JP2015040928A - 光偏向装置、画像形成装置、車両及び光偏向装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動手段の経時の特性変化によらず、ミラー部を適正に制御することができる。
【解決手段】 光偏向装置１０００は、反射面を有するミラー部と該ミラー部を支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する。そして、支持部は、駆動用圧電部材１５、１６を含み、ミラー部を少なくとも一軸（第１軸及び第２軸）周りに駆動する駆動手段と、駆動用圧電部材１５、１６と一体的に設けられた検出用圧電部材２５、２６と、を有している。また、光偏向装置１０００は、駆動用圧電部材１５、１６に周期的に変化する駆動電圧を印加し、検出用圧電部材が発生させる検出電圧に基づいて駆動電圧を補正するコントローラ３００を更に備えている。
【選択図】図９

Description

本発明は、光偏向装置、画像形成装置、車両及び光偏向装置の制御方法に係り、更に詳しくは、光を偏向する光偏向装置、該光偏向装置を備える画像形成装置、該画像形成装置を備える車両及び前記光偏向装置の制御方法に関する。

従来、光によりスクリーンを走査して映像を表示する映像表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

この映像表示装置は、光源からの光を偏向する、ミラー部を含む偏向反射器を有している。

この偏向反射器では、いわゆるフェーズロックドループ回路を用いてミラー部を制御している。

しかしながら、特許文献１に開示されている偏向反射器では、ミラー部を駆動する駆動手段（アクチュエータ）の経時の特性変化によって、ミラー部を適正に制御することができなかった。

本発明は、反射面を有するミラー部と該ミラー部を支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する光偏向装置において、前記支持部は、駆動用圧電部材を含み、前記ミラー部を少なくとも一軸周りに駆動する駆動手段と、前記駆動用圧電部材と一体的に設けられた検出用圧電部材と、を有し、前記駆動用圧電部材に周期的に変化する駆動電圧を印加する制御装置を備え、前記制御装置は、前記駆動用圧電部材に前記駆動電圧が印加されたときに前記検出用圧電部材が発生させる検出電圧と前記駆動電圧とが所定の関係を満たすように前記駆動電圧を補正可能であることを特徴とする光偏向装置である。

本発明によれば、駆動手段の経時の特性変化によらず、ミラー部を適正に制御することができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタ装置の概略的構成を示す図である。 図２（Ａ）は、光偏向装置の平面図であり、図２（Ｂ）は、光偏向装置から圧電部材を取り外した状態の平面図である。 圧電部材が接続される電極端子を示す図である。 圧電部材及びＧＮＤ電極と、対応する電極端子との接続状態を説明するための図である。 光偏向装置の第１軸周りの偏向動作を説明するための図である。 光偏向装置の第２軸周りの偏向動作を説明するための図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ光偏向装置の第２駆動部の動作を説明するための図（その１及びその２）である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ第２駆動部の偏向動作を説明するための図（その１及びその２）である。 光偏向装置の制御の構成を示すブロック図である。 各駆動部及び各検出部と、対応する電極端子との接続状態を説明するための図である。 光偏向装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１２（Ａ）は、第１駆動用圧電部材に印加される駆動電圧の波形を示すグラフであり、図１２（Ｂ）は、第１検出用圧電部材が発生させる検出電圧の波形を示すグラフである。 図１３（Ａ）は、第１駆動用圧電部材の周波数に対するゲイン特性の一例を示すグラフであり、図１３（Ｂ）は、第１駆動用圧電部材の周波数に対する位相特性の一例を示すグラフである。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、第１駆動用圧電部材に印加される駆動電圧と第１検出用圧電部材が発生させる検出電圧の位相差の目標値を示す図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）における位相差をカウント値で置き換えた図である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、第１駆動用圧電部材に印加される駆動電圧と第１検出用圧電部材が発生させる検出電圧の位相差の目標値からのずれを示す図である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれ図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）における位相をカウント値で置き換えた図であり、図１７（Ｃ）は、補正後の駆動電圧波形を示す図である。 画像を描画する際の走査タイミングを説明するための図（その１）である。 フェーズロックドループ回路を説明するため図である。 フォトダイオードを用いてミラー部の向きを検出する方法を説明するための図である。 フレームの可動部に検出素子を設けてミラー部の向きを検出する方法を説明するための図である。 画像を描画する際の走査タイミングを説明するための図（その２）である。 変形例１の光偏向装置の制御の構成を示すブロック図である。 周辺温度に対する係数、位相を示す図である。 室温２５℃を基準（１．０００）としたときの補正係数を示す図である。 変形例２の光偏向装置の制御の構成を示すブロック図である。 経過時間０を基準（１．０００）としたときの補正係数を示す図である。 変形例３の光偏向装置の制御の構成を示すブロック図である。 ヘッドアップディスプレイの概略的構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのプロジェクタ装置１０の概略構成が示されている。

プロジェクタ装置１０は、例えば建物の床もしくは設置台に載置された状態、建物の天井から吊り下げられた状態、建物の壁に掛けられた状態等で用いられる。以下では、図１に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。

プロジェクタ装置１０は、一例として、光源装置５、光偏向装置１０００、画像処理部４０などを備えている。

光源装置５は、一例として、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３、３つのコリメートレンズＣＲ１〜ＣＲ３、３つのダイクロイックミラーＤＭ１〜ＤＭ３などを含む。

レーザダイオードＬＤ１は、一例として、赤色レーザであり、赤色光（波長６４０ｎｍ）を＋Ｙ方向に射出するように配置されている。

レーザダイオードＬＤ２は、一例として、青色レーザであり、青色光（波長４５０ｎｍ）を＋Ｙ方向に射出するように、レーザダイオードＬＤ１の＋Ｘ側に配置されている。

レーザダイオードＬＤ３は、一例として、緑色レーザであり、緑色光（波長５２０ｎｍ）を＋Ｙ方向に射出するように、レーザダイオードＬＤ２の＋Ｘ側に配置されている。

各レーザダイオードは、ＬＤ制御回路５０によって制御される。

コリメートレンズＣＲ１は、一例として、レーザダイオードＬＤ１の＋Ｙ側に配置されており、レーザダイオードＬＤ１から射出された赤色光を略平行光とする。

コリメートレンズＣＲ２は、一例として、レーザダイオードＬＤ２の＋Ｙ側に配置されており、レーザダイオードＬＤ２から射出された青色光を略平行光とする。

コリメートレンズＣＲ３は、一例として、レーザダイオードＬＤ３の＋Ｙ側に配置されており、レーザダイオードＬＤ３から射出された緑色光を略平行光とする。

３つのダイクロイックミラーＤＭ１〜ＤＭ３は、それぞれ、例えば誘電体多層膜などの薄膜から成り、特定の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過させる。

ダイクロイックミラーＤＭ１は、一例として、コリメートレンズＣＲ１の＋Ｙ側に、Ｘ軸及びＹ軸に対して例えば４５°傾斜して配置されており、コリメートレンズＣＲ１を介した赤色光を＋Ｘ方向に反射させる。

ダイクロイックミラーＤＭ２は、一例として、ダイクロイックミラーＤＭ１の＋Ｘ側、かつコリメートレンズＣＲ２の＋Ｙ側に、Ｘ軸及びＹ軸に対して例えば４５°傾斜して配置されており、ダイクロイックミラーＤＭ１を介した赤色光を＋Ｘ方向に透過させ、コリメートレンズＣＲ２を介した青色光を＋Ｘ方向に反射させる。

なお、ダイクロイックミラーＤＭ１を介した赤色光及びコリメートレンズＣＲ２を介した青色光は、それぞれダイクロイックミラーＤＭ２の中央付近に入射する。

ダイクロイックミラーＤＭ３は、一例として、ダイクロイックミラーＤＭ２の＋Ｘ側かつコリメートレンズＣＲ３の＋Ｙ側に、Ｘ軸及びＹ軸に対して例えば４５°傾斜して配置されており、ダイクロイックミラーＤＭ２を介した赤色光及び青色光を＋Ｘ方向に透過させ、コリメートレンズＣＲ３を介した緑色光を＋Ｘ方向に反射させる。

なお、ダイクロイックミラーＤＭ２を介した赤色光及び青色光、並びにコリメートレンズＣＲ３を介した緑色光は、それぞれダイクロイックミラーＤＭ３の中央付近に入射する。

ダイクロイックミラーＤＭ３を介した３つの光（赤色光、青色光及び緑色光）は、１つの光に合成される。この場合、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３の発光強度の強弱のバランスにより、合成された光の色が表現されるようになっている。

結果として、光源装置５は、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３からの３つのレーザ光が合成されてなるレーザ光（合成光）を＋Ｘ方向に、すなわち光偏向装置１０００に向けて射出する。

ここで、プロジェクタ装置１０の全体動作について簡単に説明する。例えばパソコン等の上位装置からの画像情報が画像処理部４０に入力され、画像処理部４０で所定の処理（例えば歪み補正処理、画像サイズ変更処理、解像度変換処理等）が施され、ＬＤ制御回路５０に送られる。ＬＤ制御回路５０は、画像処理部４０からの画像情報に基づいて強度変調した駆動信号（パルス信号）を生成し、駆動電流に変換する。そして、ＬＤ制御回路５０は、光偏向装置１０００からの同期信号に基づいて、各レーザダイオードの発光タイミングを決定し、該発光タイミングで、駆動電流を供給して、該レーザダイオードを駆動する。なお、上記強度変調は、駆動信号のパルス幅を変調しても良いし、駆動信号の振幅を変調しても良い。光偏向装置１０００は、光源装置５からのレーザ光（合成光）を、ＸＺ平面に平行に張設されたスクリーンＳの表面（被走査面）に向けて互いに直交する二軸周り（ここでは、Ｘ軸周り及びＸ軸に直交する軸周り）に独立に偏向する。この結果、レーザ光によりスクリーンＳが互いに直交する二軸方向（ここでは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向）に２次元走査され、スクリーンＳ上に２次元のフルカラー画像が形成される。以下では、Ｘ軸方向を主走査方向とも称し、Ｚ軸方向を副走査方向とも称する。なお、各レーザダイオードを直接変調する強度変調に代えて、該レーザダイオードから射出されたレーザ光を光変調器で変調（外部変調）しても良い。

次に、光偏向装置１０００について詳細に説明する。光偏向装置１０００は、図２（Ａ）に示されるように、一例として、＋Ｙ側の面が反射面であるミラー部１００、該ミラー部１００をＸ軸に直交する第１軸（例えばＺ軸）周りに駆動する第１駆動部１５０（第１圧電アクチュエータ）、ミラー部１００をＸ軸に平行な第２軸周りに駆動する第２駆動部２００（第２圧電アクチュエータ）、ミラー部１００の第１軸周りの位置情報を検出する第１検出部２５０（図９参照）、ミラー部１００の第２軸周りの位置情報を検出する第２検出部（不図示）、制御装置としてのコントローラ３００（図９参照）、メモリ４００（記憶部）などを備えている。

光偏向装置１０００では、一例として、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）プロセスによって、各構造部が一体的に形成されている。簡単に言うと、光偏向装置１０００は、１枚のシリコン基板１に切れ込みを入れて複数の可動部（弾性変形部）を形成し、各可動部に複数の圧電部材を設けることで作成される（図２（Ｂ）及び図２（Ａ）参照）。ミラー部１００の反射面は、一例として、シリコン基板１の＋Ｙ側の面に形成された例えばアルミニウム、金、銀等の金属薄膜である。

第１駆動部１５０は、一例として、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、ミラー部１００の第１軸方向の両端に個別に一端が連続し、第１軸方向に延びる一対のトーションバー部１０５ａ、１０５ｂと、該一対のトーションバー部１０５ａ、１０５ｂそれぞれの第１軸方向の他端に自由端が連続するカンチレバー部１０６と、ミラー部１００を第１軸方向に挟むようにカンチレバー部１０６の＋Ｙ側の面に設けられた一対の第１駆動用圧電部材１５、１６と、を有している。

ここでは、一対のトーションバー部１０５ａ、１０５ｂは同径かつ同長である。カンチレバー部１０６は、第１軸方向を長手方向とする矩形板状である。２つの第１駆動用圧電部材１５、１６は、同形かつ同大の第２軸方向を長手方向とする矩形板状である。第１駆動用圧電部材の第２軸方向（長手方向）の長さは、カンチレバー部１０６の第２軸方向の長さと同程度である。第１駆動用圧電部材の第１軸方向（短手方向）の長さは、トーションバー部の第１軸方向の長さよりも幾分短い。

第１駆動部１５０では、一対の第１駆動用圧電部材１５、１６に電圧（駆動電圧）が並列に印加されると、該一対の第１駆動用圧電部材１５、１６が変形して、カンチレバー部１０６が撓み、一対のトーションバー部１０５ａ、１０５ｂを介してミラー部１００に第１軸周りの一方向の駆動力が作用し、ミラー部１００が第１軸周りの一方向に揺動する。

そこで、一対の第１駆動用圧電部材１５、１６に正の正弦波電圧（例えば直流電圧＋正弦波交流電圧）を並列に印加することで、ミラー部１００を、第１軸周りに該正弦波電圧の周期で振動させることができる（図５参照）。

第１検出部２５０は、一例として、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図９に示されるように、一対の第１駆動用圧電部材１５、１６を第１軸方向に挟むようにカンチレバー部１０６の＋Ｙ側の面に設けられた一対の第１検出用圧電部材２５、２６と、各第１検出用圧電部材に接続された第１アンプ５００と、該第１アンプ５００に接続されたコンパレータ６００とを有している。このように、第１駆動用圧電部材１５と第１検出用圧電部材２５とは、カンチレバー部１０６を介して一体に、すなわち一体的に設けられている。第１駆動用圧電部材１６と第１検出用圧電部材２６とは、カンチレバー部１０６を介して一体に、すなわち一体的に設けられている。

ここでは、２つの第１検出用圧電部材２５、２６は、同形かつ同大の第２軸方向を長手方向とする細長い矩形板状である。第１検出用圧電部材の第２軸方向（長手方向）の長さは、カンチレバー部１０６の第２軸方向の長さと同程度である。第１検出用圧電部材の第１軸方向（短手方向）の長さは、第１駆動用圧電部材の第１軸方向の長さの例えば１／１０〜１／２程度である。第１検出用圧電部材２５は、カンチレバー部１０６の第１軸方向の一側（−Ｚ側）の端部であって、トーションバー部１０５ａの第１軸方向の他端（−Ｚ側の端）付近に配置されている。第１検出用圧電部材２６は、カンチレバー部１０６の第１軸方向の他側（＋Ｚ側）の端部であって、トーションバー部１０５ｂの第１軸方向の他端（＋Ｚ側の端）付近に配置されている。

第１検出部２５０では、一対の第１駆動用圧電部材１５、１６に電圧が並列に印加されることでカンチレバー部１０６が撓むと、一対の第１検出用圧電部材２５、２６が変形し、変形量に応じた電圧（検出電圧）を発生させ、その電圧信号は、アンプ５００で増幅され、コンパレータ６００で二値化される。

第２駆動部２００は、一例として、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、カンチレバー部１０６の固定端に一端が連続し、蛇行状に（折り返すように）連続する２つの梁をそれぞれが含む一対の蛇行部２１０ａ、２１０ｂと、蛇行部２１０ａの２つの梁１０１、１０２の＋Ｙ側の面に個別に形成された２つの第２駆動用圧電部材１１、１２、蛇行部２１０ｂの２つの梁１０３、１０４の＋Ｙ側の面に個別に形成された２つの第２駆動用圧電部材１３、１４と、を有している。

ここでは、各蛇行部の２つの梁は、同形かつ同大の第１軸方向を長手方向とする矩形板状である。各第２駆動用圧電部材は、同形かつ同大の第１軸方向を長手方向とする矩形板状である。第２駆動用圧電部材の第１軸方向（長手方向）の長さは、梁の第１軸方向の長さと同程度である。第２駆動用圧電部材の第２軸方向（短手方向）の長さは、梁の第１軸方向の長さよりも幾分短い。

第２駆動部２００では、２つの第２駆動用圧電部材１１、１３に電圧が並列に印加されると、該２つの第２駆動用圧電部材１１、１３が変形して、該２つの第２駆動用圧電部材１１、１３が設けられた２つの梁１０１、１０３が撓み（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）、ミラー部１００が第２軸周りの一方向に揺動する。

また、第２駆動部２００では、２つの第２駆動用圧電部材１２、１４に電圧が並列に印加されると、該２つの第２駆動用圧電部材１２、１４が変形して、該２つの第２駆動用圧電部材１２、１４が設けられた２つの梁１０２、１０４が撓み（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）、ミラー部１００が第２軸周りの他方向に揺動する。以下では、便宜上、２つの第２駆動用圧電部材１１、１３を併せて駆動用圧電部材対ＤＰ１と称し、２つの第２駆動用圧電部材１２、１４を併せて駆動用圧電部材対ＤＰ２と称する。

そこで、駆動用圧電部材対ＤＰ１、ＤＰ２に振幅及び周期が等しい鋸波電圧を逆位相で印加することで、ミラー部１００を、第２軸周りに該鋸波電圧の周期で振動させることができる（図６参照）。

結果として、第１駆動部１５０及び第２駆動部２００を含んで、ミラー部１００を第１軸及び第２軸周りに独立に駆動する駆動手段が構成されている。

第２検出部は、蛇行部２１０ａの２つの梁１０１、１０２の＋Ｙ側の面に個別に設けられた２つの第２検出用圧電部材２１、２２、蛇行部２１０ｂの２つの梁１０３、１０４の＋Ｙ側の面に個別に設けられた２つの第２検出用圧電部材２３、２４と、を有している。詳述すると、第２検出用圧電部材２１は、梁１０１に第２駆動用圧電部材１１に第２軸方向に隣接して設けられている。第２検出用圧電部材２２は、梁１０２に第２駆動用圧電部材１２に第２軸方向に隣接して設けられている。第２検出用圧電部材２３は、梁１０３に第２駆動用圧電部材１３に第２軸方向に隣接して設けられている。第２検出用圧電部材２４は、梁１０４に第２駆動用圧電部材１４に第２軸方向に隣接して設けられている。

ここでは、各第２検出用圧電部材は、同形かつ同大の第１軸方向を長手方向とする細長い矩形板状である。第２検出用圧電部材の第１軸方向（長手方向）の長さは、梁の第１軸方向の長さと同程度である。第２検出用圧電部材の第２軸方向（短手方向）の長さは、第２駆動用圧電部材の第１軸方向の長さの例えば１／１０〜１／２程度である。

第２検出部では、駆動用圧電部材対ＤＰ１に電圧が印加されることで２つの梁１０１、１０３が撓むと、該２つの梁１０１、１０３に設けられた２つの第２検出用圧電部材２１、２３が変形し、変形量に応じた電圧（検出電圧）を発生させ、その電圧信号は、アンプで増幅され、コンパレータで二値化される。

また、第２検出部では、駆動用圧電部材対ＤＰ２に電圧が印加されることで２つの梁１０２、１０４が撓むと、該２つの梁１０２、１０４に設けられた２つの第２検出用圧電部材２２、２４が変形し、変形量に応じた電圧（検出電圧）を発生させ、その電圧信号は、アンプで増幅され、コンパレータで二値化される。

すなわち、第１検出部２５０及び第２検出部を含んで、ミラー部１００の第１軸及び第２軸周りの位置情報を個別に検出する位置情報検出手段が構成されている。

そして、第１駆動部１５０と、第２駆動部２００とを含んで、ミラー部１００を支持する支持部が構成されている。

第１駆動部１５０、第２駆動部２００、第１検出部２５０、第２検出部の各圧電部材は、一例として、圧電材料としてのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。圧電部材は、分極方向に電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した歪み（伸縮）が生じる、いわゆる逆圧電効果を発揮する。また、圧電部材は、力を加えると、該力に応じた電圧を分極方向に発生させる、いわゆる圧電効果を発揮する。

図３には、各圧電部材と、対応する電極との配線の一例が示されている。ここでは、２つの第２駆動用圧電部材１１、１３に、共通の駆動電極であるＳＤＡ（Ｓｕｂ Ｄｒｉｖｅ Ａｃｈ）が結線（配線を介して接続）されている。２つの第２駆動用圧電部材１２、１４に、共通の駆動電極であるＳＤＢ（Ｓｕｂ Ｄｒｉｖｅ Ｂｃｈ）が結線されている。２つの第１駆動用圧電部材１５、１６に、共通の駆動電極であるＭＤ（Ｍａｉｎ Ｄｒｉｖｅ）が結線されている。

また、第２検出用圧電部材２１に検出電極ＳＳＡ１（Ｓｕｂ Ｓｅｎｓｅ Ａｃｈ−１）が結線されている。第２検出用圧電部材２２に検出電極ＳＳＢ１（Ｓｕｂ Ｓｅｎｓｅ Ｂｃｈ−１）が結線されている。第２検出用圧電部材２３に検出電極ＳＳＡ２（Ｓｕｂ Ｓｅｎｓｅ Ａｃｈ−２）が結線されている。第２検出用圧電部材２４に検出電極ＳＳＢ２（Ｓｕｂ Ｓｅｎｓｅ Ｂｃｈ−２）が結線されている。

図４には、カンチレバー部１０６の−Ｙ側の面における各第１駆動用圧電部材及び各第１検出用圧電部材に対応する位置、並びに２つの蛇行部２１０ａ、２１０ｂの−Ｙ側の面における各第２駆動用圧電部材及び各第２検出用圧電部材に対応する位置に設けられたＧＮＤ電極(ｘｘｘＧ、ＧはＧＮＤの意味)が示されている。各圧電部材に対応するＧＮＤ電極は、該圧電部材の符号に記号「’」が付加された符号で示されている。各駆動用圧電部材に、分極時に印加した電圧と同じ極性の電圧、例えば分極時にＧＮＤ基準で＋の極性の電圧（例えば＋３０Ｖ）を印加すると、該駆動用圧電部材に引っ張る力が発生する。すなわち、全体が”縮む”方向に変形する。逆に、各検出用圧電部材に力が作用すると微弱な電圧が発生し、この電圧により電荷がチャージされて該検出用圧電部材と、対応する電極端子（検出電極）との間に電流が流れる。

なお、ここでは、圧電部材がシリコン基板１の一面（例えば＋Ｙ側の面）のみに設けられた場合を一例として説明したが、配線のレイアウトや圧電部材の作成上の自由度を向上させるため、シリコン基板１の他面（例えば−Ｙ側の面）にのみ設けても良いし、シリコン基板の一面及び他面（例えば＋Ｙ側及び−Ｙ側の面）の双方に設けても良い。いずれにしても、これらの圧電部材や電極の形成はほぼ半導体プロセスに準じるものであり、大量生産によりコストダウンを図ることができる。

図５は、第１駆動部１５０の動作、すなわちミラー部１００の第１軸周りの動作を説明するための図である。図５では、グラフの下方にミラー部１００及び第１駆動部１５０を第１軸方向の一側から見た模式図が時系列で示されている。

時刻ｔ１では、ＭＤ−ＭＤＧ間の電圧（正の正弦波電圧）がゼロとなっており、第１駆動部１５０の各第１駆動用圧電部材の変位はゼロであり、ミラー部１００の傾きも０である。時刻ｔ２（時刻ｔ１から１／４周期後）では、該第１駆動用圧電部材が図５において下方に凸となるように湾曲し（撓み）、ミラー部１００は、図５において左側ほど低くなるように幾分傾く。時刻ｔ３（時刻ｔ１から１／２周期後）では、各第１駆動用圧電部材が図５において下方に凸となるように最大に湾曲し、ミラー部１００は、図５において左側ほど低くなるように最大に傾く。時刻ｔ４（時刻ｔ１から３／４周期後）では、時刻ｔ２と同じ状態となり、時刻ｔ５（時刻ｔ１から１周期後）では、時刻ｔ１と同じ状態となる。以後、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８・・・では、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・と同じ状態となる。

このようにして、ミラー部１００は、正の正弦波電圧と概ね同じ周期で、かつ該正弦波電圧の振幅に概ね対応する振幅で第１軸周りに周期的に振動する。なお、図５では、ミラー部１００を第１軸周りに振動させる際、少ない投入エネルギーでできるだけ大きな振幅を得るために“共振”で動作させている。

図６は、第２駆動部２００の動作、すなわちミラー部１００の第２軸周りの動作を説明する図である。図６では、グラフの下方にミラー部１００及び第２駆動部２００を第２軸方向の一側から見た模式図が時系列で示されている。図６のグラフにおける上側の波形がＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧を示し、下側の波形がＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧を示している。これらの電圧は、振幅及び周期が等しく、位相が互いに１８０度反転した鋸波である。

時刻ｔ０では、ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大であり、ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧がゼロであり、ミラー部１００は、図６において右側ほど低くなるように最大に傾く（最大傾斜状態となる）。時刻ｔ１では、ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ１／４、ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ３／４であり、ミラー部１００は、図６において右側ほど低くなるように最大傾斜状態の半分の角度だけ傾く。時刻ｔ２では、ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間、ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間とも、電圧が最大電圧のおおよそ中間の電圧であり、図６において傾きが０となる。時刻ｔ３では、ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ３／４、ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ１／４であり、図６において時刻ｔ０における最大傾斜状態の逆向きの（左側ほど低くなる）最大傾斜状態の半分の角度だけ傾く。時刻ｔ４では、ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧がゼロ、ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大電圧であり、図６において時刻ｔ０における最大傾斜状態の逆向きの最大傾斜状態となる。時刻ｔ５では、ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大であり、ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧がゼロであり、図６において時刻ｔ０と同様に右側ほど低くなるように最大に傾く。時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８・・・では、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・と同じ状態となる。

このようにして、ミラー部１００は、鋸波電圧と概ね同じ周期で、かつ該鋸波電圧の振幅に概ね対応する振幅で第２軸周りに周期的に振動する。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、光偏向装置１０００の第２駆動部２００の動作状態を示す斜視図（ミラー部１００及び各圧電部材は省略）である。図７（Ａ）には、図６における時刻ｔ０、ｔ５の状態、すなわちＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大で、かつＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が０である状態が示されている。図７（Ｂ）には、図６における時刻ｔ４の状態、すなわちすなわちＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が０で、かつＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大である状態が示されている。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される状態をより詳細に説明するための図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）から分かるように、第２軸周りに振動するミラー部１００に光が入射されると、反射光が第２軸周りにスキャン（偏向走査）されることが分かる。なお、ミラー部１００は、第１軸周りにも振動するため、ミラー部１００に入射される光は第１軸周りに直線的にスキャンされ、その走査線が第２軸周りにスキャンされる。このようにして、ラスタスキャン動作が行われる。

第２駆動部２００によるミラー部１００の振動の駆動周波数は、数十Ｈｚ程度である。一般的な画像或いは映像を扱う場合、６０Ｈｚで動作させることが多い。

このように、第１駆動部１５０では共振現象を利用してできるだけ少ないエネルギーで動作させるのに対し、第２駆動部２００では非共振で動作させるため、各第２駆動用圧電部材の変位量が小さい。

そこで、上述の如く、第２駆動部２００では、シリコン基板１に一対の蛇行部２１０ａ、２１０ｂを形成し、各蛇行部の２つの梁に２つの第２駆動用圧電部材を個別に設け、該２つの第２駆動用圧電部材を並列に動作させることで、変位量を稼ぐようにしている。

図９には、コントローラ３００の構成がブロック図にて示されている。コントローラ３００は、第１検出部２５０での検出結果に基づいて各第１駆動用圧電部材を制御し、第２検出部での検出結果に基づいて各第２駆動用圧電部材を制御する。第１駆動用圧電部材の制御と第２駆動用圧電部材の制御は、概ね同様に行われるため、以下では、第１駆動用圧電部材の制御について説明する。すなわち、図９では、各第２駆動用圧電部材及び第２検出部の図示が省略されている。

コントローラ３００は、図９に示されるように、制御部３００ａ、波形生成部３００ｂ、カウンタＡ、カウンタＢなどを含む。制御部３００ａには、例えばパソコン等の上位装置からの画像情報が画像処理部４０に入力されたときに、イネーブル信号（ＥＮ）が入力されるようになっている。

ここで、メモリ４００は、コントローラ３００に接続されている。メモリ４００には、駆動電圧（正弦波電圧）の周期の初期値Ｔｉ、駆動電圧の振幅の初期値Ａｉが保存されている。

制御部３００ａは、イネーブル信号が入力されたときに、メモリ４００からＴｉ、Ａｉを読み出し、波形生成部３００ｂに送る。また、制御部３００ａは、カウンタＡでのカウント値とカウンタＢでのカウント値とを比較し、両者が等しい場合は、カウンタＡ又はカウンタＢでのカウント値を波形生成部３００ｂに送り、両者が異なる場合には、カウンタＢでのカウント値を波形生成部３００ｂに送る。

波形生成部３００ｂは、制御部３００ａからのＴｉ、Ａｉに基づいて、駆動電圧波形を生成し、該駆動電圧波形（電圧信号）を、アンプ７００を介して各第１駆動用圧電部材に出力するとともに、二値化してカウンタＡに送る。そして、波形生成部３００ｂは、制御部３００ａからのカウント値に基づいて、必要に応じて駆動電圧波形を補正し、補正後の駆動電圧波形を各第１駆動用圧電部材にアンプ７００を介して出力する。このように、制御部３００ａ、波形生成部３００ｂ、カウンタＡ、Ｂを含んで、駆動電圧波形を補正する波形補正手段が構成されている。

カウンタＡは、波形生成部３００ｂからの駆動電圧の例えば１周期（Ｔｉ）分の二値化信号のパルス数をカウントし、カウント値（Ｃｄｒｖ）を制御部３００ａに送る。

カウンタＢは、コンパレータ６００からの検出電圧の例えば１周期分の二値化信号のパルス数をカウントし、カウント値（Ｃｓｎｓ）を制御部３００ａに送る。

図１０は、各駆動用圧電部材、各検出用圧電部材、各電極との具体的な接続状態を示す図である。第１駆動部１５０の２つの第１駆動用圧電部材１５、１６は、アンプａ（アンプ７００）を介してＭＤ端子に接続されている。第１検出部２５０の２つの第１検出用圧電部材２５、２６は、アンプｂ（アンプ５００）を介してＭＳ端子に接続されている。

第２駆動部２００の２つの第２駆動用圧電部材１１、１３から成る駆動用圧電部材対ＤＰ１及び２つの第２駆動用圧電部材１２、１４から成る駆動用圧電部材対ＤＰ２は、それぞれ差動アンプｄを介してＳＤＡ端子及びＳＤＢ端子に接続されている。

４つの第２検出用圧電部材２１、２２、２３、２４は、差動アンプｃを介してそれぞれＳＳＡ１端子、ＳＳＢ１端子、ＳＳＡ２端子、ＳＳＢ２端子に接続されている。

次に、コントローラ３００で行われる制御を、図１１のフローチャートを参照して説明する。この制御は、制御部３００ａにイネーブル信号が入力されたときに開始される。

最初のステップＳ１では、制御部３００ａは、メモリ４００からＴｉ、Ａｉを読み出し、波形生成部３００ｂに送る。

次のステップＳ３では、波形生成部３００ｂは、制御部３００ａからのＴｉ、Ａｉに基づいて、駆動電圧波形を生成し、アンプ７００を介して各第１駆動用圧電部材に出力するとともに、二値化してカウンタＡに送る。

次のステップＳ５では、制御部３００ａは、カウンタＡでのカウント値Ｃｄｒｖを取得する。

次のステップＳ７では、制御部３００ａは、カウンタＢが検出電圧を受信したか否かを判断する。ステップＳ７での判断が否定されると同じ判断が再び行われる。ステップＳ７での判断が肯定されると、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、制御部３００ａは、カウンタＢでのカウント値Ｃｓｎｓを取得する。

次のステップＳ１１では、制御部３００ａは、ＣｄｒｖとＣｓｎｓが等しいか否かを判断する。ステップＳ１１での判断が否定されると、ステップＳ１３に移行する。一方、ステップＳ１１での判断が肯定されると、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１３では、制御部３００ａは、Ｃｓｎｓを選択する。すなわち、制御部３００ａは、駆動電圧波形を補正するためのカウント値としてＣｓｎｓを波形生成部３００ｂに送る。ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１５では、制御部３００ａは、Ｃｄｒｖ又はＣｓｎｓを選択する。この場合、Ｃｄｒｖ及びＣｓｎｓは同じ値であり、駆動電圧波形を補正しないことを意味する。ステップＳ１５が実行されると、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７では、イネーブル信号（ＥＮ）が０か否かが判断される。ステップＳ１７での判断が否定されると、ステップＳ３に戻る。この場合、ステップＳ３では、波形生成部３００ｂで、Ａｉと、Ｃｄｒｖ又はＣｓｎｓとを用いて駆動電圧波形が生成される。例えば、Ｃｄｒｖ＝１０００カウント、Ｃｓｎｓ＝１１００カウントである場合（図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）参照）、すなわち検出電圧波形の周期が駆動電圧波形の周期よりも長い場合、駆動電圧波形は、一周期分の二値化信号のパルスカウント数が１１００カウントになるように、すなわち検出電圧波形と同じ周期になるように生成される（図１７（Ｃ）参照）。この結果、駆動電圧波形と検出電圧波形の位相差を一定（目標値（例えば９０°））にすることができ、ひいてはミラー部１００を第１軸周りに安定して振動させることができる。

一方、ステップＳ１７での判断が肯定されると、フローは、終了する。

図１２（Ａ）には、各第１駆動用圧電部材に印加される駆動電圧波形が示され、図１２（Ｂ）には、各第１検出用圧電部材が発生させる検出電圧波形が示されている。ここでは、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）から分かるように、検出電圧波形の位相が駆動電圧波形に対して９０°遅れている。９０°の遅れは、１周期３６０°に対して１／４周期に相当する。なお、この位相差は必ずしも共振周波数での位相差を示すものではない。また、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、検出電圧波形にスレッショルド電圧Ｖｔｈを設け、このスレッショルド電圧Ｖｔｈを超えたタイミングｔ３で画像を描画するタイミング（画素クロック）を生成することが可能である。なお、ｔ１、ｔ５のタイミングでは、画素クロックは生成されない。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）には、圧電部材の周波数特性の一例が示されている。図１３（Ａ）は、ゲイン特性を示し、図１３（Ｂ）は、位相特性を示している。周波数Ｆ０は、共振周波数、周波数Ｆ１が非共振の任意の周波数である。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、圧電部材を共振周波数Ｆ０よりも低い周波数側と高い周波数側で駆動させると、ゲイン及び位相が非対称になる場合がある。フェーズロックドループ回路では特に位相特性が重要である。すなわち、フェーズロックドループ回路では共振周波数前後で対称性が良いことが前提となるため、このような場合、フェーズロックドループ回路では制御が困難である。

そこで、本実施形態では、特性の変化が急峻な共振点付近から高周波数側にずれた、共振周波数よりも若干高い周波数Ｆ１で動作させるようにする。周波数Ｆ１での位相は圧電部材毎に異なっていても良く、測定によって個別に記録されるものである。

図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）には、周波数Ｆ１で動作させたときの、駆動電圧波形と検出電圧波形の位相差Δθの目標値が例えば９０°の場合が示されている。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）における位相を、カウンタＡ、Ｂのカウント値で置き換えたものであり、１周期を１０００カウントとした場合、位相差ΔＰが９０°であれば、カウンタＡ、Ｂでのカウント値の差（カウント差）ΔＣは、２５０となる。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）には、駆動電圧波形と検出電圧波形の位相差Δθが例えば９９°である場合が示されており、図１３（Ａ）を参照すると、駆動用圧電部材は、Δθが９０°である場合よりもゲインが低下する状態で（周波数Ｆ１よりも高い周波数で）動作していることが分かる。図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）の位相を、カウンタＡ、Ｂのカウント値で置き換えたものであり、ΔＣ＝２７５である。

そこで、Δθが目標値９０°になるように、波形生成部３００ｂで駆動電圧波形を補正しても良い。具体的には、波形生成部３００ｂで一周期分のカウント値が２７５×４＝１１００となるように駆動電圧波形の周期を補正すれば良い。この場合にも、ゲイン(ミラー部１００の第１軸周りの振動の振幅)を一定に保つことができる。より詳細には、３６０°／Δθの目標値（例えば９０°）、又は駆動電圧の１周期のカウント数（例えば１０００）／カウント差ΔＣ（例えば２５０）をメモリ４００に予め格納しておき、適宜読み出し、カウンタＢでのカウント値に乗じることで、駆動電圧波形の周期を補正することができる。

図１８には、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示された方法、すなわち電圧信号（検出電圧）から画像を描画するタイミングｔ３（画素クロック）を生成して画像を描画する方法の一例が示されている。図１８では、便宜上、行き（往路）と帰り（復路）の描画が重ならないようにしているが、実際には行きと帰りが重なって同じ画を打つタイミングが発生することがある。

そこで、本実施形態では、描画タイミングは行きもしくは帰りのいずれかから生成する。何故なら、往復の両方で生成すると、検出電圧波形の対称性が良くないとタイミングが大きくずれるためである。図１８では行きと帰りの描画タイミングを、行き(ｔ３)のタイミングで生成している。従来は、第１軸周り（主走査方向）の周波数を一定にしておき、描画タイミングを図１９に示されるように得るか、図２０、図２１に示されるように、フォトダイオード或いは検出素子から得るようにしていた。

図１９は、一般的なフェーズロックドループ回路で構成したアクチュエータ駆動システムの一例であり、位相比較器、ローパスフィルタ(或いはループフィルタ)、電圧制御発信器、駆動部、検出部から構成される。この場合、ミラー部を安定して制御するためには、駆動部の経時の物理的特性変化が小さく、かつ周辺温度の変化に対する性能の安定性が高い必要、すなわち経時の特性変化が小さい必要がある。

図２０には、従来のアクチュエータ駆動システムの一例が示されており、画像描画領域外にフォトダイオード等の光検出器を配置し、光が光検出器を横切るタイミングを検出して第１軸周り（主走査方向）、第２軸周り（副走査方向）の描画タイミング信号を生成する。この場合、実際のミラー部の動きを検知できるが、ミラー部を駆動するアクチュエータとは別にミラー部の動きを検知するための光源と光検知器が必要となり、コストアップ並びにシステムの複雑化を招いていた。

図２１には、従来のアクチュエータ駆動システムの一例が示されており、アクチュエータは電磁型で、ミラー部を含むフレームの可動部に検出素子を設け、この検出素子からの信号で第１軸周り（主走査方向）、第２軸周り（副走査方向）の描画タイミング信号を生成していた。この場合、フレームが圧電素子で形成されているものについても、駆動系とは別に検知系の素子及び処理回路が必要になり、コストアップ並びにシステムの複雑化を招いていた。

ところで、図２２に示されるように、実際のミラーの動きと描画タイミングｔ３がずれると、往復で同じ場所に同じ画を描画することができなくなる、すなわち往復ずれが発生する。

なお、図２２に示されるような往復ずれに対しては、本実施形態では、位相を基準にして描画する周波数とタイミングの両方を決定しているため、往復ずれをゼロもしくは極めて小さくすることができる。

ところで、アクチュエータ（駆動手段）の経時の特性変化が小さければ、従来のようにフェーズロックドループ回路を好適に用いることができるが、フェーズロックドループ回路の各構成要素がアナログ回路であり、一度定数を決めた後は変更することが極めて困難である。従って、アクチュエータの上記特性変化が大きい場合には、フェーズロックドループ回路を用いることは好ましくない。また、圧電部材を用いたアクチュエータ（圧電アクチュエータ）においては、工程的に、或いはプロセス的に、圧電部材の各種特性のばらつきが大きい。充分な数のサンプルを評価してばらつきを把握し、充分な歩留まりが確保出来れば良いが、ばらつきが大きく、歩留まりが確保できない場合もある。更に、圧電部材には、その物理的特性が経時で変化する特性、温度特性（周辺温度の変化に対して性能が変化する特性）等の経時の特性変化があるため、安定に制御するのが極めて困難であった。

以上説明した本実施形態の光偏向装置１０００は、反射面を有するミラー部１００と該ミラー部１００を支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する。そして、支持部は、駆動用圧電部材を含み、ミラー部１００を少なくとも一軸（第１軸及び第２軸）周りに駆動する駆動手段と、駆動用圧電部材と一体的に設けられた検出用圧電部材と、を有している。また、光偏向装置１０００は、駆動用圧電部材に駆動電圧を印加するコントローラ３００を更に備え、駆動用圧電部材に駆動電圧が印加されたときに検出用圧電部材が発生させる検出電圧と駆動電圧とが所定の関係を満たすように（例えば駆動電圧と検出電圧の位相差が目標値になるように）駆動電圧を補正可能である。

この場合、駆動用圧電部材に経時の特性変化があっても、検出用圧電部材が発生させる電圧、すなわちミラー部１００の少なくとも一軸周りの位置情報に基づいて、駆動用圧電部材に印加される電圧を適正に制御できる。

すなわち、駆動手段の経時の特性変化によらず、ミラー部を適正に制御することができる。

また、光偏向装置１０００では、フェーズロックドループ回路や外付けのフォトダイオード、検出素子などを用いなくても、ミラー部１００を安定して精度良く制御することができる。すなわち、コストアップを抑制しつつ、ミラー部１００を安定して制御できる。

また、駆動電圧は周期的に変化し、コントローラ３００は、駆動電圧と検出電圧の位相差が目標値（例えば９０°）になるように駆動電圧を補正するため、ミラー部１００を安定して精度良く制御できる。

また、コントローラ３００は、駆動電圧の周期を検出電圧の周期に合わせるため、駆動電圧の周期をミラー部１００の振動の周期に合わせることができ、ミラー部１００を安定して効率良く振動させることができる。

また、駆動電圧の波形はアナログ波形（例えば鋸波）であり、コントローラ３００は、駆動電圧（例えば一周期分）が二値化された二値化信号のパルス数をカウントするカウンタＡと、検出電圧（例えば一周期分）が二値化された二値化信号のパルス数をカウントする第２のカウンタと、を有し、カウンタＡでのカウント値とカウンタＢでのカウント値とが異なる場合に、カウンタＢでのカウント値を用いて駆動電圧を補正する。この場合、簡単な制御でミラー部１００を安定して効率良く振動させることができる。

また、光偏向装置１０００は、検出用圧電部材に接続されたアンプ５００と、該アンプ５００及び前記カウンタＢに接続されたコンパレータ６００と、を更に備えているため、検出用圧電部材が発生させた電圧を二値化してカウンタＢに安定して供給することができる。

また、プロジェクタ装置１０は、画像情報に基づいて変調された光によりスクリーンＳの表面（被走査面）を走査して画像を形成する画像形成装置であり、光を射出する光源装置５と、該光源装置５からの光を偏向する光偏向装置１０００と、を備えている。

この場合、スクリーンＳの表面を安定して精度良く走査でき、高品質な画像を形成できる。

なお、図２３に示される変形例１の光偏向装置２０００のように、温度センサＴＳを設けるとともに、装置周辺の温度に対応する補正用テーブルＰをメモリ４００に格納しても良い。変形例１では、コントローラ３１０は、温度センサＴＳからの温度情報及び補正用テーブルＰに基づいて、駆動電圧波形を補正する。

図２４には、補正用テーブルＰ、すなわち装置周辺の温度に関する係数及び駆動電圧と検出電圧の位相差[ｄｅｇ]の関係が示されている。係数は位相差[ｄｅｇ]を３６０[ｄｅｇ]で割った値である。このように、係数は温度特性を有しており、室温である２５℃から大きく変動することが分かる。図２５には、各温度での上記係数を、室温２５℃を１．０００として換算して得られた補正係数が示されている。コントローラ３１０は、装置周辺の温度が変化した場合に、カウンタＢでのカウント数に補正用テーブルＰに含まれる変化後の温度に対応する補正係数を乗じることで、温度変化に対応する駆動電圧波形を生成する。

変形例１の光偏向装置２０００によると、圧電部材が温度特性を有する場合でも、周辺の温度変化によらず、ミラー部１００を安定して制御できる。

また、図２６に示される変形例２の光偏向装置３０００のように、コントローラ３２０に動作時間を測定するタイムカウンタＴ（動作時間測定部）を設けるとともに、経時に対応する補正用テーブルＱをメモリ４００に格納しても良い。変形例２では、コントローラ３２０は、温度センサＴＳからの温度情報、補正用テーブルＰ、Ｑに基づいて、駆動電圧波形を補正する。

図２７には、補正用テーブルＱ、すなわち動作時間（経過時間）に関する補正係数が示されている。この補正係数は、図２５と同様に、各経過時間での係数を、経過時間０を１．０００として換算して得られたものである。このように、係数は経時特性も有しており、動作開始時点である経過時間０から大きく変動することが分かる。

変形例２では、コントローラ３２０は、カウンタＢでのカウント値に動作時間毎の補正係数を乗じることで、圧電部材の経時の特性変化に対応する駆動電圧波形を生成する。勿論、この動作時間に関する補正係数を、上述した温度に関する補正係数とともにカウンタＢでのカウント値に乗ずることが可能であり、この場合、環境温度の変化、圧電部材の経時の物理的変化の両方に対応することができる。なお、図２７には、３０００時間経過時までしか示されていないが、この後は経時の特性変化がないことが分かっているため、３０００時間経過後は３０００時間経過時での値（補正係数）を用いれば良い。

変形例２の光偏向装置３０００によると、環境温度の変化及び圧電部材の経時の物理的変化の少なくとも一方がある場合でも、該物理的変化によらず、ミラー部１００を安定して制御できる。

また、図２８に示される変形例３の光偏向装置４０００のように、検出用圧電部材が発生させた検出電圧をアンプ５００、Ａ／Ｄコンバータ８００を介してカウンタＢに送るようにしても良い。

この場合、位相検出のタイミングを高精度に決めることができ、かつ振幅を測定することができるので、駆動電圧と検出電圧の位相差の補正（位相制御）及び駆動電圧の振幅の補正（振幅制御）を行うことができ、ミラー部１００の制御をより高精度に行うことができる。

そして、位相制御と振幅制御を異なるタイミング（時間帯）に行うことで、位相制御と振幅制御の相互干渉の影響を抑止することができ、位相制御及び振幅制御をより高精度に行うことができる。

なお、駆動電圧の振幅の補正は、一例として、検出電圧の振幅の目標値を予め設定しておき（例えばメモリ４００に保存し）、検出電圧の振幅が目標値未満のときに駆動電圧の振幅を大きくし、検出電圧の振幅が目標値よりも大きいときに駆動電圧の振幅を小さくするようにして行われても良い。この場合、検出電圧の振幅はミラー部１００の一軸周りの振動の振幅に対応するため、ミラー部１００を一軸周りに一定の振幅で安定して振動させることができる。なお、検出電圧の振幅が目標値に一致するときは、補正をする必要はない。

また、一例として、駆動電圧と検出電圧の振幅の比又は差の目標値を予め設定しておき（例えばメモリ４００に保存し）、駆動電圧と検出電圧の振幅の比又は差が目標値になるように（所定の関係を満たすように）駆動電圧の振幅を補正しても良い。この場合も、ミラー部１００を一軸周りに一定の振幅で安定して振動させることができる。なお、駆動電圧と検出電圧の振幅の比又は差が目標値に一致するときは、補正する必要はない。

また、上記実施形態では、駆動電圧と検出電圧の位相差を補正するために、駆動電圧の周期を検出電圧の周期に合わせているが、これに代えて又は加えて、駆動電圧の振幅を調整しても良い。例えば駆動電圧の振幅を大きくすることで、検出電圧の立ち上がり特性を向上させ、検出電圧の駆動電圧に対する位相遅れを解消することができる。

また、駆動手段を含む支持部の構成は、上記実施形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。例えば上記実施形態の駆動手段は、ミラー部を互いに直交する二軸（第１軸及び第２軸）周りに独立に駆動しているが、例えばミラー部１００を一軸周りにのみ駆動しても良い。この場合、光偏向装置を２つ組み合わせて、２つのミラー部を互いに直交する二軸周りにそれぞれ駆動するようにしても良い。また、第１駆動部は、カンチレバー部（片持ち梁）を有しているが、これに代えて、両持ち梁を有していても良い。また、第２駆動部の各蛇行部における梁の数は、適宜変更可能である。また、例えば第１駆動部は、第２駆動部と同様の構成を有していても良い。また、例えば第２駆動部は、第１駆動部と同様の構成を有していても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてのプロジェクタ装置１０に光偏向装置１０００が配備されているが、これに限らず、例えば図２９に示される画像形成装置としてのヘッドアップディスプレイ７に光偏向装置１０００〜４０００のいずれかが配備されても良い。ヘッドアップディスプレイ７は、例えば車両、航空機、船舶等に搭載される。

詳述すると、ヘッドアップディスプレイ７は、一例として図２９に示されるように、光偏向装置で偏向されたレーザ光の光路上に配置されたＸＺ平面に沿って２次元配列された複数のマイクロレンズ６０ａを含むマイクロレンズアレイ６０（光透過部材）と、該マイクロレンズアレイ６０を介したレーザ光の光路上に配置された半透明部材７０（例えばコンバイナ）と、を備えている。この場合、光偏向装置による第１軸及び第２軸周りのレーザ光の偏向動作に伴い該レーザ光によりマイクロレンズアレイ６０が２次元走査され、マイクロレンズアレイ６０上に画像が形成される。そして、マイクロレンズアレイ６０を介した画像光が半透明部材７０に入射し、該画像光の虚像が形成される。すなわち、観察者は、半透明部材７０を介して画像光の虚像を視認することができる。この際、マイクロレンズアレイ６０によって画像光が拡散されるため、所謂スペックルノイズを低減することができる。

なお、マイクロレンズアレイ６０に代えて、マイクロレンズアレイ以外の光透過部材（例えば透過スクリーン）を用いても良い。また、例えばマイクロレンズアレイ、透過スクリーン等の光透過部材と半透明部材７０との間の光路上に例えば凹面鏡、平面鏡等のミラーを設けても良い。また、半透明部材７０を例えば車両、航空機、船舶等の光透過窓部（例えば窓ガラス）で代用しても良い。

そこで、ヘッドアップディスプレイ７と、該ヘッドアップディスプレイ７の光偏向装置で偏向され上記光透過部材を透過した光の光路上に配置された光透過窓部（例えば窓ガラス）と、を備える車両（例えば自動車、列車等）を提供することができる。この場合、上記光透過部材を透過した画像光が光透過窓部に入射し、該画像光の虚像が形成される。すなわち、観察者は、光透過窓部を介して画像光の虚像を視認することができる。

また、光偏向装置１０００〜４０００のいずれかを、ヘッドアップディスプレイ７と同様の構成のヘッドマウントディスプレイに配備しても良い。

また、上記実施形態における光偏向装置の各構成部材の配置、大きさ、形状、数、材質等は、適宜変更可能である。

また、上記実施形態における光源装置５の構成は、適宜変更可能である。例えば、光源装置５は、光の３原色に対応する３つのレーザダイオードを有しているが、１つ又は４つ以上のレーザダイオードを有していても良い。この場合、レーザダイオードの数に応じて、コリメートレンズ、ダイクロイックミラーの数（０を含む）を変更しても良い。

また、上記実施形態では、光源として、レーザダイオード（端面発光レーザ）を用いているが、これに限らない。例えば、面発光レーザを用いても良いし、レーザ以外の光源を用いても良い。

また、光偏向装置のコントローラの構成は、適宜変更可能である。要は、コントローラは、駆動用圧電部材に駆動電圧を印加し、該駆動用圧電部材と一体的に設けられた検出用圧電部材が発生させる検出電圧と前記駆動電圧とが所定の関係を満たすように前記駆動電圧を補正可能であれば良い。また、上記実施形態では、メモリ４００は、コントローラ３００とは別に設けられているが、コントローラに内蔵されても良い。

また、上記実施形態では、駆動電圧の波形は、正弦波又は鋸波とされているが、これに限らず、要は、周期的なアナログ波形であることが好ましい。

また、上記実施形態では、カウンタＡで１周期分の駆動電圧の二値化信号のパルス数がカウントされ、カウンタＢで１周期分の駆動電圧の二値化信号のパルス数がカウントされているが、これに限らず、要は、カウンタＡでＫ周期分（Ｋ＞０）の駆動電圧の二値化信号のパルス数がカウントされ、カウンタＢでＫ周期分の駆動電圧の二値化信号のパルス数がカウントされれば良い。

７…ヘッドアップディスプレイ（画像形成装置）、１０…プロジェクタ装置（画像形成装置）、１１、１２、１３、１４…第２駆動用圧電部材、１５、１６…第１駆動用圧電部材、２１、２２、２３、２４…第２検出用圧電部材、２５、２６…第１検出用圧電部材、１００…ミラー部、１０５ａ、１０５ｂ…トーションバー部（支持部の一部）、１０６…カンチレバー部（支持部の一部）、２１０ａ、２１０ｂ…蛇行部（支持部の一部）、３００…コントローラ（制御装置）、５００…アンプ、６００…コンパレータ、８００…Ａ／Ｄコンバータ、Ｔ…タイムカウンタ（動作時間測定部）、ＴＳ…温度センサ、１０００、２０００、３０００…光偏向装置。

特開２０１０−０２６４４３号公報

Claims (13)

1. 反射面を有するミラー部と該ミラー部を支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する光偏向装置において、
   前記支持部は、駆動用圧電部材を含み、前記ミラー部を少なくとも一軸周りに駆動する駆動手段と、前記駆動用圧電部材と一体的に設けられた検出用圧電部材と、を有し、
   前記駆動用圧電部材に駆動電圧を印加する制御装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記駆動用圧電部材に前記駆動電圧が印加されたときに前記検出用圧電部材が発生させる検出電圧と前記駆動電圧とが所定の関係を満たすように前記駆動電圧を補正可能であることを特徴とする光偏向装置。
2. 前記駆動電圧は周期的に変化し、
   前記制御装置は、前記駆動電圧と前記検出電圧の位相差が目標値になるように前記駆動電圧を補正することを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
3. 前記制御装置は、前記駆動電圧の周期を前記検出電圧の周期に合わせることを特徴とする請求項２に記載の光偏向装置。
4. 前記駆動電圧の波形は、アナログ波形であり、
   前記制御装置は、所定周期分の前記駆動電圧が二値化された二値化信号のパルス数をカウントする第１のカウンタと、前記所定周期分の前記検出電圧が二値化された二値化信号のパルス数をカウントする第２のカウンタと、を有し、前記第１のカウンタでのカウント値と前記第２のカウンタでのカウント値とが異なる場合に、前記第２のカウンタでのカウント値を用いて前記駆動電圧を補正することを特徴とする請求項２又は３に記載の光偏向装置。
5. 前記検出用圧電部材に接続されたアンプと、該アンプ及び前記第２のカウンタに接続されたコンパレータと、を更に備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光偏向装置。
6. 前記検出用圧電部材に接続されたアンプと、該アンプ及び前記第２のカウンタに接続されたＡ／Ｄコンバータと、を更に備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光偏向装置。
7. 前記制御装置は、前記ミラー部の前記一軸周りの振動の振幅を、前記ＡＤコンバータを用いて取得し、前記駆動電圧の周期及び前記駆動電圧の振幅を異なる時間帯に補正することを特徴とする請求項６に記載の光偏向装置。
8. 周辺環境の温度情報を検出する温度センサを更に備え、
   前記制御装置は、前記温度センサからの検出結果に基づいて前記駆動電圧を補正可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光偏向装置。
9. 前記駆動用圧電素子の動作時間を測定する動作時間測定部を更に備え、
   前記制御装置は、前記動作時間測定部により測定された前記動作時間に基づいて前記駆動電圧を補正可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光偏向装置。
10. 画像情報に基づいて変調された光により被走査面を走査して画像を形成する画像形成装置であって、
    光源を含み、前記光を射出する光源装置と、
    前記光源装置からの光を偏向する請求項１〜９のいずれか一項に記載の光偏向装置と、を備える画像形成装置。
11. 前記光偏向装置で偏向された光の光路上に配置された、前記被走査面を有する光透過部材を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置と、
    前記画像形成装置の光偏向装置で偏向され前記光透過部材を透過した光の光路上に配置された光透過窓部と、を備える車両。
13. 反射面を有するミラー部と該ミラー部を支持する支持部とを備え、前記反射面に入射された光を偏向する光偏向装置の制御方法であって、
    前記支持部に含まれる駆動用圧電部材に駆動電圧を印加し、前記ミラー部を少なくとも一軸周りに駆動する工程と、
    前記支持部に含まれ、前記駆動用圧電部材と一体的に設けられた検出用圧電部材が発生させる検出電圧と前記駆動電圧とが所定の関係を満たすように前記駆動電圧を補正する工程と、を含む光偏向装置の制御方法。

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