JP6797775B2 - 映像装置 - Google Patents
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Description
接合部103は例えば接着剤等により実現される。
導光路102の一端102aは自由端とし、加振部101の振動が接合部103により導光路102に伝達されることで、自由端102aは振動する。
導光路102は一端を自由端とする突き出し梁の構造となっており、振動しやすい固有振動数を有する。
円筒圧圧電アクチュエータの中央には導光路102が配置される。
外周部の各電極は、電気配線部107によって、駆動制御部1008と接続されており、任意の電圧を印加可能である。
これを図5に示す。圧電媒体3010の外周に配置された4つの電極と、内周の電極とに挟まれた領域が圧電素子として機能する。すなわち、第一の外周電極3011と共通電極3015に挟まれた第一の圧電素子3021、第二の外周電極3012と共通電極3015に挟まれた第二の圧電素子3022、第三の外周電極3013と共通電極3015に挟まれた第三の圧電素子3023、第四の外周電極3014と共通電極3015に挟まれた第四の圧電素子3024である。
このとき、y軸駆動信号の位相φ1と、x軸駆動信号の位相φ2を90°ずらすことで、光走査の軌跡が円を描く軌跡となる。
A1、A2は数7、数8のように時間tの一次関数に限られるものではない。
数7、数8において、例えば加振期間Tvでa1>0、a2=0、b1=0、b2>0とすれば上記の駆動信号を生成できる。
光源部1002は赤色LD1201、緑色LD1202、青色LD1203の三原色の三つのLD(レーザーダイオード:Laser Diode)からなる。前記三つのLDはそれぞれ電流制限抵抗1204、1205、1206と直列に接続され、それぞれ電源電圧VLDr、VLDg、VLDbを印加される。VLDr、VLDg、VLDbの電圧値は図示しない電源制御部により任意の値に設定可能であり、これによりそれぞれ赤色LD1201、緑色LD1202、青色LD1203の発光を制御できる。前記各電流制限抵抗1204、1205、1206のLDと逆側の端子は、光源制御部1003に接続される。光源制御部1003はCTRLr、CTRLg、CTRLbの各端子の電圧を変化させることで、それぞれ赤色LD1201、緑色LD1202、青色LD1203の発光量や発光時間などを制御できる。
前記x軸信号の正弦波の周期は、共振周波数frの逆数Tr=1/frである。
前記発光制御部1004が、光源部1002の変調を行う周期をTLとしたとき、
一般的に、光源の変調周波数fLは数十MHz程度が可能であり、共振周波数frは数kHz〜数十kHz程度と、2〜4桁程度異なる値とすることができる。
したがって、光源変調周期TLは共振周期Trより2〜4桁程度小さく、光源変調点はx軸方向に1000点以上並べることが可能である。
走査範囲の伸張は、数5、数6において、A1<A2とする。レンズなどにより光学的に一方に伸張してもよい。
図13のような表示方法により、光源変調点が集中する軌跡左右の部分では発光されないため、中央部と周辺部との明るさの差が低減される。また、図10(b)に示す螺旋型の走査軌跡の場合のように、中央部と外周部との明るさの差が大きくなる問題は解消される。
映像装置20は、光走査部1001、光源部1002、光源制御部1003、発光制御部1004、映像制御部1005、映像情報記憶部1006、走査軌跡制御部1007、駆動信号生成部1008、駆動制御部1009、装置制御部1010、記憶部1011、入出力制御部1012、フレームカウンタ1501を備えている。
図15において、走査軌跡制御部1007およびフレームカウンタ1501以外の構成要素は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
すなわち、数5、数6において、φ1およびφ2を以下のように制御する。
パターンAの駆動信号の後で、x軸、y軸ともに位相が180°反転した逆相のパターンBの駆動信号により走査を行うことで、パターンAで加振された振動成分を相殺しながら次の駆動を行うことができる。
もしくは、フレームレートNfと共振周期Trを一定としたとき、減衰期間Tdを低減すると加振期間Tvを増やすことができ、軌跡回転数と解像度を増加できる。
この場合、奇数フレームの減衰期間Tdと偶数フレームの加振期間Tvにおける駆動信号が同相の正弦波状信号となり、同様に偶数フレームの減衰期間Tdと奇数フレームの加振期間Tvにおける駆動信号が同相の信号となる。
すなわち、数5、数6において、φ1およびφ2を以下のように制御する。
図1において、走査軌跡制御部1007以外の構成要素は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
走査軌跡制御部1007は一例としてデジタル回路として実現され、発光制御部1004、映像制御部1005と同一のIC、例えばFPGA、ASIC等の集積回路内の機能ブロックとして存在していても良い。
本実施例においては、数7、数8における係数を以下の関係となるように変調する。
実施例1と同様に、共振周期Trよりも充分に短い変調周期TLにより光源1002を変調することで、図25(b)に示す光源変調点の分布を得る。
本実施形態では図13に示した実施例1と比較して、消灯する光源変調点の数を少なくすることができるため、有効範囲130の表示の明るさが増加する。
図1において、走査軌跡制御部1007以外の構成要素は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
走査軌跡制御部1007は一例としてデジタル回路として実現され、発光制御部1004、映像制御部1005と同一のIC、例えばFPGA、ASIC等の集積回路内の機能ブロックとして存在していても良い。
本実施例においては、数7、数8における係数を以下の関係となるように変調する。
実施例1と同様に、共振周期Trよりも充分に短い変調周期TLにより光源1002を変調することで、図29(b)に示す光源変調点の分布を得る。
本実施形態では図26に示した実施例4と比較して、光走査範囲を長方形に近づけることができるため、消灯する光源変調点の数をさらに少なくすることができ、有効範囲130の表示の明るさが増加する。
本変形例では数7および数8において、以下の数式のように係数を変化することで実現できる。
映像装置30は、光走査部1001、光源部1002、光源制御部1003、発光制御部1004、映像制御部1005、映像情報記憶部1006、走査軌跡制御部1007、駆動信号生成部1008、駆動制御部1009、装置制御部1010、記憶部1011、入出力制御部1012、及び受光部1020を備えている。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。
20・・・実施例2、3の映像装置
30・・・実施例6の映像装置
50・・・外部制御装置
60・・・スクリーン
70・・・撮影対象物
101・・・加振部
102・・・導光路
103・・・接合部
104・・・レンズ
105・・・外装部
106・・・支持部材
107、107−1、107−2、107−3、107−4・・・電気配線部
130・・・映像表示装置の有効範囲
1001・・・光走査部
1002・・・光源部
1003・・・光源制御部
1004・・・発光制御部
1005・・・映像制御部
1006・・・映像情報記憶部
1007・・・走査軌跡制御部
1008・・・駆動信号生成部
1009・・・駆動制御部
1010・・・装置制御部
1011・・・記憶部
1012・・・入出力制御部
1020・・・受光部
1201・・・赤色LD
1202・・・緑色LD
1203・・・青色LD
1204、1205、1206・・・電流制限抵抗
1501・・・フレームカウンタ
3010・・・圧電媒体
3011・・・第一の外周電極
3012・・・第二の外周電極
3013・・・第三の外周電極
3014・・・第四の外周電極
3015・・・内周電極
3021・・・第一の圧電素子
3022・・・第二の圧電素子
3023・・・第三の圧電素子
3024・・・第四の圧電素子
Claims (14)
- 一端から光を入射して他端から出射する導光路と、前記導光路の前記他端の近傍の接合部を介して前記導光路に振動を加える加振部とを有する光走査部と、
前記加振部は、前記導光路の光軸方向と略垂直な第一の方向と、および前記導光路の光軸方向と略垂直かつ前記第一の方向と略垂直な第二の方向に、独立して前記光導波路を加振する機能を有し、
前記加振部に振動を誘起するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記加振部を第一の方向に駆動する第一の駆動信号と、第二の方向に駆動する第二の駆動信号のパターンを決定し、駆動信号のパターンの情報を駆動信号生成部へ出力するとともに、光走査の同期信号を映像制御部へ送信する走査軌跡制御部と、
走査軌跡制御部から受信した同期信号に基づいて、光走査位置座標を算出し、投影する映像情報から前記光走査位置座標に対応する画素のデータを読み出し、画素データを発光制御部へ送信する映像制御部と、
受信した画素データに応じて、光源を変調させるための信号を生成する発光制御部と、
前記導光路に光を入射する光源部とを備え、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、加振期間では第二の駆動信号の振幅を時間とともに徐々に増加させ、減衰期間では振幅を時間とともに減衰させるか零とし、他方の第一の駆動信号の振幅を略一定値とすることにより映像を投影する
ことを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
前記発光制御部が前記光源部を変調する周期が、前記第一の駆動信号の正弦波の周期よりも、第一の方向の解像度を充分に得られる程度(2〜4桁程度)に小さいことを特徴とする映像装置。 - 請求項2に記載の映像装置において、
前記第一の駆動信号の正弦波の周期は、前記発光制御部が前記光源部を変調する周期の整数倍であることを特徴とする映像装置。 - 請求項2に記載の映像装置において、
前記第一の駆動信号の正弦波の周期は、前記発光制御部が前記光源部を変調する周期の整数倍と半周期の和であることを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
前記第一の駆動信号の正弦波の最大変調振幅は、前記第二の駆動信号の正弦波の最大変調振幅よりも大きい振幅であり、映像フォーマットの長方形のアスペクト比の映像表示領域を有効に包含する楕円形の領域に光走査を行うことを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
映像のフレームを構成する周期的に実行される光走査の周期回数を計測するカウンタを更に備え、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、加振期間では第一の駆動信号、および第二の駆動信号の振幅を時間とともに徐々に増加させ、減衰期間では両振幅を時間とともに減衰させるか零とし、前記カウンタの計測値が奇数の場合と偶数の場合とで、第一の駆動信号および第二の駆動信号の正弦波の位相をそれぞれ180°反転させることを特徴とする映像装置。 - 請求項6に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、減衰期間において、第一の駆動信号、および第二の駆動信号の各位相を180°反転した駆動パルスをブレーキパルスとして印加し、減衰期間を低減させることを特徴とする映像装置。 - 請求項6に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、減衰期間では第一の駆動信号、および第二の駆動信号の振幅を時間とともに徐々に減衰させ、前記カウンタの計測値が2フレーム増えた次の加振期間の最初に、第一の駆動信号および第二の駆動信号の正弦波の位相をそれぞれ180°反転させて、再び加振期間では両振幅を時間とともに徐々に増加させることを繰り返すことを特徴とする映像装置。 - 請求項6に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、加振期間では第二の駆動信号の振幅を時間とともに徐々に増加させ、減衰期間では振幅を時間とともに減衰させるか零とし、他方の第一の駆動信号の振幅を略一定値とし、前記カウンタの計測値が奇数の場合と偶数の場合とで、第二の駆動信号の正弦波の位相を180°反転させることを特徴とする映像装置。 - 請求項9に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、減衰期間では第二の駆動信号の振幅を時間とともに徐々に減衰させ、前記カウンタの計測値が2フレーム増えた次の加振期間の最初に、第二の駆動信号の正弦波の位相を180°反転させて、再び加振期間では第二の駆動信号の振幅を時間とともに徐々に増加させることを繰り返すことを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、
第一の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに増加する方向に変調し、第二の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに減少する方向に変調し、回帰期間では、第一の駆動信号の振幅を時間とともに減衰させるか零とし、第二の駆動信号の最大振幅へ回帰する駆動パルスを印加することを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、
第一の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに増加する方向に変調し、第二の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに減少する方向に変調する第一の走査様式と、
第一の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに減少する方向に変調し、第二の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに増加する方向に変調する第二の走査様式を有し、各走査様式を交互に繰り返す
ことを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、
第一の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに増加する方向に変調し、第二の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに減少する方向に変調を行い、回帰期間では、第一の駆動信号の振幅を時間とともに減衰させるか零とし、第二の駆動信号の最大振幅へ回帰する駆動パルスを印加し、かつ第一の駆動信号および第二の駆動信号の振幅のそれぞれに任意の最大値を設定し、第一の駆動信号および第二の駆動信号の正弦波の振幅がそれぞれの最大値を超えないように変調することを特徴とする映像装置。 - 請求項1に記載の映像装置において、
前記走査軌跡制御部は、第一の駆動信号と第二の駆動信号を略同一の周波数の位相が90°異なる正弦波として発生し、
加振期間に、第一の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに増加する方向に変調し、第二の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに減少する方向に変調を行い、かつ第一の駆動信号および第二の駆動信号の振幅のそれぞれに任意の最大値を設定し、第一の駆動信号および第二の駆動信号の正弦波の振幅がそれぞれの最大値を超えないように変調する第一の走査様式と、
減衰期間に、第一の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに減少する方向に変調し、第二の駆動信号の正弦波の振幅を時間とともに増加する方向に変調を行い、かつ第一の駆動信号および第二の駆動信号の振幅のそれぞれに任意の最大値を設定し、第一の駆動信号および第二の駆動信号の正弦波の振幅がそれぞれの最大値を超えないように変調する第二の走査様式を有し、各走査様式を交互に繰り返す
ことを特徴とする映像装置。
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