[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP7338403B2 - Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles - Google Patents

Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles Download PDF

Info

Publication number
JP7338403B2
JP7338403B2 JP2019197895A JP2019197895A JP7338403B2 JP 7338403 B2 JP7338403 B2 JP 7338403B2 JP 2019197895 A JP2019197895 A JP 2019197895A JP 2019197895 A JP2019197895 A JP 2019197895A JP 7338403 B2 JP7338403 B2 JP 7338403B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
drive
unit
frequency
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019197895A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021071582A (en
Inventor
宣就 塚本
正幸 藤島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2019197895A priority Critical patent/JP7338403B2/en
Publication of JP2021071582A publication Critical patent/JP2021071582A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7338403B2 publication Critical patent/JP7338403B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Instrument Panels (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

本発明は、光偏向器、画像投影装置、ヘッドアップディスプレイ、レーザヘッドランプ、ヘッドマウントディスプレイ、物体認識装置、及び車両に関する。 The present invention relates to an optical deflector, an image projection device, a head-up display, a laser headlamp, a head-mounted display, an object recognition device, and a vehicle.

近年、プロジェクタに代表される画像表示装置や、LiDAR(Light Detection And Ranging)に代表されるセンシング装置に搭載される小型光走査手段として、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術によって実現された光偏向器の開発が活発になっており、一部の用途では実用化が開始されている。これらの用途に用いられる光偏向器は、ミラー直径1mm以上、ミラー振れ角10度以上を要求され、従来の光通信用の光偏向器と比べ、ミラーサイズ、振れ角ともに増加する傾向にあることが一般的に知られている。 In recent years, an optical deflector realized by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology has been used as a compact optical scanning means installed in image display devices typified by projectors and sensing devices typified by LiDAR (Light Detection And Ranging). has been actively developed, and some applications have started to be put to practical use. Optical deflectors used for these applications are required to have a mirror diameter of 1 mm or more and a mirror deflection angle of 10 degrees or more, and both the mirror size and deflection angle tend to increase compared to conventional optical deflectors for optical communication. is commonly known.

また、光走査における光偏向角を正しく取得し、LiDARの投光タイミングや光偏向器の駆動を制御するために、光偏向器の圧電アクチュエータと並行して圧電センサを設け、その出力信号を元に光偏向器の角度を検出する方法が一般的に知られている。 In addition, in order to obtain the correct optical deflection angle in optical scanning and to control the light projection timing of the LiDAR and the driving of the optical deflector, a piezoelectric sensor is provided in parallel with the piezoelectric actuator of the optical deflector, and the output signal is used as the basis of the sensor. A method for detecting the angle of an optical deflector is generally known.

また、圧電センサの取得する信号を圧電アクチュエータの変位量と完全に一致させる目的で、あらかじめ測定した角度補正用データをテーブルとして記憶回路に記憶させておき、ミラーが正の角度に最大に振れた時に得られた値に補正を加えることで、ミラー最大振れ角を演算し、所望の振れ角に制御する構成が開示されている。(例えば、特許文献1参照) In addition, in order to completely match the signal obtained by the piezoelectric sensor with the amount of displacement of the piezoelectric actuator, data for angle correction measured in advance was stored in the memory circuit as a table. A configuration is disclosed in which the maximum deflection angle of the mirror is calculated by correcting the value obtained at times and controlled to a desired deflection angle. (For example, see Patent Document 1)

しかしながら、従来の圧電センサによる検出方式では、光偏向器の駆動振幅や温度、さらに駆動周波数の影響を受けるため、光偏向器の揺動角である振れ角に対する圧電アクチュエータ応答が一定ではない。このため、同じ振幅の出力であっても得られる光偏向器の振れ角が正確ではなく、光偏向器において、ミラー振れ角の算出における精度の向上という点で改善の余地があった。即ち、光偏向器において揺動角の検知精度の高いものが求められていた。 However, the conventional detection method using a piezoelectric sensor is affected by the drive amplitude, temperature, and drive frequency of the optical deflector, so the piezoelectric actuator response to the deflection angle, which is the swing angle of the optical deflector, is not constant. Therefore, even if the amplitude of the output is the same, the deflection angle of the optical deflector obtained is not accurate, and there is room for improvement in terms of improving the accuracy in calculating the mirror deflection angle in the optical deflector. That is, an optical deflector with high accuracy in detecting the swing angle has been demanded.

開示の技術の一態様に係る光偏向器は、光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部と一端で接続される支持部と、前記支持部の他端と接続される固定部と、前記支持部を変形させて、前記反射部を揺動させる圧電部材と、前記圧電部材に入力された駆動信号の周波数を検出する周波数検出部と、前記支持部の変形に応じた検知信号を出力する圧電センサと、前記検知信号の信号強度を検出する変位量検出部と、有し、少なくとも、前記周波数検出部で検出された周波数の周波数情報と、前記変位量検出部で検出された前記信号強度と、に基づいて、前記反射部の揺動角を演算する演算部を有することを特徴とする。 An optical deflector according to an aspect of the disclosed technology includes a reflecting portion having a reflecting surface that reflects light, a supporting portion connected at one end to the reflecting portion, and a fixed portion connected to the other end of the supporting portion. a piezoelectric member that deforms the supporting portion to swing the reflecting portion; a frequency detecting portion that detects the frequency of the drive signal input to the piezoelectric member; and a detection signal corresponding to the deformation of the supporting portion. and a displacement amount detection unit that detects the signal strength of the detection signal , and at least frequency information of the frequency detected by the frequency detection unit and the displacement amount detected by the displacement detection unit and a calculation unit for calculating the swing angle of the reflection unit based on the signal intensity .

開示の技術によれば、光偏向器の揺動角の検知精度を高めることができる。 According to the disclosed technique, it is possible to improve the detection accuracy of the swing angle of the optical deflector.

光走査システムの一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example optical scanning system; FIG. 光走査システムの一例のハードウェア構成図である。1 is a hardware configuration diagram of an example of an optical scanning system; FIG. 制御装置の一例の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an example of a control device. 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。4 is a flowchart of an example of processing related to an optical scanning system; ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of a vehicle equipped with a head-up display device; FIG. ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of a head-up display device; FIG. 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of an image forming apparatus equipped with an optical writing device; FIG. 光書込装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example of an optical writing device; FIG. ライダ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example vehicle equipped with a lidar device; FIG. ライダ装置の一例の概略図である。1 is a schematic diagram of an example lidar device; FIG. レーザ光源の構成の一例を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining an example of composition of a laser light source. レーザヘッドランプの構成の一例を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining an example of composition of a laser headlamp. ヘッドマウントディスプレイの構成の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of a structure of a head mounted display. ヘッドマウントディスプレイの構成の一部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a part of structure of a head mounted display. パッケージングされた可動装置の一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an example of a packaged mobile device; FIG. 第1の実施形態における光偏向器の構成図である。3 is a configuration diagram of an optical deflector in the first embodiment; FIG. 第1の実施形態における可動装置(1)の構成図である。It is a lineblock diagram of mobile (1) in a 1st embodiment. 第1の実施形態における可動装置(2)の構成図である。It is a lineblock diagram of mobile (2) in a 1st embodiment. 第1の実施形態における可動装置(3)の構成図である。It is a block diagram of the mobile device (3) in 1st Embodiment. 第1の実施形態における可動装置(4)の構成図である。It is a block diagram of the mobile device (4) in 1st Embodiment. 第1の実施形態における光偏向器の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical deflector in the first embodiment; FIG. 第2の実施形態における光偏向器の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an optical deflector in a second embodiment; 第3の実施形態における光偏向器の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of an optical deflector in a third embodiment; 第4の実施形態における光偏向器の構成図である。It is a block diagram of the optical deflector in 4th Embodiment. 第5の実施形態における可動装置の構成図である。It is a lineblock diagram of a movable device in a 5th embodiment. 第5の実施形態における可動装置の断面図である。It is sectional drawing of the movable apparatus in 5th Embodiment. 第5の実施形態における他の可動装置の構成図である。It is a lineblock diagram of other movable devices in a 5th embodiment.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the same reference numerals are assigned to the same members and the description thereof is omitted.

[光走査システム]
まず、本実施形態の可動装置を適用した光走査システムについて、図1~図4に基づいて詳細に説明する。
[Optical scanning system]
First, an optical scanning system to which the movable device of this embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

図1には、光走査システムの一例の概略図が示されている。図1に示すように、光走査システム10は、制御装置11の制御に従って光源装置12から照射された光を可動装置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。 A schematic diagram of an example of an optical scanning system is shown in FIG. As shown in FIG. 1, an optical scanning system 10 is a system that optically scans a surface 15 to be scanned by deflecting light emitted from a light source device 12 by a reflecting surface 14 of a movable device 13 under the control of a control device 11 . be.

光走査システム10は、制御装置11,光源装置12、反射面14を有する可動装置13により構成される。 The optical scanning system 10 comprises a control device 11 , a light source device 12 and a movable device 13 having a reflecting surface 14 .

制御装置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。可動装置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 control device 11 is an electronic circuit unit including, for example, a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The movable device 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 emits laser light. Note that the scanned surface 15 is, for example, a screen.

制御装置11は、取得した光走査情報に基づいて光源装置12および可動装置13の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置12および可動装置13に駆動信号を出力する。 The control device 11 generates control commands for the light source device 12 and the movable device 13 based on the acquired optical scanning information, and outputs drive signals to the light source device 12 and the movable device 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。可動装置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 movable device 13 moves the reflecting surface 14 in at least one of the directions of one axis and the directions of two axes 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制御装置11の制御によって、可動装置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からの照射光をある1軸周りに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、本実施形態の可動装置の詳細および制御装置による制御の詳細については後述する。 As a result, for example, the reflecting surface 14 of the movable device 13 is reciprocally moved in two axial directions within a predetermined range under the control of the control device 11 based on image information, which is an example of optical scanning information, and the light is incident on the reflecting surface 14 . An arbitrary image can be projected onto the surface 15 to be scanned by deflecting the irradiation light from the light source device 12 around a certain axis and performing optical scanning. In addition, the detail of the movable apparatus of this embodiment and the detail of control by a control apparatus are mentioned later.

次に、光走査システム10一例のハードウェア構成について図2を用いて説明する。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、制御装置11、光源装置12および可動装置13を備え、それぞれが電気的に接続されている。このうち、制御装置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、可動装置ドライバ26を備えている。 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. As shown in FIG. 2, the optical scanning system 10 includes a control device 11, a light source device 12 and a movable device 13, which are electrically connected to each other. Among these, the control 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 a movable device 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、制御装置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 device that reads programs and data from a storage device such as a ROM 22 onto a RAM 21 and executes processing to achieve overall control and functions of the control 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 nonvolatile storage device that can retain programs and data even when the power is turned off, and stores processing programs and data that the CPU 20 executes 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および可動装置ドライバ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 control signals suitable for the light source device driver 25 and the movable device 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, network, or the like. External devices include, for example, host devices such as PCs (Personal Computers), and storage devices such as USB memories, SD cards, CDs, DVDs, HDDs, and SSDs. 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 the 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 the input control signal.

可動装置ドライバ26は、入力された制御信号に従って可動装置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 mobile device driver 26 is an electric circuit that outputs a drive signal such as a drive voltage to the mobile device 13 according to the input control signal.

制御装置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、制御装置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、制御装置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 control device 11 , the CPU 20 acquires optical scanning information from an external device or network via the external I/F 24 . It should be noted that any configuration may be used as long as the CPU 20 can acquire the optical scanning information. 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 to optically scan the surface 15 to be scanned. For example, when an image is displayed 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 writing data indicating the writing order and 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 irradiation with light for object recognition.

制御装置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 control device 11 can implement the functional configuration described below by means of commands from the CPU 20 and the hardware configuration shown in FIG.

次に、光走査システム10の制御装置11の機能構成について図3を用いて説明する。図3は、光走査システムの制御装置の一例の機能ブロック図である。 Next, the functional configuration of the controller 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 the controller of the optical scanning system.

図3に示すように、制御装置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。 As shown in FIG. 3, the control device 11 has a control section 30 and a drive signal output section 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、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。駆動信号出力部31は、光源装置ドライバ25、可動装置ドライバ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または可動装置13に駆動信号を出力する。 The control unit 30 is implemented by, for example, the CPU 20 and the FPGA 23 , acquires optical scanning information from an external device, converts the optical scanning information into control signals, and outputs the control signals to the drive signal output unit 31 . For example, the control unit 30 acquires image data as optical scanning information from an external device or the like, generates a control signal from the image data through predetermined processing, and outputs the control signal to the drive signal output unit 31 . The drive signal output unit 31 is realized by the light source device driver 25, the movable device driver 26, etc., and outputs a drive signal to the light source device 12 or the movable device 13 based on the input control signal.

駆動信号は、光源装置12または可動装置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、可動装置13においては、可動装置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。 The drive signal is a signal for controlling driving of the light source device 12 or the movable device 13 . For example, in the light source device 12, it is a driving voltage for controlling the irradiation timing and irradiation intensity of the light source. Further, for example, in the movable device 13 , it is a drive voltage for controlling the timing and movable range for moving the reflecting surface 14 of the movable device 13 .

次に、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図4を用いて説明する。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。 Next, a process of optically scanning the surface 15 to be scanned by the optical scanning system 10 will be described with reference to FIG. 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。 In step S11, the control unit 30 acquires optical scanning information from an external device or the like.

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。 In step S<b>12 , the control section 30 generates a control signal from the acquired optical scanning information and outputs the control signal to the drive signal output section 31 .

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および可動装置13に出力する。 In step S13, the drive signal output unit 31 outputs a drive signal to the light source device 12 and the movable device 13 based on the input control signal.

ステップ14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、可動装置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および可動装置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 14, the light source device 12 performs light irradiation based on the input drive signal. Also, the movable device 13 moves the reflecting surface 14 based on the input drive signal. By driving the light source device 12 and the movable device 13, light is deflected in an arbitrary direction and optically scanned.

なお、上記光走査システム10では、1つの制御装置11が光源装置12および可動装置13を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置および可動装置用の制御装置と、別体に設けてもよい。 In the optical scanning system 10, one control device 11 has a device and functions for controlling the light source device 12 and the movable device 13. The control device for the light source device and the control device for the movable device, It may be provided separately.

また、上記光走査システム10では、一つの制御装置11に光源装置12および可動装置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を有した制御装置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を有した可動装置13と制御装置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。 In the optical scanning system 10, the control unit 30 of the light source device 12 and the movable device 13 and the drive signal output unit 31 are provided in one control device 11, but these functions exist separately. Alternatively, for example, a configuration in which a drive signal output device having a drive signal output section 31 is provided separately from the control device 11 having the control section 30 may be employed. In the optical scanning system 10, the movable device 13 having the reflecting surface 14 and the control device 11 may constitute an optical deflection system that deflects the light.

[画像投影装置]
次に、本実施形態の可動装置を適用した画像投影装置について、図5および図6を用いて詳細に説明する。
[Image projection device]
Next, an image projection device to which the movable device of this embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

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 diagram of an embodiment of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. Also, FIG. 6 is a schematic diagram 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。 An image projection device is a device that projects an image by optical scanning, such as 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。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 shown in FIG. 5, the head-up display device 500 is installed near the windshield (windshield 401 etc.) of the automobile 400, for example. The projection light L emitted from the head-up display device 500 is reflected by the windshield 401 and travels toward the observer (driver 402) who is the user. Accordingly, 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 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トレンズ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を有する可動装置13にて偏向される。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。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、コリメートレンズ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。 As shown in FIG. 6, head-up display device 500 emits laser light from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. The emitted laser light passes through an incident optical system composed of collimating lenses 502, 503, and 504 provided for each laser light source, two dichroic mirrors 505 and 506, and a light amount adjusting section 507, It is deflected by a movable device 13 having a reflective surface 14 . The deflected laser light passes through a projection optical system composed of a free-form surface mirror 509, an intermediate screen 510, and a projection mirror 511, and is projected onto the screen. In the head-up display device 500, the laser light sources 501R, 501G and 501B, the collimator lenses 502, 503 and 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 are unitized as a light source unit 530 by an optical housing.

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 can visually recognize 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、コリメートレンズ502,503,504で略平行光とされ、合成部となる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を有する可動装置13によって二次元走査される。可動装置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 respective color laser beams emitted from the laser light sources 501R, 501G, and 501B are collimated by collimating lenses 502, 503, and 504, respectively, and combined by two dichroic mirrors 505 and 506 serving as combining units. The combined laser light is two-dimensionally scanned by the movable device 13 having the reflecting surface 14 after the light amount is adjusted by the light amount adjusting unit 507 . The projection light L that has been two-dimensionally scanned by the movable device 13 is reflected by the free-form surface mirror 509 and corrected for distortion, and then converged 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 projection light L incident on the intermediate screen 510 in microlens units.

可動装置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。この可動装置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 movable device 13 reciprocates the reflecting surface 14 in two axial directions, and two-dimensionally scans the projection light L incident on the reflecting surface 14 . The drive control of this movable device 13 is performed in synchronization with the light emission timings 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を有した可動装置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。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。 The head-up display device 500 has been described above as an example of the image projection device, but the image projection device may be any device that projects an image by performing optical scanning with the movable device 13 having the reflecting surface 14. . For example, a projector that is placed on a desk or the like and projects an image onto a display screen, is mounted on a mounting member that is worn on the head of an observer, etc., and projects onto a reflective transmission screen that the mounting member has, or uses the eyeball 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。 In addition, the image projection device is used not only for vehicles and mounting members, but also for mobile objects such as aircraft, ships, and mobile robots, or working robots that operate objects to be driven such as manipulators without moving from the spot. It may be mounted on a non-moving object.

尚、ヘッドアップディスプレイ装置500は、特許請求の範囲に記載の「ヘッドアップディスプレイ」の一例である。また自動車400は、特許請求の範囲に記載の「車両」の一例である。 The head-up display device 500 is an example of the "head-up display" described in the claims. Also, the automobile 400 is an example of the "vehicle" described in the claims.

[光書込装置]
次に、本実施形態の可動装置13を適用した光書込装置について図7および図8を用いて詳細に説明する。
[Optical writing device]
Next, an optical writing device to which the movable device 13 of this embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

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 shows an example of an image forming apparatus in which the optical writing device 600 is incorporated. Also, FIG. 8 is a schematic diagram of an example of an 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 apparatus typified by a laser printer 650 having a printer function using laser light. In the image forming apparatus, the optical writing device 600 performs optical writing on the photosensitive drum by optically scanning the photosensitive drum, which is the surface to be scanned 15, with one or more 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、コリメートレンズなどの結像光学系601を経た後、反射面14を有する可動装置13により1軸方向または2軸方向に偏向される。そして、可動装置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。また、光源装置12および反射面14を有する可動装置13は、制御装置11の制御に基づき駆動する。 As shown in FIG. 8, in an optical writing device 600, a laser beam from a light source device 12 such as a laser element passes through an imaging optical system 601 such as a collimating lens, and then passes through a movable device 13 having a reflecting surface 14. Axially or biaxially deflected. The laser beam deflected by the movable device 13 then passes through a scanning optical system 602 consisting of a first lens 602a, a second lens 602b, and a reflecting mirror portion 602c, and passes through the surface to be scanned 15 (for example, a photosensitive drum or photosensitive paper). ) to perform optical writing. The scanning optical system 602 forms a spot-like light beam on the surface 15 to be scanned. Also, the movable device 13 having the light source device 12 and the reflecting surface 14 is driven based on the control of the control 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。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。 Thus, the optical writing device 600 can be used as a component of an image forming apparatus having a printer function using laser light. In addition, by making the scanning optical system different so that optical scanning can be performed not only in one axial direction but also in two axial directions, a laser label device or the like that prints by deflecting a laser beam onto a thermal medium, performing optical scanning, and heating the media. can be used as a component of the image forming apparatus.

上記光書込装置に適用される反射面14を有した可動装置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。また、可動装置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、また可動装置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。 The movable device 13 having the reflecting surface 14 applied to the optical writing device consumes less power for driving than a rotating polygonal mirror using a polygon mirror or the like, so it contributes to power saving of the optical writing device. Advantageous. In addition, since wind noise when the movable device 13 vibrates is smaller than that of the rotating polygon mirror, it is advantageous for improving the quietness of the optical writing device. The optical writing device requires an overwhelmingly smaller installation space than the rotary polygon mirror, and the amount of heat generated by the movable device 13 is also very small. be.

[物体認識装置]
次に、上記本実施形態の可動装置を適用した物体認識装置について、図9および図10を用いて詳細に説明する。
[Object recognition device]
Next, an object recognition device to which the movable device of the present embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.

図9は、物体認識装置の一例であるライダ(LiDAR;Laser Imaging Detection and Ranging)装置を搭載した自動車の概略図である。また、図10はライダ装置の一例の概略図である。 FIG. 9 is a schematic diagram of a vehicle equipped with a LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) device, which is an example of an object recognition device. Also, FIG. 10 is a schematic diagram of an example of a lidar 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、例えばライダ装置である。 An object recognition device is a device that recognizes an object in a target direction, such as a lidar device.

図9に示すように、ライダ装置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 lidar device 700 is mounted on, for example, an automobile 701, optically scans a target direction, and receives reflected light from a target object 702 existing in the target direction. to recognize

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を有する可動装置13で1軸もしくは2軸方向に走査される。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および可動装置13は、制御装置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。すなわち、反射光は入射光検出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。 As shown in FIG. 10, the laser light emitted from the light source device 12 passes through an incident optical system composed of a collimating lens 703, which is an optical system that converts diverging light into substantially parallel light, and a plane mirror 704, and is reflected. A movable device 13 having a surface 14 is scanned in one or two axes. Then, the light is projected onto an object 702 in front of the device through a projection lens 705 or the like, which is a projection optical system. The light source device 12 and the movable device 13 are driven and controlled by the control device 11 . The reflected light reflected by the target object 702 is detected by a photodetector 709. That is, the reflected light is received by an imaging device 707 via a condensing lens 706 or the like, which is an incident light detecting and receiving optical system, and the imaging device 707 outputs a detection signal to a 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 measurement circuit 710 .

図11は、光源装置12であるレーザ光源の構成例を示す図である。光源装置12であるレーザ光源は、たとえば、「レイヤー」と呼ばれるレーザ素子グループが複数、同一面内に配置されたVCSELアレイ12Aで形成されている(面発光レーザアレイ)。以下の説明では、光源装置12であるレーザ光源の各レイヤーを形成する「面発光レーザ素子」を「発光素子」と略称する。VCSELアレイ12Aはレイヤー121-1~121-mを有し、各レイヤー121は、複数の発光素子1221~122n(以下、適宜「発光素子122」と総称する)を有する。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a laser light source that is the light source device 12. As shown in FIG. The laser light source, which is the light source device 12, is formed of, for example, a VCSEL array 12A in which a plurality of laser element groups called "layers" are arranged in the same plane (surface emitting laser array). In the following description, the "surface emitting laser element" forming each layer of the laser light source, which is the light source device 12, is abbreviated as "light emitting element". The VCSEL array 12A has layers 121-1 to 121-m, and each layer 121 has a plurality of light emitting elements 1221 to 122n (hereinafter collectively referred to as "light emitting elements 122").

発光素子122は、同一基板上に集積可能な素子であり、各発光素子122の光軸はVCSELアレイ12Aの配置面と直交する。 The light emitting elements 122 are elements that can be integrated on the same substrate, and the optical axis of each light emitting element 122 is orthogonal to the arrangement surface of the VCSEL array 12A.

各レイヤー121の発光タイミングは、光源装置ドライバ25によって、それぞれ独立に制御されている。また、各レイヤー121は、そのレイヤー121内に含まれる複数の発光素子122が同時に発光するように制御されている。 The light emission timing of each layer 121 is independently controlled by the light source device driver 25. Also, each layer 121 is controlled so that the plurality of light emitting elements 122 included in the layer 121 simultaneously emit light.

図11では、複数のレイヤー121が一次元的に配置されているが、複数のレイヤー121が2次元的に配置されたVCSELアレイ12Aを用いてもよい。各レイヤー121の発光素子122は、所定のピッチで細密配置またはハニカム状に配置されているが、この配置例に限定されない。発光素子122の開口の形状も六角形に限定されない。VCSELアレイ12Aのレイヤー121の数、レイヤー121内の発光素子122の数、発光領域の大きさ等は、ライダ装置700に必要とされる角度分解能、走査範囲、検出距離等によって、適宜設計される。 Although a plurality of layers 121 are arranged one-dimensionally in FIG. 11, a VCSEL array 12A in which a plurality of layers 121 are arranged two-dimensionally may be used. The light emitting elements 122 of each layer 121 are arranged in a dense arrangement or in a honeycomb pattern at a predetermined pitch, but the arrangement is not limited to this example. The shape of the opening of the light emitting element 122 is not limited to a hexagon either. The number of layers 121 of the VCSEL array 12A, the number of light-emitting elements 122 in the layer 121, the size of the light-emitting region, etc. are appropriately designed according to the angular resolution, scanning range, detection distance, etc. required for the lidar device 700. .

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。 The distance measuring circuit 710 detects the target object based on the time difference between the timing at which the light source device 12 emits laser light and the timing at which the photodetector 709 receives the laser light, or the phase difference for each pixel of the image sensor 707 that receives the light. The presence or absence of the object 702 is recognized, and distance information to the target object 702 is calculated.

反射面14を有する可動装置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。このようなライダ装置は、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 movable device 13 having the reflecting surface 14 is less likely to be damaged than a polygonal mirror and is small, it is possible to provide a compact radar device with high durability. Such a lidar device is attached to, for example, a vehicle, an aircraft, a ship, a robot, or the like, and can recognize the presence or absence of an obstacle and the distance to the obstacle by optically scanning a predetermined range.

図9は、ライダ装置700を搭載した移動体である自動車701の概略図である。ライダ装置700は自動車701のフロントガラスの上方、前座席の天井などに取り付けられる。ライダ装置700は、たとえば自動車701の進行方向に向かって光走査して、進行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。ライダ装置700の投光部は、例えば、MLAなどの光学素子であらかじめレーザ光の発散角を抑制して光走査することにより、可動装置13などの走査部での光損失が低減され、高い角度分解能でレーザ光を遠方まで投光することができる。 FIG. 9 is a schematic diagram of an automobile 701, which is a moving object on which a lidar device 700 is mounted. The lidar device 700 is attached above the windshield of the automobile 701, on the ceiling of the front seat, or the like. The lidar device 700 recognizes the target object 702 by optically scanning, for example, in the traveling direction of the automobile 701 and receiving reflected light from the target object 702 existing in the traveling direction. The light projection unit of the lidar device 700 performs optical scanning while suppressing the divergence angle of the laser light in advance with an optical element such as an MLA, thereby reducing light loss in the scanning unit such as the movable device 13 and increasing the angle. A laser beam can be projected over a long distance with high resolution.

ライダ装置700の搭載位置は、自動車701の上部前方に限定されず、側面や後方に搭載されてもよい。ライダ装置700は、車両だけではなく、航空機、ドローンなどの飛行体、ロボット等の自律移動体など、任意の移動体に適用可能である。実施形態の投光部1の構成を採用することで、広い範囲で物体の存在とその位置を検知することができる。 The mounting position of the rider device 700 is not limited to the upper front portion of the automobile 701, and may be mounted on the side surface or the rear portion. The lidar device 700 can be applied not only to vehicles but also to arbitrary moving bodies such as aircraft, flying bodies such as drones, and autonomous moving bodies such as robots. By adopting the configuration of the light projecting unit 1 of the embodiment, it is possible to detect the presence and position of an object over a wide range.

上記物体認識装置では、一例としてのライダ装置700の説明をしたが、物体認識装置は、反射面14を有した可動装置13を制御装置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 lidar device 700 has been described as an example. Any device may be used as long as it recognizes the target object 702 by receiving reflected light, and is not limited to the above-described embodiments.

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 optically scanning the hand or face, recording and referring to it, or recognizing an intruder by optically scanning the target range. The present invention can also be applied to a security sensor, a component of a three-dimensional scanner that calculates and recognizes object information such as shape from distance information obtained by optical scanning, and outputs it as three-dimensional data.

[レーザヘッドランプ]
次に、上記本実施形態の可動装置を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ50について、図12を用いて説明する。図12は、レーザヘッドランプ50の構成の一例を説明する概略図である。
[Laser headlamp]
Next, a laser headlamp 50 in which the movable device of the present embodiment is applied to an automobile headlight will be described with reference to FIG. 12 . FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the laser headlamp 50. As shown in FIG.

レーザヘッドランプ50は、制御装置11と、光源装置12bと、反射面14を有する可動装置13と、ミラー51と、透明板52とを有する。 The laser headlamp 50 has a control device 11 , a light source device 12 b , a movable device 13 having a reflecting surface 14 , a mirror 51 and a transparent plate 52 .

光源装置12bは、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置12bから発せられた光は、可動装置13に入射し、反射面14にて反射される。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、反射面をXY方向に可動し、光源装置12bからの青色のレーザ光をXY方向に二次元走査する。 The light source device 12b is a light source that emits blue laser light. Light emitted from the light source device 12 b enters the movable device 13 and is reflected by the reflecting surface 14 . The movable device 13 moves the reflecting surface in the XY directions based on a signal from the control device 11, and two-dimensionally scans the blue laser light from the light source device 12b in the XY directions.

可動装置13による走査光は、ミラー51で反射され、透明板52に入射する。透明板52は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー51からの青色のレーザ光は、透明板52における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板52からの白色光で照明される。 The scanning light from the movable device 13 is reflected by the mirror 51 and enters the transparent plate 52 . The transparent plate 52 is coated with a yellow phosphor on its front or back surface. As the blue laser light from the mirror 51 passes through the yellow phosphor coating on the transparent plate 52, it changes to white within the legal headlight color range. As a result, the front of the automobile is illuminated with white light from the transparent plate 52 .

可動装置13による走査光は、透明板52の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。 The scanning light from the movable device 13 is scattered in a predetermined manner when passing through the fluorescent material of the transparent plate 52 . This reduces the glare on the illuminated object in front of the vehicle.

可動装置13を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置12b及び蛍光体の色は、それぞれ青及び黄色に限定されない。例えば、光源装置12bを近紫外線とし、透明板52を、光の三原色の青色、緑色及び赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板52を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。 When applying the movable device 13 to a headlight of a car, the colors of the light source device 12b and the phosphor are not limited to blue and yellow, respectively. For example, the light source device 12b may be near-ultraviolet rays, and the transparent plate 52 may be coated with a uniform mixture of the three primary colors of light, namely blue, green, and red phosphors. Even in this case, the light passing through the transparent plate 52 can be converted into white light, and the front of the automobile can be illuminated with white light.

[ヘッドマウントディスプレイ]
次に、上記本実施形態の可動装置を適用したヘッドマウントディスプレイ60について、図13~図14を用いて説明する。ここでヘッドマウントディスプレイ60は、人間の頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイで、例えば、眼鏡に類する形状とすることができる。ヘッドマウントディスプレイを、以降ではHMDと省略して示す。
[Head-mounted display]
Next, a head mounted display 60 to which the movable device of the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. Here, the head-mounted display 60 is a head-mounted display that can be worn on a person's head, and can have a shape similar to eyeglasses, for example. The head-mounted display will hereinafter be abbreviated as HMD.

図13は、HMD60の外観を例示する斜視図である。図13において、HMD60は、左右に1組ずつ略対称に設けられたフロント60a、及びテンプル60bにより構成されている。フロント60aは、例えば、導光板61により構成することができ、光学系や制御装置等は、テンプル60bに内蔵することができる。 FIG. 13 is a perspective view illustrating the appearance of the HMD 60. In FIG. 13, the HMD 60 is composed of a front 60a and a temple 60b, which are provided approximately symmetrically in pairs on the left and right sides. The front 60a can be composed of, for example, a light guide plate 61, and the optical system, control device, and the like can be incorporated in the temple 60b.

図14は、HMD60の構成を部分的に例示する図である。なお、図14では、左眼用の構成を例示しているが、HMD60は右眼用としても同様の構成を有している。 FIG. 14 is a diagram partially illustrating the configuration of the HMD 60. Although FIG. 14 illustrates the configuration for the left eye, the HMD 60 has the same configuration for the right eye.

HMD60は、制御装置11と、光源ユニット530と、光量調整部507と、反射面14を有する可動装置13と、導光板61と、ハーフミラー62とを有している。 The HMD 60 has a control device 11 , a light source unit 530 , a light quantity adjusting section 507 , a movable device 13 having a reflecting surface 14 , a light guide plate 61 and a half mirror 62 .

光源ユニット530は、上述したように、レーザ光源501R、501G、及び501Bと、コリメートレンズ502、503、及び504と、ダイクロイックミラー505、及び506とを、光学ハウジングによってユニット化したものである。光源ユニット530において、レーザ光源501R、501G、及び501Bからの三色のレーザ光は、合成部となるダイクロイックミラー505及び506で合成される。光源ユニット530からは、合成された平行光が発せられる。 The light source unit 530 unitizes the laser light sources 501R, 501G, and 501B, the collimating lenses 502, 503, and 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 with an optical housing, as described above. In the light source unit 530, the three-color laser beams from the laser light sources 501R, 501G, and 501B are synthesized by dichroic mirrors 505 and 506 serving as synthesizing units. Combined parallel light is emitted from the light source unit 530 .

光源ユニット530からの光は、光量調整部507により光量調整された後、可動装置13に入射する。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、反射面14をXY方向に可動し、光源ユニット530からの光を二次元走査する。この可動装置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、走査光によりカラー画像が形成される。 The light from the light source unit 530 is incident on the movable device 13 after the light amount is adjusted by the light amount adjusting section 507 . The movable device 13 moves the reflecting surface 14 in the XY directions based on a signal from the control device 11 and two-dimensionally scans the light from the light source unit 530 . The driving control of the movable device 13 is performed in synchronization with the light emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B, and a color image is formed by scanning light.

可動装置13による走査光は、導光板61に入射する。導光板61は、走査光を内壁面で反射させながらハーフミラー62に導光する。導光板61は、走査光の波長に対して透過性を有する樹脂等により形成されている。 The scanning light from the movable device 13 is incident on the light guide plate 61 . The light guide plate 61 guides the scanning light to the half mirror 62 while reflecting it on the inner wall surface. The light guide plate 61 is made of resin or the like that is transparent to the wavelength of the scanning light.

ハーフミラー62は、導光板61からの光をHMD60の背面側に反射し、HMD60の装着者63の眼の方向に出射する。ハーフミラー62は、例えば、自由曲面形状を有している。走査光による画像は、ハーフミラー62での反射により、装着者63の網膜に結像する。或いは、ハーフミラー62での反射と眼球における水晶体のレンズ効果とにより、装着者63の網膜に結像する。またハーフミラー62での反射により、画像は空間歪が補正される。装着者63は、XY方向に走査される光で形成される画像を、観察することができる。 The half mirror 62 reflects the light from the light guide plate 61 toward the back side of the HMD 60 and emits the light toward the eyes of the wearer 63 of the HMD 60 . The half mirror 62 has, for example, a free curved surface shape. An image of the scanning light is reflected by the half mirror 62 and formed on the retina of the wearer 63 . Alternatively, an image is formed on the retina of the wearer 63 by the reflection on the half mirror 62 and the lens effect of the crystalline lens in the eyeball. Further, the spatial distortion of the image is corrected by the reflection on the half mirror 62 . The wearer 63 can observe an image formed by light scanned in the XY directions.

62はハーフミラーであるため、装着者63には、外界からの光による像と走査光による画像が重畳して観察される。ハーフミラー62に代えてミラーを設けることで、外界からの光をなくし、走査光による画像のみを観察できる構成としてもよい。 Since 62 is a half mirror, the wearer 63 observes an image of light from the outside and an image of scanning light superimposed. By providing a mirror in place of the half mirror 62, the light from the outside may be eliminated and only the image by the scanning light may be observed.

[パッケージング]
次に、本実施形態の可動装置のパッケージングについて図15を用いて説明する。
[Packaging]
Next, the packaging of the movable device of this embodiment will be described with reference to FIG. 15 .

図15は、パッケージングされた可動装置の一例の概略図である。 FIG. 15 is a schematic diagram of an example of a packaged mobile device.

図15に示すように、可動装置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801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、可動装置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. 15, the movable device 13 is attached to an attachment member 802 arranged inside a package member 801, and a part of the package member 801 is covered with a transparent member 803 to be sealed. be done. Furthermore, the inside of the package is sealed with an inert gas such as nitrogen. As a result, deterioration due to oxidation of the movable device 13 is suppressed, and durability against environmental changes such as temperature is improved.

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、レーザヘッドランプ、及びヘッドマウントディスプレイに使用される本実施形態の可動装置の詳細について、以下で図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Details of the movable device of the present embodiment used in the optical deflection system, the optical scanning system, the image projection device, the optical writing device, the object recognition device, the laser headlamp, and the head mounted display described above are shown in the drawings below. will be described with reference to. In addition, in each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted.

実施形態の説明では、第1軸を回動の中心とした光走査を副走査とし、第2軸を回動の中心とした光走査を主走査とする。また実施形態の用語における回動、揺動、可動は同義であるとする。さらに、矢印により示した方向のうち、X方向は第1軸と平行な方向、Y方向は第2軸と平行な方向、Z方向はXY平面と直交する方向とする。なお、Z方向は「積層方向」の一例である。 In the description of the embodiments, sub-scanning is optical scanning with the first axis as the center of rotation, and main scanning is optical scanning with the second axis as the center of rotation. Further, in the terms of the embodiment, rotation, swinging, and movable are synonymous. Furthermore, among the directions indicated by the arrows, the X direction is the direction parallel to the first axis, the Y direction is the direction parallel to the second axis, and the Z direction is the direction perpendicular to the XY plane. Note that the Z direction is an example of a "layering direction".

〔第1の実施形態〕
第1の実施形態における光偏向器について、図16に基づき説明する。本実施形態における光偏向器201は、可動装置13、駆動回路221、変位量検出部222、温度検出部223、振幅検出部224、周波数検出部225、及び演算部226を有している。尚、駆動回路221は、圧電アクチュエータ103を駆動するための駆動信号を生成するため、駆動信号生成部と記載する場合がある。
[First Embodiment]
An optical deflector in the first embodiment will be described with reference to FIG. The optical deflector 201 in this embodiment has a movable device 13 , a drive circuit 221 , a displacement detection section 222 , a temperature detection section 223 , an amplitude detection section 224 , a frequency detection section 225 and a calculation section 226 . Note that the drive circuit 221 may be referred to as a drive signal generation unit because it generates a drive signal for driving the piezoelectric actuator 103 .

図17は、本実施形態における可動装置13の構造を示す。本実施形態における可動装置13は、光を反射する反射面14を有し可動するミラー部101、トーションバーのばね部102、駆動力を発生させる圧電アクチュエータ103、ばね部102のねじれを検出する圧電センサ104、枠状の固定部105等を有している。圧電アクチュエータ103及び圧電センサ104は、カンチレバー部106の表面に設けられており、圧電アクチュエータ103と、圧電センサ104は並行に配置されている。本願においては、ミラー部101を反射部と記載する場合がある。 FIG. 17 shows the structure of the movable device 13 in this embodiment. The movable device 13 in this embodiment includes a mirror portion 101 that has a reflecting surface 14 that reflects light and is movable, a spring portion 102 that is a torsion bar, a piezoelectric actuator 103 that generates a driving force, and a piezoelectric actuator 103 that detects torsion of the spring portion 102 . It has a sensor 104, a frame-like fixing portion 105, and the like. The piezoelectric actuator 103 and the piezoelectric sensor 104 are provided on the surface of the cantilever portion 106, and the piezoelectric actuator 103 and the piezoelectric sensor 104 are arranged in parallel. In the present application, the mirror section 101 may be referred to as a reflecting section.

より詳細には、ミラー部101の両側の-X方向及び+X方向に、ミラー部101に接続されたばね部102が各々設けられている。各々のばね部102は、X方向に長く形成されており、各々のばね部102の一方の端部が、ミラー部101と接続されており、他方の端部が、カンチレバー部106と接続されている。各々のカンチレバー部106は、Y方向に長く形成されており、カンチレバー部106の中央部分において、ばね部102の他方の端部が接続されている。カンチレバー部106は、Y方向の両端において枠状の固定部105と接続されている。 More specifically, spring portions 102 connected to the mirror portion 101 are provided in the -X direction and +X direction on both sides of the mirror portion 101, respectively. Each spring portion 102 is elongated in the X direction, one end of each spring portion 102 is connected to the mirror portion 101, and the other end is connected to the cantilever portion 106. there is Each cantilever portion 106 is elongated in the Y direction, and the other end of the spring portion 102 is connected to the central portion of the cantilever portion 106 . The cantilever portion 106 is connected to the frame-shaped fixing portion 105 at both ends in the Y direction.

従って、ばね部102及びカンチレバー部106により形成される支持部107により、ミラー部101が支持されている。本実施形態では、カンチレバー部106の表面に設けられている圧電アクチュエータ103に電圧を印加することにより、カンチレバー部106が振動し、この振動がばね部102のねじれに変換され、ミラー部101を回動軸となる第1軸を中心に回動する。 Therefore, the mirror section 101 is supported by the support section 107 formed by the spring section 102 and the cantilever section 106 . In this embodiment, by applying a voltage to the piezoelectric actuator 103 provided on the surface of the cantilever portion 106, the cantilever portion 106 vibrates. It rotates around the first shaft, which is the driving shaft.

即ち、本実施形態における可動装置13では、駆動回路221から入力される駆動信号を受けてミラー部101を揺動させることができる。ここで、駆動信号は正弦波であり、駆動信号の周波数を、可動装置13のばね部102における固有の共振周波数f0に近い周波数とすることにより、可動装置13におけるミラー部101の振れ角を大きくすることができる。尚、本願においては、振れ角を揺動角と記載する場合がある。 That is, in the movable device 13 according to the present embodiment, it is possible to receive the drive signal input from the drive circuit 221 and swing the mirror section 101 . Here, the drive signal is a sine wave, and by setting the frequency of the drive signal to a frequency close to the natural resonance frequency f0 of the spring portion 102 of the movable device 13, the deflection angle of the mirror portion 101 of the movable device 13 is increased. can do. In the present application, the swing angle may be referred to as the swing angle.

従って、駆動回路221から入力される駆動信号により、圧電アクチュエータ103に力が発生し、ばね部102が変形すると、圧電センサ104からは検知信号が出力される。検知信号はミラー部101の振れ角を示す信号である。変位量検出部222は、この検知信号の信号強度を検出する。このとき検知信号の信号強度が強いとミラー部101の振れ角が大きいという状態を表し、弱いとミラー部101の振れ角が小さいという状態を表す。 Therefore, when the force is generated in the piezoelectric actuator 103 by the drive signal input from the drive circuit 221 and the spring portion 102 is deformed, the piezoelectric sensor 104 outputs a detection signal. The detection signal is a signal that indicates the deflection angle of the mirror section 101 . The displacement amount detection section 222 detects the signal strength of this detection signal. At this time, when the signal strength of the detection signal is strong, it represents a state in which the deflection angle of the mirror section 101 is large, and when it is weak, it represents a state in which the deflection angle of the mirror section 101 is small.

また、温度検出部223は可動装置13の近傍に配置され、可動装置13における圧電アクチュエータ103の周囲温度を検出する。振幅検出部224は圧電アクチュエータ103に入力される駆動信号の駆動振幅を検出する。周波数検出部225は圧電アクチュエータ103に入力される駆動信号の駆動周波数を検出する。 Also, the temperature detection unit 223 is arranged near the movable device 13 and detects the ambient temperature of the piezoelectric actuator 103 in the movable device 13 . The amplitude detection unit 224 detects the drive amplitude of the drive signal input to the piezoelectric actuator 103. The frequency detection unit 225 detects the drive frequency of the drive signal input to the piezoelectric actuator 103.

演算部226は、温度検出部223、振幅検出部224、周波数検出部225において検出した温度情報である周囲温度(T)、駆動振幅情報である駆動振幅(A)、駆動周波数情報である駆動周波数(f)より、適切な補正係数c(T、A、f)を演算する。更に、補正係数c(T、A、f)を、変位量検出部222の出力に乗算する。これにより、圧電センサ104の出力信号と実際のミラー部101の振れ角との間にある誤差を補正し、振れ角情報として出力する。本実施形態においては、周波数検出部225において検出された駆動周波数を含むことにより、より正確な補正を行うことができる。補正係数c(T、A、f)は、例えば、下記の数1に示されるような、温度(T)と駆動振幅(A)、駆動周波数(f)の一次関数の多項式を用いた演算により算出してもよいが、必ずしもこの限りではない。例えば、周囲温度(T)、駆動振幅(A)、駆動周波数(f)の非線形関数を用いた演算により算出するものであってもよい。尚、a0、a1、a2は係数であり、a3は定数である。 The calculation unit 226 calculates the ambient temperature (T), which is the temperature information detected by the temperature detection unit 223, the amplitude detection unit 224, and the frequency detection unit 225, the drive amplitude (A), which is drive amplitude information, and the drive frequency, which is drive frequency information. An appropriate correction coefficient c(T, A, f) is calculated from (f). Furthermore, the output of the displacement amount detection unit 222 is multiplied by the correction coefficient c(T, A, f). As a result, the error between the output signal of the piezoelectric sensor 104 and the actual deflection angle of the mirror section 101 is corrected and output as deflection angle information. In this embodiment, by including the drive frequency detected by the frequency detection unit 225, more accurate correction can be performed. The correction coefficient c(T, A, f) is calculated using polynomials of linear functions of temperature (T), driving amplitude (A), and driving frequency (f), as shown in Equation 1 below. It may be calculated, but is not necessarily limited to this. For example, it may be calculated by calculation using non-linear functions of ambient temperature (T), driving amplitude (A), and driving frequency (f). Note that a0, a1 and a2 are coefficients and a3 is a constant.

Figure 0007338403000001

固定部105は、図17に示されるように、枠状に一体で形成されたものであってもよいが、図18に示されるように、固定部105の一部に開口部105aを設けることにより、固定部105が分離されているものであってもよい。ミラー部101が設けられている部分において、第1軸に対して直交する方向、即ち、±Y方向に、開口部105aを設けることにより、ミラー部101において反射された光が、枠状の固定部105により遮断されることを防ぐことができる。
Figure 0007338403000001

The fixed part 105 may be formed integrally in a frame shape as shown in FIG. 17, but as shown in FIG. The fixing portion 105 may be separated by In the portion where the mirror section 101 is provided, openings 105a are provided in the directions perpendicular to the first axis, that is, in the ±Y directions. Blocking by the unit 105 can be prevented.

更に、図19に示されるように、可動装置は、ミラー部101を支持する支持部108は、複数のカンチレバー部109がミアンダ状に形成された折り返しばね構造であってもよい。各々のカンチレバー部109は、Y方向に長く形成されており、各々のカンチレバー部109の表面には、圧電アクチュエータ103及び圧電センサ104が設けられている。また、ミラー部101と折り返しばね構造の支持部108との接続位置、支持部108と固定部105との接続位置は、図19に示される位置に限定されるものではなく、他の位置であってもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 19, in the movable device, the support portion 108 that supports the mirror portion 101 may have a folded spring structure in which a plurality of cantilever portions 109 are formed in a meandering shape. Each cantilever portion 109 is elongated in the Y direction, and a piezoelectric actuator 103 and a piezoelectric sensor 104 are provided on the surface of each cantilever portion 109 . Further, the connection position between the mirror portion 101 and the support portion 108 of the folded spring structure and the connection position between the support portion 108 and the fixed portion 105 are not limited to the positions shown in FIG. 19, and may be other positions. may

図20は、図19に示される可動装置において、図18の場合と同様に、固定部105に開口部105aを設け、固定部105が分離されている構造のものである。 FIG. 20 shows a movable device shown in FIG. 19 having a structure in which the fixed portion 105 is provided with an opening 105a and the fixed portion 105 is separated, as in the case of FIG.

次に、本実施形態における光偏向器のミラー部101の振れ角と、圧電センサ104の出力の最大値について説明する。 Next, the deflection angle of the mirror section 101 of the optical deflector and the maximum value of the output of the piezoelectric sensor 104 in this embodiment will be described.

図21は、本実施形態における光偏向器において、可動装置13の共振周波数f0近傍におけるミラー部101のミラー振れ角の周波数特性(ミラー振れ角特性)と、変位量検出部222が検出する圧電センサ104の出力の周波数特性(検知信号特性)を示す。尚、各々の信号は共振周波数f0における値によって規格化されている。 FIG. 21 shows the frequency characteristics (mirror deflection angle characteristics) of the mirror deflection angle of the mirror section 101 in the vicinity of the resonance frequency f0 of the movable device 13 and the piezoelectric sensor detected by the displacement amount detection section 222 in the optical deflector according to the present embodiment. 104 output frequency characteristics (detection signal characteristics). Each signal is normalized by the value at the resonance frequency f0.

ミラー部101の振れ角と、圧電センサ104の検知出力は、比例関係にあることが好ましく、ミラー振れ角特性と検知信号特性は、周波数の影響を受けることなく重なっていることが好ましい。しかしながら、実際に測定すると、図21に示されるように、ミラー振れ角特性と検知信号特性には、ずれが生じる。これは、圧電アクチュエータ103への駆動信号供給や、圧電センサ104からの出力信号における寄生抵抗、寄生容量により、高周波側での信号減衰が起こることが原因の一つとして考えられる。従って、このような状態では、ミラー部101の振れ角が同じであっても、周波数により圧電センサ104の出力は異なる値を示すため、可動装置のミラー部101の振れ角を正確に把握することができない。 The deflection angle of the mirror section 101 and the detection output of the piezoelectric sensor 104 are preferably in a proportional relationship, and the mirror deflection angle characteristic and the detection signal characteristic preferably overlap without being affected by the frequency. However, when actually measured, as shown in FIG. 21, a deviation occurs between the mirror deflection angle characteristic and the detection signal characteristic. One possible cause of this is that the drive signal supplied to the piezoelectric actuator 103 and the parasitic resistance and parasitic capacitance in the output signal from the piezoelectric sensor 104 cause signal attenuation on the high frequency side. Therefore, in such a state, even if the deflection angle of the mirror section 101 is the same, the output of the piezoelectric sensor 104 shows different values depending on the frequency. can't

本実施形態における光偏向器では、周波数検出部225を設け、演算部226において、周波数検出部225で得られた周波数情報を含めて補正を行うことにより、可動装置13のミラー部101の振れ角を正確に得ることができる。これにより、光偏向器の状態を正確に把握することができる。 In the optical deflector according to the present embodiment, the frequency detection section 225 is provided, and the calculation section 226 performs correction including the frequency information obtained by the frequency detection section 225, so that the deflection angle of the mirror section 101 of the movable device 13 is can be obtained exactly. This makes it possible to accurately grasp the state of the optical deflector.

以上より、第1の実施形態における光偏向器では、反射面14を有するミラー部101と、ミラー部101の周囲の固定部105と、一端がミラー部101に接続され、他端が固定部105に接続されている。ミラー部101を支持する支持部107等と、圧電駆動によりミラー部101を固定部105に対して所定の回動軸を中心に揺動させる圧電アクチュエータ103と、を備える。圧電アクチュエータ103の周囲に配置され、圧電アクチュエータ103の変位量を検出する検出部となる圧電センサ104と、圧電アクチュエータ103の周囲温度を測定する温度検出部223と、を有する。圧電アクチュエータ駆動信号の駆動振幅を検出する振幅検出部224と、圧電アクチュエータ駆動信号の駆動周波数を検出する周波数検出部225とを有する。変位量情報と、温度情報と、圧電駆動信号の振幅情報及び周波数情報に基づいて、ミラー部101の振れ角を算出する演算部226を有している。これにより、本実施形態における光偏向器では、圧電センサ104の出力信号に対し、駆動振幅、駆動周波数、周囲温度から算出する補正係数に基づいた補正を行うことができる。よって、圧電センサ104の出力から光偏向器のミラー部101の振れ角を正確に算出し、光偏向器の状態を正確に把握することが可能となる。 As described above, in the optical deflector according to the first embodiment, the mirror section 101 having the reflecting surface 14, the fixed section 105 around the mirror section 101, one end connected to the mirror section 101, and the other end connected to the fixed section 105 It is connected to the. A support portion 107 for supporting the mirror portion 101, etc., and a piezoelectric actuator 103 for swinging the mirror portion 101 with respect to the fixed portion 105 about a predetermined rotation axis by piezoelectric driving are provided. It has a piezoelectric sensor 104 that is arranged around the piezoelectric actuator 103 and serves as a detection unit that detects the amount of displacement of the piezoelectric actuator 103 , and a temperature detection unit 223 that measures the ambient temperature of the piezoelectric actuator 103 . It has an amplitude detection section 224 that detects the drive amplitude of the piezoelectric actuator drive signal and a frequency detection section 225 that detects the drive frequency of the piezoelectric actuator drive signal. It has a calculation unit 226 that calculates the deflection angle of the mirror unit 101 based on the displacement amount information, the temperature information, and the amplitude information and frequency information of the piezoelectric drive signal. Thus, in the optical deflector of this embodiment, the output signal of the piezoelectric sensor 104 can be corrected based on the correction coefficient calculated from the drive amplitude, drive frequency, and ambient temperature. Therefore, it is possible to accurately calculate the deflection angle of the mirror portion 101 of the optical deflector from the output of the piezoelectric sensor 104 and to accurately grasp the state of the optical deflector.

〔第2の実施形態〕
次に、第2の実施形態における光偏向器について、図22に基づき説明する。本実施形態における光偏向器202は、可動装置13、駆動回路221、変位量検出部222、温度検出部223、演算部226、振幅情報取得部227及び周波数情報取得部228を有する。
[Second embodiment]
Next, an optical deflector according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The optical deflector 202 in this embodiment has a movable device 13 , a drive circuit 221 , a displacement amount detection section 222 , a temperature detection section 223 , a calculation section 226 , an amplitude information acquisition section 227 and a frequency information acquisition section 228 .

振幅情報取得部227は、駆動回路221によって生成される駆動信号の振幅情報、即ち、振幅情報を駆動回路221から取得し、その情報に基づき演算部226へ補正係数を出力する。また、周波数情報取得部228は、駆動回路221によって生成される駆動信号の周波数情報、即ち、周波数情報を駆動回路221から取得し、その情報に基づき演算部226へ補正係数を出力する。 The amplitude information acquisition unit 227 acquires amplitude information of the drive signal generated by the drive circuit 221, that is, amplitude information from the drive circuit 221, and outputs a correction coefficient to the calculation unit 226 based on the information. Further, the frequency information acquisition unit 228 acquires frequency information of the drive signal generated by the drive circuit 221, that is, frequency information from the drive circuit 221, and outputs a correction coefficient to the calculation unit 226 based on the information.

振幅情報取得部227、周波数情報取得部228はともに、駆動信号そのものから値を検出する必要はなく、各々の設定値を駆動回路221から入力することで、補正係数を算出する。演算部226は振幅情報取得部227、周波数情報取得部228、及び温度検出部223から入力される情報に基づき適切な補正係数を演算し、変位量検出部222の出力に乗算する。これにより、圧電アクチュエータ103の出力信号と、実際のミラー部101の振れ角との間の誤差を補正する。 Both the amplitude information acquisition section 227 and the frequency information acquisition section 228 do not need to detect values from the drive signal itself, and calculate correction coefficients by inputting respective set values from the drive circuit 221 . The calculation unit 226 calculates an appropriate correction coefficient based on the information input from the amplitude information acquisition unit 227, the frequency information acquisition unit 228, and the temperature detection unit 223, and multiplies the output of the displacement amount detection unit 222 by the calculated correction coefficient. This corrects the error between the output signal of the piezoelectric actuator 103 and the actual deflection angle of the mirror section 101 .

尚、本実施形態における可動装置13、変位量検出部222、温度検出部223に関しては、第1の実施形態と同様である。 Note that the movable device 13, the displacement amount detection unit 222, and the temperature detection unit 223 in this embodiment are the same as those in the first embodiment.

以上より、第2の実施形態は、反射面14を有するミラー部101と、ミラー部101を支持する1または2個の固定部105と、一端がミラー部101に、他端が固定部105の連結された支持部107と、を有する。また、圧電駆動によりミラー部101を固定部105に対して所定の軸周りに揺動させる圧電アクチュエータ103とを備え、圧電アクチュエータ103の周囲に配置され、圧電アクチュエータ103の変位量を検出する検出部となる圧電センサ104と、を有する。圧電アクチュエータ103の周囲温度を測定する温度検出部223と、駆動回路221から振幅情報を取得する振幅情報取得部227と、駆動回路221から周波数情報を取得する周波数情報取得部228と、を有する。変位量情報と、温度情報と、圧電駆動信号の振幅情報及び周波数情報に基づいて、ミラー部101の振れ角を算出する演算部226を有している。これにより、本実施形態における光偏向器では、圧電センサ104の出力信号に対し、駆動信号の振幅、周波数、周囲温度から算出する補正係数に基づいた補正を行うことができる。よって、駆動周波数の影響があっても、圧電センサ104の出力からミラー部101の振れ角を正確に算出し、光偏向器202の状態をより正しく取得することができる。本実施形態は、駆動信号の振幅、周波数情報を駆動信号そのものから検出するものではなく、設定情報から取得するため、簡易な回路で精度よく補正を実施することができる。 As described above, the second embodiment includes a mirror portion 101 having a reflecting surface 14, one or two fixed portions 105 for supporting the mirror portion 101, and the mirror portion 101 at one end and the fixed portion 105 at the other end. and a connected support portion 107 . Further, the detector includes a piezoelectric actuator 103 that causes the mirror section 101 to oscillate about a predetermined axis with respect to the fixed section 105 by piezoelectric driving. and a piezoelectric sensor 104 that becomes It has a temperature detection unit 223 that measures the ambient temperature of the piezoelectric actuator 103 , an amplitude information acquisition unit 227 that acquires amplitude information from the drive circuit 221 , and a frequency information acquisition unit 228 that acquires frequency information from the drive circuit 221 . It has a calculation unit 226 that calculates the deflection angle of the mirror unit 101 based on the displacement amount information, the temperature information, and the amplitude information and frequency information of the piezoelectric drive signal. Thus, in the optical deflector of this embodiment, the output signal of the piezoelectric sensor 104 can be corrected based on the correction coefficient calculated from the amplitude and frequency of the driving signal and the ambient temperature. Therefore, even if there is an influence of the driving frequency, it is possible to accurately calculate the deflection angle of the mirror section 101 from the output of the piezoelectric sensor 104 and obtain the state of the optical deflector 202 more accurately. In this embodiment, the amplitude and frequency information of the drive signal is not detected from the drive signal itself, but is acquired from the setting information, so correction can be performed with high accuracy using a simple circuit.

〔第3の実施形態〕
次に、第3の実施形態における光偏向器203について、図23に基づき説明する。本実施形態における光偏向器203は、可動装置13、駆動回路221、変位量検出部222、温度検出部223、振幅検出部224、周波数検出部225、演算部226、及び駆動振幅制御部229を有している。
[Third Embodiment]
Next, the optical deflector 203 according to the third embodiment will be explained with reference to FIG. The optical deflector 203 in this embodiment includes the movable device 13, the drive circuit 221, the displacement amount detection section 222, the temperature detection section 223, the amplitude detection section 224, the frequency detection section 225, the calculation section 226, and the drive amplitude control section 229. have.

駆動振幅制御部229は、外部から入力されるミラー部101の振れ角設定値と、演算部226によって算出されるミラー部101の振れ角情報から求められる振れ角最大値とを比較する。そして、ミラー部101の振れ角がミラー振れ角設定値と等しくなるように駆動回路221の振幅を変更し、ミラー部101の振れ角を制御する。制御にあたってはPID(Proportional-Integral-Differential)制御等の手法が一般的に知られている。PID制御は、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その積分、および微分の3つの要素によって行う方法である。 The drive amplitude control unit 229 compares the externally input deflection angle setting value of the mirror unit 101 with the maximum deflection angle obtained from the deflection angle information of the mirror unit 101 calculated by the calculation unit 226 . Then, the amplitude of the driving circuit 221 is changed so that the deflection angle of the mirror section 101 becomes equal to the mirror deflection angle set value, thereby controlling the deflection angle of the mirror section 101 . Methods such as PID (Proportional-Integral-Differential) control are generally known for control. PID control is a method of controlling an input value based on three elements: the deviation between an output value and a target value, its integration, and differentiation.

尚、本実施形態における可動装置13、変位量検出部222、温度検出部223、振幅検出部224、周波数検出部225、演算部226の動作は、第1の実施形態と同じである。 Note that the operations of the movable device 13, the displacement amount detection unit 222, the temperature detection unit 223, the amplitude detection unit 224, the frequency detection unit 225, and the calculation unit 226 in this embodiment are the same as in the first embodiment.

以上より、第3の実施形態は、反射面14を有するミラー部101と、ミラー部101を支持する1または2個の固定部105と、を有する。一端がミラー部101に、他端が固定部105にそれぞれ連結され、圧電駆動によりミラー部101を固定部105に対して所定の軸周りに揺動させる圧電アクチュエータ103とを備える。圧電アクチュエータ103へ駆動信号を入力する駆動回路221と、駆動回路221の駆動振幅を設定する駆動振幅制御部229と、圧電アクチュエータ103の変位量を検出する検出部となる圧電センサ104と、を有する。圧電アクチュエータ103の周囲温度を測定する温度検出部223と、圧電アクチュエータ駆動信号の駆動振幅を検出する振幅検出部224と、圧電アクチュエータ駆動信号の駆動周波数を検出する周波数検出部225とを有する。変位量情報と温度情報と圧電駆動信号の振幅情報及び周波数情報に基づいて、ミラー部101の振れ角を算出する演算部226を有している。このような構成とすることで、圧電センサ104の出力信号に対し、駆動振幅、駆動周波数、周囲温度から算出させる補正係数に基づいた補正を行うことができる。よって、駆動周波数の影響があっても、圧電センサ104の出力から光偏向器のミラー部101の振れ角を正確に算出し、算出して得られた振れ角に基づきミラー部101の振れ角が所望の振れ角となるように制御することができる。 As described above, the third embodiment has the mirror section 101 having the reflecting surface 14 and one or two fixing sections 105 that support the mirror section 101 . A piezoelectric actuator 103 is provided which has one end connected to the mirror portion 101 and the other end connected to the fixed portion 105, and which causes the mirror portion 101 to oscillate about a predetermined axis with respect to the fixed portion 105 by piezoelectric driving. It has a drive circuit 221 that inputs a drive signal to the piezoelectric actuator 103, a drive amplitude controller 229 that sets the drive amplitude of the drive circuit 221, and a piezoelectric sensor 104 that serves as a detector that detects the amount of displacement of the piezoelectric actuator 103. . It has a temperature detection unit 223 that measures the ambient temperature of the piezoelectric actuator 103, an amplitude detection unit 224 that detects the drive amplitude of the piezoelectric actuator drive signal, and a frequency detection unit 225 that detects the drive frequency of the piezoelectric actuator drive signal. It has a calculation unit 226 that calculates the deflection angle of the mirror unit 101 based on the displacement amount information, the temperature information, and the amplitude information and frequency information of the piezoelectric drive signal. With such a configuration, the output signal of the piezoelectric sensor 104 can be corrected based on the correction coefficient calculated from the drive amplitude, drive frequency, and ambient temperature. Therefore, even if there is an influence of the drive frequency, the deflection angle of the mirror section 101 of the optical deflector is accurately calculated from the output of the piezoelectric sensor 104, and the deflection angle of the mirror section 101 is calculated based on the calculated deflection angle. A desired swing angle can be controlled.

〔第4の実施形態〕
次に、第4の実施形態における光偏向器204について、図24に基づき説明する。本実施形態における光偏向器204は、可動装置13、駆動回路221、変位量検出部222、温度検出部223、演算部226、振幅情報取得部227、周波数情報取得部228及び駆動振幅制御部229を有している。
[Fourth Embodiment]
Next, the optical deflector 204 according to the fourth embodiment will be explained with reference to FIG. The optical deflector 204 in this embodiment includes the movable device 13, the drive circuit 221, the displacement amount detection unit 222, the temperature detection unit 223, the calculation unit 226, the amplitude information acquisition unit 227, the frequency information acquisition unit 228, and the drive amplitude control unit 229. have.

駆動振幅制御部229は、外部から入力されるミラー部101の振れ角設定値と、演算部226によって算出されるミラー部101の振れ角情報から求められる振れ角最大値とを比較する。そして、ミラー部101の振れ角がミラー振れ角設定値と等しくなるように駆動回路221の振幅を変更し、ミラー部101の振れ角を制御する。制御にあたってはPID制御等の手法が一般的に知られている。 The drive amplitude control unit 229 compares the externally input deflection angle setting value of the mirror unit 101 with the maximum deflection angle obtained from the deflection angle information of the mirror unit 101 calculated by the calculation unit 226 . Then, the amplitude of the driving circuit 221 is changed so that the deflection angle of the mirror section 101 becomes equal to the mirror deflection angle set value, thereby controlling the deflection angle of the mirror section 101 . Methods such as PID control are generally known for control.

以上より、第4の実施形態は、反射面14を有するミラー部101と、ミラー部101を支持する1または2個の固定部105と、を有する。一端がミラー部101に、他端が固定部105にそれぞれ連結され、圧電駆動によりミラー部101を固定部105に対して所定の軸周りに揺動させる圧電アクチュエータ103とを備える。圧電アクチュエータ103へ駆動信号を入力する駆動回路221と、駆動回路221の駆動振幅を設定する駆動振幅制御部229と、圧電アクチュエータ103の周囲に配置され、圧電アクチュエータ103の変位量を検出する変位量検出部222と、を有する。圧電アクチュエータ103の周囲温度を測定する温度検出部223と、駆動回路221から振幅情報を取得する振幅情報取得部227と、駆動回路221から周波数情報を取得する周波数情報取得部228とを有する。変位量情報と温度情報と振幅情報及び周波数情報に基づいて、ミラー部101の振れ角を算出する演算部226を有している。このような構成とすることで、圧電センサ104の出力信号に対し、振幅、周波数、周囲温度から算出する補正係数に基づいた補正を行うことができる。これにより、駆動周波数の影響があっても、圧電センサ104の出力から光偏向器のミラー部101の振れ角を正確に算出し、算出して得られた振れ角に基づきミラー部101の振れ角が所望の振れ角となるように制御することができる。本実施形態は、駆動信号の振幅、周波数情報を駆動信号そのものから検出することなく、設定情報から取得することができるため、簡易な回路で精度よく補正を実施することができる。 As described above, the fourth embodiment has the mirror section 101 having the reflecting surface 14 and one or two fixing sections 105 that support the mirror section 101 . A piezoelectric actuator 103 is provided which has one end connected to the mirror portion 101 and the other end connected to the fixed portion 105, and which causes the mirror portion 101 to oscillate about a predetermined axis with respect to the fixed portion 105 by piezoelectric driving. A drive circuit 221 for inputting a drive signal to the piezoelectric actuator 103, a drive amplitude controller 229 for setting the drive amplitude of the drive circuit 221, and a displacement amount arranged around the piezoelectric actuator 103 for detecting the displacement amount of the piezoelectric actuator 103. and a detection unit 222 . It has a temperature detection unit 223 that measures the ambient temperature of the piezoelectric actuator 103 , an amplitude information acquisition unit 227 that acquires amplitude information from the drive circuit 221 , and a frequency information acquisition unit 228 that acquires frequency information from the drive circuit 221 . It has a calculation unit 226 that calculates the deflection angle of the mirror unit 101 based on the displacement amount information, the temperature information, the amplitude information, and the frequency information. With such a configuration, the output signal of the piezoelectric sensor 104 can be corrected based on the correction coefficient calculated from the amplitude, frequency, and ambient temperature. As a result, the deflection angle of the mirror section 101 of the optical deflector is accurately calculated from the output of the piezoelectric sensor 104 even if there is an influence of the drive frequency, and the deflection angle of the mirror section 101 is calculated based on the calculated deflection angle. can be controlled to be a desired deflection angle. In this embodiment, the amplitude and frequency information of the drive signal can be obtained from the setting information without detecting the drive signal itself, so correction can be performed with high accuracy using a simple circuit.

尚、上記以外の内容については、第2の実施形態と同様である。 Contents other than the above are the same as those of the second embodiment.

〔第5の実施形態〕
次に、第5の実施形態について説明する。本実施形態は、第1から第4の実施形態における光偏向器に適用可能な可動装置であり。具体的には、図25に示されるように、本実施形態における可動装置300は、第1軸、及び第2軸回りに回動可能な両持ちタイプ(両端支持梁)の可動装置である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. This embodiment is a movable device applicable to the optical deflector in the first to fourth embodiments. Specifically, as shown in FIG. 25, the movable device 300 in the present embodiment is a movable device of a double-supported type (both ends supported beam) capable of rotating around the first axis and the second axis.

図25に示されるように、可動装置300は、可動部110と、第1駆動梁120a及び120bと、固定部140と、電極端子150とを有する。また可動部110は、反射面14を含む反射部112と、支持部113と、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bとを有する。 As shown in FIG. 25 , the movable device 300 has a movable portion 110 , first drive beams 120 a and 120 b , a fixed portion 140 and electrode terminals 150 . The movable portion 110 also has a reflecting portion 112 including the reflecting surface 14, a support portion 113, torsion bars 115a and 115b, and second drive beams 116a and 116b.

反射部112は、シリコン層等から形成される。但しこれに限定されるものではなく、酸化材料や無機材料、有機材料等で構成してもよい。反射面14は、反射部112の正のZ方向の面上に形成される。反射面14は、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜やその多層膜を用いて、図示されているように、円形状に形成される。 The reflective portion 112 is formed of a silicon layer or the like. However, the material is not limited to this, and may be composed of an oxide material, an inorganic material, an organic material, or the like. The reflective surface 14 is formed on the positive Z-direction surface of the reflective portion 112 . The reflective surface 14 is formed in a circular shape using a metal thin film containing aluminum, gold, silver, or the like, or a multi-layered film thereof.

反射部112の負のZ方向の面には、反射部112を補強するための不図示のリブが設けられている。リブは、シリコン支持層及び酸化シリコン層等で形成され、リブを設けることで、可動時に生じる反射部112及び反射面14の変形歪が抑制されている。 A rib (not shown) for reinforcing the reflecting portion 112 is provided on the negative Z-direction surface of the reflecting portion 112 . The ribs are formed of a silicon support layer, a silicon oxide layer, or the like, and by providing the ribs, deformation strain of the reflecting portion 112 and the reflecting surface 14 that occurs during movement is suppressed.

トーションバー115a及び115bは、Y方向に延在し、Y方向において反射部112を挟み込むように形成される。トーションバー115aの一端は反射部112に接続され、トーションバー115bの一端は反射部112に接続されている。反射部112は、トーションバー115a及び115bにより支持されている。 The torsion bars 115a and 115b extend in the Y direction and are formed so as to sandwich the reflecting portion 112 in the Y direction. One end of the torsion bar 115 a is connected to the reflecting portion 112 and one end of the torsion bar 115 b is connected to the reflecting portion 112 . The reflector 112 is supported by torsion bars 115a and 115b.

トーションバー115aの他端は、第2駆動梁116aに接続され、トーションバー115bの他端は、第2駆動梁116bに接続されている。弾性梁である第2駆動梁116a及び116bには、正のZ方向の面に圧電部が設けられている。第2駆動梁116aは、電極端子150からレイアウトされる不図示の電気配線を通して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー115aにねじれを生じさせる。 The other end of the torsion bar 115a is connected to the second drive beam 116a, and the other end of the torsion bar 115b is connected to the second drive beam 116b. The second drive beams 116a and 116b, which are elastic beams, are provided with piezoelectric portions on the surfaces in the positive Z direction. When a drive voltage is applied from the electrode terminal 150 to the second drive beam 116a through an electric wire (not shown) laid out, the second drive beam 116a bends and deforms to twist the torsion bar 115a.

同様に、第2駆動梁116bは、電極端子150からレイアウトされる不図示の電気配線を通して駆動電圧が印加されると、屈曲変形してトーションバー115bにねじれを生じさせる。 Similarly, when the second drive beam 116b is applied with a drive voltage through an electric wire (not shown) laid out from the electrode terminal 150, the second drive beam 116b bends and deforms to twist the torsion bar 115b.

このようなトーションバー115a及び115bのねじれが回動力となり、反射部112は、第2軸回りに回動する。 Such twisting of the torsion bars 115a and 115b serves as a turning force, and the reflecting portion 112 turns around the second axis.

一方、支持部113は、反射部112と、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bとを四方から囲むように形成されている。支持部113は、第2駆動梁116a及び116bに接続され、第2駆動梁116a及び116bを支持拘束する。また支持部113は、第2駆動梁116a及び116bを介して、間接的に反射部112と、トーションバー115a及び115bとを支持している。 On the other hand, the supporting portion 113 is formed so as to surround the reflecting portion 112, the torsion bars 115a and 115b, and the second driving beams 116a and 116b from all sides. The support portion 113 is connected to the second drive beams 116a and 116b to support and restrain the second drive beams 116a and 116b. The support portion 113 indirectly supports the reflection portion 112 and the torsion bars 115a and 115b via the second drive beams 116a and 116b.

支持部113の図中の左下角には接続部114aが形成され、支持部113は、接続部114aを介して第1駆動梁120aに接続している。接続部114aは、第1駆動梁120aとの接続箇所から正のX方向に延在して、第1駆動梁120aと支持部113とを接続している。 A connecting portion 114a is formed at the lower left corner of the supporting portion 113 in the figure, and the supporting portion 113 is connected to the first driving beam 120a via the connecting portion 114a. The connection portion 114 a extends in the positive X direction from the connection point with the first drive beam 120 a to connect the first drive beam 120 a and the support portion 113 .

また支持部113の図中の右上角には接続部114bが形成され、支持部113は、接続部114bを介して第1駆動梁120bに接続している。接続部114bは、第1駆動梁120bとの接続箇所から負のX方向に延在して、第1駆動梁120bと支持部113とを接続している。 A connection portion 114b is formed at the upper right corner of the support portion 113 in the figure, and the support portion 113 is connected to the first drive beam 120b via the connection portion 114b. The connection portion 114 b extends in the negative X direction from the connection point with the first drive beam 120 b to connect the first drive beam 120 b and the support portion 113 .

第1駆動梁120aと第1駆動梁120bは、X方向の両側から支持部113を挟み込むようにして支持する。 The first drive beam 120a and the first drive beam 120b sandwich and support the support portion 113 from both sides in the X direction.

第1駆動梁120aは、複数の折り返し部と連結部を有し、複数の弾性梁が連結されたミアンダ構造を含んでいる。折り返し部により形成される弾性梁の正のZ方向の面には、それぞれ圧電部が設けられている。第1駆動梁120aの接続部114aと接続していない側の端部は、固定部140に接続され、固定部140は第1駆動梁120aを固定(支持拘束)する。 The first drive beam 120a has a plurality of folded portions and connecting portions, and includes a meandering structure in which a plurality of elastic beams are connected. Piezoelectric portions are provided on the positive Z-direction surfaces of the elastic beams formed by the folded portions. The end of the first drive beam 120a that is not connected to the connecting portion 114a is connected to a fixing portion 140, and the fixing portion 140 fixes (supports and constrains) the first drive beam 120a.

同様に第1駆動梁120bは、複数の折り返し部と連結部を有し、複数の弾性梁が連結されたミアンダ構造を含む。折り返し部により形成される弾性梁の正のZ側の面には、それぞれ圧電部が設けられている。第1駆動梁120bの接続部114bと接続していない側の端部は、固定部140に接続され、固定部140は第1駆動梁120bを固定(支持拘束)する。尚、第1駆動梁120a及び120bは、「1対の駆動梁」の一例である。 Similarly, the first drive beam 120b includes a meandering structure in which a plurality of elastic beams are connected, having a plurality of folded portions and connecting portions. Piezoelectric portions are provided on the positive Z-side surfaces of the elastic beams formed by the folded portions. The end of the first drive beam 120b that is not connected to the connection portion 114b is connected to a fixing portion 140, and the fixing portion 140 fixes (supports and constrains) the first drive beam 120b. The first drive beams 120a and 120b are an example of "a pair of drive beams."

図25に示すように、固定部140は、4つの枠辺を有する長方形状の枠構造をしており、4つの枠辺により、可動部110、並びに第1駆動梁120a及び120bを四方から囲んでいる。 As shown in FIG. 25, the fixed part 140 has a rectangular frame structure with four sides, and the four sides surround the movable part 110 and the first drive beams 120a and 120b from all sides. I'm in.

一方、第1駆動梁120a及び120bに設けられた圧電部には、電極端子150からレイアウトされる不図示の電気配線を通して駆動電圧が印加される。 On the other hand, a driving voltage is applied to the piezoelectric portions provided on the first driving beams 120a and 120b through electrical wiring (not shown) laid out from the electrode terminals 150. As shown in FIG.

ここで、第1駆動梁120aが有する複数の弾性梁うち、最も反射部112に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁に設けられた圧電部を圧電駆動部群130Aとする。また第1駆動梁120bが有する複数の弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁に設けられた圧電部を同様に圧電駆動部群130Aとする。圧電駆動部群130Aは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部110が第1軸回りに回動する。 Here, among the plurality of elastic beams of the first drive beam 120a, the piezoelectric units provided on the even-numbered elastic beams counted from the one closest to the reflecting portion 112 are referred to as a piezoelectric drive unit group 130A. Also, among the plurality of elastic beams of the first drive beam 120b, the piezoelectric units provided on the odd-numbered elastic beams counted from the one closest to the reflecting portion 112 are similarly referred to as a piezoelectric drive unit group 130A. The piezoelectric driving section group 130A bends and deforms in the same direction when drive voltages are simultaneously applied to the piezoelectric sections. Using this deformation as a turning force, the movable portion 110 turns around the first axis.

また、第1駆動梁120aが有する弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて奇数番目の弾性梁に設けられた圧電部を圧電駆動部群130Bとする。また第1駆動梁120bが有する弾性梁のうち、最も反射部112に距離が近いものから数えて偶数番目の弾性梁を同様に圧電駆動部群130Bとする。圧電駆動部群130Bは、駆動電圧が各圧電部に対して同時に印加されると、同一方向に屈曲変形する。この変形を回動力として、可動部110が、圧電駆動部群130Aによる回動とは逆方向に第1軸回りに回動する。 Also, among the elastic beams of the first drive beam 120a, the piezoelectric units provided on the odd-numbered elastic beams counted from the one closest to the reflecting unit 112 are referred to as a piezoelectric drive unit group 130B. Among the elastic beams of the first drive beam 120b, the even-numbered elastic beams counted from the one closest to the reflecting portion 112 are similarly defined as the piezoelectric drive portion group 130B. The piezoelectric driving section group 130B bends and deforms in the same direction when drive voltages are simultaneously applied to the piezoelectric sections. Using this deformation as a turning force, the movable portion 110 turns around the first axis in a direction opposite to the turning by the piezoelectric driving portion group 130A.

第1駆動梁120a及び120bでは、圧電駆動部群130A及び130Bが有する複数の圧電部を同時に屈曲変形させることで、屈曲変形による回動量を累積させ、可動部110の第1軸回りの振れ角度を大きくすることができる。電圧を印加された時の圧電駆動部群130Aによる可動部110の回動量と、電圧を印加された時の圧電駆動部群130Bによる可動部110の回動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。 In the first drive beams 120a and 120b, the plurality of piezoelectric sections of the piezoelectric drive section groups 130A and 130B are bent and deformed simultaneously, thereby accumulating the amount of rotation caused by the bending deformation, and the deflection angle of the movable section 110 about the first axis. can be increased. When the amount of rotation of the movable portion 110 by the piezoelectric driving portion group 130A when the voltage is applied is balanced with the amount of rotation of the movable portion 110 by the piezoelectric driving portion group 130B when the voltage is applied, the deflection angle is becomes zero.

ここで、可動装置13を形成する基板(ウエハ)には、SOI(Silicon On Insulator)基板等の半導体を用いることができる。半導体製造技術で加工することで、可動装置13の各構成要素を一体的に形成することができる。なお、第1駆動梁120a及び120b、並びに第2駆動梁116a及び116bの形成は、SOI基板を成形した後に行ってもよいし、SOI基板の成形中に行ってもよい。 Here, a semiconductor such as an SOI (Silicon On Insulator) substrate can be used for the substrate (wafer) forming the movable device 13 . Each component of the movable device 13 can be integrally formed by processing with a semiconductor manufacturing technology. The first drive beams 120a and 120b and the second drive beams 116a and 116b may be formed after molding the SOI substrate or during molding of the SOI substrate.

<可動装置の駆動方法>
次に、可動装置13の駆動方法の一例を、図25を参照して説明する。第2軸回りの回動のために、反射部112と、トーションバー115a及び115bと、第2駆動梁116a及び116bからなる一体構造の共振周波数で、第2駆動梁116a及び116bに駆動電圧が印加される。共振周波数は、20kHz等である。
<Method of driving the movable device>
Next, an example of a method for driving the movable device 13 will be described with reference to FIG. 25 . For rotation about the second axis, a drive voltage is applied to the second drive beams 116a and 116b at the resonance frequency of the integrated structure comprising the reflector 112, the torsion bars 115a and 115b, and the second drive beams 116a and 116b. applied. The resonance frequency is, for example, 20 kHz.

トーションバー115aの一端が接続された第2駆動梁116aの圧電部は、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第2駆動梁116aは屈曲変形し、トーションバー115aがねじれる。 The piezoelectric portion of the second driving beam 116a to which one end of the torsion bar 115a is connected deforms when a driving voltage is applied through the upper electrode and the lower electrode. Due to the deformation of the piezoelectric portion, the second drive beam 116a is bent and deformed, and the torsion bar 115a is twisted.

同様に、トーションバー115bの一端が接続された第2駆動梁116bの圧電部は、上部電極、及び下部電極を通じて駆動電圧が印加されると変形する。圧電部の変形により、第2駆動梁116bは屈曲変形し、トーションバー115bがねじれる。 Similarly, the piezoelectric portion of the second drive beam 116b to which one end of the torsion bar 115b is connected deforms when a drive voltage is applied through the upper electrode and the lower electrode. Due to the deformation of the piezoelectric portion, the second drive beam 116b is bent and deformed, and the torsion bar 115b is twisted.

トーションバー115a及び115bのねじれが回動力となり、反射部112は第2軸回りに往復回動する。第2駆動梁116a及び116bに印加される駆動電圧の波形は、正弦波等である。反射部112は、正弦波の駆動電圧波形の周期で共振駆動し、往復回動する。 The torsion of the torsion bars 115a and 115b acts as a turning force, and the reflecting portion 112 reciprocates around the second axis. The waveform of the drive voltage applied to the second drive beams 116a and 116b is a sine wave or the like. The reflecting portion 112 is resonatingly driven and reciprocatingly rotated at the cycle of the sinusoidal drive voltage waveform.

第1軸回りの回動においては、圧電駆動部群130Aに印加される駆動電圧の波形は、例えばノコギリ波状の波形を含む。また駆動電圧の周波数は、60Hz等である。駆動電圧の波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加する立ち上がり期間の時間幅をTr、電圧値が極大値から次の極小値まで減少する立ち下がり期間の時間幅をTfとすると、例えば、Tr:Tf=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Trの比率を駆動電圧のシンメトリという。 In the rotation about the first axis, the waveform of the driving voltage applied to the piezoelectric actuator group 130A includes, for example, a sawtooth waveform. Further, the frequency of the driving voltage is 60 Hz or the like. Assuming that the time width of the rising period during which the voltage value increases from the minimum value to the next maximum value is Tr, and the time width of the falling period during which the voltage value decreases from the maximum value to the next minimum value is Tf, the waveform of the drive voltage is: For example, a ratio of Tr:Tf=9:1 is set in advance. At this time, the ratio of Tr to one cycle is called the symmetry of the drive voltage.

圧電駆動部群130Bに印加される駆動電圧の波形は、同様に、ノコギリ波状等の波形を含む。また駆動電圧の周波数は、60Hz等である。駆動電圧の波形は、例えば、Tf:Tr=9:1となる比率があらかじめ設定されている。 The waveform of the driving voltage applied to the piezoelectric driving section group 130B similarly includes a waveform such as a sawtooth waveform. Further, the frequency of the driving voltage is 60 Hz or the like. For the waveform of the drive voltage, for example, a ratio of Tf:Tr=9:1 is set in advance.

また、圧電駆動部群130Aに印加される駆動電圧の波形の周期と、圧電駆動部群130Bに印加される駆動電圧の波形の周期は、同一となるように設定されている。 Further, the period of the waveform of the driving voltage applied to the piezoelectric driving section group 130A and the period of the waveform of the driving voltage applied to the piezoelectric driving section group 130B are set to be the same.

上記の駆動電圧のノコギリ波状の波形は、正弦波の重ね合わせによって生成される。ここで本実施形態では、駆動電圧の波形としてノコギリ波状の波形を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。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等、可動装置のデバイス特性に応じて波形を変えてもよい。 The sawtooth waveform of the drive voltage is produced by superposition of sine waves. Here, in this embodiment, an example of using a sawtooth waveform as the waveform of the driving voltage is shown, but the present invention is not limited to this. The waveform may be changed according to the device characteristics of the movable device, such as a drive voltage having a saw-tooth waveform with rounded apexes or a saw-tooth waveform with a linear region curved.

駆動電圧を印加された場合の第1駆動梁120a及び120bの動作は上述の通りで、圧電駆動部群130A及び130Bの屈曲変形により、可動部110が第1軸回りに往復回動する。 The operation of the first drive beams 120a and 120b when the drive voltage is applied is as described above, and the bending deformation of the piezoelectric drive section groups 130A and 130B causes the movable section 110 to reciprocate around the first axis.

<可動装置の断面形状>
次に、可動装置13の断面形状を、図26を参照して説明する。図26は、図25において第1軸に沿って切断した断面図である。
<Cross-sectional shape of the movable device>
Next, the cross-sectional shape of the movable device 13 will be described with reference to FIG. 26 . 26 is a cross-sectional view taken along the first axis in FIG. 25. FIG.

図26は、第1駆動梁120a及び120b、可動部110、並びに固定部140の断面構造を示している。 FIG. 26 shows cross-sectional structures of the first drive beams 120a and 120b, the movable portion 110, and the fixed portion 140. As shown in FIG.

第1駆動梁120a及び120bは、シリコン層303と、シリコン層303の正のZ方向側の面上に形成された圧電駆動部群130A及び130Bとを有している。 The first drive beams 120a and 120b have a silicon layer 303 and piezoelectric drive unit groups 130A and 130B formed on the surface of the silicon layer 303 on the positive Z direction side.

シリコン層303は、圧電駆動部群130A及び130Bの変形に応じて変形する弾性体であり、SOI基板のシリコン層で構成される。 The silicon layer 303 is an elastic body that deforms according to the deformation of the piezoelectric actuator groups 130A and 130B, and is composed of a silicon layer of an SOI substrate.

圧電駆動部群130A及び130Bは、シリコン層303の正のZ方向の面上に順に形成された下部電極311と、圧電材料312と、上部電極313とを含んでいる。下部電極311及び上部電極313は、金(Au)又は白金(Pt)等の金属薄膜で構成され、圧電材料312は、圧電材料であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等から構成される。 The piezoelectric actuator groups 130A and 130B include a lower electrode 311, a piezoelectric material 312, and an upper electrode 313, which are sequentially formed on the surface of the silicon layer 303 in the positive Z direction. The lower electrode 311 and the upper electrode 313 are composed of metal thin films such as gold (Au) or platinum (Pt), and the piezoelectric material 312 is composed of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate).

圧電駆動部群130A及び130Bに含まれる各圧電駆動部は、何れも上記と同様の層構成を含んでいる。なお、圧電駆動部群130A及び130BをSiO(酸化シリコン)のような絶縁層で覆い、その正のZ方向に電気配線を施してもよい。 Each of the piezoelectric drive units included in the piezoelectric drive unit groups 130A and 130B has the same layer structure as above. The piezoelectric actuator groups 130A and 130B may be covered with an insulating layer such as SiO 2 (silicon oxide), and electrical wiring may be provided in the positive Z direction.

次に、可動部110は、支持層351と、支持層351の正のZ方向の面に積層された層間膜352と、層間膜352の正のZ方向の面に積層された可動層353とを有している。 Next, the movable part 110 includes a support layer 351, an interlayer film 352 laminated on the positive Z-direction surface of the support layer 351, and a movable layer 353 laminated on the positive Z-direction surface of the interlayer film 352. have.

支持層351は、SOI基板の単結晶シリコンや、或いは無機材料、有機材料等で構成され、層間膜352は、酸化シリコン等で構成される。また可動層353は、第2駆動梁116a及び116bの変形に応じて変形する弾性体であり、SOI基板のシリコン層等で構成される。ここで、支持層351には、図26に示すように、反射面14の負のZ方向側にある反射面支持層351aと、支持部113の負のZ方向側にある支持部支持層351bとが含まれている。 The support layer 351 is composed of single-crystal silicon of an SOI substrate, an inorganic material, an organic material, or the like, and the interlayer film 352 is composed of silicon oxide or the like. The movable layer 353 is an elastic body that deforms according to the deformation of the second drive beams 116a and 116b, and is composed of a silicon layer of an SOI substrate or the like. Here, as shown in FIG. 26, the supporting layer 351 includes a reflecting surface supporting layer 351a on the negative Z direction side of the reflecting surface 14 and a supporting portion supporting layer 351b on the negative Z direction side of the supporting portion 113. and are included.

次に、固定部140は、固定支持層361と、固定支持層361の正のZ方向の面に積層された層間膜362と、層間膜362の正のZ方向の面に積層されたシリコン層363とを有する。 Next, the fixing part 140 includes a fixing support layer 361, an interlayer film 362 laminated on the positive Z-direction surface of the fixing support layer 361, and a silicon layer laminated on the positive Z-direction surface of the interlayer film 362. 363.

固定支持層361は、SOI基板の単結晶シリコンや、或いは無機材料、有機材料等で構成され、層間膜362は、酸化シリコン等で構成される。またシリコン層363は、SOI基板のシリコン層で構成される。 The fixed support layer 361 is composed of single crystal silicon of the SOI substrate, inorganic material, organic material, or the like, and the interlayer film 362 is composed of silicon oxide or the like. The silicon layer 363 is composed of the silicon layer of the SOI substrate.

なお、上記のシリコン層303及び363と、可動層353は、SOI基板のシリコン層に限定されるものではなく、酸化剤や無機材料、有機材料等で構成されてもよい。また支持層351及び固定支持層361は、無機材料、有機材料等で構成されてもよい。 The silicon layers 303 and 363 and the movable layer 353 are not limited to the silicon layers of the SOI substrate, and may be made of an oxidizing agent, an inorganic material, an organic material, or the like. Also, the support layer 351 and the fixed support layer 361 may be made of an inorganic material, an organic material, or the like.

ところで、可動部110における第2駆動梁116a及び116b(図25参照)は、梁状部材と、該梁状部材に上部電極、圧電部材、下部電極を有し、少なくとも上部電極、圧電部材、下部電極が絶縁層で覆われている。また、絶縁層は駆動梁が駆動すると圧電部材と共に伸縮する。 By the way, the second drive beams 116a and 116b (see FIG. 25) in the movable part 110 have a beam-shaped member, and an upper electrode, a piezoelectric member, and a lower electrode on the beam-shaped member. The electrodes are covered with an insulating layer. Also, the insulating layer expands and contracts together with the piezoelectric member when the drive beam is driven.

さらに、第2駆動梁116aの中央部分はトーションバー115aと接続されており、第2駆動梁116aの両端は、可動枠(支持部113)に接続されており、上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の第2駆動梁116aの一端の側の先端の角が面取形状(例えば円弧形状やテーパ形状)になっている。 Furthermore, the central portion of the second drive beam 116a is connected to the torsion bar 115a, both ends of the second drive beam 116a are connected to the movable frame (support portion 113), and at least one of the upper electrode and the lower electrode is connected. The corner of the tip of the second drive beam 116a on the one end side of the electrode is chamfered (for example, arc-shaped or tapered).

同様に、第2駆動梁116bの中央部分はトーションバー115bと接続されており、第2駆動梁116bの両端は、可動枠(支持部113)に接続されており、上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の第2駆動梁116bの一端の側の先端の角が面取形状(例えば円弧形状やテーパ形状)になっている。 Similarly, the central portion of the second drive beam 116b is connected to the torsion bar 115b, both ends of the second drive beam 116b are connected to the movable frame (support portion 113), and at least the upper electrode and the lower electrode are connected. The tip of one end of the second drive beam 116b of one electrode has a chamfered shape (for example, an arc shape or a tapered shape).

なお、本実施形態では、第2駆動梁116a及び116bを、それぞれの両端が支持部113に接続する両持ち梁構造とする例を示したが、図27に示されるように、第2駆動梁116a及び116bを片持ち梁構造としてもよい。片持ち梁構造においては、第2駆動梁116aの一端は支持部113に接続し、他端はトーションバー115aに接続する。また第2駆動梁116bの一端は支持部113に接続し、他端はトーションバー115bに接続する。 In this embodiment, the second drive beams 116a and 116b have a double-supported beam structure in which both ends are connected to the support portion 113. However, as shown in FIG. 116a and 116b may be cantilever structures. In the cantilever structure, one end of the second drive beam 116a is connected to the support portion 113 and the other end is connected to the torsion bar 115a. One end of the second drive beam 116b is connected to the support portion 113, and the other end is connected to the torsion bar 115b.

片持ち梁構造とした場合には、第2駆動梁116a及び116bに設けられた上部電極と下部電極の少なくとも一方は、トーションバーに接続している側の先端の角部が円弧形状またはテーパ形状に形成される。より好ましくは、上部電極と下部電極の両方が同じく円弧形状またはテーパ形状に形成される。 In the case of the cantilever structure, at least one of the upper electrode and the lower electrode provided on the second drive beams 116a and 116b has an arc-shaped or tapered corner on the side connected to the torsion bar. formed in More preferably, both the upper electrode and the lower electrode are similarly arc-shaped or tapered.

以上の構成により、第2駆動梁116a及び116bの駆動に伴う絶縁耐力の低下が発生しても、沿面放電を抑制することが可能となり、可動装置13の耐久性の向上が図られる。 With the above configuration, even if the dielectric strength is lowered due to the driving of the second drive beams 116a and 116b, creeping discharge can be suppressed, and the durability of the movable device 13 can be improved.

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although examples of embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the scope of the claims. Transformation and change are possible.

10 光走査システム
11 制御装置
12、12b 光源装置
13、13A、13B、13C、13D、13E、13F 可動装置
14 反射面
15 被走査面
25 光源装置ドライバ
26 可動装置ドライバ
30 制御部
31 駆動信号出力部
50 レーザヘッドランプ
51 ミラー
52 透明板
60 ヘッドマウントディスプレイ
60a フロント
60b テンプル
61 導光板
62 ハーフミラー
63 装着者
101 ミラー部
102 ばね部
103 圧電アクチュエータ
104 圧電センサ
105 固定部
106 カンチレバー部
107 支持部
201、202、203、204 光偏向器
221 駆動回路
222 変位量検出部
223 温度検出部
224 振幅検出部
225 周波数検出部
226 演算部
400 自動車(車両の一例)
500 ヘッドアップディスプレイ装置(画像投影装置の一例、ヘッドアップディスプレイの一例)
650 レーザプリンタ
700 ライダ装置(物体認識装置の一例)
702 被対象物
801 パッケージ部材
802 取付部材
803 透過部材
10 Optical scanning system 11 Control device 12, 12b Light source device 13, 13A, 13B, 13C, 13D, 13E, 13F Movable device 14 Reflecting surface 15 Surface to be scanned 25 Light source device driver 26 Movable device driver 30 Control unit 31 Drive signal output unit 50 laser headlamp 51 mirror 52 transparent plate 60 head mount display 60a front 60b temple 61 light guide plate 62 half mirror 63 wearer 101 mirror portion 102 spring portion 103 piezoelectric actuator 104 piezoelectric sensor 105 fixed portion 106 cantilever portion 107 support portions 201, 202 , 203, 204 Optical deflector 221 Drive circuit 222 Displacement detection unit 223 Temperature detection unit 224 Amplitude detection unit 225 Frequency detection unit 226 Operation unit 400 Automobile (an example of a vehicle)
500 head-up display device (an example of an image projection device, an example of a head-up display)
650 laser printer 700 lidar device (an example of an object recognition device)
702 target object 801 package member 802 attachment member 803 transparent member

特許5400636号公報Japanese Patent No. 5400636

Claims (13)

光を反射する反射面を有する反射部と、
前記反射部と一端で接続される支持部と、
前記支持部の他端と接続される固定部と、
前記支持部を変形させて、前記反射部を揺動させる圧電部材と、
前記圧電部材に入力された駆動信号の周波数を検出する周波数検出部と、
前記支持部の変形に応じた検知信号を出力する圧電センサと、
前記検知信号の信号強度を検出する変位量検出部と、
を有し、
少なくとも、前記周波数検出部で検出された周波数の周波数情報と、前記変位量検出部で検出された前記信号強度と、に基づいて、前記反射部の揺動角を演算する演算部を有することを特徴とする光偏向器。
a reflecting portion having a reflecting surface that reflects light;
a supporting portion connected at one end to the reflecting portion;
a fixing portion connected to the other end of the support portion;
a piezoelectric member that deforms the supporting portion to swing the reflecting portion;
a frequency detection unit that detects the frequency of the drive signal input to the piezoelectric member;
a piezoelectric sensor that outputs a detection signal corresponding to deformation of the support;
a displacement detection unit that detects the signal strength of the detection signal ;
has
A calculation unit for calculating a swing angle of the reflection unit based on at least frequency information of the frequency detected by the frequency detection unit and the signal intensity detected by the displacement amount detection unit. An optical deflector characterized by:
前記圧電部材に入力された前記駆動信号の振幅を検出する振幅検出部を有し、
前記演算部は、少なくとも、前記周波数検出部で検出された周波数の周波数情報と、前記変位量検出部で検出された前記信号強度と、前記振幅検出部で検出された振幅の振幅情報と、に基づいて、前記反射部の揺動角を演算することを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。
an amplitude detection unit that detects the amplitude of the drive signal input to the piezoelectric member;
The computing unit is configured to at least match the frequency information of the frequency detected by the frequency detection unit, the signal intensity detected by the displacement amount detection unit, and the amplitude information of the amplitude detected by the amplitude detection unit. 2. The optical deflector according to claim 1, wherein the swing angle of said reflecting portion is calculated based on the above.
前記圧電部材の周囲温度を検出する温度検出部を有し、
前記演算部は、更に、前記温度検出部で検出された周囲温度の温度情報を加えて、前記反射部の揺動角を演算することを特徴とする請求項1または2に記載の光偏向器。
a temperature detection unit that detects the ambient temperature of the piezoelectric member;
3. The optical deflector according to claim 1, wherein the calculating section further adds temperature information of the ambient temperature detected by the temperature detecting section to calculate the swing angle of the reflecting section. .
前記圧電部材を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部を有し、
前記演算部は、前記駆動信号生成部から得られる駆動信号の周波数と振幅を前記振幅情報及び前記周波数情報として、前記反射部の揺動角を演算することを特徴とする請求項2に記載の光偏向器。
a drive signal generator that generates a drive signal for driving the piezoelectric member;
3. The calculation unit according to claim 2, wherein the calculation unit calculates the swing angle of the reflection unit using the frequency and amplitude of the drive signal obtained from the drive signal generation unit as the amplitude information and the frequency information. optical deflector.
前記圧電部材の周囲温度を検出する温度検出部を有し、
前記演算部は、前記温度検出部で検出された周囲温度の温度情報と、前記振幅情報と、前記周波数情報を含む多項式を用いた演算により補正係数を算出し、前記信号強度に乗算することにより、前記反射部の揺動角を演算することを特徴とする請求項4に記載の光偏向器。
a temperature detection unit that detects the ambient temperature of the piezoelectric member;
The calculation unit calculates a correction coefficient by calculation using a polynomial including temperature information of the ambient temperature detected by the temperature detection unit, the amplitude information, and the frequency information, and multiplies the signal strength by the correction coefficient. 5. The optical deflector according to claim 4, wherein the swing angle of said reflecting portion is calculated.
前記揺動角の情報に基づき、前記駆動信号生成部より前記圧電部材に入力される駆動信号を制御する駆動振幅制御部を有し、
前記駆動振幅制御部により、前記圧電部材による前記反射部の揺動角が一定となるように制御されることを特徴とする請求項4または5に記載の光偏向器。
a drive amplitude control unit that controls the drive signal input to the piezoelectric member from the drive signal generation unit based on the information on the swing angle;
6. The optical deflector according to claim 4, wherein the drive amplitude control section controls the oscillation angle of the reflection section caused by the piezoelectric member to be constant.
請求項1から6のいずれか1項に記載の光偏向器と、
光を発する光源と、
を備え、
前記光源から発せられた光を偏向して投影することを特徴とする画像投影装置。
an optical deflector according to any one of claims 1 to 6;
a light source that emits light;
with
An image projection device that deflects and projects light emitted from the light source.
前記光源は複数設けられており、
前記複数の光源は、異なる波長の光を発するものであって、
前記複数の光源から発した前記複数の光を合成する合成部を更に備え、
前記合成部において合成された光を偏向して投影することを特徴とする請求項7に記載の画像投影装置。
A plurality of the light sources are provided,
The plurality of light sources emit light of different wavelengths,
further comprising a synthesizing unit that synthesizes the plurality of lights emitted from the plurality of light sources;
8. The image projection apparatus according to claim 7, wherein the combined light in said combining unit is deflected and projected.
請求項1から6のいずれか1項に記載の光偏向器を備えるヘッドアップディスプレイ。 A head-up display comprising the optical deflector according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から6のいずれか1項に記載の光偏向器を備えるレーザヘッドランプ。 A laser headlamp comprising the optical deflector according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から6のいずれか1項に記載の光偏向器を備えるヘッドマウントディスプレイ。 A head mounted display comprising the optical deflector according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から6のいずれか1項に記載の光偏向器と、
光を発する光源と、
を備え、
前記光源から発せられた光を偏向し、前記光が物体に照射され、前記物体において反射された反射光を検出することにより物体を認識することを特徴とする物体認識装置。
an optical deflector according to any one of claims 1 to 6;
a light source that emits light;
with
1. An object recognition apparatus that recognizes an object by deflecting light emitted from the light source, irradiating the light onto an object, and detecting reflected light reflected by the object.
請求項9に記載のヘッドアップディスプレイ、請求項10に記載のレーザヘッドランプ、及び請求項12に記載の物体認識装置の少なくとも1つを有する車両。 A vehicle comprising at least one of the head-up display according to claim 9, the laser headlamp according to claim 10, and the object recognition device according to claim 12.
JP2019197895A 2019-10-30 2019-10-30 Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles Active JP7338403B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019197895A JP7338403B2 (en) 2019-10-30 2019-10-30 Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019197895A JP7338403B2 (en) 2019-10-30 2019-10-30 Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021071582A JP2021071582A (en) 2021-05-06
JP7338403B2 true JP7338403B2 (en) 2023-09-05

Family

ID=75713670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019197895A Active JP7338403B2 (en) 2019-10-30 2019-10-30 Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7338403B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023168795A (en) * 2022-05-16 2023-11-29 株式会社トプコン Measuring apparatus, measurement system, and measuring method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070041068A1 (en) 2005-02-14 2007-02-22 Heminger Mark D Apparatus and methods for rapidly bringing a scanning mirror to a selected deflection amplitude at its resonant frequency
JP2009222857A (en) 2008-03-14 2009-10-01 Seiko Epson Corp Optical scanner device and image forming apparatus
CN201569787U (en) 2009-12-18 2010-09-01 华中科技大学 High speed control piezoelectric scanning device
JP2012118290A (en) 2010-11-30 2012-06-21 Brother Ind Ltd Optical scanner and resonance frequency setting method
JP2013171228A (en) 2012-02-22 2013-09-02 Kyocera Document Solutions Inc Optical scanning device and image formation device
JP2014077961A (en) 2012-10-12 2014-05-01 Jvc Kenwood Corp Optical scanning element and display device
JP2015132768A (en) 2014-01-15 2015-07-23 株式会社リコー Light deflecting device and image display device
JP2016148763A (en) 2015-02-12 2016-08-18 スタンレー電気株式会社 Picture projection device
JP2019082634A (en) 2017-10-31 2019-05-30 株式会社リコー Movable device, head-up display, laser head lamp, head-mounted display, vehicle, and optical scanning method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070041068A1 (en) 2005-02-14 2007-02-22 Heminger Mark D Apparatus and methods for rapidly bringing a scanning mirror to a selected deflection amplitude at its resonant frequency
JP2009222857A (en) 2008-03-14 2009-10-01 Seiko Epson Corp Optical scanner device and image forming apparatus
CN201569787U (en) 2009-12-18 2010-09-01 华中科技大学 High speed control piezoelectric scanning device
JP2012118290A (en) 2010-11-30 2012-06-21 Brother Ind Ltd Optical scanner and resonance frequency setting method
JP2013171228A (en) 2012-02-22 2013-09-02 Kyocera Document Solutions Inc Optical scanning device and image formation device
JP2014077961A (en) 2012-10-12 2014-05-01 Jvc Kenwood Corp Optical scanning element and display device
JP2015132768A (en) 2014-01-15 2015-07-23 株式会社リコー Light deflecting device and image display device
JP2016148763A (en) 2015-02-12 2016-08-18 スタンレー電気株式会社 Picture projection device
JP2019082634A (en) 2017-10-31 2019-05-30 株式会社リコー Movable device, head-up display, laser head lamp, head-mounted display, vehicle, and optical scanning method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021071582A (en) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7167500B2 (en) Mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US20210041687A1 (en) Light deflector, optical scanning system, image projection device, image forming apparatus, and lidar device
JP7501762B2 (en) Movable device, image projection device, head-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
US12044839B2 (en) Light deflector, deflecting device, distance-measuring apparatus, image projection device, and vehicle
JP7172557B2 (en) Optical deflection device, image projection device, laser headlamp and moving object
US20220299759A1 (en) Light deflector, image projection apparatus, and distance-measuring apparatus
JP7225771B2 (en) Mobile devices, distance measuring devices, image projection devices, vehicles, and pedestals
JP7243174B2 (en) Mobile devices, distance measuring devices, image projection devices, and vehicles
US11624903B2 (en) Light deflector, LiDAR device, and image forming apparatus
US11947113B2 (en) Movable device, image projection apparatus, head-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and vehicle
JP7338403B2 (en) Optical deflectors, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US20220299757A1 (en) Movable device, image projection apparatus, laser headlamp, head-mounted display, distance measurement device, and mobile object
US11640053B2 (en) Movable device, image projection apparatus, heads-up display, laser headlamp, head-mounted display, object recognition device, and mobile object
JP7363352B2 (en) Mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US12091309B2 (en) Movable device, distance measurement device, image projection apparatus, vehicle, and mount
JP7247553B2 (en) Mobile devices, image projection devices, head-up displays, laser headlamps, head-mounted displays, object recognition devices, and vehicles
US20220299755A1 (en) Light deflector, image projection apparatus, laser headlamp, head-mounted display, distance measurement apparatus, and mobile object
US20220155582A1 (en) Operating device, light deflector, light deflecting device, distance measurement apparatus, image projection apparatus, and mobile object
JP7396147B2 (en) Movable devices, optical deflection devices, image projection devices, optical writing devices, object recognition devices, moving objects, head-mounted displays
US20220326512A1 (en) Movable apparatus
JP2018005201A (en) Actuator device and actuator system
JP2023107590A (en) Movable device, distance measurement device, measurement device, robot, electronic apparatus, molding device, image projection device, head-up display, laser head lamp, head-mounted display, object recognition device, vehicle and movable body

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230706

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230807

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7338403

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151