光扫描装置及微镜器件的驱动方法与流程

本发明的技术涉及一种光扫描装置及微镜器件的驱动方法。

背景技术：

1、作为利用硅(si)的微细加工技术制造的微机电系统(micro electro mechanicalsystems：mems)器件之一，已知有微镜器件(还称为微扫描器。)。微镜器件由设置在光扫描装置中的驱动控制部驱动。驱动控制部通过驱动微镜器件的反射镜部，来使由反射镜部反射的光束对对象物进行二维扫描。

2、基于微镜器件的光扫描方式与以往的基于多面镜的光扫描方式相比，在小型、轻量且低功耗方面优异。因此，微镜器件在lidar(light detection and ranging：光探测和测距)装置或扫描光束显示器等中的应用备受瞩目。

3、微镜器件的驱动方式有静电驱动方式、电磁驱动方式、或压电驱动方式等。压电驱动方式中，由于扭矩大，另一方面器件结构及驱动电路单纯，因此小型且扫描角度大。并且，微镜器件在由质量、结构及弹簧常数确定的固有振动频率下产生谐振。通过以谐振频率驱动微镜器件，能够获得更大的扫描角度。扫描角度对应于反射镜部的偏转角。

4、在国际公开第2018/230065号公报中，提出一种压电型双轴驱动方式的微镜器件，其能够使反射镜部进行进动运动。进动运动是指，与反射镜部的反射面正交的中心轴以画圆的方式振动的运动。为了使反射镜部进行进动运动，需要使反射镜部分别绕相互正交的第1轴及第2轴，以相同的频率进行摆动。因此，在国际公开第2018/230065号公报中，提出了使绕第1轴摆动的谐振频率(以下，称为第1谐振频率)与绕第2轴摆动的谐振频率(以下，称为第2谐振频率)一致的内容。

5、通过使反射镜部进行进动运动，由反射镜部反射的光束以画圆的方式进行扫描。该圆状光束例如利用于lidar装置。

6、并且，在日本特开2019-144497号公报中，公开有在压电型双轴驱动方式的微镜器件在绕第1轴使反射镜部进行谐振驱动的第1致动器与绕第2轴使反射镜部进行谐振驱动的第2致动器之间发生串扰的内容。该串扰的原因在于，在一个致动器中产生的振动传播到另一个致动器中，从而激励谐振振动。

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、如国际公开第2018/230065号公报中所记载，通过使第1谐振频率与第2谐振频率一致，且使提供给第1及第2致动器的驱动信号的频率与第1谐振频率及第2谐振频率一致，从而提高相对于驱动信号的反射镜部的动作的响应性。但是，若使第1谐振频率与第2谐振频率一致，则认为会产生日本特开2019-144497号公报中所记载的串扰增大的弊端。

3、本申请人确认到，在第1致动器使反射镜部绕第1轴摆动且第2致动器使第1致动器与反射镜部一起绕第2轴摆动的微镜器件中，容易产生串扰。具体而言，本申请人确认到，第1谐振频率根据绕第2轴的偏转角而位移。

4、为了使反射镜部进行进动运动，需要使绕第1轴的偏转角和绕第2轴的偏转角准确地一致。但是，若发生如上所述的串扰，则第1谐振频率根据绕第2轴的偏转角而位移，因此，绕第1轴的偏转角降低。

5、为了提高偏转角，可以考虑增大驱动信号的振幅电压的方法。但是，若增大驱动信号的振幅电压，则会发生用于驱动微镜器件的驱动电路大型化，且功耗增大的弊端。

6、本发明的技术的目的在于提供一种在使反射镜部进行进动运动的情况下，能够以低功率提高偏转角的光扫描装置及微镜器件的驱动方法。

7、用于解决技术课题的手段

8、为了实现上述目的，本发明的光扫描装置具备微镜器件及处理器，所述微镜器件具备：反射镜部，其具有反射入射光的反射面；第1致动器，其使反射镜部绕第1轴摆动，所述第1轴位于包含反射镜部静止时的反射面的平面内；以及第2致动器，其使反射镜部绕第2轴摆动，所述第2轴在平面内与第1轴正交，所述处理器通过向第1致动器及第2致动器分别提供具有相同的驱动频率的第1驱动信号及第2驱动信号，来使反射镜部进行进动运动，在所述光扫描装置中，在设绕第1轴摆动的谐振频率为f1、绕第2轴摆动的谐振频率为f2的情况下，微镜器件满足f2＜f1的关系，在设驱动频率为fd的情况下，满足fd≤f1的关系。

9、优选在以使反射镜部同时绕第1轴及第2轴的方式对反射镜部进行驱动的情况下，具有绕第1轴摆动的谐振频率从f1变化δf的特性，满足f1-δf＜fd的关系。

10、优选满足δf＞0的关系。

11、优选满足f1-δf＜fd＜f2的关系。

12、优选第1致动器及第2致动器分别为具备压电元件的压电致动器。

13、优选第1致动器经由第1支承部与反射镜部连接，所述第1支承部将反射镜部支承为能够绕第1轴摆动，第2致动器经由第2支承部与第1致动器连接，所述第2支承部将第1致动器支承为能够绕第2轴摆动。

14、优选第1支承部及第2支承部分别为扭力杆。

15、优选具备向反射镜部静止时的反射面垂直地照射光束的光源。

16、本发明的微镜器件的驱动方法中，所述微镜器件具备：反射镜部，其具有反射入射光的反射面；第1致动器，其使反射镜部绕第1轴摆动，所述第1轴位于包含反射镜部静止时的反射面的平面内；以及第2致动器，其使反射镜部绕第2轴摆动，所述第2轴在平面内与第1轴正交，在设绕第1轴摆动的谐振频率为f1、绕第2轴摆动的谐振频率为f2的情况下，所述微镜器件满足f2＜f1的关系，通过向第1致动器及第2致动器分别提供具有满足fd≤f1的关系的驱动频率fd的第1驱动信号及第2驱动信号，来使反射镜部进行进动运动。

17、发明效果

18、根据本发明的技术，能够提供在使反射镜部进行进动运动的情况下，能够以低功率提高偏转角的光扫描装置及微镜器件的驱动方法。

技术特征：

1.一种光扫描装置，其具备微镜器件及处理器，

2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，

3.根据权利要求2所述的光扫描装置，其中，

4.根据权利要求3所述的光扫描装置，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光扫描装置，其中，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光扫描装置，其中，

7.根据权利要求6所述的光扫描装置，其中，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光扫描装置，其中，

9.一种微镜器件的驱动方法，其中，

技术总结
光扫描装置具备微镜器件及处理器，所述微镜器件具备：反射镜部，其具有反射入射光的反射面；第1致动器，其使反射镜部绕第1轴摆动，所述第1轴位于包含反射镜部静止时的反射面的平面内；以及第2致动器，其使反射镜部绕第2轴摆动，所述第2轴在平面内与第1轴正交，所述处理器通过向第1致动器及第2致动器分别提供具有相同的驱动频率的第1驱动信号及第2驱动信号，来使反射镜部进行进动运动。在设绕第1轴摆动的谐振频率为f<subgt;1</subgt;、绕第2轴摆动的谐振频率为f<subgt;2</subgt;的情况下，微镜器件满足f<subgt;2</subgt;＜f<subgt;1</subgt;的关系，在设驱动频率为f<subgt;d</subgt;的情况下，满足f<subgt;d</subgt;≤f<subgt;1</subgt;的关系。

技术研发人员：西浦洋辅,直野崇幸,青岛圭佑
受保护的技术使用者：富士胶片株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15