JP2010217646A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画質の向上および消費電力の低減を図ることができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】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、光源を有し、光を出射する光出射部と、前記投影面に対し、前記光出射部から出射した光を所定の方向に走査する光走査部と、前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備え、前記所定の方向の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、画像を描画する描画期間と、画像を描画しない非描画期間とが設けられ、前記所定の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられており、前記描画期間において前記光源に供給する電流の最小値をIaとしたとき、前記非描画期間の一部において、前記光源に供給する電流の値を前記Iaよりも小さいIbに設定するよう構成されている。
【選択図】図9
【解決手段】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、光源を有し、光を出射する光出射部と、前記投影面に対し、前記光出射部から出射した光を所定の方向に走査する光走査部と、前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備え、前記所定の方向の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、画像を描画する描画期間と、画像を描画しない非描画期間とが設けられ、前記所定の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられており、前記描画期間において前記光源に供給する電流の最小値をIaとしたとき、前記非描画期間の一部において、前記光源に供給する電流の値を前記Iaよりも小さいIbに設定するよう構成されている。
【選択図】図9
Description
本発明は、画像形成装置に関するものである。
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(例えば、特許文献1、2参照)。光出射部の光源としては、例えば、光の指向性の高いレーザーダイオード(LD)等のレーザー光源が用いられ、画像を描画する際は、映像データに基づいて、レーザーダイオードに所定の大きさの電流を供給することにより、そのレーザーダイオードから所定の出力のレーザー光を出射させる。
また、図10に示すように、投影面21上には、画像を描画する領域である、例えば、長方形(正方形を含む)をなす描画領域142が設定される。スキャンプロジェクターは、例えば、垂直走査を往路のみで行い、その垂直走査の往路において、水平走査を往路および復路のそれぞれで行って、描画領域142に画像を描画する。すなわち、初めのフレームにおいて、例えば、描画領域142の左上から画像の描画を開始し、ジグザグに右下まで描画し、垂直帰線期間を経て、次のフレームにおいて、描画領域142の左上から画像の描画を開始し、ジグザグに右下まで描画し、以降、同様にして、各フレームにおいて、それぞれ、画像の描画を行う。
ここで、垂直走査の往路において、描画領域142に光出射部から出射した光を走査して画像を描画する期間、すなわち、光出射部から光を出射した光出射状態でその光出射部から出射した光が描画領域142に照射(走査)されている期間が、描画期間(表示期間)である。一方、描画領域142の水平方向の左右両方の外側の領域は、それぞれ、画像を描画しない非描画領域144であり、垂直走査の往路において、光出射部から光を出射した光出射状態でその光出射部から出射した光が非描画領域144に照射されている期間が、画像を描画しない非描画期間(非表示期間)である。すなわち、水平方向の往路の走査と復路の走査との間に、非描画期間が設けられている。
このようなレーザーダイオードを光源として用いるスキャンプロジェクターでは、黒色の表示は、レーザーダイオードに供給する電流(駆動電流)の値をレーザーダイオードがレーザー発光する電流の最小値であるレーザー発光閾値電流値(レーザー発光開始電流値)よりも少しだけ小さい値に設定することで実現している。その理由は、レーザーダイオードの特性上、その駆動電流を、一旦、レーザー発光閾値電流値よりも大幅に減少させてしまうと、再び、レーザー発光閾値電流値以上に増大させても、そのレーザーダイオードが再びレーザー発光するまでに所定の時間がかかり、光源の高速変調を行うことができないためである。
また、前記水平方向の往路の走査と復路の走査との間に設けられた非描画期間においても、前記と同様の理由で、レーザーダイオードの駆動電流の値をレーザー発光閾値電流値よりも少しだけ小さい値に設定している。
また、前記水平方向の往路の走査と復路の走査との間に設けられた非描画期間においても、前記と同様の理由で、レーザーダイオードの駆動電流の値をレーザー発光閾値電流値よりも少しだけ小さい値に設定している。
しかしながら、非描画期間において、レーザーダイオードにレーザー発光閾値電流値よりも少しだけ小さい電流が供給されているので、レーザーダイオードは、レーザー発光はしないものの、発光ダイオード(LED)として発光しており、これにより、消費電力が増大し、エネルギーの利用効率が低下してしまうという問題があった。
本発明の目的は、消費電力の低減を図ることができる画像形成装置を提供することができる画像形成装置を提供することにある。
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、
光源を有し、光を出射する光出射部と、
前記投影面に対し、前記光出射部から出射した光を所定の方向に走査する光走査部と、
前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備え、
前記所定の方向の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、
画像を描画する描画期間と、画像を描画しない非描画期間とが設けられ、前記所定の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられており、前記描画期間において前記光源に供給する電流の最小値をIaとしたとき、前記非描画期間の一部において、前記光源に供給する電流の値を前記Iaよりも小さいIbに設定するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、非描画期間における消費電力を減少させることができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
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、
光源を有し、光を出射する光出射部と、
前記投影面に対し、前記光出射部から出射した光を所定の方向に走査する光走査部と、
前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備え、
前記所定の方向の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、
画像を描画する描画期間と、画像を描画しない非描画期間とが設けられ、前記所定の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられており、前記描画期間において前記光源に供給する電流の最小値をIaとしたとき、前記非描画期間の一部において、前記光源に供給する電流の値を前記Iaよりも小さいIbに設定するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、非描画期間における消費電力を減少させることができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記光源は、レーザー光を発するレーザー光源であることが好ましい。
これにより、画質の良い画像を描画することができる。
本発明の画像形成装置では、前記Iaは、前記光源がレーザー発光する電流の最小値よりも小さく、かつ、前記光源の輝度が0であるときの電流の最大値よりも大きいことが好ましい。
これにより、画質の良い画像を描画することができる。
これにより、画質の良い画像を描画することができる。
本発明の画像形成装置では、前記Iaは、前記光源がレーザー発光する電流の最小値よりも小さく、かつ、前記光源の輝度が0であるときの電流の最大値よりも大きいことが好ましい。
これにより、画質の良い画像を描画することができる。
本発明の画像形成装置では、前記Ibは、前記光源の輝度が0であるときの電流の最大値以下であることが好ましい。
これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記Ibは、0であることが好ましい。
これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記Ibは、0であることが好ましい。
これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記描画期間から前記非描画期間になった直後に、前記光源に供給する電流の値を前記Ibに変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記非描画期間から前記描画期間になるときよりも所定時間前に、前記光源に供給する電流の値を前記Iaに変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、描画期間の直前の所定期間の間、レーザー光源にIaの電流が供給されるので、レーザー光源は、非描画期間から描画期間になったときから瞬時にレーザー発光することができる。
これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記非描画期間から前記描画期間になるときよりも所定時間前に、前記光源に供給する電流の値を前記Iaに変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、描画期間の直前の所定期間の間、レーザー光源にIaの電流が供給されるので、レーザー光源は、非描画期間から描画期間になったときから瞬時にレーザー発光することができる。
本発明の画像形成装置では、前記光走査部は、前記光出射部から出射した光を、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次元的に走査するよう構成されていることが好ましい。
これにより、2次元画像を描画することができる。
これにより、2次元画像を描画することができる。
本発明の画像形成装置では、前記第1の方向の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おり、
前記第1の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられていることが好ましい。
これにより、2次元画像を描画する際、消費電力を減少させることができる。
前記第1の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられていることが好ましい。
これにより、2次元画像を描画する際、消費電力を減少させることができる。
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の方向に走査する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の方向に走査する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、比較的簡単な構成で、2次元画像を描画することができる。
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。
前記第2の方向に走査する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、比較的簡単な構成で、2次元画像を描画することができる。
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。
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、光出射部から出射した光を、投影面に対し、第1の方向に走査すると共に、第1の方向の走査速度よりも遅い走査速度で第1の方向に直交する第2の方向に走査することで2次元的に走査して画像を描画する装置について、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。
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、正面図である。図7および図8は、レーザーダイオードの駆動電流と光出力との関係を示す図、図9は、図1に示す画像形成装置のアクチュエーターの光反射部の角度と、駆動電流との関係を示す図である。
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。
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、正面図である。図7および図8は、レーザーダイオードの駆動電流と光出力との関係を示す図、図9は、図1に示す画像形成装置のアクチュエーターの光反射部の角度と、駆動電流との関係を示す図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図2、図3および図6中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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装置(光源装置)41r、41g、41bと、各色のレーザー光源装置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装置41r、41g、41bは、それぞれ、駆動回路410r、410g、410bと、赤色のレーザー光を発するレーザー光源(光源)420r、緑色のレーザー光を発するレーザー光源(光源)420g、青色のレーザー光を発するレーザー光源(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。各色のレーザー光源420r、420g、420bとしては、それぞれ、例えば、レーザーダイオード(LD)等を用いることができる。各色のレーザー光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。
図5に示すように、各色のレーザー光源装置41r、41g、41bは、それぞれ、駆動回路410r、410g、410bと、赤色のレーザー光を発するレーザー光源(光源)420r、緑色のレーザー光を発するレーザー光源(光源)420g、青色のレーザー光を発するレーザー光源(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。各色のレーザー光源420r、420g、420bとしては、それぞれ、例えば、レーザーダイオード(LD)等を用いることができる。各色のレーザー光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。
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装置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、レーザー光源装置41r、41g、41bについては、例えば、同様の光束を発生する他の光源を有する光源装置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装置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装置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装置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装置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。
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装置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、レーザー光源装置41r、41g、41bについては、例えば、同様の光束を発生する他の光源を有する光源装置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装置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装置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装置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装置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。
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。
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。
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。
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。
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が設けられており、その光反射部511eの表面(上面)は、光を反射する反射面(第1の反射面)を構成する。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
そして、図6に示すように、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。なお、描画領域142の水平方向の左右両方の外側の領域は、それぞれ、画像を描画しない非描画領域144である。
そして、図6に示すように、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。なお、描画領域142の水平方向の左右両方の外側の領域は、それぞれ、画像を描画しない非描画領域144である。
また、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)は、一定である。このため、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)は、ミラー121から垂直方向に遠い位置ほど、長くなるので、投影面21上に、例えば、長方形(正方形を含む)の描画領域142を設定し、光源ユニット4から出射したレーザー光LLがその描画領域142内に投射(照射)されるように光源ユニット4の駆動を制御する。すなわち、描画領域142の範囲で、ミラー121の角度および可動板511aの光反射部511eの角度に応じて投影面21上の1画素に相当する時間毎に各レーザー光源装置41r、41g、41bの変調を行い、画像を補正し、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。
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141のそれぞれの水平方向の長さである。
また、この画像形成装置1では、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ように、ミラー121の角度や角速度を調整するのが好ましい。これにより、画像の垂直方向の歪み(第2の方向の歪)を防止することができる。
本実施形態では、例えば、各描画ライン141の描画開始の際における描画領域142の左側の端部および右側の端部において、それぞれ、隣り合う描画ライン141の垂直方向の間隔が一定になるようにミラー121の角度を調整し、ミラー121の角速度を所定の値に設定する。すなわち、各描画ライン141について、隣り合う描画開始点の垂直方向の間隔が一定になるようにミラー121の角度を調整し、ミラー121の角速度は、各描画ライン141毎に一定の値に設定する。なお、描画ライン141の垂直方向の位置(レーザー光LLが走査される投影面21上の垂直方向の位置)が画像形成装置本体3から遠いほど、ミラー121の角速度は、小さく設定される。これにより、比較的簡単な制御で、画像の垂直方向の歪みを防止することができる。
また、この画像形成装置1において、投影面21上に画像を描画する工程には、画像を描画(表示)する描画期間(表示期間)と、画像を描画しない非描画期間(非表示期間)とが設けられている。
描画期間は、垂直走査の往路において、描画領域142に光源ユニット4から出射したレーザー光LLを走査して画像を描画する期間である。すなわち、描画期間は、光出射状態で考えると、垂直走査の往路において、光源ユニット4から出射したレーザー光LLが描画領域142に照射(走査)されている期間である。
描画期間は、垂直走査の往路において、描画領域142に光源ユニット4から出射したレーザー光LLを走査して画像を描画する期間である。すなわち、描画期間は、光出射状態で考えると、垂直走査の往路において、光源ユニット4から出射したレーザー光LLが描画領域142に照射(走査)されている期間である。
一方、非描画期間は、水平走査に対応して設けられている非描画期間(以下、「水平非描画期間」とも言う)と、垂直走査に対応して設けられている非描画期間(以下、「垂直非描画期間」とも言う)とで構成されている。
水平非描画期間は、水平方向の往路の走査と復路の走査との間に設けられている。すなわち、水平非描画期間は、光出射状態で考えると、垂直走査の往路において、光源ユニット4から出射したレーザー光LLが非描画領域144に照射されている期間である。
水平非描画期間は、水平方向の往路の走査と復路の走査との間に設けられている。すなわち、水平非描画期間は、光出射状態で考えると、垂直走査の往路において、光源ユニット4から出射したレーザー光LLが非描画領域144に照射されている期間である。
また、垂直非描画期間は、垂直走査(垂直方向の往路の走査)の後に設けられている。すなわち、垂直非描画期間は、所定のフレームの画像の描画領域142への描画を終了したときから、次のフレームの画像の描画領域142への描画を開始するまでの間の期間であり、ミラー121の動作停止期間と、垂直帰線期間と、ミラー121の動作開始期間とで構成されている。
このような画像形成装置1では、描画期間において各レーザー光源420r、420gおよび420bに供給する電流の最小値をIa、最大値をImaxとしたとき、非描画期間の一部において、各レーザー光源420r、420gおよび420bに供給する電流の値を、それぞれ、Iaよりも小さいIbに設定するよう構成されている。なお、前記Ia、ImaxおよびIbは、それぞれ、各レーザー光源420r、420gおよび420b間で等しくてもよく、また、異なっていてもよい。以下、各レーザー光源420r、420gおよび420bに供給する電流やその値を、単に、「駆動電流」とも言う。
これにより、非描画期間における消費電力を減少させることができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
ここで、本実施形態では、代表的に、各レーザー光源420r、420g、420bとして、それぞれ、レーザーダイオードを用いた場合について説明する。また、各レーザー光源420r、420gおよび420bに対する制御は、同様であるので、以下、代表的に、レーザー光源420rについて説明する。
ここで、本実施形態では、代表的に、各レーザー光源420r、420g、420bとして、それぞれ、レーザーダイオードを用いた場合について説明する。また、各レーザー光源420r、420gおよび420bに対する制御は、同様であるので、以下、代表的に、レーザー光源420rについて説明する。
図7に示すように、レーザーダイオードであるレーザー光源420rの出力特性は、そのレーザー光源420rに供給される電流(駆動電流)の大きさにより、発光ダイオード(LED)領域と、レーザーダイオード(LD)領域とに大別される。レーザー光源420rは、発光ダイオード領域では、レーザーダイオードとしては発光せずに、発光ダイオードとして発光し、また、レーザーダイオード領域では、レーザーダイオードとして発光する。
前記レーザー光源420rの描画期間における駆動電流の最小値Iaは、そのレーザー光源420rがレーザーダイオードとして発光する電流の最小値、すなわち、レーザー光源420rがレーザー発光(発振)する電流の最小値である図7および図8に示すレーザー発光閾値電流値(レーザー発光開始電流値)(第1の閾値)よりも小さく、かつ、レーザー光源420rが発光ダイオード(LED)としても発光しない電流の最大値、すなわち、レーザー光源420rの輝度が0であるときの電流の最大値である図8に示す非発光閾値電流値(第2の閾値)よりも大きい値であることが好ましく、レーザー発光閾値電流値よりも若干小さい値であることがより好ましい。
具体的には、Iaは、レーザー発光閾値電流値での輝度の90〜99%程度の輝度となる電流値に設定されることが好ましく、95〜99%程度の輝度となる電流値に設定されることがより好ましい。
これにより、良好な黒色を表示することができ、コントラスト比を高くすることができ、また、レーザー光源420rの高速変調も行うことができる。
これにより、良好な黒色を表示することができ、コントラスト比を高くすることができ、また、レーザー光源420rの高速変調も行うことができる。
なお、Iaをレーザー発光閾値電流値に設定してもよいことは、言うまでもない。
また、前記Ibは、Iaよりも小さい電流値であれば、特に限定されないが、非発光閾値電流値以下の値であることが好ましく、0であること(レーザー光源420rに電流を供給しないこと)がより好ましい。
これにより、レーザー光源420rは、発光ダイオードとしても発光しないので、消費電力をより減少させることができ、特に、Ibを0に設定することにより、消費電力をさらに減少させることができる。
また、前記Ibは、Iaよりも小さい電流値であれば、特に限定されないが、非発光閾値電流値以下の値であることが好ましく、0であること(レーザー光源420rに電流を供給しないこと)がより好ましい。
これにより、レーザー光源420rは、発光ダイオードとしても発光しないので、消費電力をより減少させることができ、特に、Ibを0に設定することにより、消費電力をさらに減少させることができる。
以下、レーザー光源420rの水平非描画期間における駆動制御について説明する。
図9に示すように、水平非描画期間では、描画期間から水平非描画期間になった直後に、レーザー光源420rの駆動電流をIbに変更する。これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
そして、水平非描画期間から描画期間になるときよりも所定時間前に、レーザー光源420rの駆動電流をIaに変更する。すなわち、描画期間の直前(水平非描画期間の最後)に、レーザー光源420rを、レーザー発光閾値電流値以上の大きさの電流が供給されたときに瞬時にレーザー発光し得る状態(以下、単に「レーザー瞬時発光可能状態」とも言う)にするための駆動準備期間を設け、その駆動準備期間の間は、レーザー光源420rにIaの電流を供給する。これにより、描画期間になった直後から、レーザー光源420rの高速変調を行うことができる。
図9に示すように、水平非描画期間では、描画期間から水平非描画期間になった直後に、レーザー光源420rの駆動電流をIbに変更する。これにより、消費電力をさらに減少させることができる。
そして、水平非描画期間から描画期間になるときよりも所定時間前に、レーザー光源420rの駆動電流をIaに変更する。すなわち、描画期間の直前(水平非描画期間の最後)に、レーザー光源420rを、レーザー発光閾値電流値以上の大きさの電流が供給されたときに瞬時にレーザー発光し得る状態(以下、単に「レーザー瞬時発光可能状態」とも言う)にするための駆動準備期間を設け、その駆動準備期間の間は、レーザー光源420rにIaの電流を供給する。これにより、描画期間になった直後から、レーザー光源420rの高速変調を行うことができる。
この駆動準備期間は、水平非描画期間の途中の時刻から水平非描画期間が終了する時刻までの期間であり、その長さは、レーザー光源420rの駆動電流がIbからIaに切り換ったときから計測して、そのレーザー光源420rがレーザー瞬時発光可能状態になるまでに要する期間の最小値(最小期間)をTaとしたとき、Ta以上に設定される。そして、特に、TaまたはTaよりも若干長い期間に設定されることが好ましい。
具体的には、駆動準備期間は、Ta〜1.5Ta程度に設定されることが好ましく、Ta〜1.1Ta程度に設定されることがより好ましい。
なお、垂直非描画期間においても、前記水平非描画期間と同様のレーザー光源420rの駆動制御を行なってもよい。
具体的には、駆動準備期間は、Ta〜1.5Ta程度に設定されることが好ましく、Ta〜1.1Ta程度に設定されることがより好ましい。
なお、垂直非描画期間においても、前記水平非描画期間と同様のレーザー光源420rの駆動制御を行なってもよい。
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。なお、水平非描画期間における画像形成装置1の動作は、最後に説明する。
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。これにより、アクチュエーター51の可動板511aの周期と、入力される映像データの水平同期信号の周期との差を吸収することができる。なお、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。
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。これにより、アクチュエーター51の可動板511aの周期と、入力される映像データの水平同期信号の周期との差を吸収することができる。なお、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。
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。
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。
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。
また、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。具体的には、描画タイミング生成部83は、可動板511aの角度に応じて、描画する画素毎に、その画素に対応する映像データを出力するためのタイミング信号を映像データ演算部82に送出する。
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等に基づいて、各駆動回路410r、410g、410bを介して各レーザー光源420r、420g、420bの変調を行う。すなわち、各レーザー光源420r、420g、420bのオン/オフや、出力の調整(増減)等を行う。各レーザー光源420r、420g、420bの出力の調整は、それぞれ、各レーザー光源420r、420g、420bに供給する電流の値を調整することで行う。
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等に基づいて、各駆動回路410r、410g、410bを介して各レーザー光源420r、420g、420bの変調を行う。すなわち、各レーザー光源420r、420g、420bのオン/オフや、出力の調整(増減)等を行う。各レーザー光源420r、420g、420bの出力の調整は、それぞれ、各レーザー光源420r、420g、420bに供給する電流の値を調整することで行う。
描画タイミング生成部83は、現在の描画ライン141の描画が終了し、角度検出手段52から可動板511aの振れ角の情報が入力されると、それに同期して、角度指示部86に、次に描画を行う描画ライン141の描画開始点にレーザー光LLが照射されるときのミラー121の目標角度を示す目標角度情報(角度指示)を送出する。そのミラー121の目標角度は、隣り合う描画開始点の垂直方向の間隔が一定になるように設定される。角度指示部86は、角度検出手段13で検出されたミラー121の角度と、前記ミラー121の目標角度とを比較して、その差が0になるような補正を行い、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を駆動する。これにより、描画開始点にレーザー光LLが照射されたとき、ミラー121の角度は、前記目標角度になる。
なお、本実施形態では、各描画ライン141において、描画開始点から描画終了点まで、ミラー121の角速度を一定とし、レーザー光LLの垂直方向の走査速度を一定としてもよく、また、ミラー121の角速度を徐々に変化させ、レーザー光LLの垂直方向の走査速度を徐々に変化さてもよい。
なお、本実施形態では、各描画ライン141において、描画開始点から描画終了点まで、ミラー121の角速度を一定とし、レーザー光LLの垂直方向の走査速度を一定としてもよく、また、ミラー121の角速度を徐々に変化させ、レーザー光LLの垂直方向の走査速度を徐々に変化さてもよい。
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、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、描画領域142の左上から描画を開始し、ジグザグに右下まで描画する。
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、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、描画領域142の左上から描画を開始し、ジグザグに右下まで描画する。
次に、水平非描画期間における画像形成装置1の動作について説明する。
所定の描画ライン141に対応する画像の描画が終了し、水平非表示期間になると、描画タイミング生成部83は、映像データ演算部82に、水平非表示期間であることを示す水平非表示期間信号と、駆動電流を0にする指令信号(水平非駆動信号)とを送出する。
また、描画タイミング生成部83は、次の描画ライン141に対応する画像の描画を開始する時刻(描画開始時刻)が近づき、描画開始時刻から駆動準備期間分早い時刻になると、水平非駆動信号の送出を停止し、描画開始時刻になると、水平非表示期間信号の送出を停止する。
所定の描画ライン141に対応する画像の描画が終了し、水平非表示期間になると、描画タイミング生成部83は、映像データ演算部82に、水平非表示期間であることを示す水平非表示期間信号と、駆動電流を0にする指令信号(水平非駆動信号)とを送出する。
また、描画タイミング生成部83は、次の描画ライン141に対応する画像の描画を開始する時刻(描画開始時刻)が近づき、描画開始時刻から駆動準備期間分早い時刻になると、水平非駆動信号の送出を停止し、描画開始時刻になると、水平非表示期間信号の送出を停止する。
映像データ演算部82は、水平非駆動信号が入力されると、それに同期して、光源変調部84に対し、駆動電流をIbにする信号を送出し、光源変調部84は、各駆動回路410r、410g、410bを介して各レーザー光源420r、420g、420bの駆動電流をIbにする。水平非駆動信号が入力されている間は、映像データ演算部82は、駆動電流をIbにする信号を送出し続け、これにより、各レーザー光源420r、420g、420bの駆動電流は、Ibになる。
また、映像データ演算部82は、水平非表示期間信号が入力されているときに、水平非駆動信号が入力されなくなると、それに同期して、光源変調部84に対し、駆動電流をIaにする信号を送出し、光源変調部84は、各駆動回路410r、410g、410bを介して各レーザー光源420r、420g、420bの駆動電流をIaにする。水平非駆動信号が入力されずに、水平非表示期間信号が入力されている間は、映像データ演算部82は、駆動電流をIaにする信号を送出し続け、これにより、各レーザー光源420r、420g、420bの駆動電流は、Iaになる。
以上説明したように、この画像形成装置1によれば、非描画期間における消費電力を減少させることができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
以上説明したように、この画像形成装置1によれば、非描画期間における消費電力を減少させることができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。
<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が、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。
第2実施形態では、画像形成装置1は、水平非描画期間(非描画期間)から描画期間になるときの画像の書き始めからの映像データに対応するレーザー光源(光源)420r、420g、420bに供給する電流(駆動電流)の値に応じて、駆動準備期間をずらすよう構成されている。特に、駆動準備期間の終端時刻と水平非描画期間の終端時刻とが一致している場合(第1実施形態)を基準にして、駆動準備期間をその長さを変更せずに遅れ方向(前方)にずらすようになっている。
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が、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。
第2実施形態では、画像形成装置1は、水平非描画期間(非描画期間)から描画期間になるときの画像の書き始めからの映像データに対応するレーザー光源(光源)420r、420g、420bに供給する電流(駆動電流)の値に応じて、駆動準備期間をずらすよう構成されている。特に、駆動準備期間の終端時刻と水平非描画期間の終端時刻とが一致している場合(第1実施形態)を基準にして、駆動準備期間をその長さを変更せずに遅れ方向(前方)にずらすようになっている。
すなわち、画像形成装置1は、水平非描画期間から描画期間になるときの画像の書き始めの映像データに対応するレーザー光源420r、420g、420bの駆動電流がIaの場合には、その映像データに対応するレーザー光源に供給する電流の値がIaより大きくなるときよりも所定時間前に、レーザー光源420r、420g、420bの駆動電流をIaに変更するよう構成されている。これは、駆動準備期間においてレーザー光源420r、420g、420bの駆動電流はIaであり、描画期間において、駆動電流がIaであれば、レーザー光源420r、420g、420bの変調を行う必要がない。このため、前記画像の書き始めからの映像データに対応するレーザー光源420r、420g、420bの駆動電流がIaである期間が続く限り、その期間分、駆動電流がIbである期間を延長し、駆動準備期間をずらす。これにより、画質に影響を与えることなく、消費電力をさらに減少させることができる。
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。
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。
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、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。
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、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い。
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。
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。
また、本発明では、光走査部のアクチュエーターとして、例えば、共振駆動される形態のいわゆる2自由度振動系の1つのアクチュエーターを用い、そのアクチュエーターにより、光出射部から出射した光を投影面に対して2次元的に走査するよう構成されていてもよい。
また、本発明では、第2の方向の走査を往路および復路のそれぞれで行い、その第2の方向の走査の往路および復路のそれぞれにおいて、第1の方向の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、本発明では、第2の方向の走査を往路および復路のそれぞれで行い、その第2の方向の走査の往路および復路のそれぞれにおいて、第1の方向の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、光出射部から出射した光を投影面に対して2次元的に走査するよう構成されているが、本発明では、これに限らず、例えば、光出射部から出射した光を投影面に対して1次元的に走査するよう構成されていてもよい。
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。
また、前記実施形態では、光出射部から出射した光を投影面に対して2次元的に走査するよう構成されているが、本発明では、これに限らず、例えば、光出射部から出射した光を投影面に対して1次元的に走査するよう構成されていてもよい。
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。
1……画像形成装置 2……スクリーン 21……投影面 3……画像形成装置本体 4……光源ユニット(光出射部) 41r、41g、41b……レーザー光源装置 410r、410g、410b……駆動回路 42r、42g、42b……コリメーターレンズ 420r、420g、420b……レーザー光源 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 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 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 144……非描画領域 LL、RR、GG、BB……レーザー光 J、Ja……回動中心軸
Claims (11)
- 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、
光源を有し、光を出射する光出射部と、
前記投影面に対し、前記光出射部から出射した光を所定の方向に走査する光走査部と、
前記光出射部の作動を制御する制御手段とを備え、
前記所定の方向の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、
画像を描画する描画期間と、画像を描画しない非描画期間とが設けられ、前記所定の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられており、前記描画期間において前記光源に供給する電流の最小値をIaとしたとき、前記非描画期間の一部において、前記光源に供給する電流の値を前記Iaよりも小さいIbに設定するよう構成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記光源は、レーザー光を発するレーザー光源である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記Iaは、前記光源がレーザー発光する電流の最小値よりも小さく、かつ、前記光源の輝度が0であるときの電流の最大値よりも大きい請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記Ibは、前記光源の輝度が0であるときの電流の最大値以下である請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記Ibは、0である請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記描画期間から前記非描画期間になった直後に、前記光源に供給する電流の値を前記Ibに変更するよう構成されている請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記非描画期間から前記描画期間になるときよりも所定時間前に、前記光源に供給する電流の値を前記Iaに変更するよう構成されている請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記光走査部は、前記光出射部から出射した光を、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次元的に走査するよう構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記第1の方向の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おり、
前記第1の方向の前記往路の走査と前記復路の走査との間に、前記非描画期間が設けられている請求項8に記載の画像形成装置。 - 前記光走査部は、回動可能に設けられ、前記第1の方向に走査する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の方向に走査する反射面を有するガルバノミラーとを備える請求項8または9に記載の画像形成装置。 - 前記投影面を有するスクリーンを備える請求項1ないし10のいずれかに記載の画像形成装置。
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