JP2010271663A - 静電駆動型光スキャナ - Google Patents

Abstract

【課題】１つの光源を用いて広範囲に渡って光を精細に反射することが可能なマイクロミラー装置を得る。
【解決手段】描画装置１０は、光源部材であるレーザダイオード（ＬＤ）１１、光切替部材である切替ミラー１２、及びミラー部材である第１及び第２の描画ミラー１３、１４を備える。レーザダイオード１１はレーザ光を射出する。切替ミラー１２は、ＭＭＤから成り、平面かつ正方形の鏡面１５を有する。第１及び第２の描画ミラー１３、１４は、ＭＥＭＳから成り、平面かつ正方形の鏡面１６、１７を有する。描画装置１０は、照射対象面２０に向けてレーザ光を照射する。照射対象面２０は平面であって、レーザ光により任意の画像が描かれる長方形の描画領域２１と、描画領域２１の外側に設けられる光検出部材２２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を所望の方向に反射するマイクロミラー装置に関する。

従来、微小機械システム（ＭＥＭＳ）を用いて、光を所望の方向に反射するマイクロミラー装置が知られている（特許文献１）。

特開２００５−２０８１６４号公報

しかし、ＭＥＭＳの揺動範囲には限りがあるため光の反射範囲が限定される。光の反射範囲を広げるため、ＭＥＭＳから受光板までの距離を広げると光の精細度が低下する。

本発明は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、１つの光源を用いて広範囲に渡って光を精細に反射することが可能なマイクロミラー装置を得ることを目的とする。

本発明による描画装置は、受光板に向けて光を照射して描画を行う描画装置であって、光を射出する１つの光源部材と、受光板に向けて光を反射しうる複数のミラー部材と、光源部材が射出した光を複数のミラー部材に向けて交互に反射する光切替部材とを備えることを特徴とする。

ミラー部材は所定の軸周りに揺動可能であって、ミラー部材の揺動周波数、揺動角度、及び位相を制御する制御部材とをさらに備えることが好ましい。

ミラー部材は、第１のミラー部材と第２のミラー部材とを備え、第１のミラー部材は、受光板上の描画領域における第１の領域に光を照射可能であって、第２のミラー部材は、描画領域において第１の領域とわずかに重複する第２の領域に光を照射可能であって、制御部材は、第１の領域に照射される光の軌跡と第２の領域に照射される光の軌跡とが略連続となるように第１及び第２のミラー部材を制御することが好ましい。

第１のミラー部材は、平面である第１の鏡面を有し、第１の鏡面と平行な第１の軸周り、及び第１の鏡面と平行かつ第１の軸と直交する第２の軸周りに揺動自在であって、第２のミラー部材は、平面である第２の鏡面を有し、第１の鏡面及び第２の鏡面と平行な第３の軸周り、並びに第２の鏡面と平行かつ第３の軸と直交する第４の軸周りに揺動自在であって、光切替部材は、第１及び第３の軸と平行な第５の軸周りに揺動自在であることが好ましい。

第５の軸は、第１の軸からの距離と第３の軸からの距離とが等しく、かつ第２の軸からの距離と第４の軸からの距離とが等しいことが好ましい。

制御部材は、ミラー部材に印加する交流電圧の振幅を変化可能であっても良い。

制御部材は、ミラー部材に印加する交流電圧の周波数を変化可能であっても良い。

制御部材は、第１のミラー部材と第２のミラー部材に各々印加する２つの交流電圧に位相差を設けるように構成されても良い。

受光板の描画領域外に設けられ、切替部材からの光を受光可能である光検知部材をさらに備え、ミラー制御部材は、光検知部材が受光した光の位置に応じてミラー部材の揺動周波数、振動角度、及び位相を制御することが好ましい。

ミラー部材が反射した光は受光板上において線分状の軌跡を成し、複数の光検出部材は、ミラー部材からの反射光により受光板上に形成される軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられ、ミラー制御部材は、光を検出した光検出部材の位置に応じてミラー部材の振幅を制御することが好ましい。

光検出部材はフォトダイオードであって、光を受光すると電流値が変化し、ミラー制御部は光検出部材による電流の変化に応じてミラー部を制御することが好ましい。

本発明によれば、１つの光源を用いて広範囲に渡って光を精細に反射することが可能なマイクロミラー装置を得る。

描画装置の斜視図である。 描画装置及び周辺装置のブロック図である。 振幅変化により生じる位相変化を示したグラフである。 マイクロミラー（ＭＥＭＳ）の振動特性を示したグラフである。 描画制御処理を示したフローチャートである。 駆動周波数調整後における描画装置の描画範囲を、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面で示した図である。 駆動電圧調整後における第１のミラー側の描画範囲を、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面で示した図である。 駆動電圧調整後における第２のミラー側の描画範囲を、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面で示した図である。 位相調整後における描画装置の描画範囲を、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面で示した図である。

以下、本発明による描画装置１０の一実施形態について図を用いて説明する。図１から３に描画装置１０及び周辺装置の構成を示す。

描画装置１０は、光源部材であるレーザダイオード（ＬＤ）１１、光切替部材である切替ミラー１２、及びミラー部材である第１及び第２の描画ミラー１３、１４を備える。

レーザダイオード１１はレーザ光を射出する。切替ミラー１２は、ＭＭＤ（Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）から成り、平面かつ正方形の鏡面１５を有する。第１及び第２の描画ミラー１３、１４は、ＭＥＭＳから成り、平面かつ正方形の鏡面１６、１７を有する。

描画装置１０は、照射対象面２０に向けてレーザ光を照射する。照射対象面２０は平面であって、レーザ光により任意の画像が描かれる長方形の描画領域２１と、描画領域２１の外側に設けられる光検出部材２２とを有する。

以下、描画領域２１の長辺が伸びる方向をＸ軸方向、短辺が伸びる方向をＹ軸方向、描画領域２１に対して直角方向であって描画装置１０が設けられる方向をＺ軸正方向、原点を描画領域２１の中心Ｏとして説明する。この座標系は右手系である。なお、図１に示す座標は、参照を容易にするため、原点をずらして表示している。

光検出部材２２は、フォトダイオードから成り、描画領域２１におけるＸ軸正方向外側に設けられる第１のＸ方向光検知部材ＰＤ１ｘと、描画領域２１におけるＸ軸負方向外側に設けられる第２のＸ方向光検知部材ＰＤ２ｘと、描画領域２１のＹ軸負方向外側に設けられる第１及び第２のＹ方向光検知部材ＰＤ１ｙ、ＰＤ２ｙとを有する。

第１及び第２のＸ方向光検知部材ＰＤ１ｘ、ＰＤ２ｘは、描画領域２１の短辺中央に設けられる。第１のＹ方向光検知部材ＰＤ１ｙは、描画領域２１の長辺を四等分する位置のうちＸ軸正方向側に設けられ、第２のＹ方向光検知部材ＰＤ２ｙは、描画領域２１の長辺を四等分する位置のうちＸ軸負方向側に設けられる。

レーザダイオード１１は、Ｚ軸負方向にレーザ光を射出する。射出されたレーザ光は切替ミラー１２に照射される。

切替ミラー１２は、描画領域２１から一定の距離を置いて設けられ、描画領域２１の短辺と平行である、すなわちＹ軸方向に伸びる切替ミラー軸ｌｍ回りに回動する。回動する範囲は、ＹＺ平面を中心として±４５度、すなわち９０度である。切替ミラー軸ｌｍは、描画領域２１の中心を通りかつ描画領域２１に対して直角な直線と交わる。切替ミラー１２が有する鏡面１５の中心部にレーザ光が照射される。切替ミラー１２が、切替ミラー軸ｌｍに関してＹ軸正方向右回転方向に最も回動したとき、レーザ光は第１の描画ミラー１３に向けて反射される。切替ミラー１２が、切替ミラー軸ｌｍに関してＹ軸正方向左回転方向に最も回動したとき、レーザ光は第２の描画ミラー１４に向けて反射される。切替ミラー１２が回動することにより、第１及び第２の描画ミラー１３、１４に向けてレーザ光が交互に照射される。

第１及び第２の描画ミラー１３、１４は、描画領域２１から一定の距離を置いて設けられ、２つの軸回りに揺動する第１及び第２の可動ミラー（不図示）を各々備える。第１及び第２の可動ミラーは鏡面１６、１７を有する。第１及び第２の描画ミラー１３、１４は、ＹＺ平面に対して対称位置に設けられる。

第１の描画ミラー１３は、照射対象面２０に対して１３５度の角度を有する第１のＹ照射軸ｌｙ１、及びＹ軸に対して平行な第１のＸ照射軸ｌｘ１回りに回動する。回動する範囲は、第１の描画ミラー１３と描画領域２１との距離、描画する範囲に応じて定められる。切替ミラー１２から第１の可動ミラーに向けて照射されたレーザ光は、第１の可動ミラーにより反射されて照射対象面２０に向けて照射される。第１の可動ミラーは、第１のＹ照射軸及び第１のＸ照射軸回りに回動して、描画領域２１の略半分、すなわちＸＹ平面における第１及び第４象限とその周辺領域にレーザ光を反射する。第１の可動ミラーの鏡面と第１のＸ照射軸ｌｘ１及び第１のＹ照射軸ｌｙ１は平行である。また、第１のＸ照射軸ｌｘ１は第１のＹ照射軸ｌｙ１と直交する。

第２の描画ミラー１４は、照射対象面２０に対して４５度の角度を有する第２のＹ照射軸ｌｙ２、及びＹ軸に対して平行な第２のＸ照射軸ｌｘ２回りに回動する。回動する範囲は、第２の描画ミラー１４と描画領域２１との距離、描画する範囲に応じて定められる。切替ミラー１２から第２の可動ミラーに向けて照射されたレーザ光は、第２の可動ミラーにより反射されて照射対象面２０に向けて照射される。第２の可動ミラーは、第２のＹ照射軸及び第２のＸ照射軸回りに回動して、描画領域２１の略半分、すなわちＸＹ平面における第２及び第３象限とその周辺領域にレーザ光を反射する。第２の可動ミラーの鏡面と第２のＸ照射軸ｌｘ２及び第２のＹ照射軸ｌｙ２は平行である。また、第２のＸ照射軸ｌｘ２は第２のＹ照射軸ｌｙ２と直交する。第１のＹ照射軸ｌｙ１、第２のＹ照射軸ｌｙ２、及び切替ミラー軸ｌｍは互いに平行である。

レーザダイオード１１が照射したレーザ光を、切替ミラー１２が第１の描画ミラー１３に向けて照射する。第１の描画ミラー１３は、照射対象面２０において、Ｘ軸正方向最大地点からＹ軸（Ｘ＝０）をわずかに超える位置までレーザ光を照射する。次に切替ミラー１２は９０度回動し、第２の描画ミラー１４に向けてレーザ光を照射する。第２の描画ミラー１４は、照射対象面２０において、Ｙ軸（Ｘ＝０）をＸ軸正方向にわずかに超える位置からＸ軸負方向最大地点までレーザ光を照射する。第２の描画ミラー１４が照射対象面２０にレーザ光を照射する間、第１の描画ミラー１３は、照射対象面２０におけるＸ軸正方向最大地点であって、前回の照射よりも１走査線分だけＹ軸負方向にずれた位置にレーザ光を照射可能な角度にまで回動する。

次に切替ミラー１２は９０度回動し、第１の描画ミラー１３に向けてレーザ光を照射する。第１の描画ミラー１３は、照射対象面２０に向けて再度レーザ光を照射する。このとき照射される位置は、前回の照射よりも１走査線分だけＹ軸負方向にずれた位置である。第１の描画ミラー１３が照射対象面２０にレーザ光を照射する間、第２の描画ミラー１４は、照射対象面２０におけるＹ軸（Ｘ＝０）をＸ軸正方向にわずかに超える位置であって、前回の照射よりも１走査線分だけＹ軸負方向にずれた位置にレーザ光を照射可能な角度にまで回動する。

次に切替ミラー１２は９０度回動し、第２の描画ミラー１４に向けてレーザ光を照射する。第２の描画ミラー１４は、照射対象面２０に向けて再度レーザ光を照射する。このとき照射される位置は、前回の照射よりも１走査線分だけＹ軸負方向にずれた位置である。

これらの動作を繰り返すことにより、描画装置１０は描画領域２１の全域に渡ってレーザ光を照射する。

また、レーザダイオード１１は、描画すべき画像に応じてレーザ光を明滅させながら照射する。そのため、描画装置１０は描画領域２１に任意の画像を描画できる。

すなわち、第１の描画ミラー１３は、描画領域２１のＸ正方向部分について描画を行い、第２の描画ミラー１４は、描画領域２１のＸ負方向部分について描画を行う。これにより、レーザ光が描画領域２１から光検出部材２２に渡って照射され、任意の画像が描画領域２１に描画される。

第１のＸ方向光検知部材ＰＤ１ｘは、第１から第９のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ００、ＰＤ１ｘ０１、ＰＤ１ｘ０２、ＰＤ１ｘ１０、ＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１２、ＰＤ１ｘ２０、ＰＤ１ｘ２１、ＰＤ１ｘ２２から成る。これらのＸ正方向フォトデテクタは、Ｘ軸及びＹ軸の負方向から正方向に向けて第１から第９の順に並べられ、３行３列の正方行列を形成する。

第２のＸ方向光検知部材ＰＤ２ｘは、第１から第９のＸ負方向フォトデテクタＰＤ２ｘ００、ＰＤ２ｘ０１、ＰＤ２ｘ０２、ＰＤ２ｘ１０、ＰＤ２ｘ１１、ＰＤ２ｘ１２、ＰＤ２ｘ２０、ＰＤ２ｘ２１、ＰＤ２ｘ２２から成る。これらのＸ負方向フォトデテクタは、Ｘ軸の正方向から負方向かつＹ軸の負方向から正方向に向けて第１から第９の順に並べられ、３行３列の正方行列を形成する。

第１のＹ方向光検知部材ＰＤ１ｙは、第１１から第１３のＹ方向フォトデテクタＰＤ１ｙ０、ＰＤ１ｙ１、ＰＤ１ｙ２から成り、第２のＹ方向光検知部材ＰＤ２ｙは、第２１から第２３のＹ方向フォトデテクタＰＤ２ｙ０、ＰＤ２ｙ１、ＰＤ２ｙ２から成る。これらのＹ方向フォトデテクタは、Ｙ軸の正方向から負方向に向けて第１１から第１３、又は第２１から第２３の順に並べられ、３行１列の行列を各々形成する。各フォトデテクタは、光を受光するとアナログ信号を発する。

次に、図２を用いて描画装置１０を制御する周辺装置について説明する。

周辺装置は、マイコン３１、発振器（ＯＣＲ）３２、ＬＤ駆動回路３３、ＭＭＤ駆動回路３４、第１及び第２のＸ方向反転器４２、５２、第１及び第２のＸ方向正電圧アンプ４３、５３、第１及び第２のＸ方向負電圧アンプ４４、５４、第１及び第２のカウンタ４１、５１、第１及び第２のＹ方向反転器４５、５５、第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６、第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７、光検出部材２２とから主に構成される。

マイコン３１は、描画すべき画像に応じてＬＤ駆動回路３３及びＭＭＤ駆動回路３４に制御信号を送る。ＬＤ駆動回路３３は、制御信号に応じてレーザダイオード１１を駆動する。これにより、レーザダイオード１１は描画すべき画像に応じて、レーザ光を明滅する。ＭＭＤ駆動回路３４は、制御信号に応じて切替ミラー１２を駆動する。これにより、切替ミラー１２は切替ミラー軸ｌｍ回りに所定の周期で回動する。

マイコン３１は、各フォトデテクタに接続され、光を受光した光検出部材２２から受信したアナログ信号に応じて、発振器３２、第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６及び第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７を制御する。Ｘ軸方向の振幅を制御するため周波数制御信号が発振器３２に送信される。Ｙ軸方向の振幅を制御するため第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６及び第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７に電圧制御信号が送信される。

光検知部材から受信したアナログ信号の状態を記録するための状態変数をマイコン３１が備える。第１から第９のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ００−ＰＤ１ｘ２２に対して、第１から第９のＸ正方向状態変数Ｖ１ｘ００−Ｖ１ｘ２２が各々対応し、第１から第９のＸ負方向フォトデテクタＰＤ２ｘ００−ＰＤ２ｘ２２に対して、第１から第９のＸ負方向状態変数Ｖ２ｘ００−Ｖ２ｘ２２が各々対応する。そして、第１１から第１３及び第２１から第２３のＹ方向フォトデテクタＰＤ１ｙ０−ＰＤ１ｙ２、ＰＤ２ｙ０−ＰＤ２ｙ２に対して、第１１から第１３及び第２１から第２３のＹ方向状態変数Ｖ１ｙ０−Ｖ１ｙ２、Ｖ２ｙ０−Ｖ２ｙ２が各々対応する。

発振器３２は、マイコン３１からの周波数制御信号に応じた周波数の交流信号を第１及び第２のＸ方向正電圧アンプ４３、５３、第１及び第２のＸ方向反転器４２、５２、及び第１及び第２のカウンタ４１、５１に送信する。発振器３２は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）又はＤＤＳ（ダイレクト・デジタル・シンセサイザ）が用いられる。

第１及び第２のＸ方向反転器４２、５２は、受信した交流信号の位相を反転させ、反転した交流信号を第１及び第２のＸ方向負電圧アンプ４４、５４に送信する。第１及び第２のＸ方向正電圧アンプ４３、５３及び第１及び第２のＸ方向負電圧アンプ４４、５４は、第１及び第２の可動ミラーを駆動するに足る電圧まで交流信号を増幅し、第１及び第２の可動ミラーに交流信号を送信する。

第１及び第２のＸ方向正電圧アンプ４３、５３及び第１及び第２のＸ方向負電圧アンプ４４、５４からの交流信号の周波数に応じた揺動周波数で、第１及び第２の可動ミラーが揺動する。交流信号の周波数が上げられると、第１及び第２の可動ミラーの揺動周波数が上がり、振幅が小さくなる。交流信号の周波数が下げられると、第１及び第２の可動ミラーの揺動周波数が下がり、振幅が大きくなる。

第１及び第２のカウンタ４１、５１は、発振器３２が発信した信号の周波数を３／４に分周する。そして、分周した信号を第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６及び第１及び第２のＹ方向反転器３０、４５に送信する。第１及び第２のＸ方向反転器４２、５２と同様にして、第１及び第２のＹ方向反転器３０、４５は反転した交流信号を第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７に送信する。第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６及び第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７は、受信した交流信号の電圧、すなわち振幅をマイコン３１からの電圧制御信号に応じて変化させた後、第１及び第２の可動ミラーに送信する。

第１及び第２の可動ミラーは、第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６及び第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７からの交流信号の周波数に応じた揺動周波数と電圧に応じた振幅とにより揺動する。交流信号の振幅が上げられると、第１及び第２の可動ミラーの振幅が大きくなる。交流信号の振幅が下げられると、第１及び第２の可動ミラーの振幅が小さくなる。このようにして、第１及び第２の可動ミラーにより反射されたレーザ光が照射対象面２０上においてＹ軸正負方向に走査される。

第１及び第２のＸ方向正電圧アンプ４３、５３、第１及び第２のＸ方向負電圧アンプ４４、５４、第１及び第２のＹ方向正電圧アンプ４６、５６及び第１及び第２のＹ方向負電圧アンプ４７、５７は、第１及び第２の可動ミラーに交流信号を同時に印加する。そのため、第１及び第２の可動ミラーにより反射されたレーザ光は、照射対象面２０上においてＸ軸正負方向及びＹ軸正負方向に同時に振れる。すなわち、第１及び第２の可動ミラーは、ラスタスキャンにより照射対象面２０上にレーザ光を走査する。

Ｘ方向に対する駆動とＹ方向に対する駆動を同時に行う場合、Ｘ方向に対する駆動において共振現象を利用した制御を行っているため、Ｙ方向に対する駆動において駆動周波数を変更しても振幅を必要量まで大きくすることができず、共振現象を利用できない。そのため、Ｙ方向に対する駆動では、電圧を変更することで振幅を制御する。

図３を用いて、レーザ光の照射範囲を検知する手段について説明する。簡単のため、第４、第５、第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１０、ＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１２のみを用い説明する。

図３における最上段の曲線は、照射対象面２０上のＸ軸方向におけるレーザ光照射位置の時間変化を示す。レーザ光が描画領域２１を大きく超えて照射される場合、及び描画領域２１内にしか照射されていない場合、描画領域２１に形成される情報、たとえば文字情報や画像情報の形状が崩れ、ユーザが情報を認識できなくなる。そのため、描画領域２１をわずかに外す程度の範囲でレーザ光が走査されるように、描画手段が実行される。

描画領域２１を外れたレーザ光が第４のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１０に入射すると、第４のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１０は、アナログ信号をマイコン３１に送信する。

マイコン３１は、アナログ信号を受信して、第４のＸ方向状態変数Ｖｘ１０をＯＮにする。

さらに、レーザ光が第５、第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１２に入射すると、第５、第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１２は、アナログ信号をマイコン３１に送信する。マイコン３１はアナログ信号を受信して、第５、第６のＸ方向状態変数Ｖ１ｘ１１、Ｖ１ｘ１２を各々ＯＮにする。

次に、レーザ光がＸ軸正方向最大位置で折り返してＸ軸負方向に移動を始めると、第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２に入射する。レーザ光を受信した第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２がアナログ信号をマイコン３１に送信すると、マイコン３１はアナログ信号を受信して、第６のＸ方向状態変数Ｖ１ｘ１２をＯＦＦにする。

さらに、レーザ光が第５、第４のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１０に入射すると、第５、第４のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１０が、アナログ信号をマイコン３１に送信する。マイコン３１はアナログ信号を受信して、第５、第４のＸ方向状態変数Ｖ１ｘ１１、Ｖ１ｘ１０を各々ＯＦＦにする。

レーザ光が描画領域２１を外れてから再度描画領域２１内に戻るまでに必要な時間は、第１の可動ミラーのＸ軸方向周期の半分、すなわち半周期より短い。

一方、マイコン３１におけるＸ方向状態変数がＯＦＦの時に、レーザ光がＸ軸正方向最大位置から描画領域２１内へ向けて移動している場合がある。このとき、各Ｘ正方向フォトデテクタがレーザ光を最初に感知してから第１の可動ミラーの半周期以内に、レーザ光を感知しない。言い換えると、第１の可動ミラーの半周期以内に各Ｘ正方向フォトデテクタはレーザ光を２回感知しない。そこで、マイコン３１は、最初に感知したときにＯＮにしたＸ方向状態変数をＯＦＦに変更し、再度Ｘ正方向フォトデテクタからのアナログ信号を待つ。

これにより、照射対象面２０のＸ軸方向において、どのような範囲にレーザ光が照射されているか、すなわち第１の描画ミラー１３の振幅、及びレーザ光の照射周期、すなわち第１の描画ミラー１３の揺動周波数を検知することができる。

なお、第１から第３、第７から第９のＸ正方向光検出部ＰＤ１ｘ００−ＰＤ１ｘ０２、ＰＤ１ｘ２０−ＰＤ１ｘ２２に対しても同様の処理を行うことにより、Ｘ軸正方向における振幅を制御することができる。このとき、第１及び第７のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ００、ＰＤ１ｘ２０が第４のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１０に、第２及び第８のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ０１、ＰＤ１ｘ２１が第５のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１に、第３及び第９のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ０２、ＰＤ１ｘ２２が第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２に対応する機能を有する。これにより、Ｘ軸方向において第１の描画ミラー１３がどのような範囲にレーザ光を照射しているかを検知することができる。

第１から第９のＸ負方向光検出部ＰＤ２ｘ００−ＰＤ２ｘ０２も同様にして、Ｘ軸方向において第２の描画ミラー１４がどのような範囲にレーザ光を照射しているか、すなわち第２の描画ミラー１４の振幅、及びレーザ光の照射周期、すなわち第２の描画ミラー１４の揺動周波数を検知することができる。

Ｙ軸方向に対しても同様の処理を行うことにより、照射対象面２０のＹ軸方向における第１及び第２の描画ミラー１３、１４の振幅及び揺動周波数を判断することができる。このとき、図３における第４、第５、第６のＸ正方向光検出部ＰＤ１ｘ１０、ＰＤ１ｘ１１、ＰＤ１ｘ１２を、第１１から第１３のＹ方向フォトデテクタＰＤ１ｙ０−ＰＤ１ｙ２、及び第２１から第２３のＹ方向フォトデテクタＰＤ２ｙ０−ＰＤ２ｙ２とそれぞれ読み替える。

次に、レーザ光の照射範囲を制御する手段について図３及び４を用いて説明する。

まず、第１の描画ミラー１３の振幅が狭いと判断されたとき、すなわち第４のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１０と第５のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１との間までしかレーザ光が照射されない場合について説明する。

まず、第１の描画ミラー１３に印加されている交流信号の電圧が上げられる。これにより第１の可動ミラーの振幅が大きくなる。他方、交流信号の電圧上昇により交流信号の位相が変化する。これにより、第１の可動ミラーの位相も変化する。

次に、交流信号の位相を調節する。この調節は、交流信号を構成する駆動パルスの出力タイミングを調節することにより行われる。これにより、交流信号の電圧が上げられる前の位相に第１の可動ミラーの位相が戻される。

そして、第１の可動ミラーの振幅が規定の範囲にあるか否かを判断する。すなわち、第５のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１と第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２との間にまでレーザ光が照射されているか否かを判断する。第１の可動ミラーの振幅が規定の範囲にある場合、レーザ光の照射範囲が適正であると判断され、処理が終了する。第１の可動ミラーの振幅が規定の範囲にない場合、再度振幅及び位相を調整する。

第１の描画ミラー１３の振幅が広いと判断されたとき、すなわち第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２をＸ軸正方向に超えてレーザ光が照射される場合について説明する。

まず、第１の描画ミラー１３に印加されている交流信号の電圧が下げられる。これにより第１の可動ミラーの振幅が小さくなる。他方、交流信号の電圧上昇により交流信号の位相が変化する。これにより、第１の可動ミラーの位相も変化する。

次に、交流信号の位相を調節する。この調節は、交流信号を構成する駆動パルスの出力タイミングを調節することにより行われる。これにより、交流信号の電圧が上げられる前の位相に第１の可動ミラーの位相が戻される。

そして、第１の描画ミラー１３の振幅が規定の範囲にあるか否かを判断する。すなわち、第５のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１と第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２との間にまでレーザ光が照射されているか否かを判断する。第１の描画ミラー１３の振幅が規定の範囲にある場合、レーザ光の照射範囲が適正であると判断され、処理が終了する。第１の描画ミラー１３の振幅が規定の範囲にない場合、再度振幅及び位相を調整する。

これらの処理により、第５のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１と第６のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１２との間にまで、言い換えると描画領域２１から第５のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ１１までの範囲内にレーザ光が照射される。

また、第１から第３及び第７から第９のＸ正方向フォトデテクタＰＤ１ｘ００−ＰＤ１ｘ０２、ＰＤ１ｘ２０−ＰＤ１ｘ２２、並びに第１１から第１３のＹ方向光検出部ＰＤ１ｙ０−ＰＤ１ｙ２に対しても同様の処理を行うことにより、Ｘ軸正方向、Ｙ軸負方向に対する第１の描画ミラー１３のレーザ光照射範囲を調節できる。

そして、第１から第９のＸ負方向フォトデテクタＰＤ２ｘ００−ＰＤ２ｘ２２、及び第２１から第２３のＹ方向光検出部ＰＤ２ｙ０−ＰＤ２ｙ２に対して同様の処理を行うことにより、Ｘ軸負方向、Ｙ軸負方向に対する第２の描画ミラー１４のレーザ光照射範囲を調節できる。

次に、第１の描画ミラー１３が照射したレーザ光と第２の描画ミラー１４が照射したレーザ光とが描画領域２１上において途切れないようにレーザ光を各々照射する手段について、図５から１０を用いて説明する。

本実施形態では、２つの描画装置１０を用いて１つの画像を描画領域２１に描画する。そのため、第１の描画ミラー１３が照射したレーザ光と第２の描画ミラー１４が照射したレーザ光とが描画領域２１上において途切れると、描画される画像が歪むおそれがある。そこで、第１の描画ミラー１３が照射したレーザ光と第２の描画ミラー１４が照射したレーザ光とが描画領域２１において連続となるように以下の描画処理を行う。描画処理は、描画装置１０の電源が入れられた時に実行される。

ステップＳ６１では、フォトダイオードからのアナログ信号を参照して、前述の手段を用いて、第１及び第２の描画ミラー１３、１４の揺動周波数及び振幅をマイコン３１が調整する（図６参照）。

ステップＳ６２では、第１の描画ミラー１３にむけてレーザ光を照射するように、切替ミラー１２を駆動する。

ステップＳ６３では、第１の描画ミラー１３の駆動電圧を調整して、振幅を調整する。これにより、第１の描画ミラー１３は、描画領域２１上の第２及び第３象限にわずかに突出するようにレーザ光を照射する（図７参照）。

ステップＳ６４では、第２の描画ミラー１４にむけてレーザ光を照射するように、切替ミラー１２を９０度回動させる。

ステップＳ６５では、第２の描画ミラー１４の駆動電圧を調整して、振幅を調整する。これにより、第２の描画ミラー１４は、描画領域２１上の第１及び第４象限にわずかに突出するようにレーザ光を照射する（図８参照）。

ステップＳ６６では、第１の描画ミラー１３が照射したレーザ光と第２の描画ミラー１４が照射したレーザ光とが描画領域２１上において連続となるように、第２の描画ミラー１４の位相を調整する（図９参照）。

これにより、第１の描画ミラー１３が照射したレーザ光と第２の描画ミラー１４が照射したレーザ光とが描画領域２１において連続となる。

本実施形態によれば、１つの描画ミラーでは実現できない描画範囲を１つの光源と複数の描画ミラーを用いて描画可能となる。

複数の光源を用いて描画領域にレーザ光を照射する場合、各光源が生じる光の光線径や色が異なるため、照射対象物に同一の光を照射することができない。これは、複数の光源を用いて１つの画像を描画するときに問題となる。本実施形態は１つの光源を用いて描画するため、光源が生じるレーザ光の光線径や色により描画される画像の画質が低下することがない。

また、光検出部材２２を用いて描画ミラーの振幅及び揺動周波数を検知可能であるため、温度変化等により描画ミラーの共振周波数が変化した場合であっても、安定して描画することが可能である。

なお、切替ミラー１２は、描画領域２１の長辺、すなわちＸ軸方向に伸びる切替ミラー軸回りに回動してもよい。

また、描画ミラーは３以上であってもよい。

１０ 描画装置
１１ レーザダイオード
１２ 切替ミラー
１３ 第１の描画ミラー
１４ 第２の描画ミラー
２０ 照射対象面
２１ 描画領域
２２ 光検出部材
３１ マイコン
３２ 発振器
３３ ＬＤ駆動回路
３４ ＭＭＤ駆動回路
４１ 第１のカウンタ
４２ 第１のＸ方向反転器
４３ 第１のＸ方向正電圧アンプ
４４ 第１のＸ方向負電圧アンプ
４５ 第１のＹ方向反転器
４６ 第１のＹ方向正電圧アンプ
４７ 第１のＹ方向負電圧アンプ
５１ 第２のカウンタ
５２ 第２のＸ方向反転器
５３ 第２のＸ方向正電圧アンプ
５４ 第２のＸ方向負電圧アンプ
５５ 第２のＹ方向反転器
５６ 第２のＹ方向正電圧アンプ
５７ 第２のＹ方向負電圧アンプ
Ｏ 中心
ＰＤ１ｘ 第１のＸ方向光検知部材
ＰＤ１ｙ 第１のＹ方向光検知部材
ＰＤ２ｘ 第２のＸ方向光検知部材
ＰＤ２ｙ 第２のＹ方向光検知部材

Claims (11)

1. 受光板に向けて光を照射して描画を行う描画装置であって、
   光を射出する１つの光源部材と、
   受光板に向けて光を反射しうる複数のミラー部材と、
   前記光源部材が射出した光を前記複数のミラー部材に向けて交互に反射する光切替部材とを備える描画装置。
2. 前記ミラー部材は所定の軸周りに揺動可能であって、
   前記ミラー部材の揺動周波数、揺動角度、及び位相を制御する制御部材とをさらに備える請求項１に記載の描画装置。
3. 前記ミラー部材は、第１のミラー部材と第２のミラー部材とを備え、
   前記第１のミラー部材は、前記受光板上の描画領域における第１の領域に光を照射可能であって、
   前記第２のミラー部材は、前記描画領域において前記第１の領域とわずかに重複する第２の領域に光を照射可能であって、
   前記制御部材は、前記第１の領域に照射される光の軌跡と前記第２の領域に照射される光の軌跡とが略連続となるように前記第１及び第２のミラー部材を制御する請求項２に記載の描画装置。
4. 前記第１のミラー部材は、平面である第１の鏡面を有し、前記第１の鏡面と平行な第１の軸周り、及び前記第１の鏡面と平行かつ前記第１の軸と直交する第２の軸周りに揺動自在であって、
   前記第２のミラー部材は、平面である第２の鏡面を有し、前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面と平行な第３の軸周り、並びに前記第２の鏡面と平行かつ前記第３の軸と直交する第４の軸周りに揺動自在であって、
   前記光切替部材は、前記第１及び第３の軸と平行な第５の軸周りに揺動自在である請求項３に記載の描画装置。
5. 前記第５の軸は、前記第１の軸からの距離と前記第３の軸からの距離とが等しく、かつ前記第２の軸からの距離と前記第４の軸からの距離とが等しい請求項４に記載の描画装置。
6. 前記制御部材は、前記ミラー部材に印加する交流電圧の振幅を変化させる請求項２に記載の描画装置。
7. 前記制御部材は、前記ミラー部材に印加する交流電圧の周波数を変化させる請求項２に記載の描画装置。
8. 前記制御部材は、第１のミラー部材と第２のミラー部材に各々印加する２つの交流電圧に位相差を設ける請求項３に記載の描画装置。
9. 前記受光板の描画領域外に設けられ、前記切替部材からの光を受光可能である光検知部材をさらに備え、
   前記ミラー制御部材は、前記光検知部材が受光した光の位置に応じて前記ミラー部材の揺動周波数、振動角度、及び位相を制御する請求項２に記載の描画装置。
10. 前記ミラー部材が反射した光は前記受光板上において線分状の軌跡を成し、
    複数の前記光検出部材は、前記ミラー部材からの反射光により前記受光板上に形成される軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられ、
    前記ミラー制御部材は、光を検出した光検出部材の位置に応じて前記ミラー部材の振幅を制御する請求項１０に記載の描画装置。
11. 前記光検出部材はフォトダイオードであって、光を受光すると電流値が変化し、前記ミラー制御部は前記光検出部材による電流の変化に応じて前記ミラー部を制御する請求項９に記載の描画装置。

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