JP2013190587A

JP2013190587A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2013190587A
Application number: JP2012056507A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sato; 哲也佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: JP6078958B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of predicting a scanning position with precision and realizing image processing and the like with accuracy even in a case where the resonant frequency of an MEMS scanner fluctuates during scanning.SOLUTION: An image forming apparatus includes: at least one or more resonance-type MEMS scanner 20; a counter 52 for counting scan cycles of the MEMS scanner; data retention means 53 for storing the final count value for one cycle counted by the counter; and scan position normalization means 50 for calculating normalized scan position information from the final count value for the last cycle stored in the data retention means and a count value of the counter counting the scan cycle of the MEMS scanner.

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、少なくとも１つ以上の共振型ＭＥＭＳスキャナーを有する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus having at least one resonant MEMS scanner.

従来から、ＭＥＭＳ振動ミラーを用いた小型プロジェクターが知られている。かかるＭＥＭＳ振動ミラーを用いた小型プロジェクターでは、描画面を大きくするためにＭＥＭＳ振動ミラーの振幅を大きくする必要がある。ＭＥＭＳ振動ミラーの振幅を大きくするためには、ＭＥＭＳ振動ミラーの共振周波数でミラー駆動する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。 Conventionally, a small projector using a MEMS vibrating mirror is known. In a small projector using such a MEMS vibrating mirror, it is necessary to increase the amplitude of the MEMS vibrating mirror in order to enlarge the drawing surface. In order to increase the amplitude of the MEMS oscillating mirror, a method of driving the mirror at the resonance frequency of the MEMS oscillating mirror is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、従来の共振周波数でのミラー駆動では、動作中の外気温や描画する光源の熱などによってＭＥＭＳミラーの温度が変化し、共振周波数が変わってしまう。共振周波数が変わってしまうと、振幅を維持するためにミラー駆動のパワー（電圧もしくは電流）を上げるか、又は、ミラー駆動の周波数を変更して変化する共振周波数に追従しなければならない。ミラー駆動のパワーを上げる方法では、最大パワーの限界と消費電力の増加の問題がある。このため、一般的にはミラー駆動の周波数を変更する方法が採用されるが、ＭＥＭＳミラーの振動数が変化することから、プロジェクター描画のライン速度が変わってしまうため、描画が正常にできなくなる。特に、歪み補正など画素位置を微妙に調整する画像処理では、微細な走査位置をクロックカウントで予測する必要があるが、クロックカウントと実際の走査位置がずれてしまうため、精度良い画像処理ができないという問題があった。 However, in the conventional mirror drive at the resonance frequency, the temperature of the MEMS mirror changes due to the outside air temperature during operation, the heat of the light source to be drawn, etc., and the resonance frequency changes. If the resonance frequency changes, the mirror driving power (voltage or current) must be increased to maintain the amplitude, or the mirror driving frequency must be changed to follow the changing resonance frequency. In the method of increasing the power for driving the mirror, there is a problem that the maximum power is limited and the power consumption is increased. For this reason, a method of changing the mirror drive frequency is generally adopted, but since the frequency of the MEMS mirror changes, the line speed of the projector drawing changes, so that drawing cannot be performed normally. In particular, in image processing that finely adjusts the pixel position, such as distortion correction, it is necessary to predict a fine scanning position with a clock count. However, since the clock count and the actual scanning position are shifted, accurate image processing cannot be performed. There was a problem.

かかる共振周波数の変化により、ＭＥＭＳスキャナーによるスキャンと映像信号の同期が取れなくなる問題を解消すべく、画像データを画素/ラインが整列した状態でデータ格納メモリーに格納し、読み出す際には走査位置を予測し、該当するデータ格納メモリーのアドレスからデータを読出して描画する構成の走査型画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。 In order to eliminate the problem that the scanning by the MEMS scanner and the video signal cannot be synchronized due to the change in the resonance frequency, the image data is stored in the data storage memory in a state where the pixels / lines are aligned, and the scanning position is set when reading the image data. There has been proposed a scanning image display device that predicts and reads and draws data from an address of a corresponding data storage memory (see, for example, Patent Document 3).

しかしながら、上述の特許文献３に記載の構成では、スキャンの開始位置を予測することは可能であるが、スキャン中に共振周波数が変化した場合には、１周期におけるスキャンラインの長さが伸縮してしまい、スキャン中の駆動周波数の変化に対応できない。よって、精度良く走査位置を予測することができず、精度の良い画像処理ができないという問題があった。 However, in the configuration described in Patent Document 3 described above, it is possible to predict the start position of the scan, but when the resonance frequency changes during the scan, the length of the scan line in one cycle expands and contracts. Therefore, it cannot cope with a change in driving frequency during scanning. Therefore, there is a problem that the scanning position cannot be predicted with high accuracy, and accurate image processing cannot be performed.

そこで、本発明は、ＭＥＭＳスキャナーの共振周波数がスキャン中に変化している場合であっても、精度良く走査位置を予測することができ、精度の良い画像処理等を可能にすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can predict the scanning position with high accuracy even when the resonance frequency of the MEMS scanner changes during scanning, and can perform image processing with high accuracy. An object is to provide a forming apparatus.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る画像形成装置は、少なくとも１つ以上の共振型ＭＥＭＳスキャナーと、
該ＭＥＭＳスキャナーのスキャン周期をカウントするカウンターと、
該カウンターがカウントした１周期分の最終カウント値を保存するデータ保持手段と、
該データ保存手段に保存された直前周期の最終カウント値と、該ＭＥＭＳスキャナーのスキャン周期をカウントするカウンターのカウント値とから、正規化された走査位置情報を算出する走査位置正規化手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to an aspect of the present invention includes at least one resonance MEMS scanner;
A counter that counts the scanning period of the MEMS scanner;
Data holding means for storing a final count value for one cycle counted by the counter;
Scanning position normalization means for calculating normalized scanning position information from the final count value of the immediately preceding cycle stored in the data storage means and the count value of the counter that counts the scanning period of the MEMS scanner; It is characterized by having.

本発明によれば、精度良く走査位置を予測することができる。 According to the present invention, the scanning position can be predicted with high accuracy.

本発明の実施形態に係る画像形成装置のＭＥＭＳスキャナーの一例を示した斜視図である。1 is a perspective view illustrating an example of a MEMS scanner of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示した機能ブロック図である。1 is a functional block diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像形成装置の走査位置正規化部の一例の構成を示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an example of a scanning position normalization unit of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像形成装置の走査位置正規化部に入力される各信号におけるタイミング波形の一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a timing waveform in each signal input to a scanning position normalization unit of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のＭＥＭＳスキャナーの一例を示した斜視図である。図１においては、ミラーを用いて反射光を走査させる圧電素子を用いたＭＥＭＳスキャナー１２０が一例として挙げられている。 FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a MEMS scanner of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a MEMS scanner 120 using a piezoelectric element that scans reflected light using a mirror is taken as an example.

図１において、第１ミラー支持部１２３ａは連結点Ｑａ、Ｑｂにおいて第１梁部１２７ａのほぼ中央と連結している。第２ミラー支持部１２３ｂと第２梁部１２７ｂも同様である。第１圧電体１２５ａは第１梁部１２７ａと第１固定部１２１ａとに、第２圧電体１２５ｂは第１梁部１２７ａと第２固定部１２１ｂとに、それぞれ跨って導電性接着剤により固定されている。同様に、第３圧電体１２５ｃと第４圧電体１２５ｄも、第２梁部１２７ｂと第３固定部１２１ｃ及び第２梁部１２７ｂと第４固定部１２１ｄにそれぞれ跨って導電性接着剤により固定されている。 In FIG. 1, the first mirror support part 123a is connected to substantially the center of the first beam part 127a at connection points Qa and Qb. The same applies to the second mirror support portion 123b and the second beam portion 127b. The first piezoelectric member 125a is fixed to the first beam portion 127a and the first fixing portion 121a, and the second piezoelectric member 125b is fixed to the first beam portion 127a and the second fixing portion 121b by a conductive adhesive. ing. Similarly, the third piezoelectric member 125c and the fourth piezoelectric member 125d are also fixed by the conductive adhesive across the second beam portion 127b and the third fixing portion 121c, and the second beam portion 127b and the fourth fixing portion 121d, respectively. ing.

第１圧電体１２５ａと第３圧電体１２５ｃには、第１配線１３１ａ、共通配線１２９及び導電性材料からなる枠部１２４を介して駆動回路１３０から交流電圧が印加される。同様に、第２圧電体１２５ｂと第４圧電体１２５ｄとには、第２配線１３１ｂ、共通配線１２９及び枠部１２４を介して、駆動回路１３０から上記交流電圧とは逆相の交流電圧が印加される。各圧電体１２５ａ〜１２５ｄは駆動回路１３０からの交流電圧により振動し、第１梁部１２７ａと第２梁部１２７ｂに対してこの振動を伝達する。 An AC voltage is applied to the first piezoelectric body 125a and the third piezoelectric body 125c from the drive circuit 130 through the first wiring 131a, the common wiring 129, and the frame portion 124 made of a conductive material. Similarly, an AC voltage having a phase opposite to that of the AC voltage is applied from the drive circuit 130 to the second piezoelectric body 125b and the fourth piezoelectric body 125d through the second wiring 131b, the common wiring 129, and the frame portion 124. Is done. Each of the piezoelectric bodies 125a to 125d vibrates due to an alternating voltage from the drive circuit 130, and transmits this vibration to the first beam portion 127a and the second beam portion 127b.

第１梁部１２７ａ及び第２梁部１２７ｂの振動により、第１ミラー支持部１２３ａ及び第２ミラー支持部１２３ｂに回転トルクが与えられ、捻れ変位が発生する。このため、各ミラー支持部１２３ａ〜１２３ｂを揺動軸として、ミラー部１２２に揺動振動が発生する。このミラー部１２２の揺動振動の周波数は、高周波な共振周波数となる。 Due to the vibration of the first beam portion 127a and the second beam portion 127b, a rotational torque is applied to the first mirror support portion 123a and the second mirror support portion 123b, and a torsional displacement is generated. For this reason, swinging vibration is generated in the mirror part 122 with the mirror support parts 123a to 123b as swing axes. The frequency of the oscillation vibration of the mirror part 122 is a high resonance frequency.

図１のＭＥＭＳスキャナー１２０は、１軸のＭＥＭＳスキャナー１２０のため１つの走査方向にしか走査できないので、例えば、振動方向が９０度異なるように２つのＭＥＭＳスキャナーを組み合わせることで、２Ｄスキャナーを構成することができる。また、９０度異なる２つの軸を中心に独立に振動する１つのミラーを備えた２軸のＭＥＭＳスキャナーにより２Ｄスキャナーを構成してもよい。 Since the MEMS scanner 120 of FIG. 1 can scan only in one scanning direction because of the single-axis MEMS scanner 120, for example, a 2D scanner is configured by combining two MEMS scanners so that the vibration directions are different by 90 degrees. be able to. Further, the 2D scanner may be configured by a two-axis MEMS scanner provided with one mirror that independently vibrates around two axes different by 90 degrees.

このように、本実施形態に係る画像形成装置においては、例えば、ミラー部１２２を共振振動で揺動させ、ミラー部１２２に照射された光の反射光を走査させるＭＥＭＳスキャナーを備える。なお、図１で示したＭＥＭＳスキャナーは例示であり、種々のＭＥＭＳスキャナーを用いることができる。 As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment includes, for example, a MEMS scanner that swings the mirror unit 122 by resonance vibration and scans the reflected light of the light irradiated on the mirror unit 122. Note that the MEMS scanner shown in FIG. 1 is an example, and various MEMS scanners can be used.

図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示した機能ブロック図である。図２において、本実施形態に係る画像形成装置は、水平ＭＥＭＳスキャナー２０と、水平ＭＥＭＳスキャナー駆動回路２１と、垂直ＭＥＭＳスキャナー３０と、垂直ＭＥＭＳスキャナー駆動回路３１と、映像フォーマット検出部４０と、走査位置正規化部５０と、画像処理部６０と、メモリー制御部７０と、データ格納用メモリー８０と、レーザー光源１００と、レーザー駆動回路１０１とを有する。また、映像フォーマット検出部４０と、走査位置正規化部５０と、画像処理部６０と、メモリー制御部７０と、データ格納用メモリー８０とは、制御部９０を構成する。 FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. 2, the image forming apparatus according to the present embodiment includes a horizontal MEMS scanner 20, a horizontal MEMS scanner drive circuit 21, a vertical MEMS scanner 30, a vertical MEMS scanner drive circuit 31, a video format detection unit 40, and a scan. The position normalization unit 50, the image processing unit 60, the memory control unit 70, the data storage memory 80, the laser light source 100, and the laser drive circuit 101 are included. The video format detection unit 40, the scanning position normalization unit 50, the image processing unit 60, the memory control unit 70, and the data storage memory 80 constitute a control unit 90.

図２において、水平ＭＥＭＳスキャナー２０は水平ＭＥＭＳスキャナー駆動回路２１により駆動され、垂直ＭＥＭＳスキャナー３０は垂直ＭＥＭＳスキャナー駆動回路３１により駆動される構成となっている。また、水平ＭＥＭＳスキャナー２０及び垂直スキャナー３０による光のスキャン位置を示す走査位置信号１１４が走査位置正規化部５０に入力される。更に、走査位置正規化部５０からの出力信号は、画像処理部６０に入力される。また、画像処理部６０からの出力信号は、メモリー制御部７０に入力される。 In FIG. 2, the horizontal MEMS scanner 20 is driven by a horizontal MEMS scanner drive circuit 21, and the vertical MEMS scanner 30 is driven by a vertical MEMS scanner drive circuit 31. In addition, a scanning position signal 114 indicating the scanning position of light by the horizontal MEMS scanner 20 and the vertical scanner 30 is input to the scanning position normalization unit 50. Further, the output signal from the scanning position normalization unit 50 is input to the image processing unit 60. An output signal from the image processing unit 60 is input to the memory control unit 70.

映像信号１１０は、画素毎の輝度や色情報を含む画像データ１１１と、垂直同期信号１１２と、水平同期信号１１３とを含み、いずれもメモリー制御部７０に入力される。このうち、水平同期信号１１３は、映像フォーマット検出部４０に入力され、映像フォーマット検出部４０で検出された映像フォーマットが、メモリー制御部７０に入力される。 The video signal 110 includes image data 111 including luminance and color information for each pixel, a vertical synchronization signal 112, and a horizontal synchronization signal 113, all of which are input to the memory control unit 70. Among these, the horizontal synchronization signal 113 is input to the video format detection unit 40, and the video format detected by the video format detection unit 40 is input to the memory control unit 70.

メモリー制御部７０に入力された画像データ１１１、垂直同期信号１１２、水平同期信号１１３、映像フォーマット及び画像処理された走査位置信号１１４は、メモリー制御部７０からデータ格納用メモリー８０に格納される。そして、データ格納用メモリー８０に格納された信号１１０〜１１４等は、レーザー駆動回路１０１に入力され、これに基づいてレーザー駆動回路１０１はレーザー光源１００を駆動する。 The image data 111, the vertical synchronization signal 112, the horizontal synchronization signal 113, the video format and the image-processed scanning position signal 114 input to the memory control unit 70 are stored in the data storage memory 80 from the memory control unit 70. The signals 110 to 114 and the like stored in the data storage memory 80 are input to the laser drive circuit 101, and the laser drive circuit 101 drives the laser light source 100 based on this signal.

本実施形態に係る画像形成装置の全体構成の概略は以上のようであるが、以下、個々の構成要素についてより詳細に説明する。 The outline of the overall configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment is as described above, but each component will be described in more detail below.

水平ＭＥＭＳスキャナー２０は、レーザー反射光を水平方向に走査するためのスキャナーであり、例えば、図１に示したように、ミラー１２２を軸周りに揺動させることにより、レーザー反射光を水平方向に走査する。水平ＭＥＭＳスキャナー２０には、例えば、図１で説明した圧電素子を用いたＭＥＭＳスキャナー１２０や、その他の駆動力を利用したＭＥＭＳスキャナー２０が用いられてよい。なお、水平ＭＥＭＳスキャナー２０は、共振周波数で駆動する共振型ＭＥＭＳスキャナーが用いられる。 The horizontal MEMS scanner 20 is a scanner for scanning the laser reflected light in the horizontal direction. For example, as shown in FIG. 1, the mirror 122 is swung around the axis so that the laser reflected light is moved in the horizontal direction. Scan. As the horizontal MEMS scanner 20, for example, the MEMS scanner 120 using the piezoelectric element described in FIG. 1 or the MEMS scanner 20 using other driving force may be used. The horizontal MEMS scanner 20 is a resonant MEMS scanner that is driven at a resonant frequency.

水平ＭＥＭＳスキャナー駆動回路２１は、水平ＭＥＭＳスキャナー２０を駆動する回路であり、例えば、図１の場合には、駆動回路１３０が該当する。 The horizontal MEMS scanner drive circuit 21 is a circuit that drives the horizontal MEMS scanner 20. For example, in the case of FIG. 1, the drive circuit 130 corresponds to the horizontal MEMS scanner drive circuit 21.

垂直ＭＥＭＳスキャナー３０は、垂直方向にレーザー反射光を垂直方向に走査するためのＭＥＭＳスキャナーである。水平ＭＥＭＳスキャナー２０と同様に、図１に示したＭＥＭＳスキャナー１２０を含めて、種々のＭＥＭＳスキャナー３０を用いることができる。垂直ＭＥＭＳスキャナー３０は、共振型ＭＥＭＳスキャナーであってもよいし、非共振型ＭＥＭＳスキャナーであってもよい。一般に、水平方向の方が高速にスキャンし、垂直方向の方が低速にスキャンするので、垂直方向については、用途に応じて非共振型ＭＥＭＳスキャナーを用いることもできる。 The vertical MEMS scanner 30 is a MEMS scanner for vertically scanning laser reflected light in the vertical direction. Similar to the horizontal MEMS scanner 20, various MEMS scanners 30 including the MEMS scanner 120 shown in FIG. 1 can be used. The vertical MEMS scanner 30 may be a resonant MEMS scanner or a non-resonant MEMS scanner. In general, the horizontal direction scans at a higher speed and the vertical direction scans at a lower speed. Therefore, a non-resonant MEMS scanner can be used in the vertical direction depending on the application.

垂直ＭＥＭＳスキャナー駆動回路３１は、垂直ＭＥＭＳスキャナー３０を駆動するための回路であり、例えば、図１のＭＥＭＳスキャナー１２０が用いられた場合には、駆動回路１３０が該当する。 The vertical MEMS scanner drive circuit 31 is a circuit for driving the vertical MEMS scanner 30. For example, when the MEMS scanner 120 of FIG. 1 is used, the drive circuit 130 corresponds to the vertical MEMS scanner drive circuit 31.

なお、図２においては、水平ＭＥＭＳスキャナー２０及び垂直ＭＥＭＳスキャナー３０の双方がＭＥＭＳスキャナーとして構成されている例が挙げられているが、どちらか一方に共振型ＭＥＭＳスキャナーが用いられていれば、他方はガルバノメータ等のＭＥＭＳスキャナー以外のスキャナーを用いることも可能である。また、水平ＭＥＭＳスキャナー２０と垂直ＭＥＭＳスキャナー３０とが１つになった２軸のＭＥＭＳスキャナーを用いるようにしてもよい。この場合、２軸のうち少なくとも１軸において共振駆動すればよい。 FIG. 2 shows an example in which both the horizontal MEMS scanner 20 and the vertical MEMS scanner 30 are configured as MEMS scanners. However, if a resonant MEMS scanner is used for either one, the other is used. It is also possible to use a scanner other than a MEMS scanner such as a galvanometer. Further, a biaxial MEMS scanner in which the horizontal MEMS scanner 20 and the vertical MEMS scanner 30 are combined may be used. In this case, resonance driving may be performed on at least one of the two axes.

水平ＭＥＭＳスキャナー２０及び垂直ＭＥＭＳスキャナー３０の双方の走査位置を示す走査位置信号１１４は、走査位置正規化部５０に入力される。なお、走査位置信号１１４は、水平方向と垂直方向で同期がとられ、１行水平方向にスキャンしたら、垂直方向に移動して次の行に移り、次の行を水平方向にスキャンするという動きを行う信号となっている。 A scanning position signal 114 indicating the scanning positions of both the horizontal MEMS scanner 20 and the vertical MEMS scanner 30 is input to the scanning position normalization unit 50. The scanning position signal 114 is synchronized in the horizontal direction and the vertical direction, and after scanning one row in the horizontal direction, moves in the vertical direction to move to the next row, and scans the next row in the horizontal direction. It is a signal to do.

映像フォーマット検出部４０は、入力された水平同期信号１１３から、入力されている映像信号のフォーマット（解像度）を検出する。また、映像フォーマット検出部４０で検出されたフォーマットは、メモリー制御部７０に入力される。 The video format detection unit 40 detects the format (resolution) of the input video signal from the input horizontal synchronization signal 113. Further, the format detected by the video format detection unit 40 is input to the memory control unit 70.

走査位置正規化部５０は、共振型ＭＥＭＳスキャナーである水平ＭＥＭＳスキャナー２０又は垂直ＭＥＭＳスキャナー３０の走査位置を正規化し、共振周波数が走査中に変化した場合であっても、高精度に走査位置情報を取得して画像処理部６０に出力する。走査位置正規化部５０は、共振型ＭＥＭＳスキャナーからの同期信号を受け取る。例えば、水平ＭＥＭＳスキャナー２０及び垂直ＭＥＭＳスキャナー３０の両方が共振型ＭＥＭＳスキャナーならば、それぞれ走査位置正規化部５０を１つずつ、合計２つの走査位置正規化部５０を持つことになる。なお、走査位置正規化部５０の具体的構成及び機能は後述する。 The scanning position normalization unit 50 normalizes the scanning position of the horizontal MEMS scanner 20 or the vertical MEMS scanner 30 that is a resonance type MEMS scanner, and even when the resonance frequency changes during scanning, the scanning position information is highly accurate. Is output to the image processing unit 60. The scanning position normalization unit 50 receives a synchronization signal from the resonant MEMS scanner. For example, if both the horizontal MEMS scanner 20 and the vertical MEMS scanner 30 are resonant MEMS scanners, each of the scanning position normalization units 50 has one scanning position normalization unit 50 in total. The specific configuration and function of the scanning position normalization unit 50 will be described later.

画像処理部６０は、歪み補正等の画像処理を行う処理手段である。画像処理部６０は、歪み補正の他も、用途に応じて種々の画像処理を行い、画像形成装置の画像補正を行ってよい。 The image processing unit 60 is a processing unit that performs image processing such as distortion correction. In addition to distortion correction, the image processing unit 60 may perform various image processing depending on the application and perform image correction of the image forming apparatus.

メモリー制御部７０は、データ格納用メモリー８０に記憶される情報を制御する。具体的には、メモリー制御部７０は、映像信号１１０として画像データ１１１、垂直同期信号１１２、水平同期信号１１３、そして水平・垂直両スキャナーから走査位置信号１１４を受けて、データ格納用メモリー８０に格納位置（アドレス）を決定するとともに、書込タイミング信号、読出タイミング信号などを生成する。よって、データ格納用メモリー８０に記憶されるデータ等の情報は、一旦総てメモリー制御部７０に入力される。 The memory control unit 70 controls information stored in the data storage memory 80. Specifically, the memory control unit 70 receives the image data 111, the vertical synchronization signal 112, the horizontal synchronization signal 113 as the video signal 110, and the scanning position signal 114 from both the horizontal and vertical scanners, and stores them in the data storage memory 80. A storage position (address) is determined, and a write timing signal, a read timing signal, and the like are generated. Therefore, all information such as data stored in the data storage memory 80 is once input to the memory control unit 70.

データ格納用メモリー８０は、少なくとも１フレーム分の画素データを格納可能なフレームバッファーメモリーである。 The data storage memory 80 is a frame buffer memory capable of storing pixel data for at least one frame.

レーザー光源１００は、レーザー光を水平ＭＥＭＳスキャナー２０及び垂直ＭＥＭＳスキャナー３０に照射する手段である。レーザー光源１００は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光源を備え、３色を合成することによりフルカラーの画像を形成することができるように構成されてよい。なお、レーザー駆動回路１０１は、レーザー光源１００を駆動する回路である。 The laser light source 100 is means for irradiating the horizontal MEMS scanner 20 and the vertical MEMS scanner 30 with laser light. The laser light source 100 may include red (R), green (G), and blue (B) light sources, and may be configured to form a full-color image by combining three colors. The laser drive circuit 101 is a circuit that drives the laser light source 100.

次に、図３及び図４を用いて、本実施形態に係る画像形成装置の走査位置正規化部５０の構成及び処理内容について説明する。 Next, the configuration and processing contents of the scanning position normalization unit 50 of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の走査位置正規化部の一例の構成を示した図である。図３において、走査位置正規化部５０は、立ち上がり検出部５１と、周期カウンター５２と、データ保存部５３と、割り算器（除算器）５４と、掛け算器（乗算器）５５と、正規化周期供給部５６を備える。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an example of a scanning position normalization unit of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, the scanning position normalization unit 50 includes a rising edge detection unit 51, a cycle counter 52, a data storage unit 53, a divider (divider) 54, a multiplier (multiplier) 55, and a normalization cycle. A supply unit 56 is provided.

立ち上がり検出部５１は、同期信号の入力を検出し、立ち上がりパルスを出力する手段である。立ち上がり検出部５１から検出された立ち上がりパルスは、周期カウンター５２及びデータ保存部５３に入力される構成となっている。 The rise detection unit 51 is means for detecting the input of the synchronization signal and outputting the rise pulse. The rising pulse detected from the rising detection unit 51 is input to the cycle counter 52 and the data storage unit 53.

周期カウンター５２は、共振型ＭＥＭＳスキャナーのスキャン周期をカウントするカウント手段である。なお、周期カウンター５２は、立ち上がり検出部からの立ち上がりパルスが出力される度にカウント値がリセットされる。データ保存部５３は、共振型ＭＥＭＳスキャナーのスキャン周期の最終カウント値を記憶して保存する手段であり、一般的なフリップフロップやメモリー等が用いられてよい。なお、データ保存部５３には、立ち上がり検出パルスが出力される度に、周期カウンター５２でカウントされた最終カウント値が記憶・保存される。 The period counter 52 is a counting unit that counts the scanning period of the resonant MEMS scanner. Note that the count value of the period counter 52 is reset each time a rising pulse is output from the rising detection unit. The data storage unit 53 is means for storing and storing the final count value of the scanning period of the resonance type MEMS scanner, and a general flip-flop, a memory, or the like may be used. The data storage unit 53 stores and stores the final count value counted by the cycle counter 52 every time a rising edge detection pulse is output.

割り算器５４は、２つのデジタル信号が入力されたときに、商に相当する信号を出力する変換器であり、例えば、信号Ａ及び信号Ｂが入力された場合には、Ａ／Ｂを出力する。割り算器５４には、周期カウンター５２からの出力と、データ保存部５３からの出力が入力される。 The divider 54 is a converter that outputs a signal corresponding to a quotient when two digital signals are input. For example, when the signal A and the signal B are input, the divider 54 outputs A / B. . An output from the period counter 52 and an output from the data storage unit 53 are input to the divider 54.

掛け算器５５は、２つのデジタル信号が入力されたときに、積に相当する信号を出力する変換器であり、例えば、信号Ｃ及び信号Ｄが入力されたときに、Ｃ×Ｄを出力する。掛け算器５５には、割り算器５４からの出力と、正規化周期供給部５６から出力された正規化周期が入力される。なお、図３においては、スキャン周期が４０９６で正規化される例が示されている。 The multiplier 55 is a converter that outputs a signal corresponding to a product when two digital signals are input. For example, when a signal C and a signal D are input, the multiplier 55 outputs C × D. The multiplier 55 receives the output from the divider 54 and the normalization period output from the normalization period supply unit 56. FIG. 3 shows an example in which the scan cycle is normalized at 4096.

ここで、正規化位置情報は、下記（１）式で示される。 Here, the normalized position information is expressed by the following equation (1).

またここで、（１）が成立する前提条件として、
１：共振型ＭＥＭＳスキャナーの周期は急激には変化せず、前回カウント値は今回カウントの最終値とほぼ同じになる
という条件が挙げられる。

Here, as a precondition that (1) is satisfied,
1: The period of the resonant MEMS scanner does not change abruptly, and the previous count value is almost the same as the final value of the current count.

通常、水平ＭＥＭＳスキャナー２０の周期は２０ｋＨｚ前後で、垂直ＭＥＭＳスキャナーも６０Ｈｚ前後であり、温度変化や経時変化で発生するＭＥＭＳ共振周波数変化に比べて微少な時間であるため、上記前提条件１を満足することができる。 Usually, the period of the horizontal MEMS scanner 20 is around 20 kHz, and the vertical MEMS scanner is also around 60 Hz, which is a minute time compared with the MEMS resonance frequency change that occurs due to temperature change or change with time, so the above prerequisite 1 is satisfied. can do.

また、図３及び（１）式においては、正規化の周期を４０９６としているが、２０４８でも８１９２でも任意の数字で可能である。但し、デジタル回路としては掛け算器５５の実装が容易な２のべき乗の値で正規化するのが好ましい。 3 and (1), the normalization cycle is 4096, but 2048 or 8192 can be any number. However, as a digital circuit, it is preferable to normalize with a value of power of 2 for which the multiplier 55 can be easily mounted.

この演算の結果、正規化された走査位置情報として、１周期を４０９６前後に正規化したカウント値を画処理部６０に渡すことになる。この値は、水平ＭＥＭＳスキャナー２０の１周期での急激な周波数変化が無い限り、ほぼ一定にすることができる。また、１％程度のカウント値変化は画処理部（歪み補正など）で吸収できるため問題ない。 As a result of this calculation, a count value obtained by normalizing one cycle to around 4096 is passed to the image processing unit 60 as normalized scanning position information. This value can be made substantially constant as long as there is no sudden frequency change in one cycle of the horizontal MEMS scanner 20. Further, a change in the count value of about 1% is not a problem because it can be absorbed by the image processing unit (distortion correction or the like).

図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の走査位置正規化部に入力される各信号におけるタイミング波形の一例を示した図である。図４において、システムクロック、走査位置正規化部５０に入力される同期信号、立ち上がり検出部５１、周期カウンター５２、データ保存部５３に保存されている前回カウント値、及び正規化された走査位置情報が示されている。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a timing waveform in each signal input to the scanning position normalization unit of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, the system clock, the synchronization signal input to the scanning position normalization unit 50, the rising edge detection unit 51, the cycle counter 52, the previous count value stored in the data storage unit 53, and the normalized scanning position information It is shown.

以下に、走査位置正規化部５０の動作説明をする。
１．システムクロックは１００ＭＨｚなど十分に早いクロックを使用する。
２．同期信号が入力されると、立ち上がり検出部５１にて立ち上がりエッジを検出し、立ち上がりパルスを１パルス出力する。
３．周期カウンター５２は、システムクロックで１ずつインクリメント（増加）してゆく。
４．周期カウンター５２は、立ち上がりパルスの１パルスをクリア信号として受け取り、周期カウンター５２のカウント値をゼロクリアする。
５．データ保存部５３は、終了した直前周期の最終カウント値を記憶して保持する。データ保存部５３は、立ち上がりパルスの１パルスをロードＥＮ（イネーブル）信号として受け取り、そのタイミングの周期カウンター値を保持する。つまり、図４において、最初に前回カウント値としてＭが保存されており、周期カウンター５２のカウントがＮ−２、Ｎ−１、Ｎとなって立ち上がりパルスが出力されたタイミングに同期して、周期カウンター５２がゼロクリアされるともに、直前周期の最終カウント値Ｎが前回カウント値としてデータ保存部５３に保持される。このとき、直前周期の前回最終カウント値であったＭは、破棄される。
６．周期カウンター値と前回カウント値は割り算器５４、かけ算器５５を所定の演算遅延で通過して、正規化された走査位置情報として出力される。正規化された走査位置情報は、画像処理部６０に入力され、歪み補正等の画像処理が行われる。 The operation of the scanning position normalization unit 50 will be described below.
1. A sufficiently fast clock such as 100 MHz is used as the system clock.
2. When the synchronization signal is input, the rising edge detection unit 51 detects the rising edge and outputs one rising pulse.
3. The period counter 52 is incremented (increased) by 1 with the system clock.
4). The period counter 52 receives one pulse of the rising pulse as a clear signal, and clears the count value of the period counter 52 to zero.
5. The data storage unit 53 stores and holds the final count value of the immediately preceding period that has ended. The data storage unit 53 receives one pulse of the rising pulse as a load EN (enable) signal, and holds the cycle counter value at that timing. That is, in FIG. 4, M is stored as the previous count value first, and in synchronization with the timing when the count of the period counter 52 becomes N−2, N−1, N and the rising pulse is output, While the counter 52 is cleared to zero, the final count value N of the immediately preceding cycle is held in the data storage unit 53 as the previous count value. At this time, M, which was the previous last count value of the immediately preceding cycle, is discarded.
6). The cycle counter value and the previous count value pass through the divider 54 and the multiplier 55 with a predetermined calculation delay, and are output as normalized scanning position information. The normalized scanning position information is input to the image processing unit 60, and image processing such as distortion correction is performed.

図４の例では、立ち上がり検出までの前回周期がＮ÷Ｍ×４０９６=４０９５でラウンドしたことを示している。正規化された走査位置情報は常に１ずつ増加する物では無く、演算の状況によって、増加しないことや、２以上で増加することもある。 In the example of FIG. 4, it is shown that the previous cycle until the rising edge detection is rounded by N ÷ M × 4096 = 4095. The normalized scanning position information does not always increase by one, and may not increase or may increase by 2 or more depending on the calculation status.

なお、画像処理部６０で行う歪み補正等は、周期カウンター値を使用するため、周期カウンター値は走査位置と対応が取れている必要がある。従来のＭＥＭＳスキャナーにおいては、スキャン中にＭＥＭＳスキャナーの共振周波数が変化してしまうと、周期カウンター５２の最終カウント値が変化してしまい、周期カウンター値と走査位置の対応が取れなくなってしまうという問題があった。 Note that since the distortion correction or the like performed by the image processing unit 60 uses a cycle counter value, the cycle counter value needs to correspond to the scanning position. In the conventional MEMS scanner, if the resonance frequency of the MEMS scanner changes during scanning, the final count value of the period counter 52 changes, and the correspondence between the period counter value and the scanning position cannot be obtained. was there.

しかしながら、本実施形態に係る画像形成装置においては、周期カウンター値が正規化され、正規化された走査位置情報を用いるので、画像処理部６０において、歪み補正等の画像処理をＭＥＭＳスキャナーの共振周波数変動に影響されず高精度に行うことができる。 However, in the image forming apparatus according to the present embodiment, since the cycle counter value is normalized and the normalized scanning position information is used, the image processing unit 60 performs image processing such as distortion correction on the resonance frequency of the MEMS scanner. It can be performed with high accuracy without being affected by fluctuations.

このように、本実施形態に係る画像処理装置によれば、直前周期の周期カウント値を用いて正規化を行うことにより、常に前回の周期を基準にして周波数変化を把握し、当該周波数変化に対応して正規化された走査位置情報を出力し、これを用いて画像処理を行うことができるため、正確な走査位置予測を行うことができる。 As described above, according to the image processing apparatus according to the present embodiment, by performing normalization using the cycle count value of the immediately preceding cycle, the frequency change is always grasped based on the previous cycle, and the frequency change can be performed. Corresponding normalized scanning position information is output and image processing can be performed using this, so that accurate scanning position prediction can be performed.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

本発明は、共振型ＭＥＭＳスキャナーを利用したプリジェクタ等の画像形成装置に利用することができる。 The present invention can be used for an image forming apparatus such as a projector using a resonance type MEMS scanner.

２０水平ＭＥＭＳスキャナー
２１水平ＭＥＭＳスキャナー駆動回路
３０垂直ＭＥＭＳスキャナー
３１垂直ＭＥＭＳスキャナー駆動回路
４０映像フォーマット検出部
５０走査位置正規化部
５１立ち上がり検出部
５２周期カウンター
５３データ保存部
５４掛け算器
５５割り算器
５６正規化周期供給部
６０画像処理部
７０メモリー制御部
８０データ格納用メモリー
９０制御部
１００レーザー光源
１０１レーザー駆動回路
１１０映像信号
１１１画像データ
１１２垂直同期信号
１１３水平同期信号
１２０ＭＥＭＳスキャナー
１２１ａ〜１２１ｄ固定部
１２２ミラー部
１２３ミラー支持部
１２４枠部
１２５ａ〜１２５ｄ圧電体
１２７ａ、１２７ｂ梁部
１２９共通配線
１３０駆動回路
１３１ａ、１３１ｂ配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Horizontal MEMS scanner 21 Horizontal MEMS scanner drive circuit 30 Vertical MEMS scanner 31 Vertical MEMS scanner drive circuit 40 Video format detection part 50 Scan position normalization part 51 Rise detection part 52 Period counter 53 Data storage part 54 Multiplier 55 Divider 56 Regular Cycle supply unit 60 Image processing unit 70 Memory control unit 80 Data storage memory 90 Control unit 100 Laser light source 101 Laser drive circuit 110 Video signal 111 Image data 112 Vertical synchronization signal 113 Horizontal synchronization signal 120 MEMS scanner 121a to 121d Fixing unit 122 Mirror part 123 Mirror support part 124 Frame part 125a to 125d Piezoelectric body 127a, 127b Beam part 129 Common wiring 130 Drive circuit 131a, 131b Wiring

特開２００８−１１６６７８号公報JP 2008-116678 A 特開２００９−１３９４３０号公報JP 2009-139430 A 特開２０１０−１９７９３０号公報JP 2010-197930 A

Claims

At least one resonant MEMS scanner;
A counter that counts the scanning period of the MEMS scanner;
Data holding means for storing a final count value for one cycle counted by the counter;
Scanning position normalization means for calculating normalized scanning position information from the final count value of the immediately preceding cycle stored in the data storage means and the count value of the counter that counts the scanning period of the MEMS scanner; An image forming apparatus comprising:

The scanning position normalization means calculates the scanning position information by dividing the count value of the counter that counts the scanning period of the MEMS scanner by the final count value of the immediately preceding period and multiplying by the normalization period. The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

2. The counter resets the final count value in synchronization with a synchronization signal synchronized with the start or end of the scan cycle, and the data holding means stores the final count value. The image forming apparatus according to 2.

The image forming apparatus according to claim 1, further comprising an image processing unit that performs image processing using the scanning position information calculated by the scanning position normalizing unit.

The image forming apparatus according to claim 4, wherein the image processing unit performs a distortion correction process.