部３０５ｃの軽量化が図られている。さらに、梁部３０５ｃの外側の端縁と内側の端縁に沿って、Ｚ軸正方向に立ち上げられたリブ部３０５ｉ、３０５ｊが形成されている。これらリブ部３０５ｉ、３０５ｊにより、梁部３０５ｃがＺ軸方向に撓むことが抑制されている。撓みを抑制することにより、意図しない周波数で振動することを抑制し、意図しない振動が発生した場合においても振幅を小さくすることができる。

上側のサスペンション３０５は、ホルダ３０３の被支持部３０３ｄの上面に形成された突部３０３ｈがサスペンション３０５の孔３０５ｈに嵌め込まれて、ホルダ３０３に装着される。同様に、下側のサスペンション３０５は、ホルダ３０３の被支持部３０３ｄの下面に形成された突部３０３ｈがサスペンション３０５の孔３０５ｈに嵌め込まれて、ホルダ３０３に装着される。これらサスペンション３０５は、接着剤により、ホルダ３０３の被支持部３０３ｄに固着される。

図８は、サスペンション３０５と支持部材３０６の組立て過程を示す斜視図である。

支持部材３０６は、樹脂等の非磁性材料により形成されている。支持部材３０６は、Ｙ軸方向に対称な形状を有する。平面視において、支持部材３０６の形状は、Ｃ字状である。支持部材３０６の両端には、それぞれ、Ｘ軸方向に延びた後、Ｙ軸方向に屈曲する腕部３０６ａが形成されている。腕部３０６ａ端部の上面および下面には、それぞれ、円柱状の突部３０６ｂと、半円柱状の突部３０６ｃと、ネジ穴３０６ｄがＹ軸方向に並んで形成されている。さらに、支持部材３０６の内側面には、Ｙ軸方向の中央位置に、エンコーダ３０６ｅが設置されている。また、支持部材３０６の上面には、支持部材３０６をベース３０７に位置決めするための２つの穴とネジ止めするための３つの穴３０６ｆが形成されている。

上側のサスペンション３０５を支持部材３０６に装着する場合、腕部３０６ａ上面の突部３０６ｂ、３０６ｃが、それぞれ、サスペンション３０５の外側の孔３０５ｅと切欠き３０５ｆに嵌められる。この状態で、サスペンション３０５の内側の孔３０５ｅと腕部３０６ａ上面のネジ穴３０６ｄとが整合する。この状態で、ワッシャー３０８を介してネジ３０９が、サスペンション３０５の内側の孔３０５ｅに通されて、ネジ穴３０６ｄに留められる。これにより、上側のサスペンション３０５が支持部材３０６に固定される。下側のサスペンション３０５も、同様にして、腕部３０６ａの下面にネジ止めされる。こうして、２つのサスペンション３０５が、支持部材３０６に固定される。

こうして、２つのサスペンション３０５が、支持部材３０６に固定されると、支持部材３０６のエンコーダ３０６ｅが、ホルダ３０３のＸ軸負側の被支持部３０３ｄの側面に設置されたスケール３０３ｉ（図７（ａ）参照）と対向する。エンコーダ３０６ｅは、Ｚ軸方向におけるスケール３０３ｉの移動を光学的に検出するためのものである。エンコーダ３０６ｅからの検出信号に基づいて、ホルダ３０３および可動スクリーン３０１のＺ軸方向の位置が検出される。

図９は、支持部材３０６とベース３０７の組立て過程を示す斜視図である。

支持部材３０６は、穴３０６ｆがベース３０７のネジ穴３０７ｄの位置に整合するようにベース３０７上に位置づけられる。このとき、ホルダ３０３の外枠３０３ｂに装着されたコイル３１５が、第１の磁石３１２ａ、３１２ｂの間の隙間および第２の磁石３１４ａ、３１４ｂの間の隙間に挿入される。また、橋部３０３ｃが第１のヨーク３１１の隙間３１１ｄに挿入され、被支持部３０３ｄが第１のヨーク３１１の隙間３１１ｃに挿入される。これにより、ホルダ３０３および可動スクリーン３０１は、磁気回路３１０の上面よりも低い位置に位置づけられる。この状態で、穴３０６ｆを介してネジがベース３０７のネジ穴３０７ｄにネジ止めされる。これにより、支持部材３０６がベース３０７に固定される。

図１０は、カバー３０４および固定スクリーン３０２の組立て過程を示す斜視図である。

カバー３０４は、磁性体からなっている。カバー３０４は、Ｘ軸方向に対称な形状である。カバー３０４には、レーザ光を通すための開口３０４ａが形成されている。開口３０４ａは、Ｙ軸正側の部分のＸ軸方向の幅がその他の部分よりも小さくなっている。固定スクリーン３０２は、端縁３０２ａが開口３０４ａのＹ軸正側の部分に嵌め込まれるようにして、開口３０４ａのＹ軸正側の部分に装着される。固定スクリーン３０２は、接着剤により、カバー３０４の下面に固定される。

こうして固定スクリーン３０２が装着された状態で、カバー３０４が磁気回路３１０の上面に重ねられる。カバー３０４は、磁性体からなっているため、磁気回路３１０の磁力により、磁気回路３１０を構成する第１のヨーク３１１と第２のヨーク３１３の上面に吸着される。これにより、カバー３０４の取り付けが完了し、図３に示す駆動部３００が構成される。

図１１は、駆動部３００の構成を示す平面図である。図１２は、カバー３０４を透視した状態の駆動部３００の構成を示す平面図である。

図１１および図１２に示すように、可動スクリーン３０１と固定スクリーン３０２は、Ｙ軸方向に並ぶように配置されている。内枠３０３ａの開口３０３ｆは、３分の２程度の領域が、可動スクリーン３０１によって覆われ、残り３分の１程度の領域が開放されている。開口３０３ｆの開放された領域が、固定スクリーン３０２によって覆われている。Ｚ軸負側から入射したレーザ光は、可動スクリーン３０１を走査した後、固定スクリーン３０２を走査する。

図１３は、磁気回路３１０とサスペンション３０５の部分の平面図である。便宜上、図１３には、コイル３１５が破線で示されているが、実際には、コイル３１５は、外枠３０３ｂのＺ軸負側に配置されている。

破線の丸の領域Ａ１に示すように、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂの側端面と第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂの外側面とが互いに重なりあうように、第１のヨーク３１１と第２のヨーク３１３が配置されている。また、この重なり部分において、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂに設置された第１の磁石３１２ｂが、第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂの側端面まで延びている。この構成により、より効率的に、コイル３１５に磁界を印加することができる。

すなわち、このように壁部３１１ｂと壁部３１３ｂとを重ねることにより、第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂをコイル３１５の角付近まで延ばすことができ、且つ、第１の磁石３１２ｂをコイル３１５の角付近まで延ばすことができる。これにより、コイル３１５の角付近まで磁界を印加できる。さらに、本実施形態では、第１の磁石３１２ａがコイル３１５の角付近まで延ばされており、また、第２の磁石３１４ａがコイル３１５の角付近まで延ばされている。これにより、コイル３１５の角付近まで磁界を印加できる。

このように、コイル３１５に効率的に磁界が印加されることにより、コイル３１５に生じる駆動力（ローレンツ力）が高められる。これにより、ホルダ３０３および可動スクリーン３０１を迅速に移動させ得る。

また、図１３に示すように、板バネ部３０５ｂは、可動スクリーン３０１の長辺に略平行に配置され、長手方向の中央位置においてベース３０７側に固定され、両端が梁部３０５ｃを介してホルダ３０３に接続されている。このように、板バネ部３０５ｂを可動スクリーン３０１の長辺に略平行に配置することにより、駆動部３００をコンパクトに収めながら、板バネ部３０５ｂの固定位置Ｐ１から両端までの距離Ｌ１を長く確保できる。これにより、ホルダ３０３の駆動時に生じる板バネ部３０５ｂの応力が低減され、ホルダ３０３駆動時の負荷が軽減される。よって、板バネ部３０５ｂの変形を防止し耐久性を高めることができる。

図１４は、可動スクリーン３０１および固定スクリーン３０２に対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図である。

可動スクリーン３０１は、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３０１に対して、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ１１〜Ｌ１ｎが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ１１〜Ｌ１ｎ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。したがって、走査ラインＬ１１〜Ｌ１ｎを囲む領域は長方形である。

こうして、可動スクリーン３０１が走査された後、可動スクリーン３０１のＹ軸負側に配置された固定スクリーン３０２がビームＢ１によってＸ軸正方向に走査される。固定スクリーン３０２にも、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ２１〜Ｌ２ｍが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ２１〜Ｌ２ｍ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。したがって、走査ラインＬ２１〜Ｌ２ｍを囲む領域は長方形である。

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Ｌ１１〜Ｌ１ｎと走査ラインＬ２１〜Ｌ２ｍ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３０１および固定スクリーン３０２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。

図１５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、可動スクリーン３０１の移動範囲Ｄ１を模式的に示す図、および、可動スクリーン３０１の駆動例を示すグラフである。

図１５（ａ）に示すように、本実施形態では、固定スクリーン３０２が可動スクリーン３０１に対してＺ軸正側およびＹ軸正側に変位した位置に固定されている。すなわち、固定スクリーン３０２は、可動スクリーン３０１よりも、光源１０１から光学的に離れた位置に配置され、可動スクリーン３０１の短辺に平行な方向に、可動スクリーン３０１から離れた位置に配置されている。

ここで、虚像として生成される画像３０は、可動スクリーン３０１がＺ軸負側（光源１０１側）にあるほど運転者の視点（目２ａの位置）から遠い位置に生成される。固定スクリーン３０２は可動スクリーン３０１よりもＺ軸正側にあるため、固定スクリーン３０２による画像は、可動スクリーン３０１による画像よりも、運転者の視点に近い位置に生成される。また、固定スクリーン３０２は、移動されないため、固定スクリーン３０２による画像は、常に、運転者の視点から一定の距離の位置に生成される。

図１６は、可動スクリーン３０１と固定スクリーン３０２によって生成された画像の表示例を模式的に示す図である。

図１６の表示例において、奥行き画像Ｍ１は、ナビゲーション機能により乗用車１が道路Ｒ１を曲がるべき方向を運転者２に示唆するための矢印であり、鉛直画像Ｍ２は、歩行者Ｈ１が居ることを運転者２に注意喚起するためのマーキングである。たとえば、奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２は、互いに異なる色で表示される。可動スクリーン３０１と固定スクリーン３０２によって生成された画像が表示される領域Ｓ０は、上側の領域Ｓ１と下側の領域Ｓ２に区分される。上側の領域Ｓ１には、可動スクリーン３０１によって生成された画像が表示され、下側の領域Ｓ２には、固定スクリーン３０２によって生成された画像が表示される。

図１６に示すように、領域Ｓ１には、奥行き画像Ｍ１や鉛直画像Ｍ２等、運転に応じて動的に変化する画像が表示される。領域Ｓ２には、車速や外気温等の静的な画像が表示される。上記のように、領域Ｓ２には、固定スクリーン３０２によって生成された画像が表示され、この画像は、運転者の視点（目の位置）からの距離が短い位置（たとえば、２ｍ程度の位置）に表示される。この距離は、通常の運転において運転者が眺める距離（たとえば、数１０ｍ〜１００ｍ程度）よりもかなり短い。よって、領域Ｓ２に表示された静的な画像は、通常の運転動作に支障を及ぼしにくい。また、この画像は、領域Ｓ０に下部に配置されており、運転者の視界に掛かりにくい。よって、領域Ｓ２に表示された静的な画像は、より一層、通常の運転動作に支障を及ぼしにくい。

図１５（ｂ）は、図１６に示すような動的な画像を領域Ｓ１に表示する際の可動スクリーン３０１の駆動例を示している。

可動スクリーン３０１は、時刻ｔ０〜ｔ４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３０１は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１へと移動され、時刻ｔ１〜ｔ４の間に、可動スクリーン３０１は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０へと戻される。可動スクリーン３０１の移動周期、すなわち、時刻ｔ０〜ｔ４の時間は、たとえば、１／６０秒である。可動スクリーン３０１は、エンコーダ３０６ｅの出力を監視しながら、上述のコイル３１５に印加する電流を変化させることにより、図１５（ｂ）に示すように移動される。

時刻ｔ０〜ｔ１は、図１６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ｔ１〜ｔ４は、図１６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ｔ０〜ｔ１において、可動スクリーン３０１は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１まで線形に移動される。可動スクリーン３０１が移動すると、これに伴い、ウインドシールド１２前方の虚像が結像する位置が前方に移動する。したがって、奥行き画像Ｍ１の奥行き方向の各位置に可動スクリーン３０１が在るときに、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１６に示すような奥行き画像Ｍ１を領域Ｓ１に虚像として表示させることができる。

一方、鉛直画像Ｍ２は、奥行き方向には変化せず、鉛直方向のみに広がっているため、可動スクリーン３０１を、鉛直画像Ｍ２に対応する位置に固定して、虚像の生成を行う必要がある。図１５（ｂ）の停止位置Ｐｓ２は、鉛直画像Ｍ２の奥行き位置に対応する可動スクリーン３０１の位置である。可動スクリーン３０１は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０に戻る間に、停止位置Ｐｓ２において、時刻ｔ２〜ｔ３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１６に示すような鉛直画像Ｍ２を虚像として表示させることができる。

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〜ｔ４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る。上記の制御では、奥行き画像Ｍ１の表示タイミングと鉛直画像Ｍ２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と鉛直画像Ｍ２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）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１６の例では、鉛直画像Ｍ２が１つであったため、図１５（ｂ）の工程において、可動スクリーン３０１の停止位置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（ｂ）の工程において、停止位置が複数設定される。ただし、図１５（ｂ）の工程において、時刻ｔ０〜ｔ４の時間は一定であり、時刻ｔ４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３０１の移動速度（図１５（ｂ）の波形の傾き）が変更されることになる。

ところで、本実施形態では、図１６の領域Ｓ２に表示される画像が固定スクリーン３０２で生成されるため、図１５（ａ）に示すように、可動スクリーン３０１を往復移動させる移動範囲Ｄ１を小さくできる。たとえば、図１６の領域Ｓ２に表示される静的な画像も可動スクリーン３０１で生成する場合は、図１５（ｃ）の比較例に示すように、可動スクリーン３０１に代えて、Ｙ軸方向における固定スクリーン３０２の範囲まで幅が拡張された可動スクリーン３０１’を用いて、この可動スクリーン３０１’をＺ軸方向における固定スクリーン３０２の位置まで移動させる必要がある。したがって、可動スクリーン３０１’を往復移動させる移動範囲Ｄ２が、実施形態１における移動範囲Ｄ１に比べてかなり長くなる。

なお、比較例の構成において、図１６の画像を表示する場合、可動スクリーン３０１’は、図１５（ｄ）のように移動される。この場合、可動スクリーン３０１’は、時刻ｔ０〜ｔ１は、図１５（ｃ）の固定スクリーン３０２に対応する位置Ｐｓ１’へと移動される。この間に、図１６の領域Ｓ１に奥行き画像Ｍ１が表示される。その後、可動スクリーン３０１’は、時刻ｔ１’〜ｔ２’の間、停止され、この間に、図１６の領域Ｓ２に静的な画像が表示される。さらに、時刻ｔ３’〜ｔ４’の間、可動スクリーン３０１’が停止され、図１６の領域Ｓ１に鉛直画像Ｍ２が表示される。

図１６に示すような奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２を表示する場合、可動スクリーン３０１を６０Ｈｚ程度で高速に移動させる必要がある。これに対し、実施形態１の構成では、固定スクリーン３０２を設けることにより、可動スクリーン３０１の移動範囲Ｄ１を大幅に短くすることができる。よって、可動スクリーン３０１を６０Ｈｚ程度で高速に移動させる場合であっても、円滑かつ安定的に、可動スクリーン３０１を移動させることができる。

＜実施形態１の効果＞
実施形態１によれば、以下の効果が奏される。

コイル３１５と磁気回路３１０とを用いてホルダ３０３が駆動されるため、可動スクリーン３０１をフレームレートに応じた高い周波数で移動させることができる。また、ホルダ３０３を支持する板バネ部３０５ｂが可動スクリーン３０１の長辺に略平行に配置されるため、駆動部３００をコンパクトに収めながら板バネ部３０５ｂの長さを長く確保できる。これにより、ホルダ３０３駆動時に生じる板バネ部３０５ｂの応力を低減でき、ホルダ３０３駆動時の負荷を軽減できる。よって、板バネ部３０５ｂの変形を防止し耐久性を高めることができる。さらに、板バネ部３０５ｂは、長手方向に対称な形状を有し、長手方向の中央位置、すなわち、対称軸の位置において、ベース３０７側に固定され、その両端がホルダ３０３に接続されている。これにより、ホルダ３０３駆動時に板バネ部３０５ｂの両端に生じる応力を略均等にでき、可動スクリーン３０１を光軸方向に安定的に移動させることができる。したがって、実施形態１の画像表示装置２０によれば、可動スクリーン３０１を高速かつ安定的に移動させることができる。

図１０に示すように、２つの板バネ部３０５ｂが光軸方向に並ぶように配置されているため、動作時にホルダ３０３および可動スクリーン３０１のＺ軸方向以外の動作を抑制できる。また、意図しない周波数の動作を抑制できる。

図７（ｂ）に示すように、板バネ部３０５ｂは、中央から両端に向かって次第に幅が小さくなっているため、板バネ部３０５ｂのバネ定数を保ちながら、板バネ部３０５ｂの可動端部を軽くすることができる。よって、ホルダ３０３および可動スクリーン３０１のレスポンス性を高めることができる。

図１３に示すように、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂの側端面と第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂの外側面とが互いに重なりあうように第１のヨーク３１１と第２のヨーク３１３が配置され、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂに設置された第１の磁石３１２ｂが、第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂの側端面まで延びている。これにより、コイル３１５の角付近まで磁界を印加でき、コイル３１５に生じる駆動力を高めることができる。よって、ホルダ３０３および可動スクリーン３０１をより高速に移動させることができる。

なお、図１７に示すように、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂの外側面と第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂの側端面とが互いに重なりあうように第１のヨーク３１１と第２のヨーク３１３が配置され、第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂに設置された第２の磁石３１４ｂが、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１３ｂの側端面まで延びるように磁気回路３１０が構成されてもよい。この場合も、上記実施形態１と同様、コイル３１５の角付近まで磁界を印加でき、コイル３１５に生じる駆動力を高めることができる。

ベース３０７が磁性体からなっており、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３がベース３０７の上面に設置されている。これにより、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３が設置されたベース３０７の部分が磁路となって、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３において磁束が飽和しにくくなる。よって、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３を薄くすることができ、その結果、駆動部３００の外形を小さくすることができる。

図１２に示すように、外枠３０３ｂから外方に延びる被支持部３０３ｄが、第１のヨーク３１１の壁部３１１ａ、３１１ｂの間の隙間３１１ｃ、３１１ｄを通って、板バネ部３０５ｂの端部に接続されている。また、内枠３０３ａと外枠３０３ｂとを繋ぐホルダ３０３の橋部３０３ｃが、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂの間の隙間３１１ｄを通るように構成されている。このため、図１０に示すように、第１のヨーク３１１の内側の壁部３１１ｂと第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂとで囲まれた領域に、内枠３０３ａを配置でき、ホルダ３０３を磁気回路３１０の高さの範囲内に収めることができる。よって、Ｚ軸方向における駆動部３００の寸法を小さくすることができる。また、内枠３０３ａと被支持部３０３ｄとを橋部３０３ｃで直線的に接続できるため、磁気回路３１０を乗り越えるように橋部３０３ｃを構成する場合に比べて、橋部３０３ｃの体積を小さくできる。このため、ホルダ３０３を軽くすることができ、ホルダ３０３および可動スクリーン３０１のレスポンス性を高めることができる。

なお、図１８に示すように、第２のヨーク３１３の内側の壁部３１３ｂをＸ軸方向に分離させて隙間３１１ｆを設けるとともに、Ｘ軸方向における内枠３０３ａの中間位置とＸ軸方向における外枠３０３ｂの中間位置とを接続する橋部３０３ｊをさらに設け、この橋部３０３ｊを隙間３１１ｆに通すように構成してもよい。この場合、壁部３１３ｂに設置される第２の磁石３１４ａも２つに分離される。さらに、図１８の構成において、橋部３０３ｃが省略されてもよく、これに伴い、第１のヨーク３１１の内側の２つの壁部３１１ｂが一体化され、２つの第１の磁石３１２ｂが一体化されてもよい。この構成によっても、実施形態１の構成と同様の効果が奏され得る。なお、橋部３０３ｃや被支持部３０３ｄ等のホルダ３０３の一部が磁気回路３１０を横切る位置は、図１２または図１８に示す位置に限られるものではなく、他の位置であってもよい。また、橋部３０３ｃの数も適宜変更可能である。

磁気回路３１０の上部に設置されるカバー３０４が磁性体からなっているため、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３に重ねられたカバー３０４の部分が磁路となって、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３において磁束が飽和しにくくなる。よって、第１のヨーク３１１および第２のヨーク３１３を薄くすることができ、その結果、駆動部３００の外形を小さくすることができる。

図３に示すように、駆動部３００は、可動スクリーン３０１と固定スクリーン３０２とを備えており、可動スクリーン３０１を駆動して動的な奥行き画像が表示され、固定スクリーン３０２によって静的な画像が表示される。これにより、図１５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明したとおり、動的な画像とともに静的な画像をも可動スクリーン３０１で表示する比較例の場合に比べて、可動スクリーン３０１の移動範囲Ｄ１（振り幅）を狭めることができ、可動スクリーン３０１をより円滑かつ迅速に移動させることができる。また、図１５（ａ）、（ｃ）に示すように、実施形態１の構成では、可動スクリーン３０１のＹ軸方向のサイズが比較例の可動スクリーン３０１’よりも小さくなる。このため、可動スクリーン３０１が軽くなり、可動スクリーン３０１のレスポンス性を高めることができる。

図１５（ａ）に示すように、固定スクリーン３０２は、可動スクリーン３０１の移動範囲Ｄ１の外側で、且つ、可動スクリーン３０１に対して光軸方向に垂直な方向に変位した位置に固定されている。これにより、固定スクリーン３０２によって生成される画像の結像位置および配置位置を、可動スクリーン３０１よって生成される画像から分離でき、両画像の視認性を高めることができる。

図１５（ａ）に示すように、固定スクリーン３０２は、可動スクリーン３０１よりも、光源１０１から光学的に離れた位置に配置されている。これにより、固定スクリーン３０２により生成される静的な画像を運転者の視点（目の位置）に近づけることができ、静的な画像が通常の運転動作に支障を及ぼすことを防ぐことができる。

図１２に示すように、固定スクリーン３０２は、可動スクリーン３０１の短辺に平行な方向に、可動スクリーン３０１から離れた位置に配置されている。これにより、図１６に示すように、固定スクリーン３０２により生成された静的な画像を、領域Ｓ０に下部に配置でき、静的な画像が運転者の視界に掛かりにくくすることができる。

図１０に示すように、固定スクリーン３０２は、カバー３０４に装着されているため、簡便に駆動部３００に固定することができる。また、カバー３０４は、可動スクリーン３０１からの光が通過する開口３０４ａを備え、固定スクリーン３０２は、開口３０４ａの、可動スクリーン３０１からの光が通過しない領域に配置される。これにより、固定スクリーン３０２を通った光の光路と、可動スクリーン３０１を通った光の光路とを接近させることができ、運転者の視野において、固定スクリーン３０２の画像と可動スクリーン３０１の画像を円滑に並べて配置できる。なお、可動スクリーン３０１からの光が通過する開口３０４ａと、固定スクリーン３０２が装着される開口は必ずしも繋がってなくてもよく、開口３０４ａの形状、大きさも適宜変更され得る。

＜実施形態２＞
上記実施形態１に比べて、実施形態２は、駆動部３００の構成が異なっている。また、実施形態２では、固定スクリーン３０２が省略され、図１５（ｂ）の比較例と同様、可動スクリーン３０１のみを備えている。その他の構成は、上記実施形態１と同様である。以下、実施形態２に係る駆動部３００の構成について説明する。

図１９は、駆動部３００の構成を示す斜視図である。

駆動部３００は、ホルダ３２１と、カバー３２２と、４つの板バネ３２３と、ワッシャー３２４と、ネジ３２５と、ベース３２６と、支持部材３２７と、ワッシャー３２８と、ネジ３２９と、支持部材３３０と、エンコーダ３３１と、磁気回路３３２とを備えている。可動スクリーン３０１は、ホルダ３２１に保持されている。カバー３２２には、開口３２２ａが形成され、この開口３２２ａから可動スクリーン３０１が露出している。また、カバー３２２には、開口３２２ａからＸ軸方向およびＹ軸方向に延びる切欠き３２２ｂが形成されている。

ホルダ３２１は、板バネ３２３によって、Ｚ軸方向に移動可能に支持されている。板バネ３２３の端部が、ワッシャー３２４とネジ３２５によりホルダ３２１に固定されている。支持部材３２７がベース３２６に設置され、この支持部材３２７に、板バネ３２３がワッシャー３２８とネジ３２９により固定されている。さらに、ベース３２６には磁気回路３３２が設置されている。ホルダ３２１に保持されたコイル（図示せず）に磁気回路３３２から磁界が印加される。コイルに電流を流すことにより、ホルダ３２１がＺ軸方向に駆動される。

図２０は、磁気回路３３２の構成を示す分解斜視図である。

磁気回路３３２は、第１のヨーク３３３と、第１の磁石３３４ａ、３３４ｂと、第２のヨーク３３５と、第２の磁石３３６ａ、３３６ｂとを備えている。

ベース３２６は、平面視において略正方形の輪郭を有する。ベース３２６は、磁性体からなっている。ベース３２６には、開口３２６ａと、複数のボス３２６ｂと、複数のネジ穴３２６ｃと、抜き孔３２６ｄが形成されている。開口３２６ａは、図２に示す補正レンズ１０７からのレーザ光をＺ軸正方向に通すためのものである。ボス３２６ｂは、ベース３２６上に設置される各部材を所定の位置に位置決めするためのものである。ネジ穴３２６ｃは、ベース３２６上に設置される各部材をネジで固定するためのものである。抜き孔３２６ｄは、ベース３２６上に各部材を設置する際に、ベース３２６の裏側からドライバー等のジグを挿入するためのものである。

第１のヨーク３３３は、外側の壁部３３３ａと内側の壁部３３３ｂとを備える。壁部３３３ａ、３３３ｂの互いに向き合う内側面に、それぞれ、第１の磁石３３４ａ、３３４ｂが装着される。また、第２のヨーク３３５は、外側の壁部３３５ａと内側の壁部３３５ｂとを備える。壁部３３５ａ、３３５ｂの互いに向き合う内側面に、それぞれ、第２の磁石３３６ａ、３３６ｂが装着される。

なお、実施形態２では、実施形態１と異なり、第１のヨーク３３３の外側の壁部３３３ａが２つに分離されていない。このため、壁部３３３ａには、１つの第１の磁石３３４ａが設置される。また、実施形態２では、実施形態１と異なり、第２のヨーク３３５の内側の壁部３３５ｂが２つに分離されており、これら２つの壁部３３５ｂに、それぞれ第２の磁石３３６ｂが設置される。なお、実施形態１と同様、第１のヨーク３３３は、Ｙ軸方向に対称な形状であり、第２のヨーク３３５は、Ｘ軸方向に対称な形状である。

第１の磁石３３４ａ、３３４ｂが設置された状態で、Ｘ軸正側の第１のヨーク３３３が、ベース３２６の開口３２６ａのＸ軸正側に設置され、Ｘ軸負側の第１のヨーク３３３が、ベース３２６の開口３２６ａのＸ軸負側に設置される。また、第２の磁石３３６ａ、３３６ｂが設置された状態で、Ｙ軸正側の第２のヨーク３３５が、ベース３２６の開口３２６ａのＹ軸正側に設置され、Ｙ軸負側の第２のヨーク３３５が、ベース３２６の開口３２６ａのＹ軸負側に設置される。こうして、図２１に示すように、磁気回路３３２がベース３２６上に設置される。

図２２は、ホルダ３２１、可動スクリーン３０１およびコイル３３７の組立て過程を示す斜視図である。

ホルダ３２１は、樹脂等の比重が小さい材料で一体形成されている。ホルダ３２１は、Ｘ軸方向に対称な形状を有している。ホルダ３２１は、可動スクリーン３０１が設置される略長方形の内枠３２１ａと、コイル３３７が設置される略長方形の外枠３２１ｂとを備えている。内枠３２１ａは、４つの橋部３２１ｃによって外枠３２１ｂに接続されている。Ｘ軸方向に並ぶ２つの橋部３２１ｃは、内枠３２１ａのＹ軸方向の中央位置と、外枠３２１ｂのＹ軸方向の中央位置とを繋いでいる。また、Ｙ軸方向に並ぶ２つの橋部３２１ｃは、内枠３２１ａのＸ軸方向の中央位置と、外枠３２１ｂのＸ軸方向の中央位置とを繋いでいる。さらに、外枠３２１ｂの４つの角からそれぞれ放射状に延びるように、４つの被支持部３２１ｄが形成されている。

なお、実施形態１と異なり実施形態２では、内枠３２１ａが外枠３２１ｂに対して高さ方向（Ｚ軸正方向）に変位して設けられている。また、上記実施形態１と同様、外枠３２１ｂはＸ−Ｙ平面に平行に配置されるが、上記実施形態１と異なり、内枠３２１ａは、Ｘ−Ｙ平面に平行な面に対して傾いた状態で配置されている。

内枠３２１ａには、レーザ光を通すための開口３２１ｅが設けられている。開口３２１ｅは、平面視において略長方形の輪郭を有する。開口３２１ｅの周囲に複数の壁３２１ｆが設けられている。この壁３２１ｆの内側に、可動スクリーン３０１の端縁３０１ａが嵌め込まれて、可動スクリーン３０１が内枠３２１ａに装着される。端縁３０１ａは、可動スクリーン３０１のその他の部分よりも肉厚となっている。可動スクリーン３０１は、接着剤により内枠３２１ａに固定される。

また、外枠３２１ｂの下面には、Ｚ軸負側に突出する鍔状の突起３２１ｇが複数形成されている。これら突起３２１ｇにコイル３３７の内側が嵌め込まれて、コイル３３７が外枠３２１ｂに装着される。コイル３３７は、接着剤により外枠３２１ｂに固定される。コイル３３７は、Ｚ軸に平行な軸の周りを一方向に回るように構成されている。

被支持部３２１ｄの端部には、ＸＹ平面に平行な２つの鍔部３２１ｈが互いに向き合うように形成されている。これら鍔部３２１ｈのＺ軸方向に並ぶ位置に、それぞれ、ネジ孔３２１ｉが形成されている。さらに、Ｙ軸方向に並ぶ２つの被支持部３２１ｄを接続する梁部３２１ｊが形成され、この梁部３２１ｊのＹ軸方向の中央位置の外側面にスケール３２１ｋが設置されている。

図２３は、ホルダ３２１、板バネ３２３および支持部材３２７の組立て過程を示す斜視図である。図２３の４つの板バネ３２３は、全て同じ構造である。Ｙ軸正側の２つの板バネ３２３と、Ｙ軸負側の２つの板バネ３２３は、互いに表裏反転された関係にある。ここでは、便宜上、Ｙ軸負側の上側の板バネ３２３について、構造の説明を行う。なお、図２３では、便宜上、図１９に示す板バネ３２３固定用のワッシャー３２４およびネジ３２５とワッシャー３２８およびネジ３２９の図示が省略されている。

板バネ３２３は、可撓性の金属材料で一体形成されている。板バネ３２３の形状は、Ｘ軸方向に対称である。板バネ３２３のＸ軸方向の中央位置、すなわち、Ｘ軸方向の対称軸の位置に、２つの孔３２３ａ、３２３ｂと円弧状の切欠き３２３ｃが形成されている。また、板バネ３２３の両端に、孔３２３ｄが形成されている。板バネ３２３は、Ｘ軸方向の中央位置からＸ軸方向の両端に向かうに従って、Ｙ軸方向の幅が徐々に小さくなっている。これにより、板バネ３２３のバネ定数を保ちながら、板バネ３２３の可動端部の軽量化が図られている。

支持部材３２７は、樹脂等の非磁性材料により一体形成されている。支持部材３２７は、Ｘ軸方向に対称な形状を有する。支持部材３２７の上面には、Ｘ軸方向の中央位置に、ネジ穴３２７ａと円柱状の２つの突部３２７ｂがＹ軸方向に並ぶように形成されている。さらに、支持部材３２７の上面には、中央からＸ軸方向の端部に進むに従って高さが低くなる２つの傾斜面３２７ｃが形成されている。なお、支持部材３２７の下面にも、上面と同様、ネジ穴３２７ａおよび２つの突部３２７ｂと２つの傾斜面３２７ｃが形成されている。ネジ穴３２７ａ、突部３２７ｂおよび傾斜面３２７ｃが形成された支持部材３２７の部分は、Ｚ軸方向に対称な形状となっている。

４つの板バネ３２３は、図２３の一点鎖線の矢印に示すように、それぞれ、孔３２３ｄがホルダ３２１側のネジ孔３２１ｉに合わされた状態で、ワッシャー３２４およびネジ３２５（図１９参照）により、ホルダ３２１にネジ止めされる。また、４つの板バネ３２３は、図２３の一点鎖線の矢印に示すように、それぞれ、孔３２３ａと切欠き３２３ｃが支持部材３２７の突部３２７ｂに嵌められ、孔３２３ｂがネジ穴３２７ａに合わされる。この状態で、ワッシャー３２８を介してネジ３２９（図１９参照）がネジ穴３２７ａに留められる。これにより、板バネ３２３がホルダ３２１に固定される。

図２４は、ベース３２６に対する支持部材３２７、３３０とエンコーダ３３１の組立て過程を示す斜視図である。便宜上、図２４では、磁気回路３３２が省略されている。

支持部材３２７は、ベース３２６のＹ軸正側の端部中央位置とＹ軸負側の端部中央位置に置かれて、ベース３２６の裏側からベース３２６にネジ止めされる。さらに、エンコーダ３３１が設置された支持部材３３０が、ベース３２６のＸ軸負側の端部中央位置に置かれて、ベース３２６の裏側からベース３２６にネジ止めされる。なお、ここでは、便宜上、ホルダ３２１、板バネ３２３および支持部材３２７を先に組み立てた後、支持部材３２７をベース３２６に組み付ける流れで説明を行ったが、先に支持部材３２７をベース３２６に設置した後、板バネ３２３を支持部材３２７に固定し、その後、ホルダ３２１を板バネ３２３の端部に固定してもよい。

こうして、ホルダ３２１がベース３２６に支持されると、支持部材３３０のエンコーダ３３１が、ホルダ３２１のＸ軸負側のスケール３２１ｋと対向する。上記実施形態１と同様、エンコーダ３３１は、Ｚ軸方向におけるスケール３２１ｋの移動を光学的に検出するためのものである。

図２５は、カバー３２２が装着される前の駆動部３００の構成を示す斜視図である。

上述の組み立てによって、図２５に示す構造体が構成される。その後、図１９に示すカバー３２２が磁気回路３３２の上面に重ねられる。このとき、カバー３２２の開口３２２ａにホルダ３２１の内枠３２１ａが通され、また、カバー３２２の切欠き３２２ｂにホルダ３２１の橋部３２１ｃが通される。カバー３２２は、磁性体からなっているため、磁気回路３３２の磁力により、磁気回路３３２を構成する第１のヨーク３３３と第２のヨーク３３５の上面に吸着される。これにより、カバー３２２の取り付けが完了し、図１９に示す駆動部３００が構成される。

図２６は、カバー３２２を取り外した状態の駆動部３００の構成を示す平面図である。

実施形態１と同様、破線の丸の領域Ａ１において、第１のヨーク３３３の内側の壁部３３３ｂの側端面と第２のヨーク３３５の内側の壁部３３５ｂの外側面とが互いに重なりあうように、第１のヨーク３３３と第２のヨーク３３５が配置されている。また、この重なり部分において、第１のヨーク３３３の内側の壁部３３３ｂに設置された第１の磁石３３４ｂが、第２のヨーク３３５の内側の壁部３３５ｂの側端面まで延びている。この構成により、上記実施形態１と同様、より効率的に、コイル３３７に磁界を印加することができる。

また、実施形態１と同様、板バネ３２３は、可動スクリーン３０１の長辺に略平行に配置され、長手方向の中央位置においてベース３２６側に固定され、両端がホルダ３２１に接続されている。このように、板バネ３２３を可動スクリーン３０１の長辺に略平行に配置することにより、駆動部３００をコンパクトに収めながら、板バネ３２３の固定位置Ｐ１から両端までの距離Ｌ１を長く確保できる。これにより、ホルダ３２１の駆動時に生じる板バネ３２３の応力が低減され、ホルダ３２１駆動時の負荷が軽減される。これにより、板バネ３２３の変形を防止し耐久性を高めることができる。

＜実施形態２の効果＞
実施形態２の構成によっても、実施形態１と同様の効果が奏され得る。

なお、実施形態２では、図２６に示すように、第１のヨーク３３３の外側の壁部３３３ａと第２のヨーク３３５の外側の壁部３３５ａとの間の隙間、および、第１のヨーク３３３の外側の壁部３３３ａに設置された第１の磁石３３４ａと第２のヨーク３３５の外側の壁部３３５ａに設置された第２の磁石３３６ａとの間の隙間を介して、外枠３２１ｂの４つの角部が、それぞれ板バネ３２３の端部に接続されている。このため、上記実施形態１に比べて、ホルダ３２１に捻れが生じにくくなり、ホルダ３２１および可動スクリーン３０１をより安定的に移動させることができるため、意図しない周波数でホルダ３２１および可動スクリーン３０１が振動することを抑制することができる。

また、実施形態２では、図２５に示すように、内枠３２１ａが、磁気回路３３２の上端よりも高く位置づけられるように、外枠３２１ｂに対して高さ方向に変位して設けられている。これにより、上記実施形態１に比べて、第１のヨーク３３３の内側の壁部３３３ｂと第２のヨーク３３５の内側の壁部３３５ｂを、ベース３２６の中心側に寄せることができ、磁気回路３３２をコンパクトにすることができる。

また、実施形態２では、図２６に示すように、第１のヨーク３３３の内側の壁部３３３ｂおよび第２のヨーク３３５の内側の壁部３３５ｂが、それぞれ幅方向に分離され、内枠３２１ａと外枠３２１ｂとを繋ぐ橋部３２１ｃが、分離された第１のヨーク３３３の内側の壁部３３３ｂの間の隙間３３３ｃおよび分離された第２のヨーク３３５の内側の壁部３３５ｂの間の隙間３３５ｃを通っている。これにより、橋部３２１ｃの体積を抑制でき、ホルダ３２１の軽量化を図ることができる。よって、ホルダ３２１および可動スクリーン３０１のレスポンス性を高めることができる。また、図２５に示すように、外枠３２１ｂから橋部３２１ｃが斜めに立ち上げられているため、図１９に示すように、カバー３２２に切欠き３２２ｂを設けることにより、カバー３２２で磁気回路３３２を覆うことができる。

なお、図２６に示す４つの橋部３２１ｃは、可動スクリーン３０１を安定的に支持できる限りにおいて、何れか１つまたは複数個を省略してもよい。また、橋部３２１ｃが磁気回路３３２を横切る位置は、図２６に示す位置に限られるものではなく、他の位置であってもよい。また、橋部３２１ｃの数も適宜変更可能である。

図２７に示すように、支持部材３２７を第２のヨーク３３５の外側の壁部３３５ａにネジ３２７ｄで固定してもよい。また、図２７に示すように、スケール３２１ｋを梁部３２１ｊの内側面に設置し、エンコーダ３３１を第２のヨーク３３５の外側の壁部３３５ａに設置してもよい。これにより、平面視における駆動部３００の外形を小さくすることができる。

＜実施形態３＞
上記実施形態２では、図２３に示すように、中央から端部に向かうに伴って次第に幅が狭くなる板バネ３２３を用いてホルダ３２１が支持された。これに対し、本実施形態３では、それぞれ可動スクリーン３０１を短辺方向に挟む２対の板バネ３２３のうち少なくとも１対に、板バネ３２３の幅方向に蛇行する伸縮構造が設けられる。

図２８（ｂ）〜（ｄ）それぞれ、実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３の構成を示す平面図である。図２８（ａ）には、実施形態２で用いた板バネ３２３が併せて示されている。

図２８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、実施形態３で用いる板バネ３２３−１〜３２３−３には、中央両側に、クランク形状の伸縮構造３２３ｅ〜３２３ｇが形成されている。伸縮構造３２３ｅ〜３２３ｇは、それぞれ、板バネ３２３にＹ軸正側およびＹ軸負側から切り欠きＣ１を設けることにより形成されている。板バネ３２３−１〜３２３−３は、何れも長手方向に対称な形状である。板バネ３２３−２の伸縮構造３２３ｆは、板バネ３２３−１の伸縮構造３２３ｅに比べて、幅が狭くなっている。また、板バネ３２３−３の伸縮構造３２３ｇは、板バネ３２３−２の伸縮構造３２３ｆに比べて、蛇行部分の長さが長くなっている。

このように、伸縮構造３２３ｅ〜３２３ｇを設けることにより、板バネ３２３−１〜３２３−３は、実施形態２の板バネ３２３に比べて、Ｚ軸方向に曲がりやすくなり、且つ、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向に捻れやすくなる。また、伸縮構造３２３ｅ〜３２３ｆの相違により、板バネ３２３−１〜３２３−３の中では、板バネ３２３−３が最も曲がりやすくなり、次に、板バネ３２３−２が曲がりやすくなる。

図２９（ａ）、（ｂ）は、実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３の反力特性および応力特性を示す図である。図２９（ａ）、（ｂ）には、実施形態２に係る板バネ３２３の反力特性および応力特性が併せて示されている。図２９（ａ）において、横軸は、板バネ３２３、３２３−１〜３２３−３の曲げ量（中央部に対する端部の変位量）であり、縦軸は、端部に掛かる反力である。また、図２９（ｂ）において、横軸は、板バネ３２３、３２３−１〜３２３−３の曲げ量（中央部に対する端部の変位量）であり、縦軸は、板バネ３２３、３２３−１〜３２３−３に掛かる最大応力である。

図中のＴｙｐｅ０が実施形態２に係る板バネ３２３の特性を示し、Ｔｙｐｅ１〜Ｔｙｐｅ３が、それぞれ、板バネ３２３−１〜３２３−３の特性を示している。ここでは、板バネ３２３および板バネ３２３−１〜３２３−３は、それぞれ、全長が７２．８ｍｍ、厚みが０．２ｍｍであり、材料ＢｅＣｕからなっている。板バネ３２３および板バネ３２３−１〜３２３−３において、中央部（固定部）と端部（支持部）を除いた２箇所の板バネとしての有効長は、それぞれ、２９．１ｍｍである。

図２９（ａ）に示すように、実施形態２に係る板バネ３２３では、曲げ量の増加に伴い急激に反力が高まっている。このため、板バネ３２３を用いて可動スクリーン３０１の往復移動に必要な曲げ量を得ようとすると、板バネ３２３に大きな反力が生じ、駆動部３００に大きな駆動力が必要となる。たとえば、実施形態２に係る板バネ３２３では、１ｍｍの曲げ量（可動スクリーン３０１の移動量）を得ようとすると、４Ｎの駆動力が必要となる。また、このように反力が急激に高まり、反力特性の直線性が低下すると、可動スクリーン３０１の駆動制御が難しくなる。

これに対し、実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３では、図２９（ａ）に示すように、実施形態２に係る板バネ３２３に比べて、曲げ量の増加に伴う反力の増加が緩やかになっており、反力特性の直線性が高まっている。このため、実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３では、１ｍｍの曲げ量（可動スクリーン３０１の移動量）を得るために、駆動力を２Ｎ以下に抑制でき、特に、板バネ３２３−２、３２３−３では、駆動力を１．５Ｎ程度まで抑制できる。また、板バネ３２３−１〜３２３−３では、反力特性の直線性が向上したため、可動スクリーン３０１の駆動制御を容易に行い得る。

他方、図２９（ｂ）に示すように、板バネ３２３−１〜３２３−３では、伸縮構造３２３ｅ〜３２３ｇ部分の面積が低下するため、実施形態２の板バネ３２３に比べて最大応力が高くなる。ここで、最大応力が高くなるほど、板バネ３２３−１〜３２３−３の反復変形時の応力集中により、板バネ３２３−１〜３２３−３が破断するまでの寿命が短くなる。このため、板バネ３２３−１〜３２３−３の曲げ量に対する最大応力は、なるべく小さいことが好ましい。

たとえば、板バネ３２３−１では、１ｍｍの曲げ量（可動スクリーン３０１の移動量）を得ようとすると、３００Ｎ／ｍｍ^２を超える応力が生じる。これに対し、板バネ３２３−２、３２３−３では、１ｍｍの曲げ量（可動スクリーン３０１の移動量）を得る場合の応力が、２００Ｎ／ｍｍ^２程度に抑制される。これにより、たとえば、反復変形の回数が１０^１０回を超える程度まで、板バネ３２３−２、３２３−３の寿命を延ばすことができる。したがって、長寿命化を図るためには、板バネ３２３−１よりも、板バネ３２３−２、３２３−３を用いることが好ましい。

以上から、図２８（ｂ）〜（ｃ）に示す板バネ３２３−１〜３２３−３を用いることにより、より小さい駆動力で安定的に、可動スクリーン３０１を往復移動させ得る。特に、板バネ３２３−２、３２３−３を用いることにより、可動スクリーン３０１の駆動制御をより容易かつ安定的に行うことができ、且つ、板バネ３２３−２、３２３−３の寿命をより長くできる。

図３０（ａ）は、ホルダ３２１を支持する４つの板バネとして実施形態２に係る板バネ３２３を用いた場合の周波数応答特性を示す図、図３０（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、ホルダ３２１を支持する４つの板バネとして実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３を用いた場合の周波数応答特性を示す図である。図３０（ａ）〜（ｄ）には、シミュレーションに基づく周波数応答特性が示されている。

図３０（ａ）〜（ｄ）を参照すると、実施形態２に係る板バネ３２３（Ｔｙｐｅ０）を用いた場合に比べて、実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３（Ｔｙｐｅ１〜３）を用いた場合は、不要共振の振幅が抑制されていることが分かる。よって、実施形態３に係る板バネ３２３−１〜３２３−３を用いることにより、上述の効果、すなわち、安定的に、可動スクリーン３０１を往復移動させ得るとの効果が得られることが分かる。特に、板バネ３２３−３（Ｔｙｐｅ３）を用いることにより、不要共振の振幅を顕著に抑制でき、且つ、周波数応答特性の直線性を高めることができる。これにより、板バネに設ける伸縮構造は、ホルダ３２１の変位による板バネの変形に、より円滑に追従可能なように、より幅狭で且つ長く形成することが好ましいと言える。すなわち、伸縮構造は、より柔らかくなるように構成することが好ましい。

なお、図３０（ｄ）に示した板バネ３２３−３（Ｔｙｐｅ３）の周波数応答特性では、２０００Ｈｚの周波数付近にゲインの変動が生じている。他方、上記のように可動スクリーン３０１を６０Ｈｚ程度の周波数で駆動する場合、可動スクリーン３０１の停止動作や起動動作等、種々の複雑な制御動作を安定的に行うためには、サーボ系の制御帯域を２０００Ｈｚ程度まで確保しておくことが好ましい。このため、２０００Ｈｚ付近に生じているゲインの変動は、解消することが好ましい。

この課題に対し、本願発明者らは、上記実施形態２における、ホルダ３０３を支持する４つの板バネのうち、Ｚ軸正側の一対の板バネの座屈剛性と、Ｚ軸負側の一対の板バネの座屈剛性とを、互いに相違させることを検討した。具体的には、Ｚ軸正側の一対の板バネとして図２８（ａ）〜（ｄ）の何れか１つの板バネを用い、Ｚ軸負側の一対の板バネとして図２８（ａ）〜（ｄ）の他の１つの板バネを用いることを検討した。

ここで、座屈剛性とは、図２８（ａ）〜（ｄ）の各板バネにおいて、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。

図３１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態３に係る駆動部３００の構成を示す斜視図である。図３１（ａ）〜（ｃ）では、支持部材３２７を破線で示して、板バネの中央付近が透視された状態となっている。

図３１（ａ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネとＺ軸負側の一対の板バネが、何れも、図２８（ｄ）の板バネ３２３−３となっている。これに対し、図３１（ｂ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネが図２８（ａ）の板バネ３２３となっており、Ｚ軸負側の一対の板バネが図２８（ｄ）の板バネ３２３−３となっている。また、図３１（ｃ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネが図２８（ｄ）の板バネ３２３−３となっており、Ｚ軸負側の一対の板バネが図２８（ａ）の板バネ３２３となっている。

したがって、図３１（ａ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネの座屈剛性と、Ｚ軸負側の一対の板バネの座屈剛性とが、互いに同じとなっている。これに対し、図３１（ｂ）、（ｃ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネの座屈剛性と、Ｚ軸負側の一対の板バネの座屈剛性とが、互いに相違している。

図３２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図３１（ａ）〜（ｃ）に示した駆動部３００の周波数応答特性（実測値）を示す図である。図３２（ａ）〜（ｃ）には、各駆動部３００のゲイン特性が示されている。

図３２（ａ）を参照すると、２０００Ｈｚのやや手前において、ゲインの変動が生じている。このように、ゲインに変動が生じると、駆動部３００の制御が不安定になる虞がある。

これに対し、図３２（ｂ）を参照すると、図３２（ａ）の場合に比べて、２０００Ｈｚ付近のゲインの変動が抑制されている。また、図３２（ｃ）を参照すると、２０００Ｈｚ付近のゲインの変動がさらに顕著に抑制されて、ピーク状の大きな変動が見られない。

以上から、Ｚ軸正側の一対の板バネとＺ軸負側の一対の板バネに互いに異なる板バネを用いて座屈剛性を相違させることにより、２０００Ｈｚ付近までの帯域において、駆動部３００のゲインを安定化させ得ることが確認できた。

なお、このような作用は、以下の理由により達成されるものと考察される。

まず、図３１（ａ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネ３２３−３とＺ軸負側の一対の板バネ３２３−３とは、構成が同一であり、座屈剛性が同じであるため、略同じ位相で振幅し、同じ共振周波数で共振する。この場合、上下の板バネ３２３−３とこれら板バネ３２３−３に挟まれた被支持部３２１ｄとで構成される共振系において、上下の板バネ３２３−３における共振モードが強められ、大きな振幅が生じる。これにより、図３２（ａ）に示すように、２０００Ｈｚ付近において、大きなゲインの変動が生じたものと考えられる。

これに対し、図３１（ｂ）の構成では、Ｚ軸正側の一対の板バネ３２３とＺ軸負側の一対の板バネ３２３−３とは、構成が異なっており、座屈剛性が相違するため、共振点が互いに相違する。このため、上下の板バネ３２３、３２３−３とこれら板バネ３２３、３２３−３で挟まれた被支持部３２１ｄとで構成される共振系において、上下の板バネ３２３、３２３−３における共振モードが強められることが起こりにくく、大きな振幅が生じることが抑制される。これにより、図３２（ｂ）に示すように、２０００Ｈｚ付近において、大きなゲインの変動が抑制されたものと考えられる。

同様に、図３１（ｃ）の構成においても、Ｚ軸正側の一対の板バネ３２３−３とＺ軸負側の一対の板バネ３２３とは、構成が異なっており、座屈剛性が相違するため、共振点が互いに相違する。このため、図３２（ｂ）と同様、２０００Ｈｚ付近において、大きなゲインの変動が抑制されたものと考えられる。

以上から、Ｚ軸正側の一対の板バネとＺ軸負側の一対の板バネの座屈剛性を相違させることにより、ゲインの変動を抑制できると考えられる。なお、図３１（ｂ）、（ｃ）には、図２８（ａ）、（ｄ）の板バネ３２３、３２３−３の組み合わせを示したが、座屈剛性が異なる他の板バネの組み合わせであってもよい。たとえば、図２８（ｂ）、（ｄ）の板バネ３２３−１、３２３−３の組み合わせや、図２８（ｂ）、（ｃ）の板バネ３２３−１、３２３−２の組み合わせによっても、同様の効果が得られることが想定され得る。この他、図２８（ｂ）〜（ｄ）以外のクランク形状の伸縮構造を有する板バネを用いてもよい。

なお、板バネの対の数は、必ずしも２つでなくてもよく、３対以上の板バネがＺ軸方向に配置されてもよい。この場合も、これら板バネの少なくとも１つに伸縮構造を形成して、反力の低減と、周波数応答の改善を図ることが好ましい。また、図２８（ｂ）〜（ｄ）では、伸縮構造が、板バネの中央両側の中央側近位置に形成されたが、この位置から端部側にずれた位置に伸縮構造を配置してもよい。

＜その他の変更例＞
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１、２では、ホルダ３０３、３２１が樹脂で形成されたが、ホルダ３０３、３２１が、樹脂と軽量合金（たとえば、マグネシウム合金等）によるハイブリッド構造とされてもよい。この場合、渦電流の発生を抑制するため、少なくともコイル３１５、３３７と直接接触する部分は樹脂により構成し、好ましくは、コイル３１５、３３７に近接する部分も樹脂により構成する。ホルダ３０３、３２１は、軽量合金で形成する部分に樹脂で形成する部分をインサート成形することにより形成される。こうすると、軽量合金によりホルダ３０３、３２１の軽量化を図りながら機械的強度を保つことができ、樹脂により、電気的な障害を抑制できる。

また、上記実施形態１、２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３０１を移動させる駆動部３００の構成も、実施形態１、２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。

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
２０１ … 画像処理回路（画像処理部）
３００ … 駆動部
３０１ … 可動スクリーン（スクリーン、第１のスクリーン）
３０２ … 固定スクリーン（第２のスクリーン）
３０３ … ホルダ
３０３ａ … 内枠
３０３ｂ … 外枠
３０３ｃ、３０３ｊ … 橋部
３０３ｄ … 被支持部
３０４ … カバー
３０４ａ … 開口
３０５ … サスペンション
３０５ｂ … 板バネ部（板バネ）
３０７ … ベース
３１０ … 磁気回路
３１１ … 第１のヨーク
３１１ａ、３１１ｂ … 壁部
３１１ｃ、３１１ｄ、３１１ｆ … 隙間
３１２ａ、３１２ｂ … 第１の磁石
３１３ … 第２のヨーク
３１３ａ、３１３ｂ … 壁部
３１４ａ、３１４ｂ … 第２の磁石
３２１ … ホルダ
３２１ａ … 内枠
３２１ｂ … 外枠
３２１ｃ … 橋部
３２１ｄ … 被支持部
３２２ … カバー
３２２ａ … 開口
３２３ … 板バネ
３２３−１〜３２３−３ … 板バネ
３２３ｅ〜３２３ｇ … 伸縮構造
３２６ … ベース
３３２ … 磁気回路
３３３ … 第１のヨーク
３３３ａ、３３３ｂ … 壁部
３３３ｃ、３３５ｃ … 隙間
３３４ａ、３３４ｂ … 第１の磁石
３３５ … 第２のヨーク
３３５ａ、３３５ｂ … 壁部
３３６ａ、３３６ｂ … 第２の磁石

Claims (6)

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第１のスクリーンと、
   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第２のスクリーンと、
   前記第１および第２のスクリーンからの光により虚像を生成する光学系と、
   前記第１のスクリーンを光軸方向に往復移動させる駆動部と、
   前記第１のスクリーンおよび前記第２のスクリーンに照射される前記光を映像信号に応じて変調させる画像処理部と、を備え、
   前記駆動部による前記第１のスクリーンの往復移動に伴って動的な奥行き画像を表示するとともに、
   前記第２のスクリーンによって静的画像を表示する、
   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、
   前記第２のスクリーンは、前記駆動部により移動される前記第１のスクリーンの移動範囲の外側で、且つ、前記第１のスクリーンに対して前記光軸方向に垂直な方向に変位した位置に固定されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項１または２に記載の画像表示装置において、
   前記第２のスクリーンは、前記第１のスクリーンよりも、前記光源から光学的に離れた位置に配置されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記第１のスクリーンは、略長方形の形状を有し、
   前記第２のスクリーンは、前記第１のスクリーンの短辺に平行な方向に、前記第１のスクリーンから離れた位置に配置されている、
   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、
   前記第１のスクリーンおよび前記駆動部を覆うカバーを備え、
   前記第２のスクリーンは、前記カバーに装着されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項５に記載の画像表示装置において、
   前記カバーは、前記第１のスクリーンからの光が通過する開口を備え、
   前記第２のスクリーンは、前記開口の前記第１のスクリーンからの光が通過しない領域に配置されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。

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