JP2009244799A - Image projecting apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a change in a resonance point and to change a driving frequency so as not to generate distortion in a projected image in an image projecting apparatus 1 using a resonance type high-speed optical scanner 3. <P>SOLUTION: The image projecting apparatus includes an oscillation detection part 6 for detecting an oscillation state of the high-speed optical scanner 3 and a phase comparison part 7 for comparing a phase of a first driving signal for driving the high-speed optical scanner 3 with a phase of the detected oscillation. At the timing when a phase difference between the phase of the first driving signal and the phase of the detected oscillation exceeds a prescribed value, a scanner driving part 5 changes the frequency of the first driving signal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力した画像信号に応じて光源から発光する光を変調し、この変調された画像光を光スキャナにより走査して、投影面に画像を描画する画像投影装置に関する。   The present invention relates to an image projection apparatus that modulates light emitted from a light source in accordance with an input image signal, scans the modulated image light with an optical scanner, and draws an image on a projection surface.

図14は、従来公知の網膜走査型の画像投影装置を表す構成図である(例えば特許文献1を参照)。画像投影装置100は利用者の眼球118の網膜120上に映像を直接結像する。青色の光を発光するBレーザ107、緑色の光を発光するGレーザ108及び赤色に光を発光するRレーザ109から出射した映像光はコリメート光学系110により平行光となり、ダイクロイックミラー111により合成され、結合光学系112により集光されて光ファイバー119内に入射される。光ファイバー119から出射した映像光は第2のコリメート光学系113を介して光走査素子122のミラー部127に照射される。ミラー部127は水平走査駆動回路114により駆動されて揺動し、反射光を水平走査する。水平走査された映像光は第1のリレー光学系115を介してガルバノミラー121に照射される。ガルバノミラー121は磁界により鏡面が揺動して反射光を垂直方向に走査する。ガルバノミラー121から反射した映像光は第2のリレー光学系を構成する第1レンズ123a及び第2レンズ123bを介して眼球118の網膜120の上に結像される。   FIG. 14 is a block diagram showing a conventionally known retinal scanning image projection apparatus (see, for example, Patent Document 1). The image projection apparatus 100 directly forms an image on the retina 120 of the user's eyeball 118. Video light emitted from the B laser 107 that emits blue light, the G laser 108 that emits green light, and the R laser 109 that emits red light is converted into parallel light by the collimating optical system 110 and synthesized by the dichroic mirror 111. The light is condensed by the coupling optical system 112 and is incident on the optical fiber 119. The image light emitted from the optical fiber 119 is applied to the mirror unit 127 of the optical scanning element 122 via the second collimating optical system 113. The mirror unit 127 is driven and oscillated by the horizontal scanning driving circuit 114 to horizontally scan the reflected light. The horizontally scanned image light is applied to the galvanometer mirror 121 via the first relay optical system 115. The galvano mirror 121 scans the reflected light in the vertical direction with its mirror surface oscillated by a magnetic field. The image light reflected from the galvanometer mirror 121 is imaged on the retina 120 of the eyeball 118 through the first lens 123a and the second lens 123b constituting the second relay optical system.

映像信号供給回路103は、映像信号を入力して青(B)色、緑(G)色及び赤(R)色に対応する画像信号をBレーザ駆動回路104、Gレーザ駆動回路105及びRレーザ駆動回路106のそれぞれに出力する。Bレーザ107はBレーザ駆動回路104からの駆動信号に基づいて光強度が変調されたB色のレーザ光を出射する。Gレーザ108及びRレーザ109も同様に各画像信号に基づいて光強度が変調された各色のレーザ光を出射する。映像信号供給回路103は画像信号に同期した水平同期信号及び垂直同期信号を水平走査駆動回路114及び垂直走査駆動回路116に出力する。水平走査駆動回路114は光走査素子122に駆動信号を出力してミラー部127を揺動させる。この場合の揺動はミラー部127の共振振動に基づく。   The video signal supply circuit 103 inputs a video signal and outputs image signals corresponding to blue (B), green (G), and red (R) colors to the B laser driving circuit 104, the G laser driving circuit 105, and the R laser. Output to each of the drive circuits 106. The B laser 107 emits a B-color laser beam whose light intensity is modulated based on a drive signal from the B laser drive circuit 104. Similarly, the G laser 108 and the R laser 109 emit laser light of each color whose light intensity is modulated based on each image signal. The video signal supply circuit 103 outputs a horizontal synchronizing signal and a vertical synchronizing signal synchronized with the image signal to the horizontal scanning driving circuit 114 and the vertical scanning driving circuit 116. The horizontal scanning drive circuit 114 outputs a drive signal to the optical scanning element 122 to swing the mirror unit 127. The oscillation in this case is based on the resonant oscillation of the mirror unit 127.

また、特許文献2には、共振周期で駆動されるガルバノミラーを水平走査に用い、ステッピングモータを垂直走査に用いて2次元画像を描画する光走査装置が記載されている。ステッピングモータによる垂直走査は、投影画像が投影される掃引期間と投影画像が投影されないブランキング期間から構成されている。水平走査に用いるガルバノミラーは、機械構造のばらつきや温度等の対環境特性により共振周期が変動する。共振周期が変動すると水平走査期間が変動し、投影像の下端部が折り重なる、あるいは投影像の下端部が短くなる等の不具合が発生する。   Patent Document 2 describes an optical scanning device that draws a two-dimensional image using a galvanometer mirror driven at a resonance period for horizontal scanning and a stepping motor for vertical scanning. The vertical scanning by the stepping motor includes a sweep period in which the projection image is projected and a blanking period in which the projection image is not projected. Galvano mirrors used for horizontal scanning have a resonance cycle that varies depending on environmental characteristics such as variations in mechanical structure and temperature. When the resonance period changes, the horizontal scanning period changes, causing problems such as folding of the lower end of the projected image or shortening of the lower end of the projected image.

これを防止するために、掃引期間の時間長を、ガルバノミラーの共振周期と走査線数の積で定め、ブランキング期間の時間長を、フレーム周期から掃引期間を差し引いた時間長により定めることにより、ガルバノミラーの共振周期が変動しても、投影像の下端部が変化しないようにする、というものである。
特開2008−009326号公報 特開2003−302590号公報
In order to prevent this, the time length of the sweep period is determined by the product of the resonance period of the galvanomirror and the number of scanning lines, and the time length of the blanking period is determined by the time length obtained by subtracting the sweep period from the frame period. In other words, even if the resonance period of the galvanometer mirror fluctuates, the lower end of the projected image is not changed.
JP 2008-009326 A JP 2003-302590 A

特許文献1に記載の画像投影装置において、レーザ光の水平走査を行う光走査素子122は、ミラーの共振振動を利用した光スキャナが使用される。光スキャナは通常3万Hz程度の周波数で振動する。しかし、共振振動を利用しているために、揺動部の物理的な変化や周囲温度の変化により、共振点が変化する。共振点が変化すると、揺動部の振幅が小さくなって投影像にゆがみが生ずる。これを補うために光スキャナを駆動する駆動電圧を増大させることができるが、消費電力が増大し、エネルギー効率が低下した。また、周囲の温度変化や共振点の経時変化に応じて、水平走査駆動回路から変更された周波数の駆動信号を供給すると、その供給直後から投影像に歪みや輝度むらが発生し、投影像の画像品質が低下した。   In the image projection apparatus described in Patent Document 1, an optical scanner using resonance vibration of a mirror is used as the optical scanning element 122 that performs horizontal scanning of laser light. An optical scanner normally vibrates at a frequency of about 30,000 Hz. However, since resonance vibration is used, the resonance point changes due to a physical change of the oscillating portion and a change in ambient temperature. When the resonance point changes, the amplitude of the oscillating portion decreases, and the projected image is distorted. In order to compensate for this, the drive voltage for driving the optical scanner can be increased, but the power consumption is increased and the energy efficiency is lowered. In addition, if a drive signal with a changed frequency is supplied from the horizontal scanning drive circuit in accordance with the ambient temperature change or the resonance point change with time, the projection image is distorted or uneven in brightness immediately after the supply, and the projection image Image quality has deteriorated.

特許文献2に記載の光走査装置では、水平走査の共振周期のずれを垂直走査のブランキング期間により吸収する方式であるが、水平走査を行うガルバノメータが共振点からずれたときに、駆動信号をどのように変更するかについては記載されていない。共振点が変化したときに、駆動回路から変更された周波数の駆動信号を供給すると、上記特許文献1と同様に、その駆動信号供給直後から投影像にゆがみや輝度むらが生ずる。   The optical scanning device described in Patent Document 2 uses a method in which a shift in the horizontal scanning resonance period is absorbed by a blanking period in the vertical scanning. When the galvanometer that performs horizontal scanning shifts from the resonance point, a drive signal is output. It is not described how to change. When a drive signal with a changed frequency is supplied from the drive circuit when the resonance point changes, similarly to Patent Document 1, distortion and luminance unevenness occur in the projected image immediately after the drive signal is supplied.

本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。   In the present invention, the following means have been taken in order to solve the above problems.

請求項1に係る発明においては、光源からの光ビームを画像信号に応じて変調する画像変調部と、前記光ビームを揺動する反射面により走査して、投影像を形成する光スキャナと、前記光スキャナを揺動させる駆動信号を生成するスキャナ駆動部とを備え、前記スキャナは、主走査方向に走査する共振型の高速光スキャナと副走査方向に走査する低速光スキャナからなり、前記スキャナ駆動部は、前記高速光スキャナを駆動する第1駆動信号を生成する画像投影装置において、前記高速光スキャナの揺動状態を検出する揺動検出部と、前記第1駆動信号の位相と前記検出された揺動の位相とを比較する位相比較部とを更に備え、前記第1駆動信号の位相と前記検出された揺動の位相との間の位相差が所定値を越えたことを契機として、前記スキャナ駆動部は前記第1駆動信号の周波数を変更することを特徴とする画像投影装置とした。   In the invention according to claim 1, an image modulating unit that modulates a light beam from a light source according to an image signal, an optical scanner that scans the light beam with a reflecting surface that oscillates to form a projection image, and A scanner driving unit that generates a drive signal for swinging the optical scanner, and the scanner includes a resonance type high-speed optical scanner that scans in the main scanning direction and a low-speed optical scanner that scans in the sub-scanning direction. In the image projection device that generates a first drive signal for driving the high-speed optical scanner, the drive unit detects a swing state of the high-speed optical scanner, and a phase of the first drive signal and the detection A phase comparison unit that compares the phase of the oscillation that has been detected, and the phase difference between the phase of the first drive signal and the phase of the oscillation that has been detected exceeds a predetermined value. , Catcher Na driver was image projection apparatus characterized by changing the frequency of the first drive signal.

請求項2に係る発明においては、前記所定値は、前記スキャナ駆動部が前記変更された周波数の第1駆動信号を前記高速光スキャナに与えたときに生ずる投影像の歪が、略1フレームの期間で解消する位相差であることを特徴とする請求項1に記載の画像投影装置とした。   In the invention according to claim 2, the predetermined value is that the distortion of the projected image generated when the scanner driving unit applies the first driving signal having the changed frequency to the high-speed optical scanner is approximately one frame. The image projector according to claim 1, wherein the phase difference is eliminated in a period.

請求項3に係る発明においては、前記第1駆動信号の周波数の変更を契機として、前記光スキャナにより投影される投影像の1フレームの期間、前記光ビームに基づく投影像が投影されないことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像投影装置とした。   The invention according to claim 3 is characterized in that a projection image based on the light beam is not projected for a period of one frame of the projection image projected by the optical scanner, triggered by a change in the frequency of the first drive signal. The image projection apparatus according to claim 1 or 2.

請求項4に係る発明においては、前記第1駆動信号の周波数の変更を契機として、前記画像変調部は、投影される画像の1フレームの期間、前記投影される投影像にぼかし処理を施すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像投影装置とした。   According to a fourth aspect of the invention, the image modulation unit performs a blurring process on the projected image for a period of one frame of the projected image, triggered by a change in the frequency of the first drive signal. The image projector according to any one of claims 1 to 3, wherein

請求項5に係る発明においては、前記低速光スキャナの1走査期間は、前記投影像が投影される有効領域を走査する第1走査期間と、前記有効領域の外領域である無効領域を走査する第2走査期間とを有し、前記周波数の変更は、前記位相差が前記所定値を越えた後であって前記第2走査期間の期間中に行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像投影装置とした。   In the invention according to claim 5, in one scanning period of the low-speed optical scanner, a first scanning period for scanning an effective area on which the projection image is projected and an invalid area that is an area outside the effective area are scanned. 5. The frequency change is performed after the phase difference exceeds the predetermined value and during the second scanning period. 5. It was set as the image projector of any one of these.

請求項6に係る発明においては、前記周波数の変更は、前記低速光スキャナの走査が前記第2走査期間に入った直後から、行われることを特徴とする請求項5に記載の画像投影装置とした。   6. The image projecting device according to claim 5, wherein the frequency change is performed immediately after the low-speed light scanner scans in the second scanning period. did.

請求項7に係る発明においては、走査される光ビームが、前記投影像が投影される領域の外領域である無効領域に照射されるのを遮断するためのマスク部が設けられており、
前記第1駆動信号の周波数の変更を契機として、前記光スキャナ駆動部は、前記低速光スキャナの揺動を1フレームの期間停止することを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の画像投影装置とした。
In the invention according to claim 7, there is provided a mask portion for blocking the scanning light beam from being applied to an ineffective region that is an outer region of the region onto which the projection image is projected,
The optical scanner driving unit stops the oscillation of the low-speed optical scanner for a period of one frame when the frequency of the first drive signal is changed. Image projection apparatus.

請求項8に係る発明においては、温度を検出する温度センサを更に備え、前記周波数の変更は、検出された温度が所定温度変化を超えたことを契機として、又は前記位相差が前記所定値を超えたことを契機として、行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像投影装置とした。   The invention according to claim 8 further includes a temperature sensor for detecting a temperature, and the change of the frequency is triggered by the detected temperature exceeding a predetermined temperature change, or the phase difference becomes the predetermined value. The image projecting device according to claim 1, wherein the image projecting device is performed in response to exceeding.

請求項9に係る発明においては、前記画像信号に基づく画像データを記憶する画像メモリ部と、前記記憶された画像データの解析を行う画像解析部と、を更に備え、前記周波数の変更は、前記画像解析部が、前記記憶された画像データの時間的な変化が小さいことを検出したときに、行われることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像投影装置とした。   The invention according to claim 9 further includes: an image memory unit that stores image data based on the image signal; and an image analysis unit that analyzes the stored image data, and the change of the frequency is The image projecting device according to claim 1, wherein the image analyzing unit is performed when the temporal change of the stored image data is detected to be small. .

請求項10に係る発明においては、前記画像信号に基づく画像データを記憶する画像メモリ部と、前記記憶された画像データの解析を行う画像解析部とを更に備え、前記周波数の変更は、前記画像解析部が、前記記憶された画像データの投影輝度が低いことを検出したときに、行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像投影装置とした。   The invention according to claim 10 further includes an image memory unit that stores image data based on the image signal, and an image analysis unit that analyzes the stored image data, and the change of the frequency is performed by the image The image projecting apparatus according to claim 1, wherein the image projecting apparatus is performed when the analysis unit detects that the stored image data has a low projection luminance.

請求項1に係る画像投影装置においては、高速光スキャナの揺動状態を検出する揺動検出部と、高速光スキャナを駆動する第1駆動信号の位相と検出された揺動の位相とを比較する位相比較部とを備えおり、第1駆動信号の位相と検出された揺動の位相との間の位相差が所定値を越えたことを契機として、スキャナ駆動部は第1駆動信号の周波数を変更するようにした。これにより、複雑な回路を使用することなく、共振周波数と駆動周波数を一致させ、消費電力を低減し、振動体に与える機械的負荷を低減することができる。   In the image projection apparatus according to claim 1, the fluctuation detection unit that detects the fluctuation state of the high-speed optical scanner is compared with the phase of the first driving signal that drives the high-speed optical scanner and the detected phase of the fluctuation. And the phase difference between the phase of the first drive signal and the detected oscillation phase exceeds a predetermined value, and the scanner drive unit receives the frequency of the first drive signal. Was changed. Thereby, without using a complicated circuit, the resonance frequency and the driving frequency can be matched, power consumption can be reduced, and the mechanical load applied to the vibrating body can be reduced.

また、請求項2に係る画像投影装置においては、所定値として、スキャナ駆動部が変更された周波数の第1駆動信号を高速光スキャナに与えたときに生ずる投影像の歪が、略1フレームの期間で解消する位相差とした。これにより、周波数の変更の際に、使用者には画像の歪として認識し難くなり、画像品質の低下を防止することができる。   In the image projection apparatus according to claim 2, the distortion of the projected image that occurs when the first drive signal having the changed frequency is applied to the high-speed optical scanner as the predetermined value is approximately one frame. The phase difference disappears in the period. This makes it difficult for the user to recognize the image distortion when the frequency is changed, thereby preventing the image quality from being deteriorated.

また、請求項3に係る画像投影装置においては、第1駆動信号の周波数の変更を契機として、光スキャナにより投影される投影像の1フレームの期間、光ビームに基づく投影像が投影されないようにした。これにより、利用者には投影画像のひずみや輝度むらがほとんど認識されない、という利点を有している。   In the image projection device according to claim 3, the projection image based on the light beam is not projected for a period of one frame of the projection image projected by the optical scanner when the frequency of the first drive signal is changed. did. As a result, the user has an advantage that the distortion and luminance unevenness of the projected image are hardly recognized.

また、請求項4に係る画像投影装置においては、第1駆動信号の周波数の変更を契機として、画像変調部は、投影される画像の1フレームの期間、投影される投影像にぼかし処理を施すようにした。これにより、投影する画像が不鮮明となるので、駆動信号の周波数を変更したときのひずみや輝度むらが目立たない、という利点を有している。   In the image projection device according to claim 4, the image modulation unit performs a blurring process on the projected image for a period of one frame of the projected image, triggered by the change in the frequency of the first drive signal. I did it. As a result, an image to be projected becomes unclear, and there is an advantage that distortion and luminance unevenness when the frequency of the drive signal is changed are not noticeable.

また、請求項5、6に係る画像投影装置においては、低速光スキャナの1走査期間は、投影像が投影される有効領域を走査する第1走査期間と、有効領域の外領域である無効領域を走査する第2走査期間とを有しており、周波数の変更は、位相差が所定値を超えた後であって前記高速光スキャナの走査が第2走査期間の期間中に行われるようにした。これにより、有効領域の投影像に与える歪を低減することができる。   Further, in the image projection apparatus according to claims 5 and 6, one scanning period of the low-speed optical scanner includes a first scanning period for scanning an effective area on which a projection image is projected and an invalid area that is an area outside the effective area. The frequency change is performed after the phase difference exceeds a predetermined value and the scanning of the high-speed optical scanner is performed during the second scanning period. did. Thereby, the distortion given to the projection image of an effective area | region can be reduced.

また、請求項7に係る画像投影装置においては、走査される光ビームが、投影像が投影される領域の外領域である無効領域に照射されるのを遮断するためのマスク部が設けられており、第1駆動信号の周波数の変更を契機として、光スキャナ駆動部は低速光スキャナの揺動を1フレームの期間停止するようにした。これにより、1フレームの期間、光ビームが投影面に投影されることがないので、有効領域の外側領域が明るくなる、などの投影像の品質低下を防止することができる。   The image projection apparatus according to claim 7 is provided with a mask unit for blocking the scanning light beam from being irradiated to the invalid area which is an area outside the area where the projection image is projected. In response to the change in the frequency of the first drive signal, the optical scanner drive unit stops the oscillation of the low-speed optical scanner for a period of one frame. As a result, since the light beam is not projected onto the projection surface during the period of one frame, it is possible to prevent a deterioration in the quality of the projected image such as a brighter outer area of the effective area.

また、請求項8に係る画像投影装置においては、温度を検出する温度センサを更に備え、周波数の変更は、検出された温度が所定温度変化を超えたことを契機として、又は位相差が所定値を超えたことを契機として、行われるようにした。これにより、周囲温度が変化したときに、投影像にひずみや輝度むらが生ずることを防止することができる。   The image projection apparatus according to claim 8 further includes a temperature sensor that detects the temperature, and the change in frequency is triggered by the detected temperature exceeding a predetermined temperature change, or the phase difference is a predetermined value. It was made to take place when it exceeded. As a result, it is possible to prevent the projection image from being distorted or uneven in brightness when the ambient temperature changes.

また、請求項9、10に係る画像投影装置においては、画像信号に基づく画像データを記憶する画像メモリ部と、記憶された画像データの解析を行う画像解析部とを更に備え、周波数の変更は、画像解析部が、記憶された画像データの時間的な変化が小さいこと、又は、投影輝度が低いことを検出したときに、行われるようにした。従って、投影される投影像がほぼ一定の状態、又は輝度が低いときに周波数が変更されるので、周波数の変更により投影像が乱れた場合でも、利用者にはこの投影像の乱れが認識し難くなる。   The image projection apparatus according to claims 9 and 10 further includes an image memory unit that stores image data based on the image signal, and an image analysis unit that analyzes the stored image data, and the frequency change is This is performed when the image analysis unit detects that the temporal change in the stored image data is small or the projection luminance is low. Therefore, since the frequency is changed when the projected image is almost constant or when the brightness is low, even when the projected image is disturbed due to the change of the frequency, the user recognizes the disturbance of the projected image. It becomes difficult.

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の画像投影装置1の基本的な構成を示す構成図である。画像投影装置1は、光源9と、光源9から照射された光ビームを、リレーレンズ10を介して入射し、主走査方向(X方向)に走査する共振型の高速光スキャナ3と、高速光スキャナ3から走査された光ビームを、リレーレンズ10を介して入射し、副走査方向(Y方向)に走査する低速光スキャナ4と、走査された光ビームを投影面12に結像させる投影光学系11と、光源9、高速光スキャナ3及び低速光スキャナ4を駆動する信号処理部15から構成されている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic configuration of an image projection apparatus 1 of the present invention. The image projection apparatus 1 includes a light source 9, a resonance type high-speed optical scanner 3 that enters a light beam emitted from the light source 9 through a relay lens 10 and scans in a main scanning direction (X direction), and high-speed light. A light beam scanned from the scanner 3 is made incident through the relay lens 10 and scanned in the sub-scanning direction (Y direction), and projection optics for imaging the scanned light beam on the projection surface 12. The system 11 includes a light source 9, a high-speed optical scanner 3, and a signal processing unit 15 that drives the low-speed optical scanner 4.

信号処理部15は、入力した画像信号に基づいて光源9から出射する光ビームを変調する画像変調部2と、高速光スキャナ3及び低速光スキャナ4を駆動するスキャナ駆動部5と、高速光スキャナ3の揺動状態を検出する揺動検出部6と、スキャナ駆動部5から高速光スキャナ3を駆動する駆動信号と、揺動検出部6から高速光スキャナ3の揺動状態を表す揺動信号との位相差を検出する位相比較部7とを備えている。   The signal processing unit 15 includes an image modulation unit 2 that modulates a light beam emitted from the light source 9 based on an input image signal, a scanner driving unit 5 that drives the high-speed optical scanner 3 and the low-speed optical scanner 4, and a high-speed optical scanner. 3, a swing detection unit 6 that detects the swing state of 3, a drive signal that drives the high-speed optical scanner 3 from the scanner drive unit 5, and a swing signal that indicates the swing state of the high-speed optical scanner 3 from the swing detection unit 6. And a phase comparator 7 for detecting a phase difference between the first and second phases.

画像投影装置1は、次のように駆動する。光源9から発光した光ビームは、高速光スキャナ3により投影面12において主走査方向であるX方向に高速で走査され、低速光スキャナ4により投影面12において副走査方向であるY方向に低速で走査される。従って、投影面12においては、1本の光ビームによって投影像が描かれる。左上の走査開始点から右下の走査終了点までの期間が1フレームの期間である。通常、1フレームの期間、即ち、副走査方向に1回走査される期間に、主走査方向に数百回以上走査される。1フレーム期間は通常1/60secである。   The image projector 1 is driven as follows. The light beam emitted from the light source 9 is scanned at high speed in the X direction, which is the main scanning direction, on the projection surface 12 by the high speed optical scanner 3, and at low speed in the Y direction, which is the sub scanning direction, on the projection surface 12 by the low speed optical scanner 4. Scanned. Therefore, a projection image is drawn on the projection surface 12 by one light beam. A period from the upper left scanning start point to the lower right scanning end point is a period of one frame. Usually, scanning is performed several hundred times or more in the main scanning direction in one frame period, that is, in a period in which scanning is performed once in the sub-scanning direction. One frame period is usually 1/60 sec.

高速光スキャナ3は、光を反射する反射面が共振型の揺動を行う。スキャナ駆動部5は、高速光スキャナ3の共振周波数に合致した周波数の第1駆動信号を与える。これにより、第1駆動信号の最小の消費エネルギーにより最大振幅の揺動を行うことができる。スキャナ駆動部5は、第1駆動信号の周波数を基準として、低速光スキャナ4に第2駆動信号を与える。低速光スキャナ4の反射面は、第2駆動信号の電位によりその揺動幅が決定される強制揺動を行う。スキャナ駆動部5は、第1駆動信号の周波数を基準として、投影面12のフレーム走査の走査開始点を決定するフレーム同期信号や、画像の描画の開始する描画開始点を決定する水平同期信号を生成し、画像変調部2に与える。画像変調部2は、フレーム同期信号及び水平同期信号と画像信号を入力して光源駆動信号を生成し、光源9の発光を制御する。   In the high-speed optical scanner 3, the reflection surface that reflects light performs resonance type oscillation. The scanner drive unit 5 provides a first drive signal having a frequency that matches the resonance frequency of the high-speed optical scanner 3. As a result, the swing of the maximum amplitude can be performed with the minimum energy consumption of the first drive signal. The scanner drive unit 5 gives the second drive signal to the low-speed optical scanner 4 on the basis of the frequency of the first drive signal. The reflecting surface of the low-speed optical scanner 4 performs forced oscillation whose oscillation width is determined by the potential of the second drive signal. The scanner driving unit 5 uses a frame synchronization signal for determining a scanning start point of frame scanning on the projection surface 12 and a horizontal synchronization signal for determining a drawing start point at which image drawing starts on the basis of the frequency of the first drive signal. It is generated and given to the image modulation unit 2. The image modulation unit 2 inputs a frame synchronization signal, a horizontal synchronization signal, and an image signal, generates a light source drive signal, and controls light emission of the light source 9.

高速光スキャナ3は、共振点が経時的又は環境変化により変動する。その結果、高速光スキャナ3の共振周波数と第1駆動信号の周波数にずれが生ずる。高速光スキャナ3のQ値は非常に大きな値、例えば500〜1500を有するので、このずれが生ずると、高速光スキャナ3の反射面の振幅が減少し、第1駆動信号の電流が増加して消費電力が増大する。高速光スキャナ3の共振点からずれた周波数の第1駆動信号が与えられるので、振動体に与える機械的負荷も増大する。また、高速光スキャナ3の共振周波数と第1駆動信号の周波数との間にずれが生ずると、高速光スキャナ3の実際の揺動の位相と、高速光スキャナ3に与える第1駆動信号の位相との間にずれが発生する。   In the high-speed optical scanner 3, the resonance point fluctuates with time or due to environmental changes. As a result, a deviation occurs between the resonance frequency of the high-speed optical scanner 3 and the frequency of the first drive signal. Since the Q value of the high-speed optical scanner 3 has a very large value, for example, 500 to 1500, if this deviation occurs, the amplitude of the reflection surface of the high-speed optical scanner 3 decreases and the current of the first drive signal increases. Power consumption increases. Since the first drive signal having a frequency shifted from the resonance point of the high-speed optical scanner 3 is given, the mechanical load given to the vibrating body also increases. Further, when a deviation occurs between the resonance frequency of the high-speed optical scanner 3 and the frequency of the first drive signal, the actual oscillation phase of the high-speed optical scanner 3 and the phase of the first drive signal applied to the high-speed optical scanner 3 Deviation occurs between

揺動検出部6は、高速光スキャナ3の実際の揺動状態を検出し、揺動信号を生成する。位相比較部7は、高速光スキャナ3に与える第1駆動信号の位相と、揺動検出部6が検出した高速光スキャナ3の揺動の位相との間の位相差を検出する。そして、この位相差が所定値を超えたことを契機として、スキャナ駆動部5は、高速光スキャナ3に与える第1駆動信号の周波数を変更する。この周波数の変更は、高速光スキャナ3の変化した共振周波数に近づくように変更する。つまり、高速光スキャナ3の共振点が、経時変化や環境変化に起因して変動したときに、変化した共振周波数に近づけるよう間歇的に修正しながら駆動する。これにより、複雑な回路を使用することなく、共振周波数と駆動周波数とを一致させ、消費電力を低減し、振動体に与える機械的負荷を低減させることができる。   The swing detection unit 6 detects the actual swing state of the high-speed optical scanner 3 and generates a swing signal. The phase comparison unit 7 detects a phase difference between the phase of the first drive signal applied to the high-speed optical scanner 3 and the oscillation phase of the high-speed optical scanner 3 detected by the oscillation detection unit 6. Then, when this phase difference exceeds a predetermined value, the scanner drive unit 5 changes the frequency of the first drive signal given to the high-speed optical scanner 3. This change in frequency is changed so as to approach the changed resonance frequency of the high-speed optical scanner 3. That is, when the resonance point of the high-speed optical scanner 3 fluctuates due to a change with time or an environmental change, the high-speed optical scanner 3 is driven while being intermittently corrected so as to approach the changed resonance frequency. Thereby, without using a complicated circuit, the resonance frequency and the driving frequency can be matched, power consumption can be reduced, and the mechanical load applied to the vibrating body can be reduced.

図2は、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更したときに、高速光スキャナ3の振動の変化の様子を説明するための説明図である。図2(a)は、光スキャナの振動面の時間に対する変位を表し、図2(b)は、フレーム1の期間の投影面12における走査開始点P1から走査終了点P2まで光ビームを投影したとしたときの軌跡を表している。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a change in vibration of the high-speed optical scanner 3 when the frequency of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3 is changed. 2A shows the displacement of the vibration plane of the optical scanner with respect to time, and FIG. 2B shows the projection of the light beam from the scanning start point P1 to the scanning end point P2 on the projection plane 12 during the frame 1 period. Represents the trajectory.

図2(a)において、横軸は時間を表し、縦軸は光スキャナの変位(例えば角度)を表している。実線の変位D1は、高速光スキャナ3の反射面の変位を表し、第1駆動信号の周波数を変更する前の状態を表している。実線の変位D3は、低速光スキャナ4の反射面の変位を表している。破線の変位D2は、高速光スキャナ3に周波数が変更された駆動信号を与えたときの反射面変位の一例を表している。変位D3に示すように、低速光スキャナ4は、時刻t0から変位を開始し時刻t3でフレーム1を終了する。低速光スキャナ4は、時刻t3で変位を元に戻し、再び変位を増加させてフレーム2の走査を行う。高速光スキャナ3の反射面は連続的に揺動し、所定の変位幅で振動する。そして、高速光スキャナ3が時刻t1に達した時点から画像信号により変調された光ビームが照射され、投影面12に投影像が描画される。   In FIG. 2A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the displacement (for example, angle) of the optical scanner. A solid line displacement D1 represents the displacement of the reflecting surface of the high-speed optical scanner 3, and represents a state before the frequency of the first drive signal is changed. The solid line displacement D3 represents the displacement of the reflecting surface of the low-speed optical scanner 4. A broken line displacement D <b> 2 represents an example of the displacement of the reflection surface when a drive signal having a changed frequency is given to the high-speed optical scanner 3. As indicated by displacement D3, the low-speed optical scanner 4 starts displacement from time t0 and ends frame 1 at time t3. The low-speed optical scanner 4 restores the displacement at time t3 and increases the displacement again to scan the frame 2. The reflection surface of the high-speed optical scanner 3 continuously oscillates and oscillates with a predetermined displacement width. Then, the light beam modulated by the image signal is irradiated from the time when the high-speed optical scanner 3 reaches the time t1, and a projection image is drawn on the projection surface 12.

変位D2は、時刻t1の時点で高速光スキャナ3に周波数が変更された駆動信号を与えたときの高速光スキャナ3の反射面の変位の一例である。駆動信号の周波数が変更されることにより揺動周期が不安定になる。図2(a)においては、フレーム2の時間t4まで、即ちtxの期間不安定な状態が持続し、以後安定した様子を示している。高速光スキャナ3の揺動周期が不安定になると、投影面12に描画される投影像に歪みが生じて画像品質が低下する。従って、周波数を変更する際には、揺動の乱れが持続する期間を所定の期間内に収まるようにする必要がある。   The displacement D2 is an example of the displacement of the reflecting surface of the high-speed optical scanner 3 when a drive signal whose frequency is changed is given to the high-speed optical scanner 3 at time t1. The oscillation cycle becomes unstable by changing the frequency of the drive signal. FIG. 2A shows a state in which an unstable state continues until time t4 of frame 2, that is, for a period of tx, and thereafter becomes stable. When the oscillation period of the high-speed optical scanner 3 becomes unstable, the projected image drawn on the projection surface 12 is distorted and the image quality is degraded. Therefore, when changing the frequency, it is necessary to keep the period in which the fluctuation of the oscillation is maintained within a predetermined period.

図2(b)において、図2(a)のフレーム1の期間に光ビームが走査される軌跡を表している。光ビームは、高速光スキャナ3により主走査方向、即ちX方向に走査され、低速光スキャナ4により副走査方向、即ちY方向に走査される。光ビームは、画像変調部2により光源9の発光タイミングが決定され、通常、有効領域8a内において投影像が投影されるように発光タイミングが定められる。図2(b)においては、理解を容易にするために、光源9を連続的に発光したとする場合の無効領域8b内に照射される軌跡も表示されている。実線B1が高速光スキャナ3の駆動周波数を変更する前の安定投影状態を表し、実線B2が、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更した後の、投影像の状態を表している。駆動周波数の変更は描画開始点P3(図2(a)の時刻t1に対応する)の時点で駆動周波数を変更している。高速光スキャナ3の揺動に乱れが生ずると、主走査方向の光ビームの軌跡の長さや、軌跡の間隔が変動し、あるいは、副走査方向の長さ、即ち有効領域8aの上辺及び下辺により区画される画面の大きさが変動する。   FIG. 2B shows a trajectory in which the light beam is scanned during the period of frame 1 in FIG. The light beam is scanned by the high-speed optical scanner 3 in the main scanning direction, that is, the X direction, and is scanned by the low-speed optical scanner 4 in the sub-scanning direction, that is, the Y direction. For the light beam, the light emission timing of the light source 9 is determined by the image modulation unit 2, and the light emission timing is usually determined so that a projected image is projected within the effective region 8a. In FIG. 2B, in order to facilitate understanding, the locus irradiated in the invalid area 8b when the light source 9 emits light continuously is also displayed. A solid line B1 represents a stable projection state before the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, and a solid line B2 represents a state of the projection image after the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed. The drive frequency is changed at the drawing start point P3 (corresponding to time t1 in FIG. 2A). When the oscillation of the high-speed optical scanner 3 is disturbed, the length of the trajectory of the light beam in the main scanning direction and the interval of the trajectory change, or the length in the sub-scanning direction, that is, depending on the upper side and the lower side of the effective area 8a. The size of the partitioned screen varies.

高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更する場合に、駆動周波数の変化が大きいほど、揺動周期の乱れる時間txは長くなる。そして、時間txが長くなるほど、利用者には投影像の乱れが認識できるようになる。しかし、揺動周期の乱れが短い期間であれば、利用者には投影像の歪として観察されない。   When changing the frequency of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3, the greater the change in the drive frequency, the longer the time tx in which the oscillation cycle is disturbed. As the time tx becomes longer, the user can recognize the disturbance of the projected image. However, if the fluctuation of the oscillation cycle is short, it is not observed by the user as distortion of the projected image.

そこで、位相比較部7において検出する第1駆動信号の位相と高速光スキャナ3の揺動の位相との間の位相差と、変更する周波数の変更幅との関係を予め求めておく。そして、位相比較部7が、周波数の変更により投影像の歪が略1フレームの期間持続する位相差を検出したときに、スキャナ駆動部5により第1駆動信号の周波数が変更されるようにすることができる。投影像の歪が略1フレームの期間以内とすることにより、利用者には画像の歪として認識し難いことと、信号処理部15の回路構成を簡単にすることができる。また、画像の歪を例えば0.5フレームの期間内に低減しようとすると、微細な位相差を検出しなければならず、信号処理部15の回路構成が複雑になり、ノイズ等による誤動作が生じやすくなる。従って、投影像の歪が持続する期間として、好ましくは略0.5フレーム〜略1フレームとする。これにより、利用者に視認し難く、また、位相差の検出が容易となる。   Therefore, the relationship between the phase difference between the phase of the first drive signal detected by the phase comparison unit 7 and the oscillation phase of the high-speed optical scanner 3 and the change width of the frequency to be changed is obtained in advance. Then, when the phase comparison unit 7 detects a phase difference in which the distortion of the projected image continues for a period of about one frame due to the change in frequency, the frequency of the first drive signal is changed by the scanner drive unit 5. be able to. By setting the distortion of the projected image within a period of approximately one frame, it is difficult for the user to recognize the distortion as an image distortion, and the circuit configuration of the signal processing unit 15 can be simplified. In addition, if it is attempted to reduce image distortion within a period of 0.5 frames, for example, a fine phase difference must be detected, the circuit configuration of the signal processing unit 15 becomes complicated, and malfunction due to noise or the like occurs. It becomes easy. Therefore, the period during which the distortion of the projected image continues is preferably approximately 0.5 frame to approximately 1 frame. Thereby, it is difficult for the user to visually recognize, and the phase difference can be easily detected.

図3は、高速光スキャナ3の駆動周波数の変化量と、反射面の揺動が安定するまでの時間txとの関係を表す実験結果を示している。1フレームの期間を16.7msecとし、高速光スキャナ3の共振周波数は概ね3万Hzとしている。共振周波数が30,708Hzの高速光スキャナ3を、30,707Hzから30,708Hzの1Hz変化させたときは、時間txは6.2msecである。共振周波数が30,709Hzの高速光スキャナ3を、30,707Hzから30,709Hzの2Hz変化させたときは、時間txは18msecである。共振周波数が30,709Hzの高速光スキャナ3を、30,706Hzから30,709Hzの3Hz変化させたときは、時間txは36msecである。共振周波数が30,709Hzの高速光スキャナ3を、30,699Hzから30,709Hzの10Hz変化させたときは、時間txは40msecである。   FIG. 3 shows experimental results showing the relationship between the amount of change in the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 and the time tx until the oscillation of the reflecting surface is stabilized. The period of one frame is 16.7 msec, and the resonance frequency of the high-speed optical scanner 3 is approximately 30,000 Hz. When the high-speed optical scanner 3 having a resonance frequency of 30,708 Hz is changed from 30,707 Hz to 30,708 Hz by 1 Hz, the time tx is 6.2 msec. When the high-speed optical scanner 3 having a resonance frequency of 30,709 Hz is changed from 30,707 Hz to 30,709 Hz by 2 Hz, the time tx is 18 msec. When the high-speed optical scanner 3 having a resonance frequency of 30,709 Hz is changed from 30,706 Hz to 30,709 Hz by 3 Hz, the time tx is 36 msec. When the high-speed optical scanner 3 having a resonance frequency of 30,709 Hz is changed from 30,699 Hz to 30,709 Hz by 10 Hz, the time tx is 40 msec.

図3に示す実験結果から、高速光スキャナ3の周波数を変更したときに、反射面の揺動の乱れが略1フレーム期間(約16.7msec)以内とするためには、周波数の変更量を2Hz程度とすればよいことが理解できる。また、反射面の揺動の乱れが略0.5フレーム期間(約8msec)とするためには、周波数の変化量を約1.5Hz程度とすればよい。従って、位相比較部7が、高速光スキャナ3の共振周波数が約1.5Hz〜2Hz程度のずれに対応する位相差を検出したときに、スキャナ駆動部5が第1駆動信号を約1.5Hz〜2Hz変化させるようにすればよい。   From the experimental results shown in FIG. 3, when the frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, in order for the fluctuation of the reflection surface to be within approximately one frame period (about 16.7 msec), the frequency change amount is It can be understood that the frequency may be about 2 Hz. Further, in order to make the fluctuation of the swinging of the reflecting surface approximately 0.5 frame period (approximately 8 msec), the frequency change amount may be approximately 1.5 Hz. Therefore, when the phase comparison unit 7 detects a phase difference corresponding to a deviation of about 1.5 Hz to 2 Hz in the resonance frequency of the high-speed optical scanner 3, the scanner driving unit 5 sets the first drive signal to about 1.5 Hz. What is necessary is just to make it change -2Hz.

また、低速光スキャナ4の走査において、有効領域8aを走査する期間を第1走査期間Rxと、無効領域8bを走査する期間を第2走査期間Ryとして、スキャナ駆動部5が第1駆動信号の周波数を変化させるタイミングを、投影面12の無効領域8bを走査する第2走査期間Ryの期間中に行うようにする。例えば、位相比較部7により位相差が所定値を超えたことを検出したタイミングが、低速光スキャナ4が有効領域8aを走査する第1走査期間Rxである場合に、スキャナ駆動部5は、低速光スキャナ4が無効領域8bの第2走査期間Ryに入った直後に高速光スキャナ3の第1駆動信号の周波数を変更する。また、位相比較部7により位相差が所定値を超えたことを検出したタイミングが、低速光スキャナ4が無効領域8bの第2走査期間Ryであるときは、スキャナ駆動部5は、高速光スキャナ3の周波数を直ちに変更する。これにより、有効領域8aにおける投影像の歪を低減させることができる。   In the scanning of the low-speed optical scanner 4, the scanner drive unit 5 outputs the first drive signal with the period for scanning the effective area 8 a as the first scanning period Rx and the period for scanning the invalid area 8 b as the second scanning period Ry. The frequency is changed during the second scanning period Ry during which the invalid area 8b of the projection surface 12 is scanned. For example, when the timing at which the phase comparison unit 7 detects that the phase difference exceeds a predetermined value is the first scanning period Rx in which the low-speed optical scanner 4 scans the effective area 8a, the scanner driving unit 5 Immediately after the optical scanner 4 enters the second scanning period Ry of the invalid area 8b, the frequency of the first drive signal of the high-speed optical scanner 3 is changed. When the timing at which the phase comparison unit 7 detects that the phase difference exceeds a predetermined value is the second scanning period Ry of the invalid region 8b, the scanner driving unit 5 Change the frequency of 3 immediately. Thereby, the distortion of the projected image in the effective area 8a can be reduced.

また、高速光スキャナ3に与える第1駆動信号が変更されることを契機として、1フレームの期間、光スキャナにより投影される投影像が投影されないようにして、利用者に投影像に歪が生じたことが認識され難いようにすることができる。例えば、スキャナ駆動部5が第1駆動信号を変更したときに、画像変調部2に周波数変更の通知を行い、画像変調部2は、光源9の発光を1フレームの期間停止する。また、光ビームが投影面12の無効領域8bに照射されるのを防止するためのマスクを設け、スキャナ駆動部5が第1駆動信号を変更したときに、低速光スキャナ4に与える第2駆動信号の供給を1フレームの期間停止し、光ビームを当該マスクに照射して、利用者から視認できないようにする。   Further, when the first drive signal given to the high-speed optical scanner 3 is changed, the projection image projected by the optical scanner is not projected for a period of one frame, and the projection image is distorted by the user. It can be made difficult to be recognized. For example, when the scanner drive unit 5 changes the first drive signal, the image modulation unit 2 is notified of the frequency change, and the image modulation unit 2 stops the light emission of the light source 9 for a period of one frame. In addition, a mask for preventing the light beam from irradiating the ineffective area 8b of the projection surface 12 is provided, and the second drive given to the low-speed optical scanner 4 when the scanner drive unit 5 changes the first drive signal. The signal supply is stopped for a period of one frame, and the light beam is irradiated onto the mask so that the user cannot see it.

また、画像変調部2は、投影すべき画像データを記憶する画像メモリ部と、この画像メモリ部に記憶された画像データの解析を行う画像解析部を備えるようにする。位相比較部7により第1駆動信号の位相と揺動の位相との間の位相差が所定値を超えたことを検出する。すると、画像解析部は画像記憶に記憶された画像データの時間変化、或いは画像データの輝度情報を検出する。そして、画像データの時間変化が少ないことを検出したときに、或いは、投影像の輝度が低いことを検出したときに、スキャナ駆動部5に通知して、高速光スキャナ3の第1駆動信号の周波数を変更する。これにより、利用者に投影像の歪を認識し難くすることができる。   The image modulation unit 2 includes an image memory unit that stores image data to be projected, and an image analysis unit that analyzes the image data stored in the image memory unit. The phase comparison unit 7 detects that the phase difference between the phase of the first drive signal and the oscillation phase exceeds a predetermined value. Then, the image analysis unit detects time change of the image data stored in the image storage or luminance information of the image data. Then, when it is detected that the time change of the image data is small, or when it is detected that the brightness of the projected image is low, the scanner drive unit 5 is notified, and the first drive signal of the high-speed optical scanner 3 is detected. Change the frequency. This makes it difficult for the user to recognize the distortion of the projected image.

また、温度を検出する温度センサを設けて、光スキャナの周囲の温度が急激に変化したときに、スキャナ駆動部5は、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更するように構成することができる。周囲温度が急激に変化すると、高速光スキャナ3の共振点が変動する。そこで、予め、周囲温度の変化と変更する周波数との関係を定めておき、周囲温度に所定の温度変化があったときに、第1駆動信号の周波数を変更する。この構成により、急激に周囲温度が変化して、高速光スキャナ3の共振点が変動した場合でも、これに駆動周波数を追随させ、投影像の歪を低減することができる。   Further, a temperature sensor for detecting the temperature is provided, and the scanner driving unit 5 can be configured to change the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 when the temperature around the optical scanner changes abruptly. When the ambient temperature changes rapidly, the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes. Therefore, a relationship between the change in the ambient temperature and the frequency to be changed is determined in advance, and the frequency of the first drive signal is changed when the ambient temperature has a predetermined temperature change. With this configuration, even when the ambient temperature changes abruptly and the resonance point of the high-speed optical scanner 3 fluctuates, the drive frequency can follow this and the distortion of the projected image can be reduced.

なお、光源9として、例えばレーザ発光ダイオードを使用することができる。高速光スキャナ3として、圧電体の振動を利用した光スキャナを使用することができる。低速光スキャナ4として、ガルバノミラーを使用することができる。投影面12は、画像投影装置1がプロジェクタである場合にはスクリーン面であり、画像投影装置1が網膜走査型の投影装置である場合には、網膜となる。揺動検出部6は、高速光スキャナ3の揺動軸近傍に設けた圧電体からの信号を入力して、揺動状態を検出しても良いし、高速光スキャナ3から走査された光をビームデテクタにより検出し、この検出信号を入力しても良い。   For example, a laser light emitting diode can be used as the light source 9. As the high-speed optical scanner 3, an optical scanner using vibration of a piezoelectric body can be used. A galvanometer mirror can be used as the low-speed optical scanner 4. The projection surface 12 is a screen surface when the image projection device 1 is a projector, and is a retina when the image projection device 1 is a retinal scanning projection device. The swing detection unit 6 may detect a swing state by inputting a signal from a piezoelectric body provided in the vicinity of the swing axis of the high-speed optical scanner 3, or may detect the light scanned from the high-speed optical scanner 3. It may be detected by a beam detector and this detection signal may be input.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
図4は、本発明の実施形態1に係る画像投影装置1を表す機能ブロック図である。同一の部分又は同一の機能の部分には同一の符号を付した。図4に示すように、画像投影装置1は、光源9と、光源9から照射された光ビームを主走査方向に走査する共振型の高速光スキャナ3と、高速光スキャナ3から走査された光ビームを副走査方向(Y方向)に走査する低速光スキャナ4と、これらを駆動する信号処理部15から構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 4 is a functional block diagram showing the image projection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The same reference numerals are assigned to the same parts or parts having the same function. As shown in FIG. 4, the image projection apparatus 1 includes a light source 9, a resonance type high-speed optical scanner 3 that scans a light beam emitted from the light source 9 in the main scanning direction, and light scanned from the high-speed optical scanner 3. A low-speed optical scanner 4 that scans the beam in the sub-scanning direction (Y direction) and a signal processing unit 15 that drives them are configured.

信号処理部15は、入力した画像信号を処理する画像変調部2と、光スキャナに駆動信号を供給するスキャナ駆動部5と、高速光スキャナ3の揺動状態を検出して揺動信号を生成する揺動検出部6と、高速光スキャナ3を駆動する駆動信号の位相と揺動信号の位相とを比較して位相差を検出する位相比較部7と、温度センサ13から温度情報を入力して温度変化情報を生成する検出温度処理部14を備えている。画像変調部2は、画像信号から光源駆動信号を生成する画像信号処理部21と、光源駆動信号に基づいて光源9を駆動する光源ドライバ16と、入力した画像信号を画像データとして記憶する画像メモリ部20と、画像メモリ部20に記憶された画像データのデータ解析を行う画像解析部17とを備えている。スキャナ駆動部5は、スキャナの駆動信号を生成する駆動信号処理部22と、当該駆動信号に基づいて高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号と低速光スキャナ4を駆動する第2駆動信号を生成するスキャナドライバ23を備えている。   The signal processing unit 15 detects an oscillation state of the image modulation unit 2 that processes an input image signal, a scanner driving unit 5 that supplies a driving signal to the optical scanner, and a high-speed optical scanner 3, and generates an oscillation signal. Temperature information from the temperature sensor 13, the fluctuation detection unit 6 that detects the phase difference by comparing the phase of the driving signal that drives the high-speed optical scanner 3 with the phase of the fluctuation signal, and the phase sensor 7. And a detected temperature processing unit 14 that generates temperature change information. The image modulation unit 2 includes an image signal processing unit 21 that generates a light source drive signal from an image signal, a light source driver 16 that drives the light source 9 based on the light source drive signal, and an image memory that stores the input image signal as image data. Unit 20 and an image analysis unit 17 that performs data analysis of the image data stored in the image memory unit 20. The scanner driving unit 5 generates a driving signal processing unit 22 that generates a driving signal for the scanner, a first driving signal that drives the high-speed optical scanner 3 based on the driving signal, and a second driving signal that drives the low-speed optical scanner 4. A scanner driver 23 is provided.

信号処理部15は、図示しない制御部の制御の元で駆動する。制御部は、CPU、RAM、ROM等を備えており、CPUがROMから読み出した制御プログラムをRAM上を利用して動作させて、信号処理部15の制御を行う。また、例えば画像解析部17や検出温度処理部14は、制御プログラムに組み込まれたソフトウエアにより構成されている。   The signal processing unit 15 is driven under the control of a control unit (not shown). The control unit includes a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and controls the signal processing unit 15 by operating a control program read from the ROM by the CPU using the RAM. Further, for example, the image analysis unit 17 and the detection temperature processing unit 14 are configured by software incorporated in a control program.

駆動信号処理部22は、共振型の高速光スキャナ3を駆動するための共振周波数を有する第1駆動信号と低速光スキャナ4を駆動する第2駆動信号を生成し、スキャナドライバ23に供給する。スキャナドライバ23は、駆動信号のオフセットを設定し、及び、増幅して高速光スキャナ3及び低速光スキャナ4の夫々に増幅された第1駆動信号及び第2駆動信号を供給する。駆動信号処理部22は、フレーム同期信号及び水平同期信号を生成し、画像信号処理部21に供給する。画像信号処理部21は、入力した画像信号をフレーム同期信号及び水平同期信号に基づいて変調して光源駆動信号を生成する。光源ドライバ16は、光源駆動信号に基づいて光源9を駆動する。   The drive signal processing unit 22 generates a first drive signal having a resonance frequency for driving the resonance type high-speed optical scanner 3 and a second drive signal for driving the low-speed optical scanner 4, and supplies them to the scanner driver 23. The scanner driver 23 sets the offset of the drive signal, supplies the first drive signal and the second drive signal amplified and amplified to the high-speed optical scanner 3 and the low-speed optical scanner 4 respectively. The drive signal processing unit 22 generates a frame synchronization signal and a horizontal synchronization signal and supplies them to the image signal processing unit 21. The image signal processing unit 21 modulates the input image signal based on the frame synchronization signal and the horizontal synchronization signal to generate a light source drive signal. The light source driver 16 drives the light source 9 based on the light source drive signal.

揺動検出部6は、高速光スキャナ3に取り付けた、又は高速光スキャナ3の近傍に設けた揺動センサから検出信号を入力し、検出信号の増幅及び整形を行って揺動信号を生成する。位相比較部7は、当該揺動信号と、高速光スキャナ3に与える第1駆動信号に基づく駆動信号を入力して位相を比較し、位相差が所定値を超えたか否かを判定し、周波数変更の通知を生成する。駆動信号処理部22又は/及び画像信号処理部21は、この周波数変更の通知に基づいて、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更する、低速光スキャナ4に与える第2駆動信号を変更する、画像解析部17の解析を開始する、或いは、画像信号処理部21により生成する光源駆動信号の供給を中断する。   The fluctuation detection unit 6 receives a detection signal from a fluctuation sensor attached to the high-speed optical scanner 3 or provided near the high-speed optical scanner 3, and amplifies and shapes the detection signal to generate a fluctuation signal. . The phase comparison unit 7 receives the oscillation signal and a drive signal based on the first drive signal given to the high-speed optical scanner 3, compares the phase, determines whether the phase difference exceeds a predetermined value, and determines the frequency. Generate a change notification. The drive signal processing unit 22 and / or the image signal processing unit 21 changes the frequency of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3 based on the notification of the frequency change, and applies the second drive to the low-speed optical scanner 4. The signal is changed, the analysis of the image analysis unit 17 is started, or the supply of the light source driving signal generated by the image signal processing unit 21 is interrupted.

図5は、本発明に係る画像投影装置1に使用する高速光スキャナ3の一実施形態を表す模式的な斜視図である。高速光スキャナ3は、光を反射する反射面が形成された反射部31と、この反射部31を両側から支持するバネ部32、32と、反射部31の周囲を取り囲む形状を有する固定枠35と、バネ部32と固定枠35との間を連結する2つの二股形状の梁部33、33と、2つの梁部33に設置された4つの圧電素子37a、37bとを備える光走査部30と、中央部が凹状に形成され、光走査部30の固定枠35と接合して光走査部30を保持する筐体39により構成されている。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing an embodiment of the high-speed optical scanner 3 used in the image projector 1 according to the present invention. The high-speed optical scanner 3 includes a reflecting portion 31 formed with a reflecting surface for reflecting light, spring portions 32 and 32 that support the reflecting portion 31 from both sides, and a fixed frame 35 having a shape surrounding the periphery of the reflecting portion 31. And an optical scanning unit 30 including two bifurcated beam portions 33 and 33 for connecting the spring portion 32 and the fixed frame 35, and four piezoelectric elements 37 a and 37 b installed on the two beam portions 33. In addition, the central portion is formed in a concave shape, and is configured by a housing 39 that holds the optical scanning unit 30 by being joined to the fixed frame 35 of the optical scanning unit 30.

固定枠35の表面には電極端子36が形成され、圧電素子37a、37bに形成されている図示しない電極と配線34により電気的に接続されている。梁部33の2つの圧電素子37a、37aに互いに逆相の交番電圧を印加することにより、2つの梁部33は交互に上下方向に曲げ振動を行う。この振動によりバネ部32には回転トルクが与えられ、反射部31はバネ部32を揺動軸Zとして揺動する。これにより、反射部31に入射した光ビームは、所定の周期で走査された光ビームに変換される。   Electrode terminals 36 are formed on the surface of the fixed frame 35 and are electrically connected to the electrodes (not shown) formed on the piezoelectric elements 37 a and 37 b by wiring 34. By applying alternating voltages having opposite phases to the two piezoelectric elements 37a and 37a of the beam portion 33, the two beam portions 33 alternately bend and vibrate in the vertical direction. Due to this vibration, a rotational torque is applied to the spring portion 32, and the reflecting portion 31 swings about the spring portion 32 as the swing axis Z. As a result, the light beam incident on the reflecting portion 31 is converted into a light beam scanned at a predetermined cycle.

また、2つの圧電素子37bを揺動センサとして使用することができる。反射部31が圧電素子37aの振動により揺動すると、2つの圧電素子37bは上下方向に屈曲振動を行う。圧電素子37bのこの屈曲振動により、電極端子36に電圧が発生する。この電圧は、反射部31の揺動に同期した周期を持つ。揺動検出部6は圧電素子37bにより生成されたこの電圧を入力し、増幅及び波形整形を行って揺動信号を生成する。   Further, the two piezoelectric elements 37b can be used as swing sensors. When the reflecting portion 31 is swung by vibration of the piezoelectric element 37a, the two piezoelectric elements 37b perform bending vibration in the vertical direction. Due to this bending vibration of the piezoelectric element 37b, a voltage is generated at the electrode terminal. This voltage has a period synchronized with the oscillation of the reflecting portion 31. The fluctuation detection unit 6 receives this voltage generated by the piezoelectric element 37b, performs amplification and waveform shaping, and generates a fluctuation signal.

なお、上記実施例では揺動センサを圧電素子37bとしたが、これに限定されない。揺動センサとして、反射部31から走査された光ビームをビームデテクタ(以下BDという)とし、このBDの検出信号を揺動検出部6が入力して、高速光スキャナ3の揺動状態を検出しても良い。   In the above embodiment, the swing sensor is the piezoelectric element 37b, but the present invention is not limited to this. As the oscillation sensor, the light beam scanned from the reflection unit 31 is used as a beam detector (hereinafter referred to as BD), and the oscillation detection unit 6 inputs the detection signal of this BD to detect the oscillation state of the high-speed optical scanner 3. You may do it.

(実施形態2)
図9は、本発明の実施形態2に係る画像投影装置1の駆動方式を説明するための説明図である。本実施形態2においては、高速光スキャナ3の駆動信号が変更されることを契機として、1フレームの期間投影像を投影しない場合である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a driving method of the image projection apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is a case where a projection image for a period of one frame is not projected when the drive signal of the high-speed optical scanner 3 is changed. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図9において、横軸は時間軸であり、フレーム1〜フレーム4の期間を表している。最下段は、画像信号処理部21から光源9に、描画開始点P3から描画終了点P4の期間に供給される光源駆動信号の画像データD5を表す。その上段は、低速光スキャナ4の反射面の変位D3を表す。その上段は、高速光スキャナ3の反射面の揺動に伴う振幅の変位を表し、実線の変位D1が、高速光スキャナ3の周波数を変更する前であり、破線の変位D2が、周波数を変更した後の揺動周期が不安定な期間であり、実線D2’は周波数変更後の揺動周期が安定した期間である。最上段は、位相比較部7により検出された、揺動の位相と第1駆動信号の位相との間の位相差D4を表している。レベルF1が、位相差がない状態、即ち位相差0の状態であり、レベルF2が、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更すべきレベルである。レベルF2の位相差は、例えば、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更したときに、その変更に伴う投影像の歪が、例えば略1フレームの期間持続する位相差である。なお、高速光スキャナ3の揺動周期が不安定な破線D2の期間の略1フレームは、位相差が不安定となる(破線D7により示す)。従って、この不安定な期間は、位相比較部7において予め周波数変更を通知しないように設定しておくことが望ましい。   In FIG. 9, the horizontal axis is the time axis, and represents the period from frame 1 to frame 4. The bottom row represents the image data D5 of the light source drive signal supplied from the image signal processing unit 21 to the light source 9 and during the period from the drawing start point P3 to the drawing end point P4. The upper stage represents the displacement D3 of the reflecting surface of the low-speed optical scanner 4. The upper stage shows the displacement of the amplitude accompanying the swinging of the reflecting surface of the high-speed optical scanner 3, the solid line displacement D1 is before changing the frequency of the high-speed optical scanner 3, and the broken line displacement D2 is changing the frequency. After that, the oscillation period is unstable, and the solid line D2 ′ is a period in which the oscillation period after the frequency change is stable. The uppermost stage represents the phase difference D4 between the phase of oscillation and the phase of the first drive signal detected by the phase comparison unit 7. Level F1 is a state where there is no phase difference, that is, a state where phase difference is 0, and level F2 changes the frequency of the first drive signal for driving high-speed optical scanner 3 as the resonance point of high-speed optical scanner 3 changes over time. It is a level that should be done. For example, when the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, the phase difference of the level F2 is a phase difference in which the distortion of the projected image accompanying the change lasts for a period of about one frame, for example. It should be noted that the phase difference becomes unstable (indicated by the broken line D7) during approximately one frame in the period of the broken line D2 where the oscillation period of the high-speed optical scanner 3 is unstable. Therefore, it is desirable to set the unstable period so that the phase comparison unit 7 does not notify the frequency change in advance.

高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、位相比較部7が、第1駆動信号と揺動信号との間の位相差D4がレベルF2に達しことを検出したときは(図9におけるP5のタイミング)、周波数変更の通知を駆動信号処理部22に与える。駆動信号処理部22は、次のフレーム3であって低速光スキャナ4の走査が無効領域8bを走査中に高速光スキャナ3の駆動周波数を変更する。画像信号処理部21は、駆動信号処理部22から周波数を変更した旨の通知を受信したことを契機として、光源ドライバ16に光源9の発光を停止する光源駆動信号を与える。これにより、フレーム3の期間は、光ビームが投射されない。画像信号処理部21は、次にフレーム同期信号に同期して、画像データD5を含む光源駆動信号を光源ドライバ16に与えて、投影像の描画を再開する。   When the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes with time and the phase comparison unit 7 detects that the phase difference D4 between the first drive signal and the oscillation signal reaches the level F2 (P5 in FIG. 9). Timing) and a notification of frequency change are given to the drive signal processor 22. The drive signal processing unit 22 changes the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 in the next frame 3 while the low-speed optical scanner 4 is scanning the invalid area 8b. The image signal processing unit 21 gives the light source driver 16 a light source drive signal for stopping the light emission of the light source 9 when receiving a notification that the frequency has been changed from the drive signal processing unit 22. Thereby, the light beam is not projected during the period of the frame 3. Next, in synchronization with the frame synchronization signal, the image signal processing unit 21 supplies the light source drive signal including the image data D5 to the light source driver 16 and resumes drawing the projected image.

この結果、投影面12にはフレーム3の期間、画像が投影されない。これにより、高速光スキャナ3の駆動周波数が変更された直後のフレーム3の期間は投影像が描画されないので、利用者には投影像の歪がほとんど視認することがない。なお、第1駆動信号の周波数変更のタイミングは、位相差D4がレベルF2に達した直後のフレームであっても、また、その後のフレームであってもよい。   As a result, no image is projected on the projection surface 12 during the period of the frame 3. Thereby, the projection image is not drawn in the period of the frame 3 immediately after the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, so that the distortion of the projection image is hardly visually recognized by the user. Note that the frequency change timing of the first drive signal may be a frame immediately after the phase difference D4 reaches the level F2, or may be a subsequent frame.

(実施形態3)
図6は、本発明の実施形態3に係る画像投影装置1の駆動方式を説明するための説明図である。本実施形態3においては、周波数変更が通知された後に、低速光スキャナ4の走査を1フレーム期間停止する場合である。同一の部分又は同一の機能を表す部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a driving method of the image projection apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the scanning of the low-speed optical scanner 4 is stopped for one frame period after the frequency change is notified. The same reference numerals are given to the same parts or parts representing the same functions.

図6において、横軸は時間軸であり、フレーム1〜フレーム4の期間を表している。最下段は、低速光スキャナ4の反射面の揺動に伴う変位D3を表している。中段は、高速光スキャナ3の反射面の揺動に伴う振幅の変位を表し、実線の変位D1が、高速光スキャナ3の周波数を変更する前であり、破線の変位D2が、周波数を変更した後の揺動周期が不安定な期間であり、実線D2’は周波数変更後の揺動周期が安定した期間である。上段は、位相比較部7により検出された、揺動振動の位相と高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の位相との間の位相差D4の変化を表している。上段の縦軸は位相差を表しており、レベルF1が第1駆動信号の位相と揺動振動の位相との間の位相差がない状態、即ち位相差が0のレベルの状態である。レベルF2は、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更すべきレベルである。レベルF2の位相差は、例えば、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更したときに、その変更に伴う投影像の歪が、略1フレームの期間持続する位相差である。なお、高速光スキャナ3の揺動周期が不安定な期間である破線D2により示す略1フレームは、位相差が不安定となる(破線D7により示す)。従って、この不安定な期間は、位相比較部7において予め周波数変更を通知しないように設定しておくことが望ましい。   In FIG. 6, the horizontal axis is the time axis, and represents the period from frame 1 to frame 4. The bottom row represents the displacement D3 associated with the swing of the reflecting surface of the low-speed optical scanner 4. The middle row shows the amplitude displacement associated with the swing of the reflecting surface of the high-speed optical scanner 3, the solid line displacement D1 is before the frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, and the broken line displacement D2 is the frequency changed. The subsequent oscillation period is an unstable period, and the solid line D2 ′ is a period in which the oscillation period after the frequency change is stable. The upper part represents a change in the phase difference D4 detected by the phase comparison unit 7 between the phase of the oscillation vibration and the phase of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3. The upper vertical axis represents the phase difference, and the level F1 is a state where there is no phase difference between the phase of the first drive signal and the phase of the oscillation vibration, that is, a state where the phase difference is zero. The level F2 is a level at which the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes with time and the frequency of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3 should be changed. For example, when the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, the phase difference of the level F2 is a phase difference in which the distortion of the projected image accompanying the change lasts for approximately one frame. Note that the phase difference is unstable (indicated by the broken line D7) in approximately one frame indicated by the broken line D2 in which the oscillation period of the high-speed optical scanner 3 is unstable. Therefore, it is desirable to set the unstable period so that the phase comparison unit 7 does not notify the frequency change in advance.

高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、位相比較部7が第1駆動信号と揺動信号との間の位相差D4がレベルF2に達しことを検出したときは、駆動信号処理部22に対して周波数変更の通知を与える。駆動信号処理部22は、次のフレーム3において、低速光スキャナ4の揺動を停止する。即ち、駆動信号処理部22は、低速光スキャナ4の光ビームの走査方向が、無効領域8bに退避する第2駆動信号を設定する。更に、駆動信号処理部22は、変位D2に示すように、低速光スキャナ4の第2走査期間中、即ち図2(b)に示す無効領域8bを走査する期間中に高速光スキャナ3を駆動する第2駆動信号の周波数を変更する。   When the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes with time and the phase comparison unit 7 detects that the phase difference D4 between the first drive signal and the swing signal reaches the level F2, the drive signal processing unit 22 The frequency change notification is given. The drive signal processing unit 22 stops the swinging of the low-speed optical scanner 4 in the next frame 3. That is, the drive signal processing unit 22 sets the second drive signal in which the scanning direction of the light beam of the low-speed optical scanner 4 is retracted to the invalid area 8b. Further, the drive signal processor 22 drives the high-speed optical scanner 3 during the second scanning period of the low-speed optical scanner 4, that is, during the period of scanning the invalid area 8b shown in FIG. The frequency of the second drive signal to be changed is changed.

これにより、投影面12の有効領域8aにはフレーム3の画像が投影されない。駆動信号処理部22は、フレーム4から低速光スキャナ4の揺動を再開する。高速光スキャナ3の駆動周波数を変更した直後の1フレームは有効領域8aに投影されないので、利用者は、投影像の歪がほとんど視認することがない。なお、第2駆動信号の周波数変更のタイミングは、位相差D4がレベルF2に達した直後のフレームであっても、また、その後のフレームであってもよいが、確実に動作させるのであれば、直後のフレームが望ましい。また、図8において説明するように、マスク部24を設けることにより無効領域8bにも光ビームが投影されないようにすることができる。また、図9において説明したように、低速光スキャナ4の揺動が停止している期間、光源9の発光を停止しても良い。   As a result, the image of the frame 3 is not projected on the effective area 8a of the projection surface 12. The drive signal processing unit 22 resumes swinging of the low-speed optical scanner 4 from the frame 4. Since one frame immediately after changing the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is not projected onto the effective area 8a, the user hardly sees the distortion of the projected image. Note that the timing of changing the frequency of the second drive signal may be the frame immediately after the phase difference D4 reaches the level F2, or the subsequent frame, but if the operation is performed reliably, The next frame is desirable. Further, as will be described with reference to FIG. 8, by providing the mask portion 24, it is possible to prevent the light beam from being projected onto the invalid region 8b. Further, as described with reference to FIG. 9, the light emission of the light source 9 may be stopped during the period in which the oscillation of the low-speed light scanner 4 is stopped.

(実施形態4)
図7は、本発明の実施形態4に係る画像投影装置1の駆動方式を説明するための説明図である。本実施形態4においては、周波数変更の通知が生成された後に、低速光スキャナ4の走査が無効領域8bを走査する第2走査期間に入った直後に高速光スキャナ3の駆動周波数を変更する場合である。同一の部分又は同一の機能を表す部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is an explanatory diagram for describing a driving method of the image projection apparatus 1 according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, after the notification of the frequency change is generated, the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed immediately after the second scanning period in which the scanning of the low-speed optical scanner 4 scans the invalid area 8b. It is. The same reference numerals are given to the same parts or parts representing the same functions.

図7において、横軸は時間軸であり、フレーム1〜フレーム4の期間を表している。最下段は、低速光スキャナ4の反射面の揺動に伴う変位D3を表している。中段は、高速光スキャナ3の反射面の揺動に伴う振幅の変位を表し、実線の変位D1が、高速光スキャナ3の周波数を変更する前であり、破線の変位D2が、周波数を変更した後の揺動周期が不安定な期間であり、実線D2’は周波数変更後の揺動周期が安定した期間である。上段は、位相比較部7により検出された、揺動振動の位相と高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の位相との間の位相差D4の変化を表している。上段の縦軸は位相差を表しており、レベルF1が第1駆動信号の位相と揺動振動の位相との間の位相差がない状態、即ち位相差が0のレベルの状態である。レベルF2は、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更すべきレベルである。レベルF2の位相差は、例えば、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更したときに、その変更に伴う投影像の歪が、略1フレームの期間持続する位相差である。なお、高速光スキャナ3の揺動周期が不安定な期間である破線D2により示す略1フレームは、位相差が不安定となる(破線D7により示す)。従って、この不安定な期間は、位相比較部7において予め周波数変更を通知しないように設定しておくことが望ましい。   In FIG. 7, the horizontal axis is the time axis, and represents the period from frame 1 to frame 4. The bottom row represents the displacement D3 associated with the swing of the reflecting surface of the low-speed optical scanner 4. The middle row shows the amplitude displacement associated with the swing of the reflecting surface of the high-speed optical scanner 3, the solid line displacement D1 is before the frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, and the broken line displacement D2 is the frequency changed. The subsequent oscillation period is an unstable period, and the solid line D2 ′ is a period in which the oscillation period after the frequency change is stable. The upper part represents a change in the phase difference D4 detected by the phase comparison unit 7 between the phase of the oscillation vibration and the phase of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3. The upper vertical axis represents the phase difference, and the level F1 is a state where there is no phase difference between the phase of the first drive signal and the phase of the oscillation vibration, that is, a state where the phase difference is zero. The level F2 is a level at which the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes with time and the frequency of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3 should be changed. For example, when the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, the phase difference of the level F2 is a phase difference in which the distortion of the projected image accompanying the change lasts for approximately one frame. Note that the phase difference is unstable (indicated by the broken line D7) in approximately one frame indicated by the broken line D2 in which the oscillation period of the high-speed optical scanner 3 is unstable. Therefore, it is desirable to set the unstable period so that the phase comparison unit 7 does not notify the frequency change in advance.

高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、位相比較部7が第1駆動信号と揺動信号との間の位相差D4がレベルF2に達しことを検出したときは、駆動信号処理部22に対して周波数変更通知を与える。駆動信号処理部22は、次のフレーム3において、低速光スキャナ4の揺動を停止する。即ち、駆動信号処理部22は、低速光スキャナ4の光ビームの走査方向が、無効領域8bに退避する第2駆動信号を設定する。更に、駆動信号処理部22は、変位D2に示すように、低速光スキャナ4が第2走査期間に入った直後に高速光スキャナ3を駆動する第2駆動信号の周波数を変更する。これにより、高速光スキャナ3の揺動の不安定な期間の影響を短くすることができるので、投影像が歪む期間を短くすることができる。なお、図8において説明するように、マスク部24を設けることにより無効領域8bにも光ビームが投影されないようにすることができる。また、図9において説明したように、低速光スキャナ4の揺動が停止している期間、光源9の発光を停止しても良い。   When the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes with time and the phase comparison unit 7 detects that the phase difference D4 between the first drive signal and the swing signal reaches the level F2, the drive signal processing unit 22 A frequency change notification is given. The drive signal processing unit 22 stops the swinging of the low-speed optical scanner 4 in the next frame 3. That is, the drive signal processing unit 22 sets the second drive signal in which the scanning direction of the light beam of the low-speed optical scanner 4 is retracted to the invalid area 8b. Further, the drive signal processing unit 22 changes the frequency of the second drive signal that drives the high-speed optical scanner 3 immediately after the low-speed optical scanner 4 enters the second scanning period, as indicated by the displacement D2. Thereby, since the influence of the unstable period of the oscillation of the high-speed optical scanner 3 can be shortened, the period during which the projected image is distorted can be shortened. As will be described with reference to FIG. 8, by providing the mask portion 24, it is possible to prevent the light beam from being projected onto the invalid region 8b. Further, as described with reference to FIG. 9, the light emission of the light source 9 may be stopped during the period in which the oscillation of the low-speed light scanner 4 is stopped.

(実施形態5)
図8は、本発明の実施形態5に係る画像投影装置1の投影部を表す模式的な斜視図である。本実施形態5においては、低速光スキャナ4の駆動を中断して退避したときに、光ビームが投影面12に投影されないようにした。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a projection unit of the image projection apparatus 1 according to the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the light beam is not projected onto the projection surface 12 when the drive of the low-speed optical scanner 4 is interrupted and retracted. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図8に示すように、投影光学系11と投影面12との間に光ビームを遮断するマスク部24a、24bを設けた。図6に示したように、フレーム3の期間中は、低速光スキャナ4は揺動を中断して退避する。低速光スキャナ4は、反射面から反射した光ビームが、投影面12の投影像が投影される有効領域8aの外側に照射される位置で退避する。そこで、低速光スキャナ4が無効領域8bの上辺側で退避する場合にはマスク部24aを、低速光スキャナ4が無効領域8bの下辺側で退避する場合にはマスク部24bを設け、光ビームを遮断する。これにより、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更したフレーム3の期間に、光ビームは投影面12のどこにも投影されないので、投影像の品質低下を防止することができる。   As shown in FIG. 8, mask portions 24 a and 24 b that block the light beam are provided between the projection optical system 11 and the projection surface 12. As shown in FIG. 6, during the period of the frame 3, the low-speed optical scanner 4 is evacuated and retracted. The low-speed optical scanner 4 retracts at a position where the light beam reflected from the reflecting surface is irradiated outside the effective area 8a where the projection image of the projection surface 12 is projected. Therefore, when the low-speed optical scanner 4 is retracted on the upper side of the invalid area 8b, a mask portion 24a is provided. When the low-speed optical scanner 4 is retracted on the lower side of the invalid area 8b, a mask portion 24b is provided. Cut off. Accordingly, since the light beam is not projected anywhere on the projection surface 12 during the period of the frame 3 in which the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, it is possible to prevent the quality of the projection image from being deteriorated.

なお、マスク部24a、24b以外は図1において説明した画像投影装置1の構成と同様なので、説明を省略する。また、マスク部24a、24bは、低速光スキャナ4と投影光学系11との間に設けてもよい。また、本実施形態5のようにマスク部24a、24bを設けることに代えて、画像信号処理部21が駆動信号処理部22から低速光スキャナ4の駆動停止通知を受けて、光源ドライバ16に対して光源駆動信号の供給を停止して、光源9から光ビームを照射しないようにしてもよい。   Except for the mask portions 24a and 24b, the configuration is the same as that of the image projection apparatus 1 described in FIG. The mask parts 24 a and 24 b may be provided between the low-speed light scanner 4 and the projection optical system 11. Further, instead of providing the mask portions 24a and 24b as in the fifth embodiment, the image signal processing portion 21 receives a drive stop notification of the low-speed optical scanner 4 from the drive signal processing portion 22 and notifies the light source driver 16 to the light source driver 16. Then, the supply of the light source drive signal may be stopped so that the light beam is not emitted from the light source 9.

(実施形態6)
図10は、本発明の実施形態6に係る画像投影装置1の駆動方式を説明するための説明図である。図9と異なる部分は、フレーム3の期間は投影像のぼかし処理が施された光源駆動信号が画像信号処理部21から光源ドライバ16に与えられる点である。その他の部分は図9と同様なので、説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 6)
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a driving method of the image projection apparatus 1 according to the sixth embodiment of the present invention. The difference from FIG. 9 is that the light source drive signal subjected to the blurring process of the projected image is given from the image signal processing unit 21 to the light source driver 16 during the period of frame 3. The other parts are the same as in FIG. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

画像メモリ部20は、1フレーム又は複数フレーム分の画像データを記憶している。画像信号処理部21は外部から画像信号を受信すると、画像データに変換して画像メモリ部20に一旦記憶する。通常、画像信号処理部21は、この記憶された画像メモリ部20から画像データを読み出して、光源駆動信号に変換して光源ドライバ16に出力する。画像解析部17は、駆動信号処理部22から、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更した周波数変更の通知を受領する。すると、画像解析部17は、画像メモリ部20に記憶された画像データを読み出して、投影される投影像のぼかし処理を施す。例えば、描画される投影像の各ドットに対応する画像データと、これに隣接するドットに対応する画像データとを干渉させて、投影像の輪郭を不鮮明にする。或いは、最小単位画像の面積を拡大させる。   The image memory unit 20 stores image data for one frame or a plurality of frames. When the image signal processing unit 21 receives an image signal from the outside, the image signal processing unit 21 converts it into image data and temporarily stores it in the image memory unit 20. Usually, the image signal processing unit 21 reads the image data from the stored image memory unit 20, converts it into a light source drive signal, and outputs it to the light source driver 16. The image analysis unit 17 receives a notification of frequency change from the drive signal processing unit 22 in which the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed. Then, the image analysis unit 17 reads the image data stored in the image memory unit 20 and performs a blurring process on the projected image. For example, image data corresponding to each dot of the projected image to be drawn is made to interfere with image data corresponding to a dot adjacent thereto, thereby blurring the outline of the projected image. Alternatively, the area of the minimum unit image is enlarged.

画像解析部17は、ぼかし処理後の変換画像データを画像メモリ部20に格納する。画像信号処理部21は、駆動信号処理部22から、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更した周波数変更の通知を受信して、画像メモリ部20から変換画像データを読み出して、光源駆動信号を生成する。その結果、フレーム3では輪郭の不鮮明な投影像が投影されるので、利用者は、駆動周波数の変更により投影像に歪が生じても、その歪を認識し難い。特に、ぼかし処理を施したフレーム3の投影像と、通常の投影像が描画されるフレーム2及びフレーム3との間で、投影像の輝度変化或いは形状変化が少ないので、利用者には投影像の歪がほとんど認識することができない。また、このぼかし処理が施された投影像の描画を1フレーム期間とすれば、利用者は投影像の歪をほとんど認識することがない。   The image analysis unit 17 stores the converted image data after the blurring process in the image memory unit 20. The image signal processing unit 21 receives from the drive signal processing unit 22 a notification of the frequency change in which the drive frequency of the high-speed optical scanner 3 has been changed, reads the converted image data from the image memory unit 20, and generates a light source drive signal To do. As a result, since a projected image with an unclear outline is projected on the frame 3, even if a distortion occurs in the projected image due to a change in the driving frequency, it is difficult for the user to recognize the distortion. In particular, there is little change in luminance or shape of the projected image between the projected image of the frame 3 subjected to the blurring process and the frame 2 and the frame 3 on which the normal projected image is drawn. Can hardly be recognized. Further, if the drawing of the projection image subjected to the blurring process is made one frame period, the user hardly recognizes the distortion of the projection image.

(実施形態7)
図11は、本発明の実施形態7に係る画像投影装置1の駆動方式を説明するための説明図である。本実施形態7においては、位相比較部7が高速光スキャナ3の駆動周波数を変更する周波数変更を通知した後に、画像解析部17が投影像の画像解析を行って、所定の条件を満たしたときに、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更する駆動方式である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 7)
FIG. 11 is an explanatory diagram for describing a driving method of the image projection apparatus 1 according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, after the phase comparison unit 7 notifies the frequency change for changing the drive frequency of the high-speed optical scanner 3, the image analysis unit 17 performs image analysis of the projected image and satisfies a predetermined condition. In addition, this is a driving method for changing the driving frequency of the high-speed optical scanner 3. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図11において、横軸は時間軸であり、フレーム1〜フレームn+1の期間を表している。最下段は、画像信号処理部21から光源9に与える光源駆動信号の画像データD5を表している。描画開始点P3から描画終了点P4の期間に投影信号が供給される。その上段は、低速光スキャナ4の反射面の変位D3を表す。その上段は、高速光スキャナ3の反射面の変位D1、D2及びD2’を表している。実線で表す変位D1が第1駆動信号の周波数を変更する前であり、破線の変位D2が周波数を変更した後の揺動周期が不安定な期間であり、実線D2’が揺動周期が安定した期間である。最上段は、位相比較部7により検出された、揺動の位相と第1駆動信号の位相との間の位相差D4を表している。レベルF1が、位相差がない状態、即ち位相差0の状態であり、レベルF2が、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更すべきレベルである。レベルF2の位相差は、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更したときに、その変更に伴う投影像の歪が、例えば略1フレームの期間持続する位相差である。なお、高速光スキャナ3の揺動周期が不安定な破線D2の期間の略1フレームは、位相差が不安定となる(破線D7により示す)。従って、この不安定な期間は、位相比較部7において予め周波数変更を通知しないように設定しておくことが望ましい。   In FIG. 11, the horizontal axis is the time axis and represents the period from frame 1 to frame n + 1. The bottom row represents image data D5 of a light source driving signal given from the image signal processing unit 21 to the light source 9. A projection signal is supplied during the period from the drawing start point P3 to the drawing end point P4. The upper stage represents the displacement D3 of the reflecting surface of the low-speed optical scanner 4. The upper stage represents the displacements D1, D2 and D2 'of the reflecting surface of the high-speed optical scanner 3. The displacement D1 indicated by the solid line is before the frequency of the first drive signal is changed, the displacement D2 indicated by the broken line is a period in which the oscillation cycle is unstable after the frequency is changed, and the solid line D2 ′ is a stable oscillation cycle. It is the period. The uppermost stage represents the phase difference D4 between the phase of oscillation and the phase of the first drive signal detected by the phase comparison unit 7. Level F1 is a state where there is no phase difference, that is, a state where phase difference is 0, and level F2 changes the frequency of the first drive signal for driving high-speed optical scanner 3 as the resonance point of high-speed optical scanner 3 changes over time. It is a level that should be done. The phase difference of level F2 is a phase difference in which, when the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, the distortion of the projected image accompanying the change lasts for a period of approximately one frame, for example. It should be noted that the phase difference becomes unstable (indicated by the broken line D7) during approximately one frame in the period of the broken line D2 where the oscillation period of the high-speed optical scanner 3 is unstable. Therefore, it is desirable to set the unstable period so that the phase comparison unit 7 does not notify the frequency change in advance.

位相比較部7は、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、第1駆動信号と揺動信号との間の位相差D4がレベルF2に達しことを検出したときは、周波数変更通知を画像解析部17に通知する。画像解析部17は、画像メモリ部20に記憶された画像データの解析を行う。そして、画像解析部17は、画像データから輝度データを抽出し、フレームn(nは3以上の整数)における画像データの平均輝度が、所定値よりも低いことを解析したときに、周波数変更を通知する。駆動信号処理部22は、当該変更通知を受け取り、例えば、nフレームの描画終了点P7からフレームn+1の描画開始点P8の間に、高速光スキャナ3の周波数を変更する。これにより、利用者は、投影像の輝度が低いときに周波数が変更されるために、投影像の歪を認識し難くなる。   When the phase comparison unit 7 detects that the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes with time and the phase difference D4 between the first drive signal and the oscillation signal reaches the level F2, the phase comparison unit 7 displays the frequency change notification as an image. The analysis unit 17 is notified. The image analysis unit 17 analyzes the image data stored in the image memory unit 20. Then, the image analysis unit 17 extracts the luminance data from the image data, and changes the frequency when analyzing that the average luminance of the image data in the frame n (n is an integer of 3 or more) is lower than a predetermined value. Notice. The drive signal processing unit 22 receives the change notification and changes the frequency of the high-speed optical scanner 3 between the drawing end point P7 of the n frame and the drawing start point P8 of the frame n + 1, for example. This makes it difficult for the user to recognize the distortion of the projected image because the frequency is changed when the brightness of the projected image is low.

また、位相比較部7は、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、位相差D4がレベルF2に達したことを検出したときは、周波数変更通知を画像解析部17に通知する。画像解析部17は、画像メモリ部20に記憶された画像データを読み出し、当該画像データから、フレーム間の画像データの変化量が、所定量よりも小さいことを解析したときに、変更を通知する。駆動信号処理部22は、当該変更通知を受け取り、フレームn+1の無効領域8bの走査期間中に、高速光スキャナ3の周波数を変更する。これにより、利用者は、投影像の輝度変化が少ないので、投影像の歪を認識し難くなる。   Further, when the phase comparison unit 7 detects that the resonance point of the high-speed optical scanner 3 has changed with time and the phase difference D4 has reached the level F2, the phase comparison unit 7 notifies the image analysis unit 17 of a frequency change notification. The image analysis unit 17 reads the image data stored in the image memory unit 20, and notifies the change when analyzing that the change amount of the image data between frames is smaller than a predetermined amount from the image data. . The drive signal processing unit 22 receives the change notification and changes the frequency of the high-speed optical scanner 3 during the scanning period of the invalid area 8b of the frame n + 1. This makes it difficult for the user to recognize the distortion of the projected image because the brightness change of the projected image is small.

(実施形態8)
図12は、本発明の実施形態8に係る画像投影装置1の駆動方式を説明するための説明図である。本実施形態8においては、周囲の温度変化が所定温度変化を超えたことを契機として、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更する場合である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 8)
FIG. 12 is an explanatory diagram for describing a driving method of the image projection apparatus 1 according to the eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed when the ambient temperature change exceeds a predetermined temperature change. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図12において、横軸は時間軸であり、フレーム1〜フレーム4の期間を表している。最下段の変位D1は、低速光スキャナ4の揺動に伴う振幅を表している。中段の変位D1、D2及びD2’は、高速光スキャナ3の揺動に伴う振幅を表し、実線の変位D1が、高速光スキャナ3の周波数を変更する前であり、破線の変位D2が、周波数を変更した後の揺動周期が不安定な期間であり、実線D2’は周波数変更後の揺動周期が安定した期間である。その上段は位相比較部7により検出された揺動の位相と第1駆動信号の位相との間に位相差D4を表している。レベルF1が、位相差がない状態、即ち位相差0の状態であり、レベルF2が、高速光スキャナ3の共振点が経時変化し、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更すべきレベルである。最上段の温度差D6は、検出温度処理部14により検出された温度差D6を表している。レベルE1が所定期間において周囲の温度が変化しない状態、即ち温度変化が0°の状態である。レベルE2は、周囲の温度が変化し、高速光スキャナ3を駆動する第1駆動信号の周波数を変更すべき温度変化のレベルである。レベルE2の温度差は、例えば、高速光スキャナ3の駆動周波数を変更したときに、その変更に伴う投影像の歪が、略1フレームの期間持続する温度差である。   In FIG. 12, the horizontal axis is the time axis, and represents the period from frame 1 to frame 4. The lowermost stage displacement D1 represents the amplitude accompanying the oscillation of the low-speed optical scanner 4. The middle-stage displacements D1, D2, and D2 ′ represent the amplitudes associated with the oscillation of the high-speed optical scanner 3, the solid-line displacement D1 is before the frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, and the broken-line displacement D2 is the frequency. Is a period in which the oscillation period after the change is unstable, and a solid line D2 ′ is a period in which the oscillation period after the frequency change is stable. The upper stage shows a phase difference D4 between the phase of the oscillation detected by the phase comparator 7 and the phase of the first drive signal. Level F1 is a state where there is no phase difference, that is, a state where phase difference is 0, and level F2 changes the frequency of the first drive signal for driving high-speed optical scanner 3 as the resonance point of high-speed optical scanner 3 changes over time. It is a level that should be done. The uppermost temperature difference D6 represents the temperature difference D6 detected by the detected temperature processing unit 14. Level E1 is a state in which the ambient temperature does not change during a predetermined period, that is, a state in which the temperature change is 0 °. The level E2 is a temperature change level at which the ambient temperature changes and the frequency of the first drive signal for driving the high-speed optical scanner 3 should be changed. For example, when the driving frequency of the high-speed optical scanner 3 is changed, the temperature difference of the level E2 is a temperature difference in which the distortion of the projected image accompanying the change lasts for approximately one frame.

周囲温度が変化し、検出温度処理部14が第1駆動信号と揺動信号との間の温度差D6がレベルE2に達しことを検出したときは、駆動信号処理部22に対して周波数変更通知を与える。駆動信号処理部22は、変位D2に示すように、フレーム3の初期に高速光スキャナ3を駆動する第2駆動信号の周波数を変更する。   When the ambient temperature changes and the detected temperature processing unit 14 detects that the temperature difference D6 between the first drive signal and the swing signal reaches the level E2, the drive signal processing unit 22 is notified of the frequency change. give. The drive signal processing unit 22 changes the frequency of the second drive signal for driving the high-speed optical scanner 3 at the initial stage of the frame 3 as indicated by the displacement D2.

これにより、周囲温度が急激に変化し、高速光スキャナ3の共振点が変化した場合でも、間歇的に駆動信号を周波数を共振点に合わせるように変化させるので、高速光スキャナ3の消費電力を低減し、高速光スキャナ3に対して機械的負荷の増加を抑制することができる。なお、高速光スキャナ3の揺動周期が不安定な破線D2の期間の略1フレームは、位相差が不安定となる(破線D7により示す)。従って、この不安定な期間は、位相比較部7において予め周波数変更を通知しないように設定しておくことが望ましい。   As a result, even when the ambient temperature changes suddenly and the resonance point of the high-speed optical scanner 3 changes, the drive signal is intermittently changed to match the frequency to the resonance point, so the power consumption of the high-speed optical scanner 3 is reduced. This can reduce the increase in the mechanical load on the high-speed optical scanner 3. It should be noted that the phase difference becomes unstable (indicated by the broken line D7) during approximately one frame in the period of the broken line D2 where the oscillation period of the high-speed optical scanner 3 is unstable. Therefore, it is desirable to set the unstable period so that the phase comparison unit 7 does not notify the frequency change in advance.

以上、実施形態2から実施形態8において、本発明の画像投影装置1の駆動方式について説明してきたが、これら各駆動方式を組み合わせることができることは明らかであり、これらを組み合わせた駆動方式も、本発明に含まれる。また、以上説明した実施形態において、周波数の変更を、位相差D4がレベルF2に達した後に、低速光スキャナ4が無効領域8bを走査する第2走査期間に行う例について説明してきた。これに代えて、補正をできるだけ有効に行う点で必ずしも好ましくは無いが、位相差D4がレベルF2に達した後に、低速光スキャナ4が有効領域8aを走査する第1走査期間であって、高速光スキャナ3の走査が無効領域8bの走査を行っている期間に、周波数の変更を行うようにし、これに同期させて、光源9からの発光を略1フレーム中止すればよい。また、以上の説明において、周波数の変化と位相の変化はある程度対応しているので、位相がどの方向にずれるかに対応して、周波数を増やす補正か、減らす補正かを決めるようにすることは、もちろんである。   As described above, in the second to eighth embodiments, the driving method of the image projection apparatus 1 of the present invention has been described. However, it is obvious that these driving methods can be combined, and the driving method combining these is also the present method. Included in the invention. In the embodiment described above, the example in which the frequency is changed in the second scanning period in which the low-speed optical scanner 4 scans the invalid area 8b after the phase difference D4 reaches the level F2 has been described. Instead of this, it is not always preferable to perform correction as effectively as possible. However, after the phase difference D4 reaches the level F2, it is the first scanning period during which the low-speed optical scanner 4 scans the effective area 8a. The frequency may be changed during the period when the scanning of the optical scanner 3 scans the invalid area 8b, and the light emission from the light source 9 may be stopped approximately one frame in synchronization with this. In the above description, since the change in the frequency and the change in the phase correspond to some extent, it is possible to determine whether the correction to increase or decrease the frequency according to which direction the phase shifts. Of course.

(実施形態9)
図13は、本発明の実施形態9に係る画像投影装置1の模式的な構成図を表す。本実施形態9においては、網膜走査型の画像投影装置である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 9)
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus 1 according to the ninth embodiment of the present invention. The ninth embodiment is a retinal scanning image projection apparatus. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図13に示すように、画像投影装置1は利用者の眼球58の網膜60上に映像を直接結像する。青色の光を発光するBレーザ47、緑色の光を発光するGレーザ48及び赤色に光を発光するRレーザ49から出射した映像光はコリメート光学系50により平行光となり、ダイクロイックミラー51により合成され、結合光学系52により集光されて光ファイバー59内に入射される。光ファイバー59から出射した映像光は第2のコリメート光学系53を介して高速光スキャナ3のミラー部67に照射される。ミラー部67は第1駆動信号により駆動されて揺動し、反射光を主走査方向に走査する。主走査方向に走査された映像光は第1のリレー光学系55を介してガルバノミラーからなる低速光スキャナ4に照射される。ガルバノミラーは磁界により鏡面が揺動して反射光を副走査方向に走査する。ガルバノミラーから反射した映像光は第2のリレー光学系を構成する第1レンズ63a及び第2レンズ63bを介して眼球58の網膜60の上に結像される。なお、光束が全て瞳孔の中心を通るように構成されているが、各光束が瞳孔内に収まるように収束させる構成であってもよい。ビームデテクタ(BD)40は、高速光スキャナ3から走査される光を検出して、ミラー部67の揺動状態を検出する。   As shown in FIG. 13, the image projection apparatus 1 directly forms an image on the retina 60 of the user's eyeball 58. Video light emitted from the B laser 47 that emits blue light, the G laser 48 that emits green light, and the R laser 49 that emits red light is converted into parallel light by the collimating optical system 50 and synthesized by the dichroic mirror 51. The light is condensed by the coupling optical system 52 and is incident on the optical fiber 59. The image light emitted from the optical fiber 59 is applied to the mirror section 67 of the high-speed optical scanner 3 through the second collimating optical system 53. The mirror unit 67 is driven by the first drive signal to swing, and scans the reflected light in the main scanning direction. The image light scanned in the main scanning direction is applied to the low-speed optical scanner 4 composed of a galvanometer mirror through the first relay optical system 55. The mirror surface of the galvanometer mirror is swung by a magnetic field, and the reflected light is scanned in the sub-scanning direction. The image light reflected from the galvanometer mirror is imaged on the retina 60 of the eyeball 58 through the first lens 63a and the second lens 63b constituting the second relay optical system. In addition, although it has comprised so that all the light beams may pass through the center of a pupil, the structure converged so that each light beam may be settled in a pupil may be sufficient. The beam detector (BD) 40 detects the light scanned from the high-speed optical scanner 3 and detects the swinging state of the mirror unit 67.

信号処理部15は、映像信号を入力して青(B)色、緑(G)色及び赤(R)色に対応する光源駆動信号を光源ドライバとしてのBレーザ駆動回路44、Gレーザ駆動回路45及びRレーザ駆動回路46のそれぞれに出力する。Bレーザ47はBレーザ駆動回路44からの駆動信号に基づいて光強度が変調されたB色のレーザ光を出射する。Gレーザ48及びRレーザ49も同様に各画像信号に基づいて光強度が変調された各色のレーザ光を出射する。信号処理部15は画像信号に同期した第1駆動信号及び第2駆動信号を高速光スキャナ3及び低速光スキャナ4に出力する。ミラー部67は、第1駆動信号により主走査方向に揺動する。低速光スキャナ4の反射面は、第2駆動信号により副走査方向に揺動する。この場合の揺動はミラー部67の共振振動に基づく。   The signal processing unit 15 inputs a video signal and uses a light source driving signal corresponding to blue (B), green (G) and red (R) as a light source driver, a B laser driving circuit 44, and a G laser driving circuit. 45 and the R laser drive circuit 46 respectively. The B laser 47 emits a B-color laser beam whose light intensity is modulated based on a drive signal from the B laser drive circuit 44. Similarly, the G laser 48 and the R laser 49 emit laser light of each color whose light intensity is modulated based on each image signal. The signal processing unit 15 outputs the first drive signal and the second drive signal synchronized with the image signal to the high-speed optical scanner 3 and the low-speed optical scanner 4. The mirror unit 67 swings in the main scanning direction by the first drive signal. The reflection surface of the low-speed optical scanner 4 is swung in the sub-scanning direction by the second drive signal. The oscillation in this case is based on the resonance oscillation of the mirror part 67.

信号処理部15は、実施形態1において説明したと同様なので、説明を省略する。なお、本実施例10において、揺動センサとしてBD40を用いている。揺動検出部6はこのBD40から信号を受信して、揺動信号を生成する。   Since the signal processing unit 15 is the same as that described in the first embodiment, the description thereof is omitted. In the tenth embodiment, the BD 40 is used as the swing sensor. The swing detection unit 6 receives a signal from the BD 40 and generates a swing signal.

本発明の実施形態に係る画像投影装置の模式的な構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の説明図である。It is explanatory drawing of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置の、高速光スキャナの駆動周波数の変化量と揺動が安定するまでの時間txとの関係を表す実験結果である。It is an experimental result showing the relationship between the variation | change_quantity of the drive frequency of a high-speed optical scanner, and the time tx until rocking | fluctuation is stabilized of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置に使用する高速光スキャナの模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of the high-speed optical scanner used for the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の駆動方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the drive system of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の駆動方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the drive system of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の模式的な構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の駆動方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the drive system of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の駆動方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the drive system of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の駆動方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the drive system of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の駆動方式を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the drive system of the image projector which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像投影装置の模式的な構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to an embodiment of the present invention. 従来から公知の画像投影装置の構成図である。It is a block diagram of a conventionally well-known image projection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像投影装置
2 画像変調部
3 高速光スキャナ
4 低速光スキャナ
5 スキャナ駆動部
6 揺動検出部
7 位相比較部
8a 有効領域
8b 無効領域
9 光源
10 リレーレンズ
11 投影光学系
12 投影面
13 温度センサ
14 検出温度処理部
15 信号処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image projector 2 Image modulation part 3 High-speed optical scanner 4 Low-speed optical scanner 5 Scanner drive part 6 Swing detection part 7 Phase comparison part 8a Effective area 8b Invalid area 9 Light source 10 Relay lens 11 Projection optical system 12 Projection surface 13 Temperature sensor 14 Detection temperature processing unit 15 Signal processing unit

Claims (10)

光源からの光ビームを画像信号に応じて変調する画像変調部と、前記光ビームを揺動する反射面により走査して、投影像を形成する光スキャナと、前記光スキャナを揺動させる駆動信号を生成するスキャナ駆動部とを備え、前記スキャナは、主走査方向に走査する共振型の高速光スキャナと副走査方向に走査する低速光スキャナからなり、前記スキャナ駆動部は、前記高速光スキャナを駆動する第1駆動信号を生成する画像投影装置において、
前記高速光スキャナの揺動状態を検出する揺動検出部と、前記第1駆動信号の位相と前記検出された揺動の位相とを比較する位相比較部とを更に備え、
前記第1駆動信号の位相と前記検出された揺動の位相との間の位相差が所定値を越えたことを契機として、前記スキャナ駆動部は前記第1駆動信号の周波数を変更することを特徴とする画像投影装置。
An image modulation unit that modulates a light beam from a light source according to an image signal, an optical scanner that scans the light beam by a reflecting surface that oscillates the light beam to form a projection image, and a drive signal that oscillates the optical scanner A scanner driving unit that generates a high-speed optical scanner that scans in the main scanning direction and a low-speed optical scanner that scans in the sub-scanning direction, and the scanner driving unit includes the high-speed optical scanner. In an image projection device that generates a first drive signal to be driven,
A swing detector for detecting the swing state of the high-speed optical scanner, and a phase comparator for comparing the phase of the first drive signal with the detected swing phase;
When the phase difference between the phase of the first drive signal and the detected oscillation phase exceeds a predetermined value, the scanner drive unit changes the frequency of the first drive signal. A characteristic image projection apparatus.
前記所定値は、前記スキャナ駆動部が前記変更された周波数の第1駆動信号を前記高速光スキャナに与えたときに生ずる投影像の歪が、略1フレームの期間で解消する位相差であることを特徴とする請求項1に記載の画像投影装置。   The predetermined value is a phase difference that eliminates the distortion of the projected image that occurs when the scanner driving unit applies the first drive signal of the changed frequency to the high-speed optical scanner in a period of approximately one frame. The image projection apparatus according to claim 1. 前記第1駆動信号の周波数の変更を契機として、
前記光スキャナにより投影される投影像の1フレームの期間、前記光ビームに基づく投影像が投影されないことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像投影装置。
In response to a change in the frequency of the first drive signal,
The image projection apparatus according to claim 1, wherein a projection image based on the light beam is not projected for a period of one frame of a projection image projected by the optical scanner.
前記第1駆動信号の周波数の変更を契機として、
前記画像変調部は、投影される画像の1フレームの期間、前記投影される投影像にぼかし処理を施すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像投影装置。
In response to a change in the frequency of the first drive signal,
The image projection device according to claim 1, wherein the image modulation unit performs a blurring process on the projected image for a period of one frame of the projected image.
前記低速光スキャナの1走査期間は、前記投影像が投影される有効領域を走査する第1走査期間と、前記有効領域の外領域である無効領域を走査する第2走査期間とを有し、
前記周波数の変更は、前記位相差が前記所定値を越えた後であって前記第2走査期間の期間中に行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像投影装置。
One scanning period of the low-speed optical scanner has a first scanning period that scans an effective area on which the projection image is projected, and a second scanning period that scans an invalid area that is outside the effective area,
5. The image according to claim 1, wherein the change of the frequency is performed after the phase difference exceeds the predetermined value and during the second scanning period. 6. Projection device.
前記周波数の変更は、前記低速光スキャナの走査が前記第2走査期間に入った直後から、行われることを特徴とする請求項5に記載の画像投影装置。   The image projection apparatus according to claim 5, wherein the frequency change is performed immediately after the low-speed light scanner scans in the second scanning period. 走査される光ビームが、前記投影像が投影される領域の外領域である無効領域に照射されるのを遮断するためのマスク部が設けられており、
前記第1駆動信号の周波数の変更を契機として、前記光スキャナ駆動部は、前記低速光スキャナの揺動を1フレームの期間停止することを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の画像投影装置。
A mask portion is provided to block the scanned light beam from being applied to an ineffective area that is an area outside the area where the projection image is projected;
The optical scanner driving unit stops the oscillation of the low-speed optical scanner for a period of one frame when the frequency of the first drive signal is changed. Image projector.
温度を検出する温度センサを更に備え、
前記周波数の変更は、検出された温度が所定温度変化を超えたことを契機として、又は前記位相差が前記所定値を超えたことを契機として、行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像投影装置。
A temperature sensor for detecting the temperature;
The frequency change is performed when a detected temperature exceeds a predetermined temperature change, or when the phase difference exceeds the predetermined value. The image projector of any one of these.
前記画像信号に基づく画像データを記憶する画像メモリ部と、前記記憶された画像データの解析を行う画像解析部と、を更に備え、
前記周波数の変更は、前記画像解析部が、前記記憶された画像データの時間的な変化が小さいことを検出したときに、行われることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像投影装置。
An image memory unit for storing image data based on the image signal; and an image analysis unit for analyzing the stored image data;
The frequency change is performed when the image analysis unit detects that a temporal change in the stored image data is small. The image projection apparatus described.
前記画像信号に基づく画像データを記憶する画像メモリ部と、前記記憶された画像データの解析を行う画像解析部とを更に備え、
前記周波数の変更は、前記画像解析部が、前記記憶された画像データの投影輝度が低いことを検出したときに、行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像投影装置。
An image memory unit that stores image data based on the image signal; and an image analysis unit that analyzes the stored image data;
10. The frequency change according to claim 1, wherein the frequency change is performed when the image analysis unit detects that the projection brightness of the stored image data is low. Image projection device.
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