CN104079852A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光照射装置。在该照射光来显示图像的光照射装置中，难以感知由于装置的振动、视线的移动的图像位移导致的显示图像中发生的畸变。在本发明的光照射装置中，使随机数发生，使显示的图像的刷新率按照所述随机数进行随机地分散。根据刷新率使光的发光强度变化。在行数发生变化时，缩放地显示所输入的影像信号。使刷新率根据振动监视器部检测出的振动的频率来变化。

Description

光照射装置

技术领域

本发明涉及使点或线状的光在空间上按顺序进行扫描来照射物体，进而显示图像的光照射装置。

背景技术

光照射装置产生强度调制后的光，通过平面镜等，使该光在一个方向上往复同时偏转，并且使所述平面镜在与所述方向垂直的方向上往复的同时偏转，由此，使所述光照射物体，并以2维的方式进行扫描。该光照射装置被认为适用于例如专利文献1中公开的这样的图像显示装置（投影仪）；或对来自被照射有所述光的物体的反射光进行检测来测定所述物体的形状、距离的传感器。最近，在该光照射装置中，小型化和省电化得以推进，期待在更广泛领域中的应用。

[专利文献1]日本专利第4639973号公报

在所述的扫描型光照射装置中，被照射光的所述物体的位置随时间而变化。针对在某瞬间被照射光的位置，将相对于预定的基准位置的位移称为扫描位移。

另一方面，在将所述光照射装置适用于图像显示装置时，观看所显示的图像的人的视点发生移动。这起因于例如所述图像显示装置的显示部的图像的振动或由观看的人的意思导致的视点的移动。包含两者，将观看的人的视点相对于预定基准位置的位移称为图像位移。

受到了所述扫描位移和图像位移这两者影响的图像成像在观看所显示的图像的人的视网膜上。因此，在视觉上发生了后述的图像的畸变。例如，在显示了亮度相同的图像时，视觉上检测在亮度中存在斑点的图像。

特别地，存在这样的问题，即例如在由图像的帧频（例如30Hz）确定的刷新率与所述图像位移的频率的差微小时，所述图像的畸变在显示画面上缓慢移动，因此容易被观看的人检测。

发明内容

鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种难以检测所显示的图像的畸变的光照射装置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种照射光来显示影像的光照射装置，其特征在于，具有：光源控制部，其被供给基于所述影像的影像信号，并生成基于该影像信号的亮度控制信号；光源驱动器，其对从该光源控制部供给的亮度控制信号进行功率放大；光源，其基于从该光源驱动器供给的接受了所述功率放大的亮度控制信号，产生亮度调制后的光；水平定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号，生成表示该影像信号的水平同步定时的水平脉冲信号；水平波形生成部，其基于该水平定时生成部生成的水平脉冲信号，生成用于扫描所述影像的水平方向的矩形波状的水平波形信号；随机数发生部，其产生随机数；垂直定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号和所述随机数发生部产生的随机数，并基于所述随机数，生成使频率相对于所述影像信号的垂直同步频率随机变动了预定的频宽以上的垂直脉冲信号；垂直波形生成部，其基于该垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号，生成用于扫描所述影像的垂直方向的矩形波状的垂直波形信号；偏转元件驱动器，其被供给所述水平波形生成部生成的水平波形信号和所述垂直波形生成部生成的垂直波形信号，并将各个信号进行功率放大后输出；以及偏转元件，其被供给所述光源产生的光，并基于所述偏转元件驱动器输出的水平波形信号和垂直波形信号，使该光在水平方向和垂直方向上偏转。

此外，本发明提供了一种照射光来显示影像的光照射装置，其特征在于，具有：光源控制部，其被供给基于所述影像的影像信号，并生成基于该影像信号的亮度控制信号；光源驱动器，其对从该光源控制部供给的亮度控制信号进行功率放大；光源，其基于从该光源驱动器供给的接受了所述功率放大的亮度控制信号，产生亮度调制后的光；水平定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号，生成表示该影像信号的水平同步定时的水平脉冲信号；水平波形生成部，其基于该水平定时生成部生成的水平脉冲信号，生成用于扫描所述影像的水平方向的矩形波状的水平波形信号；振动监视器部，其检测所述光照射装置的振动，输出对应于该振动的电信号；垂直定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号和所述振动监视器部输出的电信号，基于所述振动监视器部输出的电信号，生成使频率相对于所述影像信号的垂直同步频率发生了变化的垂直脉冲信号；垂直波形生成部，其基于该垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号，生成用于扫描所述影像的垂直方向的矩形波状的垂直波形信号；偏转元件驱动器，其被供给所述水平波形生成部生成的水平波形信号和所述垂直波形生成部生成的垂直波形信号，并将各个信号进行功率放大后输出；以及偏转元件，其被供给所述光源产生的光，并基于所述偏转元件驱动器输出的水平波形信号和垂直波形信号，使该光在水平方向和垂直方向上偏转。

根据本发明，效果在于能够提供一种难以感知所显示的图像的畸变的光照射装置。

附图说明

图1是实施例1的光照射装置的框图。

图2是用于说明显示图像的位移导致的图像畸变的图。

图3是用于说明显示图像中图像畸变发生移动的状态的图。

图4是表示图像畸变中的摆动频率与画质之间的关系的图。

图5是表示实施例2的光照射装置的驱动信号的图。

图6是表示实施例2的光照射装置的驱动信号与光源输出的图。

图7是表示实施例3的光照射装置的驱动信号的图。

图8是实施例3的光照射装置的框图。

图9是实施例4的光照射装置的框图。

符号说明

1：光照射装置，10：输入端子，11：偏转元件控制部，12：偏转元件驱动器，13：偏转元件，14：光源控制部，15：光源驱动器，16：光源，17：光学元件组，18：缩放部，111：H定时生成部，112：H波形生成部，113：随机数发生部，114：V定时生成部，115：V波形生成部，116：振动监视器部。

具体实施方式

以下，使用附图来说明实施例。

【实施例1】

图1是实施例1的光照射装置1的框图。首先，基于图1进行整体性说明之后，说明本实施例的特征。

从输入端子10输入的影像信号，即用于进行图像显示的影像信号，被供给至偏转元件控制部11和光源控制部14。

偏转元件控制部11根据所供给的影像信号，生成扫描显示的图像的水平方向和垂直方向的同步信号，供给至偏转元件驱动器12。

光源控制部14根据所供给的影像信号的亮度，生成用于控制后述的光源16的亮度的亮度控制信号，供给至光源驱动器15。

关于之前的偏转元件控制部11，H（水平）定时生成部111根据所供给的影像信号，生成表示所述图像的水平同步定时的例如水平脉冲信号，供给至H波形生成部112。

H波形生成部112根据所供给的水平脉冲信号，生成用于扫描水平方向的例如矩形波状的水平波形信号，供给至偏转元件驱动器12。

此外，关于偏转元件控制部11，V（垂直）定时生成部114根据所供给的影像信号，生成表示所述图像的垂直同步定时的例如垂直脉冲信号，供给至V波形生成部115。

V波形生成部115根据所供给的垂直脉冲信号，生成用于扫描垂直方向的例如矩形波状的垂直波形信号，供给至偏转元件驱动器12。

这里，随机数发生部113产生的随机数也被供给至V定时生成部114。此外，V定时生成部114生成的水平脉冲信号和垂直脉冲信号也被供给至光源控制部14。本实施例的一个特征在于，V定时生成部114还参照所供给的所述随机数来生成所述垂直脉冲信号，并控制光源控制部14与V波形生成部115的动作，后面对这些进行说明。

偏转元件驱动器12将从H波形生成部112供给的所述水平波形信号和从V波形生成部115供给的所述垂直波形信号进行功率放大后供给至偏转元件13。

之前的光源驱动器15将从光源控制部14供给的所述亮度控制信号进行功率放大后供给至光源16。

光源16根据所供给的所述功率放大后的亮度控制信号，产生对应于由输入端子10输入的影像信号的亮度的光。

由光源16产生的所述光被供给至光学元件组17，光学元件组17将所供给的所述光例如从发散光变换为平行光，供给至偏转元件13。

偏转元件13根据从偏转元件驱动器12供给的所述水平波形信号和垂直波形信号，使得从光学元件组17供给的所述光在水平方向和垂直方向上周期性地偏转。

由此，从偏转元件13输出的光，使在例如设置于光照射装置1的外部的显示部中，显示对应于由输入端子10输入的影像信号的亮度的图像。

此外，图1中仅仅表示了一条从光源控制部14到光源16的路径，但是也可以对应于影像R（红）信号、G（绿）信号、B（蓝）信号，有三条路径。

接着，说明随机数发生部113的动作。

在本实施例中，V定时生成部114生成的所述垂直脉冲信号以如下方式被生成：不完全与由输入端子10供给的影像信号所具有的垂直同步信号相位同步，而基于从随机数发生部113供给的随机数，并考虑后述的感知摆动频宽地变动。所述垂直脉冲信号的频率，在以由输入端子10供给的影像信号所具有的垂直同步信号的频率为中心的、例如约±3～20Hz的范围内变动。V定时生成部114生成的所述水平脉冲信号可以与变动的垂直脉冲信号相位同步地生成，也可以不同步地生成。

在光源控制部14中，基于变动的垂直脉冲信号或变动的水平脉冲信号，来设定生成的所述亮度控制信号的时间轴。

通过如上述，能够难以感知所述显示部中显示的图像的畸变。

进一步详细说明该图像的畸变。

图2是用于说明显示图像的位移导致的图像畸变的图。图中位移的方向是以从画面的上侧向下侧作为正方向地描绘的。众所周知，显示的图像的刷新率依赖于垂直同步脉冲的周期。此外，一帧（或一字段）的影像信号，具有图像的显示期间和垂直空白期间。

所述的扫描位移，相对于时间轴，在图像的显示期间中，从图像的上侧向下侧直线状地产生，并在空白期间复原。

所述的图像位移，起因于显示部的图像的振动或观看的人的意思导致的视点的移动，因此图2中表示的例子不过是一例，但是，这里，相对于时间轴，在一帧的前半部向画面的下侧发生了图像位移，在后半部向画面的上侧发生了图像位移。

对应于扫描位移与图像位移的和的图像，在观看的人的视网膜上被感知。

在这种情况下，即使假设由输入端子10输入的影像信号的亮度在画面整体上是一样的，但是在观看的人的视网膜上没有成为一样的，而被感知为在画面的上侧暗、在画面的下侧亮的在亮度中存在畸变的图像。

图3是用于说明显示图像中图像畸变发生移动的状态的图。

在基于预定的刷新率的扫描位移与例如由眼睛的移动导致的图像位移的周期的差小的情况下，例如如图3所示，该亮度的畸变在画面上在垂直方向缓慢地移动，因此，存在容易被观看人的眼睛感知的问题。

图4是表示图像畸变中的摆动频率与画质之间的关系的图。

以下，将所述的周期的差称作摆动频率。图4表示对该摆动频率的主观性的画质评价。由图4可知，在画面的畸变处于静止时，即摆动频率为0时，难以感知画面的畸变。随着摆动频率从0偏移，所述的畸变发生移动，因此变得易于被感知，画质一度下降。进而，摆动频率变大、所述的畸变的移动速度变快时，则难以被感知。以下，将易于感知的摆动频率的幅宽称作感知摆动频宽。感知摆动频宽，在图4的例子中为±10Hz。

此外，±10Hz是一例，实际上，感知摆动频宽受到画面尺寸等的影响而变化。因此，关于感知摆动频宽，例如，优选考虑为以±3Hz为下限，以±20Hz为上限。

在本实施例中，存在一个特征，即使刷新率适当地变化，由此使得难以感知画面的畸变的移动。

图1中，V定时生成部114还参照从随机数发生部113供给的随机数，使周期变动，同时生成所述的刷新率的垂直周期脉冲。因此，刷新率被随机地分散，进入感知摆动频宽的范围的情况减少。

由此，具有能够提供一种难以感知所显示的图像的畸变的光照射装置。

【实施例2】

在实施例2中，作为对实施例1进行实施时的一种方法，设一帧（字段）中的图像的显示期间为恒定，使空白期间随机地变动。

图5是表示实施例2的光照射装置1的驱动信号的图，特别地，表示偏转元件驱动器12供给的所述垂直波形信号的波形的一例。如前述，设显示期间为恒定，使空白期间根据随机数发生部113供给的随机数进行随机地变动。由此，所述的刷新率被随机地分散，进入感知摆动频宽的范围的情况减少。

图6是表示实施例2的光照射装置1的驱动信号与光源输出的图。如所述，在使空白期间随机地变动的情况下，即使图像的显示期间恒定，但是由于所产生的光的每单位时间的发光强度随时间性变动，因此恐怕会检测到新的亮度的畸变。这种情况下，如图6所示，可以设每一针对（字段）中光源16产生的光的发光强度在时间上恒定。即，在一个字段期间长，刷新率低的情况下，使光的发光强度增大。相反地，在一帧期间短，刷新率高的情况下，使光的发光强度下降。

由此，具有能够提供一种难以感知所显示的图像的畸变，进而降低了新产生的畸变的要因的光照射装置。

【实施例3】

在实施例3中，作为对实施例1进行实施时的一种方法，将一帧（字段）中的图像的显示期间和空白期间的比例保持为恒定，同时使一帧（字段）的长度随机地变动。

图7是表示实施例3的光照射装置1的驱动信号的图，特别地，表示偏转元件驱动器12供给的所述垂直波形信号的波形的一例。如前述，设显示期间和空白期间的比例为恒定。

这时，存在针对每帧所显示的图像的行（line）数发生变动的情况。

图8是实施例3的光照射装置1的框图。与图1不同，为了对应于所述的行数的变动，将从输入端子10供给的影像信号经由缩放部18供给至光源控制部14。将垂直脉冲信号和水平脉冲信号从偏转元件控制部11供给至缩放部18。

缩放部18对从输入端子10供给的影像信号进行缩放。即，基于所述垂直脉冲信号和水平脉冲信号，检测处理中的图像帧中的行数，在行间进行信号运算，并生成适合于当前的行数的影像信号，供给至光源控制部14。

由此，具有能够提供一种能够生成适应于显示的图像的行数的影像信号，并降低新发生的问题的要因的光照射装置的效果。

【实施例4】

至此说明的实施例1至实施例3中，V定时生成部114基于从随机数发生部113供给的随机数，考虑所述感知摆动频宽，来生成对应于显示的图像的刷新率的垂直脉冲信号。

在实施例4中，代替随机数发生部113，V定时生成部114基于从振动监视器部116供给的振动的频率和相位的信息，生成所述垂直脉冲。

如所述，图像位移起因于显示部中图像的振动、或由观看的人的意思导致的视点的移动。其中，关于显示部中图像的振动，考虑了例如监视光照射装置1的振动，使得难以感知所显示的图像的畸变的方法。

在该振动相对于由输入端子10供给的影像信号的刷新率，即垂直同步频率，处于所述的感知摆动频宽的范围内的情况下，V定时生成部114生成所述垂直脉冲信号，以便将显示的图像的刷新率作为所述振动的频率。由此，具有能够使图4所示的摆动频率为约0Hz，并难以感知显示的图像的畸变的效果。

图9是实施例4的光照射装置1的框图，与图1、图8不同，具有振动监视器部116来代替随机数发生部113。V定时生成部114基于振动监视器部116检测出的振动的信息，生成所述垂直脉冲信号。此外，图9与图8同样地，具有缩放部18，但是即使对于不具有与图1同样的缩放部18的结构，也能够适用于本实施例4。

在振动监视器部116的振动检测方法中，有例如电磁方法、光学方法、或使用畸变传感器的方法。在电磁方法中，例如使线圈位于永磁铁所产生的磁场的内部，双方相对地移动，由此，线圈产生对应于振动的电信号。在光学方法中，对置的光电传感器对例如LED（发光二极管）发出的光进行检测，且两者相对地移动，由此，光电传感器产生对应于振动的电信号。

在畸变传感器中，具有：金属箔畸变传感器，其产生对应于由振动导致的金属箔的电气阻抗的变动的电信号；或者，半导体畸变传感器，其产生对应于半导体的压电阻抗的变动的电信号。此外，对于振动监视器部116，也能够应用一般称作加速度传感器的传感器。

在显示的图像的振动中，反映了偏转元件13的振动，因此，偏转元件13也可以具有产生所述的电信号的构成要素。

作为图像位移的要因，除了光照射装置1的振动之外，还有由观看的人的意思导致的视点的移动。在检测该视点的移动的情况下，例如光照射装置1具有图1中未图示的摄像部即可。基于考虑相位地将该摄像部检测出的视点的移动与所述的振动这两者进行相加的结果，V定时生成部114生成所述垂直脉冲信号。由此，具有能够使图4中示出的摆动频率为约0Hz，并难以感知显示的图像的畸变的效果。

【实施例5】

在实施例4中，在振动监视器部116检测出的振动，相对于由输入端子10供给的影像信号的刷新率，即垂直同步频率，处于所述感知摆动频宽的范围的情况下，V定时生成部114生成了所述垂直脉冲信号，以便将显示的图像的刷新率设为所述振动的频率。

但是，利用实施例4所示方法以外的方法，也能够实现实施例的目的。在实施例5中，示出了这样的例子。

例如，可以根据相对于由输入端子10供给的影像信号的刷新率，即垂直同步频率，所述的振动的频率处于感知摆动频宽中的哪个范围，来改变V定时生成部114产生的垂直脉冲信号的频率。

这种情况下，例如，在振动监视器部116检测出的振动的频率相对于由输入端子10供给的影像信号的刷新率，即垂直同步频率，处于图4所示的感知摆动频宽的一半以内的情况下，即在图4的例中，处于±5Hz以内的情况下，进行与实施例4相同的动作。即，V定时生成部114生成所述垂直脉冲信号，以便将显示的图像的刷新率设为所述振动的频率。

与此相对地，在图4的例中，在所述振动的频率处于从±5Hz至±10Hz的情况下，V定时生成部114生成所述垂直脉冲信号，以便使显示的图像的刷新率的绝对值与由所述输入端子10供给的影像信号的垂直同步频率相差10Hz以上。如图4所说明那样，在感知摆动频宽的外侧，难以感知显示的图像的畸变，因此能够实现目的。

由此，具有如下的效果，即显示的图像的垂直频率不会与所供给的影像信号的垂直频率明显不同，而能够提供难以感知显示的图像的畸变的光照射装置。

以上所述的实施方式是一例，能够考虑用于实现本发明的目的不同实施方式。任意一种均处于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种光照射装置，其照射光来显示影像，其特征在于，

具有：

光源控制部，其被供给基于所述影像的影像信号，并生成基于所述影像信号的亮度控制信号；

光源驱动器，其对从所述光源控制部供给的亮度控制信号进行功率放大；

光源，其基于从所述光源驱动器供给的接受了所述功率放大的亮度控制信号，产生亮度调制后的光；

水平定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号，生成表示所述影像信号的水平同步定时的水平脉冲信号；

水平波形生成部，其基于所述水平定时生成部生成的水平脉冲信号，生成用于扫描所述影像的水平方向的矩形波状的水平波形信号；

随机数发生部，其产生随机数；

垂直定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号和所述随机数发生部产生的随机数，基于所述随机数，生成使频率相对于所述影像信号的垂直同步频率随机地变动了预定的频宽以上的垂直脉冲信号；

垂直波形生成部，其基于所述垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号，生成用于扫描所述影像的垂直方向的矩形波状的垂直波形信号；

偏转元件驱动器，其被供给所述水平波形生成部生成的水平波形信号和所述垂直波形生成部生成的垂直波形信号，并将各个信号进行功率放大后输出；以及

偏转元件，其被供给所述光源产生的光，并基于所述偏转元件驱动器输出的水平波形信号和垂直波形信号，使所述光在水平方向和垂直方向上偏转。

2.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

根据感知到由于供给至所述光照射装置的影像信号的垂直同步频率与所述垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号之间的差而发生在所显示的图像中的摆动的感知摆动频宽，来决定所述垂直定时生成部的预定的频宽。

3.根据权利要求2所述的光照射装置，其特征在于，

所述感知摆动频宽的绝对值为3Hz以上且20Hz以下。

4.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

所述垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号被供给至所述光源控制部，

所述光源控制部根据所述垂直脉冲信号的周期，改变供给至所述光源驱动器的亮度控制信号的垂直空白期间。

5.根据权利要求4所述的光照射装置，其特征在于，

所述光源控制部根据所述垂直脉冲信号的周期，改变供给至所述光源驱动器的亮度控制信号的亮度。

6.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

所述光源控制部不管所述垂直脉冲信号的周期如何，均使供给至所述光源驱动器的亮度控制信号的显示期间与垂直空白期间的比例为恒定。

7.根据权利要求6所述的光照射装置，其特征在于，

具有：缩放部，其进行对输入至所述光照射装置的影像信号进行运算，并使所述影像信号的扫描线数发生改变的处理，

所述垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号与所述缩放部处理后的影像信号被供给至所述光源控制部，

所述光源控制部生成基于所述缩放部处理后的影像信号的亮度控制信号。

8.一种光照射装置，其照射光来显示影像，其特征在于，

具有：

光源控制部，其被供给基于所述影像的影像信号，并生成基于所述影像信号的亮度控制信号；

光源驱动器，其对从所述光源控制部供给的亮度控制信号进行功率放大；

光源，其基于从所述光源驱动器供给的接受了所述功率放大的亮度控制信号，产生亮度调制后的光；

水平定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号，生成表示所述影像信号的水平同步定时的水平脉冲信号；

水平波形生成部，其基于所述水平定时生成部生成的水平脉冲信号，生成用于扫描所述影像的水平方向的矩形波状的水平波形信号；

振动监视器部，其检测所述光照射装置的振动，输出对应于所述振动的电信号；

垂直定时生成部，其被供给基于所述影像的影像信号和所述振动监视器部输出的电信号，基于所述振动监视器部输出的电信号，生成使频率相对于所述影像信号的垂直同步频率发生了变化的垂直脉冲信号；

垂直波形生成部，其基于所述垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号，生成用于扫描所述影像的垂直方向的矩形波状的垂直波形信号；

偏转元件驱动器，其被供给所述水平波形生成部生成的水平波形信号和所述垂直波形生成部生成的垂直波形信号，并将各个信号进行功率放大后输出；以及

偏转元件，其被供给所述光源产生的光，并基于所述偏转元件驱动器输出的水平波形信号和垂直波形信号，使所述光在水平方向和垂直方向上偏转。

9.根据权利要求8所述的光照射装置，其特征在于，

涉及感知到由于供给至所述光照射装置的影像信号的垂直同步频率与所述垂直定时生成部生成的垂直脉冲信号之间的差而发生在所显示的图像中的摆动的感知摆动频宽，

在所述振动监视器部输出的电信号的频率处于所述感知摆动频宽中，并且，相比于预定的频率更接近于供给至所述光照射装置的影像信号的垂直同步频率时，所述垂直定时生成部将生成的所述垂直脉冲信号的频率设定为所述影像信号的垂直同步频率，

在相比于预定的频率更远离供给至所述光照射装置的影像信号的垂直同步频率时，所述垂直定时生成部将生成的所述垂直脉冲信号的频率设定为所述感知摆动频宽以外的频率。

10.根据权利要求8所述的光照射装置，其特征在于，

所述振动监视器部的振动的检测部具有所述偏转元件。

11.根据权利要求8所述的光照射装置，其特征在于，

所述振动监视器部具有半导体畸变传感器。