专利名称：光扫描装置以及用于该光扫描装置的光学反射元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于雷达装置、显示装置等的光扫描装置、以及用于该光扫描装置的光学反射元件。
背景技术：
沿相互正交的二轴方向扫描从激光器、LED等光源射出的光束的车载用雷达、投影型显示装置得到了实用。这些光扫描装置包括光源、以及例如
图13所示的致动器及其驱动控制装置。致动器包括使反射部绕相互正交的两个动作轴转动的反射元件、以及确定反射部的驱动频率的驱动部。 特别是以李沙育(Lissajous)扫描方式扫描光束而描绘轨迹时，其轨迹、直到轨迹再次返回到原来的轨迹为止的周期(以下，称为“李沙育周期”)是由各轴的驱动频率而决定。在雷达、投影型的显示装置中，必须使光束在由帧率等规定的时间内通过由分辨率等规定的全部的像素之上。为此，需要将李沙育周期设定为适当的值，并设定驱动频率以使轨迹尽可能细密。在图13所示的第一以往例所涉及的致动器驱动控制装置中，将使光束扫描到投影面的轨迹所描绘的网眼数预先设定在规定的范围内，将振荡器51的时钟数、通过谐振频率设定单元52求出的扫描仪53的两个动作轴(通过第一可动部54、第二可动部55驱动的动作轴)的实际的谐振频率输入到驱动频率设定单元56，运算动作效率最高的驱动频率。此夕卜，作为与本申请的发明相关的先行技术文献信息，已知例如专利文献I。另外，作为用于投影型显示装置等的第二以往例所涉及的光扫描装置，具有以下结构包括反射镜部，用于使从光源射出的光束反射；第一可动部，在该反射镜部第一框体的内侧由第一扭杆支承而成；以及第二可动部，以使该第一可动部与第一扭杆大致正交的方式，在第二框体的内侧支承第二扭杆而成，其中，通过对这些第一、第二可动部施加库仑力、洛伦兹力、压电造成的位移，从而使反射镜部绕二轴转动。此外，作为与本申请的发明相关的先行技术文献信息，已知例如专利文献2。专利文献I :日本特开2004-302104号公报专利文献2 :日本专利第2722314号公报
发明内容
在上述第一以往例所涉及的致动器驱动控制装置中，边考虑实际的谐振频率的偏移边求出可得到期望的分辨率的驱动频率，但在李沙育扫描的情况下，分辨率根据帧率而较大变动。另外，在上述第二以往例所涉及的驱动控制装置中，为了提高反射镜部的驱动效率，优选使驱动频率与各动作轴的谐振频率一致。但是，由于实际的谐振频率因制造工序中的形状偏差、周围的温度变化等环境因素而变动，因此需要进行考虑了这些变动的驱动频率的校正。本发明的目的在于解决这种以往的课题，提供一种光扫描装置、以及用于该光扫描装置的光学反射元件，在以李沙育描绘方式扫描光束的光扫描装置中，边考虑帧率边设定驱动频率以使光束尽可能描绘出细密的轨迹，能够得到高分辨率。另外，本发明的另一目的在于解决这种以往的课题，提供一种光扫描装置，在谐振驱动中特别是进行李沙育描绘的光扫描装置中，提高驱动效率，并且光束描绘出细密的轨迹而得到高分辨率。为了达到上述目的，第一发明所涉及的光扫描装置，具备光源，射出光束；以及扫描单元，以第一频率fH和第二频率fV在大致正交的二轴方向上扫描所述光束，其特征在于，
将所述第一频率fH和所述第二频率4设为根据下式的公式I 公式4、或者公式5 公式8确定的关系，公式I
权利要求
1.一种光扫描装置，具备 光源，射出光束；以及 扫描单元，以第一频率fH和第二频率4在大致正交的二轴方向上扫描所述光束， 所述光扫描装置的特征在于， 将所述第一频率fH和所述第二频率4设为根据下式的公式I 公式4、或者公式5 公式8确定的关系， 公式I
2.一种光扫描装置，具备 光源，射出光束；以及 扫描单元，以第一频率fH和第二频率4在大致正交的二轴方向上扫描所述光束， 所述光扫描装置的特征在于， 根据下式的公式9 公式12、或者公式13 公式16确定所述第一频率fH和所述第二频率4， 且所述第一频率fH为从所确定的频率起+0. 09%以内、或者一 O. 03%以内的关系， 且所述第二频率4为从所确定的频率起±0. 3%以内的关系， 公式9
3.一种光扫描装置，具备 光源，射出光束；以及 扫描单元，以第一频率fH和第二频率4在大致正交的二轴方向上扫描所述光束， 所述光扫描装置的特征在于， 所述扫描单元使用下式的公式17 公式20、或者公式21 公式24运算所述第一频率fH和所述第二频率4，以所运算出的第一频率fH和第二频率4扫描所述光束， 公式17
4.根据权利要求I至权利要求3的任一项所述的光扫描装置，其特征在于， 所述扫描单元使用正弦波扫描所述光束。
5.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于， 所述扫描单元具备 光学反射元件，包括使所述光束反射的反射部、和使所述反射部绕相互大致正交的两个轴转动的驱动部；以及 控制部，用于控制所述光学反射元件。
6.根据权利要求4所述的光扫描装置，其特征在于， 所述扫描单元具备 第一光学反射元件，包括第一反射部、和使所述第一反射部绕第一轴转动的第一驱动部; 第二光学反射元件，包括第二反射部、和使所述第二反射部绕第二轴转动的第二驱动部；以及 控制部，用于控制所述第一光学反射元件和第二光学反射元件， 使所述第一反射部和所述第二反射部按顺序反射所述光束，并且以相互大致正交的方式配置了所述第一轴和所述第二轴。
7.一种光学反射元件，用于光扫描装置，所述光扫描装置具备 光学反射元件，包括使光束反射的反射部、和使所述反射部绕相互大致正交的两个轴转动的驱动部；以及 控制部，用于控制所述光学反射元件， 所述光学反射元件的特征在于，具备 第一驱动系统，包括使所述反射部绕第一轴转动的第一驱动部；以及第二驱动系统，包括使所述第一驱动系统绕与所述第一轴正交的第二轴转动的第二驱动部， 在将所述第一驱动系统的谐振频率设为fH、将第二驱动系统的谐振频率设为4时，将所述谐振频率fH和4设为根据下式的公式25 公式28、或者公式29 公式32确定的关系， 公式25
8.一种光学反射元件，用于光扫描装置，所述光扫描装置具备 光学反射元件，包括使光束反射的反射部、和使所述反射部绕相互大致正交的两个轴转动的驱动部；以及 控制部，用于控制所述光学反射元件， 所述光学反射元件的特征在于，具备 第一驱动系统，包括使所述反射部绕第一轴转动的第一驱动部；以及第二驱动系统，包括使所述第一驱动系统绕与所述第一轴正交的第二轴转动的第二驱动部，在将所述第一驱动系统的谐振频率设为fH、将第二驱动系统的谐振频率设为4时，根据下式的公式33 公式36、或者公式37 公式40确定所述谐振频率fH和4， 且所述第一频率fH为从所确定的频率起+0. 09%以内、或者一 O. 03%以内的关系， 且所述第二频率4为从所确定的频率起±0. 3%以内的关系， 公式33
9.一种光学反射元件，用于光扫描装置，所述光扫描装置具备 光学反射元件，包括使光束反射的反射部、和使所述反射部绕相互大致正交的两个轴转动的驱动部；以及 控制部，用于控制所述光学反射元件， 所述光学反射元件的特征在于，具备 第一驱动系统，包括使所述反射部绕第一轴转动的第一驱动部；以及第二驱动系统，包括使所述第一驱动系统绕与所述第一轴正交的第二轴转动的第二驱动部， 所述控制部在将所述第一驱动系统的谐振频率设为fH、将第二驱动系统的谐振频率设 为4时，使用下式的公式41 公式44、或者公式45 公式48运算所述谐振频率fH和4，并分别作为驱动频率设定到所述第一驱动系统和第二驱动系统中， 公式41
10.一种光扫描装置，其特征在于，包括 光源，射出光束； 光学反射元件，绕大致正交的第一轴、第二轴扫描所述光束；以及 控制部，用于控制该光学反射元件的驱动， 所述光学反射元件具有 反射镜部; 第一驱动系统，包括使该反射镜部绕第一轴转动的第一驱动部；以及第二驱动系统，包括使该第一驱动系统绕与所述第一轴大致正交的第二轴转动的第二驱动部， 在将所述第一驱动系统的谐振频率设为fY、将所述第二驱动系统的谐振频率设为fx时， 在所述控制部中，使用以下的公式49 公式52、或者公式53 公式56计算fH与4的关系式之后，在该关系式中设为fH=fY而求出4’，将这些fH和fj作为所述第一驱动部的驱动频率以及第二驱动部的驱动频率， 公式49
11.根据权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于， 第二驱动部的驱动频率4高于第二驱动系统的谐振频率fx。
12.根据权利要求10所述的光扫描装置，其特征在于， 当第一驱动系统的谐振频率fY、或者第二驱动系统的谐振频率fx在这些谐振频率的前后振幅为非对称时，将第一驱动部、第二驱动部的驱动频率(4’，fH’)设为在所述谐振频率的前后进行比较时在振幅相对于频率的变化率减小的频率侧。
13.—种光扫描装置,其特征在于,包括 光源，射出光束； 光学反射元件，绕大致正交的第一轴、第二轴扫描所述光束；以及 控制部，用于控制该光学反射元件的驱动， 所述光学反射元件具有 反射镜部; 第一驱动系统，包括使该反射镜部绕第一轴转动的第一驱动部；以及第二驱动系统，包括使该第一驱动系统绕与所述第一轴大致正交的第二轴转动的第二驱动部， 在将所述第一驱动系统的谐振频率设为fY、将所述第二驱动系统的谐振频率设为fx时， 在所述控制部中，使用以下的公式57 公式60、或者公式61 公式64计算fH与4的关系式之后，求出以最小二乘法求出的所述谐振频率(fx，fY)与所述关系式的交点(fJ，4’)，将这些4’和fV’作为所述第一驱动部的驱动频率以及第二驱动部的驱动频率， 公式57
14.根据权利要求13所述的光扫描装置，其特征在于， 当第一驱动系统的谐振频率fY、或者第二驱动系统的谐振频率fx在这些谐振频率的前后振幅为非对称时，将第一驱动部、第二驱动部的驱动频率(4’，fH’)设为在所述谐振频率的前后进行比较时在振幅相对于频率的变化率减小的频率侧。
全文摘要
本发明提供一种光扫描装置以及用于该光扫描装置的光学反射元件。提供一种在进行李沙育描绘的投影型显示装置中，设定驱动频率以使扫描线尽可能描绘出细密的轨迹，能够得到高分辨率的光扫描装置。在对来自光源的光束进行李沙育描绘时，由于驱动频率而轨迹变粗，或者轨迹随时间变化，因此显示动画时分辨率降低。一种光扫描装置，具备光源，射出光束；以及扫描单元，以第一频率(fH)和第二频率(fL)在大致正交的二轴方向上扫描所述光束，所述扫描单元使用规定的公式运算所述第一频率(fH)和所述第二频率(fL)，以所运算出的第一频率(fH)和第二频率(fL)扫描所述光束。
文档编号G02B26/08GK102789052SQ201210153658
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者中园晋辅, 山本雄大, 池田勉 申请人:松下电器产业株式会社