专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像形成装置。
背景技术：
例如，作为通过投影光来显示图像的图像形成装置，已知有专利文献1那样的投 射型投影仪。专利文献1的投射型投影仪包括用于校正被称之为“梯形变形”的变形的梯形变 形校正装置，其中，所谓的变形是指，相对于屏幕倾斜配置投影仪本体的情况下，在放映到 屏幕上的图像(视频)的上侧和下侧，屏幕的横向上的长度不同。但是，在专利文献1的投射型投影仪中，在向平面屏幕上投影图像的情况下，能够 形成变形被校正了的自然图像，但是，例如向弯曲成半圆柱体形的非平面状的屏幕上投影 图像的情况下，在屏幕的各个部位，由于相对于屏幕的光的入射角以及与投影仪本体之间 的间隔距离不同，因此，屏幕上的像素密度(单位长度的像素的数量)变得不均勻，图像发 生变形和扭曲，无法形成自然的图像。如果更加具体地说明，例如，当屏幕各个部位的光入射角不同的情况下，如果与在 平面屏幕上描绘图像的时候同样地使投影仪动作，则光入射角大的部位的单位像素的尺寸 变得比光入射角小的部位的单位像素大，因此，发生像素密度(单位长度的单位像素的数 量)的疏密，在图像上发生变形和扭曲。另外，对于屏幕的各个部位与投影仪本体之间的间隔距离不同的情况，间隔距离 大的部位的单位像素的尺寸变得比间隔距离小的部位的单位像素大，因此，发生像素密度 的疏密，在图像上发生变形和扭曲。专利文献1 特开2001-249401号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像形成装置，其不依赖于投影面的形状，能够纠正 投影面上的像素密度的差异，并在投影面上描绘图像，从而不管从哪一个位置观看投影面， 都能够观测到没有扭曲和变形的自然的图像。下述的本发明实现了这样的目的。关于本发明的在投影面上投射光的图像形成装置，包括包括光发射部，根据驱 动模式，以像素为单位发射光；具有光反射部以及执行器的光扫描部，上述光反射部用于反 射从上述光发射部发射的光，上述执行器用于使上述光反射部动作，并在上述投影面上扫 描由上述光反射部反射的光；以及驱动模式生成装置，用于生成上述驱动模式，其中，当上 述投影面为平面时，上述驱动模式的光发射定时为一定，当上述投影面为非平面时，上述驱动模式的光发射定时改变。据此，能够描绘不管从哪一个位置观看投影面都没有扭曲和变形的自然的图像， 而不依赖于投影面的形状。在本发明的图像形成装置中，优选驱动模式生成装置设定投影面上的光的扫描方 向上的长度分别几乎相等的多个单位照射区域，并且，对于每个单位照射区域，生成用于向 该区域投射光的驱动模式。据此，能够在光扫描面上几乎均勻地设定单位照射区域，能够描绘出没有非本意 的扭曲和变形的自然的图像。在本发明的图像形成装置中，优选上述驱动模式生成装置包括形状指定部，指定 非平面的对象物的形状；照射轨迹设定部，基于通过该形状指定部指定的形状，设定上述光 在上述投影面上的照射轨迹；以及单位照射区域设定部，在设定的上述照射轨迹上设定上 述多个单位照射区域。据此，能够以比较简单的构成生成高精度的光发射部的驱动模式。在本发明的图像形成装置中，优选构成为假设相互正交的X轴、y轴以及Z轴三 个坐标轴，并将与该各坐标轴对应的投影面上的坐标设为X、y以及Z时，投影面形成几何学 的形状，并且形状可以用函数f(x、y、ζ)表示或者近似时，形状指定部基于函数指定投影面 的形状。据此，能够更正确地指定投影面的形状。在本发明的图像形成装置中，优选构成为在上述投影面形成具有不规则地进行 弯曲和/或屈曲的部位的形状的情况下，上述形状指定部将上述投影面定义为多个多角形 (多边形)的集合体，由各个多角形的顶点的三维坐标指定上述投影面的形状。据此，能够更正确地指定投影面的形状。在本发明的图像形成装置中，优选上述驱动模式生成装置生成如下上述驱动模 式相对于上述单位照射区域的上述光的入射角越大，则从上述光发射部发射的光的发射 时间越短。据此，能够更有效地在投影面上描绘出没有扭曲和变形的自然的图像。在本发明的图像形成装置中，优选上述驱动模式生成装置生成如下上述驱动模 式上述单位照射区域与上述光发射部的间隔距离越长，则从上述光发射部发射的光的发 射时间越短。据此，能够更有效地在投影面上描绘出没有扭曲和变形的自然的图像。在本发明的图像形成装置中，优选针对每个上述单位照射区域，上述驱动模式生 成装置生成使照射到该区域的上述光的强度变化的上述驱动模式。据此，能够抑制描绘在投影面上的图像发生明暗的不均勻，能够在投影面上描绘 出更自然的图像。在本发明的图像形成装置中，优选上述驱动模式生成装置生成根据上述光对所述 单位照射区域的照射时间而改变从上述光发射部发射出的光的强度的上述驱动模式。据此，能够抑制描绘在投影面上的图像发生明暗的不均勻，能够在投影面上描绘 出更自然的图像。在本发明的图像形成装置中，优选上述光扫描部包括一对上述执行器，上述一对执行器分别包括上述可动板；支持该可动板使其能够转动的支持部；连接上述可动板和 上述支持部的连接部；以及使上述可动板转动的驱动装置，并且，上述一对执行器设置为上 述可动板的转动中心轴相互正交。 据此，能够以比较简单的构成，使用从光发射部发射的光对投影面进行二维扫描。
在本发明的图像形成装置中，优选上述光扫描部包括检测上述执行器的上述可动 板的变动的变动检测机构，上述控制装置基于上述变动检测装置的检测结果以及上述驱动 模式来控制上述光发射部的动作。据此，能够更切实地推导出从光发射部投射光的定时。在本发明的图像形成装置中，优选包括作为上述对象物的屏幕。据此来提高图像的可视性。
图1为本发明的图像形成装置的第一实施方式的构成图；图2为图1所示的图像形成装置的框图；图3为图2的执行器的示意性立体图；图4为施加于图3所示的线圈上的一例电压的示意图；图5为示出图3的执行器的驱动的示意性截面图；图6为图2的驱动模式生成机构的框图；图7为图6的照射轨迹设定部设定的照射轨迹的示意图；图8为根据第二实施方式的图像形成装置所包括的屏幕的示意图；图9为根据本发明第三实施方式的图像形成装置所包括的执行器的示意性平面 图；图10为图9中的B-B线截面图；图11为图10所示的执行器所包括的驱动机构的框图；以及图12为图11所示的第一电压发生部以及第二电压发生部中的一例发生电压的示 意图。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明图像形成装置的优选实施方式进行说明。(第一实施方式)首先针对本发明的图像形成装置的第一实施方式进行说明。图1为本发明的图像形成装置的第一实施方式的构成图，图2为图1所示的图像 形成装置的框图，图3为图2的执行器的示意性立体图，图4为施加于图3所示的线圈上的 一例电压的示意图，图5为示出图3的执行器的驱动的示意性截面图，图6为图2的驱动模 式生成机构的框图，图7为图6的照射轨迹设定部设定的照射轨迹的示意图。下面，为了方 便说明，将图3和图5中的上侧称为“上”，下侧称为“下”，右侧称为“右”，左侧称为“左”。 另外，如图1所示，相互正交的三个轴分别为X轴、Y轴和Z轴。如图1所示，图像形成装置1包括屏幕2和在屏幕2上用光(激光)进行扫描来 形成图像的图像形成装置本体3。这样的图像形成装置1构成为在屏幕2上描绘图像，使得未图示的观测者从任何场所观察屏幕2时都能够看到没有变形和扭曲的自然的图像。下面 依次针对它们进行说明。本实施方式的屏幕2形成人的脸部的形状，其形状和位置基本保持一定。而且，屏 幕2被固定成相当于脸的部分朝向图像形成装置本体3的方向。这样的屏幕2的图像形成 装置本体3侧的表面构成通过图像形成装置本体3扫描激光的光扫描面(投影面)21。通 过使用这样的屏幕2，提高了图像的可视性。例如，在光扫描面21上，通过图像形成装置本 体3描绘与光扫描面21的形状相对应的人脸。作为这样的屏幕2的构成材料，只要能够基本保持一定的形状，没有特别的限定， 例如可以列举聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、丙烯酸类树脂、ABS树脂、氟类 树脂、环氧树脂、硅树脂、或以它们为主的共聚体、混合体、聚合物合金等，可以使用它们之 中的一种或两种以上混合使用。下面，针对图像形成装置本体3进行说明。如图2所示，图像形成装置本体3包括发射光的光源单元(光发射部)4 ；在光扫 描面21上扫描从光源单元4发射的光的光扫描部5 ；生成光源单元4的驱动模式的驱动模 式生成机构7;以及控制光源单元4的动作的动作控制装置(控制机构)8。下面依次针对 它们进行说明。如图2所示，光源单元4包括各色的激光光源41r、41g、41b ；与各个激光光源 41r.41g.41b相对应地设置的准直透镜42r、42g、42b ；以及分色镜43r、43g、43b。各色的激光光源41r、41g、41b分别射出红色、绿色以及蓝色的激光RR、GG、BB。激 光RR、GG、BB分别以与从动作控制装置8发送来的驱动信号(与后述的驱动模式相对应的 信号)相对应而被调制的状态射出，通过作为准直光学元件的准直透镜42r、42g、42b而被 平行化并形成为细激光束。分色镜43r、43g、4;3b分别具有反射红色激光RR、绿色激光GG、蓝色激光BB的特 性，将各色的激光RR、GG、BB结合，射出一束激光LL。另外，可以使用准直镜来代替准直透镜42r、42g、42b，在这种情况下，也能够形成 平行光束的细的光束。另外，在从各色激光光源41r、41g、41b射出平行光束的情况下，准直 透镜42r、42g、42b可以省略。而且，对于激光光源41r、41g、41b，可以置换为产生同样光束 的发光二极管等光源。下面针对光扫描部5进行说明。如图2所示，光扫描部5包括一对执行器51、51和检测各执行器51的变动的变动 检测机构52。而且，由于一对执行器51、51相互之间为相同的构成，所以在下面以一个执行 器51为代表进行说明，而省略了对另一个执行器51的说明。如图3所示，执行器51包括基体511、与基体511的下表面相对设置的对置基板 513、以及在基体511和对置基板513之间设置的隔离部件512。基体511包括可动板511a ；支持可动板511a使其能够转动的支持部511b ；以及 连接可动板511a和支持部511b的一对连接部511c、511d。在平面视图中，可动板511a大致形成为长方形状。在这样的511a的上表面设置 有具有光反射性的光反射部511e。光反射部511e例如由Al、Ni等金属膜构成。另外，在 可动板511a的下表面设置有永久磁石514。
在可动板51 Ia的平面视图中，支持部51 Ib设置为包围可动板51 Ia的外周。也就 是说，支持部511b形成为框状，可动板511a位于其内侧。连接部511c在可动板511a的左侧连接可动板511a和支持部511b，连接部51 Id 在可动板511a的右侧连接可动板511a和支持部511b。连接部511c、511d分别形成为长条形状。而且，连接部511c、511d分别能够弹性 变形。这样的一对连接部511c、511d相互同轴设置，以该轴(下面称作“转动中心轴”)为 中心，可动板511a相对于支持部511b转动。这样的基体511例如以硅为主要材料构成，并且可动板51 la、支持部51 lb、连接部 511c、511d —体形成。由于以硅为主要材料，因此，在实现优良的转动特性的同时，还能够发 挥优良的可靠性。而且，允许进行微细处理(加工)，实现执行器51的小型化。隔离部件512形成为框状，其上表面与基体511的下表面接合。另外，在可动板 511a的平面视图中，隔离部件512与支持部511b的形状几乎相等。这样的隔离部件512例 如由各种玻璃、各种陶瓷、硅和S^2等构成。对置基板513与隔离部件512同样地，例如由各种玻璃、硅和S^2等构成。在这 样的对置基板513的上表面上与可动板511a相对的部位上设置有线圈515。永久磁石514形成为板棒状，沿着可动板511a的下表面设置。在可动板511a的 平面视图中，这样的永久磁石514在与转动中心轴J正交的方向上被磁化(着磁)。也就是 说，永久磁石514被设置成连接两极(S极、N极)的线段与转动中心轴J正交。在图5中， 转动中心轴J的左侧为N极，右侧为S极。作为这样的永久磁石514，没有特别的限定，例如可以使用镁磁石、铁素体磁石、钐 钴磁石、铝铁镍钴磁石等。在可动板511a的平面视图中，线圈515被设置成包围永久磁石514的外周。这样 的线圈515与动作控制装置8相连接，被动作控制装置8施加规定的电压。例如，如果通过动作控制装置8向线圈515施加如图4所示的交流电压，则产生可 动板511a的厚度方向(图5中的上下方向)的磁场，并且，该磁场的方向周期性地切换。也 就是说，线圈515的上侧附近成为S极、下侧附近成为N极的状态A与线圈515的上侧附近 成为N极、下侧附近成为S极的状态B相互切换。在状态A中，如图5(a)所示，永久磁石514的右侧由于与向线圈515通电而产生 的磁场的排斥力，从而向上侧位移，同时，永久磁石514的左侧由于与所述磁场之间的吸引 力而向下侧位移。据此，可动板511a向逆时针方向倾斜。相反，在状态B中，如图5(b)所示，永久磁石514的右侧向下侧位移，同时，永久磁 石514的左侧向上侧位移。据此，可动板511a向顺时针方向倾斜。通过使这样的状态A和状态B交替反复，从而在连接部511c、511d扭转变形的同 时，可动板511a绕转动中心轴J转动。另外，作为这样的执行器51的构成，只要能够使可动板511a转动即可，没有特别 的限制，既可以是所谓的双自由度振动系的执行器，也可以替代使用线圈515和永久磁石 514的电磁驱动而采用使用压电元件的压电驱动或使用静电引力的静电驱动。如图2所示，上述那样构成的执行器51、51被设置成转动中心轴J相互正交。据 此，以比较简单的构成可对光扫描面21 二维扫描从光源单元4射出的激光LL。
下面，针对变动检测机构52进行说明。另外，由于检测其中一个执行器51的可动板511a的变动的机构和检测另一个执 行器51的可动板511a的变动的机构互相之间为同样的构成，所以以一个执行器51为代表 进行说明，省略了对另一个执行器的说明。如图3所示，变动检测机构52包括设置在执行器51的连接部511c上的压电元 件521 ；检出由压电元件521产生的电动势的电动势检出部522 ；以及变动检测部523，用于 基于电动势检出部522的检出结果检测可动板511a的变动。当连接部511c随着可动板511a的转动而扭转变形时，压电元件521也伴随其而 变形，产生与变形量相应大小的电动势。变动检测部523基于电动势检出部522检出的电动势的大小来求出连接部511c 的扭转程度，并进一步从该扭转的程度检测可动板511a的变动(转动角)。在变动检测部 523检测到的可动板511a的变动信息的信号被发送到动作控制装置8。这样的变动检测机构52既可以实时地检测可动板511a的变动，也可以例如在规 定的定时(时刻)检测可动板511a的变动，然后基于该检测定时和施加在线圈515上的交 流电压(波形或频率)来预测可动板511a的变动。另外，作为变动检测机构52，只要能够检测可动板511a的变动即可，并不限定于 本实施方式那样的使用压电元件，例如也可以使用光电二极管。在这种情况下，例如也可以 构成为在可动板511a到达规定的转动角的时候，光电二极管接收光(或者光的接收被遮 蔽)，并构成为从该光电二极管的光接收定时(或遮蔽定时)来检测可动板511a的变动。下面，针对驱动模式生成机构7进行说明。如图6所示，驱动模式生成机构7包括形状指定部71，指定光扫描面21的形状； 存储部72，存储执行器51等的三维坐标；照射轨迹设定部73，设定激光LL在光扫描面21 上的照射轨迹；单位照射区域设定部74，在照射轨迹上设定多个单位照射区域；颜色决定 部75，对每个单位照射区域决定照射的激光LL的颜色(各颜色的亮度)；光强度设定部76， 对于每个单位照射区域，确定激光LL的照射时间及强度；生成部77，生成光源单元4的驱 动模式。形状指定部71将屏幕2的光扫描面21的形状定义为多个多边形的集合体，由各 多边形的顶点的三维坐标指定光扫描面21的形状。各顶点的三维坐标存储在形状指定部 71中。如上所述，本实施方式的光扫描面21形成为人脸的形状，由于具有不规则地弯曲或 屈曲的部位，所以通过这样地指定光扫描面21的形状，从而能够更加正确地指定光扫描面 21的形状。不用说，多边形的数量越多，就越能够高精度地指定光扫描面21的形状。并且， 一个多边形通常由三角形或四角形构成，但也可以是五角形以上。另外，“三维坐标”是指与 X轴、Y轴和Z轴这三个坐标轴相对应的坐标。在存储部72中存储有一对执行器51、51之间的激光LL的光路以及一对执行器 51、51的三维坐标。照射轨迹设定部73与形状指定部71以及存储部72连接。照射轨迹设定部73从 形状指定部71接收与光扫描面21上的各顶点的三维坐标相关的信号的同时，还从存储部 72接收与上述激光LL的光路以及各执行器51、51的三维坐标相关的信号。照射轨迹设定 部73基于这些信号(信息)，求出一对执行器51、51与光扫描面21之间的相对位置关系。
而且，照射轨迹设定部73与上述的变动检测机构52连接，从该变动检测机构52 接收与各个可动板511a的变动相关的信号。根据该信号和上述相对位置关系，能够使一对 可动板511a、511a各自的倾斜与在其倾斜时从光源单元4发射的激光LL所投射到的光扫 描面21上的部位相对应。因此，照射轨迹设定部73能够求出在假设从光源单元4连续发射激光LL的情况 下的光扫描面21上的激光LL的照射轨迹(路径)，并记录(设定)求得的照射轨迹。也就 是说，照射轨迹设定部73记录激光LL怎样在光扫描面21上扫描。下面，为了说明的方便， 以图7所示的照射轨迹R为代表进行说明，但不用说，照射轨迹并不限定于照射轨迹R。另 外，设照射轨迹R的起点为“起点V，，终点为“终点Rn”(其中，η为自然数)。单位照射区域设定部74基于记录在照射轨迹设定部73中的照射轨迹R，在所述 照射轨迹R上设定多个单位照射区域SpS2... Slri，使它们在照射轨迹R上的长度(也就是 说激光LL的扫描方向的长度)分别相等。本申请说明书中的“单位照射区域”是指激光LL 所照射的区域，通过对每个单位照射区域照射激光LL，能够在光扫描面21上描绘所需的图 像。通过这样地设定多个单位照射区域S1至Slri，能够几乎均勻地在光扫描面21上设定单 位照射区域S1至Slri，据此，能够纠正像素密度的差异，描绘出没有非本意的变形以及扭曲 的自然的图像。其中，“像素密度”指的是在照射轨迹R上的单位长度上存在的单位照射区 域的数量。在此，说明了单位照射区域S1至Slri的设定方法的一个例子，但是作为单位照射区 域S1至Slri的设定方法，并不限定于此。本实施方式的单位照射区域设定部74基于照射轨迹设定部73中设定的照射轨迹 R来求出起点R1的三维坐标。接着，单位照射区域设定部74基于照射轨迹R求出点&的 三维坐标，点&是从起点R1沿着照射轨迹R在扫描方向上移动规定长度(下面将该长度称 作“长度L”)得到的。单位照射区域设定部74将照射轨迹R上的起点R1和点&之间的区 域设定为单位照射区域Sp与此相同地，单位照射区域设定部74求出点R3的三维坐标，并将照射轨迹R上的 点&和点R3之间的区域设定为单位照射区域&，其中点R3是从点&沿着照射轨迹R在扫 描方向上移动长度L得到的。像这样地，单位照射区域设定部74在整个照射轨迹R上(也 就是说在起点R1和终点I^n之间)设定单位照射区域S1至Sn_lt)根据这样的方法，能够正确 且简单地设定单位照射区域S1至Slrft5根据上述单位照射区域设定部74，能够根据光扫描面21上描绘的图像所要求的 品质(分辨率)来适当地变更长度L，并能够简单地设定与图像的品质对应的数量的单位照 射区域，所以能够极其有效地在光扫描面21上描绘所需的图像(也就是说扭曲和变形被抑 制了的图像)。作为单位照射区域的数量，因光扫描面21的大小和形状、描绘的图像所要求 的品质等而不同，但优选为10万至1000万(例如横640 X纵480)。另外，在本实施方式中，就实际上没有隔开间隔来设定相邻的一对单位照射区域 (例如单位照射区域S1和S2)进行了说明，但是并不局限于此，实际上也可以设定相邻的一 对单位照射区域间隔开。在这种情况下，优选各个间隔分别相等。颜色确定部75基于从未图示的外部装置输入的图像信息(信号)，对每个单位照 射区域S1至Slri决定在该区域上显示的各颜色的亮度。例如，颜色确定部75也可以假想在光扫描面21形成与图像信息相对应的图像，通过指定在对应于各个单位照射区域S1至Slri 的部位上显示的各颜色的亮度，进行上述各颜色的亮度的确定。另外，光强度设定部76针对每一个单位照射区域S1至Slri确定照射到该区域的激 光LL的照射时间以及强度。下面，描述一例激光LL的强度确定方法。首先，光强度设定部76从单位照射区域设定部74分别读出位于单位照射区域S1 的两端的一对点R1和&的三维坐标。下面，光强度设定部76基于从变动检测机构52发送 来的与各可动板511a、511a的变动相关的信号，求出从光源单元4发射的激光LL照射到单 位照射区域S1的扫描方向上游侧的一端点R1到照射到下游侧的一端点&的时间(也就是 说照射时间)。与此相同地，光强度设定部76分别针对其它的单位照射区域&至Slri求出 照射时间。下面，设单位照射区域为1到n-1的整数)的照射时间为Tm、激光LL的最大 强度为PMm时，光强度设定部76针对每个单位照射区域决定(变更)激光LL的最大强度 PMm，使得(TmXPMm)的值相等。在此，激光LL的最大强度PMm是指灰阶表现单位照射区域 的光亮度时的最大值。例如，想在单位照射区域S1中显示256等级的亮度级中的第127等 级的亮度时，激光LL的强度P1为最大亮度PM1的0. 5倍。另外，在单位照射区域S1的照射 时间为单位照射区域&的照射时间的2倍的情况下，照射到单位照射区域S1上的激光LL 的最大强度PM1为照射到单位照射区域&上的激光LL的最大强度PM2的0. 5倍。也就是说，光强度设定部76构成为根据照射时间来决定激光LL的最大强度，照射 时间越长，则使激光LL的最大强度越小。如上所述，由于对每个单位照射区域决定激光LL的最大强度PM，从而能够使照射 到各个单位照射区域S1至Slri上的光量的最大值分别相等。其结果，能够抑制图像上发生 明暗的不均勻，能够在光扫描面21上描绘更自然的图像。生成部77连接颜色确定部75和光强度设定部76。生成部77在从颜色确定部75 接收与各个单位照射区域S1至Slri的各色亮度信息相关的信号的同时，从光强度设定部76 接收与各个单位照射区域S1至Slri的激光LL的照射时间以及最大强度相关的信号，基于这 些信号，针对各个单位照射区域S1至Slri，分别使照射到该区域的激光LL的照射时间以及 各色激光LL的强度相对应，并将其生成为驱动模式。与生成的驱动模式相关的信号被发送 至动作控制装置8。在此，相对于单位照射区域的激光LL的入射角(平均入射角)越大，激光LL从单 位照射区域的扫描方向上游侧的点扫描到下游侧的点所需的时间越短。因此，在生成部77 生成相对于单位照射区域的激光LL的入射角越大，则使激光LL照射到该区域的时间(照 射时间)越短这样的驱动模式。据此，能够更高效地在光扫描面21上描绘出没有扭曲和变 形的自然的图像。另外，单位照射区域与光源单元4之间的间隔距离越长，也就是说，激光LL的光路 越长，激光LL从单位照射区域的扫描方向上游侧的点扫描到下游侧的点所需的时间越短。 因此，在生成部77生成单位照射区域与光源单元4之间的间隔距离越长，则使激光LL照射 到该区域的时间越短这样的驱动模式。据此，能够更高效地在光扫描面21上描绘出没有扭 曲和变形的自然的图像。根据以上那样构成的驱动模式生成机构7，结构比较简单，并能生成高精度的光源单元4的驱动模式。动作控制装置8与存储部72连接，从存储部72接收与上述一对执行器51、51之 间的激光LL的光路和一对执行器51、51的三维坐标相关的信号。据此，能够推导出一对执 行器51、51与各个点R1至的相对位置关系，并能够使可动板511a、511a的倾斜与在该倾 斜时从光源单元4发射的激光LL所投射到的光扫描面21上的部位相对应。而且，动作控制装置8从变动检测机构52接收与一对可动板511a、511a的变动 相关的信号。因此，与在生成部77生成的驱动模式相对应，例如，几乎在一对可动板511a、 511a各自的倾斜与点R1相对应的同时，以与单位照射区域S1相对应的照射时间和各颜色 的强度开始激光LL的发射，并在结束向单位照射区域S1照射激光LL的同时，以与单位照 射区域&相对应的照射时间和各色的强度开始激光LL的发射，对于单位照射区域&及其 以后的单位照射区域，也与此相同地进行光源单元4的动作。据此，能够在光扫描面21上 描绘出没有扭曲和变形的自然的图像，不管观测者从哪个位置观测光扫描面21，都能够观 测到自然的图像。根据上述那样的图像形成装置1，由于构成为根据光扫描面21的形状设定多个作 为激光LL所照射的区域的单位照射区域，并在该单位照射区域投射所需颜色的激光LL，从 而能够纠正由相对于光扫描面21的激光LL的入射角以及光源单元4与各单位照射区域之 间的间隔距离所引起的像素密度的差异，能够在光扫描面21上描绘出自然的图像。(第二实施方式)下面，针对本发明图像形成装置的第二实施方式进行说明。图8为第二实施方式涉及的图像形成装置所包括的屏幕的示意图。下面，围绕与上述实施方式的图像形成装置间的不同点，对第二实施方式的图像 形成装置进行说明，其中省略了对同样事项的说明。除了屏幕的形状不同之外，本发明第二实施方式所涉及的图像形成装置与第一实 施方式的图像形成装置几乎同样。另外，与上述第一实施方式同样的构成采用相同的附图 标记。如图8所示，屏幕2A大致形成为球状，其表面构成了光扫描面21A。在这种情 况下，将相互正交的三个轴分别作为X轴、Y轴和Z轴，设与各个坐标轴相对应的光扫描 面21A上的坐标为x、y和Z，这时，光扫描面21A的形状能够用函数(x、y、ζ)表示。例 如，屏幕2Α的中心点的坐标为、、y0> z0)，在半径为r的情况下，光扫描面21A能够用 (x-x0)2+ (y-y0)2+ (z-z0)2 = r2 来表示。因此，在驱动模式生成机构7的形状指定部71中记录上述函数，基于该函数来指 定光扫描面21A的形状。据此，能够更加正确地指定光扫描面21A的形状。另外，在光扫描 面21A的形状能够用函数(x、y、z)近似的情况下，也可以基于函数(x、y、z)来指定光扫描 面2IA的形状。根据这样的第二实施方式，也能够发挥与第一实施方式同样的效果。(第三实施方式)下面，针对本发明图像形成装置的第三实施方式进行说明。图9为本发明第三实施方式涉及的图像描绘装置所包括的执行器的示意形平面 图，图10为图9中的B-B线截面图，图11为图10所示的执行器所包括的驱动机构的框图，图12为图11所示的第一电压发生部以及第二电压发生部中的一例发生电压的示意图。下 面，为了方便说明，将图9中的纸面这一侧称为“上”，纸面的里侧称为“下”，右侧称为“右”， 左侧称为“左”，将图10中的上侧称为“上”，下侧称为“下”，右侧称为“右”，左侧称为“左”。下面，围绕与上述实施方式的图像形成装置间的不同点，对第三实施方式的图像 显示装置进行说明，其中省略了对同样事项的说明。除了图像描绘装置的光扫描部所具备的执行器的结构不同之外，本发明第三实施 方式所涉及的图像形成装置与第一实施方式的图像形成装置几乎同样。另外，与上述第一 实施方式同样的构成采用相同的附图标记。光扫描部5包括一个执行器53。执行器53包括图9所示的包括第一振动系Ma、第二振动系54b和支持部5 的 基体M ；与基体M相对配置的对置基板56 ；在基体M和对置基板56之间设置的隔离部件 55 ；永久磁石57 ；以及线圈58。第一振动系5 包括设置在框状的支持部Mc的内侧的框状的驱动部Mla ；以 及将驱动部Mla以双支撑方式支持在支持部5 上的一对第一连接部Mh、543a。第二振动系54b包括设置在驱动部Mla的内侧的可动板Mlb ；以及将可动板 541b以双支撑方式支持在驱动部Mla上的一对第二连接部M^、543b。在图9的平面视图中，驱动部Mla形成为圆环状。但是，驱动部Mla的形状只要 是框状即可，没有特别的限定，例如，在图9的平面视图中，也可以形成为四角环状。在这样 的驱动部Mla的下面接合有永久磁石57。第一连接部542a、M3a分别形成为长条形状，能够弹性变形。第一连接部542a、 543a分别将驱动部Mla和支持部5 连接，从而使驱动部Mla能够相对于支持部5 转 动。这样的一对第一连接部Mh、543a被构成为相互同轴设置，以该轴(下面称作“转动中 心轴J1”)为中心，驱动部Mla相对于支持部5 转动。在第一连接部Mh上设置有用于检测可动板Mlb的变动(绕转动中心轴Jl的 转动角)的压电元件521。在图9的平面视图中，可动板Mlb形成为圆形。但是，可动板Mlb的形状没有特 别的限制，只要能够形成在驱动部Mla的内侧即可，例如，在图9的平面视图中，可以形成 为椭圆形，也可以形成为四角形。在这样的可动板Mlb的上面形成有具有光反射性的光反 射部M4b。第二连接部M2b、54!3b分别形成为长条形状，能够弹性变形。第二连接部M2b、 543b分别将可动板Mlb和驱动部Mla连接，以使可动板Mlb能够相对于驱动部Mla转 动。这样的一对第二连接部M2b、54!3b被构成为相互同轴设置，以该轴(下面称作“转动中 心轴J2”)为中心，可动板Mlb相对于驱动部Mla转动。在第二连接部M2b上设置有用于检测可动板Mlb的变动(绕转动中心轴J2的 转动角)的压电元件521。如图9所示，转动中心轴Jl和转动中心轴J2相互正交。另外，在图9的平面视图 中，驱动部Mla和可动板Mlb的中心分别位于转动中心轴Jl和转动中心轴J2的交点上。 另外，为了说明方便，下面也将转动中心轴Jl和转动中心轴J2的交点称为“交点G”。如图10所示，上述那样的基体M隔着隔离部件55与对置基板56接合。在对置基板56的上表面上设置有产生作用于永久磁石57的磁场的线圈58。在图9的平面视图中，永久磁石57通过交点G，沿着相对于转动中心轴Jl和转动 中心轴J2各轴倾斜的线段(下面将该线段称作“线段M”)设置。这样的永久磁石57相对于交点G较长方向的一侧成为S极，另一侧成为N极。在 图10中，永久磁石57的长度方向的左侧成为S极，右侧成为N极。在图9的平面视图中，线段M相对于转动中心轴X的倾斜角θ优选为30至60度， 更加优选为40至50度，更进一步优选为大致45度。通过这样地设置永久磁石57，能够使 可动板Mlb顺利地绕着转动中心轴Jl和转动中心轴J2各轴转动。在本实施方式中，线段 M相对于转动中心轴X和转动中心轴Y各轴倾斜约45度。另外，如图10所示，在永久磁石57的上表面形成有凹部57a。该凹部57a为用于 防止永久磁石57和可动板Mlb接触的回避部。通过形成这样的凹部57a，能够防止可动板 541b绕转动中心轴J2转动时与永久磁石57接触。如图9所示，在图9的平面视图中，线圈58被形成为围绕驱动部Mla的外围。这 样，在执行器53驱动的时候，能够可靠地防止驱动部Mla与线圈58接触。其结果，能够使 线圈58与永久磁石57之间的间隔距离较短，能够使线圈58产生的磁场有效地作用于永久 磁石57。线圈58与电压施加机构59电连接，当通过电压施加机构59向线圈58施加电压 时，从线圈58产生与转动中心轴Jl和转动中心轴J2各轴正交的轴方向的磁场。如图11所示，电压施加机构59包括生成用于使可动板Mlb绕转动中心轴Jl转 动的第一电压Vl的第一电压发生部591 ；生成用于使可动板Mlb绕转动中心轴J2转动的 第二电压V2的第二电压发生部592 ；以及将第一电压Vl和第二电压V2叠加并将得到的电 压施加到线圈58上的电压叠加部593。如图12(a)所示，第一电压发生部591生成按周期Tl周期性变化的第一电压 Vl (垂直扫描用电压)。第一电压Vl形成为锯齿形波那样的波形。因此，执行器53能够有效地将光垂直 扫描(副扫描)。第一电压Vl的波形并不局限于此。在此，第一电压Vl的频率(1/T1)只 要适合垂直扫描即可，没有特别的限制，优选为30至80Hz (60Hz左右)。在本实施方式中，第一电压Vl的频率被调整为与由驱动部Mla和一对第一连接 部542a、M3a构成的第一振动系Ma的扭转共振频率不同的频率。另一方面，如图12(b)所示，第二电压发生部592生成按不同于周期Tl的周期T2 周期性变化的第二电压V2 (水平扫描用电压)。第二电压V2形成为正弦波那样的波形。因此，执行器53能够有效地将光进行主 扫描。但第二电压V2的波形并不局限于此。优选第二电压V2的频率高于第一电压Vl的频率。据此，能够更可靠、顺利地使可 动板Mlb —边以第一电压Vl的频率绕转动中心轴Jl转动，一边以第二电压V2的频率绕 转动中心轴J2转动。而且，第二电压V2的频率只要是与第一电压Vl的频率不同，且是适合于水平扫描 的频率即可，没有特别的限制，优选为10至40kHz。这样，通过使第二电压V2的频率为10 至40kHz，并如上所述地使第一电压Vl的频率为60Hz左右，从而能够以适合在屏幕上描绘的频率，使可动板^lb绕转动中心轴Jl和转动中心轴J2各轴转动。而且，只要能够使可 动板Mlb绕转动中心轴Jl和转动中心轴J2各轴转动，第一电压Vl的频率和第二电压V2 的频率的组合等就没有特别的限定。在本实施方式中，第二电压V2的频率被调整为与由可动板Mlb和一对第二连接 部M2b、54;3b构成的第二振动系54b的扭转共振频率相同。据此，能够增大可动板Mlb绕 转动中心轴J2的转动角。而且，设第一振动系Ma的共振频率为[Hz]、第二振动系Mb的共振频率为 f2[Hz]的时候，优选满足f2>f\的关系，更加优选满Sf2SlOf1的关系。据此， 能够更顺利地使可动板Mlb —边以第一电压Vl的频率绕转动中心轴Jl转动，一边以第二 电压V2的频率绕转动中心轴J2转动。第一电压发生部591以及第二电压发生部592分别与动作控制装置8连接，基于 来自该动作控制装置8的信号进行驱动。在这样的第一电压发生部591以及第二电压发生 部592上连接有电压叠加部593。电压叠加部593包括用于向线圈58施加电压的加法器593a。加法器593a从第一 电压发生部591接收第一电压Vl的同时，从第二电压发生部592接收第二电压V2，将这些 电压叠加后施加到线圈58上。上述那样构成的执行器53像下述那样地驱动。例如，在电压叠加部593将图12(a)所示的第一电压Vl与图12(b)所示的第二电 压V2叠加，将叠加后的电压施加在线圈58上(将该叠加后的电压称作“电压V3 ”)。这样，通过电压V3中的与第一电压Vl相对应的电压，使永久磁石57的S极侧向 线圈58靠近的同时、使N极侧离开线圈58的磁场与使永久磁石57的S极侧离开线圈58 的同时、使N极侧向线圈58靠近的磁场交替切换。据此，在使第一连接部542a、M3a扭转 变形的同时，驱动部^la与可动板Mlb —起以第一电压Vl的频率绕转动中心轴Jl转动。与第二电压V2的频率相比，第一电压Vl的频率被设定得极低，而且，第一振动系 54a的共振频率也被设计得低于第二振动系54b的共振频率。因此，第一振动系Ma比第二 振动系54b更容易振动，能够防止可动板Mlb因第一电压Vl而绕转动中心轴J2转动。另一方面，通过电压V3中的与第二电压V2相对应的电压，使永久磁石57的S极 侧向线圈58靠近的同时、使N极侧离开线圈58的磁场与使永久磁石57的S极侧离开线圈 58的同时、使N极侧向线圈58靠近的磁场交替切换。据此，在使第二连接部M2b、54!3b扭 转变形的同时，可动板^lb以第二电压V2的频率绕转动中心轴J2转动。由于第二电压V2的频率与第二振动系54b的扭转共振频率相等，所以通过第二电 压V2，能够支配性地使可动板Mlb绕转动中心轴J2转动。因此，能够防止可动板Mlb因 第二电压V2而绕转动中心轴Jl转动。根据以上那样的执行器53，能够通过一个执行器进行光的二维扫描，能够有望节 省光扫描部5的空间。而且，在如第一实施方式那样地使用一对执行器的情况下，必须高精 度地设定各个执行器之间的相对位置关系，在本实施方式中由于没有那样的必要，所以有 望制造更为容易。根据这样的第三实施方式，也能够发挥与第一实施方式相同的效果。以上，基于图示的实施方式对本发明的图像形成装置进行了说明，但是本发明并不局限于此。例如，在本发明的图像形成装置中，各部的构成可以置换为发挥同样功能的任 意的构成，而且，还可以添加任意的构成。 而且，在上述的实施方式中，针对图像形成装置本体在屏幕上描绘图像进行了说 明，但是并不局限于此，例如还可以在岩、壁等上面描绘图像。而且，光扫描面的形状没有特 别的限制，例如也可以形成平面状。符号说明
UlA图像形成装置2、2A屏幕
21、21A光扫描面3图像形成装置本体
4光源单元(光发射部)41r、41g、41b激光光源
42r、42g、42b准直透镜43r.43g.43b 分色镜
5光扫描部51执行器
511基体511a可动板
511b支持部511c、511d连接部
511e光反射部512隔离部件
513对置基板514永久磁石
515线圈52变动检测机构
521压电元件522电动势检出部
523变动检测部53执行器
54基体54a第一振动系
541a驱动部542a、M3a第一连接部
54b第二振动系541b可动板
542b、M3b第二连接部544b光反射部
54c支持部55隔离部件
56对置基板57永久磁石
57a凹部58线圈
59电压施加机构591第一电压发生部
592第二电压发生部593电压叠加部
593a加法器7驱动模式生成机构
71形状指定部72存储部
73照射轨迹设定部74单位照射区域设定部
75颜色确定部76光强度设定部
77生成部8动作控制装置
权利要求
1.一种在投影面上投射光的图像形成装置，其特征在于，包括光发射部，根据驱动模式，以像素为单位发射光；具有光反射部以及执行器的光扫描部，所述光反射部用于反射从所述光发射部发射的 光，所述执行器用于使所述光反射部动作，并在所述投影面上扫描由所述光反射部反射的 光；以及驱动模式生成装置，用于生成所述驱动模式，其中，当所述投影面为平面时，所述驱动模式的光发射定时为一定，当所述投影面为非 平面时，所述驱动模式的光发射定时改变。
2.根据权利要求1所述图像形成装置，其特征在于，所述驱动模式生成装置具有用于 指定所述非平面的对象物形状的形状指定部。
3.根据权利要求2所述图像形成装置，其特征在于，假设相互正交的χ轴、y轴以及ζ 轴三个坐标轴，并将与该各坐标轴对应的所述投影面上的坐标设为x、y以及ζ时，所述投影 面形成几何学的形状，并且所述形状可以用函数f (χ、y、ζ)表示或者近似时，所述形状指定 部基于所述函数指定所述非平面的对象物形状。
4.根据权利要求2所述图像形成装置，其特征在于，在所述非平面的对象物形成具有 不规则地进行弯曲和/或屈曲的部位的形状的情况下，所述形状指定部将所述投影面定义 为多个多角形的集合体，由各个多角形的顶点的三维坐标指定所述投影面的形状。
全文摘要
本发明涉及一种图像形成装置，包括光发射部，根据驱动模式，以像素为单位发射光；具有光反射部以及执行器的光扫描部，上述光反射部用于反射从上述光发射部发射的光，上述执行器用于使上述光反射部动作，并在上述投影面上扫描由上述光反射部反射的光；以及驱动模式生成装置，用于生成上述驱动模式，其中，当上述投影面为平面时，上述驱动模式的光发射定时为一定，当上述投影面为非平面时，上述驱动模式的光发射定时改变。
文档编号G09G5/00GK102117002SQ201110020739
公开日2011年7月6日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年1月31日
发明者中村典生, 若林修一 申请人:精工爱普生株式会社