JP2021117273A5

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Publication number: JP2021117273A5
Application number: JP2020008892A
Authority: JP
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2040-01-23

Description

車両に搭載される車両用灯具として、光源から出射された光をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の光偏向器によって走査して、走査光が蛍光体を通過するようにし、配光パターンとして前方に光を投影するものがある。

また、この映像投射装置においては、ＭＥＭＳミラーの共振側の駆動波形が正弦波であるため、光が受光素子で検出される時間から最大振れ角の測定が可能であった。しかしながら、非共振側の場合、ＭＥＭＳミラーが駆動波形通りに動作しているとは限らず、当該装置が振れ角を正確に測定することが難しかった。また、導光器、受光素子の他、振れ角測定用の別光源が必要となり、装置のコストアップにつながっていた。

回動ミラーを共振駆動させつつ、非共振駆動させた場合には、共振駆動のみの場合と比較して共振周波数が変化するため、前記共振駆動信号と前記検出信号との間に位相差が生じる。光偏向器は、信号処理部により当該位相差を取得して、制御部が当該位相差の変化に基づいて回動ミラーの非共振駆動の振幅を算出する。第１センサの感度が低下した場合、共振駆動の振幅が小さくなることがあるが、当該位相差については変化しない。従って、本発明の光偏向器は、位相差の変化を調べて制御に用いることで、簡易な構成で回動ミラーの振幅を検出することができる。

この構成によれば、制御部は、回動ミラーを非共振駆動させるとき、目標振幅と前記位相差に基づいて算出された振幅とを比較する。そして、制御部は、その差が許容値よりも小さい場合、非共振駆動が異常であると判断して光源の出力を停止する等の異常処理を実行する。これにより、光偏向器又は光偏向器を備えた装置は、安全に作動する。

この構成によれば、制御部は、回動ミラーを非共振駆動させる場合、位相差に基づいて振幅を見積り、必要に応じて非共振駆動信号を補正することができる。これにより、第２軸に非共振駆動を検出するセンサを設けて、検出信号を生成する必要がなくなる。

本発明の光偏向器は、非共振駆動信号を補正する際に非共振駆動信号として正弦波状信号を用いることで、リンギング（信号の振動）の発生を抑えることができる。

この構成によれば、光偏向器に第２センサが設けられていることで、光偏向器は、回動ミラーの非共振駆動を検出することができる。また、光偏向器は、前記位相差に基づく方法で非共振駆動の振幅を算出することができるので、両者が整合するように第２センサの感度を補正する。これにより、光偏向器は、第２センサが劣化した場合等に校正を行うことができる。

本発明の光偏向器の制御方法では、駆動信号生成工程にて制御部が回動ミラーの駆動信号を生成し、回動ミラーを共振駆動及び（又は）非共振駆動させる。また、光偏向器に回動ミラーの共振駆動を検出する第１センサが設けられているので、検出信号生成工程にて共振駆動の検出信号が生成される。

回動ミラーを共振駆動させつつ、非共振駆動させた場合には、前記共振駆動信号と前記検出信号との間に位相差が生じる。そこで、位相差取得工程にて当該位相差を取得し、非共振振幅算出工程にて当該位相差の変化に基づき、回動ミラーの非共振駆動の振幅が算出される。従って、本発明に係る制御方法は、位相差の変化を調べて制御に用いることで、簡易な構成で光偏向器を制御することができる。

また、共振センサ１４４及び非共振センサ１４６は、それぞれ少なくとも１つ設けることが好ましい。ＭＥＭＳミラー１３３の主走査方向及び副走査方向の駆動安定性及び差動信号のノイズキャンセリング効果の向上のために、図２に示されるように、共振センサ１４４及び非共振センサ１４６をＹ軸及びＸ軸を中心として線対称にそれぞれ１つずつ設けることがより好ましい。

まず、照明装置１０は、光偏向器１３０のＭＥＭＳミラー１３３の駆動を開始する（ＳＴＥＰ０１）。ここでは、ＭＥＭＳミラー１３３を主走査方向（Ｙ軸方向）に共振駆動させた状態で、光偏向器１０がさらに副走査方向（Ｘ軸方向）の非共振駆動を開始する。

非共振駆動が１周期完了した場合（ＳＴＥＰ０３で「ＹＥＳ」）、照明装置１０は、ＭＥＭＳミラー１３３が共振駆動状態で安定したか否かを判定する（ＳＴＥＰ０４）。ＭＥＭＳミラー１３３が共振駆動状態で安定した場合にはＳＴＥＰ０５に進み、まだ不安定である場合にはＳＴＥＰ０２に戻る（共振駆動状態を維持するまでループ）。

位相差が許容範囲から外れた場合（ＳＴＥＰ０６で「ＮＯ」）、異常処理が行われる（ＳＴＥＰ０７）。この場合、ＭＥＭＳミラー１３３が所望の振幅に到達していないことが考えられるため、照明装置１０は、半導体光源１２０のレーザ光を消灯する、又は出力を低下させる等、安全基準を満たす出力となるように半導体光源１２０を制御する。なお、ここでの許容値は、半導体光源１２０の安全基準を満たす振幅範囲と非共振駆動のみで駆動させたときの振幅範囲のうち、大きい方の振幅に対する位相差値とする。

このように、ＭＥＭＳミラー１３３が共振状態で安定するまでは、共振駆動周波数がセンサ位相変化値に影響を与えることがあるため、照明装置１０は、非共振駆動の異常判定（ＳＴＥＰ０６）は行わず、再度測定を行う。これで、ＭＥＭＳミラー１３３の非共振駆動の振幅を検出する一連の処理を終了する。

上記フローチャート（図３）に示すように、照明装置１０は共振駆動信号と共振センサ信号の位相差を利用して、ＭＥＭＳミラー１３３の非共振駆動の振幅を検出する。共振センサ１４４の感度が低下しても位相差には影響しない（劣化により振幅が低下することはある）ため、高い信頼性を得ることができ、非共振振幅値が変化しても判定が可能となる。また、光偏向器１３０に元々取り付けられている共振センサ１４４を利用するため、振幅を検出する目的の光源や検出器を新たに準備する必要がなく、コスト面でも有利である。