CN107615133B - 光扫描装置 - Google Patents
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Abstract
控制电路(3)具有：角速度计算器(34)，基于角度测量部(17b、17c)测量出的反射镜(11)的角度，计算反射镜的角速度；目标角速度计算器(35)，计算角速度的目标值；共振频率检测器(33a)，使用角速度及目标值检测反射镜的振动的频率；驱动波形生成器(31)，生成锯齿波状的驱动信号；不要振动控制器(32)，基于共振频率检测器检测出的频率进行驱动信号的优化，以减轻反射镜的不需要振动，将与优化后的驱动信号对应的电压向压电元件(152)施加。共振频率检测器使用从驱动波形生成器向不要振动控制器发送锯齿波状的驱动信号的期间中的角速度的波形及目标值检测反射镜的振动的频率。
Description
相关申请的相互参照
本申请基于2015年6月25日提出的日本专利申请第2015－127991号，在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及双轴型的光扫描装置。
背景技术
以往，提出了将RGB(Red Green Blue)光源产生的激光用MEMS(Micro ElectroMechanical Systems、微电机系统)反射镜二维地扫描、在屏幕上描绘任意的影像的激光扫掠模块等的光扫描装置。
这样的光扫描装置具备反射镜、将反射镜两端支承的支承梁、经由支承梁支承反射镜的共振驱动部、和支承共振驱动部的强制驱动部。光扫描装置通过向共振驱动部和强制驱动部上具备的压电膜施加电压，使反射镜绕相互垂直的2个轴旋转，能够将反射镜的成像位置二维地扫描。
由强制驱动部带来的反射镜的旋转比由共振驱动部带来的旋转晚，被施加在强制驱动部所具备的压电膜上的电压的波形为锯齿波状。通过在该锯齿波的高谐波中包含的共振成分，反射镜共振振动，有发生被称作振铃(ringing)的不需要的振动的情况。
作为振铃的原因的共振成分的频率根据温度、反射镜受到的加速度、反射镜的劣化等而变动。此外，例如在光扫描装置被车载的情况下，该频率较大且急剧地变动。
因此，需要在光扫描装置的驱动中检测振铃的状态、例如振铃的共振频率等，将作为振铃的原因的频率成分从驱动信号中去除。对此，在专利文献1所记载的光偏转器中，通过借助由驱动信号的频率扫掠(sweep)得到的数据的FFT进行的频率成分解析，检测作为振铃的原因的频率，由滤波器将该频率成分从驱动信号中切除。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－205818号公报
发明内容
但是，在利用驱动信号的频率扫掠检测振铃的频率的情况下，由于在检测中驱动信号的波形不是锯齿波而为正弦波，所以不能进行影像的正常的描绘。由此，在振铃的频率的检测中需要将影像的描绘停止。
本公开鉴于上述问题，目的是提供一种在扫描中也能够检测振铃的频率的光扫描装置。
为了达到上述目的，根据本公开的观点，光扫描装置具备：反射镜，使光束在反射面中反射；支承梁，在反射面的平面中的一方向的两侧延伸设置，将反射镜两端支承；共振驱动部，通过使支承梁共振振动，使反射镜绕平行于一方向的第1轴摆动；强制驱动部，通过向压电元件施加电压，使反射镜绕朝向与一方向不同的方向的第2轴摆动；角度测量部，测量反射镜的绕第2轴的角度；以及控制电路，向压电元件施加与角度测量部的输出对应的电压。控制电路具有：角速度计算器，基于角度测量部测量出的反射镜的角度计算反射镜的绕第2轴的角速度；目标角速度计算器，计算角速度的目标值；共振频率检测器，使用角速度及目标值，检测反射镜的绕第2轴的振动的频率；驱动波形生成器，生成锯齿波状的驱动信号；以及不要振动控制器，基于共振频率检测器检测出的反射镜的振动的频率，进行驱动信号的优化以减轻反射镜的绕第2轴的不需要振动，向压电元件施加与优化的驱动信号对应的电压。共振频率检测器使用从驱动波形生成器向不要振动控制器发送锯齿波状的驱动信号的期间中的反射镜的角速度的波形及目标值，检测反射镜的振动的频率。
由此，共振频率检测器使用从驱动波形生成器向不要振动控制器发送锯齿波状的驱动信号的期间中的反射镜的角速度的波形及目标值检测反射镜的振动的频率。因此，在扫描中也能够检测振铃的频率。
附图说明
关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得明确。
图1是表示有关第1实施方式的光扫描装置的整体结构的图。
图2是表示反射部的结构的平面图。
图3是表示控制电路的结构的图。
图4是表示反射镜的角度的曲线图。
图5是表示控制电路的动作的流程图。
图6是表示反射镜的角速度的曲线图。
图7是表示有关第2实施方式的控制电路的结构的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式相互中，对于相互相同或等同的部分赋予相同的标号而进行说明。
(第1实施方式)
对本公开的第1实施方式进行说明。本实施方式的光扫描装置100是使MEMS反射镜绕相互垂直的2个轴旋转、能够将MEMS反射镜的成像位置二维地扫描的双轴型的光扫描装置。
光扫描装置100如图1所示，具备反射部1、光源2和控制电路3，由控制电路3控制反射部1所具备的致动器，通过将从光源2照射的光束用反射部1反射，来向屏幕200描绘影像。
反射部1使从光源2照射的光束反射，如图2所示，具备反射镜11、支承梁12、共振驱动部13、连结部14、强制驱动部15、支承部16和角度传感器17。另外，图2不是剖视图，但为了使图容易观看，对后述的反射面11a、压电元件132、布线133、焊垫134a、134b、压电元件152实施了阴影。
反射部1具备的上述构成要素使用板状的基板10形成。在本实施方式中，基板10包括依次层叠了活性层、BOX层(埋入氧化层：Buried Oxide)、支承层的构造的SOI(Siliconon Insulator、绝缘衬底上的硅)基板而构成。活性层例如包括Si等而构成，BOX层包括SiO2等而构成，支承层包括Si等而构成。活性层被布图在反射部1具备的上述构成要素上。
反射镜11是使照射在反射部1上的光束反射的。反射镜11是通过将基板10的活性层布图为圆形而形成的部分，如图2所示，在反射镜11的上表面上，形成有包括Al等而构成的反射面11a。
将反射面11a的平面上的一方向设为x方向，将反射面11a的平面上的与x方向垂直的方向设为y方向。如图2所示，反射镜11通过以反射镜11为中心向x方向的两侧延伸设置的支承梁12被两端支承。支承梁12能够使反射镜11绕平行于x方向的轴A1摆动。
如图2所示，反射镜11经由支承梁12被共振驱动部13支承。共振驱动部13是通过使支承梁12共振振动而使反射镜11绕轴A1摆动的。轴A1相当于第1轴。共振驱动部13通过在将基板10的活性层布图而形成的长方形状的框体131的上表面上形成4个压电元件132和布线133而构成。支承梁12与框体131的对置的2个边中的各自的中央部连接。
压电元件132为依次层叠有下部电极、压电膜和上部电极的构造。下部电极及上部电极例如包括Al、Au、Pt等而构成。此外，压电膜例如包括锆钛酸铅(PZT)等的压电材料而构成。另外，也可以将下部电极及上部电极做成Pt/Ti的层叠构造。
如果将4个压电元件132分别设为压电元件132a、132b、132c、132d，则如图2所示，在轴A1的一侧配置有压电元件132a、132b，在另一侧配置有压电元件132c、132d。此外，在反射镜11的x方向上的一侧配置有压电元件132a、132c，在另一侧配置有压电元件132b、132d。
布线133为依次层叠有下部布线、绝缘膜和上部布线的构造，如图2所示，被分为4个布线133a、133b、133c、133d。下部布线、上部布线与压电元件132的下部电极、上部电极同样，例如包括Al、Au、Pt等而构成。此外，绝缘膜例如包括锆钛酸铅(PZT)等而构成。另外，也可以将下部布线及上部布线做成Pt/Ti的层叠构造。
如图2所示，布线133a形成在框体131的上表面上，将压电元件132a与压电元件132b电连接。布线133b形成在框体131的上表面上，将压电元件132c与压电元件132d电连接。
布线133c、133d分别将压电元件132a、132c向形成在支承部16的上表面上的焊垫134a、134b连接，形成在基板10的活性层的上表面中的、从框体131到连结部14、强制驱动部15、支承部16的部分上。焊垫134a、134b被连接在控制电路3上。
如图2所示，在框体131中，从x方向的一方的端部朝向y方向的外侧延伸设置有连结部14。连结部14在与框体131相反侧的端部处与强制驱动部15连接。
强制驱动部15通过经由连结部14使框体131绕平行于y方向的轴摆动，使反射镜11绕平行于y方向的轴A2摆动。轴A2相当于第2轴。强制驱动部15通过在将基板10的活性层布图而形成的基部151的上表面上形成2个压电元件152而构成。
如图2所示，基部151被配置在反射镜11的y方向上的两侧，在x方向上延伸设置，在x方向的一侧的端部与连结部14连接，在另一侧的端部与支承部16连接。将基部151中的相对于反射镜11配置在与压电元件132a、132b为y方向上的相同侧的部分设为基部151a，将配置在与压电元件132c、132d相同侧的部分设为基部151b。
压电元件152为依次层叠有下部电极、压电膜和上部电极的构造。下部电极及上部电极例如包括Al、Au、Pt等而构成。此外，压电膜例如包括锆钛酸铅(PZT)等的压电材料而构成。另外，也可以将下部电极及上部电极做成Pt/Ti的层叠构造。
将2个压电元件152分别设为压电元件152a、152b。如图2所示，压电元件152a、152b分别形成在基部151a、151b的上表面上，此外，从基部151a、151b的上表面中的连结部14侧的端部形成到支承部16的上表面。压电元件152a、152b连接在控制电路3上。
在基部151a的上表面中的在y方向上比压电元件152a距反射镜11更近的部分、基部151b的上表面中的在y方向上比压电元件152b距反射镜11更近的部分上，分别形成有从连结部14到支承部16的布线133c、133d。
支承部16经由支承梁12、共振驱动部13、连结部14、强制驱动部15支承反射镜11，由在内部中配置有反射镜11、支承梁12、共振驱动部13、连结部14、强制驱动部15的长方形状的框体构成。但是，共振驱动部13、强制驱动部15中的布线133c、133d的一部分、焊垫134a、134b和压电元件152a、152b的一部分形成在支承部16的上表面上。
在支承梁12、强制驱动部15的上表面上，配置有3个角度传感器17。角度传感器17测量反射镜11的绕轴A1、绕轴A2的角度，例如由应变计等构成。
如果将3个角度传感器17分别设为角度传感器17a、17b、17c，则如图2所示，角度传感器17a被设置在支承梁12的上表面上，角度传感器17b、17c分别被设置在压电元件152a、152b的上表面上。此外，角度传感器17a、17b、17c经由未图示的布线连接在控制电路3上。
角度传感器17a输出与反射镜11的绕轴A1的角度对应的信号，角度传感器17a的输出被用于共振驱动部13的共振驱动的控制。角度传感器17b、17c输出与反射镜11的绕轴A2的角度对应的信号，角度传感器17b、17c的输出在后述的图5的动作中被用于强制驱动部15的强制驱动的控制。角度传感器17b、17c相当于角度测量部。
如以上这样，构成反射部1。这样的反射部1可以通过由光刻及蚀刻在活性层的表面上形成各压电元件、各布线、各焊垫、反射面11a、角度传感器17，将基板10布图并将反射镜11等如上述那样形成来制造。
光源2是向反射部1照射光束的RGB激光单元。光源2如图1所示那样连接在控制电路3上，基于来自控制电路3的信号，使照射的光束的颜色变化。
控制电路3根据角度传感器17的输出而生成共振驱动部13、强制驱动部15的驱动信号、将与驱动信号对应的电压向共振驱动部13、强制驱动部15具备的压电元件施加。此外，控制电路3进行光源2的控制。
控制电路3也被称作电子控制单元，在本实施方式中，作为一例，由包括CPU、ROM或RAM等的存储部而构成的微型计算机及其周边电路构成，具备驱动波形生成器31(也被称作驱动波形生成部31)、不要振动控制器32(也被称作不需要振动控制部32)、共振特性检测器33(也被称作共振特性检测部33)、角速度计算器34(也被称作角速度计算部34)和目标角速度计算器35(也被称作目标角速度计算部35)。另外，这些构成要素可以通过CPU执行保存在ROM等中的软件来实现，但另一方面，也可以将各构成要素的一部分或全部作为硬件来实现。
驱动波形生成器31生成锯齿波状的驱动信号，该驱动信号为信号的大小减小的部分与在比减少所花费的时间短的时间中增加与减少量相同的量的部分被交替地重复。在此，驱动波形生成器31通过将频率相互不同的多个正弦波合成，生成锯齿波状的驱动信号作为合成波。如图3所示，驱动波形生成器31与不要振动控制器32连接，驱动波形生成器31生成的驱动信号被向不要振动控制器32发送。
不要振动控制器32基于反射镜11的振铃的特性例如频率来进行驱动信号的优化、以使反射镜11的绕轴A2的振铃减轻。具体而言，不要振动控制器32如图3所示那样与共振特性检测器33连接，基于共振特性检测器33检测出的反射镜11的振动的频率，将作为振铃的原因的频率成分用陷波滤波器从驱动信号中除去。
此外，如图3所示，不要振动控制器32与反射部1连接。控制电路3将与不要振动控制器32优化后的驱动信号对应的电压向反射部1的强制驱动部15具备的压电元件152施加。
共振特性检测器33检测反射镜11的振铃的特性，如图3所示，具备共振频率检测器33a和共振强度检测器33b。共振频率检测器33a检测反射镜11的振铃的频率。共振频率检测器33a在从驱动波形生成器31向不要振动控制器32发送锯齿波状的驱动信号的期间中，使用反射镜11的角速度的波形和角速度的目标值，检测反射镜11的绕轴A2的振铃的频率。
共振强度检测器33b检测反射镜11的振铃的强度。共振强度检测器33b通过将角速度计算器34计算出的反射镜11的角速度与目标角速度计算器35计算出的反射镜11的角速度的目标值比较来检测振铃的强度。共振特性检测器33将与检测出的反射镜11的振铃的频率及强度对应的信号向不要振动控制器32发送。
角速度计算器34基于反射部1的角度传感器17b、17c测量出的反射镜11的角度来计算反射镜11的绕轴A2的角速度。角速度计算器34如图3所示那样与共振特性检测器33及目标角速度计算器35连接，将与计算出的反射镜11的角速度对应的信号向共振特性检测器33及目标角速度计算器35发送。
目标角速度计算器35计算描绘区间中的反射镜11的绕轴A2的角速度的目标值。在本实施方式中，目标角速度计算器35计算在描绘区间中角速度计算器34计算出的反射镜11的角速度的平均值，作为目标值。
另外，所谓描绘区间，是不要振动控制器32将驱动波形生成器31生成的锯齿波状的驱动信号优化而得到的波形中的、相对于时间的变化的大小处于以一定值为中心的规定范围内的直线状的区间。
在目标角速度计算器35计算反射镜11的角速度的平均值而作为目标值的情况下，在不要振动控制器32将驱动信号优化而得到的波形中，相对于时间的变化的大小需要是一定的。此外，通常在使用MEMS反射镜的描绘装置中，为了使亮度成为一定，在描绘中使用锯齿波中的相对于时间的变化的大小为一定的直线状的区间。因此，通过计算在描绘区间中角速度计算器34计算出的角速度的平均值作为目标值，能够不将锯齿波以外的信号发送给不要振动控制器32而容易地进行振铃的特性的检测。
反射镜11通过共振驱动部13在图1、图2的H方向上摆动，通过强制驱动部15在图1、图2的V方向上摆动。此外，反射镜11在V方向的摆动中，在朝一方向以低速摆动后，朝另一方向以高速摆动。描绘区间在反射镜11的角速度的曲线图中，是与反射镜11一边将来自光源2的光束反射一边在V方向上以低速移动时对应的区间。
另外，在后述的S105中，在陷波滤波器的中心频率、Q值被变更的情况下，有描绘区间的位置或大小变化的情况。
目标角速度计算器35如图3所示那样与共振特性检测器33连接，将与计算出的反射镜11的角速度的目标值对应的信号向共振特性检测器33发送。
在这样构成的光扫描装置100中，通过对共振驱动部13具备的压电元件132的电极施加共振扫描用电压，使压电元件132具备的压电膜变形，使支承梁12共振振动。由此，使反射镜11绕支承梁12的轴摆动。
此外，通过对强制驱动部15具备的压电元件152的电极施加强制扫描用电压，使压电元件152具备的压电膜变形，使共振驱动部13绕平行于y方向的轴摆动。在本实施方式中，对压电元件152a、152b施加相同波形的电压。
由此，使反射镜11绕平行于x方向的轴A1及平行于y方向的轴A2摆动。并且，通过光源2将与来自控制电路3的信号对应的颜色的光束向反射镜11照射，能够进行二维的扫描。
从控制电路3向强制驱动部15施加的强制扫描用电压是与锯齿波状的驱动信号对应的电压。希望通过该强制扫描用电压，反射镜11进行由图4的虚线表示那样的摆动，即与时间对应的角度的曲线图为锯齿波状，但实际上，如由图4的实线表示那样，有在反射镜11的运动中包含振铃的情况。
关于反射镜11的振铃，驱动信号中包含的共振成分成为原因。以下，对从驱动信号将该共振成分除去、抑制反射镜11的振铃的方法进行说明。
记载的流程图包含多个部(或称作步骤)，各部例如被表现为S101。进而，各部可以被分割为多个子部，另一方面也可以多个部合并成为一个部。各部作为设备、或伴随着构造性的修饰语的名称，例如，检测部可以被称为检测设备或共振频率检测器(检测器)。此外，如上述那样，部不仅是(i)与硬件单元(例如计算机)组合的软件的部，还可以作为(ii)硬件(例如，集成电路、布线逻辑电路)的部，包含或不包含关联的装置的功能而实现。进而，硬件的部也可以包含在微型计算机的内部中。
控制电路3进行在图5的流程图中表示的动作，抑制反射镜11的振铃。首先，如果开始光扫描装置100的驱动，则控制电路3在S101中推测反射镜11的角速度。
具体而言，角速度计算器34持续包括描绘区间的规定的期间取得来自角度传感器17b、17c的信号，使用所取得的信号，计算反射镜11的角度。并且，将计算出的角度微分，求出反射镜11的角速度。在本实施方式中，取计算出的角度的各采样点间的时间差，设为反射镜11的角速度。图6的实线表示角速度计算器34推测出的反射镜11的角速度。控制电路3如果推测了反射镜11的角速度，则向S102前进。
在S102中，控制电路3基于角度传感器17b、17c的输出，计算反射镜11的角速度的目标值。具体而言，目标角速度计算器35在角速度计算器34推测的反射镜11的角速度的数据中，计算描绘区间中包含的部分的平均值，设为反射镜11的角速度的目标值。图6的虚线表示目标角速度计算器35计算出的角速度的目标值。控制电路3如果计算出反射镜11的角速度的目标值，则向S103前进。
在S103中，控制电路3检测振铃的特性。首先，共振特性检测器33的共振频率检测器33a基于角速度计算器34计算出的角速度与目标角速度计算器35计算出的目标值一致的2个时刻的时间差，检测反射镜11的振动的频率。具体而言，求出角速度计算器34推测出的反射镜11的角速度的曲线图与目标角速度计算器35计算出的角速度的目标值的描绘区间中的交点。并且，求出夹着1个交点相邻的2个交点的时间差，将求出的时间差的倒数的平均值设为振铃的频率。所谓夹着1个交点相邻的2个交点的时间差，例如是图6中的时点T1与T2、T2与T3、T3与T4、T4与T5的时间差。
接着，共振特性检测器33的共振强度检测器33b检测振铃的强度。具体而言，在角速度计算器34推测出的反射镜11的角速度的曲线图中，求出描绘区间中的角速度的最大值和最小值，将最大值与最小值的差设为振铃的强度。
控制电路3如果检测到振铃的特性，则向S104前进，基于振铃的特性，判别是否需要驱动信号的优化。具体而言，控制电路3判别在S103中求出的振铃的强度是否是一定值以上。在振铃的强度不是一定值以上的情况下，控制电路3向S101前进。在振铃的强度是一定值以上的情况下，控制电路3向S105前进。
在S105中，控制电路3基于振铃的特性将驱动信号优化。具体而言，不要振动控制器32将陷波滤波器的中心频率及Q值变更，用陷波滤波器处理驱动信号。该陷波滤波器的中心频率被设为在S103中共振频率检测器33a求出的频率。此外，在S103中共振强度检测器33b求出的振铃的强度越大，将作为振铃的原因的频率成分越大地除去，所以陷波滤波器的Q值被设为较大的值。
控制电路3这样将陷波滤波器的中心频率及Q值变更，在由该陷波滤波器将驱动信号处理而优化后，向S101前进。通过这样的控制电路3的动作，能够从强制驱动部15的驱动信号将作为振铃的原因的频率成分除去，抑制振铃。
在以往的光扫描装置、例如专利文献1所记载的光偏转器中，通过由驱动信号的频率扫掠而得到的数据的频率成分解析，检测作为振铃的原因的频率，由滤波器将该频率成分从驱动信号中除去。在此情况下，由于在频率的检测中驱动信号不是锯齿波而为正弦波，所以不能进行影像的正常的描绘。由此，需要在振铃的频率的检测中将影像的描绘停止。
相对于此，在本实施方式的光扫描装置100中，在光扫描装置100的描绘驱动中，角速度计算器34通过根据角度传感器17b、17c的输出所得到的反射镜11的角度的时间差来求出角速度，共振特性检测器33使用该角速度的波形和角速度的目标值检测振铃的特性。因此，在检测振铃的特性的期间中也能够进行正常的描绘驱动。由此，在扫描中也能够检测振铃的频率。
此外，在如在专利文献1中记载的光偏光器那样使用FFT的情况下，由于需要复杂的计算，所以处理成本变高。此外，在如特开2010－092018号公报所记载的致动器的驱动装置那样用BPF检测频率的情况下，如果BPF是单个则处理时间变多，如果BPF是多个则电路成本变高。
相对于此，在本实施方式中，通过由角度传感器17b、17c得到的反射镜11的角度的时间差求出角速度，使用该角速度求出角速度的目标值，使用角速度和角速度的目标值检测振铃的频率。因此，不需要复杂的计算，与使用FFT的情况相比能够用容易的方法检测振铃的频率，所以能够使处理成本变低。此外，能够缩短处理时间，使电路成本变低。
(第2实施方式)
对本公开的第2实施方式进行说明。本实施方式相对于第1实施方式变更了控制电路3的结构，关于其他结构与第1实施方式是同样的，所以仅对与第1实施方式不同的部分进行说明。
如图7所示，在本实施方式中，角速度计算器34没有与目标角速度计算器35连接，不从角速度计算器34向目标角速度计算器35发送信号。此外，驱动波形生成器31与目标角速度计算器35连接，从驱动波形生成器31向目标角速度计算器35发送驱动信号。
在控制电路3的存储区域中，存储有驱动信号与向强制驱动部15具备的压电元件152的输出电压的关系、输出电压与反射镜11的角度的关系。目标角速度计算器35在S102中，基于这些关系和从驱动波形生成器31发送的驱动信号，计算描绘区间中的反射镜11的角度及角速度，将计算出的角速度设为反射镜11的角速度的目标值。
在根据驱动信号计算角速度的目标值的本实施方式中，也能够得到与第1实施方式同样的效果。此外，在本实施方式中，由于根据驱动信号计算角速度的目标值，所以能够精度良好地求出角速度的目标值。由此，能够精度良好地求出振铃的频率及强度。
(其他实施方式)
例如，在上述第1实施方式中，作为基于描绘区间中包含的反射镜11的角速度计算目标值的一例，将角速度的平均值设为反射镜11的角速度的目标值。这不过是表示单纯的一例，例如也可以将描绘区间中包含的反射镜11的角速度的最大值与最小值的平均值设为反射镜11的角速度的目标值。
此外，在上述第1实施方式中，通过将驱动信号由陷波滤波器处理而进行了优化，但也可以通过将驱动信号用使规定的频带的信号减少的带阻滤波器处理来优化。此外，也可以通过将构成驱动信号的正弦波的成分比基于振铃的频率变更，来优化驱动信号。
此外，对压电元件152a、152b施加的电压的波形也可以相互不同。此外，也可以对压电元件152a、152b分别进行振铃的特性的检测及驱动信号的优化。即，也可以对压电元件152a、152b分别生成驱动信号，使用来自角度传感器17b的输出将对于压电元件152a的驱动信号优化，使用来自角度传感器17c的输出将对于压电元件152b的驱动信号优化。强制驱动部15具备多个压电元件152、不要振动控制器32进行对于多个压电元件152各自的驱动信号的优化的方法，在反射镜11的运动中包含扭转模式的振动的情况下是有效的。
此外，在驱动信号的处理中使用的陷波滤波器及带阻滤波器的中心频率也可以与共振频率检测器33a检测到的振铃的频率不同。例如，也可以将陷波滤波器或带阻滤波器的中心频率设为共振频率检测器33a检测到的振铃的频率的整数倍，也可以设为整数分之1。
此外，在S105中，也可以不变更陷波滤波器的Q值，而仅变更中心频率。
此外，也可以在角度传感器17b、17c与控制电路3之间设置微分电路，使用该微分电路求出反射镜11的绕轴A2的角速度。此外，也可以将角度传感器17b、17c配置在基部151与压电元件152之间。此外，也可以将角度传感器17用应变计以外构成。
此外，也可以把不要振动控制器32将驱动波形生成器31生成的锯齿波状的驱动信号优化而得到的波形中的、相对于时间的变化的大小为一定的直线状的区间设为描绘区间。
此外，目标角速度计算器35为了计算反射镜11的角速度的目标值而使用的数据既可以是角速度计算器34计算出的反射镜11的角速度的数据中的、包含在描绘区间的整体中的部分，也可以是包含在描绘区间的一部分中的部分。但是，为了精度良好地求出振铃的频率及强度，优选的是目标角速度计算器35使用的角速度的数据较多。由此，优选的是目标角速度计算器35使用角速度计算器34在描绘区间的整体中计算出的角速度来计算目标值。
此外，驱动波形生成器31也可以生成信号的大小增加的部分、和在比增加所花费的时间短的时间中以与增加量相同的量减少的部分交替地重复的锯齿波状的驱动信号。
此外，轴A2只要朝向与x方向不同的方向就可以，也可以不与y方向平行。
将本公开依据实施例进行了记述，但应理解的是本公开并不限定于该实施例或构造。本公开也包含各种变形例或等价范围内的变形。除此以外，各种组合或形态、进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他的组合或形态也包含在本公开的范畴或思想范围中。
Claims (18)
1.一种光扫描装置，
具备：
反射镜(11)，使光束在反射面(11a)中反射；
各支承梁(12)，在上述反射面的平面中的一方向的两侧分别延伸设置，将上述反射镜两端支承；
共振驱动部(13)，通过使上述支承梁分别共振振动，使上述反射镜绕平行于上述一方向的第1轴(A1)摆动；
强制驱动部(15)，通过向压电元件(152)施加电压，使上述反射镜绕朝向与上述一方向不同的方向的第2轴(A2)摆动；
角度测量部(17b、17c)，测量上述反射镜的绕上述第2轴的角度；以及
控制电路(3)，向上述压电元件施加与上述角度测量部的输出对应的电压；
上述控制电路具有：
角速度计算器(34)，基于上述角度测量部测量出的上述反射镜的角度计算上述反射镜的绕上述第2轴的角速度；
目标角速度计算器(35)，计算上述角速度的目标值；
共振频率检测器(33a)，使用上述角速度及上述目标值，检测上述反射镜的绕上述第2轴的振动的频率；
驱动波形生成器(31)，生成锯齿波状的驱动信号；以及
不要振动控制器(32)，基于上述共振频率检测器检测出的上述反射镜的振动的频率，进行上述驱动信号的优化以减轻上述反射镜的绕上述第2轴的不需要振动，向上述压电元件施加与优化的上述驱动信号对应的电压；
上述共振频率检测器使用从上述驱动波形生成器向上述不要振动控制器发送锯齿波状的上述驱动信号的期间中的上述反射镜的角速度的波形以及上述目标值，检测上述反射镜的振动的频率。
2.如权利要求1所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器向上述压电元件施加的电压，是具有相对于时间的变化的大小处于以一定值为中心的规定范围内的直线状的区间的波形。
3.如权利要求2所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器向上述压电元件施加的电压在上述直线状的区间中相对于时间的变化的大小为一定。
4.如权利要求2所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器用使规定的频带的信号减少的滤波器将上述驱动信号优化，基于上述共振频率检测器检测出的上述反射镜的振动的频率，使上述频带的中心频率变化。
5.如权利要求4所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器基于上述角速度计算器计算出的上述角速度的上述直线状的区间中的最大值与最小值的差，使上述滤波器改变对于上述规定的频带的信号减少的大小。
6.如权利要求5所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器基于上述角速度计算器计算出的上述角速度的上述直线状的区间的整体中的最大值与最小值的差，使上述滤波器改变对于上述规定的频带的信号减少的大小。
7.如权利要求2所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器在上述角速度计算器计算出的上述角速度的上述直线状的区间中的最大值与最小值的差是特定值以上的情况下，将上述驱动信号优化。
8.如权利要求7所述的光扫描装置，
上述不要振动控制器在上述角速度计算器计算出的上述角速度的上述直线状的区间的整体中的最大值与最小值的差是特定值以上的情况下，将上述驱动信号优化。
9.如权利要求2所述的光扫描装置，
上述目标角速度计算器基于上述角速度计算器计算出的上述角速度计算上述目标值。
10.如权利要求9所述的光扫描装置，
上述目标角速度计算器计算在上述直线状的区间中上述角速度计算器所计算出的上述角速度的平均值，作为上述目标值。
11.如权利要求10所述的光扫描装置，
上述目标角速度计算器计算在上述直线状的区间的整体中上述角速度计算器所计算出的上述角速度的平均值，作为上述目标值。
12.如权利要求9所述的光扫描装置，
上述目标角速度计算器计算在上述直线状的区间中上述角速度计算器所计算出的上述角速度的最大值与最小值的平均值，作为上述目标值。
13.如权利要求12所述的光扫描装置，
上述目标角速度计算器计算在上述直线状的区间的整体中上述角速度计算器所计算出的上述角速度的最大值与最小值的平均值，作为上述目标值。
14.如权利要求1～13中任一项所述的光扫描装置，
上述驱动信号的波形是通过将频率相互不同的多个正弦波合成而形成的合成波；
上述不要振动控制器基于上述共振频率检测器检测出的上述反射镜的振动的频率，改变构成上述合成波的各正弦波的成分比。
15.如权利要求1～13中任一项所述的光扫描装置，
上述共振频率检测器基于上述角速度计算器所计算出的上述角速度与上述目标角速度计算器所计算出的上述目标值一致的2个时刻的时间差，检测上述反射镜的振动的频率。
16.如权利要求1～13中任一项所述的光扫描装置，
上述角速度计算器计算上述角度测量部测量出的上述反射镜的角度的时间差，作为上述角速度。
17.如权利要求1～13中任一项所述的光扫描装置，
上述目标角速度计算器基于上述驱动信号计算上述目标值。
18.如权利要求1～13中任一项所述的光扫描装置，
上述强制驱动部具备多个上述压电元件；
上述不要振动控制器进行对于多个上述压电元件的各个压电元件的上述驱动信号的优化。
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