CN108333746A - 光扫描装置、影像装置和距离测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够进行良好的图像显示或摄像的光扫描装置，其特征在于，包括：以出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描的光扫描部，所述光扫描部包括引导入射的光并将其作为所述出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部；控制所述出射光的发光的发光控制部；生成关于所述螺旋状的轨迹的半径和极角的极坐标生成部；使用所述半径和所述极角生成用于驱动所述振动部的驱动信号的驱动信号生成部；基于来自所述驱动信号生成部的信息进行用于修正角度的计算并输出修正角度的角度修正部；和使用所述修正角度计算图像的坐标并将其作为图像坐标输出的坐标计算部。

Description

光扫描装置、影像装置和距离测量装置
技术领域
本发明涉及光扫描装置、影像装置和距离测量装置。
背景技术
随着影像装置的小型化，要求光扫描装置的小型化和性能提高。在专利文献1中，公开了关于光纤扫描仪的技术。在该文献的段落0017中，记载了：“光纤扫描仪1如图1～图3所示，具备使来自光源部5的照明光从基端侧的入射端6a入射、在长度方向上导光而从前端的射出端6b射出的光纤6；使该光纤6的射出端6b在与长轴交叉的方向上振动的振动发生部7；和使发生的振动衰减的振动衰减部件8。”
另外，在专利文献2中，记载了：“实际上，非线性的驱动电子机器、非线性的驱动机构、光纤扫描系统的影像系统中的像差、共振频率附近的扫描光纤装置的灵敏度、其他原因等环境变量和制造变量使扫描模式中的照射光斑的位置的不准确性增加，对用扫描光纤装置构建的图像附加畸变。”
另外，在专利文献3中，有“发生相位偏差θn时，如图5(a)所示的原本的图像，如图5(b)所示形成为特别是中心部在圆周方向上扭曲的图像”的记载。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-180317号公报
专利文献2：日本特表2008-514342号公报
专利文献3：日本特开2015-206981号公报
发明内容
发明要解决的课题
如专利文献2中所记载的，光纤扫描仪进行显示或取得的图像中产生畸变。专利文献2记载的发明中，通过PSD等取得实际的扫描轨迹，将其全部保存在存储器中。在存储器中需要保存包括时间点与照射光斑的对应的位置的查找表。即使在欠采样保存的情况下，需要的存储器容量也是庞大的，会对硬件产生制约。另外，专利文献3中提及了旋转方向的畸变并公开了修正方案的一例，但专利文献3中记载的发明中对图像畸变的修正不充分且可靠性不高。
于是，本发明的目的在于提供一种能够进行良好的图像显示或摄像的光扫描装置、影像装置和距离测量装置。
用于解决课题的技术方案
上述课题能够通过以下发明解决：一种进行图像显示或摄像的光扫描装置，其特征在于，包括：以出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描的光扫描部，所述光扫描部包括引导入射的光并将其作为所述出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部；控制所述出射光的发光的发光控制部；生成关于所述螺旋状的轨迹的半径和极角的极坐标生成部；使用所述半径和所述极角生成用于驱动所述振动部的驱动信号的驱动信号生成部；基于来自所述驱动信号生成部的信息进行用于修正角度的计算并输出修正角度的角度修正部；和使用所述修正角度计算图像的坐标并将其作为图像坐标输出的坐标计算部。
发明效果
根据本发明，能够进行良好的图像显示或摄像。
附图说明
图1是表示实施例1的影像装置1的结构的框图。
图2是表示实施例1的光扫描部10的结构的框图。
图3是实施例1的光扫描部10的截面图。
图4是表示实施例1中的照明部11和受光部12和分波部108的关系的图。
图5是说明实施例1中的光扫描部10导致的投影图像的畸变的图。
图6是表示实施例1的驱动信号生成部20的结构的框图。
图7是表示实施例1的驱动信号生成部20内部的波形的图。
图8是表示实施例1的再映射控制部21的结构的框图。
图9(a)是说明实施例1中的发光控制部22通常发光的情况的图。
图9(b)是说明实施例1中的发光控制部22降低亮度的情况的图。
图10是实施例1中的控制器40的流程图。
图11(a)是说明实施例1中的畸变自变量调整的方法的一例的图。
图11(b)是说明实施例1中的畸变自变量调整的方法的其他例的图。
图12是实施例1中的畸变自变量调整的流程图。
图13是实施例1中的亮度特性。
图14是表示实施例1中在微小时间dt期间激光的轨迹描绘的微小面积dS的图。
图15是表示实施例2的影像装置2的结构的框图。
图16是说明实施例2的拍摄图像生成部23的结构与相关的模块的关系的图。
图17是说明实施例2中投影面上的光的轨迹的图。
图18是表示实施例3的影像装置3的结构的框图。
图19是说明实施例3的拍摄图像生成部24的结构与相关的模块的关系的图。
图20是表示实施例4的影像装置4的结构的框图。
图21是说明实施例4的畸变检测部35和对应的振动部101的电极的图。
图22是表示实施例4中的等价电路的图。
图23是表示实施例4的驱动信号生成部25的结构的框图。
图24是表示实施例4的第一变形例中的等价电路的图。
图25是表示实施例4的第二变形例中的等价电路的图。
图26(a)是用于说明实施例4的第二变形例中的电压vp的增益特性。
图26(b)是用于说明实施例4的第二变形例中的电压Dy1的增益特性。
图27是说明实施例5的畸变检测部36和对应的振动部101的电极的图。
图28是表示实施例5的等价电路的图。
图29是表示实施例5的驱动信号生成部26的结构的框图。
具体实施方式
以下用附图说明本发明的实施例。
【实施例1】
按照附图说明本发明的实施方式。图1是表示具备光扫描部10的影像装置1的框图。影像装置1例如可以是投影仪或头戴式显示器等具有投影影像的功能的装置。或者，影像装置1例如也可以是摄像机或内窥镜等具有拍摄影像的功能的装置。
影像装置1包括光扫描部10、照明部11、受光部12、驱动信号生成部20、再映射控制部21、发光控制部22、放大部30、激光器驱动器31、显示图像保存存储器32、控制器40、存储部41、输入输出控制电路42。本实施例中的驱动信号生成部20、再映射控制部21、发光控制部22例如作为由FPGA(Field Programable Gate Array：现场可编程门阵列)构成的逻辑电路实现。或者，也可以用ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等硬件实现。
影像装置1经由输入输出控制电路42与外部控制装置50连接。本实施例中的影像装置1具有从外部控制装置50接收影像信号、显示影像的功能。控制器40对影像装置1的各模块进行控制。控制器40由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等中央运算处理装置实现其功能。
另外，存储部41存储控制器40等构成影像装置1的各部分的处理所需的信息和生成的信息。存储部41是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)或闪存等存储装置，起到暂时读取程序和数据的存储区域的作用。存储部41也可以是HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、CD-R(Compact Disc-Recordable：可录写光盘)、DVD-RAM(Digital VersatileDisk-Random Access Memory：数字通用光盘随机存取存储器)、和SSD(solid statedrive：固态硬盘)等可写入和读取的存储介质和存储介质驱动装置等。另外，控制器40用按照读取至存储部41中的程序动作的CPU进行处理。
影像装置1经由输入输出控制电路42接收到的影像信号被保存在显示图像保存存储器32中。驱动信号生成部20基于来自控制器的指示，生成用于在光扫描部10中使光扫描的(多个)驱动信号。从驱动信号生成部20输出的驱动信号被放大部30放大，对光扫描部10中设置的压电元件施加。由此使光扫描。再映射控制部21基于来自驱动信号生成部20的信息，计算要在显示图像保存存储器32中蓄积的影像信息中的哪个坐标的像素信息点亮。计算得到的坐标(xcalc，ycalc)被提供给显示图像保存存储器32，对应的坐标的像素的色阶数据(R、G、B)被提供给发光控制部22。发光控制部22基于像素的色阶数据生成用于控制激光器的发光的信号。进而，发光控制部22基于来自驱动信号生成部20的信息进行亮度的修正。用发光控制部22生成的信号经由激光器驱动器31对照明部11中设置的激光器提供。从激光器出射的光经由光扫描部10对投影面照射。由此，与光的扫描同步地控制激光器的发光。
拍摄图像的情况下，照射至对象并返回的返回光经由光扫描部10被导向受光部12。另外，影像装置1不具有拍摄功能的情况下，受光部12并非必要的。另外，发光控制部22也可以具有对其他电路通知发光时机的功能。
接着，用图2说明光扫描部10的结构。光扫描部10包括振动部101、光导102、接合部103、透镜104、壳体105、支承部件106、电布线107、分波部108。关于分波部108在后文中叙述。振动部101是发生振动的致动器，例如是压电致动器、电磁致动器或静电致动器。本实施方式中，振动部101是在中心部中空的圆筒型的压电元件的内周或外周设置多个电极而构成的。振动部101中设置的电极与电布线107连接，振动部101基于通过电布线107施加的驱动信号而振动。在振动部101的中空部分设置有光导102，振动部101与光导102通过接合部103固定。另外，振动部101被支承部件106固定在壳体105上。
光导102例如是单模或多模的光纤。光纤由外套层、包覆层和核心层构成，光被封闭在核心层内传播。另外，也可以使用剥离了外套层的光纤作为光导102。由此，能够使光扫描部10的尺寸小型化。拍摄图像的情况下，光导102导入来自对象的返回光。返回光最终被导向受光部12。光导102为了提高返回光的导入效率，可以使用多根光纤，也可以使用多核心型的光纤。透镜104是由玻璃或树脂形成的透镜。透镜104是球面或非球面透镜，也可以是菲涅尔透镜、折射率分布型的GRIN(grandient index：梯度指数)透镜。另外，透镜104也可以与光导102的出射端102a一体化。另外，透镜104也可以不是1片透镜，而是由多片透镜构成。
本实施方式中，光导102的出射端102a以接合部103为固定端悬臂状地突出。使振动部101振动时，自由端即光导102的出射端102a共振振动。通过该振动，从光导102出射的光经由透镜104对对象面照射，进行光的扫描。
图3是用与光导102的长度方向平行的截面切断光扫描部10的截面图。振动部101是在中空的圆筒型的压电元件1010的外周配置电极1011、1012、1013、1014、并且在内周配置电极1015构成的。4个电极1011、1012、1013、1014也可以配置在压电元件1010的内周。在压电元件1010的中空部分设置光导102。图3所示的光导102具有核心部102b。各电极例如是具有与圆筒型的压电元件1010的长度方向、即光导102的长度方向平行的长边的大致矩形的形状。使相对的电极1011与电极1012、电极1013与电极1014分别成对并施加正弦波的电压，由此使光导102的自由端即出射端102a振动。另外，采用使对不同对施加的正弦波的相位错开大致90度的波形，由此出射端102a以圆形轨道振动。另外，使施加的正弦波的振幅随时间变化，由此出射端102a描绘螺旋状的轨道。结果，从光导102出射的光在对象面上描绘螺旋状的轨迹，能够进行光的二维扫描。
此处，如图3所示地定义x轴、y轴。另外，定义对电极1011施加的电压为Vdx1，对电极1012施加的电压为Vdx2，对电极1013施加的电压为Vdy1，对电极1014施加的电压为Vdy2。本实施例的结构的情况下，起到致动器作用的压电元件1010能够分为被电极1011和电极1015夹着的区域、被电极1012和电极1015夹着的区域、被电极1013和电极1015夹着的区域、被电极1014和电极1015夹着的区域这4个区域考虑。
图4是表示照明部11与受光部12、以及光扫描部10内的分波部108的关系的图。照明部11由光源部1101和合波部1102构成。光源部1101具有至少1个以上光源，从光源发出的1束以上的光被合波部1102合波，通过光纤(未图示)向光扫描部10内的分波部108导光。本实施例的光源部1101中搭载有与光的三原色即红、绿、蓝各色对应的激光器，用合波部1102对任意颜色导光。分波部108具有将来自照明部11的光向光导102导光的功能，结果光从光导102的出射端102a出射。进而，分波部108将导入光导102的、来自对象的返回光导向受光部12。受光部12相当于摄像机中的受光部，输出与来自对象的返回光的强度对应的信息。受光部12例如由彩色滤光镜和透镜、检测器构成。
作为如本实施例的影像装置1那样使用了用由光导102构成的悬臂的共振进行光的扫描的光扫描部10的情况的课题，如专利文献2所述，可以列举来自光导102的出射光不能描绘理想的轨迹，投影图像中产生畸变。用图5说明光扫描部10导致的投影图像的畸变。考虑投影如图5(a)所示的影像作为投影图像的情况。图5(a)是由半径不同的多个同心圆、和通过同心圆的中心的倾斜不同的多条直线构成的图像。理想情况下，在投影面上描绘与图5(a)相同的像。但是，实际投影的像如图5(b)所示地畸变。
接着，用图6说明本实施例中的驱动信号生成部20的结构。驱动信号生成部20具备极坐标生成部2001、第一正弦波生成部2002、第二正弦波生成部2003、振幅调制波形生成部2004、第一可变增益2005、第二可变增益2006、第一乘法器2007、第二乘法器2008、第一反相增益2009、第二反相增益2010。驱动信号生成部20输出VX1、VX2、VY1、VY2这4个驱动信号。极坐标生成部2001以投影面上的激光的轨迹描绘螺旋状的轨迹的方式，生成半径rdrv、角度θdrv。半径rdrv和角度θdrv是时间的函数，角度θdrv从0度旋转至360度的频率与由光导102构成的悬臂的共振频率大致一致。半径rdrv和角度θdrv也对再映射控制部21发送。
第一正弦波生成部2002基于角度θdrv生成第一正弦波。从第一正弦波生成部2002输出的第一正弦波，被第一可变增益2005变更振幅，成为X轴驱动正弦波S1。第一可变增益2005中的倍率由控制器40指示。第二正弦波生成部2003基于角度θdrv和来自控制器40的指令信号，生成相对于第一正弦波具有规定的相位差的第二正弦波。从第二正弦波生成部2003输出的第二正弦波被第二可变增益2006变更振幅，成为Y轴驱动正弦波S2。第二可变增益2006中的倍率由控制器40指示。
振幅调制波形生成部2004基于半径rdrv生成振幅调制波形S3。第一乘法器2007进行X轴驱动正弦波S1与振幅调制波形S3的乘法运算。相乘得到的波形成为电压Vx1，并且用第一反相增益2009将振幅反转，反转后的波形成为电压Vx2。另外，第二乘法器2008进行Y轴驱动正弦波S2与振幅调制波形S3的乘法运算。相乘得到的波形成为电压Vy1，并且用第二反相增益2010将振幅反转，反转后的波形成为电压Vy2。本实施例中电压Vx1、Vx2、Vy1、Vy2被放大部30放大成为电压Vdx1、Vdx2、Vdy1、Vdy2。这些电压对设置在光扫描部10内的振动部101中的电极施加。这样，对本实施例的设置在振动部101中的电极中彼此相对的电极施加极性不同的正弦波。振动部101以在该条件下在图2所示的轴方向上位移的方式构成。本实施例的振动部101是压电元件，所以通过实施压电元件的极化时的方向能够实现上述结构。
用图7说明本实施例中的驱动信号生成部20内部的波形。图7(a)是第一正弦波S1，(b)是第二正弦波S2，(c)是振幅调制波形S3。第一正弦波S1和第二正弦波S2都是具有同一周期T1的正弦波。第一正弦波S1和第二正弦波S2相位之间的差是由控制器40指示的规定的相位差，相差约90度。即，第二正弦波S2也可以称为余弦波。另外，取决于第一可变增益2005和第二可变增益2006中的倍率，存在第一正弦波S1与第二正弦波S2振幅不同的情况。
另外，振幅调制波形S3在每周期T2反复同样的波形。进而，是图7所示的在A期间中振幅从0起线性增加、在B期间中振幅线性减少回到0的波形。A期间表示激光器的点亮期间，B期间表示激光器的熄灭期间。
图7(d)是电压Vx1，图7(e)是电压Vy1。周期T2的期间对应于影像显示中的1帧。本实施例的振幅调制波形S3的周期T2设为与周期T1的整数倍不同的值。本实施例中，第二正弦波的相位差、第一可变增益2005中的倍率和第二可变增益2006中的倍率都由控制器40指示，在周期T2的期间中值不变化。即，电压Vx1和电压Vy1在任意时刻相位差都是一定的，并且振幅的比在任意时刻也是一定的(即第一可变增益2005中的倍率与第二可变增益2006中的倍率的比)。
与用接合部103作为固定端、用光导102的出射端102a作为自由端的悬臂的共振频率对应的方式决定周期T1，由此由光导102构成的悬臂共振，出射端102a的位移增大。结果，能够扩大激光的轨迹的振幅。通过以上结构，本实施例中的驱动信号生成部20用简易的结构生成用于描绘螺旋轨道的驱动信号。
接着，用图8说明本实施例中的再映射控制部21的结构。再映射控制部21由角度修正部2101和坐标计算部2102构成。角度修正部2101使用来自驱动信号生成部20的θdrv、rdrv进行以下运算，输出修正角度θcalc。
【式1】
θcalc＝θdrv+f(rdrv)…(式1)
坐标计算部2102进行以下运算，输出xcalc、ycalc。
【式2】
xcalc＝round(a(rdrv)·rdrvcos(θcalc))…(式2)
【式3】
ycalc＝round(b(rdrv)·rdrvsin(θcalc))…(式3)
此处函数round()表示四舍五入为整数。
以上式子中，f(r)、a(r)、b(r)是以半径r为自变量的函数，函数由控制器40指示。xcalc、ycalc是用于修正投影图像的畸变的坐标信息。结果，显示图像保存存储器32中保存的影像信息中的、与坐标(xcalc，ycalc)对应的像素的色阶数据被读取。色阶数据是关于构成图像的像素的颜色的信息，例如是光的三原色即红、绿、蓝各通道256色阶的数据。本说明书中，用R、G、B表示各色的色阶值，用(R，G，B)表示色阶数据。
接着说明发光控制部22的动作。本实施例中的发光控制部22接收从显示图像保存存储器32提供的色阶数据(R，G，B)，基于它控制激光器的发光。进而，本实施例中的发光控制部22具有基于来自控制器40的指示、基于从驱动信号生成部20输出的rdrv进行亮度修正的功能。另外，也能够根据来自控制器40的指示，不进行亮度修正。本实施例中的亮度修正通过变更激光器的点亮频度来进行。图9是说明本实施例中的发光控制部22的动作的图。横轴是时刻，纵轴是激光器发光强度。图9(a)表示通常的发光状态。另一方面，图9(b)表示降低亮度时的发光状态。如图9(b)所示，降低亮度时，不是均等地降低激光器的发光强度，而是通过降低激光器的点亮频度(占空比)来降低亮度。另外，图9(b)的闪烁周期是人眼不能辨认的程度的高速。通过以上结构，与光的扫描同步地控制激光器的发光，并且与半径无关地使亮度均匀化。
在图10中示出本实施例的影像装置1中的控制器40的流程图。影像装置1开始动作时(步骤S1001)，控制器40从存储部41读取构成影像装置1的各部的处理所需的信息(步骤S1002)。其中，包括关于函数f(r)、a(r)、b(r)的信息、第一可变增益2005中的倍率和第二可变增益2006中的倍率、第二正弦波生成部2003的相位差等。
接着，控制器40判断是否通过输入输出控制电路42从外部控制装置50收到了开始显示的指示(步骤S1003)。不存在开始显示的指示的情况下(步骤S1003中“否”的情况)，返回步骤S1003。存在开始显示的指示的情况下(步骤S1003中“是”的情况)，控制器40对驱动信号生成部20发出指示，进行驱动信号的输出开始(步骤S1004)。本实施例中，通过将零以外的值设定为第一可变增益2005中的倍率和第二可变增益2006中的倍率而开始输出。此时，设定的值是步骤S1002中从存储部41读取的设定值。
接着，控制器40对再映射控制部21发出指示，指示开始再映射控制(步骤S1005)。控制器40发送关于再映射控制部21中的计算所使用的函数的信息，开始再映射控制。另外，读取显示图像保存存储器32中保存的影像信息中的、与坐标(xcalc，ycalc)对应的像素的色阶数据的机制用硬件实现，也通过步骤S1005开始读取像素的色阶数据。
接着，控制器40对发光控制部22发出指示，指示开始激光器的发光控制(步骤S1006)。通过以上所述进行影像的显示。另外，将通过输入输出控制电路42从外部控制装置50输入的影像信号保存在显示图像保存存储器32中的处理用硬件实现，在显示图像保存存储器32中保存影像信号从影像装置1起动后一直持续进行。此后是影像装置1结束动作时的流程。控制器40判断是否通过输入输出控制电路42从外部控制装置50收到结束显示的指示(步骤S1007)。不存在开始显示的指示的情况下(步骤S1007中“否”的情况)，返回步骤S1007。
存在开始显示的指示的情况下(步骤S1007中“是”的情况)，控制器40对发光控制部22发出指示，指示结束激光器的发光控制(步骤S1008)。在步骤S1008之后，指示各部分的动作结束(步骤S1009)，结束动作(步骤S1010)。此处，各部分例如是驱动信号生成部20、再映射控制部21。
接着说明函数f(r)、a(r)、b(r)的决定方法。本实施例中，这些函数在影像装置1制造时调整。此后，将制造时的这些调整称为畸变参数调整。畸变参数调整例如用图11所示的方法进行。图11表示畸变参数调整的方法，图11(a)中在投影面上配置PSD(PositionSensing Device：位置感测装置)60，作为电压取得从光扫描部10出射的激光的扫描轨迹。另外，图11(b)是其他实施方式，在投影面上配置屏幕61，用摄像机62拍摄投影面。任意情况下，制造时的调整中使用的PSD60和屏幕61、摄像机62与影像装置1都是独立的。此后的说明中，以图11(a)的结构为例进行说明。
接着用图12说明畸变参数调整的流程图。开始畸变参数调整时(步骤S1201)，输入调整图案作为对影像装置1提供的影像信号(步骤S1202)。调整图案例如是图5(a)的图像。
接着，使影像装置1的动作开始(步骤S1203)。由此，在PSD60上进行光的扫描，显示具有畸变的如图5(b)所示的像。接着，取得PSD60上的调整图案的交点的坐标(步骤S1204)。基于交点的坐标，进行函数f(r)的决定(步骤S1205)，进而进行函数a(r)和b(r)的决定(步骤S1206)。在步骤S1206之后，在存储部41中保存关于函数f(r)、a(r)和b(r)的信息(步骤S1207)，结束畸变参数调整(步骤S1208)。
接着说明本实施例实现的效果。本实施例的第一效果，是能够良好地修正投影图像的畸变。如用图5所说明的，在投影如图5(a)所示的影像作为投影图像的情况下，实际投影的像如图5(b)所示地畸变。发明人进行图像的畸变方式的识别，将该投影像中存在的畸变分类为2种。进而，发明人发现了通过对2种畸变分别进行适当的修正，能够实现没有畸变的良好的投影像。以下叙述发明人发现的2种图像畸变的特征。
第一种图像畸变如图5(b)中F所示，是旋转方向的畸变。该旋转方向的畸变具有与旋转角度无关地均匀的特征。第二种图像畸变是在最外周成为圆的条件下，以描绘螺旋状的轨迹的方式进行振幅调制时，内周的轨迹成为椭圆状的畸变。如图5(b)中的a和b所示，在内周本来应当成为圆的轨迹，成为长轴a与短轴b的长度不同的椭圆。此后，将该畸变称为内周椭圆畸变。该畸变特征在于椭圆率与半径相应地变化。
本实施例中，对于这样2种图像畸变，在再映射控制部21中对其分别进行适当的修正。首先，对于旋转方向的畸变，能够用角度修正部2101通过按(式1)进行修正而修正。用(式1)修正从显示图像保存存储器32取得像素信息的坐标的旋转角度。该修正由从控制器40指示的函数f(r)决定。即，本实施例的存储部41中，预先存储了关于函数f(r)的信息，控制器40从存储部41读取信息，对角度修正部2101发出指示。
接着，对于内外椭圆率畸变，用坐标计算部2102按(式2)和(式3)进行修正。用(式2)和(式3)将从显示图像保存存储器32取得像素信息的坐标的换算从圆变更为椭圆，由此进行修正。该修正由从控制器40指示的函数a(r)和b(r)决定。在存储部41中同样地存储关于这些函数的信息。
通过以上结构，本实施例的影像装置1在不进行修正的情况下如图5(b)那样发生图像畸变的情况下，也能够实现如图5(a)所示不存在畸变的投影像。这样，能够良好地修正投影图像的畸变。另外，本实施例中，对于旋转方向的畸变用角度修正部2101、对于内外椭圆率畸变用坐标计算部2102进行修正。但是，取决于光扫描部10的结构，存在旋转方向的畸变和内外椭圆率畸变中的仅某一方的畸变显著地出现的可能性。该情况下，也可以仅进行角度修正部2101和坐标计算部2102中的至少一方的修正。
本实施例的第二效果是能够使投影像中的亮度分布均匀这一点。本实施例中的光的扫描，按由光导102构成的悬臂的共振频率进行，所以螺旋状轨迹的内周的1周和外周的1周在相同时间中旋转1周。因此，发明人发现了在内周亮度变高。图13是用模拟得到的亮度的计算结果。此后，将该特性称为亮度特性。该模拟设激光器的发光强度一定。图13中半径r1表示内周的规定的半径，r2表示最外周的半径。设最外周的亮度为1时，例如在内周的半径r1处成为最外周的10倍的亮度。另外，在最内周部成为超过100倍的亮度。
该亮度特性能够如下所述地公式化。图14表示在微小时间dt中激光的轨迹描绘的微小面积dS。r(t)以时间为自变量表示螺旋状轨迹的半径。本实施例中，是振幅调制波形生成部2004生成的振幅调制波形S3中的、相当于A期间的波形的函数，是与时间成正比的函数。
微小面积dS用(式4)计算。
【式4】
dS＝|r(t)dθ·dr(t)|…(式4)
使激光器的发光强度一定的情况下，设微小时间dt的期间中激光器照射的微小面积dS的发光强度为C时，发光强度C是一定的。从而，用L表示亮度时，下式成立。
【式5】
【式6】
即，通过考虑用(式6)公式化的亮度特性地进行亮度的修正，能够使亮度均匀化。此处，本实施例中，r(t)是与时间成正比的函数，所以亮度的式子能够如下所示地简化。
【式7】
即，图13的特性是半径的反比例的函数，按最外周的半径处的值为1归一化。例如，半径r1与最外周的半径r2相比较是10倍的亮度，所以r1是r2的10分之1的值。
为了补偿内外的亮度差，在发光控制部22中考虑图13的特性来进行亮度的修正。例如，以相对于最外周的半径r2为10分之1的半径的r1为例时，进行使亮度降低至10分之1的修正。此时，如图9所说明的，通过使激光器的点亮频度降低至10分之1而进行降低亮度的修正。即，图9(a)相当于最外周的发光状态，图9(b)相当于内周的发光状态。
用D表示发光频度(占空比)时，通过用下式决定发光频度，能够补偿(式6)的亮度特性。
【式8】
进而，本实施方式的情况下r(t)是与时间成正比的函数，所以发光频度的式子如下所示地简化。
【式9】
D∝|r(t)|…(式9)
不是均等地降低激光器的发光强度，而是通过降低激光器的点亮频度来降低亮度，能够不影响色阶地实现亮度降低。这是因为例如在均等地降低激光器的发光强度的方式的情况下，使亮度为120的像素的亮度降低至100分之1的情况下，需要激光驱动器31的分辨能力以下的发光量控制。另一方面，构成发光控制部22的电路的动作时钟是高速的，能够以相当于亮度1.2的低亮度发光。这样，通过本实施例的方式，能够在投影像整体中维持色阶。
进而，本发明的发光控制部22考虑图13的特性进行亮度修正时，基于来自驱动信号生成部20的半径rdrv进行修正。即，本实施例中，(式8)中的r(t)是由驱动信号生成部20输出的半径rdrv。在再映射控制部21中计算xcalc和ycalc，但不应当使用根据该坐标计算的用下式表示的半径rcalc。
【式10】
其理由在于计算再映射控制部21中的坐标(xcalc，ycalc)进行的修正并不变更激光的轨迹。本实施例中，激光的轨迹仍然具有畸变地、对从显示图像保存存储器32取得图像信息的坐标进行修正。因为激光的轨迹仍然具有畸变，所以图5(b)所示的椭圆线上是大致相同的亮度(严密而言因为是螺旋状，所以存在若干亮度差)。如本实施例的结构一样，通过基于来自驱动信号生成部20的半径rdrv进行亮度修正，能够适当地进行亮度修正。
从而，本实施例的发光控制部22与半径rdrv成正比地变更激光器的点亮频度。另外，这一点在半径rdrv线性变化的情况下成立。如果按(式8)泛化，则将半径rdrv的时间微分与半径rdrv的积的绝对值定义为发光频度函数时，发光控制部22与发光频度函数成正比地变更激光器的点亮频度。
进而，本实施例的发光控制部22也可以考虑激光器的特性，来将激光器的点亮频度变更为与发光频度函数大致成正比。这是因为由于激光器的特性，发光频度与实际上人眼观看的情况的亮度并不完全成正比。因此，优选本实施例的发光控制部22控制的激光器的点亮频度使用与发光频度函数有若干不同的函数。具体而言，以与发光频度函数乘以上述激光器的特性得到的函数成正比的方式变更激光器的点亮频度。由此，能够更适当地进行亮度修正。
另外，由以上可知，极坐标生成部2001生成的半径rdrv并不表示最终的螺旋状的轨迹中的半径。半径rdrv也可以改称为相当于从上述螺旋状轨迹的最内周描绘至最外周或者从最外周描绘至最内周时的周数的值。
本实施例的第三效果是能够消除或者减少像素缺失这一点。本实施例的振幅调制波形S3的周期T2是与周期T1的整数倍不同的值。由此，激光的轨迹按每一周描绘略微不同的轨迹。另一方面，用再映射控制部21在各周逐次计算从显示图像保存存储器32取得像素信息的坐标。结果，即使单周中存在像素缺失，就多周来看也能够消除像素缺失。假设像素缺失较多的情况下，也能够通过本实施例的结构减少像素缺失。这样，根据本实施例，在具有显示影像的功能的影像装置中，能够适当地显示图像。
【实施例2】
实施例1中的影像装置，是至少具有显示影像的功能的结构。本实施例是具有拍摄影像的功能的情况的结构。图15是表示具备光扫描部10的影像装置2的框图。另外，对于与实施例1的框图即图1共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。与实施例1的结构上的差异，在于拍摄图像生成部23和拍摄图像保存存储器33、相加次数保存存储器34，并且模块之间的一部分接线状态和来自控制器40的指令的内容不同。
从受光部12输出与返回光相关的信息Vi，对拍摄图像生成部23输入。将从激光器出射的光经由光扫描部10照射的面称为投影面。返回光指的是对位于投影面附近的对象物照射光、对光扫描部10返回的光。本实施例中的发光控制部22从控制器40接收色阶数据(R，G，B)。控制器40发送的色阶数据(R，G，B)中红、绿、蓝各通道取最大值，是表示白色的数据。另外，本实施例的结构中，根据来自控制器40的指示，发光控制部22不进行亮度修正。
本实施例中的拍摄图像生成部23和拍摄图像保存存储器33、相加次数保存存储器34使通过光扫描部10中的光的扫描而扫描的光对对象照射并返回的返回光成为图像，提供拍摄功能。关于最终拍摄的图像的信息被保存在拍摄图像保存存储器33中。最终得到的图像的纵向和横向的尺寸是规定的值，所以在与该图像上的坐标关联的拍摄图像保存存储器33的地址中保存信息。本实施例中的拍摄图像生成部23具有对返回光的强度进行积分的功能。拍摄图像生成部23从受光部12接收关于来自对象的返回光的信息Vi。另外，拍摄图像生成部23接收再映射控制部21输出的坐标(xcalc，ycalc)。拍摄图像生成部23对于输入的值按每个规定的时机相加，将相加的结果保存在拍摄图像保存存储器33中。另外，将相加的次数保存在相加次数保存存储器34中。
用图16说明本实施例的拍摄图像生成部23的结构与相关的模块的关系。拍摄图像生成部23由地址变换电路2301、变换电路2302、加法器2303、加法脉冲生成电路2304、计数电路2305、保存值重置电路2306构成。本实施例的拍摄图像生成部23作为由FPGA等构成的硬件电路安装，以规定的时钟为基准进行动作。另外，变换电路2302是将输入值Vi变换为用于在拍摄图像保存存储器33中保存的保存信息Vconv的电路。本实施例中，输入值Vi是在受光部12中从检测器输出的对电流进行了电流-电压变换的值。进而，本实施例中，变换电路2302是模拟-数字变换电路(Analog-to-digital converter)。即，输入值Vi相当于用受光部12接收的光的光量，变换值Vconv是将该值变换为数字值后的值。
拍摄图像保存存储器33和相加次数保存存储器34例如由True Dual Port Ram(双端口读写存储器)构成。True Dual Port Ram具有完全独立的2个访问端口，能够将其分别用于读取/写入动作。另外，本实施例的拍摄图像保存存储器33和相加次数保存存储器34具有重置端子rst，具有通过对该端子的输入而将保存的全部数据重置为零的功能。
地址变换电路2301用再映射控制部21输出的坐标(xcalc，ycalc)作为输入，输出拍摄图像保存存储器33中对应的地址。输出的地址信息与拍摄图像保存存储器33的端口A的地址端子和相加次数保存存储器34的端口A的地址端子连接。从拍摄图像保存存储器33的端口A的数据输出端子dout_a读取的数据，被输入至拍摄图像生成部23，用加法器2303与变换值Vconv相加。此时，加法器2303中相加的时机被加法脉冲生成电路2304输出的脉冲控制。相加的结果与拍摄图像保存存储器33的端口A的数据输入端子din_a连接。
另外，加法脉冲生成电路2304也生成对拍摄图像保存存储器33的端口A写入使能端子wea输入的信号。该信号是在加法器2303中的相加结束后成为High持续1个时钟周期之后成为Low的信号。通过以上结构，从拍摄图像保存存储器33的端口A的读取端子dout_a读取的数据加上变换值Vconv得到的值被再次保存在拍摄图像保存存储器33中。另外，加法脉冲生成电路2304也可以是从外部接收停止相加的指示的结构。进而，加法脉冲生成电路2304每次对加法器2303送出指示相加的脉冲时，也对计数电路2305发出指示。
从相加次数保存存储器34的端口A的数据输出端子dout_a读取的数据被输入至计数电路2305。计数电路2305中，基于来自加法脉冲生成电路2304的指示，对从相加次数保存存储器34的端口A的数据输出端子dout_a读取的数据加上1。由此，在再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间，对加法器2303中执行相加的次数进行计数。计数的结果与相加次数保存存储器34的数据输入端子din_a连接。
进而，计数电路2305也生成对相加次数保存存储器34的端口A写入使能端子wea输入的信号。该信号是在计数电路2305中的计数结束后成为High保持1个时钟周期后成为Low的信号。另外，计数电路2305也可以具有对其他模块通知执行相加的次数达到了规定次数的功能。
通过由加法脉冲生成电路2304反复上述动作，将再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中变换得到的变换值Vconv逐次相加得到的结果，被保存在拍摄图像保存存储器33中对应的地址中。进而，再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中进行相加的次数被保存在相加次数保存存储器34中对应的地址中。
另外，保存值重置电路2306使用地址变换电路2301输出的地址信息，输出用于将拍摄图像保存存储器33和相加次数保存存储器34中保存的值重置的重置信号。从保存值重置电路2306输出的重置信号，与拍摄图像保存存储器33的rst端子和相加次数保存存储器34的rst端子连接。
本实施例的保存值重置电路2306，在地址变换电路2301输出的地址信息与规定的地址一致时，输出重置信号。由此，在拍摄图像保存存储器33中在1帧期间中保存将再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中变换得到的变换值Vconv逐次相加得到的结果。进而，在相加次数保存存储器34中在1帧期间中保存再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中进行相加的次数。
拍摄图像保存存储器33和相加次数保存存储器34的端口B的地址端子addr_b与来自输入输出控制电路42的信号连接，并且端口B的数据输出端子dout_b与输入输出控制电路42连接。结果，外部控制装置50能够经由输入输出控制电路42取得拍摄图像保存存储器33和相加次数保存存储器34中保存的数据。在外部控制装置50中，通过进行将某一地址中保存的拍摄图像保存存储器33的值除以同一地址中保存的相加次数保存存储器34的值的运算，而得到变换值Vconv的平均值。本实施例的结构的情况下，能够得到1帧期间中的变换值Vconv的平均值。
另外，本实施例中采用了在影像装置2的外部进行将拍摄图像保存存储器33的值除以同一地址中保存的相加次数保存存储器34的值的运算的结构，但也可以在影像装置2的内部设置除法电路，在影像装置2的内部进行。该情况下，外部控制装置50能够经由输入输出控制电路42直接接收变换值Vconv的平均值。另外，用于最终得到再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中变换得到的变换值Vconv的平均值的电路结构可以考虑各种方式，本实施例的拍摄图像生成部23的结构只是其一例。
另外，本实施例的情况下变换电路2302是单纯的模拟-数字变换电路，所以在抽象的表达中能够将输入值Vi与变换值Vconv视为相同。该情况下，将“再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中变换得到的变换值Vconv的平均值”表达为“再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中输入的输入值Vi的平均值”也没有问题。
接着说明本实施例实现的效果。本实施例的第一效果是能够良好地修正拍摄图像的畸变。这与实施例1的第一效果相同。即，通过在再映射控制部21中对2种图像畸变分别进行适当的修正，能够将返回光配置在正确的坐标并保存在拍摄图像保存存储器33中。另外，实施例1中的再映射控制部21在进行摄像的情况下也能够直接使用。从而，具有拍摄影像的功能的影像装置2的情况的畸变参数调整与实施例1的情况同样地进行即可。
本实施例的第二效果是能够提高拍摄图像中的S/N这一点。用图17说明投影面上的光的轨迹与对应于拍摄图像的1个像素的投影面上的区域的关系。用点A、点B、点C、点D包围的正方形，表示对应于拍摄图像的1个像素的投影面上的区域。轨迹C1、C2、C3是光的轨迹，轨迹C1的下一周的轨迹是C2，C2的下一个轨迹是C3。另外，黑圆点表示本实施例的加法脉冲生成电路2304对加法器2303送出指示相加的脉冲的时机。图17中，对应于拍摄图像的1个像素的区域内存在合计9个黑圆点。如图17所示，使用本实施例的光扫描部10的光的扫描中，在对应于1个像素的投影面上的区域内，可能有多个光的轨迹通过。因此，在哪个时机取得用受光部12受光的光量是问题。一般而言，对来自检测器的电流输出积分时，能够提高拍摄图像中的S/N。
例如，在对内部值逐次加上Vconv并取相加平均的电路中，是每当再映射控制部21输出的像素的坐标切换至(xcalc，ycalc)的时机使内部值重置的动作时，在图17的情况下在轨迹C3时内部值被重置，仅能够取得1次的Vconv数据。另外，再映射控制部21输出的坐标切换至(xcalc，ycalc)的时机，也可以改称为从相邻的像素移动至坐标是(xcalc，ycalc)的像素的时机。使用本实施例的光扫描部10的光的扫描是螺旋状的轨迹，所以特征在于存在这样最后通过像素的轨迹C3存在于像素区域中的时间较短的情况。因此，优选不使用像素的切换，而是如本实施例一样进行与地址关联的相加的结构。因此，优选跨多个轨迹将变换值Vconv平均化。进而，根据本实施例的结构，在图17所示的全部9个黑圆点的时机取得Vconv并相加，最终得到Vconv的平均值。结果，能够提高拍摄图像中的S/N。
进而，本实施例的结构具有因为是螺旋状的轨迹所以才具有的效果。图13所示的亮度特性的纵轴能够考虑为激光光斑存在于该半径的合计时间。为了说明，将激光光斑存在于某一半径的合计时间称为滞留时间。本发明人发现了这对于拍摄影像意味着越在内周、激光光斑存在于1个像素区域内的合计时间越长，通过采用本实施例的结构能够提高S/N。换言之，图17中的黑圆点的数量、即平均化次数越在内周能够配置得越多。以下说明详情。
图13的特性如(式7)所示，是与半径成反比的函数。另一方面，获取尽量多的平均化次数的情况下，加法脉冲生成电路2304以硬件能够应对的最高速的周期对加法器2303反复送出脉冲。即，平均化次数的上限与滞留时间成正比，即与半径成反比。此后的说明中，以考虑获取尽量多的平均化次数的情况、使平均化次数成为上限值为前提。
设本实施例的影像装置2描绘的螺旋状的轨迹的半径为1，将该半径处的滞留时间归一化为1。例如在半径0.5的圆上，滞留时间成为2倍，半径0.5以下的区域中的滞留时间成为2倍以上。即，根据本实施例，在半径1的圆形的拍摄图像的中心、半径0.5以下的区域中相对于最外周能够实现2倍以上的S/N提高。半径0.5以下的区域相当于拍摄图像整体的4分之1的面积，所以具有在考虑上不能忽略的大小，并且相当于人倾向于注视的视野中心部。因此，在该区域中提高S/N具有较大的效果。该效果因为采用了将图17中用黑圆点表示的全部9个时机的变换值Vconv相加并取平均的结构而得到。
接着说明实施例2的第一变形例。表示影像装置2的框图即图15、和图像生成部的周边的框图即图16与实施例2共通。第一变形例中，加法脉冲生成电路2304和计数电路2305的内部电路动作不同，图16所示的接线状态与实施例2共通。第一变形例中，在再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中，仅进行规定次数的相加。
本变形例中的加法脉冲生成电路2304具有与实施例2的情况相同的功能，进而具有基于来自计数电路2305的指示，停止对加法器2303送出指示相加的脉冲的功能。本变形例中的计数电路2305具有与实施例2的情况相同的功能，进而在计数值在规定阈值以上的情况下，对加法脉冲生成电路2304发出停止相加的指示。此处例如规定的阈值设为8。
通过以上结构，在拍摄图像保存存储器33中最终保存8次的变换值Vconv的相加结果。另外，即使在最外周也在1个像素的区域内对加法器2303送出8次以上指示相加的脉冲。
本变形例的效果有2点。本变形例的第一效果能够防止内周部中的饱和。图13的亮度特性中，在最内周部成为超过100的亮度。这意味着在用实施例2的结构摄像时，在拍摄图像保存存储器33中保存了将变换值Vconv相加了100次以上的值。拍摄图像保存存储器33是数字电路，所以存在值饱和的可能性。或者，设计为不会饱和时，存在在外周部量化误差成为问题的可能性。根据本变形例的结构，按8次划分相加次数，不会发生上述饱和等问题。
本变形例的第二效果是能够省略除法这一点。因为拍摄图像保存存储器33是数字电路，所以在拍摄图像保存存储器33中保存的相加值用数字值保存。在数字值中除以8能够通过使数字值成为二进制数并平移3比特而容易地实现。该3比特平移可以用外部控制装置50进行，也可以在影像装置2内部进行。任一情况下，都能够省略除法，所以能够用较少的电路容量得到平均值。这样，本变形例的情况下的上述规定阈值优选是2的幂。
接着说明实施例2的第二变形例。实施例2的第一变形例能够与实施例2的结构共用。本变形例着眼于这一点，外周采用实施例2的结构，内周采用实施例2的第一变形例。
内周与外周的切换边界例如是最外周的半径r2的10分之1的值r1。由此，在r1以上的半径的区域中能够得到实施例2的效果。在r1的半径处相对于最外周能够实现10倍的S/N提高。在r1以下的半径中，将变换值Vconv的相加次数限制为规定的阈值。此处，规定阈值是与实施例2的结构中半径r1处的相加次数相同的值。另外，本变形例的情况下，与实施例2的情况同样需要用于求出Vconv的平均值的除法。
本变形例的第一效果是能够实现通过积分提高S/N这样的实施例2的效果、和避免饱和这样的实施例2的第一变形例的效果双方的效果这一点。本实施例中，内周与外周的切换边界例如设为最外周的半径r2的10分之1的值r1。结果，r1以下的半径中的S/N提高与最外周相比一致为10倍。这是设想了例如相对于最外周S/N提高10倍即充分的情况。另外，如果是10倍程度，则饱和和量化误差这样的问题的可否变得容易。即，通过根据半径切换实施例2和实施例2的第一变形例，能够实现双方的效果。
另外，第二效果是能够避免内周与外周的切换边界处的拍摄图像的不连续这一点。本实施例中，此处规定的阈值设为与实施例2的结构中半径r1处的相加次数相同的值。着眼于将Vconv相加的次数。以最外周处的次数为基准时，随着朝向内周，相加的次数增加，在半径r1处成为10次。然后，在半径r1以下的区域中一致为10次。这样，根据本变形例的结构，在半径r1处的电路动作的切换场所，相加次数是连续的。结果，能够避免内周与外周的切换边界处的拍摄图像的不连续。
接着说明实施例2的第三变形例。本实施例是在帧之间进行平均化的结构。本变形例与实施例2的结构共通。本实施例的加法脉冲生成电路2304对地址变换电路2301输出的地址信息与规定的地址信息一致的次数进行计数，计数值达到规定次数时使计数值恢复为零，并且输出重置信号。通过该结构，例如在规定的次数是5次的情况下，在拍摄图像保存存储器33中保存将再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中变换得到的变换值Vconv在5帧期间逐次相加得到的结果。进而，在相加次数保存存储器34中保存在5帧期间进行了上述相加的次数。结果，能够得到5帧期间中的变换值Vconv的平均值。
这样，用于最终得到再映射控制部21输出的坐标是(xcalc，ycalc)的期间中变换得到的变换值Vconv的平均值的电路结构可以考虑各种方式。本实施例中是保存在同一帧中的、坐标是该像素的期间中相加得到的值的实现方法。第一变形例是保存在同一帧中的、坐标是该像素的期间中进行了8次相加得到的值的实现方法。第二变形例是与半径相应地切换相加次数的上限的实现方法。进而，如上所述，也可以是在影像装置2的内部设置除法电路、保存平均值的结构。这样，保存的值可以考虑相加得到的值和平均化后的值、或者按规定条件使其切换的值等。因此，保存的值能够抽象化为“实施了规定处理得到的值”。
另外，第三变形例中是保存跨多个帧在坐标是该像素的期间中相加得到的值的实现方法。该情况下也同样可以考虑各种其他方式，所以保存的值能够抽象化为“实施了规定处理得到的值”。另外，“跨多个帧”也能够改称为“在螺旋状的轨迹描绘规定次数的期间中”。这样，根据本实施例，在具有拍摄影像的功能的影像装置中，能够适当地拍摄图像。
【实施例3】
实施例2是具有拍摄影像的功能的情况的结构。本实施例中，是用TOF(Time OfFlight：飞行时间)方式测量到对象的距离、取得距离图像的情况的结构。
图18是表示具备光扫描部10的距离测量装置3的框图。另外，对于与实施例2的框图即图1共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。与实施例2的结构上的差异，在于拍摄图像生成部24和对拍摄图像生成部24输入表示发光控制部22发光的时机的信号Ps这一点。
本实施例中的拍摄图像生成部24和拍摄图像保存存储器33、相加次数保存存储器34根据通过光扫描部10中的光的扫描而扫描的光对对象照射并返回的时间计算到对象的距离，生成距离的图像，提供拍摄功能。关于最终拍摄的距离图像的信息被保存在拍摄图像保存存储器33中。最终得到的图像的纵向和横向的尺寸是规定的值，所以在与该图像上的坐标关联的拍摄图像保存存储器33的地址中保存信息。
本实施例中的拍摄图像生成部24具有测量距离的功能和对测量的距离积分的功能。拍摄图像生成部24从受光部12接收与来自对象的返回光相关的信息Vi，生成距离信息。另外，拍摄图像生成部24接收再映射控制部21输出的坐标(xcalc，ycalc)。拍摄图像生成部24按每个规定的时机将距离信息相加，将相加的结果保存在拍摄图像保存存储器33中。另外，将相加的次数保存在相加次数保存存储器34中。
用图19说明本实施例的拍摄图像生成部24的结构与相关的模块的关系。另外，对于与实施例2中对应的框图即图16共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。与实施例2中的图16的差异，是变换电路2302置换为距离测量电路2307、对距离测量电路2307输入表示发光控制部22发光的时机的信号Ps这一点。
距离测量电路2307用信号Ps和来自受光部12的信号Vi作为输入，根据从发光控制部22指示发光到用受光部12检测出返回光的时间，测量到对象的距离。距离测量电路2307中测量得到的距离xmes在加法器2303中与从拍摄图像保存存储器33的端口A的数据输出端子dout_a读取的数据相加。
即，实施例2中在拍摄图像保存存储器33中保存对将输入值Vi变换为数字值的值Vconv积分的结果，但本实施例中在拍摄图像保存存储器33中保存用输入值Vi测量得到的距离的值xmes。另外，本实施例中，输入值Vi也可以是对受光部12中从检测器输出的电流进行了电流-电压变换得到的值。也可以对于对受光部12中从检测器输出的电流进行了电流-电压变换得到的值用比较器进行与规定的电压的比较，将比较的结果(逻辑值)用作输入值Vi。
接着说明本实施例实现的效果。本实施例的第一效果是能够良好地修正距离图像的畸变。这是因为本实施例与实施例2在摄像这一点上共通，仅在拍摄的物理量是返回光的强度还是根据返回光测量的距离上不同，所以不言自明。
本实施例的第二效果是能够提高距离图像中的测量精度这一点。在拍摄图像保存存储器33中保存的效果，在保存返回光的强度的实施例2的情况下是提高S/N，但在保存根据返回光测量的距离的本实施例的情况下是提高测量精度。因此，在实施例2的说明中，例如“2倍的S/N提高”这一表达，对应到本实施例可以改为“2倍的测量精度提高”。这样，根据本实施例，在具有测量距离的功能的距离测量装置中，能够适当地取得距离图像。
【实施例4】
以上实施例中，用再映射控制部21修正了最终显示或拍摄的图像的畸变，但没有进行对于激光光斑的轨迹的修正。本实施例是检测从光扫描部10出射的光的位置、驱动信号生成部基于其结果进行修正的方式。另外，本实施例不仅能够应用于实施例1的具有显示影像的功能的影像装置，也能够同样应用于实施例2的具有拍摄影像的功能的影像装置、实施例3的具有测量距离的功能的距离测量装置。此处以具有显示影像的功能的影像装置为例进行说明。
图20是表示具备光扫描部10的影像装置4的框图。另外，对于与实施例1的框图即图1共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。与实施例1的结构上的差异，是畸变检测部35和驱动信号生成部25的内部结构，并且模块间的一部分接线状态不同。
畸变检测部35用来自放大部30的信号作为输入构成后述的电路，输出对设置在振动部101中的电极供给的电压Vdx1、Vdx2、Vdy1、Vdy2。另外，畸变检测部35使用上述电路的信号检测振动部101的畸变，对驱动信号生成部25输出检测出的结果。另外，驱动信号生成部25基于来自控制器的指示，生成用于在光扫描部10中使光扫描的(多个)驱动信号。进而，驱动信号生成部25使用畸变检测部35中检测出的畸变对驱动信号进行控制。
用图21说明本实施例的畸变检测部35和对应的振动部101的电极。如图3所说明，起到致动器作用的压电元件1010能够分为4个区域考虑。于是，在图21中为了说明，以用电极1013和电极1015夹着的区域为例进行说明。
畸变检测部35由电容器3501、电容器3502、电容器3503、滤波器3504、滤波器3505、差分电路3506构成。此处，电路351是为了检测畸变而构成的电桥电路。电路351用电压Vy1作为输入，输出对振动部101的外周的电极1013施加的电压Vdy1和对振动部101的内周的电极1015施加的电压V0。另外，输出用于运算畸变的电压v1和v2。
如图21所示，在电路351中，对电容器3501的一端施加电压Vy1。另外，电容器3501的另一端与振动部101的外周的电极1013连接。另外，振动部101的内周的电极1015接地。该电路能够视为用电极1013与电极1015夹着的压电元件1010与电容器3501串联连接。另外，也能够视为对于用电极1013与电极1015夹着的压电元件1010与电容器3501串联连接的电路施加电压Vy1。另外，对电容器3502的一端同样施加电压Vy1。另外，电容器3502的另一端经由电容器3503接地。
电路351将连接电容器3501与压电元件1010的电布线的电压作为v1输出。换言之，将对电极1013施加的电压Vyd1作为v1输出。另外，将连接电容器3502与电容器3053的电布线的电压作为v2输出。滤波器3504是具有规定的频率特性的滤波器。另外，滤波器3505是具有与滤波器3504相同的频率特性的滤波器。滤波器3504用电压v1作为输入，对差分电路3506输出通过的信号。滤波器3505用电压v2作为输入，对差分电路3506输出通过的信号。
差分电路3506使用滤波器3504和滤波器3505的输出信号，将从电路351输出的电压v1与电压v2的差分即相当于v2-v1的电压作为Dy1输出。如后所述，该电压Dy1相当于在用电极1013与电极1015夹着的压电元件1010的区域中检测出的畸变。畸变检测信号Dy1被输出至驱动信号生成部25。以上说明中，以用电极1013与电极1015夹着的区域为例进行了说明，但对于除此以外的3个电极也是同样的。即，通过对于全部4个电极构成同样的电路，而同样地从对于电极1011构成的电路输出畸变检测信号Dx1，从对于电极1012构成的电路输出畸变检测信号Dx2，从对于电极1014构成的电路输出畸变检测信号Dy2。另外，对于这3个电极构成的电路，在图21中未图示。
用图22所示的等价电路说明本实施例中的电路351的动作。图22表示由电路351和用外周的4个电极之一与内周电极1015夹着的压电元件1010的区域(以下称为压电元件1010的部分区域)构成的电桥电路。电压vc是对电桥电路施加的电压，在图21中相当于Vy1。另外，用外周的4个电极之一与内周电极1015夹着的压电元件1010能够用等价电路3507表达。等价电容器3508是具有与压电元件1010的部分区域等价的电容Cp的电容器，电压源3509等价地表示因压电元件1010的部分区域畸变而发生的电压。
此处，设电容器3501和电容器3502的电容同为C2，电容器3503的电容为C1。电路351中的电压v1和v2用下式计算。
【式11】
【式12】
此处，将电容器3503的电容C1调整为与压电元件1010的部分区域的电容Cp相同时，通过以下运算能够导出电压源3509的值vp。
【式13】
电压源3509的值vp是压电元件1010的部分区域畸变的结果的、因压电效应而发生的电压，所以与压电元件1010的部分区域的畸变成正比。即，从本实施例的差分电路3506输出的畸变检测信号Dy1是表示压电元件1010的部分区域的畸变的信号。进而，通过使用带通滤波器或高通滤波器作为滤波器3504和滤波器3505的频率特性，能够除去DC漂移。此处，本实施例的振动部101以由光导102构成的悬臂的共振频率驱动，所以将电路常数设计为悬臂的共振频率包括在滤波器的通带中。
另外，本实施例中采用了在差分电路3506的前段设置滤波器3504和滤波器3505的结构，但也可以在差分电路3506的后段设置滤波器。但是，通过如本实施例一般在差分电路3506的前段设置滤波器，能够对差分电路3506输入除去了DC成分的信号，在防止DC漂移导致的饱和的观点上具有优点。
接着，用图23说明本实施例中的驱动信号生成部25的结构。图23表示本实施例中的驱动信号生成部25的结构，对于与实施例1中的驱动信号生成部20的结构图即图6共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。与实施例1中的驱动信号生成部20的结构图即图6相比，第一乘法器2007之后的电路结构和第二乘法器2008之后的电路结构不同。
对本实施例中的驱动信号生成部25输入用上述电桥电路检测出的畸变检测信号即Dx1、Dx2、Dy1、Dy2。X轴正方向补偿器2011在内部存储了畸变检测信号Dx1的理想波形。X轴正方向补偿器2011将对于畸变检测信号Dx1与理想波形的差分进行了增益和相位的补偿后的信号输出至加法器2012。加法器2012将第一乘法器2007的输出信号与X轴正方向补偿器2011的输出信号相加，作为电压Vx1输出。
X轴负方向补偿器2013在内部存储了畸变检测信号Dx2的理想波形。X轴负方向补偿器2013将对于畸变检测信号Dx2与理想波形的差分进行了增益和相位的补偿后的信号输出至加法器2014。加法器2014将第一反相增益2009的输出信号与X轴负方向补偿器2013的输出信号相加，作为电压Vx2输出。
Y轴正方向补偿器2015在内部存储了畸变检测信号Dy1的理想波形。Y轴正方向补偿器2015将对于畸变检测信号Dy1与理想波形的差分进行了增益和相位的补偿后的信号输出至加法器2016。加法器2016将第二乘法器2008的输出信号与Y轴正方向补偿器2015的输出信号相加，作为电压Vy1输出。Y轴负方向补偿器2017在内部存储了畸变检测信号Dy2的理想波形。Y轴负方向补偿器2017将对于畸变检测信号Dy2与理想波形的差分进行了增益和相位的补偿后的信号输出至加法器2018。加法器2018将第二反相增益2010的输出信号与Y轴负方向补偿器2017的输出信号相加，作为电压Vy2输出。
接着说明本实施例的效果。本实施例的第一效果是通过检测光的位置并进行控制，能够提高光的扫描精度这一点。通常，在对压电元件1010施加了电压的状态下，不能够仅导出压电效应引起的电压vp。进而，本实施例的压电元件1010的情况下，是由4个部分区域构成的结构，内周的电极1015是共用的。即使是这样的结构，根据本实施例的结构，也能够仅导出压电效应引起的电压vp。
因为内周的电极1015是共用的，所以在图22的电桥电路中压电元件1010的部分区域的等价电路3507不能配置在施加电压vc的一侧(图22中的左侧)。该情况下，根据(式13)，也能够仅导出压电效应引起的电压vp。
另外，根据本实施例的结构，对驱动信号加上基于检测出的畸变检测信号进行了增益和相位的补偿后的信号。结果，构成基于畸变检测信号的反馈控制系统。由此，能够提高光的扫描精度。进而，本实施例中，用滤波器3504和滤波器3505生成除去了DC成分的信号，具有提高光的扫描精度的效果。
另外，本实施例的第二效果是能够正确地检测光的位置这一点。本发明人发现了光导102振动会使振动通过固定端即接合部103传播至振动部101。因此，为了正确地检测光的位置，优选检测畸变的传感器配置在尽量接近接合部103的一侧。但是，将追加的传感器配置在接近接合部103的一侧，在导出配线的观点上是困难的。另一方面，根据本实施例的结构，将起到致动器作用的压电元件1010也用作检测畸变的传感器。因此，能够检测在接近接合部103的部分的压电元件1010处发生的畸变，能够正确地检测光的位置。另外，能够使检测用的配线与驱动用的配线共用化。
本实施例的第三效果是能够实现光的位置检测和小型化这一点。因为不配置追加的传感器就能够检测光的位置，所以能够与小型化同时实现。
进而，本实施例的第四效果是能够良好地修正畸变的检测误差的影像导致的图像畸变。即，本实施例的情况下，也进行与实施例1的情况同样的再映射控制部21进行的坐标修正。由此，对于经过基于畸变检测信号的反馈控制仍然残留的误差，用再映射控制部21进行的坐标修正进行修正。由此，能够良好地修正图像畸变。
另外，根据本实施例中说明的新的结构，能够用畸变检测部35检测从光扫描部10出射的光的位置、基于其结果进行修正。如作为上述第四效果说明的一样，可以用再映射控制部21进行坐标修正，但也可以不进行再映射控制部21进行的坐标修正。该情况下，也能够得到第一至第三效果。
另外，本实施例中将畸变检测信号输入至在驱动信号生成部25内设置的补偿器，构成反馈控制系统，但也可以对再映射控制部21输入，用于坐标计算部2102中的计算。因为能够用畸变检测信号检测光实际上扫描的位置，所以能够输出更正确的坐标(xcalc，ycalc)。因此，在实施例1的效果之外，还能够进一步提高光的扫描精度。
接着说明实施例4的第一变形例。实施例4中用于检测畸变的电路351是电桥电路，但用于检测畸变的电路不限定于此。本变形例是除去了电桥电路的单侧的实施方式。
图24表示本实施例中的电路352的等价电路，对于与实施例4中的电路351的结构图即图22共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。另外，电路352是代替实施例4中的电路351而置换的。观察图24可知，与图22相比较，不存在电容器3502和电容器3503，也不存在电压v2的输出。
本变形例中，实施例4中(式12)所示的v2的值，例如用控制器40生成，对差分电路3506输出。由(式12)可知，v2的值能够对电压vc乘以规定的倍率而计算。这样，即使是不构成电桥电路的图24的电路，也能够与实施例4的情况同样地导出电压源3509的值vp，得到与实施例4同样的效果。
说明实施例4的第二变形例。第二变形例也与第一变形例同样，是关于用于检测畸变的电路的其他实施方式。
图25表示本变形例中的电路353的等价电路，对于与实施例4中的电路351的结构图即图22共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。另外，电路352是代替实施例4中的电路351而置换的。与实施例4中的电路351的结构图即图22的差异，是电容器3501置换为电阻3510、电容器3502置换为电阻3511这一点。另外，电路353是代替实施例4中的电路351而置换的。
设电阻3510的电阻值与电阻3511的电阻值同为R。电路353中的电压v1和v2用下式计算。
【式14】
【式15】
此处，将电容器3503的电容C1调整为与压电元件1010的部分区域的电容Cp相同时，能够通过以下运算导出电压源3509的值vp。
【式16】
将(式16)视为从vp到(v2-v1)的传递函数时，传递函数是一般的一阶低通滤波器的形状，示意性地示出增益的特性时成为如图26(a)所示。频率fc表示一阶低通滤波器的截止频率，其值用下式表示。
【式17】
此处，与实施例4的情况同样，也可以将电路常数设计为由光导102构成的悬臂的共振频率包括在低通滤波器的通带中。此处进一步说明其他方式。本实施方式中，设计为悬臂的共振频率包括在低通滤波器的阻带中。进而，如图25所示设置微分器3512，将差分电路3506的输出信号输入至微分器，将微分得到的信号作为电压Dy1输出。
用该电路结构得到的信号，能够用下式表示，其增益特性是如图26(b)所示的形状。
【式18】
这样，频率在fc以上的频带中，从vp到电压Dy1的传递函数的增益是固定的。即，电压Dy1是与vp成正比的信号，是表示压电元件1010的部分区域的畸变的信号。这一点根据在(式18)中考虑充分大的频带时能够如下式所示地近似可知。
【式19】
另外，由图26(b)可知，根据本变形例的结构DC成分被除去，所以能够防止DC漂移导致的饱和。
接着说明本变形例的效果。本变形例与实施例4的情况同样，检测光的位置并进行控制这一点是共通的。因此，实施例4中的效果也适用于本变形例的情况。
另外，与实施例4的第一变形例同样，也能够除去电桥电路的单侧。本变形例的情况下的v2的值，是如(式15)所示使电压vc通过规定的滤波器得到的值。因此，例如控制器40计算通过滤波器时的运算，作为v2输出即可。这样，根据本实施例，在具有显示影像的功能的影像装置中，能够适当地显示图像。
【实施例5】
实施例4中，将起到致动器作用的压电元件1010分为4个部分区域，按各部分区域生成畸变检测信号。本实施例是将4个部分区域中相互相对的部分区域作为1对，按对生成畸变检测信号的实施方式。本实施例中的影像装置5的结构与实施例4的情况的共通部分较多，省略用图进行的说明。本实施例中，畸变检测部的内部结构和驱动信号生成部的内部结构是新的结构。设本实施例中的畸变检测部为畸变检测部36、本实施例中的驱动信号生成部为驱动信号生成部26。
用图27说明本实施例的畸变检测部36和对应的振动部101的电极。在图26中为了说明，以用电极1013与电极1015夹着的部分区域和用电极1014和电极1015夹着的部分区域为例进行说明。对于与实施例4中对应的图即图21共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。
畸变检测部36由电容器3501、电容器3502、滤波器3504、滤波器3505、差分电路3506构成。如图27所示，对电容器3501的一端施加电压Vy1。另外，电容器3501的另一端与振动部101的外周的电极1013连接。另外，振动部101的内周的电极1015接地。该电路能够视为用电极1013与电极1015夹着的压电元件1010与电容器3501串联连接。另外，也能够视为对于用电极1013与电极1015夹着的压电元件1010与电容器3501串联连接的电路施加电压Vy1。
另外，同样地对电容器3502的一端施加电压Vy1。另外，电容器3502的另一端与振动部101的外周的电极1014连接。另外，振动部101的内周的电极1015接地。该电路能够视为用电极1014与电极1015夹着的压电元件1010与电容器3502串联连接。另外，也能够视为对于用电极1014与电极1015夹着的压电元件1010与电容器3502串联连接的电路施加电压Vy1。
将连接电容器3501与电极1013的电布线的电压作为v1输出，将连接电容器3501与电极1014的电布线的电压作为v2输出。电压v1和电压v2与实施例4的情况同样地，在通过滤波器之后，用差分电路3506取差分。差分电路3506的信号作为畸变检测信号Dy被输出至本实施例中的驱动信号生成部26。
以上说明中，以在y轴方向上相对的电极即电极1013和电极1014为例进行了说明，但对于在x轴方向上相对的电极即电极1011和电极1012也是同样的。即，通过对于电极1011和电极1012也构成同样的电路，而同样地输出畸变检测信号Dx。另外，这些对于在x轴方向上相对的电极构成的电路，在图27中未图示。
在图28中示出本实施例中的电路的等价电路。对于与实施例4中的等价电路即图22共通的要素附加相同的编号，省略说明。本实施例的情况下，是在电桥电路的2个部位连接压电元件1010的部分区域的结构。等价电路3507与实施例4中的说明同样，是用电极1013与电极1015夹着的压电元件1010的部分区域的等价电路。另外，等价电路3512是用电极1014与电极1015夹着的压电元件1010的部分区域的等价电路。
等价电容器3513是具有与用电极1014与电极1015夹着的压电元件1010的部分区域等价的电容Cp2的电容器。另外，电压源3514等价地表示因上述部分区域畸变而发生的电压。此处，设振动部101向y轴的正方向畸变时，电压源3509输出正的电压，电压源3514输出负的电压。这能够通过实施压电元件1010的4个部分区域的极化时的方向实现。
此时，设电压源3514的绝对值为vp2时，如图28所示，电压源3514的值能够表达为-vp2。本实施例中的电压v1和v2用下式计算。
【式20】
【式21】
此处，压电元件1010中的2个部分区域是上下对称的结构，所以电容Cp与电容Cp2相同。因此，能够通过以下运算导出电压源3509的值vp与电压源3514的值vp2的和。
【式22】
进而，压电元件1010畸变时，考虑电极1013的某个上表面和电极1014的某个下表面以相同形状畸变是妥当的。从而，从本实施例的差分电路3506输出的畸变检测信号Dy，是表示压电元件1010的y轴方向的畸变的信号。
接着，用图29说明本实施例中的驱动信号生成部26的结构。图29表示本实施例中的驱动信号生成部26的结构，对于与实施例1中的驱动信号生成部20的结构图即图6共通的构成要素附加相同的编号，省略说明。与实施例1中的驱动信号生成部20的结构图即图6相比，第一乘法器2007之后的电路结构和第二乘法器2008之后的电路结构不同。对本实施例中的驱动信号生成部26输入用上述电桥电路检测出的畸变检测信号即Dx、Dy。
X轴补偿器2019在内部存储了畸变检测信号Dx的理想波形。X轴补偿器2019将对于畸变检测信号Dx与理想波形的差分进行了增益和相位的补偿后的信号输出至加法器2020。加法器2020将第一乘法器2007的输出信号与X轴补偿器2019的输出信号相加，作为电压Vx1输出。另外，对于电压Vx1，用第一反相增益2009将振幅反转，反转的波形成为电压Vx2。
Y轴补偿器2021在内部存储了畸变检测信号Dy的理想波形。Y轴补偿器2021将对于畸变检测信号Dy与理想波形的差分进行了增益和相位的补偿后的信号输出至加法器2022。加法器2022将第二乘法器2008的输出信号与Y轴补偿器2021的输出信号相加，作为电压Vy1输出。另外，对于电压Vy1，用第二反相增益2010将振幅反转，反转的波形成为电压Vy2。
接着说明本实施例的效果。本实施例与实施例4的情况同样，检测光的位置并进行控制这一点是共通的。因此，实施例4中的效果也适用于本变形例的情况。
进而，本实施例中具有实施例4中没有的效果。这是成为了能够防止电桥电路失衡的结构这一点。结果，能够在实施例4的结构以上地提高光的扫描精度。以下说明该效果。
在实施例4的情况的等价电路即图22中，设电容器3503的电容C1与压电元件1010的部分区域的电容Cp相同。但是，压电元件1010和电容器3503因为温度引起的特性变化和经时变化等，电气特性会变化。压电元件1010与电容器3503特性不同，所以例如仅有压电元件1010的电容因温度而变化时，畸变检测信号不再表示畸变，控制性能劣化、或者反馈控制变得不稳定。进而，压电元件1010不是等价于单纯的电容器，而是存在电损失。因为该影响，畸变检测信号也不再表示畸变。
另一方面，在本实施例的等价电路即图28中，与等价电容器3508的电容Cp对应的电容器，是等价电容器3513的电容Cp2。它们都是压电元件1010的部分电容，具有相同的尺寸。因此，可以认为电容Cp与电容Cp2相同、并且其温度特性和经时变化也相同。另外，关于电损失，在等价电容器3508和等价电容器3513中也是共通的。因此，根据本实施例的结构，通过在电桥电路中配置彼此相对的压电元件1010的2个部分区域，能够防止电桥电路失衡。结果，对于温度和经时变化也能够提高畸变检测信号的可靠性。能够避免控制性能劣化和反馈控制系统的不稳定化，提高光的扫描精度。
另外，本实施例中与实施例4的结构同样地，用与压电元件1010的部分区域串联连接的电路部件是电容器的情况进行了说明。但是，例如也能够同样应用于如实施例4的第二变形例一样，与压电元件1010的部分区域串联连接的电路部件是电阻的情况。该情况下也能够得到同样的效果。这样，根据本实施例，在具有显示影像的功能的影像装置中，能够适当地显示图像。
在本说明书的实施例2中说明了拍摄影像的功能，在实施例3中说明了用TOF方式取得距离图像的功能。作为包含实施例2和实施例3的表达，可以称为“摄像”功能。即，本说明书中的“摄像”，包括取得一般的摄像机这样的可见光下的图像和取得用TOF方式得到的距离图像。或者也可以称为“图像化”功能。
另外，拍摄图像保存存储器33中保存的值，在实施例2的情况下是对返回光的强度积分得到的值，在实施例3的情况下是对根据返回光测量的距离积分得到的值。作为包含实施例2的情况的返回光的强度和实施例3的情况的测量的距离的表达，可以称为“与返回光相关的信息”。例如，以上说明的摄像功能是取得可见光下的图像和取得用TOF得到的距离图像，但也能够使用除此以外的“与返回光相关的信息”进行图像化。例如，也可以测量返回光的强度降低至规定的阈值以下的时间，将该时间保存在拍摄图像保存存储器33中，进行图像化。这例如相当于拍摄对象是荧光体、测量荧光体的灵敏度的情况等。或者，也可以在规定的期间中蓄积返回光的时间响应，将根据蓄积的信息得到的信息(例如返回光闪烁的周期)保存在拍摄图像保存存储器33中，进行图像化。这样，拍摄图像保存存储器33中保存的值不限于返回光的强度和测量距离。
在实施例2和实施例3中，说明了对与返回光相关的信息积分并保存在拍摄图像保存存储器33中的结构。但是，也可以是不具有积分功能的情况。例如，以实施例2为例说明，通过变更拍摄图像生成部23的结构，能够实现不进行积分的结构。该情况下，成为将变换电路2302的输出信号与拍摄图像生成存储器33的din_a端子的结构。由此，不进行加法器2303中的相加，将输入值Vi直接保存在拍摄图像保存存储器33中。另外，不需要加法器2303、加法脉冲生成电路2304、计数电路2305和相加次数保存存储器34，能够减小电路容量。另外，该情况下，再映射控制部21的动作与实施例2相比不变，所以能够得到实施例2的第一效果。即，能够良好地修正拍摄图像的畸变。
进而，也可以用积分以外的方法对与返回光相关的信息进行处理并保存在拍摄图像保存存储器33中。例如，也可以是保存判断正常值、异常值并仅用正常值进行积分得到的积分值的结构。或者，也可以是对多个关于返回光的信息数字地进行处理、保存中值的结构。因此，在拍摄图像保存存储器33中保存的值，能够抽象化为“与返回光相关的信息或者对与返回光相关的信息实施了规定处理得到的值”。
按实施例1中说明的畸变参数调整中使用的PSD60和屏幕61、摄像机62不包括在影像装置1中进行了说明，但也可以包括在影像装置1中。由此，即使存在图像畸变的经时变化引起的影响也能够良好地修正。
在实施例4中，采用了从4个部分区域生成4个畸变误差信号、对其分别设置补偿器、与4个驱动信号相加的结构。但是，也可以如实施例5一样，将4个部分区域中彼此相对的部分区域作为1个对，按对生成畸变检测信号。该情况下，例如也可以将实施例4中的畸变检测信号Dy1与Dy2的平均用作关于y轴的畸变检测信号。
另外，实施例4和实施例5以具有显示影像的功能的影像装置为例进行了说明。但是，也能够同样应用于实施例2的具有拍摄影像的功能的影像装置、实施例3的具有测量距离的功能的距离测量装置。
以上实施例中，采用了第一可变增益2005和第二可变增益2006的值不与时间相应地变化的结构，但也可以与时间相应地变化。该情况下的结构是与实施例4的情况类似的动作。与实施例4不同，即使不使用畸变检测信号，也通过使第一可变增益2005和第二可变增益2006的值与时间相应地变化，而能够提高激光光斑的扫描精度。进而，也可以在上述之外使第二正弦波生成电路2003生成的第二正弦波的相位差与时间相应地变化。另外，角度修正部2101和坐标计算部2102为了说明而分模块地进行了说明，但也可以是同一模块。这一点根据能够用1个模块进行将(式1)至(式3)合并的运算可知。
以上实施例的振幅调制波形S3设为与时间相应地线性变化的波形，但不限定于此。不是线性的情况下的亮度修正基于(式8)决定。将半径rdrv的时间微分与半径rdrv的积定义为发光频度函数时，使激光的点亮频度与发光频度函数成正比地变更即可。
另外，用在以上实施例的振幅调制波形S3的振幅从0起线性增加的期间中点亮激光器的结构进行了说明。这意味着在从内周向外周描绘螺旋状的轨迹的期间中点亮激光器。但是，也可以是在振幅线性减少回到0的期间、即从外周向内周描绘螺旋状的轨迹的期间中点亮激光器的结构。
实施例2中的受光部12内的检测器按电流输出型的检测器进行了说明。但是在CCD和CMOS这样电流蓄积型的检测器的情况下，也能够实现同样的结构。电流蓄积型的检测器的情况下，输出对电流积分得到的电荷，但这对应于用检测器进行了加法器2303中的积分。因此，设想与像素的切换同步地控制曝光的On/Off、如图17所示1个像素内存在多个轨迹的情况，通过考虑各轨迹的曝光时间进行累加，能够得到与实施例2的情况同样的效果。但是，电流蓄积型的检测器的情况下，在多个轨迹的累加中需要考虑曝光时间，所以电路变得复杂。因此，实施例2的结构优选使用电流输出型的检测器。
另外，以上实施例中振动部101的内周的电极1015接地。但是也能够实现不接地设置的结构。即，也可以不接地设置而是浮地。另外，在如实施例4和实施例5一样检测畸变的情况下，也可以不接地设置而是浮地。
以上实施例中，将从光导102出射的光的轨迹表达为螺旋状的轨迹。理想情况下螺旋在外周和内周都是大致圆形。但是，如本说明书所说明，从光导102出射的光的轨迹在内周和外周椭圆率不同。从而，可能在某一半径上不是圆形而是变形成为椭圆。另外，调制振幅的速度相对于椭圆率的变化相对较快的情况下，存在某一周的轨迹与下一周的轨迹交叉的可能性。本说明书中的螺旋状的轨迹，应当理解为包含这样的情况的表达。因此，本说明书中的螺旋状的轨迹，指的是宏观上看从内周向外周或者从外周向内周变化的轨迹，微观上看不一定是一般的螺旋。
在实施例2中，作为保存在受光部12中从检测器输出的电流、即受光的光的光量的结构，说明了拍摄影像的影像装置的结构。另外，在实施例3中，作为在受光部12中根据检测器的输出信号测量距离、保存测量的距离的值的结构，说明了距离测量装置的结构。本发明能够应用于影像装置、距离测量装置的任一者，能够抽象化为“与保存用受光部检测出的返回光相关的信息”。以上实施例中，以上实施例的影像装置具有光扫描部10，所以也可以将影像装置改称为光扫描装置。
另外，本发明不限定于上述实施例，并且在上述变形例之外还包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。
另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过在集成电路中设计等而用硬件实现其一部分或全部。另外，上述各结构、功能等，也可以通过处理器解释、执行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。另外，控制线和信息线示出了认为说明上必要的，并不一定示出了产品上全部的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎全部结构都相互连接。
附图标记说明
1…影像装置，10…光扫描部，11…照明部，12…受光部，20…驱动信号生成部，21…再映射控制部，22…发光控制部，30…放大部，32…显示图像保存存储器，40…控制器，41…存储部，101…振动部，102…光导，104…透镜，1010…压电元件，1101…光源部，1102…合波部，2001…极坐标生成部，2101…角度修正部，2102…坐标计算部，2…影像装置，23…拍摄图像生成部，33…拍摄图像保存存储器，34…相加次数保存存储器，3…距离测量装置，24…拍摄图像生成部，2307…距离测量电路，4…影像装置，35…畸变检测部，25…驱动信号生成部，5…影像装置。

Claims (22)

1.一种进行图像显示或摄像的光扫描装置，其特征在于，包括：
以出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描的光扫描部，所述光扫描部包括引导入射的光并将其作为所述出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部；
控制所述出射光的发光的发光控制部；
生成关于所述螺旋状的轨迹的半径和极角的极坐标生成部；
驱动信号生成部，其使用所述半径和所述极角，生成用于驱动所述振动部的驱动信号；
角度修正部，其基于来自所述驱动信号生成部的信息进行用于修正角度的计算并输出修正角度；和
使用所述修正角度计算图像的坐标并将其作为图像坐标输出的坐标计算部。
2.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
设所述修正角度为θcalc，所述半径为rdrv，a(r)、b(r)是以所述rdrv为自变量的函数时，
所述坐标计算部将用a(r)·rdrv·cos(θcalc)计算得到的结果作为所述图像坐标的x坐标输出，将用b(r)·rdrv·cos(θcalc)计算得到的结果作为所述图像坐标的y坐标输出。
3.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
设所述修正角度为θcalc，所述极角为θdrv，所述半径为rdrv，f(r)是以所述rdrv为自变量的函数时，
所述角度修正部以满足式(1)的方式输出所述修正角度，
式(1)：θcalc＝θdrv+f(rdrv)。
4.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
包括保存显示图像的显示图像保存部，
所述发光控制部基于所述坐标计算部输出的所述图像坐标和从所述显示图像保存部读取的信息控制所述出射光的发光。
5.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
检测从所述光导的所述出射端出射的所述出射光的返回光的受光部；和
保存拍摄图像的拍摄图像保存部，
所述拍摄图像保存部基于所述坐标计算部输出的所述图像坐标，保存与由所述受光部检测出的所述返回光相关的信息。
6.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
检测从所述光导的所述出射端出射的所述出射光的返回光的受光部；和
保存拍摄图像的拍摄图像保存部，
保存在所述拍摄图像保存部中的信息，是对与由所述受光部检测出的所述返回光相关的信息实施了规定处理而得到的值。
7.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
检测从所述光导的所述出射端出射的所述出射光的返回光的受光部；和
保存拍摄图像的拍摄图像保存部，
保存在所述拍摄图像保存部中的信息，是在描绘规定次数的所述螺旋状的轨迹的期间中，对与由所述受光部检测出的所述返回光相关的信息实施了规定处理而得到的值。
8.如权利要求5～7所述的光扫描装置，其特征在于：
与所述返回光相关的信息是由所述受光部检测出的所述返回光的光量。
9.如权利要求5～7所述的光扫描装置，其特征在于：
所述受光部输出与从所述光导的所述射出端射出的所述光的返回光的光量成正比的电流，
与所述返回光相关的信息是所述受光部输出的所述电流值。
10.如权利要求5～7所述的光扫描装置，其特征在于：
包括距离测量部，其使用来自所述发光控制部的输出信号和所述受光部的输出信号测量距离，
与所述返回光相关的信息是由所述距离测量部测量出的距离信息。
11.一种进行图像显示或摄像的光扫描装置，其特征在于，包括：
以出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描的光扫描部，所述光扫描部包括引导入射的光并将其作为出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部；
控制所述出射光的发光的发光控制部；
生成用于描绘所述螺旋状的轨迹的半径和极角的极坐标生成部；和
生成用于驱动所述振动部的驱动信号的驱动信号生成部，
所述发光控制部基于所述半径控制所述出射光的发光频度。
12.如权利要求11所述的光扫描装置，其特征在于：
在从所述螺旋状的轨迹的最内周描绘至最外周或者从最外周描绘至最内周的期间，所述极坐标生成部生成线性变化的所述半径，
所述发光控制部控制所述出射光的发光频度以使其与所述半径大致成正比。
13.如权利要求11所述的光扫描装置，其特征在于：
在从所述螺旋状的轨迹的最内周描绘至最外周或者从最外周描绘至最内周的期间，将所述极坐标生成部生成的所述半径用r(t)表示为时间的函数的情况下，所述发光控制部控制所述出射光的发光频度D使其满足式(2)，
式(2)：
14.一种光扫描装置，其特征在于，包括：
光扫描部，包括引导入射的光并将其作为出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部，以所述出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描；
控制所述出射光的发光的发光控制部；
生成用于驱动所述振动部的驱动信号的驱动信号生成部；
用于将驱动信号传输至所述振动部的电布线；和
用于检测所述振动部中的畸变的畸变检测部，
所述畸变检测部使用所述电布线的电压检测所述畸变。
15.如权利要求14所述的光扫描装置，其特征在于：
包括经由所述电布线与所述振动部电串联连接的电容器，
所述驱动信号被施加给串联连接有所述振动部和所述电容器的电路的一端。
16.如权利要求14所述的光扫描装置，其特征在于：
包括经由所述电布线与所述振动部电串联连接的电阻，
所述驱动信号被施加给串联连接有所述振动部和所述电阻的电路的一端。
17.如权利要求14所述的光扫描装置，其特征在于：
所述振动部至少包括配置在所述振动部的外周或内周的相对的方向上的第一电极和第二电极，
所述电布线至少包括相对的第一电布线和第二电布线，
所述光扫描装置包括：
经由所述第一电布线与所述第一电极电串联连接的第一电容器；
经由所述第二电布线与所述第二电极电串联连接的第二电容器；和
输出所述第一电布线的电压与所述第二电布线的电压的差的差分输出部，
所述驱动信号被施加给串联连接有所述第一电极和所述第一电容器的电路的一端，
所述驱动信号被施加给串联连接有所述第二电极和所述第二电容器的电路的一端。
18.如权利要求14～17所述的光扫描装置，其特征在于：
所述驱动信号生成部基于所述畸变检测部的检测结果来动作。
19.如权利要求14～17所述的光扫描装置，其特征在于：
所述驱动信号生成部基于生成驱动信号时得到的所述畸变检测部的检测结果来变更驱动信号。
20.如权利要求14～17所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
角度修正部，其基于来自所述驱动信号生成部的信息进行用于修正角度的计算并输出修正角度；和
使用所述修正角度计算图像的坐标并将其作为图像坐标输出的坐标计算部，
所述坐标计算部基于所述畸变检测部的检测结果来动作。
21.一种进行图像显示或摄像的影像装置，其特征在于，包括：
以出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描的光扫描部，所述光扫描部包括引导入射的光并将其作为出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部；
控制所述出射光的发光的发光控制部；
生成用于描绘所述螺旋状的轨迹的半径和极角的极坐标生成部；
驱动信号生成部，其使用所述半径和所述极角，生成用于驱动所述振动部的驱动信号；
角度修正部，其基于来自所述驱动信号生成部的信息进行用于修正角度的计算并输出修正角度；
使用所述修正角度计算图像的坐标并将其作为图像坐标输出的坐标计算部；
检测从所述光导的所述出射端出射的所述出射光的返回光的信息的受光部；和
保存拍摄图像的拍摄图像保存部，
所述角度修正部进行的计算和所述坐标计算部进行的计算中的至少一者使用以所述半径为变量的函数进行处理，
所述拍摄图像保存部基于所述坐标计算部输出的所述图像坐标，保存与由所述受光部检测出的所述返回光相关的信息。
22.一种测量到对象物的距离的距离测量装置，其特征在于，包括：
以出射光描绘螺旋状的轨迹的方式进行扫描的光扫描部，所述光扫描部包括引导入射的光并将其作为出射光从出射端出射的光导和使所述出射端振动的振动部；
控制所述出射光的发光的发光控制部；
检测从所述光导的所述出射端出射的所述出射光的返回光的信息的受光部；
生成用于描绘所述螺旋状的轨迹的半径和极角的极坐标生成部；
驱动信号生成部，其使用所述半径和所述极角，生成用于驱动所述振动部的驱动信号；
角度修正部，其基于来自所述驱动信号生成部的信息进行用于修正角度的计算并输出修正角度；
使用所述修正角度计算图像的坐标并将其作为图像坐标输出的坐标计算部；
使用来自所述发光控制部的输出信号和所述受光部的输出信号测量距离的距离测量部；和
保存距离图像的距离图像保存部，
所述角度修正部进行的计算和所述坐标计算部进行的计算中的至少一者使用以所述半径为变量的函数，
所述距离图像保存部基于所述坐标计算部输出的所述图像坐标，保存与由所述距离测量部测量出的所述距离相关的信息。
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