JP7059713B2 - Optical scanning device, image display device, and moving object - Google Patents

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本発明は、光走査装置、画像表示装置、および移動体に関する。 The present invention relates to an optical scanning device, an image display device, and a moving body.

従来より、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを駆動する駆動電圧について最適な印加方法が検討されている。 Conventionally, an optimum application method for a drive voltage for driving a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror has been studied.

例えば、駆動電圧の印加方法として、MEMSミラーの各圧電部材に印加する電圧の駆動波形の位相を逆相にする技術を開示したものがある(特許文献1参照)。 For example, as a method of applying a drive voltage, there is one that discloses a technique of making the phase of the drive waveform of the voltage applied to each piezoelectric member of the MEMS mirror out of phase (see Patent Document 1).

しかし、従来の駆動電圧の印加技術では、MEMSミラーなどのような光偏向器に駆動電圧を印加する配線において電流のピーク値が増加するという問題がある。 However, the conventional drive voltage application technique has a problem that the peak value of the current increases in the wiring for applying the drive voltage to an optical deflector such as a MEMS mirror.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光偏向器に駆動電圧を印加する配線における電流のピーク値の増加を防止する光走査装置、画像表示装置、および移動体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides an optical scanning device, an image display device, and a moving body that prevent an increase in the peak value of a current in a wiring that applies a driving voltage to an optical deflector. With the goal.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一実施の形態の光走査装置は、光偏向器と該光偏向器の駆動を制御する制御部とを有し、前記光偏向器は、ミラー面を有するミラー部と、該ミラー部を回転可能に支持するミアンダ形状のカンチレバーと、前記カンチレバーの反り変形を発生させる第1の圧電部材と第2の圧電部材と、前記第1の圧電部材および前記第2の圧電部材の一端側の電極に接続された共通配線と、を有し、前記制御部は、前記第1の圧電部材に印加する第1の駆動電圧及び前記第2の圧電部材を印加する第2の駆動電圧は所定時間刻みで段階的に変化し、前記第1の圧電部材に印加する第1の駆動電圧を前記所定時間刻みで変化させるタイミングと前記第2の圧電部材を印加する第2の駆動電圧を前記所定時間刻みで変化させるタイミングとが相対的にずれている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the optical scanning device according to the embodiment of the present invention includes an optical deflector and a control unit for controlling the drive of the optical deflector, and the optical deflection The vessel includes a mirror portion having a mirror surface, a meander-shaped cantilever that rotatably supports the mirror portion, a first piezoelectric member and a second piezoelectric member that cause warpage deformation of the cantilever, and the first piezoelectric member. The control unit has a first drive voltage applied to the first piezoelectric member and the second drive voltage , which has a piezoelectric member and a common wiring connected to an electrode on one end side of the second piezoelectric member. The second drive voltage to which the piezoelectric member is applied is changed stepwise in a predetermined time step, and the timing at which the first drive voltage applied to the first piezoelectric member is changed in a predetermined time step and the second It is characterized in that the timing of changing the second drive voltage to which the piezoelectric member is applied is relatively different from the timing of changing the second drive voltage in the predetermined time interval .

本発明によれば、光偏向器に駆動電圧を印加する配線における電流のピーク値の増加を防止するという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect of preventing an increase in the peak value of the current in the wiring for applying the drive voltage to the optical deflector.

図1は、第1の実施の形態に係る光走査装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical scanning apparatus according to the first embodiment. 図2は、光偏向器の概略上面図である。FIG. 2 is a schematic top view of the optical deflector. 図3は、ミラー枠部材の上面を抜粋した図である。FIG. 3 is an excerpt of the upper surface of the mirror frame member. 図4は、図3に示したL-L’断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line L-L'shown in FIG. 図5は、図3に示したM-M’断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line MM'shown in FIG. 図6は、図3に示したN-N’断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line N—N ′ shown in FIG. 図7は、光偏向器のX-X’(図2参照)断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line XX'(see FIG. 2) of the optical deflector. 図8は、カンチレバー群を変位させるための電気配線の概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of electrical wiring for displacing the cantilever group. 図9は、図8に示す電気配線を施した圧電部材群の等価回路を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of the piezoelectric member group to which the electrical wiring shown in FIG. 8 is applied. 図10は、駆動波形の詳細説明図である。FIG. 10 is a detailed explanatory diagram of the drive waveform. 図11は、駆動波形の領域によりピーク電流値が異なることについて説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating that the peak current value differs depending on the region of the drive waveform. 図12は、カンチレバー群の1ペアのみを切り出した等価回路を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit obtained by cutting out only one pair of cantilever groups. 図13は、2つの駆動波形を同一のタイミングで形成する場合の各領域(第1領域、第2領域、第3領域)におけるピーク電流値の関係の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between peak current values in each region (first region, second region, third region) when two drive waveforms are formed at the same timing. 図14は、2つの駆動波形を別のタイミングで形成する場合の各領域(第1領域、第2領域、第3領域)におけるピーク電流値の関係の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between peak current values in each region (first region, second region, third region) when two drive waveforms are formed at different timings. 図15は、光走査装置を有するヘッドアップディスプレイを説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a head-up display having an optical scanning device.

以下に添付図面を参照して、光走査装置、画像表示装置、および移動体の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an optical scanning device, an image display device, and a moving body will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る光走査装置の一例を示す図である。図1の光走査装置1は、光偏向器100と駆動制御部(「制御部」に相当)500とを含み、駆動制御部500からの駆動信号により、光偏向器100がミラーを回転させて、光走査する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical scanning apparatus according to the first embodiment. The optical scanning device 1 of FIG. 1 includes an optical deflector 100 and a drive control unit (corresponding to a “control unit”) 500, and the optical deflector 100 rotates a mirror by a drive signal from the drive control unit 500. , Optical scanning.

なお、光偏向器11には、ミアンダ形状のカンチレバーを用いて1軸方向に光走査する構成が含まれていればよい。ここでは、一例として、主走査方向と副走査方向との2軸方向に光走査する構成を示すが、これに限定するものではない。また、ここでは主に光偏向器100と駆動制御部500との構成を示すが、光走査装置1には、光走査する光源や、光源の光をミラーに導く光学系などを含めてもよい。 The optical deflector 11 may include a configuration in which light scanning is performed in the uniaxial direction using a cantilever in the shape of a meander. Here, as an example, a configuration in which optical scanning is performed in two axial directions of a main scanning direction and a sub-scanning direction is shown, but the present invention is not limited to this. Further, although the configuration of the optical deflector 100 and the drive control unit 500 is mainly shown here, the optical scanning device 1 may include a light source for optical scanning, an optical system for guiding the light of the light source to the mirror, and the like. ..

光偏向器100は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーである。駆動制御部500は、光偏向器100に駆動信号として駆動電圧を印加する制御回路である。図1には、制御回路の一例として、FPGA(Field Programmable Gate Array)510とドライバ520(D/A521およびオペアンプ522)との構成を示している。FPGA510は、光偏向器100のミラーを主走査方向や副走査方向に回転させる駆動電圧信号をD/A521に出力する。D/A521は、駆動電圧信号をデジタルからアナログに変換してオペアンプ522に出力する。オペアンプは、D/A521から出力されたアナログの駆動電圧信号を所定の利得で増幅して光偏向器100に印加する。 The optical deflector 100 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror. The drive control unit 500 is a control circuit that applies a drive voltage as a drive signal to the optical deflector 100. FIG. 1 shows a configuration of an FPGA (Field Programmable Gate Array) 510 and a driver 520 (D / A521 and an operational amplifier 522) as an example of a control circuit. The FPGA 510 outputs a drive voltage signal for rotating the mirror of the optical deflector 100 in the main scanning direction and the sub-scanning direction to the D / A521. The D / A521 converts the drive voltage signal from digital to analog and outputs it to the operational amplifier 522. The operational amplifier amplifies the analog drive voltage signal output from the D / A521 with a predetermined gain and applies it to the optical deflector 100.

本実施の形態において、光偏向器100はミラーを回転させるアクチュエータとしてミアンダ形状のカンチレバーと異なる圧電部材(第1の圧電部材と第2の圧電部材)を有する。圧電部材は互いに異なる変形によりカンチレバーを反り変形してミラーを1軸方向に回転させる。圧電部材の一端側の電極は共通配線で接続されている。本実施の形態では、第1の圧電部材に印加する第1の駆動電圧を変化させるタイミングまたは第2の圧電部材を印加する第2の駆動電圧を変化させるタイミングを相対的にずらしたものについて説明する。ここでは一例として、駆動制御部500が第1の駆動電圧と第2の駆動電圧とを所定時間刻みで段階的に変化させるものについて、第1の駆動電圧を変化させるタイミングと第2の駆動電圧を変化させるタイミングとを相対的にずらすことにより、共通配線に流れる電流のピーク値を軽減させる。なお、相対的なずらしはD/A521が行う。ずらす量は予めD/A521に設定しておいてもよいし、FPGA510からD/A521に設定してもよい。 In the present embodiment, the optical deflector 100 has a piezoelectric member (a first piezoelectric member and a second piezoelectric member) different from the meander-shaped cantilever as an actuator for rotating the mirror. The piezoelectric members warp and deform the cantilever due to different deformations, and rotate the mirror in one axial direction. The electrodes on one end side of the piezoelectric member are connected by common wiring. In the present embodiment, the timing of changing the first drive voltage applied to the first piezoelectric member or the timing of changing the second drive voltage of applying the second piezoelectric member will be described. do. Here, as an example, with respect to a device in which the drive control unit 500 changes the first drive voltage and the second drive voltage stepwise in predetermined time intervals, the timing at which the first drive voltage is changed and the second drive voltage are changed. By relatively shifting the timing of changing the voltage, the peak value of the current flowing through the common wiring is reduced. The relative shift is performed by D / A521. The amount of shift may be set to D / A521 in advance, or may be set from FPGA510 to D / A521.

図2は、光偏向器100の概略上面図である。図2に示すように、光偏向器100には、主走査方向に相当する1軸方向(第1軸)のミラーの回転と、副走査方向に相当するもう一つの軸方向(第2軸)のミラーの回転とを可能にするカンチレバー構造が構成されている。具体的には、主走査方向のミラーの回転は、基板101(SOI基板:Silicon On Insulator)と、ミラー面を有するミラー部103と、ミラー部103を支持するトーションバー(ミラー支持部)110と、カンチレバー109と、カンチレバー109において反り変形を発生させる圧電部材104とにより可能にされている。これらは「カンチレバー構成部」としてミラー枠部材301に含まれている。ミラー枠部材301は、複数本の梁により構成されるミアンダ形状のカンチレバー(以下では、これをカンチレバー群と呼ぶ)302の一端に接続される。ミアンダ形状のカンチレバー群302のもう一方の一端は、外周の基板101と接続される。ミアンダ形状のカンチレバー群302上には、複数本の梁上に反り変形を発生させる手段として圧電部材群303が存在する。これにより、ミラー枠部材301を第2軸方向へ回転可能に支持する。 FIG. 2 is a schematic top view of the optical deflector 100. As shown in FIG. 2, the optical deflector 100 includes rotation of a mirror in one axis direction (first axis) corresponding to the main scanning direction and another axial direction (second axis) corresponding to the sub-scanning direction. A cantilever structure is constructed that allows the rotation of the mirror. Specifically, the rotation of the mirror in the main scanning direction includes a substrate 101 (SOI substrate: Silicon On Insulator), a mirror portion 103 having a mirror surface, and a torsion bar (mirror support portion) 110 that supports the mirror portion 103. , The cantilever 109 and the piezoelectric member 104 that causes warpage deformation in the cantilever 109 make it possible. These are included in the mirror frame member 301 as "cantilever components". The mirror frame member 301 is connected to one end of a cantilever (hereinafter, referred to as a cantilever group) 302 having a meander shape composed of a plurality of beams. The other end of the cantilever group 302 having a meander shape is connected to the outer peripheral substrate 101. On the cantilever group 302 having a meander shape, the piezoelectric member group 303 exists as a means for causing warp deformation on a plurality of beams. As a result, the mirror frame member 301 is rotatably supported in the second axial direction.

ミラー枠部材301は、圧電部材群303の反り変形に起因して、第2軸方向(副走査方向)に回転する。すなわち、光偏向器100は、ミラーが2軸方向(第1軸方向および第2軸方向)に回転することにより、入射する光の反射光方向を2軸方向に走査しながら偏向する。光偏向器100は、2軸方向への光偏向によって、例えば、投影面に画像を投影する。電圧供給部201は、各構成部材に印加する電圧を供給するためのパッドであり、基板上に構成された配線により各構成部材に接続されている。なお、配線については、後述する。 The mirror frame member 301 rotates in the second axial direction (sub-scanning direction) due to the warp deformation of the piezoelectric member group 303. That is, the optical deflector 100 deflects the incident light while scanning the reflected light direction in the biaxial direction by rotating the mirror in the biaxial direction (first axial direction and the second axial direction). The light deflector 100 projects an image onto a projection surface, for example, by light deflection in the biaxial direction. The voltage supply unit 201 is a pad for supplying a voltage applied to each component, and is connected to each component by wiring configured on the substrate. The wiring will be described later.

主走査方向に相当する1軸方向のミラーの回転を起こすための圧電部材104に印加される電圧は、圧電部材104の上下に位置する電極間に印加され、画像のフレームレートから決定される駆動周波数でサイン波電圧が印加される。例えば、駆動周波数は、20kHz等の比較的高い周波数となる。駆動周波数を、ミラー部103の重量と、トーションバー110のばね定数とから決定される共振周波数に近い周波数とすることにより、共振させてミラーを回転させることができるため、比較的低い電圧で、ミラーの高い振れ角を発生させることができる。 The voltage applied to the piezoelectric member 104 for causing the rotation of the mirror in the uniaxial direction corresponding to the main scanning direction is applied between the electrodes located above and below the piezoelectric member 104, and is a drive determined from the frame rate of the image. A sine wave voltage is applied at the frequency. For example, the drive frequency is a relatively high frequency such as 20 kHz. By setting the drive frequency to a frequency close to the resonance frequency determined by the weight of the mirror unit 103 and the spring constant of the torsion bar 110, the mirror can be resonated and rotated, so that the mirror can be rotated at a relatively low voltage. It is possible to generate a high deflection angle of the mirror.

圧電部材群303は、カンチレバー群302の各梁の1本おきに2種類の駆動電圧源に接続されている。図2には、駆動電圧源の違いにより、カンチレバー群302をカンチレバー群304とカンチレバー群305とで示し、上記圧電部材群303を、接続される駆動電圧源別に圧電部材群306と圧電部材群307とで示している。図2に駆動電圧源が同じ圧電部材群について同じ模様で示すように、圧電部材群306と圧電部材群307は、それぞれカンチレバー群302の各梁の1本おきに交互に設けられている。圧電部材群306と圧電部材群307とは、詳しくは後述するが共に群毎に並列に電圧が印加されるように接続されている。ミラー枠部材301は、圧電部材群303のそれぞれ(圧電部材群306と圧電部材群307)の反り変形に起因して1軸方向とは異なるもう一つの軸方向(副走査方向)に回転する。なお、図2に示すミラー部103の両端である「a」及び「b」と、「X-X’断面」とについては後述する。 The piezoelectric member group 303 is connected to two types of drive voltage sources every other beam of the cantilever group 302. In FIG. 2, the cantilever group 302 is shown by the cantilever group 304 and the cantilever group 305 depending on the difference in the drive voltage source, and the piezoelectric member group 303 is shown by the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 according to the connected drive voltage source. It is shown by. As shown in FIG. 2 with the same pattern for the piezoelectric member group having the same drive voltage source, the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 are alternately provided on every other beam of the cantilever group 302, respectively. The piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 are connected so that a voltage is applied in parallel to each group, which will be described in detail later. The mirror frame member 301 rotates in another axial direction (sub-scanning direction) different from the uniaxial direction due to the warp deformation of each of the piezoelectric member group 303 (piezoelectric member group 306 and piezoelectric member group 307). The "a" and "b" at both ends of the mirror portion 103 shown in FIG. 2 and the "XX'cross section" will be described later.

ここで、圧電部材群306と圧電部材群307は、それぞれ、「第1の圧電部材」と「第2の圧電部材」または、「第2の圧電部材」と「第1の圧電部材」に対応する。 Here, the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 correspond to the "first piezoelectric member" and the "second piezoelectric member" or the "second piezoelectric member" and the "first piezoelectric member", respectively. do.

図3は、ミラー枠部材301の上面を抜粋した図である。図4は、図3に示したL-L’断面図である。図5は、図3に示したM-M’断面図である。図6は、図3に示したN-N’断面図である。L-L’断面図(図4参照)及びM-M’断面図(図5参照)では、主に、ミラーを回転させる駆動力を発生するカンチレバー109、すなわち圧電部材104を表している。N-N’断面図(図6参照)では、ミラー部103を表している。以下に、図3~図6を用いて、シリコン基板(基板101)上に構成させる光偏向器100の基本的な製造方法を説明する。なお、ここでは、一例としてミラー枠部材301回りの図を示すが、それ以外、ミアンダ形状のカンチレバー群302や外周の基板101などの製造方法も基本的に同様であり、図7において、ミラー枠部材301回りと対応する部分に同一の番号を付している。 FIG. 3 is an excerpt of the upper surface of the mirror frame member 301. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line L-L'shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line MM'shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line N—N ′ shown in FIG. The LL'cross-sectional view (see FIG. 4) and the MM'cross-sectional view (see FIG. 5) mainly represent a cantilever 109, that is, a piezoelectric member 104, which generates a driving force for rotating a mirror. In the NN'cross-sectional view (see FIG. 6), the mirror portion 103 is represented. Hereinafter, a basic manufacturing method of the optical deflector 100 configured on the silicon substrate (substrate 101) will be described with reference to FIGS. 3 to 6. Here, the figure around the mirror frame member 301 is shown as an example, but other than that, the manufacturing method of the cantilever group 302 having a meander shape and the outer peripheral substrate 101 is basically the same, and in FIG. 7, the mirror frame is shown. The same number is given to the part corresponding to the circumference of the member 301.

シリコン基板(基板101)には、SOI基板が使用される。SOI基板である基板101は、活性層側のシリコン102と、埋め込み酸化膜層116と、基材層側のシリコン105とから構成される。埋め込み酸化膜層116は、「BOX層」と呼ばれる場合がある。まず、SOI表面にシリコン酸化膜107が成膜され、続いて、下部電極材料120(適宜、「下部電極120」と呼ぶ場合がある)、圧電材料121、上部電極材料122(適宜、「上部電極122」と呼ぶ場合がある)が順に成膜される。その後、上部電極材料122、圧電材料121、下部電極材料120が、それぞれ異なるパターンでパターン化される。このとき、それぞれのパターンは、光偏向器100に要求される性能等に応じて任意の形でパターン化され、シリコン酸化膜107は、下部電極材料120と同一のパターンでエッチングされる。 An SOI substrate is used for the silicon substrate (substrate 101). The substrate 101, which is an SOI substrate, is composed of silicon 102 on the active layer side, an embedded oxide film layer 116, and silicon 105 on the substrate layer side. The embedded oxide film layer 116 may be referred to as a "BOX layer". First, a silicon oxide film 107 is formed on the surface of the SOI, followed by a lower electrode material 120 (appropriately referred to as "lower electrode 120"), a piezoelectric material 121, and an upper electrode material 122 (appropriately, "upper electrode". 122 ”) is formed in order. After that, the upper electrode material 122, the piezoelectric material 121, and the lower electrode material 120 are patterned in different patterns. At this time, each pattern is patterned in an arbitrary shape according to the performance required for the optical deflector 100, and the silicon oxide film 107 is etched with the same pattern as the lower electrode material 120.

そして、絶縁膜108が成膜され、接続孔112を開口して、引出し配線材料111が成膜されパターン化される。続いて、パッシベーション膜113とミラー膜(ミラー部103)とが成膜され、順次パターン化される。その後、活性層102(活性層側のシリコン)と、基材層105(基材層側のシリコン)と、埋め込み酸化膜層116とを順次パターン化及びエッチングすることで、光偏向器100が完成する。ウェハ上からチップに個片化する方法は、ブレードによるダイシング技術や、レーザダイシング技術や、ドライエッチング技術等により実現されれば良い。下部電極材料120と上部電極材料122との間に、サイン波の駆動電圧を印加することにより、圧電材料121が平面方向に伸縮し、圧電部材104の反りを発生させ、トーションバー110のねじりを起こし、ミラー部103の共振振動を誘発させて、ミラー部103の主走査方向の回転を起こす(図6参照)。 Then, the insulating film 108 is formed, the connection hole 112 is opened, and the lead wiring material 111 is formed and patterned. Subsequently, the passivation film 113 and the mirror film (mirror portion 103) are formed into a film and sequentially patterned. After that, the light deflector 100 is completed by sequentially patterning and etching the active layer 102 (silicon on the active layer side), the base material layer 105 (silicon on the base material layer side), and the embedded oxide film layer 116. do. The method of individualizing the chips from the wafer may be realized by a dicing technique using a blade, a laser dicing technique, a dry etching technique, or the like. By applying a sine wave drive voltage between the lower electrode material 120 and the upper electrode material 122, the piezoelectric material 121 expands and contracts in the plane direction, causing the piezoelectric member 104 to warp and twisting the torsion bar 110. Raise and induce the resonance vibration of the mirror unit 103 to cause the mirror unit 103 to rotate in the main scanning direction (see FIG. 6).

次に、図7及び図8を用いて、1軸方向の回転とは異なるもう一つの軸方向(副走査方向)への回転を発生させる構造を説明する。図7は、光偏向器100のX-X’(図2参照)断面図である。図8は、カンチレバー群302を変位させるための電気配線の概略図である。 Next, with reference to FIGS. 7 and 8, a structure that generates rotation in another axial direction (sub-scanning direction) different from rotation in one axial direction will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line XX'(see FIG. 2) of the optical deflector 100. FIG. 8 is a schematic diagram of electrical wiring for displacing the cantilever group 302.

図7に示すように、複数の本数により構成される左右二組のミアンダ形状のカンチレバー群302は、左右二組とも、一端が、ミラー部103を有するミラー枠部材301に接続され、他の一端が、基板101に接続されている。ミアンダ形状の二組のカンチレバー群302は、共に1本おきに(つまりカンチレバー群304とカンチレバー群305とに)、梁に反り変形を発生させる手段となる圧電部材群303(それぞれ、圧電部材群306、圧電部材群307)を有する。左右二組のカンチレバー群302において、圧電部材群306と圧電部材群307とには異なる波形の駆動電圧(第1の駆動電圧と第2の駆動電圧、または第2の駆動電圧と第1の駆動電圧)が個別に印加される。この圧電部材群303の反り変形に起因し、カンチレバー群304とカンチレバー群305とが異なる動きをして、ミラー枠部材301が1軸方向とは異なるもう一つの軸方向に回転する。 As shown in FIG. 7, one end of each of the left and right two sets of cantilever groups 302 having a shape of a cantilever, which is composed of a plurality of numbers, is connected to a mirror frame member 301 having a mirror portion 103, and the other end is connected to the mirror frame member 301. Is connected to the substrate 101. The two sets of cantilever groups 302 having a minanda shape are every other one (that is, the cantilever group 304 and the cantilever group 305), and the piezoelectric member group 303 (respectively, the piezoelectric member group 306) is a means for causing warp deformation in the beam. , Has a piezoelectric member group 307). In the two sets of left and right cantilever groups 302, the drive voltage (first drive voltage and second drive voltage, or second drive voltage and first drive) having different waveforms is different between the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307. Voltage) is applied individually. Due to the warp deformation of the piezoelectric member group 303, the cantilever group 304 and the cantilever group 305 move differently, and the mirror frame member 301 rotates in another axial direction different from the one axial direction.

図8は、左右二組のカンチレバー群302の圧電部材群306と圧電部材群307との電気配線の一例を示す図である。図8に示すように、左右二組のカンチレバー群302において、圧電部材群306b(306)についての上部電極122および下部電極120と、圧電部材群307b(307)についての上部電極122および下部電極120とは、別の配線になっている。つまり、隣接するカンチレバー(カンチレバー群304とカンチレバー群305)は別々に駆動することができる。図8において、圧電部材群306と圧電部材群307とは並列に接続されており、圧電部材群306および圧電部材群307のいずれの上部電極122も共に共通線の配線(共通配線)で接地されている。圧電部材群306bおよび圧電部材群307bの下部電極120については。それぞれの共通線により個別に電圧供給部201(図2参照)の各パッドに接続されている。図8には、一例として、圧電部材群306bの下部電極120に電圧を印加するパッドを下部電極A(306c)と示し、圧電部材群307bの下部電極120に電圧を印加するパッドを下部電極B(307c)と示している。 FIG. 8 is a diagram showing an example of electrical wiring between the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 of the two sets of left and right cantilever groups 302. As shown in FIG. 8, in the two sets of left and right cantilever groups 302, the upper electrode 122 and the lower electrode 120 for the piezoelectric member group 306b (306) and the upper electrode 122 and the lower electrode 120 for the piezoelectric member group 307b (307). It is a different wiring from. That is, the adjacent cantilever (cantilever group 304 and cantilever group 305) can be driven separately. In FIG. 8, the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 are connected in parallel, and both the upper electrodes 122 of the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 are grounded by a common wire wiring (common wiring). ing. Regarding the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 306b and the piezoelectric member group 307b. Each common line is individually connected to each pad of the voltage supply unit 201 (see FIG. 2). In FIG. 8, as an example, a pad for applying a voltage to the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 306b is shown as a lower electrode A (306c), and a pad for applying a voltage to the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 307b is shown as a lower electrode B. It is shown as (307c).

圧電部材群306と圧電部材群307とに駆動電圧の印加がなされることにより、カンチレバー群304とカンチレバー群305において基板101に接続する部位から徐々に変位が大きくなり、ミラー枠部材301に接する箇所の変位が最大となる。これにより、主走査方向のミラーの回転とは異なり、共振振動に寄らずに比較的大きな回転を発生させることができる。なお、電気配線については、図8に示したものに限られるわけではない。 By applying a driving voltage to the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307, the displacement gradually increases from the portion connected to the substrate 101 in the cantilever group 304 and the cantilever group 305, and the portion in contact with the mirror frame member 301. Displacement is maximum. As a result, unlike the rotation of the mirror in the main scanning direction, a relatively large rotation can be generated without depending on the resonance vibration. The electrical wiring is not limited to that shown in FIG.

図9は、図8に示す電気配線を施した圧電部材群306と圧電部材群307の等価回路を示す図である。図9には、図8に示す左右二組のカンチレバー群302のうちの一組(ここでは、左側のカンチレバー群302-1)について、光偏向器100を駆動するドライバの駆動電圧源が電圧供給部201(図2参照)のパッドを通じて接続されたときの等価回路を示している。なお、以下において説明は省略するが、左側のカンチレバー群302―1で説明することは右側のカンチレバー群302-2においても同様のことが言えるものとする。 FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 with the electrical wiring shown in FIG. In FIG. 9, the drive voltage source of the driver for driving the optical deflector 100 supplies voltage to one of the two left and right cantilever groups 302 shown in FIG. 8 (here, the left cantilever group 302-1). The equivalent circuit when connected through the pad of the part 201 (see FIG. 2) is shown. Although the description is omitted below, the same can be said for the cantilever group 302-2 on the right side as described in the cantilever group 302-1 on the left side.

図9には、圧電部材群306と圧電部材群307を簡易的にコンデンサCへ置き換えた等価回路を示している。なお、図9に示す上部電極122と下部電極120の上下の配置は、図8を上下反転したため図8とは反対になっている。 FIG. 9 shows an equivalent circuit in which the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 are simply replaced with a capacitor C. The vertical arrangement of the upper electrode 122 and the lower electrode 120 shown in FIG. 9 is opposite to that of FIG. 8 because FIG. 8 is turned upside down.

図9において、駆動電圧源10Aのプラス側は圧電部材群306の下部電極120へ接続されている。また、駆動電圧源10Aのマイナス側は圧電部材群306および圧電部材群307の上部電極122へ接続され接地されている。駆動電圧源10Aは、下部電極A(図8参照)を通じて駆動波形11Aの鋸波の電圧を回路に印加する。 In FIG. 9, the positive side of the drive voltage source 10A is connected to the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 306. Further, the negative side of the drive voltage source 10A is connected to the upper electrode 122 of the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 and is grounded. The drive voltage source 10A applies the sawtooth voltage of the drive waveform 11A to the circuit through the lower electrode A (see FIG. 8).

他方の駆動電圧源10Bのプラス側は圧電部材群307の下部電極120へ接続されている。また、駆動電圧源10Bのマイナス側は圧電部材群306および圧電部材群307の上部電極122へ接続され接地されている。駆動電圧源10Bは、下部電極B(図8参照)に接続され、駆動波形11Bの鋸波の電圧を回路に印加する。駆動波形11Aと駆動波形11Bは、時間軸方向において互いに左右対称の形状となる鋸波である。 The positive side of the other drive voltage source 10B is connected to the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 307. Further, the negative side of the drive voltage source 10B is connected to the upper electrode 122 of the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 and is grounded. The drive voltage source 10B is connected to the lower electrode B (see FIG. 8), and applies the sawtooth voltage of the drive waveform 11B to the circuit. The drive waveform 11A and the drive waveform 11B are sawtooth waves having shapes symmetrical with each other in the time axis direction.

図9において、圧電部材群306の下部電極120への配線に流れる電流をI、圧電部材群307の下部電極120への配線に流れる電流をIとする。この場合、電流Iは、圧電部材群306に対応する各コンデンサCに分岐電流(電流IA1、電流IA2、電流IA3、電流IA4)として流れ込む。また、電流Iは、圧電部材群307に対応する各コンデンサCに分岐電流(電流IB1、電流IB2、電流IB3、電流IB4)として流れ込む。従って、圧電部材群306および圧電部材群307の各上部電極122を接続する共通配線には、圧電部材群306と圧電部材群307に流れ込む電流が共に電流I(=電流I+電流I)として流れ出ることになる。つまり、当該共通配線には、圧電部材群306に印加される駆動波形11Aと圧電部材群307に印加される駆動波形11Bの重なりにより、1種類の駆動波形のときよりもピーク電流が高くなる。本実施の形態では、このピーク電流を低減させる。これについて、以下に更に詳しく説明する。 In FIG. 9, the current flowing through the wiring to the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 306 is referred to as IA , and the current flowing through the wiring to the lower electrode 120 of the piezoelectric member group 307 is referred to as IB . In this case, the current IA flows into each capacitor C corresponding to the piezoelectric member group 306 as a branch current (current IA1 , current IA2 , current IA3 , current IA4 ). Further, the current IB flows into each capacitor C corresponding to the piezoelectric member group 307 as a branch current (current IB1 , current IB2 , current IB3 , current IB4 ). Therefore, in the common wiring connecting the upper electrodes 122 of the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307, the current flowing into the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307 is both current IC (= current I A + current IB ). ) Will flow out. That is, in the common wiring, the peak current is higher than that of one type of drive waveform due to the overlap of the drive waveform 11A applied to the piezoelectric member group 306 and the drive waveform 11B applied to the piezoelectric member group 307. In this embodiment, this peak current is reduced. This will be described in more detail below.

図10は、駆動波形11Aと駆動波形11Bとの詳細説明図である。図10には、駆動波形11Aと駆動波形11Bとを時間軸上に重ねて示している。駆動波形11Aと駆動波形11Bとは異なる形状の鋸波であり、図10に示すように時間軸に沿って共に変化する。各駆動波形11A、11Bは、ある時間間隔T(「所定時間刻みで変化させる時間間隔」)で電圧値を段階的に変化させることで形成されたものである。 FIG. 10 is a detailed explanatory view of the drive waveform 11A and the drive waveform 11B. In FIG. 10, the drive waveform 11A and the drive waveform 11B are shown superimposed on the time axis. The drive waveform 11A and the drive waveform 11B are sawtooth waves having different shapes, and as shown in FIG. 10, they change together along the time axis. The drive waveforms 11A and 11B are formed by gradually changing the voltage value at a certain time interval T (“time interval that changes in predetermined time intervals”).

本実施の形態では、駆動波形11Aの電圧値が変化するタイミングt1から駆動波形11Bの電圧値が変化するタイミングt2までを時間Tsaとし、駆動波形11Bの電圧値が変化するタイミングt3から駆動波形11Aの電圧値が変化するタイミングt4までを時間Tsbとする。そして、D/A521(図1参照)に時間Tsaと時間Tsbとがピーク電流値を低減させる最適な組み合わせとなるように設定する。ピーク電流値は、時間軸上の同じ時間帯(以下領域とする)における駆動波形11Aと駆動波形11Bの各信号変化パターンの違いに応じて異なる。 In the present embodiment, the time Tsa is from the timing t1 at which the voltage value of the drive waveform 11A changes to the timing t2 at which the voltage value of the drive waveform 11B changes, and from the timing t3 where the voltage value of the drive waveform 11B changes to the drive waveform 11A. The time Tsb is up to the timing t4 when the voltage value of is changed. Then, the D / A 521 (see FIG. 1) is set so that the time Tsa and the time Tsb are the optimum combination for reducing the peak current value. The peak current value differs depending on the difference in each signal change pattern of the drive waveform 11A and the drive waveform 11B in the same time zone (hereinafter referred to as a region) on the time axis.

図11は、駆動波形の領域によりピーク電流値が異なることについて説明する図である。図11では、駆動波形11Aと駆動波形11Bとの傾きに注目し、傾きの組合せにより領域を分け、各領域により上記共通配線に流れる電流の向きが異なることについて説明する。 FIG. 11 is a diagram illustrating that the peak current value differs depending on the region of the drive waveform. In FIG. 11, attention is paid to the inclination of the drive waveform 11A and the drive waveform 11B, and the regions are divided according to the combination of inclinations, and the direction of the current flowing through the common wiring differs depending on each region.

第1領域は、駆動波形11Aと駆動波形11Bの電圧が共に上昇する時間帯である。このため、駆動電圧源10Aおよび駆動電圧源10Bからは共にプラス方向の電流が流れ、接地されている共通配線には、それらの電流の和がプラス方向に流れる。 The first region is a time zone in which the voltages of the drive waveform 11A and the drive waveform 11B both rise. Therefore, a positive current flows from both the drive voltage source 10A and the drive voltage source 10B, and the sum of these currents flows in the positive direction in the grounded common wiring.

第2領域は、駆動波形11Aは上昇する時間帯で、駆動波形11Bは下降する時間帯である。このため、駆動電圧源10Aからはプラス方向の電流が流れ、駆動電圧源10Bからはマイナス方向の電流が流れ、接地されている共通配線には、駆動電圧源10Aの電流から駆動電圧源10Bの電流を差し引いた電流が流れる。 In the second region, the drive waveform 11A is a rising time zone, and the driving waveform 11B is a falling time zone. Therefore, a positive current flows from the drive voltage source 10A, a negative current flows from the drive voltage source 10B, and the current of the drive voltage source 10A to the drive voltage source 10B is connected to the grounded common wiring. The current minus the current flows.

第3領域は、駆動波形11Aと駆動波形11Bの電圧は共に下降する時間帯である。このため、駆動電圧源10Aおよび駆動電圧源10Bからは共にマイナス方向の電流が流れ、接地されている共通配線には、それらの電流の和がマイナス方向に流れる。 The third region is a time zone in which the voltages of the drive waveform 11A and the drive waveform 11B both decrease. Therefore, a current in the negative direction flows from both the drive voltage source 10A and the drive voltage source 10B, and the sum of these currents flows in the negative direction in the grounded common wiring.

続いて、時間Tsaと時間Tsbの最適な値の組み合わせについて説明する。なお、以下では、説明を分かり易くするため、図9に示す等価回路において、カンチレバー群302-1の内の1ペアのみを切り出した等価回路、つまり圧電部材群306と圧電部材群307の内の1ペアのみを切り出した等価回路を用いて説明する。 Subsequently, the combination of the optimum values of the time Tsa and the time Tsb will be described. In the following, in order to make the explanation easier to understand, in the equivalent circuit shown in FIG. 9, the equivalent circuit obtained by cutting out only one pair of the cantilever group 302-1, that is, the piezoelectric member group 306 and the piezoelectric member group 307. An equivalent circuit obtained by cutting out only one pair will be described.

図12は、カンチレバー群の1ペアのみを切り出した等価回路を示す図である。図13は、駆動波形11Aと駆動波形11Bとを同一のタイミングで形成する場合の各領域(第1領域、第2領域、第3領域)におけるピーク電流値の関係の一例を示す図である。図14は、駆動波形11Aと駆動波形11Bとを別のタイミングで形成する場合の各領域(第1領域、第2領域、第3領域)におけるピーク電流値の関係の一例を示す図である。ここで図13は、本実施の形態にかかる光走査装置について示す図14の比較図として使用している。図13および図14について図12の等価回路に基づいて説明する。 FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit obtained by cutting out only one pair of cantilever groups. FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between peak current values in each region (first region, second region, third region) when the drive waveform 11A and the drive waveform 11B are formed at the same timing. FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between peak current values in each region (first region, second region, third region) when the drive waveform 11A and the drive waveform 11B are formed at different timings. Here, FIG. 13 is used as a comparison diagram of FIG. 14 showing the optical scanning apparatus according to the present embodiment. 13 and 14 will be described based on the equivalent circuit of FIG.

図13には、時間Tsa=0、時間Tsb=Tとした場合における各領域(第1領域、第2領域、第3領域)の駆動電圧波形(駆動波形11Aと駆動波形11B)と電流波形とを並べて示している。図13に示すように第1領域と第3領域は、駆動波形11Aと駆動波形11Bとが共に上昇する時間帯と下降する時間帯になっている。このため、電流IA1(図12参照)と電流IB2(図12参照)とが同時に同じ方向に流れ、電流I(図12参照)に流れる電流ピーク値が、図13に示すように電流IA1のピーク電流値であるIPeak(A1)と電流IB1のピーク電流値であるIPeak(B1)とを足し合わせたものとなり、ピーク電流が最大化してしまう。 FIG. 13 shows the drive voltage waveforms (drive waveforms 11A and drive waveforms 11B) and current waveforms of each region (first region, second region, third region) when the time Tsa = 0 and the time Tsb = T. Are shown side by side. As shown in FIG. 13, the first region and the third region are a time zone in which the drive waveform 11A and the drive waveform 11B both rise and fall. Therefore, the current IA1 (see FIG. 12) and the current IB2 (see FIG. 12) flow in the same direction at the same time, and the current peak value flowing in the current IC (see FIG. 12) is the current as shown in FIG. IPeek (A1), which is the peak current value of I A1 , and IPeek ( B1 ), which is the peak current value of the current IB1, are added together, and the peak current is maximized.

図14には、時間Tsa>K1、時間Tsb>K2とした場合における各領域(第1領域、第2領域、第3領域)の駆動電圧波形(駆動波形11Aと駆動波形11B)と電流波形とを並べて示している。ただし、K1は、電流IA1がIPeak(A1)の1/2以下になるまでの時間であり、K2は、電流IB1がIPeak(B1)の1/2以下になるまでの時間であるものとする。 FIG. 14 shows the drive voltage waveforms (drive waveforms 11A and drive waveforms 11B) and current waveforms of each region (first region, second region, third region) when the time Tsa> K1 and the time Tsb> K2. Are shown side by side. However, K1 is the time until the current I A1 becomes ½ or less of IPeak (A1), and K2 is the time until the current IB1 becomes ½ or less of IPeak ( B1 ). And.

図14では、各電流(電流IA1と電流IA2)がピーク値から半分以下になってから電圧値のステップが切り替わるように、駆動波形11Aと駆動波形11Bとの電圧値を切り替えるタイミングを相対的にずらしている。この例では、駆動波形11Aの電圧値の切り替えの度に、電流IA1がピーク値から半分以下に低下した期間内に駆動波形11Bの電圧値を切り替える。また、駆動波形11Bの電圧値の切り替えの度に、電流IB1がピーク値から半分以下に低下した期間内に駆動波形11Aの電圧値を切り替える。このため、電流IA1と電流IB1がそれぞれ迎える電流値のピークのタイミングがずれ、この例の場合には最大でも電流IA1のピーク値の1/2と電流IB1のピーク値の1/2との足し合わせが共通配線に流れる電流IC1のピーク値となる。つまり、共通配線に流れる電流IC1のピーク値が電流IA1のピーク値以上になることや、電流IB1のピーク値以上になることが、共に抑止される。 In FIG. 14, the timing of switching the voltage value between the drive waveform 11A and the drive waveform 11B is relative so that the step of the voltage value is switched after each current (current I A1 and current I A2 ) becomes half or less from the peak value. The target is shifted. In this example, each time the voltage value of the drive waveform 11A is switched, the voltage value of the drive waveform 11B is switched within a period in which the current IA1 drops to less than half from the peak value. Further, each time the voltage value of the drive waveform 11B is switched, the voltage value of the drive waveform 11A is switched within the period in which the current IB1 drops to half or less from the peak value. Therefore, the timings of the peaks of the current values reached by the currents I A1 and the current I B1 are different from each other . The addition with 2 is the peak value of the current IC1 flowing in the common wiring. That is, it is suppressed that the peak value of the current IC1 flowing in the common wiring becomes equal to or higher than the peak value of the current I A1 and the peak value of the current I B1 becomes higher than the peak value.

なお、電圧値を段階的に変化させる時間間隔Tが短く、時間Tsaと時間Tsbとして各電流(電流IA1と電流IB1)がピーク値の半分になる時間を確保することができない場合は、Tsa=Tsb=1/2Tとする。この場合でも、共通配線に流れる電流IC1のピーク値を軽減させる効果はある。 If the time interval T for gradually changing the voltage value is short and it is not possible to secure the time for each current (current I A1 and current I B1 ) to be half of the peak value as time Tsa and time Tsb, Tsa = Tsb = 1 / 2T. Even in this case, there is an effect of reducing the peak value of the current IC1 flowing through the common wiring.

以上のように、本実施の形態では、異なる圧電部材群へ印加する駆動波形11Aと駆動波形11Bとの電圧値を変化させるタイミングを相対的にずらすことにより、各圧電部材群の共通配線に流れる電流IC1のピーク値を低減させることが可能になる。従って、MEMSミラーなどのような光偏向器の配線における電流のピーク値の増加が抑止され、配線の発熱が軽減するため、熱破損の防止にもなり、さらに、配線密度アップや、配線をさらに狭くするなどの設計自由度も向上する。 As described above, in the present embodiment, the timing for changing the voltage values of the drive waveform 11A and the drive waveform 11B applied to different piezoelectric member groups is relatively shifted, so that the current flows through the common wiring of each piezoelectric member group. It becomes possible to reduce the peak value of the current IC1 . Therefore, the increase in the peak value of the current in the wiring of the optical deflector such as the MEMS mirror is suppressed, the heat generation of the wiring is reduced, the thermal damage is prevented, the wiring density is increased, and the wiring is further increased. The degree of freedom in design such as narrowing is also improved.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では光走査装置について説明した。第2の実施の形態では、第1の実施の形態の光走査装置を備えた画像表示装置について説明する。なお、ここでは、画像表示装置としてレーザ走査型画像表示装置であるヘッドアップディスプレイへの適用例を示す。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the optical scanning device has been described. In the second embodiment, the image display device including the optical scanning device of the first embodiment will be described. Here, an example of application to a head-up display, which is a laser scanning image display device, as an image display device is shown.

図15は、光走査装置を有するヘッドアップディスプレイを説明する図である。ヘッドアップディスプレイは、例えば、車両や航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、また、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボット等の非移動体に搭載される画像表示装置としても適用できる。ここでは、ヘッドアップディスプレイを自動車に搭載した例を示す。なお、自動車は、「移動手段」として、モータやエンジンなどの動力源や、バッテリなどの電力源を有し、モータやエンジンの始動後に、電力源からの電力により後述する画像をフロントガラスに表示する。そして、自動車は、動力源から駆動力を得て走行し、走行中における画像の表示も選択に可能である。 FIG. 15 is a diagram illustrating a head-up display having an optical scanning device. The head-up display is an image mounted on a moving object such as a vehicle, an aircraft, a ship, or a mobile robot, or a non-moving object such as a working robot that operates a drive target such as a manipulator without moving from the spot. It can also be applied as a display device. Here, an example in which a head-up display is mounted on an automobile is shown. An automobile has a power source such as a motor or engine and a power source such as a battery as a "means of transportation", and after the motor or engine is started, an image described later is displayed on the windshield by electric power from the power source. do. Then, the automobile travels by obtaining a driving force from a power source, and it is possible to select the display of an image during traveling.

図15に示すように、ヘッドアップディスプレイ1901は、光走査装置1902と、「表示装置」として、走査ミラー1903と、被走査面であるスクリーン1904と、凹面ミラー1906とを備え、フロントガラス(フロントウィンドシールド)1905に対して光を照射する。フロントガラス1905は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。このため、運転手Hの視点から虚像Iが視認される。光走査装置1902は、単数又は複数の発光点を有する複数の光源素子600を備える。例えば、光源素子600は、赤色と青色と緑色の半導体レーザで、各光源素子から時分割に出射される赤色と青色と緑色の3色の偏向光は、光学系601を通じ、光偏向器100の反射面(ミラー)に混合光として導かれる。混合光は光偏向器100のミラーにより偏向され、走査ミラー1903で折り返されてスクリーン1904に2次元像(中間像)を描画する。 As shown in FIG. 15, the head-up display 1901 includes an optical scanning device 1902, a scanning mirror 1903 as a "display device", a screen 1904 to be scanned, and a concave mirror 1906, and has a front glass (front). Windshield) Irradiates 1905 with light. The windshield 1905 also functions as a transmissive reflective member that transmits a part of the incident light and reflects at least a part of the rest. Therefore, the virtual image I is visually recognized from the viewpoint of the driver H. The optical scanning device 1902 includes a plurality of light source elements 600 having a single or a plurality of light emitting points. For example, the light source element 600 is a red, blue, and green semiconductor laser, and the three colors of red, blue, and green polarized light emitted from each light source element in a time-divided manner are transmitted through the optical system 601 to the optical deflector 100. It is guided as mixed light to the reflecting surface (mirror). The mixed light is deflected by the mirror of the optical deflector 100, folded back by the scanning mirror 1903, and draws a two-dimensional image (intermediate image) on the screen 1904.

スクリーン1904は、レーザ光を所望の発散角で発散させる機能を有し、マイクロレンズアレイ構造とすることが好ましい。スクリーン1904から射出された光束は、単一の凹面ミラー1906及びフロントガラス1905を介することにより虚像Iが拡大表示される。単一の凹面ミラー1906は、フロントガラス1905の影響で中間像の水平線が上又は下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように、設計・配置されている。なお、フロントガラス1905と同一の機能(部分反射)を持つ別途の部分反射鏡(コンバイナ)を有する構成であっても良い。ヘッドアップディスプレイ1901は、高画質を維持しつつ、任意の限定された方向への高輝度な画像投影が可能となり、例えば、自動車の操縦のためのナビゲーション情報(速度や走行距離等の情報)を、視認性を向上させるために高輝度に表示することができる。光走査装置1902を用いて光走査を行なうことで画像を投影する装置であれば、例えば、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着した装着部材が有する反射透過部材等のスクリーンに画像を投影するヘッドマウントディスプレイ等にも、同様に適用することができる。 The screen 1904 has a function of diverging laser light at a desired divergence angle, and preferably has a microlens array structure. The luminous flux emitted from the screen 1904 is magnified and displayed as a virtual image I through a single concave mirror 1906 and a windshield 1905. The single concave mirror 1906 is designed and arranged so as to correct an optical distortion element in which the horizontal line of the intermediate image becomes convex upward or downward due to the influence of the windshield 1905. In addition, a configuration having a separate partial reflector (combiner) having the same function (partial reflection) as the windshield 1905 may be used. The head-up display 1901 enables high-brightness image projection in any limited direction while maintaining high image quality. For example, navigation information (information such as speed and mileage) for driving a car can be obtained. , It can be displayed with high brightness in order to improve visibility. If it is a device that projects an image by performing optical scanning using an optical scanning device 1902, for example, a projector that projects an image on a display screen, a mounting member mounted on an observer's head, or the like has reflection transmission. The same can be applied to a head-mounted display or the like that projects an image on a screen of a member or the like.

第2の実施の形態においても、第1の実施の形態の光走査装置を使用するため第1の実施の形態と同様の効果が得られる。 Also in the second embodiment, since the optical scanning device of the first embodiment is used, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

1 光走査装置
100 光偏向器
500 駆動制御部
510 FPGA
520 ドライバ
521 D/A
522 オペアンプ
1 Optical scanning device 100 Optical deflector 500 Drive control unit 510 FPGA
520 Driver 521 D / A
522 operational amplifier

特開2017-138375号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-138375

Claims (8)

光偏向器と該光偏向器の駆動を制御する制御部とを有し、
前記光偏向器は、
ミラー面を有するミラー部と、該ミラー部を回転可能に支持するミアンダ形状のカンチレバーと、
前記カンチレバーの反り変形を発生させる第1の圧電部材と第2の圧電部材と、
前記第1の圧電部材および前記第2の圧電部材の一端側の電極に接続された共通配線と、
を有し、
前記制御部は、
前記第1の圧電部材に印加する第1の駆動電圧及び前記第2の圧電部材を印加する第2の駆動電圧は所定時間刻みで段階的に変化し、
前記第1の圧電部材に印加する第1の駆動電圧を前記所定時間刻みで変化させるタイミングと前記第2の圧電部材を印加する第2の駆動電圧を前記所定時間刻みで変化させるタイミングとが相対的にずれている、
ことを特徴とする光走査装置。
It has an optical deflector and a control unit that controls the drive of the optical deflector.
The light deflector is
A mirror portion having a mirror surface, a cantilever in the shape of a mianda that rotatably supports the mirror portion, and a cantilever.
The first piezoelectric member and the second piezoelectric member that generate the warp deformation of the cantilever,
The common wiring connected to the first piezoelectric member and the electrode on one end side of the second piezoelectric member, and
Have,
The control unit
The first drive voltage applied to the first piezoelectric member and the second drive voltage to apply the second piezoelectric member change stepwise in predetermined time increments.
The timing of changing the first drive voltage applied to the first piezoelectric member in the predetermined time increments and the timing of changing the second drive voltage of applying the second piezoelectric member in the predetermined time increments are relative to each other. Misaligned,
An optical scanning device characterized by this.
前記第1の駆動電圧の駆動電圧波形および前記第2の駆動電圧の駆動電圧波形は電圧が上昇する時間帯と下降する時間帯とが重なる
ことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the drive voltage waveform of the first drive voltage and the drive voltage waveform of the second drive voltage overlap in a time zone in which the voltage rises and a time zone in which the voltage falls. ..
前記第1の駆動電圧を変化させるタイミングに対する前記第2の駆動電圧を変化させるタイミングは、
前記第1の駆動電圧を変化させたときに前記共通配線に流れる電流値がピーク値の半分以下に低下する時間以上とする
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。
The timing for changing the second drive voltage with respect to the timing for changing the first drive voltage is
The optical scanning apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the first drive voltage is changed, the current value flowing through the common wiring is set to be at least a time during which the current value flows to half or less of the peak value.
前記第1の駆動電圧を変化させるタイミングに対する前記第2の駆動電圧を変化させるタイミングは、前記第1の駆動電圧を所定時間刻みで変化させる時間間隔の半分である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光走査装置。
Claim 1 is characterized in that the timing for changing the second drive voltage with respect to the timing for changing the first drive voltage is half of the time interval for changing the first drive voltage in predetermined time intervals. Or the optical scanning apparatus according to 2.
前記光偏向器は、
前記ミアンダ形状のカンチレバーにより前記ミラー部が回転可能に支持される回転軸とは異なる方向の回転軸周りに前記ミラー部を回転させるカンチレバー構成部を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか一項に記載の光走査装置。
The light deflector is
It has a cantilever component that rotates the mirror portion around a rotation axis in a direction different from the rotation axis in which the mirror portion is rotatably supported by the cantilever having a meander shape.
The optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記ミアンダ形状のカンチレバーは、
前記第1の圧電部材と前記第2の圧電部材とを前記カンチレバーの1本の梁おきに交互に有する、
ことを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
The cantilever in the shape of a mianda is
The first piezoelectric member and the second piezoelectric member are alternately held every other beam of the cantilever.
The optical scanning apparatus according to claim 5.
請求項1乃至6のうちの何れか一項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置から出射された光を画像として表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
The optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 6.
A display device that displays the light emitted from the optical scanning device as an image, and
An image display device comprising.
請求項1乃至6のうちの何れか一項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置から出射された光を画像として表示する表示装置と、
前記画像を表示しながら移動する移動手段と
を備えることを特徴とする移動体。
The optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 6.
A display device that displays the light emitted from the optical scanning device as an image, and
A moving body including a moving means for moving while displaying the image.
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