JP7396147B2 - Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays - Google Patents

Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays Download PDF

Info

Publication number
JP7396147B2
JP7396147B2 JP2020049951A JP2020049951A JP7396147B2 JP 7396147 B2 JP7396147 B2 JP 7396147B2 JP 2020049951 A JP2020049951 A JP 2020049951A JP 2020049951 A JP2020049951 A JP 2020049951A JP 7396147 B2 JP7396147 B2 JP 7396147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
movable
light
section
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020049951A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021148992A (en
Inventor
章利 餅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2020049951A priority Critical patent/JP7396147B2/en
Publication of JP2021148992A publication Critical patent/JP2021148992A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7396147B2 publication Critical patent/JP7396147B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、可動装置、光偏向装置、画像投影装置、光書込装置、物体認識装置、移動体、ヘッドマウントディスプレイに関する。 The present invention relates to a movable device, a light deflection device, an image projection device, an optical writing device, an object recognition device, a moving body, and a head-mounted display.

今日、ミラーを有する可動部を備え、可動部を支持する梁を、梁状に設けられた圧電部材によって変形させることにより、ミラーに入射される光を偏向する光偏向装置が知られている。この光偏向装置は、前記圧電部材によって梁を変形させることで、ミラーを傾斜動作させて、光出力部から出射される光を走査している。 BACKGROUND ART Today, there is known an optical deflection device that includes a movable part having a mirror and deflects light incident on the mirror by deforming a beam supporting the movable part using a beam-shaped piezoelectric member. This optical deflection device tilts the mirror by deforming the beam using the piezoelectric member and scans the light emitted from the light output section.

従来の画像表示装置では、固定フレームに弾性支持された可動部上に、光を走査するための光学部材を設け、この可動部の固定フレームに対する傾斜角度を変化させる傾斜動作を繰り返し行うことで、画像の水平、垂直方向への走査を行っている。 In conventional image display devices, an optical member for scanning light is provided on a movable part that is elastically supported by a fixed frame, and by repeatedly performing a tilting operation to change the tilt angle of this movable part with respect to the fixed frame, The image is scanned horizontally and vertically.

また、特許文献1(特開2019-191227号公報)には、ミラーの揺動に含まれるリンギングの抑制を目的として、検出信号とリンギング周波数との相関値を算出し、リンギングを小さくするように振幅を調整した重畳信号を駆動信号に重畳させる技術が開示されている。 In addition, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-191227) discloses that in order to suppress ringing included in the rocking of the mirror, a correlation value between the detection signal and the ringing frequency is calculated to reduce the ringing. A technique is disclosed in which a superimposed signal whose amplitude is adjusted is superimposed on a drive signal.

ここで、従来の光偏向装置は、ミラーを有する可動部の傾斜動作を繰り返し行おうとすると、可動部を傾斜動作開始位置から傾斜動作終了位置(光走査区間)まで傾斜動作させる1回の傾斜動作中に、各時点で可動部の傾斜振れ角が、理想的な傾斜振れ角に対して、時間変化してしまうことがある(高周波が重畳してしまう)。 Here, when a conventional optical deflection device tries to repeatedly perform a tilting operation of a movable part having a mirror, a single tilting operation is performed in which the movable part is tilted from a tilting operation start position to a tilting operation end position (light scanning section). In some cases, the tilt deflection angle of the movable part changes over time with respect to the ideal tilt deflection angle at each point in time (high frequencies are superimposed).

このような傾斜動作は、可動部が傾斜動作を繰り返すときの、支持枠と可動部とを支持する弾性部に生じる弾性振動が要因であると考えられる。 Such tilting motion is thought to be caused by elastic vibrations generated in the elastic portion that supports the support frame and the movable portion when the movable portion repeats the tilting motion.

そこで、2つの駆動信号による駆動制御で、可動部の傾斜動作にそれぞれ重畳される各高周波を相殺するために、2つの駆動信号の立ち上がり/立下り比(シンメトリ比)を変更することで、2つの駆動信号間の位相差を調整する方法が知られている。 Therefore, in drive control using two drive signals, in order to cancel out each high frequency that is superimposed on the tilting motion of the movable part, by changing the rise/fall ratio (symmetry ratio) of the two drive signals, 2 A method of adjusting the phase difference between two drive signals is known.

しかし、2つの駆動信号の立ち上がり/立下り比(シンメトリ比)を変えることで、2つの駆動信号間の位相差を調整する場合、調整に伴うシンメトリ比、位相差の設定変更により、駆動信号に振動が発生する恐れがある(高周波が重畳する恐れがある)。このため、振動が収束するまでの間、調整作業を行うことができず、調整作業が完了するまでに長時間を必要とするという点で改善の余地があった。 However, when adjusting the phase difference between two drive signals by changing the rise/fall ratio (symmetry ratio) of the two drive signals, the change in symmetry ratio and phase difference settings associated with the adjustment may cause the drive signal to change. Vibration may occur (high frequencies may be superimposed). For this reason, adjustment work cannot be performed until the vibrations subside, and it takes a long time to complete the adjustment work, which leaves room for improvement.

特許文献1の技術の場合、ミラーを有する可動部が傾斜動作を繰り返すことで、支持枠と可動部とを支持する弾性部に生じる弾性振動によって発生するリンギングを抑制させることができる。 In the case of the technique disclosed in Patent Document 1, by repeating the tilting operation of the movable part having a mirror, it is possible to suppress ringing caused by elastic vibrations occurring in the elastic part that supports the support frame and the movable part.

しかし、特許文献1の技術の場合、駆動信号に対する設定変更に伴って別途発生するミラーのリンギング成分の抑制は困難であった。 However, in the case of the technique disclosed in Patent Document 1, it is difficult to suppress the ringing component of the mirror that is separately generated due to a setting change to the drive signal.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、設定変更に伴い重畳される高周波の完全な収束を待つことなく、調整作業を可能として調整処理時間の短縮化を図ることが可能な可動装置、光偏向装置、画像投影装置、光書込装置、物体認識装置、移動体、ヘッドマウントディスプレイの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and enables adjustment work to be performed without waiting for the complete convergence of high frequencies superimposed upon a setting change, thereby shortening the adjustment processing time. The purpose is to provide movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, and head-mounted displays.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、可動部と、可動部を回動する駆動梁部と、駆動梁部に駆動電圧を入力する電圧入力部と、電圧入力部から駆動梁部に入力される駆動電圧を変更する変更部と、変更部による駆動電圧の変更の度合いに起因する高周波信号の位相と、変更部による駆動電圧の変更に伴う周波数信号の位相とが、同相となった際可動部の振れ角に基づく周波数信号検知する検知部と、を有する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, the present invention includes a movable part, a drive beam part that rotates the movable part, a voltage input part that inputs a drive voltage to the drive beam part, and a voltage input part that inputs a drive voltage to the drive beam part. A changing unit that changes the driving voltage input from the changing unit to the driving beam unit, a phase of a high frequency signal caused by the degree of change in the driving voltage by the changing unit, and a phase of a frequency signal due to the change of the driving voltage by the changing unit. and a detection unit that detects a frequency signal based on the deflection angle of the movable part when they are in phase.

本発明によれば、設定変更に伴い重畳される高周波の完全な収束を待つことなく、調整作業を可能として調整処理時間の短縮化を図ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to carry out adjustment work without waiting for the complete convergence of high frequencies superimposed upon a setting change, thereby shortening the adjustment processing time.

図1は、第1の実施の形態となる光偏向装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a light deflection device according to a first embodiment. 図2は、制御装置のハードウェア構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the control device. 図3は、制御装置の機能構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the functional configuration of the control device. 図4は、第1の実施の形態の光偏向装置における被走査面の光走査の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the flow of optical scanning of the surface to be scanned in the optical deflection device of the first embodiment. 図5は、第1の実施の形態の光偏向装置に設けられている可動装置の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the movable device provided in the optical deflection device of the first embodiment. 図6は、可動装置のQ-Q‘線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along the line QQ' of the movable device. 図7は、パッケージングされた可動装置の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the packaged mobile device. 図8は、他のパッケージングの可動装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of another packaging mobile device. 図9は、可動装置の駆動構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the drive configuration of the movable device. 図10は、可動部の第2軸周りの可動速度が一定(均一)である場合における、可動部の第2軸周りの振れ角の時間変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing changes over time in the deflection angle of the movable part around the second axis when the movable speed of the movable part around the second axis is constant (uniform). 図11は、可動部の第2軸周りの可動速度が一定(均一)である場合の投影画像を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a projected image when the movable speed of the movable part around the second axis is constant (uniform). 図12は、可動部110の第2軸周りの可動速度が一定(均一)ではない場合における、可動部110の第2軸周りの振れ角の時間変化を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a temporal change in the deflection angle of the movable part 110 around the second axis when the movable speed of the movable part 110 around the second axis is not constant (uniform). 図13は、明暗の差(明るさムラ)が発生した投影画像を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a projected image in which a difference in brightness (uneven brightness) occurs. 図14は、駆動波形と不均一な可動速度で光走査する反射面の振れ角を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a drive waveform and a deflection angle of a reflecting surface that is optically scanned at a non-uniform movable speed. 図15は、駆動電圧A及び可動部の振れ角に対する高周波成分を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing high frequency components with respect to the drive voltage A and the deflection angle of the movable part. 図16は、駆動電圧B及び可動部の振れ角に対する高周波成分を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing high frequency components with respect to the drive voltage B and the deflection angle of the movable part. 図17は、駆動電圧に対して立ち上り/立ち下り(シンメトリ)比を変更した際の可動部の振れ角及び振れ角に対する高周波成分を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the deflection angle of the movable part and the high frequency component with respect to the deflection angle when the rise/fall (symmetry) ratio is changed with respect to the drive voltage. 図18は、各駆動電圧で発生する高周波が逆位相となるように、各駆動電圧の位相差の調整を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing adjustment of the phase difference between each drive voltage so that the high frequencies generated by each drive voltage have opposite phases. 図19は、駆動電圧に対して立ち上り/立ち下り(シンメトリ)比を変更し、各駆動電圧の位相差を変更した際の可動部の振れ角及び振れ角に対する高周波成分を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the deflection angle of the movable part and the high frequency component with respect to the deflection angle when the rise/fall (symmetry) ratio is changed with respect to the drive voltage and the phase difference of each drive voltage is changed. 図20は、振れ角と、設定変更後の設定の調整度合いにより振れ角に重畳する高周波と、設定の調整変更に伴い重畳する高周波を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating the deflection angle, the high frequency that is superimposed on the deflection angle depending on the adjustment degree of the settings after the setting change, and the high frequency that is superimposed as the settings are adjusted. 図21は、振れ角と、設定変更後の設定の調整度合いにより振れ角に重畳する高周波と、設定の調整変更に伴い重畳する高周波に初期位相差がある場合を示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a case where there is an initial phase difference between the deflection angle, the high frequency that is superimposed on the deflection angle depending on the degree of adjustment of the settings after the setting change, and the high frequency that is superimposed due to the adjustment change of the settings. 図22は、両持ちタイプの可動装置の正面図である。FIG. 22 is a front view of a double-sided movable device. 図23は、第2の実施の形態となる画像投影装置を説明するための図である。FIG. 23 is a diagram for explaining an image projection device according to the second embodiment. 図24は、第2の実施の形態の画像投影装置の一例となるヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a head-up display device that is an example of an image projection device according to the second embodiment. 図25は、第3の実施の形態となる光書込装置の斜視図である。FIG. 25 is a perspective view of an optical writing device according to a third embodiment. 図26は、第3の実施の形態となる光書込装置の要部を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing main parts of an optical writing device according to a third embodiment. 図27は、第4の実施の形態となる物体認識装置を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing an object recognition device according to the fourth embodiment. 図28は、第4の実施の形態の物体認識装置の一例となるレーザレーダ装置を設けた自動車を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a car equipped with a laser radar device, which is an example of the object recognition device according to the fourth embodiment. 図29は、第5の実施の形態となる自動車のヘッドライトのレーザヘッドランプを示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a laser headlamp of an automobile headlight according to a fifth embodiment. 図30は、第6の実施の形態となるヘッドマウントディスプレイの斜視図である。FIG. 30 is a perspective view of a head mounted display according to the sixth embodiment. 図31は、第6の実施の形態となるヘッドマウントディスプレイの部分的な構成を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing a partial configuration of a head mounted display according to the sixth embodiment.

以下、添付図面を参照して、実施の形態の光偏向装置の説明をする。 Hereinafter, an optical deflection device according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

(概要)
本実施の形態の光偏向装置は、ミラーを有する可動部が傾斜動作を繰り返すことで生じる弾性振動によって重畳される高周波と、設定変更に伴い重畳される高周波とが同相となる傾斜動作のタイミングで信号を判定する。これにより、上記二つの高周波の位相差を考慮せずに、高周波の振幅によって弾性振動により重畳される高周波を相対的に判断できる。このため、設定変更に伴い重畳される高周波の完全な収束を待つことなく調整作業を行うことができ、作業時間の短縮化を図ることができる。
(overview)
The optical deflection device of the present embodiment is configured to operate at the timing of the tilting operation when the high frequency superimposed by the elastic vibration caused by repeating the tilting motion of the movable part including the mirror and the high frequency superimposed due to the setting change are in phase. Determine the signal. Thereby, it is possible to relatively determine the high frequency that is superimposed due to elastic vibration based on the amplitude of the high frequency without considering the phase difference between the two high frequencies. Therefore, adjustment work can be performed without waiting for complete convergence of high frequencies superimposed upon setting changes, and work time can be shortened.

(第1の実施の形態)
(全体構成)
まず、図1は、第1の実施の形態となる光偏向装置のブロック図である。この図1に示すように、光偏向装置10は、制御装置11,光源装置12、被走査面(スクリーン)15を走査する、反射面14を備えた可動装置13を有する。
(First embodiment)
(overall structure)
First, FIG. 1 is a block diagram of a light deflection device according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical deflection device 10 includes a control device 11, a light source device 12, and a movable device 13 that scans a scanned surface (screen) 15 and includes a reflective surface 14.

制御装置11は、例えばCPU(Central Processing Unit)及びFPGA(Field-Programmable Gate Array)等を備えた電子回路ユニットである。可動装置13は、反射面14を可動可能な、例えばMEMS(Micro Electromechanical Systems)デバイスである。光源装置12は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。 The control device 11 is an electronic circuit unit including, for example, a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The movable device 13 is, for example, a MEMS (Micro Electromechanical Systems) device that can move the reflective surface 14 . The light source device 12 is, for example, a laser device that emits laser light.

制御装置11は、取得した光走査情報に基づいて光源装置12及び可動装置13の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置12及び可動装置13に駆動信号を出力する。光源装置12は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。可動装置13は、入力された駆動信号に基づいて反射面14を、1軸方向または2軸方向の少なくともいずれかに可動させる。 The control device 11 generates control commands for the light source device 12 and the movable device 13 based on the acquired optical scanning information, and outputs drive signals to the light source device 12 and the movable device 13 based on the control commands. The light source device 12 performs irradiation with a light source based on the input drive signal. The movable device 13 moves the reflective surface 14 in at least one of a uniaxial direction and a biaxial direction based on the input drive signal.

これにより、例えば画像情報に基づく制御装置11の制御によって、可動装置13の反射面14を所定の範囲で2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する光源装置12からの照射光を、光走査して、被走査面15に任意の画像を投影することができる。なお、可動装置13の詳細及び制御装置11の制御の詳細は、後述する。 As a result, the reflective surface 14 of the movable device 13 is reciprocated in two axial directions within a predetermined range under the control of the control device 11 based on, for example, image information, and the irradiation light from the light source device 12 that is incident on the reflective surface 14 is An arbitrary image can be projected onto the scanned surface 15 by optical scanning. Note that details of the movable device 13 and details of control by the control device 11 will be described later.

(制御装置のハードウェア構成)
次に、図2は、制御装置11のハードウェア構成を示す図である。この図2に示すように、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、可動装置ドライバ26を備えている。
(Hardware configuration of control device)
Next, FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the control device 11. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the control device 11 includes a CPU 20, a RAM 21 (Random Access Memory), a ROM 22 (Read Only Memory), an FPGA 23, an external I/F 24, a light source device driver 25, and a movable device driver 26.

CPU20は、ROM22等の記憶装置からプログラム又はデータをRAM21上に読み出し、処理を実行して、制御装置11の全体の制御又は機能を実現する演算装置である。RAM21は、プログラム又はデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。ROM22は、電源を切ってもプログラム又はデータを保持可能な不揮発性の記憶装置であり、CPU20が光偏向装置10の各機能を制御するために実行する処理用プログラム又はデータを記憶している。 The CPU 20 is an arithmetic device that reads a program or data from a storage device such as a ROM 22 onto the RAM 21, executes processing, and realizes overall control or functions of the control device 11. The RAM 21 is a volatile storage device that temporarily holds programs or data. The ROM 22 is a nonvolatile storage device that can retain programs or data even when the power is turned off, and stores processing programs or data that the CPU 20 executes to control each function of the optical deflection device 10.

FPGA23は、CPU20の処理に従って、光源装置ドライバ25及び可動装置ドライバ26に適した制御信号を出力する回路である。外部I/F24は、例えば外部装置又はネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、パーソナルコンピュータ装置(PC)等の上位装置、USBメモリ、SDカード、CD、DVD、HDD、SSD等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のCAN(Controller Area Network)又はLAN(Local Area Network)、インターネット等である。外部I/F24は、外部装置との接続又は通信を可能にする構成であればよく、外部装置毎に外部I/F24が用意されてもよい。 The FPGA 23 is a circuit that outputs control signals suitable for the light source device driver 25 and the movable device driver 26 according to the processing of the CPU 20. The external I/F 24 is an interface with, for example, an external device or a network. External devices include, for example, host devices such as personal computer devices (PCs), storage devices such as USB memory, SD cards, CDs, DVDs, HDDs, and SSDs. Further, the network is, for example, a CAN (Controller Area Network) or a LAN (Local Area Network) of an automobile, the Internet, or the like. The external I/F 24 may have any configuration as long as it enables connection or communication with an external device, and an external I/F 24 may be provided for each external device.

光源装置ドライバ25は、入力された制御信号に従って光源装置12に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。可動装置ドライバ26は、入力された制御信号に従って可動装置13に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。 The light source device driver 25 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the light source device 12 according to an input control signal. The movable device driver 26 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the movable device 13 in accordance with an input control signal.

制御装置11において、CPU20は、外部I/F24を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、CPU20が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置11内のROM22やFPGA23に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置11内に新たにSSD等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。 In the control device 11, the CPU 20 acquires optical scanning information from an external device or network via the external I/F 24. Note that any configuration may be sufficient as long as the CPU 20 can acquire the optical scanning information, and the optical scanning information may be stored in the ROM 22 or FPGA 23 in the control device 11. A configuration may also be adopted in which a storage device is provided and the optical scanning information is stored in the storage device.

ここで、光走査情報とは、被走査面15にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。 Here, the optical scanning information is information indicating how to optically scan the scanned surface 15. For example, when displaying an image by optical scanning, the optical scanning information is image data. Further, for example, when optical writing is performed by optical scanning, the optical scanning information is write data indicating the writing order and writing location. In addition, for example, when object recognition is performed by optical scanning, the optical scanning information is irradiation data that indicates the timing and irradiation range of irradiation with light for object recognition.

(制御装置の機能構成)
図3は、制御装置11の機能構成を示す図である。この図3に示すように制御装置11は、制御部30及び駆動信号出力部31の各機能を有する。制御部30は、例えばCPU20、FPGA23等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部31に出力する。駆動信号出力部31は、光源装置ドライバ25、可動装置ドライバ26等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置12または可動装置13に駆動信号を出力する。
(Functional configuration of control device)
FIG. 3 is a diagram showing the functional configuration of the control device 11. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the control device 11 has the functions of a control section 30 and a drive signal output section 31. The control unit 30 is realized by, for example, the CPU 20, the FPGA 23, etc., and acquires optical scanning information from an external device, converts the optical scanning information into a control signal, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31. The drive signal output unit 31 is realized by the light source device driver 25, the movable device driver 26, etc., and outputs a drive signal to the light source device 12 or the movable device 13 based on the input control signal.

駆動信号は、光源装置12又は可動装置13の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置12においては、光源の照射タイミング及び照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、可動装置13においては、可動装置13の有する反射面14を可動させるタイミング及び可動範囲を制御する駆動電圧である。 The drive signal is a signal for controlling the drive of the light source device 12 or the movable device 13. For example, in the light source device 12, it is a drive voltage that controls the irradiation timing and irradiation intensity of the light source. For example, in the movable device 13, it is a drive voltage that controls the timing and movable range of the reflective surface 14 of the movable device 13.

(光走査動作)
図4は、光偏向装置10における被走査面15の光走査の流れを示すフローチャートである。この図4のフローチャートのステップS1において、制御部30は、外部装置等から光走査情報を取得する。ステップS2において、制御部30は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部31に出力する。ステップS3において、駆動信号出力部31は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置12及び可動装置13に出力する。ステップ4において、光源装置12は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、可動装置13は、入力された駆動信号に基づいて反射面14の可動を行う。光源装置12及び可動装置13の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
(Optical scanning operation)
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of optical scanning of the scanned surface 15 in the optical deflection device 10. In step S1 of the flowchart of FIG. 4, the control unit 30 acquires optical scanning information from an external device or the like. In step S2, the control section 30 generates a control signal from the acquired optical scanning information, and outputs the control signal to the drive signal output section 31. In step S3, the drive signal output section 31 outputs a drive signal to the light source device 12 and the movable device 13 based on the input control signal. In step 4, the light source device 12 performs light irradiation based on the input drive signal. Furthermore, the movable device 13 moves the reflective surface 14 based on the input drive signal. By driving the light source device 12 and the movable device 13, light is deflected in an arbitrary direction and optically scanned.

なお、光偏向装置10は、1つの制御装置11が光源装置12及び可動装置13を制御する装置及び機能を有することとしたが、光源装置用の制御装置及び可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。 Note that in the light deflection device 10, one control device 11 has a device and function for controlling the light source device 12 and the movable device 13, but the control device for the light source device and the control device for the movable device are separate. It may also be placed on the body.

また、光偏向装置10は、一つの制御装置11に光源装置12及び可動装置13の制御部30の機能及び駆動信号出力部31の機能を有することとしたが、これらの機能は別体として存在していてもよい。例えば、制御部30を有した制御装置11とは別に駆動信号出力部31を有した駆動信号出力装置を設けた構成としてもよい。 In addition, in the optical deflection device 10, one control device 11 has the functions of the control section 30 of the light source device 12 and the movable device 13, and the function of the drive signal output section 31, but these functions exist separately. You may do so. For example, a configuration may be adopted in which a drive signal output device having a drive signal output section 31 is provided separately from the control device 11 having the control section 30.

(可動装置の構成)
図5は、第1の実施の形態の光偏向装置10に設けられている可動装置13の平面図である。可動装置13は、図5に示すように可動装置の中心を通って2次元で直交する第1軸及び第2軸回りに反射部112を回動可能な可動装置となっている。なお、一例として、可動装置13は、2軸回動構成とするが、1軸回動構成でもよい。
(Configuration of mobile device)
FIG. 5 is a plan view of the movable device 13 provided in the optical deflection device 10 of the first embodiment. As shown in FIG. 5, the movable device 13 is a movable device that can rotate the reflecting portion 112 around a first axis and a second axis that are two-dimensionally orthogonal through the center of the movable device. Note that, as an example, the movable device 13 has a two-axis rotating configuration, but may have a single-axis rotating configuration.

可動装置13は、可動部110、第1駆動梁120a及び第1駆動梁120b、固定部130、電極端子150を有する。また可動部110は、反射部基体102に反射面14を備えた反射部112、支持部113、接続部110a及び110b、トーションバー111a及び111b、第2駆動梁116a及び第2駆動梁116bを有する。 The movable device 13 includes a movable part 110, a first drive beam 120a and a first drive beam 120b, a fixed part 130, and an electrode terminal 150. The movable part 110 also includes a reflecting part 112 having a reflecting surface 14 on the reflecting part base 102, a supporting part 113, connecting parts 110a and 110b, torsion bars 111a and 111b, a second driving beam 116a, and a second driving beam 116b. .

第1駆動梁120a、第1駆動梁120b、第2駆動梁116a及び第2駆動梁116bは、駆動梁部の一例である。 The first drive beam 120a, the first drive beam 120b, the second drive beam 116a, and the second drive beam 116b are examples of drive beam sections.

反射部112は、シリコン活性層等から形成される。但しこれに限定されるものではなく、酸化材料や無機材料、有機材料等で構成してもよい。反射面14は、反射部112の正のZ方向の面上に形成される。反射面14は、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜やその多層膜を用いて、図示されているように、円形状に形成される。反射部112は円形状でなくてもよく、楕円形状、また多角形状で形成されていてもよい。 The reflective portion 112 is formed from a silicon active layer or the like. However, the material is not limited to this, and may be made of an oxidized material, an inorganic material, an organic material, or the like. The reflective surface 14 is formed on the surface of the reflective section 112 in the positive Z direction. The reflective surface 14 is formed into a circular shape as shown in the figure using a metal thin film containing aluminum, gold, silver, etc. or a multilayer film thereof. The reflecting portion 112 does not need to be circular, and may be formed in an elliptical or polygonal shape.

反射部112の負のZ方向の面には、反射部112を補強するためのリブが設けられている。リブは、シリコン支持層及び酸化シリコン層等で形成されている。反射部112にリブを設けることで、可動時に生じる反射部112及び反射面14の変形歪みを抑制することができる。 A rib for reinforcing the reflecting section 112 is provided on the surface of the reflecting section 112 in the negative Z direction. The ribs are formed of a silicon support layer, a silicon oxide layer, and the like. By providing the ribs on the reflecting section 112, deformation distortion of the reflecting section 112 and the reflecting surface 14 that occurs during movement can be suppressed.

トーションバー111a及びトーションバー111bは、Y方向に延在し、Y方向において反射部112を挟み込むように形成される。トーションバー111aの一端は反射部112に接続されている。また、トーションバー111bの一端も、反射部112に接続されている。すなわち、反射部112は、トーションバー111a及び111bにより支持されている。 The torsion bar 111a and the torsion bar 111b are formed to extend in the Y direction and sandwich the reflective portion 112 in the Y direction. One end of the torsion bar 111a is connected to the reflection section 112. Further, one end of the torsion bar 111b is also connected to the reflecting section 112. That is, the reflecting section 112 is supported by torsion bars 111a and 111b.

トーションバー111aの他端は、第2駆動梁116aに接続され、トーションバー111bの他端は、第2駆動梁116bに接続されている。第2駆動梁116a及び116bには、弾性梁の正のZ方向の面に圧電部が設けられている。すなわち、第2駆動梁は、いわゆるユニモルフ構造となっているが、弾性梁の正負双方のZ方向の面に圧電部が設けられるバイモルフ構造となっていてもよい。第2駆動梁116aは、電極端子150を介して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー111aにねじれを生じさせる。同様に、第2駆動梁116bは、電極端子150を介して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー111bにねじれを生じさせる。このようなトーションバー111a及び111bのねじれが回動力となり、反射部112は、第2軸回りに回動する。 The other end of the torsion bar 111a is connected to the second drive beam 116a, and the other end of the torsion bar 111b is connected to the second drive beam 116b. The second driving beams 116a and 116b are provided with piezoelectric portions on the positive Z-direction surfaces of the elastic beams. That is, the second drive beam has a so-called unimorph structure, but may have a bimorph structure in which piezoelectric parts are provided on both positive and negative Z-direction surfaces of the elastic beam. When a drive voltage is applied to the second drive beam 116a via the electrode terminal 150, the second drive beam 116a bends and deforms, causing the torsion bar 111a to twist. Similarly, when a drive voltage is applied to the second drive beam 116b via the electrode terminal 150, the second drive beam 116b bends and deforms, causing the torsion bar 111b to twist. Such twisting of the torsion bars 111a and 111b becomes a turning force, and the reflecting section 112 turns around the second axis.

一方、支持部113は、反射部112と、トーションバー111a及び111bと、第2駆動梁116a及び第2駆動梁116bとを四方から囲むように形成されている。支持部113は、第2駆動梁116a及び116bに接続され、第2駆動梁116a及び116bを支持拘束する。また支持部113は、第2駆動梁116a及び116bを介して、間接的に反射部112と、トーションバー111a及びトーションバー111bとを支持している。 On the other hand, the support section 113 is formed to surround the reflection section 112, the torsion bars 111a and 111b, and the second drive beam 116a and the second drive beam 116b from all sides. The support portion 113 is connected to the second drive beams 116a and 116b, and supports and restrains the second drive beams 116a and 116b. Further, the support section 113 indirectly supports the reflection section 112, the torsion bar 111a, and the torsion bar 111b via the second drive beams 116a and 116b.

支持部113の図中の右上角には接続部114aが設けられており、支持部113は、接続部114aを介して第1駆動梁120aに接続されている。接続部114aは、第1駆動梁120aとの接続箇所から負のX方向に延在して、第1駆動梁120aと支持部113とを接続している。 A connection part 114a is provided at the upper right corner of the support part 113 in the figure, and the support part 113 is connected to the first drive beam 120a via the connection part 114a. The connecting portion 114a extends in the negative X direction from the connection point with the first driving beam 120a, and connects the first driving beam 120a and the support portion 113.

また支持部113の図中の左下角には接続部114bが設けられており、支持部113は、接続部114bを介して第1駆動梁120bに接続されている。接続部114bは、第1駆動梁120bとの接続箇所から正のX方向に延在して、第1駆動梁120bと支持部113とを接続している。 Further, a connection part 114b is provided at the lower left corner of the support part 113 in the figure, and the support part 113 is connected to the first drive beam 120b via the connection part 114b. The connecting portion 114b extends in the positive X direction from the connection point with the first driving beam 120b, and connects the first driving beam 120b and the support portion 113.

すなわち、接続部114aと接続部114bは支持部113の中央の点を中心に点対称の位置関係となっている。このような構成とすることにより、第1駆動梁120a及び第2駆動梁120bによる支持部113の回動を安定させることができる。 That is, the connecting portion 114a and the connecting portion 114b have a point-symmetrical positional relationship with respect to the center point of the supporting portion 113. With such a configuration, rotation of the support portion 113 by the first drive beam 120a and the second drive beam 120b can be stabilized.

第1駆動梁120a及び第1駆動梁120bは、X方向の両側から支持部113を挟み込むようにして支持部113を支持する。第1駆動梁120aは、複数の弾性梁132a~132fが折り返し連結されミアンダ構造とされた第2駆動部130bを有している。複数の弾性梁132a~132fの正のZ方向の面には、それぞれ圧電部が設けられている。すなわち、弾性梁132a~132fは、いわゆるユニモルフ構造となっているが、弾性梁の正負双方のZ方向の面に圧電部が設けられるバイモルフ構造となっていてもよい。第1駆動梁120aの接続部114aと接続していない側の端部114cは、図中の右上角で固定部130に接続され、固定部130は第1駆動梁120aを固定(支持拘束)する。 The first drive beam 120a and the first drive beam 120b support the support section 113 from both sides in the X direction so as to sandwich the support section 113 therebetween. The first drive beam 120a has a second drive portion 130b which has a meander structure in which a plurality of elastic beams 132a to 132f are connected in a folded manner. A piezoelectric portion is provided on each of the positive Z-direction surfaces of the plurality of elastic beams 132a to 132f. That is, the elastic beams 132a to 132f have a so-called unimorph structure, but may have a bimorph structure in which piezoelectric parts are provided on both positive and negative Z-direction surfaces of the elastic beams. The end 114c of the first drive beam 120a that is not connected to the connection part 114a is connected to a fixing part 130 at the upper right corner in the figure, and the fixing part 130 fixes (supports and restrains) the first drive beam 120a. .

同様に第1駆動梁120bは、複数の弾性梁131a~131fが連結されたミアンダ構造とされた第2駆動部130aを有している。複数の弾性梁131a~131fの正のZ側の面には、それぞれ圧電部が設けられている。すなわち、弾性梁131a~131fは、いわゆるユニモルフ構造となっているが、弾性梁の正負双方のZ方向の面に圧電部が設けられるバイモルフ構造となっていてもよい。第1駆動梁120bの接続部114bと接続していない側の端部114dは、図中の左下角で固定部130に接続され、固定部130は第1駆動梁120bを固定(支持拘束)する。 Similarly, the first drive beam 120b has a second drive section 130a having a meander structure in which a plurality of elastic beams 131a to 131f are connected. A piezoelectric portion is provided on each of the positive Z side surfaces of the plurality of elastic beams 131a to 131f. That is, the elastic beams 131a to 131f have a so-called unimorph structure, but may have a bimorph structure in which piezoelectric parts are provided on both positive and negative Z-direction surfaces of the elastic beams. The end 114d of the first drive beam 120b that is not connected to the connection part 114b is connected to a fixing part 130 at the lower left corner in the figure, and the fixing part 130 fixes (supports and restrains) the first drive beam 120b. .

すなわち、第1駆動梁120aと固定部130との接続箇所と、第2駆動梁120bと固定部130との接続箇所は、支持部113の中央の点を中心に点対称の位置関係となっている。このような構成とすることにより、第1駆動梁120a及び第2駆動梁120bによる支持部113の回動を安定させることができる。 That is, the connection point between the first drive beam 120a and the fixed part 130 and the connection point between the second drive beam 120b and the fixed part 130 are in a point-symmetrical positional relationship with respect to the center point of the support part 113. There is. With such a configuration, rotation of the support portion 113 by the first drive beam 120a and the second drive beam 120b can be stabilized.

固定部130は、4つの枠辺を有する長方形状の枠構造をしており、4つの枠辺により、可動部110、並びに第1駆動梁120a及び第1駆動梁120bを四方から囲んでいる。第1駆動梁120a及び120bに設けられた圧電部には、電極端子150を介して駆動電圧が印加される。 The fixed part 130 has a rectangular frame structure having four frame sides, and the four frame sides surround the movable part 110 and the first drive beam 120a and the first drive beam 120b from all sides. A driving voltage is applied to the piezoelectric portions provided on the first driving beams 120a and 120b via the electrode terminals 150.

ここで、第1駆動梁120aが有する複数の弾性梁132a~132fうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁132a、132c、132eに設けられた圧電部を圧電駆動部群150Aとする。また第1駆動梁120bが有する複数の弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁132b、132d、132fに設けられた圧電部を同様に圧電駆動部群150Bとする。 Here, among the plurality of elastic beams 132a to 132f included in the first drive beam 120a, the piezoelectric portions provided in the odd-numbered elastic beams 132a, 132c, and 132e counting from the one closest to the reflecting portion 112 are piezoelectrically driven. It is referred to as a subgroup 150A. Furthermore, among the plurality of elastic beams included in the first drive beam 120b, the piezoelectric sections provided in the even-numbered elastic beams 132b, 132d, and 132f counting from the one closest to the reflecting section 112 are similarly connected to the piezoelectric drive section group. It will be 150B.

圧電駆動部群150Aは、所定の駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部110が第1軸回りに回動する。 The piezoelectric drive unit group 150A bends and deforms in the same direction when a predetermined drive voltage is simultaneously applied to each piezoelectric unit. The movable portion 110 rotates around the first axis using this deformation as a rotational force.

また、第1駆動梁120bが有する弾性梁131a~131fのうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁132b、132d、132fに設けられた圧電部を圧電駆動部群150Bとする。また、第1駆動梁120bが有する弾性梁131a~131fのうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁131a、131c、131eを同様に圧電駆動部群150Aとする。 Furthermore, among the elastic beams 131a to 131f included in the first driving beam 120b, the piezoelectric portions provided in the even-numbered elastic beams 132b, 132d, and 132f counting from the one closest to the reflecting portion 112 are connected to the piezoelectric driving portion group. It will be 150B. Further, among the elastic beams 131a to 131f included in the first driving beam 120b, the odd-numbered elastic beams 131a, 131c, and 131e counting from the one closest to the reflecting section 112 are similarly set as the piezoelectric driving section group 150A.

圧電駆動部群150Bは、所定の駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部110が、圧電駆動部群150Aによる回動とは逆方向に第1軸回りに回動する。 The piezoelectric drive unit group 150B bends and deforms in the same direction when a predetermined drive voltage is simultaneously applied to each piezoelectric unit. Using this deformation as a rotational force, the movable part 110 rotates around the first axis in a direction opposite to the rotation by the piezoelectric drive unit group 150A.

第1駆動梁120a及び第1駆動梁120bは、圧電駆動部群150A及び圧電駆動部群150Bが有する複数の圧電部を同時に屈曲変形させることで、屈曲変形による回動量を累積させ、可動部110の第1軸回りの振れ角度(回動角)を大きくすることができる。電圧印加時における圧電駆動部群150Aによる可動部110の回動量と、電圧印加時における圧電駆動部群150Bによる可動部110の回動量とが釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。 The first drive beam 120a and the first drive beam 120b simultaneously bend and deform the plurality of piezoelectric parts included in the piezoelectric drive unit group 150A and the piezoelectric drive unit group 150B, thereby accumulating the amount of rotation due to the bending deformation, and moving the movable unit 110. The deflection angle (rotation angle) around the first axis can be increased. When the amount of rotation of the movable portion 110 by the piezoelectric drive unit group 150A when voltage is applied is balanced with the amount of rotation of the movable unit 110 by the piezoelectric drive unit group 150B when voltage is applied, the deflection angle is zero.

また、可動装置13は、検出部140a及び140bを有する。検出部140aは、圧電センサ141a~141fを有し、また、検出部140bは、圧電センサ142a~142fを有する。 Furthermore, the movable device 13 includes detection units 140a and 140b. The detection section 140a has piezoelectric sensors 141a to 141f, and the detection section 140b has piezoelectric sensors 142a to 142f.

圧電センサ141aは、第2圧電駆動部131aのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ141bは、第2圧電駆動部131bのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ141cは第2圧電駆動部131cのシリコン活性層上に設けられている。また、圧電センサ141dは第2圧電駆動部131dのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ141eは、第2圧電駆動部131eのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ141fは第2圧電駆動部131fのシリコン活性層上に設けられている。 The piezoelectric sensor 141a is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 131a, the piezoelectric sensor 141b is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 131b, and the piezoelectric sensor 141c is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 131c. is provided on the silicon active layer. Furthermore, the piezoelectric sensor 141d is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 131d, the piezoelectric sensor 141e is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 131e, and the piezoelectric sensor 141f is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 131e. It is provided on the silicon active layer 131f.

同様に、圧電センサ142aは第2圧電駆動部132aのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ142bは第2圧電駆動部132bのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ142cは第2圧電駆動部132cのシリコン活性層上に設けられている。また、圧電センサ142dは第2圧電駆動部132dのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ142eは第2圧電駆動部132eのシリコン活性層上に設けられ、圧電センサ142fは第2圧電駆動部132fのシリコン活性層上に設けられている。 Similarly, the piezoelectric sensor 142a is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 132a, the piezoelectric sensor 142b is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 132b, and the piezoelectric sensor 142c is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 132b. It is provided on the silicon active layer 132c. Furthermore, the piezoelectric sensor 142d is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 132d, the piezoelectric sensor 142e is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 132e, and the piezoelectric sensor 142f is provided on the silicon active layer of the second piezoelectric drive section 132f. is provided on the silicon active layer.

図6は、図5に示すQ-Q‘線で可動装置13を切断した状態の断面図である。この図6に示すように、検出部140aは、第2駆動部130aと同様に、酸化シリコン層162を介してシリコン支持層161で支持される弾性部であるシリコン活性層163の+Z側の面上に、下部電極201、圧電部202及び上部電極203を順に積層して形成されている。上部電極203及び下部電極201は、例えば金(Au)または白金(Pt)等で形成される。圧電部202は、例えば圧電材料であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the movable device 13 taken along the line QQ' shown in FIG. As shown in FIG. 6, the detection section 140a, like the second drive section 130a, is located on the +Z side surface of the silicon active layer 163, which is an elastic section supported by the silicon support layer 161 via the silicon oxide layer 162. A lower electrode 201, a piezoelectric part 202, and an upper electrode 203 are laminated in this order on top. The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of, for example, gold (Au) or platinum (Pt). The piezoelectric portion 202 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate), which is a piezoelectric material.

検出部140aは、第2圧電駆動部131a~131fと比較して、Y方向の長さは略等しく、X方向の幅は狭く形成されている。検出部140aと第2圧電駆動部131a~131fとのY方向の長さが略等しい構成とすることにより後述する振角周波数信号を精度よく検出することができ、かつ第2圧電駆動部131a~131fよりも検出部140aのX方向の幅が狭い構成とすることにより、第2圧電駆動部131a~131fによる回動力を多く得ることができる。なお、必ずしも検出部140aと第2圧電駆動部131a~131fとのY方向の長さは略等しい必要はなく、第2圧電駆動部131a~131fよりも短くてもよい。この場合、検出部140aを短くした分、多くの弾性梁上に第2圧電駆動部131a~131fを設けることができ、第2圧電駆動部131a~131fによる回動力を更に多く得ることができる。 The detection section 140a has approximately the same length in the Y direction and a narrow width in the X direction compared to the second piezoelectric drive sections 131a to 131f. By configuring the detecting section 140a and the second piezoelectric drive sections 131a to 131f to have substantially equal lengths in the Y direction, it is possible to accurately detect an oscillation frequency signal, which will be described later. By configuring the detection section 140a to have a narrower width in the X direction than the detection section 131f, it is possible to obtain a large rotational force from the second piezoelectric drive sections 131a to 131f. Note that the lengths of the detection section 140a and the second piezoelectric drive sections 131a to 131f in the Y direction do not necessarily have to be approximately equal, and may be shorter than the lengths of the second piezoelectric drive sections 131a to 131f. In this case, since the detection section 140a is shortened, the second piezoelectric drive sections 131a to 131f can be provided on more elastic beams, and even more rotational force can be obtained by the second piezoelectric drive sections 131a to 131f.

検出部140aの各圧電センサ141a~141fは、第2駆動部130aの各第2圧電駆動部131a~131fに接触しないように間隔を空けて、各第2圧電駆動部131a~131fに含まれるシリコン活性層の+Z側の面上に設けられている。検出部140bも検出部140aと同様の構成である。 Each of the piezoelectric sensors 141a to 141f of the detection unit 140a is spaced apart from each other so as not to contact each of the second piezoelectric drives 131a to 131f of the second drive unit 130a. It is provided on the +Z side surface of the active layer. The detection section 140b also has the same configuration as the detection section 140a.

第2駆動部130a及び130bは駆動電圧の印加により圧電駆動部群A、Bが屈曲変形して可動する。反対に、検出部140a及び140bは、第2駆動部130a及び130bによるシリコン活性層163の変形に応じて圧電部202で発生する電圧または電圧に基づく情報を、反射部101の振れ角に関する情報を示す振角周波数信号として検出し、制御装置11に供給する。 The second drive units 130a and 130b are movable by bending and deforming the piezoelectric drive unit groups A and B by application of a drive voltage. On the contrary, the detection units 140a and 140b detect the voltage generated in the piezoelectric unit 202 in response to the deformation of the silicon active layer 163 by the second driving units 130a and 130b, or information based on the voltage, and information regarding the deflection angle of the reflection unit 101. It is detected as an oscillation frequency signal shown and supplied to the control device 11.

なお、可動装置13を形成する基板(ウエハ)には、SOI(Silicon On Insulator)基板等の半導体を用いることができる。半導体製造技術で加工することで、可動装置13の各構成要素を一体的に形成することができる。なお、第1駆動梁120a及び第1駆動梁120b、及び、第2駆動梁116a及び第2駆動梁116bの形成は、SOI基板を成形した後に行ってもよいし、SOI基板の成形中に行ってもよい。 Note that a semiconductor such as an SOI (Silicon On Insulator) substrate can be used as a substrate (wafer) forming the movable device 13. By processing using semiconductor manufacturing technology, each component of the movable device 13 can be integrally formed. Note that the first drive beam 120a and the first drive beam 120b, and the second drive beam 116a and the second drive beam 116b may be formed after forming the SOI substrate, or may be formed during forming the SOI substrate. It's okay.

(可動装置のパッケージング)
図7は、パッケージングされた可動装置13の断面図である。この図7に示すように、可動装置13は、パッケージ部材801の内側に配置される取付部材802に取り付けられ、パッケージ部材801の一部を透過部材803で被覆して密閉することでパッケージングされる。パッケージ内は、窒素等の不活性ガスが密封される。これにより、可動装置13の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性を向上させることができる。
(Packaging of mobile equipment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the packaged mobile device 13. As shown in FIG. 7, the movable device 13 is attached to a mounting member 802 disposed inside a package member 801, and is packaged by covering a part of the package member 801 with a transparent member 803 to seal it. Ru. The inside of the package is sealed with an inert gas such as nitrogen. This suppresses deterioration of the movable device 13 due to oxidation, and further improves durability against changes in the environment such as temperature.

(他のパッケージング例)
図8は、可動装置13の他のパッケージング例を示す断面図である。この図8の例は、透過部材803と可動装置13とを相対的に傾斜させた例である。この例の場合、透過部材803をパッケージ部材801に対して傾斜して取り付けることで、パッケージ部材801に配置された可動装置13に対して透過部材803を傾斜させている。傾斜角度は、可動装置13に含まれる反射面14と透過部材803との間で多重反射された光がパッケージ部材801の外に出ないような角度に設定されている。このような構成により、多重反射光による画像ノイズ等が防止される。
(Other packaging examples)
FIG. 8 is a sectional view showing another packaging example of the movable device 13. The example shown in FIG. 8 is an example in which the transparent member 803 and the movable device 13 are tilted relative to each other. In this example, by attaching the transparent member 803 at an angle with respect to the package member 801, the transparent member 803 is inclined with respect to the movable device 13 arranged on the package member 801. The inclination angle is set to such an angle that light that is multiple-reflected between the reflective surface 14 and the transmitting member 803 included in the movable device 13 does not exit the package member 801 . Such a configuration prevents image noise and the like due to multiple reflected light.

(可動装置の駆動動作)
図9は、可動装置13の駆動構成を示すブロック図である。第1の実施の形態の光偏向装置10は、制御部30の電圧入力部30cから駆動信号出力部31に駆動情報を供給する。駆動信号出力部31は、供給された駆動情報に基づいて、可動装置13に対して駆動信号を供給する。
(Drive operation of movable device)
FIG. 9 is a block diagram showing the drive configuration of the movable device 13. The optical deflection device 10 of the first embodiment supplies drive information from the voltage input section 30c of the control section 30 to the drive signal output section 31. The drive signal output unit 31 supplies a drive signal to the movable device 13 based on the supplied drive information.

可動装置13は、供給された駆動信号で駆動されるが、その際、検出部140a及び140bが、第2駆動部130a及び第2駆動部130bによるシリコン活性層163の変形に応じて圧電部202で発生する電圧を、反射部101の振れ角に関する情報を示す振角周波数信号として検出し、制御部30の検知部30aに供給する。 The movable device 13 is driven by the supplied drive signal, and at this time, the detection units 140a and 140b detect the piezoelectric unit 202 according to the deformation of the silicon active layer 163 by the second drive unit 130a and the second drive unit 130b. The voltage generated by the reflector 101 is detected as a deflection frequency signal indicating information regarding the deflection angle of the reflection section 101, and is supplied to the detection section 30a of the control section 30.

検知部30aは、電圧入力部30cから駆動信号出力部31に供給される駆動信号の駆動周波数と、可動部110の可動方向に対する共振周波数との比率を計算する。 The detection unit 30a calculates the ratio between the drive frequency of the drive signal supplied from the voltage input unit 30c to the drive signal output unit 31 and the resonance frequency with respect to the movable direction of the movable unit 110.

また、検知部30aは、設定変更部29(変更部の一例)を介して電圧入力部30cに入力される設定変更信号による設定変更のタイミングと駆動信号との初期位相差を計算する。これにより、設定変更に伴う高周波と設定の調整度合いに起因する高周波との初期位相差を算出できる。 The detection unit 30a also calculates the initial phase difference between the drive signal and the setting change timing based on the setting change signal input to the voltage input unit 30c via the setting change unit 29 (an example of a change unit). Thereby, it is possible to calculate the initial phase difference between the high frequency caused by the setting change and the high frequency caused by the degree of adjustment of the setting.

検知部30aは、初期位相差と駆動周波数と共振周波数との比率から、設定変更に伴う高周波と設定の調整度合いに起因する高周波とが同相となる駆動周期を検知した検知信号を補正部30bに供給する。 The detection unit 30a sends a detection signal to the correction unit 30b, which detects a drive period in which the high frequency caused by the setting change and the high frequency caused by the degree of adjustment of the settings are in phase, based on the initial phase difference, the ratio of the drive frequency, and the resonance frequency. supply

なお、設定変更に伴う高周波自体を単独で検出することは困難となっている。このため、検知部30aは、設定の調整度合いに起因する高周波と共に、設定変更に伴う高周波を検知する。換言すると、検知部30aは、設定の調整度合いに起因する高周波を検知することで、設定の調整度合いに起因する高周波に含まれる、設定変更に伴う高周波も、同時に検知する。 Note that it is difficult to independently detect the high frequency itself associated with a setting change. For this reason, the detection unit 30a detects high frequencies caused by the degree of setting adjustment as well as high frequencies associated with setting changes. In other words, by detecting the high frequency caused by the degree of setting adjustment, the detection unit 30a simultaneously detects the high frequency associated with the setting change, which is included in the high frequency caused by the degree of setting adjustment.

設定変更に伴う高周波と設定の調整度合いに起因する高周波とが同相となる駆動周期は、高周波の振幅が最大となる駆動周期となる。このため、補正部30bは、検知信号で示される駆動周期における高周波の振幅のうち、高周波の振幅が最大となる駆動周期を抽出し、その抽出した高周波の振幅に基づいて、電圧入力部30cから出力される駆動信号の駆動波形を補正する。また、補正部30bは、電圧入力部30cの駆動周波数と可動部110の共振周波数との最小公倍数を、可動部110の共振周波数で割った数駆動周期にかけた周期で、電圧入力部30cの周波数信号の補正を行う。 The drive cycle in which the high frequency caused by the setting change and the high frequency caused by the degree of setting adjustment are in phase is the drive cycle in which the amplitude of the high frequency is maximum. For this reason, the correction unit 30b extracts the drive cycle in which the amplitude of the high frequency is the maximum among the amplitudes of the high frequency in the drive cycle indicated by the detection signal, and based on the extracted amplitude of the high frequency, the voltage input unit 30c Correct the drive waveform of the output drive signal. Further, the correction unit 30b adjusts the frequency of the voltage input unit 30c at a period obtained by multiplying the least common multiple of the drive frequency of the voltage input unit 30c and the resonant frequency of the movable unit 110 by the resonant frequency of the movable unit 110. Performs frequency signal correction.

(変形例)
この例では、検知部30aは、設定変更に伴う高周波と設定の調整度合いに起因する高周波とが同相となる駆動周期である、高周波の振幅が最大となる駆動周期を検知することとした。しかし、検知部30aは、複数の駆動周期の中から、高周波の振幅が最大となる駆動周期を選択して、補正部30bに通知してもよい。
(Modified example)
In this example, the detection unit 30a detects a drive cycle in which the high frequency caused by the setting change and the high frequency caused by the degree of setting adjustment are in phase, and the drive cycle in which the amplitude of the high frequency is maximum. However, the detection unit 30a may select a drive cycle in which the amplitude of the high frequency wave is maximum from among the plurality of drive cycles, and notify the selected drive cycle to the correction unit 30b.

(可動装置の駆動動作の詳細)
まず、図10~図13を参照して、可動装置13の可動部110の第2軸周りの可動速度、すなわち可動部110の第2軸周りの振れ角の時間変化について説明する。図10は、可動部110の第2軸周りの可動速度が一定(均一)である場合における、可動部110の第2軸周りの振れ角の時間変化を示す図である。図11は、可動部110の第2軸周りの可動速度が一定(均一)である場合の投影画像を示しており、可動部110の第1軸、第2軸とも可動速度が一定であり、走査動作が適切であることを示している。なお、第1の実施の形態で用いられる可動装置13は、可動部110の可動動作範囲に対して、内側を有効画像領域として使用している。
(Details of drive operation of movable device)
First, with reference to FIGS. 10 to 13, a time change in the moving speed of the movable portion 110 of the movable device 13 around the second axis, that is, the swing angle of the movable portion 110 around the second axis will be described. FIG. 10 is a diagram showing changes over time in the deflection angle of the movable part 110 around the second axis when the movable speed of the movable part 110 around the second axis is constant (uniform). FIG. 11 shows a projected image when the movable speed of the movable part 110 around the second axis is constant (uniform), and the movable speed of the movable part 110 is constant for both the first axis and the second axis, Indicates that the scanning operation is appropriate. Note that the movable device 13 used in the first embodiment uses the inner side of the movable operation range of the movable portion 110 as an effective image area.

図12は、可動部110の第2軸周りの可動速度が一定(均一)ではない場合における、可動部110の第2軸周りの振れ角の時間変化を示す図である。このように可動速度が均一でない場合、図13に示すように投影画像に明暗の差(明るさムラ)が発生する。 FIG. 12 is a diagram showing a temporal change in the deflection angle of the movable part 110 around the second axis when the movable speed of the movable part 110 around the second axis is not constant (uniform). If the moving speed is not uniform in this way, a difference in brightness (unevenness in brightness) will occur in the projected image, as shown in FIG.

可動部110の第2軸周りの振れ角の時間変化である可動部110の第2軸周りの可動速度は、図10に示すように直線的であることが望ましい。すなわち、可動部110の第2軸周りの可動速度に変動が生じないことが望ましい。可動部110の第2軸周りの可動速度に変動が生じると、直線的な光走査が妨げられ、例えば被走査面15に形成される画像に輝度ムラ、歪みなどが発生し、画質の劣化を招くからである。 It is desirable that the moving speed of the movable part 110 around the second axis, which is the time change of the swing angle of the movable part 110 around the second axis, be linear as shown in FIG. 10 . In other words, it is desirable that the movable speed of the movable portion 110 around the second axis does not fluctuate. If the moving speed of the movable part 110 around the second axis fluctuates, linear light scanning is hindered, and, for example, brightness unevenness and distortion occur in the image formed on the scanned surface 15, resulting in deterioration of image quality. Because it invites you.

しかしながら、実際には、図12に示すように、第2駆動部130a、130bによる可動部110の第2軸周りの可動動作においては、振れ角の可動速度に変動(高周波成分)が生じてしまう。これは固定部130と駆動部130a、130bとを支持する弾性部(シリコン活性層163:図6参照)に生じる弾性振動によって、振れ角に対し、高周波成分が重畳することが原因と考えられる。 However, in reality, as shown in FIG. 12, in the movable operation of the movable part 110 around the second axis by the second drive parts 130a and 130b, fluctuations (high frequency components) occur in the movable speed of the deflection angle. . This is thought to be caused by a high frequency component being superimposed on the deflection angle due to elastic vibrations occurring in the elastic part (silicon active layer 163: see FIG. 6) that supports the fixed part 130 and the driving parts 130a, 130b.

(駆動信号に対する調整)
次に、図14~図18を用いて、可動装置13の駆動信号の調整の仕方を説明する。図14(a)に示すように、それぞれ単純なノコギリ波である駆動電圧A、Bで可動装置13を駆動した場合、図14(b)に示すように、高周波成分の影響で可動速度が変動し、可動部110の可動速度が不均一となる。この時の振れ角に重畳している高周波成分は、図14(c)に示す挙動となる。
(Adjustment to drive signal)
Next, a method of adjusting the drive signal for the movable device 13 will be explained using FIGS. 14 to 18. As shown in FIG. 14(a), when the movable device 13 is driven with drive voltages A and B, each of which is a simple sawtooth wave, the movable speed varies due to the influence of high frequency components, as shown in FIG. 14(b). However, the moving speed of the movable part 110 becomes uneven. The high frequency component superimposed on the deflection angle at this time behaves as shown in FIG. 14(c).

これに対し、図15(a)又は図16(a)に示すように、駆動電圧A又は起動電圧Bで可動装置13駆動すると、可動部110の振れ角は、図15(b)又は図16(b)に示すようになり、振れ角には、図15(c)又は図16(c)に示す高周波成分が重畳する。なお、可動装置13が図5のような構造の場合において、駆動電圧A,B共に駆動させた時の可動部110の振れ角は、駆動電圧A又は駆動電圧Bで単独駆動させた時の「(可動部110の振れ角A)-(可動部110の振れ角B)」と略等しい挙動となる。 On the other hand, when the movable device 13 is driven with the drive voltage A or the starting voltage B as shown in FIG. 15(a) or FIG. 16(a), the deflection angle of the movable part 110 is As shown in FIG. 15(b), the high frequency component shown in FIG. 15(c) or FIG. 16(c) is superimposed on the deflection angle. In addition, in the case where the movable device 13 has the structure as shown in FIG. The behavior is approximately equal to (deflection angle A of movable part 110) - (deflection angle B of movable part 110).

次に、図17(a)に示すように、駆動電圧Bのシンメトリ(立ち上がり/立下り比)を変えて、駆動電圧B単独で可動装置13を駆動した際の可動部110の振れ角を図17(b)に、また、振れ角に重畳する高周波成分を図17(c)に示す。この時、駆動電圧Bにおける立下り区間(走査区間)の電圧傾斜が緩やかになるほど、高周波の振幅は小さくなる。 Next, as shown in FIG. 17(a), the deflection angle of the movable part 110 when the movable device 13 is driven by the drive voltage B alone is plotted by changing the symmetry (rising/falling ratio) of the drive voltage B. 17(b), and FIG. 17(c) shows the high frequency component superimposed on the deflection angle. At this time, as the voltage slope of the falling section (scanning section) of the drive voltage B becomes gentler, the amplitude of the high frequency becomes smaller.

そこで、図18(b)に示す駆動電圧Aにより発生した高周波の振幅と図18(c)に示す駆動電圧Bにより発生した高周波の振幅とが一致するように、図18(a)に示すように駆動電圧Aは変更せずに、駆動電圧Bのシンメトリだけを変更する。 Therefore, the amplitude of the high frequency wave generated by the driving voltage A shown in FIG. 18(b) is matched with the amplitude of the high frequency wave generated by the driving voltage B shown in FIG. 18(c), as shown in FIG. 18(a). In this case, only the symmetry of drive voltage B is changed without changing drive voltage A.

また、駆動電圧Aと駆動電圧Bとで発生する高周波が、図18(b)及び図18(c)に示すように、逆位相となるように駆動電圧A及び駆動電圧Bの位相差を調整する。これにより、図18(d)に示すように、振れ角に重畳している駆動電圧Aの高周波で駆動電圧Bの高周波を相殺することができる。 In addition, the phase difference between drive voltage A and drive voltage B is adjusted so that the high frequencies generated by drive voltage A and drive voltage B are in opposite phases, as shown in FIGS. 18(b) and 18(c). do. Thereby, as shown in FIG. 18(d), the high frequency of the driving voltage B can be canceled out by the high frequency of the driving voltage A superimposed on the deflection angle.

次に、図19(a)に示すように、駆動電圧Bのシンメトリ及び駆動電圧Aと駆動電圧Bとの位相差の設定を変更したときの可動部110の振れ角の挙動を図19(b)に示す。このとき、設定(駆動電圧Bのシンメトリ、駆動電圧A及び駆動電圧Bの位相差)の変更度合いにより、図19(c)に示すように振れ角に重畳する高周波に加えて、設定の変更に伴って重畳する高周波が発生する。この2つの高周波により、可動部110の可動速度の不均一性が更に大きくなる。なお、設定の調整変更に伴い重畳する周波数成分は、主に走査軸方向の共振周波数成分である。また、この設定の変更に伴い重畳する高周波は一時的に発生するものであり、一定時間経過後に収束する。 Next, as shown in FIG. 19(a), FIG. ). At this time, depending on the degree of change in the settings (symmetry of drive voltage B, phase difference between drive voltage A and drive voltage B), in addition to the high frequency superimposed on the deflection angle, as shown in FIG. Along with this, superimposed high frequencies are generated. These two high frequencies further increase non-uniformity in the moving speed of the movable portion 110. Note that the frequency components that are superimposed due to adjustment changes in settings are mainly resonance frequency components in the scanning axis direction. Further, the high frequency that is superimposed upon changing this setting is generated temporarily, and converges after a certain period of time has elapsed.

(駆動信号の補正動作)
図20に、支持部113または可動部110の振れ角と、設定変更後の設定の調整度合いにより振れ角に重畳する高周波と、設定の変更に伴い重畳する高周波を示す。ここでは、一例として図20(a)に示す0フレーム(周期)目及び1フレーム目の間で設定変更を行ったこととして説明する。この場合、設定の調整度合いに起因した高周波は、図20(b)に示すように0フレーム目と1フレーム目とでは挙動が異なり、1フレーム以降では同じ高周波が重畳することになる。また、設定変更に伴う高周波は、図20(c)に示すように、設定変更後の1フレーム目から重畳し、フレーム数を重ねるごとに徐々に減衰していく。
(Drive signal correction operation)
FIG. 20 shows the deflection angle of the support part 113 or the movable part 110, the high frequency that is superimposed on the deflection angle depending on the degree of adjustment of the settings after the setting change, and the high frequency that is superimposed with the change of the settings. Here, as an example, it will be explained that the settings are changed between the 0th frame (period) and the 1st frame shown in FIG. 20(a). In this case, the behavior of the high frequency caused by the degree of adjustment of the settings differs between the 0th frame and the 1st frame, as shown in FIG. 20(b), and the same high frequency is superimposed from the 1st frame onward. Moreover, as shown in FIG. 20(c), the high frequency accompanying the setting change is superimposed from the first frame after the setting change, and gradually attenuates as the number of frames increases.

なお、この時のフレーム周波数は、走査方向の共振周波数に対し、1/6.25の比率(1フレームに6.25発の高調波)であることとして説明を進めるが、この比率は、例えば1/7(1フレームに7.0発の高調波)の比率にする等、任意に切り替え可能としてもよい。 Note that the explanation will proceed assuming that the frame frequency at this time is a ratio of 1/6.25 to the resonance frequency in the scanning direction (6.25 harmonics per frame), but this ratio is, for example, It may be possible to arbitrarily change the ratio, such as setting the ratio to 1/7 (7.0 harmonics per frame).

この図20の例の場合、図20(b)に示す設定の調整度合いに起因する高周波と、図20(c)に示す設定変更に伴う高周波とが同相(高周波の振幅が最大)となるのは、設定変更後1フレーム目、5フレーム目、9フレーム目、…となる。これはフレーム周波数に対する共振周波数の比の小数点以下の値が関係する。 In the case of the example in FIG. 20, the high frequency caused by the degree of setting adjustment shown in FIG. 20(b) and the high frequency caused by the setting change shown in FIG. 20(c) are in phase (the amplitude of the high frequency is maximum). will be the 1st frame, 5th frame, 9th frame, etc. after the setting change. This is related to the value below the decimal point of the ratio of the resonance frequency to the frame frequency.

すなわち、1フレームで同相、2フレーム目以降ではフレーム周波数に対する共振周波数の比の小数点以下ずつ(0.25周期)、フレーム毎に位相差が生じ、5フレーム目で再び同相となる。このように、設定の調整度合いに起因する高周波と設定変更に伴う高周波とが同相となるフレームで、駆動信号の調整処理の判定を行うことで、図20(d)に示すように、高周波に対し、位相差は考慮せずに振幅だけで判定することが可能となる。これにより、設定変更に伴う高周波の収束を待つことなく、設定の調整度合いを相対的に判断することができ、駆動信号の調整処理時間を短縮することができる。 That is, they are in phase in one frame, and in the second and subsequent frames, a phase difference occurs every frame by a decimal point of the ratio of the resonant frequency to the frame frequency (0.25 period), and in the fifth frame, they are in phase again. In this way, by determining the drive signal adjustment process in a frame in which the high frequency caused by the degree of setting adjustment and the high frequency associated with the setting change are in phase, the high frequency can be adjusted as shown in FIG. On the other hand, it becomes possible to make a determination based only on the amplitude without considering the phase difference. As a result, it is possible to relatively judge the degree of setting adjustment without waiting for the high frequency to converge due to the setting change, and it is possible to shorten the drive signal adjustment processing time.

次に、設定の調整度合いに起因する高周波に対して、設定変更に伴う高周波の初期位相が90°(0.25周期)進んでいた場合について説明する。この場合も、図21(a)に示す0フレーム(周期)目と1フレーム目の間で設定変更を行うこととする。また、設定の調整度合いに起因する高周波は0フレーム目と1フレーム目とで挙動が異なり、1フレーム以降では同じ高周波が重畳する。また、上述と同様に、フレーム周波数は走査方向の共振周波数に対し、1/6.25として説明する。 Next, a case will be described in which the initial phase of the high frequency caused by the setting change is advanced by 90° (0.25 cycle) with respect to the high frequency caused by the degree of adjustment of the setting. In this case as well, the settings are changed between the 0th frame (period) and the 1st frame shown in FIG. 21(a). Further, the behavior of the high frequency caused by the degree of adjustment of the settings differs between the 0th frame and the 1st frame, and the same high frequency is superimposed from the 1st frame onwards. Further, as described above, the frame frequency will be explained as 1/6.25 of the resonance frequency in the scanning direction.

この例の場合、設定変更に伴う高周波と設定の調整度合いに起因する高周波とが同相となるのは、図21(b)及び図21(c)に示すように、設定変更後の4フレーム目、8フレーム目…となる。1フレーム目では初期位相の+0.25周期の位相差、2フレーム目以降ではフレーム周波数に対する共振周波数の比の小数以下ずつ(0.25周期)、フレーム毎に位相差が生じ、4フレーム目で同相となる。 In this example, as shown in FIGS. 21(b) and 21(c), the high frequency caused by the setting change and the high frequency caused by the degree of setting adjustment become in phase at the fourth frame after the setting change. , the 8th frame, and so on. In the first frame, a phase difference of +0.25 cycles of the initial phase occurs, and in the second and subsequent frames, a phase difference occurs every frame by a fraction of the ratio of the resonant frequency to the frame frequency (0.25 cycles), and in the fourth frame, Becomes the same phase.

初期位相によって、設定変更に伴う高周波と設定の調整度合いに起因する高周波とが同相とならない場合、補正部30bは、フレーム周波数を変更し、共振周波数との比率を変更することで、上述の二つの高周波が同相となるように調整してもよい。 If the high frequency caused by the setting change and the high frequency caused by the degree of adjustment of the setting are not in phase with each other due to the initial phase, the correction unit 30b changes the frame frequency and changes the ratio with the resonance frequency to achieve the above-mentioned two conditions. Adjustment may be made so that the two high frequencies are in phase.

(補正処理の終了処理)
補正部30aは、このような補正処理を、高周波の振幅が最も小さくなる設定組み合わせ(例えば、駆動電圧Bのシンメトリと駆動電圧Aと駆動電圧Bとの位相差)で終了する。または、補正部30aは、高周波の振幅が予め定めた値以下となる設定組み合わせで補正処理を終了してもよい。
(Completion process of correction process)
The correction unit 30a ends such correction processing at a setting combination (for example, the symmetry of drive voltage B and the phase difference between drive voltage A and drive voltage B) that results in the smallest amplitude of the high frequency. Alternatively, the correction unit 30a may end the correction process with a setting combination in which the amplitude of the high frequency is equal to or less than a predetermined value.

また、補正部30aは、このような補正処理を常時行ってもよい。補正処理を常時行うことで、経年劣化又は温度変動による外的要因の変化に対して対応でき、可動部110の可動速度を常に一定に制御することができる。 Further, the correction unit 30a may always perform such correction processing. By constantly performing the correction process, it is possible to cope with changes in external factors due to aging or temperature fluctuations, and it is possible to control the movable speed of the movable part 110 to always be constant.

(第1の実施の形態の効果)
以上の説明から明らかなように、第1の実施の形態の光偏向装置は、可動装置13の可動部110を支持する可動部110が、傾斜動作を繰り返すことで生じる弾性振動によって重畳される高周波と、設定変更に伴い重畳される高周波とが同相となる傾斜動作のタイミングで信号を判定する。これにより、位相差を考慮せずに、高周波の振幅を相対的に判断でき、設定変更に伴い重畳される高周波が収束するのを待つ必要なくなり、調整処理時間を短縮化することができる。
(Effects of the first embodiment)
As is clear from the above description, in the optical deflection device of the first embodiment, the movable part 110 supporting the movable part 110 of the movable device 13 receives high-frequency waves superimposed by elastic vibrations caused by repeated tilting operations. The signal is determined at the timing of the tilting operation when the signal and the high frequency superimposed due to the setting change are in phase. Thereby, the amplitude of the high frequency can be determined relatively without considering the phase difference, and there is no need to wait for the high frequency that is superimposed upon a setting change to converge, and the adjustment processing time can be shortened.

なお、上述の第1の実施の形態では、可動装置13は、図5に示したように、トーションバー111a及びトーションバー111bに対して、一方にのみ第2駆動梁116a又は第2駆動梁116bが接続された、いわゆる片持ちタイプの可動装置であることとした。しかし、図22に示すように、トーションバー111aの両側に第2駆動梁212a、212cが接続され、トーションバー111bの両側に第2駆動梁212b、212dが接続された、いわゆる両持ちタイプの可動装置でもよい。この場合も、上述と同様の効果を得ることができる。 In addition, in the above-mentioned 1st Embodiment, as shown in FIG. It was decided that it would be a so-called cantilever type movable device with a However, as shown in FIG. 22, the second drive beams 212a and 212c are connected to both sides of the torsion bar 111a, and the second drive beams 212b and 212d are connected to both sides of the torsion bar 111b. It may be a device. In this case as well, effects similar to those described above can be obtained.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態の説明をする。この第2の実施の形態は、上述の光偏向装置10を、画像投影装置に適用した例である。図23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を設けた自動車400の概略図である。また、図24はヘッドアップディスプレイ装置500の構成を示す図である。
[Second embodiment]
Next, the second embodiment will be explained. This second embodiment is an example in which the above-described light deflection device 10 is applied to an image projection device. FIG. 23 is a schematic diagram of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. Further, FIG. 24 is a diagram showing the configuration of the head-up display device 500.

図23に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、例えば自動車400のウインドシールド(フロントガラス401等)の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置500から出射される投射光Lがフロントガラス401で反射され、ユーザである観察者(運転者402)に向かう。これにより、運転者402は、ヘッドアップディスプレイ装置500によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザに虚像を視認させる構成にしてもよい。 As shown in FIG. 23, the head-up display device 500 is installed, for example, near a windshield (windshield 401, etc.) of an automobile 400. Projection light L emitted from the head-up display device 500 is reflected by the windshield 401 and directed toward the viewer (driver 402) who is the user. Thereby, the driver 402 can visually recognize the image projected by the head-up display device 500 as a virtual image. Note that a combiner may be installed on the inner wall surface of the windshield, and a configuration may be adopted in which the user can visually recognize the virtual image by the projection light reflected by the combiner.

図24に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、赤色、緑色、青色のレーザ光源501R,501G,501Bからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ502,503,504と、2つのダイクロイックミラー505,506と、光量調整部507と、から構成される入射光学系を経た後、可動部110を有する可動装置13にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー509と、中間スクリーン510と、投射ミラー511とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。 As shown in FIG. 24, in the head-up display device 500, laser light is emitted from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. After the emitted laser light passes through an input optical system consisting of collimator lenses 502, 503, 504 provided for each laser light source, two dichroic mirrors 505, 506, and a light amount adjustment section 507, It is deflected by a movable device 13 having a movable part 110. The deflected laser beam passes through a projection optical system including a free-form mirror 509, an intermediate screen 510, and a projection mirror 511, and is projected onto a screen.

なお、ヘッドアップディスプレイ装置500では、レーザ光源501R,501G,501B、コリメータレンズ502,503,504、ダイクロイックミラー505,506は、光源ユニット530として光学ハウジングによってユニット化されている。 In the head-up display device 500, the laser light sources 501R, 501G, 501B, collimator lenses 502, 503, 504, and dichroic mirrors 505, 506 are unitized by an optical housing as a light source unit 530.

ヘッドアップディスプレイ装置500は、中間スクリーン510に表示される中間像を自動車400のフロントガラス401に投射することで、その中間像を運転者402に虚像として視認させる。 The head-up display device 500 projects the intermediate image displayed on the intermediate screen 510 onto the windshield 401 of the automobile 400, thereby allowing the driver 402 to view the intermediate image as a virtual image.

レーザ光源501R,501G,501Bから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ502,503,504で略平行光とされ、2つのダイクロイックミラー505,506により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部507で光量が調整された後、可動部110を有する可動装置13によって二次元走査される。可動装置13で二次元走査された投射光Lは、自由曲面ミラー509で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン510に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン510は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン510に入射してくる投射光Lをマイクロレンズ単位で拡大する。 Laser beams of each color emitted from laser light sources 501R, 501G, and 501B are made into substantially parallel beams by collimator lenses 502, 503, and 504, respectively, and combined by two dichroic mirrors 505 and 506. The light intensity of the combined laser beams is adjusted by a light intensity adjustment section 507, and then two-dimensional scanning is performed by a movable device 13 having a movable section 110. The projection light L that has been two-dimensionally scanned by the movable device 13 is reflected by the free-form mirror 509 to correct distortion, and then is focused on the intermediate screen 510 to display an intermediate image. The intermediate screen 510 is composed of a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged, and magnifies the projected light L incident on the intermediate screen 510 in units of microlenses.

可動装置13は、可動部110を2軸方向に往復可動させ、可動部110に入射する投射光Lを二次元走査する。この可動装置13の駆動制御は、レーザ光源501R,501G,501Bの発光タイミングに同期して行われる。 The movable device 13 reciprocates the movable part 110 in two axial directions, and scans the projection light L incident on the movable part 110 two-dimensionally. This driving control of the movable device 13 is performed in synchronization with the emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B.

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置500の説明をしたが、画像投影装置は、可動部110を有した可動装置13により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、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される装着部材に設けられ、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。 The head-up display device 500 has been described above as an example of an image projection device, but the image projection device may be any device that projects an image by performing optical scanning with the movable device 13 having the movable portion 110. . For example, a projector is placed on a desk or the like and projects an image onto a display screen, a projector is installed on a mounting member attached to the observer's head, and the image is projected onto a reflective/transmissive screen of the mounting member, or the eyeball is used as a screen. The present invention can be similarly applied to a head-mounted display device or the like that projects an image.

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、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などの非移動体に設けてもよい。 In addition, image projection devices can be used not only for vehicles and mounted members, but also for mobile objects such as aircraft, ships, and mobile robots, and for non-mobile objects such as work robots that operate drive objects such as manipulators without moving from the location. It may also be provided on a moving body.

本実施の形態の画像投影装置は、第1の実施の形態の光偏向装置を有しているため、短時間での駆動振動の調整作業が可能な画像投影装置を実現することができる。 Since the image projection device of this embodiment includes the light deflection device of the first embodiment, it is possible to realize an image projection device that can adjust drive vibration in a short time.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態の説明をする。この第3の実施の形態は、上述の光偏向装置10を、光書込装置に提供した例である。図25は、光書込装置600を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図26は、光書込装置の要部を示す図である。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be explained. This third embodiment is an example in which the above-described optical deflection device 10 is provided in an optical writing device. FIG. 25 is an example of an image forming apparatus incorporating an optical writing device 600. Further, FIG. 26 is a diagram showing the main parts of the optical writing device.

図25に示すように、光書込装置600は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ650等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置600は、1本または複数本のレーザビームで被走査面150である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。 As shown in FIG. 25, the optical writing device 600 is used as a component of an image forming apparatus, such as a laser printer 650 having a printer function using laser light. In the image forming apparatus, the optical writing device 600 performs optical writing on the photoreceptor drum by optically scanning the photoreceptor drum, which is the scanned surface 150, with one or more laser beams.

図26に示すように、光書込装置600において、レーザ素子などの光源装置12からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系601を経た後、可動部110を有する可動装置13により1軸方向又は2軸方向に偏向される。そして、可動装置13で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ602aと第二レンズ602b、反射ミラー部602cからなる走査光学系602を経て、被走査面15(例えば感光体ドラムや感光紙)に照射し、光書込みを行う。走査光学系602は、被走査面15にスポット状に光ビームを結像する。また、光源装置12及び可動部110を有する可動装置13は、制御装置11の制御に基づき駆動する。 As shown in FIG. 26, in an optical writing device 600, a laser beam from a light source device 12 such as a laser element passes through an imaging optical system 601 such as a collimator lens, and then is transferred to a movable device 13 having a movable portion 110. Deflected axially or biaxially. The laser beam deflected by the movable device 13 then passes through a scanning optical system 602 consisting of a first lens 602a, a second lens 602b, and a reflective mirror section 602c, and then passes through the scanning surface 15 (for example, a photosensitive drum or photosensitive paper). ) to perform optical writing. The scanning optical system 602 forms a spot-shaped light beam on the surface to be scanned 15 . Further, the movable device 13 having the light source device 12 and the movable part 110 is driven under the control of the control device 11.

このように光書込装置600は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。また、走査光学系を異ならせて1軸方向だけでなく2軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。 In this way, the optical writing device 600 can be used as a component of an image forming apparatus having a laser beam printer function. In addition, by changing the scanning optical system to enable light scanning not only in one axis but also in two directions, laser label devices that print by deflecting laser light onto thermal media, scanning it, and heating it, etc. It can be used as a component of an image forming apparatus.

光書込装置に適用される可動部110を有した可動装置13は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。また、可動装置13の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また可動装置13の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である。 The movable device 13 having the movable part 110 applied to the optical writing device consumes less power for driving than a rotating polygon mirror using a polygon mirror or the like, so it is advantageous for power saving of the optical writing device. It is. Further, since the wind noise generated when the movable device 13 vibrates is smaller than that of a rotating polygon mirror, it is advantageous for improving the quietness of the optical writing device. The optical writing device requires far less installation space than a rotating polygon mirror, and the amount of heat generated by the movable device 13 is small, so it is easy to downsize, and is therefore advantageous in downsizing the image forming device. be.

本実施の形態の画像形成装置は、第1の実施の形態の光偏向装置を有しているため、短時間での駆動振動の調整作業が可能な画像形成装置を実現することができる。 Since the image forming apparatus of this embodiment includes the light deflection device of the first embodiment, it is possible to realize an image forming apparatus that can adjust drive vibration in a short time.

[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態の説明をする。この第4の実施の形態は、上述の光偏向装置10を、物体認識装置に適用した例である。図27は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を設けた自動車の概略図である。また、図28は、レーザレーダ装置の要部を示す図である。
[Fourth embodiment]
Next, the fourth embodiment will be explained. This fourth embodiment is an example in which the above-described optical deflection device 10 is applied to an object recognition device. FIG. 27 is a schematic diagram of an automobile equipped with a laser radar device, which is an example of an object recognition device. Moreover, FIG. 28 is a diagram showing the main parts of the laser radar device.

図27に示すように、レーザレーダ装置700は、例えば自動車701に設けられ、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物702からの反射光を受光することで、被対象物702を認識する。 As shown in FIG. 27, a laser radar device 700 is installed, for example, in a car 701, and scans a target direction with light and receives reflected light from a target object 702 existing in the target direction. 702 is recognized.

図28に示すように、光源装置12から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ703と、平面ミラー704とから構成される入射光学系を経て、可動部110を有する可動装置13で1軸又は2軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ705等を経て装置前方の被対象物702に照射される。 As shown in FIG. 28, the laser light emitted from the light source device 12 passes through an input optical system consisting of a collimating lens 703, which is an optical system that converts diverging light into substantially parallel light, and a plane mirror 704, and then moves Scanning is performed by a movable device 13 having a section 110 in one or two axes directions. The light is then irradiated onto a target object 702 in front of the apparatus through a light projecting lens 705, which is a light projecting optical system.

光源装置12及び可動装置13は、制御装置11により駆動を制御される。被対象物702で反射された反射光は、光検出器709により光検出される。すなわち、反射光は入射光検出受光光学系である集光レンズ706等を経て撮像素子707により受光され、撮像素子707は検出信号を信号処理装置708に出力する。信号処理回路708は、入力された検出信号に2値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路710に出力する。 The driving of the light source device 12 and the movable device 13 is controlled by the control device 11. The reflected light reflected by the target object 702 is detected by a photodetector 709. That is, the reflected light is received by the image sensor 707 through a condenser lens 706 and the like, which is an incident light detection and reception optical system, and the image sensor 707 outputs a detection signal to a signal processing device 708. The signal processing circuit 708 performs predetermined processing such as binarization and noise processing on the input detection signal, and outputs the result to the ranging circuit 710.

測距回路710は、光源装置12がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器709でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子707の画素ごとの位相差によって、被対象物702の有無を認識し、さらに被対象物702との距離情報を算出する。 The distance measuring circuit 710 determines the target object based on the time difference between the timing when the light source device 12 emits the laser beam and the timing when the photodetector 709 receives the laser beam, or the phase difference between each pixel of the image sensor 707 that receives the laser beam. The presence or absence of the target object 702 is recognized, and further distance information to the target object 702 is calculated.

反射面14を有する可動装置13は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなレーダレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。 Since the movable device 13 having the reflective surface 14 is less likely to be damaged and is smaller than a polygon mirror, it is possible to provide a small and highly durable radar device. Such a radar radar device is attached to, for example, a vehicle, an aircraft, a ship, a robot, etc., and can scan a predetermined range with light to recognize the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle.

物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置700の説明をしたが、物体認識装置は、可動部110を有した可動装置13を制御装置11で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物702を認識する装置であればよい。 In the object recognition device, the laser radar device 700 has been explained as an example, but the object recognition device performs optical scanning by controlling the movable device 13 having the movable part 110 with the control device 11, and performs optical scanning with a photodetector. Any device may be used as long as it recognizes the target object 702 by receiving reflected light.

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、3次元データとして出力する3次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。 For example, biometric authentication that recognizes objects by calculating object information such as shape from distance information obtained by optically scanning a hand or face and recording and referencing it, and recognizing intruders by optically scanning a target area. The present invention can also be similarly applied to security sensors that calculate and recognize object information such as shape from distance information obtained by optical scanning, and components of three-dimensional scanners that output as three-dimensional data.

本実施の形態の物体認識装置は、第1の実施の形態の光偏向装置を有しているため、短時間での駆動振動の調整作業が可能な物体認識装置を実現することができる。 Since the object recognition device of this embodiment includes the optical deflection device of the first embodiment, it is possible to realize an object recognition device that can adjust drive vibration in a short time.

[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態の説明をする。この第5の実施の形態は、上述の光偏向装置10を、移動体の一例である自動車のヘッドライトのレーザヘッドランプ50に適用した例である。図29は、レーザヘッドランプ50の構成を示す図である。この図29に示すように、レーザヘッドランプ50は、制御装置11と、光源装置12bと、可動部110を有する可動装置13と、ミラー51と、透明板52とを有する。
[Fifth embodiment]
Next, the fifth embodiment will be explained. The fifth embodiment is an example in which the above-described optical deflection device 10 is applied to a laser headlamp 50 of a headlight of an automobile, which is an example of a moving object. FIG. 29 is a diagram showing the configuration of the laser headlamp 50. As shown in FIG. 29, the laser headlamp 50 includes a control device 11, a light source device 12b, a movable device 13 having a movable part 110, a mirror 51, and a transparent plate 52.

光源装置12bは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置12bから発せられた光は、可動装置13に入射し、反射面14にて反射される。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、可動部110をXY方向に可動し、光源装置12bからの青色のレーザ光をXY方向に二次元走査する。 The light source device 12b is a light source that emits blue laser light. The light emitted from the light source device 12b enters the movable device 13 and is reflected by the reflective surface 14. The movable device 13 moves the movable part 110 in the XY directions based on a signal from the control device 11, and performs two-dimensional scanning in the XY directions with the blue laser light from the light source device 12b.

可動装置13による走査光は、ミラー51で反射され、透明板52に入射する。透明板52は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー51からの青色のレーザ光は、透明板52における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板52からの白色光で照明される。 The scanning light from the movable device 13 is reflected by the mirror 51 and enters the transparent plate 52 . The front or back surface of the transparent plate 52 is coated with a yellow phosphor. When the blue laser light from the mirror 51 passes through the yellow phosphor coating on the transparent plate 52, it changes to white, which is within the legal range of headlight color. As a result, the front of the vehicle is illuminated with white light from the transparent plate 52.

可動装置13による走査光は、透明板52の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。 The scanning light from the movable device 13 is scattered in a predetermined manner when passing through the fluorescent material of the transparent plate 52 . This reduces the glare on the illuminated object in front of the vehicle.

可動装置13を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置12b及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置12bを近紫外線とし、透明板52を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板52を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。
本実施の形態のレーザヘッドランプは、第1の実施の形態の光偏向装置を有しているため、短時間での駆動振動の調整作業が可能なレーザヘッドランプを実現することができる。
When the movable device 13 is applied to an automobile headlight, the colors of the light source device 12b and the fluorescent material are not limited to blue and yellow, respectively. For example, the light source device 12b may use near ultraviolet light, and the transparent plate 52 may be coated with a uniform mixture of phosphors of the three primary colors of light, blue, green, and red. Even in this case, the light passing through the transparent plate 52 can be converted to white light, and the front of the vehicle can be illuminated with white light.
Since the laser headlamp of this embodiment includes the optical deflection device of the first embodiment, it is possible to realize a laser headlamp that can adjust drive vibration in a short time.

[第6の実施の形態]
次に、第6の実施の形態の説明をする。この第6の実施の形態は、上述の光偏向装置10を、ヘッドマウントディスプレイに適用した例である。ヘッドマウントディスプレイ60は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではHMDと省略して示す。
[Sixth embodiment]
Next, the sixth embodiment will be explained. This sixth embodiment is an example in which the above-described optical deflection device 10 is applied to a head-mounted display. The head-mounted display 60 is a head-mounted display that can be mounted on a human head, and can have a shape similar to glasses, for example. Hereinafter, the head mounted display will be abbreviated as HMD.

図30は、HMD60の外観を例示する斜視図である。図30において、HMD60は、左右に1組ずつ略対称に設けられたフロント60a、及びテンプル60bにより構成されている。フロント60aは、例えば、導光板61により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル60bに内蔵することができる。 FIG. 30 is a perspective view illustrating the appearance of the HMD 60. In FIG. 30, the HMD 60 includes a front 60a and a temple 60b, which are provided substantially symmetrically, one on each side. The front 60a can be configured by, for example, a light guide plate 61, and an optical system, a control device, etc. can be built into the temple 60b.

図31は、HMD60の構成を部分的に例示する図である。なお、図31では、左眼用の構成を例示しているが、HMD60は右眼用としても同様の構成を有している。HMD60は、制御装置11と、光源ユニット530と、光量調整部507と、反射面14を備えた可動部110を有する可動装置13と、導光板61と、ハーフミラー62とを有している。 FIG. 31 is a diagram partially illustrating the configuration of the HMD 60. Although FIG. 31 illustrates a configuration for the left eye, the HMD 60 has a similar configuration for the right eye. The HMD 60 includes a control device 11 , a light source unit 530 , a light amount adjustment section 507 , a movable device 13 having a movable section 110 including a reflective surface 14 , a light guide plate 61 , and a half mirror 62 .

光源ユニット530は、上述したように、レーザ光源501R、501G、及び501Bと、コリメータレンズ502、503、及び504と、ダイクロイックミラー505、及び506とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット530において、レーザ光源501R、501G、及び501Bからの三色のレーザ光は、ダイクロイックミラー505及び506で合成される。光源ユニット530からは、合成された平行光が発せられる。 As described above, the light source unit 530 is a unit made up of the laser light sources 501R, 501G, and 501B, the collimator lenses 502, 503, and 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 using an optical housing. In the light source unit 530, the three-color laser beams from the laser light sources 501R, 501G, and 501B are combined by dichroic mirrors 505 and 506. The light source unit 530 emits combined parallel light.

光源ユニット530からの光は、光量調整部507により光量調整された後、可動装置13に入射する。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、可動部110をXY方向に可動し、光源ユニット530からの光を二次元走査する。この可動装置13の駆動制御は、レーザ光源501R、501G、501Bの発光タイミングに同期して行われ、走査光によりカラー画像が形成される。 The light from the light source unit 530 enters the movable device 13 after the light amount is adjusted by the light amount adjustment section 507. The movable device 13 moves the movable part 110 in the X and Y directions based on a signal from the control device 11, and performs two-dimensional scanning with the light from the light source unit 530. The drive control of the movable device 13 is performed in synchronization with the emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B, and a color image is formed by scanning light.

可動装置13による走査光は、導光板61に入射する。導光板61は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー62に導光する。導光板61は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。 The scanning light from the movable device 13 is incident on the light guide plate 61 . The light guide plate 61 guides the scanning light to the half mirror 62 while reflecting it on the inner wall surface. The light guide plate 61 is made of resin or the like that is transparent to the wavelength of the scanning light.

ハーフミラー62は、導光板61からの光をHMD60の背面側に反射し、HMD60の装着者63の眼の方向に出射する。ハーフミラー62は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー62での反射により、装着者63の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー62での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者63の網膜に結像する。またハーフミラー62での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者63は、XY方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。 The half mirror 62 reflects the light from the light guide plate 61 toward the back side of the HMD 60 and emits it toward the eyes of the person 63 wearing the HMD 60 . The half mirror 62 has, for example, a free-form surface shape. The image formed by the scanning light is reflected by the half mirror 62 and forms an image on the retina of the wearer 63. Alternatively, an image is formed on the retina of the wearer 63 due to the reflection by the half mirror 62 and the lens effect of the crystalline lens in the eyeball. Further, due to the reflection by the half mirror 62, the spatial distortion of the image is corrected. The wearer 63 can observe an image formed by light scanned in the XY directions.

ハーフミラー62により、装着者63には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー62に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。
本実施の形態のHMDは、第1の実施の形態の光偏向装置を有しているため、短時間での駆動振動の調整作業が可能なHMDを実現することができる。
The half mirror 62 allows the wearer 63 to observe a superimposed image of an image of light from the outside world and an image of scanning light. By providing a mirror in place of the half mirror 62, a configuration may be adopted in which light from the outside world is eliminated and only images generated by scanning light can be observed.
Since the HMD of this embodiment includes the optical deflection device of the first embodiment, it is possible to realize an HMD that allows adjustment of drive vibration in a short time.

最後に、上述の各実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、各実施の形態及び各実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Finally, each of the embodiments described above is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the present invention. Each of the novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. Further, each embodiment and modifications of each embodiment are included within the scope and gist of the invention, and are included within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

10 光偏向装置
11 制御装置
12 光源装置
13 可動装置
14 反射面
15 スクリーン
29 設定変更部
30 制御部
30a 検知部
30b 補正部
30c 電圧入力部
31 駆動信号出力部
102 反射部基体
110 可動部
110a 接続部
110b 接続部
111a トーションバー
111b トーションバー
112 反射部
113 支持部
116a 第2駆動梁
116b 第2駆動梁
120a 第1駆動梁
120b 第1駆動梁
130 固定部
130a 第2駆動部
130b 第2駆動部
131a~131f 弾性梁
132a~132f 弾性梁
150 電極端子
140a 検出部
140b 検出部
141a~141f 圧電センサ
142a~142f 圧電センサ
10 Light deflection device 11 Control device 12 Light source device 13 Movable device 14 Reflection surface 15 Screen 29 Setting change section 30 Control section 30a Detection section 30b Correction section 30c Voltage input section 31 Drive signal output section 102 Reflection section base 110 Movable section 110a Connection section 110b Connection part 111a Torsion bar 111b Torsion bar 112 Reflection part 113 Support part 116a Second drive beam 116b Second drive beam 120a First drive beam 120b First drive beam 130 Fixed part 130a Second drive part 130b Second drive part 131a~ 131f Elastic beam 132a-132f Elastic beam 150 Electrode terminal 140a Detection section 140b Detection section 141a-141f Piezoelectric sensor 142a-142f Piezoelectric sensor

特開2019-191227号公報JP2019-191227A

Claims (13)

可動部と、
前記可動部を回動する駆動梁部と、
前記駆動梁部に駆動電圧を入力する電圧入力部と、
前記電圧入力部から前記駆動梁部に入力される前記駆動電圧を変更する変更部と、
前記変更部による前記駆動電圧の変更の度合いに起因する高周波信号の位相と、前記変更部による前記駆動電圧の変更に伴う高周波信号の位相とが、同相となった際前記可動部の振れ角に基づく周波数信号検知する検知部と、
を有する可動装置。
A moving part,
a driving beam portion that rotates the movable portion;
a voltage input section that inputs a drive voltage to the drive beam section;
a changing unit that changes the drive voltage input from the voltage input unit to the drive beam unit;
a deflection angle of the movable part when the phase of a high-frequency signal caused by the degree of change of the drive voltage by the change unit and the phase of the high-frequency signal caused by the change of the drive voltage by the change unit are in phase; a detection unit that detects a frequency signal based on the
A mobile device having:
前記変更部による前記駆動電圧の変更の度合いに起因する高周波信号の位相と、前記変更部による前記駆動電圧の変更に伴う高周波信号の位相とが、同相となった際に前記検知部で検知される前記周波数信号に基づいて、前記駆動電圧を補正する補正部を、さらに備えること
を特徴とする請求項1に記載の可動装置。
When the phase of the high-frequency signal caused by the degree of change of the drive voltage by the change unit and the phase of the high-frequency signal resulting from the change of the drive voltage by the change unit are in phase, the detection unit detects the signal. The movable device according to claim 1, further comprising a correction section that corrects the drive voltage based on the frequency signal.
前記補正部は、前記検知部で検知される前記周波数信号に基づいて、前記駆動電圧の立ち上がり時間及び立ち下がり時間の比率を補正すること
を特徴とする請求項2に記載の可動装置。
The movable device according to claim 2, wherein the correction section corrects a ratio of a rise time and a fall time of the drive voltage based on the frequency signal detected by the detection section.
前記電圧入力部は、前記駆動梁部に異なる2つの駆動電圧を入力し、
前記補正部は、前記2つの駆動電圧の位相差を変更すること
を特徴とする請求項2又は請求項3に記載の可動装置。
The voltage input section inputs two different drive voltages to the drive beam section,
The movable device according to claim 2 or 3, wherein the correction section changes a phase difference between the two drive voltages.
前記補正部は、前記駆動電圧の周波数と前記可動部の共振周波数との最小公倍数を、前記共振周波数で割った数駆動周期にかけた周期で、前記周波数信号の補正を行うこと
を特徴とする請求項2から請求項4のうち、いずれか一項に記載の可動装置。
The correction unit corrects the frequency signal at a period obtained by multiplying the drive period by the least common multiple of the frequency of the drive voltage and the resonance frequency of the movable part divided by the resonance frequency. The movable device according to any one of claims 2 to 4.
前記補正部は、前記検知部で検知される前記可動部の振れ角に基づく周波数信号の振幅が、所定以下となった際に、補正動作を終了すること
を特徴とする請求項2から請求項5のうち、いずれか一項に記載の可動装置。
The correction unit terminates the correction operation when the amplitude of the frequency signal based on the deflection angle of the movable part detected by the detection unit becomes equal to or less than a predetermined value. 5. The movable device according to any one of 5.
請求項1から請求項6のうち、いずれか一項に記載の可動装置と、
前記可動装置で走査される光を、前記可動部に照射する投光部と、
を有することを特徴とする光偏向装置。
A movable device according to any one of claims 1 to 6,
a light projection unit that irradiates the movable part with light scanned by the movable device;
An optical deflection device comprising:
請求項7に記載の光偏向装置を備える画像投影装置。 An image projection device comprising the light deflection device according to claim 7. 前記光偏向装置は、前記投光部からの光の反射光を、光透過部材の表面で走査すること
を特徴とする請求項8に記載の画像投影装置。
The image projection device according to claim 8, wherein the light deflecting device scans the reflected light from the light projecting section on a surface of a light transmitting member.
請求項7に記載の光偏向装置を備える光書込装置。 An optical writing device comprising the optical deflection device according to claim 7. 請求項7に記載の光偏向装置を備える物体認識装置。 An object recognition device comprising the light deflection device according to claim 7. 請求項7に記載の光偏向装置を備える移動体。 A moving body comprising the optical deflection device according to claim 7. 請求項7に記載の光偏向装置を備えるヘッドマウントディスプレイ。 A head mounted display comprising the optical deflection device according to claim 7.
JP2020049951A 2020-03-19 2020-03-19 Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays Active JP7396147B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020049951A JP7396147B2 (en) 2020-03-19 2020-03-19 Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020049951A JP7396147B2 (en) 2020-03-19 2020-03-19 Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021148992A JP2021148992A (en) 2021-09-27
JP7396147B2 true JP7396147B2 (en) 2023-12-12

Family

ID=77848664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020049951A Active JP7396147B2 (en) 2020-03-19 2020-03-19 Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7396147B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010078824A (en) 2008-09-25 2010-04-08 Brother Ind Ltd Optical scanning device, image display device, and method of driving the optical scanning device
US20130242364A1 (en) 2010-12-01 2013-09-19 Lemoptix Sa Method for projecting an image
JP2017010005A (en) 2015-06-22 2017-01-12 株式会社リコー Optical deflection device, image formation device, image display device, body device, and method of adjusting optical deflection device
JP2019191227A (en) 2018-04-18 2019-10-31 ミツミ電機株式会社 Mirror drive device, optical scanning control device and mirror drive method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010078824A (en) 2008-09-25 2010-04-08 Brother Ind Ltd Optical scanning device, image display device, and method of driving the optical scanning device
US20130242364A1 (en) 2010-12-01 2013-09-19 Lemoptix Sa Method for projecting an image
JP2017010005A (en) 2015-06-22 2017-01-12 株式会社リコー Optical deflection device, image formation device, image display device, body device, and method of adjusting optical deflection device
JP2019191227A (en) 2018-04-18 2019-10-31 ミツミ電機株式会社 Mirror drive device, optical scanning control device and mirror drive method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021148992A (en) 2021-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10901220B2 (en) Movable device, image projection apparatus, heads-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
JP2019164213A (en) Optical scanner, image projection device, moving body, and manufacturing method of optical scanner
JP6946708B2 (en) Control device, image projection device, and control method
US20220299757A1 (en) Movable device, image projection apparatus, laser headlamp, head-mounted display, distance measurement device, and mobile object
JP2020101588A (en) Movable device, distance measuring device, image projection device, vehicle, and seating
JP7396147B2 (en) Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays
US11137595B2 (en) Light deflection device, image projector, laser head lamp, and mobile object
JP7338403B2 (en) Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US20210132385A1 (en) Movable device, image projection apparatus, head-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
JP7354758B2 (en) Mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US11624903B2 (en) Light deflector, LiDAR device, and image forming apparatus
WO2017221792A1 (en) Control device, image projection apparatus, and control method
JP7263918B2 (en) Optical deflection device, image projection device, vehicle, and adjustment method
US20230324677A1 (en) Movable device, projection apparatus, and head-up display
US20220155582A1 (en) Operating device, light deflector, light deflecting device, distance measurement apparatus, image projection apparatus, and mobile object
US20210109342A1 (en) Light deflector, deflecting device, distance-measuring apparatus, image projection device, and vehicle
US11640053B2 (en) Movable device, image projection apparatus, heads-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and mobile object
JP7247553B2 (en) Mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US11662436B2 (en) Mount, movable device, LiDAR device, image forming apparatus, and image projection apparatus
US20220299755A1 (en) Light deflector, image projection apparatus, laser headlamp, head-mounted display, distance measurement apparatus, and mobile object
US11971537B2 (en) Light deflection device, distance measurement device, and mobile body
JP2020101590A (en) Optical deflector, image projection device, and movable body
US20200174249A1 (en) Light deflection device, distance measurement device, and mobile body
US20210395073A1 (en) Movable device, distance measurement device, image projection apparatus, vehicle, and mount
JP2023140219A (en) Movable device, light deflection element, image projection apparatus, head-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition apparatus and movable body

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231113

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7396147

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151