JP2012118125A - 光走査装置及びその駆動方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】主走査方向及び副走査方向の何れにおいても、ミラーの共振周波数をミラーの駆動周波数に追従させることが可能な光走査装置及びその駆動方法を提供すること。
【解決手段】本光走査装置は、光源と、所定の駆動波形で第１の方向又は前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動され、前記光源から出射される出射光を第１の面で反射して前記第１の方向又は前記第２の方向に走査する振動ミラーと、前記振動ミラーの前記第１の面の裏面である第２の面側に設けられ、前記第２の面に光を照射し、前記第２の面からの反射光に基づいて前記第１の方向及び前記第２の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出する２次元フォトリフレクタと、前記振動ミラーの振れ角に基づいて得られた前記第１の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第１の方向の前記駆動波形との位相差、及び前記第２の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第２の方向の前記駆動波形との位相差を算出する位相制御器と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から出射される光を所定の方向に走査する光走査装置、及びその駆動方法に関する。

従来より、入力画像データに応じて変調された光をスクリーン上に走査し画像を形成する光走査装置が知られている。このような光走査装置が画像を投影するためには、ミラーを主走査方向と副走査方向に駆動しなければならない。ラスター走査方式の場合、画像解像度によっても異なるが、副走査周波数が６０Ｈｚ（プログレッシブ走査のフレーム周波数）、主走査周波数が約３０ＫＨｚ（画面解像度がＶＧＡのとき）以上、という懸け離れた走査周波数の違いが生じる。そのため、主走査系と副走査系を個別に設ける形態が一般的であり、例えば、水平走査（主走査）をポリゴンミラーで行い、垂直走査（副走査）をガルバノミラーで行なっていた。

しかしながら、主走査系と副走査系を個別に設けることは、構造の複雑化により大型化やコストアップの要因となる。そこで、近年では微細加工技術が発達したこともあり、持ち運びに容易な小型の情報機器等に向けて、２次元走査一体型のＭＥＭＳミラーが模索されている。

ところで、ＭＥＭＳミラーは一般にミラーの共振周波数を利用して駆動する。しかし、ＭＥＭＳミラーの個体毎に共振周波数が異なる（ばらつく）ため、従来の光走査装置では、効率よく個々のＭＥＭＳミラーを駆動するために、駆動周波数又はミラーの共振周波数の何れかを変更して、双方の周波数を一致させている（例えば、特許文献１、２参照）。

例えば、特許文献１には、主走査方向に関し、ミラー裏側の光の反射を利用してミラー位置（角度）を検出することでミラーの共振周波数を検出し、検出したミラーの共振周波数の近傍に駆動周波数を合わせる技術が開示されている。又、特許文献２には、主走査方向に関し、ミラー表側の光の反射を利用してミラー位置（角度）を検出することでミラーの共振周波数を検出し、検出したミラーの共振周波数の近傍に駆動周波数を合わせる技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術では、何れも主走査方向の駆動周波数をミラーの共振周波数の近傍に合わせるが、副走査方向については考慮されていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、主走査方向及び副走査方向の何れにおいても、ミラーの共振周波数をミラーの駆動周波数に追従させることが可能な光走査装置及びその駆動方法を提供することを課題とする。

本光走査装置は、光源と、所定の駆動波形で第１の方向又は前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動され、前記光源から出射される出射光を第１の面で反射して前記第１の方向又は前記第２の方向に走査する振動ミラーと、前記振動ミラーの前記第１の面の裏面である第２の面側に設けられ、前記第２の面に光を照射し、前記第２の面からの反射光に基づいて前記第１の方向及び前記第２の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出する２次元フォトリフレクタと、前記振動ミラーの振れ角に基づいて得られた前記第１の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第１の方向の前記駆動波形との位相差、及び前記第２の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第２の方向の前記駆動波形との位相差を算出する位相制御器と、を有することを要件とする。

本光走査装置の駆動方法は、振動ミラーを所定の駆動波形で第１の方向又は前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動し、光源から出射される出射光を前記振動ミラーの第１の面で反射して前記第１の方向又は前記第２の方向に走査する第１ステップと、前記振動ミラーの前記第１の面の裏面である第２の面に光を照射し、前記第２の面からの反射光に基づいて前記第１の方向及び前記第２の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出する第２ステップと、前記振動ミラーの振れ角に基づいて得られた前記第１の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第１の方向の前記駆動波形との位相差、及び前記第２の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第２の方向の前記駆動波形との位相差を算出する第３ステップと、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、主走査方向及び副走査方向の何れにおいても、ミラーの共振周波数をミラーの駆動周波数に追従させることが可能な光走査装置及びその駆動方法を提供できる。

本実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。 本実施の形態に係る光走査装置を備えたプロジェクタを例示する図である。 本実施の形態に係る光走査部及び２次元フォトリフレクタを例示する図である。 図３の振動ミラー近傍及び２次元フォトリフレクタを例示する平面図である。 図３の振動ミラー近傍及び２次元フォトリフレクタを例示する右側面図である。 ２次元フォトリフレクタの動作を説明するための図（その１）である。 ２次元フォトリフレクタの動作を説明するための図（その２）である。 振動ミラーを駆動する制御系のブロック線図の例である。 振動ミラーの入出力伝達関数のブロック線図の例である。 図７で示したブロック線図の入出力の周波数伝達特性を例示する図である。 振動ミラーの駆動波形の位相と振動ミラーの振れ角波形の位相との関係を例示する図（その１）である。 振動ミラーの駆動波形の位相と振動ミラーの振れ角波形の位相との関係を例示する図（その２）である。 振動ミラーの駆動波形の位相と振動ミラーの振れ角波形の位相との関係を例示する図（その３）である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、本実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。図２は、本実施の形態に係る光走査装置を備えたプロジェクタを例示する図である。図１及び図２を参照するに、光走査装置１０は、大略すると、第１光源２０ａと、第２光源２０ｂと、第３光源２０ｃと、第１レンズ３０ａと、第２レンズ３０ｂと、第３レンズ３０ｃと、第１ミラー４０ａと、第２ミラー４０ｂと、第３ミラー４０ｃと、光走査部５０と、２次元フォトリフレクタ５９と、走査レンズ６０とを有する。光走査装置１０は、プロジェクタ８０に内蔵されており、画像信号に応じて２次元に光を走査し、スクリーン９０に投影する。

光走査装置１０において、第１光源２０ａ、第２光源２０ｂ、及び第３光源２０ｃは、それぞれ、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、及び青（Ｂ）の光を出射する光源である。第１光源２０ａ、第２光源２０ｂ、及び第３光源２０ｃとしては、例えば、レーザダイオード等を用いることができる。第１光源２０ａ、第２光源２０ｂ、及び第３光源２０ｃは、光源制御手段（図示せず）により、出射パワーや出射タイミング等を制御される。なお、光源制御手段（図示せず）は、光走査装置１０の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。

第１光源２０ａ、第２光源２０ｂ、及び第３光源２０ｃから画像信号の内容に応じて出射された各光（発散光）は、それぞれ第１レンズ３０ａ、第２レンズ３０ｂ、及び第３レンズ３０ｃで略平行光に変換されて第１ミラー４０ａ、第２ミラー４０ｂ、及び第３ミラー４０ｃに入射する。第１レンズ３０ａ、第２レンズ３０ｂ、及び第３レンズ３０ｃとしては、例えば、凸状のガラスレンズやプラスティックレンズ等を用いることができる。第１ミラー４０ａ、第２ミラー４０ｂ、及び第３ミラー４０ｃとしては、例えば、平面ミラー等を用いることができる。

第１ミラー４０ａ、第２ミラー４０ｂ、及び第３ミラー４０ｃに入射した光は、光路を変換されるとともに混合されて光走査部５０に入射する。光走査部５０は、入射された光を反射して、二次元的に互いに直交する方向に走査する機能を有する。直交する方向の一方を主走査方向、他方を副走査方向と称する。例えば、図２において、スクリーン９０の長手方向（Ｘ方向）を主走査方向、短手方向（Ｙ方向）を副走査方向とすることができる。光走査部５０で所定方向に走査された光は、走査レンズ６０で光路を調整されてスクリーン９０に投影される。

図３は、本実施の形態に係る光走査部及び２次元フォトリフレクタを例示する図である。図３を参照するに、光走査部５０は、略矩形状の外枠部５１と、その内側に設けられた略矩形状の内枠部５２と、その内側に設けられた略円形状の振動ミラー５３とを有し、例えば、単結晶シリコン基板で一体成形されている。２次元フォトリフレクタ５９は、主走査方向及び副走査方向における振動ミラー５３の振れ角を検出するために、振動ミラー５３の裏側（光走査方向と反対側）に設けられている。

内枠部５２は、弾性変形可能な１対の支持部５４により、外枠部５１に回動可能に支持されている。支持部５４は、外枠部５１に設けられた支持部５４ａと、支持部５４ａの略中央部から支持部５４ａと略直交する方向に延在する支持部５４ｂとを有する。振動ミラー５３は、弾性変形可能な１対の支持部５５により、内枠部５２に回動可能に支持されている。支持部５５は、内枠部５２に設けられた支持部５５ａと、支持部５５ａの略中央部から支持部５５ａと略直交する方向に延在する支持部５５ｂとを有する。支持部５４ｂ及び支持部５５ｂは、捩り梁構造である。

振動ミラー５３は、例えば、ＭＥＭＳミラーである。振動ミラー５３は、圧電素子の変形力を駆動力とするアクチュエータにより回動可能に構成されている。つまり、各支持部５４ａには、各支持部５４ｂを結ぶ軸（第１の支持軸とする）に対して略線対称の位置に２つの圧電素子５６が設けられている。又、各支持部５５ａには、各支持部５５ｂを結ぶ軸（第２の支持軸とする）に対して略線対称の位置に２つの圧電素子５７が設けられている。

第１の支持軸と第２の支持軸とは直交しており、圧電素子５６を駆動部（図示せず）により駆動すると、振動ミラー５３は、第１の支持軸に対して回動する。これにより、振動ミラー５３に入射する光は副走査方向に走査される。圧電素子５７を駆動部（図示せず）により駆動すると、振動ミラー５３は、第２の支持軸に対して回動する。これにより、振動ミラー５３に入射する光は主走査方向に走査される。なお、振動ミラー５３の表面及び裏面は、例えば、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属薄膜による反射膜が形成されており、入射光線を反射する。振動ミラー５３は、所定の共振周波数を有する。

図４Ａは、図３の振動ミラー近傍及び２次元フォトリフレクタを例示する平面図である。図４Ｂは、図３の振動ミラー近傍及び２次元フォトリフレクタを例示する右側面図である。図３、図４Ａ、及び図４Ｂを参照するに、２次元フォトリフレクタ５９は、光源５９ａと、４つの受光センサ５９ｂ〜５９ｅとを有し、振動ミラー５３の裏側（光走査方向と反対側）に所定の距離をおいて設けられている。なお、Ａは、光源５９ａからの出射光を模式的に示している。

光源５９ａは、例えば、発光ダイオード等であり、２次元フォトリフレクタ５９の中央部に設けられている。受光センサ５９ｂ〜５９ｅは、例えば、フォトディテクタ等であり、光源５９ａの周囲に同心的に等間隔で設けられている。なお、受光センサ５９ｂ及び５９ｃは副走査方向に設けられており、受光センサ５９ｄ及び５９ｅは主走査方向に設けられている。光源５９ａは、平面視において、振動ミラー５３の中心部近傍に対応する位置に配置されている。４つの受光センサ５９ｂ〜５９ｅは、平面視において、振動ミラー５３の外縁部近傍に対応する位置に配置されている。

図５Ａ及び図５Ｂは、２次元フォトリフレクタの動作を説明するための図である。図５Ａは、図３の振動ミラー５３近傍及び２次元フォトリフレクタ５９を正面から見た状態を模式的に示している。なお、Ａは光源５９ａからの出射光を、Ｂは出射光Ａが振動ミラー５３の裏面で反射した反射光を模式的に示している。図５Ｂは、図３の振動ミラー５３近傍及び２次元フォトリフレクタ５９を上面から見た状態を模式的に示している。なお、５９ｘは、光源５９ａからの出射光Ａが振動ミラー５３の裏面で反射して反射光Ｂが２次元フォトリフレクタ５９に到達した際の光スポットを示している。

図５Ａに示すように、振動ミラー５３が紙面右側が下がるように傾いた状態、振動ミラー５３が水平の状態、振動ミラー５３が紙面左側が下がるように傾いた状態（振動ミラー５３を主走査方向に振った場合）を考える。図５Ａの中央に示すように振動ミラー５３が水平である場合には、図５Ｂの中央に示すように出射光Ａは振動ミラー５３の裏面で反対方向に反射されて光源５９ａ方向に戻るため、受光センサ５９ｄの受光量＝受光センサ５９ｅの受光量となり、振動ミラー５３が水平状態にあることが判別できる。

図５Ａの左側に示すように振動ミラー５３が紙面右側が下がるように傾いた場合には、図５Ｂの左側に示すように出射光Ａは振動ミラー５３の裏面の傾きに応じて反射するため、受光センサ５９ｄの受光量＞受光センサ５９ｅの受光量となり、振動ミラー５３が紙面右側が下がるように傾いた状態にあることが判別できる。同様に、図５Ａの右側に示すように振動ミラー５３が紙面左側が下がるように傾いた場合には、図５Ｂの右側に示すように出射光Ａは振動ミラー５３の裏面の傾きに応じて反射するため、受光センサ５９ｄの受光量＜受光センサ５９ｅの受光量となり、振動ミラー５３が紙面左側が下がるように傾いた状態にあることが判別できる。

図６は、振動ミラーを駆動する制御系のブロック線図の例である。図６では、光走査部５０の振動ミラー５３の副走査方向の駆動について示しているが、主走査方向につても同様のブロック線図で表すことができる。但し、図６中の、副走査系基準位相クロックを主走査系基準位相クロックに、受光センサ５９ｂ及び５９ｃを受光センサ５９ｄ及び５９ｅに読み替える必要がある。

図６に示す位相制御ループでは、光走査部５０の振動ミラー５３の副走査方向の傾き（振れ角）に応じて、２次元フォトリフレクタ５９の中央に設けられた光源５９ａからの出射光が振動ミラー５３の裏側で反射して、位相検出部１０３の受光センサ５９ｂ及び５９ｃで受光される。受光センサ５９ｂ及び５９ｃで受光された光は電気信号に変換されて位相検出部１０３の信号処理部１０４に入力され、信号処理部１０４は受光センサ５９ｂ及び５９ｃの受光比率に基づいて、実位相信号（パルス信号）を生成し出力する。このように、振動ミラー５３の副走査方向の振れ角に基づいて副走査方向の振動ミラー５３の実位相が得られる。なお、主走査方向についても同様である。

位相制御器１００は、システム側の基準位相クロックと信号処理部１０４の出力する実位相信号とを比較して位相差を算出する。そして、位相制御器１００が算出した位相差に基づいて、駆動波形発生器１０１が駆動波形（例えば、正弦波）を発生し、駆動回路１０２で増幅して圧電素子５６に入力され振動ミラー５３を駆動する。ここで、位相制御器１００が算出した位相差は、振動ミラー５３の実位相と駆動波形発生器１０１が発生した駆動波形との位相差である。なお、周波数制御器１０５、駆動回路１０６、及び共振周波数可変部１０７については、後述する。

図７は、制御設計に用いられる制御対象モデルの振動ミラーの入出力伝達関数のブロック線図の例である。図７では、入力を駆動トルク、出力を振動ミラーの振れ角とした場合のものである。ブロック１１０のＪｍは振動ミラー５３のイナーシャを、ブロック１１１及び１１２のｓはラプラス演算子を、ブロック１１３のＤｍは振動ミラー５３の粘性抵抗を、ブロック１１４のＫｍは光走査部５０の捩り梁部分の捩り定数を示している。なお、主走査方向については支持部５５ｂが捩り梁部分であり、副走査方向については支持部５４ｂが捩り梁部分である。

図８は、図７で示したブロック線図の入出力の周波数伝達特性を例示する図であり、光走査部５０のゲイン特性及び位相特性を示している。つまり、振動ミラー５３の駆動波形の振幅と振動ミラー５３の振れ角波形の振幅との関係、及び振動ミラー５３の駆動波形の位相と振動ミラー５３の振れ角波形の位相との関係を示している。図８に示すように、光走査部５０の周波数伝達特性は２次系の特性を示し、共振周波数Ｃで位相遅れが９０ｄｅｇとなる。共振周波数Ｃより低い周波数領域では位相遅れは９０ｄｅｇよりも小さくなり、共振周波数Ｃより高い周波数領域では位相遅れは９０ｄｅｇよりも大きくなる。なお、振動ミラー５３の駆動波形とは、圧電素子５６又は５７を駆動する波形である。

図８に示す特性を利用して振動ミラー５３の共振周波数を検出することができる。以下に、振動ミラー５３の共振周波数の検出方法について説明する。図９Ａ〜図９Ｃは振動ミラーの駆動波形の位相と振動ミラーの振れ角波形の位相との関係を例示する図である。図９Ａ〜図９Ｃにおいて、Ｄは振動ミラー５３の駆動波形を、Ｅは振動ミラー５３の振れ角波形を示している。図９Ａは振動ミラー５３の駆動波形Ｄの位相を基準として振動ミラー５３の振れ角波形Ｅの位相に４５度の遅れがある場合を例示しており、この場合には図８からわかるように振動ミラー５３の駆動波形Ｄの周波数＜振動ミラー５３の共振周波数となる。

又、図９Ｂは振動ミラー５３の駆動波形Ｄの位相を基準として振動ミラー５３の振れ角波形Ｅの位相に９０度の遅れがある場合を例示しており、この場合には図８からわかるように振動ミラー５３の駆動波形Ｄの周波数＝振動ミラー５３の共振周波数となる。更に、図９Ｃは振動ミラー５３の駆動波形Ｄの位相を基準として振動ミラー５３の振れ角波形Ｅの位相に１３５度の遅れがある場合を例示しており、この場合には図８からわかるように振動ミラー５３の駆動波形Ｄの周波数＞振動ミラー５３の共振周波数となる。従って、振動ミラー５３の駆動波形Ｄと振動ミラー５３の振れ角波形Ｅの位相差を検出できれば、振動ミラー５３の駆動波形Ｄの周波数と振動ミラー５３の共振周波数との定量的なズレが判別可能である。

なお、振動ミラー５３の共振周波数ｆ＝ω／（２π）と振動ミラー５３のイナーシャＪｍ及び光走査部５０の捩り梁部分の捩り定数Ｋｍとの関係は、ω^２＝Ｋｍ／Ｊｍとなる。ここで、ωは角周波数である。つまり、捩り梁の捩り定数又は振動ミラー５３自身のイナーシャの何れか一方を電気的に変化させることにより、振動ミラー５３の共振周波数を所望の値に一致させることができる。

ここで、図６に戻り、周波数制御器１０５、駆動回路１０６、及び共振周波数可変部１０７について説明する。周波数制御器１０５は、目標位相差と位相制御器１００が算出した位相差とを比較して周波数制御信号を生成する。周波数制御器１０５が生成した周波数制御信号は、駆動回路１０６で増幅され、振動ミラー５３の共振周波数を可変する機能を有する共振周波数可変部１０７を駆動する。つまり、周波数制御器１０５は、位相制御器１００が算出した位相差に基づいて共振周波数可変部１０７を制御し、振動ミラー５３の共振周波数を振動ミラー５３の駆動波形の周波数に追従させる。

共振周波数可変部１０７は、例えば、支持部５４ａ及び支持部５５ａの圧電素子５６及び５７の設けられていない部分に絶縁層を介して設けられた発熱素子である。発熱素子としては、例えば、白金（Ｐｔ）薄膜ヒータ等を用いることができる。白金（Ｐｔ）薄膜ヒータ等は、例えば、スパッタ法等により形成することができる。周波数制御器１０５が生成した周波数制御信号に基づいて共振周波数可変部１０７を駆動することにより、発熱素子に電流が流れて発熱する。共振周波数可変部１０７は、支持部５４ｂ及び支持部５５ｂの近傍に設けられているため、支持部５４ｂ及び支持部５５ｂは共振周波数可変部１０７の輻射熱により加熱され、捩り定数が変化する。その結果、振動ミラー５３の共振周波数が変化する。

図６において、振動ミラー５３の駆動波形と振動ミラー５３の振れ角波形の位相差は、位相制御器１００で検出できるので、目標位相差を９０ｄｅｇとし、共振周波数可変部１０７を駆動して、位相制御器１００が発生した位相差信号が目標位相差である９０ｄｅｇになるように制御することにより、振動ミラー５３の共振周波数を振動ミラー５３の駆動波形の周波数に追従させることができる。

なお、図６に示す位相制御器１００や周波数制御器１０５は光走査装置１０に内蔵されており、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリなどを含んで構成されている。位相制御器１００や周波数制御器１０５の各種機能は、ＲＯＭ等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。ただし、位相制御器１００や周波数制御器１０５の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、位相制御器１００や周波数制御器１０５は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。

このように、本願では、振動ミラー５３の駆動波形と振動ミラー５３の振れ角波形の位相差を、位相制御動作が目標追従状態にある中で、位相制御器１００から直接検出できるため、実現が容易である。

なお、本実施の形態では圧電駆動型の振動ミラーを用いたが、圧電駆動型の振動ミラーに代えて電磁駆動型の振動ミラーを用い、電磁駆動型の振動ミラー側に設けられた駆動用コイルへ駆動電流以外にコイル過熱用の高周波電流を重畳することによりコイルを加熱し、この熱を捩り梁に伝えることで捩り梁の捩り定数を変化させてもよい。又、圧電駆動型の振動ミラーに代えて静電駆動型の振動ミラーを用い、静電駆動型の振動ミラーを支える捩り梁の近傍に、捩り梁とは別に発熱素子を設け、この発熱素子の輻射熱で捩り梁を加熱することにより、捩り梁の捩り定数を変化させてもよい。

以上説明したように、２次元光走査に用いる光走査装置において、２次元走査一体型の振動ミラーを共振周波数で駆動する場合、スクリーン投影用の光を反射する振動ミラー表側とは別に、振動ミラー裏側の空間に２次元フォトリフレクタを設ける。そして、２次元フォトリフレクタの光源の光を振動ミラー裏面で反射し、２次元フォトリフレクタの複数の受光センサで振動ミラーの振れ角（主走査及び副走査）の位相検出を行なうことにより、駆動周波数から見た共振点方向の判別が可能になる。

又、振動ミラーの駆動制御系において、振動ミラーの遥動運動の位相制御に加えて周波数制御を実行することで、位相検出結果を用いて振動ミラーの共振周波数を所望の駆動周波数（固定）に追従させることができる。これにより、振動ミラーの共振周波数の個体バラツキを抑えることが可能となり、量産時の低コスト化を実現できる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ 光走査装置
２０ａ 第１光源
２０ｂ 第２光源
２０ｃ 第３光源
３０ａ 第１レンズ
３０ｂ 第２レンズ
３０ｃ 第３レンズ
４０ａ 第１ミラー
４０ｂ 第２ミラー
４０ｃ 第３ミラー
５０ 光走査部
５１ 外枠部
５２ 内枠部
５３ 振動ミラー
５４、５４ａ、５４ｂ、５５、５５ａ、５５ｂ 支持部
５６、５７ 圧電素子
５９ ２次元フォトリフレクタ
５９ａ 光源
５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ、５９ｅ 受光センサ
５９ｘ 光スポット
６０ 走査レンズ
８０ プロジェクタ
９０ スクリーン
１００ 位相制御器
１０１ 駆動波形発生器
１０２ 駆動回路
１０３ 位相検出部
１０４ 信号処理部
１０５ 周波数制御器
１０６ 駆動回路
１０７ 共振周波数可変部
Ａ 出射光
Ｂ 反射光
Ｃ 共振周波数
Ｄ 駆動波形
Ｅ 振動ミラーの振れ角波形

特開２００９−００９０９３号公報 特開２００９−１９８９８８号公報

Claims (7)

1. 光源と、
   所定の駆動波形で第１の方向又は前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動され、前記光源から出射される出射光を第１の面で反射して前記第１の方向又は前記第２の方向に走査する振動ミラーと、
   前記振動ミラーの前記第１の面の裏面である第２の面側に設けられ、前記第２の面に光を照射し、前記第２の面からの反射光に基づいて前記第１の方向及び前記第２の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出する２次元フォトリフレクタと、
   前記振動ミラーの振れ角に基づいて得られた前記第１の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第１の方向の前記駆動波形との位相差、及び前記第２の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第２の方向の前記駆動波形との位相差を算出する位相制御器と、を有する光走査装置。
2. 前記振動ミラーの共振周波数を可変する共振周波数可変部と、
   前記第１の方向及び前記第２の方向において、前記位相差に基づいて前記共振周波数可変部を制御し、前記共振周波数を前記駆動波形の周波数に追従させる周波数制御器と、を更に有する請求項１記載の光走査装置。
3. 前記共振周波数可変部は発熱素子であり、
   前記周波数制御器は、前記発熱素子に電流を流して発熱させて前記共振周波数を可変する請求項２記載の光走査装置。
4. 前記２次元フォトリフレクタは、
   前記第２の面に光を照射する照射光源と、
   前記照射光源の周囲に同心的に等間隔で設けられた４つの受光センサと、を有し、
   前記４つの受光センサのうち、前記照射光源に対して点対称に配置された２つの受光センサは、前記第１の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出し、
   前記４つの受光センサのうち、前記照射光源に対して点対称に配置された他の２つの受光センサは、前記第２の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出する請求項1乃至３の何れか一項記載の光走査装置。
5. 振動ミラーを所定の駆動波形で第１の方向又は前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動し、光源から出射される出射光を前記振動ミラーの第１の面で反射して前記第１の方向又は前記第２の方向に走査する第１ステップと、
   前記振動ミラーの前記第１の面の裏面である第２の面に光を照射し、前記第２の面からの反射光に基づいて前記第１の方向及び前記第２の方向の前記振動ミラーの振れ角を検出する第２ステップと、
   前記振動ミラーの振れ角に基づいて得られた前記第１の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第１の方向の前記駆動波形との位相差、及び前記第２の方向の前記振動ミラーの実位相と前記第２の方向の前記駆動波形との位相差を算出する第３ステップと、を有する光走査装置の駆動方法。
6. 前記第１の方向及び前記第２の方向において、前記位相差に基づいて前記振動ミラーの共振周波数を前記駆動波形の周波数に追従させる第４ステップを更に有する請求項５記載の光走査装置の駆動方法。
7. 前記第４ステップでは、発熱素子に電流を流して発熱させて前記共振周波数を可変する請求項６記載の光走査装置の駆動方法。

Images