CN111948804A - 光学扫描单元以及光学设备 - Google Patents

光学扫描单元以及光学设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111948804A
CN111948804A CN202010152596.2A CN202010152596A CN111948804A CN 111948804 A CN111948804 A CN 111948804A CN 202010152596 A CN202010152596 A CN 202010152596A CN 111948804 A CN111948804 A CN 111948804A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light receiver
swing angle
shielding portion
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010152596.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111948804B (zh
Inventor
田中史记
武田大司
种桥健治
藤田健一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Funai Electric Co Ltd
Original Assignee
Funai Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Funai Electric Co Ltd filed Critical Funai Electric Co Ltd
Publication of CN111948804A publication Critical patent/CN111948804A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111948804B publication Critical patent/CN111948804B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0414—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or plane beam-splitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/4473—Phototransistor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

本发明提供一种光学扫描单元，其包括镜部件、振动发生器，光学传感器和遮光部。所述镜部件包括用于反射光的反射部分。当施加交流电压时，所述振动发生器使所述镜部件围绕特定的摆动轴摆动。所述光学传感器包括光发射器和用于接收从所述光发射器发射的光的光接收器。所述遮光部设置于所述镜部件以与所述镜部件一起摆动。所述遮光部遮挡从所述光发射器发射的光。所述光接收器还包括第一光接收器和第二光接收器，所述第一光接收器相对于所述遮光部的摆动角范围的中心位置设置在一个摆动角侧，所述第二光接收器相对于所述摆动角范围的所述中心位置设置在另一个摆动角侧。

Description

光学扫描单元以及光学设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月16日提交的日本专利申请No.2019-92866的优先权。日本专利申请No.2019-92866的全部公开内容通过引用结合于本申请。
技术领域
本发明涉及一种光学扫描单元以及光学设备。具体而言，本发明涉及光学扫描单元和光学设备，所述光学扫描单元包括用于使镜部件围绕特定摆动轴振动的振动发生器，所述光学设备包括所述光学扫描单元。
背景技术
以往，已知包括使镜部件围绕特定摆动轴摆动的振动发生器的光学扫描单元(例如，参见公开号H5-45603的日本专利申请(专利文献1))。
专利文献1公开了共振扫描仪(光学扫描单元)，其包括扫描镜(镜部件)、致动器(振动发生器)、致动器驱动器、振动检测器和误差检测器。对于专利文献1中所记载的共振扫描仪，所述扫描镜经由扭转弹簧与所述致动器连接。所述致动器驱动器通过接近扫描镜的共振频率的交流信号驱动所述致动器，从而使所述扫描镜共振。两个所述振动检测器被设置在所述扫描镜的偏转角(扫描镜摆动的角度)的角度范围的中心位置的一侧的不同角度位置处，并且两个所述振动检测器中的每一个独立地检测所述扫描镜的所述振动位置(偏转角)。所述误差检测器通过将与所述振动检测器的检测输出之间的差异相对应的检测信号与特定的预设信号进行比较，计算出误差信号以保持所述扫描镜的振幅恒定。然后基于所计算的误差信号驱动所述致动器驱动器。
发明内容
然而，对于专利文献1中的所述共振扫描仪(光学扫描单元)，所述两个振动检测器都设置在所述扫描镜的所述偏转角范围的所述中心位置的一侧，因此，当所述扫描镜的所述偏转角范围的所述中心位置从初始设计位置相对于所述偏转角范围的所述中心位置移位(移动，shift)到另一侧时，所述两个振动检测器中的一个(在远离偏转角范围的中心位置的远侧的振动检测器)可能不被包括在扫描镜的偏转角范围内。在这种情况下，扫描镜的偏转角不能被未包括在扫描镜的偏转角范围内的振动检测器检测到。因此，对于专利文献1中公开的共振扫描仪，在因环境温度的变化等而使扫描镜的偏转角范围的中心位置从初始设计位置相对于偏转角范围的中心位置向另一侧移位的情况下，则存在难以精确地检测扫描镜的偏转角的问题。
本发明的目的之一在于提供光学扫描单元以及光学设备，采用其即使在扫描镜的偏转角范围的中心位置因环境温度的变化等而从初始设计位置移位的情况下，也能够精确地感测镜部件的偏转角。
[1]鉴于已知技术的状态并且根据本发明的第一方面，光学扫描单元包括镜部件、振动发生器、光学传感器和遮光部。所述镜部件包括用于反射光的反射部分。所述振动发生器被配置为当施加交流电压时使所述镜部件围绕特定摆动轴摆动。所述光学传感器包括光发射器和用于接收从所述光发射器发射的光的光接收器。所述遮光部设置于所述镜部件以便与所述镜部件一起摆动。所述遮光部被配置为遮挡从所述光发射器发射的光。所述光接收器还包括第一光接收器和第二光接收器，所述第一光接收器相对于所述遮光部的摆动角范围的中心位置设置在一个摆动角侧，所述第二光接收器相对于所述摆动角范围的中心位置设置在另一个摆动角侧。
关于根据本发明第一方面的光学扫描单元，如上所述，所述光学传感器的所述第一光接收器设置在所述遮光部的摆动角范围的所述中心位置的一个摆动角侧，所述第二光接收器设置在所述摆动角范围的所述中心位置的另一个摆动角侧。因此，即使所述遮光部从设计初始位置移位到相对于所述摆动角范围的所述中心位置的一个摆动角侧或另一个摆动角侧，所述光学传感器的所述第一光接收器或所述第二光接收器将不太可能不被包括在所述遮光器的所述摆动角范围(所述镜部件的所述摆动角范围)内，因此不能基于入射在第一光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角，或者不能基于入射在所述第二光接收器上的光来检测所述镜部件的偏转角的可能性较小。其结果是，即使在所述镜部件的所述偏转角范围的所述中心位置因环境温度的变化等而从初始设计位置移动的情况下，也能够精确地感测所述镜部件的所述偏转角。这种效果对于在环境温度变化相对较大的环境中使用的光学扫描单元，例如安装在车辆上的的光学扫描单元是特别显著的。
[2]根据上述光学扫描单元的优选实施方式，优选地，第一光接收器相对于所述摆动角范围的所述中心位置设置在一个摆动角侧并且相对于所述摆动角范围的所述一个摆动角侧的端部设置在中心位置侧，所述第二光接收器相对于所述摆动角范围的所述中心位置设置在另一个摆动角侧且相对于所述摆动角范围的所述另一个摆动角侧的端部设置在中心位置侧。根据该结构，能够使所述遮光部以跨越第一光接收器的位置和第二光接收器的位置的方式摆动。因此，即使当所述遮光部从所述初始设计位置移位到所述摆动角范围的一个摆动角侧时，不能基于入射于设置在所述摆动角范围的另一个摆动角侧的所述第二光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角的可能性较小。另外，即使当所述遮光部从所述初始设计位置移位到所述摆动角范围的另一个摆动角侧时，不能基于入射于设置在所述摆动角范围的一个摆动角侧的所述第一光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角的可能性较小。其结果是，即使当所述遮光部从所述初始设计位置移位到所述摆动角范围的一个摆动角侧或者另一个摆动角侧时，不能基于入射到所述第一光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角，或者不能基于入射到所述第二光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角的可能性较小。
[3]根据上述光学扫描单元中的任一个的优选实施方式，优选地，如果所述遮光部在设置有所述第一光接收器和所述第二光接收器的光接收器排列方向上具有宽度，则所述遮光部的所述宽度小于所述第一光接收器的与所述第二光接收器相反(相对，opposite)侧的端部和所述第二光接收器的与所述第一光接收器相反(相对，opposite)侧的端部之间的距离。根据该结构，在所述遮光部设置在所述摆动角范围的所述中心位置的状态下，可以所述由第一光接收器和所述第二光接收器两者检测从所述光发射器发射的光。其结果是，在所述遮光部已经停止以用于装置的组装，维护等的静止状态下，通过比较由所述第一光接收器和所述第二光接收器检测到的光量，可以容易地将所述遮光部定位(居中)在所述摆动角范围的所述中心位置。
[4]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述遮光部的所述宽度不小于所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的距离。根据该结构，在所述遮光部设置在所述摆动角范围的所述中心位置的状态下，所述遮光部覆盖所述第一光接收器和所述第二光接收器两者的一部分，因此当所述遮光部移动到所述摆动角范围的一个摆动角侧或另一个摆动角侧时，可以改变由所述第一光接收器和所述第二光接收器检测的光量。其结果是，能够精确地对比由所述第一光接收器和所述第二光接收器检测的光量，由此能够在设备组装、维护等期间将所述遮光部精确地定位(居中)于摆所述动角范围的所述中心位置。
[5]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述遮光部的宽度小于所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的距离。在此，在所述遮光部摆动的摆动状态下，所述遮光部遮挡入射到所述光接收器上的光的所述角度范围随着所述遮光部的宽度而增大，因此所述遮光部跨越所述光接收器所需的所述角度范围更大。因此，根据上述结构，所述遮光部的宽度小于当所述遮光部在所述光接收器排列方向上具有不小于所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的距离的宽度时的宽度，因此可以减小在所述遮光部已经摆动的摆动状态下所述遮光部跨越所述第一光接收器和所述第二光接收器所需的所述角度范围。其结果是，即使当所述摆动角范围(所述偏转角的大小)减小时，所述遮光部也可以摆动以跨越设置所述第一光接收器的位置和设置所述第二光接收器的位置，因此即使所述镜部件的所述偏转角较小，也可以精确地检测所述镜部件的所述偏转角。
[6]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述光学扫描单元还包括控制器，所述控制器被配置为执行控制以使所述镜部件摆动，以使得所述遮光部沿着配置有所述第一光接收器和第二光接收器的光接收器排列方向跨越所述第一光接收器和所述第二光接收器，所述控制器还被配置成基于所述遮光部在所述摆动角范围的一个摆动角侧和另一个摆动角侧之间跨越所述第一光接收器和所述第二光接收器的第一时段来控制施加到所述振动发生器的交流电压。在此，在所述遮光部已经摆动的摆动状态中的所述遮光部的所述偏转角的时间和位置分别由横轴和纵轴表示的正弦波形中，所述遮光部跨越所述第一光接收器和所述第二光接收器的上述第一时段不包括所述正弦波形的折叠部分，因此斜率(偏转角(纵轴)相对于时间(横轴)的比例变化(角速度))的比例变化(角加速度)相对较小。另一方面，分别发生在所述摆动角范围的一个摆动角侧和另一个摆动角侧以便夹住上述第一时段的、遮光部不遮挡入射到所述第一光接收器上的光的时段和所述遮光部不遮挡入射到所述第二光接收器上的光的时段包括所述正弦波形的所述折叠部分，因此所述斜率的比例变化相对较大。当所述遮光部从所述初始设计位置移位到相对于所述摆动角范围的中心位置的一个摆动角侧或者另一个摆动角侧时(相当于所述正弦波形相对于所述偏转角(纵轴)的所述初始位置偏离到所述纵轴的一侧或另一侧的摆动状态)，上述斜率的比例变化相对较大(摆动状态移位)的时段的长度(横轴)变化较大，反之，上述斜率的比例变化相对较小的时段的长度(横轴)发生相对较小的变化(上述移位的影响较小)。因此，根据上述结构，能够基于所述正弦波形中的上述移位影响较小的时段(第一时段)控制施加到所述振动发生器的交流电压。其结果是，如果控制施加到所述振动发生器的交流电压，以使得所述第一时段成为基于所述移位的影响较小的所述第一时段而预先计算的目标值，则即使在所述遮光部中发生上述移位，仍将能够精确地执行用于将所述摆动角范围(偏转角)的大小设置为期望值的控制。
[7]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述第一时段是在所述遮光部从一个摆动角侧到另一个摆动角侧的移动中当从入射在所述第一光接收器上的光的遮挡开始时直到入射在所述第二光接收器上的光的遮挡结束时的时段，以及在所述遮光部从另一个摆动角侧到一个摆动角侧的移动中当从入射在所述第二光接收器上的光的遮挡开始时直到入射在所述第一光接收器上的光的遮挡结束时的时段中的至少一个。根据该结构，基于在所述遮光部从所述摆动角范围的一个摆动角侧向另一个摆动角侧移动中从入射至所述第一光接收器的光的遮挡开始起至入射至所述第二光接收器的光的遮挡结束时为止的时段，或者在所述遮光部从所述摆动角范围的另一个摆动角侧向一个摆动角侧移动中从入射至所述第二光接收器的光的遮挡开始至入射至所述第一光接收器的光的遮挡结束时为止的时段，获得所述第一时段，并且能够基于正弦波形中上述移位小的时段(第一时段)，可靠地控制施加至所述振动发生器的交流电压。
[8]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，如果当所述遮光部处于所述遮光部不跨越所述第一光接收器的摆动状态时，所述控制器被配置为基于第二时段而不是所述第一时段来控制施加到所述振动发生器的交流电压，即，是所述遮光部位于相对于所述遮光部遮挡入射到所述第二光接收器上的光的位置的所述摆动角范围的另一个摆动角侧的时段，并且当所述遮光部处于所述遮光部不跨越所述第二光接收器的摆动状态时，所述控制器被配置为基于第二时段而不是所述第一时段来控制施加到所述振动发生器的交流电压，即，是所述遮光部位于相对于所述遮光部遮挡入射到所述第一光接收器上的光的位置的所述摆动角范围的一个摆动角侧的时段。根据该结构，即使在无法取得所述第一时段的情况下，例如当所述遮光部处于其不跨越所述第一光接收器或所述第二光接收器的摆动状态时，对施加于所述振动发生器的交流电压的所述控制也能够基于上述第二时段而不是所述第一时段继续进行。
[9]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述控制器被配置为基于所述遮光部位于相对于所述遮光部遮挡入射到所述第一光接收器上的光的位置的所述摆动角范围的一个摆动角侧的时段，以及所述遮光部位于相对于所述遮光部遮挡入射到所述第二光接收器上的光的位置起的所述摆动角范围的另一个摆动角侧上的时段，来获取所述摆动角范围的所述中心位置的位置偏差。在此，如果所述摆动角范围的所述中心位置移位到所述摆动角范围的一个摆动角侧，则所述遮光部位于该范围的一个摆动角侧的时段比在所述遮光部遮挡入射到所述第一光接收器上的光的位置处的时段长。另外，如果所述摆动角范围的所述中心位置移位到所述摆动角范围的另一个摆动角侧，则所述遮光部位于该范围的另一个摆动角侧上的时段比在所述遮光部遮挡入射到所述第二光接收器上的光的位置处的时段长。因此，根据上述配置，可以确定所述摆动角范围的所述中心位置向一个摆动角侧或另一个摆动角侧的移位量。其结果是，可以适当地控制所述光学扫描单元中的所述摆动角范围的所述中心位置的移位，例如，将关于所述摆动角范围的所述中心位置的所述移位的信息输出到配备有所述光学扫描单元的所述光学设备，从而机械地校正所述光学扫描单元的定位(orientation)，例如，或者根据所述摆动角范围的所述中心位置的位移量，通过使用软件的控制方法来调节光照射所述光学扫描器单元的所述镜部件的定时和摆动角(偏转角)的大小。
[10]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述遮光部还包括设置在所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的第三光接收器，所述第三光接收器沿设置有所述第一光接收器和所述第二光接收器的光接收器排列方向远离所述第一光接收器和所述第二光接收器中的每一个。根据该结构，即使所述第一光接收器或者所第二光接收器中的任一个因所述镜部件的所述偏转角范围的所述中心位置已经从所初始位置移位而不被包含于所述遮光部的所述偏转角范围内，所述第三光接收器和所述第一光接收器或所述第二光接收器(任一个被包含于所述偏转角范围内)能够基于入射至两个光接收器的光来检测所述镜部件的所偏转角。
[11]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述光学扫描单元还包括用于覆盖所述光学传感器的盖部件。根据该结构，诸如在所述光学扫描单元内产生的杂散光(不必要的反射光)或从所述光学扫描单元的外部入射的光等干扰光将不太可能入射到由所述盖部件覆盖的所述光学传感器上，因此，能够抑制由于所述干扰光引起的基于入射到所述光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角的精度的任何降低。
[12]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述光学扫描单元还包括设置在所述光接收器附近以使得入射到所述光接收器上的光通过的过滤部件，所述过滤部件允许与所述光发射器发射的光相对应的波长带中的光通过。根据该结构，具有不同于与所述光发射器发射的光相对应的波长带的光将不太可能入射到附近设置有所述过滤部件的所述光接收器上，因此，基于入射到所述光接收器上的光检测所述镜部件的所述偏转角的精度降低的可能性较小，否则，这种精度将由于干扰光，例如在所述光学扫描单元内产生的杂散光(不必要的反射光)，或从所述光学扫描单元的外部入射的光而降低。
[13]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述光学传感器设置于所述镜部件和所述振动发生器之间。根据该结构，在为了使所述镜部件的摆动稳定而将所述镜部件和所述振动发生器在其角部或其外周固定到诸如基座部件的其它部件的情况下，与所述光学传感器设置在所述镜部件的与所述振动发生器相对(相反)的一侧或所述振动发生器的与所述镜部件相反的一侧等的情况相比，所述光学传感器可以设置在所述远离镜部件和所述振动发生器的固定位置(在其角部或其外周)的位置。其结果是，能够抑制由于所述振动发生器产生的振动传导(传播)至所述光学传感器引起的所述光学传感器的振动，因此基于入射到所述光接收器上的所述光学传感器的光来检测所述镜部件的偏转角的精度降低的可能性较小。
[14]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述遮光部被布置成沿着所述反射部的平面延伸的平面方向从所述镜部件向所述光学传感器侧突出，并且所述遮光部在垂直于所述平面方向的方向上具有小于所述镜部件的厚度的厚度。根据该结构，由于所述遮光部的厚度小于所述镜部件的厚度，因此所述遮光部的质量不太可能增加。其结果是，能够抑制由于从所述镜部件朝向所述光学传感器突出的所述遮光部的质量的增加而导致的摆动部分(包括所述镜部件和所述遮光部)的重心位置的移位，与摆动部分的质量成反比减小的摆动部分的共振频率的减小等类似情况。
[15]鉴于已知技术的状态并根据本发明的第二方面，光学设备包括上述光学扫描单元中的任一个，以及被配置为用扫描光照射所述光学扫描单元的所述镜部件的所述反射部分的光源单元。
关于根据本发明第二方面的光学设备，如上所述，在所述光学扫描单元中，所述光学传感器的所述第一光接收器设置在所述遮光部的所述摆动角范围的所述中心位置的一个摆动角侧，所述光学传感器的所述第二光接收器设置在所述摆动角范围的所述中心位置的另一个摆动角侧。因此，在所述光学扫描单元中，即使当所述遮光部从所述初始设计位置移位到所述摆动角范围的所述中心位置的一个摆动角侧或者另一个摆动角侧，所述光学传感器的所述第一光接收器或所述第二光接收器的任一个不被包括在所述遮光部的所述摆动角范围(所述镜部件的所述偏转角范围)内的可能性较小，因此不能基于入射在所述第一光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角、或者不能基于入射在所述第二光接收器上的光来检测所述镜部件的所述偏转角的可能性较小。其结果是，在所述光学扫描单元中，即使因为环境温度变化等引起所述镜部件的所述偏转角范围的所述中心位置从所述初始设计位置移位，仍然能够精确地检测所述镜部件的所述偏转角。这种效果对于在环境温度变化相对较大的环境中使用的光学设备，例如安装在车辆上的光学设备特别显著。
[16]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述光学传感器的所述光发射器包括发光二极管，并且所述光学传感器的所述光接收器包括光电晶体管。
[17]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述光学传感器包括覆盖所述光接收器的狭缝部件，所述狭缝部件具有两个狭缝以分别形成所述第一光接收器和所述第二光接收器。
[18]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述两个狭缝在布置有所述第一光接收器和所述第二光接收器的光接收器排列方向上彼此间隔开地被定位(located)。
[19]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述镜部件包括镜基板和支撑所述镜基板的镜基板支撑单元。
[20]根据上述光学扫描单元中的任一个优选实施方式，优选地，所述遮光部集成至所述镜基板支撑单元作为单件式整体部件。
如上所述，本发明提供一种光学扫描单元以及光学设备，其即使在镜部件的偏转角范围的中心位置因环境温度的变化等而从初始设计位置移位的情况下，也能够精确地检测镜部件的偏转角。
从下面结合附图公开了光学扫描仪和光学设备的实施方式的详细描述中，本发明的其它目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说也将变得显而易见。
附图说明
现在参考构成本发明原始公开的一部分的附图：
图1是根据本发明的第一实施方式的投影仪的整体配置的框图。
图2是根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的斜视图。
图3是根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的平面图。
图4是根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的另一个斜视图。
图5是表示根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的遮光部位于摆动角范围的中心位置时的状态的图。
图6是表示根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的遮光部位于摆动角范围的一个摆动角侧时的状态的图。
图7是表示根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的遮光部位于摆动角范围的另一个摆动角侧时的状态的图。
图8是根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的光学传感器的斜视图。
图9是根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的镜驱动器的截面图。
图10是说明在根据本发明第一实施方式的光学扫描单元的第一光接收器和第二光接收器排列的光接收器排列方向上，遮光部相对于第一光接收器和第二光接收器的宽度的图。
图11是说明根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元的检测信号和镜偏转角的图。
图12是说明根据本发明的第一实施方式的光学扫描单元中镜的偏转角移位时的检测信号的图。
图13是表示根据本发明的第二实施方式的光学扫描单元的遮光部的图。
图14是说明根据本发明的第二实施方式的光学扫描单元的检测信号和镜偏转角的图。
图15是根据本发明的第三实施方式的光学扫描单元的光学传感器的侧视图。
图16是说明根据本发明的第三实施方式的光学扫描单元的检测信号和镜偏转角的图。
图17是说明根据本发明的第三实施方式的光学扫描单元的镜的偏转角移位时的检测信号的图。
图18是根据本发明的第四实施方式的光学扫描单元的斜视图。
图19是说明根据本发明第四实施方式的光学扫描单元中的光学传感器的光接收器所配备的滤光器部件的图。
图20是根据本发明的第五实施方式的投影仪的整体结构的框图。
图21是说明当根据本发明的第五实施方式的光学扫描单元中镜的偏转角移位到一个摆动角侧时的检测信号的图。
图22是说明当根据本发明的第五实施方式的光学扫描单元中镜的偏转角移位到另一个摆动角侧时的检测信号的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明具体的实施方式。根据本公开，对本领域技术人员显而易见的是，提供以下对实施方式的描述仅用于说明，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明。
第一实施方式
参照图1～12对根据本发明的第一实施方式的投影仪100的结构进行说明。投影仪100是权利要求中“光学设备”的例子。
如图1所示，投影仪100包括光源单元或光源11、光源控制器12、电子控制器13以及光学扫描单元或者光学扫描仪20。投影仪100被配置为通过将激光投射到投影面60上来投射图像。
光源单元11是被配置为输出激光的激光器。更具体而言，光源单元11经由分束器或透镜向包括在光学扫描单元20中的镜部件21分别照射蓝色激光，红色激光和绿色激光。
光源控制器12是光源驱动器，其被配置为基于控制器13执行的控制来控制光源单元11产生的激光的照射。更具体而言，光源控制器12被配置为通过被控制器13控制，而控制从光源单元11发射蓝色激光，红色激光和绿色激光中的每一个的定时(时机，timing)。
控制器13被配置为控制投影仪100的各个部分。控制器13被配置为从外部获取要被投影至投影面60的视频信号。控制器13被配置为基于获取的视频信号，经由光源控制器12，控制光源单元11产生的激光的照射。控制器13是具有控制投影仪100的各个部分的控制程序的微型计算机或处理器。控制器13还可以包括其它常规部件，例如输入接口电路、输出接口电路和存储装置，例如ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。根据本公开，对本领域技术人员显而易见的是，精确的结构和算法可以是执行本发明的功能的硬件和软件的任何组合。
光学扫描单元20被配置为使镜部件21摆动，同时从光源单元11发射的激光被镜部件21反射以被投射到投影面60上。即，光学扫描仪单元20被配置为以预定扫描角度扫描从光源单元11发射的扫描用激光束。即，光扫描仪单元20被配置为以预定扫描角度扫描从光源单元11发射的扫描用激光束。投影仪100被配置成使扫描方向彼此垂直的两个光学扫描器单元20用于在图像的水平方向和垂直方向上扫描激光束。两个光学扫描单元20具有大致相同的结构，但是在图1中简化了两个光学扫描单元中的一个的结构。
光学扫描单元20包括镜部件21(例如镜子)、镜驱动器22、镜控制器23、金属部件24(见图2)、光学传感器25，基座部件26和遮光部27(例如遮光罩或遮光器)。对于光学扫描单元20，镜驱动器22、光学传感器25和镜部件21以从Y1侧向Y2侧依次排列的方式配置在Y方向上。即，在第一实施方式中，光学传感器25配置于镜部件21和镜驱动器22之间。镜驱动器22是权利要求中的“振动发生器”的例子。镜控制器23是权利要求中的“控制器”的例子。
如图2所示，镜部件21包括反射光线的镜基板21a和支撑镜基板21a的镜基板支撑单元21b。镜基板21a和镜基板支撑单元21b分别设置在镜部件21的上侧(Z1侧)和下侧(Z2侧)。镜基板21a和镜基板支撑单元21b通过粘合剂等相互固定。镜基板21a是权利要求中的“反射部分”的例子。
镜基板21a形成为平板状。镜基板21a由玻璃制成。在镜基板21a的光反射面21c上形成有铝膜。在镜基板21a的光反射面21c延伸的方向上，镜基板支撑单元21b的尺寸与镜基板21a的尺寸大致相同。如图4所示，镜基板支撑单元21b形成为格子形状。
如图5至7所示，镜驱动器22(见图1)被配置成当施加交流电压时使镜部件21围绕特定的摆动轴90摆动。更具体而言，如图9所示，镜驱动器22包括压电体22a、上电极22b和下电极22c。压电体22a由作为电介质(铁电体)的锆钛酸铅(PZT)制成。上电极22b和下电极22c分别设置在压电体22a的上侧(Z1侧)和下侧(Z2侧)。上电极22b和下电极22c各自通过导电性粘合剂与压电体22a机械连接和电连接。压电体22a在厚度方向(Z方向)上极化，并且当施加电压时，上侧(Z1侧)或下侧(Z2侧)根据极性在X方向上扩展或收缩。因此，当交流电压施加到镜驱动器22时，压电体22a以与交流电压的频率相对应的频率振动。如图5至7所示，镜驱动器产生的振动通过金属部件24传播(传送)至镜组件21，结果为镜部件21围绕特定的摆动轴90摆动。
如图1所示，镜控制器23被配置为控制光学扫描单元20的各个部分。镜控制器23被配置为基于控制器13执行的控制，来控制镜驱动器22对镜部件21的驱动。镜控制器23是具有控制光学扫描单元20的各个部分的控制程序的微型计算机或处理器。镜控制器23还可以包括其它常规部件，例如输入接口电路、输出接口电路和存储设备，例如ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。根据本公开，对本领域技术人员显而易见的是，精确的结构和算法可以是执行本发明的功能的硬件和软件的任何组合。
如图2所示，金属部件24包括驱动器支撑单元24a、两个梁24b和24c以及两个铰链24d和24e。金属部件24形成为沿XY平面延伸的板状。金属部件24由具有高拉伸强度的高强度不锈钢、特殊金属等制成。镜部件21的镜基板支撑单元21b与金属部件24一体地形成。即，镜部件21的镜基板支撑单元21b是金属部件24的一部分。
驱动器支撑单元24a配置在镜驱动器22的下侧(Z2侧)上，以支撑镜驱动器22。如图3所示，当从Z方向观察时，驱动器支撑单元24a呈大致梯形形状。从Z方向观察时，驱动器支撑单元24a形成为比镜驱动器22大。
两个梁24b和24c中的每一个在X方向上形成为当从Z方向上观察时比驱动器支撑单元24a小。梁24b设置成从驱动器支撑单元24a的Y2侧和X1侧的端部沿Y2方向延伸。梁24c设置成从驱动器支撑单元24a的Y2侧和X2侧的端部沿Y2方向延伸。
两个铰链24d和24e分别设置在梁24b的X2侧和梁24c的X1侧。铰链24d设置成从梁24b向X2侧延伸，以连接到镜基板支撑单元21b的Y方向上的中心位置。铰链24e设置成从梁24c向X1侧延伸，以连接到镜基板支撑单元21b的Y方向上的中心位置。两个铰链24d和24e被配置为在振动传播时能够扭转变形。因此，镜驱动器22的振动通过金属部件24的两个梁24b和24c以及镜基板支撑单元21b传播至两个铰链24d和24e，其使得连接到两个铰链24d和24e的镜部件21被摆动。两个铰链24d、24e的横截面的中央部在镜部件21摆动时作为摆动轴90。
如图1所示，光学传感器25包括光发射器25a和光接收器25b。在光学传感器25中，光发射器25a和光接收器25b设置为相互对向(面对面)。光学传感器25被配置成使光接收器25b检测从光发射器25a发射的光何时被物体遮挡，从而确定物体的存在和位置。光学传感器25是所谓的光遮断器。基于光接收器25b的检测结果的检测信号被发送至镜控制器23。
如图3所示，光学传感器25形成为当在Z方向上观察时呈在Y2侧开口的近似U形。尽管在图1中未示出。光发射器25a和光接收器25b分别设置在大致U形的光学传感器25内部的X2侧的表面25c和X1侧的表面25d上。光发射器25a例如是发光二极管(LED)。光接收器25b例如是光电晶体管。
如图8所示，对于光学扫描单元20，光接收器25b包括第一光接收器PD1和第二光接收器PD2。更具体而言，光学扫描单元20配置有狭缝部件25e以覆盖光接收器25b。在狭缝部件25e上形成有在Z方向上相互分离的两个狭缝(开口)25f。由于两个狭缝25f彼此间隔开，所以已经穿过两个狭缝25f中的每一个的光在彼此间隔开的检测位置处被光接收器25b接收。即，当使用两个狭缝25f时，单个光接收器25b作为两个光接收器25b(第一光接收器PD1和第二光接收器PD2)起作用。光学传感器25被固定到设置在光学传感器25的下侧(Z2侧)的基座部件26(见图2)。
如图2所示，基座部件26设置在金属部件24(参照图2)的下侧(Z2侧)。基座部件26形成为沿XY平面延伸的板状。金属部件24在固定部24f、固定部24g和固定部24h这三处固定位置上，通过沿Z方向延伸的金属支撑部件28固定至基座部件26。金属支撑部件28可以与基座部件26一体地设置，也可以与基座部件26分开地设置。固定部24f和固定部24g分别设置在梁24b和梁24c的Y2侧。固定部24f和固定部24g在X方向上分别比梁24b和梁24c长。在从Z方向观察时，用于将固定部24f固定到基座部件26的金属支撑部件28a和用于将固定部24g固定到基座部件26的金属支撑部件28b分别设置在固定部24f和固定部24g的大致中心处。在从Z方向观察时，金属支撑部件28a以及金属支撑部件28b分别与固定部24f以及固定部24g具有大致相同的尺寸。固定部24h设置在驱动器支撑单元24a的Y1侧。用于将固定部24h固定到基座部件26的金属支撑部件28c在Y方向上与固定部24h的尺寸大致相同，并且在X方向上小于固定部24h。当从Z方向观察时，金属支撑部件28c被配置在固定部24h在X方向上的大致中心处。固定部(24f、24g、和24h)和金属支撑部件28(28a、28b、和28c)例如通过螺钉、螺栓、螺纹、粘接剂、焊接或其他类似的固定方法固定。
遮光部27被配置为沿着镜基板21a的光反射面21c延伸的平面方向从镜部件21朝向光学传感器25侧(Y1侧)突出。更具体而言，遮光部27被设置成在镜基板支撑单元21b的光学传感器25侧从X方向上的中心位置向Y1侧突出。遮光部27与镜基板支撑单元21b一体地形成。
如图5至7所示，遮光部27设置于镜部件21上以与镜部件21一起摆动，并且被配置为在镜部件21摆动的摆动状态下遮挡从光发射器25a发射的光。更具体而言，镜控制器23被配置为执行控制以使镜部件21摆动，以使得遮光部27沿着布置有第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的光接收器排列方向(Z方向)横跨第一光接收器PD1和第二光接收器PD2。当镜部件21绕摆动轴90摆动时，将导致设置在镜部件21上的遮光部27覆盖光接收器25b的状态(图5中的状态)，或者设置在镜部件21上的遮光部27不覆盖光接收器的状态(图6和7中的状态)。图5显示遮光部27覆盖部分的第一光接收器PD1和部分的第二光接收器PD2的状态。
在第一实施方式中，第一光接收器PD1在遮光部27的摆动角范围R中相对于中心位置θC设置在一个摆动角侧A1、且相对于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的端部θ1E设置在中心位置θC侧。另外，第二光接收器PD2相对于摆动角范围R的中心位置θC设置在另一个摆动角侧A2、并且相对于摆动角范围R的另一个摆动角侧A2上的端部θ2E设置在中心位置θC侧。更具体而言，对于光学扫描单元20，镜部件21以偏转角θA(摆动角范围R的大小)摆动。摆动轴角范围R是在一个摆动角侧A1的端部θ1E与另一个摆动角侧A2的端部θ2E之间的范围，中心位置θC在这些端部之间。在摆动角范围R中，第一光接收器PD1设置在中心位置θC和一个摆动角侧A1的端部θ1E之间。另外，在摆动角范围R中，第二光接收器PD2设置在中心位置θC和另一个摆动角侧A2的端部θ2E之间。
另外，如图10所示，在第一实施方式中，遮光部27具有宽度W2，该宽度W2小于在设置有第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的光接收器排列方向(Z方向)上，第一光接收器PD1的与第二光接收器PD2相反侧(相对侧)的端部PD1a和第二光接收器PD2的与第一光接收器PD1相反侧的端部PD2a之间的距离D1，并且不小于第一光接收器PD1与第二光接收器PD2之间的距离D2。更具体而言，当从X方向观察时，第一光接收器PD1的中心位置θC侧的端部PD1b和第二光接收器PD2的中心位置θC侧的端部PD2b在Z方向上间隔距离D2。此外，第一光接收器PD1的一个摆动角侧A1的端部PD1a和第二光接收器PD2的另一个摆动角侧A2的端部PD2a间隔距离D1。遮光部27的宽度W2大于距离D2并且小于距离D1。
在第一实施方式中，遮光部27在与镜基板21a的光反射面21c的延伸方向垂直的方向上具有小于镜部件21的厚度W1的厚度W2。更具体而言，在从X方向上观察时，镜部件21的厚度W1是镜基板21a的厚度W3和镜基板支撑单元21b的厚度W2的和。另一方面，遮光部27的厚度W2与镜基板支撑单元21b的厚度W2相等。因此，遮光部27的厚度W2比镜部件21的厚度W1小镜基板21a的厚度W3的量。
在此，在第一实施方式中，镜控制器23(见图1)被配置为基于遮光部27在摆动角范围R的一个摆动角侧A1和另一个摆动角侧A2之间跨越第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的第一时段t3(见图11)来控制施加到镜驱动器22(见图1)的交流电压。更确切地说，镜控制器23被配置为基于第一时段t3来控制施加到镜驱动器22的交流电压，其中，当遮光部27从摆动角范围R的一个摆动角侧A1向另一个摆动角侧A2移动时，从入射到第一光接收器PD1的光开始被遮挡到入射到第二光接收器PD2的光的遮挡结束的时段t3被称为第一时段。
更具体地说，如图11所示，当纵轴和横轴分别为镜部件21(遮光部27)的偏转角和时间时，镜部件21(遮光部27)已经摆动的状态可以由正弦波形30表示。镜部件21已经摆动以使遮光部27沿着第一光接收器PD1和第二光接收器PD2排列的光接收器排列方向(Z方向)跨越第一光接受器PD1和第二光接收器PD2的状态由正弦波形30表示，正弦波形30在第一光接收器PD1的遮光部分和第二光接收器PD2的遮光部分之间振荡。
镜控制器23(见图1)基于预先设定的阈值对基于从光学传感器25(见图1)发送的光接收器25b的检测结果的检测信号进行二进制化。二进制检测信号(二进制信号)是表示光被遮光部27遮挡的遮光区间和光未被遮光部27遮挡的非遮光区间的高和低状态的脉冲信号。在正弦波形30跨越第一光接收器PD1的遮光区间和第二光接收器PD2的遮光区间的情况下，在一个周期T期间发射第一光接收器PD1的两个脉冲(高状态)和第二光接收器PD2的两个脉冲(高状态)。
在图11所示的正弦波形30的情况下，以下面的表1所示的顺序获取二进制信号。
表1
顺序 脉冲 边缘(edge)
1 PD2长脉冲 高(H)
2 PD1短脉冲 高
3 PD1短脉冲 低(L)
4 PD2长脉冲 低
5 PD1长脉冲 高
6 PD2短脉冲 高
7 PD2短脉冲 低
8 PD1长脉冲 低
更具体而言，第一，获取PD2长脉冲从低状态改变为高状态的定时(第二光接收器PD2的非遮光区间的相对较长区间开始的定时)。第二，获取PD1短脉冲从低状态变为高状态的定时(第一光接收器PD1的非遮光区间的相对较短区间开始的定时)。第三，获取PD1短脉冲从高状态变为低状态的定时(第一光接收器PD1的非遮光区间的相对较短区间结束的定时)。第四，获取PD2长脉冲从高状态变为低状态的定时(第二光接收器PD2的非遮光区间的相对较长区间结束的定时)。第五，获取PD1长脉冲从低状态改变为高状态的定时(第一光接收器PD1的非遮光区间的相对较长区间开始的定时)。第六，获取PD2短脉冲从低状态变为高状态的定时(第二光接收器PD2的非遮光区间的相对较短区间开始的定时)。第七，获取PD2短脉冲从高状态变为低状态的定时(第二光接收器PD2的非遮光区间的相对较短区间结束的定时)。第八，获取PD1长脉冲从高状态变为低状态的定时(第一光接收器PD1的非遮光区间的相对较长区间结束的定时)。上述脉冲在单个周期T期间被获取。获取脉冲的顺序根据正弦波形30的振幅、开始获取脉冲的定时、摆动角范围的中心位置的变化等而变化。
镜控制器23被配置为基于二进制化的检测信号(二进制信号)来计算镜部件21的偏转角θA(摆动角范围R的大小)，并且执行PID控制以获得恒定的偏转角θA(摆动角范围R)。
首先，在使用投影仪100时执行反馈控制之前，在将光学扫描单元20附接(安装)到投影仪100等期间，镜控制器23获取第一光接收器PD1的设定角度θ1和第二光接收器PD2的设定角度θ2。第一光接收器PD1的设定角度θ1相当于根据第一光接收器PD1的遮光区间的一个摆动角侧A1的端部(当遮光部27移动到一个摆动角侧A1时，遮光部27对入射到第一光接收器PD1上的光的遮挡结束的定时)。另外，第二光接收器PD2的设定角度θ2相当于根据第二光接收器PD2的遮光区间的另一个摆动角侧A2的端部(当遮光部27移动到另一个摆动角侧A2时，遮光部27对入射到第二光接收器PD2上的光的遮挡结束的定时)。
镜控制器23逐渐升高施加到镜驱动器22的电压，从而形成在单个周期内输出来自第一光接收器PD1的两个脉冲和来自第二光接收器PD2的两个脉冲的状态。设定角度θ1和设定角度θ2根据下式(1)和(2)计算。
公式(1):
Figure BDA0002402968120000181
公式(2):
Figure BDA0002402968120000182
在此，θA是遮光部27(镜部件21)的偏转角(摆动角范围R的大小)。θA通过使镜部件21摆动并在镜部件21摆动时感测被扫描的光的扫描角度来获取。T为周期。周期T是基于获取脉冲的定时获取的。在图11中的正弦波形30的情况下，其相当于从获取八个脉冲中的第一个脉冲时直到获取第八个脉冲时的时段。另外，t1是返回到第一光接收器PD1的一个摆动角侧A1侧所花费的时间(相当于通过第一光接收器PD1的遮光区间的一个摆动角侧A1侧的非遮光区间所花费的时间)。t2是返回到第二光接收器PD2的另一个摆动角侧A2侧所花费的时间(相当于于通过第二光接收器PD2的遮光区间的另一个摆动角侧A2侧的非遮光区间所花费的时间)。在一个周期内发射来自第一光接收器PD1的两个脉冲和来自第二光接收器PD2的两个脉冲的状态下，获取第一光接收器PD1的设定角度θ1和第二光接收器PD2的设定角度θ2。
当使用投影仪100时，镜控制器23逐渐升高施加到镜驱动器22的电压，以形成在单个周期内从第一光接收器PD1发射两个脉冲并且从第二光接收器PD2发射两个脉冲的状态。然后，镜控制器23在每个周期监视t3，并且执行PID控制，使得t3接近目标时间tB。目标时间tB根据下式(3)算出。
公式(3)：
Figure BDA0002402968120000191
在此，θB是目标偏转角。TB是设定周期。对于θ1和θ2，使用从上述公式(1)和(2)获取的值。t3是夹在t1和t2之间的时段。
下面的表2示出了当使用上述t3控制镜部件21以具有恒定偏转角θA(摆动角范围R的大小)时的试算值。此外，表3示出了当使用上述t1或t2作为参考值控制镜部件21具有恒定偏转角θA(摆动角范围R的大小)时的试算值。
表2：
当使用t1或t2控制时(目标角度：5°，设定角度：1.5°)
Figure BDA0002402968120000192
表3
当使用t3控制时(目标角度：5°，设定角度1：1.5°，设定角度2：-1.5°)
Figure BDA0002402968120000201
表2和表3示出了当要保持恒定的偏转角θA(摆动角范围R的大小)的目标角(目标偏转角θB)被设置为5°，并且光接收器25b的设定角度(θ1和θ2)被设置为距摆动角范围R的中心位置θC为1.5°的角度位置时的试算值。如表2所示，当使用t3控制镜部件21以具有恒定偏转角θA(摆动角范围R的大小)时，遮光部27的从初始位置起的位置移位(shift，移动，偏离)导致偏转角θA相对于5°的目标角(目标偏转角θB)产生最大大约10％的角度移位。另一方面，如表2所示，当使用t1或t2来控制镜部件21以具有恒定的摆动角θA(摆动角范围R的大小)时，遮光部27的从初始位置起的位置移位导致偏转角θA相对于5°的目标角(目标偏转角θB)产生最大至少50％的角度移位。其原因在于，在正弦波形中，t3是斜率(偏转角(纵轴)相对于时间(横轴)的比例变化(角速度))的比例变化(角加速度)相对较小的部分(该部分不包括折返)，而t1和t2是斜率的比例变化(角加速度)相对较大的部分(这些部分包括折返)。更具体而言，如图12所示，当遮光部27已从其初始位置(正弦波形30)移位到正弦波形31时，初始位置t3和移位后的t13之间的变化相对较小，但初始位置t1和移位后的t11之间的变化以及初始位置t2和移位后的t12之间的变化相对较大。
在第一实施方式中，镜控制器23配置为基于遮光部27从遮光部27遮挡入射到第一光接收器PD1上的光的位置开始位于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的时段t1，以及遮光部27从其遮挡入射到第二光接收器PD2上的光的位置开始位于摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的时段t2，获取摆动角范围R的中心位置θc的移位。更具体而言，如图12所示，当摆动角范围R的中心位置θC移位到摆动角范围R的一个摆动角侧A1时，遮光部27位于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的时段变得比位于入射在第一光接收器PD1上的光被遮挡的位置处的时段长(t1变为t11，其比t1长)。尽管在附图中没有示出，但是当摆动角范围R的中心位置θC移位到摆动角范围R的另一个摆动角侧A2时，遮光部27位于摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的时段变得比位于入射到第二光接收器PD2上的光被遮挡的位置处的时段更长。因此，镜控制器23能够基于t1和t2确定摆动角范围R的中心位置θC向一个摆动角侧A1或另一个摆动角侧A2的移位量。
第一实施方式的效果
第一实施方式可以获得以下效果。
在第一实施方式中，如上所述，光学传感器25的第一光接收器PD1设置在遮光部27的摆动角范围R的中心位置θC的一个摆动角侧A1，并且光学传感器25的第二光接收器PD2设置在摆动角范围R的中心位置θC的另一个摆动角侧A2。因此，即使遮光部27从其初始设计位置移位到摆动角范围R的中心位置θC的一个摆动角侧A1或另一个摆动角侧A2，光学传感器25的第一光接收器PD1或第二光接收器PD2不包括在遮光部27的摆动角范围R(镜部件21的偏转角θA的角度范围)中的可能性较小，因此，不能基于入射到第一光接收器PD1上的光来检测镜21的偏转角θA，或者不能基于入射到第二光接收器PD2上的光来检测镜21的偏转角θA的可能性也较小。其结果是，即使当镜部件21的偏转角θA的角度范围的中心位置θC由于环境温度等的变化而从其初始设计位置移位时，仍然能够非常精确地感测镜部件21的偏转角θA。
另外，在第一实施方式中，如上所述，第一光接收器PD1在摆动角范围R中相对于中心位置θC设置在一个摆动角侧A1、并且相对于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的端部θ1E设置在中心位置θC侧，第二光接收器PD2在摆动角范围R中相比于中心位置θC设置在另一个摆动角侧A2、并且相对于摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的端部θ2E设置在中心位置θC侧。因此，遮光部27能够摆动以横跨设置第一光接收器PD1的位置和设置第二光接收器PD2的位置。因此，即使当遮光部27从其初始设计位置移位到摆动角范围R的一个摆动角侧A1时，不能基于入射到设置在摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的第二光接收器PD2上的光来感测镜部件21的偏转角θA的可能性较小。另外，即使当遮光部27从其设计初始位置移位到摆动角范围R的另一个摆动角侧A2时，不能基于入射到设置在摆动角范围R的一个摆动角侧A1的第一光接收器PD1上的光来感测镜部件21的偏转角θA的可能性较小。其结果是，即使当遮光部27从其设计初始位置移位到摆动角范围R的一个摆动角侧A1或另一个摆动角侧A2时，不能基于入射到第一光接收器PD1上的光来检测镜部件21的偏转角θA，或者不能基于入射到第二光接收器PD2上的光来感测镜部件21的偏转角θA的可能较小。
另外，在第一实施方式中，如上所述，遮光部27被配置为具有宽度W2，该宽度W2小于在布置有第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的光接收器排列方向(Z方向)上的第一光接收器PD1的与第二光接收器PD2相反侧的端部PD1a和第二光接收器PD2的与第一光接收器PD1相反侧的端部PD2a之间的距离D1。因此，从光发射器25a发射的光可以在遮光部27设置在摆动角范围R的中心位置θC的状态下由第一光接收器PD1和第二光接收器PD2两者检测。其结果是，在为了设备的组装、维护等而停止遮光部27的静止状态下，通过比较由第一光接收器PD1和第二光接收器PD2检测到的光量，能够容易地将遮光部27定位(居中)在摆动角范围R的中心位置θC。
在第一实施方式中，如上所述，遮光部27被配置为具有宽度W2，该宽度W2小于在光接收器排列方向(Z方向)上的第一光接收器PD1的与第二光接收器PD2相反侧的端部PD1a和第二光接收器PD2的与第一光接收器PD1相反侧的端部PD2a之间的距离D1，并且不小于第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2。因此，在遮光部27设置在摆动角范围R的中心位置θC的状态下，遮光部27覆盖第一光接收器PD1和第二光接收器PD2两者的一部分，因此当遮光部27移动到摆动角范围R的一个摆动角侧A1或另一个摆动角侧A2时，可以改变由第一光接收器PD1和第二光接收器PD2感测的光量。其结果是，能够非常精确地比较由第一光接收器PD1和第二光接收器PD2感测的光量，因此在设备组装、维护等期间能够更精确地执行遮光部27设置在摆动角范围R的中心位置θC的定位(居中)。
另外，在第一实施方式中，如上所述，光学扫描单元20被配置为包括镜控制器23、其执行控制使镜部件21摆动，以使遮光部27沿着第一光接收器PD1和第二光接收器PD2排列的光接收器排列方向(Z方向)跨越第一光接收器PD1和第二光接收器PD2。镜控制器23被配置为：基于遮光部27在摆动角范围R的一个摆动角侧A1和另一个摆动角侧A2之间跨越第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的第一时段t3，控制施加到镜驱动器22的交流电压。因此，施加到镜驱动器22的交流电压能够基于时段(第一时段)t3来控制，时段t3为在遮光部27已经摆动的摆动状态下的遮光部27的偏转角θA的时间和角度位置分别由纵轴和横轴表示的正弦波形30中，当遮光部27从其初始设计位置移位到摆动角范围R的中心位置θC的一个摆动角侧A1或另一个摆动角侧A2影响较小的时段。其结果是，基于第一时段t3，即使当遮光部27已经产生(经历)了上述移位时，通过控制施加到镜驱动器22的交流电压，使得第一时段t3成为预先计算的目标值(目标时间tB)，也能够精确地控制摆动角范围R(偏转角θA)的大小以获得所期望的值。
在第一实施方式中，如上所述，镜控制器23被配置为基于第一时段t3来控制施加到镜驱动器22的交流电压，其中第一时段t3是当遮光部27从摆动角范围R的一个摆动角侧A1向另一个摆动角侧A2移动时，从入射到第一光接收器PD1的光的遮挡开始到入射到第二光接收器PD2的光的遮挡结束的时段。因此，当遮光部27从摆动角范围R的一个摆动角侧A1向另一个摆动角侧A2移动时，能够基于从入射在第一光接收器PD1上的光的遮挡开始直到入射在第二光接收器PD2上的光的遮挡结束的时段来获取第一时段t3，并且可以基于上述移位不会显著影响上述正弦波形30的时段(第一时段t3)来可靠地控制施加到镜驱动器22的交流电压。
另外，在第一实施方式中，如上所述，镜控制器23被配置为基于遮光部27位于从遮光部27遮挡入射到第一光接收器PD1上的光的位置起的摆动角范围的一个摆动角侧A1的时段t1、以及遮光部27位于从遮光部27遮挡入射到第二光接收器PD2上的光的位置起的摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的时段t2，来获取摆动角范围R的中心位置θC的移位。因此，能够确定摆动角范围R的中心位置θC向一个摆动角侧A1或另一个摆动角侧A2的移位量。其结果是，通过向装有光学扫描单元20的投影仪100输出关于摆动角范围R的中心位置θC的移位的信息，能够适当地控制光学扫描单元20中的摆动角范围R的中心位置θC的移位，例如机械地校正投影仪100侧的光学扫描单元20的方位，或者使用软件根据摆动角范围R的中心位置θC的移位量来调整摆动角(偏转角θA)的大小和发射光以照射光学扫描单元20的镜部件21的定时。
在第一实施方式中，如上所述，光学传感器25设置在镜部件21和镜驱动器22之间。因此，如果为了稳定镜部件21的摆动而将镜部件21和镜驱动器22在角部(固定部24f和固定部24g)或外周(固定部24h)处固定到基座部件26，则与光学传感器25设置在镜部件21的与镜驱动器22相对(相反)的一侧(Y2侧)或镜驱动器22的与镜部件21相对(相反)的一侧(Y1侧)等的情况相比，光学传感器25可被设置在远离镜部件21和镜驱动器22被固定的位置的地方(角部或外周)。其结果是，能够抑制由于由镜驱动器22产生的振动传播到光学传感器25而引起的光学传感器25的振动，因此基于入射到光学传感器25的光接收器25b上的光，对镜部件21的偏转角θA的感测精度的降低可能性较小。
另外，在第一实施方式中，如上所述，遮光部27被配置为沿着镜基板21a的表面21c延伸的平面方向从镜部件21朝向光学传感器25突出。遮光部27被配置为在与表面21c延伸的方向(Y方向)垂直的方向(Z方向)上具有小于镜部件21的厚度W1的厚度W2。因此，由于遮光部27的厚度W2小于镜部件21的厚度W1，遮光部27的质量不太可能增加。其结果是，能够抑制由于从镜部件21向光学传感器25突出的遮光部27的质量变大而引起的、随着包含镜部件21以及遮光部27的振动部分的质量变大而变小的振动部分的共振频率的降低，和振动部分的重心位置的偏离。
第二实施方式
下面将参照图13和14描述第二实施方式。在第二实施方式中，我们将描述一个例子，其中遮光部227被配置为具有小于在光接收器排列方向(Z方向)上第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2的宽度W22，这与第一实施方式中的光学扫描单元20不同，在第一实施方式中遮光部27被配置为具有不小于在光接收器排列方向上第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2的宽度W2。另外，在附图中，与第一实施方式中相同的部件被相同地编号。
如图13所示，根据本发明第二实施方式的投影仪200包括光学扫描单元220。投影仪200是权利要求中的“光学设备”的例子。
光学扫描单元220包括遮光部227。在第二实施方式中，遮光部227的宽度W22小于在光接收器排列方向(Z方向)上第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2。更具体而言，遮光部227与第一实施方式中的与镜基板支撑单元21b一体地形成的光学扫描单元20类似。另一方面，与第一实施方式的光学扫描单元20中镜基板支撑单元21b的厚度W2和遮光部27的厚度W2基本相等不同，遮光部227的厚度W227小于镜基板支撑单元21b的厚度W2。遮光部227的厚度W227小于第一光接收器PD1的中心位置θC侧的端部PD1b和第二光接收器PD2的中心位置θC侧的端部PD2b之间的距离D2。
如图14所示，对于光学扫描单元220，遮光部227具有小于在光接收器排列方向(Z方向)上第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2的宽度W22，因此，在正弦波形230中，第一光接收器PD1的遮光区间和第二光接收器PD2的遮光区间的纵轴的宽度减小。即，在第一实施方式的正弦波形30中，第一光接收器PD1的设定角度θ21和第二光接收器PD2的设定角度θ22位于第一光接收器PD1的设定角度θ1和第二光接收器PD2的设定角度θ2的中心位置θC侧。因此，即使在第一实施方式的正弦波形30中，摆动角范围R的一个摆动角侧A1的端部θ21E和摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的端部θ22E位于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的端部θ1E和摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的端部θ2E的中心位置θC侧，遮光部27仍然能够摆动以跨越第一光接收器PD1和第二光接收器PD2。
根据第二实施方式的投影仪200的其余结构与第一实施方式中的结构相同。
第二实施方式效果
在第二实施方式中，如上所述，遮光部227被配置为具有宽度W22，其小于在光接收器排列方向(Z方向)上第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2。因此，遮光部227的宽度W22小于当遮光部227在光接收器排列方向上具有不小于第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的距离D2的宽度时的宽度，因此在遮光部227已经摆动的摆动状态下，能够减小遮光部227跨越第一光接收器PD1和第二光接收器PD2所需的角度范围。其结果是，即使当摆动角范围R(偏转角θA的大小)减小时，遮光部227也能够摆动以跨越设置第一光接收器PD1的位置和设置第二光接收器PD2的位置，因此即使镜部件21的偏转角θA较小，也能够准确地检测镜部件21的偏转角θA。
第二实施方式的其余效果与上述第一实施方式中的效果相同。
第三实施方式
下面将参照图15至17描述第三实施方式。在第三实施方式中，描述了光接收器325b被配置为除了第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之外还包括第三光接收器PD3的例子。在附图中，与第一实施方式中具有相同结构的部件被相同地编号。
如图15所示，根据本发明的第三实施方式的投影仪300包括光学扫描单元320。投影仪300是权利要求中的“光学设备”的例子。
光学扫描单元320包括光学传感器325。在第三实施方式中，光学传感器325包括光接收器325b。光接收器325b包括第一光接收器PD1，第二光接收器PD2和第三光接收器PD3。
第三光接收器PD3设置在第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间，以沿着布置有第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的光接收器排列方向(Z方向)与第一光接收器PD1和第二光接收器PD2分离。
如图16所示，由于光学扫描单元320不仅包括第一光接收器PD1和第二光接收器PD2，而且包括设置在第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间的第三光接收器PD3，因此在单个周期T期间，从第一光接收器PD1、第二光接收器PD2和第三光接收器PD3中的每一个输出两个脉冲。对于光学扫描单元320，基于来自正常状态下的第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的检测信号计算t3，并且基于所计算的t3将镜部件21控制为恒定的偏转角θA(摆动角范围R的大小)。
如图17所示(当从镜部件的摆动中心初始设计位置移位时)，当镜部件21的偏转角θA的角度范围(遮光部27的摆动角范围R)的中心位置θC从其初始位置移位到摆动角范围R的一个摆动角侧A1(在正弦波形330的情况下)时，在单个周期T内仅一个脉冲离开第二光接收器PD2，这意味着不能基于第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的检测信号来计算t3。鉴于此，光学扫描单元320被配置为使用第三光接收器PD3的检测信号，而不是第二光接收器PD2的检测信号。即，对于光学扫描单元320，基于第一光接收器PD1和第三光接收器PD3的检测信号计算t33，并且基于所计算的t33将镜部件21控制为恒定的偏转角θA(摆动角范围R的大小)。
根据第三实施方式的投影仪300的其余结构与上述第一实施方式中的结构相同。
第三实施方式效果
在第三实施方式中，如上所述，遮光部27被配置为包括第三光接收器PD3，第三光接收器PD3设置在第一光接收器PD1和第二光接收器PD2之间以沿着布置有第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的光接收器排列方向(Z方向)远离第一光接收器PD1和第二光接收器PD2。因此，即使由于镜部件21的偏转角θA的角度范围(遮光部27的摆动角范围R)的中心位置θC从其初始位置移位，第一光接收器PD1和第二光接收器PD2中的任一个不包括在遮光部27的摆动角范围R中，通过使用包括在摆动角范围R中的第一光接收器PD1和第二光接收器PD2的一个和第三光接收器PD3，仍然可以感测基于入射到两个光接收器325b上的光的镜部件21的偏转角θA(摆动角范围R的大小)。
第三实施方式的其余效果与上述第一实施方式中的效果相同。
第四实施方式
现在将参照图18和19描述第四实施方式。在第四实施方式中，描述了提供盖部件41以覆盖光学传感器25的例子。在附图中，与第一实施方式中具有相同结构的部件被相同地编号。
如图18所示，根据本发明的第四实施方式的投影仪400包括光学扫描单元420。投影仪400是权利要求中的“光学设备”的一个例子。
在第四实施方式中，光学扫描单元420包括被设置以覆盖光学传感器25的盖部件41。具体而言，盖部件41设置为从Z方向观察时比形成为板状的金属部件24更多在上侧(Z1侧)，以覆盖金属部件24的Y1侧的大致一半、而不覆盖Y2侧的大致一半。因此，盖部件41处于从上侧(Z1侧)覆盖光学传感器25和镜驱动器22，而不从上侧(Z2侧)覆盖镜部件21的状态。即，盖部件41被设置成使得入射到镜部件21上的扫描激光不会被盖部件41遮挡。
光学扫描单元420还包括光学传感器425。如图19所示，光学传感器425包括设置在光接收器25b附近的过滤部件42，以使得入射到光接收器25b上的光能够通过。过滤部件42被配置成允许与由光发射器25a发射的光对应的波长带中的光通过。
根据第四实施方式的投影仪400的其余结构与第一实施方式中的结构相同。
第四实施方式效果
在第四实施方式中，如上所述，光学扫描单元420被配置为包括被设置以覆盖光学传感器25的盖部件41。因此，在光学扫描单元420内产生的杂散光(不需要的反射光)、从光学扫描单元420的外部入射的光等干扰光不太可能入射到由盖部件41覆盖的光学传感器25，因此能够抑制因干扰光而导致的基于入射到光接收器25b的光的镜部件21的偏转角的检测精度的降低。
另外，在第四实施方式中，如上所述，配置成使得过滤部件42设置在光接收器25b附近以使入射在光接收器25b上的光能够通过，并且允许与从光发射器25a发射的光相对应的波长带中的光通过。因此，与从光发射器25a发射的光相对应的波长带之外的光不太可能入射到其附近设置有过滤部件42的光接收器25b上，因此，能够抑制由于干扰光例如在光学扫描单元420内产生的杂散光(不必要的反射光)或从光学扫描单元420的外部入射的光导致的基于入射到光接收器25b上的光对镜部件21的偏转角的感测精度的任何降低。
第四实施方式的其余效果与上述第一实施方式中的效果相同。
第五实施方式
现在将参照图20至22描述第五实施方式。在第五实施方式中，描述了一个例子，其中如果不能获取第一时段t3，则基于不同于第一时段t3的时段而不是第一时段t3来控制施加到镜驱动器22的交流电压。在附图中，与第一实施方式中具有相同结构的部件被相同地编号。
如图20所示，根据本发明的第五实施方式的投影仪500包括光学扫描单元520。光学扫描单元520包括镜控制器523。投影仪500是权利要求中的“光学设备”的例子。
如图21所示(当从镜部件的摆动中心初始设计位置移位时)，在第五实施方式中，镜控制器523(见图20)被配置成当遮光部处于不跨越第一光接收器PD1的摆动状态时，基于第二时段t51而不是第一时段t3控制施加到镜驱动器22的交流电压，第二时段t51是是遮光部27比遮挡入射到第二光接收器PD2上的光的位置更多地位于摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的时段。另外，t51是在第一光接收器PD1的一个摆动角侧A1侧的折返时间(相当于通过第一光接收器PD1的遮光区间的一个摆动角侧A1侧的非遮光区间的持续时间)。
如图22所示(当从镜部件的摆动中心初始设计位置移位时)，镜控制器523(见图20)被配置成当遮光部处于不跨越第二光接收器PD2的摆动状态时，基于第二时段t52而不是第一时段t3控制施加到镜驱动器22的交流电压，该第二时段t52是遮光部27比遮挡入射到第一光接收器PD1上的光的位置更多地位于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的时段。另外，t52是在第二光接收器PD2的另一个摆动角侧A2侧的折返时间(相当于通过第二光接收器PD2的遮光区间的另一个摆动角侧A2侧的非遮光区间的持续时间)。
根据第五实施方式的投影仪500的其余结构与第一实施方式中的结构相同。
第五实施方式效果
在第五实施方式中，如上所述，镜控制器523被配置成当遮光部处于不跨越第一光接收器PD1的摆动状态时，基于第二时段t51而不是第一时段t3控制施加到镜驱动器22的交流电压，第二时段t51是遮光部27比遮挡入射到第二光接收器PD2上的光的位置更多地位于摆动角范围R的另一个摆动角侧A2的时段，并且当遮光部处于不跨越第二光接收器PD2的摆动状态时，基于第二时段t52而不是第一时段t3控制施加到镜驱动器22的交流电压，第二时段t52是遮光部27比遮挡入射到第一光接收器PD1上的光的位置更多地位于摆动角范围R的一个摆动角侧A1的时段。因此，即使不能获得第一时段t3，例如当遮光部27处于未跨越第一光接收器PD1或第二光接收器PD2的摆动状态时，也能够基于上述第二时段t51或t52而不是基于第一时段t3继续控制施加到镜驱动器22的交流电压。
第五实施方式的其余效果与上述第一实施方式中的效果相同。
变形例
在此公开的实施方式应该被认为在每个方面都是说明性的而本质上不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是由实施方式的以上描述来指示，包括在权利要求的等效含义和范围内的所有修改(变形例)。
例如，在第一至第五实施方式中，给出了遮光部27(227)的宽度W2(W22)小于第一光接收器PD1的与第二光接收器PD2相反侧的端部PD1a和第二光接收器PD2的与第一光接收器PD1相反侧的端部PD2a之间的距离D1的结构的示例，但本发明不限于此。在本方明中，遮光部可以被配置为具有大于第一光接收器的与第二光接收器的相反侧的端部和第二光接收器的与第一光接收器的相反侧的端部之间的距离的宽度。
另外，在第一至第五实施方式中，给出了镜控制器23(523)被配置为当遮光部27(227)从摆动角范围R的一个摆动角侧A1向另一个摆动角侧A2移动时，将从入射到第一光接收器PD1的光开始被遮挡到入射到第二光接收器PD2的光停止被遮挡为止的时段定义为第一时段t3(t23，t33)的示例，但本发明不限于此。在本发明中，镜控制器可以被配置为当遮光部从摆动角范围的一个摆动角侧向另一个摆动角侧移动时，将入射到第二光接收器的光被遮挡开始直到入射到第一光接收器的光被遮挡结束的时段定义为第一时段。
在第一至第五实施方式中，给出了遮光部27(227)被配置为具有小于镜部件21的厚度W1的厚度W2(W22)的示例，但本发明不限于此。在本发明中，遮光部可以被配置为具有大于镜部件的厚度的厚度。
在第一至第五实施方式中，给出了光学传感器25设置在镜部件21和镜驱动器22之间的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，光学传感器可以设置在镜部件和镜驱动器之间以外的位置。
在第一至第五实施方式中，给出了光学传感器25(325，425)被配置为传感器(光遮断器)，其通过使用光接收器25b(325b)检测从光发射器25a发射的光何时被物体遮挡来确定物体的存在和位置的示例，但本发明不限于此。在本发明中，光学传感器可以被配置为传感器(光反射器)，其通过检测从发光器发射的光何时接触(击中，hit)物体并被反射来确定物体的存在和位置。
在第一至第五实施方式中，给出了镜控制器23(523)被配置为镜部件21通过PID控制被控制为恒定的偏转角(摆动角范围θa)的示例，但本发明不限于此。在本发明中，镜控制器可以被设置为通过反馈控制而不是PID控制来进行控制，使得镜部件具有恒定的偏转角(摆动角范围)。
在第一至第五实施方式中，给出了镜部件21被配置为包括镜基板21a和为金属部件24的一部分的镜基板支撑单元21b的示例，但本发明不限于此。在本发明中，镜部件可以被配置为不包括镜基板。在这种情况下，优选地进行用于提高作为金属部件的一部分的镜基板支撑部分的光反射率的表面处理。
在第一至第五实施方式中，给出了投影仪100(200，300，400，500)包括两个光学扫描单元20(220，320，420，520)的示例，但本发明不限于此。在本发明中，可以仅提供一个光学扫描单元。
在第一至第五实施方式中，给出了本发明的“光学设备”应用于投影仪100(200，300，400，500)的示例，但本发明不限于此。本发明的“光学设备”可以应用至投影仪以外的“光学装置”，例如照明装置。
在理解本发明的范围时，如本发明所使用的术语“包括”及其派生词旨在为开放式术语，其指定所述特征，元件，部件，组，整数和/或步骤的存在，但不排除其他未述特征，元件，部件，组，整数和/或步骤的存在。上述内容还适用于具有类似含义的词，例如术语“包含”，“具有”及其派生词。此外，除非另有说明，否则术语“部分”，“区间”，“部”，“部件”或“元件”当以单数使用时可具有单个部分或多个部分的双重含义。
如本发明所使用的术语“附接至”或“附接的”包括其中通过将元件直接附接至另一个元件而将元件直接固定至另一个元件的结构；通过将元件固定到中间部件(一个或多个)而将元件间接固定到另一个元件的结构，中间部件又固定到另一个元件；以及其中一个元件与另一个元件成一体的结构，即一个元件基本上是另一个元件的一部分。这一定义也适用于具有类似含义的词语，例如，“联接的”，“连接的”，“耦合的”，“安装的”，“粘结的”，“固定的”及其派生词。最后，如本发明所使用的诸如“基本上”，“大约”和“近似”的程度术语表示修饰术语的偏差量，其使最终结果没有显著改变。
虽然仅选择了选定的实施方式来说明本发明，但是从本发明公开中对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，能够进行各种修改和变形。例如，除非另外特别说明，各种部件的尺寸，形状，位置或取向可以根据需要和/或期望而改变，只要这些改变基本上不影响它们的预期功能。除非另外特别说明，所示的彼此直接连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间部件，只要改变基本上不影响它们的预期功能。一个元件的功能可以由两个元件执行，反之亦然，除非另有特别说明。一个实施方式的结构和功能可以在另一个实施方式中采用。不需要在特定实施方式中同时存在所有优点。与现有技术不同的每个特征，单独或与其他特征组合，也应当被认为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由这些特征体现的结构和/或功能概念。因此，根据本发明的实施方式的上述描述仅仅是为了说明，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物所限定的本发明。

Claims (15)

1.一种光学扫描单元，其特征在于，所述光学扫描单元包括：
镜部件，所述镜部件包括用于反射光的反射部分；
振动发生器，所述振动发生器被配置为当施加交流电压时使所述镜部件围绕特定的摆动轴摆动；
光学传感器，所述光学传感器包括光发射器和用于接收所述光发射器发射的光的光接收器；以及
遮光部，所述遮光部设置于所述镜部件以与所述镜部件一起摆动，所述遮光部被配置为遮挡从所述光发射器发射的光，
所述光接收器还包括第一光接收器和第二光接收器，所述第一光接收器设置在相对于所述遮光部的摆动角范围的中心位置的一个摆动角侧，所述第二光接收器设置在相对于所述摆动角范围的所述中心位置的另一个摆动角侧。
2.根据权利要求1所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述第一光接收器相对于所述摆动角范围的所述中心位置设置在所述一个摆动角侧和相对于所述摆动角范围的所述一个摆动角侧的端部设置在中心位置侧，以及
所述第二光接收器相对于所述摆动角范围的所述中心位置设置在所述另一个摆动角侧和相对于所述摆动角范围的所述另一个摆动角侧的端部设置在中心位置侧。
3.根据权利要求1或2所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述遮光部在所述第一光接收器和所述第二光接收器排列的光接收器排列方向上具有宽度，所述遮光部的宽度小于在所述第二光接收器相反侧的所述第一光接收器的端部和在所述第一光接收器相反侧的所述第二光接收器的端部之间的距离。
4.根据权利要求3所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述遮光部的宽度不小于所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的距离。
5.根据权利要求3所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述遮光部的宽度小于所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的距离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，所述光学扫描单元还包括：
控制器，所述控制器被配置为执行控制以使所述镜部件摆动，以使得所述遮光部沿着所述第一光接收器和所述第二光接收器排列的光接收器排列方向跨越所述第一光接收器和所述第二光接收器，
所述控制器还被配置为基于所述遮光部在所述摆动角度范围的所述一个摆动角侧和所述另一个摆动角侧之间跨越所述第一光接收器和所述第二光接收器的第一时段，来控制施加至所述振动发生器的所述交流电压。
7.根据权利要求6所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述第一时段是在所述遮光部从所述一个摆动角侧到所述另一个摆动角侧的移动中当从入射在所述第一光接收器上的光的遮挡开始时直到入射在所述第二光接收器上的光的遮挡结束时的时段，以及在所述遮光部从所述另一个摆动角侧到所述一个摆动角侧的移动中当从入射到所述第二光接收器上的光的遮挡开始时直到入射到所述第一光接收器上的光的遮挡结束时的时段中的至少一个。
8.根据权利要求6或7所述的光学扫描单元，其特征在于，
当所述遮光部处于所述遮光部不跨越所述第一光接收器的摆动状态时，所述控制器被配置为基于第二时段而不是所述第一时段来控制施加至所述振动发生器的所述交流电压，所述第二时段是相对于所述遮光部遮挡入射在所述第二光接收器上的光的位置所述遮光部位于所述摆动角范围的所述另一个摆动角侧的时段，以及
当所述遮光部处于所述遮光部不跨越所述第二光接收器的摆动状态时，所述控制器被配置为基于第二时段而不是所述第一时段来控制施加至所述振动发生器的所述交流电压，所述第二时段是相对于所述遮光部遮挡入射在所述第一光接收器上的光的位置所述遮光部位于所述摆动角范围的所述一个摆动角侧的时段。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述控制器被配置为基于相对于所述遮光部遮挡入射在所述第一光接收器上的光的位置所述遮光部位于所述摆动角范围的所述一个摆动角侧的时段和相对于所述遮光部遮挡入射在所述第二光接收器上的光的位置所述遮光部位于所述摆动角范围的所述另一个摆动角侧的时段，获取所述摆动角范围的所述中心位置的位置偏差。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述遮光部还包括设置在所述第一光接收器和所述第二光接收器之间的第三光接收器，所述第三光接收器沿着所述第一光接收器和所述第二光接收器排列的光接收器排列方向远离所述第一光接收器和所述第二光接收器中的每一个。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述光学扫描单元还包括盖部件，所述盖部件用于覆盖所述光学传感器。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述光学扫描单元还包括过滤部件，所述过滤部件设置在所述光接收器附近以使入射在所述光接收器上的光通过，所述过滤部件允许与由所述光发射器发射的光对应的波长带中的光通过。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述光学传感器设置在所述镜部件和所述振动发生器之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的光学扫描单元，其特征在于，
所述遮光部被布置为沿着所述反射部分的平面延伸的平面方向从所述镜部件向所述光学传感器侧突出，以及
所述遮光部具有小于所述镜部件在垂直于所述平面方向的方向上的厚度的厚度。
15.一种光学设备，其特征在于，所述光学设备包括：
根据权利要求1至14中任一项所述的光学扫描单元；以及
光源单元，所述光源单元被配置为用扫描光照射所述光学扫描单元的所述镜部件的所述反射部分。
CN202010152596.2A 2019-05-16 2020-03-06 光学扫描单元以及光学设备 Active CN111948804B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019092866A JP7281638B2 (ja) 2019-05-16 2019-05-16 光スキャナユニットおよび光学機器
JP2019-092866 2019-05-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111948804A true CN111948804A (zh) 2020-11-17
CN111948804B CN111948804B (zh) 2022-04-15

Family

ID=70058184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010152596.2A Active CN111948804B (zh) 2019-05-16 2020-03-06 光学扫描单元以及光学设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11366308B2 (zh)
EP (1) EP3739373B1 (zh)
JP (1) JP7281638B2 (zh)
CN (1) CN111948804B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113552715A (zh) * 2020-04-23 2021-10-26 船井电机株式会社 振动镜元件以及光扫描装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021189366A (ja) * 2020-06-03 2021-12-13 船井電機株式会社 振動素子

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08313839A (ja) * 1995-05-22 1996-11-29 S K S Kk 共振型スキャナ
CN102679910A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 小威廉·R·本纳 转动位置检测器和相关方法
CN103591509A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 京东方科技集团股份有限公司 一种背光源和显示装置
CN105005163A (zh) * 2015-08-24 2015-10-28 张荣顺 一种以激光作为背光源的液晶面板
CN109375415A (zh) * 2018-10-23 2019-02-22 惠州市华星光电技术有限公司 一种窄边框显示屏的背光模组

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0545603A (ja) 1991-08-13 1993-02-26 Fujitsu Ltd 共振型スキヤナ
US5844673A (en) * 1998-04-17 1998-12-01 Cambridge Technology, Inc. Axial led position detector for determining the angular position of a rotatable element
US7031040B2 (en) * 2003-05-16 2006-04-18 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning apparatus, optical writing apparatus, image forming apparatus, and method of driving vibration mirror
WO2006088779A1 (en) 2005-02-14 2006-08-24 Texas Instruments Incorporated Deflection control for resonant scanning mirror
US7688432B1 (en) 2007-01-23 2010-03-30 Benner Jr William R Rotary position detector and associated methods
US7940380B1 (en) * 2007-01-23 2011-05-10 Benner Jr William R Rotary position detector and associated methods
JP4569932B1 (ja) * 2009-07-16 2010-10-27 シナノケンシ株式会社 光走査装置の組み立て方法
JP7066987B2 (ja) 2017-06-19 2022-05-16 船井電機株式会社 光走査装置及び光走査装置における反射部の角度検出方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08313839A (ja) * 1995-05-22 1996-11-29 S K S Kk 共振型スキャナ
CN102679910A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 小威廉·R·本纳 转动位置检测器和相关方法
CN103591509A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 京东方科技集团股份有限公司 一种背光源和显示装置
CN105005163A (zh) * 2015-08-24 2015-10-28 张荣顺 一种以激光作为背光源的液晶面板
CN109375415A (zh) * 2018-10-23 2019-02-22 惠州市华星光电技术有限公司 一种窄边框显示屏的背光模组

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113552715A (zh) * 2020-04-23 2021-10-26 船井电机株式会社 振动镜元件以及光扫描装置
CN113552715B (zh) * 2020-04-23 2023-06-09 船井电机株式会社 振动镜元件以及光扫描装置
US11919768B2 (en) 2020-04-23 2024-03-05 Funai Electric Co., Ltd. Vibrating mirror element and optical scanner

Also Published As

Publication number Publication date
CN111948804B (zh) 2022-04-15
JP2020187292A (ja) 2020-11-19
EP3739373B1 (en) 2023-01-25
US11366308B2 (en) 2022-06-21
EP3739373A1 (en) 2020-11-18
JP7281638B2 (ja) 2023-05-26
US20200363632A1 (en) 2020-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11914075B2 (en) Distance measurement apparatus
KR100979346B1 (ko) 요동체 장치, 광 편향기 및 이를 제어하는 방법
US10792931B2 (en) Optical deflection apparatus, head-up display apparatus, optical writing unit, image forming apparatus, and object recognition apparatus
US7298390B2 (en) Optical scanning device for scanning a laser beam on an image bearing member
CN111948804B (zh) 光学扫描单元以及光学设备
JP6676916B2 (ja) 測定装置
JP2016099567A (ja) 光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置
US10802270B2 (en) Optical scanner comprising a calibrating unit to calibrate intensity of the drive signal applied to a mirror driving unit
JP2010266508A (ja) ２次元走査の光走査装置及びそれを備えた画像投影装置
JP2006220745A (ja) マイクロミラースキャナ及びこれを用いたレーザ光走査装置
JP2012118125A (ja) 光走査装置及びその駆動方法。
CN111610627B (zh) 光扫描装置及其控制方法
US11550144B2 (en) Optical scanner unit and optical apparatus
JPS59171878A (ja) 車両用障害物検知装置
JP2017090507A (ja) 光走査デバイスおよび投影装置
JP5947184B2 (ja) 位置検出方法、及び位置検出装置
JP6993183B2 (ja) 走査装置
JP6369357B2 (ja) 走査装置
JP2010266506A (ja) 光走査装置及びそれを備えた画像投影装置
JP2019109351A (ja) 光走査装置
JP4654910B2 (ja) 集光状態検出装置、光走査装置、および画像形成装置
JP5451047B2 (ja) 光学走査装置
JP2003140078A (ja) 共振型アクチュエータの制御装置及び制御方法
JPH09119820A (ja) 光スキャナーのウォブル測定法および光スキャナー
WO2019151092A1 (ja) 走査装置及び測距装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant