JP6759775B2 - Drive device, light deflection system, light scanning system, image projection device, object recognition device, and drive method - Google Patents
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Description
本発明は、駆動装置、光偏向システム、光走査システム、画像投影装置、物体認識装置、及び駆動方法に関する。 The present invention relates to a driving device, an optical deflection system, an optical scanning system, an image projection device, an object recognition device, and a driving method.
近年、光ビームを偏向して光走査するための手段として、隣り合う圧電部に異なる波形の駆動電圧を印加して圧電部を変形させることを利用して反射面を可動、例えば、所定の軸周りに回転運動させる光偏向器がある。この光偏向器に対して、上記隣り合う圧電部に印加する駆動電圧の波形を制御する制御手段を有した駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, as a means for deflecting an optical beam and performing optical scanning, a reflective surface can be moved by applying a driving voltage having a different waveform to adjacent piezoelectric portions to deform the piezoelectric portions, for example, a predetermined axis. There is a light deflector that rotates around. For this optical deflector, there is known a drive device having a control means for controlling the waveform of the drive voltage applied to the adjacent piezoelectric portions (see, for example, Patent Document 1).
このような駆動装置では、通常、隣り合う圧電部に対して、同時に圧電部への駆動電圧の印加を開始する。 In such a drive device, usually, the application of the drive voltage to the adjacent piezoelectric portions is started at the same time.
しかしながら、隣り合う圧電部に対して印加される異なる波形の駆動電圧の印加開始時間が同じである場合、各圧電部の少なくとも一方は、急激に電圧値が変化する駆動電圧を印加されることとなる。例えば、各駆動電圧の極小値が印加されるタイミングが異なる場合、各駆動電圧の少なくとも一方は、電圧値がゼロから極小値よりも大きい値まで急激に変化することとなる。このとき、急激に変化する駆動電圧に含まれる高調波により光偏向器が有する機械的な共振が励起され、反射面の可動速度の均一性を安定して高めることができなかった。 However, when the application start time of the drive voltage of different waveforms applied to the adjacent piezoelectric parts is the same, at least one of the piezoelectric parts is applied with the drive voltage whose voltage value changes abruptly. Become. For example, when the timing at which the minimum value of each drive voltage is applied is different, at least one of the drive voltages suddenly changes from zero to a value larger than the minimum value. At this time, the mechanical resonance of the optical deflector was excited by the harmonics contained in the rapidly changing drive voltage, and the uniformity of the moving speed of the reflecting surface could not be stably improved.
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、反射面の可動速度の均一性を向上することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to improve the uniformity of the moving speed of the reflecting surface.
本発明は、隣り合う第１圧電部と第２圧電部がそれぞれ電圧印加されて生じる変形により、反射面を所定の軸周りに可動させる光偏向器の駆動装置であって、前記第１圧電部に所定の波形の第１駆動電圧を印加する第１印加手段と、前記第２圧電部に前記第１駆動電圧とは異なる波形の第２駆動電圧を印加する第２印加手段と、前記第１印加手段と前記第２印加手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１印加手段が前記第１駆動電圧の印加を開始する第１開始時間と、前記第２印加手段が前記第２駆動電圧の印加を開始する第２開始時間とが異なるように制御する駆動装置である。 The present invention is a drive device for an optical deflector that moves a reflecting surface around a predetermined axis by deformation caused by applying a voltage to an adjacent first piezoelectric portion and a second piezoelectric portion, respectively, and the first piezoelectric portion. A first application means for applying a first drive voltage having a predetermined waveform, a second application means for applying a second drive voltage having a waveform different from the first drive voltage to the second piezoelectric portion, and the first. The control means includes an application means and a control means for controlling the drive of the second application means, and the control means includes a first start time at which the first application means starts applying the first drive voltage, and the second. This is a drive device that controls the application means so that the application of the second drive voltage is different from the second start time.
本発明によれば、反射面の可動速度の均一性を向上することができる。 According to the present invention, the uniformity of the moving speed of the reflecting surface can be improved.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
［光走査システム］
まず、図１〜図４を参照して、本発明の実施形態に係る駆動装置を適用した光走査システムについて詳細に説明する。
[Optical scanning system]
First, with reference to FIGS. 1 to 4, an optical scanning system to which the driving device according to the embodiment of the present invention is applied will be described in detail.
図１に、光走査システムの一例の概略図を示す。図１に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査するシステムである。 FIG. 1 shows a schematic view of an example of an optical scanning system. As shown in FIG. 1, the optical scanning system 10 is a system in which the light emitted from the light source device 12 is deflected by the reflecting surface 14 of the optical deflector 13 under the control of the driving device 11 to lightly scan the scanned surface 15. Is.
光走査システム１０は、駆動装置１１，光源装置１２、反射面１４を有する光偏向器１３により構成される。 The optical scanning system 10 includes a driving device 11, a light source device 12, and an optical deflector 13 having a reflecting surface 14.
駆動装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。 The drive device 11 is an electronic circuit unit including, for example, a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The light deflector 13 is, for example, a MEMS (Micro Electromechanical Systems) device having a reflecting surface 14 and capable of moving the reflecting surface 14. The light source device 12 is, for example, a laser device that irradiates a laser. The surface to be scanned 15 is, for example, a screen.
駆動装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。 The drive device 11 generates control commands for the light source device 12 and the light deflector 13 based on the acquired light scanning information, and outputs a drive signal to the light source device 12 and the light deflector 13 based on the control commands.
光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向または２軸方向の少なくともいずれかに可動させる。 The light source device 12 irradiates the light source based on the input drive signal. The optical deflector 13 moves the reflecting surface 14 in at least one of the uniaxial direction and the biaxial direction based on the input drive signal.
これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた駆動装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。なお、光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細については後述する。 As a result, for example, by controlling the drive device 11 based on the image information which is an example of the optical scanning information, the reflecting surface 14 of the optical deflector 13 is reciprocated in a predetermined range in the biaxial direction and incident on the reflecting surface 14. By deflecting the irradiation light from the light source device 12 and scanning the light, an arbitrary image can be projected on the surface to be scanned 15. The details of the optical deflector and the details of the control by the driving device of this embodiment will be described later.
次に、図２を参照して、光走査システム１０の一例のハードウェア構成について説明する。図２は、光走査システム１０の一例のハードウェア構成図である。図２に示すように、光走査システム１０は、駆動装置１１、光源装置１２および光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。 Next, a hardware configuration of an example of the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of an example of the optical scanning system 10. As shown in FIG. 2, the optical scanning system 10 includes a driving device 11, a light source device 12, and an optical deflector 13, each of which is electrically connected.
［駆動装置］
このうち、駆動装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。
[Drive]
Of these, the drive device 11 includes a CPU 20, a RAM 21 (Random Access Memory), a ROM 22 (Read Only Memory), an FPGA 23, an external I / F 24, a light source device driver 25, and an optical deflector driver 26.
ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、駆動装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。 The CPU 20 is an arithmetic unit that reads programs and data from a storage device such as the ROM 22 onto the RAM 21 and executes processing to realize overall control and functions of the drive device 11.
ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。 The RAM 21 is a volatile storage device that temporarily holds programs and data.
ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。 The ROM 22 is a non-volatile storage device capable of holding programs and data even when the power is turned off, and stores processing programs and data executed by the CPU 20 to control each function of the optical scanning system 10. There is.
ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。 The FPGA 23 is a circuit that outputs a control signal suitable for the light source device driver 25 and the light deflector driver 26 according to the processing of the CPU 20.
外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。 The external I / F 24 is, for example, an interface with an external device, a network, or the like. The external device includes, for example, a host device such as a PC (Personal Computer) and a storage device such as a USB memory, an SD card, a CD, a DVD, an HDD, and an SSD. The network is, for example, a CAN (Controller Area Network) of an automobile, a LAN (Local Area Network), the Internet, or the like. The external I / F 24 may be configured to enable connection or communication with an external device, and an external I / F 24 may be prepared for each external device.
光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。 The light source device driver 25 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the light source device 12 according to an input control signal.
光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。 The optical deflector driver 26 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the optical deflector 13 according to an input control signal.
駆動装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、駆動装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、駆動装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。 In the drive device 11, the CPU 20 acquires optical scanning information from the external device or network via the external I / F 24. The configuration may be such that the CPU 20 can acquire the optical scanning information, and the optical scanning information may be stored in the ROM 22 or FPGA 23 in the driving device 11, or the SSD or the like may be newly stored in the driving device 11. A storage device may be provided and the optical scanning information may be stored in the storage device.
ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。 Here, the optical scanning information is information indicating how the surface to be scanned 15 is optical-scanned. For example, when displaying an image by optical scanning, the optical scanning information is image data. Further, for example, when optical writing is performed by optical scanning, the optical scanning information is write data indicating the writing order and the writing location. In addition, for example, when object recognition is performed by optical scanning, the optical scanning information is irradiation data indicating the timing and irradiation range of irradiating the light for object recognition.
本実施形態に係る駆動装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。 The drive device 11 according to the present embodiment can realize the functional configuration described below by the instruction of the CPU 20 and the hardware configuration shown in FIG.
［駆動装置の機能構成］
次に、図３を参照して、光走査システム１０の駆動装置１１の機能構成について説明する。図３は、光走査システムの駆動装置の一例の機能ブロック図である。図３に示すように、駆動装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。
[Functional configuration of drive unit]
Next, the functional configuration of the drive device 11 of the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of an example of a driving device of an optical scanning system. As shown in FIG. 3, the drive device 11 has a control unit 30 and a drive signal output unit 31 as functions.
制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、制御手段を構成し、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。 The control unit 30 is realized by, for example, a CPU 20, an FPGA 23, or the like, acquires optical scanning information from an external device, converts the optical scanning information into a control signal, and outputs the optical scanning information to the drive signal output unit 31. For example, the control unit 30 constitutes a control means, acquires image data as optical scanning information from an external device or the like, generates a control signal from the image data by a predetermined process, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31.
駆動信号出力部３１は、印加手段を構成し、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１（印加手段）は、例えば、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。 The drive signal output unit 31 constitutes an application means, is realized by the light source device driver 25, the light deflector driver 26, and the like, and outputs a drive signal to the light source device 12 or the light deflector 13 based on the input control signal. .. The drive signal output unit 31 (application means) may be provided for each target for outputting the drive signal, for example.
駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。なお、駆動装置は、光源装置１２や受光装置等の外部装置から光源の照射タイミングや受光タイミングを取得し、これらを光偏向器１３の駆動に同期するようにしてもよい。 The drive signal is a signal for controlling the drive of the light source device 12 or the light deflector 13. For example, in the light source device 12, it is a drive voltage that controls the irradiation timing and irradiation intensity of the light source. Further, for example, in the optical deflector 13, it is a drive voltage that controls the timing and the movable range of moving the reflecting surface 14 included in the optical deflector 13. The driving device may acquire the irradiation timing and the light receiving timing of the light source from an external device such as the light source device 12 or the light receiving device, and synchronize these with the driving of the light deflector 13.
［光走査処理］
次に、図４を参照して、光走査システム１０が被走査面１５を光走査する処理について説明する。図４は、光走査システムに係る処理の一例のフローチャートである。
[Optical scanning process]
Next, with reference to FIG. 4, a process in which the optical scanning system 10 lightly scans the surface to be scanned 15 will be described. FIG. 4 is a flowchart of an example of processing related to the optical scanning system.
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および光偏向器１３に出力する。ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。 In step S11, the control unit 30 acquires optical scanning information from an external device or the like. In step S12, the control unit 30 generates a control signal from the acquired optical scanning information and outputs the control signal to the drive signal output unit 31. In step S13, the drive signal output unit 31 outputs a drive signal to the light source device 12 and the light deflector 13 based on the input control signal. In step S14, the light source device 12 irradiates light based on the input drive signal. Further, the light deflector 13 moves the reflecting surface 14 based on the input drive signal. By driving the light source device 12 and the light deflector 13, light is deflected in an arbitrary direction and light-scanned.
なお、上記光走査システム１０では、１つの駆動装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の駆動装置および光偏向器用の駆動装置と、別体に設けてもよい。 In the optical scanning system 10, one drive device 11 has a device and a function of controlling the light source device 12 and the light deflector 13, but the drive device for the light source device and the drive device for the light deflector , May be provided separately.
また、上記光走査システム１０では、一つの駆動装置１１に光源装置１２および光偏向器１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した駆動装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した光偏向器１３と駆動装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。 Further, in the optical scanning system 10, one drive device 11 is provided with a function of a control unit 30 of a light source device 12 and an optical deflector 13 and a function of a drive signal output unit 31, but these functions are separate. It may exist, and for example, a drive signal output device having a drive signal output unit 31 may be provided separately from the drive device 11 having the control unit 30. Among the above-mentioned optical scanning systems 10, an optical deflection system that performs optical deflection may be configured by an optical deflector 13 having a reflecting surface 14 and a driving device 11.
［画像投影装置］
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の駆動装置を適用した画像投影装置について詳細に説明する。
[Image projection device]
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, an image projection device to which the driving device of the present embodiment is applied will be described in detail.
図５は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。また、図６はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。 FIG. 5 is a schematic view of an embodiment of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. Further, FIG. 6 is a schematic view of an example of the head-up display device 500.
画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。 The image projection device is a device that projects an image by optical scanning, for example, a head-up display device.
図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。 As shown in FIG. 5, the head-up display device 500 is installed near, for example, a windshield (windshield 401, etc.) of an automobile 400. The projected light L emitted from the head-up display device 500 is reflected by the windshield 401 and heads toward the observer (driver 402) who is the user.
これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。 As a result, the driver 402 can visually recognize the image or the like projected by the head-up display device 500 as a virtual image. A combiner may be installed on the inner wall surface of the windshield so that the user can visually recognize the virtual image by the projected light reflected by the combiner.
図６に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３にて偏向される。 As shown in FIG. 6, in the head-up display device 500, laser light is emitted from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. The emitted laser light passes through an incident optical system composed of collimator lenses 502, 503, 504 provided for each laser light source, two dichroic mirrors 505, 506, and a light amount adjusting unit 507. It is deflected by an optical deflector 13 having a reflecting surface 14.
そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。 Then, the deflected laser beam is projected onto the screen via a projection optical system including a free-form surface mirror 509, an intermediate screen 510, and a projection mirror 511.
なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。 In the head-up display device 500, the laser light sources 501R, 501G, 501B, the collimator lenses 502, 503, 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 are unitized by an optical housing as a light source unit 530.
上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。 The head-up display device 500 projects the intermediate image displayed on the intermediate screen 510 onto the windshield 401 of the automobile 400, so that the driver 402 visually recognizes the intermediate image as a virtual image.
レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。 The laser light of each color emitted from the laser light sources 501R, 501G, and 501B is regarded as substantially parallel light by the collimator lenses 502, 503, and 504, and is combined by two dichroic mirrors 505 and 506. The combined laser light is two-dimensionally scanned by the light deflector 13 having the reflecting surface 14 after the light amount is adjusted by the light amount adjusting unit 507. The projected light L two-dimensionally scanned by the light deflector 13 is reflected by the free-form surface mirror 509, corrected for distortion, and then condensed on the intermediate screen 510 to display an intermediate image. The intermediate screen 510 is composed of a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged, and magnifies the projected light L incident on the intermediate screen 510 in microlens units.
光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。 The light deflector 13 reciprocates the reflecting surface 14 in the biaxial direction, and two-dimensionally scans the projected light L incident on the reflecting surface 14. The drive control of the light deflector 13 is performed in synchronization with the light emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B.
以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。 The head-up display device 500 as an example of the image projection device has been described above, but the image projection device is a device that projects an image by performing optical scanning by an optical deflector 13 having a reflecting surface 14. Good.
例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。 For example, it is mounted on a projector that is placed on a desk or the like and projects an image on a display screen, or is mounted on a mounting member mounted on an observer's head or the like, and is projected onto a reflection / transmission screen of the mounting member, or an eyeball is used as a screen. The same can be applied to a head-mounted display device or the like that projects an image.
また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。 Further, the image projection device is not only a vehicle or a mounting member, but also a moving body such as an aircraft, a ship, or a mobile robot, or a work robot that operates a drive target such as a manipulator without moving from the place. It may be mounted on a non-moving body.
［光書込装置］
次に、図７及び図８を参照して、本実施形態の駆動装置１１を適用した光書込装置について詳細に説明する。
[Optical writing device]
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the optical writing device to which the driving device 11 of the present embodiment is applied will be described in detail.
図７は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図８は、光書込装置の一例の概略図である。 FIG. 7 is an example of an image forming apparatus incorporating the optical writing apparatus 600. Further, FIG. 8 is a schematic view of an example of the optical writing device.
図７に示すように、上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。 As shown in FIG. 7, the optical writing device 600 is used as a constituent member of an image forming device represented by a laser printer 650 or the like having a printer function using a laser beam. In the image forming apparatus, the optical writing device 600 performs optical writing on the photoconductor drum by lightly scanning the photoconductor drum which is the surface to be scanned 15 with one or a plurality of laser beams.
図８に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。 As shown in FIG. 8, in the optical writing device 600, the laser light from the light source device 12 such as a laser element passes through an imaging optical system 601 such as a collimator lens and then is subjected to an optical deflector 13 having a reflecting surface 14. It is deflected in the uniaxial direction or the biaxial direction.
そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。 Then, the laser beam deflected by the light deflector 13 passes through a scanning optical system 602 including a first lens 602a, a second lens 602b, and a reflection mirror portion 602c, and then passes through a surface to be scanned 15 (for example, a photoconductor drum or a photosensitive member). (Paper) is irradiated and optical writing is performed. The scanning optical system 602 forms a spot-shaped light beam on the surface to be scanned 15.
また、光源装置１２および反射面１４を有する光偏向器１３は、駆動装置１１の制御に基づき駆動する。 Further, the light deflector 13 having the light source device 12 and the reflecting surface 14 is driven under the control of the driving device 11.
このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。 As described above, the optical writing device 600 can be used as a constituent member of an image forming device having a printer function by laser light.
また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。 Further, by making the scanning optical system different so that light scanning can be performed not only in the uniaxial direction but also in the biaxial direction, the laser beam is deflected to the thermal media to scan the light, and the laser label device for printing by heating and the like. It can be used as a constituent member of the image forming apparatus of.
上記光書込装置に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。 The optical deflector 13 having a reflecting surface 14 applied to the optical writing device consumes less power for driving than a rotating multifaceted mirror using a polygon mirror or the like, so that the power saving of the optical writing device can be reduced. It is advantageous to.
また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である Further, since the wind noise at the time of vibration of the optical deflector 13 is smaller than that of the rotating multifaceted mirror, it is advantageous for improving the quietness of the optical writing device. The optical writing device requires an overwhelmingly smaller installation space than a rotating multi-sided mirror, and the amount of heat generated by the optical deflector 13 is also small, so that it is easy to miniaturize, which is advantageous for miniaturizing the image forming apparatus. Is
［物体認識装置］
次に、図９及び図１０を参照して、上記本実施形態の駆動装置を適用した物体認識装置について詳細に説明する。
[Object recognition device]
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, an object recognition device to which the driving device of the present embodiment is applied will be described in detail.
図９は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を搭載した自動車の概略図である。また、図１０はレーザレーダ装置の一例の概略図である。 FIG. 9 is a schematic view of an automobile equipped with a laser radar device, which is an example of an object recognition device. Further, FIG. 10 is a schematic view of an example of a laser radar device.
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。 The object recognition device is a device that recognizes an object in the target direction, for example, a laser radar device.
図９に示すように、レーザレーダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。 As shown in FIG. 9, the laser radar device 700 is mounted on, for example, an automobile 701, performs optical scanning in the target direction, and receives reflected light from the object 702 existing in the target direction to receive the reflected light from the object 702. Recognize 702.
図１０に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。 As shown in FIG. 10, the laser light emitted from the light source device 12 is reflected through an incident optical system composed of a collimating lens 703, which is an optical system in which divergent light is substantially parallel light, and a plane mirror 704. The optical deflector 13 having the surface 14 scans in one or two axial directions.
そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２および光偏向器１３は、駆動装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。 Then, the object 702 in front of the apparatus is irradiated through the light projecting lens 705 or the like, which is a light projecting optical system. The drive of the light source device 12 and the light deflector 13 is controlled by the drive device 11. The reflected light reflected by the object 702 is photodetected by the photodetector 709.
すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。 That is, the reflected light is received by the image sensor 707 via the light receiving optical system such as the condensing lens 706, and the image sensor 707 outputs the detection signal to the signal processing circuit 708. The signal processing circuit 708 performs predetermined processing such as binarization and noise processing on the input detection signal, and outputs the result to the distance measuring circuit 710.
測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。 In the distance measuring circuit 710, the object is determined by the time difference between the timing when the light source device 12 emits the laser light and the timing when the laser light is received by the photodetector 709, or the phase difference for each pixel of the light receiving image sensor 707. The presence or absence of the 702 is recognized, and the distance information to the object 702 is calculated.
反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。このようなレーダレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。 Since the light deflector 13 having the reflecting surface 14 is less likely to be damaged and is smaller than the multifaceted mirror, it is possible to provide a compact radar device having high durability. Such a radar A radar device can be attached to, for example, a vehicle, an aircraft, a ship, a robot, or the like, and can lightly scan a predetermined range to recognize the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle.
上記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を駆動装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。 In the above object recognition device, the laser radar device 700 as an example has been described, but the object recognition device performs light scanning by controlling the light deflector 13 having the reflecting surface 14 by the driving device 11, and performs light detection. The device may be any device that recognizes the object 702 by receiving the reflected light by the device, and is not limited to the above-described embodiment.
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。 For example, biometric authentication that recognizes an object by calculating object information such as shape from distance information obtained by light scanning the hand or face and referring to it as a record, or recognizing an intruder by light scanning the target range. It can also be applied to a security sensor, a component of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as a shape from distance information obtained by optical scanning, and outputs it as three-dimensional data.
［パッケージング］
次に、図１１を参照して、本実施形態の駆動装置により制御される光偏向器のパッケージングについて説明する。図１１は、パッケージングされた光偏向器の一例の概略図である。
[Packaging]
Next, with reference to FIG. 11, the packaging of the optical deflector controlled by the driving device of the present embodiment will be described. FIG. 11 is a schematic diagram of an example of a packaged light deflector.
図１１に示すように、光偏向器１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。 As shown in FIG. 11, the optical deflector 13 is attached to the attachment member 802 arranged inside the package member 801 and is packaged by covering a part of the package member with the transmission member 803 and sealing the package member 803. Will be done. Further, the package is sealed with an inert gas such as nitrogen. As a result, deterioration of the light deflector 13 due to oxidation is suppressed, and durability against changes in the environment such as temperature is further improved.
次に、以上に説明した光偏向システム、光走査システム、画像投影装置、光書込装置、物体認識装置に使用される光偏向器の詳細および本実施形態の駆動装置による制御の詳細について説明する。 Next, the details of the light deflector used in the light deflection system, the light scanning system, the image projection device, the light writing device, and the object recognition device described above and the details of the control by the driving device of the present embodiment will be described. ..
［光偏向器の詳細］
まず、図１２〜図１４を参照して、光偏向器について詳細に説明する。
[Details of optical deflector]
First, the optical deflector will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 14.
図１２は、２軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの光偏向器の平面図である。図１３は、図１２のＰ−Ｐ’断面図である。図１４は図１２のＱ−Ｑ’断面図である。 FIG. 12 is a plan view of a double-sided light deflector capable of light deflecting in the biaxial direction. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line PP'of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line QQ'of FIG.
図１２に示すように、光偏向器１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部に接続され、ミラー部をＹ軸に平行な第１軸周りに駆動する第１駆動部１１０ａ、１１０ｂと、ミラー部および第１駆動部を支持する第１支持部１２０と、第１支持部に接続され、ミラー部および第１支持部をＸ軸に平行な第２軸周りに駆動する第２駆動部１３０ａ、１３０ｂと、第２駆動部を支持する第２支持部１４０と、第１駆動部および第２駆動部および駆動装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。 As shown in FIG. 12, the optical deflector 13 has a mirror unit 101 that reflects incident light and a first drive unit 110a that is connected to the mirror unit and drives the mirror unit around a first axis parallel to the Y axis. , 110b, a first support portion 120 that supports the mirror portion and the first drive portion, and a second support portion that is connected to the first support portion and drives the mirror portion and the first support portion around a second axis parallel to the X axis. It has two drive units 130a and 130b, a second support unit 140 that supports the second drive unit, and an electrode connection unit 150 that is electrically connected to the first drive unit, the second drive unit, and the drive device.
光偏向器１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１４や第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆ、電極接続部１５０等を形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。 The optical deflector 13 is, for example, formed by molding one SOI (Silicon On Insulator) substrate by etching or the like, and on the molded substrate, the reflecting surface 14, the first piezoelectric drive units 112a, 112b, and the second piezoelectric drive unit 131a. By forming ~ 131f, 132a to 132f, the electrode connecting portion 150, etc., each constituent portion is integrally formed. The formation of each of the above components may be performed after molding the SOI substrate, or may be performed during molding of the SOI substrate.
ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第１のシリコン層の上に酸化シリコン層１６２が設けられ、その酸化シリコン層の上にさらに単結晶シリコンからなる第２のシリコン層が設けられている基板である。以降、第１のシリコン層をシリコン支持層１６１、第２のシリコン層をシリコン活性層１６３とする。 In the SOI substrate, a silicon oxide layer 162 is provided on a first silicon layer made of single crystal silicon (Si), and a second silicon layer made of single crystal silicon is further provided on the silicon oxide layer. It is a substrate. Hereinafter, the first silicon layer will be referred to as a silicon support layer 161 and the second silicon layer will be referred to as a silicon active layer 163.
シリコン活性層１６３は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。 Since the silicon active layer 163 has a small thickness in the Z-axis direction with respect to the X-axis direction or the Y-axis direction, the member composed of only the silicon active layer 163 has a function as an elastic portion having elasticity.
なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば光偏向器１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。 The SOI substrate does not necessarily have to be flat and may have a curvature or the like. Further, the member used for forming the optical deflector 13 is not limited to the SOI substrate as long as it is a substrate that can be integrally molded by etching or the like and can be partially elastic.
ミラー部１０１は、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３から構成される。 The mirror portion 101 is composed of, for example, a circular mirror portion base 102 and a reflection surface 14 formed on the + Z side surface of the mirror portion base. The mirror portion substrate 102 is composed of, for example, a silicon active layer 163.
反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。リブは、例えば、シリコン支持層１６１および酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。 The reflective surface 14 is made of, for example, a metal thin film containing aluminum, gold, silver and the like. Further, the mirror portion 101 may have ribs for reinforcing the mirror portion formed on the surface of the mirror portion base 102 on the −Z side. The rib is composed of, for example, a silicon support layer 161 and a silicon oxide layer 162, and can suppress distortion of the reflective surface 14 caused by movement.
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第１軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂと、一端がトーションバーに接続され、他端が第１支持部の内周部に接続される第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂと、から構成される。 The first drive units 110a and 110b have two torsion bars 111a and 111b having one end connected to the mirror unit base 102 and extending in the first axial direction to movably support the mirror unit 101, and one end to the torsion bar. It is composed of first piezoelectric drive portions 112a and 112b, which are connected and the other end is connected to the inner peripheral portion of the first support portion.
図１３に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂはシリコン活性層１６３から構成される。また、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。 As shown in FIG. 13, the torsion bars 111a and 111b are composed of the silicon active layer 163. Further, the first piezoelectric driving portions 112a and 112b are formed by forming the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202, and the upper electrode 203 in this order on the + Z side surface of the silicon active layer 163 which is an elastic portion.
上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。 The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of, for example, gold (Au) or platinum (Pt). The piezoelectric portion 202 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate) which is a piezoelectric material.
図１２に戻り、第１支持部１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３から構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。 Returning to FIG. 12, the first support portion 120 is, for example, a rectangular support formed by the silicon support layer 161, the silicon oxide layer 162, and the silicon active layer 163 so as to surround the mirror portion 101.
第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆから構成されており、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの一端は第１支持部１２０の外周部に接続され、他端は第２支持部１４０の内周部に接続されている。 The second drive units 130a and 130b are composed of, for example, a plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f and 132a to 132f connected so as to be folded back, and one end of the second drive units 130a and 130b is a first support. It is connected to the outer peripheral portion of the portion 120, and the other end is connected to the inner peripheral portion of the second support portion 140.
このとき、第２駆動部１３０ａと第１支持部１２０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第１支持部１２０の接続箇所、さらに第２駆動部１３０ａと第２支持部１４０の接続箇所および第２駆動部１３０ｂと第２支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。 At this time, the connection points between the second drive unit 130a and the first support unit 120, the connection points between the second drive unit 130b and the first support unit 120, the connection points between the second drive unit 130a and the second support unit 140, and the second support unit 140. The connection points between the two drive units 130b and the second support unit 140 are point-symmetrical with respect to the center of the reflection surface 14.
図１４に示すように、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。 As shown in FIG. 14, the second drive portions 130a and 130b are configured by forming the lower electrode 201, the piezoelectric portion 202, and the upper electrode 203 in this order on the + Z side surface of the silicon active layer 163 which is an elastic portion. .. The upper electrode 203 and the lower electrode 201 are made of, for example, gold (Au) or platinum (Pt). The piezoelectric portion 202 is made of, for example, PZT (lead zirconate titanate) which is a piezoelectric material.
図１２に戻り、第２支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３から構成され、ミラー部１０１、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第１支持部１２０および第２駆動部１３０ａ、１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。 Returning to FIG. 12, the second support portion 140 is composed of, for example, a silicon support layer 161, a silicon oxide layer 162, and a silicon active layer 163, and includes a mirror portion 101, first drive portions 110a and 110b, a first support portion 120, and the like. It is a rectangular support formed so as to surround the second drive units 130a and 130b.
電極接続部１５０は、例えば、第２支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂ、第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３および各下部電極２０１，および駆動装置１１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。 The electrode connection portion 150 is formed, for example, on the + Z side surface of the second support portion 140, and the first piezoelectric drive portions 112a and 112b, the upper electrodes 203 and the lower electrodes 201 of the second piezoelectric drive portions 131a to 131f are formed. , And the drive device 11 is electrically connected to the drive device 11 via electrode wiring such as aluminum (Al).
なお、上部電極２０３または下部電極２０１は、それぞれが電極接続部と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。 The upper electrode 203 or the lower electrode 201 may be directly connected to the electrode connecting portion, or may be indirectly connected by connecting the electrodes to each other.
なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。 In the present embodiment, the case where the piezoelectric portion 202 is formed only on one surface (the surface on the + Z side) of the silicon active layer 163 which is the elastic portion has been described as an example, but the other surface of the elastic portion (for example, −Z) has been described. It may be provided on the side surface), or may be provided on both one surface and the other surface of the elastic portion.
また、ミラー部１０１を第１軸周りまたは第２軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ、１１１ｂや第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。 Further, the shape of each component is not limited to the shape of the embodiment as long as the mirror portion 101 can be driven around the first axis or the second axis. For example, the torsion bars 111a and 111b and the first piezoelectric drive units 112a and 112b may have a shape having a curvature.
さらに、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第１支持部の＋Ｚ側の面上、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第２支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。 Further, on the + Z side surface of the upper electrodes 203 of the first drive units 110a and 110b, on the + Z side surface of the first support portion, and on the + Z side surface of the upper electrodes 203 of the second drive units 130a and 130b. An insulating layer made of a silicon oxide film may be formed on at least one of the + Z-side surfaces of the support portion.
このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットに、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。なお、絶縁層は絶縁性を有する部材であればよく、また、反射防止材としての機能を備えさせてもよい。 At this time, the electrode wiring is provided on the insulating layer, and the insulating layer is not partially removed or formed as an opening at the connection spot where the upper electrode 203 or the lower electrode 201 and the electrode wiring are connected. As a result, the degree of design freedom of the first drive units 110a and 110b, the second drive units 130a and 130b, and the electrode wiring can be increased, and short circuits due to contact between the electrodes can be suppressed. The insulating layer may be any member as long as it has an insulating property, and may be provided with a function as an antireflection material.
［駆動装置の制御の詳細］
次に、光偏向器の第１駆動部および第２駆動部を駆動させる駆動装置の制御の詳細について説明する。
[Details of drive unit control]
Next, the details of the control of the drive device for driving the first drive unit and the second drive unit of the optical deflector will be described.
第１駆動部１１０ａ、１１０ｂ、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第１駆動部１１０ａ，１１０ｂ，第２駆動部１３０ａ、１３０ｂは、上記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。 When a positive or negative voltage is applied in the polarization direction, the piezoelectric portion 202 of the first drive units 110a and 110b and the second drive units 130a and 130b undergoes deformation (for example, expansion and contraction) proportional to the potential of the applied voltage. , So-called inverse piezoelectric effect is exhibited. The first drive units 110a and 110b and the second drive units 130a and 130b move the mirror unit 101 by utilizing the above-mentioned inverse piezoelectric effect.
このとき、ミラー部１０１の反射面１４に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。圧電部に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。 At this time, the angle at which the light flux incident on the reflecting surface 14 of the mirror portion 101 is deflected is called a deflection angle. The runout angle when no voltage is applied to the piezoelectric portion is set to zero, a positive runout angle is defined as a deflection angle larger than that angle, and a negative runout angle is defined as a smaller deflection angle.
まず、第１駆動部を駆動させる駆動装置の制御について説明する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂでは、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが屈曲変形する。 First, the control of the drive device for driving the first drive unit will be described. In the first drive units 110a and 110b, when a drive voltage is applied in parallel to the piezoelectric parts 202 of the first piezoelectric drive parts 112a and 112b via the upper electrode 203 and the lower electrode 201, the respective piezoelectric parts 202 Deform. Due to the action of the deformation of the piezoelectric portion 202, the first piezoelectric driving portions 112a and 112b are bent and deformed.
その結果、２つのトーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第１軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第１軸周りに可動する。第１駆動部１１０ａ、１１０ｂに印加される駆動電圧は、駆動装置１１によって制御される。 As a result, a driving force around the first axis acts on the mirror portion 101 through the twist of the two torsion bars 111a and 111b, and the mirror portion 101 moves around the first axis. The drive voltage applied to the first drive units 110a and 110b is controlled by the drive device 11.
そこで、駆動装置１１によって、第１駆動部１１０ａ、１１０ｂが有する第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第１軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。 Therefore, the drive device 11 applies a drive voltage having a predetermined sine waveform to the first piezoelectric drive units 112a and 112b of the first drive units 110a and 110b in parallel to move the mirror unit 101 around the first axis. It can be moved in a cycle of a drive voltage having a predetermined sinusoidal waveform.
特に、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ、１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ、１１１ｂのねじれによる機械的共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。 In particular, for example, when the frequency of the sinusoidal waveform voltage is set to about 20 kHz, which is about the same as the resonance frequency of the torsion bars 111a and 111b, mechanical resonance due to the twist of the torsion bars 111a and 111b is utilized. The mirror unit 101 can be resonated and vibrated at about 20 kHz.
次に、図１５〜図２１を参照して、第２駆動部を駆動させる駆動装置の制御について説明する。 Next, the control of the drive device for driving the second drive unit will be described with reference to FIGS. 15 to 21.
図１５は、光偏向器の第２駆動部１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。斜線で表されている領域がミラー部１０１等である。 FIG. 15 is a schematic view schematically showing the driving of the second driving unit 130b of the optical deflector. The area represented by the diagonal line is the mirror portion 101 or the like.
第２駆動部１３０ａが有する複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３１ａ）から数えて偶数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３１ｂ、１３１ｄ、１３１ｆを圧電駆動部群Ａとする。 Of the plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f included in the second drive unit 130a, the second piezoelectric drive unit that is even-numbered from the second piezoelectric drive unit (131a) that is closest to the mirror unit, that is, the second The piezoelectric drive units 131b, 131d, and 131f are designated as the piezoelectric drive unit group A.
また、さらに第２駆動部１３０ｂが有する複数の第２圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３２ａ）から数えて奇数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅを同様に圧電駆動部群Ａとする。 Further, among the plurality of second piezoelectric drive units 132a to 132f included in the second drive unit 130b, the second piezoelectric drive unit, which is an odd number from the second piezoelectric drive unit (132a) having the closest distance to the mirror unit, That is, the second piezoelectric drive units 132a, 132c, and 132e are similarly designated as the piezoelectric drive unit group A.
圧電駆動部群Ａは、駆動電圧が並行に印加されると、図１５（ｉ）に示すように、圧電駆動部群Ａが同一方向に屈曲変形し、正の振れ角となるようにミラー部１０１が第２軸周りに可動する。 When the drive voltage is applied in parallel to the piezoelectric drive unit group A, as shown in FIG. 15 (i), the piezoelectric drive unit group A is bent and deformed in the same direction, and the mirror unit has a positive deflection angle. 101 moves around the second axis.
また、第２駆動部１３０ａが有する複数の第２圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３１ａ）から数えて奇数番目の第２圧電駆動部、すなわち第２圧電駆動部１３１ａ、１３１ｃ、１３１ｅを圧電駆動部群Ｂとする。 Further, among the plurality of second piezoelectric drive units 131a to 131f of the second drive unit 130a, the second piezoelectric drive unit that is the odd number from the second piezoelectric drive unit (131a) that is closest to the mirror unit, that is, The second piezoelectric drive units 131a, 131c, 131e are designated as the piezoelectric drive unit group B.
また、さらに第２駆動部１３０ｂが有する複数の第２圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第２圧電駆動部（１３２ａ）から数えて偶数番目の第２圧電駆動部、すなわち、１３２ｂ、１３２ｄ、１３２ｆを同様に圧電駆動部群Ｂとする。 Further, among the plurality of second piezoelectric drive units 132a to 132f of the second drive unit 130b, the second piezoelectric drive unit, which is an even number from the second piezoelectric drive unit (132a) having the closest distance to the mirror unit, That is, 132b, 132d, and 132f are similarly referred to as the piezoelectric drive unit group B.
圧電駆動部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、図１５（ｉｉｉ）に示すように、圧電駆動部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、負の振れ角となるようにミラー部１０１第２軸周りに可動する。 When the drive voltage is applied in parallel to the piezoelectric drive unit group B, as shown in FIG. 15 (iii), the piezoelectric drive unit group B is bent and deformed in the same direction, and the mirror unit has a negative deflection angle. 101 Movable around the second axis.
図１５（ｉ）、（ｉｉｉ）に示すように、第２駆動部１３０ａまたは１３０ｂでは、圧電駆動部群Ａが有する複数の圧電部２０２または圧電駆動部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部１０１の第２軸周りの振れ角を大きくすることができる。 As shown in FIGS. 15 (i) and 15 (iii), in the second drive unit 130a or 130b, the plurality of piezoelectric portions 202 included in the piezoelectric drive unit group A or the plurality of piezoelectric portions 202 included in the piezoelectric drive unit group B are bent. By deforming, the amount of movement due to bending deformation can be accumulated, and the runout angle around the second axis of the mirror portion 101 can be increased.
例えば、図１２に示すように、第２駆動部１３０ａ、１３０ｂが、第１支持部の中心点に対して第１支持部に点対称で接続されている。そのため、圧電駆動部群Ａに駆動電圧を印加すると、第２駆動部１３０ａでは第１支持部と第２駆動部１３０ａの接続部に＋Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、第２駆動部１３０ｂでは第１支持部と第２駆動部１３０ｂの接続部に−Ｚ方向に動かす駆動力が生じ、可動量が累積されてミラー部１０１の第２軸周りの振れ角度を大きくすることができる。 For example, as shown in FIG. 12, the second drive units 130a and 130b are point-symmetrically connected to the first support portion with respect to the center point of the first support portion. Therefore, when a drive voltage is applied to the piezoelectric drive unit group A, a driving force is generated at the connection portion between the first support unit and the second drive unit 130a in the second drive unit 130a, and a driving force is generated in the second drive unit 130b to move in the + Z direction. A driving force that moves in the −Z direction is generated at the connection portion between the 1 support portion and the second drive portion 130b, and the amount of movement is accumulated so that the runout angle of the mirror portion 101 around the second axis can be increased.
また、図１５（ｉｉ）に示すように、電圧が印加されていない、または、電圧印加による圧電駆動部群Ａによるミラー部１０１の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによるミラー部１０１の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。 Further, as shown in FIG. 15 (ii), the amount of movement of the mirror unit 101 by the piezoelectric drive group A due to voltage application and the movable amount of the mirror unit 101 by the piezoelectric drive group B due to voltage application are not applied, or the mirror unit 101 is movable by voltage application. When the amounts are balanced, the runout is zero.
図１５（ｉ）〜図１５（ｉｉｉ）を連続的に繰り返すように第２圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、ミラー部を第２軸周りに駆動させることができる。 By applying a drive voltage to the second piezoelectric drive unit so as to continuously repeat FIGS. 15 (i) to 15 (iii), the mirror unit can be driven around the second axis.
［駆動電圧］
第２駆動部に印加される駆動電圧は、駆動装置によって制御される。図１６を参照して、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ａ）、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧（以下、駆動電圧Ｂ）について説明する。また、駆動電圧Ａ（第１駆動電圧）を印加する印加手段を第１印加手段、駆動電圧Ｂ（第２駆動電圧）を印加する印加手段を第２印加手段とする。
[Drive voltage]
The drive voltage applied to the second drive unit is controlled by the drive device. With reference to FIG. 16, the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group A (hereinafter, drive voltage A) and the drive voltage applied to the piezoelectric drive unit group B (hereinafter, drive voltage B) will be described. Further, the application means for applying the drive voltage A (first drive voltage) is referred to as the first application means, and the application means for applying the drive voltage B (second drive voltage) is referred to as the second application means.
図１６（ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。図１６（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例である。図１６（ｃ）は、駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。 FIG. 16A is an example of the waveform of the drive voltage A applied to the piezoelectric drive unit group A of the optical deflector. FIG. 16B is an example of the waveform of the drive voltage B applied to the piezoelectric drive unit group B of the optical deflector. FIG. 16C is a diagram in which the waveform of the drive voltage A and the waveform of the drive voltage B are superimposed.
図１６（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。 As shown in FIG. 16A, the waveform of the drive voltage A applied to the piezoelectric drive unit group A is, for example, a sawtooth waveform, and the frequency is, for example, 60 Hz. Further, in the waveform of the drive voltage A, the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value is TrA, and the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value. When the time width of is TfA, for example, the ratio of TrA: TfA = 9: 1 is preset. At this time, the ratio of TrA to one cycle is called the symmetry of the drive voltage A.
図１６（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０ＨＺである。また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝９：１となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。また、図１６（ｃ）に示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。 As shown in FIG. 16B, the waveform of the drive voltage B applied to the piezoelectric drive unit group B is, for example, a sawtooth waveform, and the frequency is, for example, 60 Hz. Further, in the waveform of the drive voltage B, the time width of the rising period in which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value is TrB, and the falling period in which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value. When the time width of is TfB, for example, the ratio of TfB: TrB = 9: 1 is preset. At this time, the ratio of TfB to one cycle is called the symmetry of the drive voltage B. Further, as shown in FIG. 16C, for example, the period TA of the waveform of the drive voltage A and the period TB of the waveform of the drive voltage B are set to be the same.
なお、上記の駆動電圧Ａおよび駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、例えば、正弦波の重ね合わせによって生成される。 The sawtooth waveforms of the drive voltage A and the drive voltage B are generated by, for example, superposition of sine waves.
また、本実施形態では、駆動電圧Ａ、Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、光偏向器のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。この場合、シンメトリは、一周期に対する立ち上がり時間の比率、または一周期に対する立ち下がり時間の比率となる。このとき、立ち上がり時間、立ち下がり時間のどちらを基準にするかは、任意に設定してもよい。 Further, in the present embodiment, the drive voltage of the sawtooth waveform is used as the drive voltages A and B, but the present invention is not limited to this, and the drive voltage of the waveform with the apex of the sawtooth waveform rounded and the sawtooth waveform are not limited to this. It is also possible to change the waveform according to the device characteristics of the optical deflector, such as the drive voltage of the waveform with the linear region of. In this case, the symmetry is the ratio of the rise time to one cycle or the ratio of the fall time to one cycle. At this time, which of the rise time and the fall time is used as a reference may be arbitrarily set.
次に、図１７〜図１９を参照して、光偏向器の反射面の第２軸周りの可動速度、すなわち反射面の第２軸周りの振れ角の時間変化について説明する。 Next, with reference to FIGS. 17 to 19, the moving speed of the reflecting surface of the light deflector around the second axis, that is, the time change of the deflection angle of the reflecting surface around the second axis will be described.
図１７は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図である。図１８は、反射面の第２軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の第２軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図である。図１９（ａ）は、第２軸周りのミラー部１０１の可動速度が均一であるときの投影画像のイメージ図である。図１９（ｂ）は、第２軸周りのミラー部１０１の可動速度が不均一であるときの投影画像のイメージ図である。 FIG. 17 is a diagram showing a time change of the deflection angle (optical scanning angle) around the second axis of the reflecting surface when the moving speed around the second axis of the reflecting surface is constant (uniform). FIG. 18 is a diagram showing the time change of the deflection angle (optical scanning angle) around the second axis of the reflecting surface when the moving speed around the second axis of the reflecting surface is not constant (uniform). FIG. 19A is an image diagram of a projected image when the moving speed of the mirror portion 101 around the second axis is uniform. FIG. 19B is an image diagram of a projected image when the moving speed of the mirror portion 101 around the second axis is non-uniform.
反射面１４の第２軸周りの振れ角の時間変化、すなわち反射面１４の第２軸周りの可動速度は、図１７に示すように直線的であることが望ましい。つまり、ミラー部１０１の第２軸周りの可動速度に変動が生じないことが望ましい。ミラー部１０１の第２軸周りの可動速度に変動が生じると、直線的な光走査が妨げられ、例えば、被走査面１５に形成される画像に輝度ムラ、歪みなどが発生し、画質の劣化を招くからである。 It is desirable that the time change of the swing angle of the reflecting surface 14 around the second axis, that is, the moving speed of the reflecting surface 14 around the second axis is linear as shown in FIG. That is, it is desirable that the movable speed of the mirror portion 101 around the second axis does not fluctuate. When the movable speed around the second axis of the mirror portion 101 fluctuates, linear optical scanning is hindered, and for example, the image formed on the scanned surface 15 causes uneven brightness, distortion, and the like, resulting in deterioration of image quality. This is because it invites.
しかしながら、実際には、光偏向器１３は共振周波数を有し、光偏向器１３に駆動電圧を印加した際に、駆動電圧の高調波成分と共振周波数との重なりが大きいと、光偏向器１３の共振が励起されてしまう。これにより、図１８に示すように、反射面１４の２軸周りの可動速度は揺れが生じてしまい、可動速度の均一性を保つことができない。 However, in reality, the optical deflector 13 has a resonance frequency, and when a drive voltage is applied to the optical deflector 13, if the harmonic component of the drive voltage and the resonance frequency have a large overlap, the optical deflector 13 has a resonance frequency. Resonance is excited. As a result, as shown in FIG. 18, the movable speed of the reflecting surface 14 around the two axes fluctuates, and the uniformity of the movable speed cannot be maintained.
［高調波成分及び共振周波数］
高調波成分及び共振周波数について図２８を参照して説明する。図２８は、高調波成分と光偏向器１３が有する共振周波数の関係を表したグラフの一例である。光偏向器１３の共振周波数は複数存在し、それぞれ周波数が小さいものから０次（最低次、ｆ０）、１次（ｆ１）、…、ｎ次の共振周波数（共振モード）とする。このとき、駆動電圧の高調波成分が光偏向器１３の共振周波数との重なりが大きいとき、特に高調波成分の信号強度も共振モードの駆動感度も高い０次の共振周波数との重なりが大きいとき、光偏向器１３の共振が励起され、光偏向器１３に異常振動が発生する。この異常振動により、反射面１４の可動速度に揺れが生じてしまい、可動速度の均一性を保つことができなくなる。
[Harmonic components and resonance frequency]
Harmonic components and resonance frequencies will be described with reference to FIG. FIG. 28 is an example of a graph showing the relationship between the harmonic component and the resonance frequency of the optical deflector 13. There are a plurality of resonance frequencies of the optical deflector 13, and the resonance frequencies are set to 0th order (lowest order, f0), 1st order (f1), ..., Nth order resonance frequency (resonance mode) from the smallest frequency. At this time, when the harmonic component of the drive voltage has a large overlap with the resonance frequency of the optical deflector 13, especially when the signal intensity of the harmonic component and the drive sensitivity of the resonance mode have a high overlap with the 0th-order resonance frequency. , The resonance of the optical deflector 13 is excited, and abnormal vibration is generated in the optical deflector 13. Due to this abnormal vibration, the movable speed of the reflecting surface 14 fluctuates, and the uniformity of the movable speed cannot be maintained.
［投影画像］
図１８に示すような不均一な可動速度で光走査する光偏向器を用いて画像投影を行った場合、本来は図１９（ａ）のように表示される投影画像が、図１９（ｂ）のように画像全体に輝度ムラと歪みが生じてしまう。
[Projection image]
When an image is projected using an optical deflector that scans light at a non-uniform moving speed as shown in FIG. 18, the projected image originally displayed as shown in FIG. 19A is displayed in FIG. 19B. Brightness unevenness and distortion occur in the entire image as shown above.
駆動電圧の高調波成分は、駆動電圧に急激な変化が生じる場合に、波形に多く含まれることとなる。これは、駆動電圧に急激な変化を生じさせるために、短い周期の正弦波を重ね合わせることとなり、高調波が短い間隔で生じることとなるためである。 Harmonic components of the drive voltage will be included in the waveform in large quantities when the drive voltage changes abruptly. This is because short-period sine waves are superposed in order to cause a sudden change in the drive voltage, and harmonics are generated at short intervals.
駆動電圧の急激な変化は次のような場合に生じる。例えば、圧電駆動部群Ａに属するある圧電部を第１圧電部、第１圧電部の片隣の圧電駆動部群Ｂに属する圧電部を第２圧電部とする。このとき、第１圧電部へ印加する駆動電圧の波形と第２圧電部へ印加する駆動電圧の波形とが異なる。このような場合、圧電部へ印加する電圧値が極小値となる時刻が、第１圧電部と第２圧電部とで合わなくなる。 A sudden change in drive voltage occurs in the following cases. For example, a certain piezoelectric portion belonging to the piezoelectric drive unit group A is referred to as a first piezoelectric portion, and a piezoelectric portion belonging to the piezoelectric drive unit group B on one side of the first piezoelectric portion is referred to as a second piezoelectric portion. At this time, the waveform of the drive voltage applied to the first piezoelectric portion and the waveform of the drive voltage applied to the second piezoelectric portion are different. In such a case, the time when the voltage value applied to the piezoelectric portion becomes the minimum value does not match between the first piezoelectric portion and the second piezoelectric portion.
このとき、駆動電圧が印加されていない停止状態から、第１圧電部と第２圧電部に対して同時に駆動電圧の印加を開始すると、すなわち、第１圧電部へ駆動電圧を出力開始する第１出力開始時間と、第２圧電部へ駆動電圧を出力開始する第２出力開始時間とが同じとなる。このとき、例えば、図２９に示すような駆動電圧の波形となり、第１駆動電圧、第２駆動電圧ともに、出力開始時間直後に、瞬間的に駆動電圧の急激な変化が生じる。 At this time, when the application of the drive voltage to the first piezoelectric portion and the second piezoelectric portion is started at the same time from the stopped state in which the drive voltage is not applied, that is, the first piezoelectric portion starts to output the drive voltage to the first piezoelectric portion. The output start time and the second output start time for starting the output of the drive voltage to the second piezoelectric portion are the same. At this time, for example, the waveform of the drive voltage is as shown in FIG. 29, and both the first drive voltage and the second drive voltage momentarily suddenly change the drive voltage immediately after the output start time.
このように、出力開始時間直後に駆動電圧の急激な変化が生じると、駆動電圧の高調波成分により光偏向器の共振が励起されてしまい、出力開始時間直後しばらくは、反射面１４の可動速度を均一とすることができないという問題があった。 In this way, if a sudden change in the drive voltage occurs immediately after the output start time, the resonance of the optical deflector is excited by the harmonic component of the drive voltage, and for a while immediately after the output start time, the movable speed of the reflecting surface 14 There was a problem that it could not be made uniform.
そこで、本実施形態では、駆動装置１１は、隣り合う圧電部に所定の波形の駆動電圧を印加する際に、第１印加手段が駆動電圧Ａ（第１駆動電圧）の印加を開始する開始時間（第１開始時間）と、第２印加手段が駆動電圧Ｂ（第２駆動電圧）の印加を開始する開始時間（第２開始時間）とが異なるように制御する。 Therefore, in the present embodiment, when the drive device 11 applies a drive voltage having a predetermined waveform to the adjacent piezoelectric portions, the start time at which the first application means starts applying the drive voltage A (first drive voltage). The (first start time) and the start time (second start time) at which the second application means starts applying the drive voltage B (second drive voltage) are controlled to be different.
この結果、駆動電圧の出力開始直後の急激な変化が抑制され、反射面１４の第２軸周りの可動動作における可動速度の変動を抑制し、反射面１４の可動速度の均一性を向上させることができる。 As a result, a sudden change immediately after the start of output of the drive voltage is suppressed, fluctuations in the movable speed in the movable operation around the second axis of the reflective surface 14 are suppressed, and the uniformity of the movable speed of the reflective surface 14 is improved. Can be done.
以下、図２０、図２１を参照して、上記制御によりミラー部１０１の可動速度の均一性が向上する理由について詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to FIGS. 20 and 21, the reason why the uniformity of the moving speed of the mirror unit 101 is improved by the above control will be described in detail.
図２０は、第１駆動電圧の印加開始時間と第２駆動電圧の印加開始時間を異ならせた駆動信号の波形を示す図である。このとき、第１圧電部と第２圧電部の両方に駆動電圧が印加されていない期間を停止期間、第１駆動電圧および第２駆動電圧の波形が一定となる期間を通常動作期間、停止期間から通常動作期間へ遷移する期間を遷移期間とする。図２０においては、第２駆動電圧の印加開始時間までが停止期間、第２駆動電圧の印加開始時間から周期Ｔ１１の終わりまでが遷移期間、周期Ｔ１２の始まり以降が通常動作期間である。 FIG. 20 is a diagram showing waveforms of drive signals in which the application start time of the first drive voltage and the application start time of the second drive voltage are different. At this time, the period in which the drive voltage is not applied to both the first piezoelectric part and the second piezoelectric part is the stop period, and the period in which the waveforms of the first drive voltage and the second drive voltage are constant is the normal operation period and the stop period. The transition period from to the normal operation period is defined as the transition period. In FIG. 20, the stop period is until the application start time of the second drive voltage, the transition period is from the application start time of the second drive voltage to the end of the cycle T11, and the normal operation period is after the start of the cycle T12.
図２０に示すように、第１圧電部に第２駆動電圧を印加する開始時間（第１開始時間）と、第２圧電部に第２駆動電圧を印加する開始時間（第２開始時間）とが異なっている。 As shown in FIG. 20, the start time for applying the second drive voltage to the first piezoelectric portion (first start time) and the start time for applying the second drive voltage to the second piezoelectric portion (second start time). Is different.
これにより、第１駆動電圧と第２駆動電圧を同時に印加しないために、印加第１駆動電圧、第２駆動電圧ともに瞬間的に駆動電圧が急激に変化することが抑制され、異常振動を抑制することができる。 As a result, since the first drive voltage and the second drive voltage are not applied at the same time, it is suppressed that the drive voltage suddenly changes for both the applied first drive voltage and the second drive voltage, and abnormal vibration is suppressed. be able to.
第１開始時間と第２開始時間の時間差を開始時間差ΔＴとする。このとき、例えば、ΔＴを第１駆動電圧の立ち下がり時間、または、第２駆動電圧の立ち上がり時間に一致する時間に設定するのが好ましい。これにより、駆動電圧の波形を遷移期間と通常動作期間で変化させることなく、第１駆動電圧の波形の極小電圧値と第２駆動電圧の波形の極小電圧値が一致するタイミングで出力を開始するため、停止期間（０Ｖ）からの差がなくなる、または最も小さくなり、電圧の急激な変化が抑制されるため、異常振動を抑制することができる。また、遷移期間と通常動作期間で波形を変化させないことで、駆動信号（駆動電圧）に含まれる高周波成分を限定することができる。 The time difference between the first start time and the second start time is defined as the start time difference ΔT. At this time, for example, it is preferable to set ΔT to a time that coincides with the fall time of the first drive voltage or the rise time of the second drive voltage. As a result, the output is started at the timing when the minimum voltage value of the waveform of the first drive voltage and the minimum voltage value of the waveform of the second drive voltage match without changing the waveform of the drive voltage between the transition period and the normal operation period. Therefore, the difference from the stop period (0V) disappears or becomes the smallest, and a sudden change in voltage is suppressed, so that abnormal vibration can be suppressed. Further, by not changing the waveform between the transition period and the normal operation period, it is possible to limit the high frequency component included in the drive signal (drive voltage).
また、このとき、第１駆動電圧の波形または第２駆動電圧の波形のシンメトリを調整することで、より異常振動を抑制することができる。以下にその理由について、図２１を参照して説明する。 Further, at this time, by adjusting the symmetry of the waveform of the first drive voltage or the waveform of the second drive voltage, abnormal vibration can be further suppressed. The reason for this will be described below with reference to FIG.
図２１は、シンメトリ調整による異常振動の抑制を説明するための図である。図２１には、本実施形態の駆動方式におけるノコギリ波状の波形の駆動電圧の周波数成分（高調波成分）と、光偏向器１３がもつ共振モードの周波数特性との関係が示されている。ノコギリ波状波形の駆動電圧の周波数成分は、理想的なノコギリ波状の波形をフーリエ変換して印加信号を周波数成分に分解したものであり、直流（０Ｈｚ）から駆動周波数間隔で発生する印加電圧成分の重ね合わせで表される。 FIG. 21 is a diagram for explaining suppression of abnormal vibration by symmetry adjustment. FIG. 21 shows the relationship between the frequency component (harmonic component) of the drive voltage of the sawtooth waveform in the drive method of the present embodiment and the frequency characteristic of the resonance mode of the optical deflector 13. The frequency component of the drive voltage of the sawtooth waveform is obtained by Fourier transforming the ideal sawtooth waveform and decomposing the applied signal into frequency components, and is the component of the applied voltage generated from direct current (0 Hz) at drive frequency intervals. It is represented by superposition.
また、図２１には、光偏向器１３が有する最低次共振モードのスペクトル特性も示されている。なお、図２１では、駆動信号の駆動周波数（繰り返し周波数）を光偏向器の最低次の共振周波数の半整数分の１に設定した場合が例示している。このように設定すると、周期的に発生する信号成分である高調波成分と光偏向器の共振周波数との重なりを低減することができる。 Further, FIG. 21 also shows the spectral characteristics of the lowest-order resonance mode of the optical deflector 13. Note that FIG. 21 illustrates a case where the drive frequency (repetition frequency) of the drive signal is set to one half-integer of the lowest-order resonance frequency of the optical deflector. With this setting, it is possible to reduce the overlap between the harmonic component, which is a signal component generated periodically, and the resonance frequency of the optical deflector.
所定の駆動信号によって光偏向器を駆動した場合、その駆動信号の波形によっては周波数スペクトル（駆動信号をフーリエ変換して周波数成分に分解したもの）に一定間隔の「谷（理論上信号強度がゼロまで低減される点）」が存在する。また、この「谷」近傍の周波数領域は、信号強度が低減される。この「谷」をヌル周波数、「谷」周辺の周波数領域を周波数低減領域とよぶ。この「谷」近傍の周波数領域とは、例えば、ヌル周波数から周波数が±１０％程度の周波数領域である。 When the optical deflector is driven by a predetermined drive signal, depending on the waveform of the drive signal, the frequency spectrum (the drive signal is Fourier transformed and decomposed into frequency components) is divided into "valleys" (theoretical signal strength is zero). The point that is reduced to) ”exists. Further, the signal strength is reduced in the frequency domain near this "valley". This "valley" is called the null frequency, and the frequency domain around the "valley" is called the frequency reduction region. The frequency domain near the "valley" is, for example, a frequency domain having a frequency of about ± 10% from the null frequency.
ヌル周波数ｆｎは、駆動電圧のシンメトリをＳ、駆動周波数をｆｓとしたとき、以下の式で与えられる。周波数低減領域は、次のように求められる。
次数Ｎは整数であり、ヌル周波数は周期的に現れる。すなわち、最も周波数が小さいヌル周波数を１番目のヌル周波数としたとき、周期的に２番目、３番目のヌル周波数が現れる。上記（１）式から明らかなように、ヌル周波数ｆｎ及び周波数低減領域は、駆動電圧の駆動周波数ｆｓ、あるいは駆動電圧のシンメトリＳをパラメータとして所望の値に調整することができる。 The order N is an integer, and the null frequency appears periodically. That is, when the null frequency having the lowest frequency is set as the first null frequency, the second and third null frequencies appear periodically. As is clear from the above equation (1), the null frequency fn and the frequency reduction region can be adjusted to desired values by using the drive frequency fs of the drive voltage or the symmetry S of the drive voltage as parameters.
したがって、光偏向器が有する共振周波数（特に０次の共振周波数）が周波数低減領域に含まれるように駆動電圧のシンメトリを調整することにより、光偏向器の共振周波数と高調波成分の重なりを低減することが可能となる。これにより、高調波によって光偏向器の共振が励起されることを抑制し、反射面１４の可動速度の均一性をより向上することができる。 Therefore, by adjusting the symmetry of the drive voltage so that the resonance frequency of the optical deflector (particularly the 0th-order resonance frequency) is included in the frequency reduction region, the overlap between the resonance frequency of the optical deflector and the harmonic component is reduced. It becomes possible to do. As a result, it is possible to suppress the resonance of the optical deflector from being excited by the harmonics and further improve the uniformity of the moving speed of the reflecting surface 14.
なお、シンメトリは、第１駆動電圧、第２駆動電圧で異なっていてもよい。例えば、共振周波数が、第１駆動電圧のヌル周波数と第２駆動電圧のヌル周波数に挟まれるように第１駆動電圧と第２駆動電圧のシンメトリを調整しても良い。これは、以下の理由による。０次の共振周波数とヌル周波数とをほぼ一致させる場合のシンメトリの近傍では、高周波成分により生じる高周波振動の位相が急激に変化する領域（以下、位相変化急激領域）が存在する。このとき、例えば、この位相変化急激領域よりも第１駆動電圧を外側（共振周波数に対してヌル周波数の周波数が大きくなるようにシンメトリ調整）、第２駆動電圧を内側（共振周波数に対してヌル周波数の周波数が小さくなるようにシンメトリ調整）とすることで、第１駆動電圧の高周波成分により生じる高周波振動の位相と、第２駆動電圧の高周波成分により生じる高周波振動の位相とを逆相とし、シンメトリの経時変化（ヌル周波数の経時変化）に対する位相差の変化を小さくし、ロバスト性を向上することができる。 The symmetry may differ between the first drive voltage and the second drive voltage. For example, the symmetry of the first drive voltage and the second drive voltage may be adjusted so that the resonance frequency is sandwiched between the null frequency of the first drive voltage and the null frequency of the second drive voltage. This is due to the following reasons. In the vicinity of the symmetry when the 0th-order resonance frequency and the null frequency are substantially matched, there is a region in which the phase of the high-frequency vibration generated by the high-frequency component changes abruptly (hereinafter, the phase change abrupt region). At this time, for example, the first drive voltage is outside the rapid phase change region (symmetry adjustment is made so that the frequency of the null frequency becomes larger than the resonance frequency), and the second drive voltage is inside (null with respect to the resonance frequency). By adjusting the symmetry so that the frequency of the frequency becomes smaller), the phase of the high frequency vibration generated by the high frequency component of the first drive voltage and the phase of the high frequency vibration generated by the high frequency component of the second drive voltage are reversed. It is possible to reduce the change in phase difference with respect to the change in symmetry over time (change in null frequency over time) and improve the robustness.
以上より、本実施形態の駆動装置１１では、所定の波形の第１駆動電圧の印加を開始する第１開始時間と、第１駆動電圧とは異なる波形の第２駆動電圧の印加を開始する第２開始時間とが異なるように制御することにより、反射面１４の可動速度の均一性を向上することができる。 From the above, in the drive device 11 of the present embodiment, the first start time for starting the application of the first drive voltage having a predetermined waveform and the second drive voltage having a waveform different from the first drive voltage are started. By controlling the two start times so as to be different, the uniformity of the moving speed of the reflecting surface 14 can be improved.
より詳しく説明すると、駆動装置１１が、図２０に示すように、第１開始時間と第２開始時間を異ならせることにより、電圧値の極小値が印加されるタイミングが異なる第１駆動電圧と第２駆動電圧を印加開始する際に、図２８に示すような瞬間的な駆動電圧の急激な変化が抑制される。例えば、各駆動電圧の通常動作期間の極小値が印加されるタイミングで電圧印加を開始できるように第１開始時間と第２開始時間を異ならせることにより、急激に電圧値を変化させることなく、各駆動電圧の電圧印加を開始することができる。 More specifically, as shown in FIG. 20, the drive device 11 has a first drive voltage and a second drive voltage having different timings at which the minimum voltage value is applied by making the first start time and the second start time different. 2 When the application of the drive voltage is started, a sudden change in the drive voltage as shown in FIG. 28 is suppressed. For example, by making the first start time and the second start time different so that the voltage application can be started at the timing when the minimum value of the normal operation period of each drive voltage is applied, the voltage value is not changed suddenly. The voltage application of each drive voltage can be started.
これにより、急激な変化による高調波成分の増加が抑制され、反射面１４の可動速度の不均一性の原因の一つである高調波成分による光偏向器１３の共振の励起が抑制される。よって、図１８に示す可動の揺れを、図１７に示す理想的な可動に近づけることができる。すなわち、反射面の可動速度の均一性を向上することができる。このような均一性の向上により、例えば、図１９（ｂ）に示す投影画像の輝度ムラおよび歪みを抑制し、図１９（ａ）に示す投影画像を表示することができる。 As a result, the increase of the harmonic component due to the sudden change is suppressed, and the excitation of the resonance of the optical deflector 13 by the harmonic component, which is one of the causes of the non-uniformity of the moving speed of the reflecting surface 14, is suppressed. Therefore, the movable sway shown in FIG. 18 can be brought closer to the ideal movable shown in FIG. That is, the uniformity of the moving speed of the reflecting surface can be improved. By improving the uniformity, for example, the brightness unevenness and distortion of the projected image shown in FIG. 19B can be suppressed, and the projected image shown in FIG. 19A can be displayed.
上記実施形態では、図２０に示すように、遷移期間の駆動電圧の波形と、通常動作期間の駆動電圧の波形を同一としているが、異ならせてもよい。すなわち、遷移期間から通常動作期間に移行する所定の時刻前と、その所定の時刻以降で、駆動電圧の波形を異ならせてもよい。以下に、駆動装置１１の制御の変形例について説明する。 In the above embodiment, as shown in FIG. 20, the waveform of the drive voltage during the transition period and the waveform of the drive voltage during the normal operation period are the same, but may be different. That is, the waveform of the drive voltage may be different between the predetermined time before the transition from the transition period to the normal operation period and after the predetermined time. A modification of the control of the drive device 11 will be described below.
［変形例１］
上記実施形態の変形例１について、図２２を参照して説明する。変形例１は、駆動電圧の波形以外は、上記実施形態と同様である。図２２は、変形例１の第１駆動電圧と第２駆動電圧の一例である。第１駆動電圧の波形、第２駆動電圧の波形ともに遷移期間から通常動作期間に移行する時刻の前後で、駆動電圧の波形が異なっている。
[Modification 1]
A modification 1 of the above embodiment will be described with reference to FIG. Modification 1 is the same as that of the above embodiment except for the waveform of the drive voltage. FIG. 22 is an example of the first drive voltage and the second drive voltage of the first modification. Both the waveform of the first drive voltage and the waveform of the second drive voltage are different before and after the time of transition from the transition period to the normal operation period.
図２２では、駆動装置１１は、周期Ｔ２１からＴ２４にかけて、第１駆動電圧および第２駆動電圧のシンメトリが徐々に変化し、所定時刻以降である周期Ｔ２５以降は、第１駆動電圧および第２駆動電圧のシンメトリは変化しないように制御する。また、Ｔ２１から徐々にＴ２５の波形に近づけるように制御する。このとき、第２駆動電圧においては、一周期に対する立ち上がり時間の比率が徐々に大きくなるように制御している。すなわち、第２駆動電圧のシンメトリが徐々に小さくなるように制御し、第２駆動電圧の立ち上がりにおける電圧の変化を徐々に上げるように制御している。これは、次の理由による。 In FIG. 22, in the drive device 11, the symmetry of the first drive voltage and the second drive voltage gradually changes from the period T21 to T24, and after the period T25, which is after a predetermined time, the first drive voltage and the second drive are driven. The voltage symmetry is controlled so that it does not change. In addition, control is performed so that the waveform gradually approaches T25 from T21. At this time, in the second drive voltage, the ratio of the rise time to one cycle is controlled to gradually increase. That is, the symmetry of the second drive voltage is controlled to be gradually reduced, and the change in voltage at the rising edge of the second drive voltage is controlled to be gradually increased. This is due to the following reasons.
電圧印加直後は素子によっては電圧値が安定しない場合がある。例えば、共振周波数が周波数低減領域に含まれるようにシンメトリを調整して電圧を与える設定にしていたとしても、急激に電圧変化を変化させた場合、電圧変化に素子の感度が追随できないと、シンメトリ調整の効果や予期せぬ高調波成分の発生が生じる。そこで、上記のように、印加開始直後は、所定時刻以降の波形に比べて、立ち上がりにおける電圧の変化が緩やかになるように駆動電圧のシンメトリを設定し、素子が順応するのに合わせるように、徐々に電圧の変化率（立ち上がり時間の傾き）を大きくしている。 Immediately after applying the voltage, the voltage value may not be stable depending on the element. For example, even if the symmetry is adjusted so that the resonance frequency is included in the frequency reduction region and the voltage is applied, if the voltage change is suddenly changed and the sensitivity of the element cannot follow the voltage change, the symmetry The effect of adjustment and the generation of unexpected harmonic components occur. Therefore, as described above, immediately after the start of application, the symmetry of the drive voltage is set so that the change in voltage at the rising edge is slower than that of the waveform after the predetermined time, so that the element adapts. The rate of change in voltage (slope of rise time) is gradually increased.
これにより、印加開始直後の電圧の変化が緩やかになるため、高調波成分が共振を励起することを抑制し、反射面１４の可動速度の均一性を向上できる。 As a result, the change in voltage immediately after the start of application becomes gradual, so that it is possible to suppress the excitation of resonance by the harmonic component and improve the uniformity of the moving speed of the reflecting surface 14.
このとき、全ての周期において、共振周波数が周波数低減領域に含まれるように駆動電圧のシンメトリを調整するのが好ましい。例えば、図２２においては、駆動装置１１は、周期Ｔ２１では、共振周波数が３番目のヌル周波数近傍の周波数低減領域に含まれるようにシンメトリを調整する。また、周期Ｔ２３では、共振周波数が２番目のヌル周波数近傍の周波数低減領域に含まれるようにシンメトリを調整する。さらに、周期Ｔ２５以降では、共振周波数が１番目のヌル周波数近傍の周波数低減領域に含まれるようにシンメトリを調整する。 At this time, it is preferable to adjust the symmetry of the drive voltage so that the resonance frequency is included in the frequency reduction region in all the cycles. For example, in FIG. 22, the drive device 11 adjusts the symmetry so that the resonance frequency is included in the frequency reduction region near the third null frequency in the period T21. Further, in the period T23, the symmetry is adjusted so that the resonance frequency is included in the frequency reduction region near the second null frequency. Further, after the period T25, the symmetry is adjusted so that the resonance frequency is included in the frequency reduction region near the first null frequency.
このように、全ての周期において、共振周波数が周波数低減領域に含まれることで、高調波成分と共振周波数の重なりを低減することができる。 As described above, since the resonance frequency is included in the frequency reduction region in all the cycles, the overlap between the harmonic component and the resonance frequency can be reduced.
また、図２２に示すように、駆動装置１１は、第１駆動電圧および第２駆動電圧の波形について、周期Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３と、段階的に周期Ｔ２５以降の周波数に形が近づくように変化するように制御している。この段階的な変化により、急激な変化をより抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 22, the drive device 11 changes the waveforms of the first drive voltage and the second drive voltage so as to gradually approach the frequencies after the period T25 with the periods T21, T22, and T23. It is controlled to do. By this stepwise change, a sudden change can be further suppressed.
さらに、駆動装置１１は、通常動作期間の印加電圧極小値がゼロよりも大きいとき、駆動電圧の印加開始直後の周期において、光偏向器１３の共振周波数が上述の周波数低減領域から外れない範囲で駆動電圧のシンメトリを変化させてもよい。これにより、通常動作期間の印加電圧極小値分の急激な電圧の変化を生じさせる必要がなくなり、異常振動を抑制することができる。例えば、印加電圧極小値をΔＥ、立ち上がり時間をＴｒとした場合に、ΔＥ／Ｔｒだけ傾きが大きくなるようにシンメトリを調整する。 Further, in the drive device 11, when the applied voltage minimum value during the normal operation period is larger than zero, the resonance frequency of the optical deflector 13 does not deviate from the frequency reduction region described above in the cycle immediately after the start of application of the drive voltage. The symmetry of the drive voltage may be changed. As a result, it is not necessary to cause a sudden change in voltage corresponding to the minimum value of the applied voltage during the normal operation period, and abnormal vibration can be suppressed. For example, when the minimum applied voltage value is ΔE and the rise time is Tr, the symmetry is adjusted so that the slope increases by ΔE / Tr.
以上より、変形例１では、駆動装置１１は、所定時刻前と所定時刻以降で駆動電圧の波形を変化させることで、駆動電圧の急激な変化をより抑制して異常振動を抑制し、反射面の可動速度の均一性を向上することができる。また、遷移期間において駆動電圧の波形を段階的に通常動作期間の駆動電圧の波形に形が近づくように制御することで、より駆動電圧の急激な変化を抑制して異常振動を抑制し、反射面の可動速度の均一性を向上することができる。 From the above, in the modified example 1, the drive device 11 changes the waveform of the drive voltage before and after the predetermined time to further suppress the sudden change in the drive voltage and suppress the abnormal vibration, and the reflective surface. It is possible to improve the uniformity of the moving speed of. In addition, by controlling the waveform of the drive voltage stepwise to approach the waveform of the drive voltage during the normal operation period during the transition period, a sudden change in the drive voltage is suppressed, abnormal vibration is suppressed, and reflection is performed. The uniformity of the moving speed of the surface can be improved.
また、次に説明する変形例２のように、駆動装置１１は、立ち上がりの電圧変化が急である第２駆動電圧のみを、所定時刻前と所定時刻以降で駆動電圧の波形が異なるように制御してもよい。 Further, as in the second modification described below, the drive device 11 controls only the second drive voltage, which has a sudden rise voltage change, so that the waveforms of the drive voltage are different between before the predetermined time and after the predetermined time. You may.
［変形例２］
変形例２について、図２３を参照して説明する。変形例２は、駆動電圧の波形以外は、上記実施形態と同様である。図２３は、変形例２の第１駆動電圧と第２駆動電圧の一例である。
[Modification 2]
Modification 2 will be described with reference to FIG. Modification 2 is the same as that of the above embodiment except for the waveform of the drive voltage. FIG. 23 is an example of the first drive voltage and the second drive voltage of the second modification.
図２３に示すように、変形例２では、駆動装置１１は、駆動電圧の立ち上がりの変化が比較的急である第２駆動電圧のみ所定時刻前と所定時刻以降で駆動電圧のシンメトリが変化するように制御し、第１駆動電圧は、所定時刻前と所定時刻以降で駆動電圧のシンメトリは変化しないように制御している。このように、片方の駆動電圧の波形のみを徐々に変化するように制御することで、駆動電圧の制御の複雑化を抑制することができる。 As shown in FIG. 23, in the modification 2, the drive device 11 changes the symmetry of the drive voltage before and after the predetermined time only for the second drive voltage in which the rise of the drive voltage changes relatively rapidly. The first drive voltage is controlled so that the symmetry of the drive voltage does not change before and after the predetermined time. In this way, by controlling the waveform of only one drive voltage so as to gradually change, it is possible to suppress the complexity of the control of the drive voltage.
言い換えると、駆動装置１１は、第１駆動電圧と第２駆動電圧のうち、一周期における立ち上がり時間の比率の小さい方の駆動電圧に対して、所定時刻以降の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率よりも、所定時刻前の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率が大きくなるように制御する。 In other words, the drive device 11 has a rise time for one cycle of the drive voltage after a predetermined time with respect to the drive voltage having a smaller ratio of the rise time in one cycle among the first drive voltage and the second drive voltage. The ratio of the rise time to one cycle of the drive voltage before a predetermined time is controlled to be larger than the ratio.
図２３では、駆動装置１１は、第１駆動電圧について、所定時刻の一周期前に電圧印加を開始しているが、所定時刻前であれば、電圧印加を開始するタイミングは任意に設定できる。このとき、第１開始時間と第２開始時間の時間差ΔＴは、「任意の整数ｍ×周期Ｔ＋第２駆動電圧の立ち上がり時間」とするのが好ましい。これにより、第１駆動電圧と第２駆動電圧の周期を変更することなく、第１駆動電圧の波形の極小電圧値と第２駆動電圧の波形の極小電圧値が一致するタイミングで出力を開始するため、停止期間（０Ｖ）からの差がなくなる、または最も小さくなり、電圧の急激な変化が抑制されるため、異常振動を抑制することができる。 In FIG. 23, the drive device 11 starts applying the voltage to the first drive voltage one cycle before a predetermined time, but if it is before the predetermined time, the timing to start applying the voltage can be arbitrarily set. At this time, the time difference ΔT between the first start time and the second start time is preferably “arbitrary integer m × period T + rise time of the second drive voltage”. As a result, the output is started at the timing when the minimum voltage value of the waveform of the first drive voltage and the minimum voltage value of the waveform of the second drive voltage match without changing the period of the first drive voltage and the second drive voltage. Therefore, the difference from the stop period (0V) disappears or becomes the smallest, and a sudden change in voltage is suppressed, so that abnormal vibration can be suppressed.
以上より、変形例２では、駆動装置１１は、一周期に対する立ち上がり時間の比率が小さい方の駆動電圧に対して、遷移期間から通常動作期間に移行する所定時刻以降の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率よりも、所定時刻前の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率が大きくなるように制御する。これにより、制御を遷移期間における駆動電圧の段階的な制御が片方の駆動電圧の波形のみにすることにより、制御の複雑化を抑制することができる。このとき、光偏向器の共振周波数が周波数低減領域に含まれるように、駆動電圧のシンメトリを調整してもよい。 From the above, in the modification 2, the drive device 11 rises with respect to one cycle of the drive voltage after a predetermined time of transition from the transition period to the normal operation period with respect to the drive voltage having a smaller ratio of the rise time to one cycle. The ratio of the rise time to one cycle of the drive voltage before a predetermined time is controlled to be larger than the ratio of time. As a result, the complexity of the control can be suppressed by limiting the stepwise control of the drive voltage in the transition period to only the waveform of one drive voltage. At this time, the symmetry of the drive voltage may be adjusted so that the resonance frequency of the optical deflector is included in the frequency reduction region.
［変形例３］
次に、変形例３について図２４を参照して説明する。変形例３は、駆動電圧の波形以外は、上記実施形態と同様である。図２４は、変形例３の第１駆動電圧と第２駆動電圧の一例である。
[Modification 3]
Next, the modification 3 will be described with reference to FIG. 24. Modification 3 is the same as that of the above embodiment except for the waveform of the drive voltage. FIG. 24 is an example of the first drive voltage and the second drive voltage of the third modification.
変形例３では、駆動装置１１は、遷移期間と通常動作期間で周期Ｔが異なるように制御する。例えば、図２４に示すように、遷移期間から通常動作期間に移行する所定時刻前の駆動電圧の波形の周期（例えば、周期Ｔ４１）を、所定時刻以降の駆動電圧の波形の周期（例えば、Ｔ４５）よりも長くする。これにより、周期Ｔが長くなることによって電圧の急激な変化が抑制されるため、異常振動を抑制することができる。 In the third modification, the drive device 11 controls so that the period T differs between the transition period and the normal operation period. For example, as shown in FIG. 24, the period of the waveform of the drive voltage before the predetermined time transition from the transition period to the normal operation period (for example, period T41) is set to the period of the waveform of the drive voltage after the predetermined time (for example, T45). ) Longer than. As a result, a sudden change in voltage is suppressed by increasing the period T, so that abnormal vibration can be suppressed.
また、図２４に示すように、駆動装置１１は、第１駆動電圧および第２駆動電圧を、周期Ｔ４１、周期Ｔ４２、周期Ｔ４３の周期と段階的に短くなるように変化させ、徐々に周期Ｔ４５以降の波形に形が近づくように制御してもよい。この段階的な変化により、周期が急激に変化することによる電圧値の急激な変化を抑制し、異常振動を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 24, the drive device 11 changes the first drive voltage and the second drive voltage so as to be gradually shortened to the cycles of the cycle T41, the cycle T42, and the cycle T43, and gradually shortens the cycle T45. It may be controlled so that the shape approaches the subsequent waveform. By this stepwise change, it is possible to suppress a sudden change in the voltage value due to a sudden change in the period and suppress abnormal vibration.
このとき、第１駆動電圧と第２駆動電圧のうち、一周期における立ち上がり時間の比率の小さい方の駆動電圧に対してのみ、周期を所定時刻前後で変化させてもよい。これにより、遷移期間における制御を片方のみにすることで、制御の複雑化を抑制できる。 At this time, the cycle may be changed around a predetermined time only for the drive voltage having the smaller ratio of the rise time in one cycle among the first drive voltage and the second drive voltage. As a result, the complexity of control can be suppressed by limiting the control during the transition period to only one.
以上より、変形例３では、所定時刻前の駆動電圧の一周期と、所定時刻以降の駆動電圧の一周期とが異なるように制御する。さらに、所定時刻前の駆動電圧の一周期を所定時刻以降の駆動電圧の一周期よりも長くすることで、駆動電圧の急激な変化を抑制することができる。これにより、異常振動が抑制され、反射面の可動速度の均一性を向上することができる。 From the above, in the modified example 3, one cycle of the drive voltage before the predetermined time and one cycle of the drive voltage after the predetermined time are controlled to be different. Further, by making one cycle of the drive voltage before the predetermined time longer than one cycle of the drive voltage after the predetermined time, it is possible to suppress a sudden change in the drive voltage. As a result, abnormal vibration is suppressed, and the uniformity of the moving speed of the reflecting surface can be improved.
［変形例４］
次に、変形例４について図２５を参照して説明する。変形例４は、駆動電圧の波形以外は、上記実施形態と同様である。図２５は、変形例４の第１駆動電圧の波形と第２駆動電圧の波形の一例である。
[Modification example 4]
Next, the modification 4 will be described with reference to FIG. Modification 4 is the same as that of the above embodiment except for the waveform of the drive voltage. FIG. 25 is an example of the waveform of the first drive voltage and the waveform of the second drive voltage of the modified example 4.
変形例４では、駆動装置１１は、遷移期間と通常動作期間で印加電圧極大値が異なるように制御する。例えば、図２５に示すように、遷移期間から通常動作期間に移行する所定時刻前の駆動電圧の波形の印加電圧極大値（例えば、周期Ｔ５１における印加電圧極大値）を、所定時刻以降の駆動電圧の波形の印加電圧極大値（例えば、周期Ｔ５５における印加電圧極大値）より小さくする。 In the fourth modification, the drive device 11 controls so that the maximum applied voltage value differs between the transition period and the normal operation period. For example, as shown in FIG. 25, the applied voltage maximum value (for example, the applied voltage maximum value in the period T51) of the waveform of the drive voltage before the predetermined time transition from the transition period to the normal operation period is set to the drive voltage after the predetermined time. It is made smaller than the maximum applied voltage value of the waveform of (for example, the maximum applied voltage value in the period T55).
これにより、印加開始直後の駆動電圧に光偏向器１３の共振周波数と重なり合う高調波成分が含まれている場合に、駆動電圧が小さいので共振を大きく励起することがなくなる。よって、高調波成分による共振の励起を抑制し、反射面１４の可動速度の均一性を向上できる。 As a result, when the drive voltage immediately after the start of application contains a harmonic component that overlaps with the resonance frequency of the optical deflector 13, the drive voltage is small, so that resonance is not greatly excited. Therefore, the excitation of resonance due to the harmonic component can be suppressed, and the uniformity of the moving speed of the reflecting surface 14 can be improved.
また、図２５に示すように、駆動装置１１は、第１駆動電圧および第２駆動電圧は、周期Ｔ５１、周期Ｔ５２、周期Ｔ５３と、印加電圧極大値を段階的に大きくなるように変化させ、徐々に周期Ｔ５５以降の波形に形が近づくように制御してもよい。この段階的な変化により、周期が急激に変化することによる電圧値の急激な変化を抑制し、異常振動を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 25, in the drive device 11, the first drive voltage and the second drive voltage are changed to a period T51, a period T52, and a period T53 so that the maximum applied voltage value is gradually increased. It may be controlled so that the shape gradually approaches the waveform after the period T55. By this stepwise change, it is possible to suppress a sudden change in the voltage value due to a sudden change in the period and suppress abnormal vibration.
以上より、変形例４では、駆動装置１１は、所定時刻前の駆動電圧の波形が前記所定時刻以降の駆動電圧の波形よりも最大電圧値が小さくなるように制御することにより、高調波成分による光偏向器の共振の励起を抑制することができる。これにより、異常振動が抑制され、反射面１４の可動速度の均一性を向上することができる。 From the above, in the modified example 4, the drive device 11 is controlled so that the waveform of the drive voltage before the predetermined time is smaller than the waveform of the drive voltage after the predetermined time, so that the harmonic component is used. The excitation of the resonance of the optical deflector can be suppressed. As a result, abnormal vibration is suppressed, and the uniformity of the moving speed of the reflecting surface 14 can be improved.
以上、本発明の実施形態およびその変形例について説明したが、上述した実施形態およびその変形例は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態およびその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。 Although the embodiment of the present invention and its modification have been described above, the above-described embodiment and its modification show one application example of the present invention. The present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications as they are, and can be embodied by making various modifications and changes at the implementation stage without departing from the gist thereof.
例えば、上記実施形態およびその変形例では、駆動装置１１は圧電部に常に正の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加しているが、圧電部に駆動電圧が印加されて圧電部の変形が生じる構成であれば、これに限られない。例として、駆動装置１１は、圧電部に常に負の電圧値を有する波形の駆動電圧を印加してもよいし、正の電圧値と負の電圧値を交互に印加してもよい。 For example, in the above-described embodiment and its modification, the drive device 11 always applies a drive voltage having a waveform having a positive voltage value to the piezoelectric portion, but the drive voltage is applied to the piezoelectric portion and the piezoelectric portion is deformed. The configuration is not limited to this as long as it occurs. As an example, the drive device 11 may apply a drive voltage having a waveform having a negative voltage value to the piezoelectric portion at all times, or may alternately apply a positive voltage value and a negative voltage value.
また、上記実施形態およびその変形例では、駆動装置１１は、駆動電圧の波形の形を周期ごとに段階的に変化させる場合、急激な電圧の変化を生じさせない範囲で最終的に通常動作期間の波形の形に近づけばよい。例えば、急激な電圧の変化による異常振動を生じさせない範囲であれば、変化させる途中に、同一の波形や、一つ前の周期の波形の形よりも動作期間の波形の形に似ていない波形の駆動電圧を印加してもよい。 Further, in the above-described embodiment and its modification, when the shape of the waveform of the drive voltage is changed stepwise for each cycle, the drive device 11 finally has a normal operating period within a range that does not cause a sudden change in voltage. It should be close to the shape of the waveform. For example, if it is within the range that does not cause abnormal vibration due to a sudden change in voltage, the same waveform or a waveform that does not resemble the shape of the waveform of the operating period is more similar than the shape of the waveform of the previous period during the change. The driving voltage of may be applied.
上記実施形態およびその変形例では、光偏向器１３は図１２に示すように、トーションバー１１１ａ、１１１ｂから＋Ｘ方向に向かって第１圧電駆動部１１２ａ、１１２ｂが延びる片持ちタイプの光偏向器を用いているが、電圧印加された圧電部により反射面１４を可動させる構成であれば、これに限られない。 In the above embodiment and a modification thereof, as shown in FIG. 12, the optical deflector 13 is a cantilever type optical deflector in which the first piezoelectric drive portions 112a and 112b extend from the torsion bars 111a and 111b in the + X direction. Although it is used, the present invention is not limited to this as long as the reflective surface 14 is movable by the piezoelectric portion to which the voltage is applied.
例えば、図２６に示すように、トーションバー２１１ａ、２１１ｂから＋Ｘ方向に向かって延びる第一圧電駆動部２１２ａ、２１２ｂおよび−Ｘ方向に向かって延びる第一圧電駆動部２１２ｃ、２１２ｄを有する両持ちタイプの光偏向器を用いてもよい。また、１軸方向のみに反射面を可動させる場合は、図２７に示すように、可動部２２０に反射面１４を設ける構成としてもよい。このとき、反射面１４は可動部２２０全面に設けてもよい。 For example, as shown in FIG. 26, a double-sided type having first piezoelectric drive portions 212a, 212b extending in the + X direction and first piezoelectric drive portions 212c, 212d extending in the −X direction from torsion bars 211a, 211b. You may use the light deflector of. Further, when the reflecting surface is moved only in the uniaxial direction, the reflecting surface 14 may be provided on the movable portion 220 as shown in FIG. 27. At this time, the reflecting surface 14 may be provided on the entire surface of the movable portion 220.
１０…光走査システム、１１…駆動装置、１２…光源装置、１３…光偏向器、１４…反射面、１５…被走査面、３０…制御部（制御手段の一例）、３１…駆動信号出力部（印加手段の一例）、１０１…ミラー部、１０２…ミラー基体、１１０ａ、１００ｂ…第１駆動部ａ、ｂ、１１１ａ、ｂ…トーションバーａ，ｂ、１１２ａ、１１２ｂ…第１圧電駆動部、１２０…第１支持部、１３０ａ、１３０ｂ…第２駆動部、１３１ａ〜１３１ｆ…第２圧電駆動部ａ、１３２ａ〜１３２ｆ…第２圧電駆動部ｂ、１４０…第２支持部、１５０…電極接続部、１６１…シリコン支持層、１６２…酸化シリコン層、１６３…シリコン活性層、２０１…下部電極、２０２…圧電部、２０３…上部電極、４００…自動車、５００…ヘッドアップディスプレイ装置（画像投影装置）、６００…光書込装置、６５０…レーザプリンタ（画像形成装置）、７００…レーザレーダ装置（物体認識装置） 10 ... Optical scanning system, 11 ... Drive device, 12 ... Light source device, 13 ... Optical deflector, 14 ... Reflective surface, 15 ... Scanned surface, 30 ... Control unit (example of control means), 31 ... Drive signal output unit (Example of application means), 101 ... Mirror unit, 102 ... Mirror substrate, 110a, 100b ... First drive unit a, b, 111a, b ... Torsion bar a, b, 112a, 112b ... First piezoelectric drive unit, 120 ... 1st support, 130a, 130b ... 2nd drive, 131a to 131f ... 2nd piezoelectric drive a, 132a to 132f ... 2nd piezoelectric drive b, 140 ... 2nd support, 150 ... Electrode connection, 161 ... Silicon support layer, 162 ... Silicon oxide layer, 163 ... Silicon active layer, 201 ... Lower electrode, 202 ... Piezoelectric part, 203 ... Upper electrode, 400 ... Automobile, 500 ... Head-up display device (image projection device), 600 ... Optical writing device, 650 ... Laser printer (image forming device), 700 ... Laser radar device (object recognition device)
Claims (14)
前記第１圧電部に所定の波形の第１駆動電圧であって第１立ち上がり時間と第１立ち下がり時間を含む波形の前記第１駆動電圧を印加する第１印加手段と、
前記第２圧電部に前記第１駆動電圧の波形とは異なる第２駆動電圧であって第２立ち上がり時間と第２立ち下がり時間を含む波形の前記第２駆動電圧を印加する第２印加手段と、
前記第１印加手段と前記第２印加手段の駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１印加手段が前記第１駆動電圧の印加を開始する第１開始時間と、前記第２印加手段が前記第２駆動電圧の印加を開始する第２開始時間とが異なるように制御し、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、所定時刻前の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率と、前記所定時刻以降の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率とが異なるように制御することで、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、所定時刻前の駆動電圧の波形と該所定時刻以降の駆動電圧の波形とが異なるように制御し、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記光偏向器が有する共振周波数が駆動電圧の高調波成分が低減する周波数低減領域の少なくとも１つに含まれるように、駆動電圧の一周期に対する前記第１立ち上がり時間または前記第２立ち下がり時間の比率を制御する駆動装置。 It is a drive device for an optical deflector that moves the reflecting surface by deformation caused by applying voltage to the adjacent first piezoelectric part and second piezoelectric part, respectively.
A first application means for applying the first drive voltage having a predetermined waveform to the first piezoelectric portion and having a waveform including a first rise time and a first fall time .
A second application means for applying the second drive voltage having a waveform different from the waveform of the first drive voltage to the second piezoelectric portion and including the second rise time and the second fall time. ,
A control means for controlling the driving of the first application means and the second application means,
With
In the control means, the first start time when the first application means starts applying the first drive voltage and the second start time when the second application means starts applying the second drive voltage are different. The ratio of the rise time to one cycle of the drive voltage before the predetermined time and the rise time to one cycle of the drive voltage after the predetermined time with respect to the first application means or the second application means. By controlling so that the ratio is different, the waveform of the drive voltage before the predetermined time and the waveform of the drive voltage after the predetermined time are controlled to be different from the first application means or the second application means. Then, with respect to the first application means or the second application means, the drive voltage is such that the resonance frequency of the optical deflector is included in at least one of the frequency reduction regions in which the harmonic component of the drive voltage is reduced. A drive device that controls the ratio of the first rise time or the second fall time to one cycle .
前記制御手段は、前記第１開始時間と前記第２開始時間とは前記第１立ち上がり時間分異なるように前記第２印加手段の駆動を制御する、または前記第１開始時間と前記第２開始時間とは前記第２立ち上がり時間分異なるように前記第１印加手段の駆動を制御する駆動装置。 The drive device according to claim 1 .
The control means controls the drive of the second application means so that the first start time and the second start time differ by the first rise time, or the first start time and the second start time. Is a drive device that controls the drive of the first application means so as to be different from the second rise time.
前記制御手段は、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記所定時刻前の駆動電圧の波形が該所定時刻以降の駆動電圧の波形に段階的に近づくように、該所定時刻前の駆動電圧の波形を段階的に変化させるように制御する駆動装置。 The drive device according to claim 1 or 2 .
The control means has a predetermined time so that the waveform of the drive voltage before the predetermined time approaches the waveform of the drive voltage after the predetermined time stepwise with respect to the first application means or the second application means. A drive device that controls the waveform of the previous drive voltage to change in stages.
前記制御手段は、前記第１印加手段および前記第２印加手段のうち、一周期に対する立ち上がり時間の比率が小さい波形の駆動電圧を印加する印加手段に対して、前記所定時刻以降の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率よりも、前記所定時刻前の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率が大きくなるように制御する駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 3 .
The control means is one of the drive voltages after the predetermined time with respect to the application means for applying the drive voltage having a waveform in which the ratio of the rise time to one cycle is small among the first application means and the second application means. A drive device that controls so that the ratio of the rise time to one cycle of the drive voltage before the predetermined time is larger than the ratio of the rise time to the cycle.
前記制御手段は、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記所定時刻前の駆動電圧の一周期と、前記所定時刻以降の駆動電圧の一周期とが異なるように制御する駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 3 .
The control means controls the first application means or the second application means so that one cycle of the drive voltage before the predetermined time and one cycle of the drive voltage after the predetermined time are different. apparatus.
前記制御手段は、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記所定時刻前の駆動電圧の波形が前記所定時刻以降の駆動電圧の波形よりも最大電圧値が小さくなるように制御する駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 3 .
The control means controls the first application means or the second application means so that the waveform of the drive voltage before the predetermined time is smaller than the waveform of the drive voltage after the predetermined time. Drive device.
前記所定時刻は、印加される駆動電圧の波形が一定となる時刻である駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 6 .
The predetermined time is a time at which the waveform of the applied drive voltage becomes constant.
前記制御手段は、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記所定時刻前の駆動電圧の波形のシンメトリが、前記所定時刻以降の駆動電圧の波形のシンメトリと異なるように制御する駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 7 .
The control means controls the first application means or the second application means so that the symmetry of the waveform of the drive voltage before the predetermined time is different from the symmetry of the waveform of the drive voltage after the predetermined time. Drive device.
前記制御手段は、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記第１開始時間または前記第２開始時間から前記所定時刻までに、前記第１駆動電圧の波形または前記第２駆動電圧の波形を段階的に変化させ、さらに各段階において前記共振周波数が異なる前記周波数低減領域に含まれるように制御する駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 8 .
The control means has a waveform of the first drive voltage or the second drive with respect to the first application means or the second application means from the first start time or the second start time to the predetermined time. A drive device that changes the waveform of a voltage stepwise and controls the resonance frequency so that it is included in the frequency reduction region in which the resonance frequency is different in each step.
前記反射面を有するミラー部と、
前記圧電部を有し、前記圧電部が変形することにより前記ミラー部を一軸周りに可動させる圧電駆動部と、
を備える光偏向システム。 The drive device according to any one of claims 1 to 9 .
A mirror portion having the reflective surface and
A piezoelectric drive unit having the piezoelectric portion and moving the mirror portion around one axis by deforming the piezoelectric portion.
Light deflection system with.
前記光偏向システムの前記反射面に向けて光を照射する光源部と、
を備える光走査システム。 The light deflection system according to claim 10 and
A light source unit that irradiates light toward the reflective surface of the light deflection system, and
Optical scanning system.
請求項１１に記載の光走査システムと、
前記光走査システムから出射された光を前記被走査面に向けて投射する投射光学系と、
を備える画像投影装置。 An image projection device that scans a surface to be scanned with light modulated based on image information and projects an image.
The optical scanning system according to claim 11 and
A projection optical system that projects the light emitted from the optical scanning system toward the scanned surface.
An image projection device comprising.
請求項１１に記載の光走査システムと、
前記物体からの反射光を受光する受光部と、
前記光源部と前記受光部の情報に基づいて物体を認識する物体認識部と、
を備える物体認識装置。 An object recognition device that lightly scans the scanned direction and recognizes the object by the reflected light from the object existing in the scanned direction.
The optical scanning system according to claim 11 and
A light receiving unit that receives the reflected light from the object and
An object recognition unit that recognizes an object based on information from the light source unit and the light receiving unit,
An object recognition device equipped with.
前記第１圧電部および前記第２圧電部への電圧印加を制御する制御工程と、
前記制御工程にしたがって前記第１圧電部に第１駆動電圧であって第１立ち上がり時間と第１立ち下がり時間を含む波形の前記第１駆動電圧を印加し、前記第２圧電部に第２駆動電圧を印加する印加工程と、
を有し、
前記制御工程は、前記印加工程において、前記第１駆動電圧の印加を開始する第１開始時間と、前記第２駆動電圧であって第２立ち上がり時間と第２立ち下がり時間を含む波形の前記第２駆動電圧の印加を開始する第２開始時間とが異なるように制御し、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、所定時刻前の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率と、前記所定時刻以降の駆動電圧の一周期に対する立ち上がり時間の比率とが異なるように制御することで、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、所定時刻前の駆動電圧の波形と該所定時刻以降の駆動電圧の波形とが異なるように制御し、前記第１印加手段または前記第２印加手段に対して、前記光偏向器が有する共振周波数が駆動電圧の高調波成分が低減する周波数低減領域の少なくとも１つに含まれるように、駆動電圧の一周期に対する前記第１立ち上がり時間または前記第２立ち下がり時間の比率を制御する駆動方法。 It is a method of driving a drive device of an optical deflector that moves a reflecting surface by deformation caused by applying a voltage to each of an adjacent first piezoelectric part and second piezoelectric part.
A control step for controlling voltage application to the first piezoelectric portion and the second piezoelectric portion, and
According to the control step, the first drive voltage having a waveform including the first rise time and the first fall time, which is the first drive voltage, is applied to the first piezoelectric portion, and the second drive voltage is applied to the second piezoelectric portion. The application process of applying voltage and
Have,
Said control step, in the applying step, the said the first start time to start the application of the first driving voltage, prior Symbol second rise time and a second driving voltage waveform including a second fall time Control so that the application of the second drive voltage is different from the second start time, and the ratio of the rise time to the first application means or the second application means with respect to one cycle of the drive voltage before a predetermined time. By controlling so that the ratio of the rise time to one cycle of the drive voltage after the predetermined time is different, the waveform of the drive voltage before the predetermined time is obtained with respect to the first application means or the second application means. And the waveform of the drive voltage after the predetermined time is controlled so that the waveform of the drive voltage is reduced by the resonance frequency of the optical deflector with respect to the first application means or the second application means. A driving method for controlling the ratio of the first rise time or the second fall time to one cycle of the drive voltage so as to be included in at least one of the frequency reduction regions .
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