光扫描装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供光扫描装置及其控制方法，驱动所需的消耗电力小且能减小伴随经时变化的消耗电力的变化。通过将向第1致动器提供的第1驱动信号和向第2致动器提供的第2驱动信号设为周期电压信号，使反射镜部进行螺旋旋转动作。在将伴随围绕第1轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中最接近周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别设为f

【技术实现步骤摘要】
光扫描装置及其控制方法


[0001]本专利技术的技术涉及一种光扫描装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]在LiDAR(Light Detection and Ranging：激光雷达)的领域中，可获得360
°
的视野的全向型备受瞩目。在全向型LiDAR装置中有组合MEMS(Micro Electr o Mechanical Systems：微机电系统)反射镜和全向透镜而构成的装置。使用MEM S反射镜的LiDAR装置能够实现轻型且低成本化。
[0003]在全向型LiDAR装置中，MEMS反射镜需要利用光束对全向透镜的环状入射面毫无遗漏地进行扫描。为了更高效地对上述范围进行扫描，期望MEMS反射镜进行螺旋扫描，以使光束的矢径随时间线性变化，因此要求进行反射镜部的摆动角度振幅(以下，称为摆动振幅。)以相同速度发生变化的螺旋旋转动作。而且，在将该LiDAR装置搭载于移动体等上来使用的情况下，以高帧速率对更广的范围进行扫描是重要的。因此，要求进一步增加反射镜部的摆动振幅的变化速度。
[0004]在专利文献1中记载了一种与MEMS反射镜的螺旋旋转动作相关联的技术。在专利文献1中公开了一种光扫描装置，其具备：摆动板；第1摆动机构，与包括摆动板的平面平行并且使摆动板发生围绕第1轴的第1摆动；及第2摆动机构，与包括摆动板的平面平行，并且以与第1摆动相同的频率且在相差约90
°
的相位使摆动板发生围绕与第1轴垂直的第2轴的第2摆动。并且，在专利文献1中公开了，通过使第1摆动及第2摆动的振幅均随时间增大或减小而使由摆动板反射的光的扫描位置移动以绘制旋涡(即，进行螺旋旋转动作)。
[0005]专利文献1：日本特开2008
‑
170500号公报
[0006]在专利文献1中，通过将MEMS反射镜设为对称性高的结构而使MEMS反射镜进行螺旋旋转动作。具体而言，为了将MEMS反射镜设为对称性高的结构，使第1轴及第2轴的特性(刚性、质量、衰减等)完全一致之后，使驱动频率与谐振频率大致一致。这是以在第1轴和第2轴上谐振频率及谐振Q值完全一致为前提的驱动控制。通过使用谐振现象，能够以低消耗电力使MEMS反射镜进行螺旋旋转动作。
[0007]然而，实际上，根据MEMS反射镜的加工误差、温度依赖性、经时特性变化等，在第1轴和第2轴上谐振频率通常不一致。尤其，若谐振频率经时变化，则驱动频率偏离谐振频率。此时，为了维持螺旋旋转动作，需要使驱动电压大幅上升。其结果，驱动所需的消耗电力变大。并且，为了在大的温度范围内维持螺旋旋转动作，需要扩展驱动电路的消耗电力的动态范围，存在整体的消耗电力变大的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的技术的目的在于提供一种驱动所需的消耗电力小且能够减小伴随经时变化的消耗电力的变化的光扫描装置及其控制方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的光扫描装置具备：反射镜装置，其具有反射镜部、第1
致动器及第2致动器，上述述反射镜部具有反射入射光的反射面，并且能够围绕相互正交的第1轴及第2轴摆动，上述第1致动器通过对反射镜部施加围绕第1轴的转矩而使反射镜部围绕第1轴摆动，上述第2致动器通过对反射镜部施加围绕第2轴的转矩而使反射镜部围绕第2轴摆动；以及处理器，向第1致动器提供第1驱动信号，并且向第2致动器提供第2驱动信号，其中，处理器通过将第1驱动信号及第2驱动信号设为周期电压信号，使反射镜部进行螺旋旋转动作，在将伴随围绕第1轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中最接近周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别设为f
r1
及Q1，将伴随围绕第2轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中最接近周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别设为f
r2
及Q2，将周期电压信号的频率设为f
d
的情况下，满足Q1≠Q2、f
r2
＜f
r1
及f
r2
×
(1
‑
1/(1.2
×
Q2))≤f
d
≤f
r1
×
(1+1/(6
×
Q1))的关系。
[0010]优选，周期电压信号为振幅及相位随时间变化的信号。
[0011]优选，螺旋旋转动作为反射镜部的围绕第1轴的摆动振幅及围绕第2轴的摆动振幅分别在第1值至第2值的范围内随时间变化的动作。
[0012]优选，第2值大于第1值，围绕第1轴的摆动振幅为第2值时的谐振频率及谐振Q值为f
r1
及Q1，围绕第2轴的摆动振幅为第2值时的谐振频率及谐振Q值为f
r2
及Q2。
[0013]本专利技术的光扫描装置的控制方法中，上述光扫描装置具备反射镜装置，上述反射镜装置具有：反射镜部，具有反射入射光的反射面，并且能够围绕相互正交的第1轴及第2轴摆动；第1致动器，通过对反射镜部施加围绕第1轴的转矩而使反射镜部围绕第1轴摆动；及第2致动器，通过对反射镜部施加围绕第2轴的转矩而使反射镜部围绕第2轴摆动，上述光扫描装置的控制方法中，通过将向第1致动器提供的第1驱动信号和向第2致动器提供的第2驱动信号设为周期电压信号，使反射镜部进行螺旋旋转动作，在将伴随围绕第1轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中最接近周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别设为f r1
及Q1，将伴随围绕第2轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中最接近周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别设为f
r2
及Q2，将周期电压信号的频率设为f
d
的情况下，满足Q1≠Q2、f
r2
＜f
r1
及f
r2
×
(1
‑
1/(1.2
×
Q2))≤f
d
≤f
r1
×
(1+1/(6
×
Q1))的关系。
[0014]根据本专利技术的技术，能够提供一种驱动所需的消耗电力小且能够减小伴随经时变化的消耗电力的变化的光扫描装置及其控制方法。
附图说明
[0015]图1是光扫描装置的概略图。
[0016]图2是表示驱动控制部的硬件结构的一例的框图。
[0017]图3是微镜装置的概略图。
[0018]图4是说明反射镜部摆动时的偏转角的图，图4的(A)表示第1偏转角，图4的(B)表示第2偏转角。
[0019]图5是表示向第1致动器及第2致动器提供的驱动信号的一例的图，图5的(A)表示第1驱动信号，图5的(B)表示第2驱动信号。
[0020]图6是表示第1谐振频率与第2谐振频率的关系的图，图6的(A)表示两者一致的情况，图6的(B)表示两者不一致的情况。
[0021]图7是表示消耗电力及能够减小消耗电力的变化的驱动频率的频率范围的图。
[0022]图8是表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光扫描装置，其具备：反射镜装置，其具有反射镜部、第1致动器及第2致动器，所述反射镜部具有反射入射光的反射面，并且能够绕相互正交的第1轴及第2轴摆动，所述第1致动器通过对所述反射镜部施加绕所述第1轴的转矩而使所述反射镜部绕所述第1轴摆动，所述第2致动器通过对所述反射镜部施加绕所述第2轴的转矩而使所述反射镜部绕所述第2轴摆动；以及处理器，其向所述第1致动器提供第1驱动信号，并且向所述第2致动器提供第2驱动信号，其中，所述处理器通过将所述第1驱动信号及所述第2驱动信号设为周期电压信号，使所述反射镜部进行螺旋旋转动作，在设伴随绕所述第1轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中的最接近所述周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别为f
r1
及Q1，设伴随绕所述第2轴的反射镜倾斜摆动的谐振模式中的最接近所述周期电压信号的频率的谐振模式的谐振频率及谐振Q值分别为f
r2
及Q2，设所述周期电压信号的频率为f
d
的情况下，满足Q1≠Q2、f
r2
＜f
r1
及f
r2
×
(1
‑
1/(1.2
×
Q2))≤f
d
≤f
r1
×
(1+1/(6
×
Q1))的关系。2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，所述周期电压信号为振幅及相位随时间变化的信号。3.根据权利要求2所述的光扫描装置，其中，所述螺旋旋转动作为所述反射镜部的绕所述第1轴的摆动振幅及绕所述第2轴的摆动振幅分别在第1值至第2值的范围内随时间变化的动...

【专利技术属性】
技术研发人员：直野崇幸，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：