特許 6797775 映像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6797775

(24)【登録日】2020年11月20日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】映像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20201130BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/10 109Z

【請求項の数】14

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2017-187572(P2017-187572)

(22)【出願日】2017年9月28日

(65)【公開番号】特開2019-61197(P2019-61197A)

(43)【公開日】2019年4月18日

【審査請求日】2019年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松田 孝弘

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 欣穂

(72)【発明者】

【氏名】大内 敏

(72)【発明者】

【氏名】尾上 愼介

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２４４０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０６９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４７４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１１６９６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１１６９２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｂ ２３／２６

Ｇ０９Ｇ ３／０２

Ａ６１Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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2】

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3】

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4】

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5】

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6】

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7】

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8】

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9】

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10】

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11】

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12】

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13】

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14】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導光路の一端が突き出し梁状の構造を持つ光走査部を有する映像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光ファイバの先端部から光を対象物に向けて走査し、対象物で反射、散乱等される光、あるいは、対象物で発生する蛍光等を検出する走査ファイバ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置では、照射する光を、対象物上で走査させるため、光が出射する先端部が揺動可能な状態で光ファイバの一部を片持ち支持し、この支持部の近傍に圧電素子を配置することによって、光ファイバを振動させている。

【0003】

光ファイバの走査方法としては、通常、照射する光のスポットが、螺旋を描くように走査する螺旋走査（スパイラル走査）が使用されており、螺旋型の走査パターンでは、振動周波数は共振周波数に設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国公開公報ＵＳ２００８／０２６５１７８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の走査ファイバ装置では、二つの軸に加振可能なアクチュエータにより、光ファイバ先端の振動を螺旋状に走査する。

【0006】

共振周波数により決まる一定の加振周波数によって螺旋状の走査軌跡とした場合、螺旋の中央に軌跡を戻す走査が必要となる。このような操作により、螺旋の中央部では移動速度が極端に低下する。光ファイバから単位時間あたり等しい光量が放出される場合、螺旋の中央部では増光する傾向を有するなど、移動速度の低下は全体の明るさのムラを発生させる要因となる。

【0007】

また、走査ファイバ装置をプロジェクターに組み込んでスクリーンなどに投影する用途を考えた場合に、螺旋状の走査軌跡では、上下左右の走査線の数は等しくなるため、4：3や16：9などのような、水平と垂直とで解像度の異なる映像装置への適用時に、必要とする解像度を得るためにより多くの回転数を必要とする。

【0008】

また、軌跡の中央部は、共振振動する光ファイバをほぼ無振動状態の位置に戻すことと等価であるため、振動の抑制のための制御や処理時間が必要となる。

【0009】

本発明は、ファイバ走査の軌跡または速度を制御することで光源変調点を適切に配置し、水平垂直の解像度の異なる場合でも少ない回転数で、高解像で明るさのムラを低減した高画質を実現する映像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の映像装置の好ましい例では、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、前記加振部を第一の方向に動作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を任意のパターンで発生する走査軌跡制御部とを備え、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異なる正弦波として発生し、第二の駆動信号の正弦波の振幅変調を、第一の駆動信号の正弦波の振幅変調よりも大きな変調量とするように構成する。

【0011】

また、本発明の映像装置の好ましい例では、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、前記加振部を第一の方向に動作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を任意のパターンで発生する走査軌跡制御部と、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とを備え、前記走査軌跡制御部は、前記カウンタの計測結果に応じて、第一の駆動信号および第二の駆動信号の位相の切り替えを行い、異なる軌跡で光走査を行うように構成する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ファイバ走査の軌跡または速度を制御することにより、高画質な映像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例１の映像装置のブロック図である。

【図2】実施例１の映像装置の光走査部の断面図である。

【図3】実施例１の映像装置の光走査部の断面図である。

【図4】実施例１の加振部の外周電極の構成を示す展開図である。

【図5】実施例１の光走査部の断面図である。

【図6】実施例１の光走査部の電気的な等価回路図である。

【図7(a)】実施例１の光走査部に印加する駆動電圧を示す図である。

【図7(b)】実施例１の光走査部の光走査変位を示す図である。

【図8(a)】実施例１の光走査軌跡を示す図である。

【図8(b)】実施例１の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図8(c)】実施例１の映像装置の動作を示す図である。

【図9(a)】実施例１の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図9(b)】実施例１の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図10(a)】螺旋型光走査軌跡を示す図である。

【図10(b)】螺旋型光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図11】実施例１の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図12】映像装置の光源部の実施例を示す図である。

【図13】実施例１の変形例の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図14】光走査部の別の構成を示す断面図である。

【図15】実施例２の映像装置のブロック図である。

【図16】実施例２の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図17(a)】実施例２のパターンＡの光走査軌跡を示す図である。

【図17(b)】実施例２のパターンＢの光走査軌跡を示す図である。

【図18】実施例２の光走査軌跡を示す図である。

【図19】実施例２の変形例の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図20】実施例２の変形例の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図21】実施例３の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図22】実施例３の光走査軌跡を示す図である。

【図23】実施例３の変形例の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図24】実施例４の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図25(a)】実施例４の光走査軌跡を示す図である。

【図25(b)】実施例４の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図26(a)】実施例４の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図26(b)】実施例４の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図27】実施例４の変形例の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図28】実施例５の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図29(a)】実施例５の光走査軌跡を示す図である。

【図29(b)】実施例５の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図30(a)】実施例５の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図30(b)】実施例５の光走査軌跡と光源変調点の分布を示す図である。

【図31】実施例５の映像装置の動作タイミングチャートである。

【図32】撮像機能を有する映像装置の実施例６を示すブロック図である。

【図33】撮像機能を有する映像装置の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0015】

図１は、従来の走査ファイバ装置に相当する光走査部１００１を備えた映像装置１０を示すブロック図である。

【0016】

映像装置１０は、例えばプロジェクターやヘッドマウントディスプレイ等の映像を投影する機能を有する装置である。

【0017】

映像装置１０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、及び入出力制御部１０１２を備えている。

【0018】

本実施例における発光制御部１００４、映像制御部１００５、走査軌跡制御部１００７、及び駆動信号生成部１００８は一例としてデジタル回路として実現される。これらの回路は、同一のＩＣ、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）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。

【0019】

装置制御部１０１０は、映像装置１０内の各ブロックの制御を行う。装置制御部１０１０は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により構成される。

【0020】

映像装置１０は、入出力制御部１０１２を介して外部制御装置５０と接続されている。本実施における映像装置１０は、外部制御装置５０から映像信号を受信し、当該映像を表示する機能を有する。入出力制御部１０１２は、発光制御部１００４、映像制御部１００５、及び走査軌跡制御部１００７と同一のデジタル回路としてＦＰＧＡやＡＳＩＣに集積されている構成が考えられる他、装置制御部１０１０内に構成されていることでもよい。

【0021】

記憶部１０１１は、装置制御部１０１０が映像装置１０を制御するため、各部に処理を行うためのプログラムやデータ等が格納されるメモリ領域であり、例えばフラッシュメモリ等により実現される。記憶部１０１１は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）や光ディスク等の書き込みおよび読み出しが可能な他の記憶メディアであっても良い。また、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の一時記憶領域であっても良い。

【0022】

映像装置１０が例えばプロジェクターなどの製品であれば、入出力制御部１０１２を介してビデオ機器、パソコンなどの外部制御装置５０から映像信号を受信し、該映像信号は映像情報記憶部１００６に格納される。

【0023】

走査軌跡制御部１００７は、装置制御部１０１０からの制御に基づき、光走査部１００１を駆動させて光を走査するための同期信号を生成し、映像制御部１００５に送信するとともに、同期信号を元に光走査部１００１が光走査する軌跡パターンを決定する。駆動信号生成部１００８は前記軌跡パターンの情報に基づき、光走査部１００１を駆動させて光を走査するための駆動信号を生成する。

【0024】

駆動信号生成部１００８は例えばＤＡ変換器などにより実現される。駆動信号生成部１００８から出力された駆動信号は、駆動制御部１００９により光走査部１００１内のアクチュエータ部に印加される。

【0025】

駆動制御部１００９は、駆動信号生成部１００８により生成された駆動信号に応じて、光走査部に駆動電力を供給し１０７、増幅器などによって実現される。

【0026】

映像制御部１００５は、走査軌跡制御部１００７から同期信号を受信し、光走査位置に応じて決まる座標（ｘ、ｙ）を算出する。さらに、映像情報記憶部１００６から座標（ｘ、ｙ）に対応した画素のデータを読み出す。画素データは例えばＲＧＢの階調データである。当該画素データを発光制御部１００４に送信する。

【0027】

発光制御部１００４は受信した画素データに応じて、光源１００２を点灯させるための信号を生成する。発光制御部１００４は、走査軌跡制御部１００７からの情報を元に、輝度の補正を行っても良い。

【0028】

光源制御部１００３は、発光制御部１００４で生成された信号を元に、光源部１００２内のレーザー素子に電流を供給し、レーザー光を発生する。レーザー光は光走査部１００１に入射し１０２、投影面(図示せず)内の光走査された位置にレーザースポットを生じる。

【0029】

このように、光走査位置に同期したレーザー発光制御を行うことで、投影面に映像情報を投影する仕組みである。

【0030】

光走査部１００１について図２の断面図において説明する。光走査部１００１は加振部１０１、導光路１０２、接合部１０３、レンズ１０４、外装部１０５、支持部材１０６、電気配線部１０７を備える。

【0031】

加振部１０１は、振動を発生するアクチュエータであり、圧電アクチュエータから構成される。本実施形態における加振部１０１は、中心部が中空の円筒型の圧電素子であり、その内外周に複数の電極を配置して構成される。

【0032】

加振部１０１の中空部分には、導光路１０２が配置され、加振部１０１と導光路１０２とは接合部１０３により機械的に接合される。加振部１０１は支持部材１０６により、外装部１０５と固定される。

【0033】

導光路１０２は、例えば光ファイバにより実現される。
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。

【0034】

レンズ１０４はガラス又は樹脂などにより成型されるレンズである。レンズ１０４は図示したような球面レンズ以外にも、非球面レンズであってもよく、フレネルレンズや屈折率分布型のレンズであっても良い。また、レンズ１０４は、導光路１０２の先端部１０２ａと一体化した構造であっても良い。また、レンズ１０４は複数枚のレンズからなる構成であってもよい。

【0035】

加振部１０１のＡ−Ａ断面図を図３に示す。前述のように、加振部１０１は内部が中空な円筒型の圧電アクチュエータである。３０１０は圧電性を持つ素材からなる圧電媒体であり、内周部に共通電極３０１５を有し、外周部に円筒アクチュエータの円筒形の軸回転方向に略９０度ごとに四つに分割された電極、第一の外周電極３０１１、第二の外周電極３０１２、第三の外周電極３０１３、第四の外周電極３０１４が配置される。

【0036】

これら円筒アクチュエータに設けられた電極は、図３に示す形状を円筒形の長手方向に沿って連続的に面状に配置される。外周側面を展開図として図４に示すと、長手方向に略等しい大きさの電極３０１１〜３０１４が平行に整列する形状である。
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。

【0037】

圧電媒体３０１０は、各電極に挟まれる領域ごとに、複数の圧電素子を形成している。
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。

【0038】

便宜上、図３において、紙面に向かって縦方向をｙ軸、横方向をｘ軸と定義する。

【0039】

この圧電アクチュエータを用いて、中心部の導光路１０２を加振する。中心部を挟んで対向する第一の圧電素子３０２１と第三の圧電素子３０２３とに電圧印加し、第一の圧電素子３０２１を膨張、第三の圧電素子３０２３を収縮させれば、導光路１０２はｙ軸下方向に力を受ける。逆に第一の圧電素子３０２１を収縮、第三の圧電素子を膨張させれば、導光路１０２はｙ軸上方向に力を受ける。このように、ｙ軸方向への振動を与えるためには、対向する第一の圧電素子３０２１と第三の圧電素子３０２３を対にして動作させる。振動を加えるための電圧を正弦波状の信号とし、その周期を前述の固有振動数付近の周期とすることで、導光路１０２を共振させる。

【0040】

同様に、ｘ軸方向への振動を与えるために、対向する第二の圧電素子３０２２と第四の圧電素子３０２４を対にして動作させる。

【0041】

これら四つの圧電素子の電気的な等価図は図６のようになる。圧電素子３０２１〜３０２４の一端が共通電極３０１５を通じて接続されている構成である。各圧電素子にかかる電圧は外周電極３０１１〜３０１４に印加する電位と、内周電極３０１５の電位との差によって決まる。内周電極３０１５は電気的に接地して電位０とされていても良いし、フロートとしても良い。

【0042】

各電極に印加する電圧について、第一の外周電極３０１１に印加する電圧をＶｙ１、第二の外周電極３０１２に印加する電圧をＶｘ１、第三の外周電極３０１３に印加する電圧をＶｙ２、第四の外周電極３０１４に印加する電圧をＶｘ２とする。

【0043】

各電圧は時間ｔに対して以下の数式で表される。

【0044】

【数1】

【0045】

【数2】

【0046】

【数3】

【0047】

【数4】

【0048】

ここで、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４は振動振幅、ｆｒは共振周波数、φ_１、φ_２、φ_３、φ_４は正弦波の初期位相、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４はオフセット成分である。

【0049】

ここで、第一の圧電素子３０２１と第三の圧電素子３０２３は、ｙ軸方向の圧電素子対であり、一方が収縮するときに他方が伸張する、すなわち逆相の動きとなればよい。このような動きとなるように、Ａ_１＝Ａ_３、φ_３＝φ_１＋１８０°とする。

【0050】

すなわち、ｙ軸方向の振動量は

【0051】

【数5】

【0052】

となり、同様にｘ軸方向の振動量は

【0053】

【数6】

【0054】

となる。

【0055】

このようにして、導光路１０２を加振部１０１によって、ｙ軸およびｘ軸の２軸に独立制御して振動させることができ、光を走査する。
このとき、ｙ軸駆動信号の位相φ_１と、ｘ軸駆動信号の位相φ_２を９０°ずらすことで、光走査の軌跡が円を描く軌跡となる。

【0056】

さらに、ｙ軸駆動信号の振幅Ａ_１と、ｘ軸駆動信号の振幅Ａ_２を時間とともに徐々に増加させることで、光走査の軌跡は円を描きながら振幅が増加し、渦巻き状の軌跡を描く。これにより点状の光スポットを面状に走査することができる。

【0057】

すなわちＡ_１、Ａ_２を時間ｔの関数とする。例えば以下の式のように記述できる。

【0058】

【数7】

【0059】

【数8】

【0060】

ここで、ａ_１、ａ_２、ｂ_１、ｂ_２は０又は正の値とする。

【0061】

例えば、ａ_１＝ａ_２、ｂ_１＝ｂ_２＝０とすると、図１０(ａ)に示す渦巻状の軌跡となる。
Ａ_１、Ａ_２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。

【0062】

ここで、本実施例における走査軌跡制御部１００７は、図７(ａ)に示す駆動信号を加振部１０１に印加する。加振期間Ｔｖの間ｙ軸駆動信号の振幅Ａ_１を時間とともに徐々に増加させ、減衰期間Ｔｄでは振幅Ａ_１を時間とともに減衰させるか零とする。他方のｘ軸駆動信号の振幅Ａ_２を略一定値とする。ｙ軸方向変位量とｘ軸方向変位量は図７(ｂ)に示す変位となり、光走査の軌跡は略楕円を描きながら短軸側の振幅が増加し、図８(ａ)に示す軌跡を描く。
数７、数８において、例えば加振期間Ｔｖでａ_１＞０、ａ_２＝０、ｂ_１＝０、ｂ_２＞０とすれば上記の駆動信号を生成できる。

【0063】

図１２に光源制御部１００３と光源部１００２の構成を図示する。
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。

【0064】

電源電圧ＶＬＤｒ、ＶＬＤｇ、ＶＬＤｂは同一の値であってもよいし、同一の端子であってもよい。また、光源制御部１００３の各端子の電圧ＣＴＲＬｒ、ＣＴＲＬｇ、ＣＴＲＬｂは同一の値であってもよいし同一の端子であってもよい。ただし、前記三つのＬＤは個別に制御する必要があり、ＶＬＤ端子、ＣＴＲＬ端子の両方を同一端子とする場合には、別途スイッチなどの部材が必要となる。

【0065】

光源部１００２は三原色ＬＤを一つずつ有する構成として説明したが、これに限るものではない。単一色のＬＤを一つ以上有する構成としてもよい。また、ＬＤ以外の光源であってもよい。三原色についても、光源が原色のみを発光する構成でなくてもよく、例えば白色光源とダイクロイックフィルタやカラーホイールなどにより、特定色をフィルタで取り出すような構成であってもよい。

【0066】

また、発光制御部１００４は、前記ｘ軸駆動信号の正弦波の一周期よりも充分に早い周期で動作し、光源制御部１００３に対して早い周期での変調信号を発生し、光源部１００２を動作する。
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Ｔ_Ｌとしたとき、

【0067】

【数9】

【0068】

のように、共振周期Ｔｒよりも十分に小さい周期とする。

【0069】

このとき、図８(ａ)の走査軌跡上に、光源部１００２が変調されるタイミングを図示すると図８(ｂ)となる。光源１００２が変調されるタイミングを光源変調点として図示している。光源変調点では、光源の明るさや色を変更することができる。したがって、光源変調点が多いほど、表示される映像の解像度を高くすることができる。

【0070】

図８(ｂ)の軌跡では、縦方向（ｙ軸方向）には走査軌跡の回転数に比例した光源変調点を並べることができる。解像度を増加するためには、軌跡回転数を増加する必要がある。軌跡回転数は加振期間Ｔｖを共振周期Ｔｒで割った商で決まるため、共振周波数ｆｒを大きくすることでｙ軸方向解像度を増加できる。

【0071】

一方、横方向（ｘ軸方向）には、

【0072】

【数10】

【0073】

に示すように、共振周期Ｔｒと光源変調周期Ｔ_Ｌで決まる点数だけ、光源変調点を並べることができる。

【0074】

すなわち、ｘ軸方向の光源変調点は共振周波数ｆｒを変えずに、光源変調周期Ｔ_Ｌを短くして高速な変調を行うことで増加することができ、解像度を増加できる。
一般的に、光源の変調周波数ｆ_Ｌ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Ｔ_Ｌ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。

【0075】

また、このときＴｒをＴ_Ｌの整数倍となるようにすることで、図９(ａ)に示すように光源変調点のｘ軸方向の位置をそろえることができる。一般的な映像データは縦にＶ個と横にＨ個のピクセルデータの集合であるため、このようにｘ軸方向に位置をそろえると対応が良い。

【0076】

また、Ｔｒを（Ｔ_Ｌの整数倍）＋（Ｔ_Ｌの2分の１）とすると、図９(ｂ)に示すように、軌跡が外周へ行くごとに、光源変調点が半周期ずつずれて整列される。レーザースポットは通常円形となるため、図９(ｂ)のような点の整列の場合、面内の明るさの均一性が保ちやすい。

【0077】

走査軌跡制御部１００７は上記のような駆動信号を生成する。駆動信号生成部１００８は駆動信号をアナログ信号に変換し、駆動制御部１００９により増幅された駆動信号が光走査部１００１に印加される。例えばＶｙ１、Ｖｙ２、Ｖｘ１、Ｖｘ２は図７(ａ)に示す信号となる。このような光走査により、図８(ｃ)のように、図８(ａ)に示す軌跡をスクリーン６０上に生じる。

【0078】

なお、本駆動方式に適用可能な加振部１０１は圧電素子に限定されず、縦方向と横方向に加振可能な構造物であれば適用可能である。また、圧電素子の形状も円筒型に限定されず、例えば図１４のように四角形の筒型など別の形であっても適用可能である。

【0079】

図１０(ａ)に示す螺旋型の軌跡において、一定の周期Ｔ_Ｌで光源の変調を行うと、光源変調点の分布は図１０(ｂ)のように示される。したがって、図１０(ｂ)の軌跡における解像度はｙ軸方向もｘ軸方向も螺旋の回転数のみで決まる同一の値となる。また螺旋の中央部では光走査の線速度が遅くなるため、外周部との明るさの差が大きくなる。

【0080】

本実施例により、共振周波数ｆｒとは独立な光源の変調周期Ｔ_Ｌによってｘ軸方向の解像度を増加させることができる。一般的な映像フォーマットは、１６：９や４：３などの長方形のアスペクト比を持つため、ｘ軸方向の解像度を共振周波数ｆｒによらずに増加させることで、光走査部１００１の構造を変えずに解像度を増すことができる。

【0081】

映像装置１０は、上述の光走査を繰り返し実施することで連続的に映像を投影することができる。映像装置１０が１秒間の間に光走査をＮf回（Ｎfは正の数）実施する場合、光走査ごとに映像情報記憶部１００６に保存される映像信号が変更されれば、フレームレートＮ_fフレーム毎秒（fps）の動画像を表示できる。

【0082】

このように光走査を繰り返し行う場合には、数１から数８における時間ｔを、時間ｔを１フレーム所要時間Ｔｆ＝１／Ｎｆで割った余り（ｔのＴｆによる剰余）に置き換えることで対応できる。

【0083】

図１１に動画像表示のタイミングチャートを示す。ｙ軸変位とｘ軸変位はフレームごとに図７(ａ)と同様の動作を繰り返す。フレーム間に、ｙ軸方向の光走査位置を中央に戻すための減衰期間Ｔｄを設ける。減衰期間Ｔｄでは、加振部１０１の振動を停止させるように、駆動信号の振幅を減衰させる。加振部１０１の振動停止のために、加振期間Ｔｖで印加する駆動信号と１８０°異なる位相の周波数ｆｒの信号を印加してもよい。

【0084】

加振期間Ｔｖは前述の発光制御部１００４による光源１００２を制御してレーザー光を点灯させる。減衰期間Ｔｄでは、発光制御部１００４は光源１００２を消灯させる。

【0085】

映像制御部１００５が参照する映像情報記憶部１００６に記憶された映像情報は時間Ｔｆごとに更新される。映像情報の更新は消灯期間Ｔｄの期間に処理される。

【0086】

また、図１３のように走査範囲をｘ軸方向のみに伸張し、走査位置が所定の有効範囲１３０にある場合のみ光源１００２を発光することで、一般的な映像フォーマットのような長方形のアスペクト比の映像表示を行うことができる。
走査範囲の伸張は、数５、数６において、Ａ_１＜Ａ_２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。

【実施例2】

【0087】

本発明における別の実施形態を図１５に従って説明する。
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。

【0088】

走査軌跡制御部１００７、フレームカウンタ１５０１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。

【0089】

走査軌跡制御部１００７は、実施例１と同様に、数５、数６となる駆動信号を生成する。本実施例では、ｙ軸駆動信号の振幅Ａ１と、ｘ軸駆動信号の振幅Ａ２を時間とともに徐々に増加させ、減衰期間Ｔｄでは振幅Ａ_１、Ａ_２を時間とともに減衰させるか零とする。すなわち数７および数８において、ａ_１＝ａ_２、ｂ_１＝ｂ_２＝０とする。

【0090】

本実施例において、フレームカウンタ１５０１は映像のフレーム数をカウントする機能を有する。フレーム数のカウントをＦnumとすると、時間ｔに対して例えば以下の数式により与えられる。

【0091】

【数11】

【0092】

走査軌跡制御部１００７は、フレームカウンタ１５０１により得られるフレーム数カウントＦnumが奇数の場合と偶数の場合で駆動信号を変更して光走査の軌跡を変更することを特徴とする。
すなわち、数５、数６において、φ₁およびφ_２を以下のように制御する。

【0093】

【数12】

【0094】

このように制御することで、駆動信号は図１６に示す信号となる。奇数のフレームでは図１７(ａ)に示されるパターンＡの軌跡で光走査が行われる。偶数のフレームでは図１７(ｂ)に示されるパターンＢの軌跡で光走査が行われる。パターンＢの軌跡は、パターンＡの軌跡を螺旋の中央を基準に１８０°回転した図形となる。
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。

【0095】

したがって、パターンＡの軌跡の外周まで移動した光走査位置をすばやく螺旋の中央位置に戻すことが可能となり、減衰期間Ｔｄを低減することができる。減衰期間Ｔｄを低減すると、加振期間Ｔｖや共振周期Ｔｒを変えずに、１フレーム所要時間Ｔｆを減らすことができるため、フレームレートＮｆを増加することができる。
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。

【0096】

パターンＡの軌跡とパターンＢの軌跡を同一面上に重ねると図１８のようになる。パターンＡの軌跡の間を、パターンＢの軌跡が通る。これを利用してインターレース映像のように、パターンＡ軌跡とパターンＢ軌跡で同一画像の別の画素を描画することで、より高解像度の映像を描画する方式としても良い。

【0097】

また、図１９のように、減衰期間Ｔｄにおいて位相を反転した駆動パルスをブレーキパルスとして印加し、さらに減衰期間Ｔｄを低減させる方式でもよい。
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。

【0098】

また、本実施の変形例として、図２０のタイミングチャートのように動作しても良い。本変形例では、減衰期間Ｔｄにおけるｙ軸およびｘ軸の光走査位置の振動量を緩やかに減衰させる。例えば加振期間Ｔｖにおける変位の増加量と逆の勾配程度の減衰量により振動振幅を低減する。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させる。

【0099】

【数13】

【0100】

数１２および数１３に基づき図２０の駆動信号が生成される。

【実施例3】

【0101】

本発明における第三の実施形態を図１５に従って説明する。本実施形態の映像装置２０の構成は、第二の実施形態と同様である。

【0102】

走査軌跡制御部１００７は、実施例１と同様に、数５、数６となる駆動信号を生成する。本実施例では、ｙ軸駆動信号の振幅Ａ１を時間とともに徐々に増加させ、減衰期間Ｔｄでは振幅Ａ_１を時間とともに減衰させるか零とする。他方のｘ軸駆動信号の振幅Ａ_２を略一定値とする。

【0103】

走査軌跡制御部１００７は、フレームカウンタ１５０１により得られるフレーム数カウントＦnumが奇数の場合と偶数の場合で、ｙ軸方向の駆動信号のみを変更して光走査の軌跡を変更することを特徴とする。
すなわち、数５、数６において、φ₁およびφ_２を以下のように制御する。

【0104】

【数14】

【0105】

このように制御することで、駆動信号は図２１に示す信号となる。このときの軌跡を図２２に示す。奇数のフレームでは図２２の実線に示すパターンＡの軌跡で光走査が行われる。偶数のフレームでは図２２の破線に示すパターンＢの軌跡で光走査が行われる。パターンＢの軌跡は、パターンＡの軌跡をｙ軸方向に反転した軌跡となる。

【0106】

本実施例における制御では、共振周波数ｆｒとは独立な光源の変調周期Ｔ_Ｌによってｘ軸方向の解像度を増加させることができる。一般的な映像フォーマットは、１６：９や４：３などの長方形のアスペクト比を持つため、ｘ軸方向の解像度を共振周波数ｆｒによらずに増加させることで、光走査部１００１の構造を変えずに解像度を増すことができる。

【0107】

また、ｙ軸方向走査について、パターンＡの軌跡の外周まで移動した光走査位置をすばやくｙ軸方向の中央位置に戻すことが可能となり、減衰期間Ｔｄを低減することができる。減衰期間Ｔｄを低減すると、加振期間Ｔｖや共振周期Ｔｒを変えずに、１フレーム所要時間Ｔｆを減らすことができるため、フレームレートＮｆを増加することができる。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。

【0108】

本実施例において実施例２と同様に、パターンＡの軌跡とパターンＢの軌跡を利用してインターレース映像のように、パターンＡ軌跡とパターンＢ軌跡で同一画像の別の画素を描画することで、より高解像度の映像を描画する方式としても良い。

【0109】

また、本実施の変形例として、図２３のタイミングチャートのように動作しても良い。本変形例では、減衰期間Ｔｄにおけるｙ軸の光走査位置の振動量を緩やかに減衰させる。例えば加振期間Ｔｖにおける変位の増加量と逆の勾配程度の減衰量により振動振幅を低減する。数７において、以下の数式のように係数を変化させる。

【0110】

【数15】

【0111】

数式１４および数式１５に基づき図２３の駆動信号が生成される。

【実施例4】

【0112】

本発明における第四の実施形態を図１に従って説明する。本実施形態の映像装置１０の構成は、第一の実施形態と同様である。
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。

【0113】

走査軌跡制御部１００７は、実施例１と同様に、数５、数６となる駆動信号を生成する。
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。

【0114】

【数16】

【0115】

すなわち、駆動信号の正弦波の振幅（包絡線の増減）が、略直交するx軸とｙ軸とで逆に一方が増加するとき他方が減少するような変調を行う。このように制御すると、駆動信号は図２４に示す信号となる。このときの軌跡を図２５(ａ)に示す。
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Ｔ_Ｌ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。

【0116】

図２５(ｂ)の光源変調点の分布を斜めに４５度傾けると図２６(ａ)のように長方形に近い軌跡となる。これを図２６(ｂ)のように横方向に伸張し、走査位置が所定の有効範囲１３０内にある場合のみ光源１００２を発光させることで、一般的な映像フォーマットのような長方形のアスペクト比の映像表示を行うことができる。走査範囲の伸張はレンズなどにより光学的に行うことができる。
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。

【0117】

また、本実施の変形例として、図２７のタイミングチャートのように動作しても良い。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。

【0118】

【数17】

【0119】

本実施例において、Ａ_１、Ａ_２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。Ａ_１、Ａ_２を例えば時間ｔの平方根などの関数にすると、光源変調点の分布をより長方形に近づけることが期待できる。

【実施例5】

【0120】

本発明における第五の実施形態を図１に従って説明する。本実施形態の映像装置１０の構成は、第一の実施形態と同様である。
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。

【0121】

走査軌跡制御部１００７は、実施例１と同様に、数５、数６となる駆動信号を生成する。
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。

【0122】

【数18】

【0123】

すなわち、実施例４と同様に駆動信号の正弦波の振幅（包絡線の増減）が、略直交するx軸の駆動信号とｙ軸の駆動信号において、一方が増加するとき他方が減少する関係となるように変調を行う。かつ駆動信号振幅に任意の最大値を設定し、正弦波の振幅が最大値を超えないように変調を行う。このように制御すると、駆動信号は図２８に示す信号となる。このときの軌跡を図２９(ａ)に示す。
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Ｔ_Ｌ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。

【0124】

図２９(ｂ)の光源変調点の分布を斜めに４５度傾けると図３０(ａ)のように長方形に近い軌跡となる。これを図３０(ｂ)のように横方向に伸張し、走査位置が所定の有効範囲１３０内にある場合のみ光源１００２を発光させることで、一般的な映像フォーマットのような長方形のアスペクト比の映像表示を行うことができる。走査範囲の伸張はレンズなどにより光学的に行うことができる。
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。

【0125】

また、本実施の変形例として、図３１のタイミングチャートのように動作しても良い。
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。

【0126】

【数19】

【0127】

本実施例において、Ａ_１、Ａ_２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。Ａ_１、Ａ_２を例えば時間ｔの平方根などの関数にすると、光源変調点の分布をより長方形に近づけることが期待できる。

【実施例6】

【0128】

実施例１乃至５の各実施例において、映像装置１０、２０は、例えばプロジェクターやヘッドマウントディスプレイ等の映像を投影する機能を有する装置として説明したが、本実施例における映像装置はカメラやセンサー等の画像を取得する機能を有する撮像装置としても構成できる。

【0129】

撮像装置の一実施を図３２に従って説明する。
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。

【0130】

図３２において、発光制御部１００４、映像制御部１００５、映像情報記憶部１００６、受光部１０２０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。

【0131】

発光制御部１００４、映像制御部１００５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、走査軌跡制御部１００７は同一の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。

【0132】

本実施における映像装置３０は、入出力制御部１０１２を介して外部制御装置５０と接続されている。本実施における映像装置３０は、外部制御装置５０へ撮像した映像信号を送信する。外部制御装置５０は例えば映像情報を表示するディスプレイ装置や、映像情報を蓄積する記録装置などである。

【0133】

発光制御部１００４は所定のタイミングで、光源１００２を点灯させるための信号を生成する。発光制御部１００４は、走査軌跡制御部１００７からの情報を元に、タイミングや輝度の補正を行っても良い。

【0134】

受光部１０２０は、フォトディテクタなどの光を電気信号に変換する受光素子からなる。受光部１０２０は、受光素子のほかに、光導波路、光増幅器、電気信号増幅回路、アナログ-デジタル変換回路等を含んでいても良い。受光部１０２０は受光した光に応じた受光情報を生成する。受光情報は例えば受光した光の強度に応じた受光強度情報や、受光強度が変化したタイミング情報などである。本実施では、受光強度情報を例として説明する。

【0135】

撮像装置として動作する本実施例の映像装置３０は、図３３に示すように撮影対象物７０に光源１００２から出力されたレーザー光を照射する。撮影対象物７０に照射されたレーザー光は撮影対象物７０の表面で反射または散乱され、反射光または散乱光の一部が受光部１０２０により受光される。光走査部１００１により、撮影対象物７０に対して該レーザー光が照射される位置が、実施例１乃至５の各実施例で説明した光走査と同様の光走査により変動する。

【0136】

映像制御部１００５は、走査軌跡制御部１００７から同期信号を受信し、光走査位置に応じて決まる座標（ｘ、ｙ）を算出する。さらに受光部１０２０から該受光情報を受信し、該受光情報と座標（ｘ、ｙ）に対応した画素データの書き込みを映像情報記憶部１００６に対して行う。画素データは例えば受光強度情報に応じた階調データである。

【0137】

映像情報記憶部１００６は、映像情報制御部１００５から画素データを受信し、複数の画素データからなる画面データを保持する。

【0138】

入出力制御部１０１２は、映像情報記憶部１００６に保持された画面データを所定の間隔で外部制御装置５０に出力する。

【0139】

これにより、映像装置３０は、外部制御装置に撮像した映像情報を送信することができる。
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。

【符号の説明】

【0140】

１０・・・実施例１、４、５の映像装置
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7(a)】

【図7(b)】

【図8(a)】

【図8(b)】

【図8(c)】

【図9(a)】

【図9(b)】

【図10(a)】

【図10(b)】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17(a)】

【図17(b)】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25(a)】

【図25(b)】

【図26(a)】

【図26(b)】

【図27】

【図28】

【図29(a)】

【図29(b)】

【図30(a)】

【図30(b)】

【図31】

【図32】

【図33】