[發明專利]光偏轉器的驅動器及其設定方法

有效

• 申請號: 201210077887.5
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102692704A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 四十物孝憲
• 申請（專利權）人: 斯坦雷電氣株式會社
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B26/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及用于驅動光偏轉器的驅動器和設定其驅動電壓的方法。

背景技術

現有技術的二維光偏轉器包括：反射鏡；可動框，該可動框包圍該反射鏡以通過一對扭力桿來支承該反射鏡；內部壓電致動器，該內部壓電致動器固定在該可動框與扭力桿之間并且用作懸臂，用于通過扭力桿使反射鏡關于反射鏡的X軸來搖擺；支承體，該支承體包圍該可動框；以及外部壓電致動器，該外部壓電致動器固定在該支承體與可動框之間并且用作懸臂，用于通過該可動框使反射鏡關于反射鏡的垂直于X軸的Y軸來搖擺(參見JP2009-223165A)。

一般地，在光學掃描儀中，反射鏡關于X軸搖擺以便在諸如15kHz的高頻率下水平偏轉，同時反射鏡關于Y軸搖擺以便在諸如60Hz的高頻率下豎直偏轉。

在所描述的現有技術的二維光偏轉器中，由于內部壓電致動器通過扭力桿來搖擺反射鏡，所以內部壓電致動器被同步正弦波驅動電壓所驅動。

另一方面，由于外部壓電致動器不用扭力桿來搖擺反射鏡，所以外部壓電致動器被同步鋸齒形驅動電壓所驅動。更具體地，外部壓電致動器在每個致動器處折返或者蜿蜒前進(meander)，并且第一組外部壓電致動器的和與第一組外部壓電致動器交替的第二組外部壓電致動器的分別用兩個同步鋸齒形驅動電壓來驅動。

然而，當第一組外部壓電致動器和第二組外部壓電致動器被這兩個同步鋸齒形驅動電壓驅動時，同步的鋸齒形驅動電壓除了包括它們的基頻還包括諧波頻率分量。因此，即使當同步鋸齒形驅動電壓的基頻小于依賴外部壓電致動器的結構的反射鏡關于Y軸的機械振動系統的固有頻率，上述的共振頻率分量之一也將會與固有頻率之一重合或者接近固有頻率之一。在此情況下，驅動電壓的共振頻率分量將與反射鏡關于Y軸的機械振動系統的這種固有頻率發生共振，從而高頻振動將疊加到反射鏡關于Y軸的搖擺上。

為了避免反射鏡的高頻振動，一種途徑是使固有頻率遠大于同步鋸齒形驅動電壓的基頻。然而在此情況下，由于包括外部壓電致動器的反射鏡的機械振動系統硬化，所以很難以更大的偏轉角來搖擺反射鏡。

另一個途徑是取代同步鋸齒形驅動電壓而使用同步正弦驅動電壓，其頻率遠大于反射鏡關于Y軸的機械振動系統的固有頻率。然而在此情況下，同步正弦驅動電壓的一個時段內的線性偏轉時段(其中偏轉角線性地改變)變得太小，即，有效掃描時段變得太小，因此在諸如投影儀的圖像顯示設備中使用這種光偏轉器是不實際的。

發明內容

本發明尋求解決上述問題中的一個或者更多個。

根據本發明的光偏轉器包括：反射鏡；可動框，所述可動框用于支承所述反射鏡；支承體，所述支承體包圍所述可動框；以及用作懸臂的第一組壓電致動器和用作懸臂的與第一組壓電致動器交替的第二組壓電致動器，這些壓電致動器在每個致動器處折返并且從所述支承體連接到所述可動框。每個壓電致動器都與所述反射鏡的一個軸平行。驅動器將具有相同波形的第一原始鋸齒波和第二原始鋸齒波組合為第一鋸齒波。驅動器生成具有第一鋸齒波的第一驅動電壓并且將所述第一驅動電壓施加到第一組壓電致動器。驅動器生成具有與第一鋸齒波相位相反的第二鋸齒波的第二驅動電壓并且將第二驅動電壓施加到第二組壓電致動器。第一原始鋸齒波和原始第二鋸齒波之間的相位差為預定值，以抑制取決于所述壓電致動器、所述反射鏡關于其軸的機械振動系統的固有頻率與所述反射鏡的頻率的一致。

根據本發明，由于使用了變型的同步鋸齒波，所以可線性地改變偏轉角達更長的時段，從而根據本發明的光偏轉器可應用于諸如投影儀的圖像顯示設備。另外，可抑制第一驅動電壓和第二驅動電壓的諧波頻率分量與反射鏡的機械振動系統的固有頻率分量的共振。