JP5447114B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のプロジェクターは、光反射部を有する可動板がx軸周りに回動する第1の光スキャナーと、光反射部を有する可動板がx軸に直交するy軸まわりに回動する第2の光スキャナーと、レーザーなどの光を出射する光源装置とを有している。このようなプロジェクターにおいては、光源装置から出射された光を第1の光スキャナーによって走査し、その走査した光をさらに第2の光スキャナーにより走査することにより、2次元的に光を走査し、スクリーンに所望の画像を表示する。
そのため、特許文献1に記載のプロジェクターでは、表示する画像の形状(外形)や大きさによっては、描画可能領域のうち画像の形成されていない領域の面積が大きくなってしまう場合があった。このような場合、1フレーム中における画像の描画を行う期間の割合(いわゆる時間開口率)が低下してしまう。このような時間開口率の低下は、エネルギー効率の低下を意味する。
また、スクリーンの形状および大きさが描画可能領域の形状および大きさと大きく異なる場合、描画可能領域のうちスクリーンの外側にはみ出す部分の面積が大きくなったり、スクリーン上の領域のうち描画可能領域ではない部分の面積が大きくなったりする。このような場合も、効率的ではない。
本発明の画像形成装置は、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させる少なくとも1つの光反射部が回動可能に設けられ、その回動により、表示面に対して、前記光反射部で反射した光を第1の方向に第1の速度で走査するとともに前記第1の方向に直交する第2の方向に前記第1の速度よりも遅い第2の速度で走査することで2次元走査する光走査部とを有し、
前記光出射部から光を出射した光出射状態で、前記光を前記2次元走査したときに、前記表示面上に形成される描画可能領域は、その前記第1の方向の長さが前記第2の方向の一方から他方に向けて増加した部分、減少した部分および一定に維持した部分のうちの少なくとも2つの部分を有することを特徴とする。
これにより、描画が可能である描画可能領域のうち画像の形成されていない領域の面積、描画可能領域のうち表示面の外側にはみ出す部分の面積、および、表示面の領域のうち描画可能領域ではない部分の面積を小さくすることができる。その結果、効率的に光を走査することにより画像を表示することができる。
前記光出射部から出射された光を反射させる少なくとも1つの光反射部が回動可能に設けられ、その回動により、表示面に対して、前記光反射部で反射した光を第1の方向に第1の速度で走査するとともに前記第1の方向に直交する第2の方向に前記第1の速度よりも遅い第2の速度で走査することで2次元走査する光走査部と、
前記第2の方向に走査する光反射部が前記光を1回走査する間に、前記第1の方向に走査する光反射部の振れ角を増加させる期間、減少させる期間および一定に維持させる期間のうちの少なくとも2つの期間を組み合わせて変更する変更手段とを有することを特徴とする。
これにより、描画が可能である描画可能領域のうち画像の形成されていない領域の面積、描画可能領域のうち表示面の外側にはみ出す部分の面積、および、表示面の領域のうち描画可能領域ではない部分の面積を小さくすることができる。その結果、効率的に光を走査することにより画像を表示することができる。
これにより、描画が可能である描画可能領域のうち画像の形成されていない領域の面積を小さくすることができる。
これにより、簡単かつ確実に、描画が可能である描画可能領域のうち画像の形成されていない領域の面積を小さくすることができる。
これにより、描画可能領域のうち表示面の外側にはみ出す部分の面積、および、表示面の領域のうち描画可能領域ではない部分の面積を小さくすることができる。
前記変更手段は、前記電流または前記電圧の大きさおよび周波数を調整することにより、前記第1の方向に走査する光反射部の振れ角を変更することが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ確実に、光反射部の振れ角を変更することができる。
これにより、光反射部の振れ角を変更しても画像が暈けるのを簡単に防止することができる。また、フォーカスフリーで、近接投射が可能であるとともに、投射位置を設置位置に限定されず任意の位置に調整することができる。また、レーザー光を用いると、平行光とするためのレンズ等の光学系を省略または簡略化することができるため、光出射部の小型化、ひいては、画像形成装置の小型化を図ることができる。
<第1実施形態>
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光走査部に備えられた光スキャナーの部分断面斜視図、図3は、図2に示す光スキャナーの動作を説明する断面図、図4は、図1に示す画像形成装置の制御系(作動制御装置、光走査部および光源ユニット)を示すブロック図、図5は、図1に示す画像形成装置の動作を説明するための図(描画可能領域、描画領域および画像を説明する図)、図6は、図1に示す画像形成装置の光スキャナー(水平走査用の光スキャナー)の可動板の振れ角の変遷(未調整時)を示すグラフ、図7は、図1に示す画像形成装置の光スキャナー(垂直走査用の光スキャナー)の可動板の振れ角の変遷を示すグラフ、図8は、図1に示す画像形成装置の水平走査用の光スキャナーの駆動信号および可動板の角度(振れ角を増加させる期間)を示すグラフ、図9は、図1に示す画像形成装置の水平走査用の光スキャナーの駆動信号および可動板の角度(振れ角を減少させる期間)を示すグラフ、図10は、図5に示すレーザー光の振れ幅を映像データに基づいて決定する方法の第1の例を説明するための図、図11は、図5に示すレーザー光の振れ幅を映像データに基づいて決定する方法の第2の例を説明するための図、図12は、図5に示す描画可能領域、描画領域および画像が形成される表示面の変形例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2、図3中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
なお、画像が表示される対象となる表示面91は、床面自体、壁面自体、天井面自体であってもよいし、床、壁、天井の上に敷設したスクリーンの表面であってもよい。スクリーンの表面を表示面91とする場合、表示面91を画像の表示に適した光学的特性とすることができる。そのため、画像を表示させた場所の材質等に関係なく、画像の視認性を向上させることができる。かかるスクリーン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。
このような画像形成装置1は、光走査型のプロジェクター2を用いて画像を表示するため、LEDパネル、液晶パネル、有機ELパネル等のフラットパネルディスプレイを用いたものに比し、装置が安価であり、また、設置が容易である。
(プロジェクター)
まず、プロジェクター2について説明する。
プロジェクター2は、表示面91に形成される描画領域911に、光を走査することにより画像を表示するように構成されている。
具体的には、図1に示すように、プロジェクター2は、光を出射する光源ユニット(光出射部)3と、表示面91に対して光源ユニット3から出射した光を走査する光走査部4とを有している。
図1に示すように、光源ユニット3は、各色のレーザー光源31r、31g、31bと、各色のレーザー光源31r、31g、31bに対応して設けられたコリメーターレンズ32r、32g、32bおよびダイクロイックミラー33r、33g、33bとを備えている。
ダイクロイックミラー33r、33g、33b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を出射する。
次に、光走査部4について説明する。
光走査部4は、光源ユニット3から出射したレーザー光LLを表示面91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(第1の速度)よりも遅い走査速度(第2の速度)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。
図2に示すように、光スキャナー41は、いわゆる1自由度振動系(1次元走査)のものであり、基体411と、基体411の下面に対向するよう設けられた対向基板413と、基体411と対向基板413との間に設けられたスペーサー部材412とを有している。
可動板411a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411aの上面には、光反射性を有する光反射部(ミラー)411eが設けられている。光反射部411eの表面(上面)は、光を反射する反射面を構成している。光反射部411eは、例えば、Al、Ni等の金属膜で構成されている。また、可動板411aの下面には、永久磁石414が設けられている。
支持部411bは、可動板411aの平面視にて、可動板411aの外周を囲むように設けられている。すなわち、支持部411bは、枠状をなしていて、その内側に可動板411aが位置している。
連結部411c、411dは、それぞれ、長手形状をなしている。また、連結部411c、411d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411c、411d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J1」と言う)を中心として、可動板411aが支持部411bに対して回動する。
なお、スペーサー部材412と基体411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412の構成材料などによっては直接接合や陽極接合などを用いてもよい。
永久磁石414は、板棒状をなしていて、可動板411aの下面に沿って設けられている。このような永久磁石414は、可動板411aの平面視にて、回動中心軸J1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414は、両極(S極、N極)を結んだ線分が、回動中心軸J1に対して直交するよう設けられている。
このような永久磁石414としては、特に限定されず、例えば、ネオジム磁石、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。
また、光スキャナー41は、コイル415に電圧を印加する電圧印加手段416を有している。電圧印加手段416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。電圧印加手段416、コイル415および永久磁石414により、可動板411aを回動させる駆動手段417が構成される。
例えば、電圧印加手段416からコイル415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411aの厚さ方向(図2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415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415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。その際、電圧印加手段416は、後述する作動制御装置5により駆動制御される。
一方、状態Bでは、図3(b)に示すように、永久磁石414の右側の部分が下側へ変位するとともに、永久磁石414の左側の部分が上側へ変位する。これにより、可動板411a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411c、411dを捩り変形させながら、可動板411aが回動中心軸J1まわりに回動(振動)する。
なお、このような光スキャナー41の構成としては、可動板411aを回動させることができれば、特に限定されず、例えば、2自由度振動系を有するものであってもよく、また、光スキャナー41の駆動方式は、コイル415と永久磁石414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等であってもよい。
なお、光源ユニット3から出射した光が、先に、光スキャナー42の光反射部421eで反射し、次に、光スキャナー41の光反射部411eで反射するようになっていてもよい。すなわち、先に、垂直走査がなされ、次に、水平走査がなされるように構成されていてもよい。
図2に示すように、角度検出手段43は、光スキャナー41の連結部411c上に設けられた圧電素子431と、圧電素子431から発生する起電力を検出する起電力検出部432と、起電力検出部432の検出結果に基づいて可動板411aの角度を求める(挙動を検知する)角度検知部433とを有している。
また、前記可動板411a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43としては、可動板411a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ず、例えば、光学センサを用いてもよい。
次に、作動制御装置5について説明する。
図4に示すように、作動制御装置5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)51と、映像データ演算部52と、描画タイミング生成部53と、光源変調部(光変調部)54と、振れ角演算部(振幅演算部)55と、角度指示部56とを有している。
特に、この作動制御装置5は、水平方向(第1の方向)に走査する可動板411aの光反射部411eの振れ角を変更することにより、表示面91に表示される画像の水平方向での長さを変更する変更手段を構成する。
映像データの一部が映像データ記憶部51に記憶された後に画像の描画を開始する場合は、初めに、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51に記憶し、その後に画像の描画を開始する。
描画タイミング情報には、描画を行うタイミング(画素毎の光の出射タイミング)の情報等が含まれる。また、描画ライン情報には、描画を行う描画ラインLの垂直方向の位置(可動板421aの目標角度)の情報、および、描画ラインLの長さ(可動板411aの目標角度)情報等が含まれる。なお、描画ラインLのいずれの部位の位置を前記描画ラインLの垂直方向の位置として設定してもよいが、例えば、左側の先端、右側の先端、中央等が挙げられる。
また、描画ライン情報は、後述するように、映像データに基づいて変更される。また、描画タイミング情報も、描画ライン情報の変更に伴って変更される。
光源変調部54は、映像データ演算部52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310r、310g、310bを介して各光源320r、320g、320bの変調を行う。すなわち、各光源320r、320g、320bのオン/オフや、出力の調整(増減)等を行う。これにより、光源ユニット3は、映像データ(画像情報)の画素毎に対応した光を所定タイミング毎に順次出射する。
なお、本実施形態では、各描画ラインLにおいて、描画開始点から描画終了点まで、可動板421a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するが、可動板421a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。
また、描画タイミング生成部53は、振れ角演算部55に、描画ライン情報、すなわち、次に描画を行う描画ラインLの垂直方向の位置の情報、および、描画ラインLの長さ情報を送出する。
そして、角度検出手段43から入力された可動板411aの振れ角の情報と、前記可動板411aの目標振れ角とに基づいて、可動板411aの振れ角が目標振れ角となるように、光スキャナー41の駆動手段417に駆動データを送出する。
例えば、図5に示すように、表示面91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)Lは、ジグザグ状に配置される。
具体的には、描画領域911の左上から描画を開始し、ジグザグに右下まで描画し、1つのフレームにおける描画を終了する。そして、以降の各フレームについても、同様にして描画を行う。
この複数の描画ラインLは、光源ユニット3からレーザー光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、レーザー光LLを前記2次元走査したときの表示面91におけるレーザー光LLの軌跡である。
言い換えると、描画可能領域912は、描画ラインLの長さが上側から下側へ向けて増加する部分912a、912cと、描画ラインLの長さが上側から下側に向けて減少する部分912b、912dとを有している。
そして、部分912a、部分912b、部分912c、部分912dは、この順で上側から下側に並んで配置されている。
なお、レーザー光LLの振れ幅とは、光出射状態で、可動板411aが図3にて時計回り(所定方向)に最大角度まで回動したときの表示面91と同一平面上でのレーザー光LLの位置と、それに続いて可動板411aが図3にて反時計回り(前記と逆方向)に最大角度まで回動したときの表示面91と同一平面上でのレーザー光LLの位置との水平方向の距離(間隔)である。すなわち、レーザー光LLの振れ幅とは、図5に示すように、複数の描画ライン(走査ライン)Lのそれぞれの水平方向の長さである。
そこで、作動制御装置5は、可動板411aの振れ角、すなわち可動板411aの光反射部411eの振れ角を変更することにより、表示面91に表示される画像の水平方向での長さを変更する。
具体的には、作動制御装置5は、1フレーム内において、光反射部411eの振れ角を増加させる期間T1と、光反射部411eの振れ角を減少させる期間T2と、光反射部411eの振れ角を増加させる期間T3と、光反射部411eの振れ角を減少させる期間T4とをこの順で組み合わせて、光反射部411eの振れ角を変更する。
これにより、前述したような形状をなす描画可能領域912を形成することができる。
特に、作動制御装置5は、描画可能領域912の外形が表示面91に表示される画像gの外形に対応するように、水平方向に走査する光反射部411eの振れ角を変更する。本実施形態では、描画可能領域912の外形が表示面91に表示される画像gの外形と一致(ほぼ一致)するように、光反射部411eの振れ角を変更する。これにより、簡単かつ確実に、描画が可能である描画可能領域のうち画像の形成されていない領域の面積を小さくすることができる。
水平走査は前述したように各フレーム内において複数回行われるが、このような水平方向に走査する光反射部411eの振れ角を前述したような画像gの外形に基づいて調整しない場合、図6に示すように、光反射部411eの振れ角、すなわち可動板411aの振れ角θ1は一定である。なお、ここで、「可動板411aの振れ角θ1」とは、図3にて時計回り(一方の方向)へ最大角度(θ1/2)まで回動したときの可動板411aと、可動板411aが図3にて反時計回り(他方の方向)へ最大角度(θ1/2)まで回動したときの可動板411aとのなす角度(最大振れ角)を言う(以下において同じ)。
一方、前述したように光反射部411eの振れ角を減少させる期間T2、T4においては、それぞれ、図9に示すように、可動板411aの振れ角を徐々に減少させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅(すなわち描画ラインLの長さ)を上側から下側に向けて短くする。
具体的には、可動板411aの振れ角を徐々に増大させる場合は、図8に示すように、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ徐々に増大させる。
その際、駆動信号の大きさを先に変更し、駆動信号の周波数を後に変更する。これにより、可動板411aの共振状態を保ったまま、可動板411aの振れ角を増大させることができる。
その際、駆動信号の周波数を先に変更し、駆動信号の大きさを後に変更する。これにより、可動板411aの共振状態を保ったまま、可動板411aの振れ角を減少させることができる。
本実施形態では、前記一方を変更するタイミングは、可動板411aが所定方向に最大に回動したときとされる。
なお、前記振れ角の推定に用いる駆動信号の周波数(周期)は、先に駆動信号の周波数を変更する場合は、その変更後の周波数であり、後に駆動信号の周波数を変更する場合は、その変更予定の周波数である。また、駆動信号の変更は、1ライン毎に行ってもよく、複数ライン毎に行ってもよい。
具体的には、前述したように、描画タイミング生成部53が、映像データ記憶部51に記憶された映像データに基づいて、描画ラインLの長さ情報を生成し、その描画ラインLの長さ情報に基づいて、振れ角演算部55が、可動板411aの目標振れ角(振れ角の目標値)を決定する。
その際、描画タイミング生成部53は、表示面91に表示されるべき画像gの外形を判断し、各描画ラインLの長さを求める。
(第1の例)
図10に示すように、映像データDを仮想画面に表示((X,Y)座標を設定)したとき、その映像データDに対して、横方向(図10中の左右方向)に略平行で、縦方向(図10中上下方向)に並ぶ複数の線分LDを設定する。
そして、描画タイミング生成部53は、各線分LDと映像データDの画像Dgの輪郭(外周縁)との2つの交点を求め、その2つの交点間の距離に基づいて、各描画ラインLの長さを決定する。
この距離a1は、下記式(1)を用いて求めることができる。
a1=√((XS1−XE1)2+(YS1−YE1)2)・・・(1)
の関係式を用いて求めることができる。
A1=A×a1/a+α・・・(2)
ここで、Aは、レーザー光LLの振れ幅を調整しない(一定にした)場合の描画ラインLの長さであり、αは、前述した描画可能領域912のうち画像gの形成されない領域に幅(水平方向での長さ)に対応する値(定数)である。
以下、LD2・・・・LDn−1、LDnも同様に、描画ラインL2・・・・Ln−1、Lnの長さをそれぞれ求める。
このようにして、画像gの外形に対応した描画ラインL1の長さを求めることができる。
図11に示すように、前述した第1の例と同様に、映像データDを仮想画面に表示((X,Y)座標を設定)したとき、その映像データDに対して、横方向(図11中の左右方向)に略平行で、縦方向(図11中上下方向)に並ぶ複数の線分LDを設定する。
そして、描画タイミング生成部53は、各線分LDと映像データDの画像Dgの輪郭(外周縁)との2つの交点を求め、その2つの交点と映像データDの中心線と間の距離に基づいて、各描画ラインLの長さを決定する。
具体的には、例えば、前述した第1の例と同様に、線分LD1と映像データDの画像Dgの輪郭(外周縁)との2つの交点(XS1,YS1)および(XE1,YE1)を求める。
得られた距離b1と距離c1とを比較し、距離b1および距離c1のうち長い方の距離を2倍し、距離a1を求める。
そして、前述した第1の例と同様に、上記式(2)を用いて、線分LD1に対応する描画ラインL1の長さA1を求める。
以下、LD2・・・・LDn−1、LDnも同様に、描画ラインL2・・・・Ln−1、Lnの長さをそれぞれ求める。
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。
図13は、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置の制御系(作動制御装置、光走査部および光源ユニット)を示すブロック図、図14は、図13に示す画像形成装置の動作の第1の例を説明するための図(描画可能領域、描画領域および画像を説明する図)、図15は、図13に示す画像形成装置の動作の第2の例を説明するための図(描画可能領域、描画領域および画像を説明する図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図13中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
第2実施形態の画像形成装置は、描画可能領域の形状および可動板411aの振れ角の変更方法が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図13にて、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
この作動制御装置5Aは、表示面91を有する表示対象物の形状に関する情報を記憶する表示面情報記憶部57を有している。
このような作動制御装置5Aでは、描画タイミング生成部53が、映像データ記憶部51に記憶された映像データ、および、表示面情報記憶部57に記憶された表示面情報に基づいて、描画ライン情報および描画タイミング情報を変更(調整)するように構成されている。
すなわち、作動制御装置5Aは、表示面91を有する表示対象物の形状に関する情報を含む表示面情報に基づいて、水平方向に走査する光反射部411eの振れ角を変更する。これにより、描画可能領域912Aのうち表示面の外側にはみ出す部分の面積、および、表示面91の領域のうち描画可能領域ではない部分の面積を小さくすることができる。
(第1の例)
図14に示すように、第1の例では、複数の描画ラインLによって表示面91上に描画可能領域912Aを形成する。
そして、この描画可能領域912Aは、描画可能領域912Aの幅が垂直方向の上側(一方)から下側(他方)に向けて増加した部分912eと、一定に維持した部分912fと、減少した部分912gとを有する。
言い換えると、描画可能領域912Aは、描画ラインLの長さが上側から下側へ向けて増加する部分912eと、描画ラインLの長さが上側から下側に向けて一定に維持された部分912fと、描画ラインLの長さが上側から下側に向けて減少する部分912gとを有している。
これにより、図14に示すように、例えば画像gの外形が2つの円形を上下に組み合わせたような形状であっても、描画が可能である描画可能領域912Aのうち画像gの形成されていない領域の面積を小さくすることができる。また、例えば、表示面91の外形が水平方向および垂直方向に沿った対角線を有する菱形(前述した第1実施形態の図12参照)や、円形、楕円形等の形状であっても、描画可能領域912Aのうち表示面91の外側にはみ出す部分の面積、および、表示面91の領域のうち描画可能領域912Aではない部分の面積を小さくすることができる。その結果、効率的に光を走査することにより画像を表示することができる。
具体的には、作動制御装置5Aは、1フレーム内において、光反射部411eの振れ角を増加させる期間T1Aと、光反射部411eの振れ角を一定に維持する期間T2Aと、光反射部411eの振れ角を減少させる期間T3Aとをこの順で組み合わせて、光反射部411eの振れ角を変更する。
これにより、前述したような形状をなす描画可能領域912Aを形成することができる。
これにより、光反射部411eの振れ角の変化を容易なものとしつつ、描画可能領域912Aの外形を画像gの外形や表示面91の外形に対応させることができる。
例えば、映像データ記憶部51に記憶された映像データと、表示面情報記憶部57に記憶された表示面情報とを比較(形状および大きさを比較)し、画像の外周縁と表示面の外周縁との距離が最も遠い部分を求め、その部分を含む垂直方向の所定の範囲を除く範囲において、光反射部411eの振れ角を変化させる。その際、映像データ記憶部51に記憶された映像データ基づいて、光反射部411eの振れ角の変化率を決定する。
図15に示すように、第2の例では、複数の描画ラインLによって表示面91上に描画可能領域912Bを形成する。
そして、この描画可能領域912Bは、描画可能領域912Bの幅が垂直方向の上側(一方)から下側(他方)に向けて増加した部分912hと、減少した部分912iとを有する。
言い換えると、描画可能領域912Bは、描画ラインLの長さが上側から下側へ向けて増加する部分912hと、描画ラインLの長さが上側から下側に向けて減少する部分912iとを有している。
そして、部分912h、部分912iは、この順で上側から下側に並んで配置されている。
具体的には、作動制御装置5Aは、1フレーム内において、光反射部411eの振れ角を増加させる期間T1Bと、光反射部411eの振れ角を減少させる期間T2Bとをこの順で組み合わせて、光反射部411eの振れ角を変更する。
これにより、前述したような形状をなす描画可能領域912Bを形成することができる。
これにより、光反射部411eの振れ角の変化を容易なものとしつつ、描画可能領域912Bの外形を画像gの外形や表示面91の外形に対応させることができる。
例えば、映像データ記憶部51に記憶された映像データと、表示面情報記憶部57に記憶された表示面情報とを比較(形状および大きさを比較)し、画像を表示面内に設定したときの画像の外周縁と表示面の外周縁との水平方向での距離が最も遠い部分(本実施形態では垂直方向での中央)を求め、その部分を基準として、光反射部411eの振れ角を変化させる。その際、映像データ記憶部51に記憶された映像データ基づいて、光反射部411eの振れ角の変化率を決定する。
以上説明したような第2実施形態に係る画像形成装置によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明の画像形成装置の第3実施形態について説明する。
図16は、本発明の第3実施形態に係る画像形成装置に備えられたプロジェクターの光スキャナーを示す模式的平面、図17は、図16中のB−B線断面図、図18は、図16に示す光スキャナーに備えられた駆動手段の電圧印加手段を示すブロック図、図19は、図18に示す電圧印加手段に備えられた第1の電圧発生部および第2の電圧発生部で発生する電圧の一例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図16中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図17中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
第3実施形態の画像形成装置は、プロジェクターが備える光スキャナーの構成が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図18にて、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
光スキャナー45は、図16に示すような第1の振動系46aと第2の振動系46bと支持部46cとを備える基体46と、基体46と対向配置された対向基板47と、基体46と対向基板47との間に設けられたスペーサー部材48と、永久磁石491と、コイル492とを備えている。
第2の振動系46bは、駆動部461aの内側に設けられた可動板461bと、可動板461bを駆動部461aに両持ち支持する1対の第2の連結部462b、463bとで構成されている。
第1の連結部462a、463aは、それぞれ、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第1の連結部462a、463aは、それぞれ、駆動部461aを支持部46cに対して回動可能とするように、駆動部461aと支持部46cとを連結している。このような、第1の連結部462a、463a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J3」という)を中心として、駆動部461aが支持部46cに対して回動するように構成されている。
第1の連結部462aには、駆動部461aの角度(回動中心軸J3まわりの回動角)(挙動)を検出するための圧電素子465aが設けられている。
第2の連結部462bには、可動板461bの角度(回動中心軸J4まわりの回動角)(挙動)を検出するための圧電素子465bが設けられている。
図17に示すように、以上のような基体46は、スペーサー部材48を介して対向基板47と接合している。対向基板47の上面には、永久磁石491に作用する磁界を発生させるコイル492が設けられている。
コイル492は、電圧印加手段493と電気的に接続されていて、電圧印加手段493によりコイル492に電圧が印加されると、コイル492から回動中心軸J3および回動中心軸J4のそれぞれの軸に直交する軸方向の磁界が発生する。
第1の電圧V1は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー45は、効果的に光を垂直往復走査(副走査)することができる。なお、第1の電圧V1の波形は、これに限定されない。ここで、第1の電圧V1の周波数(1/T1)は、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、15〜40Hz(30Hz程度)であるのが好ましい。
本実施形態では、第1の電圧V1の周波数は、駆動部461aと1対の第1の連結部462a、463aとで構成された第1の振動系46aのねじり共振周波数と異なる周波数となるように調整されている。
第2の電圧V2は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー45は、効果的に光を主走査することができる。なお、第2の電圧V2の波形は、これに限定されない。
また、第1の振動系46aの共振周波数をf1[Hz]とし、第2の振動系46bの共振周波数をf2[Hz]としたとき、f1とf2とが、f2>f1の関係を満たすことが好ましく、f2≧10f1の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動板461bを回動中心軸J3まわりに第1の電圧V1の周波数で回動させつつ、回動中心軸J4まわりに第2の電圧V2の周波数で回動させることができる。
電圧重畳部493cは、コイル492に電圧を印加するための加算器493dを備えている。加算器493dは、第1の電圧発生部493aから第1の電圧V1を受けるとともに、第2の電圧発生部493bから第2の電圧V2を受け、これらの電圧を重畳しコイル492に印加するようになっている。
例えば、図19(a)に示すような第1の電圧V1と、図19(b)に示すような第2の電圧V2とを電圧重畳部493cにて重畳し、重畳した電圧をコイル492に印加する(この重畳された電圧を「電圧V3」ともいう)。
すると、電圧V3中の第1の電圧V1に対応する電圧によって、永久磁石491のS極側をコイル492に引き付けようとするとともに、N極側をコイル492から離間させようとする磁界と、永久磁石491のS極側をコイル492から離間させようとするとともに、N極側をコイル492に引き付けようとする磁界とが交互に切り換わる。これにより、第1の連結部462a、463aを捩れ変形させつつ、駆動部461aが可動板461bとともに、第1の電圧V1の周波数で回動中心軸J3まわりに回動する。
なお、第2の電圧V2の周波数が第2の振動系46bのねじり共振周波数と等しいため、第2の電圧V2によって、支配的に、可動板461bを回動中心軸J4まわりに回動させることができる。そのため、第2の電圧V2によって、可動板461bが駆動部461aとともに回動中心軸J3まわりに回動してしまうことを防止することができる。
このような第3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。
また、本実施形態では、各フレームについて描画を開始する位置が左上である場合を説明したが、これに限らず、例えば、各フレームについて描画を開始する位置は、右上、左下、右下等であってもよい。
また、前述した実施形態では、画像形成装置が1つのプロジェクターを備える場合を説明したが、これに限定されず、画像形成装置が備えるプロジェクターの数は、2つ以上であってもよい。この場合、複数のプロジェクターを同期させて作動させることができる。
また、前記実施形態では、3つのダイクロイックミラーを用いて、赤色レーザー光、緑色レーザー光、青色レーザー光を結合して1つのレーザー光(光)を出射しているが、ダイクロイックプリズム等を用いて結合しても良い。
Claims (6)
- 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、第1の方向に第1の速度で走査し、かつ、前記第1の方向に交差する第2の方向に前記第1の速度よりも遅い第2の速度で走査する光走査部と、を有し、
表示面において前記光走査部が走査可能な範囲である走査可能領域は、前記第1の方向における前記走査可能領域の長さが前記第2の方向において増加する部分、減少する部分および一定な部分のうちの少なくとも2つの部分を有し、
前記表示面に表示される画像の形状に関する情報を含む画像情報に基づいて、描画可能領域のうち前記画像が形成されていない領域のみが小さくなるように、前記第1の方向における前記光走査部の振れ角が変更されることを特徴とする画像形成装置。 - 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、第1の方向に第1の速度で走査し、かつ、前記第1の方向に交差する第2の方向に前記第1の速度よりも遅い第2の速度で走査する光走査部と、
前記光走査部が前記第2の方向に光を1回走査する間に、前記第1の方向における前記光走査部の振れ角を増加させる期間、減少させる期間および一定に維持させる期間のうちの少なくとも2つの期間を含むように変更する変更手段とを有し、
前記変更手段は、前記表示面に表示される画像の形状に関する情報を含む画像情報に基づいて、描画可能領域のうち前記画像が形成されていない領域のみが小さくなるように、前記第1の方向における前記光走査部の振れ角を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 前記変更手段は、前記走査可能領域の外形が前記表示面に表示される画像の外形に対応するように、前記第1の方向における前記光走査部の振れ角を変更する請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記変更手段は、前記表示面を有する表示対象物の形状に関する情報を含む表示面情報に基づいて、前記第1の方向における前記光走査部の振れ角を変更する請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 周期的に変化する電流または電圧の供給により前記光走査部を回動させる駆動手段を備え、
前記変更手段は、前記電流または前記電圧の大きさおよび周波数を調整することにより、前記第1の方向における前記光走査部の振れ角を変更する請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記光出射部は、レーザー光を出射する請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
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