JP2020095114A - Optical scanner and optical scanning method - Google Patents

Optical scanner and optical scanning method Download PDF

Info

Publication number
JP2020095114A
JP2020095114A JP2018231677A JP2018231677A JP2020095114A JP 2020095114 A JP2020095114 A JP 2020095114A JP 2018231677 A JP2018231677 A JP 2018231677A JP 2018231677 A JP2018231677 A JP 2018231677A JP 2020095114 A JP2020095114 A JP 2020095114A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical scanning
image
scanning device
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018231677A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7084293B2 (en
Inventor
愼介 尾上
Shinsuke Onoe
愼介 尾上
孝弘 松田
Takahiro Matsuda
孝弘 松田
俊輝 中村
Toshiteru Nakamura
俊輝 中村
瀬尾 欣穂
Yoshiho Seo
欣穂 瀬尾
大内 敏
Satoshi Ouchi
敏 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2018231677A priority Critical patent/JP7084293B2/en
Publication of JP2020095114A publication Critical patent/JP2020095114A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7084293B2 publication Critical patent/JP7084293B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Endoscopes (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

To perform satisfactory display of an image or imaging in an optical scanner.SOLUTION: An optical scanner 1 comprises: a light guide path that guides incident light and emits emission light from an emission end; a vibration unit that vibrates the emission end so that the emission end repeatedly draws a predetermined scanning locus; a light emission control unit 22 that controls emission of the emission light; a light detector that detects part of the emission light; a scanning coordinate creation unit that creates scanning coordinates related to the predetermined locus; a driving signal generation unit 20 that generates a sine wave with a modulated amplitude as a driving signal for driving the vibration unit corresponding to the scanning coordinates; and a coordinate calculation unit that calculates the coordinates of an image by using the scanning coordinates and outputs the coordinates as image coordinates. At least one of the radius of the image coordinates and the declination of the image coordinates depends on the radius of the scanning coordinates and the declination of the scanning coordinates.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光走査装置及び光走査方法に関する。 The present invention relates to an optical scanning device and an optical scanning method.

映像装置の小型化に伴い、光走査装置の小型化及び性能向上が求められる。これに関連する技術として、光ファイバスキャナに関する技術が記載されている特許文献1がある。 Along with the downsizing of video devices, downsizing and performance improvement of optical scanning devices are required. As a technique related to this, there is Patent Document 1 in which a technique related to an optical fiber scanner is described.

具体的には、特許文献1には、「光走査型内視鏡装置10は、対象物100を走査する前に共振周波数frを検出し、この共振周波数frで被検出物の光走査を行い、画像を取得することができる。これによって、装置の個体差や経時的変化による、ファイバの共振周波数のズレによる性能劣化を防止し、駆動周波数を適切に調整することが可能になる。」との記載がある。 Specifically, in Patent Document 1, "The optical scanning endoscope apparatus 10 detects the resonance frequency fr before scanning the object 100, and optically scans the detected object at the resonance frequency fr. This makes it possible to prevent performance deterioration due to deviation of the resonant frequency of the fiber due to individual differences in the device and changes over time, and to appropriately adjust the drive frequency.” There is a description.

特開2015−75685号公報JP, 2005-75685, A

上述のように、特許文献1の光走査装置は、共振周波数を検出して画像を取得している。その際、良好な画像の表示または撮像を行うためには、例えば、画像の表示または撮像を一時中断することなく共振周波数の検出を行うことが好ましい。
しかし、特許文献1では、このような良好な画像の表示または撮像を行うための技術的手段については考慮されていない。
As described above, the optical scanning device of Patent Document 1 detects a resonance frequency to acquire an image. At this time, in order to display or pick up an excellent image, it is preferable to detect the resonance frequency without, for example, suspending the display or picking up of the image.
However, Patent Document 1 does not consider the technical means for displaying or picking up such an excellent image.

本発明の目的は、光走査装置において、良好な画像の表示または撮像を行うことにある。 An object of the present invention is to display or pick up an excellent image in an optical scanning device.

本発明の一態様の光走査装置は、出射光によって画像の表示または撮像を行う光走査装置であって、入射した光を導いて出射端から前記出射光を出射する導光路と、前記出射光が所定の走査軌跡を繰り返し描くように前記出射端を振動させる振動部と、前記出射光の発光を制御する発光制御部と、前記出射光の一部を検出する光検出器と、前記所定の軌跡に関わる走査座標を生成する走査座標生成部と、前記走査座標に対応して前記振動部を駆動するための駆動信号として、振幅が変調された正弦波を生成する駆動信号生成部と、前記走査座標を用いて前記画像の座標を計算して画像座標として出力する座標計算部と、を有し、前記画像座標の半径及び前記画像座標の偏角の少なくとも一方は、前記走査座標の半径及び前記走査座標の偏角に依存することを特徴とする。 An optical scanning device according to an aspect of the present invention is an optical scanning device that displays or images an image by using emitted light, and includes a light guide path that guides incident light to emit the emitted light from an emission end, and the emitted light. A vibrating section that vibrates the exit end so as to repeatedly draw a predetermined scanning locus, a light emission control section that controls the emission of the exit light, a photodetector that detects a part of the exit light, and the predetermined A scanning coordinate generation unit that generates scanning coordinates related to the locus; a driving signal generation unit that generates a sine wave whose amplitude is modulated as a driving signal for driving the vibrating unit corresponding to the scanning coordinates; A coordinate calculation unit that calculates the coordinates of the image using scanning coordinates and outputs the coordinates as image coordinates, and at least one of the radius of the image coordinates and the declination of the image coordinates is the radius of the scanning coordinates and It is characterized in that it depends on the deflection angle of the scanning coordinates.

本発明の一態様の光走査装置は、出射光によって画像の表示または撮像を行う光走査装置であって、入射した光を導いて出射端から前記出射光を出射する導光路と、前記出射光が所定の走査軌跡を繰り返し描くように前記出射端を振動させる振動部と、前記出射光の発光を制御する発光制御部と、前記出射光の一部を検出する光検出器と、前記振動部を駆動するための駆動信号として、振幅が変調された正弦波を生成する駆動信号生成部と、所定の制御を行う制御部と、を有し、前記制御部は、前記画像の表示または前記撮像を行うための光走査を行っている期間中に前記光検出器が検出する検出信号に応じて前記駆動信号の駆動パラメータの変更を指示することを特徴とする。 An optical scanning device according to an aspect of the present invention is an optical scanning device that displays or images an image by using emitted light, and includes a light guide path that guides incident light to emit the emitted light from an emission end, and the emitted light. A vibrating section that vibrates the emitting end so that a predetermined scanning locus is repeatedly drawn, a light emission control section that controls emission of the emitted light, a photodetector that detects a part of the emitted light, and the vibrating section. A drive signal generation unit that generates a sine wave of which amplitude is modulated as a drive signal for driving the control unit, and a control unit that performs a predetermined control, the control unit displaying the image or the imaging Changing the drive parameter of the drive signal according to the detection signal detected by the photodetector during the optical scanning for performing the above.

本発明の一態様の光走査方法は、入射した光を導いて出射端から前記出射光を出射する導光路と、前記出射光が所定の走査軌跡を繰り返し描くように前記出射端を振動させる振動部と、前記出射光の発光を制御する発光制御部と、前記出射光の一部を検出する光検出器と、前記振動部を駆動するための駆動信号として振幅が変調された正弦波を生成する駆動信号生成部と、所定の制御を行う制御部とを有する光走査装置を用いて、前記出射光によって画像の表示または撮像を行う光走査方法であって、前記制御部は、前記画像の表示または撮像を開始するステップと、前記画像の表示または撮像を行うための光走査を行っている期間中に、前記光検出器が検出する検出信号を用いて前記駆動信号の駆動パラメータの変更が必要か否かを判断するステップと、前記判断の結果に応じて、前記駆動信号の駆動パラメータの変更を指示するステップとを実行することを特徴とする。 An optical scanning method according to an aspect of the present invention includes a light guide path that guides incident light and emits the emitted light from an emission end, and a vibration that vibrates the emission end so that the emitted light repeatedly draws a predetermined scanning locus. Section, a light emission control section that controls the emission of the emitted light, a photodetector that detects a part of the emitted light, and a sine wave whose amplitude is modulated as a drive signal for driving the vibrating section. An optical scanning method for displaying or picking up an image by the emitted light by using an optical scanning device having a drive signal generating section for controlling and a control section for performing a predetermined control. During the step of starting display or image capturing and the period during which optical scanning for displaying or capturing the image is performed, it is possible to change the drive parameter of the drive signal using the detection signal detected by the photodetector. It is characterized in that a step of determining whether it is necessary and a step of instructing a change of a drive parameter of the drive signal according to a result of the determination are performed.

本発明の一態様によれば、光走査装置において、良好な画像の表示または撮像を行うことができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to display or capture an excellent image in the optical scanning device.

光走査装置1の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the configuration of the optical scanning device 1. FIG. 光走査部10の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 10. FIG. 光走査部10の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 10. 検出器110の構造及び光走査中に光検出器110で検出される光スポットを説明する図である。3A and 3B are diagrams illustrating a structure of a detector 110 and a light spot detected by the photodetector 110 during optical scanning. 光走査の位相を変化させたときの差動信号である。It is a differential signal when the phase of optical scanning is changed. 照明部11、受光部12及び分波部108との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship with an illumination unit 11, a light receiving unit 12, and a demultiplexing unit 108. 駆動信号生成部20の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the configuration of a drive signal generation unit 20. FIG. 駆動信号生成部20の内部の波形を示す図である。5 is a diagram showing waveforms inside the drive signal generation unit 20. FIG. リマッピング制御部21の構成の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of a remapping control unit 21. FIG. (a)は発光制御部22が通常に発光する場合を説明する図であり、(b)は発光制御部22が輝度を低下する場合を説明する図である。(A) is a figure explaining the case where the light emission control part 22 emits light normally, (b) is a figure explaining the case where the light emission control part 22 reduces brightness. 走査軌跡の場合に発生する投影画像の歪みについて説明する図である。It is a figure explaining the distortion of the projection image which arises in the case of a scanning locus. 定数項Cを変化させたときの投影像について説明する図である。It is a figure explaining the projection image when changing the constant term C. 光走査装置1におけるドットずれ補正処理のフローチャートである。6 is a flowchart of a dot shift correction process in the optical scanning device 1. 2次共振系のゲイン(利得)と位相の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the gain (gain) of a secondary resonance system (gain), and the frequency characteristic of a phase. 走査軌跡を描画した図である。It is the figure which drew the scanning locus. 位相差計測部23の構成を示すブロック図である。6 is a block diagram showing the configuration of a phase difference measuring unit 23. FIG. 位相差計測部23の内部の波形を示す図である。6 is a diagram showing waveforms inside the phase difference measuring unit 23. FIG. 光走査装置1の処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a process of the optical scanning device 1. 光走査装置2の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the configuration of the optical scanning device 2. FIG. 移動時間計測部24の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of a moving time measuring unit 24. FIG. 光スポットを示す図である。It is a figure which shows a light spot. 円形の軌跡の半径を変えた場合の差動信号D1及び差動信号D2の値を示す図である。It is a figure which shows the value of the differential signal D1 and the differential signal D2 when changing the radius of a circular locus. 光の走査軌跡の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the scanning locus|trajectory of light. 光走査装置1の処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a process of the optical scanning device 1. ヘッドマウントディスプレイに搭載する場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of mounting in a head mounted display. 光走査中に光検出器110で検出される光スポットを示す図である。It is a figure which shows the light spot detected by the photodetector 110 during optical scanning. 光走査の位相を変化させたときの単純差動信号及び差動信号を示す図である。It is a figure which shows the simple differential signal and the differential signal when changing the phase of optical scanning. 光走査部13の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 13. FIG. 光走査部13の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 13. FIG. 振動部101の断面図である。3 is a cross-sectional view of a vibrating section 101. FIG. 検出器110の構造及び設置方向を示す図である。It is a figure which shows the structure and installation direction of the detector 110. 軌跡上の領域を示す図である。It is a figure which shows the area|region on a locus. 光走査部17の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 17. FIG. 光走査部17の断面図である。6 is a cross-sectional view of the optical scanning unit 17. FIG. 光走査部18の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 18. FIG. 光走査装置6の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of an optical scanning device 6. FIG. 光走査部19の構造を示す図である。3 is a diagram showing a structure of an optical scanning unit 19. FIG. 光検出器115の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the photodetector 115. 光検出器115の受光面を示す図である。It is a figure which shows the light-receiving surface of the photodetector 115. 光検出器115の受光面を示す図である。It is a figure which shows the light-receiving surface of the photodetector 115.

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1を参照して、実施例1の光走査装置1の構成について説明する。図1は、光走査部10を備えた光走査装置1を示すブロック図である。 The configuration of the optical scanning device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an optical scanning device 1 including an optical scanning unit 10.

光走査装置1は、例えばプロジェクターやヘッドマウントディスプレイ等、映像を投影する機能を有する装置である。光走査装置1は、例えばカメラや内視鏡等、映像を撮影する機能を有する装置であってもよい。 The optical scanning device 1 is a device having a function of projecting an image, such as a projector or a head mounted display. The optical scanning device 1 may be a device having a function of capturing an image, such as a camera or an endoscope.

光走査装置1は、光走査部10、照明部11、受光部12、駆動信号生成部20、リマッピング制御部21、発光制御部22、位相差計測部23、増幅部30、レーザドライバ31、差動信号生成部32、表示画像格納メモリ33、コントローラ(制御部)40、記憶部41及び入出力制御回路42を備えている。 The optical scanning device 1 includes an optical scanning unit 10, an illumination unit 11, a light receiving unit 12, a drive signal generation unit 20, a remapping control unit 21, a light emission control unit 22, a phase difference measurement unit 23, an amplification unit 30, a laser driver 31, A differential signal generation unit 32, a display image storage memory 33, a controller (control unit) 40, a storage unit 41, and an input/output control circuit 42 are provided.

駆動信号生成部20、リマッピング制御部21、発光制御部22、位相差計測部23は、一例として、FPGA(Field Programable Gate Array)による論理回路として実現される。または、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェアにて実装してもよい。 The drive signal generation unit 20, the remapping control unit 21, the light emission control unit 22, and the phase difference measurement unit 23 are realized as a logic circuit by an FPGA (Field Programmable Gate Array), for example. Alternatively, it may be implemented by hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

光走査装置1は、入出力制御回路42を介して外部制御装置50と接続されている。光走査装置1は、外部制御装置50から映像信号を受け取り、映像を表示する機能を有する。 The optical scanning device 1 is connected to the external control device 50 via the input/output control circuit 42. The optical scanning device 1 has a function of receiving a video signal from the external control device 50 and displaying a video.

制御部としてのコントローラ40は、光走査装置1の各ブロックに対して制御を行う。コントローラ40は、CPU(Central Processing Unit)等の中央演算処理装置によってその機能を実現する。図1においてコントローラ40からの信号線は説明上重要な線のみを記載しており、全てを図示していない。例えば、リマッピング制御部21も、コントローラ40からの指示を受けて動作の開始や終了を行ったり、コントローラ40に対して状態の返答を行っても良い。 The controller 40 as a control unit controls each block of the optical scanning device 1. The controller 40 realizes its function by a central processing unit such as a CPU (Central Processing Unit). In FIG. 1, the signal lines from the controller 40 only show important lines for explanation, and not all of them are shown. For example, the remapping control unit 21 may also start or end the operation in response to an instruction from the controller 40, or may return a status to the controller 40.

記憶部41は、コントローラ40をはじめとして、光走査装置1を構成する各部の処理に必要な情報や、生成された情報を記憶する。記憶部41は、RAM(Random Access Memory)又はフラッシュメモリ等の記憶装置であり、プログラムやデータが一時的に読み出される記憶エリアとして機能する。記憶部41は、HDD(Hard Disk Drive)や、CD−R(Compact Disc− Recordable)、DVD−RAM(Digital Versatile Disk−Random Access Memory)、及びSSD(solid state drive)等の書き込み及び読み出し可能な記憶メディア及び記憶メディア駆動装置等であってもよい。なお、コントローラ40は、記憶部41上に読み出されたプログラムに従って動作するCPUにより処理を行う。 The storage unit 41 stores information necessary for processing of each unit constituting the optical scanning device 1 including the controller 40 and generated information. The storage unit 41 is a storage device such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, and functions as a storage area in which programs and data are temporarily read. The storage unit 41 includes an HDD (Hard Disk Drive), a CD-R (Compact Disc-Recordable), a DVD-RAM (Digital Versatile Disk-Random Access Memory), and an SSD (solid-state readable). It may be a storage medium, a storage medium drive device, or the like. The controller 40 is processed by the CPU that operates according to the program read on the storage unit 41.

光走査装置1が入出力制御回路42を介して受け取った映像信号は、表示画像格納メモリ33に格納される。駆動信号生成部20は、コントローラ40からの指示に基づき、光走査部10において光を走査するための複数の駆動信号を生成する。駆動信号生成部20から出力された駆動信号は、増幅部30によって増幅され、光走査部10に設けられたアクチュエータに印加される。これにより、光が走査される。 The video signal received by the optical scanning device 1 via the input/output control circuit 42 is stored in the display image storage memory 33. The drive signal generation unit 20 generates a plurality of drive signals for scanning the light in the optical scanning unit 10 based on the instruction from the controller 40. The drive signal output from the drive signal generation unit 20 is amplified by the amplification unit 30 and applied to the actuator provided in the optical scanning unit 10. Thereby, the light is scanned.

リマッピング制御部21は、駆動信号生成部20からの情報を元に、表示画像格納メモリ33に蓄えられた映像情報のうち、どの座標の画素情報で点灯すべきかを計算する。計算された座標(xcalc、ycalc)は表示画像格納メモリ33に供給され、対応する座標の画素の階調データ(R、G、B)が発光制御部22に供給される。発光制御部22は、画素の階調データに基づきレーザの発光を制御するための信号を生成する。更に、発光制御部22は、駆動信号生成部20からの情報を元に、輝度の補正を行う。発光制御部22で生成された信号はレーザドライバ31を介して、照明部11に設けられたレーザに供給される。レーザを出射した光は光走査部10を介して投影面に照射される。これにより、光の走査に同期して、レーザの発光が制御される。 The remapping control unit 21 calculates, based on the information from the drive signal generation unit 20, which pixel information at which coordinate should be turned on in the video information stored in the display image storage memory 33. The calculated coordinates (x calc , y calc ) are supplied to the display image storage memory 33, and the gradation data (R, G, B) of the pixel at the corresponding coordinates is supplied to the light emission control unit 22. The light emission control unit 22 generates a signal for controlling the light emission of the laser based on the gradation data of the pixel. Further, the light emission control unit 22 corrects the brightness based on the information from the drive signal generation unit 20. The signal generated by the light emission control unit 22 is supplied to the laser provided in the illumination unit 11 via the laser driver 31. The light emitted from the laser is applied to the projection surface via the optical scanning unit 10. Thereby, the light emission of the laser is controlled in synchronization with the scanning of light.

差動信号生成部32は、光走査部10に設けられた光検出機110からの信号を元に、後述する差動信号を出力する。位相差計測部23は、駆動信号生成部20の出力信号と差動信号生成部32から出力される差動信号を元に位相差を計測し、コントローラ40に伝達する。コントローラ40は、計測された位相差を元に、必要に応じて駆動信号生成部20の駆動パラメータの変更を指示する。 The differential signal generation unit 32 outputs a differential signal described below based on a signal from the photodetector 110 provided in the optical scanning unit 10. The phase difference measuring unit 23 measures the phase difference based on the output signal of the drive signal generating unit 20 and the differential signal output from the differential signal generating unit 32, and transmits it to the controller 40. The controller 40 gives an instruction to change the drive parameter of the drive signal generation unit 20 based on the measured phase difference, if necessary.

画像を撮影する場合、対象に照射されて戻ってきた戻り光が光走査部10を介して受光部12に導かれる。なお、光走査装置1が撮影機能を有しない場合、受光部12は必ずしも必要でない。また、発光制御部22は、発光したタイミングを別の回路に通知する機能を有していてもよい。 When an image is captured, the return light that has been emitted back to the target is guided to the light receiving unit 12 via the optical scanning unit 10. If the optical scanning device 1 does not have a photographing function, the light receiving unit 12 is not always necessary. Further, the light emission control unit 22 may have a function of notifying another circuit of the timing of light emission.

次に、光走査部10の構造について、図2Aを用いて説明する。光走査部10は、振動部101、導光路102、接着部103、レンズ104、筐体105、支持部材106、電気配線107、分波部108、プリズム109及び光検出器110を備える。分波部108については後述する。また、本明細書中における座標軸についても示している。 Next, the structure of the optical scanning unit 10 will be described with reference to FIG. 2A. The optical scanning unit 10 includes a vibrating unit 101, a light guide path 102, an adhesive unit 103, a lens 104, a housing 105, a supporting member 106, an electric wiring 107, a demultiplexing unit 108, a prism 109, and a photodetector 110. The demultiplexing unit 108 will be described later. In addition, the coordinate axes in this specification are also shown.

振動部101は、振動を発生させるアクチュエータであって、例えば圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、又は静電アクチュエータである。振動部101は、中心部が中空の円筒型の圧電素子の内周又は外周に複数の電極を設置して構成される。振動部101に設けられた電極は電気配線107と接続されており、電気配線107を通じて印加される駆動信号に基づいて振動部101が振動する。振動部101は、x軸及びy軸の2軸に関して変位が可能なアクチュエータである。 The vibrating section 101 is an actuator that generates vibration, and is, for example, a piezoelectric actuator, an electromagnetic actuator, or an electrostatic actuator. The vibrating portion 101 is configured by disposing a plurality of electrodes on the inner circumference or the outer circumference of a cylindrical piezoelectric element having a hollow central portion. The electrode provided on the vibrating portion 101 is connected to the electric wiring 107, and the vibrating portion 101 vibrates based on a drive signal applied through the electric wiring 107. The vibrating unit 101 is an actuator that can be displaced with respect to two axes, the x-axis and the y-axis.

振動部101の中空部分には、導光路102が設置され、振動部101と導光路102は接着部103により固定される。また、振動部101は支持部材106によって、筐体105に固定される。 A light guide path 102 is installed in the hollow portion of the vibrating section 101, and the vibrating section 101 and the light guide path 102 are fixed by an adhesive section 103. The vibrating section 101 is fixed to the housing 105 by the supporting member 106.

導光路102は、例えばシングルモードやマルチモードの光ファイバである。光ファイバは、コート層、クラッド層、及びコア層で構成され、光がコア層内に閉じ込められて伝播する。なお、コート層を剥離させた光ファイバを導光路102に用いてもよい。これにより、光走査部10のサイズを小型化できる。 The light guide path 102 is, for example, a single mode or multimode optical fiber. The optical fiber includes a coat layer, a clad layer, and a core layer, and the light is confined in the core layer and propagates. An optical fiber from which the coat layer is peeled off may be used for the light guide path 102. As a result, the size of the optical scanning unit 10 can be reduced.

画像を撮影する場合、導光路102は、対象からの戻り光を取り込む。戻り光は最終的に受光部12へと導かれる。導光路102は、戻り光の取り込み効率を高めるために、光ファイバを複数本用いたものであってもよいし、マルチコアタイプの光ファイバを用いたものであってもよい。 When capturing an image, the light guide path 102 captures the return light from the target. The return light is finally guided to the light receiving unit 12. The light guide path 102 may use a plurality of optical fibers or may use a multi-core type optical fiber in order to enhance the efficiency of returning light.

レンズ104はガラス又は樹脂により形成されるレンズである。レンズ104は、球面又は非球面レンズであって、フレネルレンズや、屈折率分布型のGRIN(gradient index)レンズであってもよい。また、レンズ104は、導光路102の出射端102aと一体化していてもよい。また、レンズ104は、1枚のレンズでなく、複数枚のレンズから構成されてもよい。 The lens 104 is a lens formed of glass or resin. The lens 104 is a spherical or aspherical lens, and may be a Fresnel lens or a gradient index GRIN (gradient index) lens. Further, the lens 104 may be integrated with the emission end 102a of the light guide path 102. Further, the lens 104 may be composed of a plurality of lenses instead of one lens.

プリズム109は、一部の光を透過すると共に、一部の光を入射方向に対して直角に偏向するプリズムである。レンズ104の先にプリズム109が配置される。図2Aにおいて、透過する光をL1、偏向される光をL2で示している。L1とL2の強度の比率は、例えばL1:L2=9:1など、L1の光の強度の方が高い。光検出器110は、プリズム109で偏向された光L2を検出する。 The prism 109 is a prism that transmits a part of the light and deflects a part of the light at right angles to the incident direction. The prism 109 is arranged in front of the lens 104. In FIG. 2A, transmitted light is indicated by L1 and deflected light is indicated by L2. As for the ratio of the intensities of L1 and L2, the intensity of the light of L1 is higher, for example, L1:L2=9:1. The photodetector 110 detects the light L2 deflected by the prism 109.

導光路102の出射端102aは、接着部103を固定端として片持ち梁状に突き出している。振動部101を振動させると、自由端である導光路102の出射端102aが共振振動する。この振動によって、導光路102から出射された光はレンズ104及びプリズム109を介して出射される透過光L1となり、対象面に照射されて光の走査が行われる。 The emission end 102a of the light guide path 102 projects like a cantilever with the adhesive portion 103 as a fixed end. When the vibrating portion 101 is vibrated, the emitting end 102a of the light guide path 102, which is the free end, resonates and vibrates. Due to this vibration, the light emitted from the light guide path 102 becomes the transmitted light L1 emitted through the lens 104 and the prism 109, and is irradiated on the target surface to perform light scanning.

図3は、光検出器110の構造及び光走査中に光検出器110で検出される光スポットを示す図である。光検出器は4分割のディテクタである。 FIG. 3 is a diagram showing a structure of the photodetector 110 and a light spot detected by the photodetector 110 during optical scanning. The photodetector is a quadrant detector.

図3(a)に示すように、xz平面に沿って分割軸が配置されており、分割されたそれぞれの受光面を110A、110B、110C、110Dとする。また本明細書では、それぞれの受光面からの電気信号を信号A、B、C、Dで表現する。光検出器110は複数のゲイン設定を切り替え可能であり、電気信号の増幅率を変更可能な構成であってもよい。差動信号生成部32では、これら4つの信号に関して、以下の(数1)及び(数2)の演算を行い、第一の差動信号D1及び第二の差動信号D2を出力する。 As shown in FIG. 3A, split axes are arranged along the xz plane, and the split light-receiving surfaces are 110A, 110B, 110C, and 110D. Further, in the present specification, electric signals from the respective light receiving surfaces are represented by signals A, B, C and D. The photodetector 110 can switch a plurality of gain settings and may have a configuration capable of changing the amplification factor of an electric signal. The differential signal generation unit 32 performs the following operations (Equation 1) and (Equation 2) on these four signals, and outputs a first differential signal D1 and a second differential signal D2.

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

ここで分母は総光量に相当する値であるため、実施例1の差動信号は正規化を行った信号となっている。 Here, since the denominator has a value corresponding to the total light amount, the differential signal of the first embodiment is a normalized signal.

ここで、実施例1における差動信号の意味合いについて説明する。図2Bは、光検出器110で受光される光スポットの大きさを説明するための図である。 Here, the meaning of the differential signal in the first embodiment will be described. FIG. 2B is a diagram for explaining the size of the light spot received by the photodetector 110.

導光路102の出射端102aが共振振動することで、レンズ104を出た光は図中のθFOVで示す範囲を走査する。このとき、レンズ104を出射した光が光検出器110に到達するまでの光線図は、図2Bに示すようになる。SP0及びSP1は、光走査中に光検出機110で検出される光スポットの位置を示している。SP0は軌跡の中心を通過する場合の光スポットであり、SP1は光走査の軌跡がy軸正方向を通過する場合の光スポットである。図2Bからわかるように、光検出器110に到達する光スポットは大きく面積を持つ。 The light exiting the lens 104 scans the range indicated by θFOV in the figure by the resonant oscillation of the exit end 102a of the light guide path 102. At this time, the ray diagram until the light emitted from the lens 104 reaches the photodetector 110 is as shown in FIG. 2B. SP0 and SP1 indicate the positions of the light spots detected by the photodetector 110 during the optical scanning. SP0 is a light spot when passing the center of the locus, and SP1 is a light spot when the locus of optical scanning passes in the positive y-axis direction. As can be seen from FIG. 2B, the light spot reaching the photodetector 110 has a large area.

このことを踏まえ、差動信号の意味合いについて図3を用いて説明する。図3のSP1及びSP2は光スポットの大きさを示しており、SP1−0及びSP2−0は光スポットの中心を示している。 Based on this, the meaning of the differential signal will be described with reference to FIG. SP1 and SP2 in FIG. 3 indicate the size of the light spot, and SP1-0 and SP2-0 indicate the center of the light spot.

本明細書では説明のため、xz平面の原点を4分割ディテクタの中心に取り、xz平面における偏角を光走査の位相と称する。即ち、図3(a)は光走査の位相が90度の場合であり、図3(b)は光走査の位相が0度の場合である。図3(a)の場合、光スポットはz軸によって2等分されている。そのため、第一の差動信号D1の値はゼロになる。また図3(b)の場合には、光スポットはx軸によって2等分されるため、第二の差動信号D2の値がゼロになる。 In the present specification, for the sake of explanation, the origin of the xz plane is set at the center of the four-divided detector, and the deviation angle in the xz plane is referred to as the optical scanning phase. That is, FIG. 3A shows the case where the optical scanning phase is 90 degrees, and FIG. 3B shows the case where the optical scanning phase is 0 degrees. In the case of FIG. 3A, the light spot is bisected by the z axis. Therefore, the value of the first differential signal D1 becomes zero. Further, in the case of FIG. 3B, the light spot is divided into two equal parts by the x-axis, so that the value of the second differential signal D2 becomes zero.

なお、実施例1においては、光検出器110の外形サイズは、光走査軌跡の任意の位置の光スポットが受光面に受光される条件下で、最も小さい正方形であるとする。もちろん、光検出器110のサイズはこれに限定されるものではなく、より大きなサイズであっても構わない。 In the first embodiment, it is assumed that the outer size of the photodetector 110 is the smallest square under the condition that the light spot at an arbitrary position on the optical scanning locus is received by the light receiving surface. Of course, the size of the photodetector 110 is not limited to this, and a larger size may be used.

実施例1の差動信号について、図4を用いて説明する。説明のため、光走査の軌跡は原点を中心とする円であるとし、その位相を変化させた場合の差動信号を図4に示す。図4(a)は第一の差動信号D1の値、図4(b)は第二の差動信号D2の値である。このことから、差動信号がゼロクロスするのは光スポットの中心が4分割ディテクタの分割線(即ちx軸またはz軸)上に位置する場合である。 The differential signal of the first embodiment will be described with reference to FIG. For the sake of explanation, the locus of optical scanning is assumed to be a circle centered on the origin, and the differential signal when the phase is changed is shown in FIG. FIG. 4A shows the value of the first differential signal D1, and FIG. 4B shows the value of the second differential signal D2. Therefore, the zero crossing of the differential signal occurs when the center of the light spot is located on the dividing line (that is, the x-axis or the z-axis) of the 4-division detector.

このように、4分割ディテクタを用いて検出することにより、光スポットの中心が4分割ディテクタの分割線(即ちx軸またはz軸)上に位置することを検出可能である。 As described above, by detecting using the 4-division detector, it is possible to detect that the center of the light spot is located on the division line (that is, the x-axis or the z-axis) of the 4-division detector.

図5は照明部11と受光部12、そして光走査部10内の分波部108との関係を示す図である。照明部11は光源部1101と合波部1102から成る。光源部1101は少なくとも1以上の光源を有しており、光源から出た1以上の光は合波部1102によって合波され、光ファイバ(図示しない)を通じて、光走査部10内の分波部108に導光される。本実施例の光源部1101には光の3原色である赤、緑、青の各色に対応したレーザ及び赤外の波長のレーザが搭載されており、合波部1102によって任意の色を導光する。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the illumination unit 11, the light receiving unit 12, and the demultiplexing unit 108 in the optical scanning unit 10. The illumination unit 11 includes a light source unit 1101 and a multiplexing unit 1102. The light source unit 1101 has at least one or more light sources, and one or more lights emitted from the light sources are multiplexed by the multiplexing unit 1102, and the demultiplexing unit in the optical scanning unit 10 is passed through an optical fiber (not shown). It is guided to 108. The light source unit 1101 of this embodiment is equipped with a laser corresponding to each of the three primary colors of light, red, green, and blue, and a laser having an infrared wavelength, and a multiplexing unit 1102 guides an arbitrary color. To do.

分波部108は照明部11からの光を導光路102に導光する機能を有し、この結果、導光路102の出射端102aから光が出射される。更に、分波部108は、導光路102に取り込まれた、対象からの戻り光を受光部12へと導く。受光部12はカメラにおける受光部に相当し、対象からの戻り光の強度に応じた情報を出力する。受光部12は例えば、カラーフィルタとレンズ、ディテクタから構成される。 The demultiplexing unit 108 has a function of guiding the light from the illumination unit 11 to the light guide path 102, and as a result, the light is emitted from the emission end 102 a of the light guide path 102. Further, the demultiplexing unit 108 guides the return light from the target captured in the light guide path 102 to the light receiving unit 12. The light receiving unit 12 corresponds to the light receiving unit of the camera and outputs information according to the intensity of the returning light from the target. The light receiving unit 12 is composed of, for example, a color filter, a lens, and a detector.

続いて、実施例1における駆動信号生成部20の構成について、図6を用いて説明する。 Subsequently, the configuration of the drive signal generation unit 20 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

駆動信号生成部20は、走査座標生成部2001、第一の正弦波生成部2002、第二の正弦波生成部2003、第一の振幅変調波形生成部2004、第二の振幅変調波形生成部2011、第一の可変ゲイン2005、第二の可変ゲイン2006、第一の乗算器2007、第二の乗算器2008、第一の反転ゲイン2009及び第二の反転ゲイン2010を備える。駆動信号生成部20は、VX1、VX2、VY1、VY2の4つの駆動信号を出力する。 The drive signal generation unit 20 includes a scanning coordinate generation unit 2001, a first sine wave generation unit 2002, a second sine wave generation unit 2003, a first amplitude modulation waveform generation unit 2004, and a second amplitude modulation waveform generation unit 2011. , A first variable gain 2005, a second variable gain 2006, a first multiplier 2007, a second multiplier 2008, a first inverting gain 2009 and a second inverting gain 2010. The drive signal generator 20 outputs four drive signals of VX1, VX2, VY1, and VY2.

走査座標生成部2001は、投影面におけるレーザの軌跡が所定の軌跡を描くように、走査軌跡の座標(以下、走査座標と称する)を生成する。走査座標生成部2001の生成する走査座標は、以下の(数3)及び(数4)で表される。 The scanning coordinate generation unit 2001 generates coordinates of the scanning locus (hereinafter, referred to as scanning coordinates) so that the locus of the laser on the projection surface draws a predetermined locus. The scanning coordinates generated by the scanning coordinate generation unit 2001 are represented by the following (Equation 3) and (Equation 4).

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

第一の正弦波生成部2002は、角度θdrvに基づき、第一の正弦波S1を生成する。第一の正弦波生成部2002から出力された第一の正弦波は、第一の可変ゲイン2005で振幅が変更され、x軸駆動正弦波Sxとなる。第一の可変ゲイン2005における倍率は、コントローラ40から指示される。 The first sine wave generation unit 2002 generates the first sine wave S1 based on the angle θ drv . The amplitude of the first sine wave output from the first sine wave generation unit 2002 is changed by the first variable gain 2005 and becomes the x-axis drive sine wave Sx. The magnification of the first variable gain 2005 is instructed by the controller 40.

第二の正弦波生成部2003は、角度θdrvとコントローラ40からの指令信号に基づき、第一の正弦波に対して所定の位相差△θdrvを有する、第二の正弦波S2を生成する。位相差△θdrvの情報は、コントローラ40から指示される。第二の正弦波生成部2003から出力された第二の正弦波は、第二の可変ゲイン2006で振幅が変更され、y軸駆動正弦波Syとなる。第二の可変ゲイン2006における倍率は、コントローラ40から指示される。 The second sine wave generation unit 2003 generates a second sine wave S2 having a predetermined phase difference Δθ drv with respect to the first sine wave based on the angle θ drv and the command signal from the controller 40. .. Information on the phase difference Δθ drv is instructed from the controller 40. The amplitude of the second sine wave output from the second sine wave generation unit 2003 is changed by the second variable gain 2006 and becomes the y-axis drive sine wave Sy. The magnification of the second variable gain 2006 is designated by the controller 40.

第一の振幅変調波形生成部2004は、半径rに基づき、振幅変調波形S3を生成する。第一の乗算器2007は、x軸駆動正弦波SXと振幅変調波形S3との乗算を行う。乗算された波形は信号Vx1となると共に、第一の反転ゲイン2009にて振幅が反転され、反転された波形は信号Vx2となる。 The first amplitude modulation waveform generation unit 2004 generates the amplitude modulation waveform S3 based on the radius r x . The first multiplier 2007 multiplies the x-axis driving sine wave SX and the amplitude modulation waveform S3. The multiplied waveform becomes the signal Vx1, the amplitude is inverted by the first inversion gain 2009, and the inverted waveform becomes the signal Vx2.

また、第二の振幅変調波形生成部2004は、半径rに基づき、振幅変調波形S4を生成する。第二の乗算器2008は、y軸駆動正弦波SYと振幅変調波形S4との乗算を行う。乗算された波形は信号Vy1となると共に、第二の反転ゲイン2010にて振幅が反転され、反転された波形は信号Vy2となる。 Further, the second amplitude modulation waveform generation section 2004 generates the amplitude modulation waveform S4 based on the radius r y . The second multiplier 2008 multiplies the y-axis drive sine wave SY and the amplitude modulation waveform S4. The multiplied waveform becomes the signal Vy1, and the amplitude is inverted by the second inversion gain 2010, and the inverted waveform becomes the signal Vy2.

実施例1において、電圧Vx1、Vx2、Vy1、Vy2は、増幅部30にて増幅されて増幅駆動信号Vdx1、Vdx2、Vdy1、Vdy2となる。これらの増幅駆動信号は、光走査部10内の振動部101に設けられた電極に印加される。このように、振動部101に設けられた電極のうち、互いに対向する電極には極性の異なる正弦波が印加される。この条件にて、図2A、図2Bで示した軸の方向に変位するように、振動部101が構成されているものとする。振動部101は圧電素子であるので、圧電素子の分極を実施する際の方向により、上記の構成を実現できる。 In the first embodiment, the voltages Vx1, Vx2, Vy1 and Vy2 are amplified by the amplification unit 30 and become amplified drive signals Vdx1, Vdx2, Vdy1 and Vdy2. These amplified drive signals are applied to the electrodes provided on the vibrating section 101 in the optical scanning section 10. As described above, among the electrodes provided in the vibrating section 101, sine waves having different polarities are applied to the electrodes facing each other. Under this condition, it is assumed that the vibrating portion 101 is configured to be displaced in the axial direction shown in FIGS. 2A and 2B. Since the vibrating portion 101 is a piezoelectric element, the above configuration can be realized depending on the direction in which the piezoelectric element is polarized.

また、第一の正弦波S1及び第二の正弦波S2は、位相差計測部23に出力される。また、角度θdrvが0度から360度まで回転する周波数fdrvは、駆動信号の主たる周波数成分となるため、本明細書では駆動周波数と称する。駆動周波数fdrvは、コントローラ40から指示される。 Further, the first sine wave S1 and the second sine wave S2 are output to the phase difference measuring unit 23. Further, the frequency f drv at which the angle θ drv rotates from 0 degree to 360 degrees is the main frequency component of the drive signal, and is referred to as the drive frequency in this specification. The drive frequency f drv is instructed by the controller 40.

この構成による駆動回路生成部は、振幅が変調された正弦波によって生成される任意の駆動信号を生成できる。また、駆動信号は、走査座標生成部の生成する走査座標に対応したものとなる。言い換えれば、走査座標は駆動信号の波形から逆算できる走査軌跡の座標である。走査座標生成部2001の生成する振幅Rx及びRyは、時間の関数として以下の(数5)及び(数6)で表される。ここでa12は正の数である。 The drive circuit generation unit having this configuration can generate an arbitrary drive signal generated by a sine wave whose amplitude is modulated. The drive signal corresponds to the scan coordinates generated by the scan coordinate generation unit. In other words, the scanning coordinates are the coordinates of the scanning locus that can be calculated backward from the waveform of the drive signal. The amplitudes Rx and Ry generated by the scanning coordinate generation unit 2001 are expressed by the following (Equation 5) and (Equation 6) as a function of time. Here, a12 is a positive number.

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

即ち、実施例1において、x軸は振幅変調がされない。また、y軸の駆動信号の正弦波の振幅(正弦波の包絡線)は単調増加する。このように制御すると、図7のような走査軌跡を描くことができる。即ち、同一の長軸を持つ楕円状の軌跡を描く。 That is, in the first embodiment, the x-axis is not amplitude-modulated. Further, the amplitude of the sine wave of the y-axis drive signal (envelope of the sine wave) monotonically increases. By controlling in this way, the scanning locus as shown in FIG. 7 can be drawn. That is, an elliptical locus having the same major axis is drawn.

続いて、実施例1におけるリマッピング制御部21の構成について、図8を用いて説明する。 Next, the configuration of the remapping control unit 21 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

リマッピング制御部21は、角度補正部2101と、座標計算部2102から構成される。角度補正部2101は、駆動信号生成部20からのθdrv、r、rを用いて以下の(数7)及び(数8)の演算を行い、補正角度θcalcを出力する。 The remapping control unit 21 includes an angle correction unit 2101 and a coordinate calculation unit 2102. The angle correction unit 2101 uses θ drv , r x , and r y from the drive signal generation unit 20 to perform the following formulas (7) and (8), and outputs the corrected angle θ calc .

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

座標計算部2102は、以下の(数9)及び(数10)の演算を行い、xcalc、ycalcを出力する。 The coordinate calculation unit 2102 performs the operations of ( Equation 9) and ( Equation 10) below, and outputs x calc and y calc .

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

以上の式において、fθ()、f()、f()は振幅r及び角度θを引数とする関数であり、関数はコントローラ40から指示される。本明細書ではこれらの関数を歪み補正関数と総称する。また、Cは定数である。xcalc、ycalcは投影画像の歪みを補正するための座標情報である。この結果、表示画像格納メモリ33に格納された映像情報のうち、座標(xcalc、ycalc)に対応する画素の階調データが読み出される。階調データとは、画像を構成する画素の色に関する情報であり、例えば光の3原色である赤、緑、青の色ごとに256階調のデータである。本明細書では各色の階調の値をR、G、Bで表し、階調データを(R、G、B)で表記する。以上の構成により、リマッピング制御部21及び表示画像格納メモリ33は、レーザの発光データを決定する。 In the above equation, f θ (), f x (), and f y () are functions having the amplitude r and the angle θ as arguments, and the functions are instructed by the controller 40. In this specification, these functions are collectively referred to as a distortion correction function. C is a constant. x calc and y calc are coordinate information for correcting the distortion of the projected image. As a result, of the video information stored in the display image storage memory 33, the gradation data of the pixel corresponding to the coordinates (x calc , y calc ) is read. The gradation data is information on the colors of pixels forming an image, and is, for example, 256 gradation data for each of the three primary colors of light, red, green, and blue. In this specification, the gradation value of each color is represented by R, G, B, and the gradation data is represented by (R, G, B). With the above configuration, the remapping control unit 21 and the display image storage memory 33 determine the laser emission data.

続いて、発光制御部22の動作について説明する。実施例1における発光制御部22は、表示画像格納メモリ33から供給される階調データ(R、G、B)を受け取り、それに基づいてレーザの発光を制御する。更に、実施例1における発光制御部22は、コントローラ40からの指示に基づき、走査座標に基づいて輝度の補正を行う機能を有する。なお、コントローラ40からの指示によっては、輝度の補正を行わないことも可能である。 Then, operation|movement of the light emission control part 22 is demonstrated. The light emission control unit 22 in the first embodiment receives the gradation data (R, G, B) supplied from the display image storage memory 33, and controls the laser light emission based on it. Further, the light emission control unit 22 in the first embodiment has a function of correcting the brightness based on the scanning coordinates based on the instruction from the controller 40. Note that it is possible not to correct the brightness depending on the instruction from the controller 40.

実施例1における輝度の補正は、レーザの点灯頻度を変更することにより行う。図9は、実施例1における発光制御部22の動作を説明する図である。横軸は時刻、縦軸はレーザ発光強度である。図9(a)は通常の発光状態を示している。一方、図9(b)は輝度を低下する場合の発光状態を示している。 The brightness correction in the first embodiment is performed by changing the laser lighting frequency. FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the light emission control unit 22 in the first embodiment. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents laser emission intensity. FIG. 9A shows a normal light emitting state. On the other hand, FIG. 9B shows the light emitting state when the brightness is reduced.

図9(b)に示すように、輝度を下げる際、レーザの発光強度を一律下げるのではなく、レーザの点灯頻度(デューティー)を下げることで輝度を下げる。なお、図9(b)の点滅の周期は人間の眼で視認できない程度に高速であるとする。以上の構成により、光の走査に同期してレーザの発光が制御され、また画像の位置によらず輝度が均一化される。 As shown in FIG. 9B, when the brightness is lowered, the emission intensity of the laser is not uniformly lowered, but the lighting frequency (duty) of the laser is lowered to lower the luminance. It is assumed that the blinking cycle in FIG. 9B is so fast that it cannot be visually recognized by human eyes. With the above configuration, the emission of the laser is controlled in synchronization with the scanning of light, and the luminance is made uniform regardless of the position of the image.

ここで、実施例1の走査軌跡の場合に投影像について説明する。投影像には大きく、2つの特徴がある。一つは楕円軌跡の長軸の上下でのドットずれであり、もう一つは投影像の歪みである。 Here, the projected image in the case of the scanning locus of the first embodiment will be described. The projected image is large and has two characteristics. One is the dot shift above and below the major axis of the elliptical locus, and the other is the distortion of the projected image.

まず、ドットずれについて説明する。実際の投影像では後述する歪みも存在するが、ここでは歪みがないと仮定して、ドットずれに関してのみ説明する。補正角度θcalcの式である(数8)の定数項Cを変化させたときの投影像について図11を用いて説明する。 First, the dot shift will be described. Although there are distortions to be described later in the actual projected image, here, assuming that there is no distortion, only the dot shift will be described. The projected image when the constant term C of (Equation 8), which is the equation of the correction angle θ calc , is changed will be described with reference to FIG. 11.

なおfθ()は、画像座標が楕円軌跡の長軸に一致する条件でゼロとなる関数であるとする。即ち、楕円軌跡の長軸上においては以下の(数11)が成り立つものとする。 Note that f θ () is a function that becomes zero under the condition that the image coordinates match the major axis of the elliptical locus. That is, the following (Equation 11) is established on the major axis of the elliptical locus.

Figure 2020095114
Figure 2020095114

投影画像として、図11(a)に示すような十字の映像を投影する場合を考える。定数項Cを最適値にし、図11(a)の状態にできているとする。その状態から、Cを例えば10°大きくすると、投影像は図11(b)に示すようになる。また、Cを10°小さくすると、投影像は図11(c)に示すようになる。このように発明者は、以下の点を見出した。(1)定数項Cを変化させると、楕円軌跡の長軸の上下で画像が不連続になる。(2)理想的には、定数項Cは90°である。 Consider a case where a cross image as shown in FIG. 11A is projected as a projection image. It is assumed that the constant term C is set to the optimum value and the state shown in FIG. If C is increased by 10° from that state, the projected image becomes as shown in FIG. 11(b). When C is reduced by 10°, the projected image becomes as shown in FIG. Thus, the inventor has found the following points. (1) When the constant term C is changed, the image becomes discontinuous above and below the major axis of the elliptical locus. (2) Ideally, the constant term C is 90°.

以下、本明細書ではこの現象をドットずれと称する。また、このドットずれは画像の不連続を引き起こすので視認しやすく、違和感の原因となる。そのため、高精度に補正する必要がある。 Hereinafter, in this specification, this phenomenon is referred to as a dot shift. In addition, this dot shift causes discontinuity in the image and is easy to visually recognize, which causes discomfort. Therefore, it is necessary to perform correction with high accuracy.

この原因は、駆動信号から導光路102の変位までの伝達関数について考察することで説明できる。導光路102の出射端102aは、駆動信号によって振動部101が振動することにより、共振振動する。一般に、2次共振系のゲイン(利得)と位相の周波数特性は、図13(a)、(b)に示すようになる。 This cause can be explained by considering the transfer function from the drive signal to the displacement of the light guide path 102. The emission end 102a of the light guide path 102 resonates and vibrates when the vibrating section 101 vibrates in response to a drive signal. Generally, the frequency characteristics of the gain and the phase of the secondary resonance system are as shown in FIGS. 13(a) and 13(b).

ここで、例えば温度などの要因によって、導光路102から成る片持ち梁の共振周波数(以下、導光路102の共振周波数と称する)がf0からf1に変化した場合を考える。ここではまず、f0よりf1が大きい場合を考える。導光路102の共振周波数がf0である状態を状態0、f1に変化した状態を状態1と称する。図13(a)、(b)の実線は状態0の周波数特性、点線は状態1の周波数特性である。 Here, consider a case where the resonance frequency of the cantilever composed of the light guide path 102 (hereinafter referred to as the resonance frequency of the light guide path 102) changes from f0 to f1 due to factors such as temperature. Here, first, consider the case where f1 is larger than f0. A state in which the resonance frequency of the light guide path 102 is f0 is referred to as a state 0, and a state in which the resonance frequency is changed to f1 is referred to as a state 1. 13A and 13B, the solid line shows the frequency characteristic of state 0, and the dotted line shows the frequency characteristic of state 1.

ここで、実施例1において、2次共振系の周波数特性は、増幅駆動信号から導光路102の変位までの伝達関数である。実施例1において、駆動軸はx、yの2軸あるが、ここではx軸を例に説明する。また、実施例1のx軸の増幅駆動信号はVdx1とVdx2の2つ存在するが、これらは振幅が反転しただけの信号であるため、Vdx1を用いて説明を行う。 Here, in Example 1, the frequency characteristic of the secondary resonance system is a transfer function from the amplification drive signal to the displacement of the light guide path 102. In the first embodiment, there are two drive axes, x and y, but the x axis will be described here as an example. Further, there are two x-axis amplified drive signals of Vdx1 and Vdx2 in the first embodiment, but since these are signals whose amplitudes are only inverted, description will be made using Vdx1.

状態0において、増幅駆動信号Vdx1の周波数成分である第一の正弦波S1の周波数はf0と一致しているものとする。このとき、黒丸で示すように、導光路102の変位は最大となり、位相差は−90°となる。これは、増幅駆動信号Vdx1を基準としたとき、導光路102のx軸方向の変位の位相が90°遅延していることを意味する。 In the state 0, it is assumed that the frequency of the first sine wave S1 which is the frequency component of the amplified drive signal Vdx1 matches with f0. At this time, as indicated by a black circle, the displacement of the light guide path 102 becomes maximum and the phase difference becomes −90°. This means that the phase of displacement of the light guide path 102 in the x-axis direction is delayed by 90° with reference to the amplified drive signal Vdx1.

ここで、温度などの要因で状態1に変化した場合を説明する。第一の正弦波S1の周波数がf0のままの場合、ゲイン特性の白丸からわかるように、導光路102の変位は大きく低下し、共振状態から外れてしまう。またこのとき、位相は−90より大きい値である、△θ‘となる。 Here, a case where the state 1 is changed due to a factor such as temperature will be described. When the frequency of the first sine wave S1 remains f0, the displacement of the light guide path 102 is greatly reduced and deviates from the resonance state, as can be seen from the white circle in the gain characteristic. At this time, the phase becomes Δθ′, which is a value larger than −90.

また、f0よりf1が小さい場合には、位相は−90°より小さい値となる。このことから、2次共振系の位相を計測することができれば、計測される位相の値が−90°より大きいか否かによって、共振周波数に対して現在の増幅駆動信号の周波数が大きいか小さいかを判別できる。このことを利用し、増幅駆動信号Vdx1の周波数をf0からf1に変更することが可能である。増幅駆動信号Vdx1の周波数が、状態1における導光路102の共振周波数f1と等しくなると、計測される位相差は−90°になる。 When f1 is smaller than f0, the phase becomes a value smaller than −90°. From this, if the phase of the secondary resonance system can be measured, the frequency of the current amplification drive signal is larger or smaller than the resonance frequency depending on whether or not the value of the measured phase is larger than −90°. Can be determined. By utilizing this, it is possible to change the frequency of the amplified drive signal Vdx1 from f0 to f1. When the frequency of the amplified drive signal Vdx1 becomes equal to the resonance frequency f1 of the light guide path 102 in the state 1, the measured phase difference becomes −90°.

ここで、実施例1においては、温度変化などの要因がなく、導光路102の共振周波数がf0である状態0を維持しているものとして、以下に説明する。 Here, in the first embodiment, description will be given below assuming that there is no factor such as a temperature change and the state 0 in which the resonance frequency of the light guide path 102 is f0 is maintained.

共振状態において位相差が−90°になるのは増幅駆動信号Vdx1を基準としたとき、導光路102のx軸方向の変位の位相である。駆動信号から導光路102の変位までの伝達関数を考えると、上記の位相差に加えて、増幅部の電気回路による遅延d1が加わった値となる。本明細書では説明のため、d1を10°とする。このとき、共振状態において駆動信号から導光路102の変位までの位相は−100°となる。即ち、定数項Cの最適値は100°となる。また、定数項Cが最適値からずれると、楕円軌道に沿って点灯タイミングがずれるため、図11(b)や図11(c)に示すようになる。 The phase difference of −90° in the resonance state is the phase of displacement of the light guide path 102 in the x-axis direction with reference to the amplified drive signal Vdx1. Considering the transfer function from the drive signal to the displacement of the light guide path 102, a value obtained by adding the delay d1 due to the electric circuit of the amplification unit in addition to the above-mentioned phase difference. In the present specification, for the sake of explanation, d1 is 10°. At this time, in the resonance state, the phase from the drive signal to the displacement of the light guide path 102 is −100°. That is, the optimum value of the constant term C is 100°. Further, when the constant term C deviates from the optimum value, the lighting timing deviates along the elliptical orbit, and therefore, it becomes as shown in FIG. 11B or FIG. 11C.

このように、2次共振系の位相遅れや電気回路による遅延を加味して、補正角度θcalcの式である(数8)の定数項Cを設定しないと、正しい映像を表示することができない。更には、温度などの要因によって位相は上記の100°からずれる可能性がある。そのため、実際の光の走査軌跡からドットずれを検出し、定数項Cを調整することが好ましい。そのため、実施例1の光走査装置1は、後述するドットずれ補正処理を行う。 As described above, the correct image cannot be displayed unless the constant term C of the equation (8), which is the equation of the correction angle θ calc , is set in consideration of the phase delay of the secondary resonance system and the delay due to the electric circuit. .. Furthermore, the phase may deviate from the above 100° due to factors such as temperature. Therefore, it is preferable to detect the dot shift from the actual light scanning locus and adjust the constant term C. Therefore, the optical scanning device 1 according to the first embodiment performs a dot shift correction process described later.

次に、実施例1の走査軌跡の場合に発生する投影画像の歪みについて、図10を用いて説明する。ここでは、前述のドットずれは適切に補正されているものとする。投影画像として、図10(a)に示すような映像を投影する場合を考える。図10(a)は半径が異なる複数の同心円と、同心円の中心を通り傾きの異なる複数の直線から成る画像である。理想的には、投影面には図10(a)と同一の像が描画される。しかしながら、実際に投影される像は図10(b)に示すように歪む。 Next, the distortion of the projected image that occurs in the case of the scanning locus of the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the dot shift described above has been appropriately corrected. Consider a case where a video image as shown in FIG. 10A is projected as a projection image. FIG. 10A is an image composed of a plurality of concentric circles having different radii and a plurality of straight lines passing through the centers of the concentric circles and having different inclinations. Ideally, the same image as that in FIG. 10A is drawn on the projection surface. However, the image actually projected is distorted as shown in FIG.

発明者は、実施例1の走査軌跡の場合に、画像角度に依存した歪みが発生することを見出した。具体的には、図10(b)に示すように、画像座標の偏角が30°のときの歪み方f1と、画像座標の偏角60°のときの歪み方f2は異なる。偏角が180°に近づくにつれて、歪み方はf1、f2、f3、f4に示すように、歪み方が小さくなるという特徴がある。一方で、偏角が180°を超えると、画像座標の偏角が210°のときの歪み方f1’は、画像座標の偏角が30°の歪み方f1と等しい。同様に、f2とf2’は等しい。即ち、画像座標の偏角がθ[rad]の歪み方は、画像座標の偏角がθ+π[rad]の歪み方と等しい。即ち、関数fθ(r、θ)は、θに関する周期π[rad]の周期関数である。 The inventor has found that in the case of the scanning locus of Example 1, distortion depending on the image angle occurs. Specifically, as shown in FIG. 10B, the distortion f1 when the image coordinate declination is 30° and the distortion f2 when the image coordinate declination is 60° are different. As the declination angle approaches 180°, there is a characteristic that the distortion becomes smaller as indicated by f1, f2, f3, and f4. On the other hand, when the argument exceeds 180°, the distortion f1′ when the argument of the image coordinate is 210° is equal to the distortion f1 when the argument of the image coordinate is 30°. Similarly, f2 and f2' are equal. That is, the distortion of the image coordinate deviation angle θ [rad] is equal to the distortion of the image coordinate deviation angle θ + π [rad]. That is, the function f θ (r, θ) is a periodic function of the period π [rad] with respect to θ.

また、円が楕円になるような歪みだけでなく、楕円の長軸上はAやBで示すように、軸方向に伸張するような歪みも存在する。そのため、関数f(r、θ)、f(r、θ)は半径r及び偏角θの関数である必要がある。このように、駆動信号の振幅の変調がx軸とy軸で異なる場合、ドットずれや周期π[rad]の画像角度に依存した歪みなどが発生する。これは、画像座標の半径及び画像座標の偏角の少なくとも一方が、前記走査座標の半径及び前記走査座標の偏角に依存する、と言い換えることもできる。 Further, not only is there distortion such that the circle becomes an ellipse, but there is also distortion such that the ellipse extends in the axial direction as indicated by A and B on the major axis. Therefore, the functions f x (r, θ) and f y (r, θ) need to be functions of the radius r and the argument θ. As described above, when the amplitude modulation of the drive signal is different between the x-axis and the y-axis, dot deviation or distortion depending on the image angle of the period π [rad] occurs. This can be rephrased in that at least one of the radius of the image coordinates and the argument of the image coordinates depends on the radius of the scanning coordinates and the argument of the scanning coordinates.

実施例1におけるドットずれ補正処理について説明する。実施例1の光走査装置1におけるドットずれ補正処理のフローチャートを図12に示す。 The dot shift correction processing according to the first embodiment will be described. FIG. 12 shows a flowchart of the dot shift correction process in the optical scanning device 1 of the first embodiment.

光走査装置1がドットずれ補正処理を開始すると(ステップS1201)、コントローラ40は指定タイミングでの差動信号の値を取得する(ステップS1202)。続いて、差動信号の値がゼロであるか否かを判断する(ステップS1203)。 When the optical scanning device 1 starts the dot shift correction process (step S1201), the controller 40 acquires the value of the differential signal at the designated timing (step S1202). Then, it is determined whether the value of the differential signal is zero (step S1203).

差動信号の値がゼロでない場合(ステップS1203でNoの場合)、定数項Cを変更し(ステップS1204)、ステップS1202に戻る。このとき、差動信号の値の正負によって、定数項Cをより大きな値に変更すべきか、小さい値に変更すべきかを判断可能である。更には、差動信号の値によって、定数項Cを変更すべき量も計算することも可能である。差動信号の値がゼロである場合(ステップS1203でYesの場合)、ドットずれ補正処理を終了する(ステップS1205)。 When the value of the differential signal is not zero (No in step S1203), the constant term C is changed (step S1204), and the process returns to step S1202. At this time, it is possible to determine whether the constant term C should be changed to a larger value or a smaller value depending on whether the value of the differential signal is positive or negative. Furthermore, it is also possible to calculate the amount by which the constant term C should be changed according to the value of the differential signal. If the value of the differential signal is zero (Yes in step S1203), the dot shift correction process ends (step S1205).

このように、検出器110の出力信号を用いてドットずれを検出し、定数項Cを変更して最適な値に調整する。これにより、ドットずれを高精度に補正でき、画像の不連続を解決できる。 In this way, the dot shift is detected using the output signal of the detector 110, and the constant term C is changed to adjust it to the optimum value. This makes it possible to correct the dot shift with high accuracy and solve the image discontinuity.

このように、実施例1によれば、映像を表示する機能を有する光走査装置において、適切に画像を表示することができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to properly display an image in the optical scanning device having a function of displaying an image.

次に、実施例2の光走査装置の構成について説明する。
実施例1は、同一の長軸を持つ楕円状の軌跡を描く構成であったが、光走査の軌跡はこれに限らない。実施例2は別の光走査の軌跡を実現する実施の形態である。
Next, the configuration of the optical scanning device of the second embodiment will be described.
Although the first embodiment has a configuration in which an elliptical locus having the same major axis is drawn, the locus of optical scanning is not limited to this. Example 2 is an embodiment for realizing another optical scanning locus.

実施例2の光走査装置の構成は、実施例1と共通であり、駆動信号生成部26の生成する内部信号が異なる。本実施例の走査座標生成部2001の生成する振幅Rx及びRyは、時間の関数として以下の(数12)及び(数13)で表される。ここで、a11は負の数であり、a12は正の数である。 The configuration of the optical scanning device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the internal signal generated by the drive signal generation unit 26 is different. The amplitudes Rx and Ry generated by the scanning coordinate generation unit 2001 of the present embodiment are expressed by the following (Equation 12) and (Equation 13) as a function of time. Here, a11 is a negative number and a12 is a positive number.

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

即ち、駆動信号の正弦波の振幅(包絡線の増減)が、略直交するx軸とy軸とで逆に一方が増加するとき他方が減少するような変調を行う。このように制御し、軸を斜めに45度傾けると図14(a)のように長方形に近しい軌跡となる。これを横方向に伸張し、走査位置が所定の有効範囲Aにある場合のみレーザを発光させることで、一般的な映像フォーマットのような長方形のアスペクト比の映像表示を行うことができる。走査範囲の伸張は、プリズム109の先にレンズなどを配置することにより、光学的に行うことができる。 That is, the amplitude of the sine wave of the drive signal (increase/decrease of envelope) is modulated such that when one of the x-axis and the y-axis of the substantially orthogonal orthogonally increases, the other decreases. By controlling in this way and inclining the axis at an angle of 45 degrees, a locus close to a rectangle is obtained as shown in FIG. By extending this in the lateral direction and causing the laser to emit light only when the scanning position is within the predetermined effective range A, it is possible to display an image with a rectangular aspect ratio like a general image format. The extension of the scanning range can be optically performed by disposing a lens or the like in front of the prism 109.

本発明者は、このように駆動信号の正弦波の振幅(包絡線の増減)が、略直交するx軸とy軸とで逆に一方が増加するとき他方が減少するような変調を行う場合にも、実施例1の場合と同様にドットずれや画像角度に依存した歪みなどが発生することを見出した。 In the case where the amplitude of the sine wave of the drive signal (increase/decrease of the envelope) is modulated in such a manner that one of the x-axis and the y-axis, which are substantially orthogonal to each other, conversely increases and the other decreases Also, it was found that dot deviation, distortion depending on the image angle, and the like occur similarly to the case of the first embodiment.

これは、図14(a)で示した走査軌跡を前半と後半で分けて描画することで理解できる。図14(b)は走査軌跡の前半、図14(c)は走査軌跡の後半を描画した結果である。このように、実施例1の場合と異なり楕円の長軸の長さは一定ではないが、前半は角度45°を長軸とする楕円からなる軌跡の集合となり、後半は角度−45°を長軸とする楕円からなる軌跡の集合となる。 This can be understood by drawing the scanning locus shown in FIG. 14A separately in the first half and the second half. FIG. 14B is a result of drawing the first half of the scanning locus, and FIG. 14C is a result of drawing the latter half of the scanning locus. Thus, unlike the case of the first embodiment, the length of the major axis of the ellipse is not constant, but the first half is a set of loci consisting of ellipses whose major axis is the angle 45°, and the latter half is long at the angle −45°. It is a set of loci consisting of ellipses as axes.

このため、実施例2の場合にも、実施例1と同様の歪みが発生する。そのため、実施例1の場合と同様に、ドットずれ補正処理を行うことが好ましい。ドットずれを検出するため、本実施例の振動部101及び光検出器110は、部品としては実施例1のものと同一であるが、取り付けられる角度が異なる。 Therefore, also in the case of the second embodiment, the same distortion as in the first embodiment occurs. Therefore, similarly to the case of the first embodiment, it is preferable to perform the dot shift correction process. In order to detect the dot misalignment, the vibrating unit 101 and the photodetector 110 of this embodiment are the same as those of the first embodiment as components, but are attached at different angles.

図29は、実施例2の振動部101を導光路102の長手方向に平行な断面(xy平面)で切断した断面図である。 FIG. 29 is a cross-sectional view of the vibrating portion 101 of the second embodiment taken along a cross section (xy plane) parallel to the longitudinal direction of the light guide path 102.

実施例1の場合と比較して、実施例2の振動部101は45°傾けて配置される。これによって、導光路102の出射端102aの変位は図14(a)に示す軌跡を描く。 Compared with the case of the first embodiment, the vibrating section 101 of the second embodiment is arranged at an angle of 45°. As a result, the displacement of the emission end 102a of the light guide path 102 draws the locus shown in FIG.

また、図30は、光検出器110の構造及び設置方向を示す図である。実施例1の図4と比較して分かるように、実施例2の光検出器110は45°傾けて配置される。実施例2では、光走査部16内の振動部101の駆動軸と、光検出器110の分割軸が対応するように構成している。具体的には、レンズによる横方向の伸張を行う前の段階の光の一部をプリズム109にて分岐し、光検出器110で検出する。 Further, FIG. 30 is a diagram showing the structure and installation direction of the photodetector 110. As can be seen from comparison with FIG. 4 of the first embodiment, the photodetector 110 of the second embodiment is arranged at an angle of 45°. In the second embodiment, the drive axis of the vibrating section 101 in the optical scanning section 16 and the division axis of the photodetector 110 correspond to each other. Specifically, a part of the light before the lateral expansion by the lens is branched by the prism 109 and detected by the photodetector 110.

このような構成とすることで、長方形の投影画像を投影する光走査装置の場合であっても、実施例1と同様にドットずれの検出が可能になる。即ち、実施例1と同様の効果を実現できる。 With such a configuration, even in the case of an optical scanning device that projects a rectangular projection image, it is possible to detect dot misregistration as in the first embodiment. That is, the same effect as that of the first embodiment can be realized.

次に、実施例2の構成をヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display:HMD)に搭載する場合に好適な構成について述べる。図2から明らかなように、光走査部10の構造は、プリズム109によって一部の光を偏向する方向に大きくなる。一方、ヘッドマウントディスプレイにおいては、地面に水平な方向を向いた頭に装着した場合に、水平方向の厚さは薄い方が好ましい。 Next, a configuration suitable for mounting the configuration of Example 2 on a head mounted display (Head Mounted Display: HMD) will be described. As is clear from FIG. 2, the structure of the optical scanning unit 10 becomes large in the direction in which a part of the light is deflected by the prism 109. On the other hand, in a head-mounted display, it is preferable that the thickness of the head mounted display in the horizontal direction is small when the head-mounted display is mounted on a head that is oriented in the horizontal direction.

そのため、図24に示すように、プリズム109によって一部の光を偏向する方向は、ヘッドマウントディスプレイ70を頭部に装着した際に略垂直な方向であることが好ましい。これにより、ヘッドマウントディスプレイ70を装着したときに、装着者が感じる負荷を低減させることができる。更に、偏向した先で受光する光検出器に関して、分割軸が駆動軸と対応するように光検出器を配置することが好ましい。 Therefore, as shown in FIG. 24, the direction in which a part of the light is deflected by the prism 109 is preferably a substantially vertical direction when the head mounted display 70 is mounted on the head. This can reduce the load felt by the wearer when the head mounted display 70 is worn. Further, regarding the photodetector that receives light at the deflected destination, it is preferable to arrange the photodetector so that the division axis corresponds to the drive axis.

このように実施例2によれば、映像を表示する機能を有する光走査装置において、適切に画像を表示することができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to properly display an image in the optical scanning device having a function of displaying an image.

次に、実施例3の光走査装置の構成について説明する。
図13を用いて説明したように、光走査装置1は、導光路102から成る片持ち梁の2次共振系である。以上の実施例では、温度などの要因によって、導光路102の共振周波数がf0からf1に変化することを想定していなかった。実施例3は、このような共振周波数の変化した場合にも適切に映像を表示することが可能である。
Next, the configuration of the optical scanning device of the third embodiment will be described.
As described with reference to FIG. 13, the optical scanning device 1 is a cantilever secondary resonance system including the light guide path 102. In the above embodiments, it was not assumed that the resonance frequency of the light guide path 102 changes from f0 to f1 due to factors such as temperature. The third embodiment can properly display an image even when such a resonance frequency changes.

実施例3の光走査装置の構成は、実施例2と共通であり、差動信号を入力とする位相差計測部23を用いる点が異なる。 The configuration of the optical scanning device of the third embodiment is the same as that of the second embodiment, and is different in that a phase difference measuring unit 23 that receives a differential signal is used.

実施例3における位相差計測部23の役割について説明する。位相差計測部23は第一の正弦波S1と第一の差動信号D1との位相差を計測し、位相差計測値△θ1として出力する。また、位相差計測部23は第二の正弦波S2と第二の差動信号D2との位相差を計測し、位相差計測値△θ2として出力する。 The role of the phase difference measuring unit 23 in the third embodiment will be described. The phase difference measuring unit 23 measures the phase difference between the first sine wave S1 and the first differential signal D1 and outputs it as a phase difference measurement value Δθ1. Further, the phase difference measuring unit 23 measures the phase difference between the second sine wave S2 and the second differential signal D2 and outputs it as the phase difference measurement value Δθ2.

第一の正弦波S1はx軸駆動信号の共振周波数成分であり、第一の正弦波S1がゼロになるとは、x軸方向の駆動信号値がゼロであることを意味する。また、第一の差動信号D1がゼロになるとは、光スポット中心が光検出器110のx軸の分割線を通過するタイミングを意味する。 The first sine wave S1 is a resonance frequency component of the x-axis drive signal, and the fact that the first sine wave S1 becomes zero means that the drive signal value in the x-axis direction is zero. Further, the first differential signal D1 becoming zero means the timing when the center of the light spot passes through the dividing line of the photodetector 110 on the x axis.

図13で説明したように、2次共振系の位相を計測することができれば、計測される位相の値が−90°より大きいか否かによって、共振周波数に対して現在の増幅駆動信号の周波数が大きいか小さいかを判別できる。このことを利用し、増幅駆動信号Vdx1の周波数をf0からf1に変更することが可能である。 As described in FIG. 13, if the phase of the secondary resonance system can be measured, the frequency of the current amplification drive signal with respect to the resonance frequency depends on whether or not the value of the measured phase is larger than −90°. Can be determined to be large or small. By utilizing this, it is possible to change the frequency of the amplified drive signal Vdx1 from f0 to f1.

実施例3における位相差計測部23は、増幅駆動信号Vdx1の周波数成分である第一の正弦波S1から、差動信号D1によって検出される光スポットのx軸方向の変位までの伝達関数の位相差を検出する。位相差が−90°になるのは増幅駆動信号Vdx1を基準としたとき、導光路102のx軸方向の変位の位相である。位相差計測部23で計測される位相差は、上記の位相差に加えて、増幅部の電気回路による遅延d1や、差動信号生成部32の電気回路による遅延d2が加わった値となる。即ち、共振状態において位相差計測部23で計測される位相差は、−90°とはならない。本明細書では説明のため、d1とd2の和を、駆動周波数の位相に換算した値△θplusを、10°とする。このとき、共振状態において位相差計測部23で計測される位相差は−100°となる。 The phase difference measuring unit 23 in the third embodiment determines the position of the transfer function from the first sine wave S1 which is the frequency component of the amplified drive signal Vdx1 to the displacement of the light spot detected by the differential signal D1 in the x-axis direction. Detect the phase difference. The phase difference of −90° is the phase of displacement of the light guide path 102 in the x-axis direction with reference to the amplified drive signal Vdx1. The phase difference measured by the phase difference measuring unit 23 is a value obtained by adding the delay d1 due to the electric circuit of the amplifying unit and the delay d2 due to the electric circuit of the differential signal generating unit 32, in addition to the above-mentioned phase difference. That is, the phase difference measured by the phase difference measuring unit 23 in the resonance state is not −90°. In this specification, for the sake of explanation, the value Δθplus obtained by converting the sum of d1 and d2 into the phase of the driving frequency is set to 10°. At this time, the phase difference measured by the phase difference measuring unit 23 in the resonance state is −100°.

位相差計測部23の構成について図15を用いて説明する。
二値化回路2301は、第一の正弦波S1を二値化して出力する。遅延器2302は、二値化回路2301の出力信号を所定の時間、遅延させる。論理和回路2303は、二値化回路2301の出力信号と遅延器2302の出力信号との論理和を取った信号を出力する。
The configuration of the phase difference measuring unit 23 will be described with reference to FIG.
The binarization circuit 2301 binarizes and outputs the first sine wave S1. The delay device 2302 delays the output signal of the binarization circuit 2301 for a predetermined time. The OR circuit 2303 outputs a signal obtained by ORing the output signal of the binarization circuit 2301 and the output signal of the delay device 2302.

二値化回路2304は、第一の差動信号D1を二値化して出力する。遅延器2305は、二値化回路2304の出力信号を所定の時間だけ遅延させる。論理和回路2306は、二値化回路2304の出力信号と遅延器2305の出力信号との論理和を取った信号を出力する。 The binarization circuit 2304 binarizes and outputs the first differential signal D1. The delay device 2305 delays the output signal of the binarization circuit 2304 by a predetermined time. The OR circuit 2306 outputs a signal obtained by ORing the output signal of the binarization circuit 2304 and the output signal of the delay device 2305.

カウンタ回路2307は、入力端子としてrst端子とstop端子を有し、rst端子への入力に同期してカウントを開始しstop端子への入力への入力に同期してカウントを終了し、同時に、終了時のカウント値を出力する。これにより、rst端子への入力からstop端子への入力までの時間差が計測される。rst端子には論理和回路2303の出力信号、stop端子には論理和回路2306の出力信号が接続され、時間差が計測される。この時間差は、導波路102の共振周期の情報と合わせると、位相差の情報に変換可能である。本明細書では、カウンタ回路2307の出力信号を位相差計測値△θ1と称する。以上の構成により、位相差計測部23は第一の正弦波S1と第一の差動信号D1との位相差を計測し、位相差計測値△θ1として出力する。 The counter circuit 2307 has an rst terminal and a stop terminal as input terminals, starts counting in synchronization with the input to the rst terminal, ends counting in synchronization with the input to the stop terminal, and simultaneously ends. Outputs the count value of the hour. Thereby, the time difference from the input to the rst terminal to the input to the stop terminal is measured. The output signal of the logical sum circuit 2303 is connected to the rst terminal and the output signal of the logical sum circuit 2306 is connected to the stop terminal, and the time difference is measured. This time difference can be converted into phase difference information when combined with the resonance period information of the waveguide 102. In this specification, the output signal of the counter circuit 2307 is referred to as the phase difference measurement value Δθ1. With the above configuration, the phase difference measuring unit 23 measures the phase difference between the first sine wave S1 and the first differential signal D1 and outputs it as the phase difference measurement value Δθ1.

また、位相差計測部23は第二の正弦波S2と第二の差動信号D2との位相差を計測し、位相差計測値△θ2として出力するために、同様の回路をもう一組、含んでいる。同様の回路とは、図14において、二値化回路2308、遅延器2309、論理和回路2310、二値化回路2311、遅延器2312、論理和回路2313、カウンタ回路2314である。カウンタ回路2314の出力信号を位相差計測値△θ2と称する。 Further, the phase difference measuring unit 23 measures another phase difference between the second sine wave S2 and the second differential signal D2, and outputs another phase difference measurement value Δθ2, another set of similar circuits, Contains. The similar circuits are the binarization circuit 2308, the delay unit 2309, the OR circuit 2310, the binarization circuit 2311, the delay unit 2312, the OR circuit 2313, and the counter circuit 2314 in FIG. The output signal of the counter circuit 2314 is referred to as the phase difference measurement value Δθ2.

更に、位相差計測部23はカウンタ回路2315を有する。カウンタ回路2315は第一の差動信号D1と第二の差動信号D2との位相差を計測し、位相差計測値△θxzとして出力する。この計測は、カウンタ回路2315のrst端子に論理和回路2306の出力信号、stop端子には論理和回路2313の出力信号が接続される構成にて、計測される。 Further, the phase difference measuring unit 23 has a counter circuit 2315. The counter circuit 2315 measures the phase difference between the first differential signal D1 and the second differential signal D2, and outputs it as the phase difference measurement value Δθxz. This measurement is performed with a configuration in which the output signal of the logical sum circuit 2306 is connected to the rst terminal of the counter circuit 2315 and the output signal of the logical sum circuit 2313 is connected to the stop terminal.

また、図15からわかるように、二値化回路2301、遅延器2302、及び論理和回路2303から成る回路構成(図14中、231、232、233、234で示す部分)が4つ含まれている。本明細書ではこの回路をゼロクロス検出回路と呼ぶこととし、以降の実施例においてはゼロクロス検出回路の名称で説明を行う。 Further, as can be seen from FIG. 15, four circuit configurations (portions indicated by 231, 232, 233, and 234 in FIG. 14) including a binarization circuit 2301, a delay unit 2302, and an OR circuit 2303 are included. There is. In this specification, this circuit will be referred to as a zero-cross detection circuit, and in the following embodiments, the name of the zero-cross detection circuit will be described.

実施例3における位相差計測部23内部の波形について、図16を用いて説明する。図16(a)は第一の正弦波S1、(b)はゼロクロス検出回路231の出力である。図16(c)及び(d)は状態0、即ち共振状態にある場合の信号であり、(c)は第一の差動信号D1、(d)はゼロクロス検出回路232の出力である。また、図16(e)及び(f)は状態1、即ち共振状態から外れた場合の信号であり、(e)は第一の差動信号D1、(f)はゼロクロス検出回路232の出力である。 Waveforms inside the phase difference measuring unit 23 in the third embodiment will be described with reference to FIG. 16A shows the first sine wave S1, and FIG. 16B shows the output of the zero-cross detection circuit 231. 16C and 16D show signals in the state 0, that is, in the resonance state, FIG. 16C shows the first differential signal D1, and FIG. 16D shows the output of the zero-cross detection circuit 232. 16(e) and 16(f) are signals when the state 1 is out of the resonance state, in which (e) is the first differential signal D1 and (f) is the output of the zero-cross detection circuit 232. is there.

図16よりわかるように、ゼロクロス検出回路231の出力は、第一の正弦波S1のゼロクロスのタイミングでHighとなる。このように、ゼロクロス検出回路201は入力信号がゼロクロスするタイミングで、遅延器2302における遅延時間だけHighになる信号を出力できる。即ち、入力信号のゼロクロスを検出できる。 As can be seen from FIG. 16, the output of the zero cross detection circuit 231 becomes High at the zero cross timing of the first sine wave S1. In this way, the zero-cross detection circuit 201 can output a signal that becomes High for the delay time in the delay unit 2302 at the timing when the input signal zero-crosses. That is, the zero cross of the input signal can be detected.

同様に、ゼロクロス検出回路232の出力は、第一の差動信号D1のゼロクロスのタイミングでHighとなる。この結果として、共振状態である状態0においてカウンタ回路2307で計測される位相差は、図16中の△θtgtとなる。 Similarly, the output of the zero-cross detection circuit 232 becomes High at the zero-cross timing of the first differential signal D1. As a result, the phase difference measured by the counter circuit 2307 in the resonance state 0 is Δθtgt in FIG. 16.

ここで、△θtgtは駆動周波数の位相に換算して凡そ90°に相当する値であるが、前述した遅延△θplusの分だけ大きな値となる。本実施例では前述したように、△θtgtは駆動周波数の位相に換算して100度である。ここで、△θtgtは共振状態において計測される位相差と言い換えることができる。 Here, Δθtgt is a value corresponding to about 90° when converted to the phase of the driving frequency, but becomes a large value by the above-mentioned delay Δθplus. In the present embodiment, as described above, Δθtgt is 100 degrees when converted into the phase of the driving frequency. Here, Δθtgt can be restated as the phase difference measured in the resonance state.

共振状態から外れた状態1の場合には、カウンタ回路2307で計測される位相差は、図16(f)で示す△θ1となる。図13で図示した値を用いれば、△θ1は△θ‘の絶対値と△θplusの和となる。 In the case of the state 1 out of the resonance state, the phase difference measured by the counter circuit 2307 becomes Δθ1 shown in FIG. Using the values shown in FIG. 13, Δθ1 is the sum of the absolute value of Δθ′ and Δθplus.

このように、第一の正弦波S1のゼロクロスのタイミング及び第一の差動信号D1のゼロクロスのタイミングを検出し、その時間差を計測することで位相差計測が可能である。しかし、実施例3の位相差計測部23の構成は位相差を計測するための一例であり、これ以外にも様々な形態が考えられる。 In this way, the phase difference can be measured by detecting the zero-cross timing of the first sine wave S1 and the zero-cross timing of the first differential signal D1 and measuring the time difference between them. However, the configuration of the phase difference measuring unit 23 of the third embodiment is an example for measuring the phase difference, and various forms other than this are conceivable.

例えば、第一の正弦波S1の代わりに、x軸駆動正弦波Sxを用いても良い。更には、位相差計測部23は第一の正弦波S1の位相情報のみを駆動信号生成部20から入力する構成として、第一の差動信号D1のゼロクロスのタイミングにおける第一の正弦波S1の位相の値を、位相差計測値△θ1として出力してもよい。 For example, the x-axis driving sine wave Sx may be used instead of the first sine wave S1. Furthermore, the phase difference measuring unit 23 has a configuration in which only the phase information of the first sine wave S1 is input from the drive signal generating unit 20, and the first sine wave S1 at the zero cross timing of the first differential signal D1 is detected. The phase value may be output as the phase difference measurement value Δθ1.

位相差計測部23で計測される位相差計測値が、共振状態において計測される位相差△θtgtに一致する状態では、第一の差動信号D1のゼロクロスのタイミングにおける第一の正弦波S1の位相の値が△θtgtになる。即ち、駆動周波数が共振周波数に一致するとき、第一の差動信号D1のゼロクロスのタイミングにおける第一の正弦波S1の位相の値が△θtgtになる。 In the state where the phase difference measurement value measured by the phase difference measuring unit 23 matches the phase difference Δθtgt measured in the resonance state, the first sine wave S1 at the zero cross timing of the first differential signal D1 The phase value becomes Δθtgt. That is, when the drive frequency matches the resonance frequency, the phase value of the first sine wave S1 at the zero-cross timing of the first differential signal D1 becomes Δθtgt.

実施例3の光走査装置1におけるコントローラ40のフローチャートを図17に示す。 FIG. 17 shows a flowchart of the controller 40 in the optical scanning device 1 according to the third embodiment.

光走査装置1が動作を開始すると(ステップS1001)、コントローラ40は記憶部41から光走査装置1を構成する各部の処理に必要な情報を読み出す(ステップS1002)。この中には、関数f(r)、a(r)、b(r)に関する情報や、第一の可変ゲイン2005における倍率や第二の可変ゲイン2006における倍率、第二の正弦波生成部2003の位相差などが含まれる。 When the optical scanning device 1 starts its operation (step S1001), the controller 40 reads out the information necessary for the processing of each part constituting the optical scanning device 1 from the storage unit 41 (step S1002). In this, information regarding the functions f(r), a(r), and b(r), the magnification in the first variable gain 2005, the magnification in the second variable gain 2006, and the second sine wave generation unit 2003. Phase difference and the like are included.

続いてコントローラ40は、入出力制御回路42を通じて外部制御装置50から表示開始の指示があるかを判断する(ステップS1003)。表示開始の指示がない場合(ステップS1003でNoの場合)は、ステップS1003に戻る。 Subsequently, the controller 40 determines whether or not there is a display start instruction from the external control device 50 through the input/output control circuit 42 (step S1003). If there is no display start instruction (No in step S1003), the process returns to step S1003.

表示開始の指示があった場合(ステップS1003でYesの場合)、コントローラ40は駆動信号生成部20に指示を出し、駆動信号の出力開始を行う(ステップS1004)。本実施例においては、第一の可変ゲイン2005における倍率及び第二の可変ゲイン2006における倍率としてゼロ以外の値を設定することで出力が開始される。この際、設定される値はステップS1002で記憶部41から読み出された設定値である。 When there is a display start instruction (Yes in step S1003), the controller 40 issues an instruction to the drive signal generation unit 20 and starts output of the drive signal (step S1004). In the present embodiment, output is started by setting a value other than zero as the magnification in the first variable gain 2005 and the magnification in the second variable gain 2006. At this time, the set value is the set value read from the storage unit 41 in step S1002.

続いて、コントローラ40はリマッピング制御部21に指示を出し、リマッピング制御の開始を指示する(ステップS1005)。コントローラ40はリマッピング制御部21における計算で使われる関数に関する情報を送信し、リマッピング制御が開始される。また、表示画像格納メモリ33に格納された映像情報のうち、座標(xcalc、ycalc)に対応する画素の階調データが読み出される仕組みはハードウェアで実装されており、ステップS1005によって画素の階調データが読み出しも開始される。 Subsequently, the controller 40 gives an instruction to the remapping control unit 21 to give an instruction to start the remapping control (step S1005). The controller 40 transmits information regarding the function used in the calculation in the remapping control unit 21, and the remapping control is started. Further, the mechanism for reading out the gradation data of the pixel corresponding to the coordinates (x calc , y calc ) in the video information stored in the display image storage memory 33 is implemented by hardware, and the pixel data of the pixel is read in step S1005. Readout of gradation data is also started.

続いて、コントローラ40は発光制御部22に指示を出し、レーザの発光制御の開始を指示する(ステップS1006)。以上により、映像の表示が行われる。 Then, the controller 40 gives an instruction to the emission control unit 22 to give an instruction to start emission control of the laser (step S1006). As described above, the image is displayed.

なお、入出力制御回路42を通じて外部制御装置50から入力される映像信号を表示画像格納メモリ33へ格納する処理はハードウェアにて実装されており、映像信号の表示画像格納メモリ33への格納は光走査装置1の軌道直後から常時、行われ続けるものとする。 The process of storing the video signal input from the external control device 50 through the input/output control circuit 42 in the display image storage memory 33 is implemented by hardware, and the storage of the video signal in the display image storage memory 33 is not performed. Immediately after the trajectory of the optical scanning device 1, it is assumed that the scanning is always performed.

続いて、コントローラ40は、表示フレームの切替りに同期して、位相差計測部23から位相差計測値△θ1及び△θ2を取得する(ステップS1007)。 Subsequently, the controller 40 acquires the phase difference measurement values Δθ1 and Δθ2 from the phase difference measuring unit 23 in synchronization with the switching of the display frame (step S1007).

ステップS1007の後、コントローラ40は取得回数がN回になったか否かを判断する(ステップS1008)。取得回数がN回でない場合には(ステップS1008でNoの場合)、ステップS1007に戻り、次のフレームでの位相差計測値を取得する。 After step S1007, the controller 40 determines whether the number of acquisition times has reached N (step S1008). If the number of acquisitions is not N (No in step S1008), the process returns to step S1007 to acquire the phase difference measurement value in the next frame.

取得回数がN回の場合(ステップS1008でYesの場合)、取得した位相差計測値の平均値を算出する(ステップS1009)。算出した位相差計測値の平均値を△θavgとする。また、このタイミングで取得回数のカウントをリセットする。以上の動作により、Nフレームおきに位相差計測値の平均値を算出する。本実施例においては、N個の△θ1及びN個の△θ2の平均値を△θavgとする。 When the number of acquisitions is N (Yes in step S1008), the average value of the acquired phase difference measurement values is calculated (step S1009). Let Δθavg be the average value of the calculated phase difference measurement values. Further, the count of the number of acquisitions is reset at this timing. By the above operation, the average value of the phase difference measurement values is calculated every N frames. In this embodiment, the average value of N Δθ1 and N Δθ2 is Δθavg.

ステップS1009の後、コントローラ40は、算出した位相差計測値の平均値△θavgと△θtgtの差の絶対値が所定の閾値△θth未満であるかを判断する(ステップS1010)。ここで、△θtgtは共振状態において計測されるべき位相差である。 After step S1009, the controller 40 determines whether the absolute value of the difference between the calculated average values Δθavg and Δθtgt of the phase difference measurement values is less than a predetermined threshold Δθth (step S1010). Here, Δθtgt is a phase difference to be measured in the resonance state.

算出した位相差計測値の平均値△θavgと△θtgtの差の絶対値が所定の閾値△θth未満でない場合(ステップS1010でNoの場合)には、共振状態から外れていると判断し、駆動信号生成部20に対して駆動周波数fdrvの変更を指示する(ステップS1011)。このとき、算出した位相差計測値の平均値△θavgと△θtgtの差の値に応じて、駆動周波数をどれだけ変更すれば良いかを推測して、指示を出す。ステップS1011の後は、ステップS1007に戻る。これにより、駆動周波数変更後に再度、位相差計測と共振状態であるか否かの判断(ステップS1007からステップS1010に至るまでの処理)を行う。 If the absolute value of the difference between the calculated average value Δθavg of the phase difference measurement value and Δθtgt is not less than the predetermined threshold value Δθth (No in step S1010), it is determined that the resonance state is not satisfied, and the driving is performed. The signal generator 20 is instructed to change the drive frequency fdrv (step S1011). At this time, an instruction is given by estimating how much the drive frequency should be changed according to the value of the difference between the calculated average values Δθavg and Δθtgt of the phase difference measurement values. After step S1011, the process returns to step S1007. As a result, after the drive frequency is changed, the phase difference measurement and the determination as to whether or not there is a resonance state (processing from step S1007 to step S1010) are performed again.

算出した位相差計測値の平均値△θavgと△θtgtの差の絶対値が所定の閾値△θth未満である場合(ステップS1010でYesの場合)には、共振状態にあると判断する。以降は、光走査装置1が動作を終了する際のフローである。 When the absolute value of the difference between the calculated average values Δθavg and Δθtgt of the phase difference measurement values is less than the predetermined threshold value Δθth (Yes in step S1010), it is determined that the resonance state is present. The following is the flow when the optical scanning device 1 ends the operation.

コントローラ40は、入出力制御回路42を通じて外部制御装置50から表示終了の指示があるかを判断する(ステップS1012)。表示開始の指示がない場合(ステップS1012でNoの場合)は、ステップS1007に戻る。 The controller 40 determines whether there is a display end instruction from the external control device 50 through the input/output control circuit 42 (step S1012). If there is no display start instruction (No in step S1012), the process returns to step S1007.

表示開始の指示があった場合(ステップS1012でYesの場合)、コントローラ40は発光制御部22に指示を出し、レーザの発光制御の終了を指示する(ステップS1013)。ステップS1013の後、各部の動作終了を指示し(ステップS1014)、動作を終了する(ステップS1015)。ここで各部とは、例えば駆動信号生成部20、リマッピング制御部21である。 When the display start instruction is given (Yes in step S1012), the controller 40 gives an instruction to the light emission control unit 22 to give an instruction to end the laser light emission control (step S1013). After step S1013, the end of operation of each unit is instructed (step S1014), and the operation ends (step S1015). Here, the respective units are, for example, the drive signal generation unit 20 and the remapping control unit 21.

次に、実施例3による効果について説明する。実施例3の第一の効果は、映像表示を中断することなく、導光路102の共振状態を維持して適切な映像表示を継続することができる点である。 Next, the effect of the third embodiment will be described. The first effect of the third embodiment is that the resonance state of the light guide path 102 can be maintained and appropriate image display can be continued without interrupting the image display.

実施例3は、映像の表示を行っている最中の光の一部を光検出器110で検出し、その検出結果に応じて共振状態を維持するように駆動周波数を変更する。共振状態を維持できない場合には、図13で示したように、導光路102の変位は大きく低下してしまう可能性がある。この結果、光走査装置1による映像表示画面のサイズが小さくなってしまう。実施例3によれば、温度などの要因で共振状態に変化があっても、共振状態であるか否かを検出して、駆動周波数を共振周波数に追従さることができ、その結果、共振状態を維持できる。 In the third embodiment, the photodetector 110 detects a part of the light while displaying an image, and changes the drive frequency so as to maintain the resonance state according to the detection result. When the resonance state cannot be maintained, the displacement of the light guide path 102 may be significantly reduced as shown in FIG. As a result, the size of the image display screen of the optical scanning device 1 becomes small. According to the third embodiment, even if the resonance state changes due to factors such as temperature, it is possible to detect whether or not the resonance state is present, and the drive frequency can be made to follow the resonance frequency. Can be maintained.

更に、本実施例3では、映像の表示を行っている最中の光の一部を用いて共振状態であるか否かを検出するため、映像表示を中断する必要がない。また、共振周波数が駆動周波数に対して大きいか小さいかの情報も検出できるため、駆動周波数を高速に共振周波数に追従させることができる。 Further, in the third embodiment, it is not necessary to interrupt the image display because it is detected whether or not the light is in the resonance state by using a part of the light during the image display. Further, since information on whether the resonance frequency is higher or lower than the drive frequency can be detected, the drive frequency can follow the resonance frequency at high speed.

実施例3の第二の効果は、差動信号による位相差計測により、共振状態であるか否かの検出を実現している点である。これを実現する上で第一の着眼点は、本実施例の差動信号の生成である。本発明者らは、光検出器110に到達する光スポットが面積を持つことを利用し、実施例3の差動信号を考案した。実施例3によれば、光スポットの中心が4分割ディテクタの分割線上に位置するタイミングを検出可能である。 The second effect of the third embodiment is that the detection of whether or not the resonance state is achieved is realized by the phase difference measurement using the differential signal. The first point in realizing this is the generation of the differential signal of this embodiment. The present inventors devised the differential signal of Example 3 by utilizing the fact that the light spot reaching the photodetector 110 has an area. According to the third embodiment, it is possible to detect the timing when the center of the light spot is located on the division line of the 4-division detector.

また第二の着眼点は、光走査部10内の振動部101の駆動軸と、光検出器110の分割軸が対応するように構成している点である。ここで、振動部101の駆動軸はx軸及びy軸であり、光検出器110へ向かう光はプリズム109で直角に偏向されるため、対応する座標軸がx軸とz軸になる。本明細書における『駆動軸と分割軸が対応する』とは、分割軸がx軸とz軸に一致することを意味する。 The second point of interest is that the drive axis of the vibrating section 101 in the optical scanning section 10 and the division axis of the photodetector 110 correspond to each other. Here, the drive axes of the vibrating portion 101 are the x-axis and the y-axis, and the light traveling to the photodetector 110 is deflected at a right angle by the prism 109, so the corresponding coordinate axes are the x-axis and the z-axis. In the present specification, "the drive axis corresponds to the split axis" means that the split axis matches the x axis and the z axis.

実施例3の差動信号は、光スポットの中心が4分割ディテクタの分割線上に位置する場合にゼロクロスし、そのタイミングを検出可能である。実施例3では、増幅駆動信号から導光路102の変位までの伝達関数の位相特性を使用しているため、差動信号がゼロクロスするのに対応した駆動信号のタイミングを検出する必要がある。そのため振動部101の駆動軸と、光検出器110の分割軸が対応するように構成することが好ましい。このように構成することで、第一の差動信号D1がゼロクロスするのに寄与するのはx軸の駆動(のみ)になる。同様に、第二の差動信号D2がゼロクロスするのに寄与するのはy軸の駆動(のみ)になる。 The differential signal of the third embodiment is zero-crossed when the center of the light spot is located on the dividing line of the 4-division detector, and the timing can be detected. In the third embodiment, since the phase characteristic of the transfer function from the amplified drive signal to the displacement of the light guide path 102 is used, it is necessary to detect the timing of the drive signal corresponding to the zero crossing of the differential signal. Therefore, it is preferable that the drive axis of the vibration unit 101 and the split axis of the photodetector 110 correspond to each other. With this configuration, the x-axis drive (only) contributes to the zero crossing of the first differential signal D1. Similarly, it is the y-axis drive (only) that contributes to the zero crossing of the second differential signal D2.

従って、差動信号がゼロクロスするのに対応した駆動信号のタイミングは、前記の寄与をする軸の駆動信号のゼロクロス点になる。そのため、差動信号がゼロクロスするのに対応した駆動信号のタイミングを検出するのに、単一の軸の駆動信号のみを用いることができる。この結果、共振状態であるか否かの検出を可能となる。駆動軸と分割軸が対応していない場合には、例えばx軸とy軸の振動部101の感度に差があった場合に、正確な検出ができなくなる。 Therefore, the timing of the drive signal corresponding to the zero-cross of the differential signal is the zero-cross point of the drive signal of the axis that contributes. Therefore, only the drive signal of a single axis can be used to detect the timing of the drive signal corresponding to the zero crossing of the differential signal. As a result, it becomes possible to detect whether or not it is in a resonance state. When the drive axis and the split axis do not correspond to each other, accurate detection cannot be performed, for example, when there is a difference in sensitivity between the x-axis and y-axis vibrating section 101.

なお、振動部101の駆動軸が直交しない場合には、駆動軸の少なくとも1つの軸が、分割軸であるx軸、z軸のいずれかと対応していればよい。この場合であっても、位相差計測は可能である。 If the drive axes of the vibrating section 101 are not orthogonal, at least one of the drive axes may correspond to either the x axis or the z axis that is the split axis. Even in this case, the phase difference measurement is possible.

実施例3の第三の効果は、4分割ディテクタによる差動信号を取る構成により、小型・安価な構成にて共振状態であるか否かの正確な検出が可能である点である。位置を検出するデバイスPSD(Position Sensing Device)を用いる構成と比較して、実施例3の構成は、小型・安価な構成である。本実施例はプリズム109と光検出器110の間にレンズを設ける必要がなく、また、安価な4分割ディテクタを用いるためである。 The third effect of the third embodiment is that it is possible to accurately detect whether or not there is a resonance state with a small and inexpensive structure by the structure that takes a differential signal by the four-division detector. Compared with the configuration that uses a device PSD (Position Sensing Device) that detects a position, the configuration of the third embodiment is a compact and inexpensive configuration. This embodiment is because it is not necessary to provide a lens between the prism 109 and the photodetector 110, and an inexpensive 4-division detector is used.

実施例3の第四の効果は、差動信号は総光量で正規化しているので、階調データ(R、G、B)の輝度による影響を受けず、正確な位相差検出が可能である点である。言い換えれば、黒に近い映像を表示する場合であっても、位相差検出が可能である。なお、レーザの発光輝度が階調データ(R、G、B)の輝度に依存して変化し、一定でないという課題は、映像を表示する装置の場合に特有の課題である。 The fourth effect of the third embodiment is that since the differential signal is normalized by the total light amount, it is not affected by the brightness of the gradation data (R, G, B) and accurate phase difference detection is possible. It is a point. In other words, the phase difference can be detected even when displaying an image close to black. The problem that the emission brightness of the laser changes depending on the brightness of the gradation data (R, G, B) and is not constant is a problem peculiar to a device that displays an image.

更に、実施例3の第五の効果は、駆動周波数を変更して共振周波数に追従させた後の投影画像の歪みが良好に補正される点である。実施例3の構成によれば、変更した駆動周波数を用いて、(数5)乃至(数7)の補正を含む座標の計算を行う。ここで、第一の共振状態から、温度などにより共振状態が変化し、駆動周波数を変更して共振周波数に追従させ、第二の共振状態に移行する場合を考える。本発明者らは、第一の共振状態と第二の共振状態で、投影画像の歪み方の変化が小さいことを見出した。即ち、出荷時に決定する歪み補正関数f(r)、a(r)、b(r)は駆動周波数を変更して共振周波数に追従させた後も使用可能である。そのため、変更後の駆動周波数を用いてリマッピング制御部における画像座標を行うことで、投影画像の歪みを良好に補正できる。 Furthermore, the fifth effect of the third embodiment is that the distortion of the projected image after the drive frequency is changed to follow the resonance frequency is favorably corrected. According to the configuration of the third embodiment, calculation of coordinates including the corrections of (Equation 5) to (Equation 7) is performed using the changed drive frequency. Here, consider a case where the resonance state changes from the first resonance state due to temperature or the like, the drive frequency is changed to follow the resonance frequency, and the state shifts to the second resonance state. The present inventors have found that the change in distortion of the projected image is small between the first resonance state and the second resonance state. That is, the distortion correction functions f(r), a(r), and b(r) determined at the time of shipment can be used even after the drive frequency is changed to follow the resonance frequency. Therefore, the distortion of the projected image can be favorably corrected by performing the image coordinates in the remapping control unit using the changed drive frequency.

実施例3の第六の効果は、位相差計測においてフレーム平均を行っているため、時間分解能が向上し、正確な位相差計測が可能である点である。なおこれは、共振周波数が変化する時定数に対して、1フレームの時間が十分に小さいことを利用している。 The sixth effect of the third embodiment is that since frame averaging is performed in phase difference measurement, time resolution is improved and accurate phase difference measurement is possible. Note that this utilizes that the time of one frame is sufficiently small with respect to the time constant at which the resonance frequency changes.

実施例3の第七の効果は、輝度の補正と両立できる点である。実施例3の差動信号は正規化を行っているとはいえ、発光輝度が高いほど、S/Nは有利であり、より正確な計測が可能になる。実施例3の発光制御部22は、輝度を下げる際に、レーザの発光強度を一律下げるのではなく、レーザの点灯頻度を下げることで輝度を下げる。この結果、輝度を下げる投影領域においても、発光輝度が低下しないため、輝度の補正と両立できる。 The seventh effect of the third embodiment is that it is compatible with the brightness correction. Although the differential signal of the third embodiment is normalized, the higher the emission brightness, the more advantageous the S/N is, and the more accurate measurement becomes possible. When lowering the luminance, the light emission control unit 22 of the third embodiment lowers the luminance by lowering the frequency of turning on the laser instead of uniformly lowering the emission intensity of the laser. As a result, even in the projection area where the brightness is reduced, the emission brightness does not decrease, so that it is compatible with the brightness correction.

実施例3では、共振状態において位相差計測部23で計測されるべき位相差△θtgtはx軸、y軸で区別せずに説明したが、x軸、y軸で別々の値であっても構わない。これは例えば、増幅部30の特性が厳密には同一でないためである。例えば、x軸に関して第一の正弦波S1と第一の差動信号D1との位相差△θ1が110°になるように調整し、y軸に関して第二の正弦波S2と第二の差動信号D2との位相差△θ2が112°になるように調整しても良い。 In the third embodiment, the phase difference Δθtgt to be measured by the phase difference measuring unit 23 in the resonance state is described without distinguishing between the x-axis and the y-axis, but even if the x-axis and the y-axis have different values. I do not care. This is because, for example, the characteristics of the amplification section 30 are not exactly the same. For example, adjustment is made so that the phase difference Δθ1 between the first sine wave S1 and the first differential signal D1 with respect to the x-axis becomes 110°, and the second sine wave S2 and the second differential wave with respect to the y-axis are obtained. The phase difference Δθ2 with the signal D2 may be adjusted to 112°.

また、実施例3では、第一の正弦波S1と第一の差動信号D1との位相差△θ1及び第二の正弦波S2と第二の差動信号D2との位相差△θ2の両方を用いて位相差を計測する構成としたが、いずれか一方でも構わない。例えば、第一の正弦波S1と第一の差動信号D1との位相差△θ1のみを用いてもよい。この場合、光検出器110は4分割のディテクタでなく、2分割のディテクタで構わない。例えば、図4において領域110Aと領域110Bが単一の受光面、領域110Cと領域110Dが単一の受光面である2分割ディテクタであってもよい。 Further, in the third embodiment, both the phase difference Δθ1 between the first sine wave S1 and the first differential signal D1 and the phase difference Δθ2 between the second sine wave S2 and the second differential signal D2. Although the phase difference is measured by using, it is possible to use either one. For example, only the phase difference Δθ1 between the first sine wave S1 and the first differential signal D1 may be used. In this case, the photodetector 110 may be a two-divided detector instead of the four-divided detector. For example, in FIG. 4, the two-divided detector in which the regions 110A and 110B are a single light receiving surface and the regions 110C and 110D are a single light receiving surface may be used.

更には、実施例3では、位相差計測部23での計測を軌跡の1回転あたり4回行う構成で説明したが、光の走査軌跡上の1点のみで行っても構わない。言い換えれば、1フレームに1回の計測であっても、位相差計測は可能である。 Furthermore, in the third embodiment, the configuration in which the phase difference measuring unit 23 performs the measurement four times per revolution of the locus has been described, but the measurement may be performed only at one point on the light scanning locus. In other words, the phase difference measurement is possible even if the measurement is performed once per frame.

また、実施例3の振動部110はx軸及びy軸の2つの駆動軸を有する構成で説明したが、実施例3は振動部の駆動軸が1つである場合にも同様に適用可能である。この場合の映像表示とは、例えば、感光剤が塗布されているスクリーンが振動部の駆動軸と直交する方向に移動し、光走査装置で時分割でレーザを点灯すると、スクリーン上に画像を表示することができる。本明細書ではこのような形態も映像の表示と称する。 Further, the vibrating section 110 of the third embodiment has been described as having the two drive shafts of the x-axis and the y-axis, but the third embodiment is similarly applicable to the case where the vibrating section has one drive shaft. is there. The image display in this case is, for example, when the screen coated with the photosensitive agent moves in the direction orthogonal to the drive axis of the vibrating unit and the laser is turned on in a time division manner by the optical scanning device, an image is displayed on the screen. can do. In this specification, such a form is also referred to as image display.

更に、実施例3では、光検出器110のゲイン設定について言及しなかったが、表示する画素の輝度に応じて、光検出器110のゲイン設定を切り替えても良い。具体的には、表示画像格納メモリ33が出力する階調データ(R、G、B)に応じて光検出器110のゲイン設定を切り替える。これにより、表示する画素の輝度の影響を低減し、より正確な位相差計測が可能になる。 Furthermore, although the gain setting of the photodetector 110 is not mentioned in the third embodiment, the gain setting of the photodetector 110 may be switched according to the brightness of the pixel to be displayed. Specifically, the gain setting of the photodetector 110 is switched according to the gradation data (R, G, B) output from the display image storage memory 33. This reduces the influence of the brightness of the pixels to be displayed and enables more accurate phase difference measurement.

このように、実施例3によれば、映像を表示する機能を有する光走査装置において、適切に画像を表示することができる。 As described above, according to the third embodiment, it is possible to properly display an image in the optical scanning device having a function of displaying an image.

次に、実施例4の光走査装置の構成について説明する。
実施例1における光走査装置は、共振状態であるか否かを検出して共振状態を維持する構成であった。実施例4はそれに加えて、光走査の軌跡を推定することで、より適切な映像の表示を実現する実施の形態である。
Next, the configuration of the optical scanning device of the fourth embodiment will be described.
The optical scanning device according to the first exemplary embodiment has a configuration that detects whether or not a resonance state is present and maintains the resonance state. In addition to this, the fourth embodiment is an embodiment in which a more appropriate image display is realized by estimating the optical scanning trajectory.

図18は、光走査部10を備えた光走査装置2を示すブロック図である。なお、実施例1のブロック図である図1と共通の構成要素については同一の番号を付し、説明を省略する。実施例1との構成上の差異は移動時間計測部24であり、またブロック間の一部の結線状態やコントローラ40からの指令の内容が異なる。移動時間計測部24は、差動信号生成部32から出力される差動信号を元に、光の走査の軌跡の移動時間、言い換えれば移動速度を推定する。 FIG. 18 is a block diagram showing the optical scanning device 2 including the optical scanning unit 10. The same components as those in FIG. 1, which is the block diagram of the first embodiment, are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment in the configuration is the moving time measuring unit 24, and the connection state of a part of the blocks and the content of the command from the controller 40 are different. The moving time measuring unit 24 estimates the moving time of the optical scanning locus, in other words, the moving speed, based on the differential signal output from the differential signal generating unit 32.

コントローラ40は、移動時間計測部24の計測した移動時間の情報と、位相差計測部23の計測した位相差を元に、光走査の軌跡を推定する。更に、コントローラ40は、必要に応じてリマッピング制御部21の歪み補正関数の変更を指示する。 The controller 40 estimates the trajectory of the optical scanning based on the information on the moving time measured by the moving time measuring unit 24 and the phase difference measured by the phase difference measuring unit 23. Further, the controller 40 gives an instruction to change the distortion correction function of the remapping control unit 21 as needed.

実施例4における移動時間計測部24の構成について図19を用いて説明する。減算器2401は、第一の差動信号D1からコントローラ40から指示される値Th1d1を減算した値を出力する。また、減算器2403は、第一の差動信号D1からコントローラ40から指示される値Th2d1を減算した値を出力する。実施例4においては、値Th1d1は正の値であり、値Th2d1は負の値であり、値Th1d1と値Th2d1は同じ絶対値であるとする。 The configuration of the traveling time measuring unit 24 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The subtractor 2401 outputs a value obtained by subtracting the value Th1d1 designated by the controller 40 from the first differential signal D1. Further, the subtractor 2403 outputs a value obtained by subtracting the value Th2d1 instructed by the controller 40 from the first differential signal D1. In the fourth embodiment, the value Th1d1 is a positive value, the value Th2d1 is a negative value, and the values Th1d1 and Th2d1 are the same absolute value.

ゼロクロス検出回路2402は、減算器2401の出力信号を入力とし、ゼロクロスのタイミングで所定の時間Highとなる信号を生成する。また、ゼロクロス検出回路2404は、減算器2403の出力信号を入力とし、ゼロクロスのタイミングで所定の時間Highとなる信号を生成する。 The zero-cross detection circuit 2402 receives the output signal of the subtractor 2401 as an input and generates a signal that is high for a predetermined time at the zero-cross timing. Further, the zero-cross detection circuit 2404 receives the output signal of the subtractor 2403 as an input and generates a signal that becomes High for a predetermined time at the timing of zero-cross.

カウンタ回路2305は、入力端子としてrst端子とstop端子を有し、rst端子への入力に同期してカウントを開始しstop端子への入力への入力に同期してカウントを終了し、同時に、終了時のカウント値を出力する。rst端子にゼロクロス検出回路2402の出力信号、stop端子にはゼロクロス検出回路2404の出力信号が接続され、時間差△Txが計測される。 The counter circuit 2305 has an rst terminal and a stop terminal as input terminals, starts counting in synchronization with the input to the rst terminal, and ends counting in synchronization with the input to the stop terminal, and simultaneously ends. Outputs the count value of the hour. The output signal of the zero-cross detection circuit 2402 is connected to the rst terminal and the output signal of the zero-cross detection circuit 2404 is connected to the stop terminal, and the time difference ΔTx is measured.

減算器2406は、第二の差動信号D2から、コントローラ40から指示される値Th1d2を減算した値を出力する。また、減算器2408は、第二の差動信号D2から、コントローラ40から指示される値Th2d2を減算した値を出力する。実施例4においては、値Th1d2は負の値であり、値Th2d2は正の値であり、値Th1d2と値Th2d2は同じ絶対値であるとする。 The subtractor 2406 outputs a value obtained by subtracting the value Th1d2 instructed by the controller 40 from the second differential signal D2. Further, the subtractor 2408 outputs a value obtained by subtracting the value Th2d2 instructed by the controller 40 from the second differential signal D2. In the fourth embodiment, the value Th1d2 is a negative value, the value Th2d2 is a positive value, and the values Th1d2 and Th2d2 are the same absolute value.

ゼロクロス検出回路2407は、減算器2406の出力信号を入力とし、ゼロクロスのタイミングで所定の時間Highとなる信号を生成する。また、ゼロクロス検出回路2409は、減算器2408の出力信号を入力とし、ゼロクロスのタイミングで所定の時間Highとなる信号を生成する。 The zero-cross detection circuit 2407 receives the output signal of the subtractor 2406 as an input, and generates a signal that becomes High for a predetermined time at the zero-cross timing. Further, the zero-cross detection circuit 2409 receives the output signal of the subtractor 2408 as an input and generates a signal that becomes High for a predetermined time at the timing of zero-cross.

カウンタ回路2310は、入力端子としてrst端子とstop端子を有し、rst端子への入力に同期してカウントを開始しstop端子への入力への入力に同期してカウントを終了し、同時に、終了時のカウント値を出力する。rst端子にゼロクロス検出回路2407の出力信号、stop端子にはゼロクロス検出回路2409の出力信号が接続され、時間差△Tzが計測される。 The counter circuit 2310 has an rst terminal and a stop terminal as input terminals, starts counting in synchronization with the input to the rst terminal, ends counting in synchronization with the input to the stop terminal, and simultaneously ends. Outputs the count value of the hour. The output signal of the zero-cross detection circuit 2407 is connected to the rst terminal and the output signal of the zero-cross detection circuit 2409 is connected to the stop terminal, and the time difference ΔTz is measured.

以上の構成により、第一の差動信号D1が値Th1d1になってから、値Th2d1になるまでの時間△Txが計測される。また、第二の差動信号D2が値Th1d2になってから、値Th2d2になるまでの時間△Tzが計測される。 With the above configuration, the time ΔTx from when the first differential signal D1 has the value Th1d1 to when it has the value Th2d1 is measured. Further, the time ΔTz from when the second differential signal D2 has the value Th1d2 to when it has the value Th2d2 is measured.

次に、実施例4における移動時間計測部24の役割について説明する。ここでは説明のため、値Th1d1及び値Th1d2は0.2であるとする。 Next, the role of the travel time measuring unit 24 in the fourth embodiment will be described. Here, for the sake of explanation, the value Th1d1 and the value Th1d2 are assumed to be 0.2.

差動信号D1の値が0.2になることの意味について、図20(a)を用いて説明する。差動信号D1が−0.2になるということは、光検出器110で検出される光スポットが、光検出器110のz軸方向の分割軸によって面積比6:4で分割されることを意味する。即ち、図20(a)に示すように、差動信号D1が0.2になる条件の光スポットの中心は、z軸に平行な線分L1上に乗り、x軸の値が同一となる。 The meaning that the value of the differential signal D1 becomes 0.2 will be described with reference to FIG. The differential signal D1 being −0.2 means that the light spot detected by the photodetector 110 is divided by the division axis in the z-axis direction of the photodetector 110 at an area ratio of 6:4. means. That is, as shown in FIG. 20A, the center of the light spot under the condition that the differential signal D1 becomes 0.2 rides on the line segment L1 parallel to the z-axis, and the value of the x-axis becomes the same. ..

次に、実施例4の移動時間計測部24が計測する移動時間の意味について、図20(b)を用いて説明する。SP101及びSP102は光スポットの大きさを示している。説明のため、SP101からSP102に至る間の光走査軌跡は原点を中心とする円であるとする。SP101は差動信号D1の値が0.2になるときの光スポットであり、SP102は差動信号D1の値が−0.2になるときの光スポットである。移動時間計測部24で計測される移動時間は、光スポットがSP101の位置からSP102の位置まで移動する時間である。即ち、計測される移動時間は、図20(b)においてSector100で示す扇形の中心角の情報を含んでいる。何故なら、駆動信号の周波数fdrvは既知であるからである。 Next, the meaning of the travel time measured by the travel time measuring unit 24 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. SP101 and SP102 indicate the size of the light spot. For the sake of explanation, it is assumed that the optical scanning locus from SP101 to SP102 is a circle centered on the origin. SP101 is a light spot when the value of the differential signal D1 is 0.2, and SP102 is a light spot when the value of the differential signal D1 is -0.2. The moving time measured by the moving time measuring unit 24 is the time required for the light spot to move from the position of SP101 to the position of SP102. That is, the measured travel time includes information on the central angle of the sector shown by Sector 100 in FIG. This is because the frequency fdrv of the drive signal is known.

ここで、SP101からSP102に至る間の光走査軌跡の半径を100としたとき、半径50の軌跡の場合を考える。このとき計測される移動時間は、図20(b)においてSector50で示す扇形の中心角の情報となる。差動信号D1が0.2になるときに光スポットの中心が乗るz軸に平行な線分をL1とし、差動信号D1が−0.2になるときに光スポットの中心が乗るz軸に平行な線分をL2とする。実施例4の移動時間計測部24が計測する移動時間は、光スポットの中心がL1を通過してからL2を通過するまでの移動時間となる。ここでは説明のために、閾値を0.2と大きめの値で説明したが、閾値はより小さい値であってもよい。この移動時間は、光スポットがz軸を通過する近傍での移動時間を意味する。 Here, when the radius of the optical scanning locus from SP101 to SP102 is 100, consider the case of a locus of radius 50. The moving time measured at this time becomes information on the central angle of the sector shown by Sector 50 in FIG. A line segment parallel to the z-axis on which the center of the light spot rides when the differential signal D1 becomes 0.2 is L1, and a z-axis on which the center of the light spot rides when the differential signal D1 becomes -0.2. The line segment parallel to is L2. The moving time measured by the moving time measuring unit 24 of the fourth embodiment is the moving time from when the center of the light spot passes L1 to when it passes L2. Here, for the sake of explanation, the threshold value is described as a large value of 0.2, but the threshold value may be a smaller value. This moving time means the moving time in the vicinity of the light spot passing through the z axis.

言い換えれば、実施例4の移動時間計測部24が計測する移動時間の情報は、光スポットがz軸を通過する近傍での移動速度に換算も可能である。また、駆動信号の周波数fdrvが既知であるため、光スポットの中心がL1を通過してからL2を通過するまでの位相差に換算することも可能である。 In other words, the information on the moving time measured by the moving time measuring unit 24 of the fourth embodiment can be converted into the moving speed in the vicinity of the light spot passing the z axis. Further, since the frequency fdrv of the drive signal is known, it is possible to convert it to the phase difference from the center of the light spot passing L1 to passing L2.

図21は、円形の軌跡の半径を変えた場合の、差動信号D1(図21(a)参照)及び差動信号D2(図21(b)参照)の値を示している。光スポットを光検出器で検出しうる最大の半径を1としたとき、半径を0.75、0.5、0.25と変えた場合の差動信号である。差動信号D1が0.2から−0.2になるまでの移動時間は、半径が大きい方が短いことがわかる。これは半径が大きい方が、がz軸を通過する近傍での移動速度が速いためである。このように、実施例の移動時間計測部24が計測する移動時間は、光スポットがz軸を通過する近傍での移動時間を意味する。なお、説明のために光走査の軌跡が円形であるとしたが、楕円であっても同様の説明が成り立つことは明らかである。 FIG. 21 shows the values of the differential signal D1 (see FIG. 21A) and the differential signal D2 (see FIG. 21B) when the radius of the circular locus is changed. This is a differential signal when the radius is changed to 0.75, 0.5, and 0.25, where 1 is the maximum radius at which the light spot can be detected by the photodetector. It can be seen that the moving time from when the differential signal D1 changes from 0.2 to −0.2 is shorter when the radius is larger. This is because the larger the radius is, the faster the moving speed is in the vicinity of passing through the z axis. As described above, the moving time measured by the moving time measuring unit 24 of the embodiment means the moving time in the vicinity of the light spot passing through the z axis. It should be noted that although the optical scanning locus is circular for the sake of explanation, it is clear that the same explanation is applicable even if the optical scanning locus is elliptical.

実施例4では、コントローラ40が、位相差計測部23の計測する位相差計測値△θxz、及び移動時間計測部24が計測する移動時間△Tx及び△Tzの情報を元に、光の走査軌跡の形状を推定する。本発明者らは、位相差計測値△θxz、及び移動時間△Tx及び△Tzの3つの情報から、光の走査軌跡の形状を推定できることを見出した。 In the fourth embodiment, the controller 40 scans the light based on the phase difference measurement value Δθxz measured by the phase difference measuring unit 23 and the moving times ΔTx and ΔTz measured by the moving time measuring unit 24. Estimate the shape of. The present inventors have found that the shape of the scanning locus of light can be estimated from three pieces of information of the phase difference measurement value Δθxz and the movement times ΔTx and ΔTz.

ここで、これら3つの値から軌跡を推定できる理由について説明する。位相差計測値△θxzは、光スポットがx軸を通過してからz軸を通過するまでの位相差である。光の走査軌跡が円であるとき、△θxzは90°となる。ここで図22(a)のように、軌跡がx軸またはz軸の方向に伸縮した楕円になった場合を考える。この場合にも△θxzは90°となってしまう。そのため、△θxzの情報だけでは、軌跡を推定することはできない。 Here, the reason why the trajectory can be estimated from these three values will be described. The phase difference measurement value Δθxz is the phase difference from when the light spot passes the x axis to when it passes the z axis. When the light scanning locus is a circle, Δθxz is 90°. Here, consider the case where the locus becomes an ellipse that expands and contracts in the x-axis or z-axis direction as shown in FIG. Also in this case, Δθxz becomes 90°. Therefore, the trajectory cannot be estimated only by the information of Δθxz.

次に、移動時間△Txは光スポットがx軸を通過する近傍での移動時間、移動時間△Tzは光スポットがz軸を通過する近傍での移動時間であった。光の走査軌跡が円であるとき、△Txと△Tzは同一の値となる。ここで図22(b)のように、軌跡が楕円であり、楕円の長軸がxz平面で45°傾いている場合を考える。楕円の長軸がxz平面で45°傾いているとき、△Txと△Tzは同一値となる。更に、楕円の長軸・短軸の長さによっては、円の場合の△Txと△Tzと同一値となる条件が存在する。即ち、移動時間△Tx及び△Tzの情報だけでは、軌跡を推定することはできない。 Next, the moving time ΔTx was the moving time near the light spot passing the x axis, and the moving time ΔTz was the moving time near the light spot passing the z axis. When the light scanning locus is a circle, ΔTx and ΔTz have the same value. Here, consider a case where the locus is an ellipse and the major axis of the ellipse is inclined by 45° in the xz plane as shown in FIG. When the major axis of the ellipse is inclined by 45° in the xz plane, ΔTx and ΔTz have the same value. Furthermore, depending on the lengths of the major and minor axes of the ellipse, there are conditions under which the values of ΔTx and ΔTz in the case of a circle are the same. That is, the trajectory cannot be estimated only by the information on the movement times ΔTx and ΔTz.

しかし、位相差計測値△θxz、及び移動時間△Tx及び△Tzの3つの情報を用いれば、光の走査軌跡の形状を推定できる。まず簡単のために、軌跡が円であることを判断することを考える。軌跡が円であるとき、位相差計測値△θxzが90°になる。このとき、軌跡はx軸及びz軸を長軸、短軸とする楕円になる。更に、軌跡が円であるとき、△Txと△Tzは同一値となる。このとき、軌跡はxz平面で45°傾いていた軸を長軸、短軸とする楕円になる。即ち、両者を満たすのはxz平面の原点を中心とする円に限定される。更に、△Txの情報と、既知である駆動信号の駆動周波数の情報から、x軸を通過する際の速度を算出可能であるため、円の半径も算出可能である。 However, the shape of the scanning locus of light can be estimated by using the three pieces of information of the phase difference measurement value Δθxz and the movement times ΔTx and ΔTz. First, for simplicity, consider determining that the trajectory is a circle. When the locus is a circle, the phase difference measurement value Δθxz becomes 90°. At this time, the locus becomes an ellipse with the x-axis and the z-axis as the major axis and the minor axis. Further, when the locus is a circle, ΔTx and ΔTz have the same value. At this time, the locus becomes an ellipse whose major axis and minor axis are the axes inclined by 45° in the xz plane. That is, both are limited to a circle centered on the origin of the xz plane. Further, since the speed when passing the x-axis can be calculated from the information of ΔTx and the information of the driving frequency of the known driving signal, the radius of the circle can also be calculated.

次に、任意の楕円形状を推定することを考える。楕円の長軸の長さを2a、長軸の長さを2b、長軸の傾きをθとおいたとき、任意のa、b、θから決定される楕円形状を推定することを考える。一例として、a=1、b=0.6、θ=30°の楕円を考える。この楕円は図22(c)に示すような形状となる。 Next, let us consider estimating an arbitrary elliptical shape. When the length of the long axis of the ellipse is 2a, the length of the long axis is 2b, and the inclination of the long axis is θ, it is considered to estimate an elliptical shape determined from arbitrary a, b, and θ. As an example, consider an ellipse with a=1, b=0.6, and θ=30°. This ellipse has a shape as shown in FIG.

このとき、位相差計測値△θxzは楕円の形状が決まれば一意に決まる。また、移動時間△Txと△Tzについても、楕円の形状と閾値が決まれば一意に決まる、即ち、楕円の軌跡の形状と、(θxz、△Tx、△Tz)という3変数の組合せは一意に決まる。 At this time, the phase difference measurement value Δθxz is uniquely determined if the shape of the ellipse is determined. Also, the moving times ΔTx and ΔTz are uniquely determined if the shape of the ellipse and the threshold value are determined, that is, the shape of the locus of the ellipse and the combination of the three variables (θxz, ΔTx, ΔTz) are unique. Decided.

即ち、(θxz、△Tx、△Tz)の3変数から、光走査軌跡の形状を算出することが可能である。なお、軌跡の形状を算出するにあたり、コントローラ40が3変数と形状の対応関係を記憶していてもよいし、コントローラ40が軌跡の形状を推定するアルゴリズムを有していてもよい。 That is, the shape of the optical scanning locus can be calculated from the three variables (θxz, ΔTx, ΔTz). When calculating the shape of the trajectory, the controller 40 may store the correspondence between the three variables and the shape, or the controller 40 may have an algorithm for estimating the shape of the trajectory.

実施例4の光走査装置1におけるコントローラ40のフローチャートを図23に示す。実施例1のフローチャートである図16と共通のステップについては同一の番号を付し、説明を省略する。 FIG. 23 shows a flowchart of the controller 40 in the optical scanning device 1 of the fourth embodiment. The same steps as those in FIG. 16, which is the flowchart of the first embodiment, are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

実施例1のフローチャートである図16との差異は、ステップS1007の代わりにステップS1016になるとともに、ステップS1010でYesの場合の後の処理が異なる。ここでは差異のあるステップに関して説明を行う。 The difference from FIG. 16 which is the flowchart of the first embodiment is step S1016 instead of step S1007, and the subsequent processing in the case of Yes in step S1010 is different. Here, the different steps will be described.

ステップS1016においてコントローラ40は、表示フレームの切替りに同期して、位相差計測部23から位相差計測値△θ1、△θ2、△θxzを取得する。更に、移動時間計測部24から移動時間△Tx、△Tzを取得する(ステップS1016)。ステップS1016の後、コントローラ40は取得回数がN回になったか否かを判断する(ステップS1008)。 In step S1016, the controller 40 acquires the phase difference measurement values Δθ1, Δθ2, and Δθxz from the phase difference measuring unit 23 in synchronization with the switching of the display frame. Further, the moving times ΔTx and ΔTz are acquired from the moving time measuring unit 24 (step S1016). After step S1016, the controller 40 determines whether or not the number of acquisition times has reached N (step S1008).

また、算出した位相差計測値の平均値△θavgと△θtgtの差の絶対値が所定の閾値△θth未満である場合(ステップS1010でYesの場合)には、共振状態にあると判断する。共振状態にあると判断した後、本実施例では引き続いて光走査軌跡の推定を行う。 If the absolute value of the difference between the calculated average value Δθavg of the phase difference measurement value and Δθtgt is less than the predetermined threshold value Δθth (Yes in step S1010), it is determined that the resonance state exists. In this embodiment, after it is determined that the optical scanning locus is in the resonance state, the optical scanning locus is continuously estimated.

ステップS1010でYesの場合、コントローラ40は(θxz、△Tx、△Tz)の3変数から、光走査軌跡の形状を推定する(ステップS1017)。このとき、(θxz、△Tx、△Tz)の3変数もN回計測しているので、それぞれの平均値を算出してから光走査軌跡の推定を行ってもよい。 If Yes in step S1010, the controller 40 estimates the shape of the optical scanning locus from the three variables (θxz, ΔTx, ΔTz) (step S1017). At this time, since three variables (θxz, ΔTx, ΔTz) are also measured N times, the optical scanning locus may be estimated after calculating the average value of each.

続いて、コントローラ40は、光走査軌跡にずれがあるかを判断する(ステップS1018)。光走査軌跡にずれがある場合(ステップS1018でYesの場合)、コントローラ40はリマッピング制御部21に対して歪み補正関数の変更を指示する(ステップS1019)。 Subsequently, the controller 40 determines whether or not there is a deviation in the optical scanning locus (step S1018). If there is a deviation in the optical scanning locus (Yes in step S1018), the controller 40 instructs the remapping control unit 21 to change the distortion correction function (step S1019).

光走査軌跡にずれがない場合(ステップS1018でNoの場合)には、ステップS1012に進む。以降は、光走査装置1が動作を終了する際のフローであり、実施例1の場合と同様である。 If there is no deviation in the optical scanning locus (No in step S1018), the process advances to step S1012. The subsequent flow is the flow when the optical scanning device 1 finishes its operation, and is the same as the case of the first embodiment.

次に、実施例4による効果について説明する。実施例4は実施例1の機能を含んでいるため、実施例1で得られる効果は実施例4においても得られる。ここではそれ以外の、実施例4に特有の効果について述べる。 Next, the effect of the fourth embodiment will be described. Since the fourth embodiment includes the functions of the first embodiment, the effects obtained by the first embodiment can be obtained by the fourth embodiment. Here, other effects specific to the fourth embodiment will be described.

実施例4では、共振状態を維持した上で、光の走査軌跡の推定を行い、必要に応じて歪み補正関数の変更を行っている。実施例4の効果は、投影画像の歪みを良好に補正できる点である。本発明者らは、温度や経時変化などの要因で共振周波数が大きく変わった場合に、それに合わせて駆動周波数を変更したとしても、投影画像の歪みが変化しうることを見出した。この理由は幾つかの要因の組合せであるが、一例をあげれば、温度によって導光路102の剛性など機械的な特性の変化が主要因となって共振周波数が変化した場合、増幅部40の周波数特性は変化しない。従って同じ共振状態にあっても、駆動信号から光スポットの変位までの伝達関数は同一とならない。この結果、特に共振周波数の変化が大きい場合において、実施例1では投影画像の歪みが生じうる。 In the fourth embodiment, the scanning state of the light is estimated while maintaining the resonance state, and the distortion correction function is changed as necessary. The effect of the fourth embodiment is that the distortion of the projected image can be satisfactorily corrected. The present inventors have found that when the resonance frequency changes significantly due to factors such as temperature and aging, the distortion of the projected image can change even if the drive frequency is changed accordingly. The reason for this is a combination of several factors. To give an example, when the resonance frequency changes due to a change in mechanical characteristics such as the rigidity of the light guide path 102 due to temperature, the frequency of the amplification section 40 changes. The characteristics do not change. Therefore, even in the same resonance state, the transfer functions from the drive signal to the displacement of the light spot are not the same. As a result, in the first embodiment, distortion of the projected image may occur especially when the change in the resonance frequency is large.

これに対し、実施例4では、2つの差動信号D1及びD2を用いて、位相差計測値△θxz、移動時間△Tx及び△Tzを計測する。そしてこれら3つの計測結果から、光走査の軌跡を推定する。光走査の軌跡を推定することは、投影像の歪みを推定していることに他ならない。実施例4では、歪み補正関数を変更することで、投影像の歪みを補正している。駆動パラメータを変更せずに歪み補正関数で補正を行うことにより、投影像の歪みの補正を瞬時に反映させることができるメリットがある。 On the other hand, in the fourth embodiment, the phase difference measurement value Δθxz and the moving times ΔTx and ΔTz are measured using the two differential signals D1 and D2. Then, the trajectory of the optical scanning is estimated from these three measurement results. Estimating the trajectory of optical scanning is nothing but estimating the distortion of the projected image. In the fourth embodiment, the distortion of the projected image is corrected by changing the distortion correction function. By performing the correction with the distortion correction function without changing the drive parameter, there is an advantage that the correction of the distortion of the projected image can be instantly reflected.

なお、実施例4では、投影像の歪みの補正を歪み補正関数で行う構成としたが、駆動信号の駆動パラメータで補正しても構わない。例えば、第一の可変ゲイン2005における倍率、第二の可変ゲイン2006における倍率、及び第二の正弦波の位相差△θdrvを変更しても構わない。 In the fourth embodiment, the distortion of the projected image is corrected by the distortion correction function, but the distortion may be corrected by the drive parameter of the drive signal. For example, the magnification in the first variable gain 2005, the magnification in the second variable gain 2006, and the phase difference Δθ drv of the second sine wave may be changed.

次に、実施例4の第一の変形例について述べる。実施例4の第一の変形例は、光検出器110に位置ずれがあった場合に対応するための実施の形態である。光走査部10の構造を小型化した場合に、光検出器110の位置ずれが生じうる。 Next, a first modified example of the fourth embodiment will be described. The first modification of the fourth embodiment is an embodiment for coping with the case where the photodetector 110 is displaced. When the structure of the optical scanning unit 10 is miniaturized, the positional deviation of the photodetector 110 may occur.

光走査中に光検出器110で検出される光スポットを図25に示す。SP3は光スポットの大きさを示しており、SP3−0は光スポットの中心を示している。また、O’は軌跡の中心を示している。位置ずれが発生した場合、図25からわかるように、光スポットの一部が光検出器110の受光面の外部に出てしまう。 FIG. 25 shows a light spot detected by the photodetector 110 during the optical scanning. SP3 indicates the size of the light spot, and SP3-0 indicates the center of the light spot. Further, O'indicates the center of the locus. When the positional deviation occurs, as can be seen from FIG. 25, a part of the light spot goes out of the light receiving surface of the photodetector 110.

これを回避する一つの構成は、プリズム109と光検出器110を大きくして、位置ずれがあった場合でも光検出器110で光スポットを受光可能にする構成である。しかしこの場合には光走査部10が大きくなってしまうデメリットがある。また、光検出器110までの光路長が伸びるため、光検出器110上での光スポットのサイズが小さくなる。実施例1及び実施例2で採用している差動信号は、光スポットが面積を有することを利用しているため、光スポットのサイズは大きい方が好ましい。 One configuration for avoiding this is a configuration in which the prism 109 and the photodetector 110 are made large so that the photodetector 110 can receive a light spot even if there is a positional deviation. However, in this case, there is a disadvantage that the optical scanning unit 10 becomes large. Moreover, since the optical path length to the photodetector 110 is extended, the size of the light spot on the photodetector 110 is reduced. Since the differential signals employed in the first and second embodiments utilize the fact that the light spot has an area, it is preferable that the size of the light spot is large.

そこで本変形例では、光検出器110に位置ずれがあった場合であっても実施例2の場合と同様の構成にて、コントローラ40からの指示内容の変更によって位置ずれに対応する。 Therefore, in the present modification, even if the photodetector 110 has a positional shift, the positional shift is dealt with by changing the instruction content from the controller 40 with the same configuration as in the second embodiment.

ここで説明のため、以下の(数14)及び(数15)で定義される単純差動信号E1、E2を考える。 For the sake of explanation, consider the simple differential signals E1 and E2 defined by the following (Equation 14) and (Equation 15).

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

図26は実施例4の構成にて光検出器110に位置ずれがあった場合に、光走査の位相を変化させたときの単純差動信号、差動信号を示す図である(図4と同様に、光走査の軌跡は原点を中心とする円であるとする)。グラフの各系列は、軌跡の半径を変えた場合の信号の値である。図26(a−1)は第一の単純差動信号E1、(a−2)は第二の単純差動信号E2、(b−1)は第一の差動信号D1、(b−2)は第二の差動信号D2である。また(c−1)及び(c−2)は比較のために、プリズム109と光検出器110を大きくして、位置ずれがあった場合でも光検出器110で光スポットを受光可能にした場合の差動信号を示している。 FIG. 26 is a diagram showing a simple differential signal and a differential signal when the phase of optical scanning is changed when the photodetector 110 is displaced in the configuration of the fourth embodiment (FIG. 4 and FIG. Similarly, the optical scanning locus is assumed to be a circle centered on the origin). Each series in the graph is a signal value when the radius of the trajectory is changed. 26(a-1) is a first simple differential signal E1, (a-2) is a second simple differential signal E2, (b-1) is a first differential signal D1, (b-2). ) Is the second differential signal D2. For comparison (c-1) and (c-2), the prism 109 and the photodetector 110 are made large for comparison so that the photodetector 110 can receive a light spot even if there is a positional deviation. The differential signal of is shown.

図26を説明する上で、第一の単純差動信号E1、第一の差動信号D1を例に説明する。光検出器110に位置ずれがない場合、第一の差動信号D1は光走査の位相が0°と180°でゼロクロスする。一方、光検出器110に位置ずれがある場合、図26からわかるように、単純差動信号の場合には光走査の位相が0°と180°で異なる値を取るが、正規化を行っている差動信号D1やD2では、光走査の位相が0°と180°で同じ値を取る。そして(b−1)と(c−1)を見比べて分かるように、正規化を行っていることで、位置ずれにより光スポットの一部が光検出器110の受光面の外部に出てしまった場合でも、その影響を補正することができている。この結果、位相差の計測や移動時間の計測が可能になる。以下、本変形例における計測の詳細について説明する。 In describing FIG. 26, the first simple differential signal E1 and the first differential signal D1 will be described as an example. When the photodetector 110 is not displaced, the first differential signal D1 is zero-crossed when the optical scanning phases are 0° and 180°. On the other hand, when the photodetector 110 has a positional deviation, as can be seen from FIG. 26, in the case of a simple differential signal, the optical scanning phase has different values between 0° and 180°, but normalization is performed. The differential signals D1 and D2 that are present have the same value when the optical scanning phase is 0° and 180°. Then, as can be seen by comparing (b-1) and (c-1), by performing the normalization, a part of the light spot goes out of the light receiving surface of the photodetector 110 due to the positional deviation. Even if it does, the effect can be corrected. As a result, it is possible to measure the phase difference and the moving time. The details of the measurement in this modification will be described below.

光検出器110に位置ずれがあった場合、図26(b−1)からわかるように、光走査の位相が0°と180°のときの差動信号D1の値は、ゼロではない。これは、光走査の位相が0°と180°のときに光スポットが分割軸によって2等分されるわけではないためである。しかし、位置ずれの方向と大きさがわかれば、光走査の位相が0°と180°のときの差動信号D1の値は決定できる。 When the photodetector 110 is misaligned, the value of the differential signal D1 is not zero when the optical scanning phases are 0° and 180°, as can be seen from FIG. 26(b-1). This is because the light spot is not bisected by the split axis when the optical scanning phases are 0° and 180°. However, if the direction and magnitude of the positional deviation are known, the value of the differential signal D1 when the optical scanning phase is 0° and 180° can be determined.

即ち、光走査部10の組み立て時に光検出器110に位置ずれがあった場合、組み立て時に光走査の位相が0°と180°のときの差動信号D1の値D1−0をコントローラ40に記憶しておく。また、同様に、組み立て時に光走査の位相が90°と270°のときの差動信号D2の値D2−0をコントローラ40に記憶しておく。更に、本変形例の差動信号生成部32ではこれら4つの信号に関して、以下の(数16)及び(数17)の演算を行い、第一の差動信号D1’及び第二の差動信号D2’を出力する。 That is, when the photodetector 110 is displaced when the optical scanning unit 10 is assembled, the controller 40 stores the value D1-0 of the differential signal D1 when the optical scanning phases are 0° and 180° during assembly. I'll do it. Similarly, the value D2-0 of the differential signal D2 when the optical scanning phases are 90° and 270° is similarly stored in the controller 40 during assembly. Further, the differential signal generation unit 32 of the present modified example performs the following operations of (Expression 16) and (Expression 17) on these four signals to obtain the first differential signal D1′ and the second differential signal. D2' is output.

Figure 2020095114
Figure 2020095114

Figure 2020095114
Figure 2020095114

以上の構成により、実施例2の場合と同様に、位相差の計測や移動時間の計測が可能になる。本変形例の効果は、光走査部10の組み立て時に光検出器110に位置ずれがあった場合でも、位相差の計測や移動時間の計測が可能になり、画像の良好な表示が可能である点である。特に、差動信号を生成する際に正規化を行っていることで、光スポットの一部が光検出器110の受光面の外部に出てしまう場合にも対応できる。その結果、プリズム109と光検出器110を大きくする必要がなく、光走査部10を小型化できる。 With the above configuration, it is possible to measure the phase difference and the moving time, as in the case of the second embodiment. The effect of this modification is that the phase difference and the movement time can be measured even if the photodetector 110 is displaced during the assembly of the optical scanning unit 10, and a good image can be displayed. It is a point. In particular, by normalizing the differential signal when it is generated, it is possible to deal with a case where a part of the light spot goes out of the light receiving surface of the photodetector 110. As a result, it is not necessary to enlarge the prism 109 and the photodetector 110, and the optical scanning unit 10 can be downsized.

4分割ディテクタである光検出器110の代わりに、位置を検出するデバイスPSDを用いる構成と比較して、本実施例は上述した観点での効果を有する。PSDは受光した光の重心を出力するデバイスであるため、光スポットの一部がPSDの受光面の外部に出てしまう場合には位置検出ができなくなる。 Compared with the configuration using the device PSD that detects the position instead of the photodetector 110 that is the four-division detector, the present embodiment has the effect from the viewpoint described above. Since the PSD is a device that outputs the center of gravity of the received light, the position cannot be detected when a part of the light spot goes out of the light receiving surface of the PSD.

そのため、PSDを用いる場合には、位置ずれがあった場合でもPSD受光面上で光スポット全体が受光されるようにする必要があり、光走査部10が大型化してしまう。実施例4の光走査装置1の本来の特徴は光走査部10を小型にできる点であるので、本変形例によれば、その特徴を生かしたまま、位相差計測や移動時間計測を行って、適切な映像表示を行うことができる。 Therefore, in the case of using the PSD, it is necessary to receive the entire light spot on the PSD light receiving surface even if there is a positional deviation, and the optical scanning unit 10 becomes large. Since the original feature of the optical scanning device 1 of the fourth embodiment is that the optical scanning unit 10 can be made compact, according to this modification, phase difference measurement and movement time measurement can be performed while keeping the feature. , It is possible to display an appropriate image.

次に、実施例4の第二の変形例について述べる。実施例2では、光検出器110で受光する光の波長について特に限定しなかった。実施例2では例えば、可視光領域の光である赤、緑、青の各色の混ざった光を受光してもよい。しかしながらその場合、表示する映像が全領域で黒であった場合、位相差計測や移動時間計測ができなくなってしまう。本変形例はこの課題を解決するための実施の形態である。 Next, a second modification of the fourth embodiment will be described. In the second embodiment, the wavelength of the light received by the photodetector 110 is not particularly limited. In the second embodiment, for example, light in the visible light range, which is a mixture of red, green, and blue colors, may be received. However, in that case, if the displayed image is black in the entire area, it becomes impossible to measure the phase difference and the moving time. This modification is an embodiment for solving this problem.

第二の変形例では、光源部1101に設けられた赤外の波長のレーザを、常時(即ち映像を表示している最中)、点灯させる。また、光検出器110は、赤外の光のみを選択的に受光する。これは、光検出器110が赤外の光のみに感度を有してもよいし、光検出器110が赤外の光のみを通過する光学的なフィルタを有していてもよい。 In the second modified example, the laser of the infrared wavelength provided in the light source unit 1101 is turned on at all times (that is, while displaying an image). Further, the photodetector 110 selectively receives only infrared light. This means that the photodetector 110 may be sensitive only to infrared light, or the photodetector 110 may have an optical filter that passes only infrared light.

これにより、人間の眼には視認できない波長の光を用いて、映像表示中の位相差計測や移動時間計測が可能である。表示する映像が全領域で黒である期間も、赤外の光は照射し続けているので、位相差計測や移動時間計測が可能である。そのため、表示する映像が全領域で黒である状態から、何らかの映像に切替ったタイミングでも、良好な映像表示が可能になる。 As a result, it is possible to measure the phase difference and the moving time during image display by using light having a wavelength that cannot be visually recognized by human eyes. Since infrared light continues to be radiated even during a period in which the displayed image is black in all areas, phase difference measurement and movement time measurement are possible. Therefore, a good image can be displayed even at the timing when the image to be displayed is black in the entire area and is switched to any image.

なお、以上の説明では赤外の波長のレーザを常時、点灯させるとしたが、差動信号で検出するのは光スポットが光検出器110の分割軸を通過するタイミングであるので、そのタイミングの前後でのみ点灯し、それ以外の期間は消灯していてもよい。 In the above description, the laser having the infrared wavelength is always turned on. However, since it is the timing when the light spot passes the split axis of the photodetector 110 that is detected by the differential signal, the timing It may be turned on only before and after, and turned off during other periods.

また、実施例4の第三の変形例について述べる。実施例4の第二の変形例は、赤外のレーザを用いる構成であったが、その場合には赤外のレーザを搭載する必要があり、コストアップにつながる。そこで本実施例では、赤外のレーザを用いることなく、表示する映像が全領域で黒であった場合であっても位相差計測や移動時間計測を可能にする。 Further, a third modification of the fourth embodiment will be described. The second modification of the fourth embodiment has a configuration using an infrared laser, but in that case, an infrared laser needs to be mounted, which leads to an increase in cost. Therefore, in the present embodiment, it is possible to measure the phase difference and the moving time without using an infrared laser even when the displayed image is black in the entire area.

第三の変形例では、光源部1101に設けられた青色のレーザを、光スポットが光検出器110の分割軸を通過するタイミングの前後でのみ点灯し、それ以外の期間は消灯する。本変形例の発光制御部22は、表示画像格納メモリ33から供給される階調データ(R、G、B)を受け取り、それに基づいてレーザの発光を制御する、更に、光スポットが光検出器110の分割軸を通過するタイミングの前後では、階調データ(R、G、B)の値によらずに必ず青色のレーザを発光させる。その際、青色のレーザの発光強度は、輝度が十分に低いものとする。 In the third modification, the blue laser provided in the light source unit 1101 is turned on only before and after the timing when the light spot passes through the split axis of the photodetector 110, and turned off during the other periods. The light emission control unit 22 of the present modification receives the gradation data (R, G, B) supplied from the display image storage memory 33, and controls the laser light emission based on the grayscale data (R, G, B). Before and after the timing of passing the division axis of 110, the blue laser is always emitted regardless of the value of the gradation data (R, G, B). At that time, the emission intensity of the blue laser has a sufficiently low luminance.

本変形例は、赤、緑、青の三色のうち、人間の眼の感度が青色に対して最も低いことを利用している。本変形例によれば、位相差計測や移動時間計測を行うのに最低限必要なタイミングのみ、青色レーザを低輝度で発光させる。これにより、人間の眼に視認させることなく、映像表示中の位相差計測や移動時間計測が可能である。表示する映像が全領域で黒である期間であっても、位相差計測や移動時間計測が可能である。そのため、赤外のレーザを用いることなく、実施例2の第二の変形例と同様の効果を実現できる。 This modification utilizes the fact that among the three colors of red, green, and blue, the human eye has the lowest sensitivity to blue. According to this modification, the blue laser is caused to emit light with a low luminance only at the minimum timing required to perform the phase difference measurement and the moving time measurement. As a result, it is possible to measure the phase difference and the moving time during the display of the image without being visually recognized by the human eye. Even during the period in which the displayed image is black in the entire area, the phase difference measurement and the movement time measurement can be performed. Therefore, the same effect as the second modification of the second embodiment can be realized without using the infrared laser.

実施例4の第四の変形例について述べる。本変形例は、光走査部の構成にのみ、実施例2と差異がある。本変形例における光走査部には符号13を付す。実施例2の光走査部10が光走査部13に置き換わる以外の構成は、実施例2と共通である。 A fourth modification of the fourth embodiment will be described. This modification is different from the second embodiment only in the configuration of the optical scanning unit. The optical scanning unit in this modification is denoted by reference numeral 13. The configuration is the same as that of the second embodiment except that the light scanning unit 10 of the second embodiment is replaced with the light scanning unit 13.

本変形例の光走査部13の構造を図28に示す。実施例2の構成ではプリズム109が配置される位置はレンズ104の先であったが、本変形例ではレンズ104の前である。導光路102がファイバである場合、ファイバを出射した光は平行光でなく拡散光となる。そのため、光検出器110上の光スポットは、実施例2と同様に面積を持つ。そのため、本変形例の構成でも、実施例2と同様の位相差計測及び移動時間計測が可能である。 FIG. 28 shows the structure of the optical scanning unit 13 of this modification. In the configuration of the second embodiment, the position where the prism 109 is arranged is ahead of the lens 104, but in this modification, it is before the lens 104. When the light guide path 102 is a fiber, the light emitted from the fiber is not parallel light but diffused light. Therefore, the light spot on the photodetector 110 has an area as in the second embodiment. Therefore, even with the configuration of this modification, the same phase difference measurement and movement time measurement as in the second embodiment can be performed.

実施例4の第五の変形例について述べる。本変形例は、ヘッドマウントディスプレイに用いる場合に用いる場合の構成であり、実施例2とは光走査部の構成にのみ、差異がある。本変形例における光走査部には符号14を付す。実施例2の光走査部10が光走査部14に置き換わる以外の光走査装置の構成は、実施例2と共通である。また、本変形例の光走査装置は、導光板15と組み合わせて用いられる。なお、導光板15は光走査装置2に含まれると考えても構わない。 A fifth modification of the fourth embodiment will be described. This modification is a configuration for use in a head mounted display, and is different from the second embodiment only in the configuration of the optical scanning unit. The optical scanning unit in this modification is denoted by reference numeral 14. The configuration of the optical scanning device is the same as that of the second embodiment except that the optical scanning unit 10 of the second embodiment is replaced with the optical scanning unit 14. Further, the optical scanning device of this modification is used in combination with the light guide plate 15. The light guide plate 15 may be considered to be included in the optical scanning device 2.

本変形例の光走査部14及び導光板15について、図28を用いて説明する。光走査部14は、プリズム109及び光検出器110を光走査部14から除外した以外は、実施例2の構成である図2と同様である。 The optical scanning unit 14 and the light guide plate 15 of this modification will be described with reference to FIG. The optical scanning unit 14 has the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG. 2 except that the prism 109 and the photodetector 110 are excluded from the optical scanning unit 14.

導光板15は、導光板15に入射した光が導光板15の内部で全反射するように反射する第一の偏向部151と、導光板15の内部で全反射した光を観察者の瞳71に向かって出射する第二の偏向部152を含む。第一の偏向部151は例えば、光反射膜にて構成される。このような導光板においては、第一の偏向部151によって反射される光L1だけでなく、第一の偏向部151を通過する光L2も存在すること本発明者らは見出した。 The light guide plate 15 includes a first deflecting unit 151 that reflects the light incident on the light guide plate 15 so that the light is totally reflected inside the light guide plate 15, and the light that is totally reflected inside the light guide plate 15 of the observer's pupil 71. It includes a second deflecting portion 152 that emits toward. The first deflecting unit 151 is composed of, for example, a light reflecting film. The present inventors have found that in such a light guide plate, not only the light L1 reflected by the first deflecting unit 151 but also the light L2 passing through the first deflecting unit 151 exists.

本変形例においては、第一の偏向部151を通過する光L2を受光するように、光検出器110を導光板15の先に配置する。即ち、導光路102と前記導光板15の入射部の直線状に、光検出器110を配置する。本実施例2のプリズム109も、本変形例の第一の偏向部151も、入射光を映像表示用の光と、本発明のための検出用の光とに分岐している点は共通である。即ち、本変形例の構成でも、実施例2と同様の効果を実現できる。 In this modification, the photodetector 110 is arranged in front of the light guide plate 15 so as to receive the light L2 passing through the first deflecting unit 151. That is, the photodetector 110 is arranged in a straight line between the light guide path 102 and the incident portion of the light guide plate 15. Both the prism 109 of the second embodiment and the first deflecting unit 151 of the present modification are common in that the incident light is split into the image display light and the detection light for the present invention. is there. That is, with the configuration of this modification, the same effect as that of the second embodiment can be realized.

次に、実施例4の第六の変形例について述べる。図31は、導光路102の出射端102aの変位の軌跡を示している。Aで示す範囲は所定の有効範囲であり、映像を表示する領域に対応する。実施例4の構成では、有効範囲Aの範囲外ではレーザを消灯する構成としたが、本変形例では図31においてB1、B2、B3及びB4で示す領域の前後においても、レーザを点灯する。この領域でのレーザ点灯の強度は、表示画像格納メモリ33が出力する階調データ(R、G、B)に依らず、高輝度で発光する。この光を検出光と呼ぶ。有効範囲Aの範囲外の光は、レンズ111を通過した後に機械的な構造(図示しない)により遮光されるものとする。 Next, a sixth modification of the fourth embodiment will be described. FIG. 31 shows a locus of displacement of the emission end 102a of the light guide path 102. The range indicated by A is a predetermined effective range and corresponds to the area for displaying the image. In the configuration of the fourth embodiment, the laser is turned off outside the effective range A, but in the present modification, the laser is turned on before and after the regions indicated by B1, B2, B3, and B4 in FIG. The intensity of laser lighting in this region does not depend on the gradation data (R, G, B) output from the display image storage memory 33, and light is emitted with high brightness. This light is called detection light. Light outside the effective range A is shielded by a mechanical structure (not shown) after passing through the lens 111.

これらB1乃至B4の領域は、図30と比較して分かるように、走査軌跡が光検出器110の分割軸を通過する前後に対応していることがわかる。即ち、B1乃至B4の領域で検出光を発光することで、実施例1における位相差計測が可能である。これにより、共振状態であるか否かを検出することができる。差動信号は正規化を行っているとはいえ、発光輝度が高いほどS/Nは有利である。本変形例でのB1乃至B4の領域での発光強度は階調データ(R、G、B)に依存せずに高輝度であるため、実施例4と比較して、より正確な位相差計測が可能になる。 As can be seen from comparison with FIG. 30, these regions B1 to B4 are found to correspond to the scanning trajectory before and after passing through the division axis of the photodetector 110. That is, the phase difference measurement in the first embodiment can be performed by emitting the detection light in the areas B1 to B4. This makes it possible to detect whether or not it is in a resonance state. Although the differential signal is normalized, the S/N is more advantageous as the emission brightness is higher. Since the emission intensity in the regions B1 to B4 in this modification has high brightness without depending on the gradation data (R, G, B), more accurate phase difference measurement is performed as compared with the fourth embodiment. Will be possible.

このように、画像の表示を行っている最中(即ちステップS1006の後、ステップS1012でYesとはならない状態)において、走査軌跡が所定の領域内である期間に画像の前記表示または前記撮像を行い、走査軌跡が所定の領域でない期間に発光制御部22は検出光の発光を行う。そして検出光に関して差動信号を生成し、位相差計測を行うことが可能である。これにより、より正確な位相差計測が可能になり、共振周波数の変化に対して駆動周波数を高精度に追従させることができる。なお、以上で説明した、実施例4の第二の変形例乃至第五の変形例は、実施例1にも同様に適用可能である。 As described above, while the image is being displayed (that is, after step S1006, the state is not Yes in step S1012), the image display or the image capturing is performed during a period in which the scanning locus is within the predetermined region. Then, the light emission control unit 22 emits the detection light during the period when the scanning locus is not in the predetermined region. Then, it is possible to generate a differential signal with respect to the detection light and measure the phase difference. As a result, more accurate phase difference measurement can be performed, and the drive frequency can be made to follow the change in the resonance frequency with high accuracy. The second to fifth modified examples of the fourth embodiment described above can be similarly applied to the first embodiment.

このように実施例4によれば、映像を表示する機能を有する光走査装置において、適切に画像を表示することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to properly display an image in the optical scanning device having a function of displaying an image.

次に、実施例5の光走査装置の構成について説明する。
以上の実施例では4分割の光検出器を用いて、分割軸を通過するタイミングを検出する構成であったが、4分割の光検出器を用いない構成も可能である。実施例5は4分割の光検出器を用いない実施の形態である。
Next, the configuration of the optical scanning device of the fifth embodiment will be described.
In the above-described embodiment, the four-division photodetector is used to detect the timing of passing through the division axis. However, the four-division photodetector may not be used. Example 5 is an embodiment in which a four-division photodetector is not used.

実施例5の光走査部17の構造を図32に示す。実施例1の構成図である図2と共通の構成要素については同一の番号を付し、説明を省略する。反射体112a及び反射体112bは、レンズ104に取り付けられ、映像を表示中の出射光の一部を反射する。検出用導波路113a及び検出用導波路113bは、反射体112a及び反射体112bで反射された光を取り込む。検出用導波路113は、例えばシングルモードやマルチモードの光ファイバである。 FIG. 32 shows the structure of the optical scanning unit 17 of the fifth embodiment. The same components as those in FIG. 2 which is the configuration diagram of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The reflector 112a and the reflector 112b are attached to the lens 104, and reflect a part of the emitted light when displaying an image. The detection waveguide 113a and the detection waveguide 113b take in the light reflected by the reflector 112a and the reflector 112b. The detection waveguide 113 is, for example, a single mode or multimode optical fiber.

反射体及び検出用導光路は、紙面に垂直な方向にも配置される。図33(a)はレンズ104と反射体112a、112b、1112c、112dの位置関係を示している。また図33(b)は光走査部17の断面図であり、検出用導光路113a、113b、113c、113dの位置関係を示している。 The reflector and the light guide path for detection are also arranged in a direction perpendicular to the paper surface. FIG. 33A shows the positional relationship between the lens 104 and the reflectors 112a, 112b, 1112c, 112d. Further, FIG. 33B is a cross-sectional view of the optical scanning unit 17, showing a positional relationship between the detection light guide paths 113a, 113b, 113c, 113d.

図32から明らかなように、xy平面の原点を振動部101の中心に取った場合、x軸及びy軸上に反射体及び検出用導波路が配置されている。この結果、光の走査軌跡がx軸及びy軸を通過するタイミングで、検出用導光路で受光される光量は最大となる。 As is clear from FIG. 32, when the origin of the xy plane is taken as the center of the vibrating portion 101, the reflector and the detection waveguide are arranged on the x axis and the y axis. As a result, the amount of light received by the detection light guide path becomes maximum at the timing when the scanning locus of light passes through the x-axis and the y-axis.

実施例5の光走査装置はピーク検出回路を有する(図示しない)。ピーク検出回路では、各々の検出用導光路に関して、受光光量が最大となるタイミングを検出する。検出用導光路113aの受光光量が最大となるタイミングと検出用導光路113bの受光光量が最大となるタイミングの論理和を取った信号を出力する。この信号は図16(b)の波形と同一となる。即ち、実施例1における位相差計測部23の論理和回路2306の出力信号と同等の信号となる。同様にピーク検出回路32は、検出用導光路113cの受光光量が最大となるタイミングと検出用導光路113dの受光光量が最大となるタイミングの論理和を取った信号も出力する。この信号は図16(d)の波形と同一となる。即ち、実施例1における位相差計測部23の論理和回路2313の出力信号と同等の信号となる。 The optical scanning device of the fifth embodiment has a peak detection circuit (not shown). The peak detection circuit detects the timing at which the amount of received light becomes maximum for each of the detection light guide paths. A signal is output that is the logical sum of the timing at which the amount of received light at the detection light guide path 113a is maximized and the timing at which the amount of received light at the detection light guide path 113b is maximized. This signal has the same waveform as that shown in FIG. That is, it becomes a signal equivalent to the output signal of the logical sum circuit 2306 of the phase difference measuring unit 23 in the first embodiment. Similarly, the peak detection circuit 32 also outputs a signal that is the logical sum of the timing when the amount of received light in the detection light guide path 113c is maximum and the timing when the amount of received light in the detection light guide path 113d is maximum. This signal has the same waveform as that shown in FIG. That is, it becomes a signal equivalent to the output signal of the logical sum circuit 2313 of the phase difference measuring unit 23 in the first embodiment.

このように、実施例5の構成によれば、4分割の光検出器を用いなくても、同様の信号を生成可能である。実施例5の位相差計測回路28は、実施例1の構成である図14に対して、ゼロクロス検出回路232及びゼロクロス検出回路234をなくし、代わりにピーク検出回路の2つの出力信号を接続すればよい。これにより、実施例1と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the configuration of the fifth embodiment, it is possible to generate the same signal without using the four-division photodetector. The phase difference measuring circuit 28 of the fifth embodiment differs from the phase difference measuring circuit 28 of the first embodiment shown in FIG. 14 in that the zero-cross detection circuit 232 and the zero-cross detection circuit 234 are eliminated and the two output signals of the peak detection circuit are connected instead. Good. Thereby, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

次に、実施例5の変形例について述べる。本変形例の光走査部18の構造を図34に示す。実施例5の構造である図32との差異は、検出用導光路114a、114b、114c、114dである。検出用導光路113c及び113dは図39の場合と同様に図示しないが、図33(a)と同様に4方向に配置されている。 Next, a modification of the fifth embodiment will be described. FIG. 34 shows the structure of the optical scanning unit 18 of this modification. 32, which is the structure of the fifth embodiment, is the detection light guide paths 114a, 114b, 114c, and 114d. The detection light guide paths 113c and 113d are not shown in the same manner as in FIG. 39, but are arranged in four directions as in FIG. 33(a).

検出用導光路114a、114b、114c、114dはテーパ付きの光ファイバであり、図34に示すようにテーパの断面が反射体112a、112b、112c、112dの方向を向くように配置されている。これにより、検出用導光路で受光する光量を向上することができる。この結果、S/Nが向上し、より正確な位相差計測が可能になる。 The detection light guide paths 114a, 114b, 114c, 114d are tapered optical fibers, and are arranged so that their tapered cross sections face the directions of the reflectors 112a, 112b, 112c, 112d as shown in FIG. Thereby, the amount of light received by the detection light guide path can be improved. As a result, the S/N is improved and more accurate phase difference measurement can be performed.

次に、実施例6の光走査装置の構成について説明する。
以上の実施例では、分割軸を通過するタイミングを検出する構成であったが、共振周波数のずれや光の走査軌跡のずれを検出する方法は、分割軸を通過するタイミングの検出に限定されない。
Next, the configuration of the optical scanning device of the sixth embodiment will be described.
In the above embodiments, the timing of passing the split axis is detected, but the method of detecting the shift of the resonance frequency or the shift of the scanning locus of light is not limited to the detection of the timing of passing the split axis.

実施例6は、実施例4の構成をベースとして、別の方法で共振周波数のずれや光の走査軌跡のずれを検出する実施の形態である。図35は光走査部16を備えた光走査装置4を示すブロック図である。なお、実施例1のブロック図である図1と共通の構成要素については同一の番号を付し、説明を省略する。実施例1との構成上の差異は光走査部19と、差動信号生成部32と位相差計測部23が省略され、光走査部19内に設けられた光検出器115からの信号はコントローラ40に入力される。 Example 6 is an embodiment in which the deviation of the resonance frequency and the deviation of the scanning locus of light are detected by another method based on the configuration of Example 4. FIG. 35 is a block diagram showing the optical scanning device 4 including the optical scanning unit 16. The same components as those in FIG. 1, which is the block diagram of the first embodiment, are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference in configuration from the first embodiment is that the optical scanning unit 19, the differential signal generating unit 32, and the phase difference measuring unit 23 are omitted, and the signal from the photodetector 115 provided in the optical scanning unit 19 is a controller. 40 is input.

本変形例の光走査部19の構造を図36に示す。実施例4との差異は、光検出器115及び集光レンズ116である。図37は光検出器115の構造を示している。図37の点線は、光検出器115上に投影される光の理想的な走査軌跡を図示したものである。またAで示す範囲は所定の有効範囲であり、映像を表示する領域に対応する。実施例6の光検出器115は、領域C1、C2、C3、C4のみに受光面がある。理想的な状態(即ち共振周波数などの駆動パラメータが適切に設定されている状態)において、光スポットの中心が領域C1、C2、C3、C4内に位置するタイミングにて、レーザを点灯する。以下、このタイミングのことを「走査軌跡上の所定のタイミング」と称する。 FIG. 36 shows the structure of the optical scanning unit 19 of this modification. The difference from the fourth embodiment is the photodetector 115 and the condenser lens 116. FIG. 37 shows the structure of the photodetector 115. The dotted line in FIG. 37 illustrates an ideal scanning locus of light projected on the photodetector 115. The range indicated by A is a predetermined effective range, and corresponds to the area for displaying a video. The photodetector 115 of the sixth embodiment has a light receiving surface only in the regions C1, C2, C3, and C4. In an ideal state (that is, a state in which drive parameters such as resonance frequency are appropriately set), the laser is turned on at the timing when the center of the light spot is located within the regions C1, C2, C3, and C4. Hereinafter, this timing is referred to as "predetermined timing on the scanning locus".

駆動周波数が共振周波数と一致しているとき、光検出器115上に投影される光の走査軌は図37の点線と一致するため、走査軌跡上の所定のタイミングにてレーザを発光すれば、4つの受光面すべてで光が検出される。 When the drive frequency matches the resonance frequency, the scanning trajectory of the light projected on the photodetector 115 matches the dotted line in FIG. 37, so if the laser is emitted at a predetermined timing on the scanning trajectory, Light is detected on all four light-receiving surfaces.

一方、駆動周波数が共振周波数と一致していないときには、例えば振幅が低下するため、走査軌跡上の前記所定のタイミングにてレーザを発光しても、4つの受光面すべてで光が検出されなくなる。また、光の走査軌跡にずれが生じた場合には、4つの受光面のいくつかでのみ光が検出されたり、光が検出されるタイミングが走査軌跡上の前記所定のタイミングからずれたりする。 On the other hand, when the drive frequency does not match the resonance frequency, for example, the amplitude decreases, so that even if the laser is emitted at the predetermined timing on the scanning locus, light is not detected on all four light receiving surfaces. Further, when the scanning locus of the light is deviated, the light is detected only on some of the four light receiving surfaces, or the timing at which the light is detected deviates from the predetermined timing on the scanning locus.

即ち、実施例6の光検出器115のような構成でも、共振周波数のずれや光の走査軌跡のずれを検出することが可能である。例えば、共振周波数のずれを検出した場合には、映像表示を中断して、共振周波数を変更してもよい。また光の走査軌跡のずれを検出した場合には、第一の可変ゲイン2005における倍率、第二の可変ゲイン2006における倍率、及び第二の正弦波の位相差△θdrvを変更してもよい。これら駆動信号のパラメータの変更が完了し適切な映像表示が行われている状態では、4つの受光面すべてで光が検出される。従って適切な映像表示が行われているか否かの検出が可能である。 That is, even with the configuration like the photodetector 115 of the sixth embodiment, it is possible to detect the shift of the resonance frequency and the shift of the scanning locus of light. For example, when the deviation of the resonance frequency is detected, the image display may be interrupted and the resonance frequency may be changed. Further, when the deviation of the scanning locus of light is detected, the magnification in the first variable gain 2005, the magnification in the second variable gain 2006, and the phase difference Δθ drv of the second sine wave may be changed. .. In the state in which the parameters of these drive signals have been changed and proper image display is being performed, light is detected on all four light receiving surfaces. Therefore, it is possible to detect whether or not an appropriate image display is being performed.

実施例6の場合であっても、画像の表示を行っている最中に(言い換えれば、画像の表示を中断することなく)、共振周波数のずれや光の走査軌跡のずれを監視することができる。 Even in the case of the sixth embodiment, it is possible to monitor the deviation of the resonance frequency and the deviation of the scanning locus of light while displaying the image (in other words, without interrupting the display of the image). it can.

実施例6の場合、光検出器により共振周波数のずれを検出するタイミングは、画像の前記表示または前記撮像を行っている最中ではないが、画像の前記表示または前記撮像を行うための前記光走査を行っている期間中と言うことができる。 In the case of the sixth embodiment, the timing at which the deviation of the resonance frequency is detected by the photodetector is not during the display or the image pickup of the image, but the light for the image display or the image pickup is performed. It can be said that the scanning is being performed.

実施例6では光検出器115として図37に示す構成で説明したが、光検出器の構成には様々な変形例が考えられる。 In the sixth embodiment, the photodetector 115 has been described with the configuration shown in FIG. 37, but various modifications can be considered in the configuration of the photodetector.

例えば、光検出器115の受光面は図38に示すように、映像を表示する領域Aの辺に沿った領域C5及びC6であっても構わない。または、図39に示すように、光検出器115は領域D1、D2、D3、D4に受光面を有する構成であっても構わない。図39と図30を見比べてわかるように、領域D1、D2、D3、D4は実施例4の光検出器110の分割軸に沿っている。そのため、領域D1、D2、D3、D4を通過するタイミングや、領域D1、D2、D3、D4に幅があることを利用して通過する際の移動速度を検出することが可能である。即ち、実施例1や実施例2と同様に、共振周波数のずれや光の走査軌跡のずれを検出し、適切に補正することができる。 For example, the light receiving surface of the photodetector 115 may be areas C5 and C6 along the sides of the area A for displaying an image, as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 39, the photodetector 115 may have a structure having a light receiving surface in the regions D1, D2, D3, and D4. As can be seen by comparing FIGS. 39 and 30, the regions D1, D2, D3, and D4 are along the division axis of the photodetector 110 of the fourth embodiment. Therefore, it is possible to detect the timing of passing through the areas D1, D2, D3, and D4 and the moving speed when passing through the areas D1, D2, D3, and D4, which are wide. That is, similarly to the first and second embodiments, it is possible to detect the deviation of the resonance frequency and the deviation of the scanning locus of light and appropriately correct the deviation.

更に、光検出器115の受光面は、図38の領域D1と領域D3を合わせた、斜め45°の直線状のラインセンサであってもよい。その場合であっても前記ラインセンサを通過するタイミングを検出できるため、実施例1と同様に共振周波数のずれを検出し、適切に補正することができる。 Further, the light receiving surface of the photodetector 115 may be a linear line sensor having an oblique angle of 45°, which is obtained by combining the areas D1 and D3 in FIG. Even in that case, since the timing of passing through the line sensor can be detected, the deviation of the resonance frequency can be detected and appropriately corrected as in the first embodiment.

あるいは、光検出器115はPSDであっても構わない。PSDの場合には、光の走査軌跡そのものを検出できるので、実施例1や実施例2と同様に、共振周波数のずれや光の走査軌跡のずれを検出し、適切に補正することができる。 Alternatively, the photodetector 115 may be a PSD. In the case of PSD, since the light scanning locus itself can be detected, the resonance frequency deviation or the light scanning locus deviation can be detected and appropriately corrected as in the first and second embodiments.

実施例6及びその変形例における光検出器は、受光面の面積が小さい光検出器か、または、光スポットの一部が受光面の外部に出てしまう場合には位置検出ができなくなるPSDを使用している。これらの構成では、集光レンズ116を設けて光スポットを小さくすることで、より正確な検出が可能になる。従って、実施例6及びその変形例では、プリズム109にて偏向された光L2が光検出器115に到達するまでの間に、集光レンズ116を設けることが好ましい。 The photodetector in the sixth embodiment and its modified example is a photodetector having a small light receiving surface area, or a PSD in which position detection cannot be performed when a part of a light spot goes out of the light receiving surface. I'm using it. In these configurations, by providing the condenser lens 116 to reduce the light spot, more accurate detection becomes possible. Therefore, in Example 6 and its modification, it is preferable to provide the condenser lens 116 before the light L2 deflected by the prism 109 reaches the photodetector 115.

以上の実施例における光走査装置は、少なくとも映像を表示する機能を有する構成であった。本発明は、映像を撮影する機能を有する場合にも同様に適用可能である。その場合の効果は、映像撮像を中断することなく、導光路102の共振状態を維持して適切な映像撮像を継続することができる点である。本発明の効果のうち、映像表示特有の効果を除いて、映像撮像の場合にも同様の効果が得られることは明らかである。 The optical scanning device in the above-described embodiment has at least the function of displaying an image. The present invention can be similarly applied to the case where the image capturing function is provided. The effect in that case is that the resonance state of the light guide path 102 can be maintained and appropriate image pickup can be continued without interrupting image pickup. Of the effects of the present invention, it is clear that the same effects can be obtained in the case of image capturing, except for the effects specific to image display.

また、ドットずれ補正処理を行う走査方式として、実施例1と実施例2の場合で説明したが、光走査の軌跡はこれらに限らない。また、位相差計測による共振状態の維持や移動速度計測による光走査の軌跡の推定についても、光走査の軌跡はこれらに限らない。これらに共通する特徴としては、X軸、Y軸ともに共振を用いていることが挙げられる。そのため、両軸の駆動信号は共通の周波数成分を有している。 Further, the scanning method for performing the dot shift correction processing has been described in the case of the first and second embodiments, but the loci of optical scanning are not limited to these. In addition, the trajectory of optical scanning is not limited to the above when maintaining the resonance state by measuring the phase difference or estimating the trajectory of optical scanning by measuring the moving speed. A feature common to these is that resonance is used for both the X axis and the Y axis. Therefore, the drive signals for both axes have a common frequency component.

また、角度補正部2101と座標計算部2102は説明のためにブロックを分けて説明したが、同一であってもよい。これは(数7)乃至(数10)をまとめた演算を1つのブロックで行うことも可能であることから、明らかである。 Further, although the angle correction unit 2101 and the coordinate calculation unit 2102 have been described by dividing the blocks for the sake of explanation, they may be the same. This is clear from the fact that it is possible to carry out the operation in which (Equation 7) to (Equation 10) are put together in one block.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、また上述した変形例の他にも様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than the above-described modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, other configurations can be added/deleted/replaced.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Further, each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Further, the above-described respective configurations, functions and the like may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function. Information such as a program, a table, and a file that realizes each function can be placed in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, and a DVD.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those that are considered necessary for explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. In practice, it may be considered that almost all configurations are connected to each other.

1…光走査装置
10…光走査部
11…照明部
12…受光部
20…駆動信号生成部
21…リマッピング制御部
22…発光制御部
23…位相差計測部
24…移動時間計測部
33…表示画像格納メモリ
40…コントローラ
41…記憶部
42…入出力制御回路
50…外部制御装置
70…ヘッドマウントディスプレイ
71…瞳
101…振動部
102…導光路
103…接着部
104…レンズ
105…筐体
106…支持部材
107…電気配線
108…分波部
109…プリズム
110…光検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Optical scanning device 10... Optical scanning part 11... Illumination part 12... Light receiving part 20... Drive signal generation part 21... Remapping control part 22... Emission control part 23... Phase difference measuring part 24... Moving time measuring part 33... Display Image storage memory 40... Controller 41... Storage unit 42... Input/output control circuit 50... External control device 70... Head mount display 71... Pupil 101... Vibrating unit 102... Light guide path 103... Adhesive unit 104... Lens 105... Housing 106... Support member 107...Electrical wiring 108...Demultiplexing unit 109...Prism 110...Photodetector

Claims (20)

出射光によって画像の表示または撮像を行う光走査装置であって、
入射した光を導いて出射端から前記出射光を出射する導光路と、
前記出射光が所定の走査軌跡を繰り返し描くように前記出射端を振動させる振動部と、
前記出射光の発光を制御する発光制御部と、
前記出射光の一部を検出する光検出器と、
前記所定の軌跡に関わる走査座標を生成する走査座標生成部と、
前記走査座標に対応して前記振動部を駆動するための駆動信号として、振幅が変調された正弦波を生成する駆動信号生成部と、
前記走査座標を用いて前記画像の座標を計算して画像座標として出力する座標計算部と、を有し、
前記画像座標の半径及び前記画像座標の偏角の少なくとも一方は、前記走査座標の半径及び前記走査座標の偏角に依存することを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device for displaying or picking up an image by using emitted light,
A light guide path that guides the incident light and emits the emitted light from the emission end,
A vibrating portion that vibrates the emission end so that the emission light repeatedly draws a predetermined scanning locus,
A light emission control unit for controlling the emission of the emitted light,
A photodetector for detecting a part of the emitted light,
A scanning coordinate generation unit that generates scanning coordinates related to the predetermined locus,
As a drive signal for driving the vibrating unit corresponding to the scanning coordinates, a drive signal generation unit that generates a sine wave whose amplitude is modulated,
A coordinate calculation unit that calculates the coordinates of the image using the scanning coordinates and outputs the coordinates as image coordinates,
At least one of the radius of the image coordinates and the argument of the image coordinates depends on the radius of the scanning coordinates and the argument of the scanning coordinates.
請求項1に記載の光走査装置であって、
前記座標計算部は、
前記走査座標に対して、歪みを補正するための所定の演算を行って前記画像座標を算出し、
前記所定の演算は、前記走査座標の半径及び前記走査座標の偏角を引数とする関数であることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1, wherein
The coordinate calculator is
The image coordinates are calculated by performing a predetermined calculation for correcting the distortion on the scanning coordinates,
The optical scanning device, wherein the predetermined calculation is a function that takes a radius of the scanning coordinate and a deviation angle of the scanning coordinate as arguments.
請求項1に記載の光走査装置であって、
前記振動部は2つの駆動軸を有し、
前記2つの駆動軸に関する前記駆動信号の振幅の変調が異なり、
前記走査座標を元に角度を補正するための計算を行い、補正角度として出力する角度補正部を更に有し、
前記座標計算部は、
前記補正角度を用いて画像の座標を計算して画像座標として出力し、
前記走査座標の偏角をθdrv、前記補正角度をθcalcとし、前記補正角度に関する計算を以下の数式で表したとき、
θcalc=θdrv+f(θdrv、rdrv)+C
関数f(θ、r)はθに関する周期π[rad]の周期関数であることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1, wherein
The vibrating part has two drive shafts,
The amplitude modulation of the drive signal with respect to the two drive axes is different,
A calculation for correcting the angle based on the scanning coordinates is further provided, and an angle correction unit for outputting the correction angle is further provided,
The coordinate calculator is
Output the image coordinates by calculating the image coordinates using the correction angle,
When the deflection angle of the scanning coordinates is θdrv and the correction angle is θcalc, the calculation relating to the correction angle is represented by the following mathematical expression:
θcalc=θdrv+f(θdrv, rdrv)+C
The optical scanning device, wherein the function f(θ, r) is a periodic function of a period π [rad] with respect to θ.
請求項1に記載の光走査装置であって、
前記振動部は2つの駆動軸を有し、
前記2つの駆動軸に関する前記駆動信号の振幅の変調が異なり、
前記走査座標を元に角度を補正するための計算を行い、補正角度として出力する角度補正部を更に有し、
前記座標計算部は、
前記補正角度を用いて画像の座標を計算して画像座標として出力し、
前記走査座標の偏角をθdrv、前記補正角度をθcalcとし、前記補正角度に関する計算を以下の数式で表したとき、
θcalc=f(θdrv、rdrv)+C
前記光検出器が検出する検出信号を用いて前記定数Cを調整することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1, wherein
The vibrating part has two drive shafts,
The amplitude modulation of the drive signal with respect to the two drive axes is different,
A calculation for correcting the angle based on the scanning coordinates is further provided, and an angle correction unit for outputting the correction angle is further provided,
The coordinate calculator is
Output the image coordinates by calculating the image coordinates using the correction angle,
When the deflection angle of the scanning coordinates is θdrv and the correction angle is θcalc, the calculation relating to the correction angle is represented by the following mathematical expression:
θcalc=f(θdrv, rdrv)+C
An optical scanning device, wherein the constant C is adjusted using a detection signal detected by the photodetector.
出射光によって画像の表示または撮像を行う光走査装置であって、
入射した光を導いて出射端から前記出射光を出射する導光路と、
前記出射光が所定の走査軌跡を繰り返し描くように前記出射端を振動させる振動部と、
前記出射光の発光を制御する発光制御部と、
前記出射光の一部を検出する光検出器と、
前記振動部を駆動するための駆動信号として、振幅が変調された正弦波を生成する駆動信号生成部と、
所定の制御を行う制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記画像の表示または前記撮像を行うための光走査を行っている期間中に前記光検出器が検出する検出信号に応じて前記駆動信号の駆動パラメータの変更を指示することを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device for displaying or picking up an image by using emitted light,
A light guide path that guides the incident light and emits the emitted light from the emission end,
A vibrating portion that vibrates the emission end so that the emission light repeatedly draws a predetermined scanning locus,
A light emission control unit for controlling the emission of the emitted light,
A photodetector for detecting a part of the emitted light,
As a drive signal for driving the vibrating section, a drive signal generating section that generates a sine wave whose amplitude is modulated,
And a control unit that performs predetermined control,
The control unit is
Optical scanning characterized by instructing a change of a drive parameter of the drive signal in accordance with a detection signal detected by the photodetector during a period of performing the optical scanning for displaying the image or performing the imaging. apparatus.
請求項5に記載の光走査装置であって、
表示画像を格納する表示画像格納部と、
所定の演算に基づき前記画像の座標を計算して画像座標として出力する座標計算部と、を更に有し、
前記発光制御部は、
前記座標計算部が出力する前記画像座標及び前記表示画像格納部から読み出した前記表示画像に基づいて前記出射光の発光を制御し、
前記制御部は、前記検出信号を用いて前記出射光の前記走査軌跡を推定し、
前記座標計算部における前記所定の演算は、前記制御部からの信号に応じて変化することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
A display image storage unit for storing a display image,
A coordinate calculation unit for calculating the coordinates of the image based on a predetermined calculation and outputting as image coordinates,
The light emission control unit,
Controlling the emission of the emitted light based on the image coordinates output by the coordinate calculation unit and the display image read from the display image storage unit;
The control unit estimates the scanning locus of the emitted light using the detection signal,
The optical scanning device, wherein the predetermined calculation in the coordinate calculation unit changes according to a signal from the control unit.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記導光路の前記出射端から出射された前記出射光の戻り光を検出する受光部と、
所定の演算に基づき前記画像の座標を計算して画像座標として出力する座標計算部と、を更に有し、
前記制御部は、
前記座標計算部が出力する前記画像座標に基づいて前記受光部で検出された前記戻り光に関連した情報を撮像画像として、前記検出信号を用いて前記出射光の前記走査軌跡を推定し、
前記座標計算部における前記所定の演算は、前記制御部からの信号に応じて変化することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
A light-receiving unit that detects return light of the emitted light emitted from the emission end of the light guide path,
A coordinate calculation unit for calculating the coordinates of the image based on a predetermined calculation and outputting as image coordinates,
The control unit is
Information related to the return light detected by the light receiving unit based on the image coordinates output by the coordinate calculation unit is taken as an imaged image, and the scanning locus of the emitted light is estimated using the detection signal,
The optical scanning device, wherein the predetermined calculation in the coordinate calculation unit changes according to a signal from the control unit.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記光検出器は、
前記検出信号として、前記画像の前記表示または前記撮像を行っている最中の光の一部を検出することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The photodetector is
An optical scanning device, wherein as the detection signal, a part of light during the display or the image pickup of the image is detected.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記駆動パラメータは、前記正弦波の周波数であることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The optical scanning device, wherein the drive parameter is a frequency of the sine wave.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記光検出器は、2以上の受光面を有することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
An optical scanning device, wherein the photodetector has two or more light receiving surfaces.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記光検出器は、2以上の受光面が隣接した構造を有し、
隣接する前記受光面を隔てる辺のうちの少なくとも一辺が、前記振動部が振動する軸に対応していることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The photodetector has a structure in which two or more light receiving surfaces are adjacent to each other,
At least one of the sides separating the adjacent light receiving surfaces corresponds to an axis on which the vibrating section vibrates.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記光検出器は、2以上の受光面が隣接した構造を有し、
前記光検出器において検出される光の強度中心が、隣接する前記受光面を隔てる辺を通過するタイミングを検出する位相差計測部を更に有し、
前記制御部は、
前記位相差計測部が検出した前記タイミングにおける前記正弦波の位相が所定の位相となるように、前記駆動パラメータの変更を指示することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The photodetector has a structure in which two or more light receiving surfaces are adjacent to each other,
The intensity center of the light detected in the photodetector further comprises a phase difference measuring unit for detecting the timing of passing a side separating the adjacent light receiving surfaces,
The control unit is
The optical scanning device is configured to instruct to change the drive parameter so that the phase of the sine wave at the timing detected by the phase difference measuring unit becomes a predetermined phase.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記光検出器は、隣接する4つの受光面からなる構造を有し、
前記光検出器において検出される光の強度中心が、隣接する前記受光面を隔てる辺を通過する際の移動速度を計測する移動時間計測部と、
前記光検出器において検出される光の強度中心が、隣接する前記受光面を隔てる辺を通過するタイミングを検出する位相差計測部と、を更に有し、
前記制御部は、
前記タイミング及び前記前記移動速度に基づき、前記走査軌跡を推定することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The photodetector has a structure consisting of four adjacent light-receiving surfaces,
A moving time measuring unit for measuring a moving speed when the intensity center of light detected by the photodetector passes through a side separating the adjacent light receiving surfaces,
The intensity center of the light detected in the photodetector further has a phase difference measuring unit for detecting the timing of passing a side separating the adjacent light receiving surfaces,
The control unit is
An optical scanning device, wherein the scanning locus is estimated based on the timing and the moving speed.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記光検出器は、隣接する4つの受光面からなる構造を有し、
前記4つの受光面からの信号をA、B、C、Dとしたとき、
前記検出信号は、
数1で表される第一の差動信号D1または数2で表される第二の差動信号D2であることを特徴とする光走査装置。
Figure 2020095114
Figure 2020095114
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The photodetector has a structure consisting of four adjacent light-receiving surfaces,
When the signals from the four light receiving surfaces are A, B, C and D,
The detection signal is
An optical scanning device characterized by being a first differential signal D1 represented by Formula 1 or a second differential signal D2 represented by Formula 2.
Figure 2020095114
Figure 2020095114
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記出射光の一部を分岐して前記光検出器に導くプリズムと、
前記導光路を出射した前記出射光を拡大投影するレンズと、を更に有し、
前記プリズムは、
前記レンズを通過する前の前記出射光の一部または前記レンズを通過した後の前記出射光の一部を分岐することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
A prism that branches a part of the emitted light and guides it to the photodetector,
A lens for enlarging and projecting the emitted light emitted from the light guide path,
The prism is
An optical scanning device, characterized in that a part of the emitted light before passing through the lens or a part of the emitted light after passing through the lens is branched.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記導光路を出射した前記出射光を所定の入射部より入射して、観察者の瞳に向かって出射する導光板を更に有し、
前記光検出器は、
前記導光路と前記導光板の入射部とを結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The emitted light emitted from the light guide path is further incident from a predetermined incident part, and further has a light guide plate that emits toward the observer's pupil.
The photodetector is
An optical scanning device, which is arranged on a straight line connecting the light guide path and an incident portion of the light guide plate.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記出射光の一部を取り込む検出用導光路を更に有し、
前記光検出器は、
前記検出用導光路より伝播する光を検出することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
Further having a detection light guide path for capturing a part of the emitted light,
The photodetector is
An optical scanning device, which detects light propagating from the detection light guide path.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記制御部は、
前記走査軌跡が所定の領域内である期間に前記画像の表示または撮像を行い、
前記発光制御部は、
前記走査軌跡が前記所定の領域でない期間に前記出射光の発光を行い、
前記検出信号は、前記出射光を前記光検出器が検出した信号であることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The control unit is
Displaying or picking up the image in a period in which the scanning locus is within a predetermined area,
The light emission control unit,
Emitting the emitted light in a period in which the scanning locus is not the predetermined region,
The optical scanning device, wherein the detection signal is a signal in which the photodetector detects the emitted light.
請求項5に記載の光走査装置であって、
前記出射光は、可視光でない波長または青色の波長を有する検出光を含み、
前記光検出器は、前記検出光の波長の光を選択的に検出することを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5, wherein
The emitted light includes detection light having a wavelength not visible light or a wavelength of blue,
The optical scanning device, wherein the photodetector selectively detects light having a wavelength of the detection light.
入射した光を導いて出射端から前記出射光を出射する導光路と、前記出射光が所定の走査軌跡を繰り返し描くように前記出射端を振動させる振動部と、前記出射光の発光を制御する発光制御部と、前記出射光の一部を検出する光検出器と、前記振動部を駆動するための駆動信号として振幅が変調された正弦波を生成する駆動信号生成部と、所定の制御を行う制御部とを有する光走査装置を用いて、前記出射光によって画像の表示または撮像を行う光走査方法であって、
前記制御部は、
前記画像の表示または撮像を開始するステップと、
前記画像の表示または撮像を行うための光走査を行っている期間中に、前記光検出器が検出する検出信号を用いて前記駆動信号の駆動パラメータの変更が必要か否かを判断するステップと、
前記判断の結果に応じて、前記駆動信号の駆動パラメータの変更を指示するステップと、
を実行することを特徴とする光走査方法。
A light guide path that guides incident light to emit the emitted light from the emission end, a vibrating portion that vibrates the emission end so that the emission light repeatedly draws a predetermined scanning locus, and controls emission of the emission light. A light emission control unit, a photodetector that detects a part of the emitted light, a drive signal generation unit that generates a sine wave whose amplitude is modulated as a drive signal for driving the vibration unit, and a predetermined control. An optical scanning method for displaying or picking up an image by the emitted light using an optical scanning device having a control unit for performing,
The control unit is
Starting displaying or capturing the image,
A step of determining whether or not it is necessary to change a drive parameter of the drive signal using a detection signal detected by the photodetector during a period of performing optical scanning for displaying or capturing the image; ,
A step of instructing to change a drive parameter of the drive signal according to a result of the determination;
An optical scanning method comprising:
JP2018231677A 2018-12-11 2018-12-11 Optical scanning device and optical scanning method Active JP7084293B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018231677A JP7084293B2 (en) 2018-12-11 2018-12-11 Optical scanning device and optical scanning method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018231677A JP7084293B2 (en) 2018-12-11 2018-12-11 Optical scanning device and optical scanning method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020095114A true JP2020095114A (en) 2020-06-18
JP7084293B2 JP7084293B2 (en) 2022-06-14

Family

ID=71084903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018231677A Active JP7084293B2 (en) 2018-12-11 2018-12-11 Optical scanning device and optical scanning method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7084293B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112826492A (en) * 2020-12-29 2021-05-25 上海联影医疗科技股份有限公司 Vibration sensor and medical imaging device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010148764A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Hoya Corp Optical scanning endoscope apparatus, optical scanning endoscope, and optical scanning endoscope processor
JP2014147462A (en) * 2013-01-31 2014-08-21 Hoya Corp Calibration method and scanning type endoscope system
US20140231647A1 (en) * 2010-11-23 2014-08-21 United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Army Compact fiber-based scanning laser detection and ranging system
WO2016151633A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 オリンパス株式会社 Method for measuring scanning trajectory of optical scanning device, scanning trajectory measurement device, and image calibration method
WO2017037781A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-09 オリンパス株式会社 Scanning-type observation device
WO2017222720A1 (en) * 2016-06-24 2017-12-28 Qualcomm Incorporated Systems and methods for light beam position detection
WO2019078058A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-25 株式会社日立産機システム Scanning-type light output device and control method therefor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010148764A (en) * 2008-12-26 2010-07-08 Hoya Corp Optical scanning endoscope apparatus, optical scanning endoscope, and optical scanning endoscope processor
US20140231647A1 (en) * 2010-11-23 2014-08-21 United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Army Compact fiber-based scanning laser detection and ranging system
JP2014147462A (en) * 2013-01-31 2014-08-21 Hoya Corp Calibration method and scanning type endoscope system
WO2016151633A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 オリンパス株式会社 Method for measuring scanning trajectory of optical scanning device, scanning trajectory measurement device, and image calibration method
WO2017037781A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-09 オリンパス株式会社 Scanning-type observation device
WO2017222720A1 (en) * 2016-06-24 2017-12-28 Qualcomm Incorporated Systems and methods for light beam position detection
WO2019078058A1 (en) * 2017-10-18 2019-04-25 株式会社日立産機システム Scanning-type light output device and control method therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112826492A (en) * 2020-12-29 2021-05-25 上海联影医疗科技股份有限公司 Vibration sensor and medical imaging device
CN112826492B (en) * 2020-12-29 2023-08-08 上海联影医疗科技股份有限公司 Vibration sensor and medical imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP7084293B2 (en) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5281923B2 (en) Projection display
KR100998740B1 (en) Optical scanning device, correction method of position of image, and image display device
JP5292464B2 (en) Optical scanning image display device
JP7069640B2 (en) Movable devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, vehicles and optical scanning methods
US10792931B2 (en) Optical deflection apparatus, head-up display apparatus, optical writing unit, image forming apparatus, and object recognition apparatus
JP2008509448A (en) 2D image projection system
US20200389587A1 (en) High dynamic range camera assembly with augmented pixels
US10791286B2 (en) Differentiated imaging using camera assembly with augmented pixels
JP2020003531A (en) Movable device, image projection device, head-up display, laser head lamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
JP2004517350A (en) Scanning display device with fluctuation compensation
JP6463573B1 (en) Endoscopic imaging system
US8096666B2 (en) Laser projector performing laser raster scan using a scanning mirror
US20220299759A1 (en) Light deflector, image projection apparatus, and distance-measuring apparatus
JP7084293B2 (en) Optical scanning device and optical scanning method
JP2014026128A (en) Optical module and scanning type image display device
US10928611B2 (en) Lens module and projector
JP2004517352A (en) Scanning display device having switchable light supply and deflection correction
JP2022078054A (en) Optical deflection device, manufacturing method therefor, image projection device, object recognition device, laser headlamp device, optical writing device, and mobile body
US11947113B2 (en) Movable device, image projection apparatus, head-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
JP2021140007A (en) Optical scanning device and optical scanning method
JP2017090507A (en) Optical scan device and projection device
JP2021071582A (en) Light deflector, image projection device, head-up display, laser head lamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
JP7501309B2 (en) Optical devices, measuring devices, robots, electronic devices and modeling devices
JPWO2020065841A1 (en) Optical scanning device, imaging device, adjusting device for optical scanning device, and adjusting method for optical scanning device
US11327296B2 (en) Light deflector, image projection apparatus, vehicle, and adjusting method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210325

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220301

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220602

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7084293

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150