JP5853929B2 - Optical scanning device and warning display system - Google Patents

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Description

本発明は、光ビームを走査する光走査装置、およびこの装置を適用する警告表示システムに関する。   The present invention relates to an optical scanning device that scans a light beam, and a warning display system to which the device is applied.

近年、光走査装置の小型化を目的として、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を利用した光走査装置が種々提案されている。
これに対して本願出願人は、光ビームを反射させる走査ミラーを有する振動板と、振動板の重心を通る同一直線上に配置されて捻り振動する一対の捻り振動部と、捻り振動部を介在して振動板を支持する支持部とを備え、固有の周期的加振力を付与することにより振動板を共振状態にできる共振型の光走査装置を提案している。
In recent years, various optical scanning devices using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology have been proposed for the purpose of downsizing the optical scanning device.
On the other hand, the applicant of the present application intervenes a diaphragm having a scanning mirror that reflects a light beam, a pair of torsional vibrators arranged on the same straight line passing through the center of gravity of the diaphragm, and a torsional vibrator. In addition, a resonance type optical scanning device that includes a support portion that supports the diaphragm and that can bring the diaphragm into a resonance state by applying a specific periodic excitation force has been proposed.

このような共振型の光走査装置は、様々な分野において適用することが可能であり、車両分野に適用する場合、例えば車両の周辺の障害物を検知するためのレーダ光の照射に用いられたり、フロントガラスに画像を表示するための映像光の照射に用いられたりする。   Such a resonant optical scanning device can be applied in various fields. When applied to the vehicle field, for example, it is used for irradiation of radar light for detecting obstacles around the vehicle. It is also used to irradiate video light for displaying an image on the windshield.

例えばこのような車両分野では、レーダ光の照射範囲を狭めたり、表示画像のサイズを小さくしたりする際にその応答性を高めたいニーズがある。これを実現しようとすると、光走査装置では、振動板の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅が目標値に到達するまでの時間(以下「振幅低下時間」という)を短縮させる必要がある。   For example, in such a vehicle field, there is a need to improve the response when the irradiation range of radar light is narrowed or the size of a display image is reduced. In order to realize this, in the optical scanning device, when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is reduced, it is necessary to shorten the time until the amplitude reaches the target value (hereinafter referred to as “amplitude reduction time”). .

ここで、特許文献1には、振動板の回転駆動に用いられる駆動装置への印加電圧と走査ミラーの角度(ミラー角)とが一対一に対応する強制変位型の光走査装置において、ミラー角、慣性モーメント、減衰力、ばね定数および電気容量等のパラメータを有する所定の関係式によって得られた駆動波形に従って印加電圧を低下させることで、あるミラー角Aから目標角B(但しA<B)に到達するまでの時間を短縮させる技術が開示されている。   Here, Patent Document 1 discloses a mirror displacement angle in a forced displacement type optical scanning device in which a voltage applied to a driving device used for rotationally driving a diaphragm and a scanning mirror angle (mirror angle) correspond one-to-one. By reducing the applied voltage in accordance with a drive waveform obtained by a predetermined relational expression having parameters such as moment of inertia, damping force, spring constant, and electric capacity, a mirror angle A to a target angle B (where A <B) A technique for shortening the time to reach is disclosed.

特開2009−265608号公報JP 2009-265608 A

しかしながら、特許文献1記載の技術を共振型の光走査装置に採用しても、既に共振状態にある振動板では、減衰力によって消費されるエネルギーが小さく、この消費分を補うために供給される電圧を小さくしたところで、振動板の振幅が目標値に到達するまでの過渡振動を抑制することが困難であるという問題があった。   However, even if the technique described in Patent Document 1 is adopted in the resonance type optical scanning device, the energy consumed by the damping force is small in the diaphragm that is already in the resonance state, and is supplied to compensate for this consumption. When the voltage is reduced, there is a problem that it is difficult to suppress the transient vibration until the amplitude of the diaphragm reaches the target value.

つまり、共振型の光走査装置において、特許文献1記載のような強制変位型の光走査装置の技術を採用しても、過渡振動を抑制し難いことから、振幅低下時間を短縮させることが困難であるという問題があった。   That is, in the resonance type optical scanning device, even if the technique of the forced displacement type optical scanning device described in Patent Document 1 is adopted, it is difficult to suppress the transient vibration, and therefore it is difficult to shorten the amplitude reduction time. There was a problem of being.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、共振型の光走査装置において、振動板の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間を好適に短縮させる技術の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a technique for suitably reducing the amplitude reduction time when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is reduced in the resonance type optical scanning device. And

上記目的を達成するためになされた本発明は、いわゆる共振型の光走査装置であって、光ビームを反射させる走査ミラーを有する振動板と、振動板の重心を通る同一直線上に配置されて捻り振動する一対の捻り振動部と、捻り振動部を介在して振動板を支持する支持部と、一対の捻り振動板を回転軸として振動板を共振させるために予め設定された加振力を発生させる第1駆動手段とを備える。   The present invention made to achieve the above object is a so-called resonance type optical scanning device, which is arranged on the same straight line passing through the center of gravity of the diaphragm and the diaphragm having a scanning mirror for reflecting the light beam. A pair of torsional vibration parts that vibrate torsion, a support part that supports the diaphragm via the torsional vibration part, and an excitation force that is set in advance to resonate the diaphragm about the pair of torsional vibration plates as a rotation axis First driving means for generating.

このような構成において、本発明では、振動板の側面に対向する対向面を有する可動部と、この対向面と振動板の側面との距離を隙間距離として、この隙間距離が変化する方向に少なくとも対向面を含む可動部の一部を変位させるために予め設定された作用力を発生させる第2駆動手段とを備えた。   In such a configuration, in the present invention, the distance between the movable portion having the facing surface facing the side surface of the diaphragm and the facing surface and the side surface of the diaphragm is defined as a gap distance, and at least in the direction in which the gap distance changes. Second driving means for generating a preset acting force for displacing a part of the movable portion including the opposing surface.

そして、本発明の光走査装置では、制御手段が、第1駆動手段および第2駆動手段を制御するにあたって、振動板の共振状態における振幅を目標値に維持させる場合、その目標値に応じた上記加振力を設定し、振幅を低下させる際にその振幅が目標値に到達するまでの時間(つまり振幅低下時間)を短縮させる場合、前述の隙間距離が小さくなるように上記作用力を設定するように構成した。   In the optical scanning device of the present invention, when the control means controls the first driving means and the second driving means, the amplitude in the resonance state of the diaphragm is maintained at the target value, the above-mentioned according to the target value. When the excitation force is set and the time until the amplitude reaches the target value when the amplitude is reduced (that is, the amplitude reduction time) is shortened, the above-described action force is set so that the gap distance is reduced. It was configured as follows.

このような構成では、振動板の共振状態において、第1駆動手段を介して加振力を付与することにより、振動板の運動エネルギーと弾性エネルギーが供給され、減衰力によって消費されるエネルギーがつり合うことで、振動系におけるエネルギーが一定に保たれる。   In such a configuration, in the resonance state of the diaphragm, the kinetic energy and elastic energy of the diaphragm are supplied by applying the excitation force via the first driving means, and the energy consumed by the damping force is balanced. This keeps the energy in the vibration system constant.

なお、前述のように、既に共振状態にある振動板では、減衰力によって消費されるエネルギーが小さく、加振力を小さくしたところで、振動板の振幅が目標値に到達するまでの過渡振動を抑制することが困難である。   As described above, in a diaphragm that is already in a resonance state, the energy consumed by the damping force is small, and when the excitation force is reduced, transient vibration until the diaphragm amplitude reaches the target value is suppressed. Difficult to do.

これに対し、本発明では、振動板の共振状態において、第2駆動手段を介して作用力を付与することにより、可動部(対向面)と振動板(側面)との隙間距離を小さくすることで、振動板が受ける空気抵抗を増大させ、減衰力による振動板の運動エネルギー損失を大きくする構成を採用した。   On the other hand, in the present invention, in the resonance state of the diaphragm, the gap distance between the movable part (opposite surface) and the diaphragm (side surface) is reduced by applying an acting force via the second driving means. Therefore, a configuration is adopted in which the air resistance received by the diaphragm is increased and the kinetic energy loss of the diaphragm due to the damping force is increased.

このような構成によれば、振動系におけるエネルギーを迅速に下げることが可能となり、過渡振動を抑制することができる。したがって、本発明によれば、共振型の光走査装置において、振動板の共振状態における振幅を低下させる際に振幅低下時間を好適に短縮させることができる。   According to such a configuration, energy in the vibration system can be quickly reduced, and transient vibration can be suppressed. Therefore, according to the present invention, in the resonance type optical scanning device, the amplitude reduction time can be suitably shortened when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is reduced.

なお、振動板の側面は、回転軸との距離が最も大きい面(以下「回転軸距離最大面」という)であることが好ましい。つまり、振幅を低下させる際にその振幅低下時間を短縮させる場合、可動部の対向面と振動板における回転軸との距離が最も大きい面との隙間距離を小さくする構成を採用するのが望ましい。   The side surface of the diaphragm is preferably the surface having the largest distance from the rotation axis (hereinafter referred to as “rotation axis distance maximum surface”). That is, when the amplitude reduction time is shortened when the amplitude is reduced, it is desirable to adopt a configuration in which the gap distance between the surface of the movable part and the surface having the largest distance between the rotating shaft of the diaphragm is reduced.

このような構成によれば、振動板における回転軸距離最大面が、振動板において最も速度が大きい面(つまり速度最大面)であり、振動板が受ける空気抵抗のうちのせん断力が速度に比例して隙間距離に反比例することから、振動板が受けるせん断力を最大化でき、ひいては振動板が受ける空気抵抗をより増大させることができる。これにより、共振型の光走査装置において、振動板の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間をより短縮させることができる。   According to such a configuration, the rotation axis distance maximum surface in the diaphragm is the surface having the largest speed in the diaphragm (that is, the maximum speed surface), and the shear force of the air resistance received by the diaphragm is proportional to the speed. Since it is inversely proportional to the gap distance, the shear force received by the diaphragm can be maximized, and as a result, the air resistance received by the diaphragm can be further increased. Thereby, in the resonance type optical scanning device, when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is reduced, the amplitude reduction time can be further shortened.

また、本発明において、可動部は、特に材質が限定されるものではないが、例えば、弾性素材を有して構成されると、第2駆動手段は、その弾性変形を利用して、上記対向面を含む可動部の一部を変位させることが可能となる。   Further, in the present invention, the material of the movable part is not particularly limited. For example, when the movable part is configured to have an elastic material, the second driving means uses the elastic deformation to make the above-mentioned opposing part. Part of the movable part including the surface can be displaced.

具体的には、可動部は、上記対向面が中央部に配置されると共に、両端部が上記支持部に固定され、これら中央部と両端部との間における部位を中間部とし、その中間部および両端部のうち少なくとも一方が弾性体によって構成され、第2駆動手段は、可動部の中央部が振動板の側面に向かって変位するように上記弾性体を変形させるアクチュエータ機構を有してもよい。   Specifically, the movable portion has the opposed surface disposed in the central portion and both end portions fixed to the support portion, and a portion between the central portion and the both end portions is defined as an intermediate portion. And at least one of the two end portions is constituted by an elastic body, and the second drive means has an actuator mechanism for deforming the elastic body so that the central portion of the movable portion is displaced toward the side surface of the diaphragm. Good.

また、本発明において、アクチュエータ機構は、特に配置が限定されるものではないが、例えば、可動部や支持部、振動板等の構成品に設けられたり、これら構成品の間に設けられたりすると、当該光走査装置を大型化させずに済む点で有利である。   In the present invention, the arrangement of the actuator mechanism is not particularly limited. For example, when the actuator mechanism is provided in a component such as a movable portion, a support portion, or a diaphragm, or provided between these components. This is advantageous in that it is not necessary to increase the size of the optical scanning device.

この場合、例えば、アクチュエータ機構は、可動部の中間部および中央部の少なくとも一方に設けられた可動側電極部と、可動側電極部に所定間隔を空けて支持部および振動板の少なくとも一方に設けられた固定側電極部とによって構成され、第2駆動手段は、可動側電極部と固定側電極部との間に電圧を印加することにより、上記作用力として可動側電極部と固定側電極部との間に静電引力を発生させる構成を採用してもよい。   In this case, for example, the actuator mechanism is provided on at least one of the movable side electrode portion provided in at least one of the intermediate portion and the central portion of the movable portion and the movable side electrode portion with a predetermined interval therebetween. The second driving means applies a voltage between the movable side electrode portion and the fixed side electrode portion, so that the movable side electrode portion and the fixed side electrode portion are used as the acting force. A configuration in which electrostatic attraction is generated between the two may be employed.

このような構成では、アクチュエータ機構に電圧を印加すると、可動部の中間部および中央部の少なくとも一方に設けられた可動側電極部と、支持部および振動板の少なくとも一方に設けられた固定側電極部との間に発生する静電引力により、可動部の中間部および両端部のうち少なくとも一方を構成する弾性体が振動板の回転軸方向に変形することから、可動部の中央部(対向面)を振動板の側面に向かって好適に変位させることができる。   In such a configuration, when a voltage is applied to the actuator mechanism, the movable side electrode portion provided in at least one of the intermediate portion and the central portion of the movable portion, and the fixed side electrode provided in at least one of the support portion and the diaphragm The elastic body that forms at least one of the intermediate part and both ends of the movable part is deformed in the direction of the rotation axis of the diaphragm due to the electrostatic attractive force generated between the movable part and the central part (opposing surface) of the movable part. ) Can be suitably displaced toward the side surface of the diaphragm.

なお、可動側電極部および固定側電極部の配置は、例えば、可動側電極部が可動部の中間部にそれぞれ設けられる場合には、固定側電極部が支持部に固定され、可動側電極部が可動部の中央部に設けられる場合には、固定側電極部が振動板の側面に設けられる態様が採用され得る。   In addition, the arrangement of the movable side electrode part and the fixed side electrode part is, for example, when the movable side electrode part is provided in the middle part of the movable part, the fixed side electrode part is fixed to the support part, and the movable side electrode part Is provided at the central portion of the movable portion, a mode in which the fixed electrode portion is provided on the side surface of the diaphragm can be employed.

また例えば、アクチュエータ機構は、可動部の中間部と支持部とを連結し、印加電圧に応じて自身の歪みが大きくなる圧電アクチュエータであって、第2駆動手段は、この圧電アクチュエータに電圧を印加することにより、上記作用力として前記可動部の中央部に対する引張力を圧電アクチュエータに発生させる構成を採用してもよい。   Further, for example, the actuator mechanism is a piezoelectric actuator that connects the intermediate part of the movable part and the support part, and the distortion of the actuator increases according to the applied voltage, and the second driving means applies a voltage to the piezoelectric actuator. By doing so, you may employ | adopt the structure which makes a piezoelectric actuator generate | occur | produce the tensile force with respect to the center part of the said movable part as said action force.

このような構成では、アクチュエータ機構に電圧を印加すると、可動部の中間部と支持部とを連結する圧電アクチュエータに生じる歪みにより、可動部の中間部および両端部のうち少なくとも一方を構成する弾性体が振動板の回転軸方向に引き寄せられるように変形することから、可動部の中央部(対向面)を振動板の側面に向かって好適に変位させることができる。   In such a configuration, when a voltage is applied to the actuator mechanism, an elastic body that constitutes at least one of the intermediate portion and both end portions of the movable portion due to distortion generated in the piezoelectric actuator that connects the intermediate portion and the support portion of the movable portion. Therefore, the central portion (opposing surface) of the movable part can be suitably displaced toward the side surface of the diaphragm.

また例えば、アクチュエータ機構は、前述の弾性体として可動部の中間部を構成し、環境温度の上昇に応じて振動板の回転軸に向かって変形する熱アクチュエータであって、第2駆動手段は、環境温度を上昇させるためにヒータを加熱することにより、上記作用力として前記可動部の中央部に対する推進力を熱アクチュエータに発生させる構成を採用してもよい。   Further, for example, the actuator mechanism is a thermal actuator that constitutes an intermediate portion of the movable portion as the elastic body described above, and is deformed toward the rotating shaft of the diaphragm in response to an increase in the environmental temperature, and the second drive means includes: A configuration may be employed in which the heater is heated to raise the environmental temperature, and the thermal actuator generates a propulsive force for the central portion of the movable portion as the acting force.

このような構成では、アクチュエータ機構付近にてヒータを加熱すると、弾性体として可動部の中間部を構成する熱アクチュエータが振動板の回転軸に向かって変形することにより、可動部の中央部(対向面)を振動板の側面に向かって好適に変位させることができる。また、温度上昇によって振動板が受ける空気抵抗をさらに増大させることができるので、振動板の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間をさらに短縮させることができる。   In such a configuration, when the heater is heated in the vicinity of the actuator mechanism, the thermal actuator that constitutes the intermediate portion of the movable portion as an elastic body is deformed toward the rotation axis of the diaphragm, so that the central portion of the movable portion (opposing Surface) can be suitably displaced toward the side surface of the diaphragm. In addition, since the air resistance received by the diaphragm due to the temperature rise can be further increased, the amplitude reduction time can be further shortened when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is reduced.

ところで、本発明において、振動板の側面および可動部の対向面は、互いに一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成されていると、互いに対向する表面積を大きくすることで振動板が受ける空気抵抗をさらに増大させることができるので、振動板の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間をさらに短縮させることができる。   By the way, in the present invention, when the side surface of the diaphragm and the opposing surface of the movable part are formed in a comb-tooth shape that meshes with each other at a predetermined interval, the air resistance received by the diaphragm by increasing the surface area facing each other. Therefore, when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is reduced, the amplitude reduction time can be further shortened.

なお、以上説明した光走査装置は、例えば車両用の警告表示システムに好適に組み込むことができる。
具体的には、本発明の警告表示システムは、車両に搭載されて光ビームを走査する光走査装置を有し、この光走査装置から出射された映像光からなる画像を、車両の乗員に虚像として視認させるように表示するヘッドアップディスプレイ装置と、ヘッドアップディスプレイ装置における画像表示制御を行う車載制御装置とによって構成される。
In addition, the optical scanning device demonstrated above can be suitably integrated, for example in the warning display system for vehicles.
Specifically, the warning display system of the present invention has an optical scanning device that is mounted on a vehicle and scans a light beam, and an image composed of video light emitted from the optical scanning device is displayed as a virtual image on a vehicle occupant. As a head-up display device that displays the image so as to be visually recognized, and an in-vehicle control device that performs image display control in the head-up display device.

このうち、車載制御装置は、ヘッドアップディスプレイ装置を介して車両の走行に係る警告表示を行う場合、表示画像領域を縮小させるための縮小指令を出力し、光走査装置の制御手段は、車載制御装置からの縮小指令を入力すると、前述のように隙間距離を小さくするように構成される。   Among these, the in-vehicle control device outputs a reduction command for reducing the display image area when performing a warning display related to the traveling of the vehicle via the head-up display device. When a reduction command is input from the apparatus, the gap distance is reduced as described above.

このように構成された警告表示システムでは、前述のように、共振型の光走査装置において、振動板の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間を好適に短縮させることができるため、ヘッドアップディスプレイ装置における表示画像領域を縮小する際の応答性を高め、これにより、車両の走行に係る警告表示を行う場合に、車両の乗員に迅速に注意喚起を行うことができる。   In the warning display system configured in this way, as described above, in the resonance type optical scanning device, when the amplitude in the resonance state of the diaphragm is reduced, the amplitude reduction time can be suitably shortened. When the display image area in the head-up display device is reduced, the responsiveness can be improved, and accordingly, when the warning display relating to the traveling of the vehicle is performed, the vehicle occupant can be alerted promptly.

また、本発明の警告表示システムによれば、表示画像領域を縮小することにより表示画像の輝度が高くなることから、車両の走行に係る警告表示を行う場合に、輝度の変化によって車両の乗員に判り易い態様で注意喚起を行うことができる。   In addition, according to the warning display system of the present invention, the brightness of the display image is increased by reducing the display image area. It is possible to call attention in an easy-to-understand manner.

光走査装置10の基本構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical scanning device 10. FIG. 光走査装置10の特徴的な構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a characteristic configuration of an optical scanning device 10. FIG. 光走査装置10の電気的構成および警告表示システム1の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an optical scanning device 10 and a schematic configuration of a warning display system 1. FIG. ヘッドアップディスプレイ装置2の概略構成を示すイメージ図である。3 is an image diagram showing a schematic configuration of a head-up display device 2. FIG. 振動系における過渡振動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the transient vibration in a vibration system. 振動系への供給エネルギー(駆動電圧)を小さくすることで振動板11の振幅を低下させるパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the pattern which reduces the amplitude of the diaphragm 11 by making small the supply energy (drive voltage) to a vibration system. (a)は、振動系の運動エネルギー損失を大きくすることで振動板11の振幅を低下させるパターンを示す説明図であり、(b)は、さらに振動系への供給エネルギー(駆動電圧)を小さくすることで振動板11の振幅を低下させるパターンを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the pattern which reduces the amplitude of the diaphragm 11 by enlarging the kinetic energy loss of a vibration system, (b) further reduces supply energy (drive voltage) to a vibration system. It is explanatory drawing which shows the pattern which reduces the amplitude of the diaphragm 11 by doing. 警告表示システム1における警告表示時の動作を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining an operation at the time of warning display in the warning display system 1; 他の実施形態におけるアクチュエータ機構31の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the actuator mechanism 31 in other embodiment. 変形例1における可動部15およびアクチュエータ機構31の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating configurations of a movable portion 15 and an actuator mechanism 31 in Modification Example 1. 変形例1における弾性体15bを説明するための概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining an elastic body 15b in Modification 1; 変形例2における可動部15およびアクチュエータ機構31の構成を示す第1の概略図である。FIG. 10 is a first schematic diagram illustrating configurations of a movable portion 15 and an actuator mechanism 31 in Modification 2. 変形例2におけるアクチュエータ機構31を説明するための第1の概略図である。FIG. 10 is a first schematic diagram for explaining an actuator mechanism 31 in Modification 2. 変形例2におけるアクチュエータ機構31を説明するための第2の概略図である。FIG. 11 is a second schematic diagram for explaining an actuator mechanism 31 in Modification 2. 変形例2における可動部15およびアクチュエータ機構31の構成を示す第2の概略図である。FIG. 10 is a second schematic diagram illustrating configurations of a movable unit 15 and an actuator mechanism 31 in Modification 2.

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
<光走査装置の基本構成>
まず、本発明の実施形態としての光走査装置10の基本構成を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Basic configuration of optical scanning device>
First, the basic configuration of the optical scanning device 10 as an embodiment of the present invention will be described.

基本的には、光走査装置10は、光ビームを反射させる走査ミラー10aを有する振動板11と、振動板11の重心JSを通る同一直線上に配置されて捻り振動する一対の捻り振動部12と、捻り振動部12を介在して振動板11を支持する支持部13とを備えて構成される。   Basically, the optical scanning device 10 includes a diaphragm 11 having a scanning mirror 10a that reflects a light beam, and a pair of torsional vibration units 12 that are arranged on the same straight line passing through the center of gravity JS of the diaphragm 11 and torsionally vibrate. And a support portion 13 that supports the diaphragm 11 with the torsional vibration portion 12 interposed therebetween.

具体的には、図1に示すように、本実施形態の光走査装置10は、3自由度捻り振動子を構成しており、振動板11として、光反射部11a、内ジンバル11b、および外ジンバル11cを備える。また、一対の捻り振動部として、光反射部11aと内ジンバル11bとを連結する第1捻り弾性部材12a、内ジンバル11bと外ジンバル11cとを連結する第2捻り弾性部材12b、および外ジンバル11cと光走査装置10の固定端13cとを連結する第3捻り弾性部材12cを備える。   Specifically, as shown in FIG. 1, the optical scanning device 10 of the present embodiment constitutes a three-degree-of-freedom torsional vibrator, and as the diaphragm 11, a light reflecting portion 11 a, an inner gimbal 11 b, and an outer A gimbal 11c is provided. Further, as a pair of torsional vibration parts, a first torsion elastic member 12a that connects the light reflecting part 11a and the inner gimbal 11b, a second torsion elastic member 12b that connects the inner gimbal 11b and the outer gimbal 11c, and the outer gimbal 11c. And a third torsion elastic member 12c that connects the fixed end 13c of the optical scanning device 10 to each other.

また、本実施形態の光走査装置10において、内ジンバル11bの固定端13aは第1捻り弾性部材12aを介在して光反射部11aを支持し、外ジンバル11cの固定端13bは第2捻り弾性部材12bを介在して内ジンバル11bを支持し、光走査装置10の固定端13cは第3捻り弾性部材12cを介在して外ジンバル11cを支持するように構成されている。つまり、内ジンバル11bの固定端13aは光反射部11aに対する支持部13として機能し、外ジンバル11cの固定端13bは内ジンバル11bに対する支持部13として機能し、光走査装置10の固定端13cは外ジンバル11cに対する支持部13として機能するようになっている。   Further, in the optical scanning device 10 of the present embodiment, the fixed end 13a of the inner gimbal 11b supports the light reflecting portion 11a via the first twist elastic member 12a, and the fixed end 13b of the outer gimbal 11c is second twist elastic. The inner gimbal 11b is supported via the member 12b, and the fixed end 13c of the optical scanning device 10 is configured to support the outer gimbal 11c via the third twisted elastic member 12c. That is, the fixed end 13a of the inner gimbal 11b functions as a support portion 13 for the light reflecting portion 11a, the fixed end 13b of the outer gimbal 11c functions as a support portion 13 for the inner gimbal 11b, and the fixed end 13c of the optical scanning device 10 is It functions as a support portion 13 for the outer gimbal 11c.

光反射部11aは、走査ミラー10aとミラー固定枠14とから構成される。走査ミラー10aは、円形状であり、アルミ薄膜の鏡面部が表面に形成されている。またミラー固定枠14は、例えば外側が六角形状等の矩形状であり、内側が円形状であり、その枠内に走査ミラー10aを固定するものである。   The light reflecting portion 11a includes a scanning mirror 10a and a mirror fixing frame 14. The scanning mirror 10a has a circular shape, and a mirror surface portion of an aluminum thin film is formed on the surface. The mirror fixing frame 14 has a rectangular shape such as a hexagonal shape on the outside and a circular shape on the inside, and fixes the scanning mirror 10a in the frame.

また、前述のように、本実施形態の光走査装置10において、内ジンバル11bは矩形枠内に光反射部11aを支持するものであり、外ジンバル11cは矩形枠内に内ジンバル11bを支持するものである。なお、図1では、内ジンバル11bおよび外ジンバル11cが四角形状に図示されているが、例えば六角形状等その他の矩形状であってもよい。   Further, as described above, in the optical scanning device 10 of the present embodiment, the inner gimbal 11b supports the light reflecting portion 11a within the rectangular frame, and the outer gimbal 11c supports the inner gimbal 11b within the rectangular frame. Is. In FIG. 1, the inner gimbal 11b and the outer gimbal 11c are illustrated in a quadrangular shape, but may be other rectangular shapes such as a hexagonal shape.

また、第1捻り弾性部材12a、第2捻り弾性部材12b、および第3捻り弾性部材12cは、弾性変形可能な材料で構成されている。このうち、第1捻り弾性部材12aは、光反射部11aの重心JSを通る同一直線上に配置されており、光反射部11aの回転軸hとなる。これにより光反射部11aは回転軸hを中心に捻り振動可能に構成される。また第2捻り弾性部材12bは、光反射部11aおよび内ジンバル11bの重心JSを通る同一直線上に配置されており、回転軸hと直交する回転軸iとなる。これにより内ジンバル11bは回転軸iを中心に捻り振動可能に構成される。また第3捻り弾性部材12cは、光反射部11a、内ジンバル11b、および外ジンバル11cの重心JSを通る同一直線上に配置されており、回転軸hおよび回転軸iと45°をなして交差する回転軸jとなる。これにより外ジンバル11cは回転軸jを中心に捻り振動可能に構成される。   The first torsion elastic member 12a, the second torsion elastic member 12b, and the third torsion elastic member 12c are made of an elastically deformable material. Among these, the 1st twist elastic member 12a is arrange | positioned on the same straight line which passes through the gravity center JS of the light reflection part 11a, and becomes the rotating shaft h of the light reflection part 11a. Thereby, the light reflection part 11a is comprised so that a torsional vibration is possible centering | focusing on the rotating shaft h. The second torsion elastic member 12b is disposed on the same straight line passing through the center of gravity JS of the light reflecting portion 11a and the inner gimbal 11b, and becomes a rotation axis i orthogonal to the rotation axis h. Thus, the inner gimbal 11b is configured to be able to twist and vibrate about the rotation axis i. The third torsion elastic member 12c is arranged on the same straight line passing through the center of gravity JS of the light reflecting portion 11a, the inner gimbal 11b, and the outer gimbal 11c, and intersects with the rotation axis h and the rotation axis i at 45 °. This is the rotation axis j. As a result, the outer gimbal 11c is configured to be able to twist and vibrate about the rotation axis j.

また光走査装置10は、これらの回転軸h,i,jを中心に、光反射部11a、内ジンバル11b、および外ジンバル11cを共振させるための第1駆動部20を備えている。
この第1駆動部20は、外ジンバル11cの左右の外側面に沿って回転軸jと平行に配置されたいわゆる段差付き静電櫛歯アクチュエータ21と、段差付き静電櫛歯アクチュエータ21に電圧を印加する第1電圧印加部22(図3参照)とによって構成される。
Further, the optical scanning device 10 includes a first drive unit 20 for resonating the light reflecting unit 11a, the inner gimbal 11b, and the outer gimbal 11c with the rotation axes h, i, j as the center.
The first driving unit 20 applies a voltage to the so-called stepped electrostatic comb actuator 21 and the stepped electrostatic comb actuator 21 arranged in parallel to the rotation axis j along the left and right outer surfaces of the outer gimbal 11c. The first voltage applying unit 22 (see FIG. 3) to be applied is configured.

段差付き静電櫛歯アクチュエータ21は、外ジンバル11cの左右の外側面に形成された可動櫛歯21aと、可動櫛歯21aと一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成され、可動櫛歯21aと段差を設けて配置された固定櫛歯21bとからなり、電圧が印加されると、可動櫛歯21aと固定櫛歯21bとの間に静電引力が発生する周知のものである。   The stepped electrostatic comb actuator 21 is formed in a comb-like shape that meshes with a movable comb tooth 21a formed on the left and right outer surfaces of the outer gimbal 11c with a certain distance from the movable comb tooth 21a. And a fixed comb tooth 21b arranged with a step, and when a voltage is applied, an electrostatic attractive force is generated between the movable comb tooth 21a and the fixed comb tooth 21b.

ここで、本実施形態の光走査装置10の動作原理を簡単に説明する。なお、詳細については、例えば特開2008−129069号公報を参考にされたい。
本実施形態の光走査装置10は、前述したように、回転軸h,i,jを中心に捻り自由度を有する3自由度捻り振動子になっている。
Here, the operation principle of the optical scanning device 10 of this embodiment will be briefly described. For details, refer to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-129069.
As described above, the optical scanning device 10 of this embodiment is a three-degree-of-freedom twisted vibrator having a degree of freedom of twisting about the rotation axes h, i, and j.

3自由度捻り振動子は、理論上、3つの振動子を持つ。即ち、3つの振動モードはそれぞれ異なる共振周波数を持ち、各共振周波数に対する各フレームの捻り振動の角度振幅(以下、単に「振幅」という)の比はそれぞれ異なる(これは振動モードと呼ばれる)。   A three-degree-of-freedom torsional vibrator theoretically has three vibrators. That is, the three vibration modes have different resonance frequencies, and the ratio of the angular amplitude (hereinafter simply referred to as “amplitude”) of the torsional vibration of each frame to each resonance frequency is different (this is called a vibration mode).

例えば、外ジンバル11cが1周期振動する間に可動櫛歯21aは固定櫛歯21bに2回最接近する。このため、共振周波数の2倍に近い周期的静電引力が加われば、3自由度捻り振動子を共振状態にできる(以下、共振状態にするために加える周期的静電引力を「周期的加振力」という)。また、可動櫛歯21aが固定櫛歯21bに接近する毎に、周期的加振力を作用させることができる。   For example, the movable comb tooth 21a comes closest to the fixed comb tooth 21b twice while the outer gimbal 11c vibrates for one cycle. For this reason, if a periodic electrostatic attraction force close to twice the resonance frequency is applied, the three-degree-of-freedom torsional vibrator can be brought into a resonance state (hereinafter, the periodic electrostatic attraction force applied to make the resonance state is “periodically applied”). Called "vibration force"). Further, every time the movable comb teeth 21a approach the fixed comb teeth 21b, a periodic vibration force can be applied.

そして、互いに異なる振動モードA、振動モードB、振動モードC、…の各々に対応した周波数の周期的加振力を与えれば、それぞれの振動モードを励振できる。また、複数の周波数の周期的加振力を重畳して与えれば、複数の振動モードを同時に励振できる。   If a periodic excitation force having a frequency corresponding to each of vibration mode A, vibration mode B, vibration mode C,... Different from each other is applied, each vibration mode can be excited. In addition, if a plurality of periodic excitation forces with a plurality of frequencies are superimposed and applied, a plurality of vibration modes can be excited simultaneously.

このため、例えば、光反射部11aの走査ミラー10aでレーザ光を反射させるとともに、振動モードAを主走査方向、振動モードBを副走査方向として、振動モードAおよび振動モードBを同時に励振することにより、走査ミラー10aが振動して2次元的にレーザ光を走査することができる。   For this reason, for example, the laser beam is reflected by the scanning mirror 10a of the light reflecting portion 11a, and the vibration mode A and the vibration mode B are simultaneously excited with the vibration mode A as the main scanning direction and the vibration mode B as the sub-scanning direction. Thus, the scanning mirror 10a can vibrate and scan the laser beam two-dimensionally.

具体的には、段差付き静電櫛歯アクチュエータ21に駆動電圧が印加されて周期的静電引力が可動櫛歯21aと固定櫛歯21bとの間に発生すると、第3捻り弾性部材12cが弾性変形して捻れることにより、外ジンバル11cが第3捻り弾性部材12cを回転軸jとして往復振動する。   Specifically, when a driving voltage is applied to the stepped electrostatic comb actuator 21 and a periodic electrostatic attractive force is generated between the movable comb teeth 21a and the fixed comb teeth 21b, the third torsion elastic member 12c is elastic. By deforming and twisting, the outer gimbal 11c reciprocally vibrates about the third twisted elastic member 12c as the rotation axis j.

ここで、第1電圧印加部22(図3参照)は、光反射部11aの振幅が、内ジンバル11bおよび外ジンバル11cよりも大きい振動モードの共振周波数の2倍の周波数の駆動電圧信号を出力するようになっており、これにより、振動板11と捻り振動部12とからなる振動系が共振し、振動板11が共振周波数で往復振動する。   Here, the first voltage application unit 22 (see FIG. 3) outputs a drive voltage signal having a frequency twice the resonance frequency of the vibration mode in which the amplitude of the light reflection unit 11a is larger than that of the inner gimbal 11b and the outer gimbal 11c. As a result, the vibration system composed of the diaphragm 11 and the torsional vibrator 12 resonates, and the diaphragm 11 reciprocates at the resonance frequency.

なお、外ジンバル11cが往復振動すると、その動力によって、第2捻り弾性部材12bが弾性変形して捻れることにより、外ジンバル11cおよび内ジンバル11bが第2捻り弾性部材12bを回転軸iとして往復振動するとともに、第1捻り弾性部材12aが弾性変形して捻れることにより、内ジンバル11bおよび光反射部11aが第1捻り弾性部材12aを回転軸hとして往復振動する。   When the outer gimbal 11c reciprocally vibrates, the second torsion elastic member 12b is elastically deformed and twisted by the power, so that the outer gimbal 11c and the inner gimbal 11b reciprocate with the second torsion elastic member 12b as the rotation axis i. As the first torsional elastic member 12a is elastically deformed and twisted, the inner gimbal 11b and the light reflecting portion 11a reciprocally vibrate about the first torsional elastic member 12a as the rotation axis h.

そして、この状態で光反射部11aに後述するレーザ光源3(図4参照)から光ビームが照射されると、その光ビームが走査ミラー10aの鏡面で反射されることにより出射されるとともに、光反射部11aの往復振動に伴い、光反射部11aの回転角度に応じた方向に走査される。   In this state, when a light beam is irradiated onto the light reflecting portion 11a from a laser light source 3 (see FIG. 4), which will be described later, the light beam is emitted by being reflected by the mirror surface of the scanning mirror 10a, and light is emitted. Along with the reciprocating vibration of the reflecting portion 11a, scanning is performed in a direction corresponding to the rotation angle of the light reflecting portion 11a.

一方、外ジンバル11cの往復振動に伴い、可動櫛歯21aと固定櫛歯21bと距離も周期的に変化する。これにより、可動櫛歯21aと固定櫛歯21bとの間の静電容量が、外ジンバル11cの回転角度に応じて変化する。これらの静電容量に基づき、外ジンバル11cの回転角度を検出することができる。なお、3自由度捻り振動子の共振状態においては、理論上、各フレーム間の位相角は0度または180度であるため、外ジンバル11cの回転角度を検出することにより、光反射部11aの回転角度を検出することができる。本実施形態の光走査装置10は、このようにして光反射部11aの回転角度に基づく振幅を検出する振幅センサ40を備えている。   On the other hand, with the reciprocating vibration of the outer gimbal 11c, the distance between the movable comb teeth 21a and the fixed comb teeth 21b also periodically changes. Thereby, the electrostatic capacitance between the movable comb teeth 21a and the fixed comb teeth 21b changes according to the rotation angle of the outer gimbal 11c. Based on these capacitances, the rotation angle of the outer gimbal 11c can be detected. Note that, in the resonance state of the three-degree-of-freedom torsional vibrator, the phase angle between the frames is theoretically 0 degree or 180 degrees. Therefore, by detecting the rotation angle of the outer gimbal 11c, The rotation angle can be detected. The optical scanning device 10 of the present embodiment includes the amplitude sensor 40 that detects the amplitude based on the rotation angle of the light reflecting portion 11a in this way.

<光走査装置の特徴的構成>
次に、本実施形態の光走査装置10の特徴的な構成を説明する。
本実施形態の光走査装置10は、上記基本構成に加えて、振動板11の側面11dに対向する対向面15aを有する可動部15と、この可動部15の対向面15aと振動板11の側面11dとの距離(以下「隙間距離d」という)が変化する方向に少なくとも対向面15aを含む可動部15の一部を変位させる第2駆動部30とを備えている。
<Characteristic configuration of optical scanning device>
Next, a characteristic configuration of the optical scanning device 10 of the present embodiment will be described.
In addition to the above basic configuration, the optical scanning device 10 of the present embodiment includes a movable portion 15 having a facing surface 15a facing the side surface 11d of the diaphragm 11, and a facing surface 15a of the movable portion 15 and the side surface of the diaphragm 11. And a second drive unit 30 that displaces at least a part of the movable unit 15 including the facing surface 15a in a direction in which the distance to the 11d (hereinafter referred to as “gap distance d”) changes.

具体的には図2(a)および図2(b)に示すように、本実施形態の可動部15は、捻り振動部12に平行となり、対向面15aが中央部に配置されると共に、両端部が支持部13に固定され、中央部と両端部との間における部位(以下「中間部」という)が弾性変形可能な材料で構成されている。以下、このように可動部15における弾性変形可能な部位を弾性体15bという。また可動部15は、振動板11と段差がなく同一平面状に配置されている。   Specifically, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the movable portion 15 of the present embodiment is parallel to the torsional vibration portion 12, the opposing surface 15a is disposed at the center portion, and both ends The portion is fixed to the support portion 13, and a portion (hereinafter referred to as "intermediate portion") between the central portion and both end portions is made of a material that can be elastically deformed. Hereinafter, the elastically deformable portion of the movable portion 15 is referred to as an elastic body 15b. In addition, the movable portion 15 is arranged on the same plane without a step with the diaphragm 11.

なお、ここでの振動板11とは、光反射部11a、内ジンバル11b、および外ジンバル11cのいずれかを指し、支持部13とは、振動板11が光反射部11aを指す場合には内ジンバル11bの固定端13aを意味し、振動板11が内ジンバル11bを指す場合には外ジンバル11cの固定端13bを意味し、振動板11が外ジンバル11cを指す場合には前述の固定端13cを意味する。また、ここでの捻り振動部12とは、振動板11が光反射部11aを指す場合には第1捻り弾性部材12aを意味し、振動板11が内ジンバル11bを指す場合には第2捻り弾性部材12bを意味し、振動板11が外ジンバル11cを指す場合には第3捻り弾性部材12cを意味する。また、以下での回転軸kとは、振動板11が光反射部11aを指す場合には回転軸hを意味し、振動板11が内ジンバル11bを指す場合には回転軸iを意味し、振動板11が外ジンバル11cを指す場合には回転軸jを意味する。   Here, the diaphragm 11 refers to any of the light reflecting portion 11a, the inner gimbal 11b, and the outer gimbal 11c, and the support portion 13 refers to the inner portion when the diaphragm 11 refers to the light reflecting portion 11a. It means the fixed end 13a of the gimbal 11b. When the diaphragm 11 points to the inner gimbal 11b, it means the fixed end 13b of the outer gimbal 11c, and when the diaphragm 11 points to the outer gimbal 11c, the above-mentioned fixed end 13c. Means. The torsional vibration part 12 here means the first torsion elastic member 12a when the diaphragm 11 indicates the light reflecting part 11a, and the second torsion when the diaphragm 11 indicates the inner gimbal 11b. It means the elastic member 12b, and when the diaphragm 11 points to the outer gimbal 11c, it means the third twisted elastic member 12c. In the following, the rotation axis k means the rotation axis h when the diaphragm 11 points to the light reflecting portion 11a, and means the rotation axis i when the vibration plate 11 points to the inner gimbal 11b. When the diaphragm 11 points to the outer gimbal 11c, it means the rotation axis j.

一方、第2駆動部30は、可動部15の中央部(つまり対向面15a)が振動板11の側面11dに向かって変位するように弾性体15bを変形させるアクチュエータ機構31と、アクチュエータ機構31に所定の作用力を発生させる第2電圧印加部32(図3参照)とによって構成される。   On the other hand, the second drive unit 30 includes an actuator mechanism 31 that deforms the elastic body 15b so that the central portion (that is, the facing surface 15a) of the movable portion 15 is displaced toward the side surface 11d of the diaphragm 11, and the actuator mechanism 31. The second voltage applying unit 32 (see FIG. 3) that generates a predetermined acting force.

本実施形態のアクチュエータ機構31は、可動部15の中間部において捻り振動部12に向かって突設された可動側電極部32aと、支持部13に固定されて可動側電極部32aに所定間隔を空けて配置された固定側電極部32bとが、振動板11と同一平面上に配置された櫛歯型静電アクチュエータによって構成され、電圧が印加されると、可動側電極部32aと固定側電極部32bとの間に静電引力が発生するものである。なお、可動側電極部32aは弾性体15bの略中心となる部位に接続されており、固定側電極部32bは捻り振動部12と平行に配置されている。   The actuator mechanism 31 of the present embodiment includes a movable side electrode portion 32a projecting toward the torsional vibration portion 12 at an intermediate portion of the movable portion 15, and a fixed interval between the movable side electrode portion 32a fixed to the support portion 13. The fixed-side electrode portion 32b disposed at a distance is constituted by a comb-shaped electrostatic actuator disposed on the same plane as the diaphragm 11, and when a voltage is applied, the movable-side electrode portion 32a and the fixed-side electrode An electrostatic attractive force is generated between the portion 32b. The movable side electrode portion 32a is connected to a portion that is substantially the center of the elastic body 15b, and the fixed side electrode portion 32b is disposed in parallel to the torsional vibration portion 12.

以上説明した可動部15およびアクチュエータ機構31は、3自由度捻り振動子の共振状態における光反射部11aの振幅を低下させる際にその振幅が目標値に到達するまでの時間(振幅低下時間)を短縮させるために、少なくとも一つの振動板11に対して設けられたものである。   The movable part 15 and the actuator mechanism 31 described above have a time (amplitude reduction time) until the amplitude reaches the target value when reducing the amplitude of the light reflecting part 11a in the resonance state of the three-degree-of-freedom torsional vibrator. In order to shorten it, it is provided for at least one diaphragm 11.

詳しく言うと、3自由度捻り振動子の共振状態においては、振動板11の減衰力によって消費されるエネルギーが小さく、この消費分を前述の第1電圧印加部22(図3参照)による駆動電圧で補うことにより、光反射部11aの振幅が所定の一定値に維持されているため、駆動電圧だけを小さくしたところで、振動板11の過渡振動を抑制することが困難となる。   More specifically, in the resonance state of the three-degree-of-freedom torsional vibrator, the energy consumed by the damping force of the diaphragm 11 is small, and this consumed amount is used as the driving voltage by the first voltage applying unit 22 (see FIG. 3). Since the amplitude of the light reflecting portion 11a is maintained at a predetermined constant value, it is difficult to suppress the transient vibration of the diaphragm 11 when only the drive voltage is reduced.

なお、ここでの過渡振動とは、図5に示すように、振動板11の振幅をある振幅Aから目標値となる振幅B(但しA>B)にしようと駆動電圧を小さくしても、振幅が駆動電圧に応じた値にはすぐにはならず、時間を費やして少しずつ減少する様子をいう。   In addition, as shown in FIG. 5, the transient vibration here means that the amplitude of the diaphragm 11 is reduced from a certain amplitude A to an amplitude B that is a target value (where A> B). It means that the amplitude does not immediately reach a value corresponding to the drive voltage, but gradually decreases over time.

これに対し、本実施形態の光走査装置10では、3自由度捻り振動子の共振状態において、第2駆動部30を介してある作用力を付与することにより、可動部15と振動板11との隙間距離dを小さくすることで、振動板11が受ける空気抵抗を増大させ、これにより、振動板11の運動エネルギー損失を大きくするようにした。   On the other hand, in the optical scanning device 10 of the present embodiment, in the resonance state of the three-degree-of-freedom torsional vibrator, by applying a certain acting force via the second drive unit 30, the movable unit 15 and the diaphragm 11 By reducing the gap distance d, the air resistance received by the diaphragm 11 is increased, thereby increasing the kinetic energy loss of the diaphragm 11.

具体的には、本実施形態の第2電圧印加部32(図3参照)は、通常駆動時には、アクチュエータ機構31に駆動電圧を印加しないようになっている。これにより、図2(a)に示すように、可動側電極部32aと固定側電極部32bとの間に静電引力が作用しないことから、弾性体15bが捻り振動部12と平行になるように直線状をなすため、隙間距離dをデフォルトの距離に維持する。   Specifically, the second voltage application unit 32 (see FIG. 3) of the present embodiment does not apply a drive voltage to the actuator mechanism 31 during normal driving. Thereby, as shown in FIG. 2A, since the electrostatic attractive force does not act between the movable side electrode portion 32a and the fixed side electrode portion 32b, the elastic body 15b becomes parallel to the torsional vibration portion 12. Therefore, the gap distance d is maintained at the default distance.

一方、過度振動時には、アクチュエータ機構31に駆動電圧を印加するようになっている。これにより、図2(b)に示すように、可動側電極部32aと固定側電極部32bとの間に発生する静電引力によって、可動側電極部32aが固定側電極部32bに向かって変位し、これに引っ張られるかたちで弾性体15bが回転軸kの方向に変形することにより、可動部15の中央部(つまり対向面15a)が振動板11の側面11dに向かって変位し、隙間距離dが小さくなる。   On the other hand, a drive voltage is applied to the actuator mechanism 31 during excessive vibration. Accordingly, as shown in FIG. 2B, the movable electrode portion 32a is displaced toward the fixed electrode portion 32b by the electrostatic attractive force generated between the movable electrode portion 32a and the fixed electrode portion 32b. When the elastic body 15b is deformed in the direction of the rotation axis k while being pulled by this, the central portion (that is, the facing surface 15a) of the movable portion 15 is displaced toward the side surface 11d of the diaphragm 11, and the gap distance d becomes smaller.

なお、ここでの振動板11の側面11dとは、捻り振動部12が構成する回転軸との距離が最も大きい面(以下「回転軸距離最大面」という)をいう。つまり、回転軸距離最大面は振動板11において最も速度が大きい面であり、振動板11が受ける空気抵抗のうちのせん断力が速度に比例して隙間距離dに反比例することから、振動板11が受けるせん断力を効率的に大きくすることができる。   Here, the side surface 11d of the diaphragm 11 refers to a surface having the longest distance from the rotation axis formed by the torsional vibration unit 12 (hereinafter referred to as “rotation axis distance maximum surface”). In other words, the rotation axis distance maximum surface is the surface having the largest speed in the diaphragm 11, and the shearing force of the air resistance received by the diaphragm 11 is proportional to the speed and inversely proportional to the gap distance d. Can effectively increase the shearing force applied to.

よって、隙間距離dを小さくすることで、振動板11が受けるせん断力、つまり振動板11が受ける空気抵抗、ひいては振動板11の運動エネルギー損失を大きくすることができる。そして、振動板11の運動エネルギー損失を大きくすることにより、振動板11の過渡振動を抑制することができ、ひいては振幅低下時間を短くすることができる。なお、せん断力の関係式については、R. Byron Birdその他著「TRANSPORT PHENOMENA」(WILEY INTERNATIONAL EDITION)P3-5を参照されたい。   Therefore, by reducing the gap distance d, it is possible to increase the shearing force that the diaphragm 11 receives, that is, the air resistance that the diaphragm 11 receives, and hence the kinetic energy loss of the diaphragm 11. And by increasing the kinetic energy loss of the diaphragm 11, the transient vibration of the diaphragm 11 can be suppressed, and the amplitude reduction time can be shortened. Please refer to R. Byron Bird et al. “TRANSPORT PHENOMENA” (WILEY INTERNATIONAL EDITION) P3-5 for the relational expression of shear force.

<光走査装置の電気的構成>
次に、本実施形態の光走査装置10の電気的な構成を説明する。
本実施形態の光走査装置10は、図3に示すように、前述した第1電圧印加部22、振幅センサ40、および第2電圧印加部32に加えて、振幅センサ40から入力される振動板11の振幅を示す情報(振幅情報)に基づいて、第1電圧印加部22を制御するための第1駆動指令信号を出力する振幅制御回路50と、振幅制御回路50からの減衰力調整開始指令および振幅センサ40からの振幅情報に基づいて、第2電圧印加部32を制御するための第2駆動指令信号を出力する減衰力調整回路60とを備えて構成される。
<Electrical configuration of optical scanning device>
Next, the electrical configuration of the optical scanning device 10 of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, the optical scanning device 10 of the present embodiment includes a diaphragm that is input from the amplitude sensor 40 in addition to the first voltage application unit 22, the amplitude sensor 40, and the second voltage application unit 32 described above. 11, an amplitude control circuit 50 that outputs a first drive command signal for controlling the first voltage application unit 22 based on information indicating the amplitude of 11 (amplitude information), and a damping force adjustment start command from the amplitude control circuit 50 And a damping force adjustment circuit 60 that outputs a second drive command signal for controlling the second voltage application unit 32 based on amplitude information from the amplitude sensor 40.

このうち、振幅制御回路50は、前述のとおり、3自由度捻り振動子を励振させたり、共振状態における振動板11の減衰力によって消費されるエネルギー(以下「振動系の消費エネルギー」ともいう)を補うための駆動電圧を段差付き静電櫛歯アクチュエータ21に印加することにより、振動板11の振幅を目標値に維持させたりするための周期的加振力を設定し、この設定した周期的加振力を示す情報を含む第1駆動指令信号を第1電圧印加部22に出力する。   Among these, the amplitude control circuit 50 excites the torsional vibrator having three degrees of freedom as described above, or energy consumed by the damping force of the diaphragm 11 in the resonance state (hereinafter also referred to as “consumption energy of the vibration system”). Is applied to the stepped electrostatic comb actuator 21 to set a periodic excitation force for maintaining the amplitude of the diaphragm 11 at a target value, and this set periodic vibration is set. A first drive command signal including information indicating the excitation force is output to the first voltage application unit 22.

また、振幅制御回路50は、後述するHUD装置2の制御回路70からの振幅縮小指令を入力すると、図6に示すように、振幅の目標値に応じた駆動電圧を小さくする(換言すれば、振動系への供給エネルギーを小さくする)ことで振動板11の振幅を低下させるための第1駆動指令信号を第1電圧印加部22に出力するとともに、減衰力調整開始指令を振幅制御回路50に出力するようになっている。なお、振動系の共振状態における振幅、振動系の消費エネルギー、および振動系への供給エネルギーの関係についての詳細は、例えば、斎藤秀雄著「工業基礎振動学」養賢堂、P55-57を参照されたい。   In addition, when an amplitude reduction command is input from the control circuit 70 of the HUD device 2 described later, the amplitude control circuit 50 reduces the drive voltage corresponding to the target value of amplitude as shown in FIG. 6 (in other words, The first drive command signal for reducing the amplitude of the diaphragm 11 is reduced by reducing the energy supplied to the vibration system), and a damping force adjustment start command is sent to the amplitude control circuit 50. It is designed to output. For details on the relationship between the amplitude of the vibration system in the resonance state, the energy consumed by the vibration system, and the energy supplied to the vibration system, see, for example, Hideo Saito, “Industrial Fundamental Vibration” Yokendo, P55-57. I want to be.

一方、減衰力調整回路60は、振幅制御回路50から減衰力調整開始指令を入力すると、アクチュエータ機構31に駆動電圧を印加することにより、振動板11の振幅を低下させるための静電引力を設定し、この設定した静電引力を示す情報を含む第2駆動指令信号を第2電圧印加部32に出力する。これにより、可動部15と振動板11との隙間距離dが小さくなり、振動板11が受ける空気抵抗が増大することで、振動系の運動エネルギー損失が大きくなる。   On the other hand, when the damping force adjustment circuit 60 receives the damping force adjustment start command from the amplitude control circuit 50, the damping force adjustment circuit 60 sets the electrostatic attractive force for reducing the amplitude of the diaphragm 11 by applying a drive voltage to the actuator mechanism 31. Then, a second drive command signal including information indicating the set electrostatic attraction is output to the second voltage application unit 32. As a result, the gap distance d between the movable portion 15 and the diaphragm 11 is reduced, and the air resistance received by the diaphragm 11 is increased, thereby increasing the kinetic energy loss of the vibration system.

つまり、減衰力調整回路60は、振動系の運動エネルギー損失を大きくすることによって、図7(a)に示すように、振動系の消費エネルギーと振幅との相関を示す曲線(消費エネルギー曲線)の傾きを一時的に大きくすることにより、振動板11の振幅がより早く目標値に到達するように減衰力を調整する役割を果たしている。   That is, the damping force adjustment circuit 60 increases the kinetic energy loss of the vibration system, thereby increasing a curve (consumption energy curve) indicating the correlation between the energy consumption and amplitude of the vibration system as shown in FIG. By temporarily increasing the inclination, the damping force is adjusted so that the amplitude of the diaphragm 11 reaches the target value earlier.

なお、このように振幅低下時間をより短縮させるためには、振動系への供給エネルギーと振幅との相関を示す曲線(供給エネルギー曲線)と消費エネルギー曲線との交点を示す振幅Xを一時的に小さくするのが有利である。   In order to further shorten the amplitude reduction time in this way, the amplitude X indicating the intersection of the curve (supply energy curve) indicating the correlation between the energy supplied to the vibration system and the amplitude (supply energy curve) and the consumption energy curve is temporarily set. It is advantageous to make it smaller.

よって、振幅制御回路50は、振幅の目標値に応じた駆動電圧よりもさらに小さい駆動電圧を段差付き静電櫛歯アクチュエータ21に印加させることで、図7(b)に示すように、供給エネルギー曲線の傾きを一時的に小さくすることにより、振動板11の振幅がさらに早く目標値に到達するように減衰力を調整することができる。   Therefore, the amplitude control circuit 50 applies the drive voltage smaller than the drive voltage corresponding to the target value of the amplitude to the stepped electrostatic comb actuator 21 to supply energy as shown in FIG. 7B. By temporarily reducing the slope of the curve, the damping force can be adjusted so that the amplitude of the diaphragm 11 reaches the target value more quickly.

<ヘッドアップディスプレイ装置の概略構成>
次に、本実施形態の光走査装置10が搭載されたヘッドアップディスプレイ装置(以下「HUD装置」という)2の概略構成を説明する。なお、本実施形態のHUD装置2は、車室内に設置され、光走査装置10によって走査された映像光からなる画像を車両の乗員に虚像として視認させるものである。具体的には、乗員には、虚像が、車両の前景の表示像3aの位置に存在するように視認される。
<Schematic configuration of head-up display device>
Next, a schematic configuration of a head-up display device (hereinafter referred to as “HUD device”) 2 on which the optical scanning device 10 of the present embodiment is mounted will be described. Note that the HUD device 2 of the present embodiment is installed in a passenger compartment and causes an image of the image light scanned by the optical scanning device 10 to be visually recognized by a vehicle occupant as a virtual image. Specifically, the occupant visually recognizes that the virtual image exists at the position of the display image 3a in the foreground of the vehicle.

HUD装置2は、図4(a)に示すように、走査型の画像表示装置に用いられる周知のレーザ光源3と、レーザ光源3から照射されるレーザ光(映像光)を走査する光走査装置10と、光走査装置10から出射された映像光からなるスクリーン画像を拡大かつ反射するレンズ等からなる遠方拡大光学系4とを備えて構成される。なお、遠方拡大光学系4から出射された映像光は、フロントガラス5にて反射して、車両の乗員のアイレンジ6に到達する。これにより、乗員には、映像光の虚像が、フロントガラス5を挟んで乗員とは反対側の表示像3aの位置に存在するように視認される。   As shown in FIG. 4A, the HUD device 2 is a known laser light source 3 used in a scanning image display device, and an optical scanning device that scans laser light (image light) emitted from the laser light source 3. 10 and a far-expanding optical system 4 composed of a lens or the like that magnifies and reflects a screen image composed of video light emitted from the optical scanning device 10. The image light emitted from the far-expanding optical system 4 is reflected by the windshield 5 and reaches the eye range 6 of the vehicle occupant. As a result, the occupant visually recognizes that the virtual image of the image light exists at the position of the display image 3a on the opposite side of the occupant with the windshield 5 interposed therebetween.

本実施形態のHUD装置2は、図3に示すように、車両に構築された車載ネットワークシステム内の電子制御装置(以下「ECU」という)7に接続されており、ECU7から送られてくる各種情報や各種指令に基づいて画像を表示するように構成されている。なお、本実施形態のECU7は、後述するように車両の周辺に位置する物標との距離(例えば車間距離)に基づいて、車両がその物標に衝突しないように前もってある程度危険であると判定した場合に、車両の走行に係る警告情報や、表示画像領域を縮小させるための画像縮小指令)を送信することによって、HUD装置2における画像表示制御の一部を行うようになっている。つまり、表示画像領域を縮小することにより表示画像の輝度が高くなることから、図4(b)に示すように警告表示時に表示画像領域を通常表示時よりも縮小することで、輝度の変化によって車両の乗員に判り易い態様で注意喚起を行うことを可能にしている。   As shown in FIG. 3, the HUD device 2 according to the present embodiment is connected to an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”) 7 in an in-vehicle network system built in a vehicle, and various types are sent from the ECU 7. An image is displayed based on information and various commands. Note that the ECU 7 of this embodiment determines that the vehicle is dangerous to some extent in advance so that the vehicle does not collide with the target based on a distance (for example, an inter-vehicle distance) with a target located around the vehicle as described later. In this case, a part of the image display control in the HUD device 2 is performed by transmitting warning information related to the traveling of the vehicle and an image reduction command for reducing the display image area. In other words, since the brightness of the display image is increased by reducing the display image area, as shown in FIG. 4B, the display image area is reduced compared to the normal display when the warning is displayed. It is possible to call attention in a manner that is easy for the vehicle occupant to understand.

<警告表示システムの構成>
次に、本実施形態のHUD装置2が適用された警告表示システム1の構成を説明する。
本実施形態の警告表示システム1は、図3に示すように、車両前端中央付近に設置され、レーダ波(レーザ光,電波,超音波等)を照射し、その反射波を受信することにより、予め設定された探査領域(ひいては、照射範囲)内に存在する物標を検知する物標探査器8と、車載ネットワークシステム内のECU7と、車室内に設置されたHUD装置2とを備えて構成される。
<Configuration of warning display system>
Next, the configuration of the warning display system 1 to which the HUD device 2 of the present embodiment is applied will be described.
As shown in FIG. 3, the warning display system 1 of the present embodiment is installed near the center of the front end of the vehicle, radiates radar waves (laser light, radio waves, ultrasonic waves, etc.), and receives the reflected waves. A target exploration device 8 that detects a target existing in a preset exploration area (and thus an irradiation range), an ECU 7 in the in-vehicle network system, and a HUD device 2 installed in the vehicle interior. Is done.

物標探査器8は、予め設定された探査周期(レーダ波の照射周期)毎に、車両の周囲の探査領域に存在する物標の検出を行い、検出した各物標について、「物標が検知された探査領域」「物標までの距離」「物標との相対速度」を少なくとも含んだ物標情報を生成して、ECU7に供給するように構成されている。   The target searcher 8 detects a target existing in a search area around the vehicle at every preset search cycle (radar wave irradiation cycle). Target information including at least the detected exploration area, “distance to the target”, and “relative speed with respect to the target” is generated and supplied to the ECU 7.

例えば、物標探査器8は、レーダ波となるレーザ光を発生させる光源と、レーザ光を受光する受光部と、光源から出射されたレーザ光を走査する走査部とを備えて構成され、光源から走査部を介して照射されたレーダ波が物標に反射して受光部に到達するまでのレーダ波の往復時間に基づいて物標までの距離を計測することができる。   For example, the target probe 8 is configured to include a light source that generates laser light to be a radar wave, a light receiving unit that receives the laser light, and a scanning unit that scans the laser light emitted from the light source. The distance to the target can be measured based on the round-trip time of the radar wave until the radar wave irradiated through the scanning unit is reflected by the target and reaches the light receiving unit.

ECU7は、1ないし複数の電子制御装置によって構成されており、通常表示時には、例えば車両を目的地まで案内するための標識や右左折のタイミング、車速といった車両の走行に係る画像を表示させるための各種情報をHUD装置2に送信する。   The ECU 7 is composed of one or a plurality of electronic control units. For normal display, the ECU 7 displays, for example, an image relating to the traveling of the vehicle such as a sign for guiding the vehicle to the destination, timing of turning left and right, and vehicle speed. Various information is transmitted to the HUD device 2.

また、ECU7は、物標探査器8から入力された物標情報に基づいて、物標との距離(例えば車間距離)が予め設定された閾値距離を下回ると判断した場合、車両の乗員に注意喚起を促すための警告情報と共に、図8に示すように、表示画像領域を縮小させるための画像縮小指令をHUD装置2に送信する。そして、例えば車間距離が閾値距離を再度上回ると判断した場合、警告情報に基づく画像表示を解除するとともに、表示画像領域を通常時のサイズに戻すための解除指令をHUD装置2に送信するように構成されている。   In addition, when the ECU 7 determines that the distance to the target (for example, the inter-vehicle distance) is less than a preset threshold distance based on the target information input from the target searcher 8, be careful of the vehicle occupant. An image reduction command for reducing the display image area is transmitted to the HUD device 2 as shown in FIG. For example, when it is determined that the inter-vehicle distance again exceeds the threshold distance, the image display based on the warning information is canceled, and a cancel command for returning the display image area to the normal size is transmitted to the HUD device 2. It is configured.

HUD装置2は、前述のように、ECU7から送られてくる各種情報や各種指令に基づいて画像を表示する制御回路70を備える。また、この制御回路70は、ECU7から画像縮小指令を受信すると、光走査装置10の振幅制御回路50に振幅縮小指令を出力し、ECU7から解除指令を受信すると、光走査装置10の振幅制御回路50に通常駆動指令を出力する。   As described above, the HUD device 2 includes the control circuit 70 that displays an image based on various information and various commands sent from the ECU 7. Further, when receiving an image reduction command from the ECU 7, the control circuit 70 outputs an amplitude reduction command to the amplitude control circuit 50 of the optical scanning device 10, and when receiving a release command from the ECU 7, the amplitude control circuit of the optical scanning device 10. 50 outputs a normal drive command.

これにより、HUD装置2では、図8に示すように、振幅制御回路50が、制御回路70からの振幅縮小指令(換言すればECU7からの画像縮小指令)を入力すると、制御回路70からの通常駆動指令(換言すればECU7からの解除指令)を入力するまでの間、駆動電圧を小さくする設定を行うと共に、減衰力調整回路60が、駆動電圧を印加することにより減衰力を発生させる。その結果、HUD装置2による警告表示時に振動板11の振幅がより早く低下して目標値に到達することになる。その後、ECU7から解除指令を受信することにより、振動板11の振幅が所定の振動モードに応じた値にゆるやかに復帰する。   Accordingly, in the HUD device 2, when the amplitude control circuit 50 receives an amplitude reduction command from the control circuit 70 (in other words, an image reduction command from the ECU 7), as shown in FIG. Until a drive command (in other words, a release command from the ECU 7) is input, the drive voltage is set to be small, and the damping force adjusting circuit 60 generates a damping force by applying the driving voltage. As a result, when the warning is displayed by the HUD device 2, the amplitude of the diaphragm 11 decreases more quickly and reaches the target value. Thereafter, by receiving a release command from the ECU 7, the amplitude of the diaphragm 11 gradually returns to a value corresponding to a predetermined vibration mode.

<効果>
以上説明したように、本実施形態の警告表示システム1では、共振型の光走査装置10において、振動板11の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間を好適に短縮させることができるため、HUD装置2における表示画像領域を縮小する際の応答性を高め、これにより、車両の走行に係る警告表示を行う場合に、車両の乗員に迅速に注意喚起を行うことができる。また、このような警告表示システム1によれば、表示画像領域を縮小することにより表示画像の輝度が高くなることから、車両の走行に係る警告表示を行う場合に、輝度の変化によって車両の乗員に判り易い態様で注意喚起を行うことができる。
<Effect>
As described above, in the warning display system 1 of the present embodiment, when the amplitude of the diaphragm 11 in the resonance state is reduced in the resonance type optical scanning device 10, the amplitude reduction time can be suitably shortened. Therefore, the responsiveness at the time of reducing the display image area in the HUD device 2 can be improved, and thus, when the warning display relating to the traveling of the vehicle is performed, the vehicle occupant can be alerted promptly. Further, according to such a warning display system 1, the brightness of the display image is increased by reducing the display image area. Therefore, when a warning display related to the traveling of the vehicle is performed, a change in the brightness causes a vehicle occupant. It is possible to call attention in an easily understandable manner.

また、既に共振状態にある振動板11では、減衰力によって消費されるエネルギーが小さく、この消費分を補うために供給される駆動電圧を小さくしたところで、振動板11の振幅が目標値に到達するまでの過渡振動を抑制することが困難である。これに対し、本実施形態の光走査装置10では、振動板11の共振状態において、第2駆動部30を介して静電引力を付与することにより、可動部15(対向面15a)と振動板11(側面11d)との隙間距離dを小さくすることで、振動板11が受ける空気抵抗を増大させ、これにより、振動板11の運動エネルギー損失を大きくする。よって、振動系におけるエネルギーを迅速に下げることが可能となり、過渡振動を抑制することができる。したがって、共振型の光走査装置10において、振動板11の共振状態における振幅を低下させる際に振幅低下時間を好適に短縮させることができる。   Further, in the diaphragm 11 already in a resonance state, the energy consumed by the damping force is small, and when the drive voltage supplied to compensate for this consumption is reduced, the amplitude of the diaphragm 11 reaches the target value. It is difficult to suppress the transient vibration up to. On the other hand, in the optical scanning device 10 of the present embodiment, the movable portion 15 (opposing surface 15a) and the diaphragm are applied by applying an electrostatic attractive force via the second drive unit 30 in the resonance state of the diaphragm 11. 11 (side surface 11d), the air resistance received by the diaphragm 11 is increased by reducing the gap distance d, thereby increasing the kinetic energy loss of the diaphragm 11. Therefore, energy in the vibration system can be quickly reduced, and transient vibration can be suppressed. Therefore, in the resonance type optical scanning device 10, when the amplitude of the diaphragm 11 in the resonance state is reduced, the amplitude reduction time can be suitably shortened.

また、光走査装置10では、振動板11の側面11dが、回転軸との距離が最も大きい面(回転軸距離最大面)において可動部15の対向面15aと対向するように配置されている。つまり、振動板11における回転軸距離最大面が振動板11において最も速度が大きい面(速度最大面)であり、振動板11が受ける空気抵抗のうちのせん断力が速度に比例して隙間距離dに反比例することから、振動板11が受けるせん断力を効果的に大きくすることができる。これにより、振動板11が受ける空気抵抗をより増大させることに繋がり、共振型の光走査装置10において、振動板11の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間をより短縮させることができる。   Further, in the optical scanning device 10, the side surface 11 d of the vibration plate 11 is disposed so as to face the facing surface 15 a of the movable portion 15 on the surface having the largest distance from the rotation axis (the rotation axis distance maximum surface). In other words, the rotation axis distance maximum surface in the diaphragm 11 is the surface having the largest speed in the diaphragm 11 (maximum speed surface), and the shearing force of the air resistance received by the diaphragm 11 is proportional to the gap distance d. Therefore, the shearing force applied to the diaphragm 11 can be effectively increased. As a result, the air resistance received by the diaphragm 11 is further increased, and in the resonant optical scanning device 10, when the amplitude of the diaphragm 11 in the resonance state is decreased, the amplitude reduction time can be further shortened. it can.

また、光走査装置10において、可動部15は、対向面15aが中央部に配置されると共に、両端部が支持部13に固定され、中間部が弾性体15bによって構成されている。そして、第2駆動部30は、可動部15の中央部が振動板11の側面11dに向かって変位するように弾性体15bを変形させるアクチュエータ機構31を有している。   Further, in the optical scanning device 10, the movable portion 15 has the opposed surface 15a disposed in the center portion, both end portions are fixed to the support portion 13, and the intermediate portion is constituted by the elastic body 15b. The second drive unit 30 includes an actuator mechanism 31 that deforms the elastic body 15 b so that the central portion of the movable unit 15 is displaced toward the side surface 11 d of the diaphragm 11.

具体的には、アクチュエータ機構31は、可動部15の中間部に設けられた可動側電極部32aと、可動側電極部32aに所定間隔を空けて支持部13に設けられた固定側電極部32bとによって構成され、これらの間に電圧が印加されることで静電引力が発生し、これにより、可動部15の中間部(弾性体15b)が振動板11の回転軸k方向に変形させ、可動部15の中央部(対向面15a)を振動板11の側面11dに向かって好適に変位させることができる。   Specifically, the actuator mechanism 31 includes a movable side electrode portion 32a provided at an intermediate portion of the movable portion 15, and a fixed side electrode portion 32b provided on the support portion 13 with a predetermined interval from the movable side electrode portion 32a. Electrostatic attractive force is generated by applying a voltage between them, thereby causing the intermediate part (elastic body 15b) of the movable part 15 to deform in the direction of the rotation axis k of the diaphragm 11, The central portion (opposing surface 15 a) of the movable portion 15 can be suitably displaced toward the side surface 11 d of the diaphragm 11.

<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施形態のアクチュエータ機構31では、可動側電極部32aが可動部15の中間部に設けられ、固定側電極部32bが支持部13に設けられているが、これに限定されるものではなく、図9に示すように、例えば、可動側電極部32aが可動部15の中央部に設けられ、固定側電極部32bが振動板11の側面11dに設けられてもよい。   For example, in the actuator mechanism 31 of the above embodiment, the movable side electrode portion 32a is provided in the intermediate portion of the movable portion 15, and the fixed side electrode portion 32b is provided in the support portion 13. However, the present invention is not limited to this. Instead, as shown in FIG. 9, for example, the movable side electrode portion 32 a may be provided in the central portion of the movable portion 15, and the fixed side electrode portion 32 b may be provided on the side surface 11 d of the diaphragm 11.

またこの場合、図9に示すように、振動板11の側面11dおよび可動部15の対向面15aは、互いに一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成されることになる。つまり、振動板11が受ける空気抵抗のうちのせん断力がその表面積に比例することから、振動板11が受けるせん断力をより効果的に大きくすることができる。これにより、振動板11が受ける空気抵抗をより増大させることに繋がり、共振型の光走査装置10において、振動板11の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間をより短縮させることが可能となる。   In this case, as shown in FIG. 9, the side surface 11 d of the diaphragm 11 and the opposing surface 15 a of the movable portion 15 are formed in a comb-teeth shape that meshes with each other at a predetermined interval. That is, since the shear force of the air resistance received by the diaphragm 11 is proportional to the surface area, the shear force received by the diaphragm 11 can be increased more effectively. As a result, the air resistance received by the diaphragm 11 is further increased, and in the resonant optical scanning device 10, when the amplitude of the diaphragm 11 in the resonance state is decreased, the amplitude reduction time can be further shortened. It becomes possible.

また、上記実施形態のアクチュエータ機構31および第2電圧印加部32を備える第2駆動部30、ならびに可動部15は、以下の変形例で説明するように各種の態様を採用することができる。なお、第2駆動部30は、以下の変形例に限定されるものではなく、例えばモータ等によって可動部15を変位させるように構成されてもよい。   In addition, the second drive unit 30 including the actuator mechanism 31 and the second voltage application unit 32 and the movable unit 15 according to the above-described embodiment can employ various modes as described in the following modifications. In addition, the 2nd drive part 30 is not limited to the following modifications, For example, you may be comprised so that the movable part 15 may be displaced with a motor etc.

<変形例1>
次に、本実施形態の変形例1としての第2駆動部30および可動部15を説明する。
本変形例1の第2駆動部30では、図10(a)および図10(b)に示すように、アクチュエータ機構31が、振動板11と同一平面上に配置されて、可動部15の中間部と支持部13とを連結し、可動部15の中間部および中央部(対向面15aを含む)が振動板11の側面11dに向かって変位するように、可動部15の両端部に設けられた弾性体15bを変形させる機構である。
<Modification 1>
Next, the 2nd drive part 30 and the movable part 15 as the modification 1 of this embodiment are demonstrated.
In the second drive unit 30 according to the first modification, as shown in FIGS. 10A and 10B, the actuator mechanism 31 is disposed on the same plane as the diaphragm 11, and is intermediate between the movable unit 15. The intermediate portion and the central portion (including the facing surface 15a) of the movable portion 15 are provided at both ends of the movable portion 15 so as to be displaced toward the side surface 11d of the diaphragm 11. This is a mechanism for deforming the elastic body 15b.

なお、本変形例1の弾性体15bは、可動部15の両端部において、可動部15の中間部と支持部13とを連結する弾性リンク部として構成されている。具体的には、捻り振動部12が回転軸kを中心に捻り変形するのに対し、弾性リンク部としての弾性体15bは、図11に示すように、1自由度で略直線動作するように構成されている。本変形例1では、弾性リンク部としての弾性体15bが、振動板11との同一平面上で回転軸k方向に略直線動作するように配置される。   Note that the elastic body 15 b of the first modification is configured as an elastic link portion that connects the intermediate portion of the movable portion 15 and the support portion 13 at both ends of the movable portion 15. Specifically, while the torsional vibration part 12 is twisted and deformed around the rotation axis k, the elastic body 15b as the elastic link part is operated substantially linearly with one degree of freedom as shown in FIG. It is configured. In the first modification, the elastic body 15b as the elastic link portion is arranged so as to operate substantially linearly in the direction of the rotation axis k on the same plane as the diaphragm 11.

一方、本変形例1のアクチュエータ機構31は、弾性部材に多数の圧電素子を重ねて棒状にしたもので、印加電圧に応じて厚み方向に自身の歪みが大きくなる周知の圧電アクチュエータとして構成されている。   On the other hand, the actuator mechanism 31 according to the first modification is a rod-like structure in which a large number of piezoelectric elements are stacked on an elastic member, and is configured as a well-known piezoelectric actuator that increases its strain in the thickness direction in accordance with the applied voltage. Yes.

本変形例の第2電圧印加部32(図3参照)は、通常駆動時には、アクチュエータ機構31に駆動電圧を印加しないようになっている。これにより、圧電アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31が変形しないことから、図10(a)に示すように、隙間距離dをデフォルトの距離に維持する。   The second voltage application unit 32 (see FIG. 3) of this modification is configured not to apply a drive voltage to the actuator mechanism 31 during normal driving. Thereby, since the actuator mechanism 31 as a piezoelectric actuator does not deform | transform, as shown to Fig.10 (a), the clearance gap distance d is maintained by default distance.

一方、過度振動時には、アクチュエータ機構31に駆動電圧を印加するようになっている。これにより、圧電アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31が厚み方向に変形することで、図10(b)に示すように、弾性リンク部としての可動部15が回転軸kに向かって略直線動作し、これにより、可動部15の中間部および中央部(対向面15aを含む)が振動板11の側面11dに向かって変位し、隙間距離dを小さくすることができる。なお、本変形例1のアクチュエータ機構31は、圧電アクチュエータの代わりに、以下の変形例2で述べる熱アクチュエータを用いてもよい。   On the other hand, a drive voltage is applied to the actuator mechanism 31 during excessive vibration. As a result, the actuator mechanism 31 as the piezoelectric actuator is deformed in the thickness direction, so that the movable portion 15 as the elastic link portion moves substantially linearly toward the rotation axis k as shown in FIG. Thus, the intermediate portion and the central portion (including the facing surface 15a) of the movable portion 15 are displaced toward the side surface 11d of the diaphragm 11, and the gap distance d can be reduced. In addition, the actuator mechanism 31 of the first modification may use a thermal actuator described in the following second modification, instead of the piezoelectric actuator.

<変形例2>
次に、本実施形態の変形例2としての第2駆動部30および可動部15を説明する。
本変形例2の第2駆動部30では、図12(a)および図12(b)に示すように、アクチュエータ機構31が、弾性体15bとして可動部15の中間部を構成し、環境温度の上昇に応じて振動板11の回転軸k方向に変形する熱アクチュエータとして構成されている。なお、本変形例2のアクチュエータ機構31にはヒータ55が設けられている。
<Modification 2>
Next, the 2nd drive part 30 and the movable part 15 as the modification 2 of this embodiment are demonstrated.
In the second drive unit 30 of the second modification example, as shown in FIGS. 12A and 12B, the actuator mechanism 31 forms an intermediate portion of the movable unit 15 as an elastic body 15b, and the ambient temperature is reduced. It is configured as a thermal actuator that deforms in the direction of the rotation axis k of the diaphragm 11 in accordance with the rise. The actuator mechanism 31 according to the second modification is provided with a heater 55.

また、本変形例2のアクチュエータ機構31は、図13(a)に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された第1棒状部材51と、酸化シリコンを材料として棒状に形成された第2棒状部材52とが、その長手方向に直交する方向(以下、積層方向D1という)に沿って積層されて構成されている。またアクチュエータ機構31は、温度が室温である状況下で、第1棒状部材51および第2棒状部材52が初期形状として例えば直線状となるように形成されている。なお、アクチュエータ機構31の初期形状はこれに限るものではない。   In addition, as shown in FIG. 13A, the actuator mechanism 31 according to the second modification includes a first rod-shaped member 51 formed in a rod shape using silicon as a material, and a second rod formed in a rod shape using silicon oxide as a material. The rod-shaped member 52 is configured to be stacked along a direction orthogonal to the longitudinal direction (hereinafter referred to as a stacking direction D1). In addition, the actuator mechanism 31 is formed so that the first rod-shaped member 51 and the second rod-shaped member 52 have, for example, a linear shape as an initial shape under a situation where the temperature is room temperature. The initial shape of the actuator mechanism 31 is not limited to this.

なお、シリコンおよび酸化シリコンの熱膨張率はそれぞれ、(2.6×10-6)および(0.5×10-6)である。このため、温度が室温より低い状況下では、図13(b)に示すように、シリコンは、酸化シリコンよりも大きく収縮する(矢印D2を参照)。これにより、アクチュエータ機構31は、温度が室温より低くなると、第1棒状部材51と第2棒状部材52との接合面を挟んで第2棒状部材52(酸化シリコン)の外側面が凸になるように撓む。   The thermal expansion coefficients of silicon and silicon oxide are (2.6 × 10 −6) and (0.5 × 10 −6), respectively. For this reason, under the condition where the temperature is lower than the room temperature, as shown in FIG. 13B, silicon contracts more than silicon oxide (see arrow D2). Thus, when the temperature of the actuator mechanism 31 is lower than room temperature, the outer surface of the second rod-shaped member 52 (silicon oxide) is convex with the joint surface between the first rod-shaped member 51 and the second rod-shaped member 52 interposed therebetween. Bend.

一方、温度が室温より高い状況下では、図13(c)に示すように、シリコンは、酸化シリコンよりも大きく膨張する(矢印D3を参照)。これにより、アクチュエータ機構31は、温度が室温より高くなると、第1棒状部材51と第2棒状部材52との接合面を挟んで第1棒状部材51(シリコン)の外側面が凸になるように撓む。   On the other hand, under a situation where the temperature is higher than room temperature, as shown in FIG. 13C, silicon expands more than silicon oxide (see arrow D3). Thereby, when the temperature becomes higher than the room temperature, the actuator mechanism 31 is configured such that the outer surface of the first rod-shaped member 51 (silicon) is convex with the joint surface between the first rod-shaped member 51 and the second rod-shaped member 52 interposed therebetween. Bend.

そして、本変形例2において、熱アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31は、振動板11との同一平面上で積層方向D1が回転軸kを向くように配置され、且つ、第2棒状部材52が捻り振動部12に近い側、第1棒状部材51が捻り振動部12に遠い側となるように配置される。   In the second modification, the actuator mechanism 31 as a thermal actuator is arranged so that the stacking direction D1 faces the rotation axis k on the same plane as the vibration plate 11, and the second rod-shaped member 52 is twisted and vibrated. The first rod-like member 51 is disposed on the side closer to the portion 12 and on the side farther from the torsional vibration portion 12.

なお、上記例では、第1棒状部材51がシリコンを材料とする部材であり、第2棒状部材52が例えばシリコンを熱酸化することにより形成される酸化シリコンを材料とする部材である構成について説明したが、例えば、以下のような熱アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31の構成も考えられる。   In the above example, the first rod-like member 51 is a member made of silicon, and the second rod-like member 52 is a member made of, for example, silicon oxide formed by thermally oxidizing silicon. However, for example, the following configuration of the actuator mechanism 31 as a thermal actuator is also conceivable.

具体的には、熱アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31は、図14(a)−(c)に示すように、シリコンを材料として棒状に形成された第2棒状部材52としてのシリコン部材52aと、第2棒状部材52の表面に積層方向D1に沿って積層された第1棒状部材51としての圧電体部材51aとから構成される。   Specifically, as shown in FIGS. 14A to 14C, an actuator mechanism 31 as a thermal actuator includes a silicon member 52a as a second rod-shaped member 52 formed in a rod shape using silicon as a material, It is comprised from the piezoelectric material member 51a as the 1st rod-shaped member 51 laminated | stacked on the surface of the 2 rod-shaped member 52 along the lamination direction D1.

圧電体部材51aは、絶縁体からなる薄膜圧電素子と、薄膜圧電素子の表面に積層方向D1に沿って積層された2つの電極とを有している。なお、これらの電極は、薄膜圧電素子に比べてさらに厚みが小さく形成されている。また、圧電体部材51aでは、2つの電極のうち、シリコン部材52aの上面と薄膜圧電素子の下面とに接する方の電極として白金(Pt)が用いられ、薄膜圧電素子の上面に接する方の電極として金(Au)が用いられる。そして、Auの電極を正極、Ptの電極を負極(GND)として、一定電圧が印加されるように構成される。   The piezoelectric member 51a includes a thin film piezoelectric element made of an insulator, and two electrodes stacked along the stacking direction D1 on the surface of the thin film piezoelectric element. Note that these electrodes are formed with a thickness smaller than that of the thin film piezoelectric element. Moreover, in the piezoelectric member 51a, platinum (Pt) is used as an electrode in contact with the upper surface of the silicon member 52a and the lower surface of the thin film piezoelectric element, and the electrode in contact with the upper surface of the thin film piezoelectric element. Gold (Au) is used. A constant voltage is applied with the Au electrode as the positive electrode and the Pt electrode as the negative electrode (GND).

このように構成された圧電体部材51aでは、例えば温度が室温である状況下において、一対の電極間に一定電圧が印加されると、薄膜圧電素子が膨張する。この印加電圧を調整することにより、図14(b)に示すように、室温状況下における圧電体部材51aの歪みの大きさを初期値として決めることができる。   In the piezoelectric member 51a configured as described above, for example, in a situation where the temperature is room temperature, when a constant voltage is applied between the pair of electrodes, the thin film piezoelectric element expands. By adjusting the applied voltage, as shown in FIG. 14B, the magnitude of distortion of the piezoelectric member 51a under the room temperature condition can be determined as an initial value.

一方、このように外部から応力を受けない状態で一定電圧を印加したときに生じる歪みの大きさを表す場合の係数として、圧電d定数(圧電歪定数)が定義されている。特に、この圧電歪定数のうち、d31定数は、薄膜圧電素子の長さが変化する割合を表し、温度が高くなるほど大きくなることが知られている(例えば「塩嵜忠著『圧電材料とその応用』シーエムシー出版,2002年」参照)。   On the other hand, a piezoelectric d constant (piezoelectric strain constant) is defined as a coefficient in the case of expressing the magnitude of strain generated when a constant voltage is applied in a state where no external stress is applied. In particular, among the piezoelectric strain constants, the d31 constant represents the rate at which the length of the thin film piezoelectric element changes, and is known to increase as the temperature increases (for example, “Tadao Shiogama,” Application ”See CMC Publishing, 2002”).

つまり、d31定数は、一定値ではなく、温度依存性を有している。このため、温度が室温より高い状況下では、図14(a)に示すように、薄膜圧電素子を室温時の状態から膨張させることができる(矢印D4を参照)。これにより、アクチュエータ機構31では、温度が室温よりも高くなると、圧電体部材51aとシリコン部材52aとの接合面を挟んで圧電体部材51aの外側面が初期値よりも大きく凸になるように撓む。   That is, the d31 constant is not a constant value but has temperature dependence. For this reason, under a situation where the temperature is higher than room temperature, the thin film piezoelectric element can be expanded from the state at room temperature as shown in FIG. 14A (see arrow D4). Thereby, in the actuator mechanism 31, when the temperature becomes higher than room temperature, the outer surface of the piezoelectric member 51a is bent so as to be larger than the initial value across the joining surface between the piezoelectric member 51a and the silicon member 52a. Mu

一方、温度が室温より低い状況下では、図14(c)に示すように、薄膜圧電素子を室温時の状態から収縮させることができる(矢印D5を参照)。これにより、アクチュエータ機構31では、温度が室温よりも低くなると、圧電体部材51aとシリコン部材52aとの接合面を挟んで圧電体部材51aの外側面が初期値よりも小さく凸になるように撓む。   On the other hand, under the condition where the temperature is lower than room temperature, the thin film piezoelectric element can be contracted from the state at room temperature as shown in FIG. 14C (see arrow D5). As a result, when the temperature is lower than room temperature, the actuator mechanism 31 bends so that the outer surface of the piezoelectric member 51a is smaller than the initial value with the joint surface between the piezoelectric member 51a and the silicon member 52a interposed therebetween. Mu

なお、以下では、説明の重複を避けるため、アクチュエータ機構31が第1棒状部材51および第2棒状部材52を有する構成を前提に説明し、第1棒状部材51を圧電体部材51a、第2棒状部材52をシリコン部材52aにそれぞれ置き換え可能であるものとする。   In the following, in order to avoid duplication of explanation, the actuator mechanism 31 will be described on the assumption that the first rod-like member 51 and the second rod-like member 52 are provided. The first rod-like member 51 is composed of the piezoelectric member 51a and the second rod-like member. It is assumed that the member 52 can be replaced with the silicon member 52a.

ここで、本変形例の第2電圧印加部32(図3参照)は、通常駆動時には、ヒータ55に駆動電圧を印加しないようになっている。これにより、環境温度は室温に近い温度となり、熱アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31が変形しないことから、図12(a)に示すように、隙間距離dをデフォルトの距離に維持する。   Here, the second voltage application unit 32 (see FIG. 3) of the present modification does not apply a drive voltage to the heater 55 during normal driving. As a result, the ambient temperature becomes a temperature close to room temperature, and the actuator mechanism 31 as a thermal actuator is not deformed, so that the gap distance d is maintained at the default distance as shown in FIG.

一方、過度振動時には、ヒータ55に駆動電圧を印加することにより、環境温度を上昇させるようになっている。これにより、高温時には、熱アクチュエータとしてのアクチュエータ機構31において、第1棒状部材51と第2棒状部材52との接合面を挟んで第1棒状部材51(シリコン)の外側面が凸になるように変形することで、図12(b)に示すように、可動部15の中央部(対向面15aを含む)が振動板11の側面11dに向かって変位し、隙間距離dを小さくすることができる。   On the other hand, during excessive vibration, the environmental temperature is raised by applying a drive voltage to the heater 55. Thereby, at the time of high temperature, in the actuator mechanism 31 as a thermal actuator, the outer surface of the first rod-shaped member 51 (silicon) is convex with the joint surface between the first rod-shaped member 51 and the second rod-shaped member 52 interposed therebetween. By deforming, as shown in FIG. 12B, the central portion (including the facing surface 15a) of the movable portion 15 is displaced toward the side surface 11d of the diaphragm 11, and the gap distance d can be reduced. .

また、このようにヒータ55によって環境温度を上昇させる構成では、温度上昇によって粘性が大きくなることから、振動板11の側面11dが受ける空気抵抗をさらに増大させることができるので、振動板11の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅停会時間をさらに短縮させることができる。   Further, in the configuration in which the environmental temperature is raised by the heater 55 in this way, the viscosity increases as the temperature rises, so that the air resistance received by the side surface 11d of the diaphragm 11 can be further increased. When the amplitude in the state is reduced, the amplitude suspension time can be further shortened.

なお、本変形例2では、例えば、図15に示すように、振動板11の側面11dおよび可動部15の対向面15aが、互いに一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成されてもよい。この場合、振動板11が受ける空気抵抗のうちのせん断力がその表面積に比例することから、振動板11が受けるせん断力をより効果的に大きくすることができる。これにより、振動板11が受ける空気抵抗をより増大させることに繋がり、共振型の光走査装置10において、振動板11の共振状態における振幅を低下させる際にその振幅低下時間をさらに短縮させることが可能となる。   In the second modification, for example, as shown in FIG. 15, the side surface 11 d of the diaphragm 11 and the facing surface 15 a of the movable portion 15 may be formed in a comb-teeth shape that meshes with each other with a predetermined interval. In this case, since the shear force of the air resistance received by the diaphragm 11 is proportional to the surface area, the shear force received by the diaphragm 11 can be increased more effectively. As a result, the air resistance received by the diaphragm 11 is further increased, and in the resonance type optical scanning device 10, when the amplitude of the diaphragm 11 in the resonance state is decreased, the amplitude reduction time can be further shortened. It becomes possible.

1…警告表示システム、2…HUD装置、3…レーザ光源、4…遠方拡大光学系、8…物標探査器、10…光走査装置、10a…走査ミラー、11…振動板、11a…光反射部、11b…内ジンバル、11c…外ジンバル、11d…側面、12…捻り振動部、12a…第1捻り弾性部材、12b…第2捻り弾性部材、12c…第3捻り弾性部材、13…支持部、13a,13b,13c…固定端、14…ミラー固定枠、15…可動部、15a…対向面、15b…弾性体、20…第1駆動部、21…段差付き静電櫛歯アクチュエータ、21a…可動櫛歯、21b…固定櫛歯、22…第1電圧印加部、30…第2駆動部、31…アクチュエータ機構、32…第2電圧印加部、32a…可動側電極部、32b…固定側電極部、40…振幅センサ、50…振幅制御回路、51…第1棒状部材、51b…薄膜圧電素子、52…第2棒状部材、52a…シリコン部材、55…ヒータ、60…減衰力調整回路、70…制御回路、JS…重心、d…隙間距離、h,i,j,k…回転軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Warning display system, 2 ... HUD apparatus, 3 ... Laser light source, 4 ... Distant expansion optical system, 8 ... Target probe, 10 ... Optical scanning apparatus, 10a ... Scanning mirror, 11 ... Diaphragm, 11a ... Light reflection 11b: inner gimbal, 11c: outer gimbal, 11d: side surface, 12 ... torsional vibration part, 12a ... first torsion elastic member, 12b ... second torsion elastic member, 12c ... third torsion elastic member, 13 ... support part , 13a, 13b, 13c ... fixed end, 14 ... mirror fixing frame, 15 ... movable part, 15a ... opposing surface, 15b ... elastic body, 20 ... first drive part, 21 ... electrostatic comb actuator with step, 21a ... Movable comb teeth, 21b ... fixed comb teeth, 22 ... first voltage application unit, 30 ... second drive unit, 31 ... actuator mechanism, 32 ... second voltage application unit, 32a ... movable side electrode unit, 32b ... fixed side electrode 40, amplitude sensor, 5 ... Amplitude control circuit, 51 ... first rod member, 51b ... thin film piezoelectric element, 52 ... second rod member, 52a ... silicon member, 55 ... heater, 60 ... damping force adjustment circuit, 70 ... control circuit, JS ... center of gravity, d: Clearance distance, h, i, j, k: Rotating shaft.

Claims (10)

光ビームを反射させる走査ミラーを有する振動板と、
前記振動板の重心を通る同一直線上に配置されて捻り振動する一対の捻り振動部と、
前記捻り振動部を介在して前記振動板を支持する支持部と、
前記一対の捻り振動部を回転軸として前記振動板を共振させるために予め設定された加振力を発生させる第1駆動手段と、
前記振動板の側面に対向する対向面を有する可動部と、
前記対向面と前記振動板の側面との距離を隙間距離として、該隙間距離が変化する方向に少なくとも前記対向面を含む前記可動部の一部を変位させるアクチュエータ機構を有し、該アクチュエータ機構に電圧を印加する、または、該アクチュエータ機構の環境温度を上昇させるためにヒータを加熱することにより、予め設定された作用力を発生させる第2駆動手段と、
前記第1駆動手段および前記第2駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記振動板の共振状態における振幅を目標値に維持させる場合、該目標値に応じた前記加振力を設定し、前記振幅を低下させる際に該振幅が目標値に到達するまでの時間を短縮させる場合、前記隙間距離が小さくなるように前記作用力を設定することを特徴とする光走査装置。
A diaphragm having a scanning mirror for reflecting the light beam;
A pair of torsional vibration parts that are arranged on the same straight line passing through the center of gravity of the diaphragm and torsionally vibrate;
A support part for supporting the diaphragm via the torsional vibration part;
First driving means for generating a preset excitation force to resonate the diaphragm with the pair of torsional vibration portions as rotation axes;
A movable part having a facing surface facing the side surface of the diaphragm;
An actuator mechanism for displacing at least a part of the movable part including the facing surface in a direction in which the gap distance changes, wherein a distance between the facing surface and the side surface of the diaphragm is a clearance distance; Second driving means for generating a preset acting force by applying a voltage or heating a heater to increase the environmental temperature of the actuator mechanism ;
Control means for controlling the first drive means and the second drive means;
With
The control means sets the excitation force according to the target value when the amplitude of the diaphragm in the resonance state is maintained at the target value, and the amplitude reaches the target value when the amplitude is decreased. In the case of shortening the time until the optical scanning device, the acting force is set so that the gap distance is reduced.
前記振動板の側面は、前記回転軸との距離が最も大きい面であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein a side surface of the diaphragm is a surface having the largest distance from the rotation shaft. 前記可動部は、前記対向面が中央部に配置されると共に、両端部が前記支持部に固定され、該中央部と両端部との間における部位を中間部とし、該中間部および両端部のうち少なくとも一方が弾性体によって構成されており、
前記第2駆動手段は、前記アクチュエータ機構として、前記可動部の中央部が前記振動板の側面に向かって変位するように前記弾性体を変形させる機構を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光走査装置。
The movable portion has the opposed surface arranged in the center portion, and both end portions are fixed to the support portion, and a portion between the center portion and both end portions is defined as an intermediate portion. At least one of them is constituted by an elastic body,
It said second drive means, said as the actuator mechanism, according to claim 1, characterized in that it comprises the Ru Organization deforming the elastic member so that the central portion is displaced toward the side surface of the vibration plate of the movable portion Alternatively, the optical scanning device according to claim 2.
前記アクチュエータ機構は、前記可動部の中間部および中央部の少なくとも一方に設けられた可動側電極部と、該可動側電極部に所定間隔を空けて前記支持部および前記振動板の少なくとも一方に設けられた固定側電極部とによって構成され、
前記第2駆動手段は、前記可動側電極部と前記固定側電極部との間に電圧を印加することにより、前記作用力として前記可動側電極部と前記固定側電極部との間に静電引力を発生させることを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。
The actuator mechanism is provided on at least one of the movable side electrode portion provided in at least one of the intermediate portion and the central portion of the movable portion, and the support portion and the diaphragm at a predetermined interval from the movable side electrode portion. The fixed-side electrode portion formed,
The second driving means applies a voltage between the movable side electrode portion and the fixed side electrode portion, thereby electrostatically acting between the movable side electrode portion and the fixed side electrode portion as the acting force. The optical scanning device according to claim 3, wherein an attractive force is generated.
前記可動側電極部は、前記可動部の中間部にそれぞれ設けられ、
前記固定側電極部は、前記支持部に固定されていることを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
The movable electrode part is provided in an intermediate part of the movable part,
The optical scanning device according to claim 4, wherein the fixed-side electrode portion is fixed to the support portion.
前記可動側電極部は、前記可動部の中央部に設けられ、
前記固定側電極部は、前記振動板の側面に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
The movable electrode portion is provided in a central portion of the movable portion,
The optical scanning device according to claim 4, wherein the fixed-side electrode portion is provided on a side surface of the diaphragm.
前記アクチュエータ機構は、前記可動部の中間部と前記支持部とを連結し、印加電圧に応じて自身の歪みが大きくなる圧電アクチュエータであって、
前記第2駆動手段は、前記圧電アクチュエータに電圧を印加することにより、前記作用力として前記可動部の中央部に対する引張力を前記圧電アクチュエータに発生させることを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。
The actuator mechanism is a piezoelectric actuator that connects an intermediate part of the movable part and the support part, and increases its own strain according to an applied voltage,
4. The light according to claim 3, wherein the second driving unit applies a voltage to the piezoelectric actuator to cause the piezoelectric actuator to generate a tensile force with respect to a central portion of the movable portion as the acting force. Scanning device.
前記アクチュエータ機構は、前記弾性体として前記可動部の中間部を構成し、環境温度
の上昇に応じて前記振動板の回転軸に向かって変形する熱アクチュエータであって、
前記第2駆動手段は、環境温度を上昇させるためにヒータを加熱することにより、前記作用力として前記可動部の中央部に対する推進力を前記熱アクチュエータに発生させることを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。
The actuator mechanism is a thermal actuator that constitutes an intermediate part of the movable part as the elastic body, and is deformed toward the rotation axis of the diaphragm in response to an increase in environmental temperature,
The said 2nd drive means generates the driving force with respect to the center part of the said movable part to the said thermal actuator as said action force by heating a heater in order to raise environmental temperature, The said actuator is characterized by the above-mentioned. The optical scanning device described.
前記振動板の側面および前記可動部の対向面は、互いに一定間隔を空けて噛み合う櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の光走査装置。   9. The light according to claim 1, wherein a side surface of the diaphragm and a facing surface of the movable portion are formed in a comb-teeth shape that meshes with each other at a predetermined interval. Scanning device. 車両に搭載されて光ビームを走査する光走査装置を有し、該光走査装置から出射された映像光からなる画像を、該車両の乗員に虚像として視認させるように表示するヘッドアップディスプレイ装置と、
前記ヘッドアップディスプレイ装置における画像表示制御を行う車載制御装置と、
を備え、
前記車載制御装置は、前記ヘッドアップディスプレイ装置を介して前記車両の走行に係る警告表示を行う場合、表示画像領域を縮小させるための縮小指令を出力し、
前記光走査装置は、
光ビームを反射させる走査ミラーを有する振動板と、
前記振動板の重心を通る同一直線上に配置されて捻り振動する一対の捻り振動部と、
前記捻り振動部を介在して前記振動板を支持する支持部と、
前記一対の捻り振動部を回転軸として前記振動板を共振させるために予め設定された加振力を発生させる第1駆動手段と、
前記振動板の側面に対向する対向面を有する可動部と、
前記対向面と前記振動板の側面との距離を隙間距離として、該隙間距離が変化する方向に少なくとも前記対向面を含む前記可動部の一部を変位させるアクチュエータ機構を有し、該アクチュエータ機構に電圧を印加する、または、該アクチュエータ機構の環境温度を上昇させるためにヒータを加熱することにより、予め設定された作用力を発生させる第2駆動手段と、
前記第1駆動手段および前記第2駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記振動板の共振状態における振幅を目標値に維持させる場合、該目標値に応じた前記加振力を設定し、前記車載制御装置からの縮小指令を入力することにより、前記振幅を低下させる際に該振幅が目標値に到達するまでの時間を短縮させる場合、前記隙間距離が小さくなるように前記作用力を設定することを特徴とする警告表示システム。
A head-up display device that has an optical scanning device that is mounted on a vehicle and scans a light beam, and displays an image made of video light emitted from the optical scanning device so that a passenger of the vehicle can visually recognize the image as a virtual image; ,
An in-vehicle control device that performs image display control in the head-up display device;
With
The in-vehicle control device outputs a reduction command for reducing the display image area when performing a warning display related to the traveling of the vehicle via the head-up display device,
The optical scanning device includes:
A diaphragm having a scanning mirror for reflecting the light beam;
A pair of torsional vibration parts that are arranged on the same straight line passing through the center of gravity of the diaphragm and torsionally vibrate;
A support part for supporting the diaphragm via the torsional vibration part;
First driving means for generating a preset excitation force to resonate the diaphragm with the pair of torsional vibration portions as rotation axes;
A movable part having a facing surface facing the side surface of the diaphragm;
An actuator mechanism for displacing at least a part of the movable part including the facing surface in a direction in which the gap distance changes, wherein a distance between the facing surface and the side surface of the diaphragm is a clearance distance; Second driving means for generating a preset acting force by applying a voltage or heating a heater to increase the environmental temperature of the actuator mechanism ;
Control means for controlling the first drive means and the second drive means;
With
When the control means maintains the amplitude in the resonance state of the diaphragm at a target value, the excitation means according to the target value is set, and by inputting a reduction command from the in-vehicle control device, A warning display system, wherein when the amplitude is reduced, when the time until the amplitude reaches a target value is shortened, the acting force is set so that the gap distance becomes small.
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