JP2010204218A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus.
2ミラータイプ(例えば、共振を利用した水平走査用ミラーとガルバノミラー等の垂直走査用ミラーの2つのミラーで描画するタイプ)のスキャンプロジェクターは、光出射部から出射した光を、投影面に対し、水平方向に走査(水平走査:主走査)すると共に、この水平方向の走査速度よりも遅い走査速度で垂直方向に走査(垂直走査:副走査)することで2次元的に走査し、投影面上に画像(映像)を描画するよう構成されている。水平走査用ミラーの回動中心軸を中心とする振れ角(振幅)は、一定である。
このようなスキャンプロジェクターでは、投影面上に画像を描画する際、その投影面までの光路差に起因する歪み、例えば、投影面上に描画された画像の上側と下側とで、横方向(水平方向)の長さが異なる「台形歪み」と呼ばれる歪みが発生するため、補正が必要となる。
Scan projectors of the two-mirror type (for example, a type that draws with two mirrors, a horizontal scanning mirror using resonance and a vertical scanning mirror such as a galvano mirror), emit light emitted from the light emitting unit to the projection surface. In addition to scanning in the horizontal direction (horizontal scanning: main scanning) and scanning in the vertical direction (vertical scanning: sub-scanning) at a scanning speed slower than the horizontal scanning speed, the projection surface An image (video) is drawn on top. The deflection angle (amplitude) about the rotation center axis of the horizontal scanning mirror is constant.
In such a scan projector, when drawing an image on the projection surface, distortion caused by the optical path difference to the projection surface, for example, in the horizontal direction (upper and lower sides of the image drawn on the projection surface) Since distortion called “trapezoidal distortion” having different lengths in the horizontal direction occurs, correction is necessary.
ところで、図19に示すように、スキャンプロジェクター300の光出射部から光を出射した光出射状態でその光を投影面上に2次元的に走査したときの、投影面21上での光の軌跡である複数の描画ライン(走査ライン)141のうち、左描画限界ラインよりも左側の部分および右描画限界ラインよりも右側の部分は、それぞれ、水平走査用ミラーの角速度(速度)が小さく、描画に適さない。このため、投影面21上の左描画限界ラインと右描画限界ラインとの間の領域が、画像を描画することが可能な描画可能領域143として用いられ、その描画可能領域143内に、画像を描画する領域である描画領域142が設定される。すなわち、描画可能領域143は、画像を描画する領域である描画領域142と、画像を描画しない領域である非描画領域とに分けられる。描画領域142は、描画可能領域143の中央部に位置し、長方形(正方形を含む)をなすように設定され、その描画領域142の右側の部分および左側の部分が、非描画領域となる。
By the way, as shown in FIG. 19, the light locus on the
前記台形歪みを防止(補正)するには、通常は、前記のように、投影面21上に長方形の描画領域142を設定し、光出射部から出射した光がその描画領域142内に投射(照射)されるように光出射部の駆動を制御する。すなわち、描画領域142の範囲で、垂直走査用ミラーの角度および水平走査用ミラーの角度に応じて投影面21上の1画素に相当する時間毎(この時間も描画する位置により異なるためミラーの角度から制御する)に光源の変調を行い、画像を補正して表示(画素密度補正)するのが一般的である。
In order to prevent (correct) the trapezoidal distortion, normally, as described above, the
しかしながら、水平方向から見たとき、スキャンプロジェクター300から投影面21に向けて出射した光の光軸と投影面とのなす角(角度)が、90°からずれるほど、大きな歪補正が必要となる。特に、図20に示すように、投影面21に対し、垂直方向の斜め方向から画像を投影する際には、スキャンプロジェクター300から垂直方向に遠い位置ほど、1本の描画ライン141の水平方向の長さ(光出射部から光を出射した光出射状態での投影面上における光の水平方向の振れ幅)が長くなり、これにより、非描画領域が大きくなって、時間開口率(画像の描画を行う期間の割合)が低下し、1画素当りの輝度が低下してしまうという問題があった。また、時間開口率が低下するので、1画素当りの描画時間が短くなり、光源の変調の高速化が必要となり、光源の変調速度が不足する虞もあった。
However, when viewed from the horizontal direction, the larger the angle (angle) formed by the optical axis of the light emitted from the
また、スキャンプロジェクター300では、投影面21までの光路差に起因する歪みとして、投影面21上の垂直方向に沿って並ぶ描画ライン141の間隔が一定とならない、垂直方向の歪も生じ、その補正が必要となる。
通常は、描画領域142の範囲で、投影面21上の垂直方向に沿って並ぶ描画ライン141の間隔が一定となるように、垂直走査用ミラーの駆動を制御する。すなわち、描画領域142のうちの光を走査する部位の位置が、スキャンプロジェクター300から垂直方向に遠いほど、垂直走査用ミラーの角速度(速度)を小さくする角速制御(速度制御)を行なう。
Further, in the
Normally, the drive of the vertical scanning mirror is controlled so that the interval between the
しかしながら、スキャンプロジェクター300から垂直方向に遠い位置ほど、大きな歪補正が必要となる。すなわち、スキャンプロジェクター300から垂直方向に遠い位置ほど、垂直走査用ミラーの角度の変位に対する描画ライン141の間隔の変動が大きくなり、特に、図20に示すように、投影面21に対し、垂直方向の斜め方向から画像を投影する際には、その垂直走査用ミラーの角度制御が非常に難しいという問題があった。例えば、1つの描画ライン141上に光を走査するときに垂直走査用ミラーの回動する角度が、その垂直走査用ミラーの角度を検出する角度検出手段の分解能以下になってしまうことがあった。
前記の問題を解決する手段として、複数のミラーを設けることで、画像の台形歪みや垂直方向の歪を防止する手法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
しかながら、特許文献1および2のスキャンプロジェクターでは、複数のミラーを必要とし、各ミラーを精度良く配置する必要があり、構成が複雑化するという問題があった。
However, a greater distortion correction is required at a position farther from the
As means for solving the above-described problem, a technique for preventing trapezoidal distortion and vertical distortion of an image by providing a plurality of mirrors has been proposed (for example, see
However, the scan projectors of
本発明の目的は、簡易な構成で、時間開口率を高くしつつ、容易かつ確実に、画像の台形歪みおよび第2の方向の歪みを防止することのできる画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can easily and reliably prevent trapezoidal distortion and distortion in the second direction with a simple configuration and a high time aperture ratio. .
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像形成装置は、投影面に対し、光を走査することにより画像を描画するよう構成され、
光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を反射する回動可能に設けられた第1の反射面と、前記第1の反射面で反射した光を前記投影面に向けて反射する回動可能に設けられた第2の反射面とを有し、前記第1の反射面および前記第2の反射面をそれぞれ回動させることにより、前記光出射部から出射された光を、前記投影面に対し、第1の方向に走査すると共に、前記第1の方向の走査速度よりも遅い走査速度で前記第1の方向に直交する第2の方向に走査することで2次元的に走査する光走査部とを備え、
前記第2の反射面の回動中心軸の方向から見たとき、前記第2の反射面が回動することにより、前記第1の反射面で反射した光の前記第2の反射面への照射位置が変化するよう構成されており、
前記第2の反射面は、前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光出射部から出射された光を前記投影面に対して2次元的に走査したとき、前記投影面上での光の前記第1の方向の振れ幅が、前記第2の方向に沿って一定になり、前記投影面上の前記第2の方向に沿って並ぶ描画ラインの間隔が一定になるような曲面形状を有していることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The image forming apparatus of the present invention is configured to draw an image by scanning light on a projection surface,
A light emitting portion for emitting light;
A first reflection surface that is rotatably provided to reflect light emitted from the light emitting portion, and a rotation member that is capable of reflecting light reflected by the first reflection surface toward the projection surface. The second reflecting surface, and by rotating each of the first reflecting surface and the second reflecting surface, the light emitted from the light emitting unit is directed to the projection surface. An optical scanning unit that scans two-dimensionally by scanning in a first direction and scanning in a second direction orthogonal to the first direction at a scanning speed slower than the scanning speed in the first direction; With
When viewed from the direction of the rotation center axis of the second reflecting surface, the second reflecting surface rotates, so that the light reflected by the first reflecting surface is directed to the second reflecting surface. The irradiation position is configured to change,
The second reflection surface is in a light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, and when the light emitted from the light emitting unit is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface, The fluctuation width of the light in the first direction is constant along the second direction, and the interval between the drawing lines arranged along the second direction on the projection plane is constant. It has a curved surface shape.
これにより、光出射部から光を出射した光出射状態での投影面上での光の第1の方向の振れ幅が、第2の方向に沿って一定になるので、非描画領域を非常に小さくすることができ、これによって、時間開口率を高くしつつ、画像の台形歪み(第1の方向の歪み)を防止することができる。
また、第2の反射面に対する複雑な制御が不要になり、容易かつ確実に、画像の第2の方向の歪みを防止することができる。
As a result, the fluctuation width in the first direction of the light on the projection surface in the light emitting state in which light is emitted from the light emitting portion is constant along the second direction, so that the non-drawing region is greatly reduced. Thus, the trapezoidal distortion (distortion in the first direction) of the image can be prevented while increasing the time aperture ratio.
Further, complicated control for the second reflecting surface is not required, and distortion of the image in the second direction can be prevented easily and reliably.
そして、時間開口率を高くすることができるので、1画素当りの描画時間を長くすることができ、これにより、1画素当りの輝度を高くすることができる。また、光源の変調速度を低くすることができ、光源の変調速度が不足してしまうことを防止することができ、確実に画像を描画することができる。
また、第2の反射面の形状を特定することで画像の台形歪みおよび第2の方向の歪みを防止するので、構成が簡易であり、部品点数も削減することができる。
Since the time aperture ratio can be increased, the drawing time per pixel can be lengthened, and thereby the luminance per pixel can be increased. In addition, the modulation speed of the light source can be lowered, and the modulation speed of the light source can be prevented from being insufficient, and an image can be reliably drawn.
Further, by specifying the shape of the second reflecting surface, the trapezoidal distortion of the image and the distortion in the second direction are prevented, so that the configuration is simple and the number of parts can be reduced.
本発明の画像形成装置では、前記第1の反射面の形状は、平面であり、
前記第1の反射面の回動中心軸を中心とする振れ角は、一定であることが好ましい。
これにより、より簡易な構成で、画像の台形歪みおよび第2の方向の歪みを防止することができる。
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面の角速度は、一定であることが好ましい。
これにより、より簡易な構成で、画像の台形歪みおよび第2の方向の歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus of the present invention, the shape of the first reflecting surface is a plane,
It is preferable that a deflection angle around the rotation center axis of the first reflecting surface is constant.
Thereby, the trapezoidal distortion of the image and the distortion in the second direction can be prevented with a simpler configuration.
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the angular velocity of the second reflecting surface is constant.
Thereby, the trapezoidal distortion of the image and the distortion in the second direction can be prevented with a simpler configuration.
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面は、前記第2の反射面の回動中心軸から離間した位置に設けられていることが好ましい。
これにより、より簡易な構成で、画像の台形歪みおよび第2の方向の歪みを防止することができる。
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面の回動中心軸に対して垂直な断面での前記第2の反射面の曲率は、該第2の反射面に沿って変化していることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、画像の第2の方向の歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the second reflecting surface is provided at a position separated from a rotation center axis of the second reflecting surface.
Thereby, the trapezoidal distortion of the image and the distortion in the second direction can be prevented with a simpler configuration.
In the image forming apparatus of the present invention, the curvature of the second reflecting surface in a cross section perpendicular to the rotation center axis of the second reflecting surface changes along the second reflecting surface. It is preferable.
Thereby, the distortion of the image in the second direction can be prevented more easily and reliably.
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面は、凹状に湾曲した湾曲凹面の部位を有し、
前記第2の反射面の回動中心軸に対して垂直な断面での前記湾曲凹面の部位の曲率は、該湾曲凹面に沿って変化していることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、画像の第2の方向の歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus of the present invention, the second reflecting surface has a curved concave surface portion curved in a concave shape,
It is preferable that the curvature of the curved concave surface in a cross section perpendicular to the rotation center axis of the second reflecting surface changes along the curved concave surface.
Thereby, the distortion of the image in the second direction can be prevented more easily and reliably.
本発明の画像形成装置では、前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光出射部から出射された光を前記投影面に対して2次元的に走査したとき、それに対応して、前記第2の反射面上に、前記第1の反射面で反射した光が2次元的に走査されるよう構成されており、
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凹面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置に向って、前記曲率が漸増していることが好ましい。
これにより、さらに確実に、画像の第2の方向の歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, when light emitted from the light emitting unit is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, correspondingly, The light reflected by the first reflecting surface is two-dimensionally scanned on the second reflecting surface,
The curve corresponding to the position in the second direction having the longest distance in the second direction from the image forming apparatus among the areas corresponding to the curved concave surface in the drawing area for drawing the image on the projection surface. The curvature gradually increases from the position on the concave surface toward the position on the curved concave surface corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus. Preferably it is.
Thereby, the distortion of the image in the second direction can be more reliably prevented.
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面は、凸状に湾曲した湾曲凸面の部位を有し、
前記第2の反射面の回動中心軸に対して垂直な断面での前記湾曲凸面の部位の曲率は、該湾曲凸面に沿って変化していることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、画像の第2の方向の歪みを防止することができる。
本発明の画像形成装置では、前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光出射部から出射された光を前記投影面に対して2次元的に走査したとき、それに対応して、前記第2の反射面上に、前記第1の反射面で反射した光が2次元的に走査されるよう構成されており、
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凸面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置に向って、前記曲率が漸増していることが好ましい。
これにより、さらに確実に、画像の第2の方向の歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus of the present invention, the second reflecting surface has a curved convex surface portion curved in a convex shape.
It is preferable that a curvature of a portion of the curved convex surface in a cross section perpendicular to the rotation central axis of the second reflecting surface changes along the curved convex surface.
Thereby, the distortion of the image in the second direction can be prevented more easily and reliably.
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, when light emitted from the light emitting unit is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, correspondingly, The light reflected by the first reflecting surface is two-dimensionally scanned on the second reflecting surface,
Of the region corresponding to the curved convex surface in the drawing region for drawing the image on the projection surface, the curve corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus. The curvature gradually increases from the position on the convex surface toward the position on the curved convex surface corresponding to the position in the second direction with the longest distance in the second direction from the image forming apparatus. Preferably it is.
Thereby, the distortion of the image in the second direction can be more reliably prevented.
本発明の画像形成装置では、前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に対して垂直な断面での前記第2の反射面の曲率は、前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に沿って変化していることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、画像の台形歪みを防止することができる。
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面は、凹状に湾曲した湾曲凹面の部位を有し、
前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に対して垂直な断面での前記湾曲凹面の部位の曲率は、前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に沿って変化していることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、画像の台形歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, the curvature of the second reflecting surface in a cross section perpendicular to the direction on the second reflecting surface corresponding to the second direction is the second direction. It is preferable to change along the direction on the corresponding second reflecting surface.
Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented more easily and reliably.
In the image forming apparatus of the present invention, the second reflecting surface has a curved concave surface portion curved in a concave shape,
The curvature of the curved concave surface in a cross section perpendicular to the direction on the second reflecting surface corresponding to the second direction is on the second reflecting surface corresponding to the second direction. It is preferable that it is changing along the direction.
Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented more easily and reliably.
本発明の画像形成装置では、前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光出射部から出射された光を前記投影面に対して2次元的に走査したとき、それに対応して、前記第2の反射面上に、前記第1の反射面で反射した光が2次元的に走査されるよう構成されており、
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凹面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置に向って、前記曲率が漸増していることが好ましい。
これにより、さらに確実に、画像の台形歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, when light emitted from the light emitting unit is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, correspondingly, The light reflected by the first reflecting surface is two-dimensionally scanned on the second reflecting surface,
The curve corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus among the areas corresponding to the curved concave surface in the drawing area for drawing the image on the projection surface. The curvature gradually increases from the position on the concave surface toward the position on the curved concave surface corresponding to the position in the second direction with the longest distance in the second direction from the image forming apparatus. Preferably it is.
Thereby, the trapezoidal distortion of the image can be prevented more reliably.
本発明の画像形成装置では、前記第2の反射面は、凸状に湾曲した湾曲凸面の部位を有し、
前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に対して垂直な断面での前記湾曲凸面の部位の曲率は、前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に沿って変化していることが好ましい。
これにより、より容易かつ確実に、画像の台形歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus of the present invention, the second reflecting surface has a curved convex surface portion curved in a convex shape.
The curvature of the curved convex surface in a cross section perpendicular to the direction on the second reflecting surface corresponding to the second direction is on the second reflecting surface corresponding to the second direction. It is preferable that it is changing along the direction.
Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented more easily and reliably.
本発明の画像形成装置では、前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光出射部から出射された光を前記投影面に対して2次元的に走査したとき、それに対応して、前記第2の反射面上に、前記第1の反射面で反射した光が2次元的に走査されるよう構成されており、
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凸面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置に向って、前記曲率が漸増していることが好ましい。
これにより、さらに確実に、画像の台形歪みを防止することができる。
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, when light emitted from the light emitting unit is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, correspondingly, The light reflected by the first reflecting surface is two-dimensionally scanned on the second reflecting surface,
The curve corresponding to the position in the second direction with the longest distance in the second direction from the image forming apparatus among the areas corresponding to the curved convex surface in the drawing area for drawing the image on the projection surface. The curvature gradually increases from the position on the convex surface toward the position on the curved convex surface corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus. Preferably it is.
Thereby, the trapezoidal distortion of the image can be prevented more reliably.
本発明の画像形成装置では、前記光走査部は、回動可能に設けられ、前記第1の反射面を有する可動板と、前記可動板を回動可能に支持する支持部と、前記可動板と前記支持部とを連結する連結部と、前記可動板を回動させる駆動手段とを備えるアクチュエーターと、
前記第2の反射面を有するガルバノミラーとを備えることが好ましい。
これにより、エネルギー効率が良く、また、より確実に、時間開口率を高くしつつ、画像の台形歪みおよび第2の方向の歪みを防止することができる。
本発明の画像形成装置では、前記投影面を有するスクリーンを備えることが好ましい。
これにより、画像の視認性が向上する。
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, the optical scanning unit is rotatably provided, has a movable plate having the first reflecting surface, a support unit that rotatably supports the movable plate, and the movable plate. And an actuator comprising: a connecting portion that connects the support portion; and a driving means that rotates the movable plate;
It is preferable to include a galvanometer mirror having the second reflecting surface.
Thereby, it is possible to prevent trapezoidal distortion and distortion in the second direction of the image with high energy efficiency and more reliably increasing the time aperture ratio.
The image forming apparatus of the present invention preferably includes a screen having the projection surface.
Thereby, the visibility of an image improves.
以下、本発明の画像形成装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、代表的に、第1の方向を「水平方向」、第2の方向を「垂直方向」として説明を行う。
<第1実施形態>
まず、本発明の画像形成装置の第1実施形態について説明する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an image forming apparatus of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the first direction is typically described as “horizontal direction” and the second direction as “vertical direction”.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described.
図1は、本発明の画像形成装置の第1実施形態を示す図、図2は、図1に示す画像形成装置のアクチュエーターを示す模式的斜視図、図3は、図1に示す画像形成装置のアクチュエーターの駆動を示す模式的断面図、図4は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーを示す図、図5は、図1に示す画像形成装置の作動制御部、光走査部および光源ユニットを示すブロック図である。また、図6は、図1に示す画像形成装置の動作等を説明するための図であり、図6(a)は、側面図、図6(b)は、投影面を対象とした場合の正面図、図6(c)は、底面図である。また、図7は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの一例を示す図であり、図7(a)は、平面図、図7(b)は、図7(a)中のA−A線での断面図、図7(c)は、図7(a)中のB−B線での断面図である。また、図8は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの他の例を示す図であり、図8(a)は、平面図、図8(b)は、図8(a)中のC−C線での断面図、図8(c)は、図8(a)中のD−D線での断面図である。また、図9は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの形状を説明するための図であり、図9(a)は、側面図、図9(b)は、投影面を対象とした場合の正面図である。また、図10は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの形状を説明するための図であり、図10(a)は、側面図、図10(b)は、投影面を対象とした場合の正面図である。また、図11は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの形状を説明するための図であり、図11(a)は、側面図、図11(b)は、投影面を対象とした場合の正面図である。また、図12は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの形状を説明するための図であり、図12(a)は、側面図、図12(b)は、投影面を対象とした場合の正面図である。また、図13は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの形状を説明するための図であり、図13(a)は、側面図、図13(b)は、投影面を対象とした場合の正面図である。また、図14は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーを示す図である。また、図15は、図1に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーおよびアクチュエーターの可動板を示す図であり、図15(a)は、最近距離走査時を示す図、図15(b)は、最遠距離走査時を示す図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図2、図3、図6〜図15中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
1 is a diagram illustrating a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating an actuator of the image forming apparatus illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is an image forming apparatus illustrated in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a galvano mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an operation control unit, an optical scanning unit, and a light source of the image forming apparatus shown in FIG. It is a block diagram which shows a unit. 6 is a diagram for explaining the operation and the like of the image forming apparatus shown in FIG. 1. FIG. 6 (a) is a side view, and FIG. 6 (b) is for a projection plane. FIG. 6C is a bottom view of the front view. 7 is a diagram illustrating an example of a mirror of the galvanometer mirror of the image forming apparatus illustrated in FIG. 1. FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a diagram in FIG. FIG. 7C is a sectional view taken along line AA, and FIG. 7C is a sectional view taken along line BB in FIG. 8 is a diagram showing another example of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1, in which FIG. 8 (a) is a plan view, and FIG. 8 (b) is FIG. 8 (a). FIG. 8C is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 8A. FIG. 9 is a diagram for explaining the shape of the mirror of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1. FIG. 9 (a) is a side view, and FIG. 9 (b) is a projection plane. FIG. 10 is a diagram for explaining the shape of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1, FIG. 10 (a) is a side view, and FIG. 10 (b) is a projection plane. FIG. 11 is a diagram for explaining the shape of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1, in which FIG. 11 (a) is a side view and FIG. 11 (b) is a projection surface. FIG. 12 is a diagram for explaining the shape of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1, FIG. 12 (a) is a side view, and FIG. 12 (b) is a projection plane. FIG. 13 is a diagram for explaining the shape of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 1. FIG. 13 (a) is a side view, and FIG. 13 (b) is a projection surface. FIG. FIG. 14 is a view showing a mirror of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 15 is a diagram showing the mirror of the galvano mirror and the movable plate of the actuator of the image forming apparatus shown in FIG. 1. FIG. 15 (a) is a diagram showing the closest distance scanning, and FIG. It is a figure which shows the time of farthest distance scanning.
In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 2, 3, and 6 to 15 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
図1に示すように、画像形成装置1は、スクリーン(対象物)2と、スクリーン2上に光を走査して画像(映像)を形成(描画)(投影)する画像形成装置本体3とを有している。以下、これらについて、順次説明する。
スクリーン2の画像形成装置本体3側の表面は、画像形成装置本体3によって光が走査される光走査面、すなわち、投影面21を構成している。この投影面21には、画像形成装置本体3により光が走査されることで、静止画や動画等の所定の画像が描画される。このようなスクリーン2を用いることにより、画像の視認性が向上する。
As shown in FIG. 1, an
The surface of the
スクリーン2の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、アクリル系樹脂、ABS樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
The constituent material of the
次に、画像形成装置本体3について説明する。
図1に示すように、画像形成装置本体3は、光を出射する光源ユニット(光出射部)4と、投影面21に対して光源ユニット4から出射した光を走査する光走査部5と、光源ユニット4および光走査部5の作動(駆動)を制御する作動制御装置(制御手段)8とを有している。
Next, the image forming apparatus
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus
図1に示すように、光源ユニット4は、各色のレーザー光源41r、41g、41bと、各色のレーザー光源41r、41g、41bに対応して設けられたコリメーターレンズ42r、42g、42bおよびダイクロイックミラー43r、43g、43bとを備えている。
図5に示すように、各色のレーザー光源41r、41g、41bは、それぞれ、駆動回路410r、410g、410bと、赤色の光源420r、緑色の光源420g、青色の光源420bとを有しており、図1に示すように、赤色、緑色および青色のレーザー光RR、GG、BBを射出する。レーザー光RR、GG、BBは、それぞれ、作動制御装置8の後述する光源変調部84から送信される駆動信号に対応して変調された状態で射出され、コリメート光学素子であるコリメーターレンズ42r、42g、42bによって平行化されて細いビームとされる。
As shown in FIG. 1, the light source unit 4 includes
As shown in FIG. 5, each color
ダイクロイックミラー43r、43g、43bは、それぞれ、赤色レーザー光RR、緑色レーザー光GG、青色レーザー光BBを反射する特性を有し、各色のレーザー光RR、GG、BBを結合して1つのレーザー光(光)LLを射出する。
なお、コリメーターレンズ42r、42g、42bに代えてコリメーターミラーを用いることができ、この場合も、平行光束の細いビームを形成することができる。また、各色のレーザー光源41r、41g、41bから平行光束が射出される場合、コリメーターレンズ42r、42g、42bは、省略することができる。さらに、レーザー光源41r、41g、41bについては、同様の光束を発生する発光ダイオード等の光源に置換することができる。また、図1の各色のレーザー光源41r、41g、41b、コリメーターレンズ42r、42g、42b、及びダイクロイックミラー43r、43g、43bの順番はあくまで1例であり、各色の組み合わせ(赤色はレーザー光源41r、コリメーターレンズ42r、ダイクロイックミラー43r、緑色はレーザー光源41g、コリメーターレンズ42g、ダイクロイックミラー43g、青色はレーザー光源41b、コリメーターレンズ42b、ダイクロイックミラー43b)を保持したままその順序は自由に設定できる。例えば、光走査部5に近い順に、青色、赤色、緑色という組み合わせも可能である。
The
A collimator mirror can be used in place of the
次に、光走査部5について説明する。
光走査部5は、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを投影面21に対し、水平方向(第1の方向)に走査(水平走査:主走査)すると共に、水平方向の走査速度よりも遅い走査速度で垂直方向(第1の方向に直交する第2の方向)に走査(垂直走査:副走査)することで2次元的に走査するものである。この光走査部5は、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを投影面21に対し、水平方向に走査する水平走査用ミラーであるアクチュエーター(第1の方向走査部)51と、アクチュエーター51の後述する可動板511a(光反射部511eの反射面)の角度(挙動)を検出する角度検出手段(挙動検出手段)52と、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを投影面21に対し、垂直方向に走査する垂直走査用ミラーであるガルバノミラー(第2の方向走査部)12と、ガルバノミラー12の後述するミラー121(ミラー121の反射面125)の角度(挙動)を検出する角度検出手段(挙動検出手段)13とを有している。
Next, the
The
図2に示すように、アクチュエーター51は、いわゆる共振駆動される形態のもの(共振を利用したもの)で、いわゆる1自由度振動系のものであり、基体511と、基体511の下面に対向するよう設けられた対向基板513と、基体511と対向基板513との間に設けられたスペーサー部材512とを有している。
基体511は、可動板511aと、可動板511aを回動可能に支持する支持部511bと、可動板511aと支持部511bとを連結する1対の連結部511c、511dとを有している。
As shown in FIG. 2, the
The
可動板511aは、その平面視にて、略長方形状をなしている。このような可動板511aの上面には、光反射性を有する光反射部(ミラー)511eが設けられている。光反射部511eの表面(上面)は、光を反射する反射面(第1の反射面)を構成し、その形状は、平面(平面状)である。光反射部511eは、例えば、Al、Ni等の金属膜で構成されている。また、可動板511aの下面には、永久磁石514が設けられている。
The
支持部511bは、可動板511aの平面視にて、可動板511aの外周を囲むように設けられている。すなわち、支持部511bは、枠状をなしていて、その内側に可動板511aが位置している。
連結部511cは、可動板511aの左側にて、可動板511aと支持部511bとを連結し、連結部511dは、可動板511aの右側にて、可動板511aと支持部511bとを連結している。
The
The connecting
連結部511c、511dは、それぞれ、長手形状をなしている。また、連結部511c、511dは、それぞれ、弾性変形可能である。このような1対の連結部511c、511dは、互いに同軸的に設けられており、この軸(以下「回動中心軸J」と言う)を中心(回動中心)として、可動板511aが支持部511bに対して回動する。
このような基体511は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、可動板511aと支持部511bと連結部511c、511dとが一体的に形成されている。このように、シリコンを主材料とすることにより、優れた回動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、微細な処理(加工)が可能であり、アクチュエーター51の小型化を図ることができる。
Each of the connecting
Such a
スペーサー部材512は、枠状をなしていて、その上面が基体511の下面と接合している。また、スペーサー部材512は、可動板511aの平面視にて、支持部511bの形状とほぼ等しくなっている。このようなスペーサー部材512は、例えば、各種ガラス、各種セラミックス、シリコン、SiO2などで構成されている。
なお、スペーサー部材512と基体511との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤等の別部材を介して接合してもよいし、スペーサー部材512の構成材料などによっては陽極接合などを用いてもよい。
The
The method for joining the
対向基板513は、スペーサー部材512と同様に、例えば、各種ガラス、シリコン、SiO2などで構成されている。このような対向基板513の上面であって、可動板511aと対向する部位には、コイル515が設けられている。
永久磁石514は、板棒状をなしていて、可動板511aの下面に沿って設けられている。このような永久磁石514は、可動板511aの平面視にて、回動中心軸(第1の回動中心軸)Jに対して直交する方向に磁化(着磁)されている。すなわち、永久磁石514は、両極(S極、N極)を結んだ線分が、回動中心軸Jに対して直交するよう設けられている。図3に示すように、本実施形態では、回動中心軸Jの左側がN極、右側がS極となっている。
Similar to the
The
このような永久磁石514としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石などを用いることができる。
コイル515は、可動板511aの平面視にて、永久磁石514の外周を囲むように設けられている。
また、アクチュエーター51は、コイル515に電圧を印加する電圧印加手段(駆動回路)516を有している。電圧印加手段516は、印加する電圧の電圧値や周波数等の各条件を調整(変更)し得るように構成されている。この電圧印加手段516、コイル515および永久磁石514等により、可動板511aを回動させる駆動手段517が構成される。
The
The
In addition, the
コイル515には、作動制御装置8の制御により、電圧印加手段516から所定の電圧が印加され、所定の電流が流れる。
例えば、作動制御装置8の制御により、電圧印加手段516からコイル515に交番電圧を印加すると、それに応じて電流が流れ、可動板511aの厚さ方向(図3中上下方向)の磁界が発生し、かつ、その磁界の向きが周期的に切り換わる。すなわち、コイル515の上側付近がS極、下側付近がN極となる状態Aと、コイル515の上側付近がN極、下側付近がS極となる状態Bとが交互に切り換わる。
A predetermined voltage is applied to the
For example, when an alternating voltage is applied from the
状態Aでは、図3(a)に示すように、永久磁石514の右側が、コイル515への通電により発生する磁界との反発力により上側へ変位するとともに、永久磁石514の左側が、前記磁界との吸引力により下側へ変位する。これにより、可動板511aが反時計回りに回動して傾斜する。
反対に、状態Bでは、図3(b)に示すように、永久磁石514の右側が下側へ変位するとともに、永久磁石514の左側が上側へ変位する。これにより、可動板511aが時計回りに回動して傾斜する。
このような状態Aと状態Bとを交互に繰り返すことにより、連結部511c、511dを捩り変形させながら、可動板511aが回動中心軸Jまわりに回動(振動)する。
In the state A, as shown in FIG. 3A, the right side of the
On the contrary, in the state B, as shown in FIG. 3B, the right side of the
By alternately repeating the state A and the state B, the
また、作動制御装置8の制御により、電圧印加手段516からコイル515に印加する電圧を調整することにより、流れる電流を調整することができ、これにより、可動板511a(光反射部511eの反射面)の回動中心軸Jを中心とする振れ角(振幅)を調整することができる。本実施形態では、前記可動板511aの振れ角が一定になるようにする。なお、前記振れ角とは、可動板511aが時計回り(所定方向)に回動したときの最大角度と、それに続いて反時計回り(前記と逆方向)に回動したときの最大角度との差である。
なお、このようなアクチュエーター51の構成としては、可動板511aを回動させることができれば、特に限定されず、例えば、駆動方式については、コイル515と永久磁石514とを用いた電磁駆動に代えて、例えば、圧電素子を用いた圧電駆動や静電引力を用いた静電駆動としてもよい。
Also, the current applied can be adjusted by adjusting the voltage applied from the voltage application means 516 to the
The configuration of the
図4に示すように、ガルバノミラー12は、表面に光を反射する反射面(第2の反射面)125を有し、回動中心軸(第2の回動中心軸)Jaを中心に回動可能に設けられたミラー121と、ミラー121を回動させるモーター(駆動源)122およびモーター122の駆動回路123を有する駆動手段124とを備えている。このガルバノミラー12は、駆動回路123によりモーター122が正転と反転とを交互に繰り返し、これにより、ミラー121が回動中心軸Jaまわりに回動(振動)する。なお、ミラー121の反射面125の形状は、後に詳述する。
As shown in FIG. 4, the
図1に示すように、アクチュエーター51と、ガルバノミラー12とは、互いの回動中心軸J、Jaが直交するように設けられている。アクチュエーター51と、ガルバノミラー12とをこのように設けることにより、投影面21に対し、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを2次元的に(互いに直交する2方向に)走査することができる。これにより、比較的簡単な構成で、投影面21に2次元画像を描画することができる。
As shown in FIG. 1, the
光源ユニット4から出射した光は、アクチュエーター51の光反射部511eの反射面で反射し、次いで、ガルバノミラー12のミラー121の反射面125で反射し、スクリーン2の投影面21に投射(照射)される。そして、光反射部511eを回動させると共に(同時に)、その角速度(速度)よりも遅い角速度でミラー121を回動させることにより、光源ユニット4から出射したレーザー光LLは、投影面21に対し、水平方向に走査される共に(同時に)、その水平方向の走査速度よりも遅い走査速度で垂直方向に走査される。これにより、光源ユニット4から出射したレーザー光LLは、投影面21に対し、2次元的に走査され、投影面21に画像が描画される。
The light emitted from the light source unit 4 is reflected by the reflecting surface of the
次に、アクチュエーター51の可動板511a(光反射部511eの反射面)の角度を検出する角度検出手段52について説明する。
図2に示すように、角度検出手段52は、アクチュエーター51の連結部321c上に設けられた圧電素子521と、圧電素子521から発生する起電力を検出する起電力検出部522と、起電力検出部522の検出結果に基づいて可動板511aの角度(挙動)を求める(検知する)角度検知部(挙動検知部)523とを有している。
Next, the angle detection means 52 for detecting the angle of the
As shown in FIG. 2, the angle detection means 52 includes a
圧電素子521は、可動板511aの回動に伴って連結部511cが捩り変形すると、それに伴って変形する。圧電素子521は、外力が付与されていない自然状態から変形すると、その変形量に応じた大きさの起電力を発生する性質を有しているため、角度検知部523は、起電力検出部522で検出された起電力の大きさに基づいて、連結部511cの捩れの程度を求め、さらに、その捩れの程度から可動板511a(光反射部511eの反射面)の角度(回動角)を求める。また、角度検知部523は、可動板511aの回動中心軸Jを中心とする振れ角を求める。この可動板511aの角度および振れ角の情報を含む信号は、角度検知部523から作動制御装置8に送信される。
When the connecting
なお、前記検出する可動板511aの角度は、アクチュエーター51のいずれの状態のときを基準(角度が0°)としたときの角度に設定してもよく、例えば、アクチュエーター51の初期状態(コイル515に電圧が印加されていない状態)のときを基準(角度が0°)としたときの角度に設定することができる。
また、前記可動板511aの角度の検出は、リアルタイムで(連続的に)行ってもよく、また、間欠的に行ってもよい。また、角度検出手段52としては、可動板511aの角度を検出することができれば、本実施形態のような圧電素子を用いたものに限定されないことは、言うまでもない。
Note that the angle of the
Further, the detection of the angle of the
次に、ガルバノミラー12のミラー121(ミラー121の反射面125)の角度を検出する角度検出手段13について説明する。
図4に示すように、角度検出手段13は、ガルバノミラー12に設けられたエンコーダー131と、エンコーダー131から送出される信号を受信し、その信号に含まれる情報に基づいてミラー121の角度(挙動)を求める(検知する)角度検知部(挙動検知部)132とを有している。
Next, the angle detection means 13 for detecting the angle of the
As shown in FIG. 4, the angle detection means 13 receives an
駆動手段124の作動によりミラー121が回動すると、それに応じて、エンコーダー131から角度検知部132に信号が送信される。角度検知部132は、エンコーダー131から送信される信号に含まれる情報に基づいて、ミラー121の角度(回動角)を求める。このミラー121の角度の情報を含む信号は、角度検知部132から作動制御装置8に送信される。
When the
なお、前記検出するミラー121の角度は、ガルバノミラー12のいずれの状態のときを基準(角度が0°)としたときの角度に設定してもよい。
また、前記ミラー121の角度の検出は、リアルタイムで(連続的に)行ってもよく、また、間欠的に行ってもよい。また、角度検出手段13としては、ミラー121の角度を検出することができれば、本実施形態のようなエンコーダーを用いたものに限定されないことは、言うまでもない。
The angle of the
The angle of the
次に、作動制御装置8について説明する。
図5に示すように、作動制御装置8は、画像を描画する際に用いられる映像データ(画像データ)を記憶する映像データ記憶部(映像データ記憶手段)81と、映像データ演算部82と、描画タイミング生成部83と、光源変調部(光変調部)84と、振れ角指示部(振幅指示部)85と、角度指示部86とを有している。なお、作動制御装置8の詳細な説明は、後述する画像形成装置1の動作の説明とともに行う。
この画像形成装置1では、光走査部5のガルバノミラー12は、回動中心軸Jaの方向から見たとき、ミラー121(反射面125)が回動することにより、可動板511aの光反射部511eの反射面で反射したレーザー光(光)LLの反射面125への照射位置が変化するよう構成されている。
Next, the operation control device 8 will be described.
As shown in FIG. 5, the operation control device 8 includes a video data storage unit (video data storage unit) 81 that stores video data (image data) used when drawing an image, a video
In this
本実施形態では、図15に示すように、反射面125は、回動中心軸Jaから離間した位置に設けられており、これにより、ミラー121が回動することにより、光反射部511eの反射面で反射したレーザー光LLの反射面125への照射位置が変化するようになっている。例えば、描画領域142のうちのミラー121の反射面125からの垂直方向の距離が最も短い(近い)部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査するときは、図15(a)に示すように、レーザー光LLは、反射面125の一方(図15中の右上)の端部に照射され、反射する。一方、描画領域142のうちのミラー121の反射面125からの垂直方向の距離が最も長い(遠い)部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査するときは、図15(b)に示すように、レーザー光LLは、反射面125の他方(図15中の左下)の端部に照射され、反射する。すなわち、本実施形態では、光源ユニット4からレーザー光LLを出射した光出射状態で、光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21に対して2次元的に走査したとき、それに対応して、反射面125上に、光反射部511eの反射面で反射したレーザー光LLが2次元的に走査されるよう構成されている。また、ミラー121(反射面125)の角速度は、一定にする。
なお、回動中心軸Jaの反射面125からの離間距離は、特に限定されず、例えば、反射面125上でのレーザー光LLのスポットサイズ、垂直方向の解像度等の諸条件に応じて、適宜設定することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the
The separation distance of the rotation center axis Ja from the reflecting
図6に示すように、ミラー121の反射面125は、光源ユニット4からレーザー光(光)LLを出射した光出射状態(以下、単に「光出射状態」とも言う)で、光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21に対して2次元的に走査したとき、投影面21上でのレーザー光LLの水平方向の振れ幅(以下、単に「レーザー光(光)LLの振れ幅」とも言う)が、垂直方向に沿って一定になるような曲面形状を有している。特に、本実施形態では、可動板511aの回動中心軸Jを中心とする振れ角(以下、単に「可動板511aの振れ角」とも言う)が一定であるので、反射面125は、光出射状態で、かつ可動板511aの振れ角を一定にした状態で、光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21に対して2次元的に走査したとき、レーザー光LLの振れ幅が、垂直方向に沿って一定になるような曲面形状を有している。これにより、簡易が構成で、時間開口率(画像の描画を行う期間の割合)を高くしつつ、画像の台形歪み(水平方向の歪み)(第1の方向の歪み)を防止することができる。
As shown in FIG. 6, the reflecting
なお、前記振れ幅とは、光出射状態で、可動板511aが時計回り(所定方向)に最大角度まで回動したときの投影面21上でのレーザー光LLの位置と、それに続いて可動板511aが反時計回り(前記と逆方向)に最大角度まで回動したときの投影面21上でのレーザー光LLの位置との水平方向の距離(間隔)、すなわち、図6に示すように、光出射状態でそのレーザー光LLを投影面21上に2次元的に走査したときの、投影面21上でのレーザー光LLの軌跡である複数の描画ライン(走査ライン)141のそれぞれの水平方向の長さである。
The deflection width is the position of the laser beam LL on the
また、図6に示すように、ミラー121の反射面125は、光出射状態で、光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21に対して2次元的に走査したとき、投影面21上の垂直方向に沿って並ぶ描画ライン(走査ライン)141の間隔が一定になるような曲面形状を有している。特に、本実施形態では、ミラー121の角速度が一定であるので、反射面125は、光出射状態で、かつミラー121の角速度を一定にした状態で、光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21に対して2次元的に走査したとき、描画ライン141の間隔が一定になるような曲面形状を有している。これにより、簡易な構成で、容易かつ確実に、画像の垂直方向の歪み(第2の方向の歪み)を防止することができる。
また、画像形成装置1は、垂直方向(第2の方向)の走査(以下、単に「垂直走査」とも言う)を往路のみで行い、その垂直走査の往路において、水平方向(第1の方向)の走査(以下、単に「水平走査」とも言う)を往路および復路のそれぞれで行って画像を描画するよう構成されている。
Further, as shown in FIG. 6, the
Further, the
光出射状態で光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21上に2次元的に走査したときの、投影面21上でのレーザー光LLの軌跡は、ジグザグ状になる。すなわち、複数の描画ライン141は、ジグザグに配置される。各描画ライン141のうち、左側の端部および右側端部は、それぞれ、ミラー121の角速度(速度)が小さく、描画に適さず、このため、その左側の端部および右側端部を除いて、画像を描画する領域である描画領域142を設定する。この描画領域142は、投影面21上に、例えば、長方形(正方形を含む)をなすように設定される。そして、前述したように、描画領域142において、上側から奇数番目の各描画ライン141について、隣り合う描画ライン141同士の垂直方向の間隔が一定になり、同様に、上側から偶数番目の各描画ライン141について、隣り合う描画ライン141同士の垂直方向の間隔が一定になる。
When the laser light LL emitted from the light source unit 4 in the light emission state is scanned two-dimensionally on the
なお、光出射状態で光源ユニット4から出射されたレーザー光LLを投影面21に対して2次元的に走査したとき、投影面21上の画像が描画される領域(レーザー光LLが走査される領域)は、すべての部位が描画に適しているか否かは別として、画像の描画が可能であり、その領域を「描画可能領域」と言う。また、描画可能領域に対応する反射面125上での領域(描画で使用する可能性のある領域)を「使用可能領域」と言う。
In addition, when the laser light LL emitted from the light source unit 4 in the light emission state is scanned two-dimensionally with respect to the
次に、スクリーン2の投影面21上に画像を描画する際の画像形成装置1の動作(作用)について説明する。
まず、図5に示すように、画像形成装置本体3に映像データが入力される。入力された映像データは、映像データ記憶部81に一時的に記憶され、その映像データ記憶部81から読み出され、その映像データを用いて画像の描画が行われる。この場合、映像データのすべてが映像データ記憶部81に記憶された後に、画像の描画を開始してもよく、また、映像データの一部が映像データ記憶部81に記憶された後に、画像の描画を開始し、その画像の描画と並行して続きの映像データを映像データ記憶部81に記憶するようにしてもよい。
Next, the operation (action) of the
First, as shown in FIG. 5, video data is input to the image forming apparatus
映像データの一部が映像データ記憶部81に記憶された後に画像の描画を開始する場合は、初めに、好ましくは、少なくとも1フレーム分、より好ましくは、2フレーム分以上(例えば、2フレーム分)の映像データを映像データ記憶部81に記憶し、その後に画像の描画を開始する。
描画タイミング生成部83では、描画タイミング情報が生成され、その描画タイミング情報は、映像データ演算部82に送出される。描画タイミング情報には、描画を行うタイミングの情報等が含まれる。
In the case where drawing of an image is started after a part of the video data is stored in the video
The drawing
映像データ演算部82は、描画タイミング生成部83から入力された描画タイミング情報に基づいて、映像データ記憶部81から描画する画素に対応する映像データを読み出し、各種の補正演算等を行った後、各色の輝度データを光源変調部84に送出する。
光源変調部84は、映像データ演算部82から入力された各色の輝度データに基づいて、各駆動回路410r、410g、410bを介して各光源420r、420g、420bの変調を行う。すなわち、各光源420r、420g、420bのオン/オフや、出力の調整(増減)等を行う。
Based on the drawing timing information input from the drawing
The light
アクチュエーター51側の角度検出手段52は、その可動板511aの角度および振れ角を検出し、その角度および振れ角の情報(可動板511aの角度情報)を作動制御装置8の描画タイミング生成部83および振れ角指示部85に送出する。また、ガルバノミラー12側の角度検出手段13は、そのミラー121の角度を検出し、その角度の情報(ミラー121の角度情報)を作動制御装置8の角度指示部86に送出する。
The angle detection means 52 on the
角度指示部86では、角度検出手段13から入力されたミラー121の角度の情報に基づいて、ミラー121の角速度が所定値(一定値)となるように、ガルバノミラー12の駆動手段124に駆動データを送出する。駆動手段124は、前記駆動データに基づいて、モーター122を駆動し、これにより、ミラー121の角速度は、前記所定値になる。
また、振れ角指示部85では、角度検出手段52から入力された可動板511aの振れ角の情報に基づいて、可動板511aの振れ角が所定値(一定値)となるように、アクチュエーター51の駆動手段517に駆動データを送出する。駆動手段517は、前記駆動データに基づいて、コイル515に電圧を印加して電流を流し、所定の磁界を発生させる。これにより、可動板511aの振れ角は、前記所定値になる。このようにして、ミラー121の角速度が常に一定値になるようにガルバノミラー12の駆動を制御し、かつ可動板511aの振れ角が常に一定値になるようにアクチュエーター51の駆動を制御しつつ、描画領域142の各描画ライン141上に、順次、レーザー光LLを走査し、画像を描画してゆく。
以上のようにして、各フレームについて、それぞれ、例えば、左上から描画を開始し、ジグザグに右下まで描画する。
Based on the angle information of the
In addition, the swing
As described above, for each frame, for example, drawing is started from the upper left, and drawing is performed zigzag to the lower right.
次に、ミラー121の反射面125の形状について、図7を参照して、さらに詳細に説明する。
まず、図7(c)に示すように、垂直方向に対応する反射面125上での方向(y軸)に対して垂直な断面(図7中のB−B線での断面)(以下「第2の断面」とも言う)での反射面125の曲率(平均値)は、y軸に沿って変化している。すなわち、反射面125の断面として、第2の断面を、y軸に沿って連続的にとり、各第2の断面での反射面125の曲率を比較したとき、その曲率は、y軸に沿って変化している。
Next, the shape of the reflecting
First, as shown in FIG. 7C, a cross-section perpendicular to the direction (y-axis) on the
このような反射面125の形態としては、反射面125が、例えば、回動中心軸Jaの方向に沿って凹状に湾曲した湾曲凹面の部位と、回動中心軸Jaの方向に沿って凸状に湾曲した湾曲凸面の部位とのいずれか一方、または、両方を有している場合が挙げられる。
この場合、反射面125のうちの湾曲凹面の部位では、第2の断面での湾曲凹面の部位の曲率は、y軸に沿って変化している。すなわち、描画領域142における反射面125の湾曲凹面に対応する領域のうち、画像形成装置本体3(画像形成装置1)からの垂直方向の距離が最も短い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置から、画像形成装置本体3からの垂直方向の距離が最も長い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置に向って、前記曲率が漸増している。
As a form of such a reflecting
In this case, in the curved concave surface portion of the
また、反射面125のうちの湾曲凸面の部位では、第2の断面での湾曲凸面の部位の曲率は、y軸に沿って変化している。すなわち、描画領域142における反射面125の湾曲凸面に対応する領域のうち、画像形成装置本体3(画像形成装置1)からの垂直方向の距離が最も長い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置から、画像形成装置本体3からの垂直方向の距離が最も短い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置に向って、前記曲率が漸増している。
Further, in the curved convex surface portion of the reflecting
また、図7(b)に示すように、回動中心軸Jaに対して垂直な断面(図7中のA−A線での断面)(以下「第1の断面」とも言う)での反射面125の曲率は、その反射面125に沿って変化している。
このような反射面125の形態としては、反射面125が、例えば、y軸方向に沿って凹状に湾曲した湾曲凹面の部位と、y軸方向に沿って凸状に湾曲した湾曲凸面の部位とのいずれか一方、または、両方を有している場合が挙げられる。
Further, as shown in FIG. 7B, reflection at a cross section (cross section taken along the line AA in FIG. 7) perpendicular to the rotation center axis Ja (hereinafter also referred to as “first cross section”). The curvature of the
As a form of such a
この場合、反射面125のうちの湾曲凹面の部位では、第1の断面での湾曲凹面の部位の曲率は、その湾曲凹面に沿って変化している。すなわち、描画領域142における反射面125の湾曲凹面に対応する領域のうち、画像形成装置本体3(画像形成装置1)からの垂直方向の距離が最も長い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置から、画像形成装置本体3からの垂直方向の距離が最も短い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置に向って、前記曲率が漸増している。
In this case, in the curved concave surface portion of the reflecting
また、反射面125のうちの湾曲凸面の部位では、第1の断面での湾曲凸面の部位の曲率は、その湾曲凸面に沿って変化している。すなわち、描画領域142における反射面125の湾曲凸面に対応する領域のうち、画像形成装置本体3(画像形成装置1)からの垂直方向の距離が最も短い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置から、画像形成装置本体3からの垂直方向の距離が最も長い垂直方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置に向って、前記曲率が漸増している。
Further, in the curved convex surface portion of the reflecting
また、反射面125が湾曲凹面の部位および湾曲凸面の部位を有している場合は、描画領域142における反射面125に対応する領域のうち、画像形成装置本体3(画像形成装置1)からの垂直方向の距離が短い方の位置に対応する反射面125の部位を湾曲凹面とし、長い方の位置に対応する反射面125の部位を湾曲凸面とする。
次に、ミラー121の反射面125の形状を数式を用いて特定する。すなわち、第1の断面での反射面125の各部における法線127と、光反射部511eで反射して反射面125の各部に入射するレーザー光LL(入射光)の光軸71とのなす角(角度)β(図7参照)を表す式を示し、さらに、第2の断面での反射面125の各部における法線127と、垂直方向に対応する反射面125上での方向に延びる直線(後述するy軸に対して平行な直線)61とのなす角(角度)γ(図7参照)を表す式を示し、これにより、反射面125の形状を特定する。
Further, when the reflecting
Next, the shape of the reflecting
なお、本実施形態では、投影面21に対し、垂直方向の斜め方向から画像を投影する斜め投射の場合について説明する。また、第1の断面での反射面125の形状については、反射面125が、凸状に湾曲した湾曲凸面の部位を有する場合について説明する。
まず、図6に示すように、投影面21上の描画領域142の垂直方向の長さ(高さ)をD、水平方向の長さ(幅)をW、描画領域142のうちのミラー121の反射面125に最も近い部位とその反射面125との垂直方向の距離をL(Y軸方向を「正」とする)、反射面125と投影面21との距離をH、反射面125と光反射部511eの反射面との距離をhとする。また、図6に示すように、互いに直交するX軸およびY軸を想定し、投影面21上の現在の描画位置の座標を(X,Y)とする(−W/2≦X≦W/2、0≦Y≦D)。なお、Y軸の方向を垂直方向、X軸の方向を水平方向とする。
In the present embodiment, a case of oblique projection in which an image is projected from a diagonal direction on the
First, as shown in FIG. 6, the vertical length (height) of the
また、描画領域142における垂直方向の描画ライン141の総数(垂直解像度)をVres[ライン]、1つの描画ライン141上にレーザー光LLを走査するときのミラー121の回動角度(角速度)をω[rad/ライン]とする。
また、図7に示すように、描画領域142に対応する反射面125上での領域(描画で使用する領域)である使用領域129の垂直方向に対応する反射面125上での方向の長さ(高さ)をd、使用領域129の水平方向に対応する反射面125上での方向の長さ(幅)をwとする。また、図7に示すように、反射面125側にも、前記X軸およびY軸にそれぞれ対応する互いに直交するx軸およびy軸を想定し、投影面21上の現在の描画位置の座標(X,Y)に対応する反射面125上の座標を(x,y)とする。なお、y軸の方向を、垂直方向に対応する反射面125上での方向、x軸の方向を、水平方向に対応する反射面125上での方向とする。また、図7には、描画領域142に対応する反射面125上での領域(描画で使用する領域)である使用領域129を示す。
Also, the total number (vertical resolution) of the
Further, as shown in FIG. 7, the length of the direction on the
また、図14に示すように、角度基準ライン62を設定する。この角度基準ライン62は、第1の断面において、描画領域142のうちのミラー121の反射面125からの垂直方向の距離が最も短い(近い)部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査しているとき(以下、単に「最近距離走査時」とも言う)における、描画領域142のうちのミラー121の反射面125からの垂直方向の距離が最も長い(遠い)部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査しているとき(以下、単に「最遠距離走査時」とも言う)に、そのレーザー光LLが走査される反射面125上の部位(以下、単に「最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位」とも言う)と、回動中心軸Jaとを結んだ直線とする。
Further, as shown in FIG. 14, an
また、図7に示すように、描画ライン141の0ライン目を基準ラインとし、nライン目(nは、整数)の描画ライン141上にレーザー光LLを走査し、mドット目(mは整数でx0=−w/2)の画素を描画する時、すなわち、ミラー121が、角度基準ライン62上に最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位と回動中心軸Jaとを結んだ直線63が位置している状態(最近距離走査時)からnωの角度だけ回動したとき、反射面125に入射するレーザー光LLの光軸71とその反射面125の交点(反射点)Qの座標を(xm,yn)とする。なお、交点Qは、実際は、nライン目にレーザー光LLが反射面125上を走査する軌跡上の任意の点で、xmは−w/2からw/2の範囲で変化する。
Further, as shown in FIG. 7, the 0th line of the
そして、第1の断面における反射面125の座標(xm,yn)の部位の法線127と、反射面125の座標(xm,yn)の部位に入射するレーザー光LLの光軸71とのなす角(角度)をβ、第1の断面における反射面125の座標(xm,yn)の部位でのレーザー光LLの反射光の光軸72と、投影面21とのなす角(角度)をαとする。また、第2の断面における反射面125の座標(xm,yn)の部位の法線127と、垂直方向に対応する反射面125上での方向に延びる直線(y軸に対して平行な直線)61とのなす角(角度)をγとする。
このような条件(前提)において、前記反射面125の座標(xm,yn)の部位の法線127と直線61とのなす角(角度)γは、下記式(1)で表される。なお、図7(c)中の反時計回りの方向の角度を「正」とする。
Then, the normal 127 of the part of the coordinate (x m , y n ) of the reflecting
Under such conditions (premise), an angle (angle) γ formed by the normal 127 and the
また、前記反射面125の座標ynの部位でのレーザー光LLの反射光の光軸72と、投影面21とのなす角(角度)αは、下記式(2)で表される。
Further, the
従って、前記反射面125の座標ynの部位の法線127と、反射面125の座標ynの部位に入射するレーザー光LLの光軸71とのなす角(角度)βは、下記式(3)で表される。
Therefore, the the normal 127 of the site coordinate y n of the reflecting
ここで、図7(c)に示すように、第2の断面での反射面125の形状が凹状の曲線形状の場合、すなわち、反射面125の形状が凹状の曲面形状の場合は、図7(c)に示される位置でのγは、正の角度となる。
一方、図8(c)に示すように、第2の断面での反射面125の形状が凸状の曲線形状の場合、すなわち、反射面125の形状が凸状の曲面形状の場合は、図8(c)に示される位置でのγは、負の角度となる。
そして、図示しないが、第2の断面での反射面125の形状が直線状の場合は、γは、0°となる。
Here, as shown in FIG. 7C, when the shape of the reflecting
On the other hand, as shown in FIG. 8C, when the shape of the
Although not shown, when the shape of the reflecting
また、下記式(4)が成り立つ場合は、図9に示すように、描画領域142のうちのミラー121の反射面125からの垂直方向の距離が最も短い(近い)部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査しているときに、そのレーザー光LLが走査される反射面125上の部位(以下、単に「最近距離走査時に対応する反射面125上の部位」とも言う)の第2の断面での形状は、直線状(平面状)である。また、図10に示すように、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位よりも図10中上側の部位の第2の断面での反射面125の形状は、描画領域142のうちのミラー121の反射面125からの垂直方向の距離が最も長い(遠い)部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査しているときに、そのレーザー光LLが走査される反射面125上の部位(最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位)まで、凹状の曲線形状(曲面形状)である。そして、第2の断面での反射面125の曲率は、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位から最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位に向って、漸増している。
Further, when the following formula (4) is satisfied, as shown in FIG. 9, the horizontal direction so that the vertical distance from the reflecting
また、下記式(5)が成り立つ場合は、第2の断面での反射面125の形状は、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位から最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位まで、凹状の曲線形状(曲面形状)であり、第2の断面での反射面125の曲率は、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位から最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位に向って、漸増している。
When the following formula (5) is satisfied, the shape of the
また、下記式(6)が成り立つ場合は、図12に示すように、最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位の第2の断面での形状は、直線状(平面状)である。また、図11に示すように、最近遠距離走査時に対応する反射面125上の部位よりも図11中下側の部位の第2の断面での反射面125の形状は、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位まで、凸状の曲線形状(曲面形状)である。そして、第2の断面での反射面125の曲率は、最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位から最近距離走査時に対応する反射面125上の部位に向って、漸増している。
Further, when the following formula (6) is satisfied, as shown in FIG. 12, the shape of the portion on the
また、下記式(7)が成り立つ場合は、第2の断面での反射面125の形状は、最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位から最近距離走査時に対応する反射面125上の部位まで、凸状の曲線形状(曲面形状)であり、第2の断面での反射面125の曲率は、最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位から最近距離走査時に対応する反射面125上の部位に向って、漸増している。
When the following expression (7) is satisfied, the shape of the
また、下記式(8)が成り立つ場合は、図13に示すように、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位と、最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位との間に位置する部位128の第2の断面での形状が直線状(平面状)である。
また、部位128よりも図13中上側の部位の第2の断面での反射面125の形状は、最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位まで、凹状の曲線形状(曲面形状)であり、その第2の断面での反射面125の曲率は、部位128から最遠距離走査時に対応する反射面125上の部位に向って、漸増している。
また、部位128よりも図13中下側の部位の第2の断面での反射面125の形状は、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位まで、凸状の曲線形状(曲面形状)であり、その第2の断面での反射面125の曲率は、部位128から最近距離走査時に対応する反射面125上の部位に向って、漸増している。
Further, when the following formula (8) is satisfied, as shown in FIG. 13, between the part on the reflecting
In addition, the shape of the reflecting
Further, the shape of the reflecting
なお、部位128のY座標(Ybase)は、下記式(9)を満たし、Dより小さい正数(0<Ybase<D)である。 The Y coordinate (Y base ) of the part 128 satisfies the following formula (9) and is a positive number smaller than D (0 <Y base <D).
以上説明したように、この画像形成装置1によれば、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅が、垂直方向に沿って一定になるので、非描画領域を非常に小さくすることができ、これによって、時間開口率を高くしつつ、画像の台形歪みを防止することができる。
また、ミラー121に対する複雑な制御が不要になり、容易かつ確実に、画像の垂直方向の歪みを防止することができる。
As described above, according to the
Further, complicated control on the
そして、時間開口率を高くすることができるので、1画素当りの描画時間を長くすることができ、これにより、1画素当りの輝度を高くすることができる。また、レーザー光源41r、41g、41bの変調速度を低くすることができ、レーザー光源41r、41g、41bの変調速度が不足してしまうことを防止することができ、確実に画像を描画することができる。
また、ミラー121の反射面125の形状を特定することで画像の台形歪みおよび垂直方向の歪みを防止するので、構成が簡易であり、部品点数も削減することができる。
Since the time aperture ratio can be increased, the drawing time per pixel can be lengthened, and thereby the luminance per pixel can be increased. In addition, the modulation speed of the
Further, by specifying the shape of the reflecting
<第2実施形態>
次に、本発明の画像形成装置の第2実施形態について説明する。
図16は、本発明の画像形成装置の第2実施形態を示す図であり、図16(a)は、側面図、図16(b)は、投影面を対象とした場合の正面図である。また、図17は、図16に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの一例を示す図であり、図17(a)は、平面図、図17(b)は、図17(a)中のE−E線での断面図、図17(c)は、図17(a)中のF−F線での断面図である。また、図18は、図16に示す画像形成装置のガルバノミラーのミラーの他の例を示す図であり、図18(a)は、平面図、図18(b)は、図18(a)中のG−G線での断面図、図18(c)は、図18(a)中のH−H線での断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図16〜図18中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described.
FIG. 16 is a diagram illustrating a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention, in which FIG. 16A is a side view, and FIG. 16B is a front view when a projection surface is targeted. . 17 is a diagram illustrating an example of the galvanometer mirror of the image forming apparatus illustrated in FIG. 16. FIG. 17A is a plan view, and FIG. 17B is a diagram in FIG. FIG. 17C is a cross-sectional view taken along the line E-E, and FIG. 17C is a cross-sectional view taken along the line F-F in FIG. 18 is a view showing another example of the galvanometer mirror of the image forming apparatus shown in FIG. 16, FIG. 18 (a) is a plan view, and FIG. 18 (b) is a view shown in FIG. 18 (a). FIG. 18C is a cross-sectional view taken along the line H-H in FIG. 18A.
In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 16 to 18 is referred to as “upper”, the lower side is referred to as “lower”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”.
以下、第2実施形態の画像形成装置について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図16に示すように、第2実施形態では、投影面21に対し、正面方向から画像を投影する正投射の場合について説明する。
正投射を行う画像形成装置1は、図6(a)に示す斜め投射を行う画像形成装置1において、投影面21を画像形成装置本体3に対して、図6(a)および図16(a)中の時計回りに90°回転させることで実現することができる。
Hereinafter, the image forming apparatus according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
As shown in FIG. 16, in the second embodiment, a case of normal projection in which an image is projected from the front direction on the
The
まず、図16に示すように、ミラー121の反射面125から投影面21に引いた垂線211と投影面21との交点Pと、投影面21上の描画領域142の垂直方向の中心を通り、水平方向に延びる中心線Mとの垂直方向の距離をL1とする。また、図17に示すように、第1の断面における反射面125の座標ynの部位でのレーザー光LLの反射光の光軸72と、反射面125から投影面21に引いた垂線211とのなす角(角度)をαとする。
前記αは、下記式(10)で表される。なお、反射光の光軸72が交点Pよりも図17(b)中上側に位置するときのαの角度を「正」、図17(b)中下側に位置するときのαの角度を「負」とする。
First, as shown in FIG. 16, it passes through the intersection P between the perpendicular 211 drawn from the
The α is represented by the following formula (10). Note that the angle α when the
従って、第1の断面における反射面125の座標ynの部位の法線127と、反射面125の座標ynの部位に入射するレーザー光LLの光軸71とのなす角(角度)βは、下記式(11)で表される。
Thus, a portion of the normal 127 of the coordinate y n of the reflecting
また、γについては、上記式(1)と同様であり、図17(c)に示すように、第2の断面での反射面125の形状が凹状の曲線形状の場合、すなわち、反射面125の形状が凹状の曲面形状の場合は、図17(c)に示される位置でのγは、正の角度となる。また、図18(c)に示すように、第2の断面での反射面125の形状が凸状の曲線形状の場合、すなわち、反射面125の形状が凸状の曲面形状の場合は、図18(c)に示される位置でのγは、負の角度となる。また、図示しないが、第2の断面での反射面125の形状が直線状の場合は、γは、0°となる。
ここで、L1=0、L=−D/2の場合は、投影面21に垂直な正投射となる。
Further, γ is the same as the above formula (1), and as shown in FIG. 17C, when the shape of the reflecting
Here, when L1 = 0 and L = −D / 2, normal projection perpendicular to the
また、H=(W−w)・h/wが成り立つ場合は、側面視で(回動中心軸Jaの方向から見たとき)、描画領域142のうちのレーザー光LLの光軸が投影面21に対して垂直となる部位を通るように、水平方向にレーザー光LLを走査しているときに、そのレーザー光LLが走査される反射面125上の部位(以下、単に「中央走査時に対応する反射面125上の部位」とも言う)、すなわち、最近距離走査時に対応する反射面125上の部位の第2の断面での形状は、直線状(平面状)である。
Further, when H = (W−w) · h / w holds, the optical axis of the laser beam LL in the
このような第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の画像形成装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
Also by such 2nd Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be exhibited.
The image forming apparatus of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is replaced with an arbitrary configuration having the same function. can do. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、画像形成装置として、スクリーン上に画像を描画するものについて説明したが、本発明では、これに限定されず、例えば、壁などに画像を描画するものであってもよい。
Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
In the above-described embodiment, the image forming apparatus that draws an image on the screen has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the image forming apparatus may draw an image on a wall or the like. .
また、本発明では、スクリーンが構成要素として含まれていなくてもよい。
また、本発明は、投影面に投射した光の反射光を見る構成の装置と、投影面に投射した光の透過光を見る構成の装置、例えば、光拡散板等を用いて透過・拡散光を見るよう構成されている装置のいずれにも適用することができる。
また、前記実施形態では、第1の反射面の回動中心軸を中心とする振れ角は、一定であるが、本発明では、その第1の反射面の振れ角は、一定ではなくてもよく、この場合も、第2の反射面の形状は、光出射状態で、光出射部から出射された光を投影面に対して2次元的に走査したとき、投影面上での光の第1の方向の振れ幅が、第2の方向に沿って一定になる曲面形状とされる。
In the present invention, the screen may not be included as a component.
Further, the present invention provides an apparatus configured to view the reflected light of the light projected on the projection surface and an apparatus configured to view the transmitted light of the light projected onto the projection surface, for example, transmitted / diffused light using a light diffusion plate or the like. It can be applied to any device that is configured to view
In the embodiment, the deflection angle around the rotation center axis of the first reflecting surface is constant. However, in the present invention, the deflection angle of the first reflecting surface is not constant. In this case as well, the shape of the second reflecting surface is such that when the light emitted from the light emitting portion is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in the light emitting state, The runout width in the
また、前記実施形態では、第2の反射面の角速度は、一定であるが、本発明では、その第2の反射面の角速度は、一定ではなくてもよい。この場合も、第2の反射面の形状は、光出射状態で、光出射部から出射された光を投影面に対して2次元的に走査したとき、投影面上の第2の方向に沿って並ぶ描画ラインの間隔が一定になるような曲面形状とされる。 In the embodiment, the angular velocity of the second reflecting surface is constant. However, in the present invention, the angular velocity of the second reflecting surface may not be constant. Also in this case, the shape of the second reflecting surface is the same as the second direction on the projection surface when the light emitted from the light emitting portion is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in the light emitting state. The curved surface shape is such that the intervals between the drawn lines are constant.
また、前記実施形態では、光走査部において、第1の方向に走査する第1の方向走査部として、共振駆動される(共振を利用して動作させる)形態のアクチュエーターを用い、第2の方向に走査する第2の方向走査部として、ガルバノミラーを用いたが、本発明では、これに限定されず、第2の方向走査部として、ガルバノミラーに換えて、例えば、ポリゴンミラー、共振駆動される形態のアクチュエーター等を用いてもよい。なお、第2の方向走査部として、共振駆動される形態のアクチュエーターを用いる場合は、第1の反射面と第2の反射面との距離を短くすることが好ましい。 Further, in the above-described embodiment, the optical scanning unit uses an actuator that is resonantly driven (operated using resonance) as the first direction scanning unit that scans in the first direction, and uses the second direction. Although the galvanometer mirror is used as the second direction scanning unit that scans in the second direction, the present invention is not limited to this. For example, a polygon mirror, which is driven by resonance, is used as the second direction scanning unit instead of the galvanometer mirror. A form of actuator or the like may be used. In addition, when using the actuator of the form driven by resonance as a 2nd direction scanning part, it is preferable to shorten the distance of a 1st reflective surface and a 2nd reflective surface.
また、本発明は、垂直走査を往路および復路のそれぞれで行い、その垂直走査の往路および復路のそれぞれにおいて、水平走査を往路および復路のそれぞれで行って画像を描画するよう構成されていてもよい。
また、前記実施形態では、第1の方向を「水平方向」、第2の方向を「垂直方向」としたが、本発明では、これに限らず、例えば、第1の方向を「垂直方向」、第2の方向を「水平方向」としてもよい。
また、前記実施形態では、ダイクロイックミラー43r、43g、43bを用いて、赤色レーザー光RR、緑色レーザー光GG、青色レーザー光BBを結合して1つのレーザー光(光)LLを射出しているが、これに限定されず、例えば、ダイクロイックプリズム等を用いて結合してもよい。
Further, the present invention may be configured to perform vertical scanning in each of the forward path and the backward path, and to draw an image by performing horizontal scanning in each of the forward path and the backward path in each of the vertical scanning. .
In the embodiment, the first direction is the “horizontal direction” and the second direction is the “vertical direction”. However, the present invention is not limited to this. For example, the first direction is the “vertical direction”. The second direction may be the “horizontal direction”.
In the embodiment, the
1……画像形成装置 2……スクリーン 21……投影面 211……垂線 3……画像形成装置本体 4……光源ユニット(光出射部) 41r、41g、41b……レーザー光源 410r、410g、410b……駆動回路 42r、42g、42b……コリメーターレンズ 420r、420g、420b……光源 43r、43g、43b……ダイクロイックミラー 5……光走査部 51……アクチュエーター 511……基体 511a……可動板 511b……支持部 511c、511d……連結部 511e……光反射部 512……スペーサー部材 513……対向基板 514……永久磁石 515……コイル 516……電圧印加手段 517……駆動手段 52……角度検出手段 521……圧電素子 522……起電力検出部 523……角度検知部 300……スキャンプロジェクター 61、63……直線 62……角度基準ライン 71、72……光軸 8……作動制御装置 81……映像データ記憶部 82……映像データ演算部 83……描画タイミング生成部 84……光源変調部 85……振れ角指示部 86……角度指示部 12……ガルバノミラー 121……ミラー 122……モーター 123……駆動回路 124……駆動手段 125……反射面 127……法線 128……部位 129……使用領域 13……角度検出手段 131……エンコーダー 132……角度検知部 141……描画ライン 142……描画領域 143……描画可能領域 LL、RR、GG、BB……レーザー光 J、Ja……回動中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (16)
光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を反射する回動可能に設けられた第1の反射面と、前記第1の反射面で反射した光を前記投影面に向けて反射する回動可能に設けられた第2の反射面とを有し、前記第1の反射面および前記第2の反射面をそれぞれ回動させることにより、前記光出射部から出射された光を、前記投影面に対し、第1の方向に走査すると共に、前記第1の方向の走査速度よりも遅い走査速度で前記第1の方向に直交する第2の方向に走査することで2次元的に走査する光走査部とを備え、
前記第2の反射面の回動中心軸の方向から見たとき、前記第2の反射面が回動することにより、前記第1の反射面で反射した光の前記第2の反射面への照射位置が変化するよう構成されており、
前記第2の反射面は、前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光出射部から出射された光を前記投影面に対して2次元的に走査したとき、前記投影面上での光の前記第1の方向の振れ幅が、前記第2の方向に沿って一定になり、前記投影面上の前記第2の方向に沿って並ぶ描画ラインの間隔が一定になるような曲面形状を有していることを特徴とする画像形成装置。 The projection surface is configured to draw an image by scanning light,
A light emitting portion for emitting light;
A first reflection surface that is rotatably provided to reflect light emitted from the light emitting portion, and a rotation member that is capable of reflecting light reflected by the first reflection surface toward the projection surface. The second reflecting surface, and by rotating each of the first reflecting surface and the second reflecting surface, the light emitted from the light emitting unit is directed to the projection surface. An optical scanning unit that scans two-dimensionally by scanning in a first direction and scanning in a second direction orthogonal to the first direction at a scanning speed slower than the scanning speed in the first direction; With
When viewed from the direction of the rotation center axis of the second reflecting surface, the second reflecting surface rotates, so that the light reflected by the first reflecting surface is directed to the second reflecting surface. The irradiation position is configured to change,
The second reflection surface is in a light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, and when the light emitted from the light emitting unit is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface, The fluctuation width of the light in the first direction is constant along the second direction, and the interval between the drawing lines arranged along the second direction on the projection plane is constant. An image forming apparatus having a curved shape.
前記第1の反射面の回動中心軸を中心とする振れ角は、一定である請求項1に記載の画像形成装置。 The shape of the first reflecting surface is a plane,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a deflection angle of the first reflecting surface about a rotation center axis is constant.
前記第2の反射面の回動中心軸に対して垂直な断面での前記湾曲凹面の部位の曲率は、該湾曲凹面に沿って変化している請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。 The second reflecting surface has a curved concave surface portion curved in a concave shape,
The image according to any one of claims 1 to 5, wherein a curvature of a portion of the curved concave surface in a cross section perpendicular to the rotation center axis of the second reflecting surface changes along the curved concave surface. Forming equipment.
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凹面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置に向って、前記曲率が漸増している請求項6に記載の画像形成装置。 When light emitted from the light emitting portion is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state where light is emitted from the light emitting portion, the second reflecting surface is In addition, the light reflected by the first reflecting surface is configured to be scanned two-dimensionally,
The curve corresponding to the position in the second direction having the longest distance in the second direction from the image forming apparatus among the areas corresponding to the curved concave surface in the drawing area for drawing the image on the projection surface. The curvature gradually increases from the position on the concave surface toward the position on the curved concave surface corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus. The image forming apparatus according to claim 6.
前記第2の反射面の回動中心軸に対して垂直な断面での前記湾曲凸面の部位の曲率は、該湾曲凸面に沿って変化している請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。 The second reflecting surface has a curved convex surface curved in a convex shape,
The image according to any one of claims 1 to 7, wherein a curvature of a portion of the curved convex surface in a cross section perpendicular to the rotation center axis of the second reflecting surface changes along the curved convex surface. Forming equipment.
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凸面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置に向って、前記曲率が漸増している請求項8に記載の画像形成装置。 When light emitted from the light emitting portion is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state where light is emitted from the light emitting portion, the second reflecting surface is In addition, the light reflected by the first reflecting surface is configured to be scanned two-dimensionally,
Of the region corresponding to the curved convex surface in the drawing region for drawing the image on the projection surface, the curve corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus. The curvature gradually increases from the position on the convex surface toward the position on the curved convex surface corresponding to the position in the second direction with the longest distance in the second direction from the image forming apparatus. The image forming apparatus according to claim 8.
前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に対して垂直な断面での前記湾曲凹面の部位の曲率は、前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に沿って変化している請求項1ないし10のいずれかに記載の画像形成装置。 The second reflecting surface has a curved concave surface portion curved in a concave shape,
The curvature of the curved concave surface in a cross section perpendicular to the direction on the second reflecting surface corresponding to the second direction is on the second reflecting surface corresponding to the second direction. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus changes in a direction along the line.
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凹面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凹面上での位置に向って、前記曲率が漸増している請求項11に記載の画像形成装置。 When light emitted from the light emitting portion is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state where light is emitted from the light emitting portion, the second reflecting surface is In addition, the light reflected by the first reflecting surface is configured to be scanned two-dimensionally,
The curve corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus among the areas corresponding to the curved concave surface in the drawing area for drawing the image on the projection surface. The curvature gradually increases from the position on the concave surface toward the position on the curved concave surface corresponding to the position in the second direction with the longest distance in the second direction from the image forming apparatus. The image forming apparatus according to claim 11.
前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に対して垂直な断面での前記湾曲凸面の部位の曲率は、前記第2の方向に対応する前記第2の反射面上での方向に沿って変化している請求項1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置。 The second reflecting surface has a curved convex surface curved in a convex shape,
The curvature of the curved convex surface in a cross section perpendicular to the direction on the second reflecting surface corresponding to the second direction is on the second reflecting surface corresponding to the second direction. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus changes in a direction along the line.
前記投影面上の画像を描画する描画領域における前記湾曲凸面に対応する領域のうち、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も長い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置から、当該画像形成装置からの前記第2の方向の距離が最も短い前記第2の方向の位置に対応する前記湾曲凸面上での位置に向って、前記曲率が漸増している請求項9に記載の画像形成装置。 When light emitted from the light emitting portion is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface in a light emitting state where light is emitted from the light emitting portion, the second reflecting surface is In addition, the light reflected by the first reflecting surface is configured to be scanned two-dimensionally,
The curve corresponding to the position in the second direction with the longest distance in the second direction from the image forming apparatus among the areas corresponding to the curved convex surface in the drawing area for drawing the image on the projection surface. The curvature gradually increases from the position on the convex surface toward the position on the curved convex surface corresponding to the position in the second direction with the shortest distance in the second direction from the image forming apparatus. The image forming apparatus according to claim 9.
前記第2の反射面を有するガルバノミラーとを備える請求項1ないし14のいずれかに記載の画像形成装置。 The optical scanning unit is rotatably provided, and connects the movable plate having the first reflecting surface, a support unit that rotatably supports the movable plate, and the movable plate and the support unit. An actuator comprising a connecting portion and a driving means for rotating the movable plate;
The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a galvanometer mirror having the second reflecting surface.
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WO2019244701A1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | Jnc株式会社 | Light radiation device, object information detection device, light path adjustment method, and object information detection method |
WO2020022316A1 (en) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | Jnc株式会社 | Light radiation device and object information sensing device |
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