JP4840058B2 - 光走査装置及びそれを備えた画像表示装置並びに網膜走査型画像表示装置、及び光走査素子の駆動方法 - Google Patents
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Description
まず、画像表示装置1全体構成及び動作について説明する。図1に、本発明の実施形態における画像表示装置1の全体構成を示す。この画像表示装置1は、網膜走査型の画像表示装置であり、その利用者である観察者の瞳孔12に光束を入射させて網膜14上に画像を投影することによって、観察者の眼10の瞳孔12の前方において虚像を視認させるための装置である。
次に、上述のように光束を水平方向に走査するための揺動型光走査素子である光走査素子71について説明する。
まず、光走査素子71の構成について、具体的に説明する。図2は光走査素子71の組立て状態を示す斜視図、図3は光走査素子71の分解斜視図である。図2及び図3に示すように、光走査素子71は、本体部110がベース112に装着されて構成されている。
ここで、第1の梁部140、第2の梁部141及びミラー部120は、上述のように固定枠部116に対して可動する振動体124であり、揺動軸線Lrを中心軸として固有の共振周波数でねじり振動を行う。
第2の梁部141は、上述のようにミラー部120の他側に位置して、揺動軸線Lrを中心として第1の梁部140と対称に形成されており、第1の梁部140によって発生した回転振動がミラー部120を介して伝わる。その結果、第2の梁部141と同様の変位が発生する。すなわち、揺動軸線Lrを中心軸として、弾性部材143は、弾性部材142と略同様に弾性変形して回転振動し、弾性部材145は、弾性部材146と略同様に弾性変形して曲げ振動し、弾性部材147は、弾性部材144と略同様に弾性変形して曲げ振動する。
次に、本実施形態における光走査素子71の駆動方法について説明する。図10は本実施形態における水平走査用の光走査装置として機能する部分の概念的なブロック図を示す。水平走査用の光走査装置としての機能は、上述のように水平走査部70と水平走査するための構成部分を有する信号処理回路21とで構成されるものであり、この信号処理回路21と水平走査駆動回路72とで駆動信号出力部28が構成される。この駆動信号出力部28は、駆動信号Sig5を生成し出力する機能を有しており、この駆動信号Sig5を光走査素子71の圧電素子部150,152に印加することによって、ばね部135を振動させる。
まず、光走査素子71を駆動するための構成について説明する。
次に、光走査素子71の駆動方法について図面を参照して説明する。図11は光走査素子71の起動開始時における各信号波形の状態を示す図、図12は光走査素子71の起動開始時における処理フローである。
21 信号処理回路
28 駆動信号出力部
27 周波数検出回路
55 第1検出部
56 第2検出部
70 水平走査部
71 光走査素子
72 水平走査駆動回路
73 変位状態検出回路
Claims (9)
- 反射面を有するミラー部と、前記ミラー部に連結され、ねじり振動を発生して前記ミラー部を揺動状態にて共振振動させることが可能なばね部とを含み、前記ミラー部の共振振動により入射した光を前記反射面で走査する光走査素子であって、前記ねじり振動による揺動状態での共振振動の共振周波数に対し、低域側の第1共振周波数と高域側の第2共振周波数に、縦振動又は横振動の副次的な共振振動が発生する光走査素子を駆動する光走査装置において、
前記ばね部を振動させる駆動信号を、前記第1共振周波数と前記第2共振周波数との間の周波数であって、前記ねじり振動の共振周波数よりも高い特定周波数で出力した後、前記駆動信号の周波数を前記ねじり振動の共振周波数に移行させる駆動信号出力部を備えた
ことを特徴とする光走査装置。 - 前記ねじり振動の共振周波数を検出する第1検出部を備え、
前記駆動信号出力部は、
前記ねじり振動の共振周波数、前記第1共振周波数及び前記第2共振周波数に応じて前記特定周波数を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 - 前記駆動信号出力部は、
前記ミラー部の振動周波数が前記ねじり振動の共振周波数よりも低い前記第1共振周波数を超える前までは、前記駆動信号を第1電圧で出力し、前記ミラー部の振動周波数が前記第1共振周波数を超えた後、前記駆動信号を前記第1電圧よりも高い第2電圧で出力する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光走査装置。 - 前記駆動信号出力部が前記駆動信号を出力した後、前記ミラー部の振動周波数が前記第1共振周波数を超えるまでの期間として予め設定された期間情報を記憶する記憶部を備え、
前記駆動信号出力部は、前記記憶部に記憶された期間情報に基づいて、前記駆動信号の電圧を前記第1電圧から前記第2電圧へ変更する
ことを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。 - 前記ミラー部の振動周波数が前記第1共振周波数を超えたか否かを検出する第2検出部を備え、
前記駆動信号出力部は、前記第2検出部において前記ミラー部の振動周波数が前記第1共振周波数を超えたときに、前記駆動信号の電圧を前記第1電圧から前記第2電圧へ変更する
ことを特徴とする請求項3に記載の光走査装置。 - 前記光走査素子は、光を反射する反射面を有するミラー部と、このミラー部を一方の側で支持する弾性梁と、この梁の他方の側で前記梁を支持する基体と、少なくとも前記梁の一部分に取り付けられて前記梁を駆動することで、前記ミラー部を振動または揺動させる圧電素子を備えた
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光走査装置。 - 請求項1から6のいずれかに1項に記載の光走査装置を備え、画像に関する画像信号に応じて変調された光束を、前記光走査装置によって2次元方向に走査することで画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
- 請求項1から6のいずれかに1項に記載の光走査装置を備え、画像に関する画像信号に応じて変調された光束を、前記光走査装置によって前記1次方向及び前記2次方向に走査することで、眼の網膜に画像を投影し、画像を表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
- 反射面を有するミラー部と、前記ミラー部に連結され、ねじり振動を発生して前記ミラー部を揺動状態にて共振振動させることが可能なばね部とを含み、前記ミラー部の共振振動により入射した光を前記反射面で走査する光走査素子であって、前記ねじり振動による揺動状態での共振振動の共振周波数に対し、低域側の第1共振周波数と高域側の第2共振周波数に、縦振動又は横振動の副次的な共振振動が発生する光走査素子の駆動方法であって、
前記駆動信号の周波数を前記第1共振周波数と前記第2共振周波数との間の周波数であって、前記ねじり振動の共振周波数よりも高い特定周波数に設定して前記駆動信号の出力を開始するステップと、
前記駆動信号の出力が開始された後、出力している前記駆動信号の周波数を前記ねじり振動の共振周波数に移行させるステップと、
を有することを特徴とする光走査素子の駆動方法。
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