JP2003005123A - Optical scanner and driving method for optical scanner - Google Patents

Optical scanner and driving method for optical scanner

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JP2003005123A
JP2003005123A JP2001191371A JP2001191371A JP2003005123A JP 2003005123 A JP2003005123 A JP 2003005123A JP 2001191371 A JP2001191371 A JP 2001191371A JP 2001191371 A JP2001191371 A JP 2001191371A JP 2003005123 A JP2003005123 A JP 2003005123A
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vibration
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the cost of an optical scanner and to place the scanner continuously in stable operation. SOLUTION: The laser light emitted by a laser diode 10 is reflected by a mirror part 20 supported in a cantilever state by a cantilever beam part 32 to irradiate an object. When a scan is made with the laser light by vibrating the mirror part 20, 1st and 2nd piezoelectric elements 21a and 21b detect the bending deformation quantity and torsional deformation quantity of the mirror part 20. According to an operation frequency and an operation amplitude computed from the detection results, a magnetic field applying means 22 which drives and vibrats the mirror part 20 is driven. At this time, the resonance frequency of the mirror frequency is tuned to a specified value according to the vibration frequency of the mirror part 20 computed from the deformation quantities detected when 1st and 2nd interrupters 46a and 46b intermittently drive the magnetic field applying means 22 and stopped driving and vibrating them.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から照射され
た光を弾性変形部材を介して片持ち梁状に支持されたミ
ラー部により反射して対象物に照射するとともに、前記
ミラー部を振動させることによって前記対象物に照射す
る光を走査する光スキャナ装置、及びこのような光スキ
ャナ装置の駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention reflects the light emitted from a light source through an elastically deformable member by a mirror portion supported in a cantilever shape to irradiate an object and vibrates the mirror portion. The present invention relates to an optical scanner device that scans the light to be applied to the object by doing so, and a driving method of such an optical scanner device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光源から出射されたレーザ光を2
次元方向に走査しながら対象物に照射させる光スキャナ
装置が提案されており、例えば、車両用2次元レーザレ
ーダに適用されている。車両用2次元レーザレーダは、
光スキャナ装置を用いて車両周囲の対象物にレーザ光を
照射させ、この対象物からの反射戻り光を検出して、光
スキャナ装置からの出射レーザ光と対象物からの反射戻
り光との関係に基づいて、対象物までの距離や水平方向
及び水平方向の角度等を検出するものである。このよう
な車両用2次元レーザレーダを車両に搭載すれば、車両
周囲の状況を適切且つ確実に把握することができるの
で、車両の走行時における安全性を高める技術として注
目を集めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser beam emitted from a light source is
An optical scanner device for irradiating an object while scanning in the dimensional direction has been proposed, and is applied to, for example, a two-dimensional laser radar for vehicles. 2D laser radar for vehicles
The relationship between the emitted laser light from the optical scanner device and the reflected return light from the object is detected by irradiating the object around the vehicle with laser light using the optical scanner device and detecting the reflected return light from this object. Based on the above, the distance to the object, the horizontal direction, the horizontal angle, and the like are detected. If such a two-dimensional laser radar for a vehicle is mounted on a vehicle, the situation around the vehicle can be appropriately and surely grasped, and therefore, it has been attracting attention as a technique for improving safety when the vehicle is running.

【0003】従来の光スキャナ装置としては、例えば特
開平9−101474号公報に開示されている構成が知
られている。この従来例は、共振駆動による2次元光ス
キャナ装置に関するものであり、反射ミラーの周囲に互
いに直交する2つの両持ち梁状の捩り振動梁が配設され
ている。そして、振動軸として機能するこれら2つの捩
り振動梁の基底部に圧電アクチュエータを配設し、振動
軸の曲げ及び捩りの共振周波数に応じた交流電圧を圧電
アクチュエータに合成して印加することにより、曲げ及
び捩りの振動を同時に反射ミラーに付与し、これによっ
て2次元走査を可能としている。
As a conventional optical scanner device, a configuration disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-101474 is known. This conventional example relates to a two-dimensional optical scanner device driven by resonance, in which two mutually-supporting beam-like torsional vibrating beams which are orthogonal to each other are arranged around a reflection mirror. Then, by arranging a piezoelectric actuator at the base of these two torsion vibrating beams that function as a vibration axis, and by applying an AC voltage corresponding to the resonance frequency of bending and torsion of the vibration axis to the piezoelectric actuator by combining them, Bending and torsional vibrations are applied to the reflecting mirror at the same time, which enables two-dimensional scanning.

【0004】また、この従来例は、捩り振動梁の基底部
に圧電センサを配設した構成とされている。そして、こ
の圧電センサによって反射ミラーの振れ角を応力信号と
して検出し、この応力信号を自励発振回路に印加して圧
電アクチュエータに増幅して帰還することにより、圧電
アクチュエータの発振周波数を各々の捩り振動梁の捩り
固有振動数に一致させるとともに、発振振幅を一定の値
に制御するようにしている。これにより、温度変化等に
よるダンピング係数や共振周波数の変化に対応して、反
射ミラーを安定して振動させることができ、高精度の2
次元走査を実現することが可能となっている。
Further, in this conventional example, a piezoelectric sensor is arranged at the base of the torsional vibration beam. The piezoelectric sensor detects the deflection angle of the reflection mirror as a stress signal, applies the stress signal to the self-excited oscillation circuit, amplifies the feedback to the piezoelectric actuator, and feeds back the oscillation frequency of the piezoelectric actuator. The oscillation natural frequency is matched with the torsional natural frequency, and the oscillation amplitude is controlled to a constant value. This makes it possible to stably vibrate the reflecting mirror in response to changes in the damping coefficient and the resonance frequency due to changes in temperature, etc.
It is possible to realize dimensional scanning.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例における光スキャナ装置は、曲げ及び捩りの2つの
両持ち梁で反射ミラーを支持しており、これら2つの両
持ち梁の捩れの振動を利用する構造とされている。この
ため、共振周波数の前後の周波数域において梁の振幅
(すなわち振れ角)が均等に減衰し、良好な共振特性を
得ることが容易である。したがって、梁の固有振動数に
合わせた周波数を維持しながら反射ミラーの共振を継続
させるに際して、自励発振回路等のような簡略な制御回
路を用いることが可能である。
By the way, in the above-mentioned conventional optical scanner device, the reflection mirror is supported by two double-supported beams of bending and twisting, and the vibration of the twisting of these two double-supporting beams is supported. The structure is used. Therefore, the amplitude (that is, the deflection angle) of the beam is uniformly attenuated in the frequency range before and after the resonance frequency, and it is easy to obtain good resonance characteristics. Therefore, a simple control circuit such as a self-oscillation circuit can be used to continue the resonance of the reflection mirror while maintaining the frequency matched with the natural frequency of the beam.

【0006】しかしながら、上述した従来例における光
スキャナ装置は、反射ミラーを2つの両持ち梁で支持す
る構造とされていることから、装置構成が複雑であり、
低コスト化を図ることに限界がある。
However, since the optical scanner device in the above-mentioned conventional example has a structure in which the reflection mirror is supported by two double-supported beams, the device configuration is complicated,
There is a limit to the cost reduction.

【0007】そこで、装置構成を簡素化して大幅な低コ
スト化を実現する方法として、例えば、反射ミラーを単
独の片持ち梁で支持し、この片持ち梁を曲げ方向と捩り
方向とにそれぞれ振動させることによって、2次元走査
を行うようにする方法が考えられている。しかしなが
ら、この場合には、広範囲の走査に対応して大きな捩れ
振動を得ようとすると、図16に示すように、いわゆる
ハードスプリング効果と称される現象が生じて、共振周
波数の前後の周波数域において梁の振幅の減衰特性が非
対称となり、極めて非線形性の強い振動形態となってし
まうといった問題があった。このような非線形性の強い
共振振動は、自励発振回路を用いた帰還制御により安定
して動作させることが困難である。
Therefore, as a method of simplifying the apparatus structure and realizing a large cost reduction, for example, a reflecting mirror is supported by a single cantilever, and the cantilever vibrates in the bending direction and the torsional direction, respectively. By doing so, a method of performing two-dimensional scanning has been considered. However, in this case, when trying to obtain a large torsional vibration in response to a wide range of scanning, a phenomenon called a so-called hard spring effect occurs as shown in FIG. 16, and a frequency range before and after the resonance frequency is generated. However, there was a problem in that the damping characteristics of the amplitude of the beam became asymmetric, resulting in an extremely non-linear vibration mode. It is difficult to stably operate such resonance vibration having a strong non-linearity by feedback control using a self-excited oscillation circuit.

【0008】したがって、従来例における光スキャナ装
置は、高周波成分を含む振動などの外乱が生じた場合
に、帰還制御系が発散してしまい、共振周波数よりも僅
かでも高い周波数域で振動させるように制御回路が動作
すると共振が停止してしまう虞があった。また、共振が
停止した後に動作を再開させる場合に、帰還制御系の過
度な応答により、不安定な共振形態となりがちである。
Therefore, in the optical scanner device in the conventional example, when a disturbance such as a vibration including a high frequency component occurs, the feedback control system diverges, so that the optical scanner device vibrates in a frequency range slightly higher than the resonance frequency. Resonance may stop when the control circuit operates. Further, when the operation is restarted after the resonance is stopped, the feedback control system tends to have an unstable resonance mode due to an excessive response.

【0009】このため、従来例における光スキャナ装置
は、例えば車両用2次元レーザレーダに適用した場合に
は、高周波成分を含む車両の振動などにより動作が不安
定となり易く、また共振の停止が頻発するなどして、十
分な信頼性を得ることが困難である。
Therefore, when the conventional optical scanner device is applied to, for example, a two-dimensional laser radar for a vehicle, the operation is likely to be unstable due to the vibration of the vehicle including high frequency components, and the resonance frequently stops. Therefore, it is difficult to obtain sufficient reliability.

【0010】一方、光スキャナ装置においては、例え
ば、反射ミラーを支持する梁を駆動するために、外部か
ら印加される磁界に応じて変化する応力を発生する磁歪
膜を梁の裏面に形成した構造とすることが考えられる。
この場合には、図17に示すように、磁歪膜に生じるヒ
ステリシスによる影響が顕著となる。
On the other hand, in the optical scanner device, for example, in order to drive the beam that supports the reflection mirror, a magnetostrictive film that generates a stress that changes according to a magnetic field applied from the outside is formed on the back surface of the beam. It is possible to
In this case, as shown in FIG. 17, the effect of the hysteresis generated in the magnetostrictive film becomes remarkable.

【0011】具体的には、例えば、共振周波数よりも高
い周波数域にずれて共振が停止した後で動作を再開する
ときに、本来の共振周波数よりも遙かに低い周波数から
共振周波数まで反射ミラーを駆動する周波数を逐次スイ
ープする手法、或いは直流磁界を印加することにより磁
歪膜内部の磁気モーメントを共振が停止する前の状態に
反転させた後に共振を再開する手法を採用することが必
要となる。しかしながら、何れの手法によっても、一時
的に反射ミラーの振動動作を停止させることとなってし
まう。
Specifically, for example, when the operation is restarted after the resonance is stopped by shifting to a frequency range higher than the resonance frequency, a reflection mirror from a frequency much lower than the original resonance frequency to the resonance frequency. It is necessary to adopt a method of sequentially sweeping the frequency that drives the magnetic field or a method of resuming the resonance after reversing the magnetic moment inside the magnetostrictive film to the state before the resonance stopped by applying a DC magnetic field. . However, with either method, the vibration operation of the reflection mirror is temporarily stopped.

【0012】したがって、このような光スキャナ装置
は、車両の周囲の物体を常時検出することが要求される
車両用2次元レーザレーダに適用することが困難となっ
ている。
Therefore, it is difficult to apply such an optical scanner device to a two-dimensional laser radar for a vehicle which is required to constantly detect an object around the vehicle.

【0013】本発明は、上述した従来の実情に鑑みてな
されたものであり、装置構成を簡略化して大幅な低コス
ト化を実現するとともに、安定した走査を継続して行う
ことが可能な光スキャナ装置、及びこのような光スキャ
ナ装置の駆動方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and realizes an optical system which simplifies the apparatus configuration and realizes a significant cost reduction, and which is capable of continuously performing stable scanning. It is an object of the present invention to provide a scanner device and a method for driving such an optical scanner device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、光源から照射された光を弾性変形部材を介して片持
ち梁状に支持されたミラー部により反射して対象物に照
射するとともに、前記ミラー部を振動させることによっ
て前記対象物に照射する光を走査する光スキャナ装置に
おいて、前記弾性変形部材を変形させて前記ミラー部を
振動させる駆動手段と、前記駆動手段を断続的に動作さ
せる駆動制御手段と、前記弾性変形部材の変形量を検出
する変形量検出手段と、前記変形量検出手段から出力さ
れる信号を処理して、前記ミラー部の振動周波数を検出
する周波数検出手段と、前記駆動制御手段により前記駆
動手段の動作が停止されたときに前記周波数検出手段に
より検出される振動周波数に基づいて前記駆動手段の動
作周波数を調整することにより、前記ミラー部の共振周
波数を所定の値に同調させる周波数同調手段とを備える
ことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, light emitted from a light source is reflected by a mirror portion supported in a cantilever shape via an elastically deformable member to illuminate an object. At the same time, in an optical scanner device that scans the light irradiating the object by vibrating the mirror unit, a driving unit that deforms the elastically deformable member to vibrate the mirror unit, and the driving unit is intermittently provided. Drive control means for operating, deformation amount detection means for detecting the deformation amount of the elastic deformation member, and frequency detection means for processing the signal output from the deformation amount detection means to detect the vibration frequency of the mirror section. And adjusting the operating frequency of the driving means based on the vibration frequency detected by the frequency detecting means when the operation of the driving means is stopped by the drive control means. And by and is characterized in that it comprises a frequency tuning means for tuning the resonant frequency of the mirror portion to a predetermined value.

【0015】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の光スキャナ装置において、前記周波数同調手段
が、前記駆動制御手段により前記駆動手段の動作が停止
されたときに前記周波数検出手段によって検出される振
動周波数の値から所定の値を減算し、減算された周波数
の値に基づいて前記駆動手段の動作周波数を調整するこ
とを特徴とするものである。
The invention described in claim 2 is the same as claim 1.
In the optical scanner device according to, the frequency tuning means subtracts a predetermined value from the value of the vibration frequency detected by the frequency detecting means when the operation of the drive means is stopped by the drive control means, The operating frequency of the drive means is adjusted based on the subtracted frequency value.

【0016】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
又は2に記載の光スキャナ装置において、少なくとも電
源投入時において、前記駆動手段に対してパルス電圧を
印加するパルス電圧印加手段を更に備え、前記周波数同
調手段が、前記駆動手段にパルス電圧が印加されてから
所定時間経過後の時点で前記周波数検出手段により検出
される振動周波数に基づいて前記駆動手段の動作周波数
を調整することを特徴とするものである。
The invention described in claim 3 is the same as claim 1
Or the optical scanner device according to 2, further comprising pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to the driving means at least when the power is turned on, and the frequency tuning means applies the pulse voltage to the driving means. It is characterized in that the operating frequency of the drive means is adjusted based on the vibration frequency detected by the frequency detection means at a time point after a lapse of a predetermined time.

【0017】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
に記載の光スキャナ装置において、前記駆動手段が、前
記弾性変形部材を捩り方向に変形させる第1の駆動部
と、前記弾性変形部材を曲げ方向に変形させる第2の駆
動部とを備え、前記変形量検出手段が、前記弾性変形部
材の捩り変形量を検出する捩り変形量検出部と、前記弾
性変形部材の曲げ変形量を検出する曲げ変形量検出部と
を備え、前記周波数検出手段が、前記捩り変形量検出部
から出力される信号を処理して捩り振動周波数を検出す
る捩り周波数検出部と、前記曲げ変形量検出部から出力
される信号を処理して曲げ振動周波数を検出する曲げ周
波数検出部とを備え、前記駆動手段が前記弾性変形部材
を捩り方向と曲げ方向とにそれぞれ変形させることによ
り、光源からの光を前記対象物に対して2次元走査する
ことを特徴とするものである。
The invention according to claim 4 is the same as claim 1.
The optical scanner device according to claim 1, wherein the drive unit includes a first drive unit that deforms the elastically deformable member in a twisting direction, and a second drive unit that deforms the elastically deformable member in a bending direction, The deformation amount detection means includes a torsional deformation amount detection unit that detects a torsional deformation amount of the elastic deformation member, and a bending deformation amount detection unit that detects a bending deformation amount of the elastic deformation member, and the frequency detection unit includes A torsion frequency detection unit that processes a signal output from the torsion deformation amount detection unit to detect a torsion vibration frequency, and a bending frequency that processes a signal output from the bending deformation amount detection unit to detect a bending vibration frequency. A detection unit, wherein the driving unit deforms the elastically deformable member in a twisting direction and a bending direction, respectively, so that light from a light source is two-dimensionally scanned with respect to the object. It is.

【0018】また、請求項5に記載の発明は、請求項4
に記載の光スキャナ装置において、前記周波数同調手段
が、前記駆動制御手段により前記駆動手段の動作が停止
されたときに前記捩り周波数検出部により検出される捩
り振動周波数に基づいて前記第1の駆動部の動作周波数
を調整することにより、前記ミラー部の捩り共振周波数
を所定の値に同調させるとともに、前記駆動制御手段
が、前記周波数同調手段からの出力に基づいて前記第1
の駆動部の動作を制御するとともに、自励発振回路によ
り生成される信号に基づいて前記第2の駆動部の動作を
制御することを特徴とするものである。
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4
In the optical scanner device described in the paragraph (1), the frequency tuning unit drives the first drive based on a torsional vibration frequency detected by the torsional frequency detecting unit when the operation of the drive unit is stopped by the drive control unit. By adjusting the operating frequency of the section, the torsional resonance frequency of the mirror section is tuned to a predetermined value, and the drive control means is configured to adjust the first resonance frequency based on the output from the frequency tuning means.
In addition to controlling the operation of the driving unit, the operation of the second driving unit is controlled based on the signal generated by the self-excited oscillation circuit.

【0019】また、請求項6に記載の発明は、請求項4
又は5に記載の光スキャナ装置において、前記周波数同
調手段が、前記駆動制御手段により前記駆動手段の動作
が停止されたときに前記捩り周波数検出部によって検出
される捩り振動周波数の値から所定の値を減算し、減算
された周波数の値に基づいて前記第1の駆動部の動作周
波数を調整することにより、前記ミラー部の捩り共振周
波数を所定の値に同調させることを特徴とするものであ
る。
The invention according to claim 6 is the same as claim 4
Alternatively, in the optical scanner device according to the fifth aspect, the frequency tuning unit has a predetermined value from the value of the torsional vibration frequency detected by the torsional frequency detecting unit when the operation of the driving unit is stopped by the drive control unit. Is subtracted, and the operating frequency of the first drive unit is adjusted based on the value of the subtracted frequency, whereby the torsional resonance frequency of the mirror unit is tuned to a predetermined value. .

【0020】また、請求項7に記載の発明は、請求項4
乃至6の何れかに記載の光スキャナ装置において、少な
くとも電源投入時において、前記第1の駆動部に対して
パルス電圧を印加するパルス電圧印加手段をさらに備
え、前記周波数同調手段が、前記第1の駆動部にパルス
電圧が印加されてから所定時間経過後の時点で前記捩り
周波数検出部により検出される捩り振動周波数に基づい
て前記第1の駆動部の動作周波数を調整することを特徴
とするものである。
The invention according to claim 7 is the same as that according to claim 4.
The optical scanner device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a pulse voltage applying unit that applies a pulse voltage to the first driving unit at least when the power is turned on, and the frequency tuning unit includes the first tuning unit. The operating frequency of the first drive unit is adjusted based on the torsional vibration frequency detected by the torsional frequency detection unit at a time point after a predetermined time has elapsed since the pulse voltage was applied to the drive unit. It is a thing.

【0021】また、請求項8に記載の発明は、光源から
照射された光を弾性変形部材を介して片持ち梁状に支持
されたミラー部により反射して対象物に照射するととも
に、前記ミラー部を振動させることによって前記対象物
に照射する光を走査する光スキャナ装置の駆動方法にお
いて、前記弾性変形部材を断続的に変形駆動させて前記
ミラー部を振動させるミラー部断続駆動ステップと、前
記弾性変形部材の変形量に基づいて前記ミラー部の振動
周波数を検出する振動周波数検出ステップと、前記ミラ
ー部の駆動を停止したときに検出される振動周波数に基
づいて前記ミラー部の動作周波数を調整することによ
り、前記ミラー部の共振周波数を所定の値に同調させる
周波数同調ステップとを有することを特徴とするもので
ある。
Further, in the invention described in claim 8, the light emitted from the light source is reflected by a mirror portion supported in a cantilever shape via an elastically deformable member to illuminate the object, and the mirror is also provided. In a driving method of an optical scanner device for scanning light irradiating the object by vibrating a section, a mirror section intermittent driving step of intermittently deforming and driving the elastic deformation member to vibrate the mirror section, A vibration frequency detecting step of detecting a vibration frequency of the mirror section based on the deformation amount of the elastically deformable member, and an operating frequency of the mirror section is adjusted based on the vibration frequency detected when the driving of the mirror section is stopped. By doing so, there is provided a frequency tuning step of tuning the resonance frequency of the mirror portion to a predetermined value.

【0022】また、請求項9に記載の発明は、請求項8
に記載の光スキャナ装置の駆動方法において、前記周波
数同調ステップにおいては、前記ミラー部の駆動を停止
したときに検出される振動周波数の値から所定の値を減
算し、減算された周波数の値に基づいて前記ミラー部の
動作周波数を調整することを特徴とするものである。
The invention described in claim 9 is the same as claim 8.
In the method of driving the optical scanner device according to the item (1), in the frequency tuning step, a predetermined value is subtracted from the value of the vibration frequency detected when the driving of the mirror unit is stopped, and the subtracted frequency value is obtained. The operating frequency of the mirror section is adjusted based on the above.

【0023】また、請求項10に記載の発明は、請求項
8又は9に記載の光スキャナ装置の駆動方法において、
少なくとも電源投入時に前記ミラー部をパルス駆動し、
前記ミラー部がパルス駆動されてから所定時間経過後の
時点で検出される振動周波数に基づいて前記ミラー部の
動作周波数を調整するパルス駆動ステップを更に備える
ことを特徴とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an optical scanner device driving method according to the eighth or ninth aspect, wherein:
At least when the power is turned on, pulse drive the mirror unit,
The method may further include a pulse driving step of adjusting an operating frequency of the mirror unit based on a vibration frequency detected after a predetermined time has elapsed after the mirror unit is pulse-driven.

【0024】また、請求項11に記載の発明は、請求項
8に記載の光スキャナ装置の駆動方法において、前記ミ
ラー部断続駆動ステップにおいては、前記弾性変形部材
を捩り方向と曲げ方向とにそれぞれ変形させるととも
に、前記振動周波数検出ステップにおいては、前記弾性
変形部材の捩り変形量と曲げ変形量とに基づいて、それ
ぞれ捩り振動周波数と曲げ振動周波数とを検出し、光源
からの光を前記対象物に対して2次元走査することを特
徴とするものである。
The invention according to claim 11 is the method for driving an optical scanner device according to claim 8, wherein in the intermittent driving step of the mirror portion, the elastically deformable member is respectively twisted and bent. In addition to deforming, in the vibration frequency detecting step, the torsional vibration frequency and the bending vibration frequency are respectively detected based on the torsional deformation amount and the bending deformation amount of the elastically deformable member, and the light from the light source is emitted from the object. It is characterized in that it is two-dimensionally scanned.

【0025】また、請求項12に記載の発明は、請求項
11に記載の光スキャナ装置の駆動方法において、前記
周波数同調ステップにおいては、前記ミラー部の駆動を
停止したときに前記振動周波数検出ステップにおいて検
出した捩り振動周波数に基づいて、前記ミラー部の捩り
方向の動作周波数を調整することにより、前記ミラー部
の捩り共振周波数を所定の値に同調させるとともに、自
励発振回路により生成される信号に基づいて、前記ミラ
ー部の曲げ方向の動作周波数を制御することを特徴とす
るものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of driving the optical scanner device according to the eleventh aspect, in the frequency tuning step, the vibration frequency detecting step is performed when the driving of the mirror section is stopped. By adjusting the operating frequency of the mirror section in the torsional direction based on the torsional vibration frequency detected in the above, the torsional resonance frequency of the mirror section is tuned to a predetermined value and a signal generated by a self-excited oscillation circuit. Based on the above, the operating frequency in the bending direction of the mirror portion is controlled.

【0026】また、請求項13に記載の発明は、請求項
11又は12に記載の光スキャナ装置の駆動方法におい
て、前記周波数同調ステップにおいては、前記ミラー部
の駆動を停止したときに前記振動周波数検出ステップに
おいて検出した捩り振動周波数から所定の値を減算し、
減算された周波数の値に基づいて前記ミラー部の捩り共
振周波数を所定の値に同調させることを特徴とするもの
である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of driving the optical scanner device according to the eleventh or twelfth aspect, in the frequency tuning step, the vibration frequency when the driving of the mirror section is stopped. Subtract a predetermined value from the torsional vibration frequency detected in the detection step,
It is characterized in that the torsional resonance frequency of the mirror portion is tuned to a predetermined value based on the value of the subtracted frequency.

【0027】また、請求項14に記載の発明は、請求項
11乃至13の何れかに記載の光スキャナ装置の駆動方
法において、少なくとも電源投入時に前記ミラー部を捩
り方向にパルス駆動し、前記ミラー部がパルス駆動され
てから所定時間経過後の時点で検出される捩り振動周波
数に基づいて前記ミラー部の捩り方向の動作周波数を調
整するパルス駆動ステップを更に備えることを特徴とす
るものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of driving the optical scanner device according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, at least when the power is turned on, the mirror portion is pulse-driven in the twisting direction to cause the mirror It is characterized by further comprising a pulse driving step of adjusting the operating frequency of the mirror portion in the twisting direction based on the torsional vibration frequency detected after a predetermined time has elapsed since the portion was pulse-driven.

【0028】[0028]

【発明の効果】請求項1に係る光スキャナ装置によれ
ば、ミラー部を振動させる駆動手段を駆動制御手段によ
り断続的に駆動して、駆動手段の動作が停止されたとき
に周波数検出手段によって検出される振動周波数に基づ
いて駆動手段の動作周波数を調整することにより、ミラ
ー部を支持する弾性変形部材にハードスプリング効果が
生じた場合であっても、例えばヒステリシスが比較的小
さい磁歪膜を駆動手段として用いることで、温度変化に
対応して常に安定した共振動作を維持することができ
る。また、ミラー部が片持ち梁状に支持された構造とさ
れていることから、装置構成を簡略化して低コスト化を
実現することができる。したがって、特に車両用レーザ
レーダに用いた場合に、車両の振動などに起因する走査
動作の停止を有効に防止することができ、装置の信頼性
を向上して、車両の走行時における安全性を十分に確保
することができる。
According to the optical scanner device of the first aspect, the driving means for vibrating the mirror portion is intermittently driven by the drive control means, and when the operation of the driving means is stopped, the frequency detecting means is used. By adjusting the operating frequency of the drive means based on the detected vibration frequency, even when the hard spring effect occurs in the elastically deformable member that supports the mirror portion, for example, a magnetostrictive film with a relatively small hysteresis is driven. By using it as a means, it is possible to always maintain stable resonant operation in response to temperature changes. In addition, since the mirror portion is supported in a cantilever shape, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced. Therefore, particularly when used in a laser radar for a vehicle, it is possible to effectively prevent the stop of the scanning operation due to the vibration of the vehicle, improve the reliability of the device, and improve the safety during traveling of the vehicle. You can secure enough.

【0029】また、請求項2に係る光スキャナ装置によ
れば、請求項1の効果に加えて、ヒステリシスが比較的
小さい磁歪膜を駆動手段として用いることで急激な外乱
振動が加わった場合であっても、周波数検出手段によっ
て検出される振動周波数の値から所定の値が減算された
周波数の値に基づいて駆動手段の動作周波数を調整する
ことができることから、この外乱振動による影響を有効
に抑制して、安定した共振動作を維持することができ
る。したがって、特に車両用レーザレーダに用いた場合
において、車両の振動による影響を更に効果的に低減し
て、装置の動作が停止してしまう不都合を更に適切に防
止することができる。
According to the optical scanner device of the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, a sudden disturbance vibration is applied by using a magnetostrictive film having a relatively small hysteresis as the driving means. Even if the operating frequency of the driving means can be adjusted based on the value of the frequency obtained by subtracting a predetermined value from the value of the vibration frequency detected by the frequency detecting means, the influence of this disturbance vibration can be effectively suppressed. As a result, stable resonance operation can be maintained. Therefore, particularly when used in a laser radar for a vehicle, it is possible to more effectively reduce the influence of the vibration of the vehicle and more appropriately prevent the inconvenience that the operation of the device is stopped.

【0030】また、請求項3に係る光スキャナ装置によ
れば、請求項1又は2の効果に加えて、例えば装置の周
辺の環境温度が極めて高い場合、或いは極めて低い場合
などのような極端な動作環境下においても、電源投入時
にミラー部の共振動作を確実且つ安定して行うことがで
きる。したがって、例えば熱帯地域や寒冷地域などに提
供される車両に搭載して用いられる場合であっても、装
置の信頼性を十分に確保することができる。
Further, according to the optical scanner device of the third aspect, in addition to the effect of the first or second aspect, the extreme temperature such as when the ambient temperature around the device is extremely high or extremely low is used. Even in an operating environment, the resonance operation of the mirror section can be reliably and stably performed when the power is turned on. Therefore, the reliability of the device can be sufficiently ensured even when the device is used by being installed in a vehicle provided in a tropical region or a cold region.

【0031】また、請求項4に係る光スキャナ装置によ
れば、請求項1の効果に加えて、ミラー部を捩り方向と
曲げ方向とにそれぞれ駆動制御することができ、光源か
らの光を対象物に対して2次元走査することができる。
According to the optical scanner device of the fourth aspect, in addition to the effect of the first aspect, the mirror portion can be driven and controlled in the twisting direction and the bending direction, respectively, and the light from the light source is targeted. Two-dimensional scanning can be performed on an object.

【0032】また、請求項5に係る光スキャナ装置によ
れば、請求項4の効果に加えて、ハードスプリング効果
及び磁気的なヒステリシスによる影響が顕著となる捩れ
振動に対してのみ、検出した振動周波数に基づいた同調
制御を行い、曲げ振動に対しては安価な自励発振回路に
よる帰還制御を行うことができる。したがって、装置に
搭載する回路規模を小さくすることができ、小型軽量化
を図ることができるとともに、更なる低コスト化を実現
することができる。
According to the optical scanner device of the fifth aspect, in addition to the effect of the fourth aspect, the detected vibration is only for the torsional vibration in which the influence of the hard spring effect and the magnetic hysteresis becomes remarkable. Tuning control based on frequency can be performed, and feedback control can be performed with respect to bending vibration by an inexpensive self-oscillation circuit. Therefore, the scale of the circuit mounted on the device can be reduced, the size and weight can be reduced, and the cost can be further reduced.

【0033】また、請求項6に係る光スキャナ装置によ
れば、請求項4又は5の効果に加えて、ヒステリシスが
比較的小さい磁歪膜を駆動手段として用いることで急激
な外乱振動が加わった場合であっても、周波数検出手段
によって検出される振動周波数の値から所定の値が減算
された周波数の値に基づいて駆動手段の動作周波数を調
整することができることから、この外乱振動による影響
を有効に抑制して、安定した共振動作を維持することが
できる。したがって、特に車両用2次元レーザレーダに
用いた場合において、車両の振動による影響を効果的に
低減して、装置の動作が停止してしまう不都合を更に適
切に防止することができる。
According to the optical scanner device of the sixth aspect, in addition to the effect of the fourth or fifth aspect, when a rapid disturbance vibration is applied by using a magnetostrictive film having a relatively small hysteresis as a driving means. However, since the operating frequency of the driving means can be adjusted based on the frequency value obtained by subtracting a predetermined value from the vibration frequency value detected by the frequency detecting means, the effect of this disturbance vibration is effective. Therefore, stable resonance operation can be maintained. Therefore, particularly when it is used for a two-dimensional laser radar for a vehicle, it is possible to effectively reduce the influence of the vibration of the vehicle and more appropriately prevent the inconvenience that the operation of the device is stopped.

【0034】また、請求項7に係る光スキャナ装置によ
れば、請求項4乃至6の何れかの効果に加えて、例えば
装置の周辺の環境温度が極めて高い場合、或いは極めて
低い場合などのような極端な動作環境下においても、電
源投入時にミラー部の共振動作を確実且つ安定して行う
ことができる。したがって、例えば熱帯地域や寒冷地域
などに提供される車両に搭載して用いる場合であって
も、装置の信頼性を十分に確保することができる。
According to the optical scanner device of the seventh aspect, in addition to the effect of any of the fourth to sixth aspects, for example, when the ambient temperature around the device is extremely high or extremely low. Even under such extreme operating environment, the resonance operation of the mirror section can be reliably and stably performed when the power is turned on. Therefore, the reliability of the device can be sufficiently ensured even when it is mounted on a vehicle provided in a tropical region or a cold region, for example.

【0035】また、請求項8に係る光スキャナ装置の駆
動方法によれば、ミラー部を断続的に振動駆動して、こ
のミラー部の駆動が停止されたときに検出する振動周波
数に基づいて動作周波数を調整することにより、ミラー
部を支持する弾性変形部材にハードスプリング効果が生
じた場合であっても、例えばヒステリシスが比較的小さ
い磁歪膜によりミラー部を駆動することで、温度変化に
対応して常に安定した共振動作を維持することができ
る。また、ミラー部が片持ち梁状に支持された構造とさ
れていることから、装置構成を簡略化して低コスト化を
実現することができる。したがって、特に光スキャナ装
置を車両用レーザレーダに用いた場合に、車両の振動な
どに起因する走査動作の停止を防止することができ、車
両の走行時における光スキャナ装置の信頼性及び安全性
を十分に確保することができる。
According to the driving method of the optical scanner device according to the eighth aspect, the mirror section is intermittently oscillated and driven based on the vibration frequency detected when the driving of the mirror section is stopped. Even if the elastically deformable member that supports the mirror section has a hard spring effect by adjusting the frequency, for example, by driving the mirror section with a magnetostrictive film having a relatively small hysteresis, it is possible to respond to the temperature change. It is possible to maintain stable resonance operation at all times. In addition, since the mirror portion is supported in a cantilever shape, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced. Therefore, particularly when the optical scanner device is used for a laser radar for a vehicle, it is possible to prevent the stop of the scanning operation due to the vibration of the vehicle, and to improve the reliability and safety of the optical scanner device when the vehicle is traveling. You can secure enough.

【0036】また、請求項9に係る光スキャナ装置の駆
動方法によれば、請求項8の効果に加えて、ヒステリシ
スが比較的小さい磁歪膜によりミラー部を駆動すること
で急激な外乱振動が加わった場合であっても、検出した
振動周波数の値から所定の値が減算された周波数の値に
基づいてミラー部の動作周波数を調整することができる
ことから、この外乱振動による影響を抑制して、安定し
た共振動作を維持することができる。したがって、特に
光スキャナ装置を車両用レーザレーダに用いた場合にお
いて、車両の振動による影響を低減して、光スキャナ装
置の動作が停止してしまう不都合を更に適切に防止する
ことができる。
Further, according to the driving method of the optical scanner device of the ninth aspect, in addition to the effect of the eighth aspect, abrupt disturbance vibration is applied by driving the mirror portion by the magnetostrictive film having a relatively small hysteresis. Even if it is, the operating frequency of the mirror unit can be adjusted based on the value of the frequency obtained by subtracting the predetermined value from the value of the detected vibration frequency, thus suppressing the influence of this disturbance vibration, It is possible to maintain stable resonance operation. Therefore, particularly when the optical scanner device is used in a laser radar for a vehicle, it is possible to reduce the influence of the vibration of the vehicle and more appropriately prevent the inconvenience that the operation of the optical scanner device is stopped.

【0037】また、請求項10に係る光スキャナ装置の
駆動方法によれば、請求項8又は9の効果に加えて、例
えば装置の周辺の環境温度が極めて高い場合、或いは極
めて低い場合などのような極端な動作環境下において
も、電源投入時にミラー部の共振動作を確実且つ安定し
て行うことができる。したがって、光スキャナ装置が例
えば熱帯地域や寒冷地域などに提供される車両に搭載し
て用いられる場合であっても、光スキャナ装置の信頼性
を十分に確保することができる。
According to the optical scanner device driving method of the tenth aspect, in addition to the effect of the eighth or ninth aspect, for example, when the ambient temperature around the device is extremely high or extremely low. Even under such extreme operating environment, the resonance operation of the mirror section can be reliably and stably performed when the power is turned on. Therefore, even when the optical scanner device is used by being mounted on a vehicle provided in, for example, a tropical region or a cold region, the reliability of the optical scanner device can be sufficiently ensured.

【0038】また、請求項11に係る光スキャナ装置の
駆動方法によれば、請求項8の効果に加えて、ミラー部
を捩り方向と曲げ方向とにそれぞれ駆動制御することが
でき、光源からの光を対象物に対して2次元走査するこ
とができる。
Further, according to the driving method of the optical scanner device of the eleventh aspect, in addition to the effect of the eighth aspect, the mirror portion can be driven and controlled in the twisting direction and the bending direction, respectively, and the light source The light can be two-dimensionally scanned with respect to the object.

【0039】また、請求項12に係る光スキャナ装置の
駆動方法によれば、請求項11の効果に加えて、ハード
スプリング効果及び磁気的なヒステリシスによる影響が
顕著となる捩れ振動に対してのみ、検出した振動周波数
に基づいた同調制御を行い、曲げ振動に対しては安価な
自励発振回路による帰還制御を行うことができる。した
がって、光スキャナ装置に搭載する回路規模を小さくす
ることができ、光スキャナ装置の小型軽量化を図ること
ができるとともに、さらなる低コスト化を実現すること
ができる。
According to the driving method of the optical scanner device of the twelfth aspect, in addition to the effect of the eleventh aspect, only the torsional vibration, which is significantly affected by the hard spring effect and the magnetic hysteresis, Tuning control based on the detected vibration frequency can be performed, and feedback control by an inexpensive self-excited oscillation circuit can be performed on bending vibration. Therefore, it is possible to reduce the scale of the circuit mounted on the optical scanner device, reduce the size and weight of the optical scanner device, and realize further cost reduction.

【0040】また、請求項13に係る光スキャナ装置の
駆動方法によれば、請求項11又は12の効果に加え
て、ヒステリシスが比較的小さい磁歪膜によりミラー部
を駆動することで急激な外乱振動が加わった場合であっ
ても、検出される振動周波数の値から所定の値が減算さ
れた周波数の値に基づいてミラー部の動作周波数を調整
することができることから、この外乱振動による影響を
有効に抑制して、安定した共振動作を維持することがで
きる。したがって、特に光スキャナ装置を車両用2次元
レーザレーダに用いた場合において、車両の振動による
影響を効果的に低減して、光スキャナ装置の動作が停止
してしまう不都合を更に適切に防止することができる。
According to the driving method of the optical scanner device of the thirteenth aspect, in addition to the effect of the eleventh or twelfth aspect, the magnetostrictive film having a relatively small hysteresis drives the mirror portion to cause a sudden disturbance vibration. Even if the vibration is added, the operating frequency of the mirror part can be adjusted based on the frequency value obtained by subtracting the predetermined value from the detected vibration frequency value, so the effect of this disturbance vibration is effective. Therefore, stable resonance operation can be maintained. Therefore, particularly when the optical scanner device is used for a two-dimensional laser radar for a vehicle, it is possible to effectively reduce the influence of the vibration of the vehicle and more appropriately prevent the inconvenience that the operation of the optical scanner device is stopped. You can

【0041】また、請求項14に係る光スキャナ装置の
駆動方法によれば、請求項11乃至13の何れかの効果
に加えて、例えば光スキャナ装置の周辺の環境温度が極
めて高い場合、或いは極めて低い場合などのような極端
な動作環境下においても、電源投入時にミラー部の共振
動作を確実且つ安定して行うことができる。したがっ
て、例えば熱帯地域や寒冷地域などに提供される車両に
搭載して用いる場合であっても、光スキャナ装置の信頼
性を十分に確保することができる。
According to the driving method of the optical scanner device of the fourteenth aspect, in addition to the effect of any one of the eleventh to thirteenth aspects, for example, when the ambient temperature around the optical scanner device is extremely high or extremely high. Even under an extreme operating environment such as a low temperature, the resonant operation of the mirror portion can be reliably and stably performed when the power is turned on. Therefore, the reliability of the optical scanner device can be sufficiently ensured even when the optical scanner device is mounted on a vehicle provided in a tropical region or a cold region.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。以下では、本発明を、車両
用2次元レーザレーダ装置に適用した例について具体的
に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Below, the example which applied this invention to the two-dimensional laser radar apparatus for vehicles is demonstrated concretely.

【0043】(第1の実施形態)第1の実施形態として
示す2次元レーザレーダ装置は、図1に示すように、対
象物100に対して照射するレーザ光を出射するレーザ
ダイオード10と、このレーザダイオード10を駆動す
るレーザダイオード駆動回路11と、レーザダイオード
駆動回路11に対してレーザダイオード10の発光タイ
ミングを出力する制御回路12とを備える。
(First Embodiment) As shown in FIG. 1, a two-dimensional laser radar device shown as a first embodiment includes a laser diode 10 for emitting a laser beam for illuminating an object 100, and a laser diode 10 for emitting the laser beam. A laser diode drive circuit 11 that drives the laser diode 10 and a control circuit 12 that outputs the emission timing of the laser diode 10 to the laser diode drive circuit 11 are provided.

【0044】また、この2次元レーザレーダ装置は、レ
ーザダイオード10から出射されたレーザ光が対象物1
00により反射されて戻ってきた戻り光を受光するフォ
トディテクタ13と、フォトディテクタ13からの出力
信号に対して各種信号処理を施す受光回路14とを備え
る。受光回路14は、フォトディテクタ13からの出力
信号に基づいて、所定の信号を制御回路12に出力す
る。そして制御回路12は、受光回路14からの出力信
号に応じて、レーザ光がレーザダイオード10から出射
されてから対象物100に反射してフォトディテクタ1
3によって検出されるまでの伝播遅延時間に基づいて、
自車周囲に存在する対象物100までの距離や水平方向
及び垂直方向の角度等、対象物100の位置情報を算出
する。また、制御回路は、算出した対象物100の位置
情報に基づいて、レーザダイオード10の発光タイミン
グをレーザダイオード駆動回路11に出力する。
Further, in this two-dimensional laser radar device, the laser light emitted from the laser diode 10 is applied to the object 1
The photodetector 13 receives the return light reflected by 00 and returns, and the light receiving circuit 14 that performs various signal processing on the output signal from the photodetector 13. The light receiving circuit 14 outputs a predetermined signal to the control circuit 12 based on the output signal from the photo detector 13. Then, the control circuit 12 reflects the laser light from the laser diode 10 and then reflects it on the object 100 in accordance with the output signal from the light receiving circuit 14, and then the photo detector 1
Based on the propagation delay time until detected by 3
The position information of the target object 100 such as the distance to the target object 100 existing around the vehicle and the angles in the horizontal and vertical directions is calculated. Further, the control circuit outputs the light emission timing of the laser diode 10 to the laser diode drive circuit 11 based on the calculated position information of the object 100.

【0045】また、この2次元レーザレーダ装置は、レ
ーザダイオード10から出射されたレーザ光を水平方向
及び垂直方向に反射して2次元状に走査するスキャナ部
15と、スキャナ部15によって走査されたレーザ光を
反射して、例えば車両の前方に照射する反射ミラー16
とを備える。
Further, the two-dimensional laser radar device is scanned by the scanner unit 15 which reflects the laser light emitted from the laser diode 10 in the horizontal and vertical directions and scans it in a two-dimensional manner, and the scanner unit 15. A reflection mirror 16 that reflects the laser light and irradiates the front of the vehicle, for example.
With.

【0046】スキャナ部15は、図1乃至図3に示すよ
うに、レーザ光を反射するミラー部20と、このミラー
部20を捩り方向及び曲げ方向とに駆動する磁歪素子
(図1乃至図3においては図示せず。)と、ミラー部2
0の捩り変形量及び曲げ変形量をそれぞれ検出する第1
のピエゾ抵抗素子21a及び第2のピエゾ抵抗素子21
bと、磁歪素子に対して外部磁界を印加する磁界印加手
段22とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, the scanner section 15 includes a mirror section 20 that reflects laser light, and a magnetostrictive element (FIGS. 1 to 3) that drives the mirror section 20 in a twisting direction and a bending direction. (Not shown in the figure), and the mirror unit 2
First to detect the torsional deformation amount and the bending deformation amount of 0 respectively
Piezoresistive element 21a and second piezoresistive element 21
b and a magnetic field applying means 22 for applying an external magnetic field to the magnetostrictive element.

【0047】また、この2次元レーザレーダ装置は、第
1のピエゾ抵抗素子21a及び第2のピエゾ抵抗素子2
1bからの出力信号に基づいてミラー部20の捩り振動
周波数及び曲げ振動周波数を検出し、この検出結果に応
じて磁界印加手段22により印加する外部磁界を制御す
る駆動制御回路23を備えている。そして、この2次元
レーザレーダ装置は、駆動制御回路23が制御回路12
に接続されて、相互に各種信号の入出力を行うように構
成されており、制御回路12によって装置全体の動作が
制御される構成とされている。
In addition, this two-dimensional laser radar device includes the first piezoresistive element 21a and the second piezoresistive element 2
A drive control circuit 23 is provided which detects the torsional vibration frequency and the bending vibrational frequency of the mirror section 20 based on the output signal from 1b and controls the external magnetic field applied by the magnetic field applying means 22 according to the detection result. Further, in this two-dimensional laser radar device, the drive control circuit 23 has the control circuit 12
The control circuit 12 controls the operation of the entire apparatus.

【0048】次に、スキャナ部15の構成について、図
2及び図3を参照しながら詳細に説明する。
Next, the structure of the scanner section 15 will be described in detail with reference to FIGS.

【0049】スキャナ部15は、図2及び図3に示すよ
うに、外形を略矩形平板状に形成されており、例えばシ
リコンウエハを各種マイクロマシニング加工技術によっ
て加工することなどによりコ字状に形成されたスリット
部30によって分断されてなるミラー部20と、このミ
ラー部20を囲むフレーム部31とを備える。ミラー部
20は、一端部がフレーム部31と一体に形成されてお
り、フレーム部31に対して片持ち梁状に支持されてい
る。このミラー部20とフレーム部31との境界部(以
下、片持ち梁部32と称する。)は、捩り方向と曲げ方
向とに弾性変形自在とされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the scanner section 15 has an outer shape formed into a substantially rectangular flat plate shape, and is formed in a U-shape by processing a silicon wafer by various micromachining processing techniques. The mirror portion 20 is divided by the slit portion 30 and the frame portion 31 surrounding the mirror portion 20. One end of the mirror portion 20 is formed integrally with the frame portion 31, and is supported by the frame portion 31 in a cantilever shape. The boundary portion between the mirror portion 20 and the frame portion 31 (hereinafter referred to as the cantilever beam portion 32) is elastically deformable in the twisting direction and the bending direction.

【0050】ミラー部20は、例えばシリコンウエハの
主面に対してアルミ蒸着により高反射コーティングを施
すことにより形成されており、照射されるレーザ光に対
して十分な反射率を有している。
The mirror section 20 is formed, for example, by applying a highly reflective coating on the main surface of a silicon wafer by vapor deposition of aluminum, and has a sufficient reflectance with respect to the emitted laser light.

【0051】また、片持ち梁部32に位置して、ミラー
部20が形成された面とは反対側の面には、図示を省略
する磁歪素子が薄膜状に形成されている。この磁歪素子
は、所定の磁場の下で形成されることにより、例えば図
2中に示す矢印A方向に対して概ね22.5度の傾斜角
を有する方向に磁化容易軸が設定されている。
Further, a magnetostrictive element (not shown) is formed in a thin film shape on the surface of the cantilever portion 32 opposite to the surface on which the mirror portion 20 is formed. This magnetostrictive element is formed under a predetermined magnetic field, so that the easy axis of magnetization is set in a direction having an inclination angle of approximately 22.5 degrees with respect to the direction of arrow A shown in FIG. 2, for example.

【0052】また、片持ち梁部32には、図2中に示す
矢印D方向に対するミラー部20の曲げ方向及び捩り方
向の変位量をそれぞれ検出する第1のピエゾ抵抗素子2
1a及び第2のピエゾ抵抗素子21bが形成されてい
る。これら第1及び第2のピエゾ抵抗素子21a,21
bからの出力信号は、フレーム部31の端部に形成され
た電極部33を介して外部に出力される。
The cantilever portion 32 has a first piezoresistive element 2 for detecting displacements of the mirror portion 20 in the bending direction and the twisting direction with respect to the direction of arrow D shown in FIG.
1a and a second piezoresistive element 21b are formed. These first and second piezoresistive elements 21a, 21
The output signal from b is output to the outside via the electrode portion 33 formed at the end of the frame portion 31.

【0053】また、スキャナ部15は、図3に示すよう
に、フレーム部31が外フレーム部34に取り付けられ
た状態で、この外フレーム部34の周囲に磁界印加手段
22が配設されてなる。なお、図3(a)は、スキャナ
部15が外フレーム部34に取り付けられた状態におけ
る平面図であり、図3(b)は、この状態における側面
図である。
As shown in FIG. 3, the scanner section 15 has the magnetic field applying means 22 arranged around the outer frame section 34 with the frame section 31 attached to the outer frame section 34. . Note that FIG. 3A is a plan view in a state where the scanner unit 15 is attached to the outer frame unit 34, and FIG. 3B is a side view in this state.

【0054】磁界印加手段22は、駆動制御回路23に
よる制御に応じて、図2中に示す矢印D方向に対するミ
ラー部20における曲げ方向及び捩り方向のそれぞれの
共振周波数の2成分が重なった交番磁界を磁歪素子に対
して印加する。
The magnetic field applying means 22, under the control of the drive control circuit 23, is an alternating magnetic field in which two components of the respective resonance frequencies in the bending direction and the twisting direction in the mirror portion 20 with respect to the arrow D direction shown in FIG. Is applied to the magnetostrictive element.

【0055】以上のように構成されたスキャナ部15
は、磁界印加手段22によって交番磁界を印加されるこ
とにより磁歪素子が駆動し、片持ち梁部32が図2中の
矢印Bに示す曲げ方向、及び図2中の矢印Cに示す捩り
方向に変形する。これにより、ミラー部20は、曲げ方
向と捩り方向とに振動動作することとなる。また、ミラ
ー部20の振動は、片持ち梁部32に形成された第1及
び第2のピエゾ抵抗素子21a,21bによって検出さ
れ、駆動制御回路23に出力される。
The scanner section 15 constructed as described above
Means that the magnetostrictive element is driven by applying an alternating magnetic field by the magnetic field applying means 22, and the cantilever portion 32 moves in the bending direction shown by the arrow B in FIG. 2 and in the twisting direction shown by the arrow C in FIG. Deform. As a result, the mirror section 20 vibrates in the bending direction and the twisting direction. The vibration of the mirror section 20 is detected by the first and second piezoresistive elements 21 a and 21 b formed on the cantilever section 32 and output to the drive control circuit 23.

【0056】ここで、スキャナ部15の具体的な一構成
例について説明する。片持ち梁部32によって片持ち梁
状に支持されるミラー部20の外形形状は、例えば、長
さが10mm、幅が5mm、厚さが約20μmとされ
る。また、このミラー部20は、例えば、捩り共振周波
数が2kHzとされ、曲げ共振周波数が200Hzとさ
れる。また、各々の共振周波数におけるミラー部20の
フレーム部31に対する変位角度は、例えば、捩り方向
に5度、曲げ方向に20度とされる。なお、これら変位
角度は、磁界印加手段22によって印加する交番磁界に
応じて自在に制御可能である。
Here, a specific configuration example of the scanner section 15 will be described. The outer shape of the mirror portion 20 supported in a cantilever shape by the cantilever portion 32 is, for example, 10 mm in length, 5 mm in width, and about 20 μm in thickness. The mirror section 20 has a torsional resonance frequency of 2 kHz and a bending resonance frequency of 200 Hz, for example. Further, the displacement angle of the mirror portion 20 with respect to the frame portion 31 at each resonance frequency is, for example, 5 degrees in the twisting direction and 20 degrees in the bending direction. These displacement angles can be freely controlled according to the alternating magnetic field applied by the magnetic field applying means 22.

【0057】なお、上述の説明においては、磁歪素子の
磁化容易軸の傾斜角を22.5度としたが、この値に限
定されるものではない。ただし、片持ち梁部32の機械
的特性から、捩り振動に対しては、磁歪素子の磁化容易
軸の傾斜角を45度とすることが望ましく、曲げ振動に
対しては、傾斜角を0度とすることが望ましい。本例に
おいては、ミラー部20を捩り方向と曲げ方向との双方
で振動させることから、0度と45度との中間値である
22.5度を選択することが望ましい。
In the above description, the inclination angle of the easy axis of magnetization of the magnetostrictive element is set to 22.5 degrees, but it is not limited to this value. However, from the mechanical characteristics of the cantilever portion 32, it is desirable that the inclination angle of the easy axis of magnetization of the magnetostrictive element be 45 degrees with respect to torsional vibration, and the inclination angle be 0 degrees with respect to bending vibration. Is desirable. In this example, since the mirror portion 20 is vibrated in both the twisting direction and the bending direction, it is desirable to select 22.5 degrees which is an intermediate value between 0 degree and 45 degrees.

【0058】また、上述の説明においては、片持ち梁部
32に形成した磁歪素子と磁界発生手段22とによりミ
ラー部20を振動させる構成としたが、ミラー部20を
振動駆動するに際しては、このような構成に限定される
ものではなく、例えば、圧電素子を用いるようにしても
よいし、クーロン力などの各種駆動力を利用するように
してもよい。
In the above explanation, the mirror portion 20 is vibrated by the magnetostrictive element formed on the cantilever beam portion 32 and the magnetic field generating means 22. The configuration is not limited to this, and for example, a piezoelectric element may be used, or various driving forces such as Coulomb force may be used.

【0059】また、図3に示すようにしてスキャナ部1
5を外フレーム部34に取り付けるに際しては、所定の
厚さの(例えば3mm)各種スペーサ等を配設すること
が望ましい。これにより、ミラー部20が大きな振れ角
で振動した場合であっても、このミラー部20が外フレ
ーム部34や2次元レーザレーダ装置の他の各部材に干
渉してしまうことを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the scanner unit 1
When attaching 5 to the outer frame portion 34, it is desirable to provide various spacers or the like having a predetermined thickness (for example, 3 mm). As a result, even when the mirror section 20 vibrates at a large deflection angle, it is possible to prevent the mirror section 20 from interfering with the outer frame section 34 and other members of the two-dimensional laser radar device. it can.

【0060】また、上述した磁界印加手段22として
は、例えば、線径が0.1mmのエナメル線が500回
巻回されてなるコイルなどを用いることができる。
As the magnetic field applying means 22 described above, for example, a coil formed by winding an enameled wire having a diameter of 0.1 mm 500 times can be used.

【0061】次に、上述した駆動制御回路23の具体的
な回路構成の一例について以下に説明する。
Next, an example of a specific circuit configuration of the drive control circuit 23 described above will be described below.

【0062】駆動制御回路23は、図4に示すように、
スキャナ部15に形成された第1及び第2のピエゾ抵抗
素子21a,21bからの出力信号をそれぞれ増幅する
第1及び第2のシグナルコンディショナ41a,41b
と、これら第1及び第2のシグナルコンディショナ41
a,41bによって増幅された信号がそれぞれ入力さ
れ、それぞれミラー部20の曲げ振動周波数及び捩り振
動周波数を検出する第1及び第2の周波数検出器42
a,42bと、これら第1及び第2の周波数検出器42
a,42bにより検出した振動周波数の値がそれぞれ入
力端子ch1及び入力端子ch2に入力されるCPU4
3とを備えている。CPU43には、後述する処理手順
を示すプログラムが記憶されるメモリ部44が接続され
ている。そして、CPU43は、メモリ部44に記憶さ
れたプログラムに従って、入力された振動周波数の値に
応じて各種演算処理を行い、ミラー部20の曲げ振動及
び捩り振動を駆動する電圧値及び周波数値を、それぞれ
出力端子ch3及び出力端子ch4から出力する。
The drive control circuit 23, as shown in FIG.
First and second signal conditioners 41a and 41b for amplifying output signals from the first and second piezoresistive elements 21a and 21b formed in the scanner unit 15, respectively.
And these first and second signal conditioners 41
The signals amplified by a and 41b are respectively input, and the first and second frequency detectors 42 for detecting the bending vibration frequency and the torsional vibration frequency of the mirror section 20 are detected.
a, 42b and the first and second frequency detectors 42
The CPU 4 in which the values of the vibration frequencies detected by a and 42b are input to the input terminal ch1 and the input terminal ch2, respectively.
3 and 3. The CPU 43 is connected to a memory unit 44 that stores a program showing a processing procedure described later. Then, the CPU 43 performs various arithmetic processes according to the value of the input vibration frequency according to the program stored in the memory unit 44 to obtain the voltage value and the frequency value for driving the bending vibration and the torsional vibration of the mirror unit 20, It outputs from the output terminal ch3 and the output terminal ch4, respectively.

【0063】また、駆動制御回路23は、CPU43の
出力端子ch3及び出力端子ch4から出力される電圧
値及び周波数値がそれぞれ入力され、この入力信号に応
じた正弦波をそれぞれ出力する第1及び第2の発振器4
5a,45bを備え、さらに、第1及び第2の断続器4
6a,46bと、第1及び第2の出力アンプ47a,4
7bと、加算器48とを備えている。
The drive control circuit 23 receives the voltage value and the frequency value output from the output terminal ch3 and the output terminal ch4 of the CPU 43, respectively, and outputs the sine wave corresponding to the input signal. 2 oscillators 4
5a, 45b, and the first and second interrupters 4
6a, 46b and the first and second output amplifiers 47a, 4
7b and an adder 48.

【0064】第1及び第2の発振器45a,45bから
出力された正弦波は、それぞれ第1及び第2の断続器4
6a,46bを介して第1及び第2の出力アンプ47
a,47bに入力される。第1及び第2の出力アンプ4
7a,47bは、入力された正弦波をそれぞれ増幅して
加算器48に出力する。加算器48は、第1及び第2の
出力アンプ47a,47bから入力された正弦波を加算
した後、磁界印加手段22に出力する。これにより、光
スキャナ装置においては、磁界印加手段22から交番磁
界が磁歪素子に対して印加され、ミラー部20が曲げ方
向と捩り方向とにそれぞれ振動することとなる。
The sine waves output from the first and second oscillators 45a and 45b are the first and second interrupters 4 respectively.
First and second output amplifiers 47 via 6a and 46b
a, 47b. First and second output amplifier 4
7 a and 47 b amplify the input sine waves and output the amplified sine waves to the adder 48. The adder 48 adds the sine waves input from the first and second output amplifiers 47 a and 47 b and outputs the added sine waves to the magnetic field applying unit 22. As a result, in the optical scanner device, an alternating magnetic field is applied from the magnetic field applying means 22 to the magnetostrictive element, and the mirror section 20 vibrates in the bending direction and the twisting direction, respectively.

【0065】一方、第1及び第2のシグナルコンディシ
ョナ41a,41bから出力される信号は、制御回路1
2にも出力される。そして、制御回路12は、入力され
た信号に基づいて、フォトディテクタ13により検出さ
れた戻り光がどの方向や距離から反射されたものかを検
出する。これにより、2次元レーザレーダ装置は、対象
物100までの距離や水平方向及び垂直方向の角度など
のような対象物100に関する位置情報を検出すること
が可能とされている。
On the other hand, the signals output from the first and second signal conditioners 41a and 41b are the control circuit 1
It is also output to 2. Then, the control circuit 12 detects from which direction or distance the return light detected by the photodetector 13 is reflected, based on the input signal. Accordingly, the two-dimensional laser radar device is capable of detecting positional information regarding the target object 100, such as the distance to the target object 100 and the angles in the horizontal and vertical directions.

【0066】また、第1及び第2の断続器46a,46
bは、CPU43の出力端子ch5及び出力端子ch6
から出力される信号がそれぞれ入力されており、このC
PU43からの制御に応じて、第1及び第2の発振器4
5a,45bから出力される正弦波の第1及び第2の出
力アンプ47a,47bに対する出力を適宜遮断するこ
とが可能とされている。
Further, the first and second interrupters 46a, 46
b is the output terminal ch5 and the output terminal ch6 of the CPU 43.
The signals output from are input respectively.
According to control from the PU 43, the first and second oscillators 4
The outputs of the sine waves output from 5a and 45b to the first and second output amplifiers 47a and 47b can be appropriately cut off.

【0067】ここで、以上のように構成された2次元レ
ーザレーダ装置が備える駆動制御回路23による処理の
一例について、図5及び図6を参照しながら具体的に説
明する。
Here, an example of the processing by the drive control circuit 23 provided in the two-dimensional laser radar device configured as described above will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6.

【0068】2次元レーザレーダ装置の電源が投入され
て動作が開始されると、図5中のステップS10におい
て、CPU43の出力端子ch5から第1の断続器46
aを遮断する信号を出力する。なお、この時点における
ミラー部20の振動振幅を、図6中において時刻T1で
示す。この時刻T1以降、磁界印加手段22からはミラ
ー部20を捩り方向のみに励起する磁場が磁歪素子に対
して印加されることとなるが、ミラー部20は、残響共
振による影響によって時刻T1以前の周波数から徐々に
曲げ固有振動周波数に漸近させつつ振幅を弱めながら、
振動を継続する。
When the power of the two-dimensional laser radar device is turned on and the operation is started, in step S10 in FIG. 5, the output terminal ch5 of the CPU 43 is connected to the first interrupter 46.
A signal for cutting off a is output. The vibration amplitude of the mirror section 20 at this point is indicated by time T1 in FIG. After this time T1, a magnetic field for exciting the mirror section 20 only in the torsional direction is applied to the magnetostrictive element from the magnetic field applying means 22, but the mirror section 20 is affected by reverberation resonance before the time T1. While gradually attenuating the amplitude while gradually approaching the bending natural vibration frequency from the frequency,
Continue to vibrate.

【0069】次に、ステップS11において、CPU4
3は、時刻T1から所定の時間(例えば20msec)
が経過したか否かを判断する。この結果、所定の時間が
経過している場合には次のステップS12に進み、経過
していなかった場合には、ステップS11の判断処理を
繰り返す。
Next, in step S11, the CPU 4
3 is a predetermined time (for example, 20 msec) from time T1
Determines whether or not has elapsed. As a result, if the predetermined time has elapsed, the process proceeds to the next step S12, and if not, the determination process of step S11 is repeated.

【0070】ここで、ステップS11からステップS1
2に移行するまでの経過時間を20msecに設定する
のは、本発明者が実験により経験的に決定した最適値で
ある。具体的には、約200Hzの曲げ共振周波数にお
いてミラー部20の変位角を20度に設定した場合に、
時刻T1において捩り方向の駆動を遮断してから20m
sec経過した時点でのミラー部の振動振幅は約16度
であった。このように捩り方向の駆動を遮断したとき
に、16度の曲げ角が得られれば、レーザ光の水平スキ
ャン角度として32度を確保することができ、車両用の
レーザレーダ装置としては十分な水平スキャン角度を確
保することができる。
Here, from step S11 to step S1
Setting the elapsed time until the transition to 2 to 20 msec is the optimum value empirically determined by the inventor of the present invention. Specifically, when the displacement angle of the mirror section 20 is set to 20 degrees at a bending resonance frequency of about 200 Hz,
20 m after the drive in the torsional direction is cut off at time T1
The vibration amplitude of the mirror portion at the time point of sec was about 16 degrees. If a bending angle of 16 degrees is obtained when the drive in the torsional direction is cut off in this way, a horizontal scanning angle of 32 degrees can be secured for the laser light, which is a sufficient horizontal level for a laser radar device for a vehicle. The scan angle can be secured.

【0071】一方、本例におけるステップS11からス
テップS12への移行時間を20msecよりも短く設
定すると、ミラー部20における曲げ固有振動周波数へ
の移行が完了せず、次のステップS12において誤った
振動周波数を計測してしまうといった不具合が生じる。
また、本例における移行時間を20msecよりも長く
設定すると、残響振動によるミラー部20の曲げ角度が
小さくなりすぎてしまい、レーザ光の水平スキャン角度
が十分に確保されず、対象物100の検知機能が制約さ
れてしまう。
On the other hand, when the transition time from step S11 to step S12 in this example is set to be shorter than 20 msec, the transition to the bending natural vibration frequency in the mirror section 20 is not completed, and the erroneous vibration frequency in the next step S12. It causes a problem such as measuring.
Further, if the transition time in this example is set to be longer than 20 msec, the bending angle of the mirror section 20 due to reverberation becomes too small, and the horizontal scanning angle of the laser light cannot be sufficiently secured, so that the detection function of the object 100 can be achieved. Will be restricted.

【0072】以上のような理由から、本例においては、
次のステップS12におけるミラー部20の曲げ固有振
動周波数の検出を正確に計測するための最適な経過時間
として、20msecを設定した。なお、本例における
ミラー部20の振動減衰率は、20%であった。
For the above reasons, in this example,
20 msec was set as the optimum elapsed time for accurately measuring the detection of the bending natural vibration frequency of the mirror section 20 in the next step S12. The vibration damping rate of the mirror section 20 in this example was 20%.

【0073】次に、ステップS12において、第1のピ
エゾ抵抗素子21aからの出力信号に基づいて、第1の
周波数検出器42aによりミラー部20の曲げ固有振動
周波数と振動振幅とを検出する。なお、この時点におけ
るミラー部20の振動振幅を、図6中において時刻T2
で示す。また、このとき検出された曲げ固有振動周波数
及び振動振幅は、CPU43によってメモリ部44に一
時的に記憶される。
Next, in step S12, the bending natural vibration frequency and the vibration amplitude of the mirror section 20 are detected by the first frequency detector 42a based on the output signal from the first piezoresistive element 21a. The vibration amplitude of the mirror section 20 at this time is shown by time T2 in FIG.
Indicate. The bending natural vibration frequency and vibration amplitude detected at this time are temporarily stored in the memory unit 44 by the CPU 43.

【0074】次に、ステップS13において、CPU4
3は、ステップS12において検出された曲げ固有振動
周波数及び振動振幅と、予めメモリ部44に記録された
初期値とを比較して差を算出し、この差に基づいて調整
した最適振幅値を得る。
Next, in step S13, the CPU 4
3 calculates the difference by comparing the bending natural vibration frequency and the vibration amplitude detected in step S12 with the initial value recorded in advance in the memory unit 44, and obtains the optimum amplitude value adjusted based on this difference. .

【0075】次に、ステップS14において、CPU4
3は、ステップS12で検出した曲げ固有振動周波数と
ステップS13で得た最適振幅値とを出力端子ch3を
介して第1の発振器45aに出力する。この時点では、
ミラー部20は磁界印加手段22によって印加される磁
界によって捩り方向のみの振動をしている。
Next, in step S14, the CPU 4
3 outputs the bending natural vibration frequency detected in step S12 and the optimum amplitude value obtained in step S13 to the first oscillator 45a via the output terminal ch3. At this point,
The mirror section 20 vibrates only in the twisting direction by the magnetic field applied by the magnetic field applying means 22.

【0076】次に、ステップS15において、CPU4
3は、出力端子ch5を介して第1の断続器46aを接
続する要求を出力する。これにより、磁界印加手段22
からは、捩り振動とともに曲げ振動に対応した交番磁界
が磁歪素子に印加されることとなり、ミラー部20は、
捩り方向と曲げ方向との2方向に振動する。なお、この
時点におけるミラー部20の振動振幅を図6中において
時刻T3で示す。
Next, in step S15, the CPU 4
3 outputs a request to connect the first interrupter 46a via the output terminal ch5. Thereby, the magnetic field applying means 22
Therefore, the alternating magnetic field corresponding to the bending vibration as well as the torsional vibration is applied to the magnetostrictive element, and the mirror unit 20 is
It vibrates in two directions, a twisting direction and a bending direction. The vibration amplitude of the mirror section 20 at this time is shown at time T3 in FIG.

【0077】次に、ステップS16において、CPU4
3は、出力端子ch6から第2の断続器46bを遮断す
る信号を出力する。なお、以降で説明する第2の断続器
46bを遮断する動作においては、ミラー部20の振動
振幅の変化が、上述したようにして第1の断続器46a
を遮断した場合と略々同等であることから、このステッ
プS16の時点におけるミラー部20の振動振幅を便宜
的に、図6中において上述の説明で用いた時刻T1で示
す。この時刻T1以降、磁界印加手段22からはミラー
部20を曲げ方向のみに励起する磁場が磁歪素子に対し
て印加されることとなるが、ミラー部20は、残響共振
による影響によって時刻T1以前の周波数から徐々に捩
り固有振動周波数に漸近させつつ振幅を弱めながら、振
動を継続する。
Next, in step S16, the CPU 4
3 outputs a signal for cutting off the second interrupter 46b from the output terminal ch6. In the operation of shutting off the second interrupter 46b described below, the change in the vibration amplitude of the mirror section 20 changes as described above.
Since this is almost the same as the case of shutting off, the vibration amplitude of the mirror section 20 at the time of this step S16 is shown at time T1 used in the above description for convenience in FIG. After this time T1, the magnetic field applying means 22 applies a magnetic field that excites the mirror section 20 only in the bending direction to the magnetostrictive element. However, the mirror section 20 is affected by reverberation resonance before the time T1. Vibration is continued while gradually asymptotically approaching the natural vibration frequency from the frequency and weakening the amplitude.

【0078】次に、ステップS17において、CPU4
3は、時刻T1から所定の時間(例えば10msec)
が経過したか否かを判断する。この結果、所定の時間が
経過している場合には次のステップS18に進み、経過
していなかった場合には、ステップS17における判断
を繰り返す。
Next, in step S17, the CPU 4
3 is a predetermined time (for example, 10 msec) from time T1
Determines whether or not has elapsed. As a result, if the predetermined time has elapsed, the process proceeds to the next step S18, and if not, the determination in step S17 is repeated.

【0079】ここで、ステップS17からステップS1
8に移行するまでの経過時間を10msecに設定する
のは、本発明者が実験により経験的に決定した最適値で
ある。具体的には、本例における外形形状とされたミラ
ー部20の捩り変位角が5度であり、時刻T1において
曲げ方向の駆動を遮断してから10msec経過した時
点でのミラー部の振動振幅は約4度であった。このよう
に曲げ方向の駆動を遮断したときに、4度の捩り角が得
られれば、レーザ光のスキャン角度として垂直方向に8
度を確保することができ、車両用のレーザレーダ装置と
しては十分な垂直スキャン角度を確保することができ
る。
Here, from step S17 to step S1
Setting the elapsed time until the transition to 8 to 10 msec is the optimum value empirically determined by the inventor of the present invention. Specifically, the torsional displacement angle of the mirror portion 20 having the outer shape in this example is 5 degrees, and the vibration amplitude of the mirror portion at the time point 10 msec after the driving in the bending direction is interrupted at time T1 is It was about 4 degrees. If a twist angle of 4 degrees is obtained when the drive in the bending direction is cut off in this way, the scan angle of the laser beam is 8 in the vertical direction.
Therefore, it is possible to secure a sufficient vertical scanning angle as a laser radar device for a vehicle.

【0080】一方、本例におけるステップS17からス
テップS18への移行時間を10msecよりも短く設
定すると、ミラー部20における捩り固有振動周波数へ
の移行が完了せず、次のステップS18において誤った
振動周波数を計測してしまうといった不具合が生じる。
また、本例における移行時間を10msecよりも長く
設定すると、残響振動によるミラー部20の捩り角度が
小さくなりすぎてしまい、レーザ光の垂直スキャン角度
が十分に確保されず、対象物100の検知機能が制約さ
れてしまう。
On the other hand, if the transition time from step S17 to step S18 in this example is set to be shorter than 10 msec, the transition to the torsional natural vibration frequency in the mirror section 20 is not completed, and the erroneous vibration frequency in the next step S18. It causes a problem such as measuring.
Further, if the transition time in this example is set to be longer than 10 msec, the twist angle of the mirror section 20 due to reverberation becomes too small, and the vertical scan angle of the laser light is not sufficiently secured, and the detection function of the target object 100 is not achieved. Will be restricted.

【0081】以上のような理由から、本例においては、
次のステップS17におけるミラー部20の捩り固有振
動周波数の検出を正確に計測するための最適な経過時間
として、10msecを設定した。なお、本例における
ミラー部20の振動減衰率は、20%であった。
For the above reasons, in this example,
In the next step S17, 10 msec was set as the optimum elapsed time for accurately measuring the detection of the torsional natural vibration frequency of the mirror section 20. The vibration damping rate of the mirror section 20 in this example was 20%.

【0082】次に、ステップS18において、第2のピ
エゾ抵抗素子21bからの出力信号に基づいて、第2の
周波数検出器42bによりミラー部20の捩り固有振動
周波数と振動振幅とを検出する。なお、この時点におけ
るミラー部20の振動振幅を、図6中において時刻T2
で示す。このとき検出された捩り固有振動周波数及び振
動振幅は、CPU43によってメモリ部44に一時的に
記憶される。
Next, in step S18, the torsional natural vibration frequency and vibration amplitude of the mirror section 20 are detected by the second frequency detector 42b based on the output signal from the second piezoresistive element 21b. The vibration amplitude of the mirror section 20 at this time is shown by time T2 in FIG.
Indicate. The torsional natural vibration frequency and the vibration amplitude detected at this time are temporarily stored in the memory unit 44 by the CPU 43.

【0083】次に、ステップS19において、CPU4
3は、ステップS18において検出された捩り固有振動
周波数及び振動振幅と、予めメモリ部44に記録された
初期値とを比較して差を算出し、この差に基づいて調整
した最適振幅値を得る。
Next, in step S19, the CPU 4
3 compares the torsional natural vibration frequency and vibration amplitude detected in step S18 with the initial value recorded in advance in the memory unit 44 to calculate the difference, and obtains the optimum amplitude value adjusted based on this difference. .

【0084】次に、ステップS20において、CPU4
3は、ステップS18で検出した曲げ固有振動周波数と
ステップS19で得た最適振幅値とを出力端子ch4を
介して第2の発振器45bに出力する。この時点では、
ミラー部20は磁界印加手段22によって印加される磁
界によって曲げ方向のみの振動をしている。
Next, in step S20, the CPU 4
3 outputs the bending natural vibration frequency detected in step S18 and the optimum amplitude value obtained in step S19 to the second oscillator 45b via the output terminal ch4. At this point,
The mirror section 20 vibrates only in the bending direction by the magnetic field applied by the magnetic field applying means 22.

【0085】次に、ステップS21において、CPU4
3は、出力端子ch6を介して第2の断続器46bを接
続する要求を出力する。これにより、磁界印加手段22
からは、曲げ振動とともに捩り振動に対応した交番磁界
が磁歪素子に印加されることとなり、ミラー部20は、
曲げ方向と捩り方向との2方向に振動する。なお、この
時点におけるミラー部20の振動振幅を図6中において
時刻T3で示す。
Next, in step S21, the CPU 4
3 outputs a request to connect the second interrupter 46b via the output terminal ch6. Thereby, the magnetic field applying means 22
From this, an alternating magnetic field corresponding to bending vibration and torsional vibration is applied to the magnetostrictive element, and the mirror unit 20 is
It vibrates in two directions, a bending direction and a twisting direction. The vibration amplitude of the mirror section 20 at this time is shown at time T3 in FIG.

【0086】次に、ステップS22において、CPU4
3は、ステップS21の処理から所定の時間(例えば1
00sec)が経過したか否かを判断する。この結果、
所定の時間が経過している場合には処理をステップS1
0に戻して、ミラー部20の曲げ方向及び捩り方向の振
動制御を繰り返す。なお、このようにして再び上述した
処理を繰り返したときに、上述した時刻T1,T2,T
3に相当する時刻を、図6中においてそれぞれ時刻T
1’,T2’,T3’として示す。また、判断の結果、
所定の時間が経過していなかった場合には、ステップS
22における判断を繰り返す。
Next, in step S22, the CPU 4
3 is a predetermined time (for example, 1
(00 sec) is determined. As a result,
If the predetermined time has passed, the process proceeds to step S1.
After returning to 0, the vibration control in the bending direction and the twisting direction of the mirror section 20 is repeated. It should be noted that when the above-described processing is repeated again in this manner, the above-mentioned times T1, T2, T
The time corresponding to 3 is the time T in FIG.
Shown as 1 ', T2', T3 '. Also, as a result of the judgment,
If the predetermined time has not elapsed, step S
The determination at 22 is repeated.

【0087】本例の2次元レーザレーダ装置は、駆動制
御回路23において以上のような処理が行われることに
より、ミラー部20における曲げ振動と捩り振動との共
振状態を独立して検出し、検出結果に基づいてミラー部
20を曲げ方向と捩り方向とで双方に最適な振動制御を
行うことが可能とされている。これにより、ミラー部2
0を支持する弾性変形部材としての片持ち梁部32にに
ハードスプリング効果が生じた場合であっても、例えば
ヒステリシスが比較的小さい磁歪膜を用いることによ
り、温度変化に対応して常に安定した共振動作を維持す
ることができる。また、ミラー部20が片持ち梁状に支
持された構造とされていることから、装置構成を簡略化
して低コスト化を実現することができる。したがって、
特に車両に搭載して用いる場合に、車両の振動などに起
因する走査動作の停止を防止することができ、装置の信
頼性を向上して、走行時の安全性を十分に確保すること
ができる。
In the two-dimensional laser radar device of this example, the drive control circuit 23 performs the above-described processing to independently detect the resonance state of the bending vibration and the torsional vibration in the mirror section 20, and detect the resonance state. Based on the result, it is possible to optimally control the vibration of the mirror section 20 in both the bending direction and the twisting direction. As a result, the mirror unit 2
Even when the hard spring effect is generated in the cantilever portion 32 as the elastically deformable member that supports 0, for example, by using a magnetostrictive film having a relatively small hysteresis, it is always stable in response to temperature changes. Resonant operation can be maintained. Further, since the mirror portion 20 is supported in a cantilever shape, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced. Therefore,
Particularly when mounted on a vehicle and used, it is possible to prevent the stop of the scanning operation due to the vibration of the vehicle, improve the reliability of the device, and sufficiently secure the safety during traveling. .

【0088】なお、以上の例では、ミラー部20が曲げ
及び捩りの2方向に振動駆動される構成として、レーザ
光を2次元状に走査する場合について説明したが、本発
明は、以上の例に限定されるものではなく、各種の光ス
キャナ装置に広く適用することができる。例えば、レー
ザ光を直線状に走査する1次元光スキャナ装置に本発明
を適用してもよい。
In the above example, the case where the laser light is two-dimensionally scanned has been described as the structure in which the mirror portion 20 is oscillated and driven in two directions of bending and twisting. However, the present invention is not limited to this. The invention is not limited to the above, but can be widely applied to various optical scanner devices. For example, the present invention may be applied to a one-dimensional optical scanner device that linearly scans laser light.

【0089】(第2の実施形態)次に、第2の実施形態
として、第1及び/又は第2の周波数検出器42a,4
2bによって検出される振動周波数の値から所定の値を
減算した周波数の値に基づいてミラー部20の振動状態
を制御する構成とされた2次元レーザレーダ装置につい
て説明する。
(Second Embodiment) Next, as a second embodiment, the first and / or second frequency detectors 42a, 4a will be described.
A two-dimensional laser radar device configured to control the vibration state of the mirror unit 20 based on the frequency value obtained by subtracting a predetermined value from the vibration frequency value detected by 2b will be described.

【0090】本例に係る2次元レーザレーダ装置は、例
えば、図4に示した駆動制御回路23における第1及び
/又は第2の周波数検出器42a,42bとCPU43
との間に、それぞれ例えば各種電子回路等により構成し
た減算回路を配設することにより実現することができ
る。また、CPU43における演算処理の中で、第1及
び第2の周波数検出器42a,42bから入力される周
波数の値から、ソフトウエア的に減算処理を行うことに
よっても実現することができる。なお、減算する値は、
例えば、減算回路を構成する電子素子等を組み合わせる
ことにより設定されていてもよいし、CPU43の処理
手順を示すプログラム中に記述されていてもよい。
The two-dimensional laser radar device according to this example is, for example, the first and / or second frequency detectors 42a and 42b and the CPU 43 in the drive control circuit 23 shown in FIG.
It can be realized by arranging a subtraction circuit composed of, for example, various electronic circuits and the like between the two and. It can also be realized by performing a software subtraction process from the frequency values input from the first and second frequency detectors 42a and 42b in the arithmetic processing in the CPU 43. The value to be subtracted is
For example, it may be set by combining electronic elements or the like that form the subtraction circuit, or may be described in a program indicating the processing procedure of the CPU 43.

【0091】ここで、ソフトウエア的に減算処理を行う
構成とされた第2の実施形態の2次元レーザレーダ装置
が備える駆動制御回路23における処理の一例につい
て、図7を参照しながら具体的に説明する。なお、この
駆動制御回路23における処理が上述した第1の実施形
態で説明した処理と異なる点は、減算処理を行う点のみ
であるので、第1の実施形態で説明した処理と同様の処
理については、ここでは詳細な説明は省略する。
Here, an example of the processing in the drive control circuit 23 included in the two-dimensional laser radar device of the second embodiment configured to perform the subtraction processing by software will be concretely described with reference to FIG. explain. Note that the processing in the drive control circuit 23 is different from the processing described in the above-described first embodiment only in that the subtraction processing is performed. Therefore, the same processing as the processing described in the first embodiment is performed. Will not be described in detail here.

【0092】この駆動制御回路23による処理では、図
7に示すように、ステップS14の前段で、ステップS
12で検出した曲げ振動周波数から、CPU43によっ
て所定の値(例えば3Hz)を減算処理するステップS
30を有する。そして、このステップS30で減算した
後の曲げ振動周波数を、ステップS14において第1の
発振器45aに出力する。また、ステップS20の前段
で、ステップS18で検出した捩り振動周波数から、C
PU43によって所定の値(例えば30Hz)を減算処
理するステップS31を有する。そして、このステップ
S31で減算した後の捩り振動周波数を、ステップS2
0において第2の発振器45bに出力する。
In the processing by this drive control circuit 23, as shown in FIG.
Step S in which the CPU 43 subtracts a predetermined value (for example, 3 Hz) from the bending vibration frequency detected in step S12.
Have 30. Then, the bending vibration frequency after being subtracted in step S30 is output to the first oscillator 45a in step S14. In addition, before the step S20, C is calculated from the torsional vibration frequency detected in the step S18.
It has a step S31 of subtracting a predetermined value (for example, 30 Hz) by the PU 43. Then, the torsional vibration frequency after the subtraction in step S31 is calculated in step S2.
At 0, it is output to the second oscillator 45b.

【0093】このようにして減算する値は、予めメモリ
部44に記憶しておくようにしてもよいし、また、CP
U43の処理手順を示すプログラム中で適宜算出するよ
うにしてもよい。
The value thus subtracted may be stored in the memory unit 44 in advance, or the CP
You may make it calculate suitably in the program which shows the process sequence of U43.

【0094】第2の実施形態の2次元レーザレーダで
は、以上のようにして、ミラー部20における振動周波
数の検出値から所定の値を減算処理した周波数値に基づ
いて、このミラー部20の振動制御を行う構成とされて
いる。これにより、ミラー部20の曲げ方向及び捩り方
向の固有振動周波数よりも高い周波数の振動が外乱とし
て印加された場合であっても、この外乱振動による影響
を抑制して、安定した共振動作を維持することができ
る。したがって、特に車両に搭載して用いる場合におい
て、車両の振動による影響を低減して、装置の動作が停
止してしまうことを十分に防止することができる。
In the two-dimensional laser radar of the second embodiment, the vibration of the mirror section 20 is based on the frequency value obtained by subtracting a predetermined value from the detection value of the vibration frequency in the mirror section 20 as described above. It is configured to perform control. As a result, even when vibration having a frequency higher than the natural vibration frequency in the bending direction and the twisting direction of the mirror portion 20 is applied as the disturbance, the influence of the disturbance vibration is suppressed and the stable resonance operation is maintained. can do. Therefore, particularly when mounted on a vehicle for use, it is possible to reduce the influence of vibration of the vehicle and sufficiently prevent the operation of the device from stopping.

【0095】なお、上述の説明で挙げた減算値の具体例
(3Hz及び30Hz)は、搭載する車両に生じる振動
などに基づいて、本発明者により実験的に求められた最
適値である。すなわち、減算を行う値は、予め適宜設定
しておけばよい。
The specific examples (3 Hz and 30 Hz) of the subtraction values given in the above description are the optimum values experimentally obtained by the present inventor on the basis of vibration or the like generated in the mounted vehicle. That is, the value to be subtracted may be set appropriately in advance.

【0096】また、ステップS30及びステップS31
における減算処理は、常に行うようにしなくてもよく、
例えば、第1及び第2のシグナルコンディショナ41
a,41bからの出力信号をCPU43によって監視
し、この出力信号が所定の値を下回った場合についての
み行うようにしてもよい。また、例えば、過度の外乱振
動によって、ミラー部20の共振動作が停止してしまっ
た後で、この共振動作を再開する場合について行うよう
にしてもよい。
Further, step S30 and step S31
The subtraction process in does not have to be always performed,
For example, the first and second signal conditioners 41
The output signals from a and 41b may be monitored by the CPU 43, and may be performed only when the output signal falls below a predetermined value. Alternatively, for example, after the resonance operation of the mirror section 20 is stopped due to excessive disturbance vibration, the resonance operation may be restarted.

【0097】(第3の実施形態)次に、第3の実施形態
として、ミラー部20を捩り方向のみについて上述と同
様の振動制御を行い、曲げ方向については自励発振器に
よる比較的簡略な帰還制御を行う構成とされた2次元レ
ーザレーダ装置について、図8及び図9を参照しながら
説明する。なお、この第3の実施形態の2次元レーザレ
ーダ装置が、上述した第1の実施形態に係る2次元レー
ザレーダ装置と異なる点は、曲げ方向の振動制御のみで
あるので、第1の実施形態と同様な部分については、図
中同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Third Embodiment) Next, as a third embodiment, the same vibration control as described above is performed in the mirror portion 20 only in the twisting direction, and in the bending direction, a relatively simple feedback is performed by a self-excited oscillator. A two-dimensional laser radar device configured to perform control will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The two-dimensional laser radar device according to the third embodiment differs from the two-dimensional laser radar device according to the first embodiment described above only in the vibration control in the bending direction. The same parts as those in 1 are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted.

【0098】この2次元レーザレーダ装置では、図8に
示すように、駆動制御回路23において、第1のシグナ
ルコンディショナ41aからの出力信号が自励発振器5
0に入力されており、第1の発振器45a及び第1の断
続器46bが省略されている。そして、この2次元レー
ザレーダ装置は、ミラー部20の曲げ方向の振動につい
て、自励発振器50による比較的単純な帰還制御が行わ
れ、図9に示す駆動制御回路23における処理手順のと
おり、ミラー部20の捩り方向の振動についてのみ第1
のピエゾ抵抗素子21aにより検出した周波数に基づい
て振動制御が行われる。
In this two-dimensional laser radar device, as shown in FIG. 8, in the drive control circuit 23, the output signal from the first signal conditioner 41a is the self-excited oscillator 5.
0, and the first oscillator 45a and the first interrupter 46b are omitted. In this two-dimensional laser radar device, relatively simple feedback control is performed by the self-excited oscillator 50 with respect to the vibration of the mirror section 20 in the bending direction, and the mirror is processed according to the processing procedure in the drive control circuit 23 shown in FIG. Only about the vibration of the part 20 in the torsion direction
Vibration control is performed based on the frequency detected by the piezoresistive element 21a.

【0099】以上のように構成された2次元レーザレー
ダ装置では、ハードスプリング効果及び磁気的なヒステ
リシスによる影響が顕著となる捩れ振動に対して、検出
した振動周波数に基づいた同調制御を行いことができる
とともに、ハードスプリング効果及び磁気的なヒステリ
シスによる影響が比較的小さい曲げ振動に対しては安価
な自励発振器50による帰還制御を行うことができる。
したがって、装置に搭載する回路規模を小さくすること
ができ、小型軽量化を図ることができるとともに、装置
構成を簡略化して、さらなる低コスト化を実現すること
ができる。
In the two-dimensional laser radar device configured as described above, it is possible to perform tuning control based on the detected vibration frequency with respect to torsional vibration that is significantly affected by the hard spring effect and magnetic hysteresis. In addition, feedback control by the inexpensive self-excited oscillator 50 can be performed for bending vibration that is relatively less affected by the hard spring effect and magnetic hysteresis.
Therefore, it is possible to reduce the scale of the circuit mounted on the device, reduce the size and weight of the device, simplify the device configuration, and realize further cost reduction.

【0100】なお、この2次元レーザレーダ装置は、例
えば、第1の周波数検出器42aや、CPU43におけ
る入出力端子ch1,ch5,ch3などをさらに省略
することもでき、これによって、より一層の低コスト化
・小型軽量化を達成することができる。
In this two-dimensional laser radar device, for example, the first frequency detector 42a and the input / output terminals ch1, ch5, ch3 in the CPU 43 can be further omitted, which further lowers the frequency. It is possible to achieve cost reduction, size reduction, and weight reduction.

【0101】また、この2次元レーザレーダ装置におい
ては、図10に示すように、第2の実施形態と同様にし
て、ステップS20の前段で、ステップS18で検出し
た捩り振動周波数から、CPU43によって所定の値
(例えば30Hz)を減算処理するステップS31を有
し、このステップS31で減算した後の捩り振動周波数
を、ステップS20において第2の発振器45bに出力
するようにしてもよい。これにより、ミラー部20に対
する捩り方向の振動制御を行うに際して、外乱振動によ
る影響を抑制して、安定した共振動作を維持することが
できる。
Further, in this two-dimensional laser radar device, as shown in FIG. 10, in the same manner as in the second embodiment, before the step S20, the CPU 43 determines a predetermined value from the torsional vibration frequency detected in the step S18. It is also possible to have a step S31 of subtracting the value of (for example, 30 Hz), and to output the torsional vibration frequency after being subtracted in this step S31 to the second oscillator 45b in a step S20. As a result, when vibration control in the twisting direction is performed on the mirror section 20, it is possible to suppress the influence of disturbance vibration and maintain stable resonance operation.

【0102】(第4の実施形態)次に、第4の実施形態
として、駆動制御回路23が、磁界印加手段22に対し
てパルス電圧を印加するパルスジェネレータを備える構
成とされた2次元レーザレーダ装置について、図11及
び図12を参照しながら説明する。なお、この第4の実
施形態の2次元レーザレーダ装置が、上述した第1の実
施形態に係る2次元レーザレーダ装置と異なる点は、駆
動制御回路23にパルスジェネレータを備えた点のみで
あるので、第1の実施形態と同様な部分については、図
中同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
(Fourth Embodiment) Next, as a fourth embodiment, a two-dimensional laser radar in which the drive control circuit 23 is provided with a pulse generator for applying a pulse voltage to the magnetic field applying means 22. The device will be described with reference to FIGS. 11 and 12. The two-dimensional laser radar device according to the fourth embodiment is different from the above-described two-dimensional laser radar device according to the first embodiment only in that the drive control circuit 23 includes a pulse generator. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted.

【0103】この2次元レーザレーダ装置では、図11
に示すように、駆動制御回路23に、所定のパルス電圧
をそれぞれ出力する第1及び第2のパルスジェネレータ
60a,60bが設けられている。これら第1及び第2
のパルスジェネレータ60a,60bは、CPU43の
出力端子ch7,ch8から出力されるタイミング信号
がそれぞれ入力される構成とされており、このタイミン
グ信号が入力されたときに、所定のパルス電圧をそれぞ
れ第1及び第2の出力アンプ47a,47bに出力す
る。
In this two-dimensional laser radar device, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the drive control circuit 23 is provided with first and second pulse generators 60a and 60b which respectively output predetermined pulse voltages. These first and second
The pulse generators 60a and 60b are configured to receive the timing signals output from the output terminals ch7 and ch8 of the CPU 43, respectively. When the timing signals are input, a predetermined pulse voltage is applied to each of the first and second pulse signals. And to the second output amplifiers 47a and 47b.

【0104】また、この2次元レーザレーダ装置では、
例えば、図12に示すように、電源が投入されて動作が
開始された直後に、駆動制御回路23において一連のパ
ルス駆動処理を行ってミラー部20の振動駆動を安定さ
せ、この後に、第1の実施形態と同様な処理を行うよう
に構成されている。
Further, in this two-dimensional laser radar device,
For example, as shown in FIG. 12, immediately after the power is turned on and the operation is started, the drive control circuit 23 performs a series of pulse drive processing to stabilize the vibration drive of the mirror section 20, and then the first It is configured to perform the same processing as that of the above embodiment.

【0105】すなわち、この2次元レーザレーダ装置で
は、図12に示すステップS40において電源が投入さ
れると、ステップS41において、駆動制御回路23の
CPU43の出力端子ch7から第1のパルスジェネレ
ータ60aに対してパルス電圧を印加する要求が出力さ
れる。
That is, in this two-dimensional laser radar device, when the power is turned on in step S40 shown in FIG. 12, the output terminal ch7 of the CPU 43 of the drive control circuit 23 outputs to the first pulse generator 60a in step S41. A request to apply the pulse voltage is output.

【0106】次に、ステップS42において、第1のパ
ルスジェネレータ60aは、例えばメモリ部44に予め
記憶されている初期振幅値の5倍程度の電圧値で、5m
sec程度のパルス幅を有する矩形波状のパルス電圧を
第1の出力アンプ47aに出力する。ここで、パルス電
圧の電圧値を初期振幅値の5倍とし、パルス幅を5ms
ecとした理由は、ミラー部20の曲げ方向の共振周波
数が200Hzであることから、パルス幅を共振周期の
1周期分の長さに相当する5msecに設定し、このパ
ルス幅のパルス電圧で通常の曲げ方向の振れ角をミラー
部20に発生させる電圧値として、初期振幅値の5倍を
設定した。
Next, in step S42, the first pulse generator 60a outputs a voltage value of about 5 times the initial amplitude value stored in advance in the memory section 44, for example, 5 m.
A rectangular wave pulse voltage having a pulse width of about sec is output to the first output amplifier 47a. Here, the voltage value of the pulse voltage is 5 times the initial amplitude value, and the pulse width is 5 ms.
The reason for setting ec is that since the resonance frequency in the bending direction of the mirror section 20 is 200 Hz, the pulse width is set to 5 msec, which corresponds to the length of one resonance cycle, and a pulse voltage of this pulse width As the voltage value for generating the deflection angle in the bending direction in the mirror section 20, five times the initial amplitude value was set.

【0107】なお、第1及び第2のパルスジェネレータ
60a,60bから出力するパルス電圧の電圧値やパル
ス幅は、ミラー部20の共振特性などに応じて適宜設定
すればよい。また、このステップS42の時点でのミラ
ー部20の振動振幅を、図13において時刻T4で示
す。
The voltage values and pulse widths of the pulse voltages output from the first and second pulse generators 60a and 60b may be appropriately set according to the resonance characteristics of the mirror section 20 and the like. The vibration amplitude of the mirror section 20 at the time of step S42 is indicated by time T4 in FIG.

【0108】次に、ステップS43において、CPU4
3は、ステップS42でパルス電圧を出力してから所定
の時間(例えば20msec)が経過したか否かを判断
する。この結果、経過している場合には次のステップS
44に進み、経過していない場合にはステップS43の
判断を繰り返す。
Next, in step S43, the CPU 4
3 determines whether or not a predetermined time (for example, 20 msec) has elapsed since the pulse voltage was output in step S42. As a result, if the time has passed, the next step S
The routine proceeds to 44, and when it has not elapsed, the determination of step S43 is repeated.

【0109】次に、ステップS44において、第1のピ
エゾ抵抗素子21aからの出力信号に基づいて、第1の
周波数検出器42aによりミラー部20の曲げ固有振動
周波数検出する。なお、この時点におけるミラー部20
の振動振幅を、図13において時刻T5で示す。また、
このとき検出された曲げ固有振動周波数は、CPU43
によってメモリ部44に一時的に記憶される。
Next, in step S44, the bending natural vibration frequency of the mirror section 20 is detected by the first frequency detector 42a based on the output signal from the first piezoresistive element 21a. The mirror unit 20 at this point
The vibration amplitude of is shown at time T5 in FIG. Also,
The bending natural vibration frequency detected at this time is calculated by the CPU 43.
Is temporarily stored in the memory unit 44 by the.

【0110】次に、ステップS45において、CPU4
3は、ステップS44において検出された曲げ固有振動
周波数と、予めメモリ部44に記録された初期振幅値と
に基づき、出力端子ch3を介して所定の波形信号を第
1の発振器45aに出力する。
Next, in step S45, the CPU 4
3 outputs a predetermined waveform signal to the first oscillator 45a via the output terminal ch3 based on the bending natural vibration frequency detected in step S44 and the initial amplitude value recorded in advance in the memory section 44.

【0111】次に、ステップS46において、CPU4
3は、出力端子ch8から第2のパルスジェネレータ6
0bに対してパルス電圧を印加する要求を出力する。
Next, in step S46, the CPU 4
3 is the second pulse generator 6 from the output terminal ch8
A request to apply a pulse voltage to 0b is output.

【0112】次に、ステップS47において、第2のパ
ルスジェネレータ60bは、例えばメモリ部44に予め
記憶されている初期振幅値の2倍程度の電圧値で、2m
sec程度のパルス幅を有する矩形波状のパルス電圧を
第2の出力アンプ47bに出力する。ここで、パルス電
圧の電圧値を初期振幅値の2倍とし、パルス幅を2ms
ecとした理由は、ミラー部20の捩り方向の共振周波
数が2kHzであることから、パルス幅を共振周期の1
周期分の長さ(0.5msec)と、第2のパルスジェ
ネレータ60bを構成する回路の応答性とを考慮して、
2msecに設定した。また、このパルス幅のパルス電
圧で通常の捩り方向の振れ角をミラー部20に発生させ
る電圧値として、初期振幅値の2倍を設定した。なお、
このステップS47の時点でのミラー部20の振動振幅
を、図13において便宜的に時刻T4で示す。
Next, in step S47, the second pulse generator 60b outputs a voltage value of about 2 times the initial amplitude value stored in advance in the memory section 44 for 2 m.
A rectangular wave pulse voltage having a pulse width of about sec is output to the second output amplifier 47b. Here, the voltage value of the pulse voltage is twice the initial amplitude value, and the pulse width is 2 ms.
The reason for setting ec is that the resonance frequency of the mirror portion 20 in the twisting direction is 2 kHz, so the pulse width is set to 1 of the resonance period.
Considering the length of the cycle (0.5 msec) and the responsiveness of the circuit forming the second pulse generator 60b,
It was set to 2 msec. Further, as the voltage value for causing the mirror section 20 to generate the normal deflection angle in the twisting direction with the pulse voltage having this pulse width, twice the initial amplitude value is set. In addition,
The vibration amplitude of the mirror section 20 at the time of this step S47 is shown at time T4 for convenience in FIG.

【0113】次に、ステップS48において、CPU4
3は、ステップS47でパルス電圧を出力してから所定
の時間(例えば10msec)が経過したか否かを判断
する。この結果、経過している場合には次のステップS
49に進み、経過していない場合にはステップS48の
判断を繰り返す。
Next, in step S48, the CPU 4
3 determines whether or not a predetermined time (for example, 10 msec) has elapsed since the pulse voltage was output in step S47. As a result, if the time has passed, the next step S
The process proceeds to 49, and when it has not elapsed, the determination of step S48 is repeated.

【0114】次に、ステップS49において、第2のピ
エゾ抵抗素子21bからの出力信号に基づいて、第2の
周波数検出器42bによりミラー部20の捩り固有振動
周波数検出する。なお、この時点におけるミラー部20
の振動振幅を、図13において時刻T5で示す。また、
このとき検出された捩り固有振動周波数は、CPU43
によってメモリ部44に一時的に記憶される。
Next, in step S49, the torsional natural vibration frequency of the mirror section 20 is detected by the second frequency detector 42b based on the output signal from the second piezoresistive element 21b. The mirror unit 20 at this point
The vibration amplitude of is shown at time T5 in FIG. Also,
The torsional natural vibration frequency detected at this time is the CPU 43
Is temporarily stored in the memory unit 44 by the.

【0115】次に、ステップS50において、CPU4
3は、ステップS49において検出された捩り固有振動
周波数と、予めメモリ部44に記録された初期振幅値と
に基づき、出力端子ch4を介して所定の波形信号を第
1の発振器45aに出力する。
Next, in step S50, the CPU 4
3 outputs a predetermined waveform signal to the first oscillator 45a via the output terminal ch4 based on the torsional natural vibration frequency detected in step S49 and the initial amplitude value recorded in the memory unit 44 in advance.

【0116】このステップS50以降は、図12に示す
ように、上述した第2の実施形態と同様な処理であるの
で、ここでは説明を省略する。
As shown in FIG. 12, the processing after step S50 is the same as that of the above-described second embodiment, and therefore its explanation is omitted here.

【0117】以上のような2次元レーザレーダ装置で
は、少なくとも電源投入時において、磁界印加手段22
に対してパルス電圧を印加し、このパルス電圧を印加し
てから所定時間経過後の時点でミラー部20の振動周波
数を検出して、この検出結果に基づいてミラー部20に
対する振動制御を行う。このため、例えば装置の周辺の
環境温度が極めて高い場合、或いは極めて低い場合など
のような極端な動作環境下においても、電源投入時にミ
ラー部20の共振動作を確実且つ安定して行うことがで
きる。したがって、例えば熱帯地域や寒冷地域などに提
供される車両に搭載して用いる場合であっても、装置の
信頼性を十分に確保することができる。
In the two-dimensional laser radar device as described above, at least when the power is turned on, the magnetic field applying means 22
A pulse voltage is applied to the mirror unit 20, the vibration frequency of the mirror unit 20 is detected when a predetermined time has elapsed after the pulse voltage was applied, and vibration control for the mirror unit 20 is performed based on the detection result. Therefore, the resonance operation of the mirror section 20 can be reliably and stably performed when the power is turned on even in an extreme operating environment such as when the environmental temperature around the device is extremely high or extremely low. . Therefore, the reliability of the device can be sufficiently ensured even when it is mounted on a vehicle provided in a tropical region or a cold region, for example.

【0118】なお、この2次元レーザレーダ装置におい
ては、例えば、図12に示すステップS30やステップ
S31を省略するようにしてもよい。ただし、第2の実
施形態で説明したように、ステップS30やステップS
31において減算処理を行うようにした場合には、外乱
振動による影響を抑制して、より安定して共振動作を維
持することができる。
In this two-dimensional laser radar device, for example, steps S30 and S31 shown in FIG. 12 may be omitted. However, as described in the second embodiment, steps S30 and S
When the subtraction process is performed in 31, it is possible to suppress the influence of the disturbance vibration and maintain the resonance operation more stably.

【0119】(第5の実施形態)次に、第5の実施形態
として、ミラー部20を捩り方向のみについて上述と同
様の振動制御を行い、曲げ方向については自励発振器に
よる比較的簡略な帰還制御を行うとともに、駆動制御回
路23が、磁界印加手段22に対してパルス電圧を印加
するパルスジェネレータを備える構成とされた2次元レ
ーザレーダ装置について、図14及び図15を参照しな
がら説明する。なお、この第5の実施形態の2次元レー
ザレーダ装置は、上述した第3の実施形態と第4の実施
形態とを組み合わせた場合に相当するものであるので、
第3の実施形態及び第4の実施形態と同様な部分につい
ては、図中同一の符号を付して、詳細な説明を省略す
る。
(Fifth Embodiment) Next, as a fifth embodiment, the same vibration control as that described above is performed on the mirror section 20 only in the twisting direction, and in the bending direction, a relatively simple feedback is performed by a self-excited oscillator. A two-dimensional laser radar device configured to include a pulse generator that applies a pulse voltage to the magnetic field applying unit 22 while performing control will be described with reference to FIGS. 14 and 15. The two-dimensional laser radar device of the fifth embodiment corresponds to a case where the above-described third embodiment and fourth embodiment are combined,
The same parts as those in the third and fourth embodiments are designated by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted.

【0120】この2次元レーザレーダ装置では、図14
に示すように、駆動制御回路23において、第1のシグ
ナルコンディショナ41aからの出力信号が自励発振器
50に入力されており、第1の発振器45a及び第1の
断続器46bが省略されている。そして、この2次元レ
ーザレーダ装置は、ミラー部20の曲げ方向の振動につ
いて、自励発振器50による比較的単純な帰還制御が行
われ、図15に示す駆動制御回路23における処理手順
のとおり、ミラー部20の捩り方向の振動についてのみ
第1のピエゾ抵抗素子21aにより検出した周波数に基
づいて振動制御が行われる。また、この2次元レーザレ
ーダ装置では、駆動制御回路23に、CPU43の出力
端子ch8から出力される要求に応じて、所定のパルス
電圧を第2の出力アンプ47bに出力する第2のパルス
ジェネレータ60bが設けられている。
In this two-dimensional laser radar device, as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, in the drive control circuit 23, the output signal from the first signal conditioner 41a is input to the self-excited oscillator 50, and the first oscillator 45a and the first interrupter 46b are omitted. . Then, in this two-dimensional laser radar device, relatively simple feedback control is performed by the self-excited oscillator 50 for the vibration of the mirror section 20 in the bending direction, and the mirror is processed according to the processing procedure in the drive control circuit 23 shown in FIG. Only for the vibration of the portion 20 in the torsional direction, vibration control is performed based on the frequency detected by the first piezoresistive element 21a. Further, in this two-dimensional laser radar device, the drive control circuit 23 outputs a predetermined pulse voltage to the second output amplifier 47b in response to a request output from the output terminal ch8 of the CPU 43. Is provided.

【0121】そして、この2次元レーザレーダ装置で
は、図15に示すように、ステップS40において電源
が投入されると、駆動制御回路23において、ステップ
S46乃至ステップS50の一連のパルス駆動処理を、
ミラー部20の捩り方向のみについて行う。そして、こ
の一連のパルス駆動処理が終了して、ミラー部20が安
定した振動動作を行うようになると、第3の実施形態と
同様にして、ミラー部20の曲げ方向の振動について、
自励発振器50による比較的単純な帰還制御を行うとと
もに、図15に示す処理手順のとおり、ミラー部20の
捩り方向の振動についてのみ第1のピエゾ抵抗素子21
aにより検出した周波数に基づいた振動制御を行う。
In this two-dimensional laser radar device, as shown in FIG. 15, when the power is turned on in step S40, the drive control circuit 23 performs a series of pulse drive processing in steps S46 to S50.
This is performed only in the twisting direction of the mirror section 20. Then, when this series of pulse drive processing is completed and the mirror section 20 starts stable vibration operation, as in the third embodiment, with respect to vibration in the bending direction of the mirror section 20,
A relatively simple feedback control is performed by the self-excited oscillator 50, and the first piezoresistive element 21 is used only for the vibration of the mirror section 20 in the twisting direction as in the processing procedure shown in FIG.
Vibration control is performed based on the frequency detected by a.

【0122】以上のような2次元レーザレーダ装置で
は、少なくとも電源投入時において、磁界印加手段22
に対してパルス電圧を印加し、このパルス電圧を印加し
てから所定時間経過後の時点でミラー部20の振動周波
数を検出して、この検出結果に基づいてミラー部20に
対する振動制御を行う。このため、例えば装置の周辺の
環境温度が極めて高い場合、或いは極めて低い場合など
のような極端な動作環境下においても、電源投入時にミ
ラー部20の共振動作を確実且つ安定して行うことがで
きる。したがって、例えば熱帯地域や寒冷地域などに提
供される車両に搭載して用いる場合であっても、装置の
信頼性を十分に確保することができる。
In the two-dimensional laser radar device as described above, the magnetic field applying means 22 is provided at least when the power is turned on.
A pulse voltage is applied to the mirror unit 20, the vibration frequency of the mirror unit 20 is detected when a predetermined time has elapsed after the pulse voltage was applied, and vibration control for the mirror unit 20 is performed based on the detection result. Therefore, the resonance operation of the mirror section 20 can be reliably and stably performed when the power is turned on even in an extreme operating environment such as when the environmental temperature around the device is extremely high or extremely low. . Therefore, the reliability of the device can be sufficiently ensured even when it is mounted on a vehicle provided in a tropical region or a cold region, for example.

【0123】また、ハードスプリング効果及び磁気的な
ヒステリシスによる影響が顕著となる捩れ振動に対し
て、検出した振動周波数に基づいた同調制御を行いこと
ができるとともに、ハードスプリング効果及び磁気的な
ヒステリシスによる影響が比較的小さい曲げ振動に対し
ては安価な自励発振器50による帰還制御を行うことが
できる。したがって、装置に搭載する回路規模を小さく
することができ、小型軽量化を図ることができるととも
に、装置構成を簡略化して、さらなる低コスト化を実現
することができる。
Further, for torsional vibration, which is significantly affected by the hard spring effect and magnetic hysteresis, tuning control based on the detected vibration frequency can be performed, and the hard spring effect and magnetic hysteresis can be used. Feedback control by the inexpensive self-excited oscillator 50 can be performed with respect to bending vibration having a relatively small influence. Therefore, it is possible to reduce the scale of the circuit mounted on the device, reduce the size and weight of the device, simplify the device configuration, and realize further cost reduction.

【0124】したがって、この2次元レーザレーダ装置
は、これらの相乗効果により、より安定して高精度にレ
ーザ光を走査することが可能となるだけでなく、装置全
体の低コスト化を一層進めるとともに、信頼性を著しく
向上させることができる。
Therefore, the two-dimensional laser radar device not only enables more stable and highly accurate scanning of laser light due to these synergistic effects, but also further reduces the cost of the entire device. , The reliability can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施形態の2次元レーザレーダ装置の全
体構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a two-dimensional laser radar device according to a first embodiment.

【図2】前記2次元レーザレーダ装置が備えるスキャナ
部を模式的に示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view schematically showing a scanner unit included in the two-dimensional laser radar device.

【図3】前記2次元レーザレーダ装置が備えるスキャナ
部を示す図であり、(a)はミラー部が形成された側か
らみた平面図であり、(b)は側面図である。
3A and 3B are diagrams showing a scanner unit included in the two-dimensional laser radar device, FIG. 3A is a plan view seen from a side where a mirror unit is formed, and FIG. 3B is a side view.

【図4】前記2次元レーザレーダ装置が備える駆動制御
回路を示す回路構成図である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device.

【図5】前記2次元レーザレーダ装置が備える駆動制御
回路における処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing in a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device.

【図6】前記駆動制御回路により制御されるミラー部の
振動振幅と経過時間との関係を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a relationship between a vibration amplitude of a mirror section controlled by the drive control circuit and an elapsed time.

【図7】第2の実施形態の2次元レーザレーダ装置が備
える駆動制御回路における処理の一例を示すフローチャ
ートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing in a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device according to the second embodiment.

【図8】第3の実施形態の2次元レーザレーダ装置が備
える駆動制御回路を示す回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a drive control circuit included in a two-dimensional laser radar device according to a third embodiment.

【図9】第3の実施形態の2次元レーザレーダ装置が備
える駆動制御回路における処理の一例を示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of processing in a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device of the third embodiment.

【図10】第3の実施形態の2次元レーザレーダ装置が
備える駆動制御回路における処理の他の例を示すフロー
チャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing another example of processing in the drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device of the third embodiment.

【図11】第4の実施形態の2次元レーザレーダ装置が
備える駆動制御回路を示す回路構成図である。
FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device of the fourth embodiment.

【図12】第4の実施形態の2次元レーザレーダ装置が
備える駆動制御回路における処理の一例を示すフローチ
ャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of processing in a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device according to the fourth embodiment.

【図13】第4の実施形態の2次元レーザレーダ装置が
備える駆動制御回路により制御されるミラー部の振動振
幅と経過時間との関係を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a relationship between a vibration amplitude of a mirror unit controlled by a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device of the fourth embodiment and elapsed time.

【図14】第5の実施形態の2次元レーザレーダ装置が
備える駆動制御回路を示す回路構成図である。
FIG. 14 is a circuit configuration diagram showing a drive control circuit included in a two-dimensional laser radar device according to a fifth embodiment.

【図15】第5の実施形態の2次元レーザレーダ装置が
備える駆動制御回路における処理の一例を示すフローチ
ャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing an example of processing in a drive control circuit included in the two-dimensional laser radar device of the fifth embodiment.

【図16】従来の光スキャナ装置において問題となる、
反射ミラーに生じるハードスプリング効果を説明する図
であり、反射ミラーの振動周波数と振動振幅との関係を
示す模式図である。
FIG. 16 is a problem in the conventional optical scanner device,
It is a figure explaining the hard spring effect which arises in a reflective mirror, and is a schematic diagram which shows the relationship between the vibration frequency and vibration amplitude of a reflective mirror.

【図17】従来の光スキャナ装置において問題となる、
反射ミラーを駆動するための磁歪膜に生じるヒステリシ
スを説明する図であり、反射ミラーの振動周波数と振動
振幅との関係を示す模式図である。
FIG. 17 is a problem in the conventional optical scanner device,
It is a figure explaining the hysteresis which arises in the magnetostrictive film for driving a reflective mirror, and is a mimetic diagram showing the relation between the vibration frequency and vibration amplitude of a reflection mirror.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザダイオード 11 レーザダイオード駆動回路 12 制御回路 13 フォトディテクタ 14 受光回路 15 スキャナ部 16 反射ミラー 20 ミラー部 21 ピエゾ抵抗素子 22 磁界印加手段 23 駆動制御回路 30 スリット部 31 フレーム部 32 片持ち梁部 33 電極部 34 外フレーム部 41 シグナルコンディショナ 42 周波数検出器 43 CPU 44 メモリ部 45 発振器 46 断続器 47 出力アンプ 48 加算器 50 自励発振回路 60 パルスジェネレータ 10 Laser diode 11 Laser diode drive circuit 12 Control circuit 13 Photo detector 14 Light receiving circuit 15 Scanner 16 reflective mirror 20 Mirror section 21 Piezoresistive element 22 Magnetic field applying means 23 Drive control circuit 30 slit part 31 frame part 32 cantilever 33 Electrode part 34 Outer frame 41 signal conditioner 42 Frequency detector 43 CPU 44 memory section 45 oscillator 46 Interrupter 47 output amplifier 48 adder 50 Self-excited oscillation circuit 60 pulse generator

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から照射された光を弾性変形部材を
介して片持ち梁状に支持されたミラー部により反射して
対象物に照射するとともに、前記ミラー部を振動させる
ことによって前記対象物に照射する光を走査する光スキ
ャナ装置において、 前記弾性変形部材を変形させて前記ミラー部を振動させ
る駆動手段と、 前記駆動手段を断続的に動作させる駆動制御手段と、 前記弾性変形部材の変形量を検出する変形量検出手段
と、 前記変形量検出手段から出力される信号を処理して、前
記ミラー部の振動周波数を検出する周波数検出手段と、 前記駆動制御手段により前記駆動手段の動作が停止され
たときに前記周波数検出手段により検出される振動周波
数に基づいて前記駆動手段の動作周波数を調整すること
により、前記ミラー部の共振周波数を所定の値に同調さ
せる周波数同調手段とを備えることを特徴とする光スキ
ャナ装置。
1. The object irradiated by a light source is reflected by a mirror portion supported in a cantilever shape via an elastically deformable member to irradiate the object, and the object is oscillated by vibrating the mirror portion. In an optical scanner device that scans the light irradiating to the device, a driving unit that deforms the elastic deformation member to vibrate the mirror unit, a drive control unit that intermittently operates the driving unit, and a deformation of the elastic deformation member. Deformation amount detection means for detecting the amount, frequency detection means for processing the signal output from the deformation amount detection means to detect the vibration frequency of the mirror section, and operation of the drive means by the drive control means. The resonance frequency of the mirror section is adjusted by adjusting the operating frequency of the driving unit based on the vibration frequency detected by the frequency detecting unit when stopped. Light scanner device, characterized in that it comprises a frequency tuning means for tuning to a predetermined value.
【請求項2】 前記周波数同調手段は、前記駆動制御手
段により前記駆動手段の動作が停止されたときに前記周
波数検出手段によって検出される振動周波数の値から所
定の値を減算し、減算された周波数の値に基づいて前記
駆動手段の動作周波数を調整することを特徴とする請求
項1に記載の光スキャナ装置。
2. The frequency tuning means subtracts a predetermined value from the value of the vibration frequency detected by the frequency detecting means when the operation of the driving means is stopped by the drive control means, and subtracts the value. The optical scanner device according to claim 1, wherein the operating frequency of the drive means is adjusted based on the value of the frequency.
【請求項3】 少なくとも電源投入時において、前記駆
動手段に対してパルス電圧を印加するパルス電圧印加手
段を更に備え、 前記周波数同調手段は、前記駆動手段にパルス電圧が印
加されてから所定時間経過後の時点で前記周波数検出手
段により検出される振動周波数に基づいて前記駆動手段
の動作周波数を調整することを特徴とする請求項1又は
2に記載の光スキャナ装置。
3. A pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to said driving means at least when the power is turned on, wherein said frequency tuning means has passed a predetermined time after applying the pulse voltage to said driving means. The optical scanner device according to claim 1 or 2, wherein the operating frequency of the drive means is adjusted based on the vibration frequency detected by the frequency detection means at a later point in time.
【請求項4】 前記駆動手段は、前記弾性変形部材を捩
り方向に変形させる第1の駆動部と、前記弾性変形部材
を曲げ方向に変形させる第2の駆動部とを備え、 前記変形量検出手段は、前記弾性変形部材の捩り変形量
を検出する捩り変形量検出部と、前記弾性変形部材の曲
げ変形量を検出する曲げ変形量検出部とを備え、 前記周波数検出手段は、前記捩り変形量検出部から出力
される信号を処理して捩り振動周波数を検出する捩り周
波数検出部と、前記曲げ変形量検出部から出力される信
号を処理して曲げ振動周波数を検出する曲げ周波数検出
部とを備え、 前記駆動手段が前記弾性変形部材を捩り方向と曲げ方向
とにそれぞれ変形させることにより、光源からの光を前
記対象物に対して2次元走査することを特徴とする請求
項1に記載の光スキャナ装置。
4. The drive means includes a first drive section for deforming the elastically deformable member in a torsion direction and a second drive section for deforming the elastically deformable member in a bending direction, and the deformation amount detection means. The means includes a torsional deformation amount detection unit that detects an amount of torsional deformation of the elastically deformable member, and a bending deformation amount detection unit that detects an amount of bending deformation of the elastically deformable member, and the frequency detection unit includes the torsional deformation member. A torsion frequency detecting unit that processes a signal output from the amount detecting unit to detect a torsional vibration frequency; and a bending frequency detecting unit that processes a signal output from the bending deformation amount detecting unit to detect a bending vibration frequency. 2. The object according to claim 1, wherein the driving means deforms the elastically deformable member in a twisting direction and a bending direction, respectively, so that the light from the light source is two-dimensionally scanned with respect to the object. Light of Canner device.
【請求項5】 前記周波数同調手段は、前記駆動制御手
段により前記駆動手段の動作が停止されたときに前記捩
り周波数検出部により検出される捩り振動周波数に基づ
いて前記第1の駆動部の動作周波数を調整することによ
り、前記ミラー部の捩り共振周波数を所定の値に同調さ
せるとともに、 前記駆動制御手段は、前記周波数同調手段からの出力に
基づいて前記第1の駆動部の動作を制御するとともに、
自励発振回路により生成される信号に基づいて前記第2
の駆動部の動作を制御することを特徴とする請求項4に
記載の光スキャナ装置。
5. The frequency tuning means operates the first drive section based on a torsional vibration frequency detected by the torsion frequency detection section when the drive control means stops the operation of the drive means. By adjusting the frequency, the torsional resonance frequency of the mirror section is tuned to a predetermined value, and the drive control means controls the operation of the first drive section based on the output from the frequency tuning means. With
Based on the signal generated by the self-excited oscillation circuit, the second
The optical scanner device according to claim 4, wherein the operation of the driving unit is controlled.
【請求項6】 前記周波数同調手段は、前記駆動制御手
段により前記駆動手段の動作が停止されたときに前記捩
り周波数検出部によって検出される捩り振動周波数の値
から所定の値を減算し、減算された周波数の値に基づい
て前記第1の駆動部の動作周波数を調整することによ
り、前記ミラー部の捩り共振周波数を所定の値に同調さ
せることを特徴とする請求項4又は5に記載の光スキャ
ナ装置。
6. The frequency tuning means subtracts a predetermined value from the value of the torsional vibration frequency detected by the torsional frequency detecting section when the operation of the driving means is stopped by the drive control means, and subtracts the value. 6. The torsional resonance frequency of the mirror section is tuned to a predetermined value by adjusting the operating frequency of the first drive section on the basis of the value of the generated frequency. Optical scanner device.
【請求項7】 少なくとも電源投入時において、前記第
1の駆動部に対してパルス電圧を印加するパルス電圧印
加手段を更に備え、 前記周波数同調手段は、前記第1の駆動部にパルス電圧
が印加されてから所定時間経過後の時点で前記捩り周波
数検出部により検出される捩り振動周波数に基づいて前
記第1の駆動部の動作周波数を調整することを特徴とす
る請求項4乃至6の何れかに記載の光スキャナ装置。
7. A pulse voltage applying means for applying a pulse voltage to the first drive section at least when the power is turned on, the frequency tuning means applying the pulse voltage to the first drive section. 7. The operating frequency of the first drive section is adjusted based on the torsional vibration frequency detected by the torsional frequency detection section after a predetermined time has elapsed after the operation. The optical scanner device according to.
【請求項8】 光源から照射された光を弾性変形部材を
介して片持ち梁状に支持されたミラー部により反射して
対象物に照射するとともに、前記ミラー部を振動させる
ことによって前記対象物に照射する光を走査する光スキ
ャナ装置の駆動方法において、 前記弾性変形部材を断続的に変形駆動させて前記ミラー
部を振動させるミラー部断続駆動ステップと、 前記弾性変形部材の変形量に基づいて前記ミラー部の振
動周波数を検出する振動周波数検出ステップと、 前記ミラー部の駆動を停止したときに検出される振動周
波数に基づいて前記ミラー部の動作周波数を調整するこ
とにより、前記ミラー部の共振周波数を所定の値に同調
させる周波数同調ステップとを有することを特徴とする
光スキャナ装置の駆動方法。
8. The object irradiated by a light source is reflected by a mirror portion supported in a cantilever shape via an elastically deforming member to irradiate the object, and the object is vibrated to oscillate the object. In a method of driving an optical scanner device that scans light to be radiated onto a mirror, an intermittent mirror drive step of vibrating the mirror section by intermittently deforming and driving the elastically deformable member, A vibration frequency detection step of detecting a vibration frequency of the mirror section, and a resonance frequency of the mirror section by adjusting an operating frequency of the mirror section based on the vibration frequency detected when the driving of the mirror section is stopped. A frequency tuning step of tuning the frequency to a predetermined value.
【請求項9】 前記周波数同調ステップにおいて、前記
ミラー部の駆動を停止したときに検出される振動周波数
の値から所定の値を減算し、減算された周波数の値に基
づいて前記ミラー部の動作周波数を調整することを特徴
とする請求項8記載の光スキャナ装置の駆動方法。
9. In the frequency tuning step, a predetermined value is subtracted from a vibration frequency value detected when driving of the mirror section is stopped, and the operation of the mirror section is performed based on the subtracted frequency value. 9. The method of driving an optical scanner device according to claim 8, wherein the frequency is adjusted.
【請求項10】 少なくとも電源投入時において、前記
ミラー部をパルス駆動し、前記ミラー部がパルス駆動さ
れてから所定時間経過後の時点で検出される振動周波数
に基づいて前記ミラー部の動作周波数を調整するパルス
駆動ステップを更に備えることを特徴とする請求項8又
は9に記載の光スキャナの駆動方法。
10. The operating frequency of the mirror section is pulse-driven at least when the power is turned on, and the operating frequency of the mirror section is determined based on a vibration frequency detected at a time point after a predetermined time has elapsed since the mirror section was pulse-driven. 10. The method of driving an optical scanner according to claim 8, further comprising a pulse driving step of adjusting.
【請求項11】 前記ミラー部断続駆動ステップにおい
て、前記弾性変形部材を捩り方向と曲げ方向とにそれぞ
れ変形させて、光源からの光を前記対象物に対して2次
元走査するとともに、 前記振動周波数検出ステップにおいて、前記弾性変形部
材の捩り変形量と曲げ変形量とに基づいて、捩り振動周
波数と曲げ振動周波数とをそれぞれ検出することを特徴
とする請求項8に記載の光スキャナ装置の駆動方法。
11. In the intermittent driving step of the mirror section, the elastically deformable member is deformed in each of a twisting direction and a bending direction so that light from a light source is two-dimensionally scanned with respect to the object, and the vibration frequency is obtained. 9. The method for driving an optical scanner device according to claim 8, wherein in the detecting step, the torsional vibration frequency and the bending vibrational frequency are respectively detected based on the torsional deformation amount and the bending deformation amount of the elastically deformable member. .
【請求項12】 前記周波数同調ステップにおいて、前
記ミラー部の駆動を停止したときに前記振動周波数検出
ステップにおいて検出した捩り振動周波数に基づいて、
前記ミラー部の捩り方向の動作周波数を調整することに
より、前記ミラー部の捩り共振周波数を所定の値に同調
させるとともに、自励発振回路により生成される信号に
基づいて、前記ミラー部の曲げ方向の動作周波数を制御
することを特徴とする請求項11記載の光スキャナの駆
動方法。
12. In the frequency tuning step, based on the torsional vibration frequency detected in the vibration frequency detecting step when the driving of the mirror section is stopped,
By adjusting the operating frequency of the mirror section in the twisting direction, the torsional resonance frequency of the mirror section is tuned to a predetermined value, and the bending direction of the mirror section is adjusted based on the signal generated by the self-excited oscillation circuit. 12. The method for driving an optical scanner according to claim 11, wherein the operating frequency is controlled.
【請求項13】 前記周波数同調ステップにおいて、前
記ミラー部の駆動を停止したときに前記振動周波数検出
ステップにおいて検出した捩り振動周波数から所定の値
を減算し、減算された周波数の値に基づいて前記ミラー
部の捩り共振周波数を所定の値に同調させることを特徴
とする請求項11又は12に記載の光スキャナ装置の駆
動方法。
13. In the frequency tuning step, a predetermined value is subtracted from the torsional vibration frequency detected in the vibration frequency detecting step when the driving of the mirror section is stopped, and the frequency is subtracted based on the subtracted frequency value. 13. The method for driving an optical scanner device according to claim 11, wherein the torsional resonance frequency of the mirror portion is tuned to a predetermined value.
【請求項14】 少なくとも電源投入時において、前記
ミラー部を捩り方向にパルス駆動し、前記ミラー部がパ
ルス駆動されてから所定時間経過後の時点で検出される
捩り振動周波数に基づいて前記ミラー部の捩り方向の動
作周波数を調整するパルス駆動ステップを更に備えるこ
とを特徴とする請求項11乃至13の何れかに記載の光
スキャナの駆動方法。
14. The mirror unit is pulse-driven in a twisting direction at least when the power is turned on, and the mirror unit is based on a torsional vibration frequency detected after a predetermined time has elapsed after the mirror unit was pulse-driven. 14. The method of driving an optical scanner according to claim 11, further comprising a pulse driving step of adjusting the operating frequency in the twisting direction.
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