JP2019159257A - 光走査装置、画像投写装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】副走査方向における走査線の粗密を改善することを課題とする。
【解決手段】光源１２からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置１０であって、前記光源からの光を少なくとも前記副走査方向へ偏向して前記被走査領域を光走査する光偏向手段１３と、前記光偏向手段によって光走査された光を副走査方向の所定範囲で受光する受光手段１８と、前記所定範囲内における副走査方向の複数の位置で前記受光手段が受光する受光回数に基づいて、前記光偏向手段を制御する制御手段１１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置、画像投写装置及び移動体に関する。

従来、光源からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置が知られている。

例えば、特許文献１には、光源からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光偏向器を備え、被走査領域の光偏向方向端部に受光器を設けた光走査装置が開示されている。この光走査装置では、受光器がレーザービームを検知するタイミングに基づいて、主走査方向におけるレーザービームの偏向振幅を制御する。具体的には、主走査方向における走査往路時に受光器を通過する時のレーザービーム検出タイミングと走査復路時に受光器を通過する時のレーザービーム検出タイミングとの時間差を測定する。そして、この時間差が短い場合には、主走査方向におけるレーザービームの偏向振幅が狭いと判断し、この時間差が長い場合には、主走査方向におけるレーザービームの偏向振幅が広いと判断する。

副走査方向における走査速度にムラがあると、主走査方向の光走査によって得られる走査線の密度にムラが生じ、副走査方向における走査線の粗密が発生する。前記特許文献１に開示の光走査装置では、副走査方向における走査線の粗密の発生を検出することができないため、副走査方向における走査線の粗密を改善することができない。

上述した課題を解決するために、本発明は、光源からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置であって、前記光源からの光を少なくとも前記副走査方向へ偏向して前記被走査領域を光走査する光偏向手段と、前記光偏向手段によって光走査された光を副走査方向の所定範囲で受光する受光手段と、前記所定範囲内における副走査方向の複数の位置で前記受光手段が受光する受光回数に基づいて、前記光偏向手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、副走査方向における走査線の粗密を改善することができる。

実施形態における光走査装置の一例を示す概略図。 同光走査装置の一例のハードウェア構成図。 同光走査装置の制御装置の一例の機能ブロック図。 同光走査装置に係る処理の一例のフローチャート。 同光走査装置の光偏向器の一例を＋Ｚ方向から見たときの平面図。 図５に示す光偏向器のＰ−Ｐ’断面図。 図５に示す光偏向器のＱ−Ｑ’断面図。 光偏向器の第二駆動部の変形を模式的に表した模式図。 （ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例を示すグラフ図。（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例を示すグラフ図。（ｃ）は、（ａ）の駆動電圧の波形と（ｂ）の駆動電圧の波形を重ね合わせた一例を示すグラフ図。 同光走査装置による光走査を説明する図。 （ａ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の反射面の第二軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図。（ｂ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の投写画像イメージを示す図。（ｃ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の第二軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図。（ｄ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の投写画像イメージを示す図。 光偏向器の固有振動数に基づいて受光器の配置を定めた一例の図。 （ａ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器の受光信号の一例を示す説明図。（ｂ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器の受光信号の一例を示す説明図。 （ａ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器の受光信号の一例を示す説明図。（ｂ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器の受光信号の他の例を示す説明図。 実施形態における駆動信号の調整処理の一例を示すフローチャート。 検出用画像の一例を示した図。 （ａ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器の受光信号の一例を示す説明図。（ｂ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器の受光信号の一例を示す説明図。 実施形態における駆動信号の調整処理の他の例を示すフローチャート。 （ａ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器の受光信号の一例を示す説明図。（ｂ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器の受光信号の更に他の例を示す説明図。 ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図。 ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図。 光書込装置を搭載した画像形成装置の一例の概略図。 光書込装置の一例の概略図。 レーザレーダ装置を搭載した自動車の一例の概略図。 レーザレーダ装置の一例の概略図。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図面を参照して、本実施形態に係る光走査装置について詳細に説明する。
図１は、本実施形態の光走査装置の一例を示す概略図である。

図１に示すように、光走査装置１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器１３が有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査する。光偏向器１３により光走査可能な領域である走査可能領域１６は、有効走査領域１７を含む。被走査面１５には、走査可能領域１６内、かつ、有効走査領域１７外に、受光器１８が設けられている。光走査装置１０は、制御装置１１、光偏向器１３、受光器１８により構成される。

制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光源装置１２は、例えばレーザ光を照射するレーザ装置である。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。被走査面１５は、例えばスクリーンである。受光器１８は、例えば光を受光して受光信号を出力するＰＤ（Photo Diode）である。

制御装置１１は、外部装置等から取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御信号を生成し、制御信号に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。また、光源装置１２から出力される信号、光偏向器１３から出力される信号、受光器１８から出力される受光信号に基づいて、光源装置１２と光偏向器１３の同期や制御信号の生成を行う。

光源装置１２は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。

光偏向器１３は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて反射面１４を一軸方向（一次元方向）または二軸方向（二次元方向）の少なくともいずれかに可動させ、光源装置１２からの光を偏向する。なお、本実施形態の光偏向器１３は、少なくとも、走査線の並び方向に対応する副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光偏向手段であればよい。したがって、走査線の延び方向に対応する主走査方向と副走査方向の両方についての光走査を１つの光偏向手段によって実現してもよいし、主走査方向と副走査方向の各光走査を異なる光偏向手段によって実現してもよい。なお、駆動信号は、所定の駆動周波数を有する信号である。光偏向器１３は、所定の固有振動数（共振周波数とも呼ぶ。）を有している。

これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で二軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投写することができる。

なお、光偏向器１３の詳細および制御装置１１による制御の詳細については後述する。

次に、図２を参照して、光走査装置の一例のハードウェア構成について説明する。
図２は、光走査装置の一例のハードウェア構成図である。
図２に示すように、光走査装置１０は、制御装置１１、光源装置１２、光偏向器１３、受光器１８を備え、それぞれが電気的に接続されている。その中でも制御装置１１の詳細について以下に説明する。

制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査装置１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。また、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６を介して光源装置１２および光偏向器１３の出力信号を取得し、さらに受光器１８から受光信号を取得し、出力信号および受光信号に基づいて制御信号を生成する。

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、車車間通信、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

ここで、光走査情報とは、光源装置１２と光偏向器１３により被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。

次に、図３を参照して、光走査装置１０の制御装置１１の機能構成について説明する。
図３は、光走査装置１０の制御装置の一例の機能ブロック図である。
本実施形態に係る制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

図３に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現される制御手段であり、光走査情報や各デバイスからの信号を取得し、それらに基づいて制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。

例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号を取得し、各出力信号に基づいて制御信号を生成する。さらに、制御部３０は、受光器１８の受光信号を取得し、取得した受光信号に基づいて制御信号を生成する。

駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１は例えば駆動電圧を光源装置１２または光偏向器１３に印加する印加手段として機能する。駆動信号出力部３１は、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。

なお、駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。

次に、図４を参照して、光走査装置１０が被走査面１５を光走査する処理について説明する。
図４は、光走査装置に係る処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号をそれぞれ取得し、また受光器１８の受光信号を取得する。

ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報、各出力信号、受光信号から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。このとき、起動時は各出力信号、受光信号を取得できない場合があるため、起動時は別ステップにより所定動作を行ってもよい。

ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および光偏向器１３に出力する。

ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

なお、本実施形態の光走査装置１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置と光偏向器用の制御装置を別体に設けてもよい。

また、本実施形態の光走査装置１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２および光偏向器１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。

次に、図５〜図７を参照して、光偏向器について詳細に説明する。
図５は、二軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの光偏向器の平面図である。
図６は、図５のＰ−Ｐ’断面図である。
図７は図５のＱ−Ｑ’断面図である。

図５に示すように、光偏向器１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部に接続され、ミラー部をＹ軸に平行な第一軸周りに駆動する第一駆動部１１０ａ，１１０ｂと、ミラー部および第一駆動部を支持する第一支持部１２０と、第一支持部に接続され、ミラー部および第一支持部をＸ軸に平行な第二軸周りに駆動する第二駆動部１３０ａ，１３０ｂと、第二駆動部を支持する第二支持部１４０と、第一駆動部および第二駆動部および制御装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。

光偏向器１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上に反射面１４や第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂ、第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆ、電極接続部１５０等を形成した後にエッチング処理等で基板を成形することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、前記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第一シリコン層の上に酸化シリコン層１６２が設けられ、その酸化シリコン層１６２の上にさらに単結晶シリコンからなる第二シリコン層が設けられている基板である。以降、第一シリコン層をシリコン支持層１６１、第二シリコン層をシリコン活性層１６３とする。なお、ＳＯＩ基板は、焼結してシリコン活性層１６３の表面に酸化シリコン層１６４を形成した後に使用される。

シリコン活性層１６３は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３、またはシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４で構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。なお、本実施形態では、シリコン活性層１６３と下部電極２０１の電気的接触を抑制するために酸化シリコン層１６４を設けているが、酸化シリコン層１６４は絶縁性を有する別の材質に置き換えてもよい。

なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば光偏向器１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

ミラー部１０１は、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４から構成される。

反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。

リブは、例えば、シリコン支持層１６１および酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。

第一駆動部１１０ａ，１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第一軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ，１１１ｂと、一端がトーションバーに接続され、他端が第一支持部の内周部に接続される第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂと、から構成される。

図６に示すように、トーションバー１１１ａ，１１１ｂはシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４から構成される。また、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。

上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

図５に戻り、第一支持部１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４から構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。

第二駆動部１３０ａ，１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆから構成されており、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂの一端は第一支持部１２０の外周部に接続され、他端は第二支持部１４０の内周部に接続されている。このような蛇行状構造をミアンダ構造とよぶ。また、第二圧電駆動部のように１つの梁と駆動力を有する部材で構成されている構造を駆動カンチレバーともよぶ。

このとき、第二駆動部１３０ａと第一支持部１２０の接続箇所および第二駆動部１３０ｂと第一支持部１２０の接続箇所、さらに第二駆動部１３０ａと第二支持部１４０の接続箇所および第二駆動部１３０ｂと第二支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。

図７に示すように、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３および下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

図５に戻り、第二支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４から構成され、ミラー部１０１、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ、第一支持部１２０および第二駆動部１３０ａ，１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。

電極接続部１５０は、例えば、第二支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂ、第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３および各下部電極２０１，および制御装置１１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面および他面の双方に設けても良い。

また、ミラー部１０１を第一軸周りまたは第二軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ，１１１ｂや第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。

さらに、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第一支持部の＋Ｚ側の面上、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第二支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３または下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットに、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことにより、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂおよび電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。なお、絶縁層は絶縁性を有する部材であればよく、また、薄膜化等により反射防止材としての機能を備えさせてもよい。

次に、光偏向器の第一駆動部および第二駆動部を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。
第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正または負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ，第二駆動部１３０ａ，１３０ｂは、前記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。このとき、ミラー部１０１の反射面１４に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。振れ角は光偏向器１３による偏向度合いを示している。圧電部２０２に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。

まず、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂを駆動させる制御装置１１の制御について説明する。
第一駆動部１１０ａ，１１０ｂでは、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３および下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂが屈曲変形する。

その結果、２つのトーションバー１１１ａ，１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第一軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第一軸周りに可動する。第一駆動部１１０ａ，１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。

このとき、制御装置１１によって、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂが有する第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂに所定の正弦波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第一軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。さらに、例えば、正弦波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ，１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ，１１１ｂのねじれによる共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。

次に、図８を参照して、第二駆動部を駆動させる制御装置の制御について説明する。
図８は、光偏向器の第二駆動部１３０ａ，１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。斜線で表されている領域がミラー部１０１等である。

第二駆動部１３０ａが有する複数の第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３１ａから数えて偶数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３１ｂ，１３１ｄ，１３１ｆを圧電駆動部群Ａ（第一アクチュエータとも呼ぶ。）とする。

また、さらに第二駆動部１３０ｂが有する複数の第二圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３２ａから数えて奇数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３２ａ，１３２ｃ，１３２ｅを同様に圧電駆動部群Ａとする。圧電駆動部群Ａは、駆動電圧が並行に印加されると、図８（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａが同一方向に屈曲変形し、正の振れ角となるようにミラー部１０１が第二軸周りに可動する。

また、第二駆動部１３０ａが有する複数の第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３１ａから数えて奇数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３１ａ，１３１ｃ，１３１ｅを圧電駆動部群Ｂ（第二アクチュエータとも呼ぶ。）とする。

また、さらに第二駆動部１３０ｂが有する複数の第二圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３２ａから数えて偶数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３２ｂ，１３２ｄ，１３２ｆを同様に圧電駆動部群Ｂとする。圧電駆動部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、図８（ｃ）に示すように、圧電駆動部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、負の振れ角となるようにミラー部１０１が第二軸周りに可動する。

また、図８（ｂ）に示すように、電圧が印加されていない、又は、電圧印加による圧電駆動部群Ａによるミラー部１０１の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによるミラー部１０１の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。

図８（ａ）、（ｃ）に示すように、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂでは、圧電駆動部群Ａが有する複数の圧電部２０２又は圧電駆動部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部１０１の第二軸周りの振れ角を大きくすることができる。また、図８（ａ）〜図８（ｃ）を連続的に繰り返すように第二圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、ミラー部を第二軸周りに駆動させることができる。

第二駆動部１３０ａ，１３０ｂに印加される駆動信号（駆動電圧）は、制御装置１１によって制御される。
図９を参照して、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧（以下「駆動電圧Ａ」という。）、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧（以下「駆動電圧Ｂ」という。）について説明する。また、駆動電圧Ａ（第一駆動電圧）を印加する印加手段を第一印加手段、駆動電圧Ｂ（第二駆動電圧）を印加する印加手段を第二印加手段とする。

図９（ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。図９（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例である。図９（ｃ）は、駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。

図９（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０Ｈｚである。また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝８．５：１．５となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。

図９（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０Ｈｚである。また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝８．５：１．５となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。

また、図９（ｃ）に示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。このとき、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂは位相差ｄを有している。

なお、駆動電圧Ａ及び駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、例えば、正弦波の重ね合わせによって生成される。また、駆動電圧Ａ及び駆動電圧Ｂの周波数（駆動周波数ｆｓ）は、光偏向器１３の最低次の固有振動数（ｆ（１））の半整数倍であることが望ましい。例えば、ｆｓをｆ（１）の１／５．５倍、１／６．５倍、１／７．５倍のいずれかにするのが望ましい。これにより、半整数倍にすることで駆動周波数の高調波成分による振動を抑制できる。このような光走査にとって悪影響をおよぼす振動を不要振動とよぶ。

また、本実施形態では、駆動電圧Ａ，Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、光偏向器のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。この場合、シンメトリは、一周期に対する立ち上がり時間の比率、又は一周期に対する立ち下がり時間の比率となる。このとき、立ち上がり時間、立ち下がり時間のどちらを基準にするかは、任意に設定してもよい。

図１０を参照して、光走査装置１０による光走査方式について説明する。
図１０は、光走査装置１０による光走査を説明する図である。
光走査装置１０は、光源装置１２からの光を光偏向器１３によって主走査方向及び副走査方向の２方向に光を偏向し、図１０に示すように被走査面１５上の有効走査領域１７を含む走査可能領域１６を光走査する。上述したように、２方向のうちの１方向である主走査方向（以下「Ｘ軸方向」ともいう。）には正弦波駆動信号によって光偏向器の反射面を共振による高速駆動を用いて光走査し、もう１方向である副走査方向（以下「Ｙ軸方向」ともいう。）にはノコギリ波状駆動信号によって光偏向器の反射面を非共振による低速駆動を用いて光走査する。このような２方向の光走査によりジグザグに光走査する駆動方式はラスタースキャン方式ともよばれる。

前記駆動方式においては、有効走査領域１７では副走査方向（Ｙ軸方向）は一定の速度で光走査できることが望ましい。これは、副走査方向の走査速度が一定でないと（副走査方向の走査速度にムラがあると）、例えば光走査による画像投写を行う際に、投写画像の輝度ムラや揺らぎ等が生じ、投写画像の劣化を招くためである。このような副走査方向の走査速度は、光偏向器１３の反射面１４の第二軸周りの可動速度、すなわち、反射面１４の第二位軸周りの振れ角の時間変化を有効走査領域１７において一定にすることが求められる。

次に、図１１を参照して、光偏向器１３の反射面１４の第二軸周りの振れ角の時間変化と、振れ角の時間変化による投写画像の変化について説明する。
図１１（ａ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の反射面１４の第二軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図である。
図１１（ｂ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合の投写画像イメージを示す図である。
図１１（ｃ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の第二軸周りの振れ角（光走査角度）の時間変化を示す図である。
図１１（ｄ）は、反射面の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではない場合の反射面の投写画像イメージを示す図である。
なお、投写画像イメージは、全面が同じ輝度となるように設定された単色画像を光走査装置１０により被走査面１５に投写した際のイメージ画像である。

反射面１４の第二軸周りの振れ角の時間変化、すなわち反射面１４の第二軸周りの可動速度は、図１１（ａ）に示すように直線的であることが望ましい。つまり、反射面１４の第二軸周りの可動速度に変動（ムラ）を生じさせずに駆動することが望ましい。この場合、図１１（ｂ）の投写画像イメージのように輝度ムラや走査歪みを生じさせずに画像投写が可能となる。このような駆動を実現するため、第二軸周りの駆動は、駆動電圧波形Ａと駆動電圧波形Ｂの相対的な位相やシンメトリを調整し、ノコギリ波状駆動電圧に含まれる高調波成分による光偏向器１３の共振励起等による不要な振動を抑制している。例えば、駆動電圧波形Ａの高調波成分により生じる振動と、駆動電圧波形Ｂの高調波成分により生じる振動は、駆動電圧波形Ａと駆動電圧波形Ｂの相対的な位相差を調整することで相殺することが可能であり、これにより不要な振動を抑制することができる。

また、例えば、低周波側からＮ番目の励起を抑制したい光偏向器１３の固有振動数ｆ（Ｎ）が、以下の式（１）で求められる周波数ｆｎ（以下「ヌル周波数」という。）近傍に含まれるように、駆動周波数ｆｓ、駆動電圧波形Ａ、駆動電圧波形ＢのシンメトリＳを調整することで、不要振動を抑制することが可能である。

不要な振動を抑制可能な理由を以下に説明する。
ノコギリ波状駆動信号の周波数スペクトル（駆動信号をフーリエ変換して周波数成分に分解したもの）には、一定間隔の「谷（理論上信号強度がゼロまで低減される点）」が存在する。また、この「谷」近傍の周波数領域は、信号強度が低減される。この「谷」をヌル周波数、「谷」周辺の周波数領域を周波数低減領域とよぶ。この「谷」近傍の周波数領域とは、例えば、ヌル周波数から周波数が±１０％程度の周波数領域である。

このとき、光偏向器１３の任意の固有振動数ｆ（Ｎ）が周波数低減領域に含まれるようにシンメトリＳを調整することで、固有振動の励起を抑制し、反射面１４の不要な振動を抑制することができる。このとき、光偏向器１３の最低次の固有振動数ｆ（１）が周波数低減領域に含まれるようにシンメトリＳを調整することで最も不要な振動を抑制することができる。

また、各駆動電圧の電圧値を調整することで、前記の位相差の調整による不要な振動の抑制をより強くすることができる。これは、圧電駆動部の駆動電圧に対する感度が設計や製造誤差により異なるため、駆動電圧を調整することで駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂに発生する高調波成分により生じる振動の大きさを揃え、相殺度合いを高めることができるためである。

以上のように、駆動信号の各パラメータを調整することで、反射面１４の不要な振動を抑制し、反射面１４の第二軸周りの可動速度の均一性を保とうとしている。しかしながら、実際には、図１１（ｃ）に示すように、環境温度変化や経時変化により、反射面１４の第二軸周りの可動速度に揺れが生じてしまい、可動速度の均一性を保つことが困難である。このとき、副走査方向（Ｙ軸方向）に走査線の粗密が生じ、走査線が密である部分の輝度が相対的に高くなり、走査線が疎である部分の輝度が相対的に低くなり、その結果、図１１（ｄ）に示すように、投写画像には副走査方向（Ｙ軸方向）に輝度ムラが生じる。

本実施形態においては、反射面１４の不要な振動によって副走査方向（Ｙ軸方向）に輝度ムラが発生した場合、その輝度ムラを検知し、駆動信号の各パラメータを調整して反射面１４の不要な振動を抑制することにより、輝度ムラを抑制する。

副走査方向の輝度ムラは、副走査方向における走査線の粗密によって生じたものである。副走査方向における走査線の粗密が生じると、受光器１８の受光面（所定範囲）内において、各走査線の光が受光される副走査方向位置の距離間隔が変化する。これにより、受光器１８の受光面内で光が受光される受光回数が変化する。例えば、走査線の密度が粗になると、受光器１８の受光面内で各走査線の光が受光される副走査方向位置の距離間隔が広がり、受光器１８の受光面内で受光される受光回数が減る。逆に、走査線の密度が密になると、受光器１８の受光面内で各走査線の光が受光される副走査方向位置の距離間隔が狭まり、受光器１８の受光面内で受光される受光回数が増える。したがって、被走査面１５を副走査方向へ１回走査するときに走査線が受光器１８の受光面を副走査方向へ通るおおよその期間Ｔに受光器１８が光を受光する受光回数から、副走査方向における走査線の粗密が発生しているか否かを検出することができる。

ここで、反射面１４の第二軸周りの可動速度の均一性が保たれていないとき、図１１（ｃ）に示したように、反射面１４の振れ角が最も負側から最も正側へ変位する際に、可動速度は周期的に振動するように揺れていることがわかる。これは、可動速度の揺れが、ノコギリ波状駆動電圧に含まれる高調波成分によって光偏向器１３の固有振動数が励起されて生じる振動に由来しているためである。このような振動の周期と副走査方向において走査線が粗となる位置及び密になる位置との間には、互いに相関関係がある。したがって、この相関関係から導きだされる走査線が疎となる位置や密になる位置に、受光器１８を配置することが可能である。

このように走査線が疎となる位置や密になる位置では、反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラの大きさ（振幅）に対する走査線の距離間隔の変化度合いが大きい。そのため、反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラの大きさ（振幅）が比較的小さいものであっても、これを走査線の距離間隔が比較的大きく変化する。すなわち、反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラの大きさ（振幅）に対し、受光器１８が光を受光する受光回数の変化の感度が高いものとなる。そこで、本実施形態では、反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラが発生したときに走査線が密になる位置を受光面が含むように受光器１８を配置している。

具体例を、図１２を参照して説明する。
図１２は、光偏向器の固有振動数に基づいて受光器１８の配置を定めた一例の図である。
固有振動数ｆ（Ｎ）としたとき、副走査方向（Ｙ軸方向）の輝度ムラの周期Ｔｍは、下記の式（２）で求められる。このとき、最低次の固有振動数ｆ（１）を励起することによる振動の寄与率が最も大きい場合には、下記の式（２）はＴｍ＝１／ｆ（１）に近似が可能である。

駆動電圧の駆動周波数ｆｓを１／６．５倍に設定し、光偏向器１３の最低次の固有振動数ｆ（１）が周波数低減領域に含まれるように駆動電圧のシンメトリをＴｒＡ：ＴｆＡ＝８．５：１、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝８．５：１と設定する。このとき、輝度ムラ（明暗縞）の周期性は、最低次の固有振動ｆ（１）の周期に依存する。すなわち、明るい縞、もしくは暗い縞が、走査可能領域に対して最低次の固有振動数ｆ（１）の逆数の周期で現れることとなる。したがって、受光器１８を走査可能領域の副走査方向（Ｙ軸方向）において、走査開始地点から１／ｆ（１）の整数倍になる位置に設ける。

また、輝度ムラが生じるとき、詳細は後述するが走査の歪みも生じている。よって、輝度ムラを通じて走査歪みも検出可能である。

図１３（ａ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器１８の受光信号の一例を示す説明図である。
図１３（ｂ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器１８の受光信号の一例を示す説明図である。

図１３（ａ）に示すように、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合、本実施形態では、４往復分の走査線（８本の走査線）が受光器１８の受光面を通過する。そのため、受光器１８が光を受光する受光回数は８回となる。一方、環境温度変化や経時変化により反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラが生じた場合、副走査方向における走査線の粗密が生じ、本実施形態の受光器１８が配置されている位置では走査線が密になる。その結果、受光器１８の受光面を通過する走査線の数が増え（図１３（ｂ）の例では１２本の走査線）、受光器１８が光を受光する受光回数は１２回となる。

反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラが発生したときに走査線が疎になる位置を受光面が含むように受光器１８を配置した場合には、以下のようになる。
図１４（ａ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器１８の受光信号の一例を示す説明図である。
図１４（ｂ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器１８の受光信号の他の例を示す説明図である。

図１４（ａ）に示すように、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合、本実施形態では、４往復分の走査線（８本の走査線）が受光器１８の受光面を通過する。そのため、受光器１８が光を受光する受光回数は８回となる。一方、環境温度変化や経時変化により反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラが生じた場合、副走査方向における走査線の粗密が生じ、図１４の例では走査線が疎になる。その結果、受光器１８の受光面を通過する走査線の数が減り（図１４（ｂ）の例では４本の走査線）、受光器１８が光を受光する受光回数は４回となる。

次に、図１５を用いて、各受光信号に基づいた駆動信号の調整処理について説明する。
図１５は、本実施形態における駆動信号の調整処理のフローチャートである。
駆動信号の調整処理は、図３で示した制御装置１１の制御部３０で行われる。図１５に示すように、ステップＳ２１では、制御部３０は、受光器１８から受光信号を取得する。

ステップＳ２２では、制御部３０は、取得した受光信号から受光回数を算出する。なお、受光回数は、被走査面１５を副走査方向へ１回走査するときに走査線が受光器１８の受光面を副走査方向へ通過する時間に相当する期間Ｔの間に、受光したことを示すＨレベル信号が何回検出されたかを観測することにより算出する。

ステップＳ２３では、制御部３０は、ステップＳ２２で算出した受光回数が、予め定めた所定の値（規定回数）よりも大きいか否かを判定する。受光回数が所定の値よりも大きいと判定した場合はステップＳ２４に進み、所定の値よりも小さいと判定した場合は調整処理を終了する。

ステップＳ２４では、制御部３０は、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相差を調整する。位相調整量は、予め定めた量である。なお、ステップＳ２２で算出した受光回数に基づいて、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相調整量を算出してもよい。また、予め定めた受光回数に基づいた位相調整量をデータテーブルとして記憶し、そのデータテーブルから算出してもよいし、予め定めた所定の式によって受光回数から位相調整量を算出してもよい。さらに、外部の温度センサから温度情報を取得し、その温度情報に基づいて位相調整量を定めてもよいし、調整回数をカウントしてカウントに基づいて予め定めた量を変化させても良い。

以上のように、本実施形態では、被走査面１５を副走査方向へ１回走査するときに走査線が受光器１８の受光面を副走査方向へ通過する時間に相当する期間Ｔの間に受光器１８が受光した受光回数に基づいて駆動信号を調整する。これにより、環境温度変化や経時変化による第二軸周りの可動速度ムラを検出し、可動速度の均一性が保たれるように駆動信号を調整することができ、副走査方向の走査線の粗密が改善され、輝度ムラが抑制することができる。

駆動信号の調整の際は、受光器１８に光が入射するように光走査する必要がある。そこで例えば、図１６に示すように、制御装置１１は、予め記憶した検出用画像１０００を受光器１８の受光面に投写するように光源装置１２と光偏向器１３を制御する。検出用画像１０００は、受光器１８の受光面全面に照射され、かつ、有効走査領域外にのみ投写することが好ましい。これにより、ユーザーに検出用画像１０００を認識させずに駆動信号の調整が可能となる。また、検出用画像１０００は、受光器１８の受光面以外に照射される領域が少ないほどよい。これにより、光源の無駄な発光を抑制して、温度上昇の抑制や省エネルギー化を図ることができる。

また、本実施形態では受光回数に基づいて各駆動信号の位相を調整する場合について説明したが、受光回数に基づいて各駆動信号のシンメトリや電圧値を調整してもよい。この場合、図１５の調整処理のステップＳ２４における「位相調整」を「シンメトリ調整」または「電圧値調整」に置き換えて行う。

なお、位相調整、シンメトリ調整においては、駆動電圧Ａ、駆動電圧Ｂのうち、１周期に対する立ち上がり時間比率が大きい方を調整するのが好ましい。これは、調整直後に急激な立ち上がりが生じると、不要な振動が生じる場合があるためである。また、電圧値調整においては、１周期に対する立ち上がり時間比率が小さい方を調整するのが好ましい。これは、立ち上がりが急な方が圧電駆動部の感度が大きく、調整量が少なく済むためである。

また、本実施形態では、副走査方向における走査線の粗密が生じたことを、受光器１８の受光回数によって検出する例であったが、受光器１８の受光面（所定範囲内）における副走査方向に最も離れた２つの位置で走査光を受光した受光タイミングの時間差によって検出することもできる。

図１７（ａ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）であるときの受光器１８の受光信号の一例を示す説明図である。
図１７（ｂ）は、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）ではないときの受光器１８の受光信号の一例を示す説明図である。
図１７（ａ）に示すように、反射面１４の第二軸周りの可動速度が一定（均一）である場合、本実施形態では、４往復分の走査線（８本の走査線）が受光器１８の受光面を通過し、受光器１８が光を受光する受光回数は８回となる。一方、環境温度変化や経時変化により反射面１４の第二軸周りの可動速度ムラが生じた場合、副走査方向における走査線の粗密が生じ、本実施形態の受光器１８が配置されている位置では走査線が密になり、受光器１８が光を受光する受光回数は１２回となる。

このとき、受光信号中で最初に検出されるＨレベル信号と最後に検出されるＨレベル信号との時間差Ｔｓは、受光器１８が光を受光する受光回数が増えるほどは大きくなる。そのため、受光回数に代えて、この時間差Ｔｓを用いても、本実施形態と同様の処理を実現することができる。

図１８は、受光回数に代えて時間差Ｔｓを用いた場合における駆動信号の調整処理のフローチャートである。
図１８に示すように、ステップＳ２１では、制御部３０は、受光器１８から受光信号を取得する。ステップＳ２２では、制御部３０は、取得した受光信号から、最初に検出されるＨレベル信号と最後に検出されるＨレベル信号との時間差Ｔｓを算出する。

ステップＳ２３では、制御部３０は、ステップＳ２２で算出した時間差Ｔｓが、予め定めた所定の値（規定時間）よりも大きいか否かを判定する。時間差Ｔｓが所定の値よりも大きいと判定した場合はステップＳ２４に進み、所定の値よりも小さいと判定した場合は調整処理を終了する。

ステップＳ２４では、制御部３０は、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相差を調整する。位相調整量は、予め定めた量である。なお、ステップＳ２２で算出した時間差Ｔｓに基づいて、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂの位相調整量を算出してもよい。また、予め定めた時間差Ｔｓに基づいた位相調整量をデータテーブルとして記憶し、そのデータテーブルから算出してもよいし、予め定めた所定の式によって時間差Ｔｓから位相調整量を算出してもよい。さらに、外部の温度センサから温度情報を取得し、その温度情報に基づいて位相調整量を定めてもよいし、調整回数をカウントしてカウントに基づいて予め定めた量を変化させても良い。

また、本実施形態では、被走査面１５を副走査方向へ１回走査する間（１フレームの間）における副走査方向の複数の位置で受光される光の受光回数に基づいて、副走査方向における走査線の粗密を検出する例であるが、これに限られない。例えば、図１９に示すように、本実施形態における期間Ｔの前半期間Ｔ１における受光回数の検出を１フレーム目で検出し、後半期間Ｔ２における受光回数の検出を２フレーム目で検出するように、副走査方向の複数の位置で受光される光の受光回数の検出を複数のフレームにわけて行っても良い。この場合、複数フレームで検出された受光回数の合計を用いて、副走査方向における走査線の粗密を検出することができる。

副走査方向の複数の位置で受光される光の受光回数の検出を複数のフレームにわけて行うことで、各フレームにおける検出用画像１０００の投写領域を狭くすることができる（図１９の例では、受光器１８の受光面の半分で済む。）。これにより、１フレーム中における光源の発光時間を抑制することができ、温度上昇の抑制を図ることができる。

なお、副走査方向の複数の位置で最も離れた２つの位置で受光される受光タイミングの時間差Ｔｓに基づいて、副走査方向における走査線の粗密を検出する場合でも同様である。すなわち、最も離れた２つの位置で受光される受光タイミングをそれぞれ別のフレームで検出してもよい。

また、本実施形態では、副走査方向の複数の位置で受光される光の受光回数の検出、あるいは、最も離れた２つの位置で受光される受光タイミングの時間差Ｔｓの検出を、１つの受光器１８（単一の受光面をもつ受光器）によって行っているが、複数の受光器によって行ってもよい。この場合、副走査方向の複数の位置で受光される光の受光回数の検出を複数の受光器にわけて行い、複数の受光器で検出された受光回数の合計を用いて副走査方向における走査線の粗密を検出することができる。

なお、副走査方向の複数の位置で最も離れた２つの位置で受光される受光タイミングの時間差Ｔｓに基づいて、副走査方向における走査線の粗密を検出する場合でも同様である。すなわち、最も離れた２つの位置で受光される受光タイミングをそれぞれ別の受光器で検出してもよい。

＜第２実施形態＞
次に、図２０及び図２１を参照して、本実施形態の光走査装置１０を適用した画像投写装置について詳細に説明する。
画像投写装置は、光走査により画像を投写する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。
図２０は、画像投写装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。
図２１は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略構成図である。

図２０に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投写光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投写された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投写光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。

図２１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３にて偏向される。

そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投写ミラー５１１から構成される投写光学系とを経て、投写される。中間スクリーン５１０には受光器１８が設けられており、受光器１８からの受光信号を用いて光走査装置１０の調整が行われる。

なお、前記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

前記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投写することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。

レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投写光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投写光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。

光偏向器１３は、反射面１４を二軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投写光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

以上、画像投写装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投写装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投写する装置であればよい。

例えば、表示スクリーン上に画像を投写するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投写、または眼球をスクリーンとして画像を投写するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

また、画像投写装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。

＜第３実施形態＞
次に、図２２及び図２３を参照して、本実施形態の光走査装置１０を適用した光書込装置について詳細に説明する。
図２２は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。
図２３は、光書込装置の一例を示す概略構成図である。

図２２に示すように、前記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。

図２３に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により一軸方向または二軸方向に偏向される。

そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。このとき、受光器１８は、光偏向器の被走査面でもある走査光学系６０２に設けられる。

このように前記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。

また、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。

前記光書込装置に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。

また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって画像形成装置の小型化に有利である

＜第４実施形態＞
次に、図２４及び図２５を参照して、本実施形態の光走査装置１０を適用した物体認識装置について詳細に説明する。
物体認識装置は、対象方向の物体を認識する装置であり、例えばレーザレーダ装置である。
図２４は、物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置を搭載した自動車の概略図である。
図２５は、レーザレーダ装置の一例を示す概略構成図である。

図２４に示すように、レーザレーダ装置７００は、例えば自動車７０１に搭載され、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。

図２５に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメートレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で一軸もしくは二軸方向に走査される。そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て自動車前方の被対象物７０２に照射される。被走査面でもある投光レンズ７０５には、受光器１８が設けられている。

被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。詳しくは、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。

測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。

反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。

このようなレーダレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けられ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。

前記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。

以上、本発明の各種実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。

例えば、受光器１８として、ＰＤ（フォトダイオード）の代わりに、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やラインＣＣＤを用いてもよい。
また、受光器１８は、光偏向器１３によって走査される被走査領域に存在していればよく、配置箇所は被走査面１５上に限定されない。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、光源（例えばレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ）からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置１０であって、前記光源からの光を少なくとも前記副走査方向へ偏向して前記被走査領域を光走査する光偏向手段（例えば光偏向器１３）と、前記光偏向手段によって光走査された光を副走査方向の所定範囲で受光する受光手段（例えば受光器１８）と、前記所定範囲内における副走査方向の複数の位置で前記受光手段が受光する受光回数に基づいて、前記光偏向手段を制御する制御手段（例えば制御装置１１）とを有することを特徴とするものである。
副走査方向における走査線の粗密が発生すると、副走査方向の所定範囲内で各走査線の光が受光手段によって受光される副走査方向位置の距離間隔が変化する。これにより、当該所定範囲内で受光手段が受光する受光回数が変化する。例えば、走査線の密度が粗になると、副走査方向の所定範囲内で各走査線の光が受光手段によって受光される副走査方向位置の距離間隔が広がり、当該所定範囲内で受光手段が受光する受光回数が減る。逆に、走査線の密度が密になると、副走査方向の所定範囲内で各走査線の光が受光手段によって受光される副走査方向位置の距離間隔が狭まり、当該所定範囲内で受光手段が受光する受光回数が増える。したがって、所定範囲内における副走査方向の複数の位置で受光手段が受光する受光回数から、副走査方向における走査線の粗密の発生を検出することができる。
本態様によれば、所定範囲内における副走査方向の複数の位置で受光手段が受光する受光回数に基づいて光偏向手段を制御するため、副走査方向における走査線の粗密を改善することができる。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記制御手段は、前記受光回数が規定回数から外れたとき、該受光回数が該規定回数に戻るように、前記光偏向手段を制御することを特徴とするものである。
これによれば、副走査方向における走査線の粗密を容易に改善することができる。

［第３態様］
第３態様は、光源（例えばレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ）からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置１０であって、前記光源からの光を少なくとも前記副走査方向へ偏向して前記被走査領域を光走査する光偏向手段（例えば光偏向器１３）と、前記光偏向手段によって光走査された光を副走査方向の所定範囲で受光する受光手段（例えば受光器１８）と、前記所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差に基づいて、前記光偏向手段を制御する制御手段（例えば制御装置１１）とを有することを特徴とする。
副走査方向における走査線の粗密が発生すると、副走査方向の所定範囲内で各走査線の光が受光手段によって受光される副走査方向位置の距離間隔が変化する。これにより、当該所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差が変化する。例えば、走査線の密度が粗になると、当該所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差が大きくなる。逆に、走査線の密度が密になると、当該所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差が小さくなる。したがって、所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差から、副走査方向における走査線の粗密の発生を検出することができる。
本態様によれば、所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差に基づいて光偏向手段を制御するため、副走査方向における走査線の粗密を改善することができる。

［第４態様］
第４態様は、第３態様において、前記制御手段は、前記時間差が規定時間から外れたとき、該時間差が該規定時間に戻るように、前記光偏向手段を制御することを特徴とするものである。
これによれば、副走査方向における走査線の粗密を容易に改善することができる。

［第５態様］
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記受光手段は、前記所定範囲内に照射される光を単一の受光面で受光するものであることを特徴とするものである。
これによれば、簡易な構成で、副走査方向における走査線の粗密を改善することができる。

［第６態様］
第６態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記受光手段は、前記所定範囲内に照射される光を互いに異なる受光面で受光するものであることを特徴とするものである。
これによれば、簡易な構成で、副走査方向における走査線の粗密を改善することができる。

［第７態様］
第７態様は、第１乃至第６態様のいずれかにおいて、前記受光回数又は前記受光タイミングは、前記被走査領域に対する互いに異なる光走査時に前記受光手段が受光したものを含むことを特徴とするものである。
これによれば、１回の走査時における光源の発光時間を抑制することができ、温度上昇の抑制を図ることができる。

［第８態様］
第８態様は、第１乃至第７態様のいずれかにおいて、前記所定範囲は、前記光偏向手段における前記副走査方向への走査速度変動が生じたときに、互いの距離間隔が最も広がる位置を含むか、又は、互いの距離間隔が最も狭まる位置を含むことを特徴とするものである。
これによれば、副走査方向における走査速度変動（ムラ）の大きさ（振幅）に対し、所定範囲内における副走査方向の複数の位置で受光手段が受光する受光回数の変化の感度、あるいは、所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差の変化の感度が高まる。よって、副走査方向における走査線の粗密の発生をより精度よく検出でき、また発生した粗密をより正確に改善することができる。

［第９態様］
第９態様は、画像情報に基づいて変調された光により被走査領域を走査して画像を投写する画像投写装置（例えばヘッドアップディスプレイ装置５００）であって、第１乃至第８態様のいずれかに係る光走査装置１０と、前記光走査装置から出射された光を前記被走査領域に向けて投写する投写光学系（例えば投写ミラー５１１）とを有することを特徴とするものである。
これによれば、副走査方向の輝度ムラが抑制された投写画像を投写することができる。

［第１０態様］
第１０態様は、移動体（例えば自動車４００，７０１）であって、第１乃至第８態様のいずれかに係る光走査装置１０、又は、第９態様に係る画像投写装置を備えることを特徴とするものである。
これによれば、副走査方向における走査線の粗密を改善された高品質の光走査装置１０を搭載する移動体を実現することができる。

１０ ：光走査装置
１１ ：制御装置
１２ ：光源装置
１３ ：光偏向器
１４ ：反射面
１５ ：被走査面
１６ ：走査可能領域
１７ ：有効走査領域
１８ ：受光器
３０ ：制御部
４００ ：自動車
４０２ ：運転者
５００ ：ヘッドアップディスプレイ装置
５１０ ：中間スクリーン
５３０ ：光源ユニット
６００ ：光書込装置
６０１ ：結像光学系
６０２ ：走査光学系
６５０ ：レーザプリンタ
７００ ：レーザレーダ装置
７０１ ：自動車
７０２ ：被対象物
１０００ ：検出用画像

特開２００４−１１００３０号公報

Claims (10)

1. 光源からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置であって、
   前記光源からの光を少なくとも前記副走査方向へ偏向して前記被走査領域を光走査する光偏向手段と、
   前記光偏向手段によって光走査された光を副走査方向の所定範囲で受光する受光手段と、
   前記所定範囲内における副走査方向の複数の位置で前記受光手段が受光する受光回数に基づいて、前記光偏向手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記制御手段は、前記受光回数が規定回数から外れたとき、該受光回数が該規定回数に戻るように、前記光偏向手段を制御することを特徴とする光走査装置。
3. 光源からの光を主走査方向及び副走査方向へ偏向して被走査領域を光走査する光走査装置であって、
   前記光源からの光を少なくとも前記副走査方向へ偏向して前記被走査領域を光走査する光偏向手段と、
   前記光偏向手段によって光走査された光を副走査方向の所定範囲で受光する受光手段と、
   前記所定範囲内における副走査方向に最も離れた２つの位置で前記受光手段が受光する受光タイミングの時間差に基づいて、前記光偏向手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項３に記載の光走査装置において、
   前記制御手段は、前記時間差が規定時間から外れたとき、該時間差が該規定時間に戻るように、前記光偏向手段を制御することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記受光手段は、前記所定範囲内に照射される光を単一の受光面で受光するものであることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記受光手段は、前記所定範囲内に照射される光を互いに異なる受光面で受光するものであることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記受光回数又は前記受光タイミングは、前記被走査領域に対する互いに異なる光走査時に前記受光手段が受光したものを含むことを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記所定範囲は、前記光偏向手段における前記副走査方向への走査速度変動が生じたときに、互いの距離間隔が最も広がる位置を含むか、又は、互いの距離間隔が最も狭まる位置を含むことを特徴とする光走査装置。
9. 画像情報に基づいて変調された光により被走査領域を走査して画像を投写する画像投写装置であって、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置と、
   前記光走査装置から出射された光を前記被走査領域に向けて投写する投写光学系とを有することを特徴とする画像投写装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置、又は、請求項９に記載の画像投写装置を備えることを特徴とする移動体。