WO2024009820A1 - ミラー駆動装置、光源装置、光走査装置、補正方法 - Google Patents

ミラー駆動装置、光源装置、光走査装置、補正方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a mirror drive device that drives a MEMS mirror, a light source device that causes a light source to emit light, an optical scanning device that includes the mirror drive device and the light source device, a method for correcting mirror drive timing, and a method for correcting light source drive timing.
  • optical deflectors that scan light and project images are known to have a mirror section manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the light source is controlled to be turned on or off depending on the displacement of the mirror section.
  • the image projection device of Patent Document 1 includes an LD module, an optical scanning section, and an optical system, as well as a compensation circuit, an optical sensor, and a temperature sensor inside the housing.
  • the optical system consists of three reflecting mirrors and a concave mirror.
  • the detection section of the compensation circuit detects the deviation from the desired value of the first pixel detected by the optical sensor (the pixel detected by the optical sensor on the outward path of horizontal scanning of the laser beam) and the deviation of the first pixel detected by the optical sensor.
  • the phase shift in the horizontal scanning direction of the laser beam and the deflection angle fluctuation of the MEMS mirror are detected according to the deviation of the second pixel (pixel detected by the optical sensor on the same return trip) from the desired value.
  • the information on the drive state of the mirror obtained from the sensor that detects the drive state of the mirror section includes a delay in response of the sensor itself.
  • the lighting timing information obtained from the sensor that detects the lighting timing of the laser beam includes a delay in the response of the sensor itself.
  • optical sensors and sensor circuits have individual response characteristics, and the response delay may vary depending on the operating frequency of the device and the environmental temperature. Therefore, the fluctuation may affect the correction of the lighting timing.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a mirror drive device that can accurately correct the response time of the mirror and the light source and the delay in drive control, regardless of the drive conditions or environmental temperature.
  • the purpose is to
  • a mirror driving device of the present invention includes an optical scanner having a mirror that scans light, an optical scanner driving section that outputs a drive signal to the optical scanner to drive the optical scanner, and a mirror driving device that drives the optical scanner.
  • an optical scanner sensor section that outputs an optical scanner sensor signal corresponding to the deflection angle of the device; an optical scanner sensor correction section that has the same response delay time as the optical scanner sensor section; and an optical scanner sensor correction section that outputs an optical scanner sensor signal corresponding to the deflection angle of the device.
  • the present invention is characterized by comprising a delay processing section that inputs a delay detection signal to the section and calculates an output delay.
  • the mirror driving device of the present invention drives an optical scanner to scan light.
  • the mirror driving device includes an optical scanner sensor section, an optical scanner sensor correction section, and a delay processing section. Since the optical scanner sensor section outputs an optical scanner sensor signal corresponding to the deflection angle of the optical scanner (mirror), it is possible to detect the deflection angle of the mirror during operation.
  • the delay processing section inputs the delay detection signal to the optical scanner sensor correction section and calculates the output delay.
  • the optical scanner sensor correction section has the same response delay time as the optical scanner sensor section.
  • the "same response delay time” here is not limited to completely the same time, but includes substantially the same time.
  • the delay processing unit By using the delay time calculated by the delay processing unit, it is possible to accurately correct the delay in the response time of the optical scanner, regardless of the driving conditions or environmental temperature.
  • the light source device of the present invention includes a light source, a light source drive section that outputs a drive signal to the light source to cause the light source to emit light, a light sensor section that detects light from the light source and outputs a light sensor signal, and a light sensor section that detects light from the light source and outputs a light sensor signal. It is characterized by comprising an optical sensor correction section having the same response delay time as the sensor section, and a delay processing section that inputs a delay detection signal to the optical sensor correction section and calculates an output delay.
  • the light source driver outputs a drive signal to the light source to cause it to emit light.
  • the light source device includes an optical sensor section, an optical sensor correction section, and a delay processing section. Since the optical sensor section detects light from the light source and outputs an optical sensor signal, it is possible to detect the timing of light emission.
  • the delay processing unit inputs the delay detection signal to the optical sensor correction unit and calculates the output delay.
  • the optical sensor correction section has the same response delay time as the optical sensor section, so by using the delay time calculated by the delay processing section, the response time of the light source can be adjusted regardless of driving conditions or environmental temperature. The delay can be corrected with high accuracy.
  • the optical scanning device of the present invention includes: an optical scanner having a mirror that scans light; an optical scanner driving section that outputs a drive signal to drive the optical scanner; and an optical scanner sensor signal that outputs an optical scanner sensor signal corresponding to a deflection angle of the optical scanner.
  • a delay processing unit that inputs a delay detection signal to at least one of the optical scanner sensor correction unit and the optical sensor correction unit and calculates an output delay for each. It is characterized by the presence of
  • the optical scanning device of the present invention drives the optical scanner with the optical scanner driving section to scan the light from the light source. Since the optical scanner sensor section outputs an optical scanner sensor signal corresponding to the deflection angle of the optical scanner (mirror), it is possible to detect the deflection angle of the mirror during operation. Further, since the optical sensor section detects light from the light source and outputs an optical sensor signal, it is possible to detect the timing of light emission.
  • the delay processing section inputs the delay detection signal to at least one of the optical scanner sensor correction section and the optical sensor correction section, and calculates the output delay for each.
  • the optical scanner sensor correction section and the optical sensor correction section have the same response delay time as the optical scanner sensor section and the optical sensor section, respectively, correction is performed using the calculated delay time. . That is, the response time of the optical scanner and the light source and the delay in drive control can be corrected with high accuracy regardless of the driving conditions or the environmental temperature.
  • the mirror drive timing correction method of the present invention includes: an optical scanner having a mirror that scans light; an optical scanner driving section that outputs an optical scanner drive signal to the optical scanner to drive the optical scanner; A method for correcting mirror drive timing of a device including an optical scanner sensor section that outputs an optical scanner sensor signal corresponding to a deflection angle of the scanner, the method comprising: Obtaining the time from the output of the optical scanner drive signal to the output of the optical scanner sensor signal; and Obtaining the optical scanner sensor reproduction response delay time that reproduces the response delay by the optical scanner sensor section.
  • the method is characterized by comprising the step of calculating a response time until the corresponding deflection angle is reached.
  • the time (time T1) from when the optical scanner drive signal is output to when the optical scanner sensor signal is output is obtained.
  • an optical scanner sensor reproduction response delay time (time T2) that reproduces the response delay caused by the optical scanner sensor section is obtained.
  • the optical scanner sensor reproduction response delay time (time T2) is subtracted from the time (time T1) from when the optical scanner drive signal is output to when the optical scanner sensor signal is output.
  • time T1-T2 the response time (time T1-T2) until the optical scanner (mirror) reaches the deflection angle corresponding to the optical scanner drive signal. It is possible to accurately correct the delay in response time of the scanner.
  • the light source drive timing correction method of the present invention includes a light source, a light source drive section that outputs a light source drive signal to the light source to cause the light source to emit light, and a light sensor that detects light from the light source and outputs a light sensor signal.
  • a method for correcting light source drive timing of a device comprising: a step of obtaining a time from the output of the light source drive signal to the output of the optical scanner sensor signal; a step of obtaining an optical sensor reproduction response delay time that reproduces the response delay by the optical sensor section; calculating a response time until the light source emits light in response to the light source drive signal by subtracting a response delay time from a delay time from the output of the light source drive signal to the output of the optical sensor signal. It is characterized by
  • the time (time T3) from the output of the optical scanner drive signal until the output of the optical scanner sensor signal is obtained.
  • an optical sensor reproduction response delay time (time T4) that reproduces the response delay caused by the optical sensor unit is obtained.
  • the optical sensor reproduction response delay time (time T4) is subtracted from the time (time T3) from the output of the optical scanner drive signal to the output of the optical scanner sensor signal.
  • the response time (time T3-T4) until the light source emits light in response to the light source drive signal can be calculated, so the delay in the response time of the light source can be accurately corrected regardless of the driving conditions or environmental temperature. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical scanning device of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of an optical system of the optical scanning device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating details of a delay processing section and a sensor correction section.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an optical scanning device (modified form) of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an optical scanning device 1 according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a block diagram of the optical system of the optical scanning device 1.
  • the optical scanning device 1 mainly includes a mirror drive device 10 and a light source device 50.
  • the mirror drive device 10 includes a MEMS mirror 20, a MEMS drive section 30, a MEMS sensor section 40, an integrated control section 100, a drive signal generation section 105, a delay processing section 110, and a sensor It consists of a correction section 120. Note that a portion consisting of the integrated control section 100, the drive signal generation section 105, and the delay processing section 110 may be referred to as a control circuit 150.
  • the MEMS mirror 20 is a rotating mirror that reflects and scans laser light incident from a certain direction. It is sufficient that the MEMS mirror 20 is provided in the optical deflector 25 and rotates back and forth around at least one axis.
  • the optical deflector 25 of this embodiment is a device manufactured using a semiconductor process or MEMS technology.
  • the optical deflector 25 includes, for example, a semi-annular piezoelectric actuator, a torsion bar, and a bellows-type piezoelectric actuator that constitute a MEMS drive section 30 ("optical scanner drive section" of the present invention).
  • the incident light can be scanned in two axial directions perpendicular to each other by resonant driving (horizontal direction) of the semi-annular piezoelectric actuator and non-resonant driving (vertical direction) of the bellows-shaped piezoelectric actuator.
  • the integrated control unit 100 causes the drive signal generation unit 105 to generate a drive signal for the MEMS mirror 20, transmits it to the MEMS drive unit 30, and operates the MEMS mirror 20.
  • the laser beam is scanned and an image is projected.
  • the MEMS sensor section 40 (“optical scanner sensor section” of the present invention) includes a piezoelectric sensor 27 provided in the optical deflector 25 and a MEMS sensor signal processing circuit 45 ("optical scanner sensor section” of the present invention). scanner sensor signal processing circuit).
  • the MEMS sensor unit 40 detects the deflection angle of the MEMS mirror 20 with the piezoelectric sensor 27, and generates a sensor signal corresponding to the deflection angle with the MEMS sensor signal processing circuit 45. Further, the MEMS sensor signal processing circuit 45 outputs the sensor signal to the control circuit 150 (delay processing section 110).
  • the delay processing section 110 inputs the delay detection signal to the MEMS sensor correction circuit 126 ("optical scanner sensor correction section" of the present invention) of the sensor correction section 120, and calculates the output delay.
  • the MEMS sensor correction circuit 126 has response characteristics equivalent to the MEMS sensor section 40 (in particular, the same delay time). Note that “the same delay time” in this specification is not limited to a case where the delay times are completely the same. This "same delay time” includes a delay time that is negligible with respect to the response time of an output signal to an input signal of a sensor circuit, etc., or a delay time that is substantially the same within a certain error range. (same as below).
  • the MEMS sensor correction circuit 126 is formed by integrating, for example, a circuit with a response characteristic equivalent to that of the piezoelectric sensor 27 and an electric circuit with a response characteristic equivalent to the MEMS sensor signal processing circuit 45.
  • a circuit with equivalent response characteristics in this specification includes a circuit whose response characteristics change with respect to driving conditions, environmental temperature, etc., are equivalent.
  • the MEMS sensor correction circuit 126 can correct the phase difference between the drive signal of the MEMS mirror 20 and the sensor signal of the piezoelectric sensor 27. In other words, the response time of the MEMS mirror 20 and the delay in drive control can be corrected with high accuracy regardless of the drive conditions or environmental temperature.
  • the light source 60 of this embodiment uses a laser diode that emits pulsed light.
  • the color of the laser beam may be monochromatic or a mixture of multiple colors.
  • the integrated control section 100 transmits a control signal to the light source driving section 70, and the light source driving section 70 causes the light source 60 to emit light.
  • the laser beam emitted from the light source 60 passes through the half mirror 65 and enters the MEMS mirror 20 (see FIG. 2).
  • the MEMS mirror 20 projects an image onto the screen S by scanning the incident light.
  • the optical sensor section 80 consists of a photodetector 82 and an optical sensor signal processing circuit 85.
  • the laser beam reflected by the half mirror 65 is detected by a photodetector 82.
  • an optical sensor signal processing circuit 85 generates an optical sensor signal corresponding to the detection timing of the laser beam, and outputs the generated optical sensor signal to the control circuit 150 (delay processing section 110).
  • FIG. 3 shows details of the delay processing section 110 and the sensor correction section 120.
  • the delay processing section 110 includes a state monitoring section 111, an optical delay measurement section 112, a MEMS delay measurement section 113, a delay calculation section 114, an optical sensor correction processing section 115, and a MEMS sensor correction processing section 116.
  • the status monitoring unit 111 monitors the input of the light emission timing signal from the integrated control unit 100.
  • the light emission timing signal is, for example, a signal generated at the same time as or immediately after the instruction to emit laser light.
  • the state monitoring unit 111 then transmits the light emission timing signal to the optical delay measurement unit 112.
  • the light emission timing signal only needs to have a known delay time from the timing at which light emission is instructed, and is not limited to being generated at the same time as or immediately after the light emission is instructed.
  • the optical delay measuring section 112 receives the light emission timing signal and the optical sensor signal from the optical sensor section 80. Thereby, the optical delay measuring section 112 can measure the delay time t1 from the instruction to emit light until the light is detected by the optical sensor section 80.
  • the MEMS delay measurement unit 113 measures the delay time t2 by receiving the MEMS drive signal and the MEMS sensor signal. Both delay times t1 and t2 are sent to the delay calculation section 114.
  • the optical sensor correction processing unit 115 outputs a signal (for example, a pulse signal) to the optical sensor correction circuit 125 (“optical sensor correction unit” of the present invention) of the sensor correction unit 120 until the signal is returned.
  • the delay time t3 (“optical sensor reproduction response delay time” of the present invention) is measured.
  • the optical sensor correction circuit 125 since the optical sensor correction circuit 125 has a response characteristic equivalent to that of the optical sensor section 80, a signal having the same phase difference as the optical sensor section 80 with respect to the input signal is output. Therefore, the delay time t3 can be considered to be the same value as the delay time of the optical sensor unit 80.
  • the optical sensor correction circuit 125 is made up of, for example, an integrated circuit having a response characteristic equivalent to that of the photodetector 82 and an electric circuit having an equivalent response characteristic to the optical sensor signal processing circuit 85.
  • the MEMS sensor correction processing unit 116 outputs a signal (for example, the same frequency signal) to the MEMS sensor correction circuit 126 (“MEMS sensor correction unit” of the present invention) of the sensor correction unit 120, and the signal is returned.
  • the delay time t4 optical scanner sensor reproduction response delay time of the present invention
  • the MEMS sensor correction circuit 126 has a response characteristic equivalent to that of the MEMS sensor section 40 (MEMS sensor signal processing circuit 45), the MEMS sensor correction circuit 126 has the same phase difference as the MEMS sensor section 40 with respect to the input signal. A signal is output. Therefore, the delay time t4 can be considered to be the same value as the delay time of the MEMS sensor section 40.
  • the delay processing unit 110 calculates and outputs a correction phase amount for driving the MEMS mirror 20 and controlling the light source 60 from the delay times t1 to t4.
  • the delay processing unit 110 calculates and outputs a correction phase amount for driving the MEMS mirror 20 and controlling the light source 60 from the delay times t1 to t4.
  • the delay processing unit 110 calculates and outputs a correction phase amount for driving the MEMS mirror 20 and controlling the light source 60 from the delay times t1 to t4.
  • a delay time excluding the influence of the response characteristics of the MEMS sensor section 40 can be obtained.
  • a delay time excluding the influence of the response characteristics of the optical sensor section 80 can be obtained.
  • the delay processing section 110 is connected to the drive signal generation section 105 (see FIG. 1).
  • the drive signal generation unit 105 generates a drive signal for the MEMS mirror 20 based on the corrected phase amount, and a drive signal for the light source 60 that is shifted in phase by the same amount as the corrected phase amount with respect to the drive signal.
  • the optical scanning device 1 generates a new drive signal through the above processing, and corrects the operation of the MEMS mirror 20 and the timing of light emission from the light source 60. This makes it possible to adjust the response time and drive control time difference between the two with high precision.
  • the timing of the operation of the MEMS mirror 20 and the timing of the light emission of the light source 60 are different, for example, when scanning a laser beam in only one direction and trying to project a light image at the center of the screen S (projection area), the light Although the image is projected with a deviation from the center of the screen S, the optical image appears at the center of the screen S by correcting the timing deviation.
  • This correction process may be executed periodically, such as when the optical scanning device 1 is started up, or may be executed in response to changes in the external environment. Further, in the optical scanning device 1, when only resonance driving of the MEMS mirror 20 is performed, the timing of processing execution can be determined as appropriate, such as performing correction processing (correction of the light emission timing of the light source 60).
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of an optical scanning device 11 according to a modification of the present invention.
  • the present invention can also take the configuration shown in FIG. 4. As a difference from the embodiment shown in FIG. 1, the drive signal generation unit 105 transmits a signal indicating whether or not the MEMS mirror 20 is being driven to the delay processing unit 119.
  • a drive signal is transmitted from the delay processing unit 119 to the light source drive unit 70. Thereby, the timing at which the light source 60 starts emitting light can be controlled.
  • optical scanning devices 1 and 11 have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
  • the present invention is mainly applied to a laser scanning type projection device equipped with a MEMS mirror, but can also be applied to a vehicle lamp or a LiDAR device equipped with a MEMS mirror.
  • the above-mentioned correction processing can be executed for the single mirror drive device 10 and for the single light source device 50 using the MEMS sensor correction circuit 126 and the optical sensor correction circuit 125, respectively.

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Abstract

ミラー駆動装置１０は、ＭＥＭＳミラー２０と、ＭＥＭＳミラー２０に駆動信号を出力して駆動させるＭＥＭＳ駆動部３０と、ＭＥＭＳミラー２０の振れ角に対応したセンサ信号を出力するＭＥＭＳセンサ部４０と、ＭＥＭＳセンサ部４０と同一の応答遅延時間を有するＭＥＭＳセンサ補正回路１２６と、ＭＥＭＳセンサ補正回路１２６に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する遅延処理部１１０を備えている。

Description

ミラー駆動装置、光源装置、光走査装置、補正方法
　本発明は、ＭＥＭＳミラーを駆動させるミラー駆動装置、光源を発光させる光源装置、当該ミラー駆動装置及び当該光源装置を備える光走査装置、ミラー駆動タイミングの補正方法、光源駆動タイミングの補正方法に関する。
　従来、光を走査して映像を投影する光偏向器において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術で製造されたミラー部を有するものが知られている。投影の際、光源は、ミラー部の変位に応じて点灯又は消灯するように制御している。
　また、ミラー部の駆動信号に対する応答の遅延、そして光源の制御信号に対する応答の遅延を各種センサによって検出し、遅延を補正する技術もよく知られている。
　例えば、特許文献１の画像投影装置は、筐体の内部にＬＤモジュール、光走査部及び光学系の他、補償回路、光センサ及び温度センサを備えている。光学系は、３つの反射ミラー、凹面ミラーからなる。
　補償回路の検出部は、光センサによって検出された第１のピクセル（レーザ光の水平走査の往路において、光センサによって検出されたピクセル）の所望値からのずれと、光センサによって検出された第２のピクセル（同復路往路において、光センサによって検出されたピクセル）の所望値からのずれに応じて、レーザ光の水平走査方向の位相ずれと、ＭＥＭＳミラーの振れ角変動をそれぞれ検出している（特許文献１／段落００１６，００２６，００２７，００３６、図２，図４)。
特許第６９７８６５９号
　ミラー部の駆動とレーザ光の点灯タイミングを補正するためには、まず光センサでレーザ光を検出し、その情報を元にレーザ光の点灯タイミングを調整する必要がある。ここで、ミラー部の駆動状態を検出するセンサから取得されるミラーの駆動状態の情報には、センサ自体の応答の遅れが含まれる。
　同様に、レーザ光の点灯タイミングを検出するセンサから取得される点灯タイミングの情報には、センサ自体の応答の遅れが含まれる。
　また、光センサやセンサ回路は個別の応答特性を有しており、当該応答の遅れは、装置の動作周波数や環境温度によっても変動することがある。そのため、その変動が点灯タイミングの補正に影響を及ぼすことがある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、駆動条件や環境温度によらず、ミラーと光源の応答時間や駆動制御の遅延を精度良く補正することができるミラー駆動装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明のミラー駆動装置は、光を走査するミラーを有する光走査器と、前記光走査器に駆動信号を出力して駆動させる光走査器駆動部と、前記光走査器の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力する光走査器センサ部と、前記光走査器センサ部と同一の応答遅延時間を有する光走査器センサ補正部と、前記光走査器センサ補正部に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する遅延処理部と、を備えていることを特徴とする。
　本発明のミラー駆動装置は、光走査器を駆動させて光を走査する。ここで、ミラー駆動装置は、光走査器センサ部と、光走査器センサ補正部と、遅延処理部を備えている。光走査器センサ部は、光走査器（ミラー）の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力するので、動作中のミラーの振れ角を検出することができる。
　遅延処理部は、光走査器センサ補正部に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する。光走査器センサ補正部は、光走査器センサ部と同一の応答遅延時間を有している。ここでいう「同一の応答遅延時間」は完全に同一の時間に限られず、実質的に同一の時間が含まれる。
　遅延処理部により演算された遅延時間を利用することで、駆動条件や環境温度によらず、光走査器の応答時間の遅延を精度良く補正することができる。
　また、本発明の光源装置は、光源と、前記光源に駆動信号を出力して発光させる光源駆動部と、前記光源からの光を検出して光センサ信号を出力する光センサ部と、前記光センサ部と同一の応答遅延時間を有する光センサ補正部と、前記光センサ補正部に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する遅延処理部と、を備えていることを特徴とする。
　本発明の光源装置は、光源駆動部が光源に対して駆動信号を出力して発光させる。光源装置は、光センサ部と、光センサ補正部と、遅延処理部を備えている。光センサ部は、光源からの光を検出して光センサ信号を出力するので、発光のタイミングを検出することができる。
　遅延処理部は、光センサ補正部に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する。光センサ補正部は、光センサ部と同一の応答遅延時間を有しているため、遅延処理部により演算された遅延時間を利用することで、駆動条件や環境温度によらず、光源の応答時間の遅延を精度良く補正することができる。
　また、本発明の光走査装置は、
　光を走査するミラーを有する光走査器と、前記光走査器に駆動信号を出力して駆動させる光走査器駆動部と、前記光走査器の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力する光走査器センサ部と、前記光走査器センサ部と同一の応答遅延時間を有する光走査器センサ補正部と、
　光源と、前記光源に光源駆動信号を出力して発光させる光源駆動部と、前記光源からの光を検出して光センサ信号を出力する光センサ部と、前記光センサ部と同一の応答遅延時間を有する光センサ補正部と、前記光走査器センサ補正部と前記光センサ補正部の少なくとも何れか一方に遅延検出信号を入力し、それぞれに対する出力の遅延を演算する遅延処理部と、を備えていることを特徴とする。
　本発明の光走査装置は、光走査器駆動部で光走査器を駆動させて、光源からの光を走査する。光走査器センサ部は、光走査器（ミラー）の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力するので、動作中のミラーの振れ角を検出することができる。また、光センサ部は、光源からの光を検出して光センサ信号を出力するので、発光のタイミングを検出することができる。
　遅延処理部は、光走査器センサ補正部と光センサ補正部の少なくとも何れか一方に遅延検出信号を入力し、それぞれに対する出力の遅延を演算する。ここで、光走査器センサ補正部、光センサ補正部は、それぞれ光走査器センサ部、光センサ部と同一の応答遅延時間を有しているため、演算した遅延時間を利用して補正を行う。すなわち、駆動条件や環境温度によらず、光走査器と光源の応答時間や駆動制御の遅延を精度良く補正することができる。
　また、本発明のミラー駆動タイミングの補正方法は、光を走査するミラーを有する光走査器と、前記光走査器に光走査器駆動信号を出力して駆動させる光走査器駆動部と、前記光走査器の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力する光走査器センサ部とを備えた装置のミラー駆動タイミングの補正方法であって、
　前記光走査器駆動信号の出力から前記光走査器センサ信号の出力までの時間を取得するステップと、前記光走査器センサ部による応答遅延を再現した光走査器センサ再現応答遅延時間を取得するステップと、前記光走査器センサ再現応答遅延時間を、前記光走査器駆動信号の出力から前記光走査器センサ信号の出力までの時間より減ずることで、前記光走査器が前記光走査器駆動信号に対応した振れ角に達するまでの応答時間を算出するステップと、を有することを特徴とする。
　本発明のミラー駆動タイミングの補正方法では、まず、光走査器駆動信号が出力されてから光走査器センサ信号が出力されるまでの時間（時間Ｔ１）を取得する。次いで、光走査器センサ部による応答遅延を再現した光走査器センサ再現応答遅延時間（時間Ｔ２）を取得する。
　最後に、光走査器センサ再現応答遅延時間（時間Ｔ２）を、光走査器駆動信号が出力されてから前記光走査器センサ信号が出力されるまでの時間（時間Ｔ１）より減ずる。これにより、光走査器（ミラー）が光走査器駆動信号に対応した振れ角に達するまでの応答時間（時間Ｔ１－Ｔ２）を算出することができるので、駆動条件や環境温度によらず、光走査器の応答時間の遅延を精度良く補正することができる。
　また、本発明の光源駆動タイミングの補正方法は、光源と、前記光源に光源駆動信号を出力して発光させる光源駆動部と、前記光源からの光を検出して光センサ信号を出力する光センサ部とを備えた装置の光源駆動タイミングの補正方法であって、
　前記光源駆動信号の出力から前記光走査器センサ信号の出力までの時間を取得するステップと、前記光センサ部による応答遅延を再現した光センサ再現応答遅延時間を取得するステップと、前記光センサ再現応答遅延時間を、前記光源駆動信号の出力から前記光センサ信号の出力までの遅延時間より減ずることで、前記光源が前記光源駆動信号によって発光するまでの応答時間を算出するステップと、を有することを特徴とする。
　本発明の光源駆動タイミングの補正方法では、まず、光走査器駆動信号の出力から光走査器センサ信号が出力されるまでの時間（時間Ｔ３）を取得する。次いで、光センサ部による応答遅延を再現した光センサ再現応答遅延時間（時間Ｔ４）を取得する。
　最後に、光センサ再現応答遅延時間（時間Ｔ４）を、光走査器駆動信号の出力から光走査器センサ信号が出力されるまでの時間（時間Ｔ３）より減ずる。これにより、光源が前記光源駆動信号によって発光するまでの応答時間（時間Ｔ３－Ｔ４）を算出することができるので、駆動条件や環境温度によらず、光源の応答時間の遅延を精度良く補正することができる。
本発明の光走査装置の概略図である。 光走査装置の光学系のブロック図である。 遅延処理部とセンサ補正部の詳細を説明する図である。 本発明の光走査装置（変更形態）の概略図である。
　以下では、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、組合せてもよい。以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付して説明する。
［実施形態］
　図１は、本発明の実施形態に係る光走査装置１の概略図を示している。また、図２は、光走査装置１の光学系のブロック図である。光走査装置１は、主にミラー駆動装置１０と光源装置５０とで構成されている。
　図１に示すように、ミラー駆動装置１０は、ＭＥＭＳミラー２０と、ＭＥＭＳ駆動部３０と、ＭＥＭＳセンサ部４０と、統合制御部１００と、駆動信号生成部１０５と、遅延処理部１１０と、センサ補正部１２０とからなる。なお、統合制御部１００、駆動信号生成部１０５及び遅延処理部１１０からなる部分は、制御回路１５０と呼ぶことがある。
　ＭＥＭＳミラー２０は、一定方向から入射するレーザ光を反射して走査する回動ミラーである。ＭＥＭＳミラー２０は光偏向器２５に備えられ、少なくとも１つの軸線の周りを往復回動するものであればよい。
　本実施形態の光偏向器２５は、半導体プロセスやＭＥＭＳ技術を利用して作製されるデバイスである。光偏向器２５は、例えば、ＭＥＭＳ駆動部３０（本発明の「光走査器駆動部」）を構成する半環状圧電アクチュエータ、トーションバー、蛇腹型圧電アクチュエータを有している。この場合、半環状圧電アクチュエータの共振駆動（水平方向）と、蛇腹型圧電アクチュエータの非共振駆動（垂直方向）により、入射光を互いに垂直な２軸方向に走査することができる。
　統合制御部１００は、駆動信号生成部１０５にＭＥＭＳミラー２０の駆動信号を生成させてＭＥＭＳ駆動部３０に送信し、ＭＥＭＳミラー２０を動作させる。動作中のＭＥＭＳミラー２０にレーザ光が入射するとレーザ光が走査され、映像が投影される。
　図２に示すように、ＭＥＭＳセンサ部４０（本発明の「光走査器センサ部」）は、光偏向器２５に設けられた圧電センサ２７と、ＭＥＭＳセンサ信号処理回路４５（本発明の「光走査器センサ信号処理回路」）とからなる。ＭＥＭＳセンサ部４０は、ＭＥＭＳミラー２０の振れ角を圧電センサ２７で検出し、振れ角に対応したセンサ信号をＭＥＭＳセンサ信号処理回路４５で生成する。さらに、ＭＥＭＳセンサ信号処理回路４５は、センサ信号を制御回路１５０（遅延処理部１１０）に出力する。
　詳細は後述するが、遅延処理部１１０は、センサ補正部１２０のＭＥＭＳセンサ補正回路１２６（本発明の「光走査器センサ補正部」）に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する。
　ＭＥＭＳセンサ補正回路１２６は、ＭＥＭＳセンサ部４０と等価な応答特性（特に、同一の遅延時間）を有している。なお、本明細書における「同一の遅延時間」は、遅延時間が完全に同一の場合に限られない。この「同一の遅延時間」には、センサ回路等の入力信号に対する出力信号の応答時間に対して無視し得る程度の遅延時間、又は一定の誤差範囲内の実質的に同一の遅延時間が含まれる（以下同じ）。
　ＭＥＭＳセンサ補正回路１２６は、例えば圧電センサ２７と応答特性の等価な回路と、ＭＥＭＳセンサ信号処理回路４５と応答特性の等価な電気回路を統合したものからなる。なお、本明細書における「応答特性の等価な回路」には、駆動条件、環境温度等に対する応答の特性の変化が等価な回路が含まれる。
　このため、ＭＥＭＳセンサ補正回路１２６は、ＭＥＭＳミラー２０の駆動信号と圧電センサ２７のセンサ信号との位相差を補正することができる。すなわち、駆動条件や環境温度によらず、ＭＥＭＳミラー２０の応答時間や駆動制御の遅延を精度良く補正することができる。
　本実施形態の光源６０は、パルス発光するレーザダイオードが用いられている。レーザ光の色は、単色でも多色混合でもよい。統合制御部１００は、制御信号を光源駆動部７０に送信し、光源駆動部７０が光源６０を発光させる。
　詳細には、光源６０から出射されたレーザ光は、ハーフミラー６５を通過して、ＭＥＭＳミラー２０に入射する（図２参照）。ＭＥＭＳミラー２０は、入射光を走査することで、スクリーンＳに像を投影する。
　光センサ部８０は、光検出器８２と、光センサ信号処理回路８５とからなる。ハーフミラー６５で反射されたレーザ光は、光検出器８２で検出される。光センサ部８０は、レーザ光の検出タイミングに対応した光センサ信号を光センサ信号処理回路８５で生成し、制御回路１５０（遅延処理部１１０）に出力する。
　図３は、遅延処理部１１０とセンサ補正部１２０の詳細を示している。
　遅延処理部１１０は、状態監視部１１１と、光遅延測定部１１２と、ＭＥＭＳ遅延測定部１１３と、遅延演算部１１４と、光センサ補正処理部１１５と、ＭＥＭＳセンサ補正処理部１１６とからなる。
　状態監視部１１１は、統合制御部１００から発光タイミング信号の入力を監視する。発光タイミング信号とは、例えば、レーザ光の発光が指示されたのと同時、又はその直後に生成される信号である。そして、状態監視部１１１は、発光タイミング信号を光遅延測定部１１２に送信する。
　前記発光タイミング信号は、発光が指示されたタイミングとの遅延時間が既知であればよく、レーザ光の発光が指示されたのと同時、又はその直後に生成されたものに限られない。
　光遅延測定部１１２は、発光タイミング信号と、光センサ部８０からの光センサ信号とを受信する。これにより、光遅延測定部１１２は、発光の指示から光センサ部８０で光が検出されるまでの遅延時間ｔ１を測定することができる。
　一方で、ＭＥＭＳ遅延測定部１１３は、ＭＥＭＳ駆動信号とＭＥＭＳセンサ信号を受信することで、その遅延時間ｔ２を測定する。遅延時間ｔ１，ｔ２は、共に遅延演算部１１４に送信される。
　また、光センサ補正処理部１１５は、センサ補正部１２０の光センサ補正回路１２５（本発明の「光センサ補正部」）に信号（例えば、パルス信号）を出力して、信号が返ってくるまでの遅延時間ｔ３（本発明の「光センサ再現応答遅延時間」）を測定する。
　ここで、光センサ補正回路１２５は、光センサ部８０と等価な応答特性を有しているため、入力された信号に対して光センサ部８０と同じ位相差の信号が出力される。よって、遅延時間ｔ３は、光センサ部８０の遅延時間と同じ値とみなすことができる。
　光センサ補正回路１２５は、例えば、光検出器８２と応答特性の等価な回路と、光センサ信号処理回路８５と応答特性の等価な電気回路を統合したものからなる。
　同様に、ＭＥＭＳセンサ補正処理部１１６は、センサ補正部１２０のＭＥＭＳセンサ補正回路１２６（本発明の「ＭＥＭＳセンサ補正部」）に信号（例えば、同じ周波数信号）を出力して、信号が返ってくるまでの遅延時間ｔ４（本発明の「光走査器センサ再現応答遅延時間」）を測定する。
　ここで、ＭＥＭＳセンサ補正回路１２６は、ＭＥＭＳセンサ部４０（ＭＥＭＳセンサ信号処理回路４５）と等価な応答特性を有しているため、入力された信号に対してＭＥＭＳセンサ部４０と同じ位相差の信号が出力される。よって、遅延時間ｔ４は、ＭＥＭＳセンサ部４０の遅延時間と同じ値とみなすことができる。
　そして、遅延処理部１１０は、遅延時間ｔ１～ｔ４からＭＥＭＳミラー２０の駆動と光源６０の制御の補正位相量を演算して出力する。ＭＥＭＳミラー２０については、遅延時間ｔ２から遅延時間ｔ４を減じることで、ＭＥＭＳセンサ部４０の応答特性の影響を除いた遅延時間が得られる。
　また、光源６０については、遅延時間ｔ１から遅延時間ｔ３を減じることで、光センサ部８０の応答特性の影響を除いた遅延時間が得られる。
　遅延処理部１１０は、駆動信号生成部１０５と接続されている（図１参照）。駆動信号生成部１０５は、補正位相量に基づいてＭＥＭＳミラー２０の駆動信号と、当該駆動信号に対して補正位相量と同じだけ位相をずらした光源６０用の駆動信号を生成する。
　光走査装置１は、上記処理により新たな駆動信号を生成して、ＭＥＭＳミラー２０の動作と光源６０の発光のタイミングを補正する。これにより、両者の応答時間や駆動制御の時間差を高精度で調整することができる。ＭＥＭＳミラー２０の動作と光源６０の発光のタイミングがずれている場合、例えば、片方向のみレーザ光を走査し、スクリーンＳ（投影領域）の中央に光像を投影しようとする場合には、光像がスクリーンＳの中央からずれて投影されるが、当該タイミングのずれを補正することで当該光像がスクリーンＳの中央部に現れる。
　この補正処理は、光走査装置１の起動時等に定期的に実行したり、外部環境の変化に伴って実行したりしてもよい。また、光走査装置１において、ＭＥＭＳミラー２０の共振駆動のみが行われているとき、補正処理（光源６０の発光タイミングの補正）を行う等、処理実行のタイミングは適宜決定することができる。
　図４は、本発明の変更形態に係る光走査装置１１の概略図を示している。
　本発明は、図４に示す構成をとることもできる。図１で示した実施形態との相違点として、駆動信号生成部１０５は、遅延処理部１１９に向けてＭＥＭＳミラー２０が駆動しているか否かを示す信号を送信する。
　また、遅延処理部１１９から光源駆動部７０に向けて駆動信号を送信する。これにより、光源６０の発光開始のタイミングを制御することができる。
　この変更態様によれば、発光開始の制御を統合制御部１００等の外部要素によって行う必要がなくなる。また、外部制御装置の処理能力や通信経路の簡素化を図ることができる他、本発明のモジュール化が容易となる。
　以上、本実施形態に係る光走査装置１，１１について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することできる。
　本発明は、主にＭＥＭＳミラーを備えるレーザスキャン型の投影装置に適用されるが、ＭＥＭＳミラーを備える車両用の灯具やＬｉＤＡＲ装置に適用することもできる。
　上述の補正処理は、単独のミラー駆動装置１０に対して、また単独の光源装置５０に対して、それぞれＭＥＭＳセンサ補正回路１２６、光センサ補正回路１２５を用いて実行可能である。
　１,１１…光走査装置、１０…ミラー駆動装置、２０…ＭＥＭＳミラー、２５…光偏向器、２７…圧電センサ、３０…ＭＥＭＳ駆動部、４０…ＭＥＭＳセンサ部、４５…ＭＥＭＳセンサ信号処理回路、５０…光源装置、６０…光源、６５…ハーフミラー、７０…光源駆動部、８０…光センサ部、８２…光検出器、８５…光センサ信号処理回路、１００…統合制御部、１０５…駆動信号生成部、１１０，１１９…遅延処理部、１１１…状態監視部、１１２…光遅延測定部、１１３…ＭＥＭＳ遅延測定部、１１４…遅延演算部、１１５…光センサ補正処理部、１１６…ＭＥＭＳセンサ補正処理部、１２０…センサ補正部、１２５…光センサ補正回路、１２６…ＭＥＭＳセンサ補正回路、１５０…制御回路。

Claims (8)

  1. 　光を走査するミラーを有する光走査器と、
    　前記光走査器に駆動信号を出力して駆動させる光走査器駆動部と、
    　前記光走査器の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力する光走査器センサ部と、
    　前記光走査器センサ部と同一の応答遅延時間を有する光走査器センサ補正部と、
    　前記光走査器センサ補正部に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する遅延処理部と、
    　を備えていることを特徴とするミラー駆動装置。
  2. 　前記光走査器センサ部は圧電センサと光走査器センサ信号処理回路とからなり、
    　前記光走査器センサ補正部は前記圧電センサと前記光走査器センサ信号処理回路の両方と同一の応答遅延時間を有する回路である請求項１に記載のミラー駆動装置。
  3. 　光源と、
    　前記光源に駆動信号を出力して発光させる光源駆動部と、
    　前記光源からの光を検出して光センサ信号を出力する光センサ部と、
    　前記光センサ部と同一の応答遅延時間を有する光センサ補正部と、
    　前記光センサ補正部に遅延検出信号を入力し、出力の遅延を演算する遅延処理部と、
    　を備えていることを特徴とする光源装置。
  4. 　前記光センサ部は光検出器と光センサ信号処理回路とからなり、
    　前記光センサ補正部は前記光検出器と前記光センサ信号処理回路の両方と同一の応答遅延時間を有する回路である請求項３に記載の光源装置。
  5. 　光を走査するミラーを有する光走査器と、
    　前記光走査器に駆動信号を出力して駆動させる光走査器駆動部と、
    　前記光走査器の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力する光走査器センサ部と、
    　前記光走査器センサ部と同一の応答遅延時間を有する光走査器センサ補正部と、
    　光源と、
    　前記光源に光源駆動信号を出力して発光させる光源駆動部と、
    　前記光源からの光を検出して光センサ信号を出力する光センサ部と、
    　前記光センサ部と同一の応答遅延時間を有する光センサ補正部と、
    　前記光走査器センサ補正部と前記光センサ補正部の少なくとも何れか一方に遅延検出信号を入力し、それぞれに対する出力の遅延を演算する遅延処理部と、
    　を備えていることを特徴とする光走査装置。
  6. 　前記光センサ補正部は前記光走査器が共振駆動している期間に前記出力の遅延を補正する請求項５に記載の光走査装置。
  7. 　光を走査するミラーを有する光走査器と、前記光走査器に光走査器駆動信号を出力して駆動させる光走査器駆動部と、前記光走査器の振れ角に対応した光走査器センサ信号を出力する光走査器センサ部とを備えた装置のミラー駆動タイミングの補正方法であって、
    　前記光走査器駆動信号の出力から前記光走査器センサ信号の出力までの時間を取得するステップと、
    　前記光走査器センサ部による応答遅延を再現した光走査器センサ再現応答遅延時間を取得するステップと、
    　前記光走査器センサ再現応答遅延時間を、前記光走査器駆動信号の出力から前記光走査器センサ信号の出力までの時間より減ずることで、前記光走査器が前記光走査器駆動信号に対応した振れ角に達するまでの応答時間を算出するステップと、
    　を有することを特徴とするミラー駆動タイミングの補正方法。
  8. 　光源と、前記光源に光源駆動信号を出力して発光させる光源駆動部と、前記光源からの光を検出して光センサ信号を出力する光センサ部とを備えた装置の光源駆動タイミングの補正方法であって、
    　前記光源駆動信号の出力から前記光センサ信号の出力までの時間を取得するステップと、
    　前記光センサ部による応答遅延を再現した光センサ再現応答遅延時間を取得するステップと、
    　前記光センサ再現応答遅延時間を、前記光源駆動信号の出力から前記光センサ信号の出力までの遅延時間より減ずることで、前記光源が前記光源駆動信号によって発光するまでの応答時間を算出するステップと、
    　を有することを特徴とする光源駆動タイミングの補正方法。
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