光学扫描装置的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月31日提出的申请号为2016-072359的日本专利申请的优先权。在此全部引用日本专利申请2016-072359作为参考。
本发明涉及一种在照射区域上扫描光束的光学扫描装置，更准确地说，涉及一种可以检测扫描停止或其它类似的故障的光学扫描装置。
背景技术：
在日本特开专利申请公开号2008-116678(专利文献1)中公开的显示装置是传统的光学扫描装置(例如，0025和0026段落，图4和图5)的示例。专利文献1中的显示装置使用静电致动器，并且包括感测存储于电容器中的静电容量(electrostaticcapacity)的传感器，所述电容器容纳于所述静电致动器内部。然后，该传感器产生检测信号并将其传递到振幅传感器。振幅传感器从检测信号中分析振幅。振幅传感器然后输出伺服信号(servosignal)，使得振幅在特定范围内。该伺服信号加上由图像信号提供组件提供的驱动信号，以产生传送到静电致动器的驱动信号。执行该控制以在特定角度范围内驱动反射表面(扫描镜)。
日本专利申请公开2006-284746(专利文献2)公开了一种具有故障诊断(troubleshooting)功能的mems装置，其中使用静电容量型位移传感器执行静电致动器的故障诊断(例如，0018和0020段，图7)。具有故障诊断功能的mems装置在微小衰减振动(dampedvibration)期间检测静电致动器的静电容量的变化，当镜子在路径上移动或从路径退回(retracted)时，即当其被二进制(binarily)地移动时发生微小衰减振动。由静电容量的变化，基于衰减振动的相位和振幅的频率相应特性来诊断故障的前驱现象。
技术实现要素：
然而，对于专利文献1中的显示装置，调整驱动信号使得静电容量保持在恒定值，但是，如果扫描镜由于与异物等的接触而应该停止，则不能检测到该停止状态，并且结果是继续提供驱动信号。
此外，对于专利文献2中的mems装置，根据二进制移动期间发生的微小阻尼振动来确定故障，但是当可移动组件由致动器连续不断地移动时，难以检测可移动组件(镜子)的故障。
鉴于此，本发明的目的是提供一种光学扫描装置，其可以通过准确地检测可移动组件的停止或另一种类似的故障状态，来抑制光束的照射位置固定时发生的事故。
[1]考虑到已知技术的状态并且根据本发明的第一方面，光学扫描装置包括光源组件，扫描组件，静电驱动器，控制器和电流传感器。所述光源组件被配置为发射光。所述扫描组件被配置为扫描所述光。所述驱动器被配置为驱动所述扫描组件。所述控制器被配置为控制来自所述光源组件的光的发射。所述电流传感器被配置为感测由所述驱动器的容量变化产生的电流。所述控制器被配置为基于由所述电流传感器感测的感测到的电流，来控制来自所述光源组件的光的发射。
对于该结构，例如，所述扫描组件可以围绕旋转轴以特定角度反复旋转以扫描光。例如，所述电流传感器可以感测电流并根据所述感测到的电流输出电流信息。例如，控制器可以通过停止光的发射或通过减少光的发射来控制光的发射。在所述扫描组件旋转期间在驱动器处产生的电流以及对应于所述扫描组件的旋转特性的电流、被感测。基于该电流确定停止或其它类似的故障。因此，即使没有单独附接传感器等，也可以检测扫描组件的停止或其它类似的故障。在驱动器处产生的电流对扫描组件的操作(往复旋转)的变化作出敏锐地反应且随着扫描组件的操作(往复旋转)的变化而改变。因此，可以精确地检测可移动框架的停止或其它类似的故障。此外，这几乎不可能使得光束照射单个光斑(singlespot)，导致被照射部分变热或品质降低。
此外，例如，上述电流由所述扫描组件的往复旋转产生，并且受所述扫描组件的往复旋转影响。因此，即使由于所述扫描组件以外的事物问题而应该在所述扫描组件中发生停止或其它类似的故障，也可以检测所述扫描组件中的故障。
[2]根据上述光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为减少来自所述光源组件的光的发射。
[3]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为将所述感测到的电流与预定参考电流进行比较，且被配置为根据所述感测到的的电流与所述预定参考电流的比较来控制来自所述光源组件的光的发射。
[4]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述预定参考电流表示当所述扫描组件正在被正常地驱动时的电流。
因为基于预存储的预定参考电流检测所述扫描组件中的停止或其它类似的故障，所以诸如这样的结构使故障快速被检测。此外，通过为每个光学扫描装置设置预定参考电流，可以抑制由于个体差异导致的故障检测精度的差异。
[5]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：当所述感测到的电流与所述预定的电流之间的差值超过预定范围时，控制来自所述光源组件的光的发射。
例如，上述结构还可以是这样的：当所述感测到的电流的波形的最大值和/或最小值超过由所述预定参考电流确定的预定范围时，所述控制器停止来自所述光源组件的光或减小其输出。对于该结构，如果在所述扫描组件旋转时在旋转范围中发生偏离，则可以检测所述扫描组件的旋转中发生了故障，并且可以将光限制到安全输出。因此，不仅当所述扫描组件已经停止时，而且当其旋转发生故障时，可以限制所述光学扫描装置的操作。
[6]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：当所述感测到的电流的最大值低于第一阈值时，或者当所述感测到的电流的最小值高于第二阈值时，减少来自所述光源组件的光的发射；其中，所述第二阈值低于所述第一阈值。
例如，上述结构还可以为：使得所述第一阈值低于所述预定参考电流的全局(global)最大值，所述第二阈值高于所述预定参考电流的全局最小值，并且当所述感测到的电流的最大值低于所述第一阈值时，或者当所述感测到的电流的最小值高于所述第二阈值时，所述控制器停止来自所述光源组件的光或减小其输出。对于该结构，可以精确地检测所述扫描组件的旋转范围的偏差或旋转角度的差异。这意味着，当所述扫描组件中发生了故障时，可以限制所述光学扫描装置的操作。
[7]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：当所述感测到的电流的最大值高于第三阈值，或当所述感测到的电流的最小值低于第四阈值时，减少来自所述光源组件的光的发射；其中，所述第三阈值高于所述第一阈值，所述第四阈值低于所述第二阈值。
例如，上述结构还可以为：使得所述第三阈值高于所述预定参考电流的全局最大值，所述第四阈值低于所述预定参考电流的全局最小值，并且当所述感测到的电流的最大值高于所述第三阈值，或者当所述感测的电流的最小值低于所述第四阈值时，所述控制器停止来自所述光源组件的光的发射或者减小其输出。对于该结构，可以精确地检测所述扫描组件的旋转范围的偏差或旋转角度的偏差。这意味着，当所述扫描组件中发生了故障时，可以限制所述光学扫描装置的操作。
[8]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：将所述感测到的电流的相位与所述预定参考电流的相位进行比较，且被配置为：根据所述感测到的电流的相位与所述预定参考电流的相位的比较，控制来自所述光源组件的光的发射。
例如，上述结构还可以为：使得所述控制器通过将所述感测到的电流的波形的相位与所述预定参考电流的相位进行比较，来控制来自所述光源组件的光。还可以检测所述扫描组件的操作范围和操作速度与正常相同，但是相位偏移的情况。因此，可以快速地检测所述光源组件和所述扫描组件之间的同步偏差的发生，并且可以停止不正确的视频的显示。
[9]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：基于当所述感测到的电流的值达到预定阈值时的时间与所述预定参考电流的值达到所述预定阈值时时间之间的差值，比较所述感测到的电流的相位与所述预定参考电流的相位。
[10]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：当所述差值大于预定长度的时间时，减少来自所述光源组件的光的发射。
例如，上述结构还可以为：使得所述控制器将所述感测到的电流的波形在预定阈值处二进制化(binarize)，感测所述二进制化的感测到的电流的输出时间(时间或时间长度)，将其与在相同阈值处二进制化的所述预定参考电流的输出时间相比较，并且如果所述差值大于预定值，则停止来自所述光源组件的光或减少其输出。对于该结构，当检测所述感测到的电流相对于预定参考电流的相位偏差或振幅增大/减小时，可以省略用于数字化电流值的处理。这可以减少所述处理。
[11]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述扫描组件被配置为：在绘制期间(drawingperiod)，扫描被扫描区域中的光；并且被配置为：在返回期间内，将来自扫描结束位置的光返回到扫描开始位置；以及所述控制器被配置为：基于在所述返回期间或所述绘制期间从所述电流传感器获取的所述感测到的电流，来控制来自所述光源组件的光的发射。
例如，所述控制器在返回期间或绘制期间从电流传感器获取所述感测到的电流。当在绘制期间执行电流感测时，由于绘制期间更长，因此即使在低采样频率下也可以获取精确的电流波形。另一方面，当在返回期间执行电流的感测时，因为在返回期间中产生大量的电流，因此可以减少感测期间的放大率。
[12]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述电流传感器包括第一路径和平行于所述第一路径的第二路径。
[13]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述电流传感器具有提取组件，其被配置为从所述感测到的电流提取谐振振动(resonantvibration)的谐振频率，以及第一放大器，其被配置为放大来自所述第一路径上的所述提取组件的输出。
[14]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述电流传感器具有被配置为放大所述第二路径上的所述感测到的电流的第二放大器。
对于该结构，在所述第一路径上，可以去除除了谐振频率之外的噪声，并且可以精确地检测谐振振动。此外，在所述第二路径上，由于没有去除噪声，所以可以高精度地检测电流波形的变化。通过检测所述第一路径上的振动和检测所述第二路径上的故障，使用单个电流传感器可以非常精确地同时执行扫描组件的谐振振动的检测和故障的检测。
[15]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述光学扫描装置还包括：被配置为感测所述电流传感器的温度的温度传感器。所述第二放大器具有基于由所述温度传感器感测的温度可变地设置的可变放大率。因此，可以校正由所述第二放大器处的温度变化引起的放大率的变化，并且可以精确地检测电流变化。
[16]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：比较在不同时间感测的所述感测到的电流的值，并且被配置为根据所述感测到的电流的值的比较控制来自所述光源组件的光的发射。
[17]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：在相同时间比较所述感测到的电流的值和所述预定参考电流的值，并且被配置为：当所述值的差值大于预定阈值时，减少来自所述光源组件的光的发射。
[18]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：基于所述感测到的电流的值超过预定阈值的时间长度与所述预定参考电流值超过所述预定阈值的时间长度的差值，来比较所述感测到的电流与所述预定参考电流。
[19]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述控制器被配置为：当所述差值大于预定时间长度时，减少来自所述光源组件的光的发射。
[20]根据上述任一光学扫描装置的优选实施例，所述第二放大器具有可变放大率。
本发明提供一种光学扫描装置，采用该光学扫描装置，可以精确地检测所述扫描组件的停止或锁定状态以及其它类似的故障，这抑制了当光束的照射位置固定时发生的事故。
附图说明
现在参照构成本原始公开的一部分的附图：
图1是使用本发明的光学扫描装置的图像显示装置的简图；
图2是本发明的光学扫描元件的平面图；
图3是主扫描和副扫描的简化图；
图4是本发明的光学扫描装置的方框图；
图5是包括图2所示的副驱动器的固定框架和可移动框架的基本结构的截面图；
图6是安装在固定框架和可移动框架上的副驱动器的电等效电路图；
图7是图5所示配置的驱动机构的旋转角与驱动信号电压的关系的曲线图；
图8是可移动框架的旋转角度与提供给驱动如图5所示配置的可移动框架的副驱动器的驱动信号电压的关系的曲线图；
图9是电容器的静电容量与可移动框架的旋转角度的关系的曲线图；
图10是基于驱动信号电压的变化的电流值和可移动框架的旋转角度的关系的曲线图；
图11是基于静电容量的变化的电流值和可移动框架的旋转角度之间的关系的曲线图；
图12是可移动框架的旋转角度与电流值的关系的曲线图；其中，所述电流值为基于驱动信号电压的变化的电流与基于静电容量的变化的电流的组合；
图13是本发明的光学扫描装置中使用的电流传感器的示例的电路图；
图14是检测停止时使用的参考电流波形的曲线图；
图15是可移动框架在与固定框架平行的状态下停止时，绘制期间内的电流值的变化曲线图；
图16是可移动框架在相对于固定框架呈最大倾斜状态下停止时，绘制期间内的电流值的变化曲线图；
图17是电流波形和特征点的曲线图；
图18是本发明的光学扫描装置的另一示例的框图；
图19是在图18所示的光学扫描装置中使用的电流传感器的电路图；
图20是帧同步信号和由电流传感器感测到的电流的电流波形的曲线图；
图21是确定停止时的条件的曲线图；
图22是参考电流波形的曲线图；
图23是本发明的光学扫描装置中使用的故障检测器的逻辑电路的框图；
图24是示出可移动框架未发生故障时的信号的时序图；
图25是示出最大值低于第一阈值或最小值高于第二阈值时的可移动框架的故障检测的时序图；
图26是表示最大值超过第三阈值或最小值低于第四阈值时的可移动框架的故障检测的时序图；
图27是在本发明的光学扫描装置中进行故障检测时的电流波形的曲线图；
图28是本发明的光学扫描装置的方框图；
图29是图28所示的光学扫描装置中使用的电流传感器的简化电路图；
图30是本发明的光学扫描装置的另一示例的框图；和
图31是图30所示的光学扫描装置中使用的电流传感器的电路图。
具体实施方式
现在将参考附图解释所选择的实施例。对于本领域技术人员来说从本公开显而易见的是，提供的以下实施例的描述仅用于说明而不是为了限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的目的。
第一实施例
图1是使用本发明的光学扫描装置的图像显示装置的简化图。图1所示的图像显示装置pj被称为投影仪装置，其在屏幕sc(投影面)上扫描光束(例如，光)并显示视频(静止或运动的图像)。如图1所示，光学扫描装置a通过在屏幕sc的横向方向(称为主扫描方向)上移动光束同时在垂直方向(称为副扫描方向)上每次移动光束一行来扫描屏幕sc(光栅扫描)。光学扫描装置a包括光源组件100和光学扫描器200。
光源组件100包括光源11，透镜12，分束器13和监视用光接收器接收元件14(监视用光接收元件)。光源11可以发射预定波长的光，并且例如是半导体发光元件。也可以使用利用放电等的元件。可以使用稳定发射出光的宽范围的光源。在本实施例中采用发射激光束的激光发射二极管(ld：激光二极管)。如果图像显示装置pj是显示彩色视频的装置，则光源11被配置为能够发射红色(r)光，绿色(g)光和蓝色(b)光的混合光。
光源11是点光源，并且发射的光是散射光。因此，光源组件100将从光源11发射的光透射到透镜12，在那里其被转换成平行光或基本上平行的光并且被变成光束。这里的透镜12是准直透镜，但是这不是唯一的选择，并且可以采用宽范围的将散射光转换为平行光的发光元件。
从透镜12发射的光束入射在分束器13上。分束器13是对光束优化的，反射入射光束的一部分并透射其余部分的光束。被分束器13反射的光束入射到监视用光接收器14上。监视用光接收器14基于入射光束输出表示光束强度的监视信号。监视信号被传递到控制器31(下面讨论)的光源控制器311上。
由分束器13透射的光束入射在光学扫描器200上。光学扫描器200包括在反射光束的同时扫描的光学扫描元件20。将参考附图详细描述光学扫描元件。图2是本发明的光学扫描元件的平面图。图2所示的光学扫描元件20包括镜件(mirror：反射镜)21(例如，扫描组件)，固定框架22，可移动框架23(例如，扫描组件)，第一弹性支撑件24，第二弹性支撑件25，主驱动器26(例如，扫描组件)和副驱动器27(例如，静电驱动器)。在描述光学扫描元件20的形状时，将以光学扫描元件20停止的状态即图2所示的状态作为参考。
光学扫描元件20利用镜件21反射光束，同时围绕与镜件21成直角的轴c1和轴c2以特定角度往复旋转(枢转)。围绕轴c1旋转镜件21使光束在主扫描方向上被扫描，并且在下面的描述中，轴c1将被描述为主扫描轴c1。类似地，轴c2垂直于轴c1，并且镜件21围绕轴c2旋转使光束在副扫描方向上被扫描，因此，在下面的描述中，轴c2将被描述为副扫描轴c2。
如图2所示，固定框架22是矩形的板状构件，其长边沿主轴c1延伸，并且包括在中间以矩形形状穿透的窗口220。窗口220设置成使得其中心与主扫描轴c1和副扫描轴c2相交的点重叠。可移动框架23设置在窗口220的内部。可移动框架23设置成使得其中心与窗口220的中心重叠。
可移动框架23的在短边方向(副扫描轴c2方向)上的端部的中间部分，和与窗口220相对的部分的中间部分，通过沿副扫描轴c2方向延伸的第一弹性支撑件24连接。第一弹性支撑件24设置成与可移动框架23的两个长边的中心部分配对。也就是说，可移动框架23的长边的中心部分经由第一弹性支撑件24连接到固定框架22。第一弹性支撑件24是杆状构件，并且围绕副扫描轴c2弹性地扭转。具体地，可移动框架23相对于固定框架22围绕副扫描轴c2可旋转(枢转)地被支撑。
此外，可移动框架23在沿着主扫描轴c1延伸的方向上的端部与形成窗口220的短边的部分相对。在主扫描轴c1方向上的可移动框架23和窗口220的相对部分处，设置有向可移动框架23施加围绕副扫描轴c2的旋转力的副驱动器27。副驱动器27成对设置，成对的副驱动器27位于副扫描轴c2两侧。因此，在所示的实施例中，副驱动器驱动可移动框架23和可移动框架23上的镜件21。
每个副驱动器27包括从固定框架22的窗口220的内周部向内突出并平行于主扫描轴c1的多个固定侧电极271，和在主扫描轴c1方向从可移动框架23的端部向外侧突出的多个可移动侧电极272。在下面的描述中，当需要时，一对副驱动器27中的一个副驱动器将被称为第一副驱动器27a，另一个副驱动器被称为第二副驱动器27b。
固定侧电极271和可移动侧电极272在其远端是自由的，并且它们在副扫描轴c2方向上等距离地间隔开。固定侧电极271和可移动侧电极272被设置成在副扫描轴c2方向上交替。副驱动器27是非谐振静电致动器，(dissonantelectrostaticactuator)，通过固定侧电极271和可移动侧电极272之间的电压(电位差)在固定侧电极271和可移动侧电极272之间产生吸引力。吸引力交替地在一对副驱动器27之间产生，该成对副驱动器27施加驱动力以使可移动框架23绕副扫描轴c2枢转。
可移动框架23是矩形的板状构件，并且包括在中间穿透的狭缝230。狭缝230设置在短边方向(这里是副扫描轴c2方向)的中央，沿长度方向(这里是主扫描轴c1方向)延伸。镜件21配置在狭缝230的内侧。镜件21为圆盘状，且狭缝230的中央部的内周面形成为与镜件21的形状相匹配的圆弧状。可移动框架23和镜件21被设置为使得它们的中心重合。镜件21经由沿主扫描轴c1方向延伸的第二弹性支撑件25从主扫描轴c1方向上的两端连接到可移动框架23。
第二弹性支撑件25是杆状构件，并且围绕主扫描轴c1弹性地扭转。因此，镜件21被支撑为使其能够相对于可移动框架23围绕主扫描轴c1旋转(枢转)。镜件21的表面具有镜面，使得其能够反射从光源组件100发射的光束。镜件21的镜面可以由例如具有高反射率的金属薄膜形成，或者如果镜件21的反射率高，则可以给予镜面抛光以减小表面上的凸块和凹坑的尺寸。
在第二弹性支撑件25和可移动框架23之间设置有在第二弹性支撑件25上施加驱动力的主驱动器26。每个主驱动器26包括从可移动框架23的狭缝230的副扫描轴c2方向的内周面向内突出的多个固定侧电极261，和多个在副扫描轴c2上从第二弹性支撑部25的两侧突出的可移动侧电极262。
固定侧电极261在沿着主扫描轴c1延伸的方向上等距离地间隔开。可移动侧电极262也在沿着主扫描轴c1延伸的方向上延伸。彼此相对设置的固定侧电极261和可移动侧电极262交替地设置，以在主扫描轴c1方向上相邻。
如图2所示，两个主驱动器26设置为对称的一对，位于副扫描轴c2的两侧。主驱动器26被设置成使得固定侧电极261和可移动侧电极262以主扫描轴c1为轴线对称。
主驱动器26通过在固定侧电极261和可移动侧电极262之间施加电压，在固定侧电极261和可移动侧电极262之间产生吸引力，并且该吸引力扭转第二弹性支撑件25。因此，由第二弹性支撑件25支撑的镜件21围绕主扫描轴c1旋转。
在主驱动器26的固定侧电极261和可移动侧电极262之间产生的力较弱，并且镜件21的旋转角度小。具体地，难以通过施加dc电压使镜件21旋转足够的角度。鉴于此，施加具有脉冲波形或正弦波形的电压，以便基于由镜件21的形状和重量等、第二弹性支撑件25以及主驱动器26确定的谐振频率产生谐振振动。因此，通过根据谐振频率施加电压，产生振荡现象，镜件21大大地被枢转。由于镜件21由此通过使用谐振振动而旋转，所以主驱动器26是谐振静电致动器。
光学扫描元件20是这样的：固定框架22，第一弹性支撑件24，可移动框架23，第二弹性支撑件25和镜件21一体模制。光学扫描元件20本身是所谓的mems装置，其是利用微加工技术(micro-workingtechnology)制造的微小的轻质元件。在光学扫描装置20的表面上形成有布线图案28，在固定框22的四角和各边的中央部设有端子s1
如图2所示，端子s1和s2被设置到固定框架22的两个短边的中心部分。端子s1和s2经由布线图案28连接到副驱动器27的固定侧电极271。端子s3和s4设置于固定框架22的右侧的角部。端子s3和s4经由布线图案28连接到副驱动器27的可移动侧电极272(第一副驱动器27)驱动器27a和第二副驱动器27b)。端子s5和s6设置于固定框架22的两个长边的中心部分。端子s5和s6经由布线图案28连接到主驱动器26的固定侧电极261。端子s7和s8设置在固定框架22的左侧的角部。端子s7和s8经由布线图案28连接到主驱动器26的可移动侧电极262。
光学扫描元件20的结构如上所述。对于光学扫描器200，固定框22固定于非移动部件，且副驱动部27使可移动框架23绕副扫描轴c2相对于固定框架22转动(枢转，摇动)。另外，主驱动器26使镜件21相对于可移动框架23围绕主扫描轴c1旋转(枢转，摇动)。当以这种方式执行扫描时，光学扫描元件20围绕主扫描轴c1和副扫描轴c2枢转镜件21。
将描述使用光学扫描装置a在屏幕上显示视频的示例。图3是主扫描和副扫描的简化视图。光学扫描器200通过在光学扫描装置20已经如上所述地被驱动的状态下，在适当的时间通过采用镜件21反射光束以在屏幕sc上显示视频。
光学扫描元件20每次从顶部到底部(或反之亦然)执行一个阶段的绘制(扫描)，并且当到达底部阶段时，光学扫描元件20返回到顶部阶段。具体地，执行其中在主扫描方向上用扫描线填充屏幕的二维扫描(光栅扫描)。对于光学扫描元件20，通过利用主驱动器26的主扫描来执行光斑在横向方向上的移动，并且通过利用副驱动器27的副扫描来执行扫描线在上下方向上的移动。当在屏幕等上显示视频时，每秒显示多页视频，并且一次绘制视频所需的期间(或时间)是一帧。
在光学扫描元件20中，副驱动器27在一帧中来回移动光束(可移动框架23或镜件21)一次。同时，主驱动器26在一帧中使光束(镜件21)来回移动与显示在屏幕上的扫描线的数量成比例的次数。因此，对于光学扫描元件20，副扫描比主扫描慢。围绕主扫描轴枢转的频率和围绕光学扫描装置20的副扫描轴枢转的频率的示例包括在主扫描方向上的24khz的频率和在副扫描方向上的30hz的频率。
当在屏幕sc上显示视频时，单个帧包括绘制视频的绘制期间和用于将光斑从终点返回到原点的返回期间。绘制时间是绘制视频的时间，并且返回时间是不绘制视频的时间。返回时间优选地保持较短，以便保持视频的连续性。为此，对于光学扫描装置a，如图3所示，在一个帧中存在短的返回期间和长的绘制期间。在光学扫描装置20中，副驱动器27在绘制时间使可移动框架23(镜件21)从上限旋转到下限，在返回时间使其从下限旋转到上限。因此，可移动框架23的旋转速度(角速度)在绘制周期较低，在返回时间较高。因此，在所示的实施例中，可移动框架23或镜件21(例如，扫描组件)在绘制时间扫描屏幕sc(例如，被扫描区域)中的光束，并且在返回时间将光束从扫描结束位置返回到扫描开始位置。
接下来，将描述包括光源组件100和光学扫描器200的光学扫描装置a的电连接。图4是本发明的光学扫描装置的框图。
除了上述光源组件100和光学扫描器200之外，光学扫描装置a还包括处理器300和存储组件400。如图4所示，除了上述配置之外，光源组件100包括向光源11提供驱动信号的驱动器15。此外，光学扫描器200设置有向主驱动器26和副驱动器27提供驱动信号的驱动器29。
处理器300包括cpu，mpu或其它类似的计算处理电路，并且如图4所示，包括同步器30，控制器31，谐振振动检测器32，故障检测器33，振动校正器34，外部连接器35和电流传感器36。因此，在所示实施例中，控制器31通过处理器或处理电路实现。
处理器300在光学扫描装置a中执行各种处理。该各种处理包括产生用于驱动光源组件100和光学扫描器200的发射控制信息和光学扫描控制信息的处理。因此，处理器300经由外部连接器35连接到pc，dvd，bd或其它类似的外部设备。然而，外部连接器35不限于此。例如，可以配置为连接天线并接收广播波，并且可以从广播波中提取视频数据。处理器300的各种组件基于来自同步器(同步组件)30的同步信号操作。同步器30包括：输出用于同步各种组件的操作的信号和的振荡电路，并且输出确定绘制期间和返回期间的帧同步信号。也可以输出除帧同步信号之外的同步信号。
存储组件400包括可调用rom，可读和可写ram等。存储组件400保持由光学扫描设备a进行处理所需的数据，表，参数和其它类似的信息。它还存储由处理器300处理的数据。处理器300被设计为能够在任何时间访问存储组件400。
控制器31执行光学扫描器200中的光束扫描速度、扫描角度(扫描范围)等的扫描控制，并且控制来自光源组件100的光束的发射。特别地，在所示的实施例中，控制器31基于由电流传感器36感测到的电流来控制来自光源组件100的光束的发射。扫描光源控制器31包括光源控制器311，扫描控制器312，谐振振动检测器32，故障检测器33和振动校正器34。光源控制器311、扫描控制器312、谐振振动检测器32、故障检测器33和振动校正器34可以是由控制器31操作的程序，或者可以被配置为控制器31内的独立电路。
光源控制器311控制光源组件100的驱动。光源控制器311从监视用光接收器14接收监视信号。光源控制器311基于视频信息产生用于确定光束发射的发射控制信息。此外，光源控制器311根据需要基于监视信号来校正发射控制信息。光源控制器311向驱动器15发送发射控制信息。驱动器15向光源11发送基于发射控制信息产生的驱动信号(例如驱动电压)。光源11基于该驱动信号发射出光。
扫描控制器312控制光学扫描元件20的驱动。扫描控制器312基于视频信息产生包括由光学扫描元件20产生的光束的扫描角度、扫描频率等的光学扫描信息。此外，扫描控制器312从振动校正器34接受校正参数(下面讨论)，并且基于这些校正参数根据需要校正光学扫描信息。然后，光学扫描信息被发送到驱动器29。驱动器29基于光学扫描信息产生驱动信号，并且将该信号发送到主驱动器26和副驱动器27。主驱动器26和副驱动器27基于驱动信号分别使镜件21和可移动框架23枢转。
电流传感器36感测在主驱动器26和/或副驱动器27的固定侧电极和可移动侧电极之间产生的电流。对于本发明的光学扫描装置a，感测由副驱动器27的容量的变化(例如，容量变化)而产生的电流。电流传感器36将关于感测到的电流的信息作为电流信息发送到谐振振动检测器32和故障检测器33。电流传感器36将在下面更详细地讨论。
如上所述，镜件21(可移动框架23)在光学扫描元件20中沿副扫描方向的枢转通过非谐振进行。然而，有时当可移动框架23枢转时产生基于谐振频率的谐振振动，并且如果发生谐振振动，则投影在屏幕sc上的视频中沿副扫描方向将出现亮度或暗度。因此，谐振振动检测器32基于来自电流传感器36的电流信息，检测包括在光学扫描装置20的镜件21围绕副扫描轴c2的枢转中的谐振振动。当检测谐振振动时，谐振振动检测器32将关于谐振振动的信息(振幅和相位)发送到振动校正器34。
振动校正器34产生用于校正光学扫描信息的校正参数以便基于关于谐振振动的信息控制谐振振动，并将该校正参数发送到扫描控制器312。当需要校正时，振动校正器34产生并发送校正参数。
电流传感器36还将感测到的电流信息传递到故障检测器33。故障检测器33基于电流信息检测光学扫描元件20的可移动框架23的停止或其它类似的故障。在下面的描述中，将停止作为可移动框架23中的故障的示例来描述。还将适当地描述除停止之外的故障。当布线的一部分断开，短路或某些其它电路故障，或当异物撞击可移动框架23时，发生可移动框架23的停止。还可以想到一些其它导致停止的原因。不管什么原因，故障检测器33检测可移动框架23的停止和其它类似的故障。当从电流信息中检测可移动框架23的操作中的故障时，故障检测器33将故障发生信息发送到光源控制器311。故障检测器33还可以检测除了停止之外的可移动框架23中的的故障，诸如转速降低或旋转角度减小，并且可以将其作为故障发生信息发送到光源控制器311。还可以向光源控制器311发送分类为故障发生信息的信息和停止信息。
在获取故障发生信息时，光源控制器311向驱动器15发送发射控制信息作为光输出控制信息，以限制来自光源11的光的发射。一旦获取发射控制信息，驱动器15向光源11发送限制来自光源11的光的发射的驱动信号。
现在将通过参考另一幅图来描述可移动框架23中的停止或其它类似的故障的检测。首先，将描述借助于驱动信号的可移动框架23的操作。图5是包括图2所示的副驱动器的固定框架和可移动框架的基本结构的截面图。图6是附接在固定框架和可移动框架上的副驱动器的电等效电路图。
在图5中，固定框架22、可移动框架23和副驱动器27沿着垂直于副扫描轴c2的平面剖切的横截面被示出。在图5中未示出设置在可移动框架23的内侧上的镜件21，第二弹性支撑件25和主驱动器26。另外，在下面的描述中，根据需要，设置于可移动框架23的长度方向上的端部的成对副驱动器27有时将被区分为第一副驱动器27a和第二副驱动器27b。
如图5所示，固定框架22和可移动框架23在厚度方向上偏移。如图6所示，第一副驱动器27a和第二副驱动器27b分别具有构成电容器cp1和cp2的固定侧电极271和可移动侧电极272。固定侧电极271均与驱动器29连接。驱动器29将第一驱动信号sg1提供给第一副驱动器27a的固定侧电极271，并将第二驱动信号sg2提供给第二副驱动器27b的固定侧电极271。
第一驱动信号sg1和第二驱动信号sg2均是电压信号。例如，当第一驱动信号sg1被提供给第一副驱动器27a的固定侧电极271时，在固定侧电极271和可移动侧电极272之间产生电位差，且在固定侧电极271和可移动侧电极272之间产生吸引力。由于固定侧电极271设置于固定框架22，可移动侧电极272设置于可移动框架23，可移动侧电极272通过吸引而被拉向固定侧电极271，且可移动框架23绕副扫描轴c2旋转。
然后，提供驱动信号，使得上述吸引力交替地施加在第一副驱动器27a和第二副驱动器27b上，使得可移动框架23围绕副扫描轴c2旋转(枢转)。当可移动框架23绕副扫描轴c2枢转时，第一副驱动器27a和第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积波动。如果第一副驱动器27a的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积增大(或减小)，则第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积减少(或增加)。
如上所述，第一副驱动器27a和第二副驱动器27b分别利用固定侧电极271和可移动侧电极272形成电容器cp1和cp2。通常，当相对电极的表面积有变化时，电容器的静电容量改变。在第一副驱动器27a和第二副驱动器27b中，固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上相对(重叠)的表面积随着可移动框架23的旋转而波动。也就是说，电容器cp1和cp2具有可变的静电容量。
对于第一副驱动器27a和第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积，其中一个随着另一个变小而变大，或者随着另一个变大而变小，这取决于可移动框架23的旋转(枢转)。也就是说，对于电容器cp1和cp2的容量，取决于可移动框架23的旋转(枢转)，其中一个随着另一个变低而变高，或者随着另一个变高而变低。
当静电容量如此变化的电容器cp1和cp2的可移动侧电极272电连接在一起时，在可移动侧电极272之间产生图6所示的电流。该电流基于可移动框架23的操作而流动，即，它是与该操作相关的电流。对于根据本发明的光学扫描装置a，在可移动侧电极272之间产生的电流被电流传感器36感测。可移动框架23的旋转状态可以通过确认感测到的电流的特性(其波形，代表值，振幅，相位等)被感测到。
光学扫描元件20被配置为如图2所示。因此，为了构成图6所示的等效电路，驱动器29的输出端子与端子s1和s2连接，且端子s3和端子s4与电流传感器36连接。
现在将描述驱动信号。图7是表示图5所示配置的驱动机构的旋转角与驱动信号电压的关系的曲线图。当电压(驱动信号)施加到副驱动器27的固定侧电极271时，可移动框架23旋转。在图7中，横轴是旋转角，纵轴是驱动信号电压(即，施加到固定侧电极271的电压)。如图7所示，施加到固定侧电极271的电压和可移动框架23的旋转角度不是线性特性。图7仅仅是示例，并且实际上从一个组件到下一个组件将存在偏差。因此，对于实际的光学扫描元件20，在制造时测量驱动信号电压和旋转角度，并且该数据以表格形式存储在存储组件400中。
优选地，在光学扫描器200处同步执行主扫描和副扫描，并且可移动框架23(副扫描)以恒定的角速度旋转。通过考虑图7所示的驱动信号电压和旋转角度来设置驱动信号。现在将描述驱动信号。图8是表示可移动框架的旋转角度与供给驱动如图5所示配置的可移动框架的副驱动器的驱动信号电压的关系的曲线图。
在图8中，纵轴是驱动信号电压，横轴是可移动框架23的旋转角度。此外，在图8中，横轴的中心是旋转角度为0°的状态，即可移动框架23和固定框架22平行的状态(以下也称为中性位置(neutralposition))。在横轴上的中心的左侧是当第一副驱动器27a的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积趋于增加时的角度。右侧示出当第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积趋于增加时的角度。图8中的横轴是从第第一副驱动器27a的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2的方向上重叠的表面积处于其最大值的状态到第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积达到其最大值的状态时的可动框架23的角度。此外，由于可移动框架23被控制为以恒定的角速度旋转，因此可以用时间替换横轴的旋转角度。
图8示出了提供给第一副驱动器27a的第一驱动信号sg1(实线)和提供给第二副驱动器27b的第二驱动信号sg2(虚线)。当图8所示的第一驱动信号sg1和第二驱动信号sg2提供给第一副驱动器27a和第二副驱动器27b时，可移动框架23围绕副扫描轴c2以恒定的角速度旋转。基于图7所示的驱动信号电压和旋转角度以及图5所示的结构来确定图8所示的第一驱动信号sg1和第二驱动信号sg2。
如图8所示，当第一副驱动器27a的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积处于其最大值时，第一驱动信号sg1处于最大电压。第一驱动信号sg1是这样的：随着第一副驱动器27a的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积变小，即，随着可移动框架23的旋转，电压降低。第二驱动信号sg2是这样的：随着第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积变大即，随着可移动框架23旋转，电压升高。此后，当第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积达到其最大值时，电压达到其最大值。
现在将描述随着可移动框架23旋转电容器的电容的变化。图9是电容器的静电容量和可移动框架的旋转角度之间的关系的曲线图。图9中的横轴与图8中的横轴相同，并且是当中心具有0°的角度(中性位置)时可移动框架23的角度。纵轴是电容器的静电容量。图9中的横轴对应于图8中的横轴，并且可以用时间的变化替换。
图9示出了电容器cp1的静电容量cs1(实线)和电容器cp2的静电容量cs2(虚线)。电容器的静电容量与相对电极的表面积成比例地增加。对于电容器cp1，当第一副驱动器27a的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积为其最大值时，即，当角度在图9中的左端时，静电容量cs1位于其最大值。类似地，当第二副驱动器27b的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2上重叠的表面积为其最大值时，即，当角度位于图9中的右端时，电容器cp2的静电容量cs2位于其最大值。
现在将描述在第一副驱动器27a的可移动侧电极272和第二副驱动器27b的可移动侧电极272之间产生的电流。当可移动框架23以恒定的角速度旋转(枢转)时，给予第一副驱动器27a和第二副驱动器27b的驱动信号电压及其静电容量随着可移动框架23的角度(时间)波动。
对于电容器，随着容量改变而产生电流。如果我们令保持在电容中的电荷为电荷q，则流到电容器的电流i由每单位时间电荷q的变化量表示，因此如果我们令时间为t，则这由下面的公式表达。
i＝dq/dt
如果我们令v为施加的电压，c为电容器的静电容量，则电荷q＝cv。如上所述，第一副驱动器27a(电容器cp1)和第二副驱动器27b(电容器cp2)的施加电压(驱动信号电压)和静电容量都随时间变化。因此，电流公式如下。
i＝c(dv/dt)+v(dc/dt)
c(dv/dt)是由驱动信号电压的变化产生的分量(驱动信号电压变化的百分比分量)。v(dc/dt)是由容量变化产生的分量(容量变化的百分比分量)。即，流向连接可移动侧电极272的导线的电流是c(dv/dt)和v(dc/dt)的和。
接下来，将描述在第一副驱动器27a和第二副驱动器27b的可移动电极272之间流动的电流。图10是基于驱动信号电压的变化的电流值和可移动框架的旋转角度之间的关系的曲线图。图11是基于静电容量的变化的电流值和可移动框架的旋转角度之间的关系的曲线图。图12是可移动框架的旋转角度与电流值的关系的曲线图；其中，所述电流值为基于驱动信号电压的变化的电流与基于静电容量的变化的电流的组合。另外，图10、图11和图12中的横轴对应于图8和9的横轴，并且可以用操作时间来替换可移动框架23的旋转角度。
如上所述，在可移动侧电极272之间产生的电流是驱动信号电压变化的百分比分量与容量变化的百分比分量的组合(总和)。作为驱动信号电压的百分比变化的电流分量是在第一副驱动器27a处产生的电流和在第二副驱动器27b处产生的电流的组合。
考虑到这一点，当图8中所示的驱动信号被给予第一副驱动器27a和第二副驱动器27b时，基于驱动信号电压的电流将与随时间的经过电压的变化成比例。根据可移动框架23的旋转角度产生的电流在图10中示出。
图10所示的电流is1(实线)是在第一副驱动器27a的可移动侧电极272处产生的电流，其由驱动信号电压的变化产生；且电流is2(虚线)是在可移动侧电极272处产生的电流，其在第二副驱动器27b处产生。电流is1和电流is2与随时间的经过驱动信号电压的变化成比例，因此在电压突然变化的部分中有更多的电流流动。因此，电流is1和电流is2如图10所示变化。电流is1和电流is2是这样的：在图8中的驱动信号的曲线图中，在电压变化越大的部分中会存在越多的电流。
电流is1和电流is2的组合产生针对在第一副驱动器27a的可移动侧电极272和第二副驱动器27b的可移动侧电极272之间产生的电流的驱动信号电压的成比例变化分量is(粗线)，作为可移动框架23枢转的结果。
类似地，当由第一副驱动器27a和第二副驱动器27b组成的电容器的静电容量如图9所示变化时，基于静电容量的变化的电流将与随时间的经过静电容量的变化成比例。因此，由静电容量的变化产生的电流如图11所示。
图11(实线)所示的电流ic1是通过电容器cp1的静电容量的变化在第一副驱动器27a的可移动侧电极272处产生的电流。此外，图11所示的电流ic2(虚线)是通过电容器cp2的静电容量的变化在第二副驱动器27b的可移动侧电极272处产生的电流。电流ic1和电流ic2与随时间的经过静电容量变化成比例。因此，电流ic1和电流ic2如图11所示根据可移动框架23的旋转角度变化。
电流ic1和电流ic2的组合产生针对在第一副驱动器27a的可移动侧电极272和第二副驱动器27b的可移动侧电极272之间产生的电流的静电容量的成比例变化分量ic(粗线)，作为可移动框架23枢转的结果。
如上所述，由可移动框架23的旋转产生的电流i是驱动信号电压的成比例变化分量(电流)is和静电容量的成比例变化分量(电流)ic之和。图12示出了：作为可移动框架23的旋转的结果，在第一副驱动器27a的可移动侧电极272和第二副驱动器27b的可移动侧电极272之间流动的电流，并示出了图10所示的电流is和图11所示的电流ic的组合。
如图12所示，当可移动框架23旋转时，在副驱动器27处产生的电流具有更大的振幅，即，在一个固定侧电极271和一个可移动侧电极272靠近时，流过更多的电流。当可移动框架23平行于固定框架22(水平)时，电流为零，并且当其接触相对侧时，尽管流动方向相反，但电流值增加。即，当可移动框架23与固定框22平行时，电流值为零，且电流值与横向的角度和固定侧电极271与可移动侧电极272的接近程度成比例地上升。即，在副驱动器27处感测到的电流值呈现出取决于横向的角度而导致对称的行为，尽管符号反转(电流的流动沿相反方向)。
如上所述，图12中的横轴是可移动框架23的旋转角度，并且也可以被认为是时间。因此，对于光学扫描元件20，可以由在第一副驱动器27a和第二副驱动器27b的可移动侧电极272之间融合的电流感测可移动框架23的旋转(枢转)状态(振幅、频率等)。
对于光学扫描装置a，电流传感器36依靠可移动框架23相对于固定框架22的旋转来感测在副驱动器27处产生的电流。电流传感器36从输出来自感测到的电流的电流信息。接下来，将参考附图详细描述电流传感器36。
图13是表示本发明的光学扫描装置中使用的电流传感器的一个例子的电路图。在图13所示的电路中，为了方便起见，还示出了一对副驱动器27的等效电路(其中电容器cp1和cp2并联连接的图)。如图13所示，电流传感器36包括i/v转换器360，第一路径361，第二路径362，提取器363(例如，提取组件)，第一放大器364和第二放大器365。因此，在示出的实施例中，如图13所示，电流传感器36包括第一路径361和与第一路径361平行的第二路径362。
连接到第一副驱动器27a和第二副驱动器27b的可移动侧电极272的导线与i/v转换器360的输入组件连接。i/v转换器360是将感测到的电流转换为电压的元件。具体地，当可移动框架23相对于固定框架22旋转时产生的电流被i/v转换器360转换为相应的电压。尽管i/v转换器360将电流转换为电压，但是在转换为电压之后，电流的特性，例如其频率，被保存。对于振幅，可以通过基于电流被转换为电压时的对应表从电压信号计算来获取，该对应表被提供给存储组件400。
提取器363和第一放大器364沿着第一路径361设置。第二放大器365沿着第二路径362设置。从i/v转换器360输出的电压被输入到第一路径361的提取器363和第二路径362的第二放大器365。
提取器363提取包括在输入电压中的谐振振动频率。因此，提取器363具有包括发送谐振频率信号的带通滤波器的结构。由提取器363提取的谐振频率分量的信号被第一放大器364放大。提取器363提取在可移动框架23的旋转期间产生的谐振振动分量，并且由第一放大器364放大的信号被发送到谐振振动检测器32。因此，在所示的实施例中，电流传感器36具有：提取器363，其被配置为从感测到的电流提取谐振振动的谐振频率；以及第一放大器364，其被配置为放大来自第一路径361上的提取器363的输出。
同时，在第二路径362上，从i/v转换器360输出的电压被第二放大器365直接放大。然后将该放大的电压作为电流信息提供给故障检测器33。如上所述，通过可移动框架23的旋转在副驱动器27处产生的电流被感测，并且i/v转换器360将该电流转换为电压。因此，提供给故障检测器33的电压具有在副驱动器27处产生的电流的特性。因此，在所示实施例中，电流传感器36具有被配置为放大感测到的电流的第二放大器365。
接下来，将描述通过故障检测器33，检测可移动框架23的停止或其它类似故障的操作。
当在光学扫描装置a中开始向屏幕sc绘制视频时，故障检测器33在所期望数量的采样点处(比如100个点)获取电流传感器36的第二放大器365的输出作为感测到的电流。故障检测器33从每个采样点处的感测到的电流中获取感测到的电流的电流波形，将感测到的电流的电流波形与存储在存储组件400中的参考电流波形进行比较，并且确定可移动框架23是否已经停止或其它的故障状态。
图14是在检测可移动框架23的故障时使用的参考电流波形的曲线图。在光学扫描装置a中，一个光学扫描元件20与下一个之间经常存在差异，并且在光束的扫描中出现偏差。即使在特定条件(比如扫描速度)下扫描光束，感测到的电流几乎总是不同。因此，对于光学扫描装置a，光学扫描元件20在其制造时正常地被操作，执行电流感测，并且由从电流传感器36获得的电流信息形成电流波形。该电流波形作为参考电流波形(例如，预定参考电流)存储在存储组件400中。示于图14中的电流波形被i/v转换器360反转，因此其相对于图12中的波形上下是反向的，但是其形状(特性)与图12相对应。
故障检测器33获取从每个采样点处采样的电流值获得的电流波形。然后，故障检测器33将电流波形与参考电流波形进行比较，如果偏差落在设定范围内，则确定系统正常工作。如果来自感测到的电流的电流波形和参考电流波形之间的差大于特定量，则故障检测器33检测可移动框架23的停止(故障)。如果故障检测器33检测可移动框架23停止，光源控制器311向驱动器15发送发射控制信息，以强制停止发光，或者将其输出降低到如果照射用户将不会遭受任何健康危害的程度。因此，在所示的实施例中，控制器31将感测到的电流的电流波形与参考电流波形进行比较，并且根据感测到的电流的电流波形与参考电流波形的比较，控制来自光源组件100的光束的发射。具体地，在所示的实施例中，参考电流波形表示当可移动框架23正常被驱动(无故障)时的电流。此外，在所示实施例中，当感测到的电流的电流波形与参考电流波形之间的差值大于特定量(或超过预定范围)时，控制器31控制来自光源组件100的光束的发射。此外，在所示的实施例中，控制器31比较在相同的时间感测到的电流的电流波形和参考电流波形的值，并且当值的差大于特定量(例如，预定阈值)时，减少来自光源组件100的光束的发射。
上述的结果是，即使可移动框架23停止并且光束不再被扫描，光束照射(shine)在特定位置，并且照射位置将变热或品质降低也是几乎不可能的。此外，光束不可能连续地照射(shine)到用户的眼睛等中，这可能损害用户的视觉，导致失明或者产生一些其它健康危害。此外，这里的配置是，故障检测器33确定采样点的数量，并且对于这些采样点来自电流传感器36的输出被采样，但这不是唯一的选择。例如，该配置可以是这样：电流传感器36确定采样点的数量，且将与采样点对应的输出传递给故障检测器33。
接下来，将描述基于故障检测器33的可移动框架23的停止或其它类似故障的检测。对于根据本发明的光学扫描装置a，电流传感器36基于可移动框架23的枢转来感测在副驱动器27处产生的电流，并且基于该电流的变化由故障检测器33来检测可移动框架23的故障。在副驱动器27处产生的电流具有驱动信号电压的成比例变化分量和静电容量的成比例变化分量。
因此，如果在驱动信号中发生故障(比如当没有提供驱动信号时)，则在副驱动器27处产生的电流的驱动信号电压的成比例变化分量将相对于正常工作而改变。例如，让我们考虑不再提供驱动信号的情况。如果我们假设驱动信号电压已经下降到零，则驱动信号没有变化，因此在副驱动器27处产生的电流的驱动信号电压的成比例变化分量也将为零。此外，由于静电容量的成比例变化分量为v(cd/dt)，所以如果电压v为零，则静电容量的成比例变化分量也为零。由于上述原因，故障检测器33可以通过使用电流传感器36感测在副驱动器27处产生的电流来检测由驱动信号的故障引起的可移动框架23的故障。具体地，故障检测器33能够检测由于电路断开、电阻的增加或布线的一些其它问题而导致的可移动框架23的操作方面的故障(比如停止)。
还存在当可移动框架23由于异物等进入而被强制停止的情况。在这种情况下，将与正常操作期间相同的驱动信号提供给副驱动器27。由于可移动框架23停止，电容器cp1和cp2的静电容量停止变化。也就是说，在副驱动器27处产生的电流的静电容量的成比例变化分量变为零。此外，由于在副驱动器27处产生的电流的驱动信号电压的成比例变化分量是c(dv/dt)，并且电容器cp1和cp2的静电容量是恒定的，因此，驱动信号电压的成比例变化分量也发生变化。因此，故障检测器33可以通过使用电流传感器36来感测在副驱动器27处产生的电流，来检测可移动框架23已被强制停止。由于电容器cp1和cp2的静电容量将根据可移动框架23被强制停止的位置而变化，由电流传感器36感测到的电流波形将随着可移动框架23停止的位置而变化。现在将针对可移动框架23的每个停止位置描述由电流传感器36感测的电流的波形。
首先，将描述可移动框架23平行于固定框架22停止的情况(这是用于可移动框架23的旋转的中性位置)。因为可移动框架23停止，所以在副驱动器27处产生的电流仅具有驱动信号电压的成比例变化分量。此外，如上所述，驱动信号电压的成比例变化分量与电容器的容量成比例。
当可移动框架23处于中性位置时，电容器cp1和电容器cp2的静电容量被固定在图11所示的中性位置的值。在中性位置，电容器cp1的静电容量与电容器cp2的静电容量基本相同。因此，通过从图10中的驱动信号电压的成比例变化分量(变化率成分)is中去除由静电容量变化所引起的影响，而获得驱动信号电压的成比例变化分量(变化率成分)。
图15是在可移动框架在与固定框架平行的状态下停止时绘制期间中电流值的变化的曲线图。在副驱动器27处产生的电流使得静电容量的成比例变化分量为零。也就是说，在副驱动器27处产生的电流正好是驱动信号电压的成比例变化分量。驱动信号电压的成比例变化分量也受到电容器cp1和cp2的静电容量无变化的影响。具体地，当可移动框架23停止在中性位置时，在副驱动器27处产生的电流的电流波形是图15所示的波形。图15所示的参考电流波形具有比图14所示的参考电流波形小的总振幅。振幅在可移动框架23的枢转的两端处变得更小。因为电容器cp1具有与电容器cp2相同或基本相同的静电容量，所以在副驱动器27处产生的电流的电流波形根据横向的角度对称，尽管符号相反(电流流向是相反的)。
图16是当可移动框架在相对于固定框架处于最大倾斜的状态下停止时绘制期间中电流值变化的曲线图。存在可移动框架23在如下状态下停止的情况：对于第一副驱动器27a和第二副驱动器27b中一个的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积相对于另一个的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积大。这里，第二副驱动器27b侧的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积被假定为大于第一副驱动器27a侧的固定侧电极271和可移动侧电极272在副扫描轴c2方向上重叠的表面积。
这里再次，由于可移动框架23停止，因此在副驱动器27处产生的电流的静电容量的成比例变化分量为零。此外，电容器cp2的静电容量大于当停止处于上述中性位置时的电容器cp2的静电容量，并且电容器cp1的静电容量小于停止处于中性位置时的静电容量。
由于电容器cp1的静电容量小于当可移动框架23处于中性位置时的电容器cp1的静电容量，所以在中性位置的右侧的部分处，振幅小于当停止处于中性位置时的振幅，即，在图15所示的电流波形的中性位置的左侧。相反，在中性位置的左侧的部分，振幅大于停止在中性位置时的振幅，即在图15所示的电流波形的中性位置的右侧。如图16所示，当可移动框架23无论与中性位置成任何角度停止时，在副驱动器27处产生的电流值将不会在中性位置的两侧对称。正如图15中所示，图16所示的电流波形具有在两端振幅减小的形状。
当可移动框架23被强制停止时，由电流传感器36感测的在副驱动器27处产生的电流的电流波形，具有与正常操作期间的参考电流波形不同的形状。故障检测器33从感测到的电流信息检测电流波形相对于参考电流波形的变化，从而检测可移动框架23的强制停止和可移动框架23由于驱动信号故障引起的停止(故障)。更具体地，故障检测器33调用在存储组件400中提前存储的参考电流波形，将参考电流波形与感测到的电流的电流波形进行比较，并且如果偏差在特定范围之外检测可移动框架23的停止(故障)。
以上描述了可移动框架23相对于固定框架22的旋转(枢转)的情况，但这不是唯一的选择。例如，当旋转角被抑制时，或者当旋转速度(更慢或更快)有变化时，电流波形也将改变。因此，通过将感测到的电流波形与参考电流波形进行比较，故障检测器33还可以检测可移动框架23中的故障，其中可移动框架23正在执行不同于预定操作的操作。如上所述，当已经检测除了可移动框架23的停止之外的故障时，故障检测器33还向光源控制器311发送已检测到故障的信息。该信息可以与停止信息相同，或者可以是除了停止信息之外的其它信息。
因此，对于光学扫描装置a，即使没有安装用于感测光束或镜件21(可移动框架23)的扫描的特殊传感器，仍然可以检测例如在正在供给用于正常工作的驱动信号的状态下发生的停止的故障。
在电流传感器36中，第一放大器364仅输入具有由提取器363提取的频带(谐振频率)的信号。由第一放大器364放大的信号被发送到谐振振动检测器32并用于检测谐振振动。由于由谐振振动产生的电流小，因此需要具有高的放大率。另一方面，由第二放大器365放大的信号被发送到故障检测器33并用于检测可移动框架23的故障(停止)。如果在可移动框架23处发生故障(停止)，则在副驱动器27处产生的电流与正常工作期间的电流之间的变化量大于由谐振振动产生的电流。第二放大器365用于直接放大已经由i/v转换器360转换的信号。因此，第二放大器365可以是具有比第一放大器364的放大率低的放大器。
在本实施例中，感测在绘制期间基于可移动框架23的操作在副驱动器27处产生的电流，并且该电流用于检测可移动框架23的停止(故障)。如上所述，由于可移动框架23在绘制期间比在返回期间更慢地移动，所以电流值将更小，但是因为期间(时间)长，所以即使在低采样频率下也可以获得精确的电流波形。因此，在所示实施例中，控制器31基于在返回期间或绘图期间从电流传感器36获取的感测到的电流(例如，感测结果)来控制来自光源组件100的光束的发射。
如上所述，对于根据本发明的光学扫描装置a，由于基于在副扫描操作期间产生的电流值检测可移动框架23的停止(故障)，光学扫描元件20的停止(故障)可以快速且精确地被检测。并且，由于在检测到可移动框架23的停止(故障)之后立即执行停止光源11或减小其输出的操作，因此高输出光束不太可能照射(shine)到用户的眼睛中，因此不太可能发生用户的视力损害、失明或其它类似的健康危害的损害。此外，由于高输出光束不太可能继续照射单个点，因此还可以抑制将由光束照射引起的其他的过热、材料品质降低等。
因此，在所示实施例中，控制器31停止或减少来自光源组件100的光的发射。
此外，在所示的实施例中，光学扫描装置a具有：静电副驱动器27，其以非谐振驱动可移动框架23；电流传感器36，其感测由副驱动器27的容量的变化产生的电流，并且基于电流输出电流信息信号；和故障检测器33，其从电流信息信号检测停止，并输出停止检测信息。基于停止检测信息，停止光束的发射或减小其输出。
第二实施例
将描述属于本发明的光学扫描装置的另一示例。本实施例的光学扫描装置具有与第一实施例的光学扫描装置相同的结构。因此，基本上相同的那些部分编号将相同，并且将不再详细描述这些相同的部分。
对于根据第一实施例的光学扫描装置的故障检测器33，在许多采样点(例如100个点)处获取电流信息，基于这些采样点的电流信息获取电流波形，并且将该波形与参考电流波形进行比较，以检测可移动框架23的停止(故障)。如果存在许多采样点，则电流波形精度更高，但是还需要更高的处理能力。
图17是电流波形和特征点的曲线图。在绘制期间感测到的电流波形取决于可移动框架23的操作(枢转)状态。因此，如图17所示，仅使用电流波形中存在大的形状变化(电流值的变化)的几个(这里为四个)采样点来感测电流信息。这里，将从返回期间切换到绘制期间后的第一测量点ms1和可移动框架23移动到中性位置之前的第二测量点ms2设定为采样点。另外，设定可移动框架23通过中性位置后的第三测定点ms3，以及从绘制期间向返回期间切换前的第四测定点ms4。第一测量点ms1，第二测量点ms2，第三测量点ms3和第四测量点ms4是可以感测到稳定的电流值的点。
当控制可移动框架23的操作时，扫描控制器312获取返回期间和绘制期间的开始和结束时间。因此，扫描控制器312可以将第一测量点ms1，第二测量点ms2，第三测量点ms3和第四测量点ms4的时间正确地传递到故障检测器33或电流传感器36。这使得故障检测器33正确地获取第一测量点ms1，第二测量点ms2，第三测量点ms3和第四测量点ms4处的电流值(电流波形)。
当可移动框架23正常工作时，来自电流传感器36的第一测量点ms1，第二测量点ms2，第三测量点ms3和第四测量点ms4处的电流值将与参考电流波形的对应点处的电流值重合或基本重合(该差将落在特定范围内)。
同时，如上所述，当可移动框架23被强制停止时，在各个测量点处感测的电流值相对于从参考电流波形获得的电流值而变化。因此，故障检测器33将在各个测量点处感测的电流值与参考电流波形上的对应点处的电流值进行比较，并且如果它们之间的差值是一定量或更多，则可移动框架23的停止被检测。
如图16所示，当可移动框架23停止时，感测到的电流的电流波形本身可以不同于相当于该点所感测的波形。具体地，在可移动框架23经过中性位置之前和之后，变化可以不同。在这种情况下，可以通过比较感测到的电流值来检测可移动框架23的停止。例如，当光学扫描元件20处于其正常工作状态时，电流波形将在可移动框架23经过中性位置之前和之后呈现对称或基本对称的行为(波形)。当可移动框架23停止时，电流波形的对称性可能丧失，并且这种对称性的丢失也可以用于检测可移动框架23的停止。
为了更详细地解释这一点，在正常工作期间，尽管符号不同(流动方向不同)，但是在第一测量点ms1和第四测量点ms4处流动相同或基本相同量的电流。这同样适用于第二测量点ms2和第三测量点ms3。也就是说，当可移动框架23停止时，第一测量点ms1的电流值和第四测量点ms4的电流值偏离第二测量点ms2和第三测量点ms3的电流值(电流波形的平衡丢失)。当这些各个测量点处的电流值的差为一定量或更多时，故障检测器33检测可移动框架23的停止。
此外，可能存在在可移动框架23的旋转(枢转)期间位置受限或者在中性位置之前或之后移动速度受到限制的情况。在这种情况下，在中性位置之前或之后的电流波形的部分的平衡发生改变。鉴于此，故障检测器33比较第一测量点ms1和第二测量点ms2，和/或比较第三测量点ms3和第四测量点ms4。然后，如果该差大于一定值，则故障检测器33检测可移动框架23的旋转中发生了故障。
还存在波形本身在可移动框架23的中性位置之前和之后变化的时候，并且可移动框架23的旋转中的故障也可以通过比较第一测量点ms1和第二测量点ms2的差值与第三测量点ms3和第四测量点ms4的差，并且查看这些差值之间是否存在至少一定的间隙。因此，在这些情况下，控制器31比较在不同时间(例如，ms1，ms2，ms3，ms4)感测的感测到的电流的电流波形的值，并根据感测到的电流的电流波形的值的比较控制来自光源组件100的光束的发射。
如上所述，将表示电流波形特征的多个点处的电流值与已经提前存储的参考电流波形的对应点处的电流值进行比较，或者特征点的电流值之间进行比较，因此可以大大减少检测停止(故障)所需的处理量。因此，可以缩短从可移动框架23停止(故障的发生)直到其被检测所花费的时间。
其他一切都与第一实施例中的相同。在第一和第二实施例中，电流传感器36感测绘制期间在副驱动器27处产生的电流值，但是这不是唯一的选择，作为替代，可以感测返回期间在副驱动器27处生成的电流值。
第三实施例
现在将参考附图描述属于本发明的光学扫描装置的另一示例。图18是表示本发明的光学扫描装置的另一例的框图。图19是在图18所示的光学扫描装置中使用的电流传感器的电路图。如图18所示，除了处理器300的电流传感器37和测量组件38不同之外，光学扫描装置a2具有与图2所示的光学扫描装置a相同的结构。因此，光学扫描装置a2中与光学扫描装置a中相同的部分编号相同，并且将不再详细描述相同的部分。
如图18所示，光学扫描装置a2的处理器300包括将谐振振动检测器32和故障检测器33组合为一个组件的测量组件38。测量组件38获取谐振振动频率，并且基于来自电流传感器37的电流信息来检测可移动框架23的停止(故障)。这些操作本身与在光学扫描装置a中的谐振振动检测器32和故障检测器33的操作相同，因此不再详细描述。
电流传感器37包括i/v转换器370，第一路径371，第二路径372，开关373，提取器374和放大器375。i/v转换器370与i/v转换器360相同。第一路径371包括提取器374，提取器374与提取器363相同，并且是从输入电压中仅提取谐振频率的波长分量的滤波器。提取器374与放大器375的输入连接。
第二路径372是绕过提取器374并且与放大器375的输入连接的路径。基于来自同步器30的帧同步信号，开关373将i/v转换器370的输出端子选择性地连接到第一路径371或第二路径372。
如上所述，当由非谐振驱动的可移动框架23处产生的谐振振动时，在投影于屏幕sc上的视频中在副扫描方向上产生亮度或暗度。为了抑制由谐振振动引起的视频的亮度或暗度，优选在绘制期间进行谐振振动的检测。此外，当可移动框架23的旋转速度变高时，电流值变大。因此，通过感测在返回期间产生的电流，可以更准确地检测可移动框架23中的故障。
因此，在绘制期间产生的电流用于检测可移动框架23的谐振振动。而且，在返回期间产生的电流用于检测停止(故障)。因此，开关373在绘制期间与第一路径371连接，并且在返回期间与第二路径372连接。
已经通过第一路径371和第二路径372的电压(信号)被放大器375放大并输入到测量组件38。测量组件38类似于开关373，因为它从扫描控制器312获取关于返回期间和绘制期间的信息，在绘制期间作为谐振振动检测器操作，且在返回期间作为故障检测器操作。测量组件38可以根据输入的信号执行不同的处理，即，其可以执行谐振振动检测或者检测可移动框架23的停止(故障)。
如上所述，从i/v转换器370输出的电压在绘制期间由开关373发送到第一路径371，并且在返回期间被发送到第二路径372。因此，放大器375可以由谐振检测和故障检测共用，因此可以简化电流传感器。放大器375可以具有固定的放大率，或者放大率可以是可变的。例如，在可移动框架23缓慢旋转的绘制期间产生低电流值。因此，通过提高绘制期间的放大率，可以精确地感测由谐振产生的电流。相反，在可移动框架23比绘制期间更快地旋转的返回期间产生高电流值。因此，即使在产生高电流值的返回期间放大率降低，也可以准确地检测电流的变化。此外，由于返回期间比绘制期间短(在时间上)，所以必须通过降低放大率来加宽频带。这里，再次通过将返回期间的放大率降低到低于绘制期间的放大率，可以精确地检测返回期间的电流变化。
其余特征与第一和第二实施例中的相同。
第四实施例
现在将参照附图描述属于本发明的光学扫描装置的另一个示例。图20是帧同步信号和由电流传感器感测的电流的电流波形的曲线图。图20中的上部是帧同步信号，下部是电流波形。横轴是时间。这里的本发明的光学扫描装置具有与第一实施例的光学扫描装置a相同的结构，因此再次省略其详细说明，且将参照光学扫描装置a进行说明。
如图20所示，帧同步信号是在返回期间低(l)且在绘制期间高(h)的信号。一帧由一组返回期间和绘制期间组成。如果我们假设电流传感器36也感测返回期间的电流，则在返回期间和绘制期间感测的电流的波形如图20所示。也就是说，返回期间的电流波形的最大振幅大于绘制期间的电流波形的最大振幅。
如上所述，可移动框架23的操作被控制成使得其在绘制期间缓慢地旋转并且在返回期间更快地旋转。因此，驱动副驱动器27的驱动信号的电压在返回期间比在绘制期间高。因此，在返回期间的电压的成比例变化(随时间经过而变化)大于在绘制期间的电压的成比例变化，并且在可移动框架23的枢转期间产生的电流的驱动信号电压的成比例变化分量更大。此外，由于静电容量的成比例变化随着可移动框架23的速度而增加，因此在副驱动器27处产生的电流的静电容量的成比例变化分量变得更大。
因此，返回期间的电流波形的最大振幅高于绘制期间的电流波形的最大振幅。鉴于此，对于根据本实施例的光学扫描装置，返回期间产生的电流被感测。因此，感测到的电流值大于在绘制期间感测的电流值。这里的电流传感器36的结构与第一实施例中的相同，并且基于返回期间感测到的电流的电流信息被发送到故障检测器33。在返回期间，感测通过旋转可移动框架23产生的电流值，并且检测可移动框架23的停止(故障)。在返回期间，所产生的电流值更高，期间(时间)更短，因此必须降低放大率并且提高频带。因此，第二放大器365具有比第一放大器364低的放大率。
故障检测器33检测可移动框架23的停止(故障)的方法与第一实施例中相同。也就是说，在返回期间内设置多个(例如100个)采样点，由这些采样点处的电流值产生电流波形，并将其与预先存储的参考电流波形进行比较。实际上，将采样点的电流值与从与采样点对应的参考电流波形获得的电流值进行比较。具体地，将感测到的电流波形与参考电流波形进行比较。然后，如果在感测到的电流波形和参考电流波形之间存在大的差异，则故障检测器33检测可移动框架23已经停止(存在故障)。
由于在返回期间的电流值高于在绘制期间的电流值，所以可以提高检测的精度(例如，可以提高放大后的信躁(s/n)比)。因此，当将感测到的电流的波形与参考电流波形进行比较时，波形信息将趋向于存在差异，并且可以更精确地检测可移动框架23的停止(故障)。
第五实施例
在第四实施例中，直接将感测到的电流波形与参考电流波形进行比较。代替以这种方式直接比较波形，也可以通过比较由于可移动框架23的停止(故障)而导致的感测到的电流波形中可能产生变化的特征部分来检测可移动框架23的停止(故障)。在本实施例中，将电流波形的最大值和最小值关注为特征部分。
现在将描述本实施例中故障检测器33检测停止(故障)的具体方法。图21是确定停止时的条件的曲线图。图21示出了由正常操作期间感测的电流值产生的参考电流波形和在返回期间感测的电流波形。在本实施例中，返回期间是预定的，并且如果可移动框架23的操作与正常操作相同，则感测到的电流波形也将是具有最大值和最小值的正弦波。
可移动框架23已经停止时出现在电流波形中的行为与在绘制期间感测到的电流波形相同。也就是说，当可移动框架23在旋转范围的中性位置附近停止时，存在较少的振动，并且当其在倾斜位置停止时，最大值或最小值的绝对值减小。此外，如果配置使得旋转速度变化，则将存在电流波形上下移动的情况。由于感测到的电流值高于绘制期间的电流值，所以电流波形的变化将大于绘制期间的电流波形的变化。
当故障检测器33利用这些电流波形特性来将感测到的电流的波形与参考电流波形进行比较时，通过比较最大值和最小值来确定可移动框架23已经发生停止(故障)。更具体地，通过如下方式确定。故障检测器33从在多个采样点处感测的电流波形中找到最大值和最小值。然后，故障检测器33获取参考电流波形的最大值和最小值。故障检测器33找到感测到的电流波形和参考电流波形的最大值和最小值之间的差，并且如果该差超过特定范围，则检测可移动边框23的停止(故障)。
由于电路故障、由光学扫描元件20的变化引起的故障、由于周围环境引起的故障等等，所感测到的电流值存在偏差，因此，当最大值之间的差和最小值之间的差超过特定范围时，故障检测器33确定可移动框架23已经停止(发生故障)。
如上所述，可移动框架23在返回期间旋转时在副驱动器27处产生的电流值高于绘制期间的电流值，因此能更准确地检测电流值。因此，能够提高可移动框架23的停止(故障)的检测精度，即，以减少在实际上没有停止(没有发生故障时)时确定可动框架23已经停止(发生故障)的错误检测。因此，几乎不可能由于错误检测导致视频将被中断，因此观看者不太容易注意到任何异常。
此外，当感测到返回期间的电流并且基于该电流信息检测可移动框架23的停止(故障)时，可以容易地设置电流值的特征部分(最大值和最小值)。此外，仅需要在两个点处执行比较，因此减少了比较处理。因此，可以精确地检测停止(故障)，并且在可移动框架23停止(发生故障)之后，检测将花费更少的时间。
其它特征与第一至第四实施例中的相同。
第六实施例
将参照附图描述与本发明有关的光学扫描装置的另一个示例。对于本实施例的光学扫描装置，代替故障检测器33而使用故障检测器39，其它结构与第四实施例(第一实施例)的光学扫描装置相同。因此，这里将仅详细描述故障检测器39。
对于第四实施例中的光学扫描装置，获取电流信息的故障检测器33利用a/d转换器(未示出)对从电流信息获得的电流值进行二进制化(数字化)。因此，使用a/d转换器使得电路配置更复杂，并且处理通常要花费较长时间。
鉴于此，本实施例中的故障检测器39通过二进制化电流值来执行故障检测。将参考附图描述故障检测器39用于故障检测的方法。图22是参考电流波形的曲线图。如图22所示，参考电流波形的最大值在第一阈值sk1和第三阈值sk3之间，而最小值在第二阈值sk2和第四阈值sk4之间。
当基于来自电流传感器36的电流信息的最大值在第一阈值sk1和第三阈值sk3之间，并且最小值在第二阈值sk2和第四阈值sk4之间时，故障检测器39检测无故障，即，确定操作状态正常。这些阈值允许光学扫描装置中的误差，并且可以适当地确定这些阈值，以及使用阈值二进制化电流值，以简单且精确地检测可移动框架23的故障。此外，可以通过改变阈值来改变故障的类型(停止，偏移旋转等)。
现在将详细描述本实施例中的故障检测器39。图23是在本发明的光学扫描装置中使用的故障检测器的逻辑电路的框图。如图23所示，故障检测器39包括以下配置。具体地，故障检测器39包括第一至第四比较电路391至394，第一至第四保持电路395至398，复位信号产生电路3910，and电路(和电路)3911，or电路(或电路)3912，not电路(“非”电路)3913，保持电路3914，以及确定电路3915。
故障检测器39被配置为使得第一至第四比较电路391至394被设置为允许输入与由电流传感器36的第二放大器365放大的电流值对应的电压信号。如上所述，实际输入信号是电压信号，但由于该电压信号表示感测到的电流值，为了方便起见，在下面的描述中，将描述与电流值的比较。为每个比较电路设置不同的阈值。具体地，对第一比较电路391设置第一阈值sk1，对第二比较电路392设置第二阈值sk2，对第三比较电路393设置第三阈值sk3和对第四比较电路394设置第四阈值sk4。
当电流值分别大于第一阈值sk1和第三阈值sk3时，第一比较电路391和第三比较电路393具有高(h)输出。当电流值分别大于第二阈值sk2和第四阈值sk4时，第二比较电路392和第四比较电路394具有高(h)输出。具体地，第一比较电路391和第三比较电路393定义最大值的范围，而第二比较电路392和第四比较电路394定义最小值的范围。
第一至第四比较电路391至394的输出分别输入到第一至第四保持电路395至398。当复位信号产生电路3910连接到第一至第四保持电路395至398并且暂时存在h输入时，高输出继续(保持输出)，直到从复位信号产生电路3910输入复位信号。
当最大值大于第一阈值sk1时，第一比较电路391变为高输出，并且第一保持电路395保持高输出。当最小值小于第二阈值sk2时，第二比较电路392变为高输出，且第二保持电路396保持高输出。当如上所述已经确定在可移动框架23中发生了故障时，如果可移动框架23中发生了故障，则最大值将小于第一阈值sk1，或者最小值将大于第二阈值sk2。
具体地，如果在可移动框架23处没有发生故障，则最大值将大于第一阈值，并且最小值将小于第二阈值sk2。因此，为了确定可移动框架23没有发生故障，第一保持电路395和第二保持电路396的输出的逻辑积(logicalproduct)必须具有高输出。因此，第一保持电路395的输出和第二保持电路396的输出被输入到and电路3911。
当最大值大于第三阈值sk3时，第三比较电路393变为高输出，并且第三保持电路397保持高输出。当最小值小于第四阈值sk4时，第四比较电路394变为高输出，并且第四保持电路398保持高输出。对于上述用于确定可移动框架23的停止的条件，如果可移动框架23停止，则最大值将大于第三阈值，或者最小值将小于第四阈值。因此，第三保持电路397的输出和第四保持电路398的输出被输入到or电路3912。当第三保持电路397或第四保持电路398中的任一个为高输出时，or电路3912为高输出。
如上所述，由于当第三比较电路393或第四比较电路394处于高输出时，or电路3912处于高输出，所以当可移动框架23发生故障时，or电路3912处于高输出。当可移动框架23没有发生故障时，and电路3911必须具有来自第一保持电路395和第二保持电路396的输入h，并且or电路3912的输出被not电路3913反转，并输入到and电路3911。
也就是说，第一保持电路395，第二保持电路396和not电路3913的输出被输入到and电路3911。and电路3911的输出被输入到保持电路3914。向保持电路3914输入来自同步器30(同步信号生成组件)的帧同步信号。帧同步信号在绘制期间为h，在返回期间为l。然后，保持电路3914在帧同步信号为h时输出电流输入，当帧同步信号为l时保持最后的值，并将结果传递给确定电路3915。
尽管将在下面详细讨论，但是当可移动框架23没有发生故障时，保持电路3914具有高输出，并且当可移动框架23发生故障时，保持电路3914具有低输出。因此，当保持电路3914具有高输出时，确定电路3915确定在可移动框架23处没有发生故障；以及当输出为l时，确定电路3915确定在可移动框架23处发生了故障。当确定电路3915确定在可移动框架23处发生了故障，表示在可移动框架23处发生故障的停止信息被发送到光源控制器311。故障发生信息可以是高或低的二进制信号。
接下来，将通过参考另一幅图来描述故障检测器39的操作。图24是表示在可移动框架23上未发生故障时的信号的时间图。图24示出了感测到的电流波形。然后，从顶部开始，示出了第一比较电路391、第一保持电路395、第二比较电路392、第二保持电路396、第三比较电路393、第三保持电路397、第四比较电路394和第四保持电路398的输出。在这些之下示出了or电路3912、not电路3913和and电路3911的输出。在这之下示出了帧同步信号、复位信号的输出，以及保持电路3914的输出。故障发生信息被示出为二进制值(在可移动框架23处发生故障时的高输出，而在可移动框架23处未发生故障时的低输出)。
本实施例中的故障检测器39在绘制期间不检测电流值。因此，第一至第四比较电路391至394具有低输出。在绘制期间，帧同步信号为h。一旦进入返回期间，帧同步信号变为l，并且开始检测电流值，即开始输入电流信息。
由于电流值不大于第三阈值sk3，所以第三比较电路393具有低输出，并且第三保持电路397具有低输出。类似地，由于电流值小于第四阈值sk4，因此第四比较电路394具有低输出。因此，第三保持电路397和第四保持电路398仍然具有低输出，因此or电路3912具有低输出，并且not电路3913将反相高输出输入到and电路。具体地，当检测到的电流值大于第三阈值sk3或小于第四阈值sk4时，not电路3913具有低输出。
一旦经过特定量的时间，所感测到的电流值超过第一阈值sk1(参见图22)。此时，第一比较电路391具有高输出并将其发送到第一保持电路395，并且第一保持电路395保持高输出。当各种保持电路已经用复位信号复位时，输出被假定为低。下面将讨论复位信号。
在达到最大值之后，电流值减小到小于第一阈值sk1。在这一点上，第一比较电路391具有低输出，但是由于保持第一保持电路395的输出，所以输出为高。
如图22所示，电流值随时间减小，并且在某一点处，电流值下降到第二阈值sk2以下。在这一点上，第二比较电路392向第二保持电路396发送高信号，并且第二保持电路396保持高输出。在达到最小值之后，电流值增加到大于第二阈值sk2。在这一点上，第二比较电路392具有低输出，但是第二保持电路396保持高输出。
在图24所示的状态下，not电路3913在返回期间具有高输出，作为第一比较电路391的输出，第二比较电路392的输出和not电路3913的输出的逻辑积的and电路3911具有高输出。因此，在第二比较电路392变为高输出之后，即，在已经确认最小值小于第二阈值sk2之后，保持电路3914保持高输出。因此，确定电路3915确定在可移动框架23处未发生故障。
此外，在图24所示的示例中，电流波形的最大值小于第三阈值sk3，并且最小值大于第四阈值sk4。第三比较电路393和第四比较电路394不变为高输出，且保持电路3914不变为低输出。
在该实施例中，在返回期间感测电流值且and电路3911在返回期间之间具有高输出。一旦返回期间结束，就保持输入到and电路3911的信号。也就是说，and电路3911的输出在绘制期间不反转。在保持电路3914中，输入信号在绘制期间直接作为输出信号被输出，且and电路3911具有高输出。保持电路3914在返回期间的输出保持在先前值，因此在绘制期间保持高输出的状态下保持高输出。
如上所述，当在可移动框架23处没有发生故障时，故障检测器39可以确定可移动框架23没有发生故障。复位信号将第一至第四保持电路395至398复位以产生准备好下一次感测电流值的状态。由于保持电路3914在返回期间具有保持先前值的特性，如果在切换到返回期间之后立即重置第一至第四保持电路395至398，则and电路3911结果可能是具有低的输出，并且无法保持先前值。为了保持该先前值，一旦在帧同步信号从高变为低之后经过了特定的时间量，就立即以脉冲形式输出复位信号。
接下来，将描述可移动框架23的故障的检测。图25是示出当最大值低于第一阈值并且最小值高于第二阈值时可移动框中的故障检测的时序图。在图25中，在所显示的三个帧中的第二帧中正在检测可移动框架23的停止。如图25所示，第一帧与图24中的相同，在可移动框架23没有发生故障。在第二帧中，电流波形的最大值没有超过第一阈值sk1，第一比较电路391到返回期间结束时没有变为高输出，并且第一保持电路395在第二帧中的返回期间结束之后保持高输出。
类似地，由于最小值没有下降到第二阈值sk2以下，所以第二比较电路392在返回期间结束时没有变为高输出，并且第二保持电路396在第三帧中的返回期间结束后保持低输出。因此，在第三帧中的返回期间结束时，and电路3911的至少一个输入将是低输入，且and电路3911将转到低输出。如果and电路3911在返回期间结束时具有低输出，则在绘制期间输出当前输入的保持电路3914将变为低输出，并且确定电路3915将确定在可移动框架23处已经发生故障。
这里描述的是当最大值小于第一阈值sk1并且最小值大于第二阈值sk2时，但这不是唯一的选择。例如，如果满足最大值小于第一阈值sk1或最小值大于第二阈值sk2的条件中的任一个，则第一比较电路391或第二比较电路392将变为低输出，因此保持电路3914将变为低输出。
具体地，在检测确定返回期间在可移动框架23处发生故障的行为(最大值小于第一阈值sk1或最小值大于第二阈值sk2)之后，保持电路3914随着返回期间结束而变为低输出。因此，故障检测器39在返回期间结束后立即检测可移动框架23的停止，并向光源控制部311发送停止信息。
当可移动框架23处发生故障时的电流波形的另一个行为是当最大值大于第三阈值sk3并且最小值小于第四阈值sk4时。将参照附图描述在这种情况下的故障检测器39的操作。图26示出了当最大值高于第三阈值时或者当最小值低于第四阈值时可移动框架23中的故障检测的时序图。
图26类似于图25之处在于，在显示的三个帧中的最后一个帧结束之后发生了可移动框架23的故障。如图26所示，前两个帧与图24中相同，因为在可移动框架23处没有检测故障。在第三帧中，当电流波形的最大值超过第三阈值sk3时，第三比较电路393变为高输出。然后第三保持电路397保持高输出。此外，在第三帧中，当电流波形的最大值下降到第四阈值sk4以下时，第四比较电路394保持高输出。然后第四保持电路398保持高输出。
第三保持电路397和第四保持电路398被输入到or电路3912，并且如果任一个具有高输出，则or电路3912变为高输出，其在not电路3913处被反转，并且输入到and电路3911。因此，当第三比较电路393变为高输出或第四比较电路394变为高输出时，not电路3913变为低输出，且and电路3911变为低输出。然后，即使当返回期间结束时，第三保持电路397保持高输出和/或第四保持电路398保持高输出，因此and电路3911也变为低输出。
因此，在第三帧中的返回期间结束时，and电路3911的至少一个输入变为低输入，因此and电路3911变为低输出。如果and电路3911在返回期间结束时具有低输出，则在绘制期间输出当前输入的保持电路3914将变为低输出，并且确定电路3915将确定可移动框架23发生了故障。
这里，描述了最大值大于第三阈值sk3并且最小值小于第四阈值sk4的状态，但这不是唯一的选择。例如，如果满足最大值大于第三阈值sk3或最小值小于第四阈值sk4的条件中的任一个，则第三比较电路393或第四比较电路394将变为低输出，因此保持电路3914将变为低输出。
具体地，在检测确定返回期间在可移动框架23处发生故障的行为(最大值大于第三阈值sk3或最小值小于第四阈值sk4)之后，保持电路3914随着返回期间结束而变为低输出。因此，故障检测器39在返回期间结束之后立即检测可移动框架23处的故障的发生，并将故障发生信息发送到光源控制器311。
由于使用如本实施例中的故障检测器39意味着没有使用a/d转换器来对电流值进行数字化，所以配置更简单。此外，由于为了处理电流信息被二进制化，所以处理简单，并且可以在短时间内精确地检测可移动框架23处的故障的发生。
其余特征与第四和第五实施例中的相同。
因此，在所示实施例中，当电流波形(例如，感测到的电流)的最大值低于第一阈值sk1时，或者当电流波形的最小值(例如，第二电流)高于小于第一阈值sk1的第二阈值sk2时，控制器31减少来自光源组件100的光束的发射。此外，在所示实施例中，当电流波形(例如，感测到的电流)的最大值高于大于第一阈值sk1的第三阈值sk3时，或当电流波形(例如，感测到的电流)的最小值低于小于第二阈值sk2的第四阈值sk4时，控制器31减少来自光源组件100的光束的发射。
第七实施例
在第四和第五实施例中，从振幅变化检测停止，集中在电流波形的变化中的最大和最小电流值上，即振幅的变化上。当在可移动框架23处发生故障时，不仅幅度变化而且相位也变化，并且还可以通过检测相位变化来检测可移动框架23的故障的发生。现在将对本实施例的光学扫描装置中的可移动框架23的故障检测进行说明。
图27是在本发明的光学扫描装置中进行故障检测时的电流波形的曲线图。图27示出了参考电流波形和在可移动框架23处发生故障时感测的电流波形。实线示出了振幅已改变的示例中的电流波形，虚线示出了其中振幅和相位已经改变的示例。
在图27中，存在小于最大值的第一阈值sk1和大于最小值的第二阈值sk2。第一阈值sk1和第二阈值sk2是与图22中所示的第一阈值sk1和第二阈值sk2相同的值。
如图27所示，我们将使第一点p1是参考电流波形首先与第一阈值sk1相交的点，第二点p2是下一个相交发生的点，第三点p3是与第二阈值sk2发生首次交叉的点，第四点p4是发生下一交叉的点。
如果感测到的电流波形具有比参考电流波形小的振幅，则第一点p11和第二点p21之间的时间将更短，并且第三点p31和第四点p41之间的时间也会更短。此外，与参考电流波形的第一点p1相比，在返回期间内，第一点p11的位置将靠后。此外，当最大值或最小值增大或减小时，第一点和第二点之间的时间以及第三点和第四点之间的时间将变化。
因此，在所示的实施例中，控制器31基于在感测到的电流波形的值超过第一阈值sk1(例如，预定阈值)的时间长度(从p11到p21)和参考电流的波形的值超过第一阈值sk1的时间长度(从p1到p2)之间的差值，将感测到的电流波形与参考电流的波形进行比较。此外，控制器31基于感测到的电流波形的值超过第二阈值sk2(例如，预定阈值)的时间长度(从p31到p41)和参考电流的波形的值超过第一阈值sk2的时间长度(从p3到p4)之间的差值，将感测到的电流波形与参考电流的波形进行比较。在所示实施例中，当差值大于预定时间长度时，控制器31减少来自光源组件100的光束的发射。
所感测到的电流的波形也可以在时间方向(偏移相位)上偏移。具有偏移相位的电流波形由图27中的虚线表示。在这种情况下，时间方向上的偏移使得上述第一点p11变为第一点p12，第二点p21变为第二点p22，第三点p31变为第三点p32，和第四点p41变为第四点p42。也就是说，可以通过检测第一至第四点来检测振幅的变化和相位的偏移。因此，在所示的实施例中，控制器31将感测到的电流的波形的相位与参考电流波形的相位进行比较，并且根据感测到的电流波形的相位与参考电流波形的相位的比较来控制来自光源组件100的光束的发射。具体地，在所示实施例中，控制器31基于感测到的电流波形的值达到第一阈值sk1或第二阈值sk2(例如，预定阈值)时的时间(p12，p22，p32，p42)和当参考电流的波形的值达到第一阈值sk1或第二阈值sk2时的时间之间的差值，将感测到的电流波形的相位与参考电流波形的相位进行比较。具体地，在所示实施例中，当差值大于预定时间长度时，控制器31减少来自光源组件100的光束的发射。
因此，当感测到的电流波形达到特定值时，可以感测时间，并且可以基于相对于参考电流波形的变化来感测可移动框架23处的故障的发生。此外，由于也可以检测相位的变化，而不仅是振幅，所以可以获取关于在可移动框架23处发生的故障的细节(在一些情况下，原因)。具体地，故障检测器33能够通过将关于感测到的电流波形的相位信息与关于参考电流波形的相位信息进行比较来检测可移动框架23处的故障以及关于该故障的细节。
使用该相位信息来检测可移动框架23的停止的方法可以包括从数字化的电流信息获取相位信息并比较该信息，但是这往往需要大量的处理。
鉴于此，获取并且提前存储通过用第一阈值sk1和第二阈值sk2二进制化参考电流波形而获得的脉冲波形的边缘。然后，用第一阈值sk1和第二阈值sk2对感测到的电流波形进行二进制化，并将其转换为脉冲波形，并且检测该脉冲波形的边缘。然后将参考电流波形的脉冲波形的边缘与感测到的电流波形的边缘进行比较，并且从该比较结果检测可移动框架23的故障。
因为二进制化的脉冲波形的边缘因此被检测和比较，所以可以简化处理。此外，由于该配置涉及从相位获取变化，因此存在较少的阈值，因此电路配置可以小得多。特别地，与使用a/d转换器时相比，可以提高处理速度。
其余特征与第四至第六实施例中的相同。
第八实施例
现在将参照附图描述与本发明有关的光学扫描装置的又一个示例。图28是本发明的光学扫描装置的框图。图29是图28所示的光学扫描装置中使用的电流传感器的简化电路图。除了处理器300具有电流传感器36b，其包括具有可变放大率的第二放大器367，以及温度测量组件50(例如，温度传感器)设置为测量温度之外，图28中所示的光学扫描装置a3与光学扫描装置a相同。因此，光学扫描装置a3中与光学扫描装置a中相同的部分编号相同，并且将不再详细描述。
如图29所示，对于光学扫描装置a3，处理器300的电流传感器36b包括其放大率可以改变(即，其具有可变放大率)的第二放大器367。第二放大器367被配置为可以通过来自控制器31的控制信号来改变放大率。
对于本实施例中的光学扫描装置a3，感测在返回期间由可移动框架23的旋转产生的电流值，并且检测停止或其它类似的故障。在返回期间，所产生的电流值高并且期间(时间)短，因此必须降低放大率并且提高频带。此外，放大率在第二放大器367中是可变的，因为所产生的电流值随着可移动框架23的旋转角度而变化。
通过使用具有可变放大率的第二放大器367，即使可移动框架23所需的旋转角度改变并且电流值存在变化，感测到的电流的波形和参考电流波形仍然可以通过根据旋转角度的变化设置放大率来进行比较。例如，可以在存储组件400中提前存储与可移动框架23的角度和放大率对应的角度校正表401，使得控制器31基于可移动框架23的旋转角度计算放大率，并且调整第二放大器367的放大率。角度校正表401的示例包括与角度和放大率对应的表或图表，但这些不是唯一的选项。此外，代替角度校正表401，或者除了角度校正表401之外，可以存储角度和放大率之间的关系的计算公式，并且该计算公式可以用于计算放大率。
因此，改变放大率使得容易将感测到的电流波形与参考电流波形进行比较，并且相应地减小处理负载。感测到的电流波形与参考电流波形的这种比较可以通过第四至第七实施例的任一实施例中的方法或通过一些其它方法来执行。
此外，对于根据本发明的光学扫描装置a3，处理器300需要具有高处理能力。随着处理器300的处理能力的提高，在工作期间产生更多的热量。受该热影响，电流传感器36b的电路改变其特性并降低其性能，并且从电流传感器36b输出的电流信息将存在偏差。此外，第一弹性支撑件24的弹性系数可能受热影响，并且即使提供相同的驱动信号，旋转角度也可能不同。
为了补偿由热引起的这种，例如电路的变化或光学扫描元件20的物理特性的变化，温度测量组件50周围的温度被测量。然后，控制器31基于由温度测量组件50获得的温度信息来调整第二放大器367的放大率。
存储组件400存储例如计算公式或温度校正表402，其将可移动框架23的旋转角度，感测温度和放大率相关联。控制器31然后从存储组件400调用温度校正表402，并且从感测的温度和/或旋转角度计算放大率。然后基于计算的放大率来调整第二放大器367的放大率。因此，在所示实施例中，光学扫描装置a3还包括被配置为感测电流传感器36b的温度的温度测量组件50。此外，在所示的实施例中，第二放大器367具有基于由温度测量组件50感测的温度可变地设置的可变放大率。此外，在所示实施例中，第二放大器367具有可变放大率。
因此，调节(校正)用于检测可移动框架23的故障的放大器(第二放大器367)的放大率，使由于可移动框架23的旋转角度而引起的感测到的电流的变化，或由于环境温度引起的感测到的电流的变化被校正，因此可以精确地检测可移动框架23处的故障的发生。此外，由于该简单控制仅涉及校正放大率，因此所需的处理量小于校正电流值本身时的处理量。
其余特征与第四至第七实施例中的相同。
第九实施例
将参照附图描述属于本发明的光学扫描装置的又一个示例。图30是表示本发明的光学扫描装置的另一例的框图。图31是图30所示的光学扫描装置中使用的电流传感器的电路图。如图30所示，除了电流传感器37b不同之外，光学扫描装置a4与图18所示的光学扫描装置a2相同。因此，光学扫描装置a4中与光学扫描装置a2中基本相同的部分编号相同，并且将不再详细描述这些相同的部分。
如图30所示，在光学扫描装置a4的处理器300中，测量组件38基于来自电流传感器37b的电流信息获取谐振振动频率并检测停止。
电流传感器37b包括i/v转换器370，第一路径371，第二路径372，提取器374，第一放大器376，第二放大器377和开关378。电流传感器37b不同于图19所示的电流传感器37，其不具有开关373或放大器375，并且添加了第一放大器376，第二放大器377和开关378。因此，将不再详细描述基本相同的那些部分。
i/v转换器370的输出连接到第一路径371和第二路径372两者。第一路径371仅从在提取器374输入的电流信息(电压)中提取谐振频率的波长分量。提取器374连接到第一放大器376的输入。
第二路径372包括第二放大器377。输入到第二路径372的电压由第二放大器377放大。第二放大器377与第八实施例中的第二放大器367相同，其放大率是可变的，并且基于来自控制器31的控制信号来调整放大率。
开关378选择性地将第一路径371(第一放大器376的输出)或第二路径372(第二放大器377的输出)连接到测量组件38。开关378基于来自同步器30的帧同步信号驱动。可移动框架23的故障的检测利用返回期间的电流波形，因此开关378在绘制期间连接到第一路径371，并且在返回期间连接到第二路径372。
测量组件38与开关378相同，因为它从帧同步信号获取关于返回期间和绘制期间的信息，在绘制期间作为谐振振动检测器来操作，并且在返回期间用作故障检测器来操作。测量组件38可以根据输入的信号执行不同的处理(谐振振动检测或故障检测)。
对于这种配置，可以减少放大器的数量，这意味着电流传感器可以更小。
其余特征与上面给出的实施例中的相同。
上面描述了本发明的实施例，但是本发明不限于或者不受其中给出的内容的限制。此外，在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改。还可以适当地组合上面给出的各种实施例。
在理解本发明的范围时，术语“包括(comprising)”和它的衍生词，如本文所用，为描述现有的所陈述的特征，元件，组件，组，整体，和/或步骤的开放性词语，但并不排除存在其它未陈述的特征，元件，组件，组，整体(integers)和/或步骤。前述内容也适用于具有类似含义的词语，诸如术语“包含(including)”，“具有(having)”和它们的衍生词。而且，除非另有说明时，术语“部件(part)”，“部(section)”，“部分(portion)”，“部件(member)”或“元件(element)”以单数使用时可以具有单个组件或多个组件的双重含义。
虽然只有选定的实施例来说明本发明，显而易见的是，本领域技术人员在不脱离所附请求保护范围定义的本发明的范围内从本公开可以对本文进行各种改变和修改。例如，除非另外具体说明，只要该变化实质上不影响它们的预期的功能，各种组件的尺寸，形状，位置或取向可以根据需要和/或希望变化。除非特别声明，只要其变化实质上不影响它们的预期功能，那些显示直接连接或彼此接触的组件也可具有设置在它们之间的中间结构。除非特别说明，否则一个元件的功能可以由两个执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中被采用。没有必要在一个特定的实施例中同时具有所有优点。每个区别于现有技术的特征，单独或与其它特征的组合，也应被视为申请人的进一步发明的独立描述，包括由这些特征所体现的结构和/或功能概念。因此，根据本发明的实施例的前述说明仅用于说明，而不是为了限制由所附请求保护范围及其等同物所限定的本发明。
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