DE102021204345A1

DE102021204345A1 - Optische abtastvorrichtung und einstellverfahren für optische abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE102021204345A1
Application number: DE102021204345.3A
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Horiguchi; Shingo MORIUE; Hirofumi Konishi; Yoichi Asamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2021-11-11
Also published as: US20210349284A1; JP6925476B1; JP2021177214A

Abstract

Es wird eine optische Abtastvorrichtung (100) bereitgestellt, bei der das Übersprechen unterdrückt wird, ohne die Kosten zu erhöhen. Die optische Abtastvorrichtung (100) umfasst: einen beweglichen Abschnitt (5) mit einem reflektierenden Spiegel (8); einen Zwischenrahmen (6), der den beweglichen Abschnitt (5) umschließt; einen Stützabschnitt (7), der den Zwischenrahmen (6) umschließt; einen ersten Torsionsstab (9), der den beweglichen Abschnitt (5) und den Zwischenrahmen (6) miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine erste Achse verdreht wird einen zweiten Torsionsstab (10), der den Zwischenrahmen (6) und den Stützabschnitt (7) miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine zweite Achse senkrecht zu der ersten Achse verdreht wird; einen ersten Draht (11), der in einer Spulenform an dem beweglichen Abschnitt (5) ausgebildet ist; einen zweiten Draht (12), der in einer Spulenform an dem Zwischenrahmen (6) ausgebildet ist; einen Magneten, der so konfiguriert ist, dass dieser ein Magnetfeld erzeugt, das sowohl in Bezug auf die erste Achse als auch auf die zweite Achse geneigt ist; eine Einheit (21) zur Erzeugung einer ersten Betriebswellenform, die so konfiguriert ist, dass diese ein erstes Betriebssignal an den ersten Draht (11) zuführt; eine Einheit (22) zur Erzeugung einer zweiten Betriebswellenform, die so konfiguriert ist, dass diese ein zweites Betriebssignal an den zweiten Draht (12) zuführt; und eine Einheit (24) zur Erzeugung eines Korrektursignals, die so konfiguriert ist, dass diese ein Korrektursignal erzeugt, indem sie eine Phase des abzweigenden ersten Betriebssignals verschiebt und eine Amplitude des abzweigenden ersten Betriebssignals mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert, und das Korrektursignal dem zweiten Betriebssignal überlagert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine optische Abtastvorrichtung und ein Einstellverfahren für die optische Abtastvorrichtung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In den letzten Jahren wurden in den Bereichen Videoprojektoren und dreidimensionale Abstandsmessung optische Abtastvorrichtungen eingesetzt, die eine Abtastung durch Einstellen einer Anwendungsrichtung eines Lichtstrahls in eine gewünschte Richtung durchführen. Als optische Abtastvorrichtungen wurde die Entwicklung von MEMS-Spiegeln (Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme) vorangetrieben, bei denen ein winziger beweglicher Spiegel und ein Aktuator auf einem Silizium-Wafer ausgebildet sind. MEMS-Spiegel müssen eine Struktur haben, die eine biaxiale Abtastung ermöglicht, um ein optisches System zu verkleinern und kostengünstig zu machen.
Ein Beispiel für allgemeine Strukturen von MEMS-Spiegeln, die zur biaxialen Abtastung fähig sind, ist wie folgt. Das heißt, ein beweglicher Teil mit einem reflektierenden Spiegel ist über erste Torsionsstäbe mit einem Zwischenrahmen verbunden, und der Zwischenrahmen ist über zweite Torsionsstäbe mit einem Trägerteil verbunden, der diese Teile umschließt. Jeder erste Torsionsstab und jeder zweite Torsionsstab stehen senkrecht zueinander, und der Reflexionsspiegel ist zweiachsig angetrieben. Der bewegliche Teil und der Zwischenrahmen sind jeweils mit einem ersten Draht und einem zweiten Draht versehen, die Spulenformen aufweisen. Strom wird dem ersten Draht und dem zweiten Draht von außen zugeführt. An der Außenseite des Trägerteils sind Magnete angebracht, und ein Magnetfeld wird in einer Richtung von 45° in Bezug auf den ersten Torsionsstab und den zweiten Torsionsstab angelegt, die senkrecht zueinander stehen. Der erste Torsionsstab wird durch die Lorentzkraft aufgrund des durch den ersten Draht fließenden Stroms und des angelegten Magnetfelds verdreht und verformt, und der zweite Torsionsstab wird durch die Lorentzkraft aufgrund des durch den zweiten Draht fließenden Stroms und des angelegten Magnetfelds verdreht und verformt. Wenn die den Drähten zuzuführenden Ströme eingestellt werden, wird der bewegliche Teil in einem gewünschten Winkel gekippt, und es kann eine zweidimensionale Abtastung in der Ausgangsrichtung eines von dem reflektierenden Spiegel reflektierten Lichtstrahls durchgeführt werden.
Wenn dem ersten Draht ein erstes Betriebssignal zugeführt wird, um den ersten Torsionsstab zu verformen, wird eine Lorentzkraft, die eine Drehung des beweglichen Teils um den ersten Torsionsstab bewirkt, an Abschnitten des ersten Drahtes erzeugt, die parallel zum ersten Torsionsstab liegen. Gleichzeitig wird die Lorentzkraft, die die Drehung des beweglichen Teils um den zweiten Torsionsstab bewirkt, an Abschnitten des ersten Drahtes erzeugt, die parallel zum zweiten Torsionsstab liegen. Die gleichzeitig erzeugte Lorentzkraft stellt ein Problem dar, das eine unnötige Verformung des zweiten Torsionsstabs und damit eine Abweichung von einer gewünschten Abtasttrajektorie verursacht. Im Folgenden wird die Kraft, die aufgrund der unnötigen Lorentz-Kraft eine unnötige Verformung des Torsionsstabs verursacht, als Übersprechen bezeichnet. Auch wenn ein zweites Betriebssignal dem zweiten Draht zugeführt wird, um den zweiten Torsionsstab zu verformen, wird eine unnötige Lorentzkraft erzeugt. In Anbetracht des Problems ist eine Anordnung zur mechanischen Verhinderung des Einflusses des Übersprechens durch weitere Trennung eines reflektierenden Spiegels von der Stelle, an der ein erster Draht vorgesehen ist, offenbart worden (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2009-75587
In dem oben beschriebenen Patentdokument 1 ist der reflektierende Spiegel getrennt, und somit kann der Einfluss des Übersprechens mechanisch verhindert werden. Um den reflektierenden Spiegel zu trennen, wird jedoch zusätzlich ein Raum zum Trennen des Spiegels benötigt. Um einen Spiegel mit gleichem Öffnungsdurchmesser bereitzustellen, erhöht sich also die Größe eines Elements, und die Anzahl der Elemente, die aus einem Silizium-Wafer hergestellt werden können, verringert sich. Darüber hinaus ist es notwendig, einen Schritt zur Bildung einer Vielzahl von Gliedern mit entsprechenden Steifigkeiten durchzuführen, und somit wird ein Herstellungsprozess kompliziert. Daher stellen die Vergrößerung des Elements und die Komplizierung des Herstellungsprozesses insofern ein Problem dar, als die Kosten für die optische Abtastvorrichtung steigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine optische Abtastvorrichtung zu erhalten, bei der das Übersprechen unterdrückt wird, ohne die Kosten für die optische Abtastvorrichtung zu erhöhen.
Eine optische Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen beweglichen Abschnitt mit einem reflektierenden Spiegel; einen Zwischenrahmen, der den beweglichen Abschnitt umschließt; einen Stützabschnitt, der den Zwischenrahmen umschließt; einen ersten Torsionsstab, der den beweglichen Abschnitt und den Zwischenrahmen miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine erste Achse verdreht wird; einen zweiten Torsionsstab, der den Zwischenrahmen und den Stützabschnitt miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verdreht wird; einen ersten Draht, der in einer Spulenform an einem Außenumfang des beweglichen Abschnitts ausgebildet ist und sich zum Stützabschnitt erstreckt; einen zweiten Draht, der in einer Spulenform am Zwischenrahmen ausgebildet ist und sich zum Stützabschnitt erstreckt einen Magneten, der so konfiguriert ist, dass dieser ein Magnetfeld in einer Richtung erzeugt, die in Bezug auf sowohl die erste Achse als auch die zweite Achse geneigt ist; eine erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass diese ein erstes Betriebssignal erzeugt und das erste Betriebssignal an den ersten Draht zuführt; eine zweite Betriebswellenform-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass diese ein zweites Betriebssignal erzeugt und das zweite Betriebssignal an den zweiten Draht zuführt und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass diese eine Verzweigung des ersten Betriebssignals, das dem ersten Draht zugeführt werden soll, bewirkt, ein Korrektursignal durch Verschieben einer Phase des abgezweigten ersten Betriebssignals und Multiplizieren einer Amplitude des abgezweigten ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung erzeugt und das Korrektursignal dem zweiten Betriebssignal, das dem zweiten Draht zugeführt werden soll, überlagert.
Die optische Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst die Korrektursignal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass diese eine Verzweigung des ersten Betriebssignals bewirkt, das dem ersten Draht zugeführt werden soll, der an dem beweglichen Abschnitt vorgesehen ist, ein Korrektursignal erzeugt, indem sie eine Phase des abzweigenden ersten Betriebssignals verschiebt und eine Amplitude des abzweigenden ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung multipliziert, und das Korrektursignal dem zweiten Betriebssignal überlagert, das dem zweiten Draht zugeführt werden soll, der an dem Zwischenrahmen vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine Lorentzkraft erzeugt werden, die eine unnötige Lorentzkraft aufhebt, die aufgrund des ersten Betriebssignals erzeugt wird. Daher kann das Übersprechen unterdrückt werden, ohne die Kosten für die optische Abtastvorrichtung zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Spiegelstruktur einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil der Spiegelstruktur der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
4A ist ein Diagramm, das die Wellenformen der Betriebssignale in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4B ist ein Diagramm, das die Wellenformen der Betriebssignale in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4C ist ein Diagramm, das die Wellenformen der Betriebssignale in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4D ist ein Diagramm, das die Wellenformen der Betriebssignale in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine Querschnittsansicht der Spiegelstruktur, aufgenommen an der Querschnittsposition A-A in 1;
6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess anzeigt, der von einer Korrektursignal-Steuereinheit der optischen Abtastvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchzuführen ist;
8 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess anzeigt, der von der Korrektursignal-Steuereinheit der optischen Abtastvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird;
10 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
11 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
12 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer optischen Abtastvorrichtung in einem Vergleichsbeispiel;
13A ist ein Diagramm, das ein erstes Betriebssignal in der optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel zeigt;
13B ist ein Diagramm, das ein zweites Betriebssignal in der optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel zeigt;
13C ist eine Trajektorie der optischen Abtastung in der optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel;
14A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Spiegelstruktur einer optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel zeigt;
14B ist ein Diagramm, das die in der optischen Abtastvorrichtung erzeugten Antriebskräfte im Vergleichsbeispiel zeigt;
14C ist ein Diagramm, das die in der optischen Abtastvorrichtung erzeugten Antriebskräfte im Vergleichsbeispiel zeigt;
15A ist ein Diagramm, das Verschiebungen um eine erste Achse in der optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel zeigt;
15B ist ein Diagramm, das Verschiebungen um eine zweite Achse in der optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel zeigt;
15C ist eine Trajektorie der optischen Abtastung in der optischen Abtastvorrichtung im Vergleichsbeispiel; und
16 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel für die Hardware einer Steuereinheit der optischen Abtastvorrichtung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden optische Abtastvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibung erfolgt, indem gleiche oder korrespondierende Elemente und Teile in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Spiegelstruktur 50 einer optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil der Spiegelstruktur 50 der optischen Abtastvorrichtung 100 zeigt. 3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der optischen Abtastvorrichtung 100. 4A bis 4D sind Diagramme, die Wellenformen von Betriebssignalen in der optischen Abtastvorrichtung 100 zeigen. 5 ist eine Querschnittsansicht der Spiegelstruktur 50, genommen an der Querschnittsposition A-A in 1. Die optische Abtastvorrichtung 100 ist eine Vorrichtung, die die Spiegelstruktur 50, die zur biaxialen Abtastung fähig ist, und eine Steuereinheit 20 zum Steuern eines Betriebs der Spiegelstruktur 50 umfasst und die eine Abtastung durch Einstellen einer Anwendungsrichtung eines Lichtstrahls auf eine gewünschte Richtung durchführt.
<Abriss der Konfiguration der Spiegelstruktur 50>
Wie in 2 gezeigt, umfasst ein Hauptteil der Spiegelstruktur 50: einen beweglichen Abschnitt 5 mit einem reflektierenden Spiegel 8; einen Zwischenrahmen 6, der den beweglichen Abschnitt 5 umschließt; und einen Stützabschnitt 7, der den Zwischenrahmen 6 umschließt. Darüber hinaus umfasst die Spiegelstruktur 50 ferner: erste Torsionsstäbe 9, die den beweglichen Abschnitt 5 und den Zwischenrahmen 6 miteinander verbinden und die um eine erste Achse verdreht sind; und zweite Torsionsstäbe 10, die den Zwischenrahmen 6 und den Stützabschnitt 7 miteinander verbinden und die um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verdreht sind. Der bewegliche Abschnitt 5 ist in einer rechteckigen Plattenform mit Seiten parallel zur ersten Achse und Seiten parallel zur zweiten Achse ausgebildet. Der Zwischenrahmen 6 ist in einer rechteckigen Rahmenplattenform mit Seiten parallel zur ersten Achse und Seiten parallel zur zweiten Achse ausgebildet. Der Hauptteil der Spiegelstruktur 50 ist aus einer Platine, wie beispielsweise einem Siliziumwafer, gebildet, indem beispielsweise Technologien der Mikrobearbeitung genutzt werden. Der Stützabschnitt 7 ist an Vorrichtungsteilen wie beispielsweise Abstandshaltern 2 befestigt. Die Abstandshalter 2 werden auf einer Platine 1, beispielsweise einer Leiterplatte, befestigt und gehalten.
Wie in 1 dargestellt, ist ein Paar erster Magnete 3 senkrecht zur ersten Achse an der Außenseite des Trägerteils 7 angeordnet, wobei das Trägerteil 7 dazwischen liegt, und legt ein Magnetfeld in Richtung der ersten Achse an. Ein Paar zweiter Magnete 4 ist senkrecht zur zweiten Achse auf der Außenseite des Trägerabschnitts 7 angeordnet, wobei der Trägerabschnitt 7 dazwischen angeordnet ist, und legt ein Magnetfeld in Richtung der zweiten Achse an. Die ersten Magnete 3 und die zweiten Magnete 4 sind durch die Abstandshalter 2 auf der Platine 1 positioniert und fixiert. Ein Magnetfeld wird von den ersten Magneten 3 und den zweiten Magneten 4 in einer Richtung (z.B. eine Richtung bei 45°) erzeugt, die sowohl in Bezug auf die erste Achse als auch auf die zweite Achse geneigt ist, und das erzeugte Magnetfeld wird an den Hauptteil der Spiegelstruktur 50 angelegt.
Wie in 2 gezeigt, ist ein erster Draht 11 in einer Spulenform auf dem Außenumfang einer Oberfläche des beweglichen Teils 5 ausgebildet, auf dem der reflektierende Spiegel 8 vorgesehen ist. Der erste Draht 11 wird durch einen ersten Torsionsstab 9, den Zwischenrahmen 6 und einen zweiten Torsionsstab 10 zum Trägerteil 7 geführt. Ein zweiter Draht 12 ist in einer Spulenform auf einer Oberfläche des Zwischenrahmens 6 ausgebildet, die sich auf derselben Seite befindet wie die Oberfläche des beweglichen Abschnitts 5, auf der der erste Draht 11 vorgesehen ist. Der zweite Draht 12 wird durch einen zweiten Torsionsstab 10 zum Stützabschnitt 7 geführt. Der erste Draht 11 und der zweite Draht 12 sind mit einem Betriebsverstärker (nicht dargestellt) verbunden, der auf der Platine 1 vorgesehen ist, so dass dem Betriebsverstärker Strom zugeführt wird.
Der erste Torsionsstab 9 wird durch die Lorentzkraft, die durch den durch den ersten Draht 11 fließenden Strom und das angelegte Magnetfeld erzeugt wird, verdreht und verformt, und der bewegliche Teil 5 dreht sich um die erste Achse, wobei der erste Torsionsstab 9 das Zentrum ist, wodurch eine Reflexionsrichtung des einfallenden Lichts geändert wird. Der zweite Torsionsstab 10 wird durch die Lorentzkraft, die durch den durch den zweiten Draht 12 fließenden Strom und das angelegte Magnetfeld erzeugt wird, verdreht und verformt, und der bewegliche Teil 5 und der Zwischenrahmen 6 drehen sich um die zweite Achse, wobei der zweite Torsionsstab 10 das Zentrum bildet, wodurch die Reflexionsrichtung des einfallenden Lichts geändert wird. Wenn der zu liefernde Strom eingestellt wird, wird der bewegliche Teil 5 in einem gewünschten Winkel gekippt, und es kann eine zweidimensionale Abtastung in der Ausgangsrichtung des vom Reflexionsspiegel 8 reflektierten Lichtstrahls durchgeführt werden.
<Vergleichsbeispiel>
Vor der Beschreibung der Steuereinheit 20, die ein Hauptbestandteil der vorliegenden Offenbarung ist, wird ein Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf 12 bis 15C beschrieben. 12 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel. 13A ist ein Diagramm, das ein erstes Betriebssignal in der optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel zeigt. 13B ist ein Diagramm, das ein zweites Betriebssignal in der optischen Abtastvorrichtung 200 des Vergleichsbeispiels zeigt. 13C ist eine Trajektorie der optischen Abtastung in der optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel. 14B ist ein Diagramm mit Antriebskräften, die in der optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel erzeugt werden. 14C ist ein Diagramm mit Antriebskräften, die in der optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel erzeugt werden. 15A ist ein Diagramm, das Verschiebungen um eine erste Achse in der optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel zeigt. 15B ist ein Diagramm, das Verschiebungen um eine zweite Achse in der optischen Abtastvorrichtung 200 des Vergleichsbeispiels zeigt. 15C ist eine Trajektorie der optischen Abtastung in der optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel. Eine Spiegelstruktur 50 der optischen Abtastvorrichtung 200 in dem Vergleichsbeispiel ist die gleiche wie die Spiegelstruktur 50 in 1. Eine Steuereinheit 201 umfasst: eine erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 21, die ein erstes Betriebssignal zur Verformung des ersten Torsionsstabs 9 erzeugt; und eine zweite Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 22, die ein zweites Betriebssignal zur Verformung des zweiten Torsionsstabs 10 erzeugt. Diese Signale werden den jeweiligen Drähten über einen ersten Betriebsverstärker 23a und einen zweiten Betriebsverstärker 23b zugeführt, die Betriebsverstärker 23 sind. Wenn, wie in 13 gezeigt, eine Sinuswelle als erstes Betriebssignal (13A) und eine Sägezahnwelle als zweites Betriebssignal (13B) zugeführt wird, ist es möglich, eine Rasterabtastung zu realisieren, bei der eine Trajektorie einer Sinuswelle idealerweise in vertikaler Richtung gebildet wird (13C).
Die in der optischen Abtastvorrichtung 200 erzeugten Antriebskräfte sind in 14B und 14C dargestellt. 14A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Spiegelstruktur einer optischen Abtastvorrichtung 200 im Vergleichsbeispiel zeigt. 14B ist eine Querschnittsansicht entlang einer in 14A dargestellten Ebene (a). 14C ist eine Querschnittsansicht entlang einer in 14A dargestellten Ebene (b). Wenn ein erstes Betriebssignal (die mit den gestrichelten Linien dargestellten Pfeile auf dem beweglichen Teil 5 in 14) dem ersten Draht 11 zugeführt wird, um den ersten Torsionsstab 9 zu verformen, wird eine Antriebskraft 40, die eine Lorentzkraft zum Drehen des beweglichen Teils 5 um die erste Achse ist, an Abschnitten des ersten Drahtes 11 erzeugt, die parallel zum ersten Torsionsstab 9 sind. Gleichzeitig wird eine unnötige Antriebskraft 41, die eine Lorentzkraft zum Drehen des beweglichen Teils 5 um die zweite Achse ist, an Abschnitten des ersten Drahtes 11 erzeugt, die parallel zum zweiten Torsionsstab 10 sind. Nachfolgend wird die unnötige Antriebskraft 41 als Übersprechen bezeichnet. Das gleichzeitig erzeugte Übersprechen stellt ein Problem dar, das zu einer unnötigen Verformung des zweiten Torsionsstabs 10 (15B) und damit zu einer Abweichung von einer gewünschten Trajektorie der optischen Abtastung führt, wie in 15C gezeigt. Auch wenn ein zweites Betriebssignal (die Pfeile, die mit den abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linien auf dem Zwischenrahmen 6 in 14 dargestellt sind) dem zweiten Draht 12 zugeführt wird, um den zweiten Torsionsstab 10 zu verformen, wird eine unnötige Antriebskraft 43 zusätzlich zur gewünschten Antriebskraft 42 erzeugt.
<Übersicht über die Konfiguration der Steuereinheit 20>
Es wird die Steuereinheit 20 beschrieben. Die Steuereinheit 20 hat eine Funktion zur Unterdrückung der unnötigen Antriebskraft 41. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Steuereinheit 20 die erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 21, die zweite Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 22 und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24. Die Steuereinheit 20 umfasst die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 zusätzlich zu den Bestandteilen der Steuereinheit 201 in dem in 12 dargestellten Vergleichsbeispiel. Die erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 21 erzeugt ein erstes Betriebssignal und zuführt das erste Betriebssignal über den ersten Betriebsverstärker 23a an den ersten Draht 11. Die zweite Betriebssignalform-Erzeugungseinheit 22 erzeugt ein zweites Betriebssignal und zuführt das zweite Betriebssignal über den zweiten Betriebsverstärker 23b an den zweiten Draht 12. Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 umfasst einen Phasenschieber 24a zum Verschieben der Phase eines Signals und einen Verstärkungseinstellteil 24b zum Multiplizieren der Amplitude des Signals mit einer Verstärkung. Die Korrektursignalerzeugungseinheit 24 bewirkt eine Verzweigung des ersten Betriebssignals, das dem ersten Draht 11 zugeführt werden soll, erzeugt ein Korrektursignal durch Verschieben der Phase des abgezweigten ersten Betriebssignals und Multiplizieren der Amplitude des abgezweigten ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung und überlagert das Korrektursignal mit dem zweiten Betriebssignal, das dem zweiten Draht 12 zugeführt werden soll. Durch die Multiplikation mit der Verstärkung wird die Amplitude erhöht oder verringert. Die Betriebsverstärker 23 liefern an den ersten Draht 11 und den zweiten Draht 12 Ströme, die proportional zu den Spannungen der in die Betriebsverstärker 23 eingegebenen Betriebssignale sind. Obwohl die Steuereinheit 20 durch eine analoge Schaltung implementiert werden kann, ist die Steuereinheit 20 nicht auf eine analoge Schaltung beschränkt und kann durch eine Logikschaltung und einen Digital-Analog-Wandler implementiert werden.
Es werden Betriebssignale zum Antrieb des Reflexionsspiegels 8 beschrieben. Wenn eine in einem Betriebssignal enthaltene Frequenzkomponente ausreichend kleiner ist als eine Resonanzfrequenz, die durch eine Federkonstante eines Torsionsstabs und die Masse des beweglichen Abschnitts 5 auf der Innenseite des Torsionsstabs bestimmt wird, folgt der Betrag der Torsion des Torsionsstabs (das heißt die Neigung des beweglichen Abschnitts 5) dem Betriebssignal ohne Verzögerung, da ein durch die Lorentzkraft erzeugtes Drehmoment und ein auf der Abstoßungskraft des Torsionsstabs basierendes Drehmoment miteinander ausgeglichen sind. Nähert sich die Frequenz des Betriebssignals hingegen der Resonanzfrequenz, kann die Bewegung des beweglichen Teils 5 dem Betriebssignal nicht folgen, und die Phase des Neigungswinkels des beweglichen Teils 5 hinkt der Phase der Antriebsfrequenz hinterher. Bei einer Frequenzkomponente, die gleich der Resonanzfrequenz ist, schwingt der bewegliche Teil 5 in Resonanz, um einen größeren Neigungswinkel zu haben. Zu diesem Zeitpunkt hinkt die Phase des Neigungswinkels des beweglichen Abschnitts 5 der Phase des Betriebssignals um 90° hinterher. Im Allgemeinen wird in einem Fall, in dem ein großer Abtastbereich benötigt wird, der bewegliche Teil 5 einer einfachen harmonischen Bewegung unterzogen, indem als Betriebssignal eine Sinuswelle mit einer Frequenz gleich der Resonanzfrequenz verwendet wird. In einem Fall, in dem kein großer Abtastbereich benötigt wird, wird der bewegliche Teil 5 einer Bewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit unterworfen, indem als Betriebssignal eine Sägezahnwelle mit einer Frequenz verwendet wird, die ausreichend niedriger als die Resonanzfrequenz ist. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein Fall beschrieben wird, in dem die Rasterabtastung mit einer einfachen harmonischen Bewegung für die erste Achse und mit einer Bewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit für die zweite Achse durchgeführt wird, ist die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung auch auf den Fall der Lissajous-Abtastung anwendbar, in dem eine einfache harmonische Bewegung für beide Achsen verursacht wird.
Eine Sinuswelle mit einem Zyklus, der der Resonanzfrequenz sowohl des beweglichen Teils 5 als auch des ersten Torsionsstabs 9 entspricht, wird als erstes Betriebssignal erzeugt, und eine Sägezahnwelle mit einem Zyklus, der ein ganzzahliges Vielfaches des Zyklus des ersten Betriebssignals ist, wird als zweites Betriebssignal erzeugt. Wenn die Phase der Sinuswelle am Anfang eines Zyklus der Sägezahnwelle auf 0° gesetzt wird und kein Übersprechen berücksichtigt wird, ist die Trajektorie der optischen Abtastung so eingestellt, dass die Trajektorie der Sinuswelle so eingestellt ist, dass diese vom oberen rechten Ende eines Abtastbereichs des Spiegels ausgeht, wie beispielsweise in 13C gezeigt. Die Beziehung zwischen der positiven/negativen Polarität eines Betriebssignals und der Aufwärts-/Abwärts-/Links-/Rechts-Richtung der Neigung des Spiegels ist abhängig von der Richtung eines Magnetfelds, der Wicklungsrichtung eines Drahts, der Konfiguration des Betriebsverstärkers (Inversion oder Nicht-Inversion) und dergleichen und kann daher bei der Auslegung geändert werden. Obwohl im Folgenden die oben beschriebene Anordnung bezüglich der positiven/negativen Polarität eines Betriebssignals beschrieben wird, kann eine ähnliche Anwendung auch in anderen Fällen erfolgen, indem die positive/negative Polarität des Betriebssignals geändert oder die Phase der Sinuswelle um 180° verschoben wird.
<Betrieb der Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24>
Der Betrieb der Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 wird unter Bezugnahme auf die in 4A bis 4D und 5 dargestellten Signalformen beschrieben. Die in 4A bis 4D dargestellten Wellenformen sind die Wellenformen der Signale an den in 3 angegebenen Stellen (a) bis (d).
Die Wellenform S_a des ersten Betriebssignals wird mit dem Ausdruck (1) ausgedrückt und in 4A gezeigt.
[Gleichung 1] $S_{a} = A s i n (2 π ƒ t)$
In diesem Fall wird der vom ersten Betriebsverstärker 23a an die erste Leitung 11 zugeführte Strom Ia mit Ausdruck (2) ausgedrückt.
[Gleichung 2] $I_{a} = \frac{G_{1}}{Z_{1}} A s i n (2 π ƒ t + φ_{1})$
Hier stellt G1 eine vom ersten Betriebsverstärker 23a angelegte Verstärkung dar, Z1 stellt die Impedanz des ersten Drahtes 11 dar, φ1 stellt eine Phasenverzögerung des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms relativ zu einer Spannung dar. In einem Fall, in dem der Widerstand des ersten Drahtes 11 als R1 und dessen Reaktanz als L1 definiert ist, werden die Impedanz Z1 des ersten Drahtes 11 und die Phasenverzögerung φ1 jeweils mit Ausdruck (3) und Ausdruck (4) ausgedrückt.
[Gleichung 3] $Z_{1} = \sqrt{R_{1}^{2} + {(2 π ƒ L_{1})}^{2}}$
[Gleichung 4] $φ_{1} = t a n^{- 1} (\frac{2 π ƒ L_{1}}{R_{1}})$
Ein um die zweite Achse am beweglichen Teil 5 erzeugtes Drehmoment Tx entsprechend dem Übersprechen, das durch den auf dem ersten Betriebssignal basierenden Strom verursacht wird, wird mit Ausdruck (5) ausgedrückt.
[Gleichung 5] $T_{x} = \frac{L v_{1}}{2} B l_{a} L_{n 1} m$
Wie in 5 gezeigt, stellt LV1 die Länge jeder Seite des beweglichen Abschnitts 5 parallel zur ersten Achse dar, Lh1 stellt die Länge jeder Seite des beweglichen Abschnitts 5 parallel zur zweiten Achse dar, B stellt die Größe eines Magnetfelds dar, und m stellt die Anzahl der Windungen eines Spulenabschnitts des ersten Drahts 11 dar.
Ein Korrektursignal Sc, das durch Verschieben der Phase des abzweigenden ersten Betriebssignals und Multiplizieren der Amplitude des abzweigenden ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung erzeugt wird, wird mit Ausdruck (6) ausgedrückt und in 4C gezeigt.
[Gleichung 6] $S_{c} = G_{c} A s i n (2 π ƒ t + θ_{c})$
Dabei steht Gc für die Verstärkung, mit der die Amplitude multipliziert wurde, und θc für den Betrag der Phasenverschiebung. Das Korrektursignal Sc wird dem in 4B dargestellten zweiten Betriebssignal überlagert, wodurch ein in 4D dargestelltes Signal erhalten wird. Eine Komponente Ic (der Pfeil, der mit der abwechselnd langen und zwei kurzen gestrichelten Linie auf dem Zwischenrahmen 6 in 5 dargestellt ist), die auf dem Korrektursignal basiert und in dem vom zweiten Betriebsverstärker 23b an den zweiten Draht 12 zugeführten Strom enthalten ist, wird mit Ausdruck (7) ausgedrückt.
[Gleichung 7] $I_{c} = \frac{G_{c} G_{2}}{Z_{2}} A s i n (2 π ƒ t + φ 2 + θ_{c})$
Dabei steht G2 für eine vom zweiten Betriebsverstärker 23b angelegte Verstärkung, Z2 für die Impedanz der zweiten Leitung 12 und φ2 für eine Phasenverschiebung des durch die zweite Leitung 12 fließenden Stroms relativ zu einer Spannung.
Ein um die zweite Achse am Zwischenrahmen 6 erzeugtes Drehmoment Tc entsprechend dem dem zweiten Betriebssignal überlagerten Korrekturstrom Sc wird mit Ausdruck (8) ausgedrückt.
[Gleichung 8] $T_{c} = \frac{L_{v 2^{2}}}{2} B l_{c} L_{h 2} n$
Wie in 5 gezeigt, stellt LV2 die Länge jeder Seite des Zwischenrahmens 6 parallel zur ersten Achse dar, Lh2 stellt die Länge jeder Seite des Zwischenrahmens 6 parallel zur zweiten Achse dar, B stellt die Größe eines Magnetfeldes dar, und n stellt die Anzahl der Windungen eines Spulenabschnitts des zweiten Drahtes 12 dar. Wenn das in Ausdruck (5) angegebene Drehmoment Tx und das in Ausdruck (8) angegebene Drehmoment Tc in einer Beziehung von Tx=-Tc stehen, sind das auf dem Korrektursignal Sc basierende Drehmoment Tc und das auf dem Übersprechen basierende Drehmoment Tx miteinander ausgeglichen. Somit wird der zweite Torsionsstab 10 auf der zweiten Achse nur durch ein auf dem zweiten Betriebssignal basierendes Drehmoment Tb verformt. Daher werden der Phasenverschiebungsbetrag θc und die Verstärkung Gc (mit der die Amplitude multipliziert wird), die es ermöglichen, dass die Drehmomente miteinander ausgeglichen werden, mit Ausdruck (9) und Ausdruck (10) ausgedrückt.
[Gleichung 9] $θ_{c} = π + φ_{2} - φ_{1}$

[Gleichung 10] $G_{c} = \frac{G_{1}}{G_{2}} \frac{Z_{2}}{Z_{1}} \frac{L_{v 1}}{L_{v 2}} \frac{L_{h 1}}{L_{h 2}} \frac{m}{n}$
Aus Ausdruck (9) geht hervor, dass die unnötige Lorentzkraft, die aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, durch Einstellen des Phasenverschiebungsbetrags für das Korrektursignal auf etwa 180° aufgehoben werden kann. In der Zwischenzeit bleibt die Phase des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms aufgrund des Einflusses der Induktivität des ersten Drahtes 11 hinter der Phase des Betriebssignals zurück, und die Phase des durch den zweiten Draht 12 fließenden Stroms bleibt aufgrund des Einflusses der Induktivität des zweiten Drahtes 12 hinter der Phase des Betriebssignals zurück. Wenn also der Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal auf einen Wert eingestellt wird, der durch Addieren der Differenz zwischen dem Betrag der Phasenverschiebung des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms aufgrund der Induktivität des ersten Drahtes 11 und dem Betrag der Phasenverschiebung des durch den zweiten Draht 12 fließenden Stroms aufgrund der Induktivität des zweiten Drahtes 12 zu 180° erhalten wird, kann die unnötige Lorentzkraft, die am ersten Draht 11 erzeugt wird, genauer aufgehoben werden.
Die Amplitude des Korrektursignals wird auf eine Amplitude eingestellt, die am zweiten Draht 12 die Erzeugung eines Drehmoments Tc bewirkt, das dem Drehmoment Tx entspricht, das auf der unnötigen Lorentzkraft basiert, die am ersten Draht 11 erzeugt wird. Insbesondere kann in einem Fall, in dem ein Verstärkungsfaktor zwischen dem ersten Betriebsverstärker 23a und dem zweiten Betriebsverstärker 23b gleich ist, die Verstärkung Gc, mit der die Amplitude des Korrektursignals multipliziert wird, gemäß Ausdruck (10) auf einen Wert eingestellt werden, der durch Multiplizieren des Verhältnisses zwischen der Anzahl der Windungen des Spulenabschnitts des ersten Drahtes 11 und der Anzahl der Windungen des Spulenabschnitts des zweiten Drahtes 12 erhalten wird, des Verhältnisses zwischen der Länge der Seite des beweglichen Abschnitts 5 parallel zur zweiten Achse und der Länge der Seite des Zwischenrahmens 6 parallel zur zweiten Achse und des Verhältnisses zwischen der Länge der Seite des beweglichen Abschnitts 5 parallel zur ersten Achse und der Länge der Seite des Zwischenrahmens 6 parallel zur ersten Achse, und Dividieren des Produkts der Verhältnisse durch das Verhältnis zwischen der Impedanz des ersten Drahtes 11 und der Impedanz des zweiten Drahtes 12.
Wie oben beschrieben, umfasst die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24, die: ein Korrektursignal erzeugt, indem sie die Phase des abzweigenden ersten Betriebssignals verschiebt und die Amplitude des abzweigenden ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung multipliziert; und das Korrektursignal dem zweiten Betriebssignal überlagert, das dem zweiten Draht 12 zugeführt werden soll. Auf diese Weise kann das Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms entsteht, unterdrückt werden. Da die Korrektursignalerzeugungseinheit 24 in der Steuereinheit 20 vorgesehen ist und das Übersprechen nur durch Änderungen in der Steuereinheit 20 unterdrückt werden kann, kann das Übersprechen unterdrückt werden, ohne dass die Spiegelstruktur 50 vergrößert werden muss und auch ohne dass die Kosten für die optische Abtastvorrichtung 100 steigen. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem ein System zur digitalen Erzeugung eines Korrektursignals verwendet wird, das Übersprechen auf einfache Weise mit nur einer Änderung in der Software ohne zusätzliche Hardware unterdrückt werden.
Wenn der Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal auf 180° eingestellt wird, kann außerdem das Übersprechen, das eine unnötige Lorentzkraft ist, die aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, aufgehoben werden. Wenn außerdem der Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal auf einen Wert eingestellt wird, der durch Addieren der Differenz zwischen dem Betrag einer Phasenverzögerung des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms aufgrund der Induktivität des ersten Drahts 11 und dem Betrag einer Phasenverzögerung des durch den zweiten Draht 12 fließenden Stroms aufgrund der Induktivität des zweiten Drahts 12 zu 180° erhalten wird, kann Übersprechen, das eine unnötige Lorentzkraft ist, die aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, genauer aufgehoben werden. Wenn außerdem die Verstärkung, mit der die Amplitude des Korrektursignals multipliziert wird, auf einen Wert eingestellt wird, der durch Multiplizieren des Verhältnisses zwischen der Anzahl der Windungen des Spulenabschnitts des ersten Drahts 11 und der Anzahl der Windungen des Spulenabschnitts des zweiten Drahts 12, des Verhältnisses zwischen der Länge der Seite des beweglichen Abschnitts 5 parallel zur zweiten Achse und der Länge der Seite des Zwischenrahmens 6 parallel zur zweiten Achse und dem Verhältnis zwischen der Länge der Seite des beweglichen Abschnitts 5 parallel zur ersten Achse und der Länge der Seite des Zwischenrahmens 6 parallel zur ersten Achse, und Teilen des Produkts der Verhältnisse durch das Verhältnis zwischen der Impedanz des ersten Drahts 11 und der Impedanz des zweiten Drahts 12, kann das Übersprechen, das eine unnötige Lorentzkraft ist, die aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, genauer aufgehoben werden.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird eine optische Abtastvorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform. 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess anzeigt, der von einer Korrektursignal-Steuereinheit 25 der optischen Abtastvorrichtung 100 auszuführen ist. Die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass diese den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Grundlage eines Drehwinkels des beweglichen Abschnitts 5 einstellt.
Die Spiegelstruktur 50 umfasst eine Spiegelwinkeldetektionseinheit 13, die den Drehwinkel des beweglichen Teils 5 detektiert und ausgibt. Ein Piezowiderstand ist in der Nähe des ersten Torsionsstabs 9 und des zweiten Torsionsstabs 10 vorgesehen, und der Betrag der Torsion jedes dieser Torsionsstäbe wird anhand einer Änderung des Widerstands des Piezowiderstands detektiert, wodurch ein Drehwinkel detektiert werden kann. Das Mittel zum Erfassen des Drehwinkels ist nicht auf den Piezowiderstand beschränkt, und der Drehwinkel kann auf der Grundlage einer Änderung in einer Kapazität detektiert werden, die entsprechend dem Abstand zwischen der Platine und der hinteren Fläche des beweglichen Teils 5 auftritt. Alternativ kann ein Teil des Abtastlichts dazu veranlasst werden, abzuzweigen und auf einen Fotodetektor aufzutreffen, so dass der Drehwinkel anhand einer Änderung der Stelle, an der das Licht auftrifft, detektiert wird.
Die Steuereinheit 20 umfasst: die Korrektursignal-Steuereinheit 25, die auf der Grundlage des detektierten Drehwinkels den Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal und die Verstärkung, mit der die Amplitude des Korrektursignals multipliziert wird, einstellt; und eine Temperaturdetektionseinheit 26, die die Temperatur der optischen Abtastvorrichtung 100 detektiert und ausgibt. Die Hardware, die die Steuereinheit 20 bildet, umfasst Daten der Temperaturcharakteristiken der Reaktanzen und Widerstände des ersten Drahtes 11 und des zweiten Drahtes 12.
Ein Beispiel für einen Prozess, der von der Korrektursignal-Steuereinheit 25 auf der Grundlage des detektierten Drehwinkels durchzuführen ist, wird mit Bezug auf 7 beschrieben. Hier stellt die Korrektursignal-Steuereinheit 25 zuerst die Verstärkung für das Korrektursignal ein und passt dann den Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal an. Die Reihenfolge der Einstellungen ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn die optische Abtastvorrichtung 100 in Betrieb genommen wird, erzeugt und gibt die Steuereinheit 20 nur eine erste Betriebswellenform mittels der ersten Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 21 aus (Schritt S101). Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 erzeugt ein Korrektursignal in einem anfänglichen Einstellzustand (Schritt S102). Anfängliche Einstellwerte für das Korrektursignal können vorbestimmt sein oder können ein Phasenverschiebungsbetrag und eine Verstärkung sein, die zum vorherigen Zeitpunkt der Inbetriebnahme der optischen Abtastvorrichtung 100 verwendet wurden. Als nächstes detektiert die Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 einen Rotationswinkel um die zweite Achse (Schritt S103). Als nächstes ändert das Verstärkungseinstellteil 24b die Verstärkung in einem vorbestimmten Schritt auf der Grundlage eines Befehls von der Korrektursignalsteuereinheit 25 (Schritt S104), und die Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 detektiert einen Drehwinkel um die zweite Achse nach der Änderung der Verstärkung (Schritt S105). Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 führt einen Vergleich zwischen dem Drehwinkel vor der Änderung der Verstärkung und dem Drehwinkel nach der Änderung der Verstärkung durch und ändert, während sie die Zunahme und Abnahme des Drehwinkels überprüft, die Verstärkung so lange, bis der Drehwinkel minimal wird, wodurch eine Verstärkung erhalten wird, bei der ein Verschiebungsbetrag minimal wird (Schritt S106). Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 stellt als Verstärkung für das Korrektursignal die Verstärkung ein, bei der der Verschiebungsbetrag minimal geworden ist (Schritt S107).
Als nächstes wird der Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal eingestellt. Der Phasenschieber 24a ändert den Phasenverschiebungsbetrag in einem vorbestimmten Schritt auf der Grundlage eines Befehls von der Korrektursignalsteuereinheit 25 (Schritt S108), und die Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 detektiert einen Drehwinkel um die zweite Achse nach der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags (Schritt S109). Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 führt einen Vergleich zwischen dem Drehwinkel vor der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags und dem Drehwinkel nach der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags durch und ändert, während sie die Zunahme und Abnahme des Drehwinkels überprüft, den Phasenverschiebungsbetrag so lange, bis der Drehwinkel minimal wird, wodurch ein Phasenverschiebungsbetrag erhalten wird, bei dem ein Verschiebungsbetrag minimal wird (Schritt S110). Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 stellt als Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal den Phasenverschiebungsbetrag ein, bei dem der Verschiebungsbetrag minimal geworden ist (Schritt S111). Die bisher durchgeführten Schritte ermöglichen die Einstellung einer Amplitude und einer Phase für das Korrektursignal, bei der eine unnötige Bewegung aufgrund des Übersprechens um die zweite Achse einen minimalen Wert annimmt. Dann erzeugt die Steuereinheit 20 mit Hilfe der zweiten Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 22 eine zweite Betriebswellenform und startet die optische Abtastung (Schritt S112).
Zusätzlich zu dem auf dem detektierten Drehwinkel basierenden Verfahren kann die Korrektursignal-Steuereinheit 25 den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Grundlage einer von der Temperaturdetektionseinheit 26 detektierten Temperatur weiter anpassen. Es wird ein auf einer Temperatur basierender Prozess beschrieben. Die Temperaturdetektionseinheit 26 detektiert die Temperatur der optischen Abtastvorrichtung 100 (Schritt S113). Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 korrigiert aus der detektierten Temperatur und den im Voraus enthaltenen Daten der Temperatureigenschaften der Widerstände und der Reaktanzen des ersten Drahtes 11 und des zweiten Drahtes 12 die Werte der Widerstände und der Reaktanzen des ersten Drahtes 11 und des zweiten Drahtes 12, um den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal einzustellen (Schritt S114). Die Einstellung des Phasenverschiebungsbetrags und der Verstärkung, die auf der Temperatur basiert, wird während eines Betriebs der optischen Abtastvorrichtung 100 wiederholt durchgeführt.
Wie oben beschrieben, umfasst die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform: die Spiegelwinkeldetektionseinheit 13, die einen Drehwinkel detektiert und ausgibt; und die Korrektursignalsteuereinheit 25, die den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Basis des Drehwinkels einstellt. Dementsprechend kann das Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, unterdrückt werden, selbst wenn zeitliche Änderungen im ersten Draht 11, dem zweiten Draht 12 und dergleichen der Spiegelstruktur 50 auftreten. Darüber hinaus werden in einem Fall, in dem die Korrektursignal-Steuereinheit 25 den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Grundlage eines Drehwinkels um die zweite Achse einstellt, der zum Zeitpunkt der Zuführung des ersten Betriebssignals zum ersten Draht 11 erhalten wird, der Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme der optischen Abtastvorrichtung 100 eingestellt, wodurch Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, unterdrückt werden kann. Daher kann Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, von Anfang an unterdrückt werden, wenn die Inbetriebnahme durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem die Korrektursignal-Steuereinheit 25 den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Basis einer Temperatur einstellt, ein Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, unterdrückt werden, selbst wenn sich die Temperaturen des ersten Drahtes 11 und des zweiten Drahtes 12 ändern. Darüber hinaus sind die Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 und die Temperaturdetektionseinheit 26 der optischen Abtastvorrichtung 100 im Allgemeinen für optische Abtastvorrichtungen vorgesehen, um einen Emissionszeitpunkt und eine Emissionsleistung von Übertragungslicht zu steuern. Somit kann durch die Verwendung der Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 und der Temperaturdetektionseinheit 26, die bereits vorgesehen sind, das Übersprechen unterdrückt werden, ohne die Kosten für die optische Abtastvorrichtung 100 zu erhöhen.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird eine optische Abtastvorrichtung 100 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. 8 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform. 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess anzeigt, der von der Korrektursignal-Steuereinheit 25 der optischen Abtastvorrichtung 100 durchgeführt wird. Die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass diese den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Grundlage einer Ausgabe von einem Differenzverstärker 27 einstellt.
Die Steuereinheit 20 umfasst zusätzlich zu den in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Bestandteilen den Differenzverstärker 27, der ein Signal entsprechend der Differenz zwischen dem abgezweigten zweiten Betriebssignal und einem von der Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 detektierten Drehwinkel um die zweite Achse ausgibt. Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 stellt den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Grundlage des Ausgangs des Differenzverstärkers 27 ein.
Ein Beispiel für einen von der Korrektursignal-Steuereinheit 25 auszuführenden Prozess auf der Grundlage der Ausgabe des Differenzverstärkers 27 wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Hier stellt die Korrektursignal-Steuereinheit 25 zuerst die Verstärkung für das Korrektursignal ein und passt dann den Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal an. Die Reihenfolge der Einstellungen ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn die optische Abtastvorrichtung 100 in Betrieb genommen wird, erzeugt und gibt die Steuereinheit 20 eine erste Betriebswellenform mittels der ersten Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 21 (Schritt S201) und erzeugt und gibt eine zweite Betriebswellenform mittels der zweiten Betriebswellenform-Erzeugungseinheit 22 (Schritt S202). Die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 erzeugt ein Korrektursignal in einem anfänglichen Einstellzustand (Schritt S203). Anfängliche Einstellwerte für das Korrektursignal können vorbestimmt sein oder können ein Phasenverschiebungsbetrag und eine Verstärkung sein, die zum vorherigen Zeitpunkt der Inbetriebnahme der optischen Abtastvorrichtung 100 verwendet wurden. Als nächstes detektiert der Differenzverstärker 27 die Differenz zwischen dem abgezweigten zweiten Betriebssignal und einem Drehwinkel um die zweite Achse, der von der Spiegelwinkeldetektionseinheit 13 detektiert wird, und gibt ein Signal entsprechend der Differenz aus (Schritt S204). Als nächstes ändert der Verstärkungseinstellteil 24b die Verstärkung in einem vorbestimmten Schritt auf der Grundlage eines Befehls von der Korrektursignalsteuereinheit 25 (Schritt S205), und der Differenzverstärker 27 detektiert eine Differenz nach der Änderung der Verstärkung und gibt ein Signal entsprechend der Differenz aus (Schritt S206). Die Verstärkung kann so geändert werden, dass diese erhöht oder verringert wird. Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 führt einen Vergleich zwischen dem Differenzergebnis vor der Änderung der Verstärkung und dem Differenzergebnis nach der Änderung der Verstärkung durch. Wenn das Differenzergebnis nach der Änderung gleich oder kleiner ist als das Differenzergebnis vor der Änderung, ändert die Korrektursignal-Steuereinheit 25 die Verstärkung und wiederholt den Vergleich zwischen den Differenzergebnissen (Schritt S207). Wenn das Differenzergebnis nach der Änderung größer wird als das Differenzergebnis vor der Änderung, bricht die Korrektursignal-Steuereinheit 25 die Wiederholungsschleife ab, aktualisiert die Verstärkung für das Korrektursignal und stellt eine Änderung in der Erhöhungs-/Verringerungsrichtung eines Verstärkungsänderungswertes ein, und der Prozess fährt mit dem nächsten Schritt fort (Schritt S208).
Als nächstes wird der Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal eingestellt. Der Phasenschieber 24a ändert den Phasenverschiebungsbetrag in einem vorgegebenen Schritt auf der Grundlage eines Befehls von der Korrektursignal-Steuereinheit 25 (Schritt S209), und der Differenzverstärker 27 detektiert eine Differenz nach der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags und gibt ein Signal entsprechend der Differenz aus (Schritt S210). Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 führt einen Vergleich zwischen dem Differenzergebnis vor der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags und dem Differenzergebnis nach der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags durch. Wenn das Differenzergebnis nach der Änderung gleich oder kleiner ist als das Differenzergebnis vor der Änderung, ändert die Korrektursignal-Steuereinheit 25 den Phasenverschiebungsbetrag und wiederholt den Vergleich zwischen den Differenzergebnissen (Schritt S211). Wenn das Differenzergebnis nach der Änderung größer wird als das Differenzergebnis vor der Änderung, bricht die Korrektursignal-Steuereinheit 25 die Wiederholungsschleife ab, aktualisiert den Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal und stellt eine Änderung in der Erhöhungs-/Verringerungsrichtung eines Phasenverschiebungsbetrag-Änderungswerts ein, und der Prozess fährt mit dem nächsten Schritt fort (Schritt S212).
Schließlich detektiert die Korrektursignal-Steuereinheit 25 vom Differenzverstärker 27 das Ergebnis der Erfassung der Differenz zwischen dem abgezweigten zweiten Betriebssignal und dem Drehwinkel um die zweite Achse (Schritt S213) und prüft, ob das Ergebnis gleich oder kleiner als ein vorgegebener zulässiger Wert ist. Wenn das Ergebnis gleich oder kleiner als der zulässige Wert ist, wiederholt die Korrektursignalsteuereinheit 25 die Ergebniserfassung. Wenn das Ergebnis den zulässigen Wert überschreitet, kehrt der Prozess zur Aktualisierung der Einstellung (Schritt S205) der Verstärkung für das Korrektursignal (Schritt S214) zurück. Die Erhöhungs-/Verringerungsrichtung des Verstärkungsänderungswerts in Schritt S205 wird so eingestellt, dass diese der Richtung entspricht, die in Schritt S208 eingestellt wurde. Die Erhöhungs-/Verringerungsrichtung des Phasenverschiebungsbetrag-Änderungswerts in Schritt S209 wird so eingestellt, dass diese der Richtung entspricht, die in Schritt S212 eingestellt wurde.
Wie oben beschrieben, gibt der Differenzverstärker 27 in der optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform ein Signal entsprechend der Differenz zwischen dem abzweigenden zweiten Betriebssignal und dem Drehwinkel um die zweite Achse aus, und die Korrektursignal-Steuereinheit 25 stellt den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 27 ein. Dementsprechend kann das Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, unterdrückt werden, während die optische Abtastvorrichtung 100 betrieben wird.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird eine optische Abtastvorrichtung 100 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. 10 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß der vierten Ausführungsform. Die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der vierten Ausführungsform hat eine Konfiguration, bei der die Steuereinheit 20 einen PID-Regler 28 umfasst.
Die Regeleinheit 20 umfasst zusätzlich zu den in der dritten Ausführungsform beschriebenen Bestandteilen den PID-Regler 28, der einen Betriebsbetrag ausgibt, der durch Ausführen einer PID-Regelung entsprechend dem Differenzwert zwischen dem zweiten Betriebssignal und einem Drehwinkel um die zweite Achse erzeugt wird. Da das zweite Betriebssignal ein Sollwert und der Drehwinkel um die zweite Achse ein Rückkopplungssignal ist, wird die PID-Regelung an dem Differenzwert zwischen diesen beiden Werten durchgeführt. Ein Betriebswert, der durch eine proportionale Regeleinheit, eine integrale Regeleinheit und eine differentielle Regeleinheit, die eine PID-Regelung durchführen, erzeugt wird, wird von dem PID-Regler 28 ausgegeben, und die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 überlagert das Korrektursignal mit dem von dem PID-Regler 28 ausgegebenen Betriebswert.
Wie oben beschrieben, gibt der PID-Regler 28 in der optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß der vierten Ausführungsform einen Betriebsbetrag aus, der durch Ausführen einer PID-Regelung entsprechend dem Differenzwert zwischen dem zweiten Betriebssignal und dem Drehwinkel um die zweite Achse erzeugt wird, und die Korrektursignal-Erzeugungseinheit 24 überlagert das Korrektursignal dem Betriebsbetrag. Dementsprechend wird selbst unter der Bedingung, dass eine unnötige Bewegung um die zweite Achse aufgrund eines Faktors auftritt, der ein Übersprechen ausschließt, und Beispiele dafür sind Störschwingungen und dergleichen, die unnötige Bewegung um die zweite Achse aufgrund des Faktors, der ein Übersprechen ausschließt, durch die PID-Regelung unterdrückt, und ein Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, kann ebenfalls unterdrückt werden.
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird eine optische Abtastvorrichtung 100 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. 11 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der optischen Abtastvorrichtung 100 gemäß der fünften Ausführungsform. Die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der fünften Ausführungsform umfasst zusätzlich zu den in der dritten Ausführungsform beschriebenen Bestandteilen eine Beschleunigungsdetektionseinheit 14 und weist eine Konfiguration auf, in der die Steuereinheit 20 eine Verschiebungsbetragsberechnungseinheit 29 und einen zweiten Differenzverstärker 30 umfasst.
Die optische Abtastvorrichtung 100 umfasst die Beschleunigungsdetektionseinheit 14, die eine Beschleunigung detektiert und ausgibt, die auf die optische Abtastvorrichtung 100 einwirkt. Die Beschleunigungsdetektionseinheit 14 ist ein MEMS-Beschleunigungsdetektor (Mikro-Elektro-Mechanische-System), der beispielsweise durch den Einsatz von Mikrobearbeitungstechnologien hergestellt wird. Wenn die Beschleunigungsdetektionseinheit 14 ein MEMS-Beschleunigungsdetektor kleiner Größe ist, kann die Beschleunigungsdetektionseinheit 14 auf der Platine 1 montiert oder in die Spiegelstruktur 50 integriert sein.
Die Steuereinheit 20 umfasst zusätzlich zu den in der dritten Ausführungsform beschriebenen Bestandteilen die Verschiebungsbetragsberechnungseinheit 29 und den zweiten Differenzverstärker 30. Die Verschiebungsbetragsberechnungseinheit 29 berechnet einen Winkelverschiebungsbetrag des beweglichen Teils 5 um die zweite Achse auf der Grundlage der von der Beschleunigungsdetektionseinheit 14 ausgegebenen Beschleunigung, einer Federkonstante des zweiten Torsionsstabs und der Masse des beweglichen Teils 5 und gibt den Winkelverschiebungsbetrag aus. Der zweite Differenzverstärker 30 gibt ein Signal entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 27 und dem Winkelverschiebungsbetrag aus, der von der Verschiebungsbetragsberechnungseinheit 29 ausgegeben wird.
Es wird ein Prozess beschrieben, der von der Korrektursignal-Steuereinheit 25 auf der Grundlage einer Ausgabe des zweiten Differenzverstärkers 30 durchzuführen ist. Die von der Beschleunigungsdetektionseinheit 14 ausgegebene Beschleunigung ist eine Beschleunigung, die auf einer auf die optische Abtastvorrichtung 100 ausgeübten Störung basiert. Der Winkelverschiebungsbetrag des beweglichen Abschnitts 5, der von der Verschiebungsbetragsberechnungseinheit 29 ausgegeben wird, ist die Winkelverschiebung des beweglichen Abschnitts 5, der gemäß der auf der Störung basierenden Beschleunigung gedreht wird. Die Korrektursignal-Steuereinheit 25 stellt den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Basis des Ergebnisses der Differenz zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 27 und der Winkelverschiebung des beweglichen Abschnitts 5 auf der Grundlage der Störung ein. Das Ergebnis ist das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers 30. Durch diese Konfiguration kann selbst unter der Bedingung, dass eine unnötige Bewegung um die zweite Achse aufgrund eines Faktors auftritt, der ein Übersprechen ausschließt und der eine Störung wie beispielsweise Vibrationen ist, die unnötige Bewegung um die zweite Achse aufgrund des Faktors, der ein Übersprechen ausschließt, getrennt und unterdrückt werden.
Wie oben beschrieben, umfasst die optische Abtastvorrichtung 100 gemäß der fünften Ausführungsform: die Beschleunigungsdetektionseinheit 14, die eine Beschleunigung detektiert und ausgibt, die auf die optische Abtastvorrichtung 100 einwirkt; die Verschiebungsbetragsberechnungseinheit 29, die einen Winkelverschiebungsbetrag des beweglichen Abschnitts 5 um die zweite Achse auf der Grundlage der Beschleunigung, einer Federkonstante des zweiten Torsionsstabs 10 und der Masse des beweglichen Abschnitts 5 berechnet; und den zweiten Differenzverstärker 30, der ein Signal gemäß der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 27 und dem Winkelverschiebungsbetrag ausgibt. Darüber hinaus stellt die Korrektursignal-Steuereinheit 25 den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Grundlage des Ausgangssignals des zweiten Differenzverstärkers 30 ein. Dementsprechend kann selbst unter der Bedingung, dass eine Störung wie beispielsweise Vibrationen auftritt, eine unnötige Bewegung um die zweite Achse aufgrund des Faktors, der ein Übersprechen ausschließt, getrennt und unterdrückt werden, und ein Übersprechen, das aufgrund des durch den ersten Draht 11 fließenden Stroms erzeugt wird, kann ebenfalls unterdrückt werden.
Wie in 16 gezeigt, ist ein Beispiel für die Hardware der Steuereinheit 20 der optischen Abtastvorrichtung 100 aus einem Prozessor 110 und einem Speichergerät 111 gebildet. Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Speichervorrichtung eine flüchtige Speichervorrichtung, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher, und eine nichtflüchtige Hilfsspeichervorrichtung, wie beispielsweise einen Flash-Speicher. Alternativ kann die Speichervorrichtung als Hilfsspeichergerät eine Festplatte anstelle eines Flash-Speichers enthalten. Der Prozessor 110 führt ein Programm aus, das von der Speichervorrichtung 111 eingegeben wird. In diesem Fall wird das Programm von der Hilfsspeichereinrichtung über die flüchtige Speichereinrichtung in den Prozessor 110 eingegeben. Außerdem kann der Prozessor 110 Daten, wie beispielsweise ein Berechnungsergebnis, an die flüchtige Speichereinrichtung der Speichereinrichtung 111 ausgeben oder die Daten über die flüchtige Speichereinrichtung in der Hilfsspeichereinrichtung speichern.
Obwohl die Offenlegung oben in Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben wird, sollte es verstanden werden, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionen, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben werden, in ihrer Anwendbarkeit auf die jeweilige Ausführungsform, mit der sie beschrieben werden, nicht beschränkt sind, sondern stattdessen allein oder in verschiedenen Kombinationen auf eine oder mehrere der Ausführungsformen der Offenlegung angewendet werden können. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht beispielhaft dargestellt wurden, entwickelt werden können, ohne vom Umfang der Spezifikation der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann mindestens eine der konstituierenden Komponenten modifiziert, hinzugefügt oder eliminiert werden. Mindestens einer der in mindestens einer der bevorzugten Ausführungsformen genannten Bestandteilskomponenten kann ausgewählt und mit den in einer anderen bevorzugten Ausführungsform genannten Bestandteilskomponenten kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Platine
2: Abstandshalter
3: erster Magnet
4: zweiter Magnet
5: beweglicher Teil
6: Zwischenrahmen
7: Stützteil
8: reflektierender Spiegel
9: erster Torsionsstab
10: zweiter Torsionsstab
11: erste Leitung
12: zweiter Draht
13: Spiegelwinkeldetektionseinheit
14: Beschleunigungserkennungseinheit
20: Steuereinheit
21: erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit
22: zweite Betriebswellenform-Erzeugungseinheit
23: Betriebsverstärker
23a: erster Betriebsverstärker
23b: zweiter Betriebsverstärker
24: Korrektursignal-Erzeugungseinheit
24a: Phasenschieber
24b: Verstärkungseinstellteil
25: Korrektursignal-Steuereinheit
26: Temperaturdetektionseinheit
27: Differenzverstärker
28: PID-Regler
29: Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit
30: zweiter Differenzverstärker
40: Antriebskraft
41: unnötige Antriebskraft
42: Antriebskraft
43: unnötige Antriebskraft
50: Spiegelstruktur
100: optische Abtastvorrichtung
110: Prozessor
111: Speichervorrichtung
200: optische Abtastvorrichtung
201: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 200975587 [0005]

Claims

Eine optische Abtastvorrichtung (100), umfassend: einen beweglichen Abschnitt (5) mit einem reflektierenden Spiegel (8); einen Zwischenrahmen (6), der den beweglichen Abschnitt (5) umschließt; einen Stützabschnitt (7), der den Zwischenrahmen (6) umschließt; einen ersten Torsionsstab (9), der den beweglichen Abschnitt (5) und den Zwischenrahmen (6) miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine erste Achse verdreht wird; einen zweiten Torsionsstab (10), der den Zwischenrahmen (6) und den Stützabschnitt (7) miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verdreht wird; einen ersten Draht (11), der in einer Spulenform an einem Außenumfang des beweglichen Abschnitts (5) ausgebildet ist und sich zu dem Stützabschnitt (7) erstreckt; einen zweiten Draht (12), der in einer Spulenform an dem Zwischenrahmen (6) ausgebildet ist und sich zu dem Stützabschnitt (7) erstreckt; einen Magneten, der so konfiguriert ist, dass dieser ein Magnetfeld in einer Richtung erzeugt, die in Bezug auf die erste Achse und die zweite Achse geneigt ist; eine erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit (21), die so konfiguriert ist, dass diese ein erstes Betriebssignal erzeugt und das erste Betriebssignal an den ersten Draht (11) zuführt; eine zweite Betriebswellenform-Erzeugungseinheit (22), die so konfiguriert ist, dass diese ein zweites Betriebssignal erzeugt und das zweite Betriebssignal an den zweiten Draht (12) zuführt; und eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit (24), die so konfiguriert ist, dass diese eine Verzweigung des ersten Betriebssignals, das dem ersten Draht (11) zugeführt werden soll, verursacht, ein Korrektursignal durch Verschieben einer Phase des abgezweigten ersten Betriebssignals und Multiplizieren einer Amplitude des abgezweigten ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung erzeugt und das Korrektursignal dem zweiten Betriebssignal, das dem zweiten Draht (12) zugeführt werden soll, überlagert.
Die optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei ein Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal 180° beträgt.
Optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei ein Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal ein Wert ist, der erhalten wird durch Addieren, zu 180°, einer Differenz zwischen einem Betrag einer Phasenverzögerung des durch den ersten Draht (11) fließenden Stroms aufgrund einer Induktivität des ersten Drahts (11) und einem Betrag einer Phasenverzögerung des durch den zweiten Draht (12) fließenden Stroms aufgrund einer Induktivität des zweiten Drahts (12).
Die optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der bewegliche Abschnitt (5) in einer rechteckigen Plattenform ausgebildet ist, die eine Seite parallel zu der ersten Achse und eine Seite parallel zu der zweiten Achse aufweist, der Zwischenrahmen (6) in einer rechteckigen Rahmenplattenform mit einer Seite parallel zur ersten Achse und einer Seite parallel zur zweiten Achse ausgebildet ist, und die Verstärkung ein Wert ist, der erhalten wird durch Multiplizieren eines Verhältnisses zwischen einer Anzahl von Windungen eines Spulenabschnitts des ersten Drahts (11) und einer Anzahl von Windungen eines Spulenabschnitts des zweiten Drahts (12), eines Verhältnisses zwischen einer Länge der Seite des beweglichen Abschnitts (5) parallel zu der zweiten Achse und einer Länge der Seite des Zwischenrahmens (6) parallel zu der zweiten Achse, und eines Verhältnisses zwischen einer Länge der Seite des beweglichen Abschnitts (5) parallel zu der ersten Achse und einer Länge der Seite des Zwischenrahmens (6) parallel zu der ersten Achse, und Dividieren eines Produkts der Verhältnisse durch ein Verhältnis zwischen einer Impedanz der ersten Leitung (11) und einer Impedanz der zweiten Leitung (12).
Die optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Spiegelwinkeldetektionseinheit (13), die so konfiguriert ist, dass diese einen Drehwinkel des beweglichen Abschnitts (5) detektiert und ausgibt; und eine Korrektursignal-Steuereinheit (25), die so konfiguriert ist, dass diese einen Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Basis des Drehwinkels einstellt.
Optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Korrektursignal-Steuereinheit (25) den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Grundlage des Drehwinkels um die zweite Achse einstellt, der zum Zeitpunkt der Zuführung des ersten Betriebssignals zum ersten Draht (11) erhalten wird.
Optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend eine Temperaturdetektionseinheit (26), die konfiguriert ist, um eine Temperatur der optischen Abtastvorrichtung (100) zu detektieren und auszugeben, wobei die Korrektursignal-Steuereinheit (25) den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Basis der Temperatur ein stellt.
Die optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Spiegelwinkeldetektionseinheit (13), die so konfiguriert ist, dass diese einen Drehwinkel des beweglichen Abschnitts (5) detektiert und ausgibt; einen Differenzverstärker (27), der so konfiguriert ist, dass dieser ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen dem abgezweigten zweiten Betriebssignal und dem Drehwinkel um die zweite Achse ausgibt; und eine Korrektursignal-Steuereinheit (25), die so konfiguriert ist, dass diese einen Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Grundlage der Ausgabe des Differenzverstärkers (27) einstellt.
Optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 8, ferner mit einem PID-Regler (28), der so konfiguriert ist, dass dieser einen Betriebsbetrag ausgibt, der durch Ausführen einer PID-Regelung gemäß einem Differenzwert zwischen dem zweiten Betriebssignal und dem Drehwinkel um die zweite Achse erzeugt wird, wobei die Korrektursignal-Erzeugungseinheit (24) das Korrektursignal mit dem Betriebsbetrag überlagert.
Die optische Abtastvorrichtung (100) nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine Beschleunigungsdetektionseinheit (5), die so konfiguriert ist, dass diese eine Beschleunigung, die auf die optische Abtastvorrichtung (100) einwirkt, detektiert und ausgibt; eine Verschiebungsbetragsberechnungseinheit (29), die konfiguriert ist, um einen Winkelverschiebungsbetrag des beweglichen Abschnitts (5) um die zweite Achse auf der Basis der Beschleunigung, einer Federkonstante des zweiten Torsionsstabs (10) und einer Masse des beweglichen Abschnitts (5) zu berechnen; und einen zweiten Differenzverstärker (30), der so konfiguriert ist, dass dieser ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers (27) und dem Winkelverschiebungsbetrag ausgibt, wobei die Korrektursignal-Steuereinheit (25) den Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung auf der Grundlage des Ausgangs des zweiten Differenzverstärkers (30) einstellt.
Ein Einstellverfahren für eine optische Abtastvorrichtung (100), umfassend: einen beweglichen Abschnitt (5) mit einem reflektierenden Spiegel (8); einen Zwischenrahmen (6), der den beweglichen Abschnitt (5) umschließt; einen Stützabschnitt (7), der den Zwischenrahmen (6) umschließt; einen ersten Torsionsstab (9), der den beweglichen Abschnitt (5) und den Zwischenrahmen (6) miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine erste Achse verdreht wird; einen zweiten Torsionsstab (10), der den Zwischenrahmen (6) und den Stützabschnitt (7) miteinander verbindet und so konfiguriert ist, dass dieser um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verdreht wird; einen ersten Draht (11), der in einer Spulenform an einem Außenumfang des beweglichen Abschnitts (5) ausgebildet ist und sich zu dem Stützabschnitt (7) erstreckt; einen zweiten Draht (12), der in einer Spulenform an dem Zwischenrahmen (6) ausgebildet ist und sich zu dem Stützabschnitt (7) erstreckt; einen Magneten, der so konfiguriert ist, dass dieser ein Magnetfeld in einer Richtung erzeugt, die in Bezug auf sowohl die erste Achse als auch die zweite Achse geneigt ist; eine erste Betriebswellenform-Erzeugungseinheit (21), die so konfiguriert ist, dass diese ein erstes Betriebssignal erzeugt und das erste Betriebssignal an den ersten Draht (11) zuführt; eine zweite Betriebswellenform-Erzeugungseinheit (22), die so konfiguriert ist, dass diese ein zweites Betriebssignal erzeugt und das zweite Betriebssignal an den zweiten Draht (12) zuführt; eine Korrektursignal-Erzeugungseinheit (24), die so konfiguriert ist, dass diese eine Verzweigung des ersten Betriebssignals, das dem ersten Draht (11) zugeführt werden soll, verursacht, ein Korrektursignal durch Verschieben einer Phase des abgezweigten ersten Betriebssignals und Multiplizieren einer Amplitude des abgezweigten ersten Betriebssignals mit einer Verstärkung erzeugt und das Korrektursignal dem zweiten Betriebssignal, das dem zweiten Draht (12) zugeführt werden soll, überlagert; eine Spiegelwinkeldetektionseinheit (13), die so konfiguriert ist, dass diese einen Drehwinkel des beweglichen Abschnitts (5) detektiert und ausgibt; und eine Korrektursignal-Steuereinheit (25), die so konfiguriert ist, dass diese einen Phasenverschiebungsbetrag und die Verstärkung für das Korrektursignal auf der Basis des Drehwinkels einstellt, das Einstellverfahren umfasst einen Schritt zum Erzeugen einer ersten Betriebswellenform, einen Schritt zum Erzeugen eines Korrektursignals in einem vorbestimmten anfänglichen Einstellungszustand, einen Schritt zum Detektieren eines Drehwinkels um die zweite Achse, einen Schritt zum Ändern einer Verstärkung auf der Grundlage eines Befehls von der Korrektursignal-Steuereinheit (25), einen Schritt zum Detektieren eines Drehwinkels um die zweite Achse nach der Änderung der Verstärkung, einen Schritt zum Durchführen eines Vergleichs zwischen dem Drehwinkel vor der Änderung der Verstärkung und dem Drehwinkel nach der Änderung der Verstärkung, und, während des Überprüfens der Zunahme und Abnahme des Drehwinkels, zum Fortführen der Änderung der Verstärkung, bis der Drehwinkel minimal wird, um eine Verstärkung zu erhalten, bei der ein Verschiebungsbetrag minimal wird, einen Schritt, bei dem als Verstärkung für das Korrektursignal die Verstärkung eingestellt wird, bei der der Verschiebungsbetrag minimal geworden ist, einen Schritt zum Ändern eines Phasenverschiebungsbetrags auf der Grundlage eines Befehls von der Korrektursignalsteuereinheit (25), einen Schritt zum Detektieren eines Drehwinkels um die zweite Achse nach der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags, einen Schritt zum Durchführen eines Vergleichs zwischen dem Drehwinkel vor der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags und dem Drehwinkel nach der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags, und, während des Überprüfens der Zunahme und Abnahme des Drehwinkels, zum Fortführen der Änderung des Phasenverschiebungsbetrags, bis der Drehwinkel minimal wird, um einen Phasenverschiebungsbetrag zu erhalten, bei dem ein Verschiebungsbetrag minimal wird, und einen Schritt, bei dem als Phasenverschiebungsbetrag für das Korrektursignal der Phasenverschiebungsbetrag eingestellt wird, bei dem der Verschiebungsbetrag minimal geworden ist.