JP6311322B2 - 光偏向装置および画像表示装置並びにヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
光を反射するミラー部を駆動用圧電体によって偏向させるようにした圧電型の光偏向ミラーと、
前記駆動用圧電体に対し駆動信号を送って前記ミラー部を振動させる制御装置と、を備えた光偏向装置であって、
前記制御装置が、
前記ミラー部の周辺の現在温度における駆動用圧電体への駆動信号の駆動周波数から、現在温度におけるミラー部の共振周波数を求め、
求めた現在温度における共振周波数と、予め制御情報記憶部に記憶された基準温度、該基準温度における前記ミラー部の基準共振周波数、共振周波数の温度に対する傾きと、に基いて現在の温度を推定する温度補正用の演算部を備えたことを特徴とする。
即ち、上記した制御装置が、温度補正用の演算部を備えた。そして、温度補正用の演算部は、先ず、ミラー部の周辺の現在温度における駆動用圧電体への駆動信号の駆動周波数から、現在温度におけるミラー部の共振周波数を求める。次に、求めた現在温度における共振周波数と、予め制御情報記憶部に記憶された基準温度、基準温度におけるミラー部の基準共振周波数、共振周波数の温度に対する傾きと、に基いて現在の温度を推定する。これにより、外部の温度検出装置(温度センサ)などを追加することなく、ミラー部の周辺の現在温度を求めることができる。
図1〜図10は、この実施の形態の実施例およびその変形例を説明するためのものである。
図1は、上記した光偏向ミラー1の構成図である。図中、横線が水平軸Xであり、縦線が垂直軸Yである。この光偏向ミラー1は、主に、光の反射面を構成するミラー部2と、このミラー部2を揺動自在に支持する支持梁3とを有している。
た。よって、この位相差(Δp)を有する検知信号34を基に、上記した同期信号37に
よる光源23の同期タイミングの制御が可能となる。なお、上記した非共振モードの場合においても、ミラー部2の振幅は検知信号34の振幅と比例関係にあるため、上記した検知信号34によって振幅の制御が可能である。
そこで、制御装置31(の検知信号演算部41)は、ミラー部2周辺の現在温度(Td)における駆動用圧電体6への駆動信号32の駆動周波数(fv)から、現在温度(Td)におけるミラー部2の共振周波数(fd)を求める(式1参照)。
fd=fv−Δf・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(式1)
波数(初期値)における共振周波数(設定上の基準値)との差分であり、この差分(Δf
)は、予め設定された値である。差分(Δf)は、制御情報記憶部42に記憶させておく
ようにする。
Td−T0=(fd−f0)/a・・・・・・・・・・・・・・・・(式2)
上記した推定温度をより正確に得るために、
制御装置31(の光走査装置駆動制御部33)は、検知用圧電体18からの検知信号34に基づき、検知信号34の周波数と、駆動用圧電体6の駆動周波数との位相差(Δp)
が常に一定となるように、駆動用圧電体6の駆動周波数を制御し、ミラー部2を、温度に拘わらず共振周波数に対して常に一定の差分(Δf)を保って振動させるようにする。そ
のために、PLL(Phase Locked Loop)による追従制御を行う。
駆動する。そして、ミラー部2周辺の温度が変化すると、上記したようにミラー部2の共振周波数がシフトするため、同じ駆動信号32を与えていたとしても、ミラー部2の実際の振動の周波数が温度に応じた値に変化する。
ようにすれば、ミラー部2は、結果的に、その温度における共振周波数に対して一定の差分(Δf)を保って振動されることになる。なお、駆動信号32による周波数の初期値、
周波数の差分(Δf)、位相差(Δp)は、予め設定して、制御情報記憶部42に記憶さ
せておくようにする。
振幅制御を行わせるために、制御情報記憶部42に対して、温度変化による上記検知信号34の振幅(検出振幅)の変化を記憶させるようにする。
そして、上記温度補正用の演算部(検知信号演算部41)が、上記制御情報記憶部42に記憶した温度変化による上記検知信号34の振幅の変化、および、推定した現在の温度に基づいて、上記ミラー部2の振幅を常時一定に制御するための目標振幅51(図3参照)を求めるようにする。
即ち、上記光偏向装置21において、上記圧電型の光偏向ミラー1が、ミラー部2を複数方向へ偏向・走査させるための複数種類の駆動用圧電体6、駆動用圧電体13,14を備えており、上記検知用圧電体18が、1つの駆動用圧電体6に対して検知用に設けられている場合に、上記検知用圧電体18からの検知信号34を、他の駆動用圧電体13,14における振幅の制御にも用いることができる。
位相差補正制御を行わせるために、上記制御情報記憶部42に対して、温度変化による上記駆動信号32の位相のズレを記憶させるようにする。
そして、上記温度補正用の演算部(検知信号演算部41)が、上記制御情報記憶部42に記憶した温度変化による上記駆動信号32の位相のズレ、および、推定した現在の温度に基づいて、ミラー部2へ光22を出射するための同期信号37に対する位相差補正量(Δp′:図3参照)を求めるようにする。
ある。求めた位相差補正量(Δp′)は、画像信号演算部38へ送られて、図9に示すよ
うに、画像信号演算部38による同期信号37の補正制御に用いられる。なお、図9は、駆動信号32と、同期信号37との関係を示す図である。
正量(Δp′:図3、図9参照)としてリアルタイム制御を行う。これにより、位相差(
Δp)を最適に補正して(Δp±Δp′)、図に破線で示すように、往復走査ズレをなく
すことができる。これに対して、上記した位相差補正制御を行わない場合には、図に一点鎖線で示すように、温度変化によって往復走査ズレが生じることになる。なお、温度・位相差テーブルTB2のデータも、幾つかの代表的な値を有するものとしておき、その間の値については線形補完によって得るようにしても良い。
駆動梁7の駆動用圧電体6に対し、駆動信号32の初期値として固有振動数よりも高周波側である20KHzの正弦波の電圧(基本駆動電圧)を印加して、ミラー部2を共振モードで振動させた。すると、ミラー部2は、20KHzで振動されることになる。この場合、ミラー部2は、±15°程度の振角で揺動・回動するように動作される。
(1)温度推定の効果について
圧電型の光偏向ミラー1は、光22を反射するミラー部2を駆動用圧電体6によって偏向させるようにするものである。そして、光偏向装置21は、制御装置31によって、圧電型の光偏向ミラー1の駆動用圧電体6へ正弦波の駆動信号32を送ることで、ミラー部2を共振モードで振動させることができる。
圧電型の光偏向ミラー1が、検知用圧電体18を備えた。これにより、ミラー部2の振動を検知することができる。そして、制御装置31が、検知用圧電体18からの検知信号34の周波数と、駆動用圧電体6の駆動信号32の駆動周波数との位相差(Δp)が一定
となるように、駆動信号32の駆動周波数を制御することにより、ミラー部2を、温度に拘わらず共振周波数に対して常に一定の差分(Δf)を保って振動させるようにした。こ
れにより、駆動用圧電体6の駆動周波数とミラー部2の共振周波数との相対関係を温度に拘わらず固定化することができる。以って、上記した温度の推定を正確に行うことが可能となる。なお、駆動用圧電体6の駆動周波数とミラー部2の共振周波数との相対関係を固定化しない場合には、上記と同様にして温度の推定を行うことはできるものの、周波数の差分(Δf)が一定にならないおそれがあるので、その正確性については劣るものとなる
。
制御情報記憶部42が、温度変化による検知信号34の振幅の変化を記憶するようにした。そして、温度補正用の演算部(検知信号演算部41)が、制御情報記憶部42に記憶した温度変化による検知信号34の振幅の変化、および、推定した現在の温度に基づいて、ミラー部2の振幅を温度に拘わらず常時一定に制御するための目標振幅51を求めるようにした。これにより、温度変化が生じた場合でもミラー部2の振幅を安定させることが可能となるので、画像サイズズレなどを防止することができる。
制御情報記憶部42が、予め温度変化による駆動信号32の位相のズレを記憶するようにした。そして、温度補正用の演算部(検知信号演算部41)が、制御情報記憶部42に記憶した温度変化による上記駆動信号32の位相のズレ、および、推定した現在の温度に基づいて、ミラー部2へ光22を出射するための同期信号37に対する位相差補正量(Δ
p′)を求めるようにした。これにより、温度変化による同期信号37のズレを位相差補正量(Δp′)で補正して、ミラー部2の走査タイミングに光源23が光22を発光する
同期タイミングを合わせることが可能となるので、ムラのない安定した画像を得ることなどができる。
圧電型の光偏向ミラー1が、複数種類の駆動用圧電体6および駆動用圧電体13,14を備えた。これにより、ミラー部2を複数方向へ偏向・走査させることができる。よって、例えば、水平軸X方向と垂直軸Y方向とに対する二次元走査が可能となる。
画像表示装置43が、上記光偏向装置21を備えた。これにより、上記と同様の作用効果を得ることができる。
2 ミラー部
6 駆動用圧電体
13 駆動用圧電体
14 駆動用圧電体
18 検知用圧電体
21 光偏向装置
22 光
31 制御装置
32 駆動信号
34 検知信号
37 同期信号
41 検知信号演算部(温度補正用の演算部)
42 制御情報記憶部
43 画像表示装置
51 目標振幅
a 共振周波数の温度に対する傾き
f0 基準共振周波数
fd 共振周波数
fv 駆動周波数
T0 基準温度
Td 現在温度
Δf (周波数の)差分
Δp 位相差
Δp′ 位相差補正量
Claims (7)
- 光を反射するミラー部を駆動用圧電体によって偏向させるようにした圧電型の光偏向ミラーと、
前記駆動用圧電体に対し駆動信号を送って前記ミラー部を振動させる制御装置と、を備えた光偏向装置であって、
前記制御装置が、
前記ミラー部の周辺の現在温度における駆動用圧電体への駆動信号の駆動周波数から、現在温度におけるミラー部の共振周波数を求め、
求めた現在温度における共振周波数と、予め制御情報記憶部に記憶された基準温度、該基準温度における前記ミラー部の基準共振周波数、共振周波数の温度に対する傾きと、に基いて現在の温度を推定する温度補正用の演算部を備えたことを特徴とする光偏向装置。 - 請求項1に記載の光偏向装置であって、
前記圧電型の光偏向ミラーが、前記ミラー部の振動を検知する検知用圧電体を備え、
前記制御装置が、前記検知用圧電体からの検知信号の周波数と、駆動用圧電体の駆動信号の駆動周波数との位相差が一定となるように、駆動信号の駆動周波数を制御することにより、ミラー部を、温度に拘わらず共振周波数に対して常に一定の差分を保って振動させることを特徴とする光偏向装置。 - 請求項2に記載の光偏向装置であって、
前記制御情報記憶部が、温度変化による前記検知信号の振幅の変化を記憶すると共に、
前記温度補正用の演算部が、前記制御情報記憶部に記憶した温度変化による前記検知信号の振幅の変化、および、推定した現在の温度に基づいて、前記ミラー部の振幅を温度に拘わらず常時一定に制御するための目標振幅を求めることを特徴とする光偏向装置。 - 請求項2または請求項3に記載の光偏向装置であって、
前記制御情報記憶部が、温度変化による前記駆動信号の位相のズレを記憶すると共に、
前記温度補正用の演算部が、前記制御情報記憶部に記憶した温度変化による前記駆動信号の位相のズレ、および、推定した現在の温度に基づいて、ミラー部へ光を出射するための同期信号に対する位相差補正量を求めることを特徴とする光偏向装置。 - 請求項3に記載の光偏向装置であって、
前記圧電型の光偏向ミラーが、ミラー部を複数方向へ偏向・走査させるための複数種類の駆動用圧電体を備え、
前記検知用圧電体が、1つの駆動用圧電体に対して設けられると共に、
前記検知用圧電体からの検知信号が、他の駆動用圧電体の振幅の制御に用いられることを特徴とする光偏向装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光偏向装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光偏向装置を備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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