KR20100022038A

KR20100022038A - 요동장치, 상기 요동장치를 이용한 광스캐닝장치, 영상표시장치 및 요동장치의 제어방법

Info

Publication number: KR20100022038A
Application number: KR1020097025774A
Authority: KR
Inventors: 키요히코 카와노; 히로시 노게; 히데키 우에다
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2010-02-26
Also published as: EP2157686A1; CN101682274A; US20100171744A1; EP2157686A4; KR101196179B1; JP2008295174A; WO2008146722A1; TW200910751A; CN101682274B; US8325407B2

Abstract

본 발명은 요동장치, 상기 요동장치를 이용한 광스캐닝장치, 영상표시장치 및 요동장치의 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 요동장치는 간단한 구성으로 가동판의 요동과 위상을 용이하게 조정가능하게 한다.

본 발명에 의한 요동장치를 이용한 광스캐닝장치(10)는 거울막(2a)을 갖는 요동판을 요동시키는 거울소자(1), 듀티비 조정부(17)를 갖는 펄스전압의 듀티비를 변경하는 기능을 갖고 거울소자(1)의 수직형 콤에 펄스전압을 인가하고 구동시키는 제어회로(14), 가동판의 요동을 검출하는 요동검출부(19)를 구비한다.

본 발명에 의한 제어회로(14)는 요동검출부(19)에 의해 검출되는 가동판의 요동에 기초하여 듀티비 조정부(17)를 제어펄스전압의 듀티비를 변경시킨다. 듀티비는 변경되는 펄스전압이 거울소자(1)에 인가되면 가동판의 요동시의 수직형 콤으로의 전압인가 기간이 변화하고 가동판의 요동 위상과 요동각이 변화한다. 가동판의 요동에 따라 듀티비의 피드백제어에 의해 가동판이 적절한 위상과 요동각으로 요동하도록 제어하는 것이 가능하다.

광스캐닝장치, 요동장치, 토션스프링

Description

요동장치, 상기 요동장치를 이용한 광스캐닝장치, 영상표시장치 및 요동장치의 제어방법{OSCILLATING DEVICE, LIGHT SCANNING DEVICE USING THE FORMER DEVICE, IMAGE DISPLAY APPARATUS, AND CONTROL METHOD FOR THE OSCILLATING DEVICE}

본 발명은 수직형 콤(verical comb)에 펄스를 인가하여 가동판을 회전축 주변에 요동시켜 가동구조체를 이용한 요동장치, 상기 요동장치를 이용한 광스캐닝장치, 상기 광스캐닝장치를 이용한 영상표시장치 및 요동장치의 제어방법에 관한 것이다.

종래기술에 의한 바코드 리더나 영상표시장치 등의 광학기기는 거울이 설치된 가동판을 요동시켜서 상기 거울에 입사한 광빔을 스캔시키는 광스캔장치가 탑재되어 있는 것이다. 상기와 같은 광스캔장치에서는 일본국특개 2005-202321호 공보에 개시된 것과 같이 마이크로머시닝 기술을 이용한 성형된 소형의 가동구조를 구비한 것이 알려져 있다. 가동구조체에 있어서 가동판은 주변 프레임부에 지지된 빔형 스프링부(beam-like spring)에 의해 지지된다. 프레임부와 가동판과의 사이에는 프레임부 및 가동판에 서로 맞물리도록 형성된 콤형 전극(comb-like electrodes)으로 이루어진 수직형 콤이 설치된다. 가동판은 상기 공진주파수에 대 응하는 주파수의 펄스전압이 인가된 것에 의해 수직 콤에 발생하는 정전기력을 구동력으로 하고 스프링부를 회전축으로 하여 스프링을 비틀면서 요동한다. 이 때 일반적으로 정전형 콤(electrostatic)에는 콤형 전극들이 서로 근접하도록 가동판이 회동할 때에 전압이 인가되고 콤형 전극들이 서로 이격되독 가동판이 회동할 때는 전압이 인가되지 않는다. 이와 같이 정전형 콤에 가동판의 요동각에 동기되는 펄스전압이 인가되도록 면 펄스전압의 듀티비(duty ratio)는 약 50%정도가 된다.

하지만 상기와 같은 광스캐닝장치에 있어서 실제의 가동판의 오동시에는 펄스전압의 위상과 가동판의 요동의 위상과는 변이(shift)가 있다. 예를 들면 광주사장치를 영상표시용도로 이용해 광을 펄스전압에 동기시켜 광스캐닝장치에 입사 시키는 경우에, 이와 같이 위상이 변이가 있으면 영상표시장치에 의해 표시되는 영상의 투영 위치가 변이하거나 투영 영상의 품질이 저하되는 일이 있다. 또한 위상이 변이하면 콤형 전극들이 서로 이격되도록 가동판이 회동하는 기간이 수직형 콤에 전압이 인가되고 가동판의 회동을 억제하는 방향으로 작용하는 정전력이 발생한다. 이와 같이 정전력이 발생하면 가동판의 요동각이 펄스전압의 크기에 대해 비교적 작아진다. 이 때문에 인가하는 전압의 크기와 비교해 효율이 좋은 큰 영상을 표시시킬 수 없게 되고 수직형 콤에 횡방향으로 작용하는 정전력의 크기에 의해 제한되는 최대 펄스전압의 인가시에 있어서 가동판의 요동각도 작아진다. 이와 같은 문제점에 대해 해결책으로는, 펄스전압의 위상을 조정하거나 광을 입사시키는 타이밍을 늦추거나 하는 것을 고려할 수 있다. 그러나 광을 펄스전압에 동기시켜 광스캐닝장치에 입사시키는 경우에는 펄스전압의 위상을 변화시키는 것과 동시에 광을 입사시키는 타이밍을 변경시키는 제어를 하는 것이 필요하는 등의 제어처리가 복잡해 진다.

일본 특개2005-202321호 공보에는 가동판에 회동 토크를 부여하기 위한 두 가지 형태의 전극을 설치하고 공진주파수의 변화가 있어도 소정 주파수로 가동판을 회동시키도록 구성한 광스캐닝장치가 도시된다. 그러나 상기 문제점에 대해 상가 광스캐닝장치의 구성을 적용하는 경우, 두 가지 형태의 전극에 각각의 펄스전압을 인가하여 구동하기 때문에 가동구조체의 구조가 복잡해지고 광스캐닝장치의 구성과 제어처리가 복잡하게 되고 제조비용이 높아진다.

본 발명은 상술한 종래기술에 의한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 간단한 구성에 의해 가동판의 요동각과 위상을 용이하게 조정가능한 요동장치, 상기 요동장치를 이용한 광스캐닝장치, 영상표시장치 및 요동장치의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 요동장치는, 가동판과, 상기 가동판을 요동자재로 축지하는 토션스프링(torsion spring)과, 상기 토션스프링을 지지하는 프레임부와, 상기 가동판의 일부 및 상기 가동판에 대행하는 상기 프레임부에 상호 맞물리도록 형성된 다수의 콤형 전극으로 이루어진 수직형 콤을 구비한 가동구조체와; 상기 수직형 콤의 상기 가동판측의 콤형 전극과 상기 프레임부 측의 콤형 전극과의 사이에 펄스전압을 인가하는 전압인가수단과;를 구비하는 요동장치에 있어서, 상기 가압인가수단은 상기 수직형 콤에 인가되는 펄스전압의 듀티비를 조정하는 듀티비 조정수단을 구비한다.

본 발명에 의한 광스캐닝장치는, 요동장치를 구비하고 상기 요동장치의 가동판은 거울을 구비하고, 상기 거울에 입사한 광을 주사한다.

본 발명에 의한 영상표시장치는, 광스캐닝장치와, 영상신호에 따라 상기 광스캐닝장치에 광을 입사시키는 광원부를 구비하고 상기 광원부로부터 입사된 광을 상기 광스캐닝장치에 의해 반사시키는 것으로 영상을 표시하는 영상표시장치에 있어서, 상기 영상신호의 타이밍에 따라 상기 듀티비 조정수단을 제어하고 펄스전압의 듀티비를 조정한다.

상기와 같은 구성에 의하면 가동판의 펄스전압의 듀티비를 듀티비 조정수단에 의해 조정하는 것이 가능하기 때문에 가동판의 요동시의 전압인가 시기를 변경하는 것이 가능하다. 따라서 요동장치의 가동판의 요동각과 위상을 조정하는 것이 가능하고 광스캐닝장치에 있어서 광의 주사범위 등을 용이하게 변경하는 것이 가능하다. 또한 영상표시장치에 있어서 광원부로부터의 광의 출사 타이밍에 따라 가동판의 위상을 변경하는 것이 가능하고 자동적으로 영상을 적정하게 표시가능하도록 가동판을 요동시키는 것이 가능하다. 부가하여 가동구조체를 특별한 구조로 하지 않고 펄스전압의 듀티비의 변경을 행하는 것으로 간단한 구성으로 가동판의 요동각과 위상을 조정가능하게 하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명에 의한 요동장치의 제어방법은 가동판과, 상기 가동판을 요동자재로 축지하는 토션스프링(torsion spring)과, 상기 토션스프링을 지지하는 프레임부와, 상기 가동판의 일부 및 상기 가동판에 대행하는 상기 프레임부에 상호 맞물리도록 형성된 다수의 콤형 전극으로 이루어진 수직형 콤을 구비한 가동구조체를 가지고, 상기 가동판을 상기 수직형 콤의 상기 가동판 측의 콤형 전극과 상기 프레임부 측의 콤형 전극과의 사이에 펄스전압을 인가하는 것에 의해 요동구동시키는 요동장치의 제어방법에 있어서, 상기 펄스전압의 듀티비를 조정하는 것에 의해 상기 가동판의 요동시의 상기 수직형 콤으로의 전압인가 기간을 변경하고 상기 가동판의 요동 위상을 변경시킨다.

상기와 같은 요동장치의 제어방법에 의하면, 수직 콤에 인가하는 펄스전압의 듀티비를 조정하여 가동구조체의 가동판을 구동하기 때문에 가동판의 요동시의 전압인가 기간이 변경하고 가동판의 위상을 변화시키는 것이 가능하다. 따라서 가동구조체를 특별한 구조로 하지 않고 간단한 구조로 펄스전압의 듀티비를 변경하고 가동판의 요동각과 위상을 조정하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 영상표시장치의 구성예를 도시한 블록도이고,

도2는 상기 영상표시장치의 광스캐닝장치에 이용되는 거울소자를 표시한 사시도이고,

도3a는 상기 거울소자의 평면도이고,

도3b는 도3a의 A-A 선의 단면도이고,

도4는 상기 광스캐닝장치의 동작의 실시예를 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

도1은 본 발명에 의한 영상표시장치의 구성예를 도시한 것이다. 상기 영상표시장치(100)는 가동구조체로서 거울소자(1)와, 거울소자(1)를 구동하기 위한 전압을 인가하는 제어회로(14, 전압인가수단)를 갖는 요동장치로서의 광스캐닝장치(10)와, 거울소자(10)에 광을 입사시키는 광원부(30)와 광원부(30)를 구동하는 광원구동부(40)와, 장치 각부에 전원을 공급하고 구동시키는 전원부(미도시) 등으로 구성된다. 영상표시장치(100)는 제어회로(14)에 의한 제어보다 외부로부터 입력되는 영상데이터에 따라 광원부(30)로부터 광(L)을 거울소자(1)에 출사함과 동시에 거울소자(1)로 상기 광(L)을 외부투영면에 반사하여 주사하고 외부투영면 상에 영상(S)을 투영하는 기능을 갖는다.

광스캐너장치(10)는 거울소자(1)와, 제어회로(14) 및 요동검출부(요동검출수단,19)을 갖는다. 제어회로(14)는 주파수조정부(제어수단,15), 전압조정부(제어수단,16) 및 듀티비 조정부(듀티비 조정수단,17)을 갖는다. 본 실시예에 있어서 거울소자(1)는 종횡2차원으로 광(L)을 주사하는 것이 가능한 2축형의 것이 이용될 수 있지만 이하의 설명에서는 거울소자(1)를 1축형의 것으로 해서 보다 간단한 구조와 제어에 대해서 설명한다.

도2, 도3a 및 도3b는 거울소자(1)를 도시한다. 거울소자(1)는 전도성을 갖는 실리콘층(11a,11b) 및 절연성을 갖는 산화막층(11c)으로 이루어진 SOI기판(11)을 마이크로머신 기술등을 이용하여 형성하는 것에 의해 구성되고 소형 가동구조체에 의해 구성된다. 상기 산화막층(11c)은 실리콘층(11a)과 실리콘층(11b) 사이에 접합되고 실리콘층(11a)과 실리콘층(11b)는 서로 절연된다. 상기 거울소자(1)는 구형(矩形) 형상으로 상기 중앙부에 구형의 가동판(2)을 갖는다. 상기 가동판(2)의 양측부에는 서로 동축으로 나란하게 빔형(beam-like) 토션스프링(3)가 형성된다. 상기 가동판(2)의 주변에는 가동판(2)을 에워싸도록 배치된 프레임부(4)가 형성된다. 상기 토션스프링(3)은 상기 프레임부(4)에 지지된다. 즉, 가동판(2)은 토션스프링(3)을 끼우고 프레임부(4)에 요동가능하게 축지된다. 상기 가동판(2)의 측부에 있어서 토션스프링(3)이 형성되지 않고 요동시에 자유단으로 되는 자유단부와, 프레임부(4)의 중간의 자유단부에 대향하는 위치에는 서로 맞물리도록 콤형으로 형성되고 가동판(2)을 구동하도록 수직형 콤(5)이 형성된다. 도3b에 도시된 바와 같이 가동판(2), 토션스프링(3) 및 수직형 콤이 동시에 실리콘층(11a)에 형성된다. 또한 프레임부(4)는 실리콘층(11a), 산화막층(11c) 및 실리콘층(11b)으로 이루어진다. 가동판(2)이 구동되지 않고 정지상태 일 때, 가동판(2) 토션스프링(3) 및 프레임부(4)는 수평으로 나란하게 구성된다.

상기 가동판(2)은 상기 양측부의 두 개의 토션스프링(3)이 나란하게 축 근처에 중심이 위치하고 후술하는 바와 같이 수직형 콤(5)이 구동되고 요동될 때, 토션 스프링(3)을 회전축으로 하여 균형을 유지하고 요동한다.

상기 프레임부(4)는 토션스프링(3)을 지지하는 지지부(4a)와, 수직형 콤(5)이 형성되는 두 개의 고정전극(4b)와, 고정전극(4b)로부터 수직형 콤(5)이 형성되는 일부가 분리된 검출전극부(4c)를 갖는다. 상기 고정전극부(4b)는 가동판(2)의 중간이 요동시에 자유단으로 되는 두 개의 측단부를 각각 에워싸도록 배치된다. 상기 지지부(4a), 고정전극부(4b) 및 검출전극부(4c)는 서로 경계부의 실리콘층(11a)이 제거된 절연구(9)가 형성되어 서로 전기적으로 절연된다. 지지부(4a)와 고정전극부(4b)에는 각각 전극패드(7a,7b)가 형성되고, 지지부(4a)와 각 고정전극부(4b)의 전위를 서로 분리하여 변경하는 것이 가능하도록 구성된다. 상기 전극패드(7a,7b)는 거울막(2a)과 동일한 금속막으로 형성된다.

수직형 콤(5)은 가동판(2)의 측단부에 형성된 다수의 콤형 전극(2b)과, 고정전극부(4b) 및 검출전극부(4c)의 중간의 가동판(2)의 측단부에 대향하는 부위에 형성된 다수의 콤형 전극(4d)을 갖는다. 수직형 콤(5)은 상기 콤형 전극(2b,4d)가 수 마이크로미터의 간격을 유지하고 서로 맞물리도록 배치되는 구성이다. 수직형 콤(5)은 프레임부(4) 상부의 전극패드(7a)을 끼워 가동판(2) 측의 콤형 전극(2b)가 접지전위에 접속된 상태로 고정전극(4b)측의 콤형 전극(4d)의 전위가 변경되고 콤형 전극(2b,4d) 사이에 펄스전압이 인가되는 것에 의해 구동된다. 상기 콤형 전극(4d)의 전위는 제어회로(14)에 의한 전극패드(7b)를 끼워 변경시킨다. 수직형 콤 (5)의 각 콤형 전극(2b, 4d) 사이에 전압이 인가되면, 각 콤형 전극(2b, 4d)의 사이에 정전기력에 의한 서로 인력이 발생한다. 수직형 콤(5)이 구동되는 발생하 는 힘이, 가동판(2)의 측단부에 가동판(2)에 대해서 거의 수직으로 작용하는 것으로써, 가동판(2)에 정전토크가 더해져 가동판(2)이 요동구동된다.

상기 거울소자(1)는 이하와 같이 형성된다. 즉 먼저 이른바 벌크 마이크로 머신기술에 의해 SOI기판(11)에 가공을 하는 것으로, SOI기판(11)에 가동판(2), 토션스프링(3), 프레임부(4), 수직형 콤(5) 등을 형성하고 다수의 가동구조체를 형성한다. 그 후, 스퍼터링 등의 방법을 이용해서, SOI기판(11)의 실리콘층(11a)의 상면에 금속막을 형성한다. 그리고, 상기 금속막을 패터닝 하는 것으로써, 각 가동판(2)의 표면에 거울막(2a)를 형성하고, 각 프레임부(4)의 상면에 전극패드(7a,7b)를 형성한다. 상기 거울막(2a) 및 전극패드(7 a,7 b)가 형성된 후, SOI기판(11)과 상기 SOI기판(11)을 지지하는 유리 등의 지지기판을 양극 접합 등에 의해 접합한다. 그리고, SOI기판(11) 상에 형성된 다수의 거울소자(1)를 각각으로 분리한다.이러한 일련의 공정에 의해 다수의 거울소자(1)를 동시에 제조하고 거울소자(1)의 제조 비용을 저감시키는 것이 가능하다. 한편 거울소자(1)의 제조공정은 위 내용에 한정되는 거이 아니고, 예를 들면, 레이저가공이나 초음파가공 등에 의해 형성하거나 한 개씩 형성해도 무관하다.

제어회로(14)는, 거울소자(1)의 전극패드(7b)의 전위를 주기적으로 변경해서 수직형 콤(5)에 펄스전압을 인가하고 거울소자(1)를 구동시킨다. 주파수조정부(15), 전압조정부(16) 및 듀티비 조정부(17)는 각각 거울소자(1)에 인가되는 펄스 전압의 주파수, 펄스전압의 진폭이 되는 전압치, 펄스전압의 듀티비를 변경하는 기능을 갖는다. 실시형태에 있어서 요동검출부(19)는 와이어 본드 등에 의해 검출 전극부(4c)에 접속된다. 상기 요동검출부(19)는 가동판(2)의 요동시에 검출전극부(4c)의 콤형 전극(4d)과 가동판(2)의 콤형 전극(2b)와의 사이의 정전용량을 검지하고 제어회로(14)에 입력한다. 즉 제어회로(14)는 요동검출부(19)가 검출하는 정전용량이 가장 커졌을 때, 가동판(2)의 자세가 거의 수평으로 양 콤형 전극(2b,4d)간의 「중첩」이 최대 상태라고 하고 가동판(2)의 위상을 검출하도록 구성된다.

광원부(30)는, 레이저 다이오드 소자와 렌즈 등으로 구성되고 광(L)을 광스캐닝장치(10)의 거울막(2a) 상부로 향해 출사하도록 배치된다. 광원구동부(40)는제어회로(14)로부터 외부로부터의 영상데이터에 근거하는 영상신호가 송출되면, 상기 영상신호에 따라 광원부(30)에 전압을 인가하고 광원부(30)로부터 거울소자(1)에 광(L)을 출사시킨다. 즉 광원부(30)는 제어회로(14)의 제어에 따라 광원구동부(40)에 의해 전압이 인가되어 광(L)을 출사한다. 실시형태에 있어서 제어회로(14)는 외부로부터의 영상 데이터에 따라 거울소자(1)에 인가하는 펄스전압에 동기한 영상신호를 생성하고 광원부(30)로부터의 광(L)의 출사를 제어한다. 이것에 의해 거울소자(1)의 가동판(2)의 요동에 맞추어 광원부(30)로부터 광(L)을 출사시키고 거울소자(1)에 의해 광(L)을 외부투영면 상으로 주사시켜서 외부투영 면에 영상S(도1 참조)가 투영된다.

상기와 같이 구성된 영상표시장치(100)의 동작을 도4를 참조해 설명한다. 도4는 거울소자(1)의 정상 구동시에 있어서 가동판(2)의 수평면으로부터의 편차각과, 펄스전압과, 요동검출부(19)가 검출하는 정전용량과, 광원구동부(40)가 광원부(30)를 구동할 때의 영상신호와의 관계를 시간경과와 함께 나타낸다. 도면의 상 부에는 각 시점에 있어서 수직형 콤(5)의 콤형 전극(2b,4d)이 도시된다.

거울소자(1)의 가동판(2)은 제어회로(14)로부터 구형파(矩形波) 펄스전압이 인가되어 수직형 콤(5)이 소정의 구동 주파수로 구동력을 발생해 구동된다. 이 때 펄스전압은 소정의 기준 구동전위(예를 들면, 수십 볼트)로 되고 수직형 콤(5)의 두 개의 콤형 전극(4d)의 전위가 동시에 기준 구동 전압까지 변화한다. 이것에 의해 발생하는 정전기력에 의해 가동판(2)의 양단부에 설치된 2개의 콤형 전극(2b)이 동시에 각각 대향하는 콤형 전극(4d)으로 이끌려진다.

상기 가동판(2)은 일반적으로 많은 경우, 성형시에 치수 오차 등이 생기는 것으로, 정지상태에서도 가동판(2)가 수평 자세가 아니고, 기울어진 상태이다. 정지상태로부터에 있어서도 수직형 콤(5)이 구동되면, 가동판(2)에 수직인 방향의 구동력이 더해져, 가동판(2)이 토션스프링(3)을 회전축으로 해서 회동한다. 그리고, 가동판(2)이 콤형 전극(2b,4d)이 서로 겹치는 자세가 되었을 때에 수직형 콤(5)으로의 전압인가를 정지해 구동력을 해제하면, 가동판(2)은 관성력에 의해 토션스프링(3)을 비틀면서 회동을 계속한다. 그리고 가동판(2)의 회동방향으로의 관성력과 토션스프링(3)의 복원력이 동일해졌을 때 가동판(2)의 그 방향으로의 회동이 정지한다(도면의 시각 t1, t3,…).

이 때 수직형 콤(5)이 다시 구동되고 토션스프링(3)의 복원력과 수직형 콤(5)의 구동력에 의해, 가동판(2)이 이전 방향과는 반대 방향에의 회동을 개시한다. 그리고 다시 가동판(2)은 콤형 전극(2b,4d)이 서로 겹치는 자세가 되면 수직형 콤(5)에 의한 구동력이 해제되어(시각 t0, t2, t4, …), 가동판(2)이 관성력에 의해 회동을 계속한다. 가동판(2)은, 상기과 같이 수직형 콤(5)의 구동력과 토션스프링(3)의 복원력에 의한 회동을 반복해 요동한다. 수직형 콤(5)은, 가동판(2)와 토션스프링(3)에 의해 구성되는 진동계의 공진 주파수의 약 2배의 주파수의 전압이 인가되어 구동된다. 상기 구동에 의해 가동판(2)은 공진현상을 수반해 구동되어 상기 요동각이 커진다.

본 실시형태에 있어서, 영상신호는 펄스신호에 동기되도록 이루어진 구성에서 펄스신호에 동기되고 광원부(30)로부터 광이 출사되도록 구성된다. 즉 제어회즉, 제어회로(14)는 가동판(2)의 요동의 각가속도의 변화가 적어지는 시간에 광원구동부(40)에 영상신호를 발신하고 광원부(30)로부터 광(L)을 출사시키도록 제어한다. 영상신호는 수직형 콤(5)으로의 전압인가가 개시되는 것으로부터 소정 시간후 즉 도1의 시각 t1, t3,…로부터 소정 시간 후에 광원구동부(40)에 발신된다. 상기 발신에 의해 상기 영상표시장치(100)는 외부투영면의 적절한 위치에 적절한 크기로 영상 S를 투영시키도록 구성된다.

여기서, 본 실시형태에 있어서 제어회로(14)는 요동검출부(19)에 의해 검출되는 가동판(2)의 요동에 따르고, 주파수조정부(15), 전압조정부(16) 듀티비 조정부(17)를 제어하고 거울소자(1)에 인가하는 펄스전압의 주파수, 전압, 듀티비를 조정한다. 이하에 거울소자(1)의 구동시에 제어회로(14)가 실시하는 제어의 일례에 대해 설명한다.

제어회로(14)는, 도1의 시각 t0, t2, t4,… 와 같이 가동판(2)의 편차각이 0이며 콤형 전극(2b,4d)가 서로 약어 서로 겹치는 자세일 때, 요동검출부(19)에 의 해 정전용량의 피크치를 검출한다. 상기 검출에 의해 제어회로(14)는 가동판(2)의 요동시의 위상을 검출한다. 여기서, 가동판(2)의 위상이, 펄스전압의 위상과 비교하고 영상을 적정하게 투영 가능해지는 소정의 위상차와 차이가 있으면 제어회로(14)는, 듀티비 조정부(17)를 제어한다. 상기 제어는 가동판(2)과 펄스전압과의 위상차가 소정 위상차가 되도록 보정하며, 도면의 점선으로 도시된 바와 같이 펄스전압의 듀티비를 증감시킨다. 환언하면 제어회로(14)는 펄스전압의 위상 즉 영상신호의 타이밍과 가동판(2) 위상에 따라 듀티비 조정부(17)를 제어하고 펄스전압의 듀티비를 조정한다.

또한 제어회로(14)는 이 때의 듀티비의 변경량에 아울러, 전압조정부(16)를 제어하고 미리 설정되어 있는 소정의 보정량만 펄스전압의 전압치를 증가시킨다. 또한 위상차에 더해 가동판(2)의 요동의 주파수도 소정의 주파수로부터 차이가 나는 경우에는, 제어회로(14)는 주파수조정부(15)도 제어하고, 듀티비, 전압에 더하고 펄스전압의 주파수의 변경도 실시해서 가동판(2)의 요동이 소정의 주파수가 되도록 제어한다.

이와 같이 듀티비 등이 변경된 결과, 수직형 콤(5)으로의 전압인가 타이밍과 인가전압 등이 변화하기 때문에 가동판(2)의 요동의 위상은 변화한다. 본 실시형태에 있어서 가동판(2)의 요동시의 위상을 검출하고 이것에 따라 상기 위상차가 소정 위상차가 되는 것과 같이 펄스전압의 듀티비, 전압을 변경하는 피드백제어를 행한다. 이와 같이 피드백제어를 하는 것에 의해 영상신호의 위상과 가동판(2)의 요동의 위상을 다시 동기 시키는 것이 가능하고 적절한 영상을 표시하게 하는 것이 가능하다.

여기서, 듀티비를 크게하면 가동판(2)의 편차각이 0이 된 후에 콤형 전극(2b,4d)이 서로 이격되도록 회동하는 기간(도면의 t2, t4 이후, 음영기간(shaded time))에도 수직형 콤(5)으로의 전압인가가 이루어지게 된다. 이와 같은 경우 가동판(2)의 요동을 방해하는 방향으로 수직형 콤(5)의 구동력이 작용하고 가동판(2)의 편차각의 감소하는 것이 발생할 수 있다. 한편 듀티비를 작게하면 콤형 전극(2b,4d)이 서로 가까워지도록 회동하는 기간(도면의 t2, t4 이전)에 수직형 콤(5)으로의 전압인가가 해제된다. 이것에 의해 가동판(2)의 요동을 가속시키는 방향으로 작용하는 구동력이 적게되고 가동판(2)의 편차각의 감소가 발생할 수 있다. 본 실시형태에 있어서 보정해야 할 위상차가 크고, 이와 같이 듀티비를 크게 변화시킬 필요가 있을 때도, 상술한 바와 같이 제어회로(14)가 펄스전압의 전압도 변경하는 것으로 가동판(2)의 편차각을 유지할 수 있다. 또한 제어회로(14)가 듀티비를 변경시켰을 때에 동시에 변경하는 펄스전압의 값 등은, 예를 들면, 미리 실험적으로 요구되어 정해져 있으면 바람직하고 제어하는 정도를 사용자 등이 지정할 수 있도록 구성되어 있는 것도 바람직하다.

또한 상술한 바와 같이 본 발명에 있어서 실제 가동판(2)의 요동에 따라 제어회로(14)가 펄스전압의 듀티비 및 전압 등을 조정하고 가동판(2)의 요동에 대해 전압인가 시기와 전압을 변경시키는 것이 가능하다. 가동판(2)을 광원부(30)로부터 입사되는 광을 적절하게 반사시키는 것이 가능한 소정의 위상으로 요동시키는 것이 가능하기 때문에 저절하게 영상을 표시하는 것이 가능하게 된다. 또한 거울 소자(1)를 특별한 구조로 형성하는 것이 필요하지 않고 제어회로(14)를 간단하게 제어해서 펄스전압의 듀티비와 전압의 변경만을 행하는 것이 간단한 구성만으로 이루어지고 가동판(2)의 요동각과 위상을 조정가능하게 하는 것이 가능하다. 따라서 영상표시장치(100)의 제조비용을 절감하는 것이 가능하다.

또한 본 발명은 상술한 실시형태의 구성으로 한정되는 것이 아니고 발명의 취지를 변경하지 않는 범위에서 적절하게 다양한 변형을 할 수 있다. 예를 들면 제어회로는 사용자로부터의 영상크기 설정 등의 지시에 따라 듀티비 조정부와 전압조정부, 주파수 조정부를 제어하고, 펄스전압의 듀티비와 전압 등을 변경하고 가동판(2)을 요동시키는 당해 지시를 반영시켜서 구성시키는 것도 바람직하다. 또한 예를 들면 듀티비 조정부와 전압조정부, 주파수조정부는 제어회로에 의해 제어에 의해 펄스전압의 듀티비 등을 변경하는 것에 한정하지 않고 외부로부터 전기회로의 저항치 등을 임의로 변경시키는 것에 의해 듀티비와 전압 등을 변경시켜서 구성되는 것도 바람직하다. 이러한 경우 예를 들면 영상표시장치의 조립공정에 있어서 검사자 등에 의해 실제로 영상을 표시시키면서 적절하게 영상을 표시가능하게 되도록 펄스신호의 듀티비 등의 조정을 행하는 것이 가능하게 된다. 따라서 비교적 영상표시장치의 제조비용을 저감시킨 구성에 의해 영상표시장치의 품질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한 예를 들면 광스캐닝장치의 가동판은 구형(矩形) 형상이 아니고 원형 등의 다른 형상이어도 바람직하다. 요동검출부는 상술한 것과 같은 정전용량을 검지하는 것에 한정하지 않고, 예를 들면 포토센서 등을 이용한 가동판의 요동각을 검 지하기도 하고 토션스프링의 왜곡으로부터 가동판의 요동각을 검지하는데 이용할 수 도 있다.

이와 같이 가동판의 요동각을 검지가능하게 구성시키는 경우에는 제어회로는 펄스전압의 듀티비와 전압을 변경시키는 것에 의해 가동판이 소정의 요동각으로 요동하도록 보다 확실하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 그리고 본 qkfaudds 가동판에 거울막을 형성한 광스캐너장치와, 광스캐너장치를 이용한 영상표시장치에만 적용되는 되는 것이 아니고 수직형 콤에 의해 요동구동되는 가동판을 갖는 가동구조체를 이용한 요동장치와, 그것을 탑재한 기기 등에 널리 적용 가능하다.

본 출원은 일본국 특허출원2007-137195에 기초한 것으로 출원의 내용은 상기 특허출원의 명세서 및 도면을 참조하면 결과적으로 본원발명에 포함되는 것이다.

참고로 본 발명의 구체적인 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

Claims

가동판과, 상기 가동판을 요동자재로 축지하는 토션스프링(torsion spring)과, 상기 토션스프링을 지지하는 프레임부와, 상기 가동판의 일부 및 상기 가동판에 대행하는 상기 프레임부에 상호 맞물리도록 형성된 다수의 콤형 전극으로 이루어진 수직형 콤을 구비한 가동구조체와;

상기 수직형 콤의 상기 가동판측의 콤형 전극과 상기 프레임부 측의 콤형 전극과의 사이에 펄스전압을 인가하는 전압인가수단과;를 구비하는 요동장치에 있어서,

상기 가압인가수단은 상기 수직형 콤에 인가되는 펄스전압의 듀티비를 조정하는 듀티비 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 요동장치.
제1항에 있어서,

상기 가동판의 요동을 검출하는 요동검출수단을 부가하여 구비하고, 상기 요동검출수단에 의해 검출된 가동판의 요동에 따라 상기 듀티비 조정수단을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 요동장치.
제2항에 있어서,

상기 전압인가수단은 상기 펄스전압의 전압과 주파수를 제어하는 제어수단을 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 요동장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요동장치의 가동판은 거울을 구비하고, 상기 거울에 입사한 광을 주사하는 것을 특징으로 하는 광스캐닝장치.
제4항에 기재된 광스캐닝장치와, 영상신호에 따라 상기 광스캐닝장치에 광을 입사시키는 광원부를 구비하고 상기 광원부로부터 입사된 광을 상기 광스캐닝장치에 의해 반사시키는 것으로 영상을 표시하는 영상표시장치에 있어서,

상기 영상신호의 타이밍에 따라 상기 듀티비 조정수단을 제어하고 펄스전압의 듀티비를 조정하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
가동판과, 상기 가동판을 요동자재로 축지하는 토션스프링(torsion spring)과, 상기 토션스프링을 지지하는 프레임부와, 상기 가동판의 일부 및 상기 가동판에 대행하는 상기 프레임부에 상호 맞물리도록 형성된 다수의 콤형 전극으로 이루어진 수직형 콤을 구비한 가동구조체를 가지고, 상기 가동판을 상기 수직형 콤의 상기 가동판 측의 콤형 전극과 상기 프레임부 측의 콤형 전극과의 사이에 펄스전압을 인가하는 것에 의해 요동구동시키는 요동장치의 제어방법에 있어서,

상기 펄스전압의 듀티비를 조정하는 것에 의해 상기 가동판의 요동시의 상기 수직형 콤으로의 전압인가기간을 변경하고 상기 가동판의 요동 위상을 변경시키는 것을 특징으로 하는 요동장치의 제어방법.