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图像显示装置及其反射镜驱动方法.pdf

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图像 显示装置 及其 反射 驱动 方法
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摘要
申请专利号:

CN201380010518.7

申请日:

2013.01.11

公开号:

CN104145204A

公开日:

2014.11.12

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G02B 26/10申请公布日:20141112|||?#25269;?#23457;查的生效IPC(主分类):G02B 26/10申请日:20130111|||公开
IPC分类号: G02B26/10; H04N5/74 主分类号: G02B26/10
申请人: 船井电机株式会社
发明人: 近冈笃彦
地址: 日本国大阪府大东市
优?#28909;ǎ?/td> 2012.02.22 JP 2012-036012
专利代理机构: 隆天国际知识产权代理有限公司 72003 代理人: 魏彦;金相允
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法律状态
申请(专利)号:

CN201380010518.7

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.02.08|||2015.03.11|||2014.11.12

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||?#25269;?#23457;查的生效|||公开

摘要

图像显示装置(1)具备相位控制合成部(8),对多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式使相位错开进行合成;以及反射镜驱动部(7),以通过所述相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动所述反射镜(6b)。

权利要求书

权利要求书
1.  一种图像显示装置(1),通过驱动反射镜(6b)而使其一边反射光进行扫描来显示图像,其特征在于,具备:
相位控制合成部(8),使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位而进行合成;以及
反射镜驱动部(7),以通过所述相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动所述反射镜。

2.  根据权利要求1所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,将?#20154;?#36848;反射镜的共振频率低了规定数的频率设为gn,将?#20154;?#36848;反射镜的共振频率高出规定数的频率设为gm,使第1驱动波形信号和第2波形信号在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位。

3.  根据权利要求2所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,根据所述反射镜的多个共振频?#35782;?#35774;置有多个段,
第1段的相位控制合成部(308a),将?#20154;?#36848;反射镜的第1共振频率低了规定数的频率设为gn1,将?#20154;?#36848;第1共振频率高出规定数的频率设为gm1,将第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号在1/(2gm1)以上1/(2gn1)以下的?#27573;?#20869;错开相位进行合成,
第2段的相位控制合成部(308b),将?#20154;?#36848;反射镜的第2共振频率低了规定数的频率设为gn2,将?#20154;?#36848;第2共振频率高出规定数的频率设为gm2,对由所述第1段的相位控制合成部合成的驱动波形信号进行分路,将第2段用的第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号在1/(2gm2)以上1/(2gn2)以下的?#27573;?#20869;错开相位进行合成,
所述反射镜驱动部以通过所述第2段相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动所述反射镜。

4.  根据权利要求2所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部将所述反射镜的共振频率设为f,将(0.95×f)的频率设为所述gn,将(1.05×f)的频率设为所述gm,使所述第1驱动波形信号和所述第2驱动波形信号在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的 ?#27573;?#20869;错开相位。

5.  根据权利要求4所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,使所述第1驱动波形信号和所述第2驱动波形信号错开大致1/(2f)的相位。

6.  根据权利要求5所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,根据所述反射镜的多个共振频率设置有多个段,
第1段的相位控制合成部,将所述反射镜的第1共振频率设为f1,将第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号错开大致1/(2f1)的相位进行合成,
第2段的相位控制合成部,将所述反射镜的第2共振频率设为f2,对由所述第1段的相位控制合成部合成的驱动波形信号进行分路,使第2段用的第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号错开大致1/(2f2)的相位进行合成,
所述反射镜驱动部,以通过所述第2段相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动所述反射镜。

7.  根据权利要求2所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,通过?#36816;?#36848;第1驱动波形信号和所述第2驱动波形信号进行加法运算来进行合成。

8.  根据权利要求2所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,将所述第1驱动波形信号的周期以及占空比和所述第2驱动波形信号的周期以及占空比分别调整为大致相同。

9.  根据权利要求2所述的图像显示装置,其特征在于,
所述相位控制合成部,使所述第2驱动波形信号的相位相对于所述第1驱动波形信号的相位而错开,并且将所述第2驱动波形信号的增益调整为所述第1驱动波形信号的增益以下。

10.  根据权利要求1所述的图像显示装置,其特征在于,还具备:
检测部(25),检测所述反射镜的移位;
反馈控制部(35),针对合成处理,根据由所述检测部检测出的所述反射镜的移位来进行反馈控制,所述合成处理是指,通过所述相位控 制合成部?#20801;?#39640;频成分相互抵消的方式错开相位而进行合成的处理。

11.  根据权利要求10所述的图像显示装置,其特征在于,
所述反馈控制部,?#20801;?#36755;入到所述反射镜驱动部的驱动波形信号的振幅和由所述检测部检测出的所述反射镜的移位的振幅的比?#39318;?#23567;的方式,来决定由所述相位控制合成部错开相位的量。

12.  根据权利要求10所述的图像显示装置,其特征在于,
所述反馈控制部,根据没有错开相位时的所述反射镜的移位和错开相位时的所述反射镜的移位的振幅比,来确定用于所述相位控制合成部进行合成的多个驱动波形信号的增益的合成比。

13.  根据权利要求1所述的图像显示装置,其特征在于,
所述反射镜是MEMS扫描反射镜。

14.  根据权利要求1所述的图像显示装置,其特征在于,
所述反射镜驱动部,?#36816;?#36848;反射镜的共振频率附近的基本频率的所述驱动波形信号,来驱动所述反射镜。

15.  根据权利要求1所述的图像显示装置,其特征在于,
所述反射镜驱动部以非共振方式驱动所述反射镜。

16.  一种图像显示装置(1)的反射镜驱动方法,通过驱动反射镜(6b)一边反射光一边进行扫描来显示图像,其特征在于,具备以下步骤:
使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位的步骤;
?#28304;?#24320;相位的第1驱动波形信号和第2驱动波形信号进行合成的步骤;以及
通过合成的驱动波形信号来驱动所述反射镜的步骤。

17.  根据权利要求16所述的图像显示装置的反射镜驱动方法,其特征在于,
错开所述相位的步骤包括以下步骤:将?#20154;?#36848;反射镜的共振频率低了规定数的频率设为gn,将?#20154;?#36848;反射镜的共振频率高出规定数的频率设为gm,使所述第1驱动波形信号和所述第2波形信号在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位。

18.  根据权利要求17所述的图像显示装置的反射镜驱动方法,其特征在于,
在所述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位的步骤包括以下步骤:在第1段中,将?#20154;?#36848;反射镜的第1共振频率低了规定数的频率设为gn1,将?#20154;?#36848;第1共振频率高出规定数的频率设为gm1,使第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号在1/(2gm1)以上1/(2gn1)以下的?#27573;?#20869;错开相位,
合成所述信号的步骤,包括?#28304;?#24320;了相位的所述第1段用第1驱动波形信号和所述第1段用第2驱动波形信号进行合成的步骤,
在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位的步骤还包括以下步骤:在第2段中,对在所述第1段中合成的驱动波形信号进行分路,将?#20154;?#36848;反射镜的第2共振频率低了规定数的频率设为gn2,将?#20154;?#36848;第2共振频率高出规定数的频率设为gm2,使第2段用的第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号在1/(2gm2)以上1/(2gn2)以下的?#27573;?#20869;错开相位,
合成所述信号的步骤还包括:?#28304;?#24320;相位的第2段用第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号进行合成的步骤,
驱动所述反射镜的步骤包括:以在所述第2段中合成的驱动波形信号驱动驱动所述反射镜的步骤。

19.  根据权利要求17所述的图像显示装置的反射镜驱动方法,其特征在于,
在所述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位的步骤包括:将所述反射镜的共振频率设为f,使所述第1驱动波形信号和第2驱动波形信号错开大致1/(2f)的相位的步骤。

20.  一种图像显示装置(1),通过驱动反射镜(6b)一边反射光一边进行扫描来显示图像,其特征在于,具备:
反射镜控制部(8),使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式使相位错开进行合成;以及
反射镜驱动部(7),以通过所述相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动所述反射镜。

说明书

说明书图像显示装置及其反射镜驱动方法
?#38469;?#39046;域
本发明涉及对反射光的反射镜进行驱动(扫描移位)来显示图像的图像显示装置及其反射镜驱动方法,特别是涉及通过抑制反射镜的无用振动(不需要的震动)来防止图像变差(恶化)的?#38469;酢?
背景?#38469;?
在日本特表2008-547055号公报中公开有用于减少被投影的图像?#26800;?#22270;像变形的装置,所述装置具备:一对扫描反射镜;驱动组件,为了在投影面上形成扫描线的光栅图像,使扫描反射镜绕相互垂直的轴振动;调节共振频率的单元,为了在共振频率和驱动频率之间减少电气干扰从而抑制图像的变形,调节共振频?#35782;?#20351;其不与驱动频率相互协调。用于减少该图像的变形的装置的驱动组件包括驱动器,该驱动器以规定的驱动频率动作,?#25269;?#19978;以一定的驱动速度使扫描镜?#26800;?#19968;个扫描镜围绕轴?#26800;?#19968;个轴而沿圆周方向动作。此外,一个扫描镜能够以比驱动速度快的返回速度,围绕一个轴沿相反的圆周方向以共振频率返回。
在日本特开2010-237535号公报中公开有图像显示装置,所述图像显示装置具备:驱动处理部,使驱动信号的振幅变化并从驱动信号生成部输出,使反射镜的摆动振幅变化;振铃检测部,在一边通过该驱动处理部使反射镜的振幅发生变化一边使反射镜摆动时,检测基于光扫描元件的固有共振的振铃的振幅;滤波特性调整部,根据在该振铃检测部检测出的振铃的振幅,来调整陷波滤波器(notch filter)?#26800;?#34928;减区域的?#34892;?#39057;率。
现有?#38469;?#25991;献
专利文献
专利文献1:日本特表2008-547055号公报
专利文献2:日本特开2010-237535号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的图像显示装置,例如应用为激光投射器,该激光投射器使用进行扫描移位的反射镜对激光进行反射,通过使该反射光在投影面上进行扫描来对图像进行投影显示,但是,在这样的图像显示装置中,要求提高显示的图像画质。这里,在这样的图像显示装置中,通过驱动波形信号进行驱动使反射镜扫描移位。例如,关于垂直扫描,用相当于一?#26410;?#30452;扫描的锯齿形状的驱动波形信号来使反射镜扫描移位,对一帧的图像进行投影显示。因此,在不进行高精度的反射镜的垂直扫描时,会在投影图像上产生颜色浓淡不一的现象,画?#26102;?#24046;。
本发明鉴于上述情况,其目的在于,实现反射镜扫描的高精度,进而提高通过反射光显示的图像的画质。
用于解决问题的手段
虽然知晓反射镜不能高精度进行垂直扫描的各种原因,但是本发明的发明人重新?#19994;?#20197;下原因:驱动(扫描移位)反射镜的驱动波形信号的高频成分会对反射镜的动作产生影响,导致反射镜产生无用振动,从而使反射镜的扫描精度变差。
本发明根据上述着眼点而成,本发明的第1方面的图像显示装置,通过驱动反射镜而使其一边反射光进行扫描来显示图像,其特征在于,具备:相位控制合成部,使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位而进行合成;以及反射镜驱动部,以通过相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动反射镜。
在本发明的第一方面的图像显示装置中,如上所述,多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位来进行合成,由此,能够?#26723;?#25110;消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
在上述第一方面的图像显示装置中,优选相位控制合成部,将比反射镜的共振频率低了规定数的频率设为gn,将比反射镜的共振频率高出规定数的频率设为gm,使第1驱动波形信号和第2波形信号在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位。如果这样构成,能够以反射镜的共振频率为?#34892;?#32780;在规定?#27573;?gn以上gm以下)的频率的相位?#27573;?1/ (2gm)以上1/(2gn)以下)内,使多个驱动波形信号相互错开相位,所以在对第1驱动波形信号和第2驱动波形信号进行合成时,能够获得高频成分相互抵消的实用的效果。
此时,优选相位控制合成部,根据反射镜的多个共振频?#35782;?#35774;置有多个段;第1段的相位控制合成部,将比反射镜的第1共振频率低了规定数的频率设为gn1,将比第1共振频率高出规定数的频率设为gm1,将第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号在1/(2gm1)以上1/(2gn1)以下的?#27573;?#20869;错开相位进行合成;第2段的相位控制合成部,将比反射镜的第2共振频率低了规定数的频率设为gn2,将比第2共振频率高出规定数的频率设为gm2,对由第1段的相位控制合成部合成的驱动波形信号进行分路,将第2段用的第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号在1/(2gm2)以上1/(2gn2)以下的?#27573;?#20869;错开相位进行合成;反射镜驱动部以通过第2段相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动反射镜。如果这样构成,即使因构造或材?#23454;?#32780;导致反射镜具有多个共振频率的情况下,通过与反射镜的各共振频?#35782;?#24212;的多个段的相位控制合成部,以多个驱动波形信号的高频成?#22336;?#21035;互相抵消的方式错开相位来进行合成,由此,能够?#26723;?#25110;消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
在上述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20351;相位错开的结构中,优选相位控制合成部将反射镜的共振频率设为f,将(0.95×f)的频率设为gn,将(1.05×f)的频率设为gm,使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位。如果这样构成,在合成第1驱动波形信号和第2驱动波形信号时,能够可靠地获得高频成分相互抵消的实用的效果。
在将上述(0.95×f)的频率设为gn,将(1.05×f)的频率设为gm的结构中,优选相位控制合成部使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号错开大致1/(2f)的相位。如果这样构成,在合成第1驱动波形信号和第2驱动波形信号时,能够有效地使高频成分相互抵消。
在使错开大致1/(2f)的相位的结构中,优选相位控制合成部根据反射镜的多个共振频率设置有多个段;第1段的相位控制合成部将反射 镜的第1共振频率设为f1,将第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号错开大致1/(2f1)的相位进行合成;第2段的相位控制合成部将反射镜的第2共振频率设为f2,对由第1段的相位控制合成部合成的驱动波形信号进行分路,使第2段用的第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号错开大致1/(2f2)的相位进行合成;反射镜驱动部以通过第2段相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动反射镜。如果这样构成,在导致显著产生反射镜的无用振动的反射镜的共振频率的高频成分中,使多个驱动波形信号错开相位进行合成,由此,就能使高频成分相互抵消。此外,即使是反射镜具有多个共振频率的情况下,通过与反射镜的各共振频?#35782;?#24212;的多个段的相位控制合成部,分别使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开大致1/(2f1)以及大致1/(2f2)的相位而进行合成,由此,就能有效?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的的高频成分,进一步提高反射镜的扫描精度。
这里,如上所述使两个驱动波形信号错开大致1/(2f)的相位,相当于在反射镜的共振频率f下使两个驱动波形信号的相位差设为大致180度。由此,通过对两个驱动波形信号进行合成(加法运算),就能够使两个驱动波形信号的频率f下的高频成分在反转相位相互抵消,因此,就能有效抑制反射镜的无用振动。
另外,本发明还适用于3个以上的驱动波形信号相互错开相位进行合成的情况,例如,在对3个驱动波形信号进行合成时,使作为这三个驱动波形信号的目标的频率?#26800;?#30456;位相互错开大致120度即可,此外,在合成4个驱动波形信号时,可?#20801;?#25104;为这4个驱动波形信号的目标的频率的相位相互错开大致90度。通过使成为多个驱动波形信号的目标的频率?#26800;?#39640;频成分进行加法运算合成,可以相互消除。
在上述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;使相位错开的结构中,优选相位控制合成?#23458;?#36807;对第1驱动波形信号和第2驱动波形信号进行加法运算来进行合成。如果这样构成,就能容易进行增益(放大率)的电平调整,因此,在对第1驱动信号和第2驱动信号进行合成时,能够使高频成分有效抵消。
在上述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;使相位错开的结构中, 优选相位控制合成部,将第1驱动波形信号的周期以及占空比和第2驱动波形信号的周期以及占空比分别调整为大致相同。如果这样构成,在合成第1驱动波形信号和第2驱动波形信号时,能够抑制因周期和占空比互不相同而导致在反射镜上产生意外的振动。
在上述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;使相位错开的结构中,优选相位控制合成部使第2驱动波形信号的相位相对于第1驱动波形信号的相位而错开,并且将第2驱动波形信号的增益调整为第1驱动波形信号的增益以下。如果这样构成,即使在使第2驱动波形信号的相位错开时在第2驱动波形信号上产生了意外的变形的(不想要的)情况下,通过将错开侧的第2驱动波形信号的增益设为第1驱动波形信号的增益以下,就能够在合成的驱动波形信号中抑制第2驱动波形信号的意外变形的影响被明显表现出来。
在上述第1方面的图像显示装置中,优选具备:检测部,检测反射镜的移位;反馈控制部(35),针对合成处理,根据由检测部检测出的反射镜的移位来进行反馈控制,合成处理是指,通过相位控制合成部?#20801;?#39640;频成分相互抵消的方式错开相位而进行合成的处。例如,在基于来自其他电子设备的影响等导致的外来影响下,导致驱动波形信号承载了噪音的情况下,该噪音作为驱动波形信号的高频成分会引起反射镜的无用振动。此外,例如在每个产品有精度偏差的情况下,也会引起反射镜的无用振动。相对于此,如上所述,根据由检测部检测出的反射镜的实际移位(反射镜的移位波形),?#20801;?#36755;入到反射镜驱动部的驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位而进行合成的处理进行反馈控制,由此,就能?#26723;?#25110;者消除基于外来影响等的反射镜的无用振动。
此时,优选反馈控制部,?#20801;?#36755;入到反射镜驱动部的驱动波形信号的振幅和由检测部检测出的反射镜的移位的振幅的比?#39318;?#23567;的方式,来决定?#19978;?#20301;控制合成部错开相位的量。如果这样构成,能够将用于相位控制合成部使相位错开的量设定为?#23454;?#30340;值,因此,就能提高基于驱动波形信号的反射镜的驱动精度。
在具备进行上述反馈控制的反馈控制部的结构中,优选反馈控制部,根据没有错开相位时的反射镜的移位和错开相位时的反射镜的移位的振 幅比,来确定用于相位控制合成部进行合成的多个驱动波形信号的增益的合成比。由此,能够将用于相位控制合成部进行合成的多个驱动波形信号的增益的合成比设定为?#23454;?#30340;值,因此,能够提高基于驱动波形信号的反射镜的驱动精度。
在上述第1方面的图像显示装置中,优选所述反射镜是MEMS(Micro Electro Mechanical System)扫描反射镜。如果这样构成,在能够有利实?#20013;?#22411;化、低消耗电力化、处理高速化等的MEMS扫描反射镜中,能够提高反射镜的扫描精度。
在上述第1方面的图像显示装置中,优选所述反射镜驱动部?#36816;?#36848;反射镜的共振频率附近的基本频率的所述驱动波形信号来驱动所述反射镜。这样,即使是以容?#36164;?#21040;高频成分影响的、反射镜的共振频率附近的基本频率的驱动波形信号驱动反射镜的情况下,通过以多个驱动波形信号的高频成分相互抵消的方式使相位错开进行合成,也能?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
在上述第1方面的图像显示装置中,优选所述反射镜驱动部以非共振方式驱动所述反射镜。这样,在以非共振方式驱动反射镜时,即使?#19988;?#21453;射镜的共振频?#35782;?#21463;到高频成分影响的情况下,以多个驱动波形信号的高频成分相互抵消的方式使相位错开进行合成,由此,就能?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
本发明的第2方面的图像显示装置的反射镜驱动方法,通过驱动反射镜一边反射光一边进行扫描来显示图像,其特征在于,具备以下步骤:使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位的步骤?#27426;源?#24320;相位的第1驱动波形信号和第2驱动波形信号进行合成的步骤;以及通过合成的驱动波形信号来驱动反射镜的步骤。
在本发明的第2方面的图像显示装置的反射镜驱动方法中,如上所述,包括使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位的步骤?#27426;源?#24320;了相位的第1驱动波形信号和第2驱动波形信号进行合成的步骤,由此,能够?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
在上述第2方面的图像显示装置的反射镜驱动方法中,优选错开所 述相位的步骤包含以下步骤:将比反射镜的共振频率低了规定数的频率设为gn,将比反射镜的共振频率高出规定数的频率设为gm,使第1驱动波形信号和第2波形信号在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位。如果这样构成,能够以反射镜的共振频率为?#34892;?#32780;在规定?#27573;?gn以上gm以下)的频率的相位?#27573;?1/(2gm)以上1/(2gn)以下)内,使多个驱动波形信号相互错开相位,因此,在合成第1驱动波形信号和第2驱动波形信号时,能够获得高频成分相互抵消的实?#24066;?#26524;。
此时,优选在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位的步骤具有以下步骤:在第1段中,将比反射镜的第1共振频率低了规定数的频率设为gn1,将比第1共振频率高出规定数的频率设为gm1,使第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号在1/(2gm1)以上1/(2gn1)以下的?#27573;?#20869;错开相位;合成信号的步骤,包括?#28304;?#24320;了相位的第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号进行合成的步骤;在1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;错开相位的步骤还包括以下步骤:在第2段中,对在第1段中合成的驱动波形信号进行分路,将比反射镜的第2共振频率低了规定数的频率设为gn2,将比第2共振频率高出规定数的频率设为gm2,使第2段用的第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号在1/(2gm2)以上1/(2gn2)以下的?#27573;?#20869;错开相位;合成信号的步骤还包括:?#28304;?#24320;相位的第2段用第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号进行合成的步骤;驱动反射镜的步骤包括:以在第2段中合成的驱动波形信号驱动驱动反射镜的步骤。如果这样构成,即使?#19988;?#20026;构造或材?#23454;?#32780;导致反射镜具有多个共振频率的情况下,通过与反射镜的各共振频?#35782;?#24212;的多个段的相位控制合成部,使得多个驱动波形信号的高频成分相互抵消的方式错开相位进行合成,由此,就能?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
在包含所述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#38169;开相位的步骤的结构中,优选在所述1/(2gm)以上1/(2gn)以下的?#27573;?#38169;开相位的步骤包括将反射镜的共振频率设为f,使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号错开大致1/(2f)的相位的步骤。如果这样构成,通过使多个驱动 波形信号相互错开大致1/(2f)的相位,在合成第1驱动波形信号和第2驱动波形信号时,就能有效使高频成分相互抵消。
本发明的第3方面的图像显示装置,通过驱动反射镜一边反射光一边进行扫描来显示图像,其特征在于,具备:反射镜控制部,使多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式使相位错开进行合成;以及反射镜驱动部,以通过相位控制合成部合成的驱动波形信号来驱动反射镜。
在本发明的第3方面的图像显示装置中,如上所述,多个驱动波形信号以高频成分相互抵消的方式错开相位进行合成,由此,就能?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度。
发明效果
根据本发明,能够?#26723;?#25110;者消除使反射镜产生无用振动的高频成分,提高反射镜的扫描精度,进而,能够提高通过反射光显示图像的图像显示装置的画质。此外,通过?#26723;?#25110;消除使反射镜产生无用振动的高频成分,能够抑制消隐期间(用于移动到下一个扫描区间的期间)的比率,能够对投影分配较长的时间,因此,能够显示明亮的图像。
附图说明
图1是表示应用本发明的激光投射器的一个结构的图。
图2是应用本发明的扫描反射镜的外观立体图。
图3是本发明的第1实施方式的重要部分的结构图。
图4是用于说明本发明的第1实施方式的处理的图。
图5是用于说明扫描反射镜的特性的图。
图6是用于说明因驱动波形信号的高频成分而导致的反射镜的无用振动的图。
图7是用于说明本发明的第1实施方式的效果的图。
图8是本发明的第2实施方式的重要部分的结构图。
图9是用于说明本发明的第2实施方式的处理的图。
图10是本发明的第3实施方式的重要部分的结构图。
图11是用于说明本发明的第3实施方式的处理的图。
图12是本发明的第4实施方式的重要部分的结构图。
图13是用于说明本发明的第4实施方式的处理的图。
图14是本发明的第5实施方式的重要部分的结构图。
具体实施方式
首先,本发明能够应用于具备根据锯齿状的驱动波形信号来进行驱动(扫描移位)的反射镜的各种图像显示装置,但是,作为应用本发明的具体一例(第1~第5实施方式),参考图1以及图2说明具备MEMS(Micro Electro Mechanical System:微电子机械?#20302;?扫描反射镜的激光投射器的一个构成例。另外,MEMS扫描反射镜是根据锯齿状的驱动波形信号来驱动对光线(这里是激光)进行反射的反射镜的装置。
图1所示的激光投射器1以激光光源2a~2c、各种光学元件3~5、扫描反射镜6、各种驱动/控制单元7~11为主体构成。激光投射器1在对红蓝绿的各成分的激光进行了合成的基础上,投影到屏幕或墙壁等投射面A上,来将对应于影像信号的彩色图像显示在投影面A上。
具体而言,根据来自对影像信号进行处理的影像处理部9的信号,在激光控制部10中生成激光驱动信号。然后,根据激光驱动信号,在激光驱动器11中,生成分别供给到各个激光光源2a~2c的驱动电流。此外,各个激光光源2a~2c被从激光驱动器11分别单独供给的驱动电流相互独立地驱动。由此,?#28304;?#28608;光光源2a出射蓝色光成分(B)、从激光光源2b出射绿色光成分(G)、从激光光源2c出射红色光成分(R)的方式,出射特定的波长的激光。
分光镜3以及4仅透过特定波长的激光,通过对该特定波长以外的激光进行反射,来?#28304;?#28608;光光源2a~2c出射的各色成分的激光进行合成。具体而言,从激光光源2a以及2b分别出射的蓝色成分以及绿色成分的激光,在光路上游侧的分光镜3中被合成的基础上,进而出射至光路下游的分光镜4。该出射的合成光在分光镜4中与从激光光源2c出射的红色成分的激光进一步合成,作为成为目标的最终的彩色光而出射。该出射的彩色光经由透镜5被入射至扫描反射镜6。
扫描反射镜6具有如下功能:被从扫描反射镜控制部8接收驱动信号(驱动波形信号)的扫描反射镜驱动器7驱动而进行扫描移位(驱动), 将入射?#38454;?#36523;的彩色光根据自身的摆角进行反射,进而将光投射到投射面A上。该扫描反射镜6具有与投射面A的水平方向X以及垂直方向Y对应的二维的自由度,通过按照与该二维的移位对应的线进行?#26469;?#25195;描,在投射面A上形成图像。该按照线进行?#26469;?#25195;描是指,反复地,在投射面A的某水平线上沿一个方向使激光点p前进,在下一个正下方的水平线上沿逆向使激光点p返回,由此,在一帧内连续进行。另外,扫描线6是本发明的“MEMS扫描反射镜”的一例,扫描反射镜驱动器7是本发明的“反射镜驱动部”的一例。
另外,在下面说明的第1~第5实施方式中,为了使扫描反射镜6在垂直方向上进行扫描,对输入到扫描反射镜驱动器7的锯齿状的驱动波形信号进行使其高频成分抵消的处理。
图2中表示扫描反射镜6,矩形框状的外框架6d经由外旋转轴6c可自由摆动地安装在矩形框状的基板6a的内侧。此外,矩形状的内框架6f经由内旋转轴6e可自由摆动地安装在该外框架6d的内侧。该内框架6f的中央设有反射镜6b。
经由外框架6d以及内框架6f安装在基板6a上的反射镜6b的反射方向,是根据以内旋转轴6e为轴心的内框架6f的旋转量(摆角)和以与内旋转轴6e垂直的外旋转轴6c为轴心的外框架6d的旋转量(摆角)来唯一确定的。
在外框架6d上以包围反射镜6b的周围的方式配置有外线圈6g,在内框架6f上以包围反射镜6b的周围的方式配置有内线圈6h。外线圈6g以及内线圈6h在相互电气分离的状态下分别与一对电极6i连接,经由这一对电极6i,从扫描反射镜驱动器7根据驱动波形信号分别单独进行驱动电流的供给。
此外,在基板6a的外侧,?#38454;?#27704;久磁铁对6j以及6k相互垂直地配置。一方的永久磁铁对6j是在外旋转轴6c的轴线方向上对置配置N极和S极,另一方的永久磁铁对6k是在内旋转轴6e的轴线方向上对置配置N极和S极。
通过电磁驱动使反射镜6b进行扫描时的动作原理大概如下。
首先,在对电极6i供给水平扫描用的驱动电流时,由于在流过该驱 动电流的内线圈6h和一方的永久磁铁对6j之间产生的电磁力,使反射镜6b围绕内旋转轴6e摆动。而且,在相当于该摆动周期的1/2的一个水平扫描期间内,反射镜6b?#28304;?#28608;光光源2a~2c随时间出射的一个水平方向部分的激光?#26469;?#36827;行反射,由此,将1个水平线部分的图像投射/显示(水平扫描)到投射面A上。相对于此,在将垂直扫描用的驱动电流供给到电极6i时,由于在流过该驱动电流的外线圈6g和另一方的永久磁铁对6k之间产生的电磁力,反射镜6b绕外旋转轴6c摆动。而且,在相当于该摆动周期的1/2的一个垂直扫描期间内,通过将一条水平线的激光反射反复进行与水平线的个数相等的次数,由此,将一帧的图像投射/显示在投射面A上(垂直扫描)。
(第1实施方式)
图3中表示本发明的第1实施方式的激光投射器的重要部分的结构。该部?#21482;?#26412;与图1所示的扫描反射镜6、扫描反射镜驱动器7以及扫描反射镜控制部8对应。
第1实施方式?#26800;?#28608;光投射器1的扫描反射镜控制部8具备:第1波形生成部21;可变延迟部22;第2波形生成部23;以及合成部24。第1波形生成部21具有根据用于规定1个垂直扫描期间(帧率)的同步信号来生成驱动扫描反射镜6而使其进行垂直扫描的锯齿状的驱动波形信号SIG0a的功能。第2波形生成部23具有根据由可变延迟部22赋予延迟的同步信号,来生成用于驱动扫描反射镜6而使其进行垂直扫描的锯齿状的驱动波形信号SIG0b的功能。合成部24具有对驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b进行合成,并且将合成的锯齿状的驱动波形信号SIG0输出到扫描反射镜驱动器7的功能。
在第1实施方式中,第1波形生成部21、可变延迟部22、第2波形生成部23以及合成部24被设在扫描反射镜控制部8中。另外,扫描反射镜控制部8是本发明的“相位控制合成部?#24065;?#21450;“反射镜控制部”的一例。
此外,在激光投射器中设有用于检测扫描反射镜6的移位的传感器电路25。
这里,使激光在在两个轴方向上进行扫描的扫描反射镜6,其低速侧 扫描(垂直扫描方向)是以非共振方式进行动作的。在低速侧的扫描中,扫描反射镜驱动器7根据图6(a)所示的锯齿状的驱动波形信号来驱动扫描反射镜6,以在所显示的图像的一个帧周期内进行一次往复扫描的方式来使反射镜6b驱动移位。
此时,在低速侧的扫描中,如图5所示,在靠近驱动波形信号的基本频率(帧率:60Hz)的位置,扫描反射镜6具有共振的特性(共振频率f0)。因此,即使对扫描反射镜驱动器7供给表示反射镜6b的期望的移位的锯齿状的驱动波形信号,也会如图6(b)所示,受到驱动波形信号的高频成分的影响,反射镜6b会产生细微振动的动作(无用振动)。由此,其结果是,在投影到投射面A上的图像上会产生横条状的颜色浓淡不一,画质会变差。
因此,在第1实施方式中,如图4所示,相对于来自第1波形生成部21的驱动波形信号SIG0a,对来自第2波形生成部23的驱动波形信号SIG0b赋予延迟,使驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b相位错开而进行合成,从而使两者的高频成分相互抵消。由此,生成扫描反射镜驱动器7使反射镜6b垂直扫描的驱动波形信号SIG0,由此,能够抑制反射镜6b的无用振动。另外,驱动波形信号SIG0a以及SIG0b分别是本发明的“第1驱动波形信号?#24065;?#21450;“第2驱动波形信号”的一例。
具体而言,根据输入的同步信号(表示一帧周期的信号),在第1波形生成部21中生成锯齿状的驱动波形信号SIG0a。另一方面,与第1波形生成部21不同,在可变延迟部22中,根据输入的同步信号和扫描反射镜6(反射镜6b)的共振频率f0,对输入的同步信号赋予大致1/(2f0)的相位延迟。而且,在第2波形生成部23中,根据被赋予了大致1/(2f0)的相位延迟的同步信号,生?#19978;?#23545;于驱动波形信号SIG0a而被赋予了大致1/(2f0)的相位延迟的锯齿状的驱动波形信号SIG0b。由此,生?#19978;?#23545;于驱动波形信号SIG0a而高频成分的相位错开大约180度的驱动波形信号SIG0b。
之后,在合成部24中,通过合成驱动波形信号SIG0a以及SIG0b,生成输入到扫描反射镜驱动器7?#26800;?#39537;动波形信号SIG0,进而将其输入到扫描反射镜驱动器7中。
由此,驱动波形信号SIG0a与高频成分的相位错开大约180度的驱动波形信号SIG0b进行合成后的驱动波形信号SIG0能够在理论上消除使反射镜6b产生无用振动的高频成分。如图7所示,能够使反射镜6b在不进?#24418;?#29992;振动的状态下进行垂直扫描位移。
另外,驱动波形信号SIG0a的周期和占空比(duty)与驱动波形信号SIG0b的周期和占空比分别大致相同,优选增益(放大率)是gain(SIG0a)≥gain(SIG0b)。此外,为了增益的电平调整,可以通过取平均的加法运算合成,来合成驱动波形信号SIG0a与SIG0b。
在第1实施方式中,如上所述,相对于来自第1波形生成部21的驱动波形信号SIG0a,对来自第2波形生成部23的驱动波形信号SIG0b赋予延迟,使驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b的相位错开而进行合成,从而使两者的高频成分相互抵消。由此,能够?#26723;?#25110;消除使扫描反射镜6产生无用振动的高频成分,从而提高扫描反射镜6的扫描精度。此外,由于能够抑制消隐期间(用于移动到下一个扫描区间的期间)的比率,对投影分配更长时间,所以能够显示明亮的图像。
此外,在第1实施方式中,在第2波形生成部23中,根据被赋予大致1/(2f0)的相位延迟的同步信号,生?#19978;?#23545;于驱动波形信号SIG0a赋予了大约1/(2f0)的相位延迟的锯齿状的驱动波形信号SIG0b。由此,在合成驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b时,能够有效地使高频成分抵消。
此外,在第1实施方式中,通过加法合成运算来进行驱动波形信号SIG0a以及SIG0b的合成,就能够容易进行增益的电平调整,因此,在对驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b进行合成时,就能够使高频成分有效抵消。
此外,在第1实施方式中,通过使驱动波形信号SIG0a的周期和占空比分别与驱动波形信号SIG0b的周期和占空比大致相同,在合成驱动波形信号SIG0a以及SIG0b时,能够抑制因周期和占空比互不相同而导致在扫描反射镜6上产生不想要的振动。
此外,在第1实施方式中,通过使增益满意gain(SIG0a)≥gain(SIG0b),即使是在使驱动波形信号SIG0b的相位错开时在驱动波形信 号SIG0b上产生了不想要的变形的情况下,通过将错开的一侧的驱动波形信号SIG0b的增益设为驱动波形信号SIG0a的增益以下,就能够在合成的驱动波形信号SIG0中抑制错开一侧的驱动波形信号SIG0b明显表现出不想要的变形的影响。
此外,在第1实施方式中,由于扫描反射镜6是MEMS扫描反射镜,所以,在能够有益于在实?#20013;?#22411;化、低消耗电力化、处理高速化等的MEMS扫描反射镜中提高扫描反射镜6的扫描精度。
此外,在第1实施方式中,在驱动波形信号的基本频率(帧率:60Hz)附近处扫描反射镜6具有共振的特性,由此,即使是扫描反射镜6容?#36164;?#21040;高频成分的影响的情况下,也能使驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b相位错开地进行合成,从而使两者的高频成分相互抵消,由此,能够?#26723;?#25110;消除使扫描反射镜6产生无用振动的高频成分,能够提高扫描反射镜6的扫描精度。
此外,在第1实施方式中,在以非共振方式驱动扫描反射镜6的情况下,即使是受到了因扫描反射镜6的共振频率f0而导致的高频成分的影响的情况下,通过对驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b以高频成分相互抵消的方式使相位错开地进行合成,也能够?#26723;?#25110;消除使扫描反射镜6产生无用振动的高频成分,能够提高扫描反射镜6的扫描精度。
(第2实施方式)
图8表示本发明的第2实施方式的激光投射器的重要部分的结构。在第2实施方式中,生成驱动波形信号SIG0b的方法与上述第1实施方式不同。另外,在第2实施方式的说明中,与上述第1实施方式相同的部分,在附图中赋予相同的附图标记而省略重复说明。
在第2实施方式中,如图8所示,通过全通滤波器(APF)26和增益调整器(GAIN)27构成扫描反射镜控制部208的第2波形生成部223。此外,对在第1波形生成部21中生成的驱动波形信号SIG0a进行分路(分支),在第2波形生成部223中赋予延迟,由此,生成驱动波形信号SIG0b。另外,扫描反射镜控制部208是本发明的“相位控制合成部?#24065;?#21450;“反射镜控制部”的一例。
即,如图9所示,当是扫描反射镜6(反射镜6b)的共振频率f0时,第2波形生成部223的APF26以共振频率f0成分使相位错开大约180度,生?#19978;?#23545;于驱动波形信号SIG0a而以共振频率f0成分进行了相位反转后的驱动波形信号SIG0b。
因此,通过在合成部24中合成驱动波形信号SIG0a以及SIG0b,就能与上述第1实施方式一样,生成使反射镜6b产生无用振动的高频成分被抵消的驱动波形信号SIG0,扫描反射镜驱动器7利用该驱动波形信号SIG0对扫描反射镜6进行扫描驱动,由此,就能使反射镜6b在不进?#24418;?#29992;振动的情况下,使其进行垂直扫描移位。
另外,GAIN27将驱动波形信号SIG0b的增益相对于驱动波形信号SIG0a的增益调整为gain(SIG0a)≥gain(SIG0b)。另外,第2实施方式的其他结构与上述第1实施方式相同。
在第2实施方式中,如上所述,通过使第2波形生成部223的APF26以共振频率f0的成分错开大约180度的相位,从而生?#19978;?#23545;于驱动波形信号SIG0a而以共振频率f0成分相位反转了的驱动波形信号SIG0b,并且在合成部24中合成驱动波形信号SIG0a以及SIG0b。由此,能够?#26723;?#25110;者消除使扫描反射镜6产生无用振动的高频成分,提高扫描反射镜6的扫描精度。另外,第2实施方式的其他效果与上述第1实施方式相同。
(第3实施方式)
图10中表示本发明的第3实施方式的激光投射器的重要部分的结构。如图11所示,第3实施方式适用于扫描反射镜6(反射镜6b)具有两个共振频率f0以及f1的情况,除?#21496;?#26377;上述第1实施方式所示的相位控制合成部(第1波形生成部21、可变延迟部22、第2波形生成部23以及合成部24)之外,还通过设置后段的相位控制合成部308b,从而将相位控制合成部配置成两?#26410;?#32852;。另外,在第3实施方式的说明中,对与上述第1实施方式同样的部分赋予相同标记,省略重复的说明。
扫描反射镜控制部308包含前段的相位控制合成部308a和后段的相位控制合成部308b,并且,通过将前段的相位控制合成部308a和后段的相位控制合成部308b配置成两?#26410;?#32852;而构成。前段的相位控制合成部308a包含第1波形生成部21、可变延迟部22、第2波形生成部23以及 合成部24。另外,扫描反射镜控制部308是本发明的“相位控制合成部?#24065;?#21450;“反射镜控制部”的一例。此外,前段的相位控制合成部308a以及后段的相位控制合成部308b分别是本发明的“第1段的相位控制合成部?#24065;?#21450;“第2段的相位控制合成部”的一例。
在前段的相位控制合成部308a中,如图11所示,与上述第1实施方式同样地,使驱动波形信号SIG0a和SIG0b相互相位错开大致1/(2f0)而进行合成,由此,在扫描反射镜6(反射镜6b)的共振频率f0下,生成高频成分被抵消的驱动波形信号SIG0c。另外,驱动波形信号SIG0a以及SIG0b分别是本发明的“第1段用第1驱动波形信号?#24065;?#21450;“第1段用第2驱动波形信号”的一例。此外,共振频率f0是本发明的“第1共振频率”的一例。
后段的相位控制合成部308b包含可变量延迟部31、增益调整器(简称为GAIN)32以及合成部33。在后段的相位控制合成部308b中,如图11所示,对驱动波形信号SIG0c进行分路(分支),使一方的驱动波形信号SIG0c在可变量延迟部31中使相位错开大致1/(2f1),从而生成驱动波形信号SIG0d。进而,在GAIN32中对驱动波形信号SIG0d施加必要的增益调整,在合成部33中对该驱动波形信号SIG0d和驱动波形信号SIG0c进行合成,由此,不仅是以扫描反射镜6的的共振频率f0,而且在共振频率f1下也能生成高频成分相互抵消的驱动波形信号SIG0。进而,所生成的驱动波形信号SIG0被输入扫描反射镜驱动器7。另外,驱动波形信号SIG0c以及SIG0d分别是本发明的“第2段用第1驱动波形信号?#24065;?#21450;“第2段用第2驱动波形信号”的一例。此外,共振频率f1是本发明的“第2共振频率”的一例。
因此,通过两个共振频率f0以及f1?#26800;?#39640;频成分相互抵消的驱动波形信号SIG0来对扫描反射镜6进行扫描驱动,因此,能够在使反射镜6b不进?#24418;?#29992;振动的情况下进行垂直扫描移位。
另外,在扫描反射镜(反射镜)的共振频率是3个以上时,或者要抑制无用振动的频率是3个以上时等,可以将串联配置的相位控制合成部的段数设成3个以上。另外,第3实施方式的其他结构与上述第1实施方式相同。
在第3实施方式中,如上所述,通过使驱动波形信号SIG0a以及SIG0b相互之间相位错开大致1/(2f0)进行合成,生成在扫描反射镜6的共振频率f0下高频成分相互抵消的驱动波形信号SIG0c。进而,在可变量延迟部31中使驱动波形信号SIG0c的相位错开大致1/(2f1),从而生成驱动波形信号SIG0d,并且在合成部33中合成驱动波形信号SIG0d和驱动波形信号SIG0c,由此,生成在扫描反射镜6的共振频率f1下高频成分相互抵消的驱动波形信号SIG0。由此,通过与扫描反射镜6的各共振频率f0以及f1分别对应的前段的相位控制合成部8a以及后段的相位控制合成部8b,分别使多个驱动波形信号错开大致1/(2f0)以及大致1/(2f1)的相位而进行合成,从而使它们的高频成分相互抵消,由此,能够有效?#26723;?#25110;者消除使扫描反射镜6产生无用振动的高频成分,能够进一步提高扫描反射镜6的扫描精度。另外,第3实施方式的其他效果与上述第1实施方式相同。
(第4实施方式)
图12表示本发明的第4实施方式的激光投射器的重要部分的结构。第4实施方式适用于扫描反射镜6(反射镜6b)具有两个共振频率f0以及f1的情况,但是,生成驱动波形信号SIG0d的方法与上述第3实施方式不同。另外,在第4实施方式的说明中,与上述第3实施方式相同的部分在附图中赋予相同的附图标记而省略重复说明。
扫描反射镜控制部408的后段的相位控制合成部408b包含全通滤波器(下面简称为APF)34、增益调整器(GAIN)32以及合成部33。后段的相位控制合成部408b对在前段的相位控制合成部308a中生成的驱动波形信号SIG0c进行分路(分支),在APF34中赋予延迟,由此生成驱动波形信号SIG0d。具体而言,通过后段的相位控制合成部408b的APF34,以共振频率f1成分错开大约180度相位,由此,生?#19978;?#23545;于驱动波形信号SIG0c而以共振频率f1成分来进行了相位反转后的驱动波形信号SIG0d。另外,扫描反射镜控制部408是本发明的“相位控制合成部?#24065;?#21450;“反射镜控制部”的一例,后段的相位控制合成部408b是本发明的“第2段的相位控制合成部”的一例。
即,如图13所示,在扫描反射镜6(反射镜6b)的共振频率是f0 以及f1时,在前段的相位控制合成部308a中,生成在共振频率f0下高频成分相互抵消后的驱动波形信号SIG0c,在后段的相位控制合成部408b中,根据驱动波形信号SIG0c生成共振频率f1下高频成分相互抵消的驱动波形信号SIG0d,进而生成用于输入到扫描反射镜驱动器7的驱动波形信号SIG0。另外,第4实施方式的其他结构以及效果与上述第3实施方式相同。
(第5实施方式)
图14表示本发明的第5实施方式的激光投射器的重要部分的结构。在第5实施方式中,根据反射镜6b的实际的扫描移位,对合成处理进行反馈控制,在该合成处理中,基于上述第1实施方式所示的相位控制合成部(第1波形生成部21、可变延迟部22、第2波形生成部23以及合成部24),使驱动波形信号的相位错开而进行合成,从而使它们的高频成分相互抵消。另外,在第5实施方式的说明中,与上述第1实施方式相同的部分在附图中赋予相同标记而省略重复的说明。
在第5实施方式中,在上述第1实施方式的基础上加入了波?#39759;?#25104;参数计算部35,所述波?#39759;?#25104;参数计算部35用于在存在扫描反射镜6的特性变动或特性偏差的状况下或者驱动波形信号载入了噪音的状况下,根据在传感器电路25中检测出的反射镜6b的移位,将相位控制合成处理的参数设定为恰当参数来有效抑制无用振动。另外,传感器电路25是本发明的“检测部”的一例,波?#39759;?#25104;参数计算部35是本发明的“反馈控制部”的一例。
在第5实施方式中,与上述第1实施方式同样地,生成用于输入到扫描反射镜驱动器7的驱动波形信号SIG0,但是,输入到可变延迟部22的延迟量和/或输入到第2波形生成部23的增益(放大率)这样的参数,是由波?#39759;?#25104;参数计算部35根据在传感器电路25中检测出的反射镜6b的扫描移位而计算出的,由此,通过波?#39759;?#25104;参数计算部35进行反馈控制。即,?#20801;?#24471;从传感器电路25获得的无用振动的振幅变小的方式(以高频成分相互抵消的方式),来确定延迟部22的延迟量(相位错开的量)和第2波形生成部23的输出增益。
为?#31169;?#34892;上述的反馈控制,在激光投射器的启动步骤(工序)中执 行下述的步骤StepA和StepB,此外,为了应对扫描反射镜6启动后的特性变动,根据扫描反射镜6(反射镜6b)的共振频率的变化来更新可变延迟部22的延迟量。
在步骤StepA中,使赋予驱动波形信号SIG0b的相位延迟量变化来推定扫描反射镜6的共振频率f。
通过波?#39759;?#25104;参数计算部35搜索比?#39318;?#23567;的位置,该比率是指,在传感器电路25中检测出的反射镜6b的移位信号的振幅,相对于供给到扫描反射镜驱动器7的驱动波形信号SIG0的振幅的比率,搜索到所述比?#39318;?#23567;的位置,就能确定扫描反射镜6的共振频率f,从而确定由可变延迟部22赋予驱动波形信号SIG0b的相位延迟设定量和相位调整设定量(使相位错开的量)。
在步骤StepB中,波?#39759;?#25104;参数计算部35根据在第一情况和第二情况下在传感器电路25中检测出的反射镜移位信号的振幅比率,来确定第2波形生成部23?#26800;?#39537;动波形信号SIG0b的增益或者驱动波形信号SIG0a以及SIG0b的增益的合成比,该第一情况是指,结合共振频率f而设定了驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b的相位差的情况,该第二情况是指未设定该相位差的情况。
根据这样的步骤StepA以及StepB,即使不特别进行sin扫描等,也能得知每个装置的MEMS反射镜特性。而且,据此设定参数(延迟量和增益),就能够高度保?#32622;?#30011;期间,防止伴随着扫描反射镜的返回而使反射镜发生振动式的动作。
另外,上述第5实施方式的反馈控制?#27604;灰部梢允?#29992;于上述第2~第4实施方式。
在第5实施方式中,如上所述,相对于来自第1波形生成部21的驱动波形信号SIG0a,对来自第2波形生成部23的驱动波形信号SIG0b赋予延迟,使驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b以高频成分相互抵消的方式相互错开相位进行合成。由此,就能?#26723;?#25110;者消除使扫描反射镜6产生无用振动的高频成分,能够提高扫描反射镜6的扫描精度。
此外,在第5实施方式中设有波?#39759;?#25104;参数计算部35,其根据在传感器电路25中检测出的反射镜6b的移位,将相位控制合成处理的参数 设定恰当,从而能有效抑制无用振动,由此,能够?#26723;?#25110;者消除因外来影响而造成的扫描反射镜6的无用振动。
此外,在第5实施方式中,通过波?#39759;?#25104;参数计算部35搜索比?#39318;?#23567;的位置,该比率是指,在传感器电路25中检测出的反射镜6b的移位信号的振幅相对于供给至扫描反射镜驱动器7的驱动波形信号SIG0的振幅的比率,通过搜索到该比?#39318;?#23567;的位置,由可变延迟部22确定赋予驱动波形信号SIG0b的相位延迟设定量和相位调整设定量(使相位错开的量)。由此,能够将通过扫描反射镜控制部8使相位错开的量设定为恰当的值,因此,能够提高基于驱动波形信号SIG0的扫描反射镜6的驱动精度。
此外,在第5实施方式中,通过波?#39759;?#25104;参数计算部35根据在第一情况和第二情况下在传感器电路25中检测出的反射镜移位信号的振幅比率,来确定第2波形生成部23?#26800;?#39537;动波形信号SIG0b的增益或者驱动波形信号SIG0a以及SIG0b的增益的合成比,该第一情况是指,结合共振频率f而设定了驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b的相位差的情况,该第二情况是指未设定该相位差的情况。由此,能够将基于扫描反射镜控制部8的驱动波形信号SIG0a以及SIG0b的增益的合成比设定为恰当的值,因此,能够提高基于驱动波形信号SIG0来驱动反射镜的驱动精度。另外,第5实施方式的其他效果与上述第1实施方式相同。
另外,本次公开的实施方式应视为是例示而并非限制。本发明的?#27573;?#19981;是由上述实施方式的说明而是由权利要求的?#27573;?#34920;示,进而,包含与权利要求的?#27573;?#30456;等的意思以及?#27573;?#20869;的所有变更。
在上述第1以及第5实施方式中,表示?#31169;?#25195;描反射镜(反射镜)的共振频率设为f,第1驱动波形信号和第2驱动波形信号错开大致1/(2f)的相位进行合成的处理,但是本发明并不限于此。在本发明中,?#37096;?#20197;根据相对于扫描反射镜的共振频率f而具有?#25345;?#31243;度的宽度的?#27573;?#30340;频率,来使相位错开进行合成。即,在本发明中,可以将比扫描反射镜的共振频率低了规定数的频率设为gn,将比扫描反射镜的共振频率高出规定数的频率设为gm,使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号在1/(2gm)以上、1/(2gn)以下的?#27573;?#20869;相位错开而进行合成。由此, 能够在实际能够满意的程度上抑制反射镜的无用振动。具体而言,通过下述实验进行了确认,如果利用相对于共振频?#35782;?#22312;5%以内错开(偏移)的频率使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号的相位错开进行合成,就能够在实际能够满意程度上抑制反射镜的无用振动。
<实验条件>
帧率:50Hz
扫描反射镜(反射镜)的共振频率:f0=600Hz、f1=670Hz、f2=1800Hz三个共振点
对4个驱动波形信号进行相位控制合成来驱动扫描反射镜。
就错开相位(偏移),针对对f1和f2理想地设定(1/(2f1)以及1/(2f2)),针对f0而将1/(2f0)附近设定为偏离规定比例的?#27573;А?
<实验结果>
在使用从f0偏离5%(误差5%)的频率使相位错开时,能?#36824;?#23519;到显示的图像与设定为理想(1/(2f0))时大致相同。
在使用从f0偏离10%(误差10%)的频率使相位错开时,能?#36824;?#23519;到显示的的图像产生了一些颜色浓淡不一。
在使用从f0偏离15%(误差15%)的频率使相位错开时,能?#36824;?#23519;到显示的的图像产生了明显的颜色浓淡不一。
在使用从f0偏离20%(误差20%)的频率使相位错开时,能?#36824;?#23519;到显示的的图像产生了明显的颜色浓淡不一。
因此,根据该实验能够确认:只要是以扫描反射镜(反射镜)的共振频率为?#34892;?#20998;别偏移5%的?#27573;?(0.95×f)以上(1.05×f)以下的?#27573;?内的频率,则使用该频?#24335;?#34892;相位控制合成,就能够在实际获得满意的画质程度上能够抑制反射镜的无用振动。
此外,在上述第3实施方式中,示出?#31169;?#25195;描反射镜的共振频率设为f0以及f1,使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号错开大致1/(2f0)以及大致1/(2f1)的相位进行合成,在两个阶段进行相位控制合成的例子,但是本发明不限于此。在本发明中,?#37096;?#20197;根据相对于扫描反射镜的共振频率f0以及f1具有?#25345;?#31243;度的宽度?#27573;?#30340;频率,使第1驱动波形信号和第2驱动波形信号的相位错开。
即,在本发明中,在第1段的相位控制合成部中,可以将比扫描反射镜(反射镜)的第1共振频率f0低了规定数的频率设为gn1,将比第1共振频率f0高出规定数的频率设为gm1,第1段用第1驱动波形信号和第1段用第2驱动波形信号在1/(2gm1)以上1/(2gn1)以下的?#27573;?#20869;使相位错开进行合成,并且,在第2段相位控制合成部中,可以将比扫描反射镜(反射镜)的第2共振频率f1低了规定数的频率设为gn2,将比第2共振频率f1高出规定数的频率设为gm2,第2段用第1驱动波形信号和第2段用第2驱动波形信号在1/(2gm2)以上1/(2gn2)以下的?#27573;?#20869;使相位错开进行合成。由此,能够在实用上能够满意的程度上抑制反射镜的无用振动。另外,根据上述实验结果,优选根据相对于共振频率f0以及f1分别以5%以内错开的频率,来错开驱动波形信号的相位。
此外,在上述第1实施方式中,通过设在第2波形生成部23一侧的可变延迟部22来赋予延迟,从而使驱动波形信号SIG0a和驱动波形信号SIG0b的相位不同,但是,本发明不限于此。在本发明中,可以?#25105;?#36873;择如下方法:对?#25105;?#30340;驱动波形信号赋予相位错开,或者?#36816;?#26041;的驱动波形信号赋予相位错开等。
此外,构成本发明的相位控制合成部、反射镜驱动部、检测部等设备除了能够是使用电子设备的电?#26041;?#26500;之外,还可?#20801;?#29992;计算机?#24067;?#21644;软件,通过计算机?#24067;?#25191;行软件,能够构成为功能模块。
此外,在上述第1实施方式中,表示了以60Hz左?#19994;?#24103;?#35782;?#21453;射镜进行一?#26410;?#30452;扫描驱动的驱动波形信号的高频成分相互抵消的例子,但是本发明不限于此。在本发明中,垂直扫描驱动的驱动波形信号的帧率不限于60Hz左右。另外,优选适用于以50Hz~60Hz左?#19994;?#24103;?#35782;?#21453;射镜进行一?#26410;?#30452;扫描驱动的驱动波形信号。此外,根据扫描率或扫描反射镜的共振频率等,可以将本发明的结构应用于对反射镜进行水平扫描驱动的驱动波形信号。
此外,在上述第1实施方式中示出了扫描反射镜6由MEMS扫描反射镜构成的例子,但是本发明不限于此。在本发明中,作为反射镜,只要是根据驱动波形信号被扫描驱动即可,可?#20801;?#29992;各种形式的扫描反射 镜装置。
附图标记的说明
1:激光投射器(图像显示装置)
6:扫描反射镜(MEMS扫锚反射镜)
6a:反射镜
7:扫描反射镜驱动器(反射镜驱动部)
8、208、308、408:扫描反射镜控制部(相位控制合成部、反射镜控制部)
21:第1波形生成部
22:可变延迟部
23、223:第2波形生成部
24、33:合成部
25:传感器电路(检测部)
26、34:APF
35:波?#39759;?#25104;参数计算部(反馈控制部)
308a:前段的相位控制合成部(第1段的相位控制合成部)
308b、408b:后段的相位控制合成部(第2段的相位控制合成部)

关于本文
本文标题:图像显示装置及其反射镜驱动方法.pdf
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