JP5447115B2 - 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。
このようなプロジェクターにおいては、常に、画像を表示可能な領域(描画可能領域)の向きに対して一定の向きとなるように画像を表示する。
しかしながら、特許文献1に記載のプロジェクターは、前述したように画像の向きが描画可能領域の向きに対して常に一定であるため、描画可能領域に対する人間の位置や向きによっては、人間が画像の内容を認識しづらいと言う問題があった。そのため、例えば、宣伝・広告の効果(訴求効果)を十分に得ることができないと言う問題があった。
本発明の画像形成装置は、光を出射する光出射部と、
表示面に対して、前記光出射部から出射した光を走査する光走査部と、
前記光の走査により前記表示面に形成される画像をその中心付近を回転軸として回転させることにより、前記画像の向きを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、画像の向きを人間の見やすい向きとすることができる。そのため、人間に対して画像の内容を認識させやすくすることができる。
前記変更手段は、前記描画位置変更手段の作動状態に基づいて、前記画像の向きを変更することが好ましい。
これにより、画像の位置に応じて、画像の向きを変更することができる。そのため、投射角度の変更により画像の位置を変更しても、画像の向きを所望の向きにすることができる。その結果、人間に対して画像の内容を見やすくすることができる。これに対し、画像の向きを変えずに画像の位置を変更すると、画像の向きが光の走査方向に対して傾斜してしまい、人間が画像の内容を見づらくなる場合がある。
前記変更手段は、前記ユニット回動機構による前記光出射部および前記光走査部の回動角に基づいて、前記画像の向きを変更することが好ましい。
これにより、光出射部および光走査部のアライメントの調整を要することなく、画像の位置を変更することができる。また、比較的簡単に、画像の向きを画像の位置に応じて変更することができる。
これにより、画像の位置の変更に起因する歪みを抑えつつ、主に水平走査の方向に画像を移動させることができる。また、このような場合、画像の向きを変更せずに水平走査へ画像を移動させると、その移動に伴って水平走査の方向と画像の向きとの関係がずれてしまうが、画像の向きを変更することにより、このようなズレを補正することができる。そのため、このような場合に本発明を適用することによる効果が顕著となる。
前記検知手段の検知結果に基づいて、前記描画位置変更手段の駆動を制御する制御手段とを有することが好ましい。
これにより、人間の移動状態に応じて、画像の位置を変更することができる。そのため、人間に対して画像の内容を認識させやすくすることができる。
これにより、画像の向きを人間の見やすい向きにすることができる。
本発明の画像形成装置では、前記変更手段は、前記画像の向きを前記人間の向きに対して一定となるように変更することが好ましい。
これにより、人間が画像の内容を見やすくなる。
これにより、人間が画像の内容を見やすくなる。
本発明の画像形成装置では、前記変更手段は、映像データを回転処理する機能を有することが好ましい。
これにより、画像をその中心付近を回転軸として回転させることができる。
これにより、映像データを順次回転処理して、画像の向きを変更することができる。
これにより、画像形成装置を小型でかつ簡単な構成とすることができる。
これにより、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概略構成を示すブロック図、図3は、図2に示す画像形成装置に備えられたプロジェクターの概略構成を示す図、図4は、図3に示すプロジェクターに備えられた光スキャナーの部分断面斜視図、図5は、図4に示す光スキャナーの動作を説明する断面図、図6は、図3に示すプロジェクターの制御系(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、図7は、図3に示すプロジェクターの動作を説明するための図(aは、側面図、bは、正面図)、図8は、図3に示すプロジェクターの作動時における光スキャナー(水平走査用の光スキャナー)の可動板の振れ角の変遷(振れ角の経時的変化)を示すグラフ、図9は、図3に示すプロジェクターの作動時における光スキャナー(垂直走査用の光スキャナー)の可動板の振れ角の変遷(振れ角の経時的変化)を示すグラフ、図10は、図3に示すプロジェクターの動作の変形例を示す図(aは、側面図、bは、正面図)、図11は、図3に示すプロジェクターの動作(画像の向きの変更)を説明するための図(aは、回転前を示す図、bは、回転後を示す図)、図12は、図3に示すプロジェクターに備えられた描画位置変更手段のユニット回動機構を示す部分断面側面図、図13は、図12に示すユニット回動機構の作用を説明するための上視図、図14は、図3に示すプロジェクターに備えられた描画位置変更手段のスキャナー回動機構を示す斜視図、図15は、図1に示す画像形成装置の動作を説明するための上視図、図16は、図1に示す画像形成装置の動作(画像の向き)を説明するための上視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図4、図5、図7、図10中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
また、本実施形態では、画像形成装置1は、床9上を移動する人間Hの移動状態に応じて、画像gが表示される領域である描画領域911の位置が変更されるようになっている。例えば、図1に示すように、人間Hの正面側の所定位置に描画領域911が位置した状態を維持するように、人間Hの移動MHに応じて、描画領域911の移動MGが行われる。
特に、画像形成装置1は、画像gおよび描画領域911をその中心付近を回転軸として回転させることにより、人間Hが画像gを見やすいように、画像gおよび描画領域911の向きを変更するようになっている。
なお、画像gが表示される対象となる表示面91は、床9の床面自体であってもよいし、床9の床面上に敷設したスクリーンの表面であってもよい。床9の床面上に敷設した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g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(本実施形態では床)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gを表示するとともに、描画領域911の位置を変更し得るように構成されている。
具体的には、図2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、光源ユニット3および光走査部4を制御する作動制御装置5と、描画領域911の位置を変更する描画位置変更手段6とを有している。
図3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。
図4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。
連結部411cは、可動板411aの左側にて、可動板411aと支持部411bとを連結し、連結部411dは、可動板411aの右側にて、可動板411aと支持部411bとを連結している。
このような基体411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411aと支持部411bと連結部411c、411d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、シリコンは微細な加工が可能であるため、基体411をシリコンを主材料として構成することにより、基体411の寸法精度を優れたものとし、光スキャナー41の振動特性を優れたものとすることができる。また、光スキャナー41の小型化を図ることができる。
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。
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。
コイル415には、電圧印加手段416から所定の電圧が印加され、所定の電流が流れる。
状態Aでは、図5(a)に示すように、永久磁石414の右側の部分が、コイル415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414の左側の部分が、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411aが反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4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(ピエゾ抵抗素子)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。
以上説明したような光走査部4は、前述したような光スキャナー41、42を備えるので、画像形成装置1を小型でかつ簡単な構成とすることができる。
次に、作動制御装置5について説明する。
前述したプロジェクター2では、前述のような1対の光スキャナー41、42を用いて表示面91に画像を表示(描画)する際、表示面91までの光路差に起因する歪み、例えば、表示面91に表示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。
作動制御装置5は、これらのような画像gや描画領域911の歪みを補正する機能を有している。
これにより、表示面91に歪みが補正された画像を表示することができる。そのため、人間に対して認識させやすい所望の内容の画像を表示させることができる。
このような作動制御装置5を用いることにより、画像gの向きを人間の見やすい向きとすることができる。そのため、人間に対して画像gの内容を認識させやすくすることができる。
図6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、検量線を記憶する検量線記憶部(検量線記憶手段)57とを有している。
描画タイミング生成部53では、描画タイミング情報および描画ライン情報がそれぞれ生成される。描画タイミング情報は、映像データ演算部52に送出され、描画ライン情報は、映像データ演算部52および振れ角演算部55に送出される。
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。
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してもよく、また、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を送出する。
より具体的には、プロジェクター2は、垂直方向の走査(以下、単に「垂直走査」とも言う)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うことにより表示面91に画像を表示(描画)する。
描画回転領域913は、円形をなし、その直径が前述した描画可能領域912の水平方向の長さおよび垂直方向の長さのうち短い方の長さとほぼ等しくなるように設定される。
描画領域911は、前述した描画回転領域913内に設定される。特に、描画領域911は、後述するように、描画回転領域913内を回転し得るものであり、その回転角度を任意に設定可能である。
具体的には、例えば、図7に示すように、1番目のフレーム(奇数番目のフレーム)については、左上から描画を開始し、ジグザグに右下まで描画し、2番目のフレーム(偶数番目のフレーム)については、可動板421aの回動方向を前記と逆にし、前記と逆に右下から左上まで描画を行う。以降、同様にして、奇数番目のフレームについては、左上から右下まで描画し、偶数番目のフレームについては、右下から左上まで描画を行う。
また、本実施形態では、1番目のフレームについて描画を開始する位置は、左上であるが、これに限らず、例えば、右上、左下、右下等であってもよい。
また、奇数フレームと偶数フレームとで、表示面91の異なるライン上にレーザー光LLを走査してもよい。
水平走査では、図8に示すように、可動板411aの振れ角は、最小角度から徐々に増大し、最大角度に到達した後、徐々に減少し、最小角度に到達した後、再び、徐々に増大し、以降、同様に、前記動作を繰り返す。このように、可動板411aの振れ角が急激に変化しないので、容易かつ確実に、共振を利用して動作させる形態の光スキャナー41の可動板411aの振れ角を調整することができる。なお、図8では、説明の便宜上、可動板411aの最大振れ角(振幅)の変遷を示している。
すなわち、1フレーム中の垂直方向の非表示期間を往復描画することで短くすることができ、これにより、垂直時間開口率が高くなり、垂直走査の往路のみで水平走査を行って画像を描画する場合と可動板411aの角速度(速度)が同じときは、その往路のみで画像を描画する場合に比べ、単位時間当たりのフレーム数(コマ数)を多くすることができる。これによって、動画における早い動きにも容易に対応することができる。逆に言えば、垂直走査の往路のみで水平走査を行って画像を描画する場合と単位時間当たりのフレーム数が同じときは、その往路のみで画像を描画する場合に比べ、可動板411aの角速度を小さくすることができ、これによって、安定的に画像を描画することができる。また、上記の場合で、可動板411aの角速度を変化させない時には、より垂直解像度の高い描画が可能となる。
以上説明したような作動制御装置5によれば、時間開口率を高くしつつ、可動板411a、421aの振れ角を急激に変化させることなく、画像の台形歪みを防止することができる。
なお、描画可能領域912の形状等は、前述したものに限定されない。例えば、図10に示すプロジェクター2では、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅は、垂直方向に沿って一定になっていないが、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が、可動板411aの振れ角の調整を行わない場合に比べて、垂直方向に沿って揃うように、可動板411aの振れ角を調整するよう構成されている。これにより、画像を描画することが可能な描画可能領域912の上側の幅が減少し、描画可能領域912の形状は、長方形(正方形を含む)に近づき、描画を行わない領域である非描画領域を小さくすることができる。
このプロジェクター2では、表示面91上に描画可能領域912が設定される。そして、この描画可能領域912内には、画像を描画(表示)する領域である描画領域911を設定し得る(後述するように描画可能領域912内で回転し得る)領域である描画回転領域913を設定する。
ここで、前述した映像データ演算部52での映像データの回転処理について詳述する。
前述したように、本実施形態では、長方形(正方形を含む)をなす描画領域911は、その中心が描画回転領域913の中心と一致するとともに、対角線の長さが描画回転領域913の直径と等しくなるように設定される。
より具体的には、作動制御装置5の映像データ演算部52が、映像データ記憶部51に記憶された映像データに回転処理を施すことにより、前述したような描画領域911および画像gの回転が行われる。
(X2−CX)×cos(θ)―(Y2−CY)×sin(θ)+CX・・・(1)
Y1=
(X2−CX)×sin(θ)+(Y2−CY)×cos(θ)+CY・・・(2)
このような式(1)および(2)に基づいて、映像データ演算部52は、映像データ記憶部51に記憶された映像データに回転処理を施す。
なお、このような回転処理は、前述したものの他、映像データ記憶部51に記憶された映像データを各フレーム毎に公知の回転処理により補正後の映像データを作成し、その補正後の映像データを用いることによっても行うことができる。
以上説明したように、作動制御装置5は映像データを回転処理する機能を有するので、画像gをその中心付近を回転軸として回転させることができる。
次に、描画位置変更手段6について説明する。
描画位置変更手段6は、図3に示すように、ユニット回動機構61と、スキャナー回動機構62とを有している。
ユニット回動機構61は、前述した光源ユニット(光出射部)3および光走査部4を一体(ユニット)として回動させる機能を有するものである。本実施形態では、ユニット回動機構61は、光源ユニット(光出射部)3および光走査部4を回動させることにより、投射角度を変更して、主に前述した水平走査の方向に描画領域911および画像gを移動させる。
支持部611は、軸線X1を中心軸とする軸部613を有し、この軸部613が軸受614を介して、筐体11の取付部111に取り付けられている。
これにより、光源ユニット3および光走査部4を支持部611ごと所定の軸線X1まわりに回動することができる。このように光源ユニット3および光走査部4を一体的に回動させることにより、光源ユニット3および光走査部4のアライメントの調整を要することなく、描画領域911および画像gの位置を変更することができる。
また、支持部611には、第1ギア615が設けられている。この第1ギア615は、軸部613(軸線X1)の周方向に沿って並ぶ複数の歯が設けられている。
このようなモーター612は、前述した取付部111に取り付けられ、第2ギア617を回転させる。
このスキャナー回動機構62は、図14に示すように、前述した垂直走査用の光スキャナー42を支持する支持部621と、この支持部621を回動させるモーター622とを有している。
このモーター622は、図示しないが、前述したユニット回動機構61の支持部611に取り付けられている(固定されている)。
そして、モーター622は、光スキャナー42を支持部621ごと軸部623の軸線(具体的には回動中心軸J2に一致する軸線)まわりに回動させる。これにより、レーザー光LLの出射方向(すなわち描画領域911の位置)を垂直走査の方向に移動させることができる。
以上説明したような画像形成装置1は、前述したような光源ユニット3および光走査部4を備え、レーザー光を用いるので、フォーカスフリーであり、近接投射が可能であるとともに、描画領域911の位置をプロジェクター2の設置位置に制限されずに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、光源ユニット3の小型化、ひいては、画像形成装置1の小型化を図ることができる。
また、本実施形態では、前述したように表示面91が床9の床面に設置されているが、プロジェクター2(筐体11)は、床9に直交する壁Wの壁面W1に設置されている。
これにより、例えばプロジェクター2を天井の天井面に設置するとともに表示面91を床9の床面に設置する場合に比し、プロジェクター2から出射される光の光路長を短くすることができる。そのため、プロジェクター2から出射された光が、例えば歩行者等に遮られるのを防止または抑制することができる。その結果、周囲の環境(人口密度等)に影響されずに、表示面91に所望の画像を表示することができる。また、プロジェクター2の設置面が壁面W1であるので、プロジェクター2が歩行者の歩行等の邪魔になるのを防止または抑制することもできる。
検知手段7は、表示面91近傍に設定された検知領域S内に人間Hが存在するか否かを検知するとともに、検知領域S内に人間Hが存在する場合にその人間Hの移動状態を検知する機能を有する(図15参照)。
図2に示すように、検知手段7は、人感センサ71と、記憶部72と、演算部73とを有する。
このような人感センサ71は、前述した筐体11に取り付けられている。なお、本実施形態では、人感センサ71が筐体11に取り付けられているが、これに限定されず、人感センサ71は筐体11に取り付けずに独立した状態で壁面W1等に設置されていてもよい。
このような人感センサ71としては、上述した機能を発揮することができれば特に限定されず、例えば、赤外線を利用した赤外線型センサ、超音波を利用した超音波型センサ、レーザー光を利用したレーザー型センサ(レーザー変位計)、CCDイメージセンサ等を1つまたは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
検知領域Sは、鉛直線方向(上方)から見たときに、人感センサ71を中心とする半円形をなしている。
また、鉛直線方向(上方)から見たときに、検知領域Sは、プロジェクター2による描画領域911の位置の移動可能な範囲を含むように設定されている。本実施形態では、鉛直線方向(上方)から見たときに、検知領域Sは、プロジェクター2による描画領域911の位置の移動可能な範囲にほぼ一致するように設定されている。
このような検知領域Sが設定された人感センサ71では、人感センサ71が人間Hの存在を検知した場合に、人間Hが検知領域S内に存在していると判断する。そして、この判断結果(検知領域S内に人間Hが存在しているか否か)を前述した作動制御装置5に送信する。このような判断は、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。
記憶部72は、前述した人感センサ71によって検知された位置を位置情報として所定時間毎に記憶する機能を有する。このような所定時間毎の位置情報を用いることにより、人間Hの移動状態(具体的には移動方向および移動速度)を演算することができる。
このような記憶部72に記憶された情報は、演算部73に入力される。
以上説明したような検知手段7は、人間Hの移動状態として、人間Hの位置、移動方向および移動速度を検知する。これにより、人間Hの移動を予測することができる。そのため、移動する人間Hに対して所望の位置に画像gを表示させることができる。
以上、検知手段7について説明したが、検知手段7の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、人感センサ71として、検知領域Sの床下に設置された1つまたは複数の圧力センサを用いてもよい。
また、人感センサ71の数としては、本実施形態のような1つに限定されず、2つ以上であってもよい。
制御手段8は、前述した検知手段7の検知結果に基づいて、プロジェクター2の駆動を制御するものである。
特に、この制御手段8は、検知手段7の検知結果に基づいて、前述した描画位置変更手段6の駆動を制御する。これにより、人間Hの移動状態に応じて、画像gの位置を変更することができる。そのため、人間Hに対して画像gの内容を認識させやすくすることができる。
なお、検知領域S内に複数人の人間が進入した場合、制御手段8は、最先の1人の人間を対象者と判断すればよい。また、検知領域S内に複数の人間が存在する場合、プロジェクター2に最も近い1人の人間を対象者としてもよい。
また、制御手段8は、描画領域911の位置が人間Hの位置に対して一定の離間距離を維持するように、プロジェクター2の駆動を制御する。これにより、移動する人間Hが画像gの存在および内容を見やすくなる。
以上説明したようにして制御手段8は、人間Hの移動に応じて、描画位置変更手段6を制御して、その人間Hが見やすい位置に描画領域911の位置を設定する。
ここで、前述した作動制御装置5における回転処理の回転角度の決定(設定)について詳述する。
前述したような画像gおよび描画領域911の変更に伴って、前述した作動制御装置5の映像データ演算部52は、前述した検知手段7から入力された人間の移動方向情報、および、前述したユニット回動機構61から入力された回動角情報に基づいて、前述した映像データの回転処理の回転角度θ(以下、単に「回転角度θ」とも言う)を決定する。
また、画像gおよび描画領域911の向きは、人間Hと描画領域911の中心Pgとを通る線分(直線)LHに沿うように設定される。
以上のようにして、描画領域911および画像gの向きが人間Hの向きに対して一定とすることができる。特に、本実施形態では、画像gの上下が人間Hの移動方向に平行となるように、画像gの向きが設定されている。これにより、移動する人間Hが画像gの内容を見やすくなる。
特に、作動制御装置5が描画位置変更手段6の作動状態および検知手段7の検知結果に基づいて、画像gの向きを変更することにより、画像の向きを人間の見やすい向きにすることができる。
以上説明したような本実施形態の画像形成装置1によれば、人間Hが移動しても、その人間Hに対して見やすい位置に画像gを表示させることができる。そのため、移動する人間Hに対しても画像gの存在および内容を認識させやすくすることができる。
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17は、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置の動作(画像の向き)を説明するための上視図である。
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。
本実施形態では、人間Hの向きに対して画像gおよび描画領域911の向きが所定角φ傾斜するように設定される。
この所定角φは、予め設定された固定値であってもよいし、ユニット回動機構61の回動角αや人感センサ71の検知結果等に応じて変動する変動値であってもよい。
また、画像gおよび描画領域911の向きに沿った線分Lgと、人間Hと描画領域911の中心Pgとを通る線分(直線)LHとのなす角がφとなるように設定される。
以上のようにして、描画領域911および画像gの向きを人間Hの向きに対して所定の状態とすることができる。特に、人間Hの向きに対して画像gの向きを任意に設定することができる。これにより、人間Hに対して様々な宣伝広告効果を発揮させることができる。
以上説明したような第2実施形態によっても、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。特に、描画可能領域912の向きや人間Hの向きに対して画像gおよび描画領域911の向きを任意に設定することができるので、人間Hに対して様々な宣伝広告効果を発揮させることができる。
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18は、本発明の第3実施形態に係る画像形成装置の動作(画像の向き)を説明するための上視図である。
以下、第3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。
本実施形態では、プロジェクター2が設置された壁面W1に対して画像gおよび描画領域911の向きが一定となるように設定される。
ここで、回転角度θは、ユニット回転機構61の回動角がαであるときの水平方向の振れ幅の中心線Lαと、描画領域911の中心を通り壁面W1に平行な線分(直線)LWとのなす角度に等しい。
また、画像gおよび描画領域911の向きに沿った線分Lgは、描画領域911の中心を通り壁面W1に平行な線分(直線)LWと平行となるように設定される。
以上説明したような第3実施形態によっても、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4実施形態について説明する。
図19は、本発明の第4実施形態に係る画像形成装置の動作(画像の向き)を説明するための上視図である。
以下、第4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。
本実施形態では、プロジェクター2が設置された壁面W1に対して画像gおよび描画領域911の向きが所定角φ傾斜するように設定される。
この所定角φは、予め設定された固定値であってもよいし、ユニット回動機構61の回動角αや人感センサ71の検知結果等に応じて変動する変動値であってもよい。
ここで、回転角度θは、ユニット回転機構61の回動角がαであるときの水平方向の振れ幅の中心線Lαと、描画領域911の中心を通り壁面W1に平行な線分(直線)LWとのなす角度に角度φを加算した角度に等しい。
以上のようにして、描画領域911および画像gの向きを壁面W1に対して所定の状態とすることができる。特に、壁面W1に対して画像gの向きを任意に設定することができる。
以上説明したような第4実施形態によっても、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5実施形態について説明する。
図20は、本発明の第5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21は、図20中のB−B線断面図、図22は、図21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23は、図21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20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21中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
第5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点、および表示面91上の第1の方向の走査(水平走査)の軌跡が直線でない事以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図22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20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。
駆動部461aは、図20の平面視にて、円環状をなしている。なお、駆動部461aの形状は、枠状をなしていれば特に限定されず、例えば、図20の平面視にて、四角環状をなしていてもよい。このような駆動部461aの下面には、永久磁石491が接合されている。
可動板461bは、図20の平面視にて、円形状をなしている。なお、可動板461bの形状は、駆動部461aの内側に形成することができれば特に限定されず、例えば、図20の平面視にて、楕円形状をなしていてもよいし、四角形状をなしていてもよい。このような可動板461bの上面には、光反射性を有する光反射部464bが形成されている。
図20に示すように、回動中心軸J3と回動中心軸J4とは、互いに直交している。また、駆動部461aおよび可動板461bの中心は、それぞれ、図20の平面視にて、回動中心軸J3と回動中心軸J4との交点上に位置している。なお、以下、説明の便宜上、回動中心軸J3と回動中心軸J4との交点を「交点G」ともいう。
永久磁石491は、図20の平面視にて、交点Gを通り、回動中心軸J3および回動中心軸J4のそれぞれの軸に対して傾斜した線分(この線分を「線分M」とも言う)に沿って設けられている。このような永久磁石491は、交点Gに対して長手方向の一方側がS極、他方側がN極となっている。図21では、永久磁石491の長手方向の左側がS極、右側がN極となっている。
図22に示すように、電圧印加手段493は、可動板461bを回動中心軸J3まわりに回動させるための第1の電圧V1を発生させる第1の電圧発生部493aと、可動板461bを回動中心軸J4まわりに回動させるための第2の電圧V2を発生させる第2の電圧発生部493bと、第1の電圧V1と第2の電圧V2とを重畳し、その電圧をコイル492に印加する電圧重畳部493cとを備えている。
第1の電圧V1は、三角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。
一方、第2の電圧発生部493bは、図23(b)に示すように、周期T1と異なる周期T2で周期的に変化する第2の電圧V2(水平走査用電圧)を発生させるものである。
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。
以上のような構成の光スキャナー45は、次のようにして駆動する。
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。
以上のような光スキャナー45によれば、1つのアクチュエーターで2次元的にレーザー光(光)を走査でき、光走査部4の省スペース化を図ることができる。また、例えば、第1実施形態のように1対の光スキャナーを用いる場合には、これら光スキャナーの相対的位置関係を高精度に設定しなければならないが、本実施形態ではその必要がないため、製造の容易化を図ることができる。
このような第5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、プロジェクターおよび表示面が共に同一面(壁面、床面または天井面)に設置されていてもよい。また、互いに平行な面(例えば、壁面同士、床面と天井面)の一方にプロジェクターを設置し、他方に表示面を設置してもよい。
また、前述した実施形態では、ユニット回動手段において、モーターの駆動力を1対のギアを用いて支持部に伝達する例を説明したが、このような駆動力伝達方式は、これに限定されず、例えば、ベルトドライブのような方式であってもよく、また、モーターの軸が直接支持部に取り付けられた方式であってもよい。
また、描画位置変更手段は、光スキャナー41、42の可動板の回動における振幅の中心位置を変更することによっても実現することができる。この場合、例えば、駆動信号に異なる電圧のバイアスを選択的に重畳させればよい。
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。
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 (7)
- 床面に設置された表示面に光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射した光を表示面に走査する光走査部と、
前記表示面に形成される画像を回転させる変更手段と、
前記画像の位置を変更する描画位置変更手段と、
検知領域内に人間が存在する場合にその人間の移動方向を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて、前記描画位置変更手段の駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記変更手段は、前記画像の向きと前記人間の向きとが一致するように変更し、
前記制御手段は、前記人間が前記検知領域内を移動している場合、前記画像の位置が前記人間の移動方向前方側に位置した状態を維持しつつ変更されるように、前記描画位置変更手段の駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記描画位置変更手段は、前記光出射部および前記光走査部を回動させるユニット回動機構を有し、
前記変更手段は、前記ユニット回動機構による前記光出射部および前記光走査部の回動により、前記画像の向きを変更する請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記ユニット回動機構は、前記表示面に直交する軸線まわりに前記光出射部および前記光走査部を回動させる請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記変更手段は、映像データを回転処理する機能を有する請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記変更手段は、前記映像データを記憶する映像データ記憶部と、該映像データ記憶部に記憶された映像データに回転処理を施す機能を有する映像データ演算部と、該映像データ演算部の演算結果に基づいて、前記光出射部を駆動させる光源変調部とを有する請求項4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反射させる光反射部を備えた可動板が一軸または互いに直交する二軸まわりに回動可能に設けられ、当該回動によって前記光反射部で反射した光を走査する光スキャナーを備える請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記光出射部は、レーザー光を出射する請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
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