JP2013037324A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ビームの照射対象領域内で光ビームをリサージュ走査する光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device that performs Lissajous scanning of a light beam within an irradiation target region of the light beam.
従来から、光ビームの照射対象領域内で光ビームをリサージュ走査する光走査装置が知られている。この種の光走査装置としては、例えば、光ビームを予め設定された投光タイミングで投光する光源部と、二次元ガルバノミラーで構成される光走査部と、光走査部を駆動する走査制御部とを備えて構成されたものがあり(例えば、特許文献1参照)、例えば、照射対象領域内で光ビームをリサージュ走査して照射対象領域内に存在する対象物までの距離を計測する光測距装置等の光走査手段として用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical scanning apparatus that performs Lissajous scanning of a light beam within a light beam irradiation target region is known. As this type of optical scanning device, for example, a light source unit that projects a light beam at a preset projection timing, an optical scanning unit that includes a two-dimensional galvanometer mirror, and scanning control that drives the optical scanning unit (For example, refer to Patent Document 1), for example, light that performs Lissajous scanning of a light beam in an irradiation target region and measures a distance to an object existing in the irradiation target region It is used as an optical scanning means such as a distance measuring device.
この種の光走査装置において、走査制御部は、例えば、二次元ガルバノミラーの各揺動方向の共振周波数と合わせて初期設定された駆動周波数で光走査部を駆動させている。また、光源部から投光される光ビームの投光タイミングは、初期設定された駆動周波数に応じて定まるリサージュ走査軌跡に沿う光ビームが、照射対象領域に予め定める各画素に照射可能に初期設定されている。 In this type of optical scanning device, for example, the scanning control unit drives the optical scanning unit at a driving frequency that is initially set in accordance with the resonance frequency of each oscillation direction of the two-dimensional galvanometer mirror. In addition, the light projection timing of the light beam projected from the light source unit is initially set so that the light beam along the Lissajous scanning locus determined according to the initially set drive frequency can be irradiated to each pixel predetermined in the irradiation target region. Has been.
しかしながら、従来の光走査装置においては、リサージュ走査式の光走査部で走査された光ビームを、照射対象領域に設定する各画素に均等に照射するには、その投光タイミングのテーブルを予め定め記憶部等に記憶させておかなければならず改良の余地があった。 However, in the conventional optical scanning device, in order to uniformly irradiate each pixel set in the irradiation target region with the light beam scanned by the Lissajous scanning type optical scanning unit, a table of the light projection timing is determined in advance. There was room for improvement because it had to be stored in the storage unit.
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、投光タイミングのテーブルがなくても、容易に、光ビームを照射対象領域の各画素に照射することができる光走査装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-described problems, and provides an optical scanning device that can easily irradiate each pixel in an irradiation target region without a projection timing table. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明による光走査装置は、反射ミラーを互いに直交する第1軸及び第2軸の各軸回りに揺動し、該反射ミラーに入射される光ビームの照射対象領域内で該光ビームをリサージュ走査可能に形成された光走査部と、前記反射ミラーの各軸回りの揺動位相をそれぞれ検出する位相検出部と、前記反射ミラーに向かって光ビームを投光する光源部と、前記第2軸回りの揺動周期である第2揺動周期の半周期における前記光ビームのリサージュ走査軌跡に、前記第1軸回りの走査方向で互いに略平行な走査線対が存在するように、前記第1軸回りの揺動周期である第1揺動周期と前記第2揺動周期とを設定し、前記第2揺動周期の半周期毎に、前記第2軸回りの走査振幅を一定量ずつ変化させて、前記光走査部を駆動させる走査制御部と、前記位相検出部で検出する前記揺動位相に基づいて、前記走査線対の走査時に対応する位相区間だけ、前記光源部から前記光ビームを投光させる前記光源制御部と、を備えて構成する。 In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention oscillates a reflecting mirror around each axis of a first axis and a second axis orthogonal to each other and is irradiated with a light beam incident on the reflecting mirror. An optical scanning unit formed so that the light beam can be Lissajous scanned in the region, a phase detection unit for detecting the oscillation phase around each axis of the reflection mirror, and a light beam projected toward the reflection mirror A pair of scanning lines that are substantially parallel to each other in the scanning direction around the first axis in the Lissajous scanning trajectory of the light beam in the half cycle of the second oscillation period that is the oscillation period around the second axis. Are set such that the first oscillation cycle and the second oscillation cycle are oscillation cycles around the first axis, and the second axis is set every half cycle of the second oscillation cycle. The optical scanning unit is driven by changing the scanning amplitude of the surroundings by a certain amount. And a light source control unit that projects the light beam from the light source unit only in a phase section corresponding to the scanning line pair scanning based on the oscillation phase detected by the phase detection unit. And comprising.
本発明の光走査装置によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸の各軸回りに揺動可能な反射ミラーに入射される光ビームを照射対象領域内でリサージュ走査可能な光走査部の、第2揺動周期(第2軸回りの揺動周期)の半周期におけるリサージュ走査軌跡に、第1軸回りの走査方向で互いに略平行な走査線対が存在するように、第1揺動周期(第1軸回りの揺動周期)と第2揺動周期とを設定すると共に、第2揺動周期の半周期毎に第2軸回りの走査振幅を一定量ずつ変化させ、各軸回りの揺動位相に基づいて、走査線対の走査時に対応する位相区間だけ、光源部から光ビームを投光させる構成であるため、第2揺動周期の半周期毎に、第2軸回りの走査方向についての、リサージュ走査軌跡の偏平度を変化させることができ、各走査線対の走査時に光ビームを投光させることができる。したがって、単に、上記位相区間内において一定位相刻みで光ビームを投光するだけで、リサージュ走査においても、ラスター走査と同様の点順次走査により光ビームを照射対象領域全体に渡って照射することができる。これにより、光ビームの投光タイミングのテーブルがなくても、容易に、光ビームを照射対象領域の各画素に照射することができる。 According to the optical scanning device of the present invention, an optical scanning unit capable of performing a Lissajous scan in a region to be irradiated with a light beam incident on a reflection mirror that can swing around the first and second axes orthogonal to each other. In the Lissajous scanning locus in the half cycle of the second oscillation period (oscillation period around the second axis), the first oscillation line is present so that there are scanning line pairs substantially parallel to each other in the scanning direction around the first axis. A dynamic period (oscillation period around the first axis) and a second oscillation period are set, and the scanning amplitude around the second axis is changed by a certain amount every half period of the second oscillation period, Since the light beam is projected from the light source unit only in the phase section corresponding to the scanning line pair scanning based on the surrounding oscillation phase, the rotation about the second axis is performed every half cycle of the second oscillation cycle. The flatness of the Lissajous scanning trajectory with respect to the scanning direction of each scanning line can be changed. It can be projected a light beam during scanning. Therefore, it is possible to irradiate a light beam over the entire irradiation target area by dot-sequential scanning similar to raster scanning even in Lissajous scanning simply by projecting a light beam at constant phase increments within the phase interval. it can. Thereby, even if there is no light beam projection timing table, it is possible to easily irradiate each pixel in the irradiation target region with the light beam.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明による光走査装置の一実施形態を示すブロック図である。
図1において、本実施形態の光走査装置10は、反射ミラーに入射するレーザ光を、レーザ光の照射対象領域(以下において、単に「対象領域」と言う)内でリサージュ走査するものである。以下の説明では、光走査装置を、例えば、レーザ光を対象領域内でリサージュ走査して対象領域内に存在する物体までの距離を計測する光測距装置の光走査手段として用いる場合で説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention.
In FIG. 1, an optical scanning device 10 according to the present embodiment performs Lissajous scanning of laser light incident on a reflecting mirror within a laser light irradiation target region (hereinafter, simply referred to as “target region”). In the following description, the case where the optical scanning device is used as an optical scanning unit of an optical distance measuring device that measures a distance to an object existing in the target region by performing Lissajous scanning with laser light in the target region will be described. .
本実施形態による光走査装置10は、光走査部1と、位相検出部2と、光源部3と、走査制御部4と、光源制御部5とを備えて構成する。 The optical scanning device 10 according to the present embodiment includes an optical scanning unit 1, a phase detection unit 2, a light source unit 3, a scanning control unit 4, and a light source control unit 5.
上記光走査部1は、反射ミラーを互いに直交する第1軸(X軸)及び第2軸(Y軸)の各軸回りに揺動し、この反射ミラーが揺動することによって、反射ミラーに入射されるレーザ光Lを対象領域内でリサージュ走査可能に形成されたものであり、走査制御部4により駆動制御される。光走査部1は、例えば、図2に示すように、反射ミラー7Aが一対のトーションバー6A,6Aによって揺動可能に支持されたX軸走査デバイス8A、及び反射ミラー7Bが一対のトーションバー6B,6Bによって揺動可能に支持されたY軸走査デバイス8Bの二つの走査デバイスを備え、各走査デバイス8A,8Bのトーションバー6A,6Bの軸線が互いに直交するように組み合わせて構成する。 The optical scanning unit 1 oscillates the reflection mirror around each of the first axis (X axis) and the second axis (Y axis) orthogonal to each other, and the reflection mirror oscillates to form the reflection mirror. The incident laser beam L is formed so as to be capable of Lissajous scanning in the target region, and is driven and controlled by the scanning control unit 4. For example, as shown in FIG. 2, the optical scanning unit 1 includes an X-axis scanning device 8A in which a reflecting mirror 7A is swingably supported by a pair of torsion bars 6A and 6A, and a reflecting mirror 7B in a pair of torsion bars 6B. , 6B and two scanning devices of a Y-axis scanning device 8B supported so as to be swingable, and are configured such that the axes of the torsion bars 6A, 6B of the scanning devices 8A, 8B are orthogonal to each other.
ここで、本実施形態においては、X軸走査デバイス8Aが図2に示す対象領域の水平走査方向の走査ミラーとなり、Y軸走査デバイス8Bが図2に示す垂直走査方向の走査ミラーとなるように配置されている。すなわち、本実施形態においては、第1軸(X軸)回りの走査方向が対象領域の水平走査方向に対応し、第2軸(Y軸)回りの走査方向が対象領域の垂直走査方向に対応するものとして、以下説明する。 Here, in the present embodiment, the X-axis scanning device 8A becomes a scanning mirror in the horizontal scanning direction of the target region shown in FIG. 2, and the Y-axis scanning device 8B becomes a scanning mirror in the vertical scanning direction shown in FIG. Has been placed. That is, in the present embodiment, the scanning direction around the first axis (X axis) corresponds to the horizontal scanning direction of the target area, and the scanning direction around the second axis (Y axis) corresponds to the vertical scanning direction of the target area. This will be described below.
具体的には、反射ミラー7Aによる対象領域おける水平走査方向の走査座標Xは、例えば、下記の(1)式のように表せる。
X=Ax・sin(2πt/Tx−θ0)・・・(1)
また、反射ミラー7Bによる対象領域おける垂直走査方向の走査座標Yは、例えば、下記の(2)式のように表せる。
Y=Ay・sin(2πt/Ty−θ0)・・・(2)
ここで、Axは反射ミラー7Aの走査振幅であり、Ayは反射ミラー7Bの走査振幅であり、tは走査開始基準点(t=0)からの経過時間(時刻)であり、TxはX軸回りの揺動周期であり、TyはY軸回りの揺動周期であり、θ0は走査開始基準点(t=0)における揺動の位相であり、t=0におけるX軸回りの位相とY軸回りの位相は同じである。
Specifically, the scanning coordinate X in the horizontal scanning direction in the target region by the reflecting mirror 7A can be expressed as, for example, the following equation (1).
X = A x · sin (2πt / T x −θ 0 ) (1)
Further, the scanning coordinate Y in the vertical scanning direction in the target region by the reflecting mirror 7B can be expressed as the following equation (2), for example.
Y = A y · sin (2πt / T y −θ 0 ) (2)
Here, A x is the scanning amplitude of the reflecting mirror 7A, A y is the scanning amplitude of the reflecting mirror 7B, t is the elapsed time (time) from the scanning start reference point (t = 0), and T x Is the oscillation cycle around the X axis, T y is the oscillation cycle around the Y axis, θ 0 is the oscillation phase at the scanning start reference point (t = 0), and the X axis at t = 0 The phase around and the phase around the Y axis are the same.
なお、Tx及びTyは、後述するように、走査制御部4によって、例えば、TyがTxの3倍になるように設定されている。この場合、Ax>Ayに設定すると、光走査部1によるレーザ光Lのリサージュ走査軌跡は、図3に示すような、Y軸回りの走査方向につぶれた扁平なS字状となり、このS字のリサージュ走査軌跡の偏平度は、例えば、Ay/Axと表すことができる。なお、本実施形態において、Txが本発明に係る第1揺動周期に相当し、Tyが本発明に係る第2揺動周期に相当する。 Note that T x and T y are set by the scanning control unit 4 so that, for example, T y is three times T x as described later. In this case, when A x > A y is set, the Lissajous scanning trajectory of the laser light L by the optical scanning unit 1 becomes a flat S-shape collapsed in the scanning direction around the Y axis as shown in FIG. The flatness of the S-shaped Lissajous scanning trajectory can be expressed as, for example, A y / A x . In the present embodiment, corresponds to the first swing period T x is according to the present invention, T y corresponds to a second oscillating period according to the present invention.
また、図2においては、X軸走査デバイス8A及びY軸走査デバイス8Bの各反射ミラー7A,7Bを共に上方に向けて配置し、各反射ミラー7A,7Bと対向して平面ミラー9を配置し、X軸走査デバイス8Aの反射ミラー7Aで反射されたレーザ光Lを平面ミラー9で受けて、これをY軸走査デバイス8Bに向けて反射するようになっているが、X軸走査デバイス8A及びY軸走査デバイス8Bの各反射ミラー7A,7Bを平行に、且つ互いに内側を向くように配置し、X軸走査デバイス8Aの反射ミラー7Aで反射したレーザ光LをY軸走査デバイス8Bの反射ミラー7Bで直接受けるようにしてもよい。また、走査デバイスの駆動方式としては、電磁駆動方式、静電駆動方式、又は圧電駆動方式等いずれの方式であってもよく、公知の技術を適用することができる。 In FIG. 2, the reflection mirrors 7A and 7B of the X-axis scanning device 8A and the Y-axis scanning device 8B are both arranged upward, and the plane mirror 9 is disposed to face the reflection mirrors 7A and 7B. The laser beam L reflected by the reflection mirror 7A of the X-axis scanning device 8A is received by the plane mirror 9 and reflected toward the Y-axis scanning device 8B, but the X-axis scanning device 8A and The reflecting mirrors 7A and 7B of the Y-axis scanning device 8B are arranged in parallel and facing each other, and the laser beam L reflected by the reflecting mirror 7A of the X-axis scanning device 8A is reflected by the reflecting mirror of the Y-axis scanning device 8B. You may make it receive directly by 7B. The scanning device driving method may be any method such as an electromagnetic driving method, an electrostatic driving method, or a piezoelectric driving method, and a known technique can be applied.
上記位相検出部2は、反射ミラーのX軸及びY軸回りの揺動位相θをそれぞれ検出するものであり、例えば、図4に示すように反射ミラー7A,7Bの裏面側にて揺動軸(X軸、Y軸)の真下に設けられたLED等の発光素子11と、反射ミラー7A,7Bの裏面で反射した発光素子11からの光を受光する受光素子12とを備えて構成し、発光素子11から投光された光の反射ミラー7A,7B裏面における反射光を受光素子12により受光して、その受光量の変化から反射ミラー7A,7Bの揺動の位相情報を取得し、走査制御部4及び光源制御部5に出力するように構成されている。この位相検出部2から出力する位相情報は、例えば、反射ミラー7A,7Bの揺動周期Tx,Tyの1/2周期でピーク出力が現れる正弦波信号である。このピーク出力時に、反射ミラー7A,7Bは水平な状態になっている。 The phase detector 2 detects the oscillation phase θ around the X-axis and Y-axis of the reflection mirror. For example, as shown in FIG. 4, the oscillation axis on the back side of the reflection mirrors 7A and 7B. A light emitting element 11 such as an LED provided immediately below (X axis, Y axis) and a light receiving element 12 that receives light from the light emitting element 11 reflected by the back surfaces of the reflecting mirrors 7A and 7B; The reflected light of the light projected from the light emitting element 11 on the back surfaces of the reflecting mirrors 7A and 7B is received by the light receiving element 12, and the phase information of the swinging of the reflecting mirrors 7A and 7B is obtained from the change in the amount of the received light. It is configured to output to the control unit 4 and the light source control unit 5. The phase information output from the phase detector 2 is, for example, a sine wave signal in which a peak output appears in a half period of the oscillation periods T x and T y of the reflection mirrors 7A and 7B. At the time of this peak output, the reflection mirrors 7A and 7B are in a horizontal state.
上記光源部3は、反射ミラー7Aに向かってパルス状のレーザ光Lを投光するものであり、例えば、図示省略するが光源と投光光学系とを含んで構成されている。光源は、例えばレーザダイオードであり、後述するように位相情報に基づく光源制御部5からの指令によって発光してパルス状のレーザ光Lを出射する。投光光学系は、例えば、コリメータレンズを含み、光源が発したレーザ光Lを平行光に変換する。 The light source unit 3 projects a pulsed laser beam L toward the reflection mirror 7A, and includes, for example, a light source and a light projecting optical system (not shown). The light source is, for example, a laser diode, and emits pulsed laser light L by emitting light in response to a command from the light source control unit 5 based on phase information as will be described later. The light projecting optical system includes, for example, a collimator lens, and converts the laser light L emitted from the light source into parallel light.
この光源部3から投光されたレーザ光Lは、反射ミラー7A,7Bで反射走査され対象領域内でリサージュ走査される。反射ミラー7A,7Bで反射走査されたレーザ光Lが対象領域内に存在する物体によって反射されたレーザ光L(反射光)は、例えば、光測距装置の受光部13(例えば、フォトセンサ)で受光される。そして、この受光部13による反射光の受光タイミングと光源制御部5からのレーザ光Lの投光指令信号は光測距装置の測距部14に入力される。これにより、光測距装置の測距部14は、例えば、光源制御部5からの投光指令信号の入力タイミングと受光タイミングとの時間差に基づいて対象領域内に存在する物体までの距離を計測する。このようにして、本実施形態による光走査装置1は、光測距装置の光走査手段として用いられる。 The laser beam L projected from the light source unit 3 is reflected and scanned by the reflection mirrors 7A and 7B, and is Lissajous scanned in the target area. The laser light L (reflected light) reflected by the object existing in the target region is reflected by the reflection mirrors 7A and 7B. For example, the light receiving unit 13 (for example, a photosensor) of the optical distance measuring device Is received. The light reception timing of the reflected light by the light receiving unit 13 and the light projection command signal of the laser light L from the light source control unit 5 are input to the distance measuring unit 14 of the optical distance measuring device. Thereby, the distance measuring unit 14 of the optical distance measuring device measures the distance to the object existing in the target region based on the time difference between the input timing of the light projection command signal from the light source control unit 5 and the light receiving timing, for example. To do. Thus, the optical scanning device 1 according to the present embodiment is used as an optical scanning unit of the optical distance measuring device.
上記走査制御手段4は、光走査部1の駆動を制御するものであり、第2揺動周期Tyの半周期におけるレーザ光Lのリサージュ走査軌跡に、X軸回りの走査方向(図2に示す水平走査方向)で互いに略平行な走査線対S,Sが存在するように、第1揺動周期Txと第2揺動周期Tyとを設定し、第2揺動周期Tyの半周期毎に、Y軸回りの走査振幅Ayを一定量ΔAyずつ変化させて、光走査部2を駆動させるように構成されている。 The scanning control means 4 is for controlling the driving of the optical scanning unit 1, the Lissajous scanning locus of the laser beam L in a half period of the second oscillating period T y, X-axis in the scanning direction (in FIG. 2 The first oscillation period Tx and the second oscillation period Ty are set so that there are scanning line pairs S and S that are substantially parallel to each other in the horizontal scanning direction shown in FIG . every half cycle, the scan amplitude a y of the Y-axis is varied by a constant amount .DELTA.A y, and is configured to drive the optical scanning unit 2.
具体的には、走査制御部4は、例えば、図5及び図6に示すように、第2揺動周期Tyを第1揺動周期Txの3倍に設定(換言すると、X軸回りの揺動周波数fxをY軸回りの揺動周波数fyの3倍に設定)し、走査開始基準点(t=0)における各軸回りの揺動位相θ0を一致させ、各走査デバイス8A,8Bにそれぞれの揺動周期及び後述する最大走査振幅に対応させた駆動信号を入力する。これにより、図3に示すように、レーザ光Lのリサージュ走査軌跡に、X軸回りの走査方向(水平走査方向)で互いに略平行な走査線対S,S(図3の太線で示した走査線)が存在するようにすることができる。 Specifically, the scan control unit 4, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, when the second swing period T y in other words set (three times of the first swing period T x, X-axis of the oscillation frequency f x set to three times the oscillation frequency f y of the Y axis), and to match the swing phase theta 0 about each axis in the scanning start reference point (t = 0), the scanning device A drive signal corresponding to each oscillation cycle and the maximum scanning amplitude described later is input to 8A and 8B. As a result, as shown in FIG. 3, a pair of scanning lines S and S (scans indicated by thick lines in FIG. 3) are substantially parallel to the Lissajous scanning locus of the laser light L in the scanning direction around the X axis (horizontal scanning direction). Line) can be present.
例えば、各軸回りの揺動位相θ0が3π/4のときを時刻tの始まりとして起算する場合、反射ミラー7Aによる対象領域おける水平走査方向の走査座標Xは、下記の(3)式のように表せる。
X=Ax・sin(2πt/Tx−3π/4)・・・(3)
また、反射ミラー7Bによる対象領域おける垂直走査方向の走査座標Yは、下記の(4)式のように表せる。
Y=Ay・sin(2πt/3Tx−3π/4)・・・(4)
For example, when the oscillation phase θ 0 around each axis is calculated as the start of the time t when the phase θ 0 is 3π / 4, the scanning coordinate X in the horizontal scanning direction in the target region by the reflecting mirror 7A is expressed by the following equation (3). It can be expressed as follows.
X = A x · sin (2πt / T x −3π / 4) (3)
Further, the scanning coordinate Y in the vertical scanning direction in the target area by the reflecting mirror 7B can be expressed as the following equation (4).
Y = A y · sin (2πt / 3T x −3π / 4) (4)
また、走査制御部4は、上記のように、リサージュ走査軌跡に走査線対S,Sを含むように各軸回りの揺動周期を設定すると共に、例えば、X軸回りについては一定の走査振幅Ax(最大振幅値|Ax|max)で揺動させ、Y軸回りについては第2揺動周期Tyの半周期毎に、第2軸回りの走査振幅Ayを所定の最大振幅値|Ay|maxと所定の最小振幅値|Ay|minとの間で一定量ΔAyずつ変化させて揺動させるように構成する。 Further, as described above, the scanning control unit 4 sets the oscillation period around each axis so that the Lissajous scanning locus includes the scanning line pair S, S, and for example, has a constant scanning amplitude around the X axis. Oscillate with A x (maximum amplitude value | A x | max), and about the Y axis, the scanning amplitude A y around the second axis is set to a predetermined maximum amplitude value every half cycle of the second oscillation period T y. It is configured to change and swing by a certain amount ΔA y between | A y | max and a predetermined minimum amplitude value | A y | min.
より具体的には、走査制御部4は、図5〜図7に示すように、最大振幅値|Ax|max及び最大振幅値|Ay|maxで、X軸回り及びY軸回りの揺動をそれぞれ開始させ、第2揺動周期Tyの半周期のときに、Y軸回りについては走査振幅Ayを一定量ΔAy減じて変化させる。これにより、リサージュ走査軌跡の偏平度Ay/Axを変化させることができるため、図8に示すように、第2揺動周期Tyの半周期のときに、走査線対S,SがあたかもY軸回りの走査方向(垂直走査方向)にそれぞれ略一定距離ΔYずつシフトするように、光走査部2の駆動を制御することができる。 More specifically, as illustrated in FIGS. 5 to 7, the scanning control unit 4 performs fluctuations around the X axis and the Y axis with the maximum amplitude value | A x | max and the maximum amplitude value | A y | max. moving each to start, when the half cycle of the second swing period T y, for Y-axis to change the scan amplitude a y by subtracting a fixed amount .DELTA.A y. As a result, the flatness A y / A x of the Lissajous scanning trajectory can be changed. Therefore, as shown in FIG. 8, the scanning line pair S, S has a half-cycle of the second oscillation cycle T y as shown in FIG. The drive of the optical scanning unit 2 can be controlled as if it is shifted by a substantially constant distance ΔY in the scanning direction (vertical scanning direction) around the Y axis.
ここで、走査線対S,Sのシフト量(一定距離)ΔYは、第2揺動周期Tyの半周期毎の走査振幅Ayの変化量ΔAyと一致する。したがって、シフト量ΔYは、対象領域内で要求される水平走査方向の走査線数に応じて、走査振幅Ayの変化量ΔAyを調整することで、適宜設定することができる。なお、走査制御部4は、第2揺動周期Tyの半周期に走査が終了したか否かの判定を、例えば、位相検出部2から入力されるY軸回りの位相情報に基づいて行い、第2軸回りの走査振幅Ayを変化させるタイミングを決定する。 Here, the shift amount (constant distance) ΔY of the pair of scanning lines S and S coincides with the change amount ΔA y of the scanning amplitude A y for each half cycle of the second oscillation cycle T y . Therefore, the shift amount ΔY can be appropriately set by adjusting the change amount ΔA y of the scanning amplitude A y according to the number of scanning lines in the horizontal scanning direction required in the target region. Note that the scan controller 4 determines whether or not scanning a half cycle has been completed the second oscillating period T y, for example, based on the Y-axis of the phase information input from the phase detector 2 performs The timing for changing the scanning amplitude Ay around the second axis is determined.
走査制御部4は、図8に示すリサージュ走査軌跡の偏平度制御を、第2揺動周期Tyの半周期毎に行い、図6に示すように、Y軸回りの走査振幅Ayが最小振幅値|Ay|minと一致したときに対象領域全体についての走査(1フレーム)を完了させ、次の走査のY軸回りの揺動を、最小振幅値|Ay|minより一定量ΔAy増加(変化)させた振幅値から、実行させる。 Scanning control unit 4, the flatness control of Lissajous scanning path shown in FIG. 8, performed every half cycle of the second swing period T y, as shown in FIG. 6, the scan amplitude A y of the Y-axis is smallest When it coincides with the amplitude value | A y | min, the scanning of the entire target region (one frame) is completed, and the swing around the Y axis of the next scanning is made a fixed amount ΔA from the minimum amplitude value | A y | min. y is executed from the amplitude value increased (changed).
なお、図6においては、図の明瞭化のためΔAyの大きさを誇張して示したため、第2揺動周期Tyの半周期毎の振幅の段差が誇張されているが、実際はこの段差が微小になるように、ΔAyが設定されている。同様に、図6においては、図の明瞭化のため|Ay|minを大きく示したが、例えば、|Ay|min=0にして、対象領域の垂直走査方向の座標Y=0を走査するようにするとよい。このようにΔAy及び|Ay|minを設定することにより、図9に示すように、水平走査方向で互いに略平行な走査線対S,Sが垂直走査方向に密に存在する走査軌跡で、レーザ光を対象領域でリサージュ走査することができる。 In FIG. 6, since the magnitude of ΔA y is exaggerated for the sake of clarity, the amplitude step for each half cycle of the second oscillation period T y is exaggerated. ΔA y is set so that is small. Similarly, in FIG. 6, | A y | min is shown large for clarity, but for example, | A y | min = 0 is set, and the coordinate Y = 0 in the vertical scanning direction of the target region is scanned. It is good to do. By setting ΔA y and | A y | min in this way, as shown in FIG. 9, a scanning trajectory in which scanning line pairs S and S substantially parallel to each other in the horizontal scanning direction are densely present in the vertical scanning direction is obtained. The laser light can be Lissajous scanned in the target area.
また、1フレームに要する時間(フレームレート)は、走査振幅Ayを変化させる一定量ΔAyが小さくなるほど長くなり、一定量ΔAyが大きくなるほど短くなる。このように、ΔAyの値を調整するだけで、フレームレートを容易にコントロールすることができる。 Further, the time required for one frame (frame rate) becomes longer as the constant amount ΔA y for changing the scanning amplitude A y becomes smaller, and becomes shorter as the constant amount ΔA y becomes larger. In this way, the frame rate can be easily controlled simply by adjusting the value of ΔA y .
そして、Y軸回りの最大振幅値|Ay|maxを図9で設定した値より大きくした場合、図10に示すように1フレーム完了後のリサージュ走査軌跡全体の領域を、水平走査方向の走査線の密度を変えないで、容易に広げることができる。 When the maximum amplitude value | A y | max around the Y axis is made larger than the value set in FIG. 9, the entire Lissajous scanning trajectory after completion of one frame is scanned in the horizontal scanning direction as shown in FIG. It can be easily expanded without changing the line density.
上記光源制御部5は、レーザ光を投光するように光源部3に指令するものであり、位相検出部2で検出する揺動位相に基づいて、走査線対S,Sの走査時に対応する位相区間(図7(a)及び図7(b)の太線に対応するア,ウ,エ,カの区間)だけ、光源部3からレーザ光を投光させるように構成されている。ここで、図7(a)及び図7(b)のア〜カで示した各位相区間は、図8に、走査方向を示す矢印と共に示したア〜カの走査軌跡にそれぞれ対応している。光源制御部5は、例えば、位相検出部2で検出された揺動位相の検出値が、ア,ウ,エ,カの位相区間内であるか否かを判定し、位相区間内であると判定した場合、位相検出部2の揺動位相の検出値が、レーザ光の投光タイミングとして予め定めた、一定位相刻みΔθの揺動位相と一致したときに、レーザ光を投光するように光源部3に指令するように構成する。この一定位相刻みΔθは、例えば、対象領域にマトリクス状に予め定めた各画素の間隔に対応させて設定されている。これにより、第2揺動周期Tyの半周期毎に、対象領域の水平走査方向で互いに略平行な走査線対S,S上で上記予め定めた位相刻みΔθに応じた照射位置間隔でレーザ光を対象領域に照射することができる。 The light source control unit 5 instructs the light source unit 3 to project laser light, and responds to scanning of the scanning line pair S and S based on the oscillation phase detected by the phase detection unit 2. The light source unit 3 is configured to project the laser beam only in the phase section (sections A, C, D, and F corresponding to the thick lines in FIGS. 7A and 7B). Here, each phase section shown by (a) to (a) in FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b) respectively corresponds to the scanning trajectory of (a) to (c) shown with an arrow indicating the scanning direction in FIG. . For example, the light source control unit 5 determines whether or not the detected value of the oscillation phase detected by the phase detection unit 2 is within the phase interval of A, U, D, F, and is within the phase interval. When the determination is made, the laser beam is projected when the detected value of the oscillation phase of the phase detector 2 coincides with the oscillation phase of the constant phase increment Δθ that is predetermined as the laser beam projection timing. The light source unit 3 is configured to command. The constant phase increment Δθ is set, for example, in correspondence with the interval of each pixel predetermined in a matrix in the target region. Thus, every half cycle of the second swing period T y, substantially parallel scan lines versus each other in the horizontal scanning direction of the target area S, the laser irradiation position interval corresponding to the phase increment Δθ with the predetermined on S Light can be applied to the target area.
次に、本実施形態に係る光走査装置10の動作について、図10のフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the optical scanning device 10 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、ステップS1において、装置の起動スイッチの投入により、走査制御部4の駆動制御に基づき、光走査部1のX軸及びY軸回りの揺動を、最大振幅値|Ax|max及び最大振幅値|Ay|maxで開始する。 First, in step S1, by turning on the start switch of the apparatus, based on the drive control of the scanning control unit 4, the oscillation of the optical scanning unit 1 about the X axis and the Y axis is changed to the maximum amplitude value | A x | max and the maximum. Start with an amplitude value | A y | max.
ステップS2において、位相検出部2はX軸及びY軸回りの揺動の各揺動位相を検出し、その位相情報を光源制御部5に出力し、光源制御部5は各軸回りの位相情報を取得する。 In step S2, the phase detection unit 2 detects each oscillation phase of oscillation about the X axis and the Y axis, and outputs the phase information to the light source control unit 5. The light source control unit 5 outputs the phase information about each axis. To get.
ステップS3において、光源制御部5は、位相検出部2からの揺動位相の検出値が、レーザ光の照射範囲の位相区間(ア,ウ,エ,カの位相区間)内であるか否かを判定する。ここで、照射範囲の位相区間内であると判定した場合は、ステップS4に進む。なお、照射範囲の位相区間内ではないと判定した場合(すなわち、イ及びオの区間である場合)は、ステップS6に進む。 In step S <b> 3, the light source control unit 5 determines whether or not the detected value of the oscillation phase from the phase detection unit 2 is within the phase interval (A, C, D, F) of the laser light irradiation range. Determine. Here, when it determines with it being in the phase area of an irradiation range, it progresses to step S4. If it is determined that it is not within the phase section of the irradiation range (that is, if it is the section of A and B), the process proceeds to step S6.
ステップS4において、光源制御部5は、位相検出部2からの揺動位相の検出値が、照射範囲の位相区間内で、予め定めた一定位相刻みの揺動位相と一致するか否かを判定する。ここで、検出値が予め定めた一定位相刻みの揺動位相と一致すると判定した場合は、光源制御部5は、レーザ光を投光するように光源部3に指令し、ステップS5に進む。 In step S4, the light source control unit 5 determines whether or not the detected value of the oscillation phase from the phase detection unit 2 coincides with an oscillation phase with a predetermined constant phase increment within the phase section of the irradiation range. To do. Here, when it is determined that the detected value coincides with a predetermined rocking phase in a constant phase step, the light source control unit 5 instructs the light source unit 3 to project laser light, and the process proceeds to step S5.
ステップS5において、光源部3は、レーザ光を出力し、ステップS6に進む。なお、ステップS4において、光源制御部5は、検出値が予め定めた一定位相刻みの揺動位相と一致しないと判定した場合は、ステップS2に戻る。 In step S5, the light source unit 3 outputs a laser beam and proceeds to step S6. In step S4, if the light source control unit 5 determines that the detected value does not coincide with the predetermined rocking phase in a constant phase step, the process returns to step S2.
ステップS6において、走査制御部4は、第2揺動周期Tyの半周期の走査が終了したか否かの判定を、例えば、位相検出部2から入力されるY軸回りの位相情報に基づいて行う。ここで、第2揺動周期Tyの半周期の走査が終了したと判定した場合は、ステップS7に進む。なお、ステップS6において、第2揺動周期Tyの半周期の走査が終了していないと判定した場合は、ステップS8に進む。 In step S6, the scan control unit 4, based on a determination of whether the scanning of a half cycle has been completed the second oscillating period T y, for example, the Y-axis of the phase information input from the phase detector 2 Do it. Here, when the scanning of the half cycle of the second swing period T y is judged to be ended, the process proceeds to step S7. Note that, in step S6, if the scanning of the half cycle of the second swing period T y is found not ended, the process proceeds to step S8.
ステップS7において、走査制御部4は、例えば、Y軸走査デバイス8Bに入力する駆動信号の大きさ(例えば、電流値または電圧値)を一定量だけ小さくすることにより、図7(b)に示すように、Y軸回りの走査振幅Ayを予め設定された一定量ΔAyだけ小さくし、次の半周期(Ty/2)の走査を開始し、ステップS8に進む。 In step S7, the scanning control unit 4 reduces the magnitude (for example, current value or voltage value) of the drive signal input to the Y-axis scanning device 8B by a certain amount, for example, as shown in FIG. 7B. as such, small fixed amount .DELTA.A y set in advance the scan amplitude a y of the Y-axis, and start scanning the next half period (T y / 2), the process proceeds to step S8.
ステップS8において、走査制御部4は、Y軸回りの走査振幅Ayが最小振幅値|Ay|minと一致するか否かを判定する。走査振幅Ayの最小は、例えば、Y軸走査デバイス8Bに入力している駆動信号の大きさ(電流値または電圧値)が、最小振幅値|Ay|minに対応する値(電流値または電圧値)と一致するか否かを判定することにより行う。ここで、走査振幅Ayが最小振幅値|Ay|minと一致しないと判定した場合、ステップS2に戻る。一方、一致すると判定した場合、1フレーム分の走査が完了する。 In step S8, the scanning control unit 4 determines whether or not the scanning amplitude Ay around the Y axis matches the minimum amplitude value | Ay | min. The minimum of the scanning amplitude A y is, for example, a value (current value or voltage value) in which the magnitude (current value or voltage value) of the drive signal input to the Y-axis scanning device 8B corresponds to the minimum amplitude value | A y | min. This is done by determining whether or not the voltage value matches. If it is determined that the scanning amplitude Ay does not match the minimum amplitude value | Ay | min, the process returns to step S2. On the other hand, if it is determined that they match, scanning for one frame is completed.
なお、図示省略するが、引き続き走査を行う場合は、例えば、次のフレームのY軸回りの揺動を、最小振幅値|Ay|minより一定量ΔAy増加(変化)させた振幅値から実行させる。この場合、Y軸回りの走査振幅Ayが最大振幅値|Ay|maxと一致したところで1フレーム分の走査が完了し、さらに走査を行う場合は、前述したステップS1〜S8までの動作を行う。これらの動作を繰り返すことにより、1フレーム分の走査を所定回数行うことができる。 Although not shown, when scanning is continued, for example, from the amplitude value obtained by increasing (changing) the swing of the next frame around the Y axis by a certain amount ΔA y from the minimum amplitude value | A y | min. Let it run. In this case, when the scanning amplitude Ay about the Y axis coincides with the maximum amplitude value | Ay | max, scanning for one frame is completed, and when scanning is further performed, the operations from Steps S1 to S8 described above are performed. Do. By repeating these operations, scanning for one frame can be performed a predetermined number of times.
このような構成により、本実施形態に係るレーザ計測装置1は、第2揺動周期Tyの半周期におけるリサージュ走査軌跡に、X軸回りの走査方向で互いに略平行な走査線対S,Sが存在するように、第1揺動周期Txと第2揺動周期Tyとを設定すると共に、第2揺動周期Tyの半周期毎に第2軸回りの走査振幅幅Ayを一定量ΔAyずつ変化させ、各軸回りの揺動位相に基づいて、走査線対S,Sの走査時に対応する位相区間だけ、光源部3からレーザ光を投光させる構成であるため、第2揺動周期Tyの半周期毎に、Y軸回りの走査方向についての、リサージュ走査軌跡の偏平度を変化させることができ、各走査線対S,Sの走査時に光ビームを投光させることができる。したがって、単に、上記位相区間内において一定位相刻みで光ビームを投光するだけで、リサージュ走査においても、ラスター走査と同様の点順次走査により光ビームを照射対象領域全体に渡って照射することができる。これにより、光ビームの投光タイミングのテーブルがなくても、容易に、光ビームを照射対象領域の各画素に照射することができる。 With this configuration, a laser measuring device 1 according to this embodiment, the Lissajous scanning trajectory in half cycle of the second swing period T y, substantially parallel scan lines vs. each other in the scanning direction of the X axis S, S as but present, and sets the first oscillating period T x and the second oscillating period T y, the scan amplitude width a y of the second axis for each half cycle of the second swing period T y Since the laser light is emitted from the light source unit 3 only in the phase section corresponding to the scanning line pair S and S based on the oscillation phase around each axis, the light amount is changed by a certain amount ΔA y . every half cycle of the second swing period T y, of the scanning direction of the Y axis, it is possible to change the flatness of the Lissajous scanning locus of each scanning line pair S, to project a light beam upon scanning of S be able to. Therefore, it is possible to irradiate a light beam over the entire irradiation target area by dot-sequential scanning similar to raster scanning even in Lissajous scanning simply by projecting a light beam at constant phase increments within the phase interval. it can. Thereby, even if there is no light beam projection timing table, it is possible to easily irradiate each pixel in the irradiation target region with the light beam.
また、本実施形態のように、第2揺動周期Tyを第1揺動周期Txの3倍に設定した場合、図9に示す1フレーム中において、実際にレーザ光を照射するための有効な走査時間は、図8に示すア,ウ,エ,カの走査に要する時間となる。したがって、1フレームに要する時間をTとした場合、有効な走査時間を2/3Tとすることができる。 Moreover, as in this embodiment, if you set the second oscillating period T y to 3 times the first oscillating period T x, during 1 frame shown in FIG. 9, for irradiating actually laser beam The effective scanning time is the time required for scanning a, c, d, and f shown in FIG. Therefore, when the time required for one frame is T, the effective scanning time can be 2 / 3T.
また、本実施形態のように、Y軸回りの走査振幅Ayを最大振幅値|Ay|maxから一定量ずつ最小振幅値|Ay|minまで減少させて1フレーム分の走査を完了させ、次の1フレームのY軸回りの揺動を、最小振幅値|Ay|minより一定量ΔAy増加(変化)させた振幅値から、実行させるように構成することにより、次のフレームへの移行時に、Y軸回りの走査振幅が大きく変わることがないため、例えば、走査振幅の急な変化に起因する装置内部からのノイズの発生を抑制することができ、また、Y軸デバイス8B等への衝撃も抑制することができる。なお、図示省略するが次の1フレームの実行は、最小振幅値|Ay|minから行ってもよい。この場合、次のフレームへの移行時における走査振幅の変化はないため、フレーム移行時における走査振幅の変化に起因するノイズ及びY軸デバイス8bへの衝撃を無くすことができると共に、各フレームにおける走査線対S,Sの数を完全に一致させることができる。 Further, as in the present embodiment, the scanning amplitude A y around the Y axis is decreased from the maximum amplitude value | A y | max by a certain amount to the minimum amplitude value | A y | min to complete scanning for one frame. The next frame is swung around the Y axis from the amplitude value that is increased (changed) by a certain amount ΔA y from the minimum amplitude value | A y | min. Since the scanning amplitude around the Y axis does not change significantly at the time of transition, for example, the generation of noise from the inside of the apparatus due to a sudden change in scanning amplitude can be suppressed, and the Y axis device 8B and the like can be suppressed. The impact to the can also be suppressed. Although not shown, the next frame may be executed from the minimum amplitude value | A y | min. In this case, since there is no change in the scanning amplitude at the time of transition to the next frame, noise and impact on the Y-axis device 8b due to the change of the scanning amplitude at the time of transition to the frame can be eliminated, and scanning at each frame is performed. The number of line pairs S and S can be made completely coincident.
また、本実施形態とは逆に、Y軸回りの走査振幅Ayを最小振幅値|Ay|minから一定量ずつ最大振幅値|Ay|maxまで増加させて1フレーム分の走査を完了させ、次の1フレームのY軸回りの揺動を、最大振幅値|Ay|maxより一定量減少させた振幅値から、又は、最大振幅値|Ay|maxから実行させるようにしても、ノイズ及び衝撃の抑制、又は、防止することができる。 Contrary to this embodiment, the scanning amplitude Ay around the Y axis is increased from the minimum amplitude value | A y | min by a certain amount to the maximum amplitude value | A y | max to complete scanning for one frame. is, the Y-axis of the swing of the next one frame, the maximum amplitude value | from the amplitude value obtained by a predetermined amount lower than max, or the maximum amplitude value | | a y be caused to run from the max | a y , Noise and shock can be suppressed or prevented.
なお、本実施形態においては、走査制御部4は、上記のように、次のフレームへの移行時に、Y軸回りの走査振幅Ayが大きく変わることがないように構成した場合で説明したが、これに限らず、最大振幅値|Ay|max又は最小振幅値|Ay|minのいずれか一方の振幅値で、Y軸回りの揺動を開始させ、第2揺動周期Tyの半周期毎にY軸回りの走査振幅Ayを一定量ずつ変化させ、この走査振幅Ayが他方の振幅値と一致したときに対象領域全体についての走査を完了させ、次の走査のY軸回りの揺動を一方の振幅値から実行させる構成であってもよい。 In the present embodiment, as described above, the scanning control unit 4 has been described as being configured so that the scanning amplitude Ay around the Y axis does not change significantly at the time of transition to the next frame. However, the present invention is not limited to this, and swinging around the Y-axis is started with either one of the maximum amplitude value | A y | max or the minimum amplitude value | A y | min, and the second swing period T y The scanning amplitude Ay around the Y axis is changed by a certain amount every half cycle, and when the scanning amplitude Ay matches the other amplitude value, the scanning of the entire target region is completed, and the Y axis of the next scanning is completed. The configuration may be such that the swinging around is executed from one amplitude value.
また、本実施形態においては、図9に示すように、走査線対S,Sが対象領域における水平走査方向に対して角度θ’だけ傾いた状態でリサージュ走査した場合で説明したが、これに限らず、図12に示すように、走査線対S,Sが対象領域における水平走査方向と略平行になる状態でリサージュ走査可能にしてもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the case where the Lissajous scanning is performed in a state where the pair of scanning lines S and S is inclined by the angle θ ′ with respect to the horizontal scanning direction in the target region has been described. Not limited to this, as shown in FIG. 12, Lissajous scanning may be performed in a state in which the scanning line pair S, S is substantially parallel to the horizontal scanning direction in the target region.
この場合、具体的には、水平走査方向と走査線対S,Sとが略平行になるように、対象領域に対する光走査部1の設置角度を調整する調整部(図示省略)を光走査部2等に備えて構成する。調整部は、図示省略するが、例えば、光走査部1によるリサージュ走査軌跡全体が角度θ’だけ回転するように、各デバイス8A,8B全体を回転可能に構成する。このように、走査線対S,Sを対象領域における水平走査方向と略平行になるように調整することにより、1フレーム走査後の走査軌跡全体を略矩形状にすることができる。これにより、図12に示すように、矩形状の対象領域と走査軌跡全体の領域を略一致させることができ、より効率的に矩形状の対象領域を走査することができる。 In this case, specifically, the optical scanning unit is an adjustment unit (not shown) that adjusts the installation angle of the optical scanning unit 1 with respect to the target region so that the horizontal scanning direction and the scanning line pair S and S are substantially parallel. It prepares for 2 grades. Although not shown, the adjustment unit is configured to rotate the entire devices 8A and 8B so that, for example, the entire Lissajous scanning locus by the optical scanning unit 1 is rotated by the angle θ ′. Thus, by adjusting the scanning line pair S, S so as to be substantially parallel to the horizontal scanning direction in the target region, the entire scanning locus after one frame scanning can be made substantially rectangular. As a result, as shown in FIG. 12, the rectangular target region and the entire region of the scanning trajectory can be substantially matched, and the rectangular target region can be scanned more efficiently.
また、本実施形態においては、光走査部2は、図3等に示すように、S字状の走査軌跡を描く場合で説明したが、これに限らず、例えば、図13に示すS字状の走査軌跡を2つ組み合わせた走査軌跡や、図14に示すS字状の走査軌跡を3つ組み合わせた走査軌跡等の、S字状の走査軌跡をN個組み合わせた走査軌跡を描くようにしてもよい。これらの場合、走査制御部4は、第2揺動周期Tyを第1揺動周期Txの奇数倍に設定するように構成する。例えば、図13の場合は、第2揺動周期Tyを第1揺動周期Txの5倍に設定し、図14の場合は、第2揺動周期Tyを第1揺動周期Txの7倍に設定する。このように、S字状の走査軌跡をN個組み合わせた走査軌跡を描くには、Ty=(2N+1)・Txとなるように第2揺動周期Tyと第1揺動周期Txを設定すればよい。なお、走査線対S,Sは、例えば、図13の場合、S1,S1及びS2,S2の2対あり、図14の場合、S3,S3、S4,S4及びS5,S5の3対あり、それぞれの場合において、レーザ光照射用の走査線としていずれの走査線対を用いてもよい。 Further, in the present embodiment, the optical scanning unit 2 has been described in the case of drawing an S-shaped scanning locus as illustrated in FIG. 3 and the like, but the present invention is not limited to this, and for example, an S-shaped pattern illustrated in FIG. A scanning trajectory combining N S-shaped scanning trajectories, such as a scanning trajectory combining two scanning trajectories or a scanning trajectory combining three S-shaped scanning trajectories shown in FIG. Also good. In these cases, the scan control unit 4 configured to set the second oscillating period T y an odd multiple of the first swing period T x. For example, in the case of FIG. 13, the second oscillation period T y is set to five times the first oscillation period T x , and in the case of FIG. 14, the second oscillation period T y is set to the first oscillation period T y . Set to 7 times x . Thus, to draw the scan path that combines the N a S-shaped scan trajectory, T y = (2N + 1 ) · T second oscillating period so that the x T y a first oscillating period T x Should be set. For example, in the case of FIG. 13, there are two pairs of scanning lines S, S, S1, S1, and S2, S2. In the case of FIG. 14, there are three pairs of scanning lines S3, S3, S4, S4 and S5, S5. In each case, any scanning line pair may be used as the scanning line for laser light irradiation.
そして、本実施形態においては、光走査部1は、X軸走査デバイス8AとY軸走査デバイス8Bとを組み合わせて構成した場合について説明したが、これに限られず、図15に示すように、光走査部1は、内側トーションバー21によって揺動可能に支持され、表面中央部に反射ミラー7を形成した内側可動部22と、該内側可動部22を取り囲んで枠状に形成され、内側トーションバー21を支持すると共に該内側トーションバー21の軸線に対して直交方向に延びる外側トーションバー23によって揺動可能に支持された外側可動部24と、を備えて構成したものであってもよい。 In the present embodiment, the case where the optical scanning unit 1 is configured by combining the X-axis scanning device 8A and the Y-axis scanning device 8B has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The scanning unit 1 is swingably supported by an inner torsion bar 21 and is formed in a frame shape surrounding the inner movable unit 22 and an inner movable unit 22 having a reflection mirror 7 formed at the center of the surface. And an outer movable portion 24 supported so as to be swingable by an outer torsion bar 23 that extends in a direction orthogonal to the axis of the inner torsion bar 21.
また、本実施形態においては、第1軸(X軸)回りの走査方向が対象領域の水平走査方向に対応し、第2軸(Y軸)回りの走査方向が対象領域の垂直走査方向に対応する場合で説明したが、これに限らず、第1軸(X軸)回りの走査方向が対象領域の垂直走査方向に対応し、第2軸(Y軸)回りの走査方向が対象領域の水平走査方向に対応するように、各走査デバイス8A,8Bを配置する構成であってもよい。この場合、走査軌跡は、図3に示すS字を90°回転させた軌跡となり、その走査軌跡に含まれる走査線対S,Sは水平走査方向に一定量ずつシフトされることになる。 In the present embodiment, the scanning direction around the first axis (X axis) corresponds to the horizontal scanning direction of the target area, and the scanning direction around the second axis (Y axis) corresponds to the vertical scanning direction of the target area. However, the present invention is not limited to this, and the scanning direction around the first axis (X axis) corresponds to the vertical scanning direction of the target area, and the scanning direction around the second axis (Y axis) is the horizontal of the target area. The configuration may be such that each scanning device 8A, 8B is arranged so as to correspond to the scanning direction. In this case, the scanning trajectory is a trajectory obtained by rotating the S-shape shown in FIG. 3 by 90 °, and the scanning line pairs S and S included in the scanning trajectory are shifted by a certain amount in the horizontal scanning direction.
また、本実施形態においては、光ビームがレーザ光の場合について述べたが、これに限られず、光ビームは発光素子(LED)によるものであってもよい。 In this embodiment, the case where the light beam is a laser beam has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light beam may be a light emitting element (LED).
そして、本実施形態において、光走査装置10を光測距装置の光走査手段として用いた場合で説明したが、光走査装置10は、これに限らず、レーザ走査型のプロジェクタにおける光走査手段としても用いることができる。この場合、光源部3は、外部から入力される映像信号に応じて強度変調された映像光を、例えば、走査方向が同一の図8に示すア及びウの走査線対S,S、又は、エ及びカの走査線対S,Sに対応する位相区間(図7参照)だけ、照射するように構成することにより、例えば、ブラウン管(CRT)と同様の点順次走査により映像を表示することができる。なお、ラスタースキャン用の映像信号は、例えば、ブラウン管の垂直方向に一定間隔で位置する水平方向の各ラスター走査線の並び順で入力されるため、1フレーム分の映像信号を一旦メモリ等に記憶させ、各走査線対S,Sの走査順に合わせて各ラスター走査線の映像信号の並びを入れ替えるように構成する。なお、光走査装置10をプロジェクタの光走査手段として用いる場合は、光ビームとしてRGBの三色光を使用すればカラー表示も可能である。 In the present embodiment, the case where the optical scanning device 10 is used as the optical scanning unit of the optical distance measuring device has been described. Can also be used. In this case, the light source unit 3 uses, for example, a pair of scanning lines S and S shown in FIG. 8 having the same scanning direction as the image light intensity-modulated in accordance with a video signal input from the outside, or By irradiating only the phase interval (see FIG. 7) corresponding to the pair of scanning lines S and S of D and F, for example, an image can be displayed by dot sequential scanning similar to a cathode ray tube (CRT). it can. Note that the raster scan video signal is input in the order of the horizontal raster scan lines positioned at regular intervals in the vertical direction of the cathode ray tube, for example, so that the video signal for one frame is temporarily stored in a memory or the like. The arrangement of the video signals of the raster scanning lines is changed in accordance with the scanning order of the scanning line pairs S and S. In the case where the optical scanning device 10 is used as a light scanning unit of a projector, color display is possible if RGB three-color light is used as a light beam.
1・・・・・・・光走査部
2・・・・・・・位相検出部
3・・・・・・・光源部
4・・・・・・・走査制御部
5・・・・・・・光源制御部
6A,6B・・・トーションバー
7A,7B,7・反射ミラー
8A,8B・・・走査デバイス
10・・・・・・光走査装置
21・・・・・・内側トーションバー
22・・・・・・内側可動部
23・・・・・・外側トーションバー
24・・・・・・外側可動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical scanning part 2 ... Phase detection part 3 ... Light source part 4 ... Scanning control part 5 ... Light source control units 6A, 6B ... Torsion bars 7A, 7B, 7 Reflective mirrors 8A, 8B Scanning device 10 Optical scanning device 21 Inner torsion bar 22・ ・ ・ ・ ・ Inner movable part 23 ... External torsion bar 24 ... External movable part
Claims (6)
前記反射ミラーの各軸回りの揺動位相をそれぞれ検出する位相検出部と、
前記反射ミラーに向かって光ビームを投光する光源部と、
前記第2軸回りの揺動周期である第2揺動周期の半周期における前記光ビームのリサージュ走査軌跡に、前記第1軸回りの走査方向で互いに略平行な走査線対が存在するように、前記第1軸回りの揺動周期である第1揺動周期と前記第2揺動周期とを設定し、前記第2揺動周期の半周期毎に、前記第2軸回りの走査振幅を一定量ずつ変化させて、前記光走査部を駆動させる走査制御部と、
前記位相検出部で検出する前記揺動位相に基づいて、前記走査線対の走査時に対応する位相区間だけ、前記光源部から前記光ビームを投光させる前記光源制御部と、
を備えたことを特徴とする光走査装置。 An optical scanning formed by swinging the reflecting mirror around each of the first axis and the second axis orthogonal to each other so that the light beam can be Lissajous scanned within the irradiation target area of the light beam incident on the reflecting mirror And
A phase detector for detecting the oscillation phase around each axis of the reflecting mirror;
A light source unit that projects a light beam toward the reflection mirror;
The Lissajous scanning trajectory of the light beam in the half cycle of the second oscillation cycle that is the oscillation cycle around the second axis is such that there are scanning line pairs that are substantially parallel to each other in the scanning direction around the first axis. A first oscillation cycle and a second oscillation cycle that are oscillation cycles around the first axis are set, and a scanning amplitude around the second axis is set for each half cycle of the second oscillation cycle. A scanning control unit that drives the optical scanning unit by changing a certain amount;
Based on the oscillation phase detected by the phase detection unit, the light source control unit that projects the light beam from the light source unit only in a phase section corresponding to the scanning line pair scanning,
An optical scanning device comprising:
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