JP6938900B2 - Light deflector, image projection device, optical writing unit, object recognition device - Google Patents
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Description
この発明は、光偏向装置と、画像投影装置と、光書込みユニットと、物体認識装置に関する。 The present invention relates to a light deflector, an image projection device, an optical writing unit, and an object recognition device.
従来から、光源から射出されたレーザ光を二次元方向に走査する光偏向装置が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, an optical deflector that scans a laser beam emitted from a light source in a two-dimensional direction has been known (see Patent Document 1).
係る光偏向装置は、副走査揺動軸回りに揺動する副走査揺動部と、周方向揺動軸回りに揺動するミラー部とを備え、副走査揺動部はアームによって副走査方向に揺動可能に支持部に支持され、ミラー部は複数の梁部によって主走査揺動軸回りに揺動可能に副走査揺動部に支持されている。各梁部の表面には圧電素子を含む圧電部が取り付けられており、この圧電素子の伸縮により梁部が弾性変形してミラー部を主走査揺動軸回りに揺動させ、副走査揺動部を副走査軸回りに揺動させることによって、ミラー部に入射するレーザ光を二次元方向に走査(偏向)するものである。 The optical deflector includes a sub-scanning swing portion that swings around the sub-scanning swing axis and a mirror portion that swings around the circumferential swing shaft, and the sub-scan swing portion is provided with an arm in the sub-scanning direction. The mirror portion is supported by the support portion so as to be swingable, and the mirror portion is supported by the sub-scanning swing portion so as to be swingable around the main scanning swing axis by a plurality of beam portions. A piezoelectric part including a piezoelectric element is attached to the surface of each beam part, and the beam part is elastically deformed by the expansion and contraction of the piezoelectric element to swing the mirror part around the main scanning swing axis, and the sub-scanning swing. By swinging the portion around the sub-scanning axis, the laser beam incident on the mirror portion is scanned (deflected) in the two-dimensional direction.
ところで、このような光偏向装置では、圧電部等のアクチュエータが故障するとレーザ光の走査が停止され、その走査範囲内の一点にレーザ光が照射され続けてしまい、所定範囲内の一点にレーザ光が照射され続けると後段の装置に影響を及ぼすという問題があった。 By the way, in such an optical deflector, when an actuator such as a piezoelectric part fails, the scanning of the laser beam is stopped, the laser beam continues to be irradiated to one point in the scanning range, and the laser beam is emitted to one point in the predetermined range. There was a problem that if the laser was continuously irradiated, it would affect the device in the subsequent stage.
この発明の目的は、アクチュエータが異常の際に、走査範囲である所定範囲内の一点にレーザ光等の光が照射され続けてしまうのを抑制しようとするものである。 An object of the present invention is to prevent the light such as a laser beam from being continuously irradiated to a point within a predetermined range which is a scanning range when the actuator is abnormal.
この発明は、反射面を有するミラー部と、前記ミラー部を所定の軸周りに駆動させる複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータの駆動を制御する駆動制御部と、前記複数のアクチュエータのうち少なくとも1つのアクチュエータの異常を検出する異常検出部と、を備える光偏向装置であって、前記アクチュエータは、前記ミラー部を第1軸周りに駆動させる第1のアクチュエータと、前記ミラー部を第2軸周りに駆動させる第2のアクチュエータとを有し、前記異常検出部は、前記第1のアクチュエータの異常を検出する第1の異常検出部と、前記第2のアクチュエータの異常を検出する第2の異常検出部とを有し、前記駆動制御部は、前記第1の異常検出部または前記第2の異常検出部により前記第1のアクチュエータまたは前記第2のアクチュエータの一方の異常を検出したときに、他方のアクチュエータを用いて前記ミラー部に入射する光束を前記所定の範囲とは異なる所定範囲外へ偏向するように制御する光偏向装置である。 The present invention includes a mirror unit having a reflecting surface, a plurality of actuators for driving the mirror unit around a predetermined axis, a drive control unit for controlling the drive of the plurality of actuators, and at least one of the plurality of actuators. one of the abnormality detecting unit for detecting an abnormality of the actuator, an optical deflecting device Ru wherein the actuator includes a first actuator which drives the mirror unit about a first axis, the second axis the mirror portion It has a second actuator that is driven around, and the abnormality detecting unit has a first abnormality detecting unit that detects an abnormality of the first actuator and a second abnormality detecting unit that detects an abnormality of the second actuator. and a failure detection unit, the drive control unit may detect one of an abnormality of the first abnormality detection portions and the second by the abnormality detecting unit Ri before Symbol first actuator or the second actuator when an optical deflecting device for controlling to deflect outside different predetermined range from the predetermined range of light beam incident on the mirror portion with the other actuator.
この発明によれば、アクチュエータが異常の際に、走査範囲である所定範囲内の一点にレーザ光等の光が照射され続けてしまうのを抑制することができる。 According to the present invention, when the actuator is abnormal, it is possible to prevent a point within a predetermined range, which is a scanning range, from being continuously irradiated with light such as a laser beam.
以下、この発明に係る光偏向装置と、画像投影装置と、光書込みユニットと、物体認識装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the light deflection device, the image projection device, the light writing unit, and the object recognition device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施例]
図1に、光偏向装置120(図2参照)で用いられる光偏向器1の構成を示す。この光偏向器1は、いわゆるMEMSデバイスである。光偏向器1は、枠状の基板2と、複数の切込みKa,Kbによって蛇行状に形成された一対の弾性部(第2の弾性部)3,4と、この弾性部3,4に支持された一対の基部5A,5Bとを有している。さらに、一対の基部5A,5Bに支持された一対のミラー支持部(第1の弾性部)6A,6Bと、一対のミラー支持部6A,6Bに設けられ且つミラー部Mを支持した一対のトーションバー7A,7Bとを有している。なお、基板2、弾性部3,4、基部5A,5B、ミラー支持部6A,6B、トーションバー7A,7Bは1枚のSOI基板から形成されたものである。また、ミラー部Mは、例えば、ミラー基部に反射面としてAgやAl等の金属薄膜を蒸着して形成され、ミラー基部は上記のSOI基板から形成され、トーションバー7A,7Bと一体形成されている。
[First Example]
FIG. 1 shows the configuration of the
基板2の一端側(図1において右端側)の表面には、後述する駆動用圧電部を駆動させるための複数の端子T1〜T16が設けられている。
A plurality of terminals T1 to T16 for driving a drive piezoelectric portion, which will be described later, are provided on the surface of one end side (right end side in FIG. 1) of the
駆動用圧電部は、例えば、上部電極、圧電素子、下部電極の積層構造となっており、上部電極と下部電極により圧電素子に駆動電圧が印加されると、圧電素子が変形(伸縮)することで、弾性部を変形させ、ミラー部Mを駆動させる。
[弾性部3]
弾性部3は、平行に配置された複数の梁部3A1〜3A4を有し、梁部3A1の一端(図1において左端)が基板2に固定され、梁部3A4の左端部が基部5Aの上部に固定されている。また、梁部3A1,3A3と梁部3A2,3A4の右端部が連結部3R1によりそれぞれ接続され、梁部3A2と梁部3A3の左端部が連結部3R2により接続されている。
The drive piezoelectric portion has, for example, a laminated structure of an upper electrode, a piezoelectric element, and a lower electrode, and when a driving voltage is applied to the piezoelectric element by the upper electrode and the lower electrode, the piezoelectric element deforms (expands and contracts). Then, the elastic portion is deformed to drive the mirror portion M.
[Elastic part 3]
The
梁部3A1,3A3の表面には駆動用圧電部(第2の駆動部:副駆動部)A1がそれぞれ取り付けられ、梁部3A2,3A4の表面には駆動用圧電部(第2の駆動部:副駆動部)B1がそれぞれ取り付けられている。
[弾性部4]
弾性部4は、平行に配置された複数の梁部4A1〜4A4を有し、梁部4A1の右端部が基板2に固定され、梁部4A4の右端部が基部5Bの下部(図1において)に固定されている。また、梁部4A1,4A3と梁部4A2,4A4の左端部が連結部4R1により接続され、梁部4A2と梁部4A3の右端部が連結部4R2により接続されている。
A driving piezoelectric part (second driving part: auxiliary driving part) A1 is attached to the surface of the beam parts 3A1 and 3A3, respectively, and a driving piezoelectric part (second driving part: second driving part:) is attached to the surface of the beam parts 3A2 and 3A4. Auxiliary drive unit) B1 is attached to each.
[Elastic part 4]
The
梁部4A1,4A3の表面には、梁部4A1,4A3を弾性変形させる駆動用圧電部(第2の駆動部:副駆動部)B2がそれぞれ取り付けられている。梁部4A2,4A4の表面には、梁部4A2,4A4を弾性変形させる駆動用圧電部(第2の駆動部:副駆動部)A2がそれぞれ取り付けられている。 Drive piezoelectric portions (second drive unit: sub-drive unit) B2 that elastically deform the beam portions 4A1 and 4A3 are attached to the surfaces of the beam portions 4A1 and 4A3, respectively. On the surface of the beam portions 4A2 and 4A4, a drive piezoelectric portion (second drive portion: auxiliary drive portion) A2 that elastically deforms the beam portions 4A2 and 4A4 is attached.
駆動用圧電部A1,A2と駆動用圧電部B1,B2とには、異なる駆動電圧が印加されるようになっている。これにより、各梁部3A1〜3A4,4A1〜4A4に反りが発生し、隣り合う各梁部3A1〜3A4,4A1〜4A4が異なる方向にたわむ。このたわみが累積されてミラー部MがX軸(第2軸)回りに大きく回転されることになる。 Different drive voltages are applied to the drive piezoelectric portions A1 and A2 and the drive piezoelectric portions B1 and B2. As a result, the beam portions 3A1 to 3A4, 4A1 to 4A4 are warped, and the adjacent beam portions 3A1 to 3A4, 4A1 to 4A4 are bent in different directions. This deflection is accumulated and the mirror portion M is greatly rotated around the X axis (second axis).
ミラー部MのX軸回りの回転により、ミラー部Mの反射光の垂直方向(Y軸方向:副走査方向)への走査(偏向)が可能となる。すなわち、ミラー部Mは、Y軸(第1軸)と直交するX軸(第2軸)回りに回転していく。 The rotation of the mirror unit M around the X axis enables scanning (deflection) of the reflected light of the mirror unit M in the vertical direction (Y-axis direction: sub-scanning direction). That is, the mirror portion M rotates around the X axis (second axis) orthogonal to the Y axis (first axis).
なお、この実施例では、各梁部3A1〜3A4,4A1〜4A4は4つずつ設けているが、実際にはこれ以上の数を設けており、説明の便宜上、4つだけ図示してある。また、駆動用圧電部は各梁部に独立して設けられてさえいればよく、大きさや形状、配置は上記実施例に限定されない。 In this embodiment, four beam portions 3A1 to 3A4 and 4A1 to 4A4 are provided, but in reality, a larger number is provided, and only four are shown for convenience of explanation. Further, the drive piezoelectric portion need only be provided independently on each beam portion, and the size, shape, and arrangement are not limited to the above embodiment.
[基部5A,5B]
基部5A,5Bには、基部5A,5Bを強制的に弾性変形させる強制駆動用圧電部(強制駆動部)A3,B3がそれぞれ取り付けられている。
[
Piezoelectric parts (forced drive parts) A3 and B3 for forced drive that forcibly elastically deform the
基部5A,5Bは、ミラー支持部6A,6Bを支持しており、ミラー支持部6A,6Bにはミラー支持部6A,6Bを弾性変形させる駆動用圧電部(第1の駆動部:主駆動部)A4,B4がそれぞれ取り付けられている。
The
ミラー支持部6A,6Bは、ミラー部Mをトーションバー7A,7Bを介してY軸(第1軸)回りに回転運動可能に支持している。このミラー支持部6A,6Bの弾性変形により、ミラー部Mがトーションバー7A,7B及びミラー支持部6A,6Bを利用した共振によりY軸(第1軸)回りに揺動していく。この揺動により、ミラー部Mに入射するレーザ光(光束)の反射光がX方向(主走査方向)へ所定範囲内で走査(偏向)されていく。
The
また、基部5A,5Bは、強制駆動用圧電部A3,B3の駆動より弾性変形して、ミラー部Mに入射するレーザ光を上記の所定範囲外へ偏向させるようになっている。
Further, the
[端子T1〜T16]
端子T1〜T16は、駆動用圧電部A1,A2,A4,B1,B2,B4と強制駆動用圧電部A3,B3とに電圧を印加させるためのものである。各端子T1〜T16の所定の端子には、駆動電源部60の駆動電源31〜34が電流計41〜44を介して接続されている。これら駆動電源31〜34によって駆動用圧電部A1,A2,B1,B2が駆動され、強制駆動用圧電部A3,B3は強制駆動電源部35(図2参照)により駆動されるようになっている。なお、強制駆動電源部35は図1では省略してある。
[Terminals T1 to T16]
The terminals T1 to T16 are for applying a voltage to the drive piezoelectric portions A1, A2, A4, B1, B2, B4 and the forced drive piezoelectric portions A3, B3. Drive power supplies 31 to 34 of the drive
強制駆動電源部35は、各端子T1〜T16のうち所定の端子を介して強制駆動用圧電部A3,B3に電圧を印加するようになっている。同様に、駆動用圧電部A4,B4も駆動電源部60(図1、図2参照)によって駆動される。駆動電源部60は、各端子T1〜T16のうち上記と異なる所定の端子を介して駆動用圧電部A4,B4に電圧を印加するようになっている。
The forced drive
[光偏向装置120]
図2は、光偏向装置120の構成を概略的に示したブロック図である。光偏向装置120は、図1に示す光偏向器1と光走査駆動制御部16とを備えている。
[Light deflector 120]
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the
光走査駆動制御部16は、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4の異常を検出する異常検出部70と、駆動電源部60と、強制駆動電源部35と、駆動制御部80とを有している。
The optical scanning
駆動電源部60は、駆動電源31〜34(図1参照)を有し、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4を駆動させるものである。強制駆動電源部35は、強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させるものである。駆動制御部80は、例えばCPU、ROM、RAM、FPGA等により実現され、外部から入力された信号等に基づいて駆動電源部60及び強制駆動電源部35を駆動制御するものである。
The drive
[異常検出部70]
異常検出部70は、電流検知部(第1の異常検出部)50と、電流検知部(第2の異常検出部)51〜54とを有している。電流検知部50は、主駆動部である駆動用圧電部A4,B4に流れる電流を検知して異常を検出するものである。
[Abnormality detection unit 70]
The
電流検知部51〜54は、副駆動部である駆動用圧電部A1,A2,B1,B2の異常を検出するもので、電流計41〜44に流れる電流すなわち抵抗の両端に生じる電位差に基づいて異常を検知するものである。同様に、電流検知部50も抵抗の両端に生じる電位差を検出して駆動用圧電部A4,B4の異常を検知するものである。
The
[駆動制御部80]
駆動制御部80は、駆動電源部60を制御して光偏向器1のミラー部MをX軸方向(図1参照)とY軸方向とに揺動させて、光偏向器1のミラー部Mに入射するレーザ光をX,Y方向へ走査(偏向)せていく。このとき、ミラー支持部6A,6Bおよび駆動用圧電部A4,B4は、Y軸に平行な軸回り(Y軸回り)にミラー部Mを駆動させる第1のアクチュエータとして機能し、弾性部3,4と駆動用圧電部A1,A2,B1,B2は、X軸に平行な軸回り(X軸回り)にミラー部Mを駆動させる第2のアクチュエータとして機能する。
[Drive control unit 80]
The
また、異常検出部70が異常を検出したとき、強制駆動電源部35をオンさせて、強制駆動部である強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させるようになっている。
When the
このとき、強制駆動用圧電部A3,B3および基部5A、5Bはミラー部Mを駆動させる第3のアクチュエータとして機能する。
At this time, the forced drive piezoelectric portions A3 and B3 and the
強制駆動用圧電部A3,B3が駆動されると、基部5A,5Bが弾性変形してミラー部Mに入射するレーザ光が所定範囲外すなわちレーザ光の出射口9(図5参照)からレーザ光が出ないようになっている。
When the forced drive piezoelectric portions A3 and B3 are driven, the
[光偏向装置120の動作]
次に、上記のように構成される光偏向装置120の動作を説明する。
[Operation of light deflector 120]
Next, the operation of the
図示しないスタートスイッチが操作されると、駆動制御部80は、駆動電源部60から所定の駆動周波数の駆動電圧を出力させて、駆動用圧電部A4,B4を駆動させ、ミラー部MをY軸回りに回転させる。また、駆動制御部80は、駆動電源部60の駆動電源31〜34から所定の駆動電圧を出力させて駆動用圧電部A1,A2,B1,B2を駆動させる。
When a start switch (not shown) is operated, the
駆動用圧電部A1,A2,B1,B2の駆動により、ミラー部MはX軸回りに回転されていく。そして、ミラー部MのY軸回り及びX軸回りの回転により、ミラー部Mに入射したレーザ光は、ミラー部Mで反射して所定範囲内でX,Y方向に走査されていくことになる(通常動作)。 By driving the drive piezoelectric parts A1, A2, B1 and B2, the mirror part M is rotated around the X axis. Then, due to the rotation of the mirror unit M around the Y axis and the X axis, the laser beam incident on the mirror unit M is reflected by the mirror unit M and scanned in the X and Y directions within a predetermined range. (Normal operation).
ところで、図3は駆動用圧電部A1,B1の電極板の接続関係を模式的に示したものであり、駆動用圧電部A1,B1の電極板A1b,B1bは、コンタクトホールAP,BPから配線された配線AD,BDにより直列接続されている。また、駆動用圧電部A1,B1のグランド用の電極板A1g,B1gは、コンタクトホールAPg,BPgから配線された配線GDにより直列接続されている。 By the way, FIG. 3 schematically shows the connection relationship between the electrode plates of the driving piezoelectric portions A1 and B1, and the electrode plates A1b and B1b of the driving piezoelectric portions A1 and B1 are wired from the contact holes AP and BP. It is connected in series by the wiring AD and BD. Further, the electrode plates A1g and B1g for the ground of the driving piezoelectric portions A1 and B1 are connected in series by the wiring GD wired from the contact holes APg and BPg.
駆動用圧電部A1,B1の圧電膜(圧電素子)AU,BUは誘電層であり、通常高い抵抗値を有するが、経年劣化や初期不良があった場合に、内部に欠陥が発生し圧電部がショートして動作不良を引き起こす可能性がある。とくに高温環境での使用がある車載環境において、上記不良は発生しやすい。 The piezoelectric films (piezoelectric elements) AU and BU of the drive piezoelectric parts A1 and B1 are dielectric layers and usually have a high resistance value, but when there is aged deterioration or initial failure, an internal defect occurs and the piezoelectric part May cause a short circuit and malfunction. In particular, the above-mentioned defects are likely to occur in an in-vehicle environment where the product is used in a high temperature environment.
不良のモードとしては、電極板A1b,A1g,B1b,B1gと圧電膜AU,BUの密着性が低下することで圧電膜AU,BUにかかる応力が不均一になることが考えられる。また、圧電膜AU,BUの内部の初期不良としてクラックが存在し、圧電膜AU,BUが伸縮を繰り返すことでクラックが成長すること、初期不良として分極が不均一な部分が存在し、動作時の内部応力が増大することなどが考えられる。 As a defective mode, it is considered that the stress applied to the piezoelectric films AU and BU becomes non-uniform due to the decrease in the adhesion between the electrode plates A1b, A1g, B1b and B1g and the piezoelectric films AU and BU. In addition, cracks exist as initial defects inside the piezoelectric films AU and BU, cracks grow due to repeated expansion and contraction of the piezoelectric films AU and BU, and there are parts with non-uniform polarization as initial defects during operation. It is conceivable that the internal stress of the
また、配線AD,BD,GDと電極板A1b,A1g,B1b,B1gの接合部は電流が集中するため発熱量が大きく、配線AD,BD,GDをショートさせる可能性がある。 Further, since the current is concentrated at the joint portion between the wiring AD, BD, GD and the electrode plates A1b, A1g, B1b, B1g, the amount of heat generated is large, and the wiring AD, BD, GD may be short-circuited.
これら不良は、駆動用圧電部A2,B2及び駆動用圧電部A4,B4も同様である。 These defects are the same for the driving piezoelectric parts A2 and B2 and the driving piezoelectric parts A4 and B4.
上記の不良が発生した場合、圧電膜AU,BUへの給電が停止する。また、駆動用圧電部A4,B4のグランド用の電極板(図示せず)が配線GDにより共通のグランドとされている場合、駆動用圧電部A4,B4の圧電膜(図示せず)への給電も停止するためミラー部Mの動作は停止してしまう。 When the above-mentioned defect occurs, the power supply to the piezoelectric films AU and BU is stopped. Further, when the electrode plate (not shown) for the ground of the driving piezoelectric parts A4 and B4 is shared by the wiring GD, the piezoelectric film (not shown) of the driving piezoelectric parts A4 and B4 is applied. Since the power supply is also stopped, the operation of the mirror unit M is stopped.
このミラー部Mの動作が停止すると、レーザ光が走査範囲である所定範囲内の一点に照射され続けてしまうという問題がある。 When the operation of the mirror unit M is stopped, there is a problem that the laser beam continues to be irradiated to one point within a predetermined range which is a scanning range.
しかし、上記不良が発生した場合、ショートの場合には電流値が大きく上昇し、電流検知部51〜54が検出する電流値が大きくなり、断線した場合にはその検出電流がゼロとなる。
However, when the above-mentioned defect occurs, the current value increases significantly in the case of a short circuit, the current value detected by the
駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4の印加電圧の変動に対して、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4に流れる電流のいずれかが大きく変動した場合には、駆動制御部80は、異常が発生したと判断する。この判断は、例えば、電圧印加時の電流値に対して変動が10%以上の場合に異常ありと判断する。
When any of the currents flowing through the driving piezoelectric parts A1, A2, B1, B2, A4, and B4 fluctuates significantly with respect to the fluctuation of the applied voltage of the driving piezoelectric parts A1, A2, B1, B2, A4, and B4. The
駆動制御部80は、異常が発生したと判断すると、強制駆動電源部35をオンさせて強制駆動用圧電部A3,B3(図1参照)に強制駆動電圧を印加させる。これにより、強制駆動用圧電部A3,B3が駆動されて基部5A,5Bが、図4の(A)に示す位置から図4の(B)に示す位置へ弾性変形する。この弾性変形により、図4の(B)に示すように、ミラー部Mが大きく傾く。これは、例えば強制駆動用圧電部A3の一方の電極に正電圧を印加し、強制駆動用圧電部B3の一方の電極に負電圧を印加させることにより、基部5Aは図4において下方へ弾性変形し、基部5Bは上方に弾性変形させることができる。これにより、ミラー部Mを大きく傾けることができる。
When the
ミラー部Mの傾きにより、ミラー部Mで反射されるレーザ光は、図5に示すように、所定の走査範囲である出射口(所定範囲)9から外れたレーザ光検出用CCD81上に移動(偏向)される。すなわち、レーザ光は所定範囲外へ偏向される。なお、図5において、14はレーザ光源(図示せず)から射出されたレーザ光をミラー部Mへ照射させる光学系である。また、レーザ光検出用CCD81上に移動させることにより、所定範囲外へ偏向することによりレーザ光源が点灯しているか消灯しているのかレーザ光検出用CCD81の信号から確認することができる。
As shown in FIG. 5, the laser light reflected by the mirror unit M due to the inclination of the mirror unit M moves on the laser light detection CCD 81 outside the exit port (predetermined range) 9 which is a predetermined scanning range (as shown in FIG. 5). Be biased). That is, the laser beam is deflected out of the predetermined range. In FIG. 5,
ここで、基部5A,5Bの変位量と、ミラー部Mの傾きの関係は、ミラー部Mの中心から基部5A,5B(基部5Aと基部5Bの中間位置にミラー部Mの中心がある)の強制駆動用圧電部A3,B3までの距離による。例えば、この距離が1mmのとき、強制駆動用圧電部A3,B3の変位量=tanθとなるから、ミラー部Mを例えばθ=10度傾けたとき、そのレーザ光が出射口9から外れる場合、強制駆動用圧電部A3,B3を0.17mm変位させればよい。
Here, the relationship between the displacement amount of the
このように、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4のいずれかに異常が生じた場合、強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させて基部5A,5Bを強制的に弾性変形させる。このため、通常動作とは異なる動作によってミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させることができ、レーザ光が所定の走査範囲内の一点を照射し続けてしまうという不具合を防止することができる。
In this way, when an abnormality occurs in any of the driving piezoelectric portions A1, A2, B1, B2, A4, and B4, the forced driving piezoelectric portions A3 and B3 are driven to forcibly elasticize the
また、光偏向器1の基部5A,5Bに強制駆動用圧電部A3,B3を設けて、基部5A,5Bを弾性変形させることにより、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させるようにしただけのものであるから、光偏向装置120は安価なものとなる。
Further, the
上記実施例は、X,Y方向である二次元方向に走査する光偏向器1に強制駆動用圧電部A3,B3を設けたものについて説明したが、一次元方向に走査する光偏向器にも適用できる。
In the above embodiment, the
[他の例]
図6に、光偏向器1の他の例を示す。この図6に示す光偏向器1は、基部5A,5Bとミラー支持部6A,6Bが同一面を維持するように補強リブ(補強部材)90で補強したものである。これは、基部5A,5Bの弾性変形にならってミラー支持部6A,6Bを傾けることが前提となっていることにより、光偏向器1の基板2の剛性が十分でない場合がある。このため、ミラー支持部6A,6Bがねじれる可能性があり、これを防止するために、補強リブ90で補強するものである。
[Other examples]
FIG. 6 shows another example of the
[第2実施例]
図7は、第1実施例の光偏向装置120を備えたヘッドアップディスプレイ装置100の構成を示したブロック図である。
[Second Example]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a head-up
第2実施例のヘッドアップディスプレイ装置100は、光偏向器1と、レーザ光を出射するレーザ光源12と、レーザ光源12を制御する光源駆動制御部13と、光学系14と、制御部19と、光検出部20とを備えている。
The head-up
光源駆動制御部13は、制御部19からの画像信号や同期信号に基づいてレーザ光源12のオン・オフなどを制御する。
The light source
制御部19は、画像信号演算部18と検出信号演算部と101と光走査駆動制御部16とを有している。
The
画像信号演算部18は、画像信号から水平同期信号及び垂直同期信号を分離する。
The image
検出信号演算部101は、光検出部20がミラー部M(図1等参照)によって走査される光を受光したタイミングを求める。
The detection
光走査駆動制御部16は、画像信号演算部18からの水平同期信号と、検出信号演算部101が求めた光検出部20の受光タイミングとが一致するように、光偏向器1のミラー部MのY軸回りの揺動を制御する。また、垂直同期信号に基づいて光偏向器1のミラー部MのX軸回りの揺動を制御する。
The optical scanning
そして、光偏向器1と制御部19の光走査駆動制御部16とで第1実施例と同様な光偏向装置120が構成される。この光偏向装置120は、第1実施例と同様な動作を行うのでその説明は省略する。
Then, the
ヘッドアップディスプレイ装置100は、光偏向器1のミラー部MのY軸及びX軸回りの揺動により、光学系14から入射するレーザ光の反射光を主走査方向と副走査方向に走査するものである。これにより、画像信号演算部18に入力する画像信号の画像を投影面15に投影することになる。
The head-up
ヘッドアップディスプレイ装置100は、光偏向装置120を備えていることにより、第1実施例と同様な効果を得ることができる。すなわち、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4(図1参照)のいずれかに異常が生じた場合、強制駆動用圧電部A3,B3により基部5A,5Bを弾性変形させて、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させる。このため、レーザ光が所定の走査範囲である投影面15の一点を照射し続けてしまうという不具合を防止することができる。
Since the head-up
[第3実施例]
図8は、第3実施例として、第1実施例の光偏向器1を備えた画像投影装置であるヘッドアップディスプレイ装置200を搭載した自動車の構成を模式的に表した模式図である。また、図9はヘッドアップディスプレイ装置200の内部構成を模式的に表した模式図である。
[Third Example]
FIG. 8 is a schematic view schematically showing the configuration of an automobile equipped with a head-up
第3実施例のヘッドアップディスプレイ装置200は、例えば図8に示すように、自動車301のダッシュボード内に設置される。ダッシュボード内のヘッドアップディスプレイ装置200から発せられる画像光である投射光Lがフロントガラス302で反射され、ユーザーである観察者(運転者300)に向かう。これにより、運転者300は、ヘッドアップディスプレイ装置200によって投影された画像を虚像として視認することができる。なお、フロントガラス302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。
The head-up
第3実施例のヘッドアップディスプレイ装置200は、図9に示すように、赤色、緑色、青色のレーザ光源201R,201G,201Bと、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ202,203,204と、2つのダイクロイックミラー205,206と、光量調整部207と、光偏向器1と、自由曲面ミラー209と、スクリーン210と、投射ミラー211とから構成されている。そして、本実施例における光源装置としての光源ユニット230は、レーザ光源201R,201G,201B、コリメータレンズ202,203,204、ダイクロイックミラー205,206が、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. 9, the head-up
本実施例のヘッドアップディスプレイ装置200は、スクリーン210(図7に示す投影面15に対応する)に表示される中間像を自動車301のフロントガラス302に投射することで、その中間像を運転者300に虚像として視認させる。レーザ光源201R,201G,201Bから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ202,203,204で略平行光とされ、2つのダイクロイックミラー205,206により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部207で光量が調整された後、光偏向器1によって二次元走査される。光偏向器1で二次元走査された投射光Lは、自由曲面ミラー209で反射されて歪みを補正された後、スクリーン210に集光され、中間像を表示する。スクリーン210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、スクリーン210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 head-up
光偏向器1は、第1実施例と同様に駆動制御され、ミラー部Mを主走査方向及び副走査方向に往復回転動作させ、ミラー部Mに入射する投射光Lを二次元走査(ラスタスキャン)する。この光偏向器1の駆動制御は、レーザ光源201R,201G,201Bの発光タイミングに同期して行われる。
The
また、第3実施例の光源ユニット230は、第2実施例のレーザ光源12(図7参照)と光学系14とをユニット化したものである。そして、第3実施例のヘッドアップディスプレイ装置200は、第2実施例のヘッドアップディスプレイ装置100に、光量調整部207と自由曲面ミラー209と投射ミラー211とを設けたものである。
Further, the
ヘッドアップディスプレイ装置200は、車両だけでなく、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る画像投影装置としても適用できる。
The head-up
また、上述した第3実施例では、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の説明をしたが、第1実施例の光偏向器1を用いて光走査を行うことで画像を投影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。例えば、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した装着部材が有する反射透過部材等のスクリーンに画像を投影するヘッドマウントディスプレイなどにも、同様に適用することができる。
Further, in the third embodiment described above, the head-up display as an example of the image projection device has been described, but the device that projects an image by performing optical scanning using the
第3実施例によれば、光偏向器1を備えていることにより、第1実施例と同様な効果を得ることができる。すなわち、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4(図1参照)のいずれかに異常が生じた場合、強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させて基部5A,5Bを強制的に弾性変形させる。このため、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させることができ、レーザ光が所定の走査範囲であるスクリーン210の一点を照射し続けてしまうという不具合を防止することができる。これにより、一点を照射し続けるレーザ光が運転者300の眼に入ってしまうことは防止される。
According to the third embodiment, by providing the
[第4実施例]
図10は、第4実施例の光書込みユニット1000を示す。この光書込みユニット1000において、レーザ素子などの光源部1020からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系1021を経た後、光偏向器1022により偏向される。この光偏向器1022として、第1実施例の光偏向器1(図1参照)が用いられ、第1実施例の光偏向装置120(図2参照)を使用する。この場合、光走査駆動制御部16によって光偏向器1(1022)のミラー支持部6A,6Bの駆動用圧電部A4,B4のみを駆動制御して、レーザ光の反射光を主走査方向のみに走査させるようにする。なお、光偏向器1022として、図6に示す他の例の光偏向器1を用いることもできる。
[Fourth Example]
FIG. 10 shows the
そして、光偏向器1022で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ1023aと第二レンズ1023b、反射ミラー部1023cからなる走査光学系1023を経て、被走査面である感光体ドラム1002のビーム走査面に照射される。走査光学系1023は、被走査面であるビーム走査面にスポット状に光ビームを結像する。
Then, the laser beam deflected by the
光偏向器1022の圧電部の各電極は、それぞれ外部電源等のミラー駆動手段に電気的に接続されており、ミラー駆動手段は圧電部の上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加し、光偏向器1022を駆動する。これにより、光偏向器1022のミラー部Mが往復回転してレーザ光が偏向され、被走査面である感光体ドラム1002のビーム走査面上が光走査される。
Each electrode of the piezoelectric portion of the
このように本実施例の光書込みユニット1000は、感光体を用いたプリンタや複写機などの画像形成装置のための光書込みユニット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照射し、加熱することで印字するレーザラベル装置の光走査ユニットの構成部材として使用することができる。
As described above, the
この第4実施例では、図1に示す光偏向器1を使用するが、レーザ光の反射光を主走査方向のみに走査させる専用の光偏向器を使用してもよい。
In this fourth embodiment, the
第4実施例によれば、光書込みユニット1000は、第1実施例と同様に光偏向器1を備えた光偏向装置120(図2参照)を使用するので、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4(図1参照)のいずれかに異常が生じた場合、強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させて基部5A,5Bを強制的に弾性変形させるものであるから、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させることができる。このため、感光体ドラム1002上の一点にレーザ光を照射し続けてしまう不具合を防止することができる。
According to the fourth embodiment, since the
[第5実施例]
図11は、第4実施例の光書込みユニットを使用した第5実施例の画像形成装置1300の一例を示す。
[Fifth Example]
FIG. 11 shows an example of the
図11に示す第5実施例の画像形成装置1300において、光書込みユニット1301はレーザビームを被走査面に出射して画像を書き込む。感光体ドラム1302は光書込みユニット1301による走査対象としての被走査面を提供する像担持体である。光書込みユニット1301は、記録信号によって変調された1本又は複数本のレーザビームで被走査面である感光体ドラム1302の表面を同ドラムの軸方向に走査する。感光体ドラム1302は矢印方向に回転駆動され、帯電手段303により帯電された表面に光書込みユニット1301により光走査されることによって静電潜像を形成される。この静電潜像は現像手段304でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写手段305で記録紙Pに転写される。転写されたトナー像は定着手段306によって記録紙Pに定着される。転写手段305を通過した感光体ドラム1302の表面部分はクリーニング部307で残留トナーを除去される。感光体ドラム1302に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能である。また、トナー像を記録紙以外の転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる構成とすることも可能である。
In the
光書込みユニット1301は、記録信号によって変調された1本又は複数本のレーザビームを発する光源308と、光源308を変調する光源駆動手段309と、上記実施例の光偏向器310(1022)と、この光偏向器310のミラー基板のミラー面に光源308からの、記録信号によって変調されたレーザビームを結像させるための結像光学系311と、ミラー面で反射された1本又は複数本のレーザビームを被走査面である感光体ドラム(感光体)1302の表面に結像させるための手段である走査光学系312などから構成される。光偏向器310は、光偏向器310の駆動のための集積回路313とともに回路基板314に実装された形で光書込みユニット1301に組み込まれている。
The
集積回路313は、図2に示す光走査駆動制御部16を備えており、光偏向器310は、第1実施例の光偏向器1と同様な構成となっており、第1実施例と同様に駆動制御される。
The
本実施例による光偏向器310は、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。光偏向器のミラー基板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、画像形成装置の静粛性の改善に有利である。光偏向装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器310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。記録紙の搬送機構、感光体ドラムの駆動機構、現像手段、転写手段などの制御手段、光源部の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様でよいため図中省略されている。
Since the
第5実施例によれば、光偏向器310が第1実施例の光偏向器1と同様な構成となっており、第1実施例と同様に駆動制御されるので、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4(図1参照)のいずれかに異常が生じた場合、強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させて基部5A,5Bを強制的に弾性変形させるものであるから、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させることができる。このため、感光体ドラム1302上の一点にレーザ光を照射し続けてしまう不具合を防止することができる。
According to the fifth embodiment, the
[第6実施例]
図12は、第1実施例の光偏向器を用いた第6実施例の物体認識装置600を示す。
[Sixth Example]
FIG. 12 shows the
第6実施例の物体認識装置600は、光偏向器を用いて対象方向にレーザ光(測定光束)を光走査し、対象方向に存在する被対象物からの反射光を受光することで被対象物を認識する装置である。図12は、本実施例の物体認識装置600の一例であるレーザレーダの構成を模式的に表した模式図である。
The
図12に示すように、レーザ光源601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602を経て、光偏向器610で1軸もしくは2軸方向に走査され、車両前方の被対象物650に照射される。光検出器605は、被対象物650で反射され、集光レンズ606を経たレーザ光を受光して、検出信号を出力する。なお、光源駆動部であるレーザドライバ603は、レーザ光源601を駆動するものであり、光偏向器駆動部である偏向器ドライバ607は、光偏向器610を駆動するものである。光偏向器610は、第1実施例の光偏向器1と同じ構成となっている。
As shown in FIG. 12, the laser light emitted from the
コントローラ604は、レーザドライバ603および偏向器ドライバ607を制御し、光検出器605から出力された検出信号を処理する。すなわち、コントローラ604は、レーザ光を発光したタイミングと、光検出器605でレーザ光を受光したタイミングとのズレによって、被対象物650との距離を算出する。光偏向器610でレーザ光を走査することで1次元、もしくは2次元の範囲における被対象物650に対する距離が得られる。このように、破損しにくい光偏向器610を用いて、レーダ装置を提供することができる。このような物体認識装置600は、例えば車両の前方側に取り付けられ、車両の前方を監視して前方方向の障害物の有無を認識することができる。
The
また、コントローラ604と偏向器ドライバ607とで第1実施例の光偏向装置120が構成され、光偏向器610はコントローラ604によって第1実施例と同様に駆動制御される。
Further, the
第6実施例によれば、光偏向器610は第1実施例の光偏向器1と同じ構成であり、コントローラ604によって第1実施例と同様に駆動制御されるので、第1実施例と同様な効果を得ることができる。
According to the sixth embodiment, the
すなわち、駆動用圧電部A1,A2,B1,B2,A4,B4(図1参照)のいずれかに異常が生じた場合、強制駆動用圧電部A3,B3を駆動させて基部5A,5Bを強制的に弾性変形させるものであるから、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させることができる。このため、被対象物650の一点にレーザ光を照射し続けてしまう不具合を防止することができる。
That is, when an abnormality occurs in any of the driving piezoelectric parts A1, A2, B1, B2, A4, and B4 (see FIG. 1), the forced driving piezoelectric parts A3 and B3 are driven to force the
上述した第6実施例では、物体認識装置の一例としてのレーザレーダの説明をしたが、第1実施例や他の例の光偏向器1を用いて対象方向の光走査を行い、反射光を受光することで被対象物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。例えば、手や顔を光走査することで得た情報を、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象方向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物体の形状を認識して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。また、受光部が受光した反射光の光強度や反射による波長の変化等から、被対象物の有無や形状を認識する構成であってもよい。
In the sixth embodiment described above, the laser radar as an example of the object recognition device has been described, but the reflected light is emitted by performing light scanning in the target direction using the
以上、上記第1実施例の光偏向器1を用いて光走査を行う形態として、第2〜第6実施例を説明したが、光を偏向して1次元または2次元に光走査を行う装置であれば、上記第1実施例の光偏向器1を適用することが可能である。
The second to sixth embodiments have been described above as a mode in which light scanning is performed using the
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes and additions are permitted as long as the gist of the invention is not deviated from the scope of claims.
例えば、上記に説明した各実施例では、各アクチュエータの異常を電流検知部50〜54によって検知しているが、異常検出部として光偏向器の被走査面に受光器(例えばレーザ光検出用CCDやフォトダイオード等)を設け、光源からの光をミラー部Mによって反射して反射光を受光器で受光することにより、アクチュエータの異常を検知してもよい。
For example, in each of the embodiments described above, the abnormality of each actuator is detected by the
例えば、図13に示すように、光偏向器(例えば、第1実施例の光偏向器1等を用いることができる)からの走査光L’の被走査面に、光偏向器によって走査可能な走査領域700の内であって、光偏向器によって画像描画に使用する所定領域(画像として外部出力される領域)701の外である領域702に、受光器703a〜703dを設ける。このとき、所定の印加信号をアクチュエータに印加した際に、主走査方向(図13のX方向)においては受光器703a、受光器703bがともに受光したか否かを駆動制御部が判定する。受光器703a,703bが所定の印加信号範囲において受光できなかった場合に、主走査方向のアクチュエータが異常であると検知する。副走査方向(図13のY方向)においては受光器703c,703dにより同様に異常検出を行う。このとき、受光器703a,703bが主走査方向の異常を検出する第1の異常検出部、受光器703c,703dが副走査方向の異常を検出する第2の異常検出部として機能している。
For example, as shown in FIG. 13, the surface to be scanned of the scanning light L'from the optical deflector (for example, the
なお、受光器を用いてアクチュエータの異常が検知できればよく、例えば、受光器703aが2回受光した際に、それぞれの受光した時間を記録し、その時間差と予め定めた印加信号における所定の時間差とのズレが閾値よりも大きい場合に、異常であると検知してもよい。
It suffices if an abnormality in the actuator can be detected using the light receiver. For example, when the
また、上記に説明した各実施例では、ミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させる方法として光偏向器1に強制駆動用圧電部A3,B3を設ける方法について説明した。しかし、この方法に限定されることはなく、例えば、図14に示すような主走査方向と副走査方向の二次元方向に走査する光偏向器1の場合は、主走査方向の圧電部の故障を検知した際に、副走査方向の圧電部によりミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させる方法を適用してもよい。これにより、強制駆動用圧電部A3,B3を新たに設けずにレーザ光を所定外へ偏向させることができる。
Further, in each of the examples described above, a method of providing the forced drive piezoelectric portions A3 and B3 in the
上記の複数のアクチュエータにより二次元方向に走査する光偏向器の場合に、一方のアクチュエータの異常を検知した際に、他方のアクチュエータを用いてミラー部Mに入射するレーザ光を所定範囲外へ偏向させる変形例について、以下に詳細に述べる。 In the case of an optical deflector that scans in a two-dimensional direction by the above-mentioned plurality of actuators, when an abnormality in one actuator is detected, the laser beam incident on the mirror portion M is deflected out of a predetermined range by using the other actuator. An example of the modification to be performed will be described in detail below.
図14に示すように、この光偏向器1は、ミラー部MをX軸と平行な軸周りに可動させる第1のアクチュエータ(ミラー支持部6A、6Bおよび駆動用圧電部A4、B4)、ミラー部MをY軸と平行な軸周りに可動させる第2のアクチュエータ(弾性部3,4および駆動用圧電部A1、A2、B1、B2)を有している。第1、第2の異常検出部として、第1実施例の光偏向器1と同様の電流検知部50〜54を用いてもよいし、図13に示す受光器703a〜703dを用いてもよい。
As shown in FIG. 14, the
このような光偏向器1で行われる異常処理の流れを、図15のフローチャートを用いて説明する。この図15に示すように、まず、第1、第2の異常検知部により、第1、第2のアクチュエータが異常か否かを検知する(ステップS1)。いずれか一方のアクチュエータの異常を検出した場合(ステップS2の判定がYES)、異常が検出されていない他方のアクチュエータにより、所定領域よりも外にレーザ光を偏向する(ステップS3)。これに対して、第1、第2のアクチュエータのいずれにも異常が検出されない場合(ステップS2の判定がNO)、異常処理を終了する。
The flow of the abnormal processing performed by the
より具体的には、第1のアクチュエータの異常を第1の異常検出部により検知し、かつ第2のアクチュエータの異常を第2の異常検出部により検知していない場合に、第2のアクチュエータによってミラー部Mを副走査方向に傾かせて、所定領域よりも外にレーザ光を偏向する。 More specifically, when the abnormality of the first actuator is detected by the first abnormality detection unit and the abnormality of the second actuator is not detected by the second abnormality detection unit, the second actuator is used. The mirror portion M is tilted in the sub-scanning direction to deflect the laser beam out of the predetermined region.
また、第2のアクチュエータの異常を第2の異常検出部により検知し、かつ第1のアクチュエータの異常を第1の異常検出手段により検知していない場合に、第1のアクチュエータによってミラー部Mを主走査方向に傾かせて、所定領域よりも外にレーザ光を偏向する。このように、後段の装置に影響が及び易い所定領域よりも外にレーザ光を偏向することにより、所定領域においてレーザ光が一点に集中することを抑制することができる。 Further, when the abnormality of the second actuator is detected by the second abnormality detecting unit and the abnormality of the first actuator is not detected by the first abnormality detecting means, the mirror unit M is detected by the first actuator. It is tilted in the main scanning direction to deflect the laser beam out of the predetermined area. In this way, by deflecting the laser beam outside the predetermined region that easily affects the subsequent device, it is possible to prevent the laser beam from concentrating at one point in the predetermined region.
このとき、所定領域の外においても、異常が検知されていないアクチュエータを用いて所定領域に入らない範囲で光走査することが好ましい。さらに、この光走査範囲に受光器(例えば、図13に示す受光器703a〜703d)が入るようにするのが好ましい。これにより、所定領域外においてもレーザ光が一点に集中することを抑制して後段部品への影響を抑制するとともに、受光器でレーザ光を受光して光源の状態を検知することができる。
At this time, even outside the predetermined region, it is preferable to use an actuator in which no abnormality is detected to perform optical scanning within a range that does not enter the predetermined region. Further, it is preferable that the light receiver (for example, the
なお、上記各実施例ではアクチュエータは圧電素子を用いた圧電駆動方式のアクチュエータを採用しているが、これに限定されることはない。例えば、電磁力を用いた電磁駆動方式のアクチュエータや静電力を用いた静電駆動方式のアクチュエータを採用してもよい。 In each of the above embodiments, the actuator is a piezoelectric drive type actuator using a piezoelectric element, but the actuator is not limited to this. For example, an electromagnetic drive type actuator using an electromagnetic force or an electrostatic drive type actuator using an electrostatic force may be adopted.
また、駆動用圧電部を有するアクチュエータとは別体に、検知用圧電部を有する検知用アクチュエータを設け、駆動用制御部がアクチュエータの異常を検知した際に検知用圧電部を用いて光走査を行ってもよい。例えば、図16に示す他の異なる変形例のように、検知用圧電部C1,D1は駆動用圧電部A1,B1に並行して弾性部3,4に設けられる。この場合、駆動用圧電部A1,B1と弾性部3,4が、ミラー部Mを所定の軸周りに駆動させる第1のアクチュエータとして機能し、検知用圧電部C1,D1と弾性部3,4が、通常動作とは異なる動作でミラー部Mを駆動させる検知用アクチュエータ(第2のアクチュエータ)として機能する。また、検知用圧電部C1,D1は異常検出部としても機能する。検知用圧電部C1,D1は、圧電効果を利用している。駆動用圧電部A1,B1の伸縮によって弾性部3,4が変形するのに伴って、検知用圧電部C1,D1が変形することで、電荷が発生するので、その電荷をモニターすることによって、弾性部3,4の反り量、そして可動部の傾き角等を算出する。さらに、駆動用制御部が各弾性部3,4をモニターすることで、駆動用圧電部A1,B1によって生じる変位量の合計を検出することが可能となる。
Further, a detection actuator having a detection piezoelectric portion is provided separately from the actuator having the drive piezoelectric portion, and when the drive control unit detects an abnormality of the actuator, the detection piezoelectric portion is used for optical scanning. You may go. For example, as in another different modification shown in FIG. 16, the detection piezoelectric portions C1 and D1 are provided in the
このとき、検知用圧電部C1,D1には、駆動用圧電部A1,B1に接続される駆動電源とは別体の駆動電源を接続し、この別体の駆動電源を駆動制御部に接続する。そして、駆動制御部の制御により検知用圧電部C1,D1に駆動電圧を印加可能にする。これにより、駆動制御部は、第1のアクチュエータの異常を検知した場合に、第2のアクチュエータの検知用圧電部C1,D1に電圧印加を行うことにより、ミラー部Mを可動させて光走査する。よって、所定領域においてレーザ光が一点に集中することを抑制することができる。検知用圧電部C1,D1で光走査を行うときは、異常が起きていることを示す画像を投影することが好ましい。これにより、検知用圧電部C1,D1では所定領域外まで光源からの光を偏向できない場合であっても、光走査することで一点に集中するのを防ぐとともに、異常を示す画像を投影することでユーザーが異常に気づくことが可能となる。 At this time, the detection piezoelectric units C1 and D1 are connected to a drive power supply separate from the drive power supply connected to the drive piezoelectric units A1 and B1, and the separate drive power supply is connected to the drive control unit. .. Then, the drive voltage can be applied to the detection piezoelectric units C1 and D1 by the control of the drive control unit. As a result, when the drive control unit detects an abnormality in the first actuator, the drive control unit applies a voltage to the detection piezoelectric units C1 and D1 of the second actuator to move the mirror unit M and perform optical scanning. .. Therefore, it is possible to prevent the laser beam from concentrating at one point in a predetermined region. When optical scanning is performed by the detection piezoelectric units C1 and D1, it is preferable to project an image indicating that an abnormality has occurred. As a result, even when the light from the light source cannot be deflected to the outside of the predetermined region by the detection piezoelectric units C1 and D1, it is possible to prevent the light from being concentrated on one point by scanning the light and to project an image showing an abnormality. Allows the user to notice the anomaly.
なお、図17に示す更に異なる変形例の光偏向器1のように、複数の梁部3Aが折り返し部3Rにより蛇行上に連結されたアクチュエータにおいて、各梁部3Aに駆動用圧電部A1,A2,・・・,B1,B2,・・・と検知用圧電部C1,C2,・・・,D1,D2,・・・を並行に設けて、上記と同様の操作を行ってもよい。
In an actuator in which a plurality of
1 光偏向器
3 弾性部(第2の弾性部、第2のアクチュエータ)
A1,A2 駆動用圧電部(第2の駆動部、第2のアクチュエータ)
4 弾性部(第2の弾性部、第2のアクチュエータ)
5A,5B 基部(可動支持部)
6A,6B ミラー支持部(第1の弾性部、第1のアクチュエータ)
B1,B2 駆動用圧電部(第2の駆動部、第2のアクチュエータ)
A3,B3 強制駆動用圧電部(強制駆動部、第3のアクチュエータ)
A4,B4 駆動用圧電部(第1の駆動部、第1のアクチュエータ)
C1,C2 検知用圧電部(圧電駆動部、第2のアクチュエータ)
D1,D2 検知用圧電部(圧電駆動部、第2のアクチュエータ)
M ミラー部
12 レーザ光源
16 光走査駆動制御部(駆動制御部)
50 電流検知部(第1の異常検出部)
51〜54 電流検知部(第2の異常検出部)
80 駆動制御部
90 補強リブ(補強部材)
100,200 ヘッドアップディスプレイ装置(画像投影装置)
120 光偏向装置
311 結像光学系
312 走査光学系
600 物体認識装置
605 光検出器
610 光偏向器
703a〜703d 受光器(光検出部、第1、第2の異常検出部)
1000 光書込みユニット
1021 結像光学系
1022 光偏向器
1300 画像形成装置
1302 感光体ドラム(感光体、被走査面)
1
A1, A2 Drive piezoelectric part (second drive part, second actuator)
4 Elastic part (second elastic part, second actuator)
5A, 5B base (movable support)
6A, 6B Mirror support (first elastic part, first actuator)
B1, B2 Drive piezoelectric part (second drive part, second actuator)
A3, B3 Piezoelectric part for forced drive (forced drive part, third actuator)
A4, B4 drive piezoelectric part (first drive part, first actuator)
C1, C2 detection piezoelectric part (piezoelectric drive part, second actuator)
Piezoelectric part for D1 and D2 detection (piezoelectric drive part, second actuator)
50 Current detection unit (first abnormality detection unit)
51-54 current detection unit (second abnormality detection unit)
80
100,200 head-up display device (image projection device)
1000
Claims (9)
前記ミラー部を所定の軸周りに駆動させる複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記複数のアクチュエータのうち少なくとも1つのアクチュエータの異常を検出する異常検出部と、を備える光偏向装置であって、
前記光偏向装置は、前記異常検出部が異常を検出しないときは、所定の範囲に光を偏向し、
前記アクチュエータは、前記ミラー部を第1軸周りに駆動させる第1のアクチュエータと、前記ミラー部を第2軸周りに駆動させる第2のアクチュエータとを有し、
前記異常検出部は、前記第1のアクチュエータの異常を検出する第1の異常検出部と、前記第2のアクチュエータの異常を検出する第2の異常検出部とを有し、
前記駆動制御部は、前記第1の異常検出部または前記第2の異常検出部により前記第1のアクチュエータまたは前記第2のアクチュエータの一方の異常を検出したときに、他方のアクチュエータを用いて前記ミラー部に入射する光束を前記所定の範囲とは異なる所定範囲外へ偏向するように制御する光偏向装置。 A mirror part with a reflective surface and
A plurality of actuators that drive the mirror unit around a predetermined axis,
A drive control unit that controls the drive of the plurality of actuators,
An optical deflection device including an abnormality detection unit for detecting an abnormality in at least one of the plurality of actuators.
When the abnormality detection unit does not detect an abnormality, the light deflector deflects the light to a predetermined range.
The actuator has a first actuator that drives the mirror portion around the first axis and a second actuator that drives the mirror portion around the second axis.
The abnormality detection unit includes a first abnormality detection unit that detects an abnormality of the first actuator and a second abnormality detection unit that detects an abnormality of the second actuator.
When the drive control unit detects an abnormality in one of the first actuator or the second actuator by the first abnormality detecting unit or the second abnormality detecting unit, the drive control unit uses the other actuator to obtain the abnormality. An optical deflector that controls a light beam incident on a mirror unit so as to deflect it out of a predetermined range different from the predetermined range.
前記駆動制御部は、前記第1のアクチュエータに駆動電圧を印加する第1の駆動電源部と、前記第2のアクチュエータに駆動電圧を印加する第2の駆動電源部と、を有し、
前記第1の異常検出部は、前記第1のアクチュエータと前記第1の駆動電源部の間の電流を検知することにより異常を検出し、
前記第2の異常検出部は、前記第2のアクチュエータと前記第2の駆動電源部の間の電流を検知することにより異常を検出する光偏向装置。 The light deflection device according to claim 1.
The drive control unit includes a first drive power supply unit that applies a drive voltage to the first actuator, and a second drive power supply unit that applies a drive voltage to the second actuator.
The first abnormality detection unit detects an abnormality by detecting a current between the first actuator and the first drive power supply unit.
The second abnormality detection unit is an optical deflection device that detects an abnormality by detecting a current between the second actuator and the second drive power supply unit.
前記ミラー部を支持するミラー支持部と、
前記第1のアクチュエータを支持する可動支持部と、を備え、
前記ミラー部は、前記ミラー支持部を介して前記第1のアクチュエータに連結され、
前記第2のアクチュエータは、前記可動支持部を介して前記第1のアクチュエータに連結され、
前記第1のアクチュエータは、前記ミラー支持部に連結される第1の弾性部と、該第1の弾性部を弾性変形させる第1の駆動部と、を有し、
前記第2のアクチュエータは、前記可動支持部に連結される第2の弾性部と、該第2の弾性部を弾性変形させる第2の駆動部と、を有する光偏向装置。 The light deflector according to claim 1 or 2.
A mirror support portion that supports the mirror portion and
A movable support portion for supporting the first actuator is provided.
The mirror portion is connected to the first actuator via the mirror support portion.
The second actuator is connected to the first actuator via the movable support portion, and is connected to the first actuator.
The first actuator has a first elastic portion connected to the mirror support portion and a first drive portion that elastically deforms the first elastic portion.
The second actuator is an optical deflector having a second elastic portion connected to the movable support portion and a second drive portion that elastically deforms the second elastic portion.
前記第2の弾性部は、複数の梁部が蛇行状に連結されてなり、
前記第2の駆動部は、前記複数の梁部に個別に設けられている複数の圧電駆動部を有し、
前記駆動制御部は、隣り合う2つの前記梁部に個別に設けられた2つの前記圧電駆動部にそれぞれ異なる駆動電圧を印加することにより駆動を制御し、
前記第2の異常検出部は、隣り合う2つの前記梁部に個別に設けられた2つの前記圧電駆動部と前記駆動制御部の間の電流を検知し、該圧電駆動部それぞれの異常を検出する光偏向装置。 The light deflection device according to claim 3.
The second elastic portion is formed by connecting a plurality of beam portions in a meandering manner.
The second drive unit has a plurality of piezoelectric drive units individually provided on the plurality of beam portions.
The drive control unit controls the drive by applying different drive voltages to the two piezoelectric drive units individually provided on the two adjacent beams.
The second abnormality detecting unit detects a current between the two piezoelectric drive units individually provided on the two adjacent beams and the drive control unit, and detects an abnormality in each of the piezoelectric drive units. Light deflection device.
前記光源部からの光を前記光偏向装置により光走査されて形成される画像を投影する画像投影装置。 The light deflector according to any one of claims 1 to 4 and a light source unit that emits light are provided.
An image projection device that projects an image formed by light scanning light from the light source unit with the light deflector.
前記駆動制御部は、前記第1の異常検出部または前記第2の異常検出部が異常を検出した際に、前記ミラー部に入射する光束を画像として投影される走査領域外の領域に偏向する画像投影装置。 The image projection device according to claim 5.
When the first abnormality detecting unit or the second abnormality detecting unit detects an abnormality, the drive control unit deflects the light flux incident on the mirror unit to a region outside the scanning region projected as an image. Image projection device.
画像として投影される走査領域の光が通過する領域外に設けられ、光を検出する光検出部を備え、
前記駆動制御部は、前記第1の異常検出部または前記第2の異常検出部が異常を検出した際に、前記ミラー部に入射する光束を前記光検出部に偏向する画像投影装置。 The image projection device according to claim 5.
It is provided outside the area through which the light in the scanning area projected as an image passes, and is provided with a photodetector that detects the light.
The drive control unit is an image projection device that deflects a light flux incident on the mirror unit to the light detection unit when the first abnormality detection unit or the second abnormality detection unit detects an abnormality.
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