JP6946708B2 - 制御装置、画像投影装置、および制御方法 - Google Patents
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Description
まず、図1〜図4を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。
このうち、制御装置11は、CPU20、RAM21(Random Access Memory)、ROM22(Read Only Memory)、FPGA23、外部I/F24、光源装置ドライバ25、光偏向器ドライバ26、第1センサI/F27、第2センサI/F28、および第3センサI/F29を備えている。
次に、図3を参照して、光走査システム10の制御装置11の機能構成について説明する。図3は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。図3に示すように、制御装置11は、機能として制御部30と、駆動信号出力部31(駆動部)と、出力電圧取得部32(取得部)と、基準タイミング検出部33(タイミング検出部)と、温度取得部34と、光量取得部35と、補正部36と、を有する。
次に、図4を参照して、光走査システム10が被走査面15を光走査する処理(光走査処理)について説明する。図4は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
次に、図6〜図10を参照して、光走査システム10のPD16の構成および動作、ならびに基準タイミングの検出方法について説明する。
次に、図11−1〜図11−3を参照して、環境変化が起きた場合の補正時間の変動動作について説明する。図11−1は、環境変化(駆動周波数)により変動させる補正時間の一例を示すグラフである。図11−2は、環境変化(温度)により変動させる補正時間の一例を示すグラフである。図11−3は、環境変化(レーザ光量)により変動させる補正時間の一例を示すグラフである。
次に、図12を参照して、光走査システム10による往復画像のズレを補正する動作について説明する。図12は、光走査システムの往復画像の補正動作の一例を示すフローチャートである。
次に、図13および図14を参照して、本実施形態の制御装置11を適用した画像投影装置について詳細に説明する。図13は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置500を搭載した自動車400の実施形態に係る概略図である。また、図14は、ヘッドアップディスプレイ装置500の一例の概略図である。
次に、図15を参照して、本実施形態の制御装置11により制御される光偏向器13のパッケージングについて説明する。図15は、パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
まず、図16〜図18を参照して、光偏向器13について詳細に説明する。図16は、2軸方向に光偏向可能な片持ちタイプの光偏向器の平面図である。図17は、図16のP−P’断面図である。図18は、図16のQ−Q’断面図である。
次に、光偏向器13の第1駆動部110a、110bおよび第2駆動部130a、130bを駆動させる制御装置11の制御の詳細について説明する。
第2駆動部130a、130bに印加される駆動電圧は、制御装置11によって制御される。図20を参照して、圧電駆動部群Aに印加される駆動電圧(以下、駆動電圧A)、圧電駆動部群Bに印加される駆動電圧(以下、駆動電圧B)について説明する。
上記実施形態では、光偏向器13は図16に示すように、トーションバー111a、111bから+X方向に向かって第1圧電駆動部112a、112bが延びる片持ちタイプの光偏向器13を用いているが、電圧印加された圧電部202により反射面14を回転させる構成であれば、これに限られない。例えば、図21に示すように、トーションバー211a、211bから+X方向に向かって延びる第1圧電駆動部212a、212bおよび−X方向に向かって延びる第1圧電駆動部212c、212dを有する両持ちタイプの光偏向器を用いてもよい。
11 制御装置
12 光源装置
13 光偏向器
14 反射面
15 被走査面
16 PD(フォトダイオード)
16a 第1受光面
16b 第2受光面
17 温度センサ
18 光量センサ
20 CPU
21 RAM
22 ROM
23 FPGA
24 外部I/F
25 光源装置ドライバ
26 光偏向器ドライバ
27 第1センサI/F
28 第2センサI/F
29 第3センサI/F
30 制御部
31 駆動信号出力部
32 出力電圧取得部
33 基準タイミング検出部
34 温度取得部
35 光量取得部
36 補正部
50 走査領域
50a 描画領域
50b 非描画領域
51 受光用画像
101 ミラー部
102 ミラー部基体
110a、110b 第1駆動部
111a、111b トーションバー
112a、112b 第1圧電駆動部
120 第1支持部
130a、130b 第2駆動部
131a〜131f 第2圧電駆動部
132a〜132f 第2圧電駆動部
140 第2支持部
150 電極接続部
161 シリコン支持層
162 酸化シリコン層
163 シリコン活性層
201 下部電極
202 圧電部
203 上部電極
211a、211b トーションバー
212a〜212d 第1圧電駆動部
400 自動車
401 フロントガラス
402 運転者
500 ヘッドアップディスプレイ装置
501R、501G、501B レーザ光源
502〜504 コリメータレンズ
505、506 ダイクロイックミラー
507 光量調整部
509 自由曲面ミラー
510 中間スクリーン
511 投射ミラー
530 光源ユニット
801 取付部材
802 パッケージ部材
803 透過部材
Claims (9)
- 光源装置および光偏向器により走査されるレーザ光を受光する受光面を有する光検出部から出力される出力電圧を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記受光面に対応する前記出力電圧に基づいて、前記レーザ光の走査方向の往路および復路での基準タイミングをそれぞれ検出するタイミング検出部と、
前記光源装置および前記光偏向器に、前記往路の基準タイミングに第1補正時間を加えた時間から往路画像を被走査面に描画させ、かつ、前記復路の基準タイミングに第2補正時間を加えた時間から復路画像を前記被走査面に描画させるための制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号に基づいて、前記光偏向器を駆動して前記レーザ光を走査させ、かつ、該レーザ光の走査の動作に同期して前記光源装置の照射動作を駆動して、前記往路画像および前記復路画像を描画する駆動部と、
を備え、
前記取得部は、前記レーザ光を複数の受光面を有する前記光検出部から出力される前記出力電圧を取得し、
前記タイミング検出部は、前記取得部により取得された前記複数の受光面それぞれに対応する前記出力電圧に基づいて、前記レーザ光の走査方向の往路および復路での基準タイミングをそれぞれ検出し、
前記取得部は、
前記レーザ光の走査方向に沿って配置される2つの受光面である第1受光面、および前記第1受光面よりも面積が大きい第2受光面を有する前記光検出部から、前記出力電圧を取得し、
前記光検出部が前記レーザ光を受光していない場合、取得する前記出力電圧のうち、前記第2受光面の前記第2出力電圧を、前記第1受光面の前記第1出力電圧よりも小さい電圧として取得する制御装置。 - 前記取得部は、前記光検出部によって、前記第1受光面が前記レーザ光を受光する場合に出力される第1出力電圧、および前記第2受光面が前記レーザ光を受光する場合に出力される第2出力電圧を、それぞれ取得し、
前記タイミング検出部は、前記レーザ光が前記第1受光面から前記第2受光面へ走査される経路を前記往路とした場合、前記第1受光面で前記レーザ光が検出されてから、前記第1出力電圧が前記第2出力電圧以下になったときを前記往路の基準タイミングとして検出し、前記第2受光面で前記レーザ光が検出されてから、前記第2出力電圧が前記第1出力電圧以下になったときを前記復路の基準タイミングとして検出する請求項1に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記光源装置から照射される前記レーザ光が前記光検出部によって受光される場合、該光源装置が照射可能な前記レーザ光のうち短波長側のレーザ光を照射させるための前記制御信号を生成し、
前記駆動部は、前記制御信号に従って、前記光源装置に、前記光検出部に対して前記短波長側のレーザ光を照射させる請求項1または2のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記駆動部による前記光偏向器に対する駆動周波数の変化に基づいて、前記第1補正時間および前記第2補正時間のうち少なくとも一方を補正する補正部を、さらに備えた請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記光検出部の温度の変化に基づいて、前記第1補正時間および前記第2補正時間のうち少なくとも一方を補正する補正部を、さらに備えた請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記光源装置が照射する前記レーザ光の光量の変化に基づいて、前記第1補正時間および前記第2補正時間のうち少なくとも一方を補正する補正部を、さらに備えた請求項1〜5のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記光源装置と、
前記光偏向器と、
前記光検出部と、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の制御装置と、
を備えた画像投影装置。 - 前記光偏向器により偏向された前記光源装置からの前記レーザ光により描画される画像を虚像として投影する投射ミラーと、
前記投射ミラーに前記虚像として投影させるコンバイナと、
をさらに備えた請求項7に記載の画像投影装置。 - 光源装置および光偏向器により走査されるレーザ光を受光する受光面を有する光検出部から出力される出力電圧を取得する取得ステップと、
取得した前記受光面に対応する前記出力電圧に基づいて、前記レーザ光の走査方向の往路および復路での基準タイミングをそれぞれ検出するタイミング検出ステップと、
前記光源装置および前記光偏向器に、前記往路の基準タイミングに第1補正時間を加えた時間から往路画像を被走査面に描画させ、かつ、前記復路の基準タイミングに第2補正時間を加えた時間から復路画像を前記被走査面に描画させるための制御信号を生成する生成ステップと、
前記制御信号に基づいて、前記光偏向器を駆動して前記レーザ光を走査させ、かつ、該レーザ光の走査の動作に同期して前記光源装置の照射動作を駆動して、前記往路画像および前記復路画像を描画する駆動ステップと、
を有し、
前記取得ステップは、前記レーザ光を複数の受光面を有する前記光検出部から出力される前記出力電圧を取得し、
前記タイミング検出ステップは、前記取得部により取得された前記複数の受光面それぞれに対応する前記出力電圧に基づいて、前記レーザ光の走査方向の往路および復路での基準タイミングをそれぞれ検出し、
前記取得ステップは、
前記レーザ光の走査方向に沿って配置される2つの受光面である第1受光面、および前記第1受光面よりも面積が大きい第2受光面を有する前記光検出部から、前記出力電圧を取得し、
前記光検出部が前記レーザ光を受光していない場合、取得する前記出力電圧のうち、前記第2受光面の前記第2出力電圧を、前記第1受光面の前記第1出力電圧よりも小さい電圧として取得する制御方法。
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