JP5402588B2 - Optical scanning device - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置に関するものである。   The present invention relates to an optical scanning device.

2ミラータイプ(例えば、共振を利用した水平走査用ミラーとガルバノミラー等の垂直走査用ミラーの2つのミラーで描画するタイプ)のスキャンプロジェクターは、光出射部から出射した光を、投影面に対し、水平方向に走査(水平走査:主走査)すると共に、この水平方向の走査速度よりも遅い走査速度で垂直方向に走査(垂直走査:副走査)することで2次元的に走査し、投影面上に画像(映像)を描画するよう構成されている。水平走査用ミラーの回動中心軸を中心とする振れ角(振幅)は、一定である。
このようなスキャンプロジェクターでは、投影面上に画像を描画する際、その投影面までの光路差に起因する歪み、例えば、投影面上に描画された画像の上側と下側とで、横方向(水平方向)の長さが異なる「台形歪み」と呼ばれる歪みが発生するため、補正が必要となる。
Scan projectors of the two-mirror type (for example, a type that draws with two mirrors, a horizontal scanning mirror using resonance and a vertical scanning mirror such as a galvano mirror), emit light emitted from the light emitting unit to the projection surface. In addition to scanning in the horizontal direction (horizontal scanning: main scanning) and scanning in the vertical direction (vertical scanning: sub-scanning) at a scanning speed slower than the horizontal scanning speed, the projection surface An image (video) is drawn on top. The deflection angle (amplitude) about the rotation center axis of the horizontal scanning mirror is constant.
In such a scan projector, when drawing an image on the projection surface, distortion caused by the optical path difference to the projection surface, for example, in the horizontal direction (upper and lower sides of the image drawn on the projection surface) Since distortion called “trapezoidal distortion” having different lengths in the horizontal direction occurs, correction is necessary.

ところで、図26に示すように、スキャンプロジェクター300の光出射部から光を出射した光出射状態でその光を投影面上に2次元的に走査したときの、投影面21上での光の軌跡である複数の描画ライン(走査ライン)141のうち、左描画限界ラインよりも左側の部分および右描画限界ラインよりも右側の部分は、それぞれ、水平走査用ミラーの角速度(速度)が小さく、描画に適さない。このため、投影面21上の左描画限界ラインと右描画限界ラインとの間の領域が、画像を描画することが可能な描画可能領域143として用いられ、その描画可能領域143内に、画像を描画する領域である描画領域142が設定される。すなわち、描画可能領域143は、画像を描画する領域である描画領域142と、画像を描画しない領域である非描画領域とに分けられる。描画領域142は、描画可能領域143の中央部に位置し、長方形(正方形を含む)をなすように設定され、その描画領域142の右側の部分および左側の部分が、非描画領域となる。   By the way, as shown in FIG. 26, the locus of light on the projection surface 21 when the light is two-dimensionally scanned on the projection surface in the light emission state where the light is emitted from the light emitting portion of the scan projector 300. Among the plurality of drawing lines (scanning lines) 141, the left side portion of the left drawing limit line and the right side portion of the right drawing limit line each have a low angular velocity (speed) of the horizontal scanning mirror, and drawing is performed. Not suitable for. For this reason, an area between the left drawing limit line and the right drawing limit line on the projection surface 21 is used as a drawable area 143 in which an image can be drawn, and the image is stored in the drawable area 143. A drawing area 142, which is a drawing area, is set. That is, the drawable area 143 is divided into a drawing area 142 that is an area where an image is drawn and a non-drawing area that is an area where an image is not drawn. The drawing area 142 is located at the center of the drawable area 143 and is set to form a rectangle (including a square). The right and left portions of the drawing area 142 are non-drawing areas.

前記台形歪みを防止(補正)するには、通常は、前記のように、投影面21上に長方形の描画領域142を設定し、光出射部から出射した光がその描画領域142内に投射(照射)されるように光出射部の駆動を制御する。すなわち、描画領域142の範囲で、垂直走査用ミラーの角度および水平走査用ミラーの角度に応じて投影面21上の1画素に相当する時間毎(この時間も描画する位置により異なるためミラーの角度から制御する)に光源の変調を行い、画像を補正して表示(画素密度補正)するのが一般的である。   In order to prevent (correct) the trapezoidal distortion, normally, as described above, the rectangular drawing area 142 is set on the projection surface 21, and the light emitted from the light emitting portion is projected into the drawing area 142 ( The driving of the light emitting part is controlled so that the light is irradiated. That is, within the drawing region 142, every time corresponding to one pixel on the projection surface 21 according to the angle of the vertical scanning mirror and the angle of the horizontal scanning mirror (this time also depends on the drawing position, so the angle of the mirror). In general, the light source is modulated and the image is corrected and displayed (pixel density correction).

しかしながら、水平方向から見たとき、スキャンプロジェクター300から投影面21に向けて出射した光の光軸と投影面とのなす角(角度)が、90°からずれるほど、大きな歪補正が必要となる。例えば、図27に示すように、投影面21に対し、垂直方向の斜め方向から画像を投影する際には、スキャンプロジェクター300から垂直方向に遠い位置ほど、1本の描画ライン141の水平方向の長さ(光出射部から光を出射した光出射状態での投影面上における光の水平方向の振れ幅)が長くなり、これにより、非描画領域が大きくなって、時間開口率(画像の描画を行う期間の割合)が低下し、1画素あたりの輝度が低下してしまい、また、光源の変調の高速化が必要となるという問題があった。   However, when viewed from the horizontal direction, the larger the angle (angle) formed by the optical axis of the light emitted from the scan projector 300 toward the projection surface 21 and the projection surface, the greater the distortion correction is required. . For example, as shown in FIG. 27, when projecting an image from the oblique direction in the vertical direction with respect to the projection plane 21, the position farther from the scan projector 300 in the vertical direction is the horizontal direction of one drawing line 141. The length (the horizontal fluctuation width of the light on the projection surface in the light emitting state where light is emitted from the light emitting portion) is increased, thereby increasing the non-drawing area and the time aperture ratio (image drawing). The ratio of the period during which the light source is performed is reduced, the luminance per pixel is lowered, and the light source needs to be modulated at high speed.

前記の問題を解決する手段として、水平走査用ミラーの回動中心軸を中心とする振れ角(振幅)を可変にし、徐々に変化させる手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
すなわち、図28に示すように、特許文献1のスキャンプロジェクター300では、投影面21に対し、光を走査する際、その光が走査される投影面21上の垂直方向の位置がスキャンプロジェクター300から遠いほど、水平走査用ミラーの振れ角を小さくし、画像の台形歪みを防止している。
また、水平走査用ミラーの駆動周波数は高いので、その水平走査用ミラーとしては、通常、エネルギー効率の良い共振駆動のもの(共振を利用したもの)が用いられている。
As means for solving the above-described problem, a technique has been proposed in which the deflection angle (amplitude) about the rotation center axis of the horizontal scanning mirror is made variable and gradually changed (see, for example, Patent Document 1).
That is, as shown in FIG. 28, in the scan projector 300 of Patent Document 1, when scanning light onto the projection surface 21, the vertical position on the projection surface 21 where the light is scanned is from the scan projector 300. The farther away, the smaller the deflection angle of the horizontal scanning mirror is, and the trapezoidal distortion of the image is prevented.
In addition, since the driving frequency of the horizontal scanning mirror is high, an energy-efficient resonance driving type (using resonance) is usually used as the horizontal scanning mirror.

しかながら、特許文献1のスキャンプロジェクター300では、水平走査用ミラーに供給する電圧信号または電流信号である駆動信号の大きさを変更して、水平走査用ミラーの振れ角を変更するので、駆動信号の大きさ変更すると、それに伴って共振周波数も変化してしまう。これにより、水平走査用ミラーの駆動周波数が共振周波数から外れ、共振駆動を行うことができなくなり、これによって、効率良く駆動することができなくなるという問題がある。   However, in the scan projector 300 of Patent Document 1, the magnitude of the drive signal that is a voltage signal or current signal supplied to the horizontal scanning mirror is changed to change the deflection angle of the horizontal scanning mirror. If the magnitude of is changed, the resonance frequency also changes accordingly. As a result, the driving frequency of the mirror for horizontal scanning deviates from the resonance frequency, so that resonance driving cannot be performed, and there is a problem in that it cannot be driven efficiently.

特開2007−199251号公報JP 2007-199251 A

本発明の目的は、時間開口率を高くしつつ、画像の台形歪みを防止することができ、また、効率良く駆動することができる光走査装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical scanning device that can prevent trapezoidal distortion of an image while increasing the time aperture ratio and can be driven efficiently.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光走査装置は、投影面に対し、光を走査することにより画像を描画するよう構成され、
光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を反射させ、回動可能に設けられた少なくとも1つの反射面を有し、前記光出射部から出射された光を、前記投影面に対し、第1の方向に走査すると共に、前記第1の方向の走査速度よりも遅い走査速度で前記第1の方向に直交する第2の方向に走査することで2次元的に走査する光走査部と、
前記光走査部の作動を制御する制御手段とを備え、
前記光走査部は、所定の大きさおよび所定の周波数の電圧信号または電流信号である駆動信号が供給されることにより、前記第1の方向に走査する反射面を共振駆動する走査機構を有し、
前記制御手段は、前記第1の方向の走査を行うに際し、前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数をそれぞれ互いに異なるタイミングで変更する変更手段を有することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The optical scanning device of the present invention is configured to draw an image by scanning light on a projection surface,
A light emitting portion for emitting light;
Reflecting the light emitted from the light emitting part and having at least one reflecting surface rotatably provided, the light emitted from the light emitting part is directed to the projection surface in a first direction. An optical scanning unit that scans two-dimensionally by scanning in a second direction orthogonal to the first direction at a scanning speed slower than the scanning speed in the first direction;
Control means for controlling the operation of the optical scanning unit,
The optical scanning unit has a scanning mechanism that resonates and drives a reflecting surface that scans in the first direction by being supplied with a drive signal that is a voltage signal or a current signal having a predetermined magnitude and a predetermined frequency. ,
The control means includes changing means for changing the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal at different timings when scanning in the first direction.

これにより、時間開口率を高くしつつ、画像の台形歪みを防止することができ、また、効率良く駆動することができる。
また、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ変更して第1の方向に走査する反射面を共振駆動するので、効率良く駆動することができる。そして、特に、駆動信号の大きさおよび駆動信号の周波数をそれぞれ互いに異なるタイミングで変更するので、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
Thereby, it is possible to prevent the trapezoidal distortion of the image while increasing the time aperture ratio, and to drive efficiently.
Further, since the reflection surface that scans in the first direction by changing the magnitude and frequency of the drive signal is resonantly driven, it can be driven efficiently. In particular, since the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal are changed at different timings, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction.

本発明の光走査装置では、前記光出射部から光を出射した光出射状態で前記投影面上での光の前記第1の方向の振れ幅が、前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を一定にする場合に比べて、前記第2の方向に沿って揃い、かつ、前記第1の方向に走査する反射面が共振するための前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数のデータを含む駆動信号用データが記憶された記憶手段を有し、
前記変更手段は、前記駆動信号用データに基づいて、変更する前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を決定する決定部を有することが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, in the light emitting state in which light is emitted from the light emitting unit, the fluctuation width of the light on the projection surface in the first direction is the magnitude of the driving signal and the driving signal. Compared with the case where the frequency is constant, the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal that are aligned along the second direction and cause the reflection surface that scans in the first direction to resonate Having storage means for storing drive signal data including data;
Preferably, the changing unit includes a determining unit that determines the magnitude of the driving signal to be changed and the frequency of the driving signal based on the driving signal data.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.

本発明の光走査装置では、前記第1の方向に走査する反射面の角度を検出する角度検出手段を有し、
前記変更手段は、前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との一方を変更した後、他方を変更するタイミングを、前記角度検出手段の検出結果と、前記駆動信号の周波数とに基づいて決定するよう構成されていることが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記第1の方向に走査する反射面が最大に回動したとき、前記一方を変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
In the optical scanning device of the present invention, it has an angle detection means for detecting the angle of the reflecting surface that scans in the first direction,
The changing unit determines a timing for changing one of the magnitude of the driving signal and the frequency of the driving signal and then changing the other based on the detection result of the angle detecting unit and the frequency of the driving signal. It is preferable to be configured.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, it is preferable that the changing unit is configured to change the one when the reflecting surface that scans in the first direction rotates to the maximum.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.

本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記角度検出手段の検出結果と、前記駆動信号の周波数とに基づいて、前記振れ角を推定する振れ角推定部と、
前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致するか否かを判別する判別部とを有し、
前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致したとき、前記他方を変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
In the optical scanning device of the present invention, the changing unit includes a deflection angle estimation unit that estimates the deflection angle based on a detection result of the angle detection unit and a frequency of the drive signal,
A determination unit that determines whether or not the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle match;
When the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle coincide with each other, it is preferable that the other is changed.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.

本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致しない場合は、今回は、前記他方を変更しないよう構成されていることが好ましい。
これにより、第1の方向に走査する反射面の共振状態を確実に持続させることができる。
本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致しない場合、次に前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との一方を変更する際、該一方の設定予定の値を補正する補正部を有することが好ましい。
これにより、画像の台形歪みをより確実に防止することができる。
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, it is preferable that the changing unit is configured not to change the other when the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle do not match.
Thereby, the resonance state of the reflecting surface that scans in the first direction can be reliably maintained.
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, when the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle do not match, the changing unit next changes one of the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal. In this case, it is preferable to have a correction unit that corrects the one set scheduled value.
Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented more reliably.

本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記振れ角を増大させる場合は、前記駆動信号の大きさを先に変更し、前記駆動信号の周波数を後に変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, the changing unit may be configured to change the magnitude of the drive signal first and change the frequency of the drive signal later when increasing the deflection angle. preferable.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.

本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記振れ角を減少させる場合は、前記駆動信号の周波数を先に変更し、前記駆動信号の大きさを後に変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, the change unit may be configured to change the frequency of the drive signal first and to change the magnitude of the drive signal later when the deflection angle is decreased. preferable.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.

本発明の光走査装置では、前記変更手段は、前記駆動信号の大きさを先に変更し、前記駆動信号の周波数を後に変更する第1のモードと、前記駆動信号の周波数を先に変更し、前記駆動信号の大きさを後に変更する第2のモードとを有し、前記振れ角を増大させる場合は、前記第1のモードで作動し、前記振れ角を減少させる場合は、前記第2のモードで作動するよう構成されていることが好ましい。
これにより、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を確実に共振させることができる。
In the optical scanning device of the present invention, the changing means changes the magnitude of the drive signal first, changes the frequency of the drive signal later, and changes the frequency of the drive signal first. A second mode in which the magnitude of the drive signal is changed later, and when the deflection angle is increased, the second mode is operated, and when the deflection angle is decreased, the second mode is selected. It is preferable to be configured to operate in this mode.
Thus, it is possible to reliably resonate the reflecting surface that scans in the first direction while preventing trapezoidal distortion of the image.

本発明の光走査装置では、前記第2の方向の走査を往路および復路のそれぞれで行い、前記第2の方向の走査の往路および復路のそれぞれにおいて、前記第1の方向の走査を行って画像を描画するよう構成されていることが好ましい。
これにより、第1の方向に走査する反射面の回動中心軸を中心とする振れ角を急激に変化させることなく、画像の台形歪みを防止することができる。
In the optical scanning device of the present invention, the scanning in the second direction is performed in each of the forward path and the backward path, and the scanning in the first direction is performed in each of the forward path and the backward path of the scanning in the second direction. Is preferably configured to draw.
Thereby, it is possible to prevent the trapezoidal distortion of the image without abruptly changing the deflection angle around the rotation central axis of the reflecting surface that scans in the first direction.

すなわち、第2の方向の走査の往路および復路のそれぞれにおいて、第1の方向の走査を行って画像を描画するので、第2の方向の走査において往路から復路に切り替わる際や、復路から往路に切り替わる際に、第1の方向に走査する反射面の振れ角を急激に変化させる必要がなくなり、これにより、容易かつ確実に、第1の方向に走査する反射面の振れ角を変更することができる。
また、第2の方向の走査の往路および復路のそれぞれにおいて、第1の方向の走査を行って画像を描画するので、第2の方向の帰線期間がなくなり、これにより、1フレーム中の非表示期間の割合を小さくすることができる。これにより、第2の方向の走査の往路のみで第1の方向の走査を行って画像を描画する場合と第1の方向に走査する反射面の角速度(速度)が同じときは、その往路のみで画像を描画する場合に比べ、単位時間当たりのフレーム数(コマ数)を多くすることができ、これによって、動画における早い動きにも容易に対応することができる。逆に言えば、第2の方向の走査の往路のみで第1の方向の走査を行って画像を描画する場合と単位時間当たりのフレーム数が同じときは、その往路のみで画像を描画する場合に比べ、第1の方向に走査する反射面の角速度を小さくすることができ、これによって、安定的に画像を描画することができる。
In other words, since the image is drawn by performing the scan in the first direction in each of the forward path and the backward path in the second direction, when switching from the forward path to the backward path in the scan in the second direction, or from the return path to the forward path When switching, it is not necessary to suddenly change the deflection angle of the reflecting surface that scans in the first direction, and thus the deflection angle of the reflecting surface that scans in the first direction can be easily and reliably changed. it can.
Further, since the image is drawn by performing the scanning in the first direction in each of the forward path and the backward path in the second direction, there is no blanking period in the second direction. The ratio of the display period can be reduced. Accordingly, when the image is drawn by performing scanning in the first direction only in the scanning path in the second direction and when the angular velocity (speed) of the reflecting surface scanned in the first direction is the same, only the traveling path is provided. As compared with the case of drawing an image, the number of frames (frame number) per unit time can be increased, and thereby, it is possible to easily cope with a fast movement in a moving image. In other words, when the image is drawn by scanning in the first direction only in the forward path of the second direction and when the number of frames per unit time is the same, the image is drawn only in the forward path As compared with the above, it is possible to reduce the angular velocity of the reflecting surface that scans in the first direction, thereby stably drawing an image.

本発明の光走査装置では、前記走査機構の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記変更手段は、さらに前記温度検出手段の検出結果を加味して、前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を変更するよう構成されていることが好ましい。
これにより、より確実に、第1の方向に走査する反射面を共振させることができる。
The optical scanning device of the present invention has temperature detection means for detecting the temperature of the scanning mechanism,
Preferably, the changing unit is configured to change the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal in consideration of the detection result of the temperature detection unit.
Thereby, the reflective surface scanned in the first direction can be made to resonate more reliably.

本発明の光走査装置では、前記走査機構の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記記憶手段には、温度毎に、前記駆動信号用データが記憶されており、
前記決定部は、前記温度検出手段の検出結果と、前記駆動信号用データとに基づいて、変更する前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を決定するよう構成されていることが好ましい。
これにより、より確実に、第1の方向に走査する反射面を共振させることができる。
本発明の光走査装置では、前記走査機構の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記走査機構の温度を目標温度に調整する温度調整手段とを有することが好ましい。
これにより、より確実に、第1の方向に走査する反射面を共振させることができる。
The optical scanning device of the present invention has temperature detection means for detecting the temperature of the scanning mechanism,
The storage means stores the drive signal data for each temperature,
It is preferable that the determination unit is configured to determine the magnitude of the drive signal to be changed and the frequency of the drive signal based on the detection result of the temperature detection unit and the data for the drive signal.
Thereby, the reflective surface scanned in the first direction can be made to resonate more reliably.
In the optical scanning device of the present invention, temperature detecting means for detecting the temperature of the scanning mechanism;
It is preferable to have temperature adjusting means for adjusting the temperature of the scanning mechanism to a target temperature based on the detection result of the temperature detecting means.
Thereby, the reflective surface scanned in the first direction can be made to resonate more reliably.

本発明の光走査装置では、前記走査機構は、回動可能に設けられ、前記第1の方向に走査する反射面を有する可動板と、前記可動板を回動可能に支持する支持部と、前記可動板と前記支持部とを連結する連結部と、前記可動板を回動させる駆動手段とを備えるアクチュエーターであり、
前記光走査部は、前記第2の方向に走査する反射面を有するガルバノミラーを備えることが好ましい。
これにより、第1の方向に走査する反射面と、第2の方向に走査する反射面とを別々に駆動することができるので、より確実に、画像の台形歪みを防止しつつ、第1の方向に走査する反射面を共振させることができる。
In the optical scanning device according to the aspect of the invention, the scanning mechanism is rotatably provided and has a movable plate having a reflection surface that scans in the first direction, and a support portion that rotatably supports the movable plate; An actuator comprising a connecting portion for connecting the movable plate and the support portion, and a driving means for rotating the movable plate;
The optical scanning unit preferably includes a galvanometer mirror having a reflecting surface that scans in the second direction.
As a result, the reflective surface that scans in the first direction and the reflective surface that scans in the second direction can be driven separately, so that the first The reflecting surface scanning in the direction can be made to resonate.

本発明の光走査装置の第1実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows 1st Embodiment of the optical scanning device of this invention. 図1に示す光走査装置を示す図である。It is a figure which shows the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置のアクチュエーターを示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the actuator of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置のアクチュエーターの駆動を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing driving of an actuator of the optical scanning device shown in FIG. 1. 図1に示す光走査装置のガルバノミラーを示す図である。It is a figure which shows the galvanometer mirror of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置の作動制御部、光走査部および光源ユニットを示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an operation control unit, an optical scanning unit, and a light source unit of the optical scanning device illustrated in FIG. 1. 図1に示す光走査装置の動作を説明するための図である(aは、側面図、bは、正面図)。It is a figure for demonstrating operation | movement of the optical scanning device shown in FIG. 1 (a is a side view, b is a front view). 図1に示す光走査装置の作動中のアクチュエーターの可動板の振れ角(振れ角の経時的変化)を示すグラフである。2 is a graph showing a deflection angle (change in deflection angle with time) of a movable plate of an actuator during operation of the optical scanning device shown in FIG. 1. 図1に示す光走査装置の作動中のガルバノミラーのミラーの角度(角度の経時的変化)を示すグラフである。It is a graph which shows the angle (change with time of an angle) of the mirror of a galvanometer mirror in operation | movement of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置の検量線記憶部に記憶されているテーブル(検量線)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the table (calibration curve) memorize | stored in the calibration curve memory | storage part of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置のアクチュエーターの周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the actuator of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置のアクチュエーターの周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the actuator of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置のアクチュエーターの駆動信号および可動板の角度を示すグラフである。2 is a graph showing a drive signal of an actuator and an angle of a movable plate of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置のアクチュエーターの駆動信号および可動板の角度を示すグラフである。2 is a graph showing a drive signal of an actuator and an angle of a movable plate of the optical scanning device shown in FIG. 図1に示す光走査装置の変形例およびその動作を示す図である(aは、側面図、bは、正面図)。It is a figure which shows the modification of the optical scanning device shown in FIG. 1, and its operation | movement (a is a side view, b is a front view). 本発明の第2実施形態に係る光走査装置のエラー処理の際の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation | movement at the time of the error processing of the optical scanning device concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る光走査装置のエラー処理の際の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation | movement at the time of the error processing of the optical scanning device concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る光走査装置のブロック図である。It is a block diagram of the optical scanning device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る光走査装置のアクチュエーターを示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the actuator of the optical scanning device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る光走査装置のブロック図である。It is a block diagram of the optical scanning device concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態に係る光走査装置が備えるアクチュエーターを示す模式的平面図である。It is a typical top view showing an actuator with which an optical scanning device concerning a 5th embodiment of the present invention is provided. 図21中のB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 図21に示すアクチュエーターが備える駆動手段の電圧印加手段を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the voltage application means of the drive means with which the actuator shown in FIG. 21 is provided. 図23に示す第1の電圧発生部および第2の電圧発生部で発生する電圧の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage which generate | occur | produces in the 1st voltage generation part shown in FIG. 23, and a 2nd voltage generation part. 本発明の第5実施形態に係る光走査装置の動作を説明するための図である(aは、側面図、bは、正面図)。It is a figure for demonstrating operation | movement of the optical scanning device which concerns on 5th Embodiment of this invention (a is a side view, b is a front view). 従来のスキャンプロジェクターの動作を説明するための図である(aは、側面図、bは、正面図)。It is a figure for demonstrating operation | movement of the conventional scan projector (a is a side view, b is a front view). 従来のスキャンプロジェクターの動作を説明するための図である(aは、側面図、bは、正面図)。It is a figure for demonstrating operation | movement of the conventional scan projector (a is a side view, b is a front view). 従来のスキャンプロジェクターの動作を説明するための図である(aは、側面図、bは、正面図)。It is a figure for demonstrating operation | movement of the conventional scan projector (a is a side view, b is a front view).

以下、本発明の光走査装置(画像形成装置)の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、代表的に、第1の方向を「水平方向」、第2の方向を「垂直方向」として説明を行う。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an optical scanning device (image forming apparatus) according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the first direction is typically described as “horizontal direction” and the second direction as “vertical direction”.

<第1実施形態>
まず、本発明の光走査装置の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の光走査装置の第1実施形態を示す斜視図である。図2は、図1に示す光走査装置を示す図である。図3は、図1に示す光走査装置のアクチュエーターを示す模式的斜視図である。図4は、図1に示す光走査装置のアクチュエーターの駆動を示す模式的断面図である。図5は、図1に示す光走査装置のガルバノミラーを示す図である。図6は、図1に示す光走査装置の作動制御部、光走査部および光源ユニットを示すブロック図である。また、図7は、図1に示す光走査装置の動作を説明するための図であり、図7(a)は、側面図、図7(b)は、正面図である。また、図8は、図1に示す光走査装置の作動中のアクチュエーターの可動板の振れ角(振れ角の経時的変化)を示すグラフである。図9は、図1に示す光走査装置の作動中のガルバノミラーのミラーの角度(角度の経時的変化)を示すグラフである。図10は、図1に示す光走査装置の検量線記憶部に記憶されているテーブル(検量線)の構成例を示す図である。図11および図12は、それぞれ、図1に示す光走査装置のアクチュエーターの周波数特性を示すグラフである。図13および図14は、それぞれ、図1に示す光走査装置のアクチュエーターの駆動信号および可動板の角度を示すグラフである。図15は、図1に示す光走査装置の変形例およびその動作を示す図であり、図15(a)は、側面図、図15(b)は、正面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図3、図4、図7、図15中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the optical scanning device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the optical scanning device shown in FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view showing an actuator of the optical scanning device shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing driving of an actuator of the optical scanning device shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a galvanometer mirror of the optical scanning device shown in FIG. 6 is a block diagram showing an operation control unit, an optical scanning unit, and a light source unit of the optical scanning device shown in FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the optical scanning device shown in FIG. 1, FIG. 7 (a) is a side view, and FIG. 7 (b) is a front view. FIG. 8 is a graph showing the deflection angle (change in deflection angle over time) of the movable plate of the actuator during operation of the optical scanning device shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the angle of the galvanometer mirror (change in angle over time) during operation of the optical scanning device shown in FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a table (calibration curve) stored in the calibration curve storage unit of the optical scanning device illustrated in FIG. 11 and 12 are graphs showing the frequency characteristics of the actuator of the optical scanning device shown in FIG. FIG. 13 and FIG. 14 are graphs showing the driving signal of the actuator of the optical scanning device shown in FIG. 1 and the angle of the movable plate, respectively. 15A and 15B are diagrams showing a modification of the optical scanning device shown in FIG. 1 and its operation. FIG. 15A is a side view and FIG. 15B is a front view. Hereinafter, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 3, 4, 7, and 15 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.

これらの図に示す光走査装置(画像形成装置)1は、図1に示すように、例えば、机等の支持台2上に載置して使用される装置である。また、光走査装置1は、その支持台2の表面(光走査装置1が載置されている面)を投影面21とし、その投影面21上に光を走査して画像(映像)を形成(描画)(投影)する装置である。すなわち、支持台2の表面付近がスクリーンとして用いられ、その投影面21には、光走査装置1により光が走査されることで、静止画や動画等の所定の画像が描画される。なお、光走査装置1は、支持台2の投影面21上に載置して使用されるので、その光走査装置1と投影面21上の描画領域142との位置関係は、一定である。
図2に示すように、光走査装置1は、光を出射する光源ユニット(光出射部)4と、投影面21に対して光源ユニット4から出射した光を走査する光走査部5と、光源ユニット4および光走査部5の作動(駆動)を制御する作動制御装置(制御手段)8とを有している。
図2に示すように、光源ユニット4は、各色のレーザー光源41r、41g、41bと、各色のレーザー光源41r、41g、41bに対応して設けられたコリメーターレンズ42r、42g、42bおよびダイクロイックミラー43r、43g、43bとを備えている。
As shown in FIG. 1, the optical scanning device (image forming apparatus) 1 shown in these drawings is an apparatus that is used by being mounted on a support table 2 such as a desk, for example. The optical scanning device 1 uses the surface of the support 2 (the surface on which the optical scanning device 1 is placed) as a projection surface 21, and scans light on the projection surface 21 to form an image (video). It is a device for (drawing) (projecting). That is, the vicinity of the surface of the support base 2 is used as a screen, and a predetermined image such as a still image or a moving image is drawn on the projection surface 21 by scanning the light with the optical scanning device 1. Since the optical scanning device 1 is used by being placed on the projection surface 21 of the support base 2, the positional relationship between the optical scanning device 1 and the drawing area 142 on the projection surface 21 is constant.
As shown in FIG. 2, the optical scanning device 1 includes a light source unit (light emitting unit) 4 that emits light, an optical scanning unit 5 that scans light projected from the light source unit 4 with respect to the projection surface 21, and a light source. An operation control device (control means) 8 that controls the operation (drive) of the unit 4 and the optical scanning unit 5 is provided.
As shown in FIG. 2, the light source unit 4 includes laser light sources 41r, 41g, and 41b for each color, collimator lenses 42r, 42g, and 42b, and dichroic mirrors provided corresponding to the laser light sources 41r, 41g, and 41b for each color. 43r, 43g, 43b.

図6に示すように、各色のレーザー光源41r、41g、41bは、それぞれ、駆動回路410r、410g、410bと、赤色の光源420r、緑色の光源420g、青色の光源420bとを有しており、図2に示すように、赤色、緑色および青色のレーザー光RR、GG、BBを射出する。レーザー光RR、GG、BBは、それぞれ、作動制御装置8の後述する光源変調部84から送信される駆動信号に対応して変調された状態で射出され、コリメート光学素子であるコリメーターレンズ42r、42g、42bによって平行化されて細いビームとされる。   As shown in FIG. 6, each color laser light source 41r, 41g, 41b has a drive circuit 410r, 410g, 410b, a red light source 420r, a green light source 420g, and a blue light source 420b, respectively. As shown in FIG. 2, red, green, and blue laser beams RR, GG, and BB are emitted. The laser beams RR, GG, and BB are emitted in a modulated state corresponding to drive signals transmitted from a light source modulation unit 84 (to be described later) of the operation control device 8, and collimator lenses 42r that are collimating optical elements, The beams are collimated by 42g and 42b to form a thin beam.

ダイクロイックミラー43r、43g、43bは、それぞれ、赤色レーザー光RR、緑色レーザー光GG、青色レーザー光BBを反射する特性を有し、各色のレーザー光RR、GG、BBを結合して1つのレーザー光(光)LLを射出する。
なお、コリメーターレンズ42r、42g、42bに代えてコリメーターミラーを用いることができ、この場合も、平行光束の細いビームを形成することができる。また、各色のレーザー光源41r、41g、41bから平行光束が射出される場合、コリメーターレンズ42r、42g、42bは、省略することができる。さらに、レーザー光源41r、41g、41bについては、同様の光束を発生する発光ダイオード等の光源に置換することができる。また、図2の各色のレーザー光源41r、41g、41b、コリメーターレンズ42r、42g、42b、及びダイクロイックミラー43r、43g、43bの順番はあくまで1例であり、各色の組み合わせ(赤色はレーザー光源41r、コリメーターレンズ42r、ダイクロイックミラー43r、緑色はレーザー光源41g、コリメーターレンズ42g、ダイクロイックミラー43g、青色はレーザー光源41b、コリメーターレンズ42b、ダイクロイックミラー43b)を保持したままその順序は自由に設定できる。例えば、光走査部5に近い順に、青色、赤色、緑色という組み合わせも可能である。
The dichroic mirrors 43r, 43g, and 43b have characteristics of reflecting the red laser beam RR, the green laser beam GG, and the blue laser beam BB, respectively, and combine the laser beams RR, GG, and BB of the respective colors into one laser beam. (Light) LL is emitted.
A collimator mirror can be used in place of the collimator lenses 42r, 42g, and 42b. In this case as well, a narrow beam of parallel light beams can be formed. Further, when parallel light beams are emitted from the laser light sources 41r, 41g, and 41b of the respective colors, the collimator lenses 42r, 42g, and 42b can be omitted. Further, the laser light sources 41r, 41g, and 41b can be replaced with light sources such as light emitting diodes that generate similar light beams. The order of the laser light sources 41r, 41g, 41b, the collimator lenses 42r, 42g, 42b, and the dichroic mirrors 43r, 43g, 43b in FIG. 2 is merely an example, and the combination of the colors (red indicates the laser light source 41r , Collimator lens 42r, dichroic mirror 43r, green is laser light source 41g, collimator lens 42g, dichroic mirror 43g, blue is laser light source 41b, collimator lens 42b, dichroic mirror 43b) and the order is freely set it can. For example, a combination of blue, red, and green is also possible in the order closer to the optical scanning unit 5.

次に、光走査部5について説明する。
光走査部5は、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを投影面21に対し、水平方向(第1の方向)に走査(水平走査:主走査)すると共に、水平方向の走査速度よりも遅い走査速度で垂直方向(第1の方向に直交する第2の方向)に走査(垂直走査:副走査)することで2次元的に走査するものである。この光走査部5は、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを投影面21に対し、水平方向に走査する水平走査用ミラーであるアクチュエーター(第1の方向走査部)(走査機構)51と、アクチュエーター51の後述する可動板511a(光反射部511eの反射面)の角度(挙動)を検出する角度検出手段(挙動検出手段)52と、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを投影面21に対し、垂直方向に走査する垂直走査用ミラーであるガルバノミラー(第2の方向走査部)12と、ガルバノミラー12の後述するミラー121(ミラー121の反射面)の角度(挙動)を検出する角度検出手段(挙動検出手段)13とを有している。
Next, the optical scanning unit 5 will be described.
The optical scanning unit 5 scans the laser light LL emitted from the light source unit 4 in the horizontal direction (first direction) with respect to the projection surface 21 (horizontal scanning: main scanning) and is slower than the horizontal scanning speed. Two-dimensional scanning is performed by scanning (vertical scanning: sub-scanning) in the vertical direction (second direction orthogonal to the first direction) at the scanning speed. The optical scanning unit 5 includes an actuator (first direction scanning unit) (scanning mechanism) 51 that is a horizontal scanning mirror that scans the projection surface 21 with the laser light LL emitted from the light source unit 4 in the horizontal direction. Angle detecting means (behavior detecting means) 52 for detecting an angle (behavior) of a movable plate 511a (reflecting surface of the light reflecting portion 511e) to be described later of the actuator 51, and the laser light LL emitted from the light source unit 4 on the projection surface 21 On the other hand, an angle for detecting the angle (behavior) of a galvano mirror (second direction scanning unit) 12 that is a vertical scanning mirror that scans in the vertical direction and a mirror 121 (reflection surface of the mirror 121) described later of the galvano mirror 12. And detecting means (behavior detecting means) 13.

図3に示すように、アクチュエーター51は、いわゆる共振駆動される形態のもの(共振を利用したもの)で、いわゆる1自由度振動系のものであり、基体511と、基体511の下面に対向するよう設けられた対向基板513と、基体511と対向基板513との間に設けられたスペーサー部材512とを有している。
基体511は、可動板511aと、可動板511aを回動可能に支持する支持部511bと、可動板511aと支持部511bとを連結する1対の連結部511c、511dとを有している。
As shown in FIG. 3, the actuator 51 is of a so-called resonance driven form (using resonance) and is of a so-called one-degree-of-freedom vibration system, and faces the base 511 and the lower surface of the base 511. And a spacer member 512 provided between the base body 511 and the counter substrate 513.
The base 511 includes a movable plate 511a, a support portion 511b that rotatably supports the movable plate 511a, and a pair of connecting portions 511c and 511d that connect the movable plate 511a and the support portion 511b.

可動板511aは、その平面視にて、略長方形状をなしている。このような可動板511aの上面には、光反射性を有する光反射部(ミラー)511eが設けられている。光反射部511eの表面(上面)は、光を反射する反射面(第1の反射面)を構成している。光反射部511eは、例えば、Al、Ni等の金属膜で構成されている。また、可動板511aの下面には、永久磁石514が設けられている。   The movable plate 511a has a substantially rectangular shape in plan view. A light reflecting portion (mirror) 511e having light reflectivity is provided on the upper surface of the movable plate 511a. The surface (upper surface) of the light reflecting portion 511e constitutes a reflecting surface (first reflecting surface) that reflects light. The light reflecting portion 511e is made of a metal film such as Al or Ni, for example. A permanent magnet 514 is provided on the lower surface of the movable plate 511a.

支持部511bは、可動板511aの平面視にて、可動板511aの外周を囲むように設けられている。すなわち、支持部511bは、枠状をなしていて、その内側に可動板511aが位置している。
連結部511cは、可動板511aの左側にて、可動板511aと支持部511bとを連結し、連結部511dは、可動板511aの右側にて、可動板511aと支持部511bとを連結している。
The support portion 511b is provided so as to surround the outer periphery of the movable plate 511a in a plan view of the movable plate 511a. That is, the support portion 511b has a frame shape, and the movable plate 511a is located inside thereof.
The connecting portion 511c connects the movable plate 511a and the support portion 511b on the left side of the movable plate 511a, and the connecting portion 511d connects the movable plate 511a and the support portion 511b on the right side of the movable plate 511a. Yes.

連結部511c、511dは、それぞれ、長手形状をなしている。また、連結部511c、511dは、それぞれ、弾性変形可能である。このような1対の連結部511c、511dは、互いに同軸的に設けられており、この軸(以下「回動中心軸J」と言う)を中心(回動中心)として、可動板511aが支持部511bに対して回動する。
このような基体511は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、可動板511aと支持部511bと連結部511c、511dとが一体的に形成されている。このように、シリコンを主材料とすることにより、優れた回動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、微細な処理(加工)が可能であり、アクチュエーター51の小型化を図ることができる。
Each of the connecting portions 511c and 511d has a longitudinal shape. Further, each of the connecting portions 511c and 511d can be elastically deformed. The pair of connecting portions 511c and 511d are provided coaxially with each other, and the movable plate 511a supports the shaft (hereinafter referred to as “rotation center axis J”) as a center (rotation center). It rotates with respect to the part 511b.
Such a substrate 511 is made of, for example, silicon as a main material, and a movable plate 511a, a support portion 511b, and connection portions 511c and 511d are integrally formed. As described above, by using silicon as a main material, it is possible to realize excellent rotation characteristics and to exhibit excellent durability. Further, fine processing (processing) is possible, and the actuator 51 can be downsized.

スペーサー部材512は、枠状をなしていて、その上面が基体511の下面と接合している。また、スペーサー部材512は、可動板511aの平面視にて、支持部511bの形状とほぼ等しくなっている。このようなスペーサー部材512は、例えば、各種ガラス、各種セラミックス、シリコン、SiOなどで構成されている。
なお、スペーサー部材512と基体511との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤等の別部材を介して接合してもよいし、スペーサー部材512の構成材料などによっては陽極接合などを用いてもよい。
The spacer member 512 has a frame shape, and its upper surface is joined to the lower surface of the base 511. The spacer member 512 is substantially equal to the shape of the support portion 511b in the plan view of the movable plate 511a. Such a spacer member 512 is made of, for example, various glasses, various ceramics, silicon, SiO 2 or the like.
The method for joining the spacer member 512 and the substrate 511 is not particularly limited. For example, the spacer member 512 may be joined via another member such as an adhesive, or anodic bonding may be used depending on the constituent material of the spacer member 512. May be used.

対向基板513は、スペーサー部材512と同様に、例えば、各種ガラス、シリコン、SiOなどで構成されている。このような対向基板513の上面であって、可動板511aと対向する部位には、コイル515が設けられている。
永久磁石514は、板棒状をなしていて、可動板511aの下面に沿って設けられている。このような永久磁石514は、可動板511aの平面視にて、回動中心軸(第1の回動中心軸)Jに対して直交する方向に磁化(着磁)されている。すなわち、永久磁石514は、両極(S極、N極)を結んだ線分が、回動中心軸Jに対して直交するよう設けられている。図4に示すように、本実施形態では、回動中心軸Jの左側がN極、右側がS極となっている。
Similar to the spacer member 512, the counter substrate 513 is made of, for example, various types of glass, silicon, SiO 2 or the like. A coil 515 is provided on the upper surface of the counter substrate 513 and on a portion facing the movable plate 511a.
The permanent magnet 514 has a plate bar shape and is provided along the lower surface of the movable plate 511a. Such a permanent magnet 514 is magnetized (magnetized) in a direction orthogonal to the rotation center axis (first rotation center axis) J in a plan view of the movable plate 511a. That is, the permanent magnet 514 is provided so that a line segment connecting both poles (S pole and N pole) is orthogonal to the rotation center axis J. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the left side of the rotation center axis J is an N pole, and the right side is an S pole.

このような永久磁石514としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石などを用いることができる。
コイル515は、可動板511aの平面視にて、永久磁石514の外周を囲むように設けられている。
また、アクチュエーター51は、コイル515に電流を供給する(流す)手段、すなわち、コイル515に電流信号である駆動信号を供給する通電手段(駆動回路)516を有している。通電手段516は、供給する駆動信号の電流値(大きさ)や周波数等の各条件を変更(調整)し得るように構成されている。この通電手段516、コイル515および永久磁石514等により、可動板511aを回動させる駆動手段517が構成される。
コイル515には、作動制御装置8の制御により、通電手段516から所定の駆動信号が供給され、所定の電流が流れる。
The permanent magnet 514 is not particularly limited, and for example, a neodymium magnet, a ferrite magnet, a samarium cobalt magnet, an alnico magnet, or the like can be used.
The coil 515 is provided so as to surround the outer periphery of the permanent magnet 514 in a plan view of the movable plate 511a.
The actuator 51 also has means for supplying (flowing) current to the coil 515, that is, energization means (drive circuit) 516 for supplying a drive signal that is a current signal to the coil 515. The energization means 516 is configured to change (adjust) each condition such as the current value (magnitude) and frequency of the drive signal to be supplied. The energizing unit 516, the coil 515, the permanent magnet 514, and the like constitute a driving unit 517 that rotates the movable plate 511a.
The coil 515 is supplied with a predetermined drive signal from the energizing means 516 under the control of the operation control device 8, and a predetermined current flows.

例えば、作動制御装置8の制御により、通電手段516からコイル515に交番電流を供給すると、コイル515にその交番電流が流れ、可動板511aの厚さ方向(図4中上下方向)の磁界が発生し、かつ、その磁界の向きが周期的に切り換わる。すなわち、コイル515の上側付近がS極、下側付近がN極となる状態Aと、コイル515の上側付近がN極、下側付近がS極となる状態Bとが交互に切り換わる。   For example, when an alternating current is supplied from the energizing means 516 to the coil 515 under the control of the operation control device 8, the alternating current flows through the coil 515 and a magnetic field in the thickness direction of the movable plate 511a (vertical direction in FIG. 4) is generated. In addition, the direction of the magnetic field is periodically switched. That is, a state A in which the vicinity of the upper side of the coil 515 is the S pole and the vicinity of the lower side is an N pole, and a state B in which the vicinity of the upper side of the coil 515 is the N pole and the vicinity of the lower side is an S pole are alternately switched.

状態Aでは、図4(a)に示すように、永久磁石514の右側が、コイル515への通電により発生する磁界との反発力により上側へ変位するとともに、永久磁石514の左側が、前記磁界との吸引力により下側へ変位する。これにより、可動板511aが反時計回りに回動して傾斜する。
反対に、状態Bでは、図4(b)に示すように、永久磁石514の右側が下側へ変位するとともに、永久磁石514の左側が上側へ変位する。これにより、可動板511aが時計回りに回動して傾斜する。
In the state A, as shown in FIG. 4A, the right side of the permanent magnet 514 is displaced upward by the repulsive force with the magnetic field generated by energizing the coil 515, and the left side of the permanent magnet 514 is the magnetic field. It is displaced downward by the suction force. Thereby, the movable plate 511a rotates counterclockwise and tilts.
On the contrary, in the state B, as shown in FIG. 4B, the right side of the permanent magnet 514 is displaced downward and the left side of the permanent magnet 514 is displaced upward. As a result, the movable plate 511a rotates clockwise and tilts.

このような状態Aと状態Bとを交互に繰り返すことにより、連結部511c、511dを捩り変形させながら、可動板511aが回動中心軸Jまわりに回動(振動)する。この場合、通電手段516により、コイルに515に、後述する所定の大きさおよび所定の周波数の駆動信号を供給することで、可動板511aを共振駆動する(共振させる)。
また、作動制御装置8の制御により、通電手段516からコイル515に供給する駆動信号を変更することにより、可動板511a(光反射部511eの反射面)の回動中心軸Jを中心とする振れ角(振幅)を変更することができる。したがって、通電手段516および作動制御装置8により、可動板511aの回動中心軸Jを中心とする振れ角を変更する振れ角変更手段の主要部が構成される。この振れ角変更手段は、本実施形態では、ガルバノミラー12の後述するミラー121(ミラー121の反射面)の角度に応じて、前記振れ角を変更する。
By alternately repeating the state A and the state B, the movable plate 511a rotates (vibrates) around the rotation center axis J while twisting and deforming the connecting portions 511c and 511d. In this case, the energizing means 516 resonates and drives (resonates) the movable plate 511a by supplying a drive signal having a predetermined magnitude and a predetermined frequency, which will be described later, to the coil 515.
Further, by changing the drive signal supplied from the energization means 516 to the coil 515 under the control of the operation control device 8, the vibration about the rotation center axis J of the movable plate 511a (the reflection surface of the light reflecting portion 511e) is changed. The angle (amplitude) can be changed. Therefore, the energizing means 516 and the operation control device 8 constitute the main part of the deflection angle changing means for changing the deflection angle around the rotation center axis J of the movable plate 511a. In this embodiment, the deflection angle changing unit changes the deflection angle according to an angle of a mirror 121 (a reflection surface of the mirror 121) described later of the galvano mirror 12.

前記振れ角とは、アクチュエーター51の初期状態(コイル515に駆動信号が供給されていない状態)のときを基準(角度が0°)としたときに、可動板511aが所定方向に回動したときの最大の角度(回動角)(偏角)である。すなわち、振れ角とは、アクチュエーター51の初期状態のときの光反射部511eと、可動板511aが所定方向に最大に回動したときの光反射部511eとのなす角である。   The deflection angle is when the movable plate 511a rotates in a predetermined direction when the initial state of the actuator 51 (the state where no drive signal is supplied to the coil 515) is used as a reference (angle is 0 °). Is the maximum angle (rotation angle) (deflection angle). That is, the deflection angle is an angle formed between the light reflecting portion 511e when the actuator 51 is in the initial state and the light reflecting portion 511e when the movable plate 511a is rotated to the maximum in a predetermined direction.

なお、このようなアクチュエーター51の構成としては、可動板511aを回動させることができれば、特に限定されず、例えば、駆動方式については、コイル515と永久磁石514とを用いた電磁駆動に代えて、例えば、圧電素子を用いた圧電駆動や静電引力を用いた静電駆動としてもよい。前記圧電駆動や静電駆動の場合は、駆動信号として、電圧信号を用いる。   The configuration of the actuator 51 is not particularly limited as long as the movable plate 511a can be rotated. For example, the driving method is replaced with electromagnetic driving using the coil 515 and the permanent magnet 514. For example, piezoelectric driving using a piezoelectric element or electrostatic driving using electrostatic attraction may be used. In the case of the piezoelectric drive or electrostatic drive, a voltage signal is used as a drive signal.

図5に示すように、ガルバノミラー12は、表面に光を反射する反射面(第2の反射面)を有し、回動中心軸(第2の回動中心軸)Jaを中心に回動可能に設けられたミラー121と、ミラー121を回動させるモーター(駆動源)122およびモーター122の駆動回路123を有する駆動手段124とを備えている。このガルバノミラー12は、駆動回路123によりモーター122が正転と反転とを交互に繰り返し、これにより、ミラー121が回動中心軸Jaまわりに回動(振動)する。   As shown in FIG. 5, the galvanometer mirror 12 has a reflection surface (second reflection surface) that reflects light on the surface, and rotates about a rotation center axis (second rotation center axis) Ja. A mirror 121 provided in a possible manner, and a drive unit 124 having a motor (drive source) 122 for rotating the mirror 121 and a drive circuit 123 for the motor 122 are provided. In the galvano mirror 12, the motor 122 repeats forward rotation and reverse rotation alternately by the drive circuit 123, whereby the mirror 121 rotates (vibrates) around the rotation center axis Ja.

図2に示すように、アクチュエーター51と、ガルバノミラー12とは、互いの回動中心軸J、Jaが直交するように設けられている。アクチュエーター51と、ガルバノミラー12とをこのように設けることにより、投影面21に対し、光源ユニット4から出射したレーザー光LLを2次元的に(互いに直交する2方向に)走査することができる。これにより、比較的簡単な構成で、投影面21に2次元画像を描画することができる。   As shown in FIG. 2, the actuator 51 and the galvanometer mirror 12 are provided so that their rotation center axes J and Ja are orthogonal to each other. By providing the actuator 51 and the galvanometer mirror 12 in this manner, the laser light LL emitted from the light source unit 4 can be scanned two-dimensionally (in two directions orthogonal to each other) on the projection plane 21. Thereby, a two-dimensional image can be drawn on the projection surface 21 with a relatively simple configuration.

光源ユニット4から出射した光は、アクチュエーター51の光反射部511eの反射面で反射し、次いで、ガルバノミラー12のミラー121の反射面で反射し、支持台2の投影面21に投射(照射)される。そして、光反射部511eを回動させると共に(同時に)、その角速度(速度)よりも遅い角速度でミラー121を回動させることにより、光源ユニット4から出射したレーザー光LLは、投影面21に対し、水平方向に走査される共に(同時に)、その水平方向の走査速度よりも遅い走査速度で垂直方向に走査される。これにより、光源ユニット4から出射したレーザー光LLは、投影面21に対し、2次元的に走査され、投影面21に画像が描画される。   The light emitted from the light source unit 4 is reflected by the reflecting surface of the light reflecting portion 511e of the actuator 51, then reflected by the reflecting surface of the mirror 121 of the galvanometer mirror 12, and projected (irradiated) onto the projection surface 21 of the support base 2. Is done. Then, while rotating the light reflecting portion 511e (simultaneously) and rotating the mirror 121 at an angular velocity slower than the angular velocity (speed), the laser light LL emitted from the light source unit 4 is directed to the projection surface 21. In addition to being scanned in the horizontal direction (simultaneously), it is scanned in the vertical direction at a scanning speed slower than the horizontal scanning speed. Thereby, the laser beam LL emitted from the light source unit 4 is scanned two-dimensionally with respect to the projection surface 21, and an image is drawn on the projection surface 21.

なお、光源ユニット4から出射した光が、先に、ガルバノミラー12のミラー121の反射面で反射し、次に、アクチュエーター51の光反射部511eの反射面で反射するようになっていてもよい。すなわち、先に、垂直走査がなされ、次に、水平走査がなされるように構成されていてもよい。
次に、アクチュエーター51の可動板511a(光反射部511eの反射面)の角度を検出する角度検出手段52について説明する。
The light emitted from the light source unit 4 may be first reflected by the reflecting surface of the mirror 121 of the galvano mirror 12 and then reflected by the reflecting surface of the light reflecting portion 511e of the actuator 51. . That is, it may be configured such that the vertical scanning is performed first and then the horizontal scanning is performed.
Next, the angle detection means 52 for detecting the angle of the movable plate 511a (the reflection surface of the light reflecting portion 511e) of the actuator 51 will be described.

図3に示すように、角度検出手段52は、アクチュエーター51の連結部511c上に設けられた圧電素子521と、圧電素子521から発生する起電力を検出する起電力検出部522と、起電力検出部522の検出結果に基づいて可動板511aの角度(挙動)を求める(検知する)角度検知部(挙動検知部)523とを有している。
圧電素子521は、可動板511aの回動に伴って連結部511cが捩り変形すると、それに伴って変形する。圧電素子521は、外力が付与されていない自然状態から変形すると、その変形量に応じた大きさの起電力を発生する性質を有しているため、角度検知部523は、起電力検出部522で検出された起電力の大きさに基づいて、連結部511cの捩れの程度を求め、さらに、その捩れの程度から可動板511a(光反射部511eの反射面)の角度(回動角)を求める。また、角度検知部523は、可動板511aの回動中心軸Jを中心とする振れ角を求める。この可動板511aの角度および振れ角の情報を含む信号は、角度検知部523から作動制御装置8に送信される。
As shown in FIG. 3, the angle detection means 52 includes a piezoelectric element 521 provided on the connecting portion 511 c of the actuator 51, an electromotive force detection unit 522 that detects an electromotive force generated from the piezoelectric element 521, and an electromotive force detection. And an angle detection unit (behavior detection unit) 523 that obtains (detects) an angle (behavior) of the movable plate 511a based on the detection result of the unit 522.
When the connecting portion 511c is torsionally deformed as the movable plate 511a rotates, the piezoelectric element 521 is deformed accordingly. When the piezoelectric element 521 is deformed from a natural state to which no external force is applied, the piezoelectric element 521 has a property of generating an electromotive force having a magnitude corresponding to the deformation amount. Therefore, the angle detection unit 523 includes the electromotive force detection unit 522. The degree of twist of the connecting portion 511c is obtained on the basis of the magnitude of the electromotive force detected in Step 1, and the angle (rotation angle) of the movable plate 511a (the reflection surface of the light reflecting portion 511e) is determined from the degree of twist. Ask. In addition, the angle detection unit 523 obtains a deflection angle around the rotation center axis J of the movable plate 511a. A signal including information on the angle and deflection angle of the movable plate 511 a is transmitted from the angle detection unit 523 to the operation control device 8.

なお、前記検出する可動板511aの角度は、アクチュエーター51の初期状態(コイル515に駆動信号が供給されていない状態)のときを基準(角度が0°)としたときに、可動板511aが所定方向に回動したときの角度(回動角)(偏角)である。すなわち、検出する可動板511aの角度は、アクチュエーター51の初期状態のときの光反射部511eと、可動板511aが所定方向に回動したときの光反射部511eとのなす角である。   The angle of the movable plate 511a to be detected is predetermined by the movable plate 511a when the actuator 51 is in an initial state (a state where no drive signal is supplied to the coil 515) as a reference (angle is 0 °). It is an angle (rotation angle) (deflection angle) when rotating in the direction. That is, the detected angle of the movable plate 511a is an angle formed by the light reflecting portion 511e when the actuator 51 is in the initial state and the light reflecting portion 511e when the movable plate 511a is rotated in a predetermined direction.

また、前記可動板511aの角度の検出は、リアルタイムで(連続的に)行ってもよく、また、間欠的に行ってもよい。また、角度検出手段52としては、可動板511aの角度を検出することができれば、本実施形態のような圧電素子を用いたものに限定されないことは、言うまでもない。
次に、ガルバノミラー12のミラー121(ミラー121の反射面)の角度を検出する角度検出手段13について説明する。
Further, the detection of the angle of the movable plate 511a may be performed in real time (continuously) or intermittently. Needless to say, the angle detection means 52 is not limited to the one using the piezoelectric element as in the present embodiment as long as the angle of the movable plate 511a can be detected.
Next, the angle detection means 13 for detecting the angle of the mirror 121 (the reflecting surface of the mirror 121) of the galvanometer mirror 12 will be described.

図5に示すように、角度検出手段13は、ガルバノミラー12に設けられたエンコーダー131と、エンコーダー131から送出される信号を受信し、その信号に含まれる情報に基づいてミラー121の角度(挙動)を求める(検知する)角度検知部(挙動検知部)132とを有している。
駆動手段124の作動によりミラー121が回動すると、それに応じて、エンコーダー131から角度検知部132に信号が送信される。角度検知部132は、エンコーダー131から送信される信号に含まれる情報に基づいて、ミラー121の角度(回動角)を求める。このミラー121の角度の情報を含む信号は、角度検知部132から作動制御装置8に送信される。
As shown in FIG. 5, the angle detection means 13 receives an encoder 131 provided in the galvano mirror 12 and a signal sent from the encoder 131, and the angle (behavior) of the mirror 121 based on the information included in the signal. And an angle detection unit (behavior detection unit) 132 for (detecting).
When the mirror 121 is rotated by the operation of the driving unit 124, a signal is transmitted from the encoder 131 to the angle detection unit 132 accordingly. The angle detection unit 132 obtains the angle (rotation angle) of the mirror 121 based on information included in the signal transmitted from the encoder 131. A signal including information on the angle of the mirror 121 is transmitted from the angle detection unit 132 to the operation control device 8.

なお、前記検出するミラー121の角度は、ガルバノミラー12のいずれの状態のときを基準(角度が0°)としたときの角度に設定してもよい。
また、前記ミラー121の角度の検出は、リアルタイムで(連続的に)行ってもよく、また、間欠的に行ってもよい。また、角度検出手段13としては、ミラー121の角度を検出することができれば、本実施形態のようなエンコーダーを用いたものに限定されないことは、言うまでもない。
The angle of the mirror 121 to be detected may be set to an angle when any state of the galvano mirror 12 is used as a reference (angle is 0 °).
The angle of the mirror 121 may be detected in real time (continuously) or intermittently. Needless to say, the angle detection means 13 is not limited to the one using the encoder as in the present embodiment as long as the angle of the mirror 121 can be detected.

次に、作動制御装置8について説明する。
図6に示すように、作動制御装置8は、画像を描画する際に用いられる映像データ(画像データ)を記憶する映像データ記憶部(映像データ記憶手段)81と、映像データ演算部82と、描画タイミング生成部83と、光源変調部(光変調部)84と、振れ角演算部(振幅演算部)85と、角度指示部86と、検量線を記憶する検量線記憶部(検量線記憶手段)87とを有している。振れ角演算部85は、比較演算部851および駆動信号指示部852を有している。なお、振れ角演算部85は、決定部、判別部および振れ角推定部等を有する変更手段の機能を備えている。すなわち、比較演算部851は、振れ角推定部および判別部の機能を有し、駆動信号指示部852は、決定部の機能を有している。
Next, the operation control device 8 will be described.
As shown in FIG. 6, the operation control device 8 includes a video data storage unit (video data storage unit) 81 that stores video data (image data) used when drawing an image, a video data calculation unit 82, A drawing timing generation unit 83, a light source modulation unit (light modulation unit) 84, a deflection angle calculation unit (amplitude calculation unit) 85, an angle instruction unit 86, and a calibration curve storage unit (a calibration curve storage unit) that stores a calibration curve 87). The deflection angle calculation unit 85 includes a comparison calculation unit 851 and a drive signal instruction unit 852. The deflection angle calculation unit 85 includes a function of a changing unit including a determination unit, a determination unit, a deflection angle estimation unit, and the like. That is, the comparison calculation unit 851 has functions of a deflection angle estimation unit and a determination unit, and the drive signal instruction unit 852 has a function of a determination unit.

ここで、光走査装置1は、垂直方向(第2の方向)の走査(以下、単に「垂直走査」とも言う)を往路および復路のそれぞれで行い、その垂直走査の往路および復路のそれぞれにおいて、水平方向(第1の方向)の走査(以下、単に「水平走査」とも言う)を往路および復路のそれぞれで行って画像を描画する。そして、光走査装置1は、水平走査を行うに際し、光源ユニット4からレーザー光(光)LLを出射した光出射状態(以下、単に「光出射状態」とも言う)で投影面21上でのレーザー光LLの水平方向の振れ幅(以下、単に「レーザー光(光)LLの振れ幅」とも言う)が、可動板511aの回動中心軸Jを中心とする振れ角(以下、単に「可動板511aの振れ角」とも言う)の変更を行わない場合に比べて(駆動信号の大きさおよび駆動信号の周波数を一定にする場合に比べて)、垂直方向に沿って揃い、かつ、可動板511aが共振するように、可動板511aの振れ角を変更するよう構成されている。特に、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が垂直方向に沿って一定になり、かつ、可動板511aが共振するように、可動板511aの振れ角を変更するよう構成されていることが好ましい。これにより、時間開口率を高くしつつ、画像の台形歪みを防止することができ、また、効率良く駆動することができる。本実施形態では、代表的に、前記振れ幅が垂直方向に沿って一定になり、かつ、可動板511aが共振するようにその可動板511aの振れ角を変更する場合について説明する。   Here, the optical scanning device 1 performs scanning in the vertical direction (second direction) (hereinafter also simply referred to as “vertical scanning”) in each of the forward path and the backward path, and in each of the forward path and the backward path of the vertical scanning, An image is drawn by scanning in the horizontal direction (first direction) (hereinafter also simply referred to as “horizontal scanning”) in each of the forward path and the backward path. Then, the optical scanning device 1 performs laser scanning on the projection surface 21 in a light emitting state in which laser light (light) LL is emitted from the light source unit 4 (hereinafter also simply referred to as “light emitting state”) when performing horizontal scanning. The horizontal deflection width of the light LL (hereinafter, also simply referred to as “laser beam (light) LL deflection width”) is a deflection angle (hereinafter simply referred to as “movable plate”) about the rotation center axis J of the movable plate 511a. Compared to the case where the change is not made ”(compared to the case where the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal are made constant), they are aligned along the vertical direction and the movable plate 511a. Is configured so as to change the deflection angle of the movable plate 511a so as to resonate. In particular, it is preferable that the deflection angle of the movable plate 511a is changed so that the deflection width of the laser beam LL is constant along the vertical direction in the light emission state and the movable plate 511a resonates. . Thereby, it is possible to prevent the trapezoidal distortion of the image while increasing the time aperture ratio, and to drive efficiently. In the present embodiment, a case will be described in which the deflection angle of the movable plate 511a is changed so that the deflection width is constant along the vertical direction and the movable plate 511a resonates.

なお、前記振れ幅とは、光出射状態で、可動板511aが所定方向(時計回りまたは反時計回り)に最大角度まで回動したときの投影面21上でのレーザー光LLの位置と、それに続いて可動板511aが前記と逆方向に最大角度まで回動したときの投影面21上でのレーザー光LLの位置との水平方向の距離(間隔)である。すなわち、振れ幅とは、図7に示すように、光出射状態でそのレーザー光LLを投影面21上に2次元的に走査したときの、投影面21上でのレーザー光LLの軌跡である複数の描画ライン(走査ライン)141のそれぞれの水平方向の長さである。   The deflection width is the position of the laser beam LL on the projection surface 21 when the movable plate 511a rotates to a maximum angle in a predetermined direction (clockwise or counterclockwise) in the light emitting state, Subsequently, the distance (interval) in the horizontal direction from the position of the laser beam LL on the projection surface 21 when the movable plate 511a rotates to the maximum angle in the opposite direction. That is, the fluctuation width is a locus of the laser light LL on the projection surface 21 when the laser light LL is two-dimensionally scanned on the projection surface 21 in a light emitting state as shown in FIG. Each of the drawing lines (scanning lines) 141 has a horizontal length.

図7に示すように、前記複数の描画ライン141は、ジグザグに配置される。各描画ライン141のうち、左側の端部および右側端部は、それぞれ、ミラー121の角速度(速度)が小さく、描画に適さず、このため、その左側の端部および右側端部を除いて、画像を描画する領域である描画領域142を設定する。なお、描画領域142は、例えば、長方形(正方形を含む)をなすように設定される。   As shown in FIG. 7, the plurality of drawing lines 141 are arranged in a zigzag manner. Of each drawing line 141, the left end portion and the right end portion each have a small angular velocity (speed) of the mirror 121 and are not suitable for drawing. Therefore, except for the left end portion and the right end portion, A drawing area 142, which is an area for drawing an image, is set. The drawing area 142 is set to form, for example, a rectangle (including a square).

可動板511aの振れ角が一定の場合は、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅は、ミラー121の角度に応じて変化し、レーザー光LLが走査される投影面21上の垂直方向の位置(描画ライン141の垂直方向の位置)が光走査装置1から遠いほど、長くなる。そこで、この光走査装置1では、ミラー121の角度に応じて可動板511aの振れ角を変更する。すなわち、レーザー光LLが走査される投影面21上の垂直方向の位置(描画ライン141の垂直方向の位置)が光走査装置1から遠いほど、可動板511aの振れ角を小さくすることにより、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする。   When the deflection angle of the movable plate 511a is constant, the deflection width of the laser beam LL in the light emission state changes according to the angle of the mirror 121, and the vertical direction on the projection surface 21 on which the laser beam LL is scanned. The position becomes longer as the position (the position in the vertical direction of the drawing line 141) is farther from the optical scanning device 1. Therefore, in this optical scanning device 1, the deflection angle of the movable plate 511 a is changed according to the angle of the mirror 121. That is, as the vertical position (the vertical position of the drawing line 141) on the projection surface 21 scanned with the laser light LL is farther from the optical scanning device 1, the deflection angle of the movable plate 511a is reduced to reduce the light beam. The fluctuation width of the laser beam LL in the emission state is made constant along the vertical direction.

具体的には、レーザー光LLが走査される投影面21上の垂直方向の位置が光走査装置1に近づく場合(遠から近の垂直走査の場合)は、可動板511aの振れ角を徐々に増大させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする。
一方、レーザー光LLが走査される投影面21上の垂直方向の位置が光走査装置1から遠ざかる場合(近から遠の垂直走査の場合)は、可動板511aの振れ角を徐々に減少させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする。
Specifically, when the vertical position on the projection surface 21 on which the laser beam LL is scanned approaches the optical scanning device 1 (in the case of vertical scanning from far to near), the deflection angle of the movable plate 511a is gradually increased. Thus, the fluctuation width of the laser light LL in the light emission state is made constant along the vertical direction.
On the other hand, when the vertical position on the projection surface 21 on which the laser beam LL is scanned moves away from the optical scanning device 1 (in the case of vertical scanning from near to far), the deflection angle of the movable plate 511a is gradually decreased. The fluctuation width of the laser beam LL in the light emission state is made constant along the vertical direction.

そして、前記可動板511aの振れ角の変更においては、振れ角演算部85は、駆動信号の大きさ(振幅)および周波数をそれぞれ互いに異なるタイミングで変更する。すなわち、駆動信号の大きさの変更と駆動信号の周波数の変更とを時間差を付けて行う。これにより、可動板511aを確実に共振させることができ、効率良く駆動することができる。
なお、可動板511aの振れ角を徐々に増大させる場合は、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ徐々に増大させ、また、可動板511aの振れ角を徐々に減少させる場合は、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ徐々に減少させる。
In changing the deflection angle of the movable plate 511a, the deflection angle calculation unit 85 changes the magnitude (amplitude) and frequency of the drive signal at different timings. That is, the change in the magnitude of the drive signal and the change in the frequency of the drive signal are performed with a time difference. Thereby, the movable plate 511a can be reliably resonated and driven efficiently.
Note that when the swing angle of the movable plate 511a is gradually increased, the magnitude and frequency of the drive signal are gradually increased, and when the swing angle of the movable plate 511a is gradually decreased, the magnitude of the drive signal is increased. Gradually decrease the length and frequency respectively.

また、振れ角演算部85は、駆動信号の大きさを先に変更し、駆動信号の周波数を後に変更する第1のモードと、駆動信号の周波数を先に変更し、駆動信号の大きさを後に変更する第2のモードとを有している。
可動板511aの振れ角を徐々に増大させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする場合は、振れ角演算部85は、第1のモードで作動し、先に、駆動信号の大きさを変更し、後に、駆動信号の周波数を変更する。その理由は、下記の通りである。
In addition, the deflection angle calculation unit 85 changes the magnitude of the drive signal first, changes the frequency of the drive signal later, and changes the frequency of the drive signal first, thereby changing the magnitude of the drive signal. And a second mode to be changed later.
When the deflection angle of the movable plate 511a is gradually increased to make the deflection width of the laser beam LL constant in the vertical direction, the deflection angle calculation unit 85 operates in the first mode. First, the magnitude of the drive signal is changed, and then the frequency of the drive signal is changed. The reason is as follows.

まず、可動板511aの振れ角を増大させる場合は、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ増大させる。また、アクチュエーター51の周波数特性は、図11に示す通りであり、アクチュエーター51の駆動周波数が共振周波数f0を超えた付近から、可動板511aの振れ角が急激に減少する。このため、駆動周波数が共振周波数f0付近に設定されて可動板511aが共振しているときに、駆動信号の大きさおよび周波数を同時に増大させるか、または、先に駆動信号の周波数を増大させると、アクチュエーター51の駆動周波数が共振周波数f0よりも大きくなり、可動板511aが共振しなくなるか、または、停止してしまうことがある。しかしながら、この光走査装置1では、先に、駆動信号の大きさを増大させ、後に、駆動信号の周波数を増大させるので、前記の不具合を防止することができ、可動板511aを確実に共振させることができる。   First, when increasing the deflection angle of the movable plate 511a, the magnitude and frequency of the drive signal are increased. Further, the frequency characteristics of the actuator 51 are as shown in FIG. 11, and the swing angle of the movable plate 511a decreases rapidly from the vicinity where the drive frequency of the actuator 51 exceeds the resonance frequency f0. For this reason, when the drive frequency is set near the resonance frequency f0 and the movable plate 511a is resonating, the magnitude and frequency of the drive signal are increased simultaneously or the frequency of the drive signal is increased first. In some cases, the drive frequency of the actuator 51 becomes higher than the resonance frequency f0, and the movable plate 511a does not resonate or stops. However, in this optical scanning device 1, since the magnitude of the drive signal is first increased and then the frequency of the drive signal is increased, the above-described problem can be prevented and the movable plate 511a is reliably resonated. be able to.

一方、可動板511aの振れ角を徐々に減少させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする場合は、振れ角演算部85は、第2のモードで作動し、先に、駆動信号の周波数を変更し、後に、駆動信号の大きさを変更する。その理由は、下記の通りである。
まず、可動板511aの振れ角を減少させる場合は、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ減少させる。また、アクチュエーター51の周波数特性は、駆動信号の大きさを減少させると、図12中の実線から破線で示すように変化する。このため、駆動周波数が共振周波数f0付近に設定されて可動板511aが共振しているときに、駆動信号の大きさおよび周波数を同時に減少させるか、または、先に駆動信号の大きさを減少させると、アクチュエーター51の共振周波数がf0からf0’に低下し、アクチュエーター51の駆動周波数が共振周波数f0’よりも大きくなり、可動板511aが共振しなくなるか、または、停止してしまうことがある。しかしながら、この光走査装置1では、先に、駆動信号の周波数を減少させ、後に、駆動信号の大きさを減少させるので、前記の不具合を防止することができ、可動板511aを確実に共振させることができる。
On the other hand, when the deflection angle of the movable plate 511a is gradually decreased so that the deflection width of the laser beam LL in the light emission state is constant along the vertical direction, the deflection angle calculation unit 85 is in the second mode. In operation, the frequency of the drive signal is changed first, and the magnitude of the drive signal is changed later. The reason is as follows.
First, when reducing the deflection angle of the movable plate 511a, the magnitude and frequency of the drive signal are reduced. Further, the frequency characteristic of the actuator 51 changes as shown by a broken line from the solid line in FIG. 12 when the magnitude of the drive signal is decreased. For this reason, when the drive frequency is set near the resonance frequency f0 and the movable plate 511a is resonating, the magnitude and frequency of the drive signal are simultaneously reduced, or the magnitude of the drive signal is reduced first. Then, the resonance frequency of the actuator 51 decreases from f0 to f0 ′, the drive frequency of the actuator 51 becomes higher than the resonance frequency f0 ′, and the movable plate 511a may not resonate or stop. However, in this optical scanning device 1, since the frequency of the drive signal is reduced first and the magnitude of the drive signal is reduced later, the above-mentioned problem can be prevented and the movable plate 511a is reliably resonated. be able to.

ここで、駆動信号の大きさの変更と周波数の変更との時間差(時間間隔)は、駆動信号の周期の0.5%以上であることが好ましく、0.5%以上、100%以下であることがより好ましく、1%以上、80%以下であることがさらに好ましい。具体的には、時間差の大きさは、0.1μ秒以上であることが好ましく、0.1μ秒以上、150μ秒以下であることがより好ましく、0.3μ秒以上、100μ秒以下であることがさらに好ましい。
時間差が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、可動板511aが共振しなくなるか、または、停止してしまうことがある。また、時間差が前記上限値よりも大きいと、画像の台形歪みを防止する効果が低減してしまうことがある。
Here, the time difference (time interval) between the change in the magnitude of the drive signal and the change in the frequency is preferably 0.5% or more of the cycle of the drive signal, and is 0.5% or more and 100% or less. More preferably, it is 1% or more and 80% or less. Specifically, the magnitude of the time difference is preferably 0.1 μsec or more, more preferably 0.1 μsec or more and 150 μsec or less, and 0.3 μsec or more and 100 μsec or less. Is more preferable.
If the time difference is smaller than the lower limit value, the movable plate 511a may not resonate or stop depending on other conditions. If the time difference is larger than the upper limit value, the effect of preventing trapezoidal distortion of the image may be reduced.

記憶手段である検量線記憶部87には、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が垂直方向に沿って一定になり(光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が駆動信号の大きさおよび駆動信号の周波数を一定にする場合に比べて垂直方向に沿って揃い)、かつ、可動板511aが共振する条件を満たす、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置(描画ライン141の垂直方向の位置)と、アクチュエーター51の駆動信号の大きさ、その駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値(目標振れ角)との関係を示すテーブルや演算式(関数)等の検量線が記憶(格納)される。すなわち、検量線記憶部87には、前記投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置に対応する駆動信号の大きさ、駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値等のデータを含む駆動信号用データが記憶される。画像を描画する際は、その検量線を用い、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置に対応する駆動信号の大きさ、駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値をそれぞれ取得する。前記検量線は、計算や実験的に求めることができ、予め、検量線記憶部87に記憶される。なお、光走査装置1は、支持台2の投影面21上に載置して使用され、その光走査装置1と投影面21上の描画領域142との位置関係は一定であるので、1パターンの検量線を作成し、記憶すればよい。   In the calibration curve storage unit 87 which is a storage means, the fluctuation width of the laser light LL is constant along the vertical direction in the light emission state (the fluctuation width of the laser light LL in the light emission state is the magnitude of the drive signal and the drive). Compared with the case where the frequency of the signal is constant, they are aligned along the vertical direction), and the vertical position on the projection surface 21 of the laser light LL that scans the projection surface 21 satisfies the condition that the movable plate 511a resonates. Tables and arithmetic expressions indicating the relationship between (the position in the vertical direction of the drawing line 141), the magnitude of the drive signal of the actuator 51, the frequency of the drive signal, and the target value (target shake angle) of the swing angle of the movable plate 511a. A calibration curve such as (function) is stored (stored). That is, the calibration curve storage unit 87 stores the magnitude of the drive signal corresponding to the vertical position on the projection plane 21 of the laser beam LL scanned on the projection plane 21, the frequency of the drive signal, and the deflection angle of the movable plate 511a. Drive signal data including data such as target values is stored. When drawing an image, the calibration curve is used to drive the magnitude of the drive signal, the frequency of the drive signal, and the frequency of the movable plate 511a corresponding to the vertical position on the projection plane 21 of the laser light LL that scans the projection plane 21. Each target value of the deflection angle is acquired. The calibration curve can be obtained by calculation or experiment, and is stored in the calibration curve storage unit 87 in advance. The optical scanning device 1 is used by being placed on the projection surface 21 of the support base 2, and the positional relationship between the optical scanning device 1 and the drawing area 142 on the projection surface 21 is constant, so that one pattern A calibration curve can be created and stored.

なお、図10には、前記検量線の構成例として、テーブルが示されている。このテーブルは、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が垂直方向に沿って一定になり、かつ、可動板511aが共振する条件を満たす、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置と、アクチュエーター51の駆動信号の大きさ、その駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値との関係を示すものである。   FIG. 10 shows a table as a configuration example of the calibration curve. In this table, on the projection surface 21 of the laser beam LL that scans the projection surface 21, the fluctuation width of the laser beam LL is constant along the vertical direction in the light emitting state, and the condition that the movable plate 511 a resonates is satisfied. The relationship between the position in the vertical direction, the magnitude of the drive signal of the actuator 51, the frequency of the drive signal, and the target value of the deflection angle of the movable plate 511a is shown.

すなわち、図10に示すテーブルには、前記条件を満たすように、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の各位置に応じて、それぞれ、可動板511aの振れ角の目標値、駆動信号の周波数および駆動信号の大きさが規定されている。
例えば、前記垂直方向の所定の位置では、可動板511aの振れ角の目標値が「10°」、駆動信号の周波数が「8000Hz」、駆動信号の大きさが「20mA」と規定されている。
That is, in the table shown in FIG. 10, the deflection angle of the movable plate 511a is set according to each position in the vertical direction on the projection surface 21 of the laser light LL that scans the projection surface 21 so as to satisfy the above condition. The target value, the frequency of the drive signal, and the magnitude of the drive signal are defined.
For example, at a predetermined position in the vertical direction, the target value of the deflection angle of the movable plate 511a is defined as “10 °”, the frequency of the drive signal is “8000 Hz”, and the magnitude of the drive signal is “20 mA”.

また、前記垂直方向の別の所定の位置では、可動板511aの振れ角の目標値が「10.1°」、駆動信号の周波数が「8001Hz」、駆動信号の大きさが「20.3mA」と規定されている。
さらに、前記垂直方向の別の所定の位置では、可動板511aの振れ角の目標値が「10.2°」、駆動信号の周波数が「8002Hz」、駆動信号の大きさが「20.4mA」と規定されている。
At another predetermined position in the vertical direction, the target value of the deflection angle of the movable plate 511a is “10.1 °”, the frequency of the drive signal is “8001 Hz”, and the magnitude of the drive signal is “20.3 mA”. It is prescribed.
Further, at another predetermined position in the vertical direction, the target value of the deflection angle of the movable plate 511a is “10.2 °”, the frequency of the drive signal is “8002 Hz”, and the magnitude of the drive signal is “20.4 mA”. It is prescribed.

ここで、駆動信号の大きさと駆動信号の周波数との一方(先に変更する方)を変更するタイミングと、その一方を変更した後、他方(後に変更する方)を変更するタイミングは、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定することができる。
本実施形態では、前記一方を変更するタイミングは、可動板511aが所定方向に最大に回動したときとされる。
Here, the timing for changing one of the magnitude of the driving signal and the frequency of the driving signal (the one to be changed first), and the timing for changing the other (the one to be changed later) after changing one of them, It is not specifically limited, It can set suitably according to various conditions.
In this embodiment, the timing for changing the one is when the movable plate 511a is rotated to the maximum in a predetermined direction.

また、前記他方を変更するタイミングは、角度検出手段52の検出結果と、駆動信号の周波数とに基づいて決定される。すなわち、角度検出手段52の検出結果と、駆動信号の周波数とに基づいて、可動板511aの振れ角を推定し、その振れ角の推定値と振れ角の目標値とが一致したときが、前記他方を変更するタイミングである。なお、振れ角の推定値と振れ角の目標値とが一致しない場合は、前記他方の変更は行わない。前記可動板511aの振れ角の推定と、その振れ角の推定値と振れ角の目標値とが一致するか否かの判別は、それぞれ、振れ角演算部85の比較演算部851により行われる。   The timing for changing the other is determined based on the detection result of the angle detection means 52 and the frequency of the drive signal. That is, based on the detection result of the angle detection means 52 and the frequency of the drive signal, the deflection angle of the movable plate 511a is estimated, and when the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle match, It is time to change the other. If the estimated value of the deflection angle does not match the target value of the deflection angle, the other change is not performed. The estimation of the deflection angle of the movable plate 511a and the determination of whether or not the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle coincide with each other are performed by the comparison calculation unit 851 of the deflection angle calculation unit 85, respectively.

なお、前記振れ角の推定に用いる駆動信号の周波数(周期)は、先に駆動信号の周波数を変更する場合は、その変更後の周波数であり、後に駆動信号の周波数を変更する場合は、その変更予定の周波数である。
また、駆動信号の変更は、1ライン毎に行ってもよく、複数ライン毎に行ってもよいが、以下では、代表的に、2ライン毎(駆動信号の1周期毎)に行う場合について説明する。
The frequency (period) of the drive signal used for estimation of the deflection angle is the frequency after the change when the frequency of the drive signal is changed first, and the frequency of the drive signal is changed when the frequency of the drive signal is changed later. The frequency to be changed.
In addition, the drive signal may be changed for each line or for each of a plurality of lines. In the following, a case where the drive signal is typically changed for every two lines (every period of the drive signal) will be described. To do.

すなわち、可動板511aの振れ角の目標値をθ、駆動信号の大きさと周波数との一方(先に変更する方)を変更したときから計測したときの時間tにおいて角度検出手段52により検出された角度をθ(t)、時間tにおいて角度検出手段52により検出された角度とその1つ前に角度検出手段52により検出された角度との差をΔθ(t)、駆動信号の周波数をf、駆動信号の周期をTとしたとき、下記式1または式2を満たしたときが、駆動信号の大きさと周波数との他方(後に変更する方)を変更するタイミングである。なお、前述したように、fおよびTは、それぞれ、先に駆動信号の周波数を変更する場合は、その変更後の周波数および周期であり、後に駆動信号の周波数を変更する場合は、その変更予定の周波数および周期である。 That is detected by the angle detecting means 52 at time t when measured from the time you change one of the magnitude and frequency of the target value of the deflection angle of the movable plate 511a theta n, drive signal (How to change earlier) Θ (t), the difference between the angle detected by the angle detection means 52 at time t and the angle detected by the angle detection means 52 immediately before it is Δθ (t), and the frequency of the drive signal is f When the period of the drive signal is T and the following formula 1 or formula 2 is satisfied, the timing of changing the other of the drive signal magnitude and frequency (the one to be changed later) is changed. Note that, as described above, f and T are the frequency and period after the change when the frequency of the drive signal is changed first, and are scheduled to be changed when the frequency of the drive signal is changed later. Frequency and period.

θ−{|Δθ(t)|/2πf・|cos(2πft)|}=0
(但し、0≦t<T/8、3T/8≦t<5T/8、7T/8≦t<T)・・・(式1)
θ−{θ(t)/|sin(2πft)|}=0
(但し、T/8≦t<3T/8、5T/8≦t<7T/8)・・・(式2)
上記式1における「|Δθ(t)|/2πf・|cos(2πft)|」の値、上記式2における「θ(t)/|sin(2πft)|」の値は、それぞれ、前記他方の変更後における可動板511aの振れ角の推定値であり、式1または式2を満たすということは、その振れ角の推定値と、振れ角の目標値とが一致することと同義である。すなわち、式1または式2を満たした場合は、前記他方の変更後において、可動板511aの振れ角がその目標値と等しくなることを意味する。
θ n − {| Δθ (t) | / 2πf · | cos (2πft) |} = 0
(However, 0 ≦ t <T / 8, 3T / 8 ≦ t <5T / 8, 7T / 8 ≦ t <T) (Formula 1)
θ n − {θ (t) / | sin (2πft) |} = 0
(However, T / 8 ≦ t <3T / 8, 5T / 8 ≦ t <7T / 8) (Formula 2)
The value of “| Δθ (t) | / 2πf · | cos (2πft) |” in Equation 1 and the value of “θ (t) / | sin (2πft) |” in Equation 2 are The estimated value of the deflection angle of the movable plate 511a after the change, and satisfying Equation 1 or Equation 2 is synonymous with the agreement between the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle. That is, when Expression 1 or Expression 2 is satisfied, it means that the deflection angle of the movable plate 511a becomes equal to the target value after the other change.

以下、図13および図14に基づいて、具体例を説明する。
まず、可動板511aの振れ角を徐々に増大させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする場合は、第1のモードで作動し、先に、駆動信号の大きさ(振幅)を変更し、後に、駆動信号の周波数を変更する。すなわち、図13に示すように、まず、可動板511aの角度が所定方向に最大になると、電流信号(駆動信号)の振幅(電流値)をI1からI2に変更する。なお、可動板511aの角度が、前記と反対方向に最大になったときに、電流信号の振幅を変更するように構成してもよい。
Hereinafter, specific examples will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
First, when the deflection angle of the movable plate 511a is gradually increased so that the deflection width of the laser beam LL in the light emission state is constant along the vertical direction, the first mode is operated and the drive is performed first. The magnitude (amplitude) of the signal is changed, and then the frequency of the drive signal is changed. That is, as shown in FIG. 13, first, when the angle of the movable plate 511a is maximized in a predetermined direction, the amplitude (current value) of the current signal (drive signal) is changed from I1 to I2. Note that the amplitude of the current signal may be changed when the angle of the movable plate 511a becomes maximum in the opposite direction.

次に、電流信号の振幅をI1からI2に変更した時点から、随時、角度検出手段52により角度検出を行い、式1または式2を満たすか否かを判断し、式1または式2を満たすと、電流信号の周波数を変更する。また、式1および式2のいずれも満たさない場合は、周波数については、現状の値を維持する。
次に、同様にして、可動板511aの角度が所定方向に最大になると、電流信号の振幅をI2からI3に変更する。そして、その後、随時、角度検出手段52により角度検出を行い、式1または式2を満たすか否かを判断し、式1または式2を満たすと、周波数を変更する。
Next, from the time when the amplitude of the current signal is changed from I1 to I2, angle detection is performed at any time by the angle detection means 52 to determine whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied, and Expression 1 or Expression 2 is satisfied. And the frequency of the current signal is changed. In addition, when neither Equation 1 nor Equation 2 is satisfied, the current value is maintained for the frequency.
Next, similarly, when the angle of the movable plate 511a becomes maximum in a predetermined direction, the amplitude of the current signal is changed from I2 to I3. After that, angle detection is performed at any time by the angle detection means 52 to determine whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied. When Expression 1 or Expression 2 is satisfied, the frequency is changed.

次も、同様にして、可動板511aの角度が所定方向に最大になると、電流信号の振幅をI3からI4に変更する。そして、その後、随時、角度検出手段52により角度検出を行い、式1または式2を満たすか否かを判断し、式1または式2を満たすと、周波数を変更する。以降、同様であるので、説明は省略する。
また、可動板511aの振れ角を徐々に減少させて、光出射状態でのレーザー光LLの振れ幅を垂直方向に沿って一定にする場合は、第2のモードで作動し、先に、駆動信号の周波数を変更し、後に、駆動信号の大きさ(振幅)を変更する。すなわち、図14に示すように、まず、可動板511aの角度が所定方向に最大になると、電流信号(駆動信号)の周波数をf1からf2に変更する。この場合も前記と同様に、可動板511aの角度が、前記と反対方向に最大になったときに、電流信号の周波数を変更するように構成してもよい。
Similarly, when the angle of the movable plate 511a is maximized in a predetermined direction, the amplitude of the current signal is changed from I3 to I4. After that, angle detection is performed at any time by the angle detection means 52 to determine whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied. When Expression 1 or Expression 2 is satisfied, the frequency is changed. Hereinafter, since it is similar, description is abbreviate | omitted.
In addition, when the deflection angle of the movable plate 511a is gradually decreased to make the deflection width of the laser beam LL constant in the vertical direction in the light emission state, the second mode is operated first. The frequency of the signal is changed, and the magnitude (amplitude) of the drive signal is changed later. That is, as shown in FIG. 14, first, when the angle of the movable plate 511a is maximized in a predetermined direction, the frequency of the current signal (drive signal) is changed from f1 to f2. In this case as well, the frequency of the current signal may be changed when the angle of the movable plate 511a reaches the maximum in the opposite direction.

次に、電流信号の周波数をf1からf2に変更した時点から、随時、角度検出手段52により角度検出を行い、式1または式2を満たすか否かを判断し、式1または式2を満たすと、電流信号の振幅(電流値)を変更する。また、式1および式2のいずれも満たさない場合は、振幅については、現状の値を維持する。
次に、同様にして、可動板511aの角度が所定方向に最大になると、電流信号の周波数をf2からf3に変更する。そして、その後、随時、角度検出手段52により角度検出を行い、式1または式2を満たすか否かを判断し、式1または式2を満たすと、電流信号の振幅を変更する。
Next, from the time when the frequency of the current signal is changed from f1 to f2, the angle detection unit 52 performs angle detection at any time to determine whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied, and Expression 1 or Expression 2 is satisfied. Then, the amplitude (current value) of the current signal is changed. In addition, when neither Equation 1 nor Equation 2 is satisfied, the current value is maintained for the amplitude.
Next, similarly, when the angle of the movable plate 511a is maximized in a predetermined direction, the frequency of the current signal is changed from f2 to f3. Then, after that, angle detection is performed by the angle detection means 52 at any time to determine whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied. If Expression 1 or Expression 2 is satisfied, the amplitude of the current signal is changed.

次も、同様にして、可動板511aの角度が所定方向に最大になると、電流信号の周波数をf3からf4に変更する。そして、その後、随時、角度検出手段52により角度検出を行い、式1または式2を満たすか否かを判断し、式1または式2を満たすと、電流信号の振幅を変更する。以降、同様であるので、説明は省略する。
また、この光走査装置1では、描画領域142において、上側から奇数番目の各描画ライン141について、隣り合う描画ライン141同士の垂直方向の間隔が一定になり、同様に、上側から偶数番目の各描画ライン141について、隣り合う描画ライン141同士の垂直方向の間隔が一定になるように、ミラー121の角度や角速度を調整するのが好ましい。これにより、画像の垂直方向の歪みを防止することができる。
Similarly, when the angle of the movable plate 511a is maximized in a predetermined direction, the frequency of the current signal is changed from f3 to f4. Then, after that, angle detection is performed by the angle detection means 52 at any time to determine whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied. If Expression 1 or Expression 2 is satisfied, the amplitude of the current signal is changed. Hereinafter, since it is the same, description is abbreviate | omitted.
Further, in the optical scanning device 1, in the drawing region 142, the vertical spacing between the adjacent drawing lines 141 is constant for each odd-numbered drawing line 141 from the upper side. With respect to the drawing lines 141, it is preferable to adjust the angle and angular velocity of the mirror 121 so that the vertical spacing between adjacent drawing lines 141 is constant. Thereby, the distortion of the image in the vertical direction can be prevented.

本実施形態では、例えば、各描画ライン141の描画開始の際における描画領域142の左側の端部および右側の端部において、それぞれ、隣り合う描画ライン141の垂直方向の間隔が一定になるようにミラー121の角度を調整し、ミラー121の角速度を所定の値に設定する。すなわち、各描画ライン141について、隣り合う描画開始点の垂直方向の間隔が一定になるようにミラー121の角度を調整し、ミラー121の角速度は、各描画ライン141毎に一定の値に設定する。なお、描画ライン141の垂直方向の位置が光走査装置1から遠いほど、ミラー121の角速度は、小さく設定される。これにより、比較的簡単な制御で、画像の垂直方向の歪みを防止することができる。   In the present embodiment, for example, at the left end and the right end of the drawing area 142 at the start of drawing of each drawing line 141, the vertical spacing between adjacent drawing lines 141 is constant. The angle of the mirror 121 is adjusted, and the angular velocity of the mirror 121 is set to a predetermined value. That is, for each drawing line 141, the angle of the mirror 121 is adjusted so that the vertical interval between adjacent drawing start points is constant, and the angular velocity of the mirror 121 is set to a constant value for each drawing line 141. . Note that the angular velocity of the mirror 121 is set smaller as the vertical position of the drawing line 141 is farther from the optical scanning device 1. Thereby, it is possible to prevent distortion of the image in the vertical direction with relatively simple control.

次に、投影面21上に画像を描画する際の光走査装置1の動作(作用)について説明する。
まず、光走査装置1に映像データが入力される。入力された映像データは、映像データ記憶部81に一時的に記憶され、その映像データ記憶部81から読み出され、その映像データを用いて画像の描画が行われる。この場合、映像データのすべてが映像データ記憶部81に記憶された後に、画像の描画を開始してもよく、また、映像データの一部が映像データ記憶部81に記憶された後に、画像の描画を開始し、その画像の描画と並行して続きの映像データを映像データ記憶部81に記憶するようにしてもよい。
Next, the operation (action) of the optical scanning device 1 when drawing an image on the projection surface 21 will be described.
First, video data is input to the optical scanning device 1. The input video data is temporarily stored in the video data storage unit 81, read from the video data storage unit 81, and an image is drawn using the video data. In this case, the drawing of the image may be started after all of the video data is stored in the video data storage unit 81, and after a part of the video data is stored in the video data storage unit 81, Drawing may be started, and the subsequent video data may be stored in the video data storage unit 81 in parallel with the drawing of the image.

映像データの一部が映像データ記憶部81に記憶された後に画像の描画を開始する場合は、初めに、少なくとも1フレーム分、好ましくは、2フレーム分以上、全フレーム以下(例えば、2フレーム分)の映像データを映像データ記憶部81に記憶し、その後に画像の描画を開始する。その理由は、この光走査装置1では、垂直走査の往路および復路のそれぞれにおいて水平走査を行って画像を描画(以下、単に「垂直方向で往復描画」とも言う)し、後述するように、垂直走査の往路において画像を描画する際と、垂直走査の復路において画像を描画する際とで、映像データ記憶部81からの映像データの読み出し順序を逆にするので、垂直走査の復路において画像の描画を開始する際、映像データを反対側から読み出すためには、少なくともその復路における画像の描画に用いる1フレーム分の映像データが映像データ記憶部81に記憶されている必要があるためである。   When drawing an image after a part of the video data is stored in the video data storage unit 81, first, at least one frame, preferably two frames or more and all frames or less (for example, two frames). ) Is stored in the video data storage unit 81, and then image drawing is started. This is because the optical scanning device 1 performs horizontal scanning in each of the forward and backward passes of vertical scanning to draw an image (hereinafter also simply referred to as “reciprocating drawing in the vertical direction”). The drawing order of the video data from the video data storage unit 81 is reversed between when the image is drawn in the scanning forward path and when the image is drawn in the vertical scanning backward path, so that the image drawing is performed in the vertical scanning backward path. This is because at least one frame of video data used for drawing an image on the return path needs to be stored in the video data storage unit 81 in order to read the video data from the opposite side when starting the video.

描画タイミング生成部83では、描画タイミング情報および描画ライン情報がそれぞれ生成される。描画タイミング情報は、映像データ演算部82に送出され、描画ライン情報は、振れ角演算部85に送出される。
描画タイミング情報には、描画を行うタイミングの情報等が含まれる。また、描画ライン情報には、描画を行う描画ライン141の垂直方向の位置(ミラー121の角度)の情報等が含まれる。なお、描画ライン141のいずれの部位の位置を前記描画ライン141の垂直方向の位置として設定してもよいが、例えば、左側の先端、右側の先端、中央等が挙げられる。
The drawing timing generation unit 83 generates drawing timing information and drawing line information, respectively. The drawing timing information is sent to the video data calculation unit 82, and the drawing line information is sent to the deflection angle calculation unit 85.
The drawing timing information includes drawing timing information and the like. Further, the drawing line information includes information on the position (angle of the mirror 121) in the vertical direction of the drawing line 141 on which drawing is performed. Note that the position of any part of the drawing line 141 may be set as the vertical position of the drawing line 141, and examples include the left end, the right end, and the center.

映像データ演算部82は、描画タイミング生成部83から入力された描画タイミング情報に基づいて、映像データ記憶部81から描画する画素に対応する映像データを読み出し、各種の補正演算等を行った後、各色の輝度データを光源変調部84に送出する。
光源変調部84は、映像データ演算部82から入力された各色の輝度データに基づいて、各駆動回路410r、410g、410bを介して各光源420r、420g、420bの変調を行う。すなわち、各光源420r、420g、420bのオン/オフや、出力の調整(増減)等を行う。
Based on the drawing timing information input from the drawing timing generation unit 83, the video data calculation unit 82 reads the video data corresponding to the pixel to be drawn from the video data storage unit 81, performs various correction calculations, and the like. The luminance data of each color is sent to the light source modulator 84.
The light source modulation unit 84 modulates the light sources 420r, 420g, and 420b via the drive circuits 410r, 410g, and 410b based on the luminance data of each color input from the video data calculation unit 82. That is, the light sources 420r, 420g, and 420b are turned on / off, the output is adjusted (increased / decreased), and the like.

アクチュエーター51側の角度検出手段52は、その可動板511aの角度および振れ角を検出し、その角度および振れ角の情報(可動板511aの角度情報)を作動制御装置8の描画タイミング生成部83および振れ角演算部85に送出する。また、ガルバノミラー12側の角度検出手段13は、そのミラー121の角度を検出し、その角度の情報(ミラー121の角度情報)を作動制御装置8の角度指示部86に送出する。   The angle detection means 52 on the actuator 51 side detects the angle and swing angle of the movable plate 511a, and uses the angle and swing angle information (angle information of the movable plate 511a) as the drawing timing generation unit 83 of the operation control device 8 and This is sent to the deflection angle calculation unit 85. Further, the angle detection means 13 on the galvano mirror 12 side detects the angle of the mirror 121 and sends the angle information (angle information of the mirror 121) to the angle instruction unit 86 of the operation control device 8.

描画タイミング生成部83は、現在の描画ライン141の描画が終了すると、それに同期して、角度指示部86に、次に描画を行う描画ライン141の描画開始点にレーザー光LLが照射されるときのミラー121の目標角度を示す目標角度情報(角度指示)を送出する。そのミラー121の目標角度は、隣り合う描画開始点の垂直方向の間隔が一定になるように設定される。角度指示部86は、角度検出手段13で検出されたミラー121の角度と、前記ミラー121の目標角度とを比較して、その差が0になるような補正を行い、ガルバノミラー12の駆動手段124に駆動データを送出する。   When the drawing of the current drawing line 141 is completed, the drawing timing generation unit 83 is synchronized with the time when the laser beam LL is applied to the drawing start point of the drawing line 141 to be drawn next on the angle instruction unit 86. Target angle information (angle instruction) indicating the target angle of the mirror 121 is sent out. The target angle of the mirror 121 is set so that the vertical interval between adjacent drawing start points is constant. The angle instructing unit 86 compares the angle of the mirror 121 detected by the angle detecting unit 13 with the target angle of the mirror 121 and performs correction so that the difference becomes 0, thereby driving the galvano mirror 12. Drive data is sent to 124.

駆動手段124は、前記駆動データに基づいて、モーター122を駆動する。これにより、描画開始点にレーザー光LLが照射されたとき、ミラー121の角度は、前記目標角度になる。
なお、本実施形態では、各描画ライン141において、描画開始点から描画終了点まで、ミラー121の角速度を一定とし、レーザー光LLの垂直方向の走査速度を一定としてもよく、また、ミラー121の角速度を徐々に変化させ、レーザー光LLの垂直方向の走査速度を徐々に変化さてもよい。
The driving unit 124 drives the motor 122 based on the driving data. Accordingly, when the drawing start point is irradiated with the laser beam LL, the angle of the mirror 121 becomes the target angle.
In this embodiment, in each drawing line 141, the angular velocity of the mirror 121 may be constant from the drawing start point to the drawing end point, and the vertical scanning speed of the laser beam LL may be constant. The angular velocity may be gradually changed, and the scanning speed in the vertical direction of the laser beam LL may be gradually changed.

また、描画タイミング生成部83は、振れ角演算部85に、描画ライン情報、すなわち、次に描画を行う描画ライン141の垂直方向の位置の情報を送出する。
振れ角演算部85では、検量線記憶部87から読み出された検量線を用い、描画タイミング生成部83から入力された次に描画を行う描画ライン141の垂直方向の位置の情報に基づいて、次に描画を行う描画ライン141における可動板511aの振れ角の目標値と、アクチュエーター51の駆動信号の大きさと、その駆動信号の周波数とを取得する。そして、振れ角演算部85の駆動信号指示部852は、アクチュエーター51の駆動手段517に駆動データ(駆動信号の大きさおよび周波数を示すデータ)を送出する。
Further, the drawing timing generation unit 83 sends drawing line information, that is, information on the position of the drawing line 141 in the vertical direction to be drawn next, to the deflection angle calculation unit 85.
The deflection angle calculation unit 85 uses the calibration curve read from the calibration curve storage unit 87, and based on the vertical position information of the drawing line 141 to be drawn next input from the drawing timing generation unit 83. Next, the target value of the deflection angle of the movable plate 511a in the drawing line 141 for drawing, the magnitude of the drive signal of the actuator 51, and the frequency of the drive signal are acquired. Then, the drive signal instruction unit 852 of the deflection angle calculation unit 85 sends drive data (data indicating the magnitude and frequency of the drive signal) to the drive unit 517 of the actuator 51.

駆動手段517は、前記駆動データに基づいて、コイル515に、対応する駆動信号を供給し、所定大きさおよび所定の周波数の電流を流し、所定の磁界を発生させ、可動板511aを共振させる。
ここで、前述したように、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ互いに異なるタイミングで変更するが、ここでは、代表的に、先に、駆動信号の大きさを変更し、後に、駆動信号の周波数を変更する場合について説明する。
Based on the drive data, the drive means 517 supplies a corresponding drive signal to the coil 515, passes a current of a predetermined magnitude and a predetermined frequency, generates a predetermined magnetic field, and resonates the movable plate 511a.
Here, as described above, the magnitude and frequency of the drive signal are changed at different timings, but here, typically, the magnitude of the drive signal is changed first, and then the frequency of the drive signal is changed later. The case of changing is described.

振れ角演算部85は、まず、可動板511aが所定方向に最大に回動したとき、駆動信号の大きさを変更する。すなわち、駆動信号指示部852は、検量線記憶部87に記憶されているテーブルから、次に描画を行う描画ライン141の垂直方向の位置の情報に基づいて、対応する駆動信号の大きさを読み出し、変更する駆動信号の大きさをその読み出した駆動信号の大きさに決定する。そして、駆動信号指示部852は、駆動手段517に前記読み出した駆動信号の大きさを示す駆動データを送出する。駆動手段517は、その駆動データに基づいて、コイル515に供給する駆動信号の大きさを変更する。   First, the deflection angle calculation unit 85 changes the magnitude of the drive signal when the movable plate 511a rotates to the maximum in a predetermined direction. That is, the drive signal instruction unit 852 reads the magnitude of the corresponding drive signal from the table stored in the calibration curve storage unit 87 based on the information on the position in the vertical direction of the drawing line 141 to be drawn next. The magnitude of the drive signal to be changed is determined as the magnitude of the read drive signal. Then, the drive signal instruction unit 852 sends drive data indicating the magnitude of the read drive signal to the drive unit 517. The drive means 517 changes the magnitude of the drive signal supplied to the coil 515 based on the drive data.

また、比較演算部851では、駆動信号の大きさを変更した時点から、随時、角度検出手段52で検出された角度に基づいて、式1または式2を満たすか否かを判断する。そして、式1または式2を満たすと、振れ角演算部85は、駆動信号の周波数を変更する。すなわち、駆動信号指示部852は、検量線記憶部87に記憶されているテーブルから、前記描画ライン141の垂直方向の位置の情報に基づいて、対応する駆動信号の周波数を読み出し、変更する駆動信号の周波数をその読み出した駆動信号の周波数に決定する。そして、駆動信号指示部852は、駆動手段517に前記読み出した駆動信号の周波数を示す駆動データを送出する。駆動手段517は、その駆動データに基づいて、コイル515に供給する駆動信号の周波数を変更する。   Further, the comparison calculation unit 851 determines whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied based on the angle detected by the angle detection unit 52 from the time when the magnitude of the drive signal is changed. And if Formula 1 or Formula 2 is satisfy | filled, the deflection angle calculating part 85 will change the frequency of a drive signal. That is, the drive signal instruction unit 852 reads the frequency of the corresponding drive signal from the table stored in the calibration curve storage unit 87 based on the information on the vertical position of the drawing line 141, and changes the drive signal. Is determined as the frequency of the read drive signal. Then, the drive signal instruction unit 852 sends drive data indicating the frequency of the read drive signal to the drive unit 517. The drive means 517 changes the frequency of the drive signal supplied to the coil 515 based on the drive data.

以降も同様にして、振れ角演算部85は、可動板511aが前記と同一方向に最大に回動したとき、駆動信号の大きさを変更し、その後、式1または式2を満たすと、駆動信号の周波数を変更する。
なお、先に、駆動信号の周波数を変更し、後に、駆動信号の大きさを変更する場合については、周波数を変更する順番と大きさを変更する順番が前記と逆になるだけであるので、その説明は省略する。
Similarly, thereafter, the deflection angle calculation unit 85 changes the magnitude of the drive signal when the movable plate 511a rotates to the maximum in the same direction as described above. Change the frequency of the signal.
In the case where the frequency of the drive signal is changed first and the magnitude of the drive signal is changed later, the order of changing the frequency and the order of changing the magnitude are only the reverse of the above. The description is omitted.

このようにして、可動板511aの振れ角が目標振れ角になり、かつ可動板511aが共振するように、その可動板511aの振れ角を変更しつつ、描画領域142の各描画ライン141上に、順次、レーザー光LLを走査し、画像を描画してゆく。
また、描画タイミング生成部83では、描画を行うフレームが、奇数フレーム(奇数番目のフレーム)と偶数フレーム(偶数番目のフレーム)とのいずれであるかの管理を行い、それにより、ミラー121の回動方向(移動方向)と、映像データ記憶部81からの映像データの読み出し順序を決定している。すなわち、奇数フレーム(垂直方向の走査の往路)において画像を描画する際と、偶数フレーム(垂直方向の走査の復路)において画像を描画する際とで、映像データの読み出し順序を逆にする。
In this way, while changing the swing angle of the movable plate 511a so that the swing angle of the movable plate 511a becomes the target swing angle and the movable plate 511a resonates, The laser beam LL is sequentially scanned to draw an image.
In addition, the drawing timing generation unit 83 manages whether a frame to be drawn is an odd frame (odd number frame) or an even number frame (even number frame). The moving direction (moving direction) and the reading order of the video data from the video data storage unit 81 are determined. That is, the video data reading order is reversed between when an image is drawn in an odd frame (vertical scanning forward path) and when an image is drawn in an even frame (vertical scanning backward path).

また、奇数フレームと偶数フレームとで、投影面21の同じライン上にレーザー光LLを走査する。すなわち、奇数フレームの各描画ライン141と偶数フレームの各描画ライン141とが一致するように、レーザー光LLを走査する。
具体的には、例えば、図7に示すように、1番目のフレーム(奇数番目のフレーム)については、左上から描画を開始し、ジグザグに右下まで描画し、2番目のフレーム(偶数番目のフレーム)については、ミラー121の回動方向を前記と逆にし、前記と逆に右下から左上まで描画を行う。以降、同様にして、奇数番目のフレームについては、左上から右下まで描画し、偶数番目のフレームについては、右下から左上まで描画を行う。
Further, the laser beam LL is scanned on the same line on the projection surface 21 in the odd frame and the even frame. That is, the laser beam LL is scanned so that each drawing line 141 of the odd frame matches each drawing line 141 of the even frame.
Specifically, for example, as shown in FIG. 7, for the first frame (odd-numbered frame), the drawing starts from the upper left, draws to the lower right zigzag, and the second frame (even-numbered frame) For the frame), the rotation direction of the mirror 121 is reversed, and drawing is performed from the lower right to the upper left in the opposite direction. Thereafter, similarly, the odd-numbered frame is drawn from the upper left to the lower right, and the even-numbered frame is drawn from the lower right to the upper left.

なお、本実施形態では、垂直方向の走査の往路を奇数フレームとし、垂直方向の走査の復路を偶数フレームとしているが、これに限らず、垂直方向の走査の復路を奇数フレームとし、垂直方向の走査の往路を偶数フレームとしてもよい。
また、本実施形態では、1番目のフレームについて描画を開始する位置は、左上であるが、これに限らず、例えば、右上、左下、右下等であってもよい。
また、奇数フレームと偶数フレームとで、投影面21の異なるライン上にレーザー光LLを走査してもよい。
ここで、前記画像の描画の際の可動板511aの振れ角の経時的変化およびミラー121の角度の経時的変化は、下記の通りである。
In this embodiment, the vertical scanning forward path is an odd frame and the vertical scanning backward path is an even frame. However, the present invention is not limited to this, and the vertical scanning backward path is an odd frame. The scanning forward path may be an even frame.
In the present embodiment, the drawing start position for the first frame is at the upper left, but is not limited thereto, and may be, for example, the upper right, the lower left, the lower right, or the like.
Further, the laser beam LL may be scanned on different lines on the projection surface 21 in the odd-numbered frame and the even-numbered frame.
Here, the change with time of the deflection angle of the movable plate 511a and the change with time of the angle of the mirror 121 during the drawing of the image are as follows.

水平走査では、図8に示すように、可動板511aの振れ角は、最小振れ角から徐々に増大し、最大振れ角に到達した後、徐々に減少し、最小振れ角に到達した後、再び、徐々に増大し、以降、同様に、前記動作を繰り返す。
このように、この光走査装置1では、可動板511aの振れ角が急激に変化しないので、容易かつ確実に、共振を利用して動作させる形態のアクチュエーター51の可動板511aの振れ角を変更することができる。
In the horizontal scanning, as shown in FIG. 8, the swing angle of the movable plate 511a gradually increases from the minimum swing angle, reaches the maximum swing angle, gradually decreases, reaches the minimum swing angle, and then again. The operation is gradually increased, and thereafter the operation is repeated in the same manner.
Thus, in this optical scanning device 1, the swing angle of the movable plate 511a does not change abruptly. Therefore, the swing angle of the movable plate 511a of the actuator 51 configured to operate using resonance is easily and reliably changed. be able to.

また、垂直走査では、図9に示すように、奇数フレーム(垂直方向の走査の往路)において画像の描画を行う表示期間(描画期間)と、偶数フレーム(垂直方向の走査の復路)において画像の描画を行う表示期間との間に、画像の描画を行わない非表示期間(非描画期間)が設けられている。この表示期間において、次のフレームの描画を開始するタイミング等の各タイミングを調整することができる。
そして、垂直方向の走査の往路および復路、すなわち、ミラー121を所定方向に回動させる際と、前記と逆方向に回動させる際との両方で、画像の描画を行うので、従来のような垂直帰線期間が不要になり、前記非表示期間を短くすることができる。これにより、時間開口率(画像の描画を行う期間の割合)を高くすることができる。
In the vertical scanning, as shown in FIG. 9, a display period (drawing period) in which an image is drawn in an odd frame (vertical scanning forward path) and an image in an even frame (vertical scanning backward path). A non-display period (non-drawing period) in which an image is not drawn is provided between a display period in which drawing is performed. In this display period, each timing such as a timing for starting drawing of the next frame can be adjusted.
Since the image is drawn both in the forward and backward passes of the scanning in the vertical direction, that is, when the mirror 121 is rotated in a predetermined direction and when it is rotated in the opposite direction, the conventional method is used. A vertical blanking period becomes unnecessary, and the non-display period can be shortened. Thereby, a time aperture ratio (ratio of the period which draws an image) can be made high.

すなわち、1フレーム中の垂直方向の非表示期間を往復描画することで短くすることができ、これにより、垂直時間開口率が高くなり、垂直走査の往路のみで水平走査を行って画像を描画する場合と可動板511aの角速度(速度)が同じときは、その往路のみで画像を描画する場合に比べ、単位時間当たりのフレーム数(コマ数)を多くすることができ、これによって、動画における早い動きにも容易に対応することができる。逆に言えば、垂直走査の往路のみで水平走査を行って画像を描画する場合と単位時間当たりのフレーム数が同じときは、その往路のみで画像を描画する場合に比べ、可動板511aの角速度を小さくすることができ、これによって、安定的に画像を描画することができる。また、上記の場合で、可動板511aの角速度を変化させない時には、より垂直解像度の高い描画が可能となる。
以上説明したように、この光走査装置1によれば、時間開口率を高くしつつ、可動板511aの振れ角を急激に変化させることなく、画像の台形歪みを防止することができ、また、効率良く駆動することができる。
In other words, the vertical non-display period in one frame can be shortened by reciprocatingly drawing, thereby increasing the vertical time aperture ratio and drawing an image by performing horizontal scanning only in the forward path of vertical scanning. When the angular velocity (velocity) of the movable plate 511a is the same as the case, the number of frames (frame number) per unit time can be increased compared to the case where an image is drawn only on the forward path. It can easily cope with movement. In other words, when the image is drawn by performing horizontal scanning only in the forward path of the vertical scanning and when the number of frames per unit time is the same, the angular velocity of the movable plate 511a is larger than when the image is drawn only in the forward path. Can be made smaller, whereby an image can be stably drawn. In the above case, when the angular velocity of the movable plate 511a is not changed, drawing with higher vertical resolution is possible.
As described above, according to the optical scanning device 1, it is possible to prevent the trapezoidal distortion of the image without increasing the deflection angle of the movable plate 511a while increasing the time aperture ratio. It can be driven efficiently.

次に、図15に基づいて、変形例を説明する。
図15に示す光走査装置1では、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅は、垂直方向に沿って一定になっていないが、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が、可動板511aの振れ角の変更を行わない場合に比べて(駆動信号の大きさおよび駆動信号の周波数を一定にする場合に比べて)、垂直方向に沿って揃い、かつ、可動板511aが共振するように、可動板511aの振れ角を変更するよう構成されている。これにより、画像を描画することが可能な描画可能領域143の上側の幅が減少し、描画可能領域143の形状は、長方形(正方形を含む)に近づき、非描画領域を小さくすることができる。
この光走査装置1では、投影面21上、すなわち、描画可能領域143内に長方形の描画領域142を設定し、光源ユニット4から出射したレーザー光LLがその描画領域142内に投射(照射)されるように光源ユニット4の駆動を制御する。これにより、画像の台形歪みを防止することができる。
Next, a modified example will be described based on FIG.
In the optical scanning device 1 shown in FIG. 15, the fluctuation width of the laser light LL is not constant along the vertical direction in the light emission state, but the fluctuation width of the laser light LL in the light emission state is that of the movable plate 511a. Compared to the case where the deflection angle is not changed (compared to the case where the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal are made constant), they are aligned along the vertical direction and the movable plate 511a resonates. The swing angle of the movable plate 511a is changed. As a result, the width on the upper side of the drawable area 143 where the image can be drawn decreases, the shape of the drawable area 143 approaches a rectangle (including a square), and the non-drawn area can be reduced.
In this optical scanning device 1, a rectangular drawing area 142 is set on the projection surface 21, that is, in the drawable area 143, and the laser light LL emitted from the light source unit 4 is projected (irradiated) into the drawing area 142. Thus, the drive of the light source unit 4 is controlled. Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented.

<第2実施形態>
次に、本発明の光走査装置の第2実施形態について説明する。
図16および図17は、それぞれ、本発明の第2実施形態に係る光走査装置のエラー処理の際の制御動作を示すフローチャートである。
以下、第2実施形態の光走査装置について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described.
FIG. 16 and FIG. 17 are flowcharts showing control operations in error processing of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention.
Hereinafter, the optical scanning device according to the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.

第2実施形態の光走査装置1では、前記式1および前記式2のいずれも満たさない場合、すなわち、可動板511aの振れ角の推定値と、振れ角の目標値とが一致ない場合、エラー処理を行うよう構成されている。なお、振れ角演算部85は、決定部、判別部、振れ角推定部および補正部等を有する変更手段の機能を備えている。
まずは、駆動信号の大きさを先に変更し、駆動信号の周波数を後に変更する第1のモードで作動する場合のエラー処理について説明する。
In the optical scanning device 1 according to the second embodiment, if neither of the formula 1 and the formula 2 is satisfied, that is, if the estimated value of the deflection angle of the movable plate 511a does not match the target value of the deflection angle, an error occurs. It is configured to perform processing. The deflection angle calculation unit 85 includes a function of changing means including a determination unit, a determination unit, a deflection angle estimation unit, a correction unit, and the like.
First, error processing when operating in the first mode in which the magnitude of the drive signal is changed first and the frequency of the drive signal is changed later will be described.

なお、可動板511aの現在の振れ角の目標値が「θ」であり、電流信号(駆動信号)の現在の振幅である電流値が「I(θ)」に設定されていることを前提とする。また、水平方向の2ライン分の描画が終了するまでは、前述したように、前記式1または前記式2を満たすか否が判断され、満たした場合のみ、電流信号の周波数が変更される。
図16に示すように、まず、光走査装置1の振れ角演算部85は、水平方向の2ライン分の描画が終了すると(ステップS101)、今回の電流信号の変更において、前記式1または前記式2を満たして、電流信号の周波数が変更されたか否かを判断する(ステップS102)。
Note that the target value of the current deflection angle of the movable plate 511a is “θ n ”, and the current value that is the current amplitude of the current signal (driving signal) is set to “I (θ n )”. It is assumed. Further, as described above, whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied is determined until drawing for two horizontal lines is completed, and only when the expression is satisfied, the frequency of the current signal is changed.
As shown in FIG. 16, first, when the deflection angle calculation unit 85 of the optical scanning device 1 finishes drawing for two horizontal lines (step S101), in the current signal change this time, It is determined whether Equation 2 is satisfied and the frequency of the current signal has been changed (step S102).

電流信号の周波数が変更されている場合は、次に電流値を変更する際、電流信号の次に設定する予定の振幅である電流値I(θn+1)を、検量線記憶部87に記憶されている、例えば、テーブルから取得する(ステップS103)。そして、電流値をその設定予定の電流値I(θn+1)に変更(設定)する(ステップS104)。すなわち、電流値I(θn+1)の補正は行わない。 When the frequency of the current signal has been changed, the current value I (θ n + 1 ), which is the amplitude to be set next to the current signal, is stored in the calibration curve storage unit 87 when the current value is changed next time. For example, it is obtained from a table (step S103). Then, the current value is changed (set) to the current value I (θ n + 1 ) scheduled to be set (step S104). That is, the current value I (θ n + 1 ) is not corrected.

一方、電流信号の周波数が変更されていない場合は、エラー処理を実行する。すなわち、エラー処理では、まず、可動板511aの現在の振れ角の目標値θと、現在の振れ角の推定値との差分θdを求める(ステップS105)。そして、その差分θdに対応する電流信号の振幅(振幅の増加分)である差分電流値Idを求め(ステップS106)、その差分電流値Idを用いて、前記次の設定予定の電流値I(θn+1)を補正する。すなわち、差分電流値Idを電流値I(θn+1)に加算する。 On the other hand, if the frequency of the current signal has not been changed, error processing is executed. That is, in the error process, first, a difference θd between the target value θ n of the current deflection angle of the movable plate 511a and the estimated value of the current deflection angle is obtained (step S105). Then, a difference current value Id that is an amplitude (amplitude increase) of the current signal corresponding to the difference θd is obtained (step S106), and the next set current value I (( θ n + 1 ) is corrected. That is, the difference current value Id is added to the current value I (θ n + 1 ).

差分電流値Idは、電流信号の現在の電流値I(θ)と、電流信号の1つ前の振幅である電流値I(θn−1)とに基づいて、線形補間して求める。具体的には、電流信号の現在の電流値I(θ)と、1つ前の電流値I(θn−1)と、現在の振れ角の目標値θと、1つ前の振れ角の目標値θn−1とを下記式3に代入して、差分電流値Idを求める。
Id=θd・{I(θ)−I(θn−1)}/(θ−θn−1)・・・(式3)
The differential current value Id is obtained by linear interpolation based on the current value I (θ n ) of the current signal and the current value I (θ n−1 ) that is the previous amplitude of the current signal. Specifically, the current value I (θ n ) of the current signal, the previous current value I (θ n−1 ), the target value θ n of the current deflection angle, and the previous deflection By substituting the target value θ n−1 of the angle into the following formula 3, a differential current value Id is obtained.
Id = θd · {I (θ n ) −I (θ n−1 )} / (θ n −θ n−1 ) (Equation 3)

次に電流値を変更する際は、得られた差分電流値Idを設定予定の電流値I(θn+1)に加算し、電流値をその加算値(補正後の値)「I(θn+1)+Id」に変更(設定)する(ステップS107)。これにより、画像の台形歪みをより確実に防止することができる。
なお、前記I(θn+1)の他、前記θn−1、θ、θn+1、I(θn−1)、I(θ)も、それぞれ、検量線記憶部87に記憶されている、例えば、テーブルから取得することができる。
Next, when the current value is changed, the obtained differential current value Id is added to the current value I (θ n + 1 ) to be set, and the current value is added (corrected value) “I (θ n + 1 )”. It is changed (set) to “+ Id” (step S107). Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented more reliably.
In addition to I (θ n + 1 ), θ n−1 , θ n , θ n + 1 , I (θ n−1 ), and I (θ n ) are also stored in the calibration curve storage unit 87. For example, it can be obtained from a table.

次に、駆動信号の周波数を先に変更し、駆動信号の大きさを後に変更する第2のモードで作動する場合のエラー処理について説明する。
なお、可動板511aの現在の振れ角の目標値が「θ」であり、電流信号(駆動信号)の現在の周波数が「f(θ)」に設定されていることを前提とする。また、水平方向の2ライン分の描画が終了するまでは、前述したように、前記式1または前記式2を満たすか否が判断され、満たした場合のみ、電流信号の振幅である電流値が変更される。
Next, error processing when operating in the second mode in which the frequency of the drive signal is changed first and the magnitude of the drive signal is changed later will be described.
It is assumed that the target value of the current deflection angle of the movable plate 511a is “θ n ” and the current frequency of the current signal (drive signal) is set to “f (θ n )”. Further, as described above, it is determined whether or not Expression 1 or Expression 2 is satisfied until drawing for two lines in the horizontal direction is completed. Only when the expression is satisfied, the current value that is the amplitude of the current signal is Be changed.

図17に示すように、まず、光走査装置1の振れ角演算部85は、水平方向の2ライン分の描画が終了すると(ステップS201)、今回の電流信号の変更において、前記式1または前記式2を満たして、電流信号の電流値が変更されたか否かを判断する(ステップS202)。
電流信号の電流値が変更されている場合は、次に周波数を変更する際、電流信号の次に設定する予定の周波数f(θn+1)を、検量線記憶部87に記憶されている、例えば、テーブルから取得する(ステップS203)。そして、周波数をその設定予定の周波数f(θn+1)に変更(設定)する(ステップS204)。すなわち、周波数f(θn+1)の補正は行わない。
As shown in FIG. 17, first, when the deflection angle calculation unit 85 of the optical scanning device 1 finishes drawing for two horizontal lines (step S201), in the current current signal change, the equation 1 or the It is determined whether the current value of the current signal has been changed while satisfying Expression 2 (step S202).
When the current value of the current signal is changed, when the frequency is changed next, the frequency f (θ n + 1 ) to be set next to the current signal is stored in the calibration curve storage unit 87, for example, Obtained from the table (step S203). Then, the frequency is changed (set) to the scheduled frequency f (θ n + 1 ) (step S204). That is, the frequency f (θ n + 1 ) is not corrected.

一方、電流信号の電流値が変更されていない場合は、エラー処理を実行する。すなわち、エラー処理では、まず、可動板511aの現在の振れ角の目標値θと、現在の振れ角の推定値との差分θdを求める(ステップS205)。そして、その差分θdに対応する電流信号の周波数(周波数の増加分)である差分周波数fdを求め(ステップS206)、その差分周波数fdを用いて、前記次の設定予定の周波数f(θn+1)を補正する。すなわち、差分周波数fdを周波数f(θn+1)に加算する。 On the other hand, if the current value of the current signal has not been changed, error processing is executed. That is, in the error process, first, a difference θd between the target value θ n of the current deflection angle of the movable plate 511a and the estimated value of the current deflection angle is obtained (step S205). Then, a difference frequency fd, which is a frequency (frequency increase) of the current signal corresponding to the difference θd, is obtained (step S206), and the next set frequency f (θ n + 1 ) is set using the difference frequency fd. Correct. That is, the difference frequency fd is added to the frequency f (θ n + 1 ).

差分周波数fdは、電流信号の現在の周波数f(θ)と、電流信号の1つ前の周波数f(θn−1)とに基づいて、線形補間して求める。具体的には、電流信号の現在の周波数f(θ)と、1つ前の周波数f(θn−1)と、現在の振れ角の目標値θと、1つ前の振れ角の目標値θn−1とを下記式4に代入して、差分周波数fdを求める。
fd=θd・{f(θ)−f(θn−1)}/(θ−θn−1)・・・(式4)
The difference frequency fd is obtained by linear interpolation based on the current frequency f (θ n ) of the current signal and the previous frequency f (θ n−1 ) of the current signal. Specifically, the current frequency f (θ n ) of the current signal, the previous frequency f (θ n−1 ), the target value θ n of the current deflection angle, and the previous deflection angle The target value θ n−1 is substituted into the following equation 4 to obtain the difference frequency fd.
fd = θd · {f (θ n ) −f (θ n−1 )} / (θ n −θ n−1 ) (Expression 4)

次に周波数を変更する際は、得られた差分周波数fdを設定予定の周波数f(θn+1)に加算し、周波数をその加算値(補正後の値)「f(θn+1)+fd」に変更(設定)する(ステップS207)。これにより、画像の台形歪みをより確実に防止することができる。 Next, when changing the frequency, the obtained difference frequency fd is added to the frequency f (θ n + 1 ) to be set, and the frequency is changed to the added value (corrected value) “f (θ n + 1 ) + fd”. (Set) (Step S207). Thereby, the trapezoid distortion of an image can be prevented more reliably.

なお、前記f(θn+1)の他、前記θn−1、θ、θn+1、f(θn−1)、f(θ)も、それぞれ、検量線記憶部87に記憶されている、例えば、テーブルから取得することができる。
このような第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、この第2実施形態は、後述する第3〜第5実施形態にも適用することができる。
なお、本実施形態では、現在の振れ角の目標値θとの差分θdを求める際、現在の振れ角の推定値を用いたが、本発明では、これに限らず、例えば、角度検出手段52により検出された振れ角の検出値(測定値)を用いてもよい。
In addition to the f (θ n + 1 ), the θ n−1 , θ n , θ n + 1 , f (θ n−1 ), and f (θ n ) are also stored in the calibration curve storage unit 87. For example, it can be obtained from a table.
Also by such 2nd Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be exhibited.
Moreover, this 2nd Embodiment is applicable also to the 3rd-5th embodiment mentioned later.
In the present embodiment, when obtaining the difference θd between the target value theta n of the current deflection angle, although using the estimated value of the current deflection angle, the present invention is not limited thereto, for example, the angle detecting means The detected value (measured value) of the deflection angle detected by 52 may be used.

<第3実施形態>
次に、本発明の光走査装置の第3実施形態について説明する。
図18は、本発明の第3実施形態に係る光走査装置のブロック図、図19は、本発明の第3実施形態に係る光走査装置のアクチュエーターを示す模式的斜視図である。
以下、第3実施形態の光走査装置について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described.
FIG. 18 is a block diagram of an optical scanning device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a schematic perspective view showing an actuator of the optical scanning device according to the third embodiment of the present invention.
Hereinafter, the optical scanning device according to the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.

図18および図19に示すように、第3実施形態の光走査装置1は、アクチュエーター51の温度を検出する温度検出手段61を有している。アクチュエーター51の共振周波数は、温度に応じて変化するので、光走査装置1では、温度検出手段61の検出結果と、レーザー光LLが走査される投影面21上の垂直方向の位置(描画ライン141の垂直方向の位置)とに基づいて、駆動信号の大きさおよび周波数をそれぞれ変更するよう構成されている。これにより、可動板511aを確実に共振させることができる。   As shown in FIGS. 18 and 19, the optical scanning device 1 of the third embodiment has a temperature detection means 61 that detects the temperature of the actuator 51. Since the resonance frequency of the actuator 51 changes according to the temperature, the optical scanning device 1 detects the detection result of the temperature detection means 61 and the vertical position (the drawing line 141) on the projection surface 21 where the laser light LL is scanned. The magnitude and frequency of the drive signal are each changed based on the vertical position). Thereby, the movable plate 511a can be reliably resonated.

温度検出手段61は、温度センサー611および温度検知部612を有している。温度センサー611は、アクチュエーター51の温度として、アクチュエーター51の共振周波数への影響が大きい部位である連結部511dの温度を検出するものであり、その連結部511d上に設けられている。この温度センサー611としては、例えば、サーミスタや、半導体抵抗を利用したもの等を用いることができる。   The temperature detection unit 61 includes a temperature sensor 611 and a temperature detection unit 612. The temperature sensor 611 detects, as the temperature of the actuator 51, the temperature of the connecting portion 511d, which is a portion having a large influence on the resonance frequency of the actuator 51, and is provided on the connecting portion 511d. As the temperature sensor 611, for example, a thermistor, a device using a semiconductor resistor, or the like can be used.

温度検知部612は、温度センサー611から出力される電圧を検出し、その検出値に基き、アクチュエーター51の温度を求める(検知する)。この検出された温度の情報を含む信号は、温度検知部612から作動制御装置8の振れ角演算部85に送信される。
また、検量線記憶部87には、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が垂直方向に沿って一定になり、かつ、可動板511aが共振する条件を満たす、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置(描画ライン141の垂直方向の位置)および温度検出手段61により検出された温度と、アクチュエーター51の駆動信号の大きさ、その駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値(目標振れ角)との関係を示すテーブルや演算式(関数)等の検量線が記憶されている。すなわち、検量線記憶部87には、温度毎に、駆動信号用データが記憶されている。換言すれば、第1実施形態で説明したテーブルが、温度毎に設けられている。画像を描画する際は、その検量線を用い、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置および温度検出手段61により検出された温度に対応する駆動信号の大きさ、駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値をそれぞれ取得し、前述したように、駆動信号の大きさおよび周波数の変更が行われる。
このような第3実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、この第3実施形態は、前記第2実施形態、後述する第5実施形態にも適用することができる。
The temperature detection unit 612 detects the voltage output from the temperature sensor 611 and obtains (detects) the temperature of the actuator 51 based on the detected value. A signal including the detected temperature information is transmitted from the temperature detection unit 612 to the deflection angle calculation unit 85 of the operation control device 8.
The calibration curve storage unit 87 also scans the projection surface 21 with a laser beam LL having a constant amplitude along the vertical direction in the light emission state and satisfying the condition for the movable plate 511a to resonate. The vertical position of the LL on the projection plane 21 (the vertical position of the drawing line 141), the temperature detected by the temperature detection means 61, the magnitude of the drive signal of the actuator 51, the frequency of the drive signal, and the movable plate A calibration curve such as a table or an arithmetic expression (function) indicating the relationship between the target angle (target target angle) of the swing angle 511a is stored. That is, the calibration curve storage unit 87 stores drive signal data for each temperature. In other words, the table described in the first embodiment is provided for each temperature. When drawing an image, the calibration curve is used, and the magnitude of the drive signal corresponding to the position of the laser beam LL scanned on the projection plane 21 in the vertical direction on the projection plane 21 and the temperature detected by the temperature detection means 61. Then, the frequency of the drive signal and the target value of the deflection angle of the movable plate 511a are respectively acquired, and the magnitude and frequency of the drive signal are changed as described above.
According to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.
The third embodiment can also be applied to the second embodiment and a fifth embodiment to be described later.

<第4実施形態>
次に、本発明の光走査装置の第4実施形態について説明する。
図20は、本発明の第4実施形態に係る光走査装置のブロック図である。
以下、第4実施形態の光走査装置について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described.
FIG. 20 is a block diagram of an optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention.
Hereinafter, the optical scanning device according to the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.

図20に示すように、第4実施形態の光走査装置1は、アクチュエーター51の温度を検出する温度検出手段61と、温度制御部62と、ヒーターコントロール部63と、アクチュエーター51を加熱するヒーター(加熱手段)64とを有している。アクチュエーター51の共振周波数は、温度に応じて変化するので、温度制御部62、ヒーターコントロール部63およびヒーター64は、温度検出手段61の検出結果に基づいて、アクチュエーター51の温度を目標温度に調整する。したがって、温度制御部62、ヒーターコントロール部63およびヒーター64により、温度調整手段が構成される。なお、温度検出手段61については、前述した第3実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   As shown in FIG. 20, the optical scanning device 1 according to the fourth embodiment includes a temperature detection unit 61 that detects the temperature of the actuator 51, a temperature control unit 62, a heater control unit 63, and a heater that heats the actuator 51 ( Heating means) 64. Since the resonance frequency of the actuator 51 changes according to the temperature, the temperature control unit 62, the heater control unit 63, and the heater 64 adjust the temperature of the actuator 51 to the target temperature based on the detection result of the temperature detection unit 61. . Therefore, the temperature control unit 62, the heater control unit 63, and the heater 64 constitute a temperature adjusting unit. Note that the temperature detection means 61 is the same as that of the third embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

ヒーター64は、アクチュエーター51の連結部511c、511dの近傍に設けられており、主に、連結部511c、511dを加熱する。このヒーター64としては、例えば、電熱線等を用いることができ、ヒーターコントロール部63からヒーター64に電圧を印加することで加熱するようになっている。
温度検出手段61により検出された温度の情報を含む信号は、温度制御部62に送信される。温度制御部62は、検出温度が目標温度になるように、ヒーターコントロール部63を介して、ヒーター64の作動(駆動)を制御する。
The heater 64 is provided in the vicinity of the connecting portions 511c and 511d of the actuator 51, and mainly heats the connecting portions 511c and 511d. As the heater 64, for example, a heating wire or the like can be used, and heating is performed by applying a voltage from the heater control unit 63 to the heater 64.
A signal including information on the temperature detected by the temperature detector 61 is transmitted to the temperature controller 62. The temperature control unit 62 controls the operation (drive) of the heater 64 via the heater control unit 63 so that the detected temperature becomes the target temperature.

すなわち、温度制御部62は、検出温度と目標温度とを比較し、検出温度と目標温度とを差分を求め、検出温度が目標温度よりも低い場合は、その差分に対応する分だけ、ヒーター64の出力を増大させ、アクチュエーター51の温度を増大させる。また、温度制御部62は、検出温度が目標温度よりも高い場合は、ヒーター64を停止させ、アクチュエーター51の温度を低下させる。この制御が繰り返し行われ、アクチュエーター51の温度、特に、アクチュエーター51の共振周波数への影響が大きい部位である連結部511c、511dの温度は、目標温度に維持される。これにより、可動板511aを確実に共振させることができる。なお、目標温度は、室温に対して十分に高い温度に設定される。   In other words, the temperature control unit 62 compares the detected temperature with the target temperature, obtains a difference between the detected temperature and the target temperature, and if the detected temperature is lower than the target temperature, the heater 64 corresponds to the difference. And the temperature of the actuator 51 is increased. Further, when the detected temperature is higher than the target temperature, the temperature control unit 62 stops the heater 64 and lowers the temperature of the actuator 51. This control is repeatedly performed, and the temperature of the actuator 51, in particular, the temperatures of the connecting portions 511c and 511d, which are portions having a large influence on the resonance frequency of the actuator 51, are maintained at the target temperature. Thereby, the movable plate 511a can be reliably resonated. Note that the target temperature is set to a temperature sufficiently higher than the room temperature.

なお、検量線記憶部87には、前記目標温度に対応し、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が垂直方向に沿って一定になり、かつ、可動板511aが共振する条件を満たす、投影面21に走査するレーザー光LLの投影面21上の垂直方向の位置(描画ライン141の垂直方向の位置)と、アクチュエーター51の駆動信号の大きさ、その駆動信号の周波数および可動板511aの振れ角の目標値(目標振れ角)との関係を示すテーブルや演算式(関数)等の検量線が記憶されている。   Note that the calibration curve storage unit 87 projects the conditions corresponding to the target temperature, the fluctuation width of the laser beam LL is constant along the vertical direction in the light emission state, and the condition that the movable plate 511a resonates. The vertical position (the vertical position of the drawing line 141) on the projection surface 21 of the laser light LL that scans the surface 21, the magnitude of the drive signal of the actuator 51, the frequency of the drive signal, and the swing of the movable plate 511a A calibration curve such as a table indicating a relationship with a target value (target deflection angle) of a corner and an arithmetic expression (function) is stored.

このような第4実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、この第4実施形態は、前記第2実施形態、後述する第5実施形態にも適用することができる。
なお、本発明では、さらに、アクチュエーター51を冷却する冷却手段として、例えば、ペルチェ素子等が設けられていてもよい。また、ヒーター64に代えて、加熱および冷却を行うことができる加熱・冷却手段として、例えば、ペルチェ素子等を設けてもよい。これによれば、より確実に、アクチュエーター51の温度を目標温度に保持することができる。
According to the fourth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.
The fourth embodiment can also be applied to the second embodiment and a fifth embodiment to be described later.
In the present invention, as a cooling means for cooling the actuator 51, for example, a Peltier element or the like may be provided. Further, instead of the heater 64, for example, a Peltier element or the like may be provided as a heating / cooling means capable of performing heating and cooling. According to this, the temperature of the actuator 51 can be more reliably held at the target temperature.

<第5実施形態>
次に、本発明の光走査装置の第5実施形態について説明する。
図21は、本発明の第5実施形態に係る光走査装置が備えるアクチュエーターを示す模式的平面図である。図22は、図21中のB−B線断面図である。図23は、図21に示すアクチュエーターが備える駆動手段の電圧印加手段を示すブロック図である。図24は、図23に示す第1の電圧発生部および第2の電圧発生部で発生する電圧の一例を示す図である。図25は、本発明の第5実施形態に係る光走査装置の奇数フレームにおける動作を説明するための図であり、図25(a)は、側面図、図25(b)は、正面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図21中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図22中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described.
FIG. 21 is a schematic plan view showing an actuator provided in the optical scanning device according to the fifth embodiment of the present invention. 22 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 23 is a block diagram showing voltage applying means of driving means provided in the actuator shown in FIG. FIG. 24 is a diagram illustrating an example of voltages generated in the first voltage generation unit and the second voltage generation unit illustrated in FIG. 23. 25A and 25B are diagrams for explaining the operation in the odd-numbered frame of the optical scanning device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 25A is a side view and FIG. 25B is a front view. is there. In the following, for convenience of explanation, the front side in FIG. 21 is referred to as “up”, the back side in FIG. 21 is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”. The upper side, the lower side is called “lower”, the right side is called “right”, and the left side is called “left”.

以下、第5実施形態の光走査装置について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第5実施形態の光走査装置は、光走査部が備えるアクチュエーターの構成が異なる点、及び投影面21上の第1の方向の走査(水平走査)の軌跡が直線でない事以外は、第1実施形態とほぼ同様である。
光走査部5は、いわゆる2自由度振動系の1つのアクチュエーター53を有している。
Hereinafter, the optical scanning device according to the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The optical scanning device of the fifth embodiment is the first embodiment except that the configuration of the actuator provided in the optical scanning unit is different and that the trajectory of scanning (horizontal scanning) in the first direction on the projection surface 21 is not a straight line. It is almost the same as the form.
The optical scanning unit 5 has one actuator 53 of a so-called two-degree-of-freedom vibration system.

アクチュエーター53は、図21に示すような第1の振動系54aと第2の振動系54bと支持部54cとを備える基体54と、基体54と対向配置された対向基板56と、基体54と対向基板56との間に設けられたスペーサー部材55と、永久磁石57と、コイル58とを備えている。なお、第2の振動系54b側が、水平走査の走査機構の主要部を構成する。   The actuator 53 includes a base 54 having a first vibration system 54 a, a second vibration system 54 b, and a support portion 54 c as shown in FIG. 21, a counter substrate 56 disposed to face the base 54, and a base 54. A spacer member 55 provided between the substrate 56, a permanent magnet 57, and a coil 58 are provided. The second vibration system 54b side constitutes the main part of the horizontal scanning mechanism.

第1の振動系54aは、枠状の支持部54cの内側に設けられた枠状の駆動部541aと、駆動部541aを支持部54cに両持ち支持する1対の第1の連結部542a、543aとで構成されている。
第2の振動系54bは、駆動部541aの内側に設けられた可動板541bと、可動板541bを駆動部541aに両持ち支持する1対の第2の連結部542b、543bとで構成されている。
駆動部541aは、図21の平面視にて、円環状をなしている。なお、駆動部541aの形状は、枠状をなしていれば特に限定されず、例えば、図21の平面視にて、四角環状をなしていてもよい。このような駆動部541aの下面には、永久磁石57が接合されている。
The first vibration system 54a includes a frame-shaped drive unit 541a provided inside the frame-shaped support unit 54c, and a pair of first connection units 542a that support the drive unit 541a on the support unit 54c. 543a.
The second vibration system 54b includes a movable plate 541b provided inside the drive unit 541a, and a pair of second coupling portions 542b and 543b that support the movable plate 541b on both sides of the drive unit 541a. Yes.
The drive unit 541a has an annular shape in a plan view of FIG. The shape of the drive unit 541a is not particularly limited as long as it has a frame shape. For example, the drive unit 541a may have a quadrangular ring shape in a plan view of FIG. A permanent magnet 57 is joined to the lower surface of the driving unit 541a.

第1の連結部542a、543aは、それぞれ、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第1の連結部542a、543aは、それぞれ、駆動部541aを支持部54cに対して回動可能とするように、駆動部541aと支持部54cとを連結している。このような、第1の連結部542a、543aは、互いに同軸的に設けられており、この軸(以下、「回動中心軸J1」という)を中心として、駆動部541aが支持部54cに対して回動するように構成されている。   Each of the first connecting portions 542a and 543a has a longitudinal shape and can be elastically deformed. The first connecting portions 542a and 543a connect the driving portion 541a and the supporting portion 54c so that the driving portion 541a can be rotated with respect to the supporting portion 54c, respectively. Such first connecting portions 542a and 543a are provided coaxially with each other, and the drive portion 541a is connected to the support portion 54c around this axis (hereinafter referred to as “rotation center axis J1”). And is configured to rotate.

第1の連結部542aには、可動板541bの角度(回動中心軸J1まわりの回動角)(挙動)を検出するための圧電素子521が設けられている。
可動板541bは、図21の平面視にて、円形状をなしている。だたし、可動板541bの形状は、駆動部541aの内側に形成することができれば特に限定されず、例えば、図26の平面視にて、楕円形状をなしていてもよいし、四角形状をなしていてもよい。このような可動板541bの上面には、光反射性を有する光反射部544bが形成されている。
The first connecting portion 542a is provided with a piezoelectric element 521 for detecting the angle (rotation angle around the rotation center axis J1) (behavior) of the movable plate 541b.
The movable plate 541b has a circular shape in plan view of FIG. However, the shape of the movable plate 541b is not particularly limited as long as the movable plate 541b can be formed inside the drive unit 541a. For example, the movable plate 541b may have an elliptical shape or a rectangular shape in plan view of FIG. It may be done. A light reflecting portion 544b having light reflectivity is formed on the upper surface of the movable plate 541b.

第2の連結部542b、543bは、それぞれ、長手形状をなしており、弾性変形可能である。第2の連結部542b、543bは、それぞれ、可動板541bを駆動部541aに対して回動可能とするように、可動板541bと駆動部541aとを連結している。このような第2の連結部542b、543bは、互いに同軸的に設けられており、この軸(以下、「回動中心軸J2」という)を中心として、可動板541bが駆動部541aに対して回動するように構成されている。   Each of the second connecting portions 542b and 543b has a longitudinal shape and can be elastically deformed. The second connecting portions 542b and 543b connect the movable plate 541b and the drive portion 541a so that the movable plate 541b can be rotated with respect to the drive portion 541a, respectively. Such second connecting portions 542b and 543b are provided coaxially with each other, and the movable plate 541b is located with respect to the drive portion 541a around this axis (hereinafter referred to as “rotation center axis J2”). It is configured to rotate.

第2の連結部542bには、可動板541bの角度(回動中心軸J2まわりの回動角)(挙動)を検出するための圧電素子521が設けられている。
図21に示すように、回動中心軸J1と回動中心軸J2とは、互いに直交している。また、駆動部541aおよび可動板541bの中心は、それぞれ、図21の平面視にて、回動中心軸J1と回動中心軸J2との交点上に位置している。
The second connecting portion 542b is provided with a piezoelectric element 521 for detecting the angle (rotation angle around the rotation center axis J2) (behavior) of the movable plate 541b.
As shown in FIG. 21, the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2 are orthogonal to each other. Further, the centers of the drive unit 541a and the movable plate 541b are respectively located on the intersections of the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2 in the plan view of FIG.

図22に示すように、以上のような基体54は、スペーサー部材55を介して対向基板56と接合している。対向基板56の上面には、永久磁石57に作用する磁界を発生させるコイル58が設けられている。
永久磁石57は、図21の平面視にて、回動中心軸J1と回動中心軸J2との交点を通り、回動中心軸J1および回動中心軸J2のそれぞれの軸に対して傾斜した線分Mに沿って設けられている。
As shown in FIG. 22, the base 54 as described above is bonded to the counter substrate 56 via the spacer member 55. A coil 58 that generates a magnetic field acting on the permanent magnet 57 is provided on the upper surface of the counter substrate 56.
In the plan view of FIG. 21, the permanent magnet 57 passes through the intersection of the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2, and is inclined with respect to the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2. It is provided along the line segment M.

このような永久磁石57は、回動中心軸J1と回動中心軸J2との交点に対して長手方向の一方側がS極、他方側がN極となっている。図22では、永久磁石57の長手方向の左側がS極、右側がN極となっている。
また、図22に示すように、永久磁石57の上面には、凹部57aが形成されている。この凹部57aは、永久磁石57と可動板541bとの接触を防止するための逃げ部である。このような凹部57aを形成することで、可動板541bが回動中心軸J2まわりに回動する際、永久磁石57と接触してしまうことを防止することができる。
Such a permanent magnet 57 has an S pole on one side in the longitudinal direction and an N pole on the other side with respect to the intersection of the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2. In FIG. 22, the left side in the longitudinal direction of the permanent magnet 57 is the S pole and the right side is the N pole.
Further, as shown in FIG. 22, a concave portion 57 a is formed on the upper surface of the permanent magnet 57. The recess 57a is an escape portion for preventing contact between the permanent magnet 57 and the movable plate 541b. By forming such a recess 57a, it is possible to prevent the movable plate 541b from coming into contact with the permanent magnet 57 when the movable plate 541b rotates around the rotation center axis J2.

コイル58は、図21の平面視にて、駆動部541aの外周を囲むように形成されている。これにより、アクチュエーター53の駆動の際、駆動部541aとコイル58との接触を確実に防止することができる。その結果、コイル58と永久磁石57との離間距離を比較的短くすることができ、コイル58から発生する磁界を効率的に永久磁石57に作用させることができる。   The coil 58 is formed so as to surround the outer periphery of the drive unit 541a in a plan view of FIG. Thereby, when the actuator 53 is driven, the contact between the drive unit 541a and the coil 58 can be reliably prevented. As a result, the distance between the coil 58 and the permanent magnet 57 can be made relatively short, and the magnetic field generated from the coil 58 can be applied to the permanent magnet 57 efficiently.

コイル58は、電圧印加手段59と電気的に接続されていて、電圧印加手段59によりコイル58に所定の電圧が印加されると、コイル58に所定の電流が流れ、コイル58から回動中心軸J1および回動中心軸J2のそれぞれの軸に直交する軸方向の磁界が発生する。なお、本実施形態でも第1実施形態と同様に、駆動信号は、電流信号であるが、ここでは、電圧印加手段59により所定の電圧を印加して所定の電流が流れるものとして説明する。   The coil 58 is electrically connected to the voltage applying means 59. When a predetermined voltage is applied to the coil 58 by the voltage applying means 59, a predetermined current flows through the coil 58, and the rotation axis of the coil 58 is rotated. Magnetic fields in the axial direction perpendicular to the respective axes of J1 and rotation center axis J2 are generated. In this embodiment as well, as in the first embodiment, the drive signal is a current signal, but here, a description will be given assuming that a predetermined current flows when a predetermined voltage is applied by the voltage applying means 59.

図23に示すように、電圧印加手段59は、可動板541bを回動中心軸J1まわりに回動させるための第1の電圧V1を発生させる第1の電圧発生部591と、可動板541bを回動中心軸J2まわりに回動させるための第2の電圧V2を発生させる第2の電圧発生部592と、第1の電圧V1と第2の電圧V2とを重畳し、その電圧をコイル58に印加する電圧重畳部593とを備えている。
第1の電圧発生部591は、第1実施形態の図9と同様、図24(a)に示すように、フレーム周波数の倍の周期T1で周期的に変化する第1の電圧V1(垂直走査用電圧)を発生させるものである。
As shown in FIG. 23, the voltage applying means 59 includes a first voltage generator 591 that generates a first voltage V1 for rotating the movable plate 541b about the rotation center axis J1, and a movable plate 541b. A second voltage generator 592 for generating a second voltage V2 for rotating around the rotation center axis J2, and the first voltage V1 and the second voltage V2 are superimposed, and the voltage is applied to the coil 58. And a voltage superimposing portion 593 applied to the.
As in FIG. 9 of the first embodiment, the first voltage generator 591 has a first voltage V1 (vertical scanning) that periodically changes at a period T1 that is twice the frame frequency, as shown in FIG. Voltage).

第1の電圧V1は、三角波のような波形をなしている。そのため、アクチュエーター53は、効果的に光を垂直往復走査(副走査)することができる。なお、第1の電圧V1の波形は、これに限定されない。ここで、第1の電圧V1の周波数(1/T1)は、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、15Hz以上、40Hz以下(30Hz程度)であるのが好ましい。   The first voltage V1 has a waveform like a triangular wave. Therefore, the actuator 53 can perform vertical reciprocating scanning (sub scanning) of light effectively. Note that the waveform of the first voltage V1 is not limited to this. Here, the frequency (1 / T1) of the first voltage V1 is not particularly limited as long as it is a frequency suitable for vertical scanning, but is preferably 15 Hz or more and 40 Hz or less (about 30 Hz).

本実施形態では、第1の電圧V1の周波数は、駆動部541aと1対の第1の連結部542a、543aとで構成された第1の振動系54aのねじり共振周波数と異なる周波数となるように調整されている。
一方、第2の電圧発生部592は、図24(b)に示すように、周期T1と異なる周期T2で周期的に変化する第2の電圧V2(水平走査用電圧)を発生させるものである。
第2の電圧V2は、正弦波のような波形をなしている。そのため、アクチュエーター53は効果的に光を主走査することができる。なお、第2の電圧V2の波形は、これに限定されない。
In the present embodiment, the frequency of the first voltage V1 is different from the torsional resonance frequency of the first vibration system 54a configured by the drive unit 541a and the pair of first coupling portions 542a and 543a. Has been adjusted.
On the other hand, as shown in FIG. 24B, the second voltage generator 592 generates a second voltage V2 (horizontal scanning voltage) that periodically changes at a period T2 different from the period T1. .
The second voltage V2 has a waveform like a sine wave. Therefore, the actuator 53 can perform main scanning of light effectively. Note that the waveform of the second voltage V2 is not limited to this.

また、第2の電圧V2の周波数は、第1の電圧V1の周波数より高く、かつ、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、10kHz以上、40kHz以下であるのが好ましい。このように、第2の電圧V2の周波数を10kHz以上、40kHz以下とし、前述したように第1の電圧V1の周波数を30Hz程度とすることで、投影面21への描画に適した周波数で、可動板541bを回動中心軸J1および回動中心軸J2のそれぞれの軸まわりに回動させることができる。ただし、可動板541bを回動中心軸J1および回動中心軸J2のそれぞれの軸まわりに回動させることができれば、第1の電圧V1の周波数と第2の電圧V2の周波数との組み合わせなどは、特に限定されない。   The frequency of the second voltage V2 is not particularly limited as long as it is higher than the frequency of the first voltage V1 and is suitable for horizontal scanning, but is preferably 10 kHz or more and 40 kHz or less. Thus, by setting the frequency of the second voltage V2 to 10 kHz or more and 40 kHz or less, and setting the frequency of the first voltage V1 to about 30 Hz as described above, the frequency suitable for drawing on the projection surface 21 is obtained. The movable plate 541b can be rotated around the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2. However, if the movable plate 541b can be rotated around the rotation center axis J1 and the rotation center axis J2, the combination of the frequency of the first voltage V1 and the frequency of the second voltage V2 can be obtained. There is no particular limitation.

本実施形態では、第2の電圧V2の周波数は、可動板541bと1対の第2の連結部542b、543bとで構成された第2の振動系54bのねじり共振周波数と等しくなるように調整されている。これにより、可動板541bの回動中心軸J2まわりの回動角を大きくすることができる。
また、第1の振動系54aの共振周波数をf[Hz]とし、第2の振動系54bの共振周波数をf[Hz]としたとき、fとfとが、f>fの関係を満たすことが好ましく、f≧10fの関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動板541bを回動中心軸J1まわりに第1の電圧V1の周波数で回動させつつ、回動中心軸J2まわりに第2の電圧V2の周波数で回動させることができる。
In the present embodiment, the frequency of the second voltage V2 is adjusted to be equal to the torsional resonance frequency of the second vibration system 54b configured by the movable plate 541b and the pair of second coupling portions 542b and 543b. Has been. Thereby, the rotation angle around the rotation center axis J2 of the movable plate 541b can be increased.
When the resonance frequency of the first vibration system 54a is f 1 [Hz] and the resonance frequency of the second vibration system 54b is f 2 [Hz], f 1 and f 2 are f 2 > f. 1 is preferably satisfied, and more preferably f 2 ≧ 10f 1 is satisfied. As a result, the movable plate 541b is rotated more smoothly around the rotation center axis J1 at the frequency of the second voltage V2 while being smoothly rotated at the frequency of the first voltage V1. Can do.

第1の電圧発生部591および第2の電圧発生部592は、それぞれ、作動制御装置8に接続され、この作動制御装置8からの信号に基づき駆動する。このような第1の電圧発生部591および第2の電圧発生部592には、電圧重畳部593が接続されている。
電圧重畳部593は、コイル58に電圧を印加するための加算器593aを備えている。加算器593aは、第1の電圧発生部591から第1の電圧V1を受けるとともに、第2の電圧発生部592から第2の電圧V2を受け、これらの電圧を重畳しコイル58に印加するようになっている。
以上のような構成のアクチュエーター53は、次のようにして駆動する。
The first voltage generator 591 and the second voltage generator 592 are each connected to the operation control device 8 and are driven based on a signal from the operation control device 8. A voltage superimposing unit 593 is connected to the first voltage generating unit 591 and the second voltage generating unit 592.
The voltage superimposing unit 593 includes an adder 593 a for applying a voltage to the coil 58. The adder 593a receives the first voltage V1 from the first voltage generator 591 and receives the second voltage V2 from the second voltage generator 592 so that these voltages are superimposed and applied to the coil 58. It has become.
The actuator 53 configured as described above is driven as follows.

例えば、図24(a)に示すような第1の電圧V1と、図24(b)に示すような電圧V2とを電圧重畳部593にて重畳し、重畳した電圧をコイル58に印加する(この重畳された電圧を「電圧V3」ともいう)。
すると、電圧V3中の第1の電圧V1に対応する電圧によって、永久磁石57のS極側をコイル58に引き付けようとするとともに、N極側をコイル58から離間させようとする磁界と、永久磁石57のS極側をコイル58から離間させようとするとともに、N極側をコイル58に引き付けようとする磁界とが交互に切り換わる。これにより、第1の連結部542a、543aを捩れ変形させつつ、駆動部541aが可動板541bとともに、第1の電圧V1の周波数で回動中心軸J1まわりに回動する。
For example, the first voltage V1 as shown in FIG. 24A and the voltage V2 as shown in FIG. 24B are superimposed by the voltage superimposing unit 593, and the superimposed voltage is applied to the coil 58 ( This superimposed voltage is also referred to as “voltage V3”.
Then, by the voltage corresponding to the first voltage V1 in the voltage V3, the magnetic pole which tries to attract the south pole side of the permanent magnet 57 to the coil 58 and separate the north pole side from the coil 58, and permanent The magnetic pole 57 is alternately switched to the magnetic field to be attracted to the coil 58 while the south pole side of the magnet 57 is to be separated from the coil 58. As a result, the drive unit 541a rotates around the rotation center axis J1 at the frequency of the first voltage V1 together with the movable plate 541b while twisting and deforming the first coupling portions 542a and 543a.

なお、第1の電圧V1の周波数は、第2の電圧V2の周波数に比べて極めて低く設定されており、また、第1の振動系54aの共振周波数は、第2の振動系54bの共振周波数よりも低く設計されている。そのため、第1の振動系54aは、第2の振動系54bよりも振動しやすくなっており、第1の電圧V1によって、可動板541bが回動中心軸J2まわりに回動してしまうことを防止することができる。   The frequency of the first voltage V1 is set to be extremely lower than the frequency of the second voltage V2, and the resonance frequency of the first vibration system 54a is the resonance frequency of the second vibration system 54b. Designed lower than. Therefore, the first vibration system 54a is easier to vibrate than the second vibration system 54b, and the movable plate 541b is rotated around the rotation center axis J2 by the first voltage V1. Can be prevented.

一方、電圧V3中の第2の電圧V2に対応する電圧によって、永久磁石57のS極側をコイル58に引き付けようとするとともに、N極側をコイル58から離間させようとする磁界と、永久磁石57のS極側をコイル58から離間させようとするとともに、N極側をコイル58に引き付けようとする磁界とが交互に切り換わる。これにより、第2の連結部542b、543bを捩れ変形させつつ、可動板541bが第2の電圧V2の周波数で回動中心軸J2まわりに回動する。
なお、第2の電圧V2の周波数が第2の振動系54bのねじり共振周波数と等しいため、第2の電圧V2によって、支配的に、可動板541bを回動中心軸J2まわりに回動させることができる。そのため、第2の電圧V2によって、可動板541bが回動中心軸J1まわりに回動してしまうことを防止することができる。
On the other hand, a magnetic field that attempts to attract the south pole side of the permanent magnet 57 to the coil 58 and separates the north pole side from the coil 58 by a voltage corresponding to the second voltage V2 in the voltage V3, The magnetic pole 57 is alternately switched to the magnetic field to be attracted to the coil 58 while the south pole side of the magnet 57 is to be separated from the coil 58. As a result, the movable plate 541b rotates around the rotation center axis J2 at the frequency of the second voltage V2 while twisting and deforming the second connecting portions 542b and 543b.
Since the frequency of the second voltage V2 is equal to the torsional resonance frequency of the second vibration system 54b, the movable plate 541b is predominantly rotated around the rotation center axis J2 by the second voltage V2. Can do. Therefore, it is possible to prevent the movable plate 541b from rotating around the rotation center axis J1 by the second voltage V2.

以上のようなアクチュエーター53によれば、1つのアクチュエーターで2次元的にレーザー光(光)を走査でき、光走査部5の省スペース化を図ることができる。また、例えば、第1実施形態のようにアクチュエーターとガルバノミラーとを用いる場合には、アクチュエーターとガルバノミラーとの相対的位置関係を高精度に設定しなければならないが、本実施形態ではその必要がないため、製造の容易化を図ることができる。   According to the actuator 53 as described above, laser light (light) can be scanned two-dimensionally with one actuator, and space saving of the optical scanning unit 5 can be achieved. Further, for example, when an actuator and a galvanometer mirror are used as in the first embodiment, the relative positional relationship between the actuator and the galvanometer mirror must be set with high accuracy. Therefore, manufacturing can be facilitated.

なお、本実施形態では、第1実施形態の図7とは異なり、図25に示すように光源ユニット4からレーザー光(光)LLを出射した光出射状態でそのレーザー光LLを投影面21上に2次元的に走査したときの、投影面21上でのレーザー光LLの軌跡である複数の描画ライン(走査ライン)141は、ジグザグにかつ歪曲して配置される。
また、走査ラインが歪曲しているため、映像データ演算部82は、これから走査するライン上に描画すべき画素データに相当するデータ算出をしながら、映像データ記憶部81からデータを読み出し、描画タイミング生成部83から入力された描画タイミング情報に基づいて、各種の補正演算等を行った後、各色の輝度データを光源変調部84に送出する。
In this embodiment, unlike FIG. 7 of the first embodiment, as shown in FIG. 25, the laser beam LL is projected on the projection surface 21 in the light emission state in which the laser beam (light) LL is emitted from the light source unit 4. A plurality of drawing lines (scanning lines) 141 that are trajectories of the laser beam LL on the projection surface 21 when two-dimensionally scanning are arranged in a zigzag manner and distorted.
In addition, since the scanning line is distorted, the video data calculation unit 82 reads out data from the video data storage unit 81 while calculating data corresponding to pixel data to be drawn on the line to be scanned, and draws the drawing timing. Based on the drawing timing information input from the generation unit 83, after performing various correction calculations, the luminance data of each color is sent to the light source modulation unit 84.

上記以外の処理に関しては、第1実施形態と同様の処理を行ない、光出射状態でレーザー光LLの振れ幅が垂直方向に沿って一定になり、かつ、水平走査において可動板541bが共振するようになっている。
このような第5実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、この第5実施形態は、前記第2〜第4実施形態にも適用することができる。
Regarding the processing other than the above, the same processing as in the first embodiment is performed so that the fluctuation width of the laser light LL is constant along the vertical direction in the light emission state, and the movable plate 541b resonates in horizontal scanning. It has become.
According to the fifth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited.
The fifth embodiment can also be applied to the second to fourth embodiments.

以上、本発明の光走査装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
The optical scanning device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. can do. In addition, any other component may be added to the present invention.
Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.

また、前記実施形態では、光走査装置として、支持台上に載置し、その支持台の表面を投影面として画像を描画するものについて説明したが、本発明では、これに限定されず、例えば、スクリーンや壁などに画像を描画するものであってもよい。なお、画像をスクリーンに描画する場合は、そのスクリーンが本発明の構成要素として含まれていてもよく、また、含まれていなくてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the optical scanning device is described which is placed on a support base and draws an image using the surface of the support base as a projection surface. However, the present invention is not limited to this, for example, Alternatively, an image may be drawn on a screen or a wall. When an image is drawn on a screen, the screen may or may not be included as a constituent element of the present invention.

また、前記第1〜第3実施形態では、光走査部において、第1の方向に走査する第1の方向走査部(走査機構)として、共振駆動される(共振を利用して動作させる)形態のアクチュエーターを用い、第2の方向に走査する第2の方向走査部として、ガルバノミラーを用いたが、本発明では、これに限定されず、第2の方向走査部として、ガルバノミラーに換えて、例えば、ポリゴンミラー、共振駆動される形態のアクチュエーター等を用いてもよい。   In the first to third embodiments, the optical scanning unit is configured to be resonantly driven (operated using resonance) as the first direction scanning unit (scanning mechanism) that scans in the first direction. Although the galvanometer mirror is used as the second direction scanning unit that scans in the second direction using the actuator of the present invention, the present invention is not limited to this, and the second direction scanning unit is replaced with a galvano mirror. For example, a polygon mirror, an actuator driven in resonance, or the like may be used.

また、本発明では、垂直走査を往路のみで行い、その垂直走査の往路において、水平走査を往路および復路のそれぞれで行って画像を描画するよう構成されていてもよい。
また、前記実施形態では、第1の方向を「水平方向」、第2の方向を「垂直方向」としたが、本発明では、これに限らず、例えば、第1の方向を「垂直方向」、第2の方向を「水平方向」としてもよい。
また、前記実施形態では、ダイクロイックミラー43r、43g、43bを用いて、赤色レーザー光RR、緑色レーザー光GG、青色レーザー光BBを結合して1つのレーザー光(光)LLを射出しているが、これに限定されず、例えば、ダイクロイックプリズム等を用いて結合してもよい。
Further, in the present invention, the vertical scanning may be performed only in the forward path, and the image may be drawn by performing the horizontal scanning in each of the forward path and the backward path in the vertical scanning path.
In the embodiment, the first direction is the “horizontal direction” and the second direction is the “vertical direction”. However, the present invention is not limited to this. For example, the first direction is the “vertical direction”. The second direction may be the “horizontal direction”.
In the embodiment, the dichroic mirrors 43r, 43g, and 43b are used to combine the red laser light RR, the green laser light GG, and the blue laser light BB to emit one laser light (light) LL. For example, a dichroic prism may be used for coupling.

1……光走査装置 2……支持台 21……投影面 4……光源ユニット(光出射部) 41r、41g、41b……レーザー光源 410r、410g、410b……駆動回路 42r、42g、42b……コリメーターレンズ 420r、420g、420b……光源 43r、43g、43b……ダイクロイックミラー 5……光走査部 51……アクチュエーター 511……基体 511a……可動板 511b……支持部 511c、511d……連結部 511e……光反射部 512……スペーサー部材 513……対向基板 514……永久磁石 515……コイル 516……通電手段 517……駆動手段 52……角度検出手段 521……圧電素子 522……起電力検出部 523……角度検知部 53……アクチュエーター 54……基体 54a……第1の振動系 541a……駆動部 542a、543a……第1の連結部 54b……第2の振動系 541b……可動板 542b、543b……第2の連結部 544b……光反射部 54c……支持部 55……スペーサー部材 56……対向基板 57……永久磁石 57a……凹部 58……コイル 59……電圧印加手段 591……第1の電圧発生部 592……第2の電圧発生部 593……電圧重畳部 593a……加算器 61……温度検出手段 611……温度センサー 612……温度検知部 62……温度制御部 63……ヒーターコントロール部 64……ヒーター 300……スキャンプロジェクター 8……作動制御装置 81……映像データ記憶部 82……映像データ演算部 83……描画タイミング生成部 84……光源変調部 85……振れ角演算部 851……比較演算部 852……駆動信号指示部 86……角度指示部 87……検量線記憶部 12……ガルバノミラー 121……ミラー 122……モーター 123……駆動回路 124……駆動手段 13……角度検出手段 131……エンコーダー 132……角度検知部 141……描画ライン 142……描画領域 143……描画可能領域 S101〜S107……ステップ S201〜S207……ステップ LL、RR、GG、BB……レーザー光 J、Ja、J1、J2……回動中心軸   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical scanning device 2 ... Support stand 21 ... Projection surface 4 ... Light source unit (light emission part) 41r, 41g, 41b ... Laser light source 410r, 410g, 410b ... Drive circuit 42r, 42g, 42b ... ... collimator lens 420r, 420g, 420b ... light source 43r, 43g, 43b ... dichroic mirror 5 ... optical scanning part 51 ... actuator 511 ... base 511a ... movable plate 511b ... support part 511c, 511d ... Connecting portion 511e …… Light reflecting portion 512 …… Spacer member 513 …… Counter substrate 514 …… Permanent magnet 515 …… Coil 516 …… Energizing means 517 …… Drive means 52 …… Angle detecting means 521 …… Piezoelectric element 522… ... electromotive force detector 523 ... angle detector 53 ... actuator 5 …… Substrate 54a …… First vibration system 541a …… Drive parts 542a, 543a …… First connection part 54b …… Second vibration system 541b …… Movable plates 542b, 543b …… Second connection part 544b …… Light reflecting portion 54c …… Supporting portion 55 …… Spacer member 56 …… Counter substrate 57 …… Permanent magnet 57a …… Recessed portion 58 …… Coil 59 …… Voltage applying means 591 …… First voltage generating portion 592… ... second voltage generator 593 ... voltage superimposing unit 593a ... adder 61 ... temperature detection means 611 ... temperature sensor 612 ... temperature detection unit 62 ... temperature control unit 63 ... heater control unit 64 ... Heater 300 …… Scan projector 8 …… Operation control device 81 …… Video data storage unit 82 …… Video data calculation unit 83 …… Drawing timing Generation unit 84 …… light source modulation unit 85 …… deflection angle calculation unit 851 …… comparison calculation unit 852 …… drive signal instruction unit 86 …… angle instruction unit 87 …… calibration curve storage unit 12 …… galvano mirror 121 …… Mirror 122 ... Motor 123 ... Drive circuit 124 ... Drive means 13 ... Angle detection means 131 ... Encoder 132 ... Angle detector 141 ... Drawing line 142 ... Drawing area 143 ... Drawable area S101 to S107 …… Steps S201 to S207 …… Steps LL, RR, GG, BB …… Laser beam J, Ja, J1, J2 …… Rotation center axis

Claims (12)

光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射された光を、第1の方向に走査し、かつ、前記第1の方向の走査速度よりも遅い走査速度で前記第1の方向に直交する第2の方向に走査する光走査部と、
前記光走査部を制御する制御手段と、を備え、
前記光走査部は、前記光出射部から出射された光を前記第1の方向に走査する反射面と、所定の駆動信号が供給されることにより前記反射面を共振駆動する走査機構と、を有し、
前記走査機構の周波数特性は、駆動周波数が共振周波数を超えた付近から、前記反射面が最大に回動した角度である振れ角が急激に減少し、前記駆動周波数が前記共振周波数よりも大きくなると前記反射面は共振しなくなるか、または、停止するものであり、かつ、前記駆動信号の大きさを減少させると、前記共振周波数が低下するものであり、
前記制御手段は、前記振れ角を増大させる場合は、前記駆動信号の大きさを先に増大させ、その後に前記駆動信号の周波数を増大させ、前記振れ角を減少させる場合は、前記駆動信号の周波数を先に減少させ、その後に前記駆動信号の大きさを減少させる変更手段を有することを特徴とする光走査装置。
A light emitting portion for emitting light;
The light emitted from the light emitting section is scanned in a first direction and in a second direction orthogonal to the first direction at a scanning speed slower than the scanning speed in the first direction. An optical scanning unit;
Control means for controlling the optical scanning unit,
The optical scanning unit includes: a reflective surface that scans the light emitted from the light emitting unit in the first direction; and a scanning mechanism that resonantly drives the reflective surface when a predetermined drive signal is supplied. Have
The frequency characteristic of the scanning mechanism is that when the driving frequency exceeds the resonance frequency, the deflection angle that is the angle at which the reflecting surface is rotated to the maximum decreases rapidly, and the driving frequency becomes larger than the resonance frequency. The reflective surface does not resonate or stops, and when the magnitude of the drive signal is reduced, the resonance frequency is reduced,
When increasing the deflection angle , the control means increases the magnitude of the drive signal first, then increases the frequency of the drive signal, and when decreasing the deflection angle, An optical scanning device comprising a changing means for reducing the frequency first and then reducing the magnitude of the drive signal .
前記光走査部によって光が投影される投影面上において、前記光出射部から出射された光の前記第1の方向の振れ幅が、前記第2の方向に沿って揃うように、前記走査機構へ供給される前記駆動信号のデータを含む駆動信号用データが記憶された記憶手段を有し、
前記変更手段は、前記駆動信号用データに基づいて、前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を決定する決定部を有する請求項1に記載の光走査装置。
The scanning mechanism so that the fluctuation width in the first direction of the light emitted from the light emitting unit is aligned along the second direction on the projection surface on which light is projected by the light scanning unit. Storage means for storing drive signal data including the drive signal data supplied to
The optical scanning device according to claim 1, wherein the changing unit includes a determining unit that determines a magnitude of the driving signal and a frequency of the driving signal based on the driving signal data.
前記反射面の角度を検出する角度検出手段を有し、
前記変更手段は、前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との一方を変更した後、前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との他方を変更するタイミングを、前記角度検出手段の検出結果と、前記駆動信号の周波数とに基づいて決定する請求項1または2に記載の光走査装置。
Angle detecting means for detecting the angle of the reflecting surface;
The change means detects the timing of changing the other of the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal after changing one of the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is determined based on a result and a frequency of the drive signal.
前記変更手段は、前記角度検出手段の検出結果と、前記駆動信号の周波数とに基づいて、前記振れ角を推定する振れ角推定部と、
前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致するか否かを判別する判別部とを有し、
前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致したとき、前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との前記他方を変更する請求項3に記載の光走査装置。
The change means includes a deflection angle estimation unit that estimates the deflection angle based on the detection result of the angle detection means and the frequency of the drive signal,
A determination unit that determines whether or not the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle match;
The optical scanning device according to claim 3, wherein when the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle coincide with each other, the other of the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal is changed.
前記変更手段は、前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致しない場合は、前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との前記他方を変更しない請求項4に記載の光走査装置。   The light according to claim 4, wherein the changing unit does not change the other of the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal when the estimated value of the shake angle and the target value of the shake angle do not match. Scanning device. 前記変更手段は、前記振れ角の推定値と前記振れ角の目標値とが一致しない場合、次に前記駆動信号の大きさと前記駆動信号の周波数との一方を変更する際、該一方の設定予定の値を補正する補正部を有する請求項5に記載の光走査装置。   The changing means, when the estimated value of the deflection angle and the target value of the deflection angle do not match, when changing one of the magnitude of the drive signal and the frequency of the drive signal next The optical scanning device according to claim 5, further comprising: a correction unit that corrects the value of. 前記変更手段は、前記駆動信号の大きさを先に変更し、前記駆動信号の周波数を後に変更する第1のモードと、前記駆動信号の周波数を先に変更し、前記駆動信号の大きさを後に変更する第2のモードとを有し、前記振れ角を増大させる場合は、前記第1のモードで作動し、前記振れ角を減少させる場合は、前記第2のモードで作動する請求項1ないし6のいずれかに記載の光走査装置。   The changing means changes the magnitude of the drive signal first, changes the frequency of the drive signal later, changes the frequency of the drive signal first, and sets the magnitude of the drive signal. 2. A second mode to be changed later, wherein when the deflection angle is increased, the operation is performed in the first mode, and when the deflection angle is decreased, the operation is performed in the second mode. 7. The optical scanning device according to any one of items 6 to 6. 前記第2の方向の走査を往路および復路のそれぞれで行い、前記第2の方向の走査の往路および復路のそれぞれにおいて、前記第1の方向の走査を行って画像を描画する請求項1ないしのいずれかに記載の光走査装置。 Performs scanning of the second direction outward and the return path of each in each of the forward and backward of the second direction of scanning, claims 1 to draw the image by performing scanning of said first direction 7 The optical scanning device according to any one of the above. 前記走査機構の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記変更手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を変更する請求項1ないしのいずれかに記載の光走査装置。
Temperature detecting means for detecting the temperature of the scanning mechanism;
It said changing means, based on a detection result of said temperature detecting means, the optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 8 to change the frequency of the magnitude and the driving signal of the driving signal.
前記走査機構の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記記憶手段には、温度毎に、前記駆動信号用データが記憶されており、
前記決定部は、前記温度検出手段の検出結果と、前記駆動信号用データとに基づいて、変更する前記駆動信号の大きさおよび前記駆動信号の周波数を決定する請求項2に記載の光走査装置。
Temperature detecting means for detecting the temperature of the scanning mechanism;
The storage means stores the drive signal data for each temperature,
The optical scanning device according to claim 2, wherein the determination unit determines the magnitude of the drive signal to be changed and the frequency of the drive signal based on a detection result of the temperature detection unit and the data for the drive signal. .
前記走査機構の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記走査機構の温度を目標温度に調整する温度調整手段と、を有する請求項1ないしのいずれかに記載の光走査装置。
Temperature detecting means for detecting the temperature of the scanning mechanism;
On the basis of the detection result of the temperature detecting means, the optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 8 having a temperature adjusting means for adjusting the target temperature the temperature of the scanning mechanism.
前記走査機構は、回動可能に設けられ、前記反射面を有する可動板と、前記可動板を回動可能に支持する支持部と、前記可動板と前記支持部とを連結する連結部と、前記可動板を回動させる駆動手段とを備えるアクチュエーターであり、
前記光走査部は、前記第2の方向に前記光出射部から出射された光を走査する反射面を有するガルバノミラーを備える請求項1ないし11のいずれかに記載の光走査装置。
The scanning mechanism is rotatably provided, the movable plate having the reflection surface, a support portion that rotatably supports the movable plate, a connecting portion that connects the movable plate and the support portion, An actuator comprising a driving means for rotating the movable plate;
The optical scanning unit includes an optical scanning device according to any one of claims 1 to 11 comprising a galvano mirror having a reflecting surface for scanning the light emitted from the light emitting portion in the second direction.
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