专利名称：光偏转器的驱动器及其设定方法
技术领域：
本发明涉及用于驱动光偏转器的驱动器和设定其驱动电压的方法。
背景技术：
现有技术的二维光偏转器包括反射镜；可动框，该可动框包围该反射镜以通过一对扭力杆来支承该反射镜；内部压电致动器，该内部压电致动器固定在该可动框与扭力杆之间并且用作悬臂，用于通过扭力杆使反射镜关于反射镜的X轴来摇摆；支承体，该支承体包围该可动框；以及外部压电致动器，该外部压电致动器固定在该支承体与可动框之间并且用作悬臂，用于通过该可动框使反射镜关于反射镜的垂直于X轴的Y轴来摇摆(参见JP2009-223165A)。一般地，在光学扫描仪中，反射镜关于X轴摇摆以便在诸如15kHz的高频率下水平偏转，同时反射镜关于Y轴摇摆以便在诸如60Hz的高频率下竖直偏转。在所描述的现有技术的二维光偏转器中，由于内部压电致动器通过扭力杆来摇摆反射镜，所以内部压电致动器被同步正弦波驱动电压所驱动。另一方面，由于外部压电致动器不用扭力杆来摇摆反射镜，所以外部压电致动器被同步锯齿形驱动电压所驱动。更具体地，外部压电致动器在每个致动器处折返或者蜿蜒前进(meander)，并且第一组外部压电致动器的和与第一组外部压电致动器交替的第二组外部压电致动器的分别用两个同步锯齿形驱动电压来驱动。然而，当第一组外部压电致动器和第二组外部压电致动器被这两个同步锯齿形驱动电压驱动时，同步的锯齿形驱动电压除了包括它们的基频还包括谐波频率分量。因此，即使当同步锯齿形驱动电压的基频小于依赖外部压电致动器的结构的反射镜关于Y轴的机械振动系统的固有频率，上述的共振频率分量之一也将会与固有频率之一重合或者接近固有频率之一。在此情况下，驱动电压的共振频率分量将与反射镜关于Y轴的机械振动系统的这种固有频率发生共振，从而高频振动将叠加到反射镜关于Y轴的摇摆上。为了避免反射镜的高频振动，一种途径是使固有频率远大于同步锯齿形驱动电压的基频。然而在此情况下，由于包括外部压电致动器的反射镜的机械振动系统硬化，所以很难以更大的偏转角来摇摆反射镜。另一个途径是取代同步锯齿形驱动电压而使用同步正弦驱动电压，其频率远大于反射镜关于Y轴的机械振动系统的固有频率。然而在此情况下，同步正弦驱动电压的一个时段内的线性偏转时段(其中偏转角线性地改变)变得太小，即，有效扫描时段变得太小，因此在诸如投影仪的图像显示设备中使用这种光偏转器是不实际的。
发明内容
本发明寻求解决上述问题中的一个或者更多个。根据本发明的光偏转器包括反射镜；可动框，所述可动框用于支承所述反射镜；支承体，所述支承体包围所述可动框；以及用作悬臂的第一组压电致动器和用作悬臂的与第一组压电致动器交替的第二组压电致动器，这些压电致动器在每个致动器处折返并且从所述支承体连接到所述可动框。每个压电致动器都与所述反射镜的一个轴平行。驱动器生成具有第一锯齿波的第一驱动电压并且将所述第一驱动电压施加到第一组压电致动器。该驱动器生成具有与第一锯齿波相位相反的第二锯齿波的第二驱动电压并且将第二驱动电压施加到第二组压电致动器。第一锯齿波和第二锯齿波之间的相位差为预定值，以抑制取决于所述压电致动器的、所述反射镜关于其轴的机械振动系统的固有频率。根据本发明，由于使用了同步锯齿波，所以可线性地改变偏转角达更长的时段，从而根据本发明的光偏转器可应用于诸如投影仪的图像显示设备。另外，可抑制第一驱动电压和第二驱动电压的谐波频率分量与反射镜的机械振动系统的固有频率分量的共振。另外，本发明提供了一种设定用于驱动光偏转器的驱动数据的方法，其中，该光偏振器包括反射镜；可动框，所述可动框用于支承所述反射镜；支承体，所述支承体包围所述可动框；以及用作悬臂的第一组压电致动器和用作悬臂的与第一组压电致动器交替的第二组压电致动器，这些压电致动器在每个致动器处折返并且从所述支承体连接到所述可动框，每个压电致动器都与所述反射镜的一个轴平行，为分别用于第一组压电致动器和第二 组压电致动器的第一驱动电压和第二驱动电压公共地设定了时段。接着，指定上升时段与下降时段的比。在此情况下，上升时段和下降时段之和等于用于选择形成具有该上升时段和该下降时段的锯齿波的第一驱动数据的时段。最终，反转并且移位第一驱动数据以获得用于第二组压电致动器的第二驱动数据。第一驱动数据的移位量是与取决于所述压电致动器的、所述反射镜关于其轴的机械振动系统的固有频率的半波长相对应的值。
结合附图，与现有技术相比较，本发明的以上和其它优点和特征将从下面的特定实施方式的描述变得明显，其中图I是例示了根据本发明的用于驱动光偏转器的驱动器的实施方式的图；图2是图I的光偏转器的截面图；图3是说明图I的外部压电致动器的操作的图；图4A、图4B和图4C是用于例示当图I的驱动器应用于现有技术时的驱动电压VY1、Vy2和偏转角A的时序图；图5是试验获得的图I的反射镜的机械振动系统的频谱图；图6是图I的驱动电压Vyi和Vy2的频率特性图；图7是说明作为图I的控制电路的操作的设定外部压电致动器的驱动数据的示例的流程图； 图8A、图8B和图8C是图7的步骤702、706和707中的驱动电压Vyi、驱动电压VY2,和驱动电压Vy2的时序图；图9是用于说明图7的步骤704中的| A小|的时序图；图IOA和图IOB是用于说明图7的流程图中的偏转角A的时序图；图11是说明作为图I的控制电路的操作的外部压电致动器的驱动的流程图。
具体实施方式
图I中例示了根据本发明的用于驱动光偏转器的驱动器的实施方式，在图I中，设置光偏转器10及其驱动器20。光偏转器10包括圆形反射镜I,该圆形反射镜I用于反射入射光；可动框2,该可动框2包围反射镜I以便通过一对扭力杆3a和3b来支承反射镜I ;内部压电致动器4a_l、4a_2、4b_l和4b_2,内部压电致动器固定在可动框2与扭力杆3a和3b之间并且用作悬臂以便通过扭力杆3a和3b使反射镜I关于反射镜I的X轴来摇摆；包围可动框2的支承体5 ;外部压电致动器6a-l、6a_2、6a_3和6a_4,外部压电致动器6b-l、6b-2、6b_3和6b_4固定在支承体5与可动框2之间并且用作悬臂以便通过可动框2使反射镜I关于反射镜的垂直于X轴的Y轴来摇摆；以及位于可动框2上的压电传感器7a和7b。
扭力杆3a和3b沿着X轴排列，并且一端耦接到可动框2的内周，另一端连接到反射镜I的外周。因此，扭力杆3a和3b被内部压电致动器4a-l、4a-2、4b-l和4b-2扭曲以使反射镜I关于X轴来摇摆。内部压电致动器4a_l和4b_l沿着Y轴彼此相对并且夹着扭力杆3a。内部压电致动器4a_l和4b_l —端耦接到可动框2的内周而另一端耦接到扭力杆2a。在此情况下，内部压电致动器4a_l的偏折方向与内部压电致动器4b_l的偏折方向相反。类似地，内部压电致动器4a_2和4b_2沿着Y轴彼此相对并且夹着扭力杆3b。内部压电致动器4a-2和4b-2 —端耦接到可动框2的内周而另一端耦接到扭力杆2b。在此情况下，内部压电致动器4a-2的偏折方向与内部压电致动器4b-2的偏折方向相反。支承体5是围绕可动框2的矩形框架。外部压电致动器 6a_l、6a-2、6a_3、6a_4、6b_l、6b_2、6b_3、6b_4 耦接在支承体 5 的内周与可动框2的外周之间，以使与反射镜I相关联的可动框2关于支承体5来摇摆，即，使反射镜I关于Y轴来摇摆。外部压电致动器6a-l、6a-2、6a_3和6a_4从可动框2串联耦接到支承体5。另外，每个外部压电致动器6a-l、6a_2、6a_3和6a_4都与反射镜I的X轴平行。因此，外部压电致动器6a-l、6a-2、6a_3和6a_4在每个致动器处折返或者从支承体5到可动框2蜿蜓前进，从而可沿着与反射镜I的Y轴垂直的方向改变外部压电致动器6a-l、6a_2、6a_3和6a_4的幅度。类似地，外部压电致动器6b-l、6b-2、6b_3和6b_4从支承体5串联耦接到可动框
2。另外，每个外部压电致动器6b-l、6b-2、6b-3和6b-4都与反射镜I的X轴平行。因此，外部压电致动器6b-l、6b_2、6b_3和6b_4在每个致动器处折返或者从支承体5到可动框2蜿蜓前进，从而可沿着与反射镜I的Y轴垂直的方向改变外部压电致动器6b-l、6b_2、6b_3和6b-4的幅度。压电传感器7a和7b感测反射镜I关于Y轴的偏转角A。光偏转器10上设置有连接到驱动器20的焊盘Pal、Pa2、Pa3> Pa4> Pa5和Pa6，Pbl、Pb2>Pb3、Pb4、Pb5 和 Pb6°焊盘Pal连接到每个内部压电致动器4a_l和4a_2的上电极层207 (参见图2)，焊盘Pa2连接到每个内部压电致动器4a-l和4a-2的下电极层205 (参见图2)。另外，焊盘Pa3连接到每个外部压电致动器6a-l和6a-3的上电极层207 (参见图2)，焊盘Pa4连接到每个内部压电致动器6a-2和6a-4的上电极层207 (参见图2)。此外，焊盘Pa5连接到每个外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3和6a-4的下电极层205(参见图2)。另外，焊盘Pa6连接到压电传感器7a的上电极层207 (参见图2)。另一方面，焊盘Pbl连接到每个内部压电致动器4b_l和4b_2的上电极层207(参见图2)，焊盘Pb2连接到每个内部压电致动器4b-l和4b-2的下电极层205 (参见图2)。另外，焊盘Pb3连接到每个外部压电致动器6b-l和6b-3的上电极层207 (参见图2)，焊盘Pb4连接到每个外部压电致动器6b-2和6b-4的上电极层207 (参见图2)。此外，焊盘Pb5连接到每个外部压电致动器6b-l、6b_2、6a_3和6a_4的下电极层205 (参见图2)。另外,焊盘Pb6连接到压电传感器7b的上电极层207。驱动器20由诸如微计算机的控制电路21构成，包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、输入/输出(I/O)接口等。驱动器20还包括用于存储用于驱动内部压电致动器4a_l和4a_2的上电极层的驱动数据Xa的非易失性存储器221、用于将驱动数据Xa转换为驱动电压Vxa的数模转换器 (DAC) 231，以及用于将驱动电压Vxa施加到焊盘Pal的驱动电路241。驱动器20还包括用于存储用于驱动内部压电致动器4b_l和4b_2的上电极层的驱动数据Xb的非易失性存储器222、用于将驱动数据Xb转换为驱动电压Vxb的数模转换器(DAC) 232，以及用于将驱动电压Vxb施加到焊盘Pbl的驱动电路242。驱动器20还包括用于存储用于驱动内部压电致动器4a-l、4a-2、4b_l和4b_2的下电极层的基准数据Xr的非易失性存储器223、用于将基准数据Xr转换为基准电压Vx,的数模转换器(DAC) 233，以及用于将基准电压Vx,施加到焊盘Pa2和Pb2的驱动电路243。驱动器20还包括用于存储用于驱动外部压电致动器6a-l、6a_3、6b_l和6b_3的上电极层的驱动数据Yl的非易失性存储器224、用于将驱动数据Yl转换为驱动电压Vyi的数模转换器(DAC) 234，以及用于将驱动电压Vyi施加到焊盘Pa3和Pb3的驱动电路244。驱动器20还包括用于存储用于驱动外部压电致动器6a-2、6a_4、6b_2和6b_4的上电极层的驱动数据Y2的非易失性存储器225、用于将驱动数据Y2转换为驱动电压Vy2的数模转换器(DAC) 235，以及用于将驱动电压Vy2施加到焊盘Pa4和Pb4的驱动电路245。驱动器20还包括用于存储用于驱动外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3、6a_4、6b-l、6b-2、6b-3和6b-4的下电极层的基准数据Yr的非易失性存储器226、用于将基准数据Yr转换为基准电压Vft的数模转换器(DAC) 236，以及用于将基准电压Vft施加到焊盘Pa5和Pb5的驱动电路246。驱动器20还包括用于放大来自焊盘Pa6和Pb6的反射镜I的模拟偏转角A的放大器251，以及用于将模拟偏转角A转换为数字偏转角数据的模数转换器(ADC) 252。请注意，外部压电致动器6a_l、6a-2、6a_3和6a_4的数量和外部压电致动器6b_l、6b-2、6b-3和6b-4的数量可以是其它值，如2，6，8，等。下面参照图2来说明光偏转器10的各个元件的结构。在图2中，通过绝缘体上硅(SOI)基板形成了单晶硅支承层201、中间氧化硅层202和非晶娃有源层203。另外，附图标记204表不_■氧化娃层，205表不由Pt、Au等制成的下电极层，206表示锆钛酸铅(PZT)层，207表示由Pt、Au等制成的上电极层，208表示由Al、Ag等制成的金属层，209表示由二氧化硅等制成的硬掩模层。反射镜I由用作振动板的单晶硅支承层201、用作反射器的金属层208以及硬掩模层209制成。可动框2以及扭力杆3a和3b由单晶硅有源层203和二氧化硅层204构成。内部压电致动器4a-l、4a-2、4b_l和4b_2和外部压电致动器6a_l到6a_4和6b_l到6b-4和压电传感器7a和7b由单晶硅有源层203、二氧化硅层204、下电极层205、PZT层206和上电极层207构成。支承体5由单晶硅层201、中间硅层202、单晶硅有源层203、二氧化硅层204和硬掩模层209构成。焊盘Pal、Pa2、Pa3、Pa4、Pa5 和 Pa6、Pbl、Pb2、Pb3、Pb4、Pb5 和 Pb6 由下电极层 205 构成。首先，下面将说明通过使反射镜I关于X轴来摇摆的光偏转或者水平扫描操作。也就是说，预先存储在非易失性存储器221中的基于驱动数据Xa的驱动电压Vxa 以及预先存储在非易失性存储器222中的基于驱动数据Xb的驱动电压Vxb是诸如15kHz的预定频率的正弦形的，并且与存储在非易失性存储器223中的基于基准数据Xr的基准电压的相位对称或相反。结果，内部压电致动器4a-l和4a-2以及内部压电致动器4b_l和4b_2在彼此相反的方向上进行偏折操作，从而扭力杆3a和3b发生扭曲以使反射镜I关于X轴来摇摆。在通过使相反射镜I对于X轴摇摆的光偏转或者水平扫描操作中，驱动电压Vxa的上升和下降定时分别与驱动电压Vxb的上升和下降定时重合，因此，驱动电压Vxa和Vxb可以是彼此同步的。接着，下面来说明通过使反射镜I关于Y轴摇摆的光偏转或者竖直扫描操作。外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3、6a-4、6b-l、6b-2、6b_3和6b_4被划分为奇数组外部压电致动器6a_l和6a-3，6b_l和6b_3以及与奇数组外部压电致动器6a_l和6a_3，6b-l和6b-3交替的偶数组外部压电致动器6a-2和6a_4、6b_2和6b_4。如图3所示,仅仅例示了外部压电致动器6b-l、6b-2、6b_3和6b_4,当奇数组外部压电致动器6a_l和6a_3 ;6b_l和6b_3在一个方向上偏折时,例如,在向下方向上偏折时，偶数组外部压电致动器6a_2和6a_4 ;6b_2和6b_4在另一个方向上偏折，即在向上方向上偏折。另一方面，当奇数组外部压电致动器6a_l和6a_3 ;6b_l和6b_3在向上方向上偏折时，偶数组外部压电致动器6a_2和6a_4 ;6b_2和6b_4在向下方向上偏折。因而，反射镜I发生了摇摆。例如，假定驱动电压Vyi是图4A例示的锯齿形，并且驱动电压Vy2是图4B例示的锯齿形。也就是说，驱动电压Vyi和Vy2是同步的。在此情况下，如果外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3 和 6a_4、6b-l、6b-2、6b_3 和 6h~4 是 30 y m 厚、35mm 长、0. 2mm 宽，则通过实验获得了如图5例示的频率特性。另一方面，图6例示了频率为60Hz的驱动电压Vyi和Vy2的频率特性。因此，如果驱动电压Vyi和Vy2的诸如一阶谐波频率的分量( = 180Hz)的谐波频率分量接近取决于外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3和6a-4、6b-l、6b-2、6b_3和6b_4的、反射镜I关于Y轴的机械振动系统的固有频率f。= f02 = 205Hz，则一阶频率分量将与固有频率f。= f02共振，从而固有频率f。将出现在反射镜I的偏转角A中，如图4C所示。根据本发明，使用了异步锯齿形驱动电压Vyi和Vy2而不是图4A和图4B的同步锯齿形驱动电压Vyi和VY2，从而可补偿驱动电压Vyi和Vy2与固有频率的共振所造成的高次谐波分量。另外，调节驱动电压Vyi和Vy2的幅度，从而可完全补偿上述高次谐波分量。图7是说明作为图I的控制电路21的操作的设定外部压电致动器的驱动数据Vyi和Vy2的示例的流程图。首先，参照步骤701，根据顾客的请求等预先设定驱动电压￥￥1和Vy2的周期T。例如，如果以60Hz的频率进行竖直偏转，则T — 1/60，其中T是周期。接着，参照步骤702，控制电路21的CPU计算取决于外部压电致动器6a-l、6a_2、6a-3和6a-4、6b-l、6b-2、6b-3和6b_4的、反射镜I关于Y轴的机械振动系统的结构的固 有频率f。。在此情况下，由于外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3和6a-4、6b-l、6b-2、6b_3和6b-4可被认为是串联连接的悬臂的分布式恒定系统，从而由于瑞利定律，弹性能量的最大值可能等于动能的最大值，由于共振现象所造成的反射镜I的高频分量f。近似为fc = (1/2 K ) /" (35 X EX t2/33 X p X (LXn)4)其中，E是压电致动器 6a-l、6a-2、6a-3 和 6a-4、6b-l、6b-2、6b_3 和 6b_4 的纵向弹性模量；t 是压电致动器 6a-l、6a-2、6a_3 和 6a-4、6b-l、6b-2、6b_3 和 6b_4 的厚度；p 是压电致动器 6a-l、6a-2、6a-3 和 6a-4、6b-l、6b-2、6b-3 和 6b-4 的密度；L 是压电致动器 6a-l、6a-2、6a-3 和 6a-4、6b-l、6b-2、6b-3 和 6b-4 的长度；n 是压电致动器 6a-l、6a-2、6a-3 和 6a-4、6b-l、6b-2、6b-3 和 6b-4 的数量。即使在此情况下，例如当外部压电致动器6a-l、6a-2、6a_3和6a-4、6b-l、6b_2、6b-3和6b-4是30 ii m厚、35mm长、0. 2mm宽并且弹簧常数是5. 0xl(T3N/cm2时，实验地获得如图5例示的反射镜的频率特性，其中，f01 = 102Hz和f。= 205Hz是固有频率。接着，参照步骤703，通过指定Tla与Tlb的比来选择用于锯齿形驱动电压Vyi的锯齿形驱动数据Y1。在此情况下，Tla+Tlb = TTla > Tlb例如，Tla Tlb = 9 I结果，选择了如图8所例示的用于锯齿形驱动电压Vyi的锯齿形驱动数据Yl。接着，参照步骤704，确定如图9例示的相位差I Acp I是否在预定值A9b附近。在图9中，将在步骤707获得驱动电压Vy2 (参见图SC)。通过下式获得相位差Acp:I A (J) I = I 360 Tlb/ (Tla+Tlb) - y | (deg)例如，如果Tla Tlb = 9 I并且共振频率f。= 205Hz，则I A (J) I = 360/10-y (deg)小y = 60 X (I/ (2 fc)) X 360 (deg)= 52. 7 (deg)A (J)b = 17 (deg)也就是说，如果|A(p卜0，则驱动电压Vyi的上升时段的开始定时与驱动电压Vy2的上升时段的开始定时重合，因此产生了很大的振铃(ringing)现象。另一方面，如果I A9 |太大，则线性扫描时段变短。因此，|A(p|应在预定值A9b附近。结果，如果|A(p|在值A9b附近，则控制进行到步骤706。否则，控制进行到步骤705，其中调节比Tla Tlb和/或重新设计外部压电致动器 6a-l、6a-2、6a-3、6a-4、6b-l、6b-2、6b-3、6b-4，以返回步骤 702 和 703，其中改变固有频率f。和/或锯齿形驱动数据Yl。接着，参照步骤706，关于基准数据Yr将驱动数据Yl反转为驱动数据Y2'。也就是说，关于基准电压Vft将如图8A例示的驱动电压Vyi反转为Tla Tlb锯齿形驱动电压Vy2,,如图8B所例示。接着，参照步骤707，将驱动数据Y2'移位共振频率的半个相位9 y，以获得如图9C例示的用于驱动电压Vy2的驱动数据Y2。接着，参照步骤708，因为以下讨论的原因，调节驱动电压Vyi和VY2，即驱动数据Yl和Y2的幅度。接着，参照步骤709，将用于驱动电压Vyi的驱动数据Yl和用于驱动电压Vy2的驱动数据Y2分别存储在非易失性存储器224和225中。接着，图7的例程在步骤710完成。通过步骤703、706和707，获得了具有相位差9y的用于异步驱动电压Vyi和Vy2的两个异步驱动数据Yl和Y2。在此情况下，如果压电致动器6a-l、6a-3 ;6b_l、6b_3仅被图8A例示的驱动电压Vyi驱动，则将获得图IOA中用实线表示的反射镜I的偏转角Al。类似地，如果压电致动器6a-2、6a-4 ;6b_2、6b_4仅被图8C例示的驱动电压Vy2驱动，则将获得图IOA中用虚线表示的反射镜I的偏转角A2。在此情况下，由于偏转角Al和A2具有相位9 y彼此相反的高频分量f。，所以当压电致动器6a-l、6a-3 ;6b_l、6b_3被图8A例示的驱动电压Vyi驱动同时压电致动器6a-2、6a-4 ;6b_2、6b_4被图8C例示的驱动电压Vy2驱动时，偏转角Al中包括的高频分量f。和偏转角A2中包括的高频分量f。将彼此补偿。然而，一般地，由于连接的长度和外部压电致动器6a-l、6a-2、6a-3、6a-4 ;6b-l、6b-2、6b_3和6b_4的负载等因素，偏转角Al中包括的高频分量f。的幅度和偏转角A2中包括的高频分量f。的幅度是不同的。因此，为了更完全地补偿图IOA的偏转角Al和A2两者中所包括的高频分量f。，在步骤708，按照以下方式来调节驱动电压Vyi的幅度和/或驱动电压Vy2的幅度，即驱动数据Yl和/或Y2 :使得仅施加驱动电压Vyi而不施加驱动电压Vy2时的偏转角Al的幅度等于仅施加驱动电压Vy2而不施加驱动电压Vyi时的偏转角A2的幅度调节。图11是用于说明作为图I的控制电路21的操作根据通过图7的例程存储在非易失性存储器224、225和226中的驱动数据Yl、Y2和Yr来驱动外部压电致动器的流程图。参照步骤1101，从非易失性存储器224和225顺序地读出驱动数据Yl和Y2，从而将如图8A例示的驱动电压Vyi施加到奇数组外部压电致动器6a-l、6a-3、6b_l和6b_3，将图8C例示的驱动电压Vy2施加到偶数组外部压电致动器6a-2、6a-4、6b-2和6b_4。同时，从焊盘Pa6和Pb6读取如图IOB例示的反射镜I的偏转角A。如图IOB所例示的，偏转角A不包括共振频率分量f。。
接着，通过步骤1102重复图11的步骤1101直至输入或者生成了停止消息为止。在步骤1101，请注意如图8A例示的驱动电压Vyi可施加到偶数组外部压电致动器6a-2、6a-4、6b-2和6b-4，并且如图8C例示的驱动电压Vy2可施加到奇数组外部压电致动器6a-l、6a-3、6b-l和 6b_3。
根据上述实施方式，由于驱动电压Vyi的上升时段(或者下降时段)和驱动电压Vy2的下降时段(或者上升时段)大于驱动电压Vyi的下降时段(或者上升时段)和驱动电压Vy2的上升时段(或者下降时段)，所以偏转角可线性改变更长时段，从而根据本发明的光偏转器可应用于诸如投影仪的图像显示设备。另外，根据上述实施方式，可抑制驱动电压VyJP Vy2的共振频率分量与反射镜I的机械振动系统的固有频率分量的共振。此外，图I和图11的例程作为程序存储在控制电路21的ROM等中。此外，当图I的二维光偏转器具有与外部压电致动器相同的没有扭力杆的内部压电致动器时，本发明还可应用于这种光偏转器。此外，本发明可应用于一维光偏转器，一维光偏转器由反射镜、可动框、支承体和 压电致动器构成，可动框用于支承该反射镜，支承体围绕所述可动框，压电致动器固定在支承体与可动框之间并且用作通过可动框使反射镜关于反射镜的轴来摇摆。在此情况下，可动框可以是可动框。对于本领域技术人员而言，很明显，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入所附权利要求及其等同物范围内的这些修改和变化。以上和在本说明书的背景技术部分描述的全部相关或者现有技术引用在此通过引用整体并入。本申请要求2011年3月4日提交的日本专利申请No. JP2011-048188的优先权，该公开在此通过引用整体并入。
权利要求
1.一种用于驱动光偏转器的驱动器，所述光偏转器包括 反射镜； 可动框，其用于支承所述反射镜； 支承体，其包围所述可动框；以及 用作悬臂的第一组压电致动器和用作悬臂的与第一组压电致动器交替的第二组压电致动器， 所述压电致动器在每个致动器处折返并且从所述支承体连接到所述可动框，每个所述压电致动器都与所述反射镜的一个轴平行， 所述驱动器生成具有第一锯齿波的第一驱动电压并将所述第一驱动电压施加到所述第一组压电致动器， 所述驱动器生成具有与所述第一锯齿波相位相反的第二锯齿波的第二驱动电压并将所述第二驱动电压施加到所述第二组压电致动器， 所述第一锯齿波与所述第二锯齿波之间的相位差为预定值，以抑制取决于所述压电致动器的、所述反射镜关于它的所述轴的机械振动系统的固有频率。
2.根据权利要求I所述的驱动器，其中，仅将所述第一驱动电压施加到所述第一组压电致动器而不施加所述第二驱动电压时所述反射镜的偏转角的幅度等于仅将所述第二驱动电压施加到所述第二组压电致动器而不施加所述第一驱动电压时所述反射镜的偏转角的幅度。
3.根据权利要求I所述的驱动器，其中，每个所述第一锯齿波都具有第一上升时段和大于所述第一上升时段的第二下降时段，并且每个所述第二锯齿波都具有与所述第一下降时段相对应的第二上升时段和与所述第一上升时段相对应的第二下降时段， 所述第二驱动电压的所述第二上升时段的开始点晚于所述第一驱动电压的所述第一上升时段的开始点， 所述第一驱动电压的所述下降时段的开始点与所述第二驱动电压的所述上升时段的开始点之间的时间差为所述机械振动系统的所述固有频率的半周期。
4.根据权利要求3所述的驱动器，其中，所述第一锯齿波和所述第二锯齿波的频率为60Hz，并且所述第一驱动电压的所述第一上升时段与所述第一下降时段的比是9 1，并且所述第二驱动电压的所述第二上升时段与所述第二下降时段的比是I : 9。
5.根据权利要求3所述的驱动器，其中，所述第一驱动电压的所述第一上升时段的开始点与所述第二驱动电压的所述第二上升时段的开始点之间的相位差的绝对值在零以外的预定值附近。
6.—种设定用于驱动光偏转器的驱动数据的方法,所述光偏转器包括 反射镜； 可动框，其用于支承所述反射镜； 支承体，其包围所述可动框；以及 用作悬臂的第一组压电致动器和用作悬臂的与所述第一组压电致动器交替的第二组压电致动器， 所述压电致动器在每个致动器处折返并且从所述支承体连接到所述可动框，每个所述压电致动器都与所述反射镜的一个轴平行，所述方法包括以下步骤 设定对于分别用于所述第一组压电致动器和所述第二组压电致动器的第一驱动电压和第二驱动电压公用的周期； 指定上升时段与下降时段的比，以选择形成具有所述上升时段和所述下降时段的锯齿波的用于所述第一组压电致动器的第一驱动数据，其中，所述上升时段和所述下降时段之和等于所设定的周期；以及 反转并移位所述第一驱动数据以获得用于所述第二组压电致动器的第二驱动数据， 所述第一驱动数据的移位量是与取决于所述压电致动器的、所述反射镜关于它的所述轴的机械振动系统的固有频率的半波长相对应的值。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤使仅将所述第一驱动数据的第一驱动电压施加到所述第一组压电致动器而不施加所述第二驱动电压时所述反射镜的偏转角的幅度等于仅将所述第二驱动数据的第二驱动电压施加到所述第二组压电致动器而不施加所述第一驱动电压时所述反射镜的偏转角的幅度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，第一驱动电压的所述上升时段和所述第二驱动电压的所述下降时段大于所述第一驱动电压的所述下降时段和所述第二驱动电压的所述上升时段， 所述第二驱动电压的所述上升时段的开始点晚于所述第二驱动电压的所述上升时段的开始点， 所述第一驱动电压的所述下降时段的开始点与所述第二驱动电压的所述上升时段的开始点之间的时间差为取决于所述压电致动器的、所述反射镜关于它的所述轴的机械振动系统的所述固有频率的半周期。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，每个所述第一锯齿波都具有第一上升时段和大于所述第一上升时段的第一下降时段，并且每个所述第二锯齿波都具有与所述第一下降时段相对应的第二上升时段和与所述第一上升时段相对应的第二下降时段， 所述第二驱动电压的所述第二上升时段的开始点晚于所述第一驱动电压的所述第一上升时段的开始点， 所述第一驱动电压的所述下降时段的开始点与所述第二驱动电压的所述上升时段的开始点之间的时间差为所述机械振动系统的所述固有频率的半周期。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以下步骤确定所述第一驱动电压的所述上升时段的开始点与所述第二驱动电压的所述上升时段的开始点之间的相位差的绝对值是否在零以外的预定值附近， 当所述绝对值不在所述预定值附近时重复所述周期的设定和所述比的指定。
全文摘要
本发明提供了光偏转器的驱动器及其设定方法。光偏转器包括反射镜；可动框，其用于支承反射镜；支承体，其包围可动框；以及用作悬臂的第一组压电致动器和用作悬臂的与第一组压电致动器交替的第二组压电致动器。在该光偏转器中，压电致动器在每个致动器处折返并且从支承体连接到可动框。每个压电致动器都与反射镜的一个轴平行。驱动器生成具有第一锯齿波的第一驱动电压并将第一驱动电压施加到第一组压电致动器。驱动器生成具有与第一锯齿波相位相反的第二锯齿波的第二驱动电压并将第二驱动电压施加到第二组压电致动器。第一锯齿波和第二锯齿波之间的相位差为预定值，以抑制取决于压电致动器的、反射镜关于其轴的机械振动系统的固有频率。
文档编号G02B26/10GK102654642SQ20121005394
公开日2012年9月5日 申请日期2012年3月2日 优先权日2011年3月4日
发明者四十物孝宪 申请人:斯坦雷电气株式会社