JP2011028173A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で固有振動数を調整できる光走査装置を得る。
【解決手段】振動する可動部４，６に設けたミラーにより光源２からの光ビームを反射するスキャナ１と、タイミング信号を生成するタイミング信号生成部３２と、タイミング信号に基づく共振周波数の駆動信号によりスキャナ１を制御して光ビームを反射し、往復走査させるスキャナ駆動制御部４０と、表示領域５２に表示する表示像に応じた表示像信号を生成する表示像生成部３５と、タイミング信号生成部３２により生成されたタイミング信号に基づいて表示像生成部３５からの表示像信号により光源２に出力する発光信号を生成する発光信号生成部３４とを備える。発光信号生成部３４は、更に、表示像生成部３５からの表示像信号以外のときに、温度上昇により可動部４，６の固有振動数を共振周波数に調整する発光信号を光源２に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、共振揺動するミラーにより光源からの光ビームを反射して表示像を表示する光走査装置に関する。

従来より、共振揺動するミラーにより光源からの光ビームを反射して反射光により走査するスキャナを利用して、表示像の表示を行う光走査装置が知られている。スキャナは、ミラーの共振により光ビームを反射するので、スキャナの温度が上昇すると、ミラーの固有振動数が変化し、光ビームによる表示像が歪む。

そこで、例えば、特許文献１にあるように、温度センサを設けてミラー周囲の温度を測定し、測定した温度に基づいて予め記憶したテーブルからその温度での固有振動数を求め、基本クロックをその固有振動数となるように変調して、ミラーをそのときの温度の固有振動数で振動するようにしている。

また、特許文献２にあるように、ミラーを揺動可能に支持する梁部に圧電素子を貼り付け、圧電素子に交流電圧を印加して、ミラーを共振振動させると共に、圧電素子に直流電圧を印加して梁部の張力を変化させることにより、固有振動数を調整するようにしている。

更に、特許文献３にあるように、ミラーを揺動可能に支持する梁部に近接して発熱部を設け、発熱部の発熱により梁部を加熱して固有振動数を変更できるようにしている。

特開２００６−１４５７７２号公報 特開２００７−２５６０８号公報 特開２００４−６９７３１号公報

しかしながら、こうした従来のもの、例えば、特許文献１のものでは、温度センサを設けると共に、温度に応じた固有振動数のテーブルを記憶し、温度に応じて基本クロックを固有振動数と一致するように変調しなければならず、回路構成等が複雑になるという問題があった。

また、特許文献２のものでは、梁部に貼り付けた圧電素子に直流電圧を印加する回路を設けなければならず、回路構成等が複雑になるという問題があった。更に、特許文献３のものでは、梁部に近接して発熱部を設けると共に、発熱素子駆動回路を設けなければならず、装置や回路構成が複雑になるという問題があった。

本発明の課題は、簡単な構成で固有振動数を調整できる光走査装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
振動する可動部に設けたミラーにより光源からの光ビームを反射するスキャナと、
タイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
前記タイミング信号に基づく共振周波数の駆動信号により前記スキャナを制御して前記光ビームを反射し、往復走査させるスキャナ駆動制御手段と、
表示領域に表示する表示像に応じた表示像信号を生成する表示像生成手段と、
前記タイミング信号生成手段により生成された前記タイミング信号に基づいて前記表示像生成手段からの前記表示像信号により前記光源に出力する発光信号を生成する発光信号生成手段とを備えた光走査装置において、
前記発光信号生成手段は、更に、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力することを特徴とする光走査装置がそれである。

前記発光信号生成手段は、前記表示像信号以外のときの前記発光信号を前記表示像を表示する前記表示像信号に応じて増減して、前記スキャナへの前記光源の発光による発光エネルギーを略一定にし、前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整してもよい。その際、前記発光信号生成手段は、前記増減により、前記スキャナへの前記光源の発光による前記発光エネルギーを、前記表示像を表示する際の前記表示像信号に基づく発光による最大発光エネルギーと同じにしてもよい。

また、前記発光信号生成手段は、前記光ビームの走査による各１ライン毎に、前記スキャナへの前記光源の発光による発光エネルギーを略一定にするようにしてもよい。あるいは、前記発光信号生成手段は、前記光ビームの走査による各１フレーム毎に、前記スキャナへの前記光源の発光による発光エネルギーを略一定にするようにしてもよい。

更に、前記スキャナの状態を検出するセンサを備え、かつ、前記発光信号生成手段は、更に、前記センサにより検出した前記スキャナの状態に基づいて、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力するようにしてもよい。その際、前記センサは前記スキャナによる反射位置を検出するものでもよい。あるいは、前記センサは前記スキャナの温度を検出するものであってもよい。前記発光信号生成手段は、前記光ビームの反射による各１ライン毎、あるいは各１フレーム毎に、前記センサにより検出した前記スキャナの状態に基づいて、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力するようにしてもよい。

更に、前記スキャナにより反射された前記光ビームを前記表示像を表示する表示領域以外では遮断する遮断手段を備えた構成としてもよい。また、前記スキャナは、１つの前記ミラーを互いに交差する方向に揺動して、前記光源からの前記光ビームを交差する主走査方向と副走査方向とに反射する構成のものでもよい。

本発明の光走査装置は、表示像信号以外のときに光ビームを発光させるので、表示像に影響を与えることなく、温度上昇によりスキャナの固有振動数を共振周波数に調整でき、簡単な構成で歪みのない表示像を得ることができるという効果を奏する。

また、光源からのスキャナへの発光エネルギーが略一定となるように増減して、スキャナの温度が略一定の温度で定常状態となるようにすると、センサや発熱素子等を追加することなく、簡単な構成で歪みのない表示像を得ることができる。その際、発光エネルギーを表示像を表示する際の表示像信号に基づく最大発光エネルギーと同じにすると、より確実に、また無駄なエネルギーを使わずにスキャナの固有振動数を共振周波数に調整できる。

更に、１ライン毎に発光エネルギーが略一定となるようにすると、温度の変動を小さくでき、あるいは、１フレーム毎に発光エネルギーが略一定となるようにすると、処理をより簡単に行える。

あるいは、スキャナの状態を検出するセンサを備え、スキャナの状態に基づいて、表示像信号以外のときに光ビームを発光させると、表示像に影響を与えることなく、温度上昇によりスキャナの固有振動数を共振周波数に調整できるので、簡単な構成で歪みのない表示像を得ることができるという効果を奏する。

また、遮断手段を設けることにより、表示領域以外での光ビームの照射を遮断でき、表示像と関係のない発光による表示を防止できる。
簡単な構成で固有振動数を調整できる。

本発明の一実施形態としての光走査装置の概略構成図である。 本実施形態のスキャナの概略構成図である。 図２のＣＣ断面図である。 本実施形態の制御回路において行われる表示制御処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態のスキャナによる表示領域への表示像の表示の説明図である。 本実施形態のスキャナによる表示領域への表示像の表示と表示領域以外での発光との説明図である。 第２実施形態としての光走査装置の概略構成図である。 図２のＤＤ断面図である。 第２実施形態の制御回路において行われる表示制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態のスキャナによる表示領域への表示像の表示と表示領域以外での発光との説明図である。

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はスキャナで、スキャナ１は半導体レーザ等の光源２からの光ビームをスクリーン等の表示領域５２に向けて反射する。スキャナ１は、本実施形態では、図２に示すように、図示しないミラー等が貼り付けられた第１可動部４を備え、第１可動部４の外周側には四角枠状の第２可動部６が設けられている。第１可動部４と第２可動部６とは第１可動部４の上下両側に設けられた一対の主走査ねじりバネ部８，１０により連結されている。

一対の主走査ねじりバネ部８，１０は同一直線上に配置されており、弾性変形することにより、第１可動部４を図２に矢印Ａで示すように、第１可動部４を一対の主走査ねじりバネ部８，１０の廻りに揺動させて、ミラーにより光ビームを主走査方向に反射することができるように構成されている。

また、第２可動部６の外周側には四角枠状の固定部１２が設けられており、第２可動部６と固定部１２とは第２可動部６の左右両側に設けられた一対の副走査ねじりバネ部１４，１６により連結されている。一対の副走査ねじりバネ部１４，１６は同一直線上に配置されており、かつ、一対の主走査ねじりバネ部８，１０に直交するように配置されている。

一対の副走査ねじりバネ部１４，１６は、弾性変形することにより、第２可動部６を図２に矢印Ｂで示すように、第２可動部６を一対の副走査ねじりバネ部１４，１６の廻りに揺動させて、ミラーにより光ビームを副走査方向に反射することができるように構成されている。

更に、第１可動部４と第２可動部６との間には、一対の主走査櫛歯電極１８，２０が設けられている。一対の主走査櫛歯電極１８，２０は第１可動部４から第２可動部６に向かって、一対の主走査ねじりバネ部８，１０と直交方向に突出された多数の櫛歯部１８ａ，２０ａを備えると共に、第２可動部６から第１可動部４に向かって、一対の主走査ねじりバネ部８，１０と直交方向に突出された多数の櫛歯部１８ｂ，２０ｂを備えている。

第１可動部４側の多数の櫛歯部１８ａ，２０ａと第２可動部６側の多数の櫛歯部１８ｂ，２０ｂとは、隙間を空けて交互に配置されており、また、図３に示すように、一方の櫛歯部１８ａ，１８ｂは、それぞれ電極１８ａ１，１８ｂ１と絶縁膜１８ａ２，１８ｂ２と薄膜電極１８ａ３，１８ｂ３とが順に積層されて形成されている。

第１可動部４の薄膜電極１８ａ３と第２可動部６の電極１８ｂ１との間に電圧を印加すると、静電気力により第１可動部４の薄膜電極１８ａ３が第２可動部６の電極１８ｂ１に引き寄せられて、第１可動部４が一対の主走査ねじりバネ部８，１０の廻りに揺動する。この第１可動部４の揺動により、主走査方向に光ビームを反射することができる。

第２可動部６と固定部１２との間にも、一対の副走査櫛歯電極２２，２４が設けられている。一対の副走査櫛歯電極２２，２４は、一対の主走査櫛歯電極１８，２０と同様の構成で、第２可動部６から固定部１２に向かって、一対の副走査ねじりバネ部１４，１６と直交方向に突出された多数の櫛歯部２２ａ，２４ａを備えると共に、固定部１２から第２可動部６に向かって、一対の副走査ねじりバネ部１４，１６と直交方向に突出された多数の櫛歯部２２ｂ，２４ｂを備えている。

第２可動部６側の多数の櫛歯部２２ａ，２４ａと固定部１２側の多数の櫛歯部２２ｂ，２４ｂとは、隙間を空けて交互に配置されており、また、櫛歯部２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂは、それぞれ電極と絶縁膜と薄膜電極とが順に積層されて形成されている。

第２可動部６の薄膜電極と固定部１２の電極との間に電圧を印加すると、静電気力により第２可動部６の薄膜電極が固定部１２の電極に引き寄せられて、第２可動部６が一対の副走査ねじりバネ部１４，１６の廻りに揺動する。この第２可動部６の揺動により、副走査方向に光ビームを反射することができる。

尚、本実施形態では、第１可動部４の薄膜電極１８ａ３と第２可動部６の電極１８ｂ１の間の静電気力により、第１可動部４を一対の主走査ねじりバネ部８，１０の廻りに揺動させる。また、第２可動部６の薄膜電極と固定部１２の電極の間の静電気力により、第２可動部６を一対の副走査ねじりバネ部１４，１６の廻りに揺動させるが、これに限らず、圧電素子の伸縮や電磁力により、主走査ねじりバネ部８，１０や副走査ねじりバネ部１４，１６の廻りに揺動させるものでもよい。

スキャナ１と光源２とは制御回路３１に接続されており、制御回路３１は図示しないスクリーン等の表示領域５２への表示に応じた各画素の表示の同期をとるためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成部３２を備えている。

タイミング信号生成部３２からのタイミング信号は発光信号生成部３４に出力され、発光信号生成部３４はこのタイミング信号生成部３２からのタイミング信号と表示像生成部３５からの表示像の各画素に応じた表示像信号とを受け、発光信号生成部３４は、これらの信号に基づいて発光信号を生成する。発光信号生成部３４は生成した発光信号を光源２に出力し、光源２を画素毎に駆動制御し、光源２から光ビームをスキャナ１に向けて出射する。表示像生成部３５は内蔵するメモリに記憶した表示像、あるいは、図示しない外部のパソコン等から入力される表示像の各画素に応じた表示像信号を発光信号生成部３４に出力する。

タイミング信号生成部３２は、タイミング信号をスキャナ駆動制御部４０の主走査駆動信号生成部３６と副走査駆動信号生成部３８とに出力するように接続されている。主走査駆動信号生成部３６はこのタイミング信号を受けて、予め設定された正弦波の主走査駆動信号を生成し、主走査駆動信号を主走査櫛歯電極１８に出力し、第１可動部４を一対の主走査ねじりバネ部８，１０の廻りに揺動する。これにより、正弦波の主走査駆動信号に応じて、第１可動部４が正弦波運動をし、光源２からの光ビームを主走査方向に反射する。

また、副走査駆動信号生成部３８も同様にこのタイミング信号を受けて、予め設定された正弦波の副走査駆動信号を生成し、副走査駆動信号を副走査櫛歯電極２２に出力し、第２可動部６を一対の副走査ねじりバネ部１４，１６の廻りに揺動する。これにより、正弦波の副走査駆動信号に応じて、第２可動部６が正弦波運動をし、光源２からの光ビームを副走査方向に反射する。

第１可動部４と第２可動部６の各固有振動数に主走査駆動信号生成部３６と副走査駆動信号生成部３８とからの主・副走査駆動信号の周波数（共振周波数）を合わせることにより、大きな揺動角度を得ることができる。

一方、光ビームがスキャナ１に照射されると、光ビームの発光エネルギーによりスキャナ１の温度が変化（上昇）し、温度が変化すると、主走査ねじりバネ部８，１０や副走査ねじりバネ部１４，１６のヤング率が変化して、それに伴って第１可動部４や第２可動部６の固有振動数も変化する。固有振動数と共振周波数とがずれると、スキャナ１の位相にずれが生じたり、スキャナ１の振幅に変化が生じたりして、表示像が歪む。

主走査駆動信号生成部３６と副走査駆動信号生成部３８とからの主・副走査駆動信号の共振周波数は、予め実験等により、光ビームの発光エネルギーが後述する基準エネルギーで連続してスキャナ１に照射され、それによりスキャナ１の温度が略一定になるときの固有振動数となるように設定されている。

図５に示すように、本実施形態では、主走査駆動信号生成部３６は表示領域５２に表示像を表示する際、正弦波の主走査駆動信号を出力する。この主走査駆動信号に応じて、第１可動部４が揺動し、光ビームを反射して、主走査方向に往復走査させる。また、副走査駆動信号生成部３８は表示領域５２に表示像を表示する際、正弦波の副走査駆動信号を出力する。この副走査駆動信号に応じて、第２可動部６が揺動し、光ビームを反射して、副走査方向に往復させる。

また、１走査線上に画素が等間隔で割り当てられて、画素により表示像が表示される。タイミング信号生成部３２には、予め表示に用いる走査線や画素の位置関係が予め記憶されており、発光信号生成部３４は表示する表示像の内容に応じて適切なタイミングで光源２を駆動制御し、光ビームによる表示を行わせる。

表示領域５２には、主走査方向の走査と副走査方向の走査とのほぼ中央の領域が用いられ、この表示領域５２内に表示像が表示されるように、表示像に応じて表示領域５２内の画素が割り当てられる。

本実施形態では、例えば、図示しないスクリーンに表示像を表示する際、スクリーンには表示領域５２のみ光ビームによる画素が表示されるように、スキャナ１により反射された光ビームを遮断する遮断手段としての遮断板５４が設けられている。遮断板５４には表示領域５２に応じた窓がほぼ中央に形成され、窓を通った光ビームにより表示領域５２に表示像が表示され、それ以外の光ビームは遮断されてスクリーンには届かないように構成されている。

遮断板５４は、必要に応じて設ければよく、スクリーンの大きさがほぼ表示領域５２と同じであれば、遮断板５４を設けなくてもよい。あるいは、表示領域５２への表示像の表示に支障がなければ、遮断板５４を設けることなく、光ビームの反射により表示領域５２以外のスクリーン上に照射してもよい。

次に、制御回路３１において行われる表示制御処理について図４に示すフローチャートによって説明する。
まず、タイミング信号生成部３２からスキャナ１を駆動するタイミング信号を主副走査駆動信号生成部３６，３８に出力し、主走査駆動信号生成部３６から主走査駆動信号を、副走査駆動信号生成部３８から副走査駆動信号をスキャナ１に出力して、スキャナ１を駆動する（ステップ１００（以下、Ｓ１００という。以下同様。））。これにより、スキャナ１の第１可動部４と第２可動部６とが揺動する。

次に、１フレーム当たりの基準エネルギーを算出する（Ｓ１１０）。光源２から照射された光ビームがスキャナ１のミラーにより反射される際に、スキャナ１に光源２からの発光エネルギーが付加されるが、各フレームで表示する表示像に応じて画素数が変化し、光源２が発光する画素数が異なると付加される発光エネルギーも異なる。

写真等を表示領域５２の全体に表示する場合には、表示領域５２内の全画素を表示するので、光ビームによりスキャナ１に付加される発光エネルギーは最大となり、この最大発光エネルギーを基準エネルギーとして算出してもよい。表示領域５２内の全画素を表示する場合に限らず、表示像が文字や記号等のキャラクターのみからなる場合のように、全画素を同時に表示に用いない場合には、例えば、最大でも全画素のうちの６０％等の一定の画素のみ使用する際には、その一定の割合の画素を表示する場合の発光エネルギーを基準エネルギーとして算出してもよい。あるいは、予め表示する多数の表示像が既知の場合には、その多数の表示像のうちの最大の発光エネルギーとなるものを基準エネルギーとして算出してもよい。

表示像が変わる毎に、毎回この基準エネルギーをスキャナ１に付加すると、スキャナ１はこれに応じて温度が上昇して、略一定温度（目標温度）で定常状態となる。スキャナ１の固有振動数もこの温度に応じたものとなる。主走査駆動信号生成部３６と副走査駆動信号生成部３８とからの主・副走査駆動信号はこの基準エネルギーに対応した温度に応じた固有振動数の共振周波数に予め設定されている。

続いてカウンターＮに０を代入してから（Ｓ１２０）、表示像生成部３５で第Ｎ＋１フレームの表示像を決定する（Ｓ１３０）。カウンターＮは最初は０であることから、第１フレームを表示する表示像として決定する。

そして、第Ｎ＋１フレームの表示像の発光エネルギーを算出する（Ｓ１４０）。例えば、スキャナ１をプロジェクターとして用いて、表示領域５２に表示する表示像が文字や記号等のキャラクター等からなる資料画像で、複数の静止画としての表示像（１フレーム分）を切り換えて表示するような場合、複数の表示像ではそれぞれ発光エネルギーが異なる。光ビームを照射して、表示領域５２に文字や記号等のキャラクター等を多数表示する場合には発光エネルギーが高く、表示するキャラクター等が少ない場合には発光エネルギーが低くなる。

表示像を表示する際、発光する画素数をカウントすることにより、第Ｎ＋１フレームの表示像の発光エネルギーを算出できる。三原色でカラー表示する場合には、三原色毎に発光する画素数をカウントすることにより発光エネルギーを算出できる。更に、各画素毎に、発光の強弱による発光量の差がある場合には、その強弱を加味した発光量をも発光する画素に関連付けて算出すればよい。前述したＳ１１０の処理の実行による基準エネルギーの算出でも、同様に画素に基づいて行えばよい。

続いて、Ｓ１１０の処理の実行により算出した基準エネルギーと、Ｓ１４０の処理の実行により算出した第Ｎ＋１フレームの表示像の発光エネルギーとの差分を算出する（Ｓ１５０）。

次に、第Ｎ＋１フレームでの表示領域５２以外で発光する光ビームの発光量をデフォルト設定する（Ｓ１６０）。これは、後述する処理の実行により、Ｓ１５０の処理により算出した差分に基づいて、表示領域５２の外側でも光ビームを発光して、遮断板５４に光ビームを照射する。その際の光源２の発光量（発光の強弱）を所定の初期値として設定する。

そして、Ｓ１５０の処理により算出した差分の発光エネルギーを照射するため、第Ｎ＋１フレームの表示領域５２以外の表示画素を決定する（Ｓ１７０）。Ｓ１５０の処理の実行により算出した差分の発光を表示領域５２以外で行うために、表示領域５２の外側の画素を決定する。

例えば、図５に示すように、表示領域５２に大きな円を表示する表示像（画素数１８）と、図６に示すように、小さな円を表示する表示像（画素数１０）とを繰り返し表示する場合を例にする。そして、図５に示す表示領域５２に大きな円を表示する表示像（画素数１８）のときの発光エネルギーを、Ｓ１１０の処理の実行により算出される１フレーム当たりの基準エネルギーとする。

図６に示すように、小さな円を表示する表示像（画素数１０）のときには、表示が小さい分（画素数差８）、発光エネルギーが小さい。基準エネルギーとの差分の発光エネルギーを照射するために、表示領域５２の外側の画素（画素数差分８）を決定する。表示領域５２以外に決定する画素は、図６に示すように、表示領域５２の外側に均等に配置してもよく、あるいは、主走査方向の１走査線上に連続して配置してもよい。

本実施形態では、遮断板５４を用いて、表示領域５２以外を走査する光ビームは遮断している。この表示領域５２以外の画素で発光しても、表示領域５２に表示する表示像には影響を与えない。表示像に影響を与えないのであれば、遮断板５４を用いることなく、表示領域５２以外の画素で発光させて、スクリーン上にその画素を表示させるようにしてもよい。

また、表示像に影響を与えないのであれば、表示領域５２内であっても、差分による画素を発光するようにしてもよい。例えば、表示領域５２内に、差分による画素により表示領域５２内に枠や直線等を表示するようにしてもよい。更に、カラー表示する際には、表示像以外の表示領域５２内の画素をある色の背景色として、発光するようにしてもよい。即ち、表示領域５２の内外にかかわらず、表示像信号以外のときのタイミングで発光させることにより、発光エネルギーをスキャナ１に付加できる。

表示領域５２の全体に写真等を表示像として表示する場合には、差分の発光をさせる画素には、表示領域５２以外の画素を用いる必要があり、一般的には差分の発光を確保するためには、表示領域５２内の画素数と、表示領域５２以外の画素数とを同数とする必要がある。

しかし表示領域５２以外では、光源２の発光量（発光の強弱）を表示領域５２内の発光量よりも大きくすると、発光エネルギーが増えるので、その際には、表示領域５２内の画素数と、表示領域５２以外の画素数とを同数とする必要はない。

続いて、Ｓ１６０の処理の実行により設定した発光量とＳ１７０の処理の実行により決定した画素とによる発光エネルギーはＳ１４０の処理により算出した差分に等しいか否かを判断する（Ｓ１８０）。

差分に等しいときには（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０の処理により決定した表示領域５２に表示する表示像と、Ｓ１７０の処理により決定した表示領域５２以外の画素とに応じて、発光信号生成部３４で第Ｎ＋１フレームでの発光信号を生成して、光源２に出力し、光源２から光ビームを発光して、第Ｎ＋１フレームの表示像を描画する（Ｓ１９０）。そして、次フレームの開始タイミングまで待機して（Ｓ２００）、待機後、カウンタＮをインクリメントする（Ｓ２１０）。

一方、Ｓ１８０の処理の実行により、発光エネルギーが差分よりも小さいときには（Ｓ１８０：ＮＯ）、表示領域５２に第Ｎ＋１フレームの表示像を表示するための画素以外の、Ｓ１７０の処理により決定した画素の発光量を発光エネルギーが差分と等しくなるように調整する（Ｓ２２０）。そして、Ｓ１８０〜Ｓ２１０の処理を行い、光源２から光ビームを発光して、第Ｎ＋１フレームの表示像を描画する（Ｓ１９０）。そして、次フレームの開始タイミングまで待機して、待機後、カウンタＮをインクリメントする（Ｓ２１０）。

次に、Ｓ１３０以下の処理を繰り返して、次フレームの表示像も同様にして表示領域５２に表示すると共に、発光エネルギーが基準エネルギーとなるように、表示領域５２以外にも光ビームを照射して、スキャナ１の温度が略一定の温度で定常状態となるようにする。これにより、その温度でのスキャナ１の固有振動数と共振周波数とが同じになり、歪みのない表示像が表示される。

このように本実施形態では、表示像の表示以外のタイミングで光ビームを発光させて温度上昇によりスキャナ１の固有振動数を共振周波数に調整するので、簡単な構成で歪みのない表示像を得ることができる。

また、表示像の表示以外のときのタイミングでの発光信号を表示像を表示する表示像信号に応じて、発光エネルギーが略一定となるように増減して、スキャナ１の温度が略一定の温度で定常状態となるようにして、スキャナ１の固有振動数を共振周波数に調整する。よって、センサや発熱素子等を追加することなく、簡単な構成で歪みのない表示像を得ることができる。

その際、発光エネルギーを表示像を表示する際の表示像信号に基づく最大発光エネルギーと同じにすることにより、確実に、また無駄なエネルギーを使わずにスキャナ１の固有振動数を共振周波数に調整できる。更に、各１フレーム毎に、発光エネルギーを略一定にすることにより、差分の算出回数を低減でき、処理をより簡単に行える。

尚、本実施形態では、各１フレーム当たりの基準エネルギーを算出して、１フレーム単位で、差分に基づく表示領域５２以外の画素を決定しているが、主走査方向の１ライン当たりの基準エネルギーを算出して、１ライン単位で、差分に基づく表示領域５２以外の画素を決定するようにしてもよい。

本実施形態では、主走査方向と副走査方向とに振動させる２次元のスキャナ１を用いたがこれに限らず、複写機に用いられるような、スキャナ１が主走査方向に振動する第１可動部４のみを備え、このスキャナ１により反射された光ビームを回転する転写ドラムに照射して、表示像を形成するもの等でも、同様に実施可能である。

スキャナ１により光ビームを主走査方向に反射し、転写ドラムを副走査方向に回転して転写ドラム上に表示像を表示して、用紙に転写する。その際、光ビームを、スキャナ１により転写ドラムの外側にまで反射し、転写ドラムの外側で光ビームを発光して、スキャナ１の温度が略一定の温度となるように、光源２を制御するようにしてもよい。また、主走査方向の１ライン当たりの基準エネルギーを算出して、１ライン毎に、差分に基づく表示領域５２以外の画素を決定するようにしてもよい。

尚、本実施形態では、表示像生成部３５が表示像生成手段を構成し、スキャナ駆動制御部４０がスキャナ駆動制御手段を構成し、タイミング信号生成部３２がタイミング信号生成手段を構成し、発光信号生成部３４が発光信号生成手段を構成すると共に、表示制御処理の実行が発光信号生成手段として働く。

次に、前述した実施形態の光走査装置と異なる第２実施形態の光走査装置について説明する。第２実施形態のスキャナ１も、前述した実施形態と基本的構成を同じにし、前述した実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、前述したスキャナ１の他方の櫛歯部２０ａ，２０ｂに、それぞれ電極２０ａ１，２０ｂ１と絶縁膜２０ａ２，２０ｂ２と薄膜電極２０ａ３，２０ｂ３とが順に積層されて形成されている。第１可動部４が一対の主走査ねじりバネ部８，１０の廻りに揺動した際、第１可動部４の電極２０ａ１と第２可動部６の薄膜電極２０ｂ３との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化により、第１可動部４による主走査方向の反射位置を検出することができる。

また、同様に、第２可動部６が一対の副走査ねじりバネ部１４，１６の廻りに揺動した際、第２可動部６の電極と固定部１２の薄膜電極との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化により、第２可動部６による副走査方向の反射位置を検出することができる。

図７に示すように、主走査櫛歯電極２０と副走査櫛歯電極２４とは位置検出部４８に接続されており、位置検出部４８は主走査櫛歯電極２０の電極と薄膜電極との間の静電容量の変化に基づいて、第１可動部４による主走査方向の反射位置を検出すると共に、副走査櫛歯電極２４の電極と薄膜電極との間の静電容量の変化に基づいて、第２可動部６による副走査方向の反射位置を検出する。位置検出部４８は、検出した主走査方向の反射位置と副走査方向の反射位置との検出信号を発光信号生成部３４ａに出力する。

尚、本実施形態では、スキャナ１が２次元スキャナであるので、主走査方向の走査線が略一定の間隔となるように、副走査方向に第２可動部６の揺動を第１可動部４の揺動と同期させないと、表示像が歪む。位置検出部４８からの主走査方向の反射位置と副走査方向の反射位置との検出信号とに基づいて、主走査駆動信号生成部３６と副走査駆動信号生成部３８とが、それぞれ正弦波の主走査駆動信号の位相と正弦波の副走査駆動信号の位相とを変更して、第１可動部４の揺動と第２可動部６の揺動とを同期させるようにしている。

本第２実施形態の表示制御処理について、図９に示すフローチャートによって説明する。尚、前述した実施形態と同じ処理については同一番号を付して詳細な説明を省略する。
まず、本第２実施形態では、タイミング信号生成部３２からスキャナ１を駆動するタイミング信号を主副走査駆動信号生成部３６，３８に出力し、主走査駆動信号生成部３６から主走査駆動信号を、副走査駆動信号生成部３８から副走査駆動信号をスキャナ１に出力して、スキャナ１を駆動する（Ｓ１００）。スキャナ１の第１可動部４と第２可動部６とが揺動し、位置検出部４８が主走査櫛歯電極２０と副走査櫛歯電極２４との静電容量の変化から、反射位置を検出する。

続いてカウンターＮに０を代入してから（Ｓ１２０）、表示像生成部３５で第Ｎ＋１ラインの表示像を決定する（Ｓ１３０ａ）。カウンターＮは最初は０であることから、第１ラインを表示する表示像として決定する。

次に、スキャナ１の第１可動部４と第２可動部６との揺動により、位置検出部４８が主走査櫛歯電極２０と副走査櫛歯電極２４との静電容量の変化から、反射位置を検出する（Ｓ１４５）。

続いて、スキャナ１の温度を上げる必要があるか否かを判断する（Ｓ１５５）。スキャナ１は、予め、前述したように、温度が上昇すると表示像にずれを生じる。そこで、本第２実施形態では、発光エネルギーの付加により上昇する高めの温度のときに、スキャナ１の固有振動数と共振周波数とが一致するように設定している。

温度を上げるか否かは、１ライン前でのＳ１４５の処理により検出した反射位置から、例えば、予めスキャナ１の固有振動数と共振周波数とが一致した状態での反射位置を検出して記憶し、この一致した状態での反射位置とずれているか否かにより判断する。

両反射位置が一致して、固有振動数と共振周波数とが一致しているときには、温度を上げる必要がないと判断して（Ｓ１５５：ＮＯ）、そのまま、Ｓ１３０ａの処理により決定した第Ｎ＋１ラインの発光を実行して、表示像を表示する（Ｓ１９０ａ）。そして、次ラインの開始タイミングまで待機して（Ｓ２００ａ）、待機後、カウンタＮをインクリメントする（Ｓ２１０）。次に、Ｓ１３０ａ以下の処理を繰り返して、次ラインの表示像も同様にして表示領域５２に表示する。

尚、本実施形態では、位置検出部４８により反射位置を検出してスキャナ１の状態を検出しているが、これに限らず、温度センサをスキャナ１に設けて温度を直接検出するようにしてもよい。

一方、Ｓ１５５の処理の実行により、温度を上げる必要があると判断すると（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、第Ｎ＋１ラインでの表示領域５２以外で発光する光ビームの発光量をデフォルト設定する（Ｓ１６０ａ）。

そして、スキャナ１の温度を上げるため、第Ｎ＋１ラインの表示領域５２以外のときのタイミングで表示する画素を決定する（Ｓ１７０ａ）。前述したＳ１４５の処理の実行により検出した反射位置のずれに基づいて、表示領域５２以外での表示画素を決定する。両反射位置のずれ量と表示画素数との関係は予めマップ等として記憶しておくとよい。

次に、第Ｎ＋１ラインの表示領域５２以外での表示画素の発光による発光エネルギーはスキャナ１の必要温度上昇分に等しいか否かを判断する（Ｓ１８５）。必要温度上昇分とは、スキャナ１の固有振動数を共振周波数に一致させるために、スキャナ１の温度を今の温度から一致させる温度に上昇させるための温度差である。

必要温度上昇分に等しいと判断したときには（Ｓ１８５：ＹＥＳ）、表示領域５２に表示する表示像の表示画素と、Ｓ１７０ａの処理により決定した表示領域５２以外の画素とに応じて、発光信号生成部３４で第Ｎ＋１ラインでの発光信号を生成して、光源２に出力し、光源２から光ビームを照射して、第Ｎ＋１ラインの表示像を描画する（Ｓ１９０ａ）。そして、次ラインの開始タイミングまで待機して（Ｓ２００ａ）、待機後、カウンタＮをインクリメントする（Ｓ２１０）。

一方、Ｓ１８５の処理の実行により、発光エネルギーが必要温度上昇分に等しくないと判断したときには（Ｓ１８５：ＮＯ）、表示領域５２に第Ｎ＋１ラインの表示像を表示するための画素以外の、Ｓ１７０ａの処理により決定した画素の発光量を発光エネルギーが必要温度上昇分と等しくなるように調整する（Ｓ２２０ａ）。そして、Ｓ１８５〜Ｓ２１０の処理を行い、発光信号生成部３４で第Ｎ＋１ラインでの発光信号を生成して、光源２に出力し、光源２から光ビームを発光して、第Ｎ＋１ラインの表示像を描画する（Ｓ１９０ａ）。次ラインの開始タイミングまで待機して、待機後、カウンタＮをインクリメントする（Ｓ２１０）。

次に、Ｓ１３０ａ以下の処理を繰り返して、次ラインの表示像も同様にして表示領域５２に表示すると共に、発光エネルギーが必要温度上昇分となるように、表示領域５２以外にも光ビームを照射して、スキャナ１の温度が略一定の温度で定常状態となるようにする。これにより、スキャナ１の固有振動数と共振周波数とが同じになり、歪みのない表示像が表示される。

例えば、図１０に示すように、第１ラインでの反射位置の検出結果から、第２ラインではスキャナ１の温度を上げる必要があると判断して（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、ずれ量から表示画素を決定する（Ｓ１７０ａ）。駆動当初は温度が低いことから、温度を上げる必要があり、ずれ量に基づいて、表示画素を決定する（画素数５）。

そして、第１１ラインを表示する際には、第３ラインから第１０ラインを走査している間に温度が低下することもあり、温度を上げる必要があると判断する（Ｓ１５５：ＹＥＳ）。そして、表示領域５２以外の表示画素を、表示領域５２内に表示する画素に基づいて、Ｓ１４５の処理により検出されたずれ量から決定する（Ｓ１７０ａ）。表示画素を決定した後、表示画素とデフォルトの発光量とでは発光エネルギーが必要温度上昇分に足りないときには（Ｓ１８５：ＮＯ）、等しくなるように発光量を増加させる。そして、第１１ラインを発光させた後、第１７ラインで再び反射位置のずれから温度を上げる必要があるときには、表示領域５２以外の表示画素を決定して、発光させる。

カウンタＮの値が１フレーム分になったときには、カウンタＮをクリアして次のフレームの表示のために、更に、フレーム毎に前述した表示制御処理を繰り返し実行して、連続した表示像等を表示する。

本第２実施形態では、スキャナ１の反射位置や温度等の状態を検出して、表示領域５２以外にも光ビームを照射して、スキャナ１の温度が略一定の温度で定常状態となるようにする。これにより、その温度でのスキャナ１の固有振動数と共振周波数とが同じになり、歪みのない表示像が表示される。

本第２実施形態でも、表示像の表示以外のタイミングで光ビームを発光させて温度上昇によりスキャナ１の固有振動数を共振周波数に調整するので、簡単な構成で表示像の歪みを解消できる。また、光ビームの走査による各１ライン毎に、スキャナの状態が同じになるようにすることにより、スキャナ１をより一定の温度に保つことができる。

第２実施形態では、１ライン毎に表示画素を決定しているが、１フレーム毎に表示画素を決定するようにしても、同様に実施可能であり、処理をより簡単に行える。
尚、本第２実施形態では、表示像生成部３５が表示像生成手段を構成し、スキャナ駆動制御部４０がスキャナ駆動制御手段を構成し、タイミング信号生成部３２がタイミング信号生成手段を構成し、発光信号生成部３４が発光信号生成手段を構成し、主走査櫛歯電極２０、副走査櫛歯電極２４、位置検出部４８が位置検出手段を構成すると共に、表示制御処理の実行が発光信号生成手段として働く。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１…スキャナ ２…光源
４…第１可動部 ６…第２可動部
８，１０…主走査ねじりバネ部
１２…固定部
１４，１６…副走査ねじりバネ部
１８，２０…主走査櫛歯電極
２２，２４…副走査櫛歯電極
３１…制御回路
３２…タイミング信号生成部
３４，３４ａ…発光信号生成部
３５…表示像生成部
３６…主走査駆動信号生成部
３８…副走査駆動信号生成部
４０…スキャナ駆動制御部
４８…位置検出部 ５２…表示領域
５４…遮断板

Claims (12)

1. 振動する可動部に設けたミラーにより光源からの光ビームを反射するスキャナと、
   タイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
   前記タイミング信号に基づく共振周波数の駆動信号により前記スキャナを制御して前記光ビームを反射し、往復走査させるスキャナ駆動制御手段と、
   表示領域に表示する表示像に応じた表示像信号を生成する表示像生成手段と、
   前記タイミング信号生成手段により生成された前記タイミング信号に基づいて前記表示像生成手段からの前記表示像信号により前記光源に出力する発光信号を生成する発光信号生成手段とを備えた光走査装置において、
   前記発光信号生成手段は、更に、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力することを特徴とする光走査装置。
2. 前記発光信号生成手段は、前記表示像信号以外のときの前記発光信号を前記表示像を表示する前記表示像信号に応じて増減して、前記スキャナへの前記光源の発光による発光エネルギーを略一定にし、前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記発光信号生成手段は、前記増減により、前記スキャナへの前記光源の発光による前記発光エネルギーを、前記表示像を表示する際の前記表示像信号に基づく発光による最大発光エネルギーと同じにすることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記発光信号生成手段は、前記光ビームの走査による各１ライン毎に、前記スキャナへの前記光源の発光による発光エネルギーを略一定にすることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 前記発光信号生成手段は、前記光ビームの走査による各１フレーム毎に、前記スキャナへの前記光源の発光による発光エネルギーを略一定にすることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の光走査装置。
6. 更に、前記スキャナの状態を検出するセンサを備え、
   かつ、前記発光信号生成手段は、更に、前記センサにより検出した前記スキャナの状態に基づいて、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
7. 前記センサは前記スキャナによる反射位置を検出するものであることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記センサは前記スキャナの温度を検出するものであることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
9. 前記発光信号生成手段は、前記光ビームの反射による各１ライン毎に、前記センサにより検出した前記スキャナの状態に基づいて、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の光走査装置。
10. 前記発光信号生成手段は、前記光ビームの反射による各１フレーム毎に、前記センサにより検出した前記スキャナの状態に基づいて、前記表示像生成手段からの前記表示像信号以外のときに、温度上昇により前記可動部の固有振動数を前記共振周波数に調整する発光信号を前記光源に出力することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の光走査装置。
11. 更に、前記スキャナにより反射された前記光ビームを前記表示像を表示する表示領域以外では遮断する遮断手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光走査装置。
12. 前記スキャナは、１つの前記ミラーを互いに交差する方向に揺動して、前記光源からの前記光ビームを交差する主走査方向と副走査方向とに反射することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の光走査装置。

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