光偏转装置以及控制和调整方法、图像形成装置、车辆的制作方法

光偏转装置以及控制和调整方法、图像形成装置、车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及光偏转装置、图像形成装置、车辆、光偏转装置的控制方法、以及光偏转装置的调整方法，其目的在于抑制光偏转装置的驱动结构中存在的微小非对称性引起发生的反射镜摆动速度的变动。本发明的光偏转装置具备具有反射面的反射镜、以及用于支持该反射镜的支持部，该支持部具有包含反复地连在一起的多个例如八个梁在内的反复连续部、以及分别设置于该多个梁上的多个例如八个压电部件，包含用来驱动所述反射镜绕某一轴摆动的驱动部，并行地对两个相邻的分别设于所述多个梁上的压电部件施加具有非相似波形的两个驱动电压。
【专利说明】光偏转装置以及控制和调整方法、图像形成装置、车辆

【技术领域】
[0001]本发明涉及光偏转装置、图像形成装置、车辆、光偏转装置的控制方法、以及光偏转装置的调整方法。具体涉及用来偏转光的光偏转装置、具备该光偏转装置的图像形成装置、具备该图像形成装置的车辆、以及光偏转装置的控制方法和调整方法。

【背景技术】
[0002]以往，关于用来偏转入射面上的入射光的光偏转器的驱动装置，例如如专利文献I公开的，包含具有反射面的反射镜、反复地连在一起的多个梁、以及分别设于该多个梁上的多个压电元件，并具备用来驱动反射镜摆动的驱动部。
[0003]上述光偏转器的驱动装置需要能够使得反射镜以一定速度摆动。
[0004]但是，专利文献I (JP特开2012-198415号公报)公开的光偏转器的驱动装置如果稍有非对称性，便可能难以控制反射镜的摆动速度发生变动。


【发明内容】

[0005]鉴于上述现有技术中的问题，本发明提供一种光偏转装置，其中具备具有反射面的反射镜、以及用于支持该反射镜的支持部，该支持部具有反复地连在一起的多个第二梁、以及分别设置于该多个第二梁上的多个第二压电部件，还包含用来驱动所述反射镜绕第二轴摆动的第二驱动部，用以偏转入射所述反射面的光的所述光偏转装置的特征在于，并行地对两个相邻的分别设于所述第二梁上的所述第二压电部件施加具有非相似波形的两个电压。
[0006]本发明的效果在于抑制驱动部结构中存在的微小非对称性引起发生的反射镜摆动速度的变动。

【专利附图】

【附图说明】
[0007]图1是本发明实施方式涉及的投影装置的结构示意图。
[0008]图2是图1所示的光偏转器的俯视图。
[0009]图3A是反射镜摆动速度一定时该反射镜的摆动角度随时间变化的图。
[0010]图3B是反射镜摆动速度发生变动时该反射镜的摆动角度随时间变化的图。
[0011]图4是分别施加于相邻两个压电部件上的两个驱动电压的波形图之一。
[0012]图5是分别施加于相邻两个压电部件上的两个驱动电压的波形图之二。
[0013]图6是用于说明光偏转装置的调整方法的示意图。
[0014]图7A是反射镜摆动速度发生变动时PSD检测信号的波形图。
[0015]图7B是反射镜摆动速度没有变动时PSD检测信号的波形图。
[0016]图8A是变形例中施加于相邻两个压电部件之中一方的驱动电压的波形图。
[0017]图8B是变形例中施加于相邻两个压电部件之中另一方的驱动电压的波形图。
[0018]图9是变形例中分别施加于相邻两个压电部件的两个驱动电压的波形图。
[0019]图10是光偏转器的另一例不意图。
[0020]图11是一例平视显示装置的示意图。

【具体实施方式】
[0021]以下利用图1至图7B详述本发明涉及的实施方式。图1是一实施方式涉及的作为图像形成装置的投影装置10的结构示意图。
[0022]投影装置10例如以放置在建筑物的地面或桌面上的状态、或者吊挂在房顶上的状态、或者设置在建筑物墙壁上的状态使用。在以下的说明中使用图1所示的以铅直方向作为Z轴的三维直角坐标系统。
[0023]投影装置10例如具备光源装置5、光偏转装置1000、以及图像处理部40等。
[0024]光源装置5例如包含三个激光二极管LDl?LD3、三个准直镜CRl?CR3、三个二向分色镜DMl?DM3、以及LD控制部50等。
[0025]激光二极管LDl例如是向+Y方向发射波长为640nm红色光的红色激光。
[0026]激光二极管LD2例如是向+Y方向发射波长为450nm蓝色光的蓝色激光。
[0027]激光二极管LD3例如是向+Y方向发射波长为520nm绿色光的绿色激光。
[0028]各激光二极管均受到LD控制部50的控制。
[0029]准直镜CRl例如被设置在激光二极管LDl的+Y —侧，使激光二极管LDl射出的红色光成为大致平行的平行光。
[0030]准直镜CR2例如被设置在激光二极管LD2的+Y —侧，使激光二极管LD2射出的蓝色光成为大致平行的平行光。
[0031]准直镜CR3例如被设置在激光二极管LD3的+Y —侧，使激光二极管LDl射出的绿色光成为大致平行的平行光。
[0032]三个二色分色镜DMl?DM3分别以例如电介质多层膜等薄膜形成，反射特定波长的光，并让除该特定波长以外的其他波长的光透射。
[0033]二向分色镜DMl例如被设置在准直镜CRl的+Y —侧，相对于X轴和Y轴呈例如45度倾斜，向+X方向反射经由准直镜CRl入射的红色光。
[0034]二向分色镜DM2例如被设置在二向分色镜DMl的+X —侧，且准直镜CR2的+Y —侦牝相对于X轴和Y轴呈例如45度倾斜，让在+X方向经由准直镜CRl入射的红色光透射，并向+X方向反射经由准直镜CR2入射的蓝色光。
[0035]通过二向分色镜DMl的红色光以及通过准直镜CR2的蓝色光分别入射到二向分色镜DM2的中心附近。
[0036]二向分色镜DM3例如被设置在二向分色镜DM2的+X —侧，且准直镜CR3的+Y —侦牝相对于X轴和Y轴呈例如45度倾斜，让在+X方向经由二向分色镜DM2入射的红色光以及蓝色光透射，并向+X方向反射经由准直镜CR3入射的蓝色光。
[0037]通过二向分色镜DM2的红色光和蓝色光以及通过准直镜CR3的绿色光分别入射到二向分色镜DM3的中心附近。
[0038]通过二向分色镜DM3的三种颜色的光(红色光、蓝色光、绿色光)合成一束光。此时，合成光的颜色取决于三个激光二极管LDl?LD3发射的三束激光各自的强度的强弱。
[0039]其结果，光源装置5向+X方向，即向光偏转器100发射由三个激光二极管LDl?LD3发射的三束激光合成的合成光。
[0040]在此简要说明投影装置10的整体动作。来自上游装置例如个人计算机的图像信息输入图像处理部40中后受到规定处理(例如变形补偿处理、图像缩放处理、分辨率转换处理等)，而后被送往LD控制部50。LD控制部50根据来自图像处理部40的图像信息，生成经过强度调制的驱动信号(脉冲信号)，转换为驱动电流。而后，LD控制部50根据光偏转装置1000发送的同步信号，决定各激光二极管的发光时间，并在该发光时间开始供给驱动电流，用以驱动该激光二极管。在此的强度调制既可以是驱动信号的脉冲宽度的调制，也可以是驱动信号振幅的调制。光偏转装置1000对光源装置5发射的激光(合成光)进行独立的偏转，使得该激光分别绕互相垂直的两根轴摆动(在此为分别绕X轴以及垂直于X轴的轴摆动)，而后射往被拉设为平行于XZ平面的屏幕S的表面(被扫描面)。其结果，在被扫描面上激光沿着互相垂直的二根轴方向(在此为Z轴方向和X轴方向)上进行二维扫描，从而在被扫描面上形成二维彩色图像。以下称X方向为主扫描方向，Z方向为副扫描方向。另外，还可以用光调制器调制(外部调制)各激光二极管发射的激光，用以取代直接调制各激光二极管的强度调制。
[0041]以下详述光偏转装置1000。光偏转装置1000例如具备光偏转器100、控制器200、
以及存储器300等。
[0042]光偏转器100如图2所示，其中包含以下各部:反射镜110，以+Y —侧的面为反射面；第一驱动部150，用于驱动反射镜110，使该反射镜110绕垂直于X轴的第一轴(如Z轴)摆动；第二驱动部250，用于驱动反射镜110和第一驱动部150，使得反射镜110和第一驱动部绕平行于X轴的第二轴摆动。
[0043]光偏转器100利用例如微电机械系统(MiCRo Electro Mechanical Systems,简称MEMS)工序，将各构成部形成为一体。简单来说，在一片硅基板I上导入多个切口，形成多个可动部(弹性变形部)，各可动部上设有压电部件，从而形成光偏转器1000。反射镜110的反射面例如为硅基板I的+Y —侧的面上形成的例如铝、金、银等金属薄膜。
[0044]第一驱动部150具有例如以下各部:两根扭杆105a和105b，两端分别连接在反射镜110的第一轴方向的两端上，并在第一轴方向上延伸；两条梁106a和106b,连接在两根扭杆105a和105b各自的第一轴方向的另一端的中间，并在第二轴方向上延伸；第一矩形框部107，其内部边缘部与上述两条梁106a和106b各自的第二轴方向的两端连接；第一压电部件15和16，分别设于两条梁106a和106b各自的第一轴两侧的+Y面上。
[0045]在此，反射镜110的中心与第一矩形框部107的中心一致。两根扭杆105a和105b具有相同的直径和长度。两条梁106a和106b具有以第二轴方向为长边方向的矩形板形状。两个第一压电部件15和16具有相同的形状和大小、并以第二轴方向为长边方向的矩形板形状。
[0046]在第一驱动部150中，分别对设于两条梁106a和106b上的两个压电部件15并行地施加电压(驱动电压)后，该两个压电部件15发生变形，两条梁106a和106b产生弯曲，经由两根扭杆105a和105b向反射镜110施加驱动力，使得反射镜绕第一轴摆动。第一驱动部150受控制器200控制。
[0047]同时,在第一驱动部150中，分别对设于两条梁106a和106b上的两个压电部件16并行地施加电压(驱动电压)后，该两个压电部件16发生变形，两条梁106a和106b产生弯曲，经由两根扭杆105a和105b向反射镜110施加驱动力，使得反射镜110绕第一轴摆动。
[0048]在此，通过控制器200并行(例如同时)地对设于第一驱动部150中的各条梁上的两个压电部件15和16施加相位相反的正弦波电压，从而反射镜110便能够以良好的效率，按照该正弦波电压的周期，绕第一轴振动。
[0049]在此，设定正弦波电压的频率约为20kHz (各扭杆的共振频率)，利用各扭杆的扭转引起的机械共振，使得反射镜110大约以20kHz振动。从反射镜110的振动中心开始的最大摆动角度约为±15度。
[0050]第二驱动部250具有以下各部:反复连续部210a，例如其一端连接第一矩形框部107的-Z—侧且+X—侧的角部，包含反复地连在一起的多个(例如八个)梁108a;反复连续部210b，例如其一端连接第一矩形框部107的+Z—侧且-X—侧的角部，包含反复地连在一起的多个(例如八个)梁108b ;八个第二压电部件，分别设置在反复连续部210a的八个梁108a的+Y —侧的面上；另外八个第二压电部件，分别设置在反复连续部210a的八个梁108b的+Y—侧的面上；第二矩形框部209，与两个反复连续部210a和210b的另一端上的内部边缘部连接。
[0051]在此，反射镜110的中心与第二矩形框部109的一致。各反复连续部的八条梁具有形状和大小相同且以第一轴方向为长边方向的矩形板形状。第二压电部件的第一轴方向(长边方向)的长度比设有该第二压电部件的梁的第一轴方向上的长度稍短。
[0052]在第二驱动部250中，各反复连续部上设有的八个第二压电部件中，从位于最+X一侧或最-X —侧一端的第二压电部件开始位于奇数位置的四个(第一、第三、第五、第七)第二压电部件11上被并行地施加电压后，该四个第二压电部件11以及设有该第四个压电部件的四条梁朝绕第二轴相同方向弯曲，从而反射镜110绕第二轴摆动。
[0053]另外，在第二驱动部250中，各反复连续部上设有的八个第二压电部件中，从位于最+X —侧或最-X —侧一端的第二压电部件开始位于偶数位置的四个(第二、第四、第六、第八)第二压电部件12上被并列施加电压后，该四个第二压电部件12以及设有该第四个压电部件的四条梁绕第二轴朝相同方向弯曲，反射镜110绕第二轴摆动。
[0054]以下出于方便，将各反复连续部中四个位于奇数位置第二压电部件11统称为压电部件组P1，并将各反复连续部中四个位于偶数位置第二压电部件12统称为压电部件组P2。
[0055]分别并行(例如同时)地对设于各反复连续部中的两组压电部件组Pl和P2施加锯齿波电压以及逆锯齿波电压，使得反复连续部中相邻的两条梁向相反方向绕第二轴弯曲，并积累各条梁的弯曲量，从而使得反射镜110能够以良好的效率(低电压大摆动角度)，按照该锯齿波电压的周期，在第二轴周围振动(参见图4)。
[0056]在此的锯齿波电压是指具有随着时间变化而逐渐上升、达到峰值后急速下降的波形的电压。逆锯齿波电压是指具有随着时间变化而急速上升、达到顶峰后逐渐下降的波形的电压。
[0057]其结果，构成包含第一驱动部150和第二驱动部250在内、用来独立地驱动反射镜110分别绕第一轴和第二轴摆动的驱动装置的支持部。即反射镜110受到该支持部支持。
[0058]第一驱动部150和第二驱动部250中各压电部件由作为压电材料的例如PZT(锆钛酸铝)形成。在分极方向对压电部件施加电压后，压电部件发生与被施加的电压大小成比例的变形(伸缩)，极产生逆压电效应。另外，对压电部件施加作用力，压电部件响应该作用力，发生分极方向的电压，即所谓压电效应。
[0059]在此，描述一例以硅基板的一个侧面(例如+Y—侧的面)上设置压电部件，但是为了提高导线的布置或压电部件制作的自由度，也可以仅设置在硅基板的另一侧面(例如-Y—侧的面)上，或者在硅基板的两侧侧面上均设置压电部件。无论在那一种情况下，形成这些压电部件或电极基本上与制作半导体相当，有望通过大量生产来降低成本。
[0060]在此，光入射在第一轴周围振动的反射镜110后，反射光在第一轴周围扫描(偏转扫描)。光入射在第二轴周围振动的反射镜110后，反射光在第二轴周围扫描(偏转扫描)。这样，通过入射反射镜110的光在第一轴周围直线扫描，且其扫描线在第二轴周围扫描，即通过进行光栅扫描，有望使得被扫描面上形成的图像更加精致，改善画面内的均一程度。
[0061]具体来说，第一驱动部150利用各扭杆的机械共振尽量以较少能量高频振动反射镜110，且第二驱动部250以非共振低频(例如几十Hz)振动反射镜，从而实现光栅扫描。
[0062]但是在这种情况下，各个第二压电部件的位移量小于各个第一压电部件的位移量。
[0063]对此如上所述，通过第二驱动部250中分别设于各反复连续部的八个梁上的八个第二压电部件的并列动作，来增加位移量。
[0064]本实施方式为了实行光栅扫描，用周期相同的锯齿波电压以及逆锯齿波电压作为施加于设于各反复连续部的压电部件组Pl和P2上的驱动电压。
[0065]在这种情况下，优选反射镜110绕第二轴的摆动速度，即反射镜110的摆动角度(偏转角度)相对于时间的变化具有如图3A所示的直线性。也就是说，优选反射镜110绕第二轴摆动的摆动速度不发生变动。换言之，优选第二驱动部250对绕第二轴摆动的驱动为线形驱动。
[0066]但是，在反射镜110受到第二驱动部250的驱动而在第二轴周围进行的偏摆动作中发生、且取决于包含反射镜110以及第一驱动部150在内的系统的重量以及各个反复连续部的梁的刚性等固有机械共振的振动成分将传到反射镜110上。换言之，驱动反射镜110以及第一驱动部150绕第二轴摆动的第二驱动部250具有固有的机械共振的共振频率。这样，反射镜110的摆动角度便会随着时间产生起伏(参见图3B)。即反射镜110的摆动速度发生变动。其结果为妨碍直线性光扫描，进而可能引起在被扫描面形成的图像上产生亮度不均以及变形等画质下降。
[0067]对此，在本实施方式中，将分别施加于设于各反复连续部的两组压电部件组Pl和P2的具有相同周期的锯齿波电压和逆锯齿波电压的相位互相偏离一偏离量P (参见图4)。并且使得施加于压电部件组Pl和压电部件组P2的锯齿波电压和逆锯齿波电压各自的最大值(振幅值)Vlmax和V2max互相不等。
[0068]也就是说，本实施方式如图4和图5所示，分别对压电部件组Pl和P2并行(例如同时)且单独地施加两个驱动电压，该两个驱动电压是互相之间相位偏离且振幅不同的锯齿波电压和逆锯齿波电压，即具有非相似波形的两个电压，用来抵消设于各反复连续部的压电部件组Pl的四个第二压电部件变形引起的机械共振的振动成分和设于各反复连续部的压电部件组P2的四个第二压电部件变形引起的机械共振的振动成分，从而大幅度减小各反复连续部的机械共振的振动成分。
[0069]这样，对于受到第二驱动部250绕第二轴摆动的非线性驱动而实现的Z轴方向(副扫描方向)的光扫描，可通过对两组压电部件组Pl和P2施加相位以及振幅不同的电压，抑制反射镜110摆动速度(反射镜摆动角度的时间变化)的变动。也就是说，能够改善反射镜110绕第二轴摆动的摆动速度的线形性。从而抑制图像上发生的副扫描方向上的亮度不均和变形，在被扫描面上形成高画质图像。
[0070]进而，对于光偏转器100的制造工序中发生的加工误差和压电部件的位置偏离，也能够通过对两组压电部件组Pl和P2施加(调整)不同的最大电压，补偿加工误差和位置偏离，改善副扫描方向的扫描均一性，提高光偏转器100的制造收益率。
[0071]控制器200根据用来检测反射镜110的摆动角度(偏转角度)的传感器发送的检测结果，生成用于获得与反射镜100的摆动角度以及各激光二极管的发光时间同步的同步信号，并向LD控制部50输出。如以下将要叙述的，控制器200控制光偏转器100的第二驱动部250。
[0072]也就是说，控制器200在向设于各反复连续部的压电部件组Pl的各压电部件施加波形a的驱动电压(锯齿波电压)的同时，还向设于各反复连续部的压电部件组P2的各压电部件施加波形b的驱动电压(逆锯齿波电压)(参见图4和图5)。在此，波形a和b的频率约为60Hz。但出于各反复连续部中机械共振的共振频率的关系，也可以将频率移动几个Hz0
[0073]这样，通过对设于各反复连续部的两个压电部件组Pl和P2并行地分别施加波形a和波形b的驱动电压，各反复连续部的八条梁发生弯曲，反射镜在第二轴周围振动。这样，在绕第二轴的非线形驱动下实行Z轴方向(副扫描方向)的光扫描。
[0074]此时，如图4和图5所示，波形a和b的相位互相偏离，通过调整相位偏离量(相位差)，能够在一定程度上减小非线形驱动的副扫描方向上扫描速度的不均(偏差)。
[0075]图4显示波形a和波形b,其中波形b的最大值(振幅值)大于波形a的最大值(振幅值)。图5显示波形a和波形b，其中波形a的最大值(振幅值)大于波形b的最大值(振幅值)。
[0076]在此，通过调整压电部件组Pl和P2上施加的驱动电压最大值Vlmax和V2max，能够进一步减少经过上述相位调整后依然存在的副扫描方向上的扫描速度不均，进一步改善光扫描的直线性。
[0077]通过调整压电部件组Pl和P2上施加的驱动电压的相位差和最大值，能够改善反射镜110绕第二轴摆动的摆动角度随时间变化(摆动速度)的线形性。其理由在于，如图2所示，各反复连续部中相邻的两条梁在平行于YZ平面的平面上不是完全对称的。也就是说，为了稳定动作虽然将各反复连续部中相邻的两条梁设计成能够确保对称性，而实际上却无法做到完全对称。对于相邻的两条梁之间存在的微小的非对称性，可以通过调整分别施加在压电部件组Pl和P2上的两个驱动电压，来抑制第二驱动部250引起的机械共振。
[0078]以下详述一例对施加在设于反复连续部的压电部件组Pl和P2上驱动电压进行调整的调整方法(光偏转装置1000的调整方法)。该调整在例如投影装置10的制造、出货、维修等时人为(例如操作者)实行。
[0079]首先，如图6所示，并行地在两组压电部件组Pl和P2上分别施加具有相同周期、相同占空比且相同振幅(最大值Vlmax)的波形a的锯齿波电压以及波形b的逆锯齿波电压，使得第二驱动部250动作，反射镜110在第二轴周围振动。而后，用激光照射在第二轴周围振动的反射镜110，该激光便在第二轴周围发生偏转。在此，使波形a和波形b互相偏离，例如用位置检测元件(PSD)监视副扫描方向上的扫描速度，求出改善该扫描速度(反射镜110的摆动速度)均一性的相位偏离量(相位差)。锯齿波电压的占空比表示电压上升所要时间与周期的比率。逆锯齿波电压的占空比表示电压下降所要时间与周期的比率。
[0080]在存储器300中保存求出的相位偏离量P。将波形a和波形b的周期、振幅(最大值)以及占空比的值设定为能够使得反射镜110绕第二轴摆动的摆动角度达到基本上恰当的值。
[0081]而后，固定波形a的最大值Vlmax,改变波形b的最大值V2max,调整V2max,使得扫描速度(反射镜110的摆动速度)变得均一。此时，与相位偏离量相同，将扫描速度的均一性为最佳时的最大电压比(振幅比)=V2max/Vlmax保存到存储器300中。
[0082]为在被扫描面上形成图像而驱动反射镜110时，控制器200从存储器300读取相位偏离量P以及最大电压比V2maX/VlmaX，并行地分别对设于各反复连续部的压电部件组Pl和P2施加满足该相位偏离量以及最大电压比的驱动电压，从而驱动反射镜110绕第二轴摆动。
[0083]具体为，存储器300中保存施加于反复连续部的两个压电部件组Pl和P2之中的一方的电压的波形(周期及振幅)、最大电压比V2max/VlmaS以及相位差P。控制器200根据这些值求出对两个压电部件组Pl和P2之中的另一方施加的电压的波形。
[0084]在此，固定Vlmax，调整V2max，且在存储器300中保存最大电压比，但是也可以固定V2max，调整Vlmax，且在存储器300中保存最大电压比。
[0085]此外，还可以同时调整Vlmax和V2max双方，并将Vlmax和V2max的调整值保存到存储器300中供需要时读取。在这种情况下，存储器300中还进一步保存施加在两个压电部件组Pl和P2上的电压的周期以及相位差P，从而控制器200可以根据这些值以及Vlmax、V2max (各自的调整值，求出施加到两组压电部件组Pl和P2上的电压波形。
[0086]进而还可以用Vlmax/V2max作为最大电压比。
[0087]根据上述可知，经过调整的波形a和波形b是周期和占空比相同但振幅不同的非相似波形(参见图4和图5)。
[0088]图7A显示在并行地对压电部件组Pl和P2分别施加相同周期、相同振幅、且相同占空比即波形相似的锯齿波电压和逆锯齿波电压时位置检测元件PSD输出的检测信号。从图7A可知,副扫描方向的扫描速度(反射镜110绕第二轴摆动的摆动速度)未能保持一定(均一)。
[0089]另一方面，图7B显示在对压电部件组Pl和P2分别施加具有经过上述调整后的波形a和b的驱动电压时位置检测兀件PSD输出的检测信号。从图7B可知，副扫描方向的扫描速度(反射镜110绕第二轴摆动的摆动速度)保持一定(均一)。
[0090]上述本实施方式的光偏转装置1000具备具有反射面的反射镜110和用来保持该反射镜110的支持部，该支持部具有包含反复连续的多条(例如八条)梁的反复连续部、以及分别设于该多条梁上的多个(例如八个)第二压电部件，而且包含用来驱动反射镜110绕第二轴摆动的第二驱动部250 (驱动部)，并行地(例如同时)对分别设于相邻的两条梁上的两个第二压电部件11和12施加具有非相似波形的两个驱动电压。
[0091]此时，驱动部的结构即便存在微小的非对称性，本实施方式也能够充分抑制该非对称性弓I起发生的机械共振的振动成分。
[0092]其结果，光偏转装置1000中即便驱动部的结构存在非对称性，本实施方式也能够抑制反射镜摆动速度的变动。
[0093]另一方面，在如专利文献I公开的光偏转器的驱动装置中，并行地对反复连续部中相邻的两条梁上两个压电部件分别以逆相位施加两个波形相似的电压时，该反复连续部的结构中如果存在即便是微小的非对称性，也难以充分抑制该非对称性引起发生的机械共振的振动成分，因而难以抑制反射镜摆动速度发生变动。
[0094]对此，本实施方式设定的上述两个驱动电压具有的波形可用来抑制反射镜110绕第二轴摆动的摆动速度发生变动，使得反射镜110的摆动角度(偏转角度)呈直线性变化。
[0095]具体为，所述两个驱动电压中的一方为锯齿波电压，另一方为具有与该锯齿波电压周期相同但相位偏离的逆锯齿波电压，为此，能够在一定程度上抑制因反复连续部结构中存在的微小的非对称性所引起发生的机械共振的振动成分，使得反射镜I1的摆动角度基本上线形变化。
[0096]进而，设定上述两个驱动电压振幅不同，从而充分抑制因反复连续部的结构中存在的微小的非对称性所引起发生的机械共振的振动成分，使得反射镜110的摆动角度基本上线形变化。
[0097]上述支持部包含连接第二驱动部250、用于驱动反射镜110绕第一轴摆动的第一驱动部150，该第一轴垂直于第二轴。在这种情况下，第一驱动部150可用来驱动反射镜110在第一轴周围振动，第二驱动部250可用来驱动反射镜110在第二轴周围振动。这样，利用第一驱动部150以及第二驱动部250驱动反射镜110作偏转动作，在被扫描面上进行二维光扫描。这种光偏转器相比于例如组合两台具有只能绕一根轴摆动的光偏转器，更加有利于小型化和低成本化。
[0098]第一驱动器150具有以下部件:两根扭杆105a和105b，其一端连接反射镜110，并在第一轴方向上延伸，两条梁106a和106b，连接两根扭杆105a和105b的另一端；以及，两个压电部件15和16，分别设于两条梁上。在这种情况下，利用各扭杆的共振频率(机械共振)，以低电力消耗产生大摆动角度振动。
[0099]投影装置10包含三个激光二极管LDl?LD3，并具备光源装置5和光偏转装置1000，该光源装置5用来发射经过基于图像信息调制的激光，该光偏转装置1000用来偏转该光源装置5发射的光，使该光射往被扫描面。此时，经过基于图像信息调制的光能够稳定地扫描被扫描面，在被扫描面上形成高质量的图像。换言之，通过获得均等的反射镜110绕第二轴摆动的摆动速度，能够简化结构，抑制亮度不均或变形的发生，形成高质量图像。
[0100]另一方面，专利文献2 (JP特开2011-107505号公报)公开的二维扫描驱动装置用下述方式来保证光栅扫描的扫描速度均一'I"生。
[0101]即在通常的二维光扫描时，副扫描方向的非共振驱动的高频和扫描驱动装置在副扫描方向的结构所带来的共振频率发生干涉，在副扫描方向上发生波动现象，使得副扫描方向上无法获得均一的扫描。为此，设置用来检测光扫描速度的检测装置，生成速度检测信号。根据该速度检测信号，向扫描驱动装置反馈，用来改善副扫描方向的扫描速度不均一性。
[0102]但是，该二维扫描驱动装置需要另外增加用来检测光扫描的速度信号的传感机构，而这将招致装置结构复杂，使装置大型化。而且，在二维扫描时，主扫描方向的信号和副扫描方向的信号难免发生混杂，而用来避免信号混杂的处理不仅会进一步增加装置的负担，而且又无法完全消除信号混杂。进而，还需要精密调整技术，用以优化这些条件，而这必将导致成本上升。
[0103]对此，本实施方式的光偏转装置1000能够确保在非共振驱动的副扫描方向上获得均一的扫描速度，形成亮度均等且没有变形的高质量图像，而不需要另外增设传感机构来进行复杂的信号处理。换言之，本实施方式用简单的结构和控制以及低成本获得副扫描方向上均一的扫描速度。
[0104]以下用其它例子描述调整压电部件组Pl和P2上施加的驱动电压的调整方法(光偏转装置1000的调整方法)。该调整在例如投影装置10制造或出货或维修时人为(例如作业者)进行。
[0105]首先，分别在两个压电部件组Pl和P2上并行施加如图6所示的具有相同周期、相同占空比以及相同振幅(最大值)的波形a的锯齿形电压和波形b的逆锯齿形电压，使第二驱动部250动作，驱动反射镜110在第二轴周围振动。而后，用激光照射在第二轴周围振动的反射镜110，该激光绕第二轴发生偏转。此时，一边使得波形a和波形b的相位互相偏离，一边用例如用位置检测元件(PSD)监测副扫描方向的扫描速度，求出能够改善扫描速度均一性的相位差。
[0106]而后，将求出的相位差P保存到存储器300中。将波形a和波形b的周期、振幅(最大值)以及占空比的值大致设定为能够使得反射镜110绕第二轴摆动的摆动角度成为恰当的值。
[0107]在此,波形a为图8A所不的锯齿波的一个周期可分为用于光栅扫描的随着时间电压值逐渐上升的期间(上升期间)和随着时间电压值急剧下降的期间(下降期间)。波形b为图SB所示的逆锯齿波，一个周期可分为用于光栅扫描的随着时间电压值逐渐下降的期间(下降期间)和随着时间电压值急剧上升的期间(上升期间)。
[0108]也就是说，对于波形a，一个周期的时间Ta可分为用于光栅扫描的上升期间Tal和返回的下降时间Ta2。在此，设定一个周期中光栅扫描所占的时间比(占空比)为对称系数Sa，则对称系数Sa = Tal/Ta0同样，对于波形b，一个周期的时间Tb可分为用于光栅扫描的上升期间Tbl和返回的下降时间Tb2。在此，设定一个周期中光栅扫描所占的时间比(占空比)为对称系数Sb，则对称系数Sb = Tbl/Tb。
[0109]在通常情况下，驱动时设定波形a的对称系数Sa和波形b的对称系数Sb相同，但是在经过上述相位差的调整后副扫描方向的扫描速度不均依然未能消除时，可以通过进一步的调整，使对称系数Sa和对称系数Sb稍微互相偏离，以进一步减小副扫描方向的扫描速度不均，获得更好的直线性光扫描。
[0110]其理由与上述通过调整最大电压值来获得均一扫描速度的理由相同，在于图2所示的光偏转器100的各反复连续部中相邻的两条梁不完全对称。而对于微小的非对称性，可以通过调整设于各反复连续部的两个压电部件组Pl和P2上施加的电压，来获得被引起的机械共振的抑制效果。
[0111]通过调整波形a的对称系数Sa和波形b的对称系数Sb，即便光偏转器100的制造工序中发生微量的加工误差或压电部件位置偏离，也能够使由此引起的扫描速度不均得到补偿。
[0112]具体为，如图9所示，固定压电部件组Pl上施加的驱动电压波形a的对称系数Sa，并改变压电部件组P2上施加的驱动电压波形b的对称系数Sb，调整Sb，获得均一的副扫描方向的扫描速度(反射镜110绕第二轴的摆动速度)。而后，与相位偏差量相同，将扫描速度均一性最佳时的波形b'的对称系数Sb' =Tb2' /Tb以及Sb'与对称系数Sa的比即对称系数比Sb' /Sa保存到存储器300中。
[0113]驱动反射镜110在被扫描面上形成图像时，控制器200从存储器300中读取相位偏差量以及对称系数比Sb' /Sa，将满足该相位偏差量和对称系数比Sb' /Sa的两个驱动电压分别施加于压电部件组Pl和P2，驱动反射镜110绕第二轴摆动。
[0114]具体如下，存储器300中保存各反复连续部的两个压电部件组Pl和P2中一方被施加的电压的波形(周期以及振幅)、该两个压电部件组Pl和P2被施加的电压的对称系数比Sb' /Sa、以及相位差p。控制器200根据这些数据求出对压电部件组Pl和P2的另一方施加的电压波形。
[0115]除了如上所述的固定Sa而调整Sb并在存储器300中保存对称系数比的方法以夕卜，还可以采用固定Sb而调整Sa并在存储器300中保存对称系数比的方法。进而，还可以调整Sa和Sb双方并将Sa和Sb的调整值分别保存在存储器300中，以供读取。在这种情况下，存储器300中还需要进一步保存施加于两个压电部件组Pl和P2的电压上的周期(相同的周期)以及相位差P，从而控制器200根据这些数据以及Sa和Sb的调整值，求出在两个压电部件组Pl和P2上施加的电压波形。
[0116]也可以用对称系数比Sa' /Sb取代对称系数比Sb' /Sa0
[0117]在上述实施方式描述的投影装置中，光偏转装置1000偏转由三个激光二极管发射的对应于三原色RGB的三束激光的合成光，用以对被扫描面进行二维扫描，形成彩色图像。但是本发明的投影装置并不受此限制，例如投影装置的光偏转装置1000还可以偏转由一个激光二极管发射的一束激光，用来对被扫描面进行二维扫描，形成黑白图像。
[0118]关于具有包含第一驱动部150以及第二驱动部250在内的驱动装置的支持部，其结构也不受上述实施方式的描述限制，可以适当更改。例如，上述实施方式的驱动装置用来驱动反射镜绕两根互相垂直的轴(第一轴和第二轴)独立摆动，但是，也可以例如仅驱动反射镜绕一根轴摆动。具体如图10所示，本发明同样适用于以非共振驱动的一维光扫描用的光偏转器。图10中的驱动部具有与第二驱动部250相同的结构。在这种情况下，也可以组合两台光偏转装置，使得两个反射镜分别绕相互垂直的两根轴摆动。另外，例如可使得第一驱动部具有与第二驱动部相同的结构。反之，也可以使得第二驱动部具有与第一驱动部相同的结构。
[0119]上述实施方式用投影装置10作为一例图像形成装置，但是本发明并不受此限制，还可以用例如打印机、复印机等作为图像形成装置。具体如图10所示，用经过一维扫描用的光偏转装置偏转的激光扫描作为像载置体的感光鼓表面，形成静电潜像，而后使得调色剂附着于该静电潜像进行显影，进而将调色剂图像转印到记录媒体上形成图像。
[0120]上述实施方式在作为图像形成装置的投影装置10中设置光偏转装置1000，但是本发明并不受此限制，例如在如图11所示的作为图像形成装置的平视显示器7中也可以设置光偏转装置1000。平视显示器7通常搭载于车辆、飞机、船舶等设备中。
[0121 ] 具体例如如图11所示，平视显示器7具备微镜阵列60和半透明部件70 (例如组合器(conbiner))，其中，微镜阵列60包含被设置在经过光偏转装置偏转的激光光路上且沿着XZ平面二维布置的多个微镜60a，半透明部件70被设置在经过该多个微镜阵列60的激光光路上。在这种情况下，受到光偏转装置1000的偏转,激光绕第一轴以及第二轴摆动，随着激光偏转动作，激光对微镜阵列60进行二维扫描，从而微镜阵列60上形成图像。而后，经过微镜阵列60的图像入射半透明部件70，形成经过放大的该图像光的虚像。换言之，观察者能够通过视觉认知经过半透明部件70放大了的图像光的虚像。此时，通过微镜阵列60，图像光扩散，因而有望减小所谓激光像斑。
[0122]除了微镜阵列60以外，也可以使用其他可以让光透射的部件(例如透射屏幕)。另外还可以例如在微镜阵列、透射屏幕等光透射部件和半透明部件之间的光路上设置如凹面镜、平面镜等反射镜。再者，还可以用例如车辆的玻璃窗来取代半透明部件。
[0123]在与平视显示器7具有相同结构的头盔式显示器中设置光偏转装置1000。
[0124]上述实施方式中波形a和波形b之间的相位差被设为O以外的值，但是也可以设为O。
[0125]上述实施方式中波形a的周期和波形b的周期相等，但也可以用不相等的周期。
[0126]上述实施方式中施加于压电部件的驱动电压波形为正弦波、锯齿波、以及逆锯齿波，但是本发明并不受此限制，关键是使用是周期性波形。尤其对于施加于相邻的两个第二压电部件的驱动电压，优选将该驱动电压的波形设定为能够抑制反射镜110绕第二轴摆动速度的变动。
[0127]允许适当改变上述实施方式中构成光偏转器100的各部的设置、大小、数量、材质等。例如在第一驱动部150中，扭杆的一端连接反射镜110，另一端连接梁，但对本发明来说，关键在于扭杆的一部分与反射镜连接，另一部分连接梁。
[0128]允许适当改变上述实施方式中的光源装置5的构成。例如光源装置5具有三个各自对应三原色的激光二极管，但也可以具有一个或四个以上的激光二极管。在这种情况下，还可以根据激光二极管的数量来改变准直镜以及二向分色镜的数量(包含数量O)。
[0129]在上述实施方式中用激光二极管(侧面发光激光)作为光源，但是本发明并不受此限制，还可以使用例如面发光激光，进而可以使用激光以外的光源。
[0130]上述实施方式中，投影装置10具有图像处理部，但对于本发明来说，图像处理部并不是必备的。
【权利要求】
1.一种光偏转装置，其中具备具有反射面的反射镜、以及用于支持该反射镜的支持部，该支持部具有反复地连在一起的多个第二梁、以及分别设置于该多个第二梁上的多个第二压电部件，还包含用来驱动所述反射镜绕第二轴摆动的第二驱动部，用以偏转入射所述反射面的光的所述光偏转装置的特征在于， 并行地对两个相邻的分别设于所述第二梁上的所述第二压电部件施加具有非相似波形的两个电压。
2.根据权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述两个所述电压的波形被设定为能够抑制所述反射镜绕所述第二轴摆动的摆动速度的变动。
3.根据权利要求1或2所述的光偏转装置，其特征在于，所述两个电压之中一方的波形为锯齿波，另一方的波形为逆锯齿波，该锯齿波和该逆锯齿波周期相等但相位互相偏离。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光偏转装置，其特征在于，所述两个电压的振幅不同。
5.根据权利要求4所述的光偏转装置，其特征在于，根据预先保存的所述两个电压的振幅之比以及该两个电压之中一方的波形，求出所述两个电压之中的另一方的波形。
6.根据权利要求4所述的光偏转装置，其特征在于，根据预先保存的所述两个电压的振幅，求出该两个电压的波形。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的光偏转装置，其特征在于，所述两个电压的占空比不同。
8.根据权利要求7所述的光偏转装置，其特征在于，根据预先保存的所述两个电压的占空比以及该两个电压之中一方的波形，求出所述两个电压之中的另一方的波形。
9.根据权利要求7所述的光偏转装置，其特征在于，根据预先保存的所述两个电压的占空比，求出所述两个电压的波形。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的光偏转装置，其特征在于，所述支持部进一步包含第一驱动部，该第一驱动部连接所述第二驱动部，用于驱动所述反射镜绕第一轴摆动，该第一轴垂直于所述第二轴。
11.根据权利要求10所述的光偏转装置，其特征在于，所述第一驱动部具有其中一部分连接所述反射镜并沿着所述第一轴延伸的扭杆、其中一部分连接所述扭杆的第一梁、以及设于所述第一梁上的第一压电部件。
12.—种图像形成装置，其根据图像信息用经过调制的光扫描被扫描面以形成图像，其中具备: 光源装置，包含光源，并发射所述光；以及， 光偏转装置，用于偏转该光源装置发射的光，使该光射往所述被扫描面， 用权利要求1至11中任意一项所述的光偏转装置作为所述光偏转装置使。
13.根据权利要求12所述的图像形成装置，所述被扫描面是能够让经过所述光偏转器偏转的光透射的部件的表面。
14.一种车辆，其中具备权利要求12或13所述的图像形成装置。
15.一种光偏转装置的控制方法，该光偏转装置中具备具有反射面的反射镜、以及用于支持该反射镜的支持部，该支持部具有反复地连在一起的多个第二梁、以及分别设置于该多个第二梁上的多个第二压电部件，还包含用来驱动所述反射镜绕第二轴摆动的第二驱动部，用以偏转入射所述反射面的光，所述控制方法中包含并行地对两个相邻的分别设于所述第二梁上的所述第二压电部件施加具有非相似波形的两个电压的工序。
16.根据权利要求15所述的光偏转装置的控制方法，其特征在于，所述两个所述电压的波形被设定为能够抑制所述反射镜绕所述第二轴摆动的摆动速度的变动。
17.一种光偏转装置的调整方法，该光偏转装置具备具有反射面的反射镜、以及用于支持该反射镜的支持部，该支持部具有反复地连在一起的多个第二梁、以及分别设置于该多个第二梁上的多个第二压电部件，还包含用来驱动所述反射镜绕第二轴摆动的第二驱动部，用以偏转入射所述反射面的光，所述调整方法包含以下工序: 并行地对两个相邻的分别设于所述第二梁上的所述第二压电部件施加具有非相似波形的两个电压； 调整所述两个电压之中的至少一方的振幅，用以抑制所述反射镜绕所述第二轴摆动的摆动速度的变动；以及， 保存经过调整的所述振幅或者基于该振幅的值。
18.一种光偏转装置的调整方法，该光偏转装置具备具有反射面的反射镜、以及用于支持该反射镜的支持部，该支持部具有反复地连在一起的多个第二梁、以及分别设置于该多个第二梁上的多个第二压电部件，还包含用来驱动所述反射镜绕第二轴摆动的第二驱动部，用以偏转入射所述反射面的光，所述调整方法包含以下工序: 并行地对两个相邻的分别设于所述第二梁上的所述第二压电部件施加两个具有非相似波形的电压； 调整所述两个电压之中的至少一方的占空比，用以抑制所述反射镜绕所述第二轴摆动的摆动速度的变动；以及， 保存经过调整的所述占空比或者基于该占空比的值。
19.根据权利要求17或18所述的光偏转装置的调整方法，其特征在于，进一步包含以下工序: 调整所述两个电压之间的相位差，用以抑制所述反射镜绕所述第二轴摆动的摆动速度的变动；以及， 保存经过调整的相位差。
【文档编号】G02B26/08GK104459995SQ201410443147
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】桥口强, 北泽智文, 赤沼悟一 申请人:株式会社理光