JPH07508106A - デュアルイメージ頭部取り付け式表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デュアルイメージ頭部取り付は式表示装置発明の分野 本発明は、観察者の冬目にイメージを同時に与える頭部取り付は式又はヘルメッ ト取り付は式表示装置に関する。より詳細には、本発明は小型走査光学を用いて ２つのラスク表示を形成する表示装置に関する。

発明の背景 頭部取り付は式視覚表示デバイスには多くの用途がある。過去において、これら の用途の大部分は軍用であり、そこでは典型的な用途はヘルメット取り付は式表 示装置である。これらの軍用デバイスの多くは片目のみにイメージを表示し、ユ ーザが表示を°通して”見えるように表示を生の背景の上に重ねるものである。

他の゛デュアルイメージデバイスは、２つのイメージを冬目に１つずつ同時に表 示するものである。斯かる従来の軍用デバイスは軍事用途において通常着用され るヘルメット上に取り付けられ、ユーザが表示装置から情報を受けなから航杢機 を飛行せしめるか、装置を作動せしめることが出来るようにしている。

最近、デュアルイメージ表示装置に対する他の応用が生じている。これらのより 新しい応用は、表示が透明ではなく一表示装置によって生じたイメージが生のイ メージ（Ｉ　ｉｖｃ　ｉｍａｇｅ）に取って代えられる“バーチャルリアリティ （ｖｉｒＬｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ）”表示装置を含んでいる。ユーザに与えら れるイメージがユーザがその頭部を動かす時に変化するように頭部位置検知器と 組み合わせることが出来る。バーチャルリアリティ表示装置によって、表示装置 を制御するコンピュータがユーザの視覚環境を効果的に制御出来るようになる。

従来の軍用表示装置と先行技術のバーチャルリアリティ表示装置の両方共、幾つ かの先行技術の一つを用いている。一つの種類の″従来の“ヘルメット取り付は 式デュアルイメージ表示装置は一対の従来の陰横線管（ＣＲＴ）を用いて２つの イメージを発生する。一般的に、ＣＲＴはユーザのヘルメットの上に取り付けら れ、光学システムにより、着用者はヘルメットバイザー（ｈｅｌｍｅｔ　ｖｉｓ ｏｒ）の内面にイメージを投影することによりＣＲＴイメージの拡大イメージを 見ることが出来るようになっている。妥当な分解能を得るために、これまで高価 であるためその用途が軍事的用途に限られていた小型高分解能ＣＲＴを用いる必 要があった。加つるに、斯かる表示装置はしばしば嵩ぼり、重（、これにより首 の疲労を引き起こし、且つユーザの頭部の近（に高電圧と強力な磁界を発生す他 の従来の頭部取り付は式表示装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ）受動マトリクスＬ ＣＤパネル又は他の平坦パネルを用いている。これらの後者の表示装置はＣＲＴ 式デバイスに概念的には類似しているが、ＣＲＴの代わりに一つ又は二つの平坦 パネルを用いて視覚イメージを発生している。これらの平坦パネル表示装置は、 それらが一般的に軽量であり、安価であって、民生用バーチャルリアリティ表示 装置等の用途に好適とする点においてＣＲＴ表示装置に対する利点を有している 。しかしながら、これらは付加的な欠点を被る。一般的に、現在入手可能な平坦 パネル表示装置はＣＲＴ表示装置と比較すると画質の劣るイメージを発生する。

加つるに、受動マトリクスＬＣＤパネルは長いイメージ残像の影響を受け、従っ て速（動くイメージはひど（ぶれたイメージとして感知されてしまう。

別の従来の種類のデュアルイメージ頭部取り付は式表示装置は、ユーザの近（で はあるが、固定されたプラットホームの上に取り付けられるＣＲＴ又はＬＣＤパ ネルを用いてイメージを発生し、干渉性のフフイバオプチック束を用いてイメー ジをヘルメットに送って表示せしめている。上で論じられた欠点に加えて、干渉 性ファイバ束の高いコストによって、この後者の種類の表示装置の、特に比較的 低コストの民生用途における使用を限定していた。

上記従来のデュアルイメージ表示装置のバーチャルリアリティデバイスにおける 使用において生じた別の問題は、イメージ領域の黒い背景と周囲の黒い非イメー ジ領域との間の明確な境界線をユーザが通常、感知してしまうことである。“バ ーチャルリアリティ”の体験はこの境界線が感知されないか、或いは最小限にな った場合に向上することが見いだされている。

デュアルイメージ表示装置及び特に低コスト民生用バーチャルリアリティ表示装 置に好適な別の種類の小型表示装置は機械的走査表示装置である。この後者の表 示装置は一列の発光デバイスを用いて一列のイメージを発生している。このライ ンイメージはミラーからユーザの目に反射される。ラインイメージが変化する時 にこのミラーを機械的に動かすことにより、ラスク走査イメージを発生すること が出来る。適切な光学装置により、表示装置をユーザの頭部の上に都合良く取り 付けられる点まで小型化することが出来る。斯かる種類の表示装置は、本発明の 譲り受け人に譲り受けられた米国特許第４．９３４．７７３号及び第４．００３ ．３００号に詳細に記載されている。これらの後者の特許の開示は本明細書に参 照として引用されている。

これらの後者の表示装置は高いコントラストを有しており、斯くしてイメージと 背景との境界線が最小限になるためバーチャルリアリティデバイスに特に適して いる。しかしながら、これらの表示装置は機械的に動くミラーを利用しているた め、機械的な振動が問題となる。一つのイメージのみを発生する表示装置におい て、これらの機械的振動はミラー支持体の慎重な設計、平衡錘及び対称駆動モー タの使用によって最小限にすることが出来る。斯かる解決法は本発明の譲り受け 人に譲り受けられた米国特許第４．９０２．０８３号に詳細に述べられている。

しかしながら、２つの別々の表示装置が用いられて２つのイメージを、例えばバ ーチャルリアリティシステム（ｖｉｒｔｕａｌ　ｒｅａｌｉｔｙ　ｓｙｓｔｅｍ 、ｓ）において発生すると、これらの２つの表示装置が相互作用して特にユーザ に不快感をもたらす低周波数”ビード振動を発生するため、この振動の問題が大 きくなってしまう。

従って、本発明は眼鏡のように着用することができ、透明及び不透明表示装置の 両方として構成出来る軽量デュアルイメージ表示機構を提供するものである。

この表示装置は非常に高いコントラストを有しているため、イメージ領域の黒い 背景と周囲の背景との明確な境界線がなく、そして表示イメージが低い残像性を 有するため不鮮明なイメージなしに頭部追跡（ヘットトラッキング　ｈ　ｅ　ａ 　ｄｔｒａｃｋｉｎｇ）を行うことが出来る故に、バーチャルリアリティ表示装 置としての使用に好適である。この走査機構は、デュアルイメージ表示装置を頭 部運動追跡機構と組み合わせて表示装置を頭部運動に応答せしめることが出来る ようにデュアルイメージ頭部取り付は式用途における振動を低減するように設計 されている。デュアルイメージ表示装置アーキテクチュアは両方の表示装置の間 に電子装置を効率的に共有せしめるように設計されている。加つるに、この機構 はイメージをフルカラーで表示するように設計することが出来る。

発明の要約 上記の問題は、１つの機械的走査デュアルイメージ表示デバイスが２つの別々の 走査ミラー機構を走査ミラーを互いに反対に移動せしめ、反力を実質的に相殺せ しめる共通の制御装置と共に利用する本発明の１つの例示的な実施例によって解 決される。この相殺は、これらのミラーの各々に個別の駆動機構を配設して、こ れらの２つの駆動機構を共通に制御して、ミラー運動の結果として表示装置全体 に作用する反力が相殺するように各表示装置の幾何形状を構成することにより達 成される。

より詳細には、各ミラーは、その運動が正弦波的であり、且つ他方のミラーの運 動に対して同等であり反対となるように駆動され、運動中のミラ一部分の重量分 布は各ミラーからの反カヘクＩ・ルが共線的であり、大きさが同等であり、反対 の符号を有するように構成されている。

第二の実施例において、両方のミラーアセンブリを共通の源から駆動することに より振動が低減する。より詳細には、両方のミラーは共通モータによって駆動さ れる偏心連結機構によって振動する。

図面の簡単な説明 図１は、”眼鏡”型フレームに嵌合するようにデュアルイメージ表示デバイスの 主な成分の基本構成を示す本発明の例示的実施例の幻影平面図である。

図２は、主成分の相対的定位を示す図１に示されている本発明の実施例の部分等 角図である。

図３は、独立駆動コイルを有する例示的デユアルミラーマウントの平面図である 。

図４は、図３に示されているデユアルミラーマウントの正平面図である。

図５は、図３に示されているデユアルミラーマウントの正等角図である。

図６は、ミラーベースが切り欠いている一方のミラーアセンブリのミラーマウン ト反び駆動コイルの拡大図である。

図７は、図４の断面線７−７に沿って取られたばね丁番を示すミラーマウント及 び駆動コイルの断面図である。

図８は、図６の断面線８−８に沿って取られたばね丁番を示すミラーマウント及 び駆動コイルの断面図である。

図９は、図４の断面線９−９に沿って取られた“Ｅ”磁石フレームの断面図であ る。

図１０は、本発明に用いられるのに好適な“Ｃ”磁石フレームの部分等角図であ る。

図１１は、各ミラーシステムにおける力計算に伴う種々の点を示す概念図である 。

図１２Ａは、図１１のミラーアセンブリの角位置の時間対波形図である。

図１２Ｂは、図１１におけるミラーアセンブリ１１０２に関連する光電池によっ て生じる信号の時間対波形図である。

図１２Ｃは、図１１におけるミラーアセンブリ１１０２におけるミラー駆動コイ ルに供給される駆動電流の時間対波形図である。

図１２Ｄは、図１１におけるミラーアセンブリ１１００の角位置の時間対波形図 である。

図１２Ｅは、図１１におけるミラーアセンブリ１１００に関連する光電池によっ て生じる信号の時間対波形図である。

図１２Ｆは、図１１におけるミラーアセンブリ１１００におけるミラー駆動コイ ルに供給される駆動電流の時間対波形図である。

図１３Ａは、図１１におけるミラーアセンブリ１１０２の角位置の時間対波形図 である。

図１３Ｂは、図１１におけるミラーアセンブリ１１０２におけるミラー駆動コイ ルに供給される駆動電流の時間対波形図である。

図１３Ｃは、不等ミラーアセンブリを補償するために図１１におけるミラーアセ ンブリ１１０２におけるミラー駆動コーイルに供給される駆動電流の時間対波形 図である。

図１３Ｄは、図１１におけるミラーアセンブリ１１００の角位置の時間対波形図 である。

図１３Ｅは、図１１におけるミラーアセンブリ１１００に関連する光電池によっ て生じる信号の時間対波形図である。

図１３Ｆは、不等ミラーアセンブリを補償するために図１１におけるミラーアセ ンブリ１１００におけるミラー駆動コイルに供給される駆動電流の時間対波形図 である。

図１４は、ミラーを駆動してミラーの間のビート周波数を消す例示的サーボル− プを開示している電気的略ブロック図である。

図１５は、偏心駆動機構を有する例示的デユアルミラーマウントの第二実施例の 平面図である。

図１６は、図１５に示されているデユアルミラーマウントの正平面図である。

図１７は、図１５に示されているデユアルミラーマウントの背平面図である。

図１８は、図１５に示されているミラーマウントの側面図である。

図１９は、図１５に示されているミラーマウントの正等角図である。

図２０は、図１５に示されている第二実施例における各ミラーシステムに対する ノＪ計算に伴う種々の点を示す概念図である。

図２１は、ホストコンピュータに一体化されている本発明のデュアルイメージ表 示システムの全略ブロック図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図１は、上記の走査ミラー技術を用いている例示的デュアルイメージ表示ユニッ トの略幻影図を示している。この本発明の実施例は、比較的軽量であり、眼鏡に 類似したパッケージに構成することが出来るため、ユーザの冬目にイメージが与 えられるバーチャルリアイティデバイスに特に有用である。図２は図１の平面図 として示されているデバイスの部分等角図であり、図１及び図２は両方共、基本 デバイスエレメントの位置を示す部分図である。

より詳細には、このデバイスは成型されたプラスチックケース９がら成っており 、このケース９はユーザの目を囲むように成形されている。成型されたプラスチ ックケースは中空であり、周囲の背景の光がイメージに干渉しないようにするし たイメージを見るために２つの透明視覚窓１６及び１７が配設されている。窓に は、所望に応じて眼鏡の処方を具備し得る。ユーザの鼻につかえないようにする ために切り欠き７が配設されている。ハウジングの湾曲部（図示せず）はユーザ の鼻の前部に嵌められ、ハウジングの全幅部分に延設しており、湾曲した／Ｘウ ジングの幅はケースの頂部において隙間がなくなるように減少している。

これらのミラーは部分的に反射性であり、この装置を“シースルー（ｓｅｐ−ｔ ｈｒｕ）”にするためにケース９には透明前部が配設されている。この機械的構 成は対称性であり、デバイスの緒成分はデバイスの中心線１９の両側に対称的に 定位されている。ユーザの目に同じか、或いは異なったイメージが与えられるよ うにするために、２つの完全な独立したイメージ表示機構が用いられている。

各表示機構は、発光デバイスアレイ、光学システム及び振動ミラーから成ってい る。発光デバイスを異なったパターンに構成することが出来るが、これらの発光 デバイスは直線アレイで配列するのが好ましい。２つの直線デバイスアレイ１１ 及び２６が例示的実施例において紙面に入るようにかつ紙面から出るような状態 で延びているように略示されている。これらの発光デバイスアレイ１１及び２６ は、セラミック基板１０及び２７の上に取り付けることが出来る複数の発光ダイ オード（ＬＥＤ）から例示的に構成することが出来、これらのセラミック基板は 又、ＬＥＤデバイスを制御し照明するのに用いられる従来のシフトレジスタ及び ドライバ（図示せず）をも支持している。これらのシフトレジスタ及びドライバ は前記の米国特許第４．９３４．７７３号及び第４．００３．３００号により詳 細に記載されているようにミラーの運動に同期してＬＥＤデバイスを制御するコ ンピュータにリード線（図示せず）によって接続されている。

発光デバイス１１及び２６によって放射される光は、レンズ系における歪を補正 するために電界平坦化器として作用する発散レンズ１及び２５を通過する。図１ において、発散レンズ１及び２５は基板ｌＯ及び２６の直上に定位されているよ うに図示されているが、これらの補正レンズ１及び２５を基板１０及び２６の前 部に定位することも可能である。ＬＥＤ基板１０及び２７の位置を調節して見掛 けのイメージ距離を変えてユーザの好みに適応させるために１つの機構（図示せ ず）を配設することが出来る。斯かる焦点調節は眼精疲労を最小限にするのに有 用であることが分かつている。

発光デバイスアレイ１１及び２７は、光が矢印２１の方向に投影されるように位 置決めされている。次に、この光はレンズ３．４及び２０の方向に送られるよう に一対の不動ホールディングミラー（ｎｕｎ−ｍｏｖａｂｌｅ　ｆｏｌｄｉｎｇ 　ｍ１ｒｒｏｒ）２及び２４から反射される。ＬＥＤアレイ１１及び２７１こよ って発生するイメージがユーザによって心地よく見えるようにするためにこれら のイメージを拡大するべく拡大レンズ３．４及び２０が用いられている。拡大さ れたイメージは次に一対の走査ミラー６及び１８から反射される。レンズ３．４ 及び２０は眼鏡レンズとして構成され得る。非球面輪郭を用いる単一レンズ設計 を用いることが出来、これはプラスチック材料から製造することが出来る。

ミラー６及び１８は破線５で示されるように動くように種々の点において丁番付 けすることが出来る。図１及び２に示されている例示的実施例では、ミラー転心 ８及び３０がミラーの一端に図示されている。ミラーの端部における定位は、こ れらのミラーがシースルー表示装置としての使用のために半透明である場合には 望ましいが、ミラー転心はこれ以降詳細に論じられるように他の点に定位するこ とも出来る。前記の米国特許第４．９３４，７７３号及び第４．００３．３００ 号に詳細に論じられているように、ミラー６及び１８の振動運動によって、直線 ＬＥＤアレイ１１及び２７によって発生するラインイメージはユーザが矩形ラス ク走査イメージを感知するように位置を時間に対して変化する。これらのＬＥＤ がこれらのミラーの運動の期間中の適切な時間において照明されるように適切に 制御される場合、英数字テキスト又はグラフィックの完全な二次元イメージをユ ーザの目の各々に発生することが出来る。

光線１４及び２３によって表されるこれらのイメージは、透明窓１６及び１７を 通過して１５及び２２によって略示されているユーザの目に送られる。透明窓１ ６及び１７は又、埃及び汚染物質が表示機構に達しないように作用している。

特定の場合、例えば、発光デバイス１１及び２６が赤色光を放射する場合、窓１ ６及び１７は赤色フィルタを含み、周囲光の反射によるイメージの干渉を最小限 にすることが出来る。

このデュアルイメージ表示デバイスはユーザの耳にがけられヒンジ１３等のヒン ジによってこの機構にヒンジ付けされているサイトピース１２及び２８に取り付 けることが出来る。この構成により、このデバイス全体は従来の眼鏡と同様の様 式でコンパクトなスペースに折り畳むことが出来る。

図１及び２は走査ミラー６及び１８の位置を示しているが、簡潔を期するために 、これらの後者の図面はミラーを取り付けて駆動するための如何なる機構も示し ていない。図３−９は図１及び２に示されているミラー６及び１８を支持するデ ユアルミラーマウントの１実施例の詳細な図面を示している。これらのデユアル ミラーマウントは、にかわ又はねじ（図示せず）によって図１に示されているケ ース９に固定されるヘース又はフレーム４０から成っている。ヘース４０は金属 から製造され得るが、プラスチック材料から成型されるのが好ましい。ミラー６ 及び１８は、実際には２つのミラー支持体４５及び４３にそれぞれ取り付けられ ており、これらの支持体は板ばねヒンジ８及び３０によってフレーム４０に接続 されている。ヒンジ８及び３０によって、ミラー１８及び６は矢印２１及び２３ の方向に振動することが出来る。ミラー支持体４３及び４５は又、支持体４３及 び４５の面に垂直に延設している延長部４２及び４４を有しており、これらの延 長部はこれ以降述べられるようにミラーを動かすための機構の一部である駆動コ イルを支持している。

このミラーアセンブリは対称的であるため、片方のみを詳細に述べることにする 。より詳細には、図７及び８に示されているように、ミラー支持体４３は板ばね ８によってミラーマウントアセンブリ５１に取り付けられている。ばね８は、ね じ４６及び４８によってミラー支持体４３及びマウントアセンブリ５１に取り付 けられている。この後者の取り付けによって、ミラー支持体４３は一本の線を中 心に旋回することが出来る。図８に示されているように、２つの板ばね８を用い ることが好ましいが、唯一本のばねを用いてミラーマウントアセンブリを支持す ることも出来る。マウントアセンブリ５１は又、ねじ５３及び５７によってフレ ーム４０に取り付けられている。

ミラー１８及び支持体４３は磁界の中で動く電流搬送コイルを含む°音声（Ｖｏ ｉｃｅ）コイル”アセンブリによって駆動される。より詳細には、ミラーマウン ト４３に固く取り付けられている延長部４２はその内端上に成型されているコイ ル支持体６２を有している。コイル支持体６２には音声コイル６４が取り付けら れており、この音声コイル６４は細いワイヤの多くの巻線から成っている。コイ ル６４は、電流をコイルに送る端子にリード線７０及び７２（図６に示されてい る）によって接続されている。これらの接続線及び端子は従来通りであり、詳細 には述べられない。コイル支持体６２とミラー支持体４３との固い接続に因り、 コイル６４が動（に連れて、ミラー１８も共に動く。

コイル６４は、マウントアセンブリ５１に取り付けられている磁石フレームの中 のスロットの中に配置されている。図３乃至９に示されている特定の種類の磁石 フレームは、それがコイルの側面に、或いはその中心を通って延設している３本 のアーム５２．５６及び５８を有しているという点において“Ｅ形”フレームで ある。アーム５２及び５６はにかわ又は他の接着剤によって取り付けられている 小形永久磁石５４及び６０を有している。磁石フレーム５５は磁石５２及び５６ がコイル６４の足部がそれを通って動くスロット内に磁界を発生するように透磁 性材料から構成されている。適切な極性を有する磁石を利用することにより、通 過電流及びコイル６４の巻線に相互作用して、コイル支持体６２及びミラー１８ を動かす力を周知の方法で発生する磁界を発生することが出来る。

延長部４２には図６に最適に示されている不透明平坦フラグ６６も取り付けられ ている。このフラグは光検知？！３６８と対向ＬＥＤ　（図示せず）との間に定 位されている。ミラーが動くと、フラグがミラー行程の一端において光電池とＬ ＥＤとの間を通過する。フラグが光検知器とＬＥＤとの間を通過すると、ＬＥＤ によって放射される光はこのフラグによって光検知器に到達されないように阻止 される。ＬＥＤによって発生する信号は、これ以降述べられるように、ミラーの 動きの振幅及びタイミングを決定するのに用いられる。

図１０は、図３−９に示されている構成の代わりに用いられ得る１つのミラーの ための駆動機構の別の例示的構成の簡易等胸回である。この構成は又、磁石フレ ーム、磁石及びコイルから成る“音声コイル”　ドライバである。磁石フレーム ５５は鋼等の透磁性材料から構成されており、“Ｃ“形を有している。フレーム の上には１つ又は２つの磁石を取り付けることができる（図１０には１つの磁石 ５４しか図示されていない）。磁石５４はにかわ又は他の従来の手段によってフ レームに接着されており、ギャップ５７の間に磁界を発生する。、音声コイル６ ４はギャップ５７に嵌合しており、図３−９に関して前に述べられた様式で動く 。

図３−９において、音声コイル６４は移動ミラーアセンブリ４３．４４に取り付 けられた状態で示されており、磁石フレーム５５はベース４０に取り付けられて いる。しかしながら、磁石フレーム５５は移動ミラーアセンブリ４３．４４にも 取り付けらることが出来、音声コイル６４はベース４０にも取り付けることが出 来るが、これは磁石フレームと音声フィルとの相対的力が重要な要件であるため である。ミラーアセンブリへの磁石フレームの取り付けによって、磁石フレーム へのフレキシブルリード線の必要性が無くなる。

図３−ＩＯに示されているミラー及びドライバ構造は２つの独立したミラーアセ ンブリを含んでいるため、前に論じられた振動の問題を被る。図３−１０に示さ れている構造において、ユーザの頭部に伝えられる振動を低減する１つの方法は 、ミラーが動いた時にそれらが同等の力を発生するようにデバイスの幾何形状を 構成すること、且つこれらのミラーが互いに反対の方向に動くようにこれらのミ ラーを駆動することである。このようにして、デバイスベースに（且つそこから ユーザの頭部に）伝えられる反力を相殺するように構成出来る。

これらの反力が同等であり、互いに反対になることを保証するために、各ミラー は、ミラー振動振幅が制御出来るように、他方のミラーを駆動するのに用いられ る力から独立に調節することが出来る力によって駆動しなければならない。図１ １は、これらの反力の論述の目的のために２つのミラーシステムの全体図を示し ている１、いかの論述は、両方のミラーが実質的に等しい寸法及び重量を有して おり、実質的に等しい回転慣性を有しており、且つ等しい角円弧にわたって移動 することを前提としている。この論述の後において、実際にはこれらの前提が完 全には正確でないという事実に対する考察が行われよう。

図１１において、不規則な形状１１００及び１１０２はミラー、ミラー支持体、 支持体延長部、コイル支持体及びコイルを含む移動ミラーアセンブリの抽象的な 表現である。ミラーアセンブリ１１００は、転心１１１２を中心に機械的に旋回 するように設計されており、アセンブリ１１０２は転心１１１４を中心に旋回す るように設計されている。後に説明されるように、２つのミラーの動きが正弦的 であり、実質的に同等であり、互いに反対方向となるように各ミラーに駆動力が 適用される。例えば、ミラーアセンブリ１１００が矢印１１０４の方向に動（と 、ミラーアセンブリ１１０２は矢印１１０６の方向に動く。適用された力の影響 の下で、これらのミラーは限定された角度にわたって連続的に走査し、各ミラー によって掃引された角円弧は他方のミラーによって掃引された角円弧と等しくな る。

このデユアルミラーマウントは、先ず従来の機械設計理論を用いてデバイスの幾 何形状を配置してベースにおける斯かる反力の相殺を近似的に行うことにより実 質的な相殺を達成するように設計することが出来る。特に、従来の機械設計理論 によると、回転中の質量体にかかる反力は、概念的な′衝突点”に作用する一対 のカベクトル（−次カベクトル及び二次力ベクトル）によって表すことが出来る 。、この“点−は、アセンブリ１１００に対する衝突点１１０８及びアセンブリ １１０２に対する点１１１０として図１１に示されている。実際の移動部分は質 量Ｍと回転慣性モーメントＪを両方とも有するが、これらの２つの後者の属性は 衝突点に定位されている同等点質量として表現することが出来る。

アセンブリ１１００のための二次力ベクトルは衝突点１１０８及び転心１１１２ を通過し、遠心力を表す。−次カベクトル１１０４は二次力ベクトルに垂直な衝 突点１１０８を通過し、質量体を移して、転心１１１２を中心に回転せしめるの に必要な力を表す。同様に、アセンブリ１１０２のための二次力ベクトルは衝突 点１１１０Ｒび転心１１１４を通過し、−次カへクトル１１０６は二次カベクト ルに垂直な衝突点１１１０を通過する。

従来の機械設計理論によると、衝突点は転心を質量体の中心に結合するライン上 に定位されている。例えば、ミラーアセンブリ１１００のための衝突点１１０８ は転心１１１２と質量体１１２０の中心を結合しているライン１１１６の上に定 位されている。ミラーアセンブリ１１００が質ｉＭ、回転慣性（質量体１１２０ を中心とする）Ｊを有し、従って、質量体１１２０の中心から転心１１１２への 距離が転心１１１２から衝突点１１０８への距離となる場合、ＲｐｐがＲｐｐ＝ 　［Ｒｃｇ　＋　ｌ／　（Ｍ＊Ｒｃｇ）］で与えられる。ミラーアセンブリ１１ ００の実際の質量Ｍ及び回転慣性Ｊはその大きさがＭｅｇ　＝　Ｍ（１／（１＋ Ｊ／’（Ｍ＊Ｒｃｇ”３））で与えられる衝突点において定位されている等滴点 質量Ｍｃｇとして表現することが出来る。

ミラーアセンブリがその機械的共鳴振動数で駆動された場合、−次カベクトルは ミラーアセンブリを前後に加速せしめる比較的大きな正弦的量を有する（この力 の大きさはミラーの行程の両極端において最大となる）。この力はミラーアセン ブリの等酒質ｍＭｅｇ及びミラーアセンブリ行程の振幅にのみ依存する。

ミラーアセンブリ１１００及び１１０２における質量の適切な分布により、且つ 適切な転心定位により、ミラーアセンブリの運動によって発生する一次反力は実 質的に相殺するように形成され得る。従来の理論によると、力相殺の基準は、ａ ）ミラーアセンブリの各々のための一次カベクトルが共線的であり、そしてｂ） これらのミラーアセンブリの運動が、−次カベクトルが同等であり反対の大きさ であるように制御されることである。

この機械的システムが対称構造（即ち、対称幾何形状、同等質量、同等回転慣性 等）を有する場合、上記の基準は以下のように書き換える事が出来る。

Ｃ）各ミラーアセンブリのための質量の中心（ミラーアセンブリ１１００に対し ては質量体１１２０の中心、ミラーアセンブリ１１０２に対しては質量体１１０ ２の中心）は転心を結合するライン（ライン１１２４）に垂直なライン上に定位 していなければならないか、或いはライン１１１６及び１１１８はライン１１２ ４に垂直でなけらばならない。

ｄ）ミラーアセンブリはそれらが等しく且つ反対の運動を有するように駆動され なければならない。

上記の基準が各ミラーアセンブリに対して満足する場合、その結果、−次カベク トルが小さい角度のミラーアセンブリ運動に対しては実質的にゼロの和になる転 心を中心とするミラーアセンブリの回転によって発生する遠心力に相当する二次 力ベクトルは、−次カベクトルより小さいが、ミラーアセンブリに残力を生じる 。これらの残力は幾つかの手段によって消すか低減する事が出来る。ミラーアセ ンブリが各ミラーアセンブリの質量の中心及び転心が一致するように設計されて いる場合、二次カベクトルは完全に消される。この種類の設計は非常に望ましく 、図３−９の設計に示されている。しかしながら、これは常に可能とは限らない 。例えば、ミラーアセンブリピボットが図１及び２に示されているようにミラー の端部近くに定位されている場合、モータ質量体は重心をピボットの上に置（た めにケース９の外側に定位される必要がある。

他の代替実施例はミラーアセンブリをしなやかなマウントに懸下し、非平衡−次 又は二次力によって生じたわずかな運動がこのマウントによって吸収されること を含んでいる。別の技術はベースアセンブリに取り付けられ且つミラー振動数の ２倍の振動数に調整された従来の受動共鳴ダンパである。

上記に論じられた機械設計は、両方のミラーが同等で且つ反対の角運動量で動く ことを要件としている。各ミラーアセンブリが他方のアセンブリと正確に同等で ある場合、同等の力が各アセンブリに適用され、所望運動を引き起こす。前記の 米国特許第４．９３４．７７３号は、この目的を達成するサーボシステムを記載 している。図１２Ｃ及び図１２Ｆは、以下に詳細に論じられる適切な適切な波形 を示している。しかしながら、実際の例において、２つのミラーアセンブリを通 常の製造許容差で構成することや、それらが同等に挙動することは一般的には不 可能である。２つのアセンブリの共鳴振動数が異なる場合、各ミラーに対する同 等な駆動力の適用は等振幅の運動を達成しない。

或いは、この問題を解決しようとして前記の米国特許第４．９３４．７７３号に 記載されている独立のサーボ制御装置を各ミラーアセンブリに対して用いる場合 、別の好ましくない結果が生じる。２つの共鳴系の固有のカップリングの故に、 個別のサーボは所望の安定状態を達成することが出来ない。これはユーザにとっ て最も不快感を与える低振動数“ビート“として明示され得る。この問題を解決 するために、各ミラーアセンブリの一次カベクトルが同一であり且つ互いに相殺 するように、各ミラーアセンブリを僅かに異なった信号で駆動することが必要と なる。

例示の実施例では、これらのミラーを所望位相相関関係を有する所望振幅で駆動 して一次カベクトル相殺を引き起こすために特別な電子サーボループが用いられ る。共鳴点での作動のために、駆動力はミラー位置に対して９０°位相がずれて いなければならない。この駆動力は波の値を有する駆動電流をミラー駆動コイル に供給することにより達成することが出来る。或いは、適切な駆動は適切に時制 されたパルス列をミラー駆動コイルに適用することにより形成することが出来る 。この相対的時制は図１２Ａ、−１２Ｆに示されている。

図１２Ａは、図１１におけるミラーアセンブリ１１０２等のミラーアセンブリの １つの時間に対する角位置を示している。垂直の破線は光電池のその高”から“ 低”への遷移の時間を表している。共鳴点において、この角位ｍは上記のような 正弦形状を有している。これらの形像電子装置はミラーアセンブリ１１０２が図 １２Ａにおいて実線１２００及び１２０２によって示されるように正の方向に揺 動する時間の間にイメージを表示するように設計されている。

同様にして、図１２Ｄは図１１におけるミラーアセンブリ１１００の時間に対す る角位置を示している。このイメー７はミラーアセンブリ１１００が図１２Ｄに おいて実線１２０４及び１２０６で示される正の方向に揺動している時間の間に 表示される。

図１２Ｂ及び１２Ｅは上記に論じられた各ミラーアセンブリに関連した光電池に よって生じる電子信号を表している。本質的に、光電子信号はミラーアセンブリ がその円弧の中心部にある時には”低”であり、ミラーアセンブリがその行程の 端部近くにある時は“高”となる。これらの信号は以下に論じられるようにサー ボ電子装置において用いられる。

このシステムが完全に整合すると、適正な運動は同一の駆動信号が両ミラーに適 用された時に達成される。図１２Ｃ及び図１２Ｆに示されている各ミラーアセン ブリに対するパルス駆動信号はミラーアセンブリ１１０２に対するパルス１２１ ０−１２１４であり、ミラーアセンブリ１１００に対するパルス１２１６−１２ １８である。安定した作動において、駆動パルスによってシステムに供給される エネルギは空気摩擦及び他の減衰損失に因って失われたエネルギに平衡している 。従って、駆動パルスのパルス幅が増大するとミラーアセンブリ運動の振幅の増 大をもたらす。図１２はミラー帰線運動に適用された駆動パルスを示している。

これはイメージが表示されている間にミラーの速度の乱れを防ぐのに有用である と見いだされている。

しかしながら、これらのミラーアセンブリが完全に整合されていない場合、その 結果生じるミラー運動の振幅は同一の駆動信号が両方のミラーアセンブリに適用 された時に異なる。例えば、図１及び２に示されている形像システムのモデルに おいて、一方のミラーの固有振動数が５０．００Ｈｚであり、他方のミラーアセ ンブリの固有振動数が５０．５０Ｈｚの時、他方のミラーアセンブリの振幅は両 方のミラーアセンブリが図１２Ｃ及び１２Ｆに示されている狭パルスとして示さ れる駆動信号で駆動される時に第一のミラーアセンブリの振幅のわずか７８゜２ ％であることが分かった。

図１３Ｃ及び１３Ｆに示されている形の駆動信号は等しいミラー運動を生じるこ とが分かっている。特に、ライン１３Ａ及び１３Ｄは図１２Ａ及び１２Ｄに示さ れている２つのミラーアセンブリの角位置を表している。ライン１３Ｂ及び１３ Ｅはライン１２Ｂ及び１２Ｅと同等である。図１２Ｃ及び１２Ｃと同じように、 狭パルＸ］、３１０−１３１８はエネルギをシステムに付加して空気摩擦及び他 の損失に因る損失を補う。

より広いパルス１３２０−１３３０は、ミラーアセンブリの有効ばね速度を変化 せしめ、従って、ミラーアセンブリの固有振動数を変化せしめて、これにより同 一の振動数において自己共鳴運動を起こすべく考慮することが出来る。例えば、 図１３Ｃにおいて、ミラーアセンブリ１１０２に適用されるパルス１３２０−１ ３２４はばね力を効果的に増大せしめ、かくしてミラーアセンブリの固有振動数 を上昇せしめるように時制されている。同様に、ミラーアセンブリ１１００に適 用される広パルス１３２６−１３３０はミラーアセンブリの固有振動数を低減す るように時制されている。

図１４は、図１３Ｃ及び１３Ｆに示されている形状にある駆動パルスを供給する ことによりミラーアセンブリ振幅を等しく保つのに満足していると見いだされて いる電子制御システムの略ブロック図を示している。図１４において、ブロック １４００はミラー、ミラー支持体、コイル支持体及び音声コイルモータ駆動コイ ルから成っている物理的システムを表している。２つの入力１４０１及び１４０ ３はモータ駆動電流への駆動電流である。出力１４０８は図１２Ｂ及び１２Ｅに 示されているように、一方のミラー位置光検知器からの論理信号である。出力１ ４１２は、図１３Ｂ及び１３Ｅに示されているように、他方のミラー位置光検知 器からの論理信号である。

後に説明されるように、振幅和ループ、即ち“駆動”ル−プ１ま従来の様式でｆ ′ｌ三動して右ミラー振幅１４１１と左ミラー振幅１４１５との和を所望値１こ 或１，１１まその近くに安定化せしめる。

振幅差ループは右ミラー振幅１４１５と左ミラー振幅１４１１との差をセロ１こ 駆動するのに効果的であると見いだされている。前書こ説明したよう１こ、安定 状ｆ店振幅１４１５と１４１１との不一致は駆動ノぐルス列に）Ｚ）レス１３２ ０−１３３０を付加することにより補正出来る。

出力１４０８における一方のミラーアセンブリからの光検知器位置イ言−号（ま 計算ブロック１４１０に供給される。このブロックは簡単なアルゴＩＪズムを実 施して光検知器信号の時間インターバル経歴からミラー振動振幅を計算する。三 Ｍ法を用いてパルスから正確なミラー振幅を計算することが可能である力（、好 ましＬ＝実施例においては単純な線形近似法が用いられる。同様にして、出力１ ４１２＋こおける他方のミラーアセンブリからの光検知器信号が計算ブロック１ ４１４＋こｆｌｌＪされる。この後者のブロックも光検知器信号からミラー振動 振幅を計算する従来の計算ブロックである。

計算ブロック１４１０と１４１４のそれぞれ出力１４１１及び１４１５１よ、２ つのミラーアセンブリに対するミラーアセンブリの最近の推定量を表す数イ直で ある。これらの出力は和ブロック１４１６に供給される。和ブロック１４１６１ ま又、出力値の和と全ミラー振動振幅を設定するのに用し＼られる公称基準値と の差を決定する。

和出力１４１７及び差出力１４１９は、それぞれ、ル−プ利得１４２０及び１４ ２２に供給される。利得ブロック１４２０は駆動ル−プの全利得を設定する。

差ループ利得ブロック１４２４は、所望ループ利得を設定するの（こ加えて、低 域フィルタ文び積分器であるのが効果的であるループ転送機能を導入する。ル− プ利得及び定数に対するこれらの値は実際のシステムにおＬ）て首尾良く作動す ることが見いだされているが、本発明の教示によると、他の値を用りすることも 出来る２つの利得ブロックの出力１４２１及び１４２３は駆動及び調整、（ルス 発生ｚ３ブロック１４２６及び１４２４に供給される。これらの後者のブロック は都合良く作動してループ利得ブロック１４２０の数値出力をミラー位置に対し て９０゜位相の関係でパルス１２１０−１２１８に変換し、且つループ利得ブロ ック１４２４の数値出力をミラー位置に対して０°又は１８０°位相の関係でパ ルス１３２０−１３３０に変換する。ブロック１４２６はリート線１４５０によ って片方のミラーアセンブリの光検知器からのタイミング基準を受ける。片方の 光検知器の出力のみが便宜上用いられているが、公称作動点において両方の光検 知器信号が同様であるためである。

駆動パルスブロック１４２６の数値出力はミラー振幅が所望振幅に接近せしめる ことが望ましい９０°駆動の量に相当する数値である。前に述べたように、角位 置に対して９０”にあるミラーアセンブリに適用される駆動信号はシステムにエ ネルギを付加し、運動の振幅を増大せしめる。駆動パルス発生器の出力は図１２ Ｃ及び１２Ｆにおける狭パルス１２１０−１２１８に対応する。

調整パルスブロック１４２４の出力はミラーアセンブリに対して０°位相関係を 有する駆動の所要量を表す数値である。出力１４２３の負の値によって、ミラー 位置に対して１８０°位相関係にあるパルスが発生する。ブロック１４２４は叉 、左ミラーのみの光検知器からタイミング基準を取る。ブロック１４２４の出力 は図１３Ｃ及び１３Ｆにおける広パルス１３２０−１３３０に対応する。

駆動パルス発生器１４２６と調整パルス発生器１４２４の出力はＯＲ回路１４２ ８と１４３０によって合成されて、リート線１４３４及び１４３４に電流制御信 号を発生する。図１２Ｃ及び１２Ｆに示されているように、これらの後者の信号 は電流源トライバ１４０２及び１４０４に供給される。

電流源トライバ１４０２及び１４０４は、パルス発生器ブロック１４２６及び１ ４２４からの論理駆動信号を駆動モータコイルに適用出来る電流に変換するのに 用いられる単純なバイポーラトランジスタによって実施することが出来る。

図１４に示されているように、電流ドライバ１４０２及び１４０４を例外として 、この制御システム全体はマイクロプロセッサで実施することが出来る。

或いは、この制御システムは従来の集積回路で実施することが出来る。

図３−９に示されているようなデユアルミラーアセンブリの代替実施例が図１５ −１９に示されている。この後者の実施例は１つのモータからの機械的連結体を 用いて走査ミラーを両方共同時に振動せしめる。図１５−１９に示されているよ うに、ミラー６及び１８はミラー支持体１３２及び１３０にそれぞれ取り付けら れている。ミラー支持体１３２及び１３０は、板ばねヒンジ８によってフレーム 、即ちベースに取り付けられている。

ミラー６及び１８は、連結アーム１０２及び１０４によって振動し、これらのア ームは転心１０６及び１０８においてミラー１８及び６にそれぞれ接続されてい る。連結アーム１０２及び１０４の他端は、はずみ車１２２の上に偏心的に定位 されている１つの転心１１２に接続されている。はずみ車１２２はその中心にお いて小形電動モータ１１６の軸１５０に取り付けられている。モータ１１６は固 定板１００及び締め付けねじ１１８によってねじ１２０を通してベース１１０に 取り付けられている。

モータ１１６が回転すると、軸１５０を回転せしめ、はずみ車１２２も回転して 、偏心転心１１２が連結アーム１０２及び１０４を振動せしめる。この振動は転 心１０６及び１０８によってミラーに伝えられ、これによりミラーを振動せしめ る。この実施例において、はずみ車１２２をモータ軸１５０に固定している止め ねじも以下に述べられるように平衡錘（つりあい錘　ｃｏｕｎｔｅｒｂａｌａ口 ｃｅ　ｗｅｉｇｈｔ）として作用し得る。

この後者の実施例は、ミラーが独立していないため、図３−９に示されている実 施例と同じ振動問題を有していない。特に、ミラー６及び１８が実質的に正弦運 動でもって限定された角度にわたって連続的に走査するように連結アーム１０２ 及び１０４と偏心ピボットが構成されている。各ミラーアセンブリの運動は同等 の角度行程を有しており、その運動は２つのアセンブリに対して９０°位相がず れている。はずみ車１１２は非対称的重量分布でもって構成されており、回転平 衡錘として機能する。図１５−１９において、はずみ車１１２はこれらの図面に は図示されていない転・［ｘｌ１２に対向して重量を直接付加している。

図２０は、論述のためにシステムの基本成分を示す概念図である。図１１と同じ ように、不規則形状２０００及び２００２はミラーアセンブリを表しており、点 ２００４及び２００６はミラーアセンブリ転心を表しており、点２００８及び２ ０１２は重心を表しており、点２０１０及び２０１４は衝突点を表している。

前に論じたように、二次力ベクトルはライン２０２８及び２０３０に沿って存在 し、−次カベクトルは二次力ベクトルに垂直な方向（全体として矢印２０１６及 び２０１８の方向）にある。−次カベクトル２０１８と２０１６の和は回転力ベ クトル２０２２である。エレメント２０２４は回転平衡錘であり、その質量はベ クトル２０２２を相殺する遠心力ベクトル２０２６を形成するように調節されて いる。

一次カベクトル（ｐｒｉｍａｒｙ　、ｆｏｒｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ）を発生するた めの機械設計理論から派生された基準は以下の通である。

ａ）２つのミラーアセンブリのための一次カベクトルは互いに垂直でなければな らず、 ｂ）中心を外れた質量を有する回転平衡錘は一次カベクトルの交差点２０２０に 定位され且つミラー振動の振動数で回転しなければならず、Ｃ）ミラーアセンブ リは、−次カベクトルが同等の大きさを有し、位相が９０“外れているように駆 動されなければならず、そしてｄ）中心をりすれた質量の定位はミラーアセンブ リによって発生した力を正確に相殺するように調節しなければならない。

上記の基準が満足すると、２つの一次カベクトルの和と平衡錘の回転に因る遠心 力ベクトル２０２６が相殺する。

デユアルミラーマウントアセンブリ（ｄｕａｌ　ｍｒｒｒｏｒ　ｍｏｕｎｔａ　 ｓ　ｓ　ｃｍｂ　ｌ　ｙ）の別の実施例は０°位相関係で動く２つのミラーアセ ンブリを利用している。この運動は、１つのユニットとして動（ように平行連結 アームによって結合された２つのミラーを用いることにより発生することが出来 る。この実施例は１つの光エミツタアレイとビームスプリッタを用いるデュアル イメーン表示装置を構成することが望まれる場合に有用である。一般的に、この 実施例及びこれに似た他の実施例も振動の問題を発生する。これらの振動の問題 は前の２つの実施例と同様の方法で軽減或いは解決することが出来る。

より詳細には、この振動は、予め設定された位相及び振幅関係が（例えば、連結 又はサーホ駆動機構によって）達成されるようにミラー運動を制御することによ り軽減する。これが行われると、その結果、個別ミラーアセンブリ運動からの一 次カベクトルのベクトル和である複合力ベクトル（ｃｏｍｐｏｓ　ｉ　ｔｅ　ｔ 。

ｒｃｅ　ｖｃｃｔｏｒ）が生じる。。

このムク１−ル和は、平衡錘からの反力ベクトルが実質的にミラーからの複合ベ クトルを相殺するように定位され且つ駆動される１つ又はそれ以上の平衡錘を用 　′いることにより平衡される。

図２１は、ホストコンピュータに一体化された本発明のデュアルイメージシステ ムのシステム構成全体の略電気ブロック図を示している。図２１の中心部分は２ つの別々のイメージシステムを表しており、対称的である。図１及び２における エレメントに対応する数字は図２１と同様の数字を有している。ユーザの目は数 字１５及び２２として示されている。ＬＥＤアレイ１１及び２６はイメージ情報 を発生し、この情報はレンズ３．４及び２０によって拡大される。走査ミラー６ 及び１８はアレイ１１及び２６によって発生されたラインイメージをユーザの目 １５及び２２に反射する。

ブロック２１２４及び２１２６は、制御リード線２１４０を経由してマイクロプ ロセッサによって命令された時にミラー６及び１８に力を適用することが出来る モータを表している。ブロック２１２２及び２１２８は、前に述べたように、関 連のミラー位置が規定された角位置を、通常公称全行程の７０，７％を超えた時 を検出し、この情報をリート線２１１２及び２１１４によってタイミング発生器 ２１０８及びマイクロプロセッサ２１１０に中継する光検知器を表している。

マイクロプロセッサ２１１０の主な機能は電流パルスを発生してミラーアセンブ リモータを前に述べたように駆動せしめることである。マイクロプロセッサ２１ １０は又、破線２１４２によって示されるように、タイミング発生器８と通信し てデータが左ＬＥＤアレイ２６か右ＬＥＤアレイに送られるかを制御する。この 制御は、光検知器２１２２及び２１２８がミラー運動の方向を本来、指示しない ために必要となる。

タイミング発生器２１０８は光検知器２１２２及び２１２８の出力を受けて、制 御信号をアドレス及び制御バス２１４４に発生してＲＡＭメモリからのデータを ＬＥＤアレイ１１及び２６に関連したノフトレシスタにクロ・ンクする。タイミ ング発生器２１０８は、ミラー角速度がミラー走査円弧の中心において最高とな るため、新しい列のデータがＬＥＤシフトレジスタに送られるデータ転送速度を 変化させなければならない。

タイミング発生８３２１０８とホストコンピュータ２１０４の両方が干渉なしに ＲＡＭ２１００にアクセス出来るようにするためにＲＡＭ仲裁回路（ＲＡＭ　ａ ｒｂｉＬｒａｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ）が配設されている。仲裁は、ホスト及 びタイミング発生器アクセスを介在することにより達成し得る。或いは、仲裁は 各スクリーンのデータがＬＥＤアレイ１１及び２６に送られている時にＲＡＭ２ １００へのホストアクセスを否定することにより達成し得る。仲裁回路２１０２ はデータ、アドレス及び制御バス２１２０を経由してＲＡＭ２１００と通信し、 且つアドレス、データ及び制御バス２１０６を経由してホストコンピュータシス テム２１０４に通信する。

表示システムの初期のオンの際、マイクロプロセッサ２１１０はミラー６及び１ ８が適正な走査振幅を達成するまで、駆動パルスをモータ２１２４及び２１２６ に送る。初期始動の後、マイクロプロセッサ２１０４は光検知器２１２２及び２ １２８の出力を監視し、モータ駆動パルス幅を調節して両方のミラー６及び１８ における適正な振動振幅を維持し、且つミラー６及び１８の間に必要な１８０° 位相関係を維持する。

システムの通常の作動の期間中、ホストコンピュータ２１０４は従来の様式でデ ータをＲＡＭに仲裁回路を通して書き込む。図２１に示す実施例において、ホス トコンピュータ２１０４はＲＡＭ２１００にデータを書き込むことが出来るだけ であり、ＲＡＭ２１００からデータを読み出すことは出来ない。別の代替実施例 において、ホストコンピュータ２１０４は従来の方法でＲＡＭ２１００にデータ を書き込み且つ読み出すことも出来る。

通常の作動に対して、１つの好ましい実施例では、全スクリーンのデータが右Ｌ ＥＤアレイ１１のシフトレジスタに書き込まれ、一方、右ミラー１８は時計方向 に走査している（この時点において、左ミラー６は反時計方向に走査している） 。ミラー運動の半サイクル後に、左ミラー６は時計方向に走査していよう。この 時点において、全スクリーンのデータが左ＬＥＤアレイ２６に対するシフトレン スタに書き込まれる。

右光検知器２１２８、又は左検知器２１２２の立ち下がりエラン遷移の際、タイ 、ミング発生器２１０８によって、１列のデータがＲＡＭ２１００から右ＬＥＤ アレイ１１又は左ＬＥＤアレイ２６にクロックされる。後続のデータ列は所定の 速度でクロックされてミラー６及び１８の非線形速度を補償する。一般的に、イ メーン回復の反復速度は少なくともユーザにおけるフリッカ検出のしきい値程、 高速であるべきである。５ＱＨｚが大部分の個人に対して満足出来ることが見い だされている。

この後者の実施例は、スクリーンバッフｙＲＡＭ２１００、仲裁回路２１０２、 タイミング発生器２１０８及びマイクロプロセッサ２１１０を含むスクリーン表 示電子装置を共有出来るという利点を有している。

１１１記の論述はスクリーンバッフｙＲＡＭ２１００、仲裁回路２１０２、タイ ミング発生ｇ３２１０８及びマイクロプロセッサ２１１０を別々のデバイスとし て示しているが、これらのユニットを１つ又はそれ以上のデバイスに組み合わさ れることを了解すべきである。更に、サーボアルゴリズムがマイクロプロセッサ ７においてデンタル形で実施されているように示されているが、従来のアナログ サーボループを用い得ることが了解されるべきである。

上記の説明は本発明を限定するのではなく例示すると意図されていると了解され るべきである。請求の範囲によって規定されているように、開示された実施例に 対する本発明の範囲から逸脱しない修正及び追加が当業者によって認識されよう 。例えば、開示された実施例は゛眼鏡”型デバイスでの使用のために構成されて いるが、本発明の表示デバイスはへルメノト取り付は式或いは携帯用とすること も出来る。加うるに、開示された単一列のＬＥＤデバイスの代わりに、他の発光 デバイス、例えば、カラーイメーノの発生のための多重列の異なったカラーＬＥ Ｄを用いることも出来る。又、逆光ＰＬＺＴンヤソク等の発光デバイスを用いる ことも出来る。

ＦＩＧ、＋６ ＦＩＧ、１７ ＦＩＧ、旧 ＦＩＧ、　＋９ ＦＩＧ、２０ 国際調査報告 、Ｉｌ−一り、ＰＣＴＡＩ５９３１０４５３７フロントページの続き （７２）発明者　フェルトスティン、マイケル・エイアメリカ合衆国マサチュー セッツ州０１７７６゜サドバリー、カンタベリー・ドライブ　５２（７２）発明 者　ハンター、ブレツブ アメリカ合衆国マサチューセッツ州０２０９０゜ウェストウッド、ピーチナツト ・ロード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デュアルイメージ表示装置において、ハウジングと、 第一及び第二イメージを発生する発光機構と、ユーザの目に上記第一及び第二イ メージを反射するためにそれぞれ配置されている第一及び第二振動走査ミラーで あって、上記ハウジングに支持されており、各々が上記ハウジングに伝送され相 互作用する振動を独立に発生する第一及び第二振動走査ミラーと、及び 上記第一及び第二走査ミラーの両方の物理的位置に応答する手段であって、上記 第一及び第二走査ミラーの運動及びそれらの間の相互作用の故に上記ハウジング に伝送される振動を軽減するために上記第一走査ミラーの運動を制御し且つ上記 第二走査の運動を独立に制御するための手段とを含むことを特徴するデュアルイ メージ表示装置。 ２．上記制御手段が、 上記第一走査ミラーの物理的位置に応答して第一位置信号を発生するための第一 位置検出器と、 上記第二走査ミラーの物理的位置に応答して第二位置信号を発生するための第二 位置検出器と、及び 上記第一及び第二位置信号に応答して上記第一及び第二位置信号に関連する振幅 及び位相を有する少なくとも１つの駆動信号を発生するための駆動信号発生器と を含むことを特徴とする請求項１に記載のデュアルイメージ表示装置。 ３．上記制御手段が、 上記少なくとも１つの駆動信号に応答して上記の第一振動走査ミラーを動かすた めの第一駆動モータ、 を含むことを特徴とする請求項２に記載のデュアルイメージ表示装置。 ４．上記駆動信号発生器が、上記第一及び第二位置信号に関連する振幅及び位相 を有する第二駆動信号を発生するために上記第一及び第二位置信号に応答し、上 記制御手段が、 上記第二駆動信号に応答して上記第二振動走査ミラーを動かすための第二駆動モ ータ、 を含むことを特徴とする請求項３に記載のデュアルイメージ表示装置。 ５．デュアルイメージ表示装置において、ハウジングと、 第一及び第二イメージを発生するための発光機構であって、上記ハウジングに支 持されている発光機構と、 上記ハウジングに可動状態に取り付けられており、上記第一イメージをユーザの 一方の目に反射するように配置されている第一走査ミラーアセンブリと、上記ハ ウジングに可動状態に取り付けられており、上記第二イメージをユーザの他方の 目に反射するように配置されている第二走査ミラーアセンブリと、第一駆動信号 に応答して上記第一走査ミラーアセンブリが第一振動を上記ハウジングに伝送す るように上記第一走査ミラーアセンブリを上記ハウジングに関連して振動せしめ るための第一モータと、第二駆動信号に応答して上記第二走査ミラーアセンブリ が第二振動を上記ハウジングに伝送するように上記第二走査ミラーアセンブリを 上記ハウジングに関連して振動せしめるための第二モータであって、上記第二振 動が上記第一振動と合成して第三振動を発生することと、及び上記第一及び第二 走査ミラーアセンブリの振動に応答して上記振動中の第一及び第二走査ミラーア センブリのカップリングに因って上記ハウジングに伝送される振動が軽減するよ うに上記第一及び第二走査ミラーアセンブリの振動を調整するために上記第一及 び第二駆動信号を発生する制御手段を含むことを特徴とするデュアルイメージ表 示装置。 ６．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、それらが振動した時に上記 ハウジングに一次力ベクトルを発生し、且つ上記第一走査ミラーアセンブリによ って上記ハウジングに発生される上記一次力ベクトルが上記第二走査ミラーアセ ンブリによって上記ハウジングに発生される上記一次力ベクトルと共線的となる ように第一各々第二走査ミラーアセンブリが、構築され且つ構成されている ことを特徴とする請求項５に記載のデュアルイメージ表示装置。 ７．上記制御手段が上記第一及び第二走査ミラーアセンブリを実質的に互いに反 対の方向に動かすように上記第一及び第二駆動信号を発生することを特徴とする 請求項６に記載のデュアルイメージ表示装置。 ８．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが、上記第一及び第二走査ミラーア センブリが互いに反対の方向に動いた時に上記ハウジングに実質的に同等で且つ 反対の力を発生するべく構築され構成されていることを特徴とする請求項７に記 載のデュアルイメージ表示装置。 ９．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、質量の中心を有し、第一及 び第二転心において上記ハウジングにそれぞれ取り付けられており、上記第一及 び第二走査ミラーアセンブリの質量の中心の間を通過するラインが上記第一及び 第二転心の間を通過するラインに対して垂直であるように構成されていることを 特徴とする請求項５に記載のデュアルイメージ表示装置。 １０．上記制御手段が上記第一及び第二走査ミラーアセンブリを実質的に反対の 方向に動かすべく上記第一及び第二駆動信号を発生することを特徴とする請求項 ９に記載のデュアルイメージ表示装置。 １１．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、幾何形状、質量及び回転 慣性を有し、且つ 上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが実質的に等しい質量及び実質的に等し い回転慣性を有しており、且つ 上記第一走査ミラーアセンブリの幾何形状が上記第一走査ミラーアセンブリと上 記第二走査ミラーアセンブリとの第二走査ミラーアセンブリとの中間を通過する 平面を中心として上記第二走査ミラーアセンブリの幾何形状と実質的に鏡像であ る ことを特徴とする請求項１０に記載のデュアルイメージ表示装置。 １２．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、質量の中心を有し、第一 及び第二転心において上記ハウジングにそれぞれ取り付けられており、上記第一 転心が上記第一走査ミラーアセンブリの質量の中心と一致し且つ上記第二転心が 上記第二走査ミラーアセンブリの質量の中心と一致することを特徴とする請求項 ５に記載のデュアルイメージ表示装置。 １３．ハウジング及び第一及び第二イメージを発生する発光機構を有するデュア ルイメージ表示装置における一対の走査ミラーの運動を制御するための方法であ って、上記走査ミラーに対の各々が上記ハウジングに可動状に取り付けられてお り、各々の対が固有振動数で振動し且つ上記第一及び第二イメージの一方をユー ザの片方の目に反射するように配置されている該方法において、Ａ．上記走査ミ ラーの対の内、上記走査ミラーの対の第二走査ミラーよりも低い固有振動周波数 を有する第一走査ミラーを決定する段階、及びＢ．上記第一及び第二走査ミラー の固有振動周波数が実質的に等しくなるまで、段階Ａにおいて決定された上記第 一走査ミラーの振動周波数を増大する段階を含むことを特徴とする方法。 １４．Ｃ．上記第一及び第二走査ミラーの固有振動周波数が実質的に等しくなる まで、段階Ａにおいて決定された第二走査ミラーの振動周波数を低減する段階を 更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の第一及び第二振動走査ミラーの運 動を制御するための方法。 １５．ハウジングと、第一及び第二イメージを発生する発光機構と、各々が上記 ハウジングに対する相対的な運動のために上記ハウジングに取り付けられて且つ 上記第一及び第二イメージの一方をユーザの一方の目に反射するように配置され ている第一及び第二走査ミラーと、第一制御信号に応答して上記第一走査ミラー を第一振幅で振動せしめる第一モータと、第二制御信号に応答して上記第二走査 ミラーを第二振幅で振動せしめる第二モータとを有するデュアルイメージ表示装 置における使用のための制御回路において、上記第一走査ミラーの物理的位置に 応答して第一位置信号を発生するための第一検知器と、 上記第二走査ミラーの物理的位置に応答して第二位置信号を発生するための第二 検知器と、 上記第一モータを駆動するために上記第一信号を発生するための第一制御信号発 生手段と、 上記第二モータを駆動するために上記第二信号を発生するための第二制御信号発 生手段と、及び 上記第一及び第二位置信号に応答する手段であって、上記第一及び第二振動振幅 が実質的に等しくなるように上記第一及び第二制御信号発生手段を制御するため の手段と を含むことを特徴とする制御回路。 １６．上記制御手段が、 上記第一位置信号に応答して上記第一振動振幅に関連する第一振幅信号を発生す るための第一振幅計算手段と、 上記第二位置信号に応答して上記第二振動振幅に関連する第二振幅信号を発生す るための第二振幅計算手段と、 上記第一及び第二位置信号に応答して上記第一及び第二振幅信号の和を示す和信 号を発生するための加算器と、 上記和信号と所望振幅和を示す基準値との差を示す第一差信号を発生するための 公称比較器と、 上記第一及び第二振幅信号の差を示す第二差信号を発生するための振幅比較器と 、 上記第一差信号と上記第一位置信号に応答する駆動パルス発生手段であって、第 一及び第二駆動パルスを発生するための調整パルス発生手段と、上記第二差信号 及び上記第一位置信号に応答して第一及び第二調整パルスを発生するための調整 パルス発生手段と、 上記第一及び第二走査ミラーの振動振幅の和が所望振幅和に近ずくように上記第 一駆動パルスを上記第一制御信号発生手段に且つ上記第二駆動パルスを上記第二 制御信号発生手段に適用するための手段と、及び上記第一及び第二走査ミラーの 振動振幅が実質的に等しくなるように上記第一調整パルスを上記第一制御信号発 生手段に且つ上記第二調整パルスを上記第二制御信号発生手段に適用するための 手段とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の制御回路。 １７．上記第一制御信号発生手段が上記第一駆動パルスと上記第一調整パルスの 論理ＯＲを実行することにより上記第一制御信号を発生し、且つ上記第二制御信 号発生手段が上記第二駆動パルスと上記第二調整パルスの論理ＯＲを実行するこ とにより上記第二制御信号を発生することを特徴とする請求項１６に記載の制御 回路。 １８．上記調整パルス発生手段が、 上記第一振動振幅が上記第二振動振幅よりも大きくなった時に上記第一振動振幅 を低減するように上記第一調整パルスの発生を時制するための手段と、上記第二 振動振幅が上記第一振動振幅よりも大きくなった時に上記第一振動振幅を増大す るように上記第一調整パルスの発生を時制するための手段と、上記第一振動振幅 が上記第二振動振幅よりも大きくなった時に上記第二振動振幅を増大するように 上記第二調整パルスの発生を時制するための手段と、及び上記第二振動振幅が上 記第一振動振幅よりも大きくなった時に上記第二振動振幅を低減するように上記 第二調整パルスの発生を時制するための手段とを含むことを特徴とする請求項１ ６に記載の制御回路。 １９．デュアルイメージ表示装置において、ハウジングと、 上記ハウジングに支持されている第一及び第二イメージのラインを発生する発光 機構と、 上記ハウジングに対する相対的な運動のために上記ハウジングに取り付けられて いる可動部材と、 実質的に同じ定位において上記可動部材に結合されている第一及び第二連結アー ムと、 第一支持部材及び第一走査ミラーを含む第一ミラーアセンブリであって、上記第 一支持部材が上記ハウジングに対する相対的な運動のために第一転心において上 記ハウジングに取り付けられており、上記第一走査ミラーが上記第一支持部材に 取り付けられており且つ上記第一イメージのラインをユーザの一方の目に反射す るように配置されており、上記第一支持部材が上記可動部材の運動により上記第 一走査ミラーの上記ハウジングに対する相対的な運動を引き起こすように上記第 一連結アームに結合されている第一ミラーアセンブリと、第二支持部材及び第二 走査ミラーを含む第二ミラーアセンブリであって、上記第二支持部材が上記ハウ ジングに対する相対的な運動のために第二転心において上記ハウジングに取り付 けられており、上記第二走査ミラーが上記第二支持部材に取り付けられており且 つ上記第二イメージのラインをユーザの他方の目に反射するように配置されてお り、上記第二支持部材が上記可動部材の運動により上記第二走査ミラーの上記ハ ウジングに対する相対的な運動を引き起こすように上記第二連結アームに結合さ れている第二ミラーアセンブリと、及び上記第一及び第二走査ミラーが上記第一 及び第二イメージのラインからそれぞれ第一及び第二イメージを発生するべく上 記ハウジングに対して相対的に振動するような様式で上記可動部材の運動を制御 するための手段とを含むことを特徴とするデュアルイメージ表示装置。 ２０．上記可動部材がはずみ車であり、且つ上記第一及び第二連結アームが、上 記はずみ車に偏心的に定位されている点において上記はずみ車に結合されている ことを特徴とする請求項１９に記載のデュアルイメージ表示装置。 ２１．上記第一及び第二連結アーム及び上記第一及び第二ミラーアセンブリが上 記第一ミラーアセンブリの運動が上記第二ミラーアセンブリの運動に対して９０ 度位相がずれているように構築され構成されていることを特徴とする請求項１９ に記載のデュアルイメージ表示装置。 ２２．上記第一及び第二ミラーアセンブリが各々、それらが振動した時に上記ハ ウジングに一次カベクトルを発生し、且つ上記第一及び第二ミラーアセンブリが 、上記第一ミラーアセンブリによって上記ハウジングに発生した一次力ベクトル が上記第二ミラーアセンブリによって上記ハウジングに発生した一次力ベクトル に対して垂直となるように構築され構成されていることを特徴とする請求項１９ に記載のデュアルイメージ表示装置。 ２３．上記ハウジングによって支持されており且つ上記第一及び第二ミラーアセ ンブリによって発生した一次力ベクトルの交差点を中心に上記ハウジングに対し て相対的に回転するように取り付けられている平衡鍾であって、中心を外れた質 量を有する平衡錘 を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のデュアルイメージ表示装置。 ２４．上記平衡錘が、それが回転する時に、上記第一及び第二ミラーアセンブリ によって発生した一次力ベクトルを相殺する遠心力ベクトルを発生するように構 築され構成されていることを特徴とする請求項２３に記載のデュアルイメージ表 示装置。 ２５．頭部取り付け式デュアルイメージ表示装置デバイスにおいて、ハウジング と、 上記ハウジングに取り付けられている第一及び第二発光デバイスアレイであって 、各々が複数の発光デバイスを有しており、第一及び第二イメージラインをそれ ぞれ発生する該第一及び第二発光デバイスアレイと、上記ハウジングに対して相 対的な運動のために上記ハウジングに取り付けられており且つ上記第一イメージ ラインをユーザの一方の目に反射するように配置されている第一走査ミラーアセ ンブリと、上記ハウジングに対しての相対的な運動のために上記ハウジングに取 り付けられており且つ上記第二イメージラインをユーザの他方の目に反射するよ うに配置されている第二走査ミラーアセンブリと、上記第一走査ミラーアセンブ リが上記ハウジングに対して相対的に振動するように上記ハウジングに対する相 対的な運動のために上記第一走査ミラーアセンブリを駆動する第一モータであっ て、第一駆動信号に応答し、それが振動した時に上記ハウジングに振動を伝送す る該第一モータと、上記第二走査ミラーアセンブリが上記ハウジングに対して相 対的に振動するように上記ハウジングに対する相対的な運動のために上記第二走 査ミラーアセンブリを駆動する第二モータであって、第二駆動信号に応答し、そ れが振動した時に上記ハウジングに振動を伝送する該第二モータと、及び上記第 一及び第二イメージラインから第一及び第二ラスタ走査イメージをそれぞれ発生 するために上記第一及び第二走査ミラーアセンブリを機械的に振動するべく上記 第一及び第二駆動信号を発生するための制御手段であって、上記振動中の第一及 び第二走査ミラーアセンブリのカップリングに因って上記ハウジングに伝送され る振動が軽減するように、上記第一及び第二走査ミラーアセンブリの振動を調整 するべく上記第一及び第二駆動信号を更に発生する該制御手段とを含むことを特 徴とする頭部取り付け式デュアルイメージ表示装置デバイス。 ２６．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが、それらが互いに反対の方向に 動いた時に上記ハウジングに実質的に等しく且つ反対の力を発生するべく構築さ れ構築されていることを特徴とする請求項２５に記載の頭部取り付け式デュアル イメージ表示装置。 ２７．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、それらが振動した時に上 記ハウジングに一次力ベクトルを発生し、且つ上記第一及び第二走査ミラーアセ ンブリが、上記第一走査ミラーアセンブリによって上記ハウジングに発生される 上記一次力ベクトルが上記第二走査ミラーアセンブリによって上記ハウジングに 発生される上記一次力ベクトルと共線的となるように構築され且つ構成されてい る ことを特徴とする請求項２５に記載の頭部取り付け式デュアルイメージ表示装置 ２８．上記制御手段がそれらが振動した時に上記第一及び第二走査ミラーアセン ブリを実質的に反対の方向に動かすべく上記第一及び第二駆動信号を発生するこ とを特徴とする請求項２７に記載の頭部取り付け式デュアルイメージ表示装置２ ９．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、質量の中心を有し、且つ第 一及び第二転心において上記ハウジングにそれぞれ取り付けられており、且つ上 記第一及び第二ハウジングアセンブリが、上記第一及び第二走査ミラーアセンブ リの質量の中心が上記第一及び第二転心の間を通過するラインに対して垂直であ るように構築され構成されていることを特徴とする請求項２５に記載の頭部取り 付け式デュアルイメージ表示装置。 ３０．上記制御手段が、それらが振動した時に上記第一及び第二走査ミラーアセ ンブリを実質的に反対の方向に動かすべく上記第一及び第二駆動信号を発生する ことを特徴とする請求項２９に記載の頭部取り付け式デュアルイメージ表示装置 。 ３１．上記第一及び第二走査ミラーアセンブリが各々、質量の中心を有し、且つ 第一及び第二転心において上記ハウジングにそれぞれ取り付けられており、且つ 上記第一転心が上記第一走査ミラーアセンブリの質量の中心と一致し且つ上記第 二転心が上記第二走査ミラーアセンブリの質量の中心と一致することを特徴とす る請求項２５に記載の頭部取り付け式デュアルイメージ表示装置。