WO2016158099A1 - 光走査制御装置 - Google Patents

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WO2016158099A1
WO2016158099A1 PCT/JP2016/055392 JP2016055392W WO2016158099A1 WO 2016158099 A1 WO2016158099 A1 WO 2016158099A1 JP 2016055392 W JP2016055392 W JP 2016055392W WO 2016158099 A1 WO2016158099 A1 WO 2016158099A1
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light detection
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deflection angle
optical scanning
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祐司 木村
利一郎 日比谷
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ミツミ電機株式会社
祐司 木村
利一郎 日比谷
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Definitions

  • the present invention relates to an optical scanning control device.
  • the optical scanning control device includes first detection means for directly detecting light emitted from the light source without going through the optical system, and second detection means for detecting light emitted from the light source through the optical system. .
  • abnormality determination etc. can be performed based on the combination of the detection result of a 1st detection means and a 2nd detection means (for example, refer patent document 1).
  • a displacement sensor that detects the tilt of the mirror that scans the light is provided in the optical scanning unit that scans the laser beam. Swing angle control is performed.
  • This invention is made in view of said point, and makes it a subject to provide the optical scanning control apparatus which can perform exact deflection angle control.
  • the optical scanning control device (1) includes a scanning unit (310) that scans light emitted from lasers (211R, 211G, and 211B) according to a video signal and forms an image on a screen (50), and the scanning unit.
  • an optical scanning control device capable of performing accurate deflection angle control.
  • 1 is an external view (part 1) illustrating an optical scanning control device according to an embodiment; 1 is an external view (part 1) illustrating an optical scanning control device according to an embodiment; It is an external view (the 2) which illustrates the optical scanning control apparatus which concerns on this Embodiment. It is an external view (the 2) which illustrates the optical scanning control apparatus which concerns on this Embodiment. It is an example of the flowchart of deflection angle control in the optical scanning control apparatus which concerns on this Embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an optical scanning control apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an optical scanning unit constituting the optical scanning control device.
  • 3A, 3B, 4A, and 4B are external views illustrating the optical scanning control device according to this embodiment.
  • the optical scanning control device 1 includes a circuit unit 10, a light source unit 20, an optical scanning unit 30, an optical unit 40, a screen 50, and light detection sensors 61 and 62 as main components. Is stored in the housing 100.
  • the optical scanning control device 1 is, for example, a laser scanning projector.
  • the circuit unit 10 is a part that controls the light source unit 20 and the optical scanning unit 30, and can be configured by, for example, a system controller 11, a CPU (Central Processing Unit) 12, various driving circuits, and the like.
  • the system controller 11 and the CPU 12 are configured to be capable of bidirectional information transmission.
  • the light source unit 20 includes an LD module 21, a temperature control unit 22, a temperature sensor 23, and a neutral density filter 24.
  • the LD module 21 is a light amount detection sensor that monitors the light amounts of the lasers 211R, 211G, and 211B, and the lasers 211R, 211G, and 211B that change the amount of light emitted according to the current value (immediately after laser light emission). 215 and the like.
  • the laser 211R is, for example, a red semiconductor laser, and can emit light having a wavelength ⁇ R (for example, 640 nm).
  • the laser 211G is, for example, a green semiconductor laser, and can emit light having a wavelength ⁇ G (for example, 530 nm).
  • the laser 211G is, for example, a blue semiconductor laser, and can emit light having a wavelength ⁇ B (for example, 445 nm).
  • As the light quantity detection sensor 215, for example, a photodiode or the like can be used.
  • the light amount detection sensor 215 can be arranged at an arbitrary position where the light amount before scanning by the optical scanning unit
  • the temperature control unit 22 can control the lasers 211R, 211G, and 211B to a predetermined temperature.
  • the temperature sensor 23 can detect the temperatures of the lasers 211R, 211G, and 211B.
  • a Peltier element can be used.
  • a thermistor can be used.
  • the optical scanning unit 30 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) that drives the mirror 310 with a piezoelectric element.
  • the mirror 310 reflects the light (combined light) emitted from the lasers 211R, 211G, and 211B, scans the incident light in two dimensions in the horizontal and vertical directions according to the video signal, and couples it to the screen 50. It functions as scanning means for imaging.
  • the mirror 310 is supported from both sides by torsion beams 331 and 332 constituting an axis (vertical axis for horizontal oscillation).
  • Drive beams 351 and 352 are provided in pairs so as to sandwich the mirror 310 in a direction orthogonal to the torsion beams 331 and 332.
  • the mirror 310 can be swung around the axis with the torsion beams 331 and 332 as axes.
  • the direction in which the mirror 310 swings about the axes of the torsion beams 331 and 332 is hereinafter referred to as the horizontal direction.
  • the horizontal displacement sensor 391 is a sensor that detects the horizontal tilt of the mirror 310 when the mirror 310 is oscillating in the horizontal direction.
  • driving beams 371 and 372 are provided in pairs outside the driving beams 351 and 352.
  • the piezoelectric element formed on each surface of the drive beams 371 and 372 can swing the mirror 310 in the vertical direction, which is a direction orthogonal to the horizontal direction.
  • the vertical displacement sensors 395 and 396 are sensors that detect the vertical inclination of the mirror 310 in a state where the mirror 310 is swinging in the vertical direction.
  • the optical scanning unit 30 is mounted on a ceramic package together with a drive circuit and the like, and is covered with a ceramic cover.
  • the optical unit 40 is an optical system for projecting the light scanned by the light scanning unit 30 onto the screen 50.
  • the reflection mirror 41, the reflection mirror 42, the reflection mirror 43, and the concave surface It can be configured including the mirror 44 and the like.
  • the light incident on the optical unit 40 from the optical scanning unit 30 is converted into substantially parallel light by the concave mirror 44 and forms an image on the screen 50, and an image corresponding to the video signal is drawn on the screen 50.
  • the screen 50 preferably has a function (such as a microlens array) that removes noise in a granular image called speckle.
  • the light detection sensors 61 and 62 are arranged at arbitrary positions where the light after being scanned by the light scanning unit 30 can be detected.
  • As the light detection sensors 61 and 62 for example, a photodiode or the like can be used.
  • the light detection sensor 61 is a typical example of the first light detection means according to the present invention
  • the light detection sensor 62 is a typical example of the second light detection means according to the present invention.
  • the system controller 11 can control the deflection angle of the mirror 310.
  • the system controller 11 monitors, for example, the horizontal and vertical inclinations of the mirror 310 obtained by the horizontal displacement sensor 391 and the vertical displacement sensors 395 and 396 via the buffer circuit 13, and sends an angle control signal to the mirror drive circuit 14.
  • the mirror drive circuit 14 supplies a predetermined drive signal to the drive beams 351 and 352 and the drive beams 371 and 372 based on the angle control signal from the system controller 11 to drive (scan) the mirror 310 at a predetermined angle. can do.
  • the system controller 11 can supply a digital video signal to the laser drive circuit 15, for example.
  • the laser drive circuit 15 supplies a predetermined current to the lasers 211R, 211G, and 211B based on the video signal from the system controller 11. Accordingly, the lasers 211R, 211G, and 211B emit red, green, and blue light modulated according to the video signal, and a color image can be formed by combining these light.
  • the CPU 12 can monitor the amount of light emitted from the bases of the lasers 211R, 211G, and 211B (immediately after the laser light is emitted) by the output of the light amount detection sensor 215 and supply a light amount control signal to the LD module 21, for example.
  • the lasers 211 ⁇ / b> R, 211 ⁇ / b> G, and 211 ⁇ / b> B are current-controlled so as to obtain a predetermined output (light quantity) based on the light quantity control signal from the CPU 12.
  • the light amount detection sensor 215 can include three sensors that independently detect the emitted light amounts of the lasers 211R, 211G, and 211B.
  • the light amount detection sensor 215 may be composed of only one sensor.
  • the emitted light amounts of the lasers 211R, 211G, and 211B can be controlled by sequentially emitting the lasers 211R, 211G, and 211B and sequentially detecting them with one sensor.
  • the CPU 12 can monitor the temperatures of the lasers 211 R, 211 G, and 211 B based on the output of the temperature sensor 23 and supply a temperature control signal to the temperature control circuit 16. Then, the temperature control circuit 16 supplies a predetermined current to the temperature control unit 22 based on the temperature control signal from the CPU 12. Thereby, the temperature control part 22 is heated or cooled, and it can control so that each laser may become predetermined
  • the light of each wavelength emitted from the lasers 211R, 211G, and 211B is synthesized by a dichroic mirror or the like, is reduced to a predetermined light quantity by the neutral density filter 24, and enters the mirror 310.
  • the mirror 310 scans incident light two-dimensionally, and the scanning light is irradiated onto the screen 50 via the optical unit 40, and a two-dimensional image is formed on the screen 50.
  • the functions of the light detection sensors 61 and 62 will be described later.
  • the swing angle control of the mirror 310 is performed by the system controller 11 based on the output values of the horizontal displacement sensor 391 and the vertical displacement sensors 395 and 396.
  • the horizontal displacement sensor 391 and the vertical displacement sensors 395 and 396 have temperature characteristics, or when the deflection angle fluctuates due to aging, aging, and other factors, the horizontal displacement sensor 391 and the vertical displacement sensors 395 and 396 It is not possible to accurately control the deflection angle only with the information from. In particular, if the information from the horizontal displacement sensor 391 is inaccurate, accurate deflection angle control cannot be performed, causing a problem that the width of the image drawn on the screen 50 is not constant.
  • the optical scanning control device 1 is provided with light detection sensors 61 and 62 for detecting light after being scanned by the light scanning unit 30.
  • the detection results of the light detection sensors 61 and 62 are input to the CPU 12, the necessary angle control amount is calculated by the CPU 12, and the calculation result is sent to the system controller 11.
  • the system controller 11 can supply an angle control signal to the mirror drive circuit 14 based on information from the CPU 12. Thereby, even when the horizontal displacement sensor 391 has temperature characteristics, the accurate angle of the mirror 310 in the horizontal direction can be detected, so that the accurate swing angle control of the mirror 310 in the horizontal direction can be performed.
  • FIG. 5 is an example of a flowchart of deflection angle control using the light detection sensors 61 and 62.
  • the CPU 12 calculates an expected deflection angle of the mirror 310.
  • step S ⁇ b> 502 the CPU 12 causes the laser to emit light, and measures the time difference between the output (pulse signal) of the light detection sensor 61 and the output (pulse signal) of the light detection sensor 62. Convert to deflection angle. Since the purpose is to actually measure the time difference between the output of the light detection sensor 61 and the output of the light detection sensor 62, the CPU 12 does not have to emit all of the lasers 211R, 211G, and 211B, and any one of them. What is necessary is just to make the above light-emit.
  • the light detection sensors 61 and 62 are disposed between the mirror 310 of the light scanning unit 30 and the screen 50. Since the laser beam L for detecting the deflection angle is irrelevant to the image, the light detection sensors 61 and 62 are preferably provided with covers 121 and 122 for preventing stray light.
  • FIG. 6B schematically shows an image drawn on the screen 50.
  • Hb and Vb shown in gray are a horizontal blanking interval and a vertical blanking interval, respectively. Since the horizontal blanking section Hb and the vertical blanking section Vb are blocked by the casing 100, the image that is actually drawn on the screen 50 can be visually recognized only in the area A surrounded by the dotted line.
  • the image drawn on the screen 50 is affected. Without giving, the output of the light detection sensors 61 and 62 can be actually measured.
  • the light detection sensors 61 and 62 are preferably arranged in the vertical blanking section excluding the horizontal blanking section.
  • the reason why it is not preferable to arrange the light detection sensors 61 and 62 in the horizontal blanking interval is that the horizontal blanking interval is close to the turning point of the sine wave of the drive waveform (because the scanning speed is slow), and the detection accuracy is lowered. is there.
  • the laser light L passes over the light detection sensors 61 and 62.
  • the outputs of the light detection sensors 61 and 62 at the time are shown in FIG. The same applies to the case where the light detection sensors 61 and 62 are arranged in the upper vertical blanking section Vb excluding the horizontal blanking section Hb.
  • M is the driving waveform
  • S 1 of the mirror 310 is section optical detection sensor 61 detects the swing angle
  • S 2 represents a section where the light detecting sensor 62 detects the deflection angle.
  • Driving it to emit a laser beam in the waveform timing T 1 where M overlaps the section S 1 the output P 1 from the light detection sensor 61 in synchronism with the timing T 1 is (pulse) is output.
  • the laser beam is emitted at the timing T 2 when the drive waveform M overlaps the section S 2 , whereby the output P 2 (pulse) is output from the light detection sensor 62 in synchronization with the timing T 2 .
  • CPU12 is actually measuring the time difference tau between the output P 2 output P 1 and the light detecting sensor 62 of the optical detection sensor 61, calculates the actual deflection angle from the measured time difference tau. Since the light detecting sensor 61 and 62 are arranged in a vertical blanking interval Vb, from the timing T 1 to T 2, it may be continuously emitting a laser beam.
  • phase difference ⁇ phase difference ⁇
  • the driving waveform for example, M in FIG. 7
  • the frequency of the horizontal drive waveform is f [Hz]
  • the drive frequency f is controlled by the system controller 11 so as to be an optimum frequency (resonance frequency of the mirror 310). Is a known value.
  • the light detection sensors 61 and 62 have a fixed phase difference with respect to the horizontal driving waveform (sine wave).
  • the phase difference ⁇ is The half cycle is ⁇ [rad].
  • the light detection sensors 61 and 62 are not installed at the limit of the amplitude of the sine wave. This is because if the light detection sensors 61 and 62 are installed at the limit of the amplitude of the sine wave, the laser beam does not pass through the light detection sensors 61 and 62 when the angle of view becomes narrow, and nothing can be detected.
  • ⁇ OPT (1 / f) ⁇ ( ⁇ OPT / 2 ⁇ ). This equation indicates that the phase difference ⁇ can be obtained by actually measuring the time difference ⁇ . Note that ⁇ OPT corresponds to the expected deflection angle described in step S501.
  • the actual deflection angle (phase difference ⁇ ) can be calculated from the measured time difference ⁇ .
  • the above calculation method is an example and is not limited to this calculation method.
  • step S503 the CPU 12 calculates a difference between the expected deflection angle calculated in step S501 and the actual deflection angle calculated in step S502 (a deflection angle converted from a time difference). .
  • step S504 the CPU 12 calculates an angle control amount such that the difference calculated in step S503 is zero (the converted deflection angle matches the expected deflection angle), and the calculation result is the system controller. 11
  • step S ⁇ b> 505 the system controller 11 supplies the changed angle control signal to the mirror drive circuit 14 based on information from the CPU 12.
  • the mirror drive circuit 14 supplies a predetermined drive signal to the drive beams 351 and 352 based on the angle control signal from the system controller 11, and drives the mirror 310 to a predetermined angle.
  • the mirror 310 is controlled so that the deflection angle becomes small.
  • the phase difference ⁇ ⁇ ⁇ OPT the swing angle is controlled to be large.
  • the optical detection sensors 61 and 62 are arranged at a stage after the optical scanning unit 30, so that the horizontal direction of the mirror 310 is accurately determined based on the outputs of the optical detection sensors 61 and 62.
  • the deflection angle can be detected. Therefore, even when the horizontal displacement sensor 391 has temperature characteristics, the horizontal deflection angle control of the mirror 310 can be accurately performed using the outputs of the light detection sensors 61 and 62. As a result, an image having a certain width can be drawn on the screen 50 without depending on the temperature or the like.
  • more accurate deflection angle control can be performed by using the control using the light detection sensors 61 and 62 together with the control using the horizontal displacement sensor 391 and the vertical displacement sensors 395 and 396.
  • the ambient temperature is detected by a temperature sensor, and when the temperature is close to room temperature, control using the horizontal displacement sensor 391 and the vertical displacement sensors 395 and 396 is executed, and when the temperature change from room temperature increases, the light detection sensor A method of switching to control using 61 and 62 and vertical displacement sensors 395 and 396 can be considered.
  • control using the horizontal displacement sensor 391 is not performed, and control using only the light detection sensors 61 and 62 and the vertical displacement sensors 395 and 396 is also possible. Also in this case, it is possible to accurately control the deflection angle of the mirror 310 in the horizontal direction, and an image having a certain width can be drawn on the screen 50 without depending on the temperature or the like.
  • the light detection sensors 61 and 62 may be arranged at any position as long as the light after being scanned by the light scanning unit 30 can be detected. However, since the locus of the laser beam deviates from the sine wave at the subsequent stage (on the screen 50 side) from the reflecting mirror 41 shown in FIG. 3B, the calculation for compensation becomes complicated. Therefore, the light detection sensors 61 and 62 are preferably disposed between the light scanning unit 30 and the reflection mirror 41 to detect light before entering the optical unit 40.
  • the optical scanning control device 1 can be mounted on a vehicle, and the operating temperature range in that case is assumed to be, for example, about ⁇ 40 ° C. to 85 ° C. Therefore, the relationship between the temperature in the range of ⁇ 40 ° C. to 85 ° C. and the horizontal deflection angle was measured. The results are shown in Table 1. Table 1 is shown in a graph in FIG.
  • the width of the image drawn on the screen 50 of the optical scanning control device 1 expands and contracts depending on the temperature, as shown in FIG. That is, if the width of the image at 25 ° C. is the reference size, in this example, the width of the image at ⁇ 40 ° C. is reduced by 6.3% on both sides due to the decrease of the deflection angle, and becomes 87.4% of the reference size. . Further, the width of the image at 85 ° C. is increased by 2.9% on both sides due to the increase of the deflection angle, and becomes 105.8% of the reference size.
  • the image width at ⁇ 40 ° C. and the image width at 85 ° C. are approximately the same as the image width at 25 ° C. (reference size). Can be compensated for.
  • the light detection sensors 61 and 62 In order to realize such compensation, it is necessary to detect the deflection angle of the mirror 310 corresponding to the image width (minimum image width) assumed at ⁇ 40 ° C. by the light detection sensors 61 and 62. is there. Therefore, the light detection sensors 61 and 62 must be arranged within the range of the deflection angle of the mirror 310 corresponding to the image width assumed at ⁇ 40 ° C.
  • the arrangement interval between the light detection sensor 61 and the light detection sensor 62 is narrow, the measurement resolution of the time difference ⁇ shown in FIG. 7 is lowered, and therefore the arrangement interval between the light detection sensor 61 and the light detection sensor 62 is as wide as possible. Is preferred.
  • the light detection sensors 61 and 62 have the vibration of the mirror 310 corresponding to the assumed image width (assumed minimum image width) at ⁇ 40 ° C. It is optimal to dispose the corners at positions farthest from each other in the width direction of the image within a range where the corner can be detected (about 88% of the reference size).
  • the width of the image at ⁇ 40 ° C. is about 88% of the reference size
  • light detection is performed when the width of the image drawn on the screen 50 at the predetermined temperature (25 ° C.) is 100.
  • the sensors 61 and 62 are optimally arranged at 44 positions on the left and right from the center of the image.
  • the optical scanning control device according to the present invention is applied to a laser scanning projector.
  • the light detection sensors 61 and 62 are used for measuring the time difference of the scanning light. In addition to this, either one or both of the light detection sensors 61 and 62 are used for light amount detection. Also good. In this case, based on the output of the sensor for detecting the amount of light, it is possible to control to keep the amount of laser light after scanning by the optical scanning unit 30 constant. As a result, the amount of laser light including fluctuations in the characteristics of the neutral density filter 24 and the optical scanning unit 30 can be controlled, so that the correct amount of light necessary for an image actually displayed on the screen 50 can be controlled, and more precise. Color balance can be obtained.

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Abstract

　本光走査装置は、レーザから出射された光を映像信号に応じて走査し、スクリーンに結像させる走査手段と、前記走査手段で走査した後の光を検出する第１の光検出手段と、前記走査手段で走査した後の光を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段の出力と前記第２の光検出手段の出力との時間差に基づいて、前記走査手段の振れ角を制御する制御手段と、を有する。

Description

光走査制御装置
　本発明は、光走査制御装置に関する。
　レーザ光を走査して画像を表示する光走査制御装置が知られている。この光走査制御装置は、光源から発せられる光を光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、光源から発せられる光を光学系を介して検出する第２検出手段とを備えている。そして、第１検出手段と第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定等を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－１１８５２号公報
　ところで、レーザ光を走査する光走査制御装置では、例えば、レーザ光を走査する光走査部に光を走査するミラーの傾き具合を検出する変位センサを設け、変位センサの出力に基づいて、ミラーの振れ角制御を行っている。
　しかしながら、変位センサに温度特性がある場合や、経年、経時変化等がある場合には、正確な振れ角制御ができないという問題があった。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、正確な振れ角制御を行うことが可能な光走査制御装置を提供することを課題とする。
　本光走査制御装置（１）は、レーザ（２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂ）から出射された光を映像信号に応じて走査し、スクリーン（５０）に結像させる走査手段（３１０）と、前記走査手段（３１０）で走査した後の光を検出する第１の光検出手段（６１）と、前記走査手段（３１０）で走査した後の光を検出する第２の光検出手段（６２）と、前記第１の光検出手段（６１）の出力と前記第２の光検出手段（６２）の出力との時間差（τ）に基づいて、前記走査手段（３１０）の振れ角を制御する制御手段（１２）と、を有することを要件とする。
　なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
　開示の技術によれば、正確な振れ角制御を行うことが可能な光走査制御装置を提供できる。
本実施の形態に係る光走査制御装置を例示するブロック図である。 光走査制御装置を構成する光走査部を例示する平面図である。 本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図（その１）である。 本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図（その１）である。 本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図（その２）である。 本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図（その２）である。 本実施の形態に係る光走査制御装置における振れ角制御のフローチャートの一例である。 光検出センサの配置とレーザを発光させるタイミングについて説明する図である。 光検出センサの配置とレーザを発光させるタイミングについて説明する図である。 光検出センサの出力波形等を例示する図である。 温度と水平方向の振れ角との関係を例示する図である。 温度に依存して画像の幅が伸縮する様子を説明する図である。 光検出センサの最適な配置について説明する図である。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　図１は、本実施の形態に係る光走査制御装置を例示するブロック図である。図２は、光走査制御装置を構成する光走査部を例示する平面図である。図３A、図３B、図４A及び図４Bは、本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図である。
　（光走査制御装置の概略構成）
　まず、図１～図４Bを参照して、光走査制御装置１の概略構成について説明する。光走査制御装置１は、主要な構成要素として、回路部１０と、光源部２０と、光走査部３０と、光学部４０と、スクリーン５０と、光検出センサ６１及び６２とを有し、これらは筐体１００に格納されている。光走査制御装置１は、例えば、レーザ走査型プロジェクタである。
　回路部１０は、光源部２０や光走査部３０を制御する部分であり、例えば、システムコントローラ１１やＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、各種駆動回路等により構成することができる。なお、システムコントローラ１１とＣＰＵ１２とは、双方向の情報伝達が可能に構成されている。
　光源部２０は、ＬＤモジュール２１と、温度制御部２２と、温度センサ２３と、減光フィルタ２４とを有する。
　ＬＤモジュール２１は、電流値に応じて出射する光量が変化するレーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂや、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの夫々の直近（レーザー光出射直後）の光量をモニタする光量検出センサ２１５等を備えている。レーザ２１１Ｒは、例えば、赤色半導体レーザであり、波長λＲ（例えば、６４０ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｇは、例えば、緑色半導体レーザであり、波長λＧ（例えば、５３０ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｇは、例えば、青色半導体レーザであり、波長λＢ（例えば、４４５ｎｍ）の光を出射することができる。光量検出センサ２１５としては、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。光量検出センサ２１５は、光走査部３０で走査する前の光量を検出できる任意の位置に配置することができる。
　温度制御部２２は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂを所定の温度に制御することができる。温度センサ２３は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの夫々の温度を検出することができる。温度制御部２２としては、例えば、ペルチェ素子を用いることができる。温度センサ２３としては、例えば、サーミスタを用いることができる。
　光走査部３０は、例えば、圧電素子によりミラー３１０を駆動させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）である。ミラー３１０は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂから出射された光（合成後の光）を反射させ、映像信号に応じて入射光を水平方向及び垂直方向の２次元に走査してスクリーン５０に結像させる走査手段として機能する。
　具体的には、図２に示すように、ミラー３１０は、軸（水平揺動用垂直軸）を構成する捻れ梁３３１及び３３２により両側から支持されている。捻れ梁３３１及び３３２と直交する方向に、ミラー３１０を挟むように、駆動梁３５１及び３５２が対をなして設けられている。駆動梁３５１及び３５２の夫々の表面に形成された圧電素子により、捻れ梁３３１及び３３２を軸として、ミラー３１０を軸周りに揺動させることができる。ミラー３１０が捻れ梁３３１及び３３２の軸周りに揺動する方向を、以後、水平方向と呼ぶ。駆動梁３５１及び３５２による水平駆動には、例えば共振振動が用いられ、高速にミラー３１０を駆動することができる。水平変位センサ３９１は、ミラー３１０が水平方向に揺動している状態におけるミラー３１０の水平方向の傾き具合を検出するセンサである。
　又、駆動梁３５１及び３５２の外側には、駆動梁３７１及び３７２が対をなして設けられている。駆動梁３７１及び３７２の夫々の表面に形成された圧電素子により、ミラー３１０を水平方向と直交する方向である垂直方向に揺動させることができる。垂直変位センサ３９５及び３９６は、ミラー３１０が垂直方向に揺動している状態におけるミラー３１０の垂直方向の傾き具合を検出するセンサである。なお、光走査部３０は、例えば、ユニット１５０（図３B参照）において、駆動回路等と共にセラミックパッケージに搭載され、セラミックカバーに覆われている。
　光学部４０は、光走査部３０に走査された光をスクリーン５０に投射するための光学系であり、例えば、図３B等に示すように、反射ミラー４１、反射ミラー４２、反射ミラー４３、凹面ミラー４４等を含んで構成することができる。光走査部３０から光学部４０に入射した光は、凹面ミラー４４により略平行光とされてスクリーン５０に結像し、スクリーン５０に映像信号に応じた画像が描画される。スクリーン５０は、スペックルと呼ばれる粒状に見える画像のノイズを除去する機能（マイクロレンズアレイ等）を備えていることが好ましい。
　光検出センサ６１及び６２は、光走査部３０で走査した後の光を検出できる任意の位置に配置されている。光検出センサ６１及び６２としては、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。なお、光検出センサ６１は本発明に係る第１の光検出手段の代表的な一例であり、光検出センサ６２は本発明に係る第２の光検出手段の代表的な一例である。
　（光走査制御装置の概略動作）
　次に、光走査制御装置１の概略動作について説明する。システムコントローラ１１は、例えば、ミラー３１０の振れ角制御を行うことができる。システムコントローラ１１は、例えば、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６で得られるミラー３１０の水平方向及び垂直方向の傾きをバッファ回路１３を介してモニタし、ミラー駆動回路１４に角度制御信号を供給することができる。そして、ミラー駆動回路１４は、システムコントローラ１１からの角度制御信号に基づいて、駆動梁３５１及び３５２、駆動梁３７１及び３７２に所定の駆動信号を供給し、ミラー３１０を所定角度に駆動（走査）することができる。
　又、システムコントローラ１１は、例えば、ディジタルの映像信号をレーザ駆動回路１５に供給することができる。そして、レーザ駆動回路１５は、システムコントローラ１１からの映像信号に基づいて、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂに所定の電流を供給する。これにより、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂが映像信号に応じて変調された赤色、緑色、及び青色の光を発し、これらを合成することでカラーの画像を形成することができる。
　ＣＰＵ１２は、例えば、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの根元（レーザー光出射直後）の出射光量を光量検出センサ２１５の出力によりモニタし、ＬＤモジュール２１に光量制御信号を供給することができる。レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂは、ＣＰＵ１２からの光量制御信号に基づいて、所定の出力（光量）になるように電流制御される。
　なお、光量検出センサ２１５は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの出射光量を独立に検出する３つのセンサを含む構成とすることができる。或いは、光量検出センサ２１５は、１つのセンサのみから構成してもよい。この場合には、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂを順次発光させて、１つのセンサで順次検出することで、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの出射光量の制御が可能となる。
　又、ＣＰＵ１２は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの温度を温度センサ２３の出力によりモニタし、温度制御回路１６に温度制御信号を供給することができる。そして、温度制御回路１６は、ＣＰＵ１２から温度制御信号に基づいて、温度制御部２２に所定の電流を供給する。これにより、温度制御部２２が加熱又は冷却され、各レーザが所定の温度になるように制御することができる。
　レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂから出射された各波長の光は、ダイクロイックミラー等により合成され、減光フィルタ２４により所定の光量に減光されてミラー３１０に入射する。ミラー３１０は、入射光を２次元に走査し、走査光は光学部４０を介してスクリーン５０に照射され、スクリーン５０に２次元像が形成される。なお、光検出センサ６１及び６２の機能については、後述する。
　（光走査部の振れ角制御）
　前述のように、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６の出力値に基づいて、システムコントローラ１１により、ミラー３１０の振れ角制御が行われている。しかしながら、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６に温度特性がある場合や、経年、経時変化、及び他の要因により振れ角が変動する場合は、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６からの情報だけでは正確な振れ角制御ができない。特に、水平変位センサ３９１からの情報が不正確であると、正確な振れ角制御ができず、スクリーン５０に描画される画像の幅が一定にならない問題が生じる。
　そこで、光走査制御装置１では、光走査部３０により走査した後の光を検出する光検出センサ６１及び６２を設けている。光検出センサ６１及び６２の検出結果はＣＰＵ１２に入力され、ＣＰＵ１２により必要な角度制御量が計算され、計算結果はシステムコントローラ１１に送られる。システムコントローラ１１は、ＣＰＵ１２からの情報に基づいて、ミラー駆動回路１４に角度制御信号を供給することができる。これにより、水平変位センサ３９１に温度特性がある場合等でもミラー３１０の水平方向の正確な角度を検出できるため、ミラー３１０の水平方向の正確な振れ角制御が可能となる。
　以下、図５～図７を参照しながら、光走査制御装置１における光検出センサ６１及び６２を用いた振れ角制御について更に詳しく説明する。図５は、光検出センサ６１及び６２を用いた振れ角制御のフローチャートの一例である。まず、ステップＳ５０１において、ＣＰＵ１２は、ミラー３１０の期待の振れ角を計算する。
　次に、ステップＳ５０２において、ＣＰＵ１２は、レーザを発光させ、光検出センサ６１の出力（パルス信号）と光検出センサ６２の出力（パルス信号）との時間差を実測し、実測した時間差をミラー３１０の振れ角に換算する。なお、光検出センサ６１の出力と光検出センサ６２の出力との時間差を実測することが目的であるから、ＣＰＵ１２は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂを全て発光させる必要はなく、何れか１つ以上を発光させればよい。
　ここで、図６Aと図６Bとを参照しながら、光検出センサ６１及び６２の配置と、ＣＰＵ１２がレーザを発光させるタイミングについて説明する。図６Aに示すように、光検出センサ６１及び６２は、光走査部３０のミラー３１０とスクリーン５０との間に配置されている。振れ角検出用のレーザ光Ｌは映像とは無関係であるため、光検出センサ６１及び６２には、迷光防止用の覆い１２１及び１２２を設けることが好ましい。
　図６Bでは、スクリーン５０に描画される画像等を模式的に示している。図６Bにおいて、グレーで示したＨｂ及びＶｂは、夫々、水平ブランキング区間及び垂直ブランキング区間である。水平ブランキング区間Ｈｂ及び垂直ブランキング区間Ｖｂは、筐体１００で遮られるため、実際にスクリーン５０に描画された画像として視認できるのは点線で囲んだ領域Ａ内のみである。
　そこで、図６Bのレーザ光Ｌの軌跡の中で、水平ブランキング区間Ｈｂ又は垂直ブランキング区間Ｖｂにおいて、振れ角検出用のレーザ光の発光を行えば、スクリーン５０に描画された画像に影響を与えることなく、光検出センサ６１及び６２の出力を実測することができる。
　特に、光検出センサ６１及び６２は、水平ブランキング区間を除く垂直ブランキング区間に配置することが好ましい。光検出センサ６１及び６２を水平ブランキング区間に配置すると好ましくない理由は、水平ブランキング区間は駆動波形の正弦波の折り返し点に近いため（走査スピードが遅いため）、検出精度が低下するからである。
　例えば、図６Bに示すように、水平ブランキング区間Ｈｂを除く下側の垂直ブランキング区間Ｖｂに光検出センサ６１及び６２を配置した場合に、レーザ光Ｌが光検出センサ６１及び６２上を通過したときの光検出センサ６１及び６２の出力を図７に示す。なお、水平ブランキング区間Ｈｂを除く上側の垂直ブランキング区間Ｖｂに光検出センサ６１及び６２を配置した場合も同様である。
　図７において、Ｍはミラー３１０の駆動波形、Ｓ１は光検出センサ６１が振れ角を検出する区間、Ｓ２は光検出センサ６２が振れ角を検出する区間を示している。駆動波形Ｍが区間Ｓ１と重なるタイミングＴ１でレーザ光を出射させることで、タイミングＴ１に同期して光検出センサ６１から出力Ｐ１（パルス）が出力される。又、駆動波形Ｍが区間Ｓ２と重なるタイミングＴ２でレーザ光を出射させることで、タイミングＴ２に同期して光検出センサ６２から出力Ｐ２（パルス）が出力される。
　ＣＰＵ１２は、光検出センサ６１の出力Ｐ１と光検出センサ６２の出力Ｐ２との時間差τを実測し、実測した時間差τから実際の振れ角を計算する。なお、光検出センサ６１及び６２は垂直ブランキング区間Ｖｂに配置されているため、タイミングＴ１からＴ２まで、レーザ光を連続的に出射させてもよい。
　ここで、時間差τから実際の振れ角（位相差φ）を計算する方法の一例を示す。まず、ミラー３１０の水平方向の駆動は共振によるものであるため、駆動波形（例えば、図７のＭ）は正弦波であることを前提とする。水平方向の駆動波形の周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、駆動周波数ｆは最適な周波数（ミラー３１０の共振周波数）となるようにシステムコントローラ１１で制御されているため、変化はするがシステムコントローラ１１にとっては既知の値である。
　光検出センサ６１及び６２は、ミラー３１０の振れ角が一定であれば、水平方向の駆動波形（正弦波）に対して決まった位相差となる。例えば、振れ角が設定値通りだった場合に、光検出センサ６１及び６２を夫々正弦波の頂点の位置に対応する位置に（正弦波の振幅ぎりぎりの位置に）設置した場合、位相差φは半周期のπ［ｒａｄ］となる。
　従って、光検出センサ６１及び６２をレーザ光（走査光）が通過する時間差τ［ｓｅｃ］は駆動周波数ｆの逆数の半分で、τ＝１／２ｆとなる。但し、光検出センサ６１及び６２は、正弦波の振幅ぎりぎりには設置しない。光検出センサ６１及び６２を正弦波の振幅ぎりぎりに設置すると、画角が狭くなったときに、レーザ光が光検出センサ６１及び６２を通過せず、何も検出できなくなるためである。
　つまり、後述の図１０に示すように、光検出センサ６１及び６２を画角が狭まっても検出ができるぎりぎりのところ（φＯＰＴとする）に設置することが好ましく、このときの時間差τは、τ＝（１／ｆ）×（φＯＰＴ／２π）となる。この式は、時間差τを実測すれば、位相差φを求められることを示している。なお、φＯＰＴは、ステップＳ５０１で説明した期待の振れ角に対応するものである。
　すなわち、ＣＰＵ１２で時間差τを実測することにより、実測した時間差τから実際の振れ角（位相差φ）を計算することができる。なお、以上の計算方法は一例であり、この計算方法には限定されない。
　図５の説明に戻り、次に、ステップＳ５０３において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ５０１で計算した期待の振れ角とステップＳ５０２で計算した実際の振れ角（時間差から換算した振れ角）との差異を計算する。次に、ステップＳ５０４において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ５０３で計算した差異がゼロとなるような（換算した振れ角が期待の振れ角と一致するような）角度制御量を計算し、計算結果をシステムコントローラ１１に送る。
　次に、ステップＳ５０５において、システムコントローラ１１は、ＣＰＵ１２からの情報に基づいて、ミラー駆動回路１４に変更した角度制御信号を供給する。ミラー駆動回路１４は、システムコントローラ１１からの角度制御信号に基づいて、駆動梁３５１及び３５２に所定の駆動信号を供給し、ミラー３１０を所定角度に駆動する。これにより、ミラー３１０は、例えば、ステップＳ５０２において、位相差φ > φＯＰＴであった場合には、振れ角が小さくなるように制御される。反対に、位相差φ < φＯＰＴであった場合には、振れ角が大きくなるように制御される。
　このように、光走査制御装置１において、光走査部３０よりも後段に光検出センサ６１及び６２を配置することで、光検出センサ６１及び６２の出力に基づいてミラー３１０の水平方向の正確な振れ角を検出できる。そのため、水平変位センサ３９１に温度特性がある場合等でも、光検出センサ６１及び６２の出力を用いて、ミラー３１０の水平方向の正確な振れ角制御が可能となる。その結果、温度等に依存せず、一定の幅の画像をスクリーン５０に描画することができる。
　なお、光検出センサ６１及び６２を用いた制御を、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６を用いた制御と併用することで、より精度の高い振れ角制御を行うことが可能である。
　例えば、温度センサにより環境温度を検出し、常温に近い場合には水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６を用いた制御を実行し、常温からの温度変化が大きくなったときに光検出センサ６１及び６２、垂直変位センサ３９５及び３９６を用いた制御に切り替える方法等が考えられる。
　但し、水平変位センサ３９１を用いた制御は行わず、光検出センサ６１及び６２、垂直変位センサ３９５及び３９６のみを用いて制御することも可能である。この場合にも、ミラー３１０の水平方向の正確な振れ角制御が可能となり、温度等に依存せず、一定の幅の画像をスクリーン５０に描画することができる。
　なお、光検出センサ６１及び６２は、光走査部３０で走査した後の光を検出できれば何れの位置に配置しても構わない。但し、図３（ｂ）に示す反射ミラー４１よりも後段（スクリーン５０側）ではレーザ光の軌跡が正弦波から外れるため、補償のための計算が複雑になる。そのため、光検出センサ６１及び６２は、光走査部３０と反射ミラー４１との間に配置し、光学部４０に入射する前の光を検出することが好ましい。
　次に、実際に温度が変化したときの水平方向の振れ角の変化と、その時に描画される画像の幅の例を示す。光走査制御装置１は車両に搭載することができるが、その場合の動作温度範囲としては、例えば、－４０℃～８５℃程度が想定される。そこで、－４０℃～８５℃の範囲内での温度と水平方向の振れ角との関係を測定した。その結果を表１に示す。又、表１をグラフ化して図８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１及び図８に示すように、２５℃の振れ角１６．０００ｄｅｇを基準とすると、－４０℃では、振れ角が１４．００５ｄｅｇ（基準の８７．４％）に減少する。又、８５℃では、振れ角が１６．９１８ｄｅｇ（基準の１０５．８％）に増加する。
　このように、温度により水平方向の振れ角が変化する結果、光走査制御装置１のスクリーン５０に描画される画像の幅は、図９に示すように、温度に依存して伸縮する。すなわち、２５℃における画像の幅を基準サイズとすると、この例では、－４０℃における画像の幅は、振れ角の減少により６．３％ずつ両側が縮み、基準サイズの８７．４％となる。又、８５℃における画像の幅は、振れ角の増加により２．９％ずつ両側が伸び、基準サイズの１０５．８％となる。
　この場合、図５等を参照して説明した振れ角制御を行うことで、－４０℃における画像の幅、及び８５℃における画像の幅を、２５℃における画像の幅（基準サイズ）と同程度に補償することができる。
　ところで、このような補償を実現するためには、－４０℃において想定される画像の幅（最小の画像の幅）に対応するミラー３１０の振れ角を光検出センサ６１及び６２により検出する必要がある。そのため、光検出センサ６１及び６２を、－４０℃において想定される画像の幅に対応するミラー３１０の振れ角の範囲内に配置しなければならない。
　一方、光検出センサ６１と光検出センサ６２との配置間隔が狭いと、図７に示した時間差τの測定分解能が低下するため、光検出センサ６１と光検出センサ６２との配置間隔はなるべく広い方が好ましい。
　これらの要求事項を考慮すると、図１０に示すように、光検出センサ６１及び６２は、－４０℃において想定される画像の幅（想定される最小の画像の幅）に対応するミラー３１０の振れ角を検出できる範囲内（基準サイズの約８８％）において、画像の幅方向の互いに最も離れた位置に配置することが最適である。
　具体的には、－４０℃における画像の幅は、基準サイズの約８８％であるから、既定温度時（２５℃）においてスクリーン５０に描画される画像の幅を１００としたときに、光検出センサ６１及び６２は、画像の中心から左右に４４の位置に配置することが最適である。
　以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
　例えば、上記の実施の形態では、本発明に係る光走査制御装置をレーザ走査型プロジェクタに適用する例を示した。しかし、これは一例であり、本発明に係る光走査制御装置は、走査後の振れ角を一定に制御することが好ましい様々な機器に適用可能である。このような機器としては、例えば、車載用のヘッドアップディスプレイ、レーザプリンタ、レーザ走査型脱毛器、レーザヘッドランプ、レーザーレーダ等を挙げることができる。
　又、上記の実施の形態では、３つのレーザを有する例を示したが、レーザは最低１つ有していればよい。この場合、単色の光走査制御装置を実現できる。
　又、上記の実施の形態では、光検出センサ６１及び６２を走査光の時間差の測定に用いたが、これに加え、光検出センサ６１及び６２の何れか一方又は双方を光量検出用に用いてもよい。この場合、光量検出用のセンサの出力に基づいて、光走査部３０で走査した後のレーザ光の光量を一定に保つ制御が可能となる。これにより、減光フィルタ２４や光走査部３０の特性の変動を含めたレーザ光の光量を制御できるため、スクリーン５０に実際に表示される画像に必要な正しい光量制御が可能となり、より精密なカラーバランスを得ることができる。
　１　光走査制御装置
　１０　回路部
　１１　システムコントローラ
　１２　ＣＰＵ
　１３　バッファ回路
　１４　ミラー駆動回路
　１５　レーザ駆動回路
　１６　温度制御回路
　２０　光源部
　２１　ＬＤモジュール
　２２　温度制御部
　２３　温度センサ
　２４　減光フィルタ
　３０　光走査部
　４０　光学部
　４１、４２、４３　反射ミラー
　４４　凹面ミラー
　５０　スクリーン
　６１、６２　光検出センサ
　１００　筐体
　１２１、１２２　迷光防止用の覆い
　１５０　ユニット
　２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂ　レーザ
　２１５　光量検出センサ
　３１０　ミラー
　３５１、３５２、３７１、３７２　駆動梁
　３９１　水平変位センサ
　３９５、３９６　垂直変位センサ
 
　以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
　本国際出願は、２０１５年３月３１日に出願した日本国特許出願２０１５－０７１８２４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１５－０７１８２４号の全内容をここに本国際出願に援用する。

Claims (7)

  1. 　レーザから出射された光を映像信号に応じて走査し、スクリーンに結像させる走査手段と、
    　前記走査手段で走査した後の光を検出する第１の光検出手段と、
    　前記走査手段で走査した後の光を検出する第２の光検出手段と、
    　前記第１の光検出手段の出力と前記第２の光検出手段の出力との時間差に基づいて、前記走査手段の振れ角を制御する制御手段と、を有する光走査制御装置。
  2. 　前記第１の光検出手段及び前記第２の光検出手段は、水平ブランキング区間を除く垂直ブランキング区間に配置されている請求項１記載の光走査制御装置。
  3. 　前記スクリーンに描画される画像の幅は、温度に依存して伸縮し、
    　前記第１の光検出手段及び前記第２の光検出手段は、想定される最小の画像の幅に対応する前記走査手段の振れ角を検出できる範囲内において、画像の幅方向の互いに最も離れた位置に配置されている請求項２記載の光走査制御装置。
  4. 　既定温度時において前記スクリーンに描画される画像の幅を１００としたときに、
    　前記第１の光検出手段及び前記第２の光検出手段は、前記画像の中心から左右に４４の位置に配置されている請求項３記載の光走査制御装置。
  5. 　前記レーザを複数有し、
    　前記制御手段は、複数の前記レーザのうちの１つを発光させて前記時間差を測定する請求項１項記載の光走査制御装置。
  6. 　前記制御手段は、前記時間差を前記走査手段の振れ角に換算し、換算した振れ角が期待の振れ角と一致するように、前記走査手段の振れ角を制御する請求項１記載の光走査制御装置。
  7. 　前記走査手段と前記スクリーンとの間の光路上に光学部を有し、
    　前記第１の光検出手段及び前記第２の光検出手段は、前記光学部に入射する前の光を検出する請求項１記載の光走査制御装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7015475B2 (ja) 2018-03-16 2022-02-15 株式会社リコー 光走査装置、画像投写装置及び移動体
CN109584761A (zh) * 2018-10-31 2019-04-05 歌尔股份有限公司 一种信号调整方法及激光扫描投影设备
EP3666727A1 (en) 2018-12-14 2020-06-17 STMicroelectronics S.r.l. Microelectromechanical device with a structure tiltable by piezoelectric actuation having improved mechanical and electrical characteristics
JP7177351B2 (ja) * 2019-02-25 2022-11-24 ミツミ電機株式会社 光走査装置及びその制御方法
IT201900024469A1 (it) * 2019-12-18 2021-06-18 St Microelectronics Srl Dispositivo microelettromeccanico di specchio ad attuazione piezoelettrica, con struttura migliorata

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008233562A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Brother Ind Ltd 光走査装置及び光走査型画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置
JP2009058590A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Hitachi Ltd 画像表示装置、及び画像表示装置における反射鏡の振動状態調整方法
WO2010058462A1 (ja) * 2008-11-20 2010-05-27 Hoya株式会社 走査型投影装置
JP2011133728A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Brother Industries Ltd 光スキャナ、光スキャナを用いた画像表示装置、光スキャナ駆動制御方法、光スキャナ駆動制御プログラム。
JP2012181479A (ja) * 2011-03-03 2012-09-20 Seiko Epson Corp 画像形成装置
WO2014013142A1 (fr) * 2012-07-18 2014-01-23 Valeo Études Électroniques Dispositif et procede d'emission d'un faisceau lumineux destine a former une image, systeme de projection et afficheur utilisant ledit dispositif
JP2014235268A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6183092B1 (en) * 1998-05-01 2001-02-06 Diane Troyer Laser projection apparatus with liquid-crystal light valves and scanning reading beam
DE10205207B4 (de) * 2002-02-08 2004-07-01 Jenoptik Ldt Gmbh Anordnung und Verfahren zur Messung an einem resonanten Schwinger und zu seiner Steuerung
US6985271B2 (en) * 2002-03-12 2006-01-10 Corning Incorporated Pointing angle control of electrostatic micro mirrors
JP2005024722A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Ricoh Co Ltd 振動ミラー、光走査装置および画像形成装置
JP4497861B2 (ja) * 2003-08-29 2010-07-07 キヤノン株式会社 画像表示装置及びそれを有する撮像装置
WO2006088779A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-24 Texas Instruments Incorporated Deflection control for resonant scanning mirror
JP2007086626A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Sumitomo Precision Prod Co Ltd マイクロミラースキャナ及びこれを用いたレーザ光走査装置
US7612931B2 (en) * 2006-05-19 2009-11-03 Jds Uniphase Corporation MEMS control system gain normalization
WO2008032485A1 (fr) * 2006-09-15 2008-03-20 Nec Corporation Projecteur laser
JP2009003459A (ja) * 2008-07-11 2009-01-08 Ricoh Co Ltd 光走査装置および画像形成装置
JP4847503B2 (ja) * 2008-10-08 2011-12-28 日本電信電話株式会社 光スイッチの制御機構および制御方法
JP5598479B2 (ja) * 2009-11-25 2014-10-01 日本電気株式会社 光走査装置、光走査方法、プログラム、及び映像表示装置
JP5549459B2 (ja) * 2010-07-23 2014-07-16 船井電機株式会社 画像表示装置
JP2012202803A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Space Vision:Kk パターン光投影装置及び方法
JP5797035B2 (ja) * 2011-07-07 2015-10-21 オリンパス株式会社 可変分光素子
CN103620477B (zh) * 2012-02-22 2015-04-29 京瓷办公信息系统株式会社 光扫描装置和图像形成装置
JP2013011852A (ja) 2012-02-28 2013-01-17 Pioneer Electronic Corp 光学系システム、ヘッドマウントディスプレイ、制御方法及びプログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008233562A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Brother Ind Ltd 光走査装置及び光走査型画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置
JP2009058590A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Hitachi Ltd 画像表示装置、及び画像表示装置における反射鏡の振動状態調整方法
WO2010058462A1 (ja) * 2008-11-20 2010-05-27 Hoya株式会社 走査型投影装置
JP2011133728A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Brother Industries Ltd 光スキャナ、光スキャナを用いた画像表示装置、光スキャナ駆動制御方法、光スキャナ駆動制御プログラム。
JP2012181479A (ja) * 2011-03-03 2012-09-20 Seiko Epson Corp 画像形成装置
WO2014013142A1 (fr) * 2012-07-18 2014-01-23 Valeo Études Électroniques Dispositif et procede d'emission d'un faisceau lumineux destine a former une image, systeme de projection et afficheur utilisant ledit dispositif
JP2014235268A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3264156A4 *

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Publication number Publication date
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