JP2012058573A

JP2012058573A - 微小電子機械部品ミラー駆動方法、駆動回路及びレーザースキャニング型プロジェクタ

Info

Publication number: JP2012058573A
Application number: JP2010202929A
Authority: JP
Inventors: Yoshiho Seo; 欣穂瀬尾; Tomoo Kobori; 智生小堀; Satoshi Ouchi; 敏大内; Tadayoshi Kosaka; 忠義小坂; Mayumi Nagayoshi; 真弓長吉; Nobuyuki Kimura; 展之木村; Koji Hirata; 浩二平田; Kazuo Hoden; 和夫鋪田; Hidehiro Ikeda; 英博池田
Original assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP5341846B2

Abstract

【課題】共振を用いるＭＥＭＳミラーを共振モードにて使用する場合には、振動等の外乱により生じたＭＥＭＳの振動運動の振幅変化・周波数変化・位相変化を短期間で安定化させる駆動方法を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳミラー３２を駆動する手段３１と前記駆動手段３１により、動作しているＭＥＭＳミラー３２の動作状態をモニターする手段とその状態変化に応じて、ＭＥＭＳ駆動波形に摂動を加える制御手段を有することにより、動作状態を短期間に安定化させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー光を共振により動作する偏向素子を用いて、偏向させ画面を描画する方式のプロジェクタに関するものである。

小型で高効率なレーザーを光源として用い、そのレーザー光をミラーにより偏向させ、前記ミラーの角度を変化させることで、画面を２次元的に走査するプロジェクタは、小型・省電力という点で注目されている。また、電気光学結晶による偏向を利用する事も考えられる。前記偏向素子は、高周波にて動作する必要があり、低電力で動作させるためには、共振を用いる事が有利となる。

例として、微小電子機械部品ミラー（ＭＥＭＳミラー：Micro Electro Mechanical System mirror）を用いた場合には、水平方向は、例えば１５ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ、垂直方向は６０Ｈｚの動作周波数が必要となる。ＭＥＭＳミラーを共振モードで動作させることで、さらなる低消費電力が実現できる。

例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳミラー技術が開示され、特許文献２には、ＭＥＭＳミラーを用いたプロジェクタが開示されている。

特開２００３−８４２２６号公報特開２００８−１５１８８７号公報

共振モードにて使用する場合には、振動等の外乱により、ＭＥＭＳの振動運動の振幅変化・周波数変化・位相変化が生じ、その結果、表示画面サイズの変化・画像のズレが生じる。

本発明では、ＭＥＭＳを駆動する手段と前記駆動手段により、動作しているＭＥＭＳの動作状態をモニターする手段とその状態変化に応じて、ＭＥＭＳ駆動波形に摂動を加える制御手段を有する。動作状態を短期間に安定化させることが可能となる。

本発明のＭＥＭＳミラー駆動方法は、ＭＥＭＳ動作周期を検出する手段を有し、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作周期を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激なＭＥＭＳ動作周期の変化が観察された場合には、強制同期モードとして、前記外乱によるＭＥＭＳ動作周期と同じ周期となる補正パルスを印加することで、ＭＥＭＳ動作と駆動波形を強制的に同期する。

また、本発明のＭＥＭＳミラー駆動方法は、ＭＥＭＳ動作周期を検出する手段を有し、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作振幅を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激なＭＥＭＳ動作振幅の変化が観察された場合には、次に印加するＭＥＭＳ駆動波形の振幅を前記観察されたＭＥＭＳ動作振幅に応じて変化させる。

また、本発明のＭＥＭＳミラー駆動方法は、更に、ＭＥＭＳ動作周波数の変化が観察された場合には、ＭＥＭＳ動作振幅のモニターおよびフィードバック制御を一時的に停止させることを特徴とする。

本発明のＭＥＭＳミラー駆動回路は、ＭＥＭＳ動作周期を検出する手段と、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作周期を平均化し、保持する手段と、外乱による急激なＭＥＭＳ動作周期の変化が観察された場合には、強制同期モードとして、前記外乱によるＭＥＭＳ動作周期と同じ周期となる補正パルスを印加する手段を有する。

また、本発明のＭＥＭＳミラー駆動回路は、ＭＥＭＳ動作振幅を検出する手段を有し、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作振幅を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激なＭＥＭＳ動作振幅の変化が観察された場合には、次に印加するＭＥＭＳ駆動波形の振幅を前記観察されたＭＥＭＳ動作振幅に応じて変化させる手段を有する。

また、本発明のレーザースキャニング型プロジェクタは、ＭＥＭＳ動作周期を検出する手段と、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作周期を平均化し、保持する手段と、外乱による急激なＭＥＭＳ動作周期の変化が観察された場合には、強制同期モードとして、前記外乱によるＭＥＭＳ動作周期と同じ周期となる補正パルスを印加する手段を有するＭＥＭＳミラー駆動回路を備えている。

また、本発明のレーザースキャニング型プロジェクタは、ＭＥＭＳ動作振幅を検出する手段を有し、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作振幅を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激なＭＥＭＳ動作振幅の変化が観察された場合には、次に印加するＭＥＭＳ駆動波形の振幅を前記観察されたＭＥＭＳ動作振幅に応じて変化させる手段を有するＭＥＭＳミラー駆動回路を備えている。

本発明によれば、ＭＥＭＳミラーを駆動する際に、動作状態を短期間に安定化させることが可能となる。

図１は動作周波数の変化を伴う外乱の影響を示す図である。図２は動作周波数の変化を補正する方法を示す図である。図３は動作周波数変化を補正する回路ブロック図である。図４は振幅の変化を伴う外乱の影響を示す図である。図５は振幅の変化を補正する方法を示す図である。図６は振幅変化を補正する回路ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

実施例１では、外乱により、ＭＥＭＳ動作周波数が変化している場合について説明する。一例として、外乱により図１のような動作状態の変化が発生していると場合を考える。つまり図１のＡ部のようなＭＥＭＳ動作の周期を伸ばすような外乱が混入した場合には、駆動波形に対して脱調が生じる。そのため、Ａ部によってその周期が引き伸ばされたＭＥＭＳ動作は、時間をかけて本来の周期戻ることになり、その期間において描画がずれた状態となる。

本発明では、図２のように、ＭＥＭＳの動作状態をモニターし、脱調したシグナルを受け取った場合には、次のＭＥＭＳ動作波形を適切に変更することで、早期の脱調状態からの回復を図る。より具体的には、ＭＥＭＳ動作周期を検出する手段を有し、安定動作状態におけるＭＥＭＳ動作周期を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激なＭＥＭＳ動作周期の変化が観察された場合には、強制同期モードとして、前記外乱によるＭＥＭＳ動作周期と同じ周期となる補正パルスを印加することで、ＭＥＭＳ動作と駆動波形を強制的に同期する。

図３の回路図を用いて説明する。駆動波形発生器３１によって生成された駆動波形により、ＭＥＭＳミラー３２は駆動される。前記ＭＥＭＳミラー３２の駆動状態は、アナログシグナルとして入力され、パルス化回路３３によりパルスに変換される。パルス化された前記ＭＥＭＳミラー３２の動作周期は周期カウンタ３４によって計測される。

計測された値は、移動平均器３５により平均化され保持される。前記計測されたＭＥＭＳ動作周期と前記移動平均器３５より保持された平均周期とを比較器３６で比較して、その差が大きい場合には、セレクタ３７により、前記駆動波形発生の周期として、前記計測されたＭＥＭＳ動作周期を設定する。その差が小さい場合には、セレクタ３７により、狙い設定値を設定する。

また、比較器３６の比較結果が大きい場合には、移動平均器３５に値を入力しない。移動平均値と狙い設定値はほぼ同じとなる為、移動平均器３５を用いず、比較器３６への入力として、狙い設定値を用いてもかまわない。

なお、本例においては、駆動波形として正弦波を用いた場合を示しているが、共振を用いる場合には、矩形はでもかまわない。この場合には、駆動波形は、図中基準クロックと同じ波形となる。

実施例２では、外乱により、ＭＥＭＳ動作振幅が変化する場合について説明する。一例として、外乱により図４のような動作状態の変化が発生している場合を考える。

つまり、図４のＡ部のようなＭＥＭＳ動作の振幅を大きくするような外乱が混入した場合にも、元の振幅に戻るためには時間が必要となる。

本発明では、図５のように、ＭＥＭＳ動作振幅をモニターする手段と、前記ＭＥＭＳ動作振幅の通常状態を保持する手段とを有し、ＭＥＭＳ動作振幅と、通常状態における動作振幅を比較し、その変化が大きな場合には、次の駆動波形の振幅を補正すべく入力波形の振幅を変化させる。

図６の回路ブロック図によって説明する。駆動波形発生器３１によって生成された駆動波形により、ＭＥＭＳミラー３２は駆動される。前記ＭＥＭＳミラー３２の駆動状態は、アナログシグナルとして入力され、振幅測定器６１によって当該期間における振幅を計測する。計測された振幅値は、移動平均器３５により平均化され保持される。

前記計測されたＭＥＭＳ駆動振幅と前記移動平均器によって保持された平均振幅とを比較器３６で比較し、その差が大きい場合には、前記駆動波形発生器３１のゲインとして、前記計測された振幅値を元に、ゲイン変換器６２によって変換された値を用い、その差が小さい場合には、狙い設定値を設定する。ゲイン変換器６２の一例として平均振幅との差分に係数を乗じる物が考えられる。また、比較器３６への平均値入力の代わりに、狙い設定値を用いてもかまわない。

一般には、外乱により実施例１と実施例２の現象が重なって発生する。つまり、外乱により、周波数と振幅が変化する。また、駆動周波数が異なる場合には、共振状態から外れる事になる為、振幅も変化する。実施例１と２を組み合わせることで、それらを補正することは可能となる。この場合、駆動周波数の変更が振幅変化を引き起こすため、ＭＥＭＳ動作周期の変化が観察された場合には、振幅モニターによるフィードバックを停止させ、動作周波数安定後に振幅のフィードバックによる制御を行う。

３１駆動は計発生器
３２ＭＥＭＳミラー
３３パルス化器
３４周期カウンタ
３５移動平均器
３６比較器
３７セレクタ
６１振幅測定器
６２ゲイン変換器

Claims

微小電子機械部品動作周期を検出する手段を有し、安定動作状態における微小電子機械部品動作周期を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激な微小電子機械部品動作周期の変化が観察された場合には、強制同期モードとして、前記外乱による微小電子機械部品動作周期と同じ周期となる補正パルスを印加することで、微小電子機械部品動作と駆動波形を強制的に同期する、微小電子機械部品ミラー駆動方法。
微小電子機械部品動作周期を検出する手段を有し、安定動作状態における微小電子機械部品動作振幅を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激な微小電子機械部品動作振幅の変化が観察された場合には、次に印加する微小電子機械部品駆動波形の振幅を前記観察された微小電子機械部品動作振幅に応じて変化させる、微小電子機械部品ミラー駆動方法。
請求項１または請求項２記載の微小電子機械部品ミラー駆動方法であって、微小電子機械部品動作周波数の変化が観察された場合には、微小電子機械部品動作振幅のモニターおよびフィードバック制御を一時的に停止させることを特徴とする微小電子機械部品ミラー駆動方法。
微小電子機械部品動作周期を検出する手段と、安定動作状態における微小電子機械部品動作周期を平均化し、保持する手段と、外乱による急激な微小電子機械部品動作周期の変化が観察された場合には、強制同期モードとして、前記外乱による微小電子機械部品動作周期と同じ周期となる補正パルスを印加する手段を有する微小電子機械部品ミラー駆動回路。
微小電子機械部品動作振幅を検出する手段を有し、安定動作状態における微小電子機械部品動作振幅を平均化し、保持する手段を有し、外乱による急激な微小電子機械部品動作振幅の変化が観察された場合には、次に印加する微小電子機械部品駆動波形の振幅を前記観察された微小電子機械部品動作振幅に応じて変化させる手段を有する微小電子機械部品ミラー駆動回路。
請求項４または請求項５に記載の微小電子機械部品ミラー駆動回路を備えていることを特徴とするレーザースキャニング型プロジェクタ。