JP2013195886A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、アクチュエータが大きく振幅変動する場合に限り破壊に至るのを防止する破壊防止部を備えた光学走査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、光束を射出する光源２と、光源２から射出される光束を反射するミラー部１０を所定の方向へ走査するアクチュエータ４と、アクチュエータ４上に、アクチュエータ４の振幅量を検出する電極を有した検出部と、アクチュエータ４と接続されアクチュエータ４の駆動を制御する駆動制御部とを有し、駆動制御部は、アクチュエータ４の駆動条件を記録する記録部５と、駆動信号を生成する生成部８を備え、振幅量の累積量を演算し、累積量が所定の値を超えたときに駆動信号を減少させる破壊防止部７を備えた構成としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダや表示装置などに用いる光学走査装置に関する。

レーザやＬＥＤなどの光源から射出した光束を、互いに直交する二軸方向に走査する投影型の光走査装置が実用化されている。これらの光走査装置は、光源と、アクチュエータ、アクチュエータの駆動を制御する駆動制御回路、およびアクチュエータの駆動状態を検出する検出部とから構成されている。アクチュエータは、ミラー部と、動作軸回りに回動させる駆動部とを有しており、駆動部の回動によりミラー部に照射される光を反射し、投影面上で走査する。この場合、駆動制御回路は検出部によって検出した信号に基づき駆動信号を制御しアクチュエータの振幅を所定値に調整する。この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特許第４７０１９０７号公報

従来の駆動制御回路において、ノイズや外乱を駆動制御回路が過剰な駆動信号としてアクチュエータに与えてしまう場合、アクチュエータが過剰に振動して、振動限界を超えて破壊に至ることがあった。例えば特許文献１に記載の制御方法はフォトダイオードを用いてアクチュエータの振幅を光学的に検出し、最大振幅量が増大する割合を示す増幅率と、増幅率の臨界値に応じてミラーの駆動を停止するアクチュエータの破壊防止回路が提案されている。この駆動制御回路はアクチュエータが大きく振幅変動する場合に限り破壊に至るのを防止する目的で構成されている。

一方で、アクチュエータは環境温度の変化や光源からの光の入射によって特性変化する場合には累積的に微少な振幅変化が起こるため、前述のような増幅率を用いた破壊防止回路では所定の臨界値に到達せず、アクチュエータが破壊限界に至ることが考えられる。逆に、増幅率の変化量で破壊防止を目的とし、臨界値を十分小さく設定する場合には通常のアクチュエータ動作で容易に臨界値に到達してしまい、正常なアクチュエータも駆動できなくなるため、増幅率を用いた破壊防止回路はアクチュエータに緩やかな振幅変化が起こる場合に破壊を防止することができない課題を有している。加えて、検出部にフォトダイオードを用いるため、アクチュエータの振幅を直接検出しているわけではなく、フォトダイオードの応答性、外乱影響によって誤検出する場合が考えられる。また、検出部の配置により光学走査装置のサイズが大きくなる。

そこで本発明は上記課題を解決するためのものであり、温度変化等によるアクチュエータの特性が緩やかな振幅量の変化時に破壊を防止する小型な光学走査装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、光束を射出する光源と、光源から射出される光束を反射するミラー部を所定の方向へ走査するアクチュエータと、アクチュエータ上に、アクチュエータの振幅量を検出する電極を有した検出部と、アクチュエータと接続されアクチュエータの駆動を制御する駆動制御部とを有し、駆動制御部は、アクチュエータの駆動条件を記録する記録部と、駆動信号を生成する生成部を備え、振幅量の累積量を演算し、累積量が所定の値を超えたときに駆動信号を減少させる破壊防止部を備えた構成としたことを特徴としている。

上記構成により、アクチュエータの検出信号に基づき、累積的な振幅量の変化からアクチュエータの破壊を防止することができる。

本発明の実施の形態１における光学走査装置の構成図 同第一駆動部がミアンダ形状のアクチュエータの斜視図 同第一駆動部が音叉形状のアクチュエータの斜視図 同光学走査装置の検出電極の拡大図 （ａ）単信号検出部による信号出力結果を示す図、（ｂ）差動信号検出部による信号出力結果を示す図 （ａ）同光学走査装置の駆動信号特性を示す図、（ｂ）同光学走査装置の検出信号特性を示す図 （ａ）同光学走査装置の駆動信号特性を示す図、（ｂ）同光学走査装置の検出信号特性を示す図 同光学走査装置の破壊防止部の制御のフローチャート 本発明の実施の形態２の光学走査装置の破壊防止部の制御のフローチャート 累積的な振幅量θ_Hと試行回数Ｎの関係の模式図 本発明の実施の形態３における光学走査装置の構成図 同光学走査装置の破壊防止部の制御のフローチャート （ａ）、（ｂ）同光学走査装置における走査角量と光強度の関係を示す図 本発明の実施の形態４の光学走査装置の破壊防止部の制御のフローチャート 本発明の実施の形態４における光学走査装置の構成図 同第一駆動部がミアンダ形状のアクチュエータの斜視図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における光学走査装置１の構成図である。本発明の実施の形態１の光学走査装置１は光源２と、駆動制御回路３と、アクチュエータ４とを有している。駆動制御回路３はあらかじめ記録された所定の周期信号として周波数と、振幅と、位相を記録する記録部５と、後述の第１検出部６によって得られる検出信号から累積的な振幅量を算出し、破壊限界を判定し、累積的な振幅量があらかじめ設定した破壊限界よりも大きい場合に駆動信号を調整する手段を有する破壊防止部７と、破壊防止部７によって調整した駆動信号を生成する生成部８とからなる。生成部８により、生成された駆動信号でアクチュエータ４の第１の駆動部９を駆動する。アクチュエータ４は駆動制御回路３によって生成された駆動信号に応じて第一軸の周りに回動させる第１の駆動部９を有し、アクチュエータ４に配置されたミラー部１０は第１の駆動部９に応じて第一軸方向に回動し、ミラー部１０の第一軸回動に応じた変位量を検出するための第１検出部６が配置され、第１検出部６によって得られた変位量の信号は駆動制御回路３の破壊防止部７に接続される。

図２は本実施の形態におけるアクチュエータ４の斜視図である。図２に示すアクチュエータ４は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いてシリコン（Ｓｉ）基板上に形成されたものであり、光源からの光を反射するミラー部１０と第一軸１１方向へミラー部１０を駆動させる少なくとも１つ以上の駆動電極１２を有した第１の駆動部９と、第１の駆動部９の変位に応じてミラー部１０の変位を検出する少なくとも１つ以上の検出電極１３を有した第１検出部６で構成されている。第１の駆動部９はＳｉ基板上の上部に下部電極を備え、下部電極の上部に圧電体を備え、圧電体の上部に上部電極を備えた駆動電極によって構成されている。第１の駆動部９の上下電極間に一定周波数の電圧を印加することにより、逆圧電効果を利用して第一軸１１周りに第１の駆動部９を回動させることができる。

第１の駆動部９の一端はミラー部１０と接続され、図２に示す第一軸１１まわりにミラー部１０を回動させ、第１の駆動部９の他端は枠体１４と接続される。ここで、第１の駆動部９は一定の長さ毎に梁を複数回折り返した、ミアンダ形状をしている。第１の駆動部９の梁をミアンダ形状とすることで、隣接する駆動梁に逆位相の電界を印加することにより隣接する駆動梁は互いに逆方向に変位し、各梁部の変位を重畳し、中心のミラー部１０の変位量を大きくすることができるため、実質的に梁を長くする効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、１つのアクチュエータ４で第一軸１１駆動が可能なミアンダ形状のアクチュエータ４の一例を用いたが、これに限定するものではなく、図３に示す第１の駆動部が音叉形状のアクチュエータ４を用いても同様の効果が得られる。音叉形状の第１の駆動部１５は、枠体１４に一端が接続された第一の支持部１６と、第一の支持部１６の他端に接続された第一のアーム１７ａと第二のアーム１７ｂと、一端が第一の支持部１６に接続され、他端がミラー部１０に接続されたトーションバー１８ａ、１８ｂによって構成されている。第一のアーム１７ａと第二のアーム１７ｂは、Ｓｉ基板上の上部に下部電極を備え、下部電極の上部に圧電体を備え、圧電体の上部に上部電極を備えた駆動電極によって構成されている。第一のアーム１７ａと第二のアーム１７ｂの上下電極間に逆位相の一定周波数の電圧を印加することにより、第一のアーム１７ａと第二のアーム１７ｂが逆方向に撓み振動し、この撓み振動により、支持部およびトーションバー１８ａ、１８ｂが捩れ変位を起こし第一軸１１周りに第１の駆動部９を回動させることができる。

なお、本実施の形態では、アクチュエータ４は電気的な駆動信号をアクチュエータ４の変位に変換するため逆圧電効果を用いた圧電アクチュエータ４を用いて説明をするが、これに限定するものではなく、静電気力を用いた静電アクチュエータや、電磁アクチュエータを用いても同様の効果を発揮する。

本実施の形態における検出部を図４の斜視図を用いて説明する。図４に示す第１検出部６はアクチュエータ４の第１の駆動部９に第１の駆動部９とは独立して形成され、Ｓｉ基板上に下部電極、圧電体、上部電極を備えた検出電極１３から構成されている。図４は、第１の駆動部９によって駆動する第１の駆動部９の梁の動作に応じて、同一方向へ変位する梁上に電極を設け、ひとつなぎの電極構成としている。第１検出部６は各梁部の動作に応じて圧電効果を利用して、電極間に電荷を出力するため、変位量を電気信号として得ることができる。また、第１検出部６をひとつなぎとするため大きな検出電荷量を得ることが可能となり、検出回路での増幅を低減することができるため、回路規模の小型化が可能であると共に、アクチュエータ４上に第１検出部６を設ける一体構造とすることで光学走査装置１全体の小型化を実現している。図４は第１検出部６のその他の実施例を示しており、互いに逆方向に変位する梁部に第１検出部６ａ、６ｂ、６ｃを独立して設け、第１検出部６ａ、６ｃは同一方向へ変位する信号を、第１検出部６ｂは逆位相の変位する信号を検出することが可能となる。同一方向に変位する検出信号を足し合わせ、逆位相の検出信号を用いて、検出信号をインスツルメンテーションアンプ等で差動増幅することで必要な信号成分を増幅し、同位相方向に現れるノイズ成分等の不要な信号を打ち消しあうため、検出する変位量信号のＳ／Ｎ比を改善することができる。図５（ａ）は同位相の信号のみを用いた場合の検出信号、図５（ｂ）は逆位相の信号から差動増幅した場合の検出信号の結果を示しており、どちらの検出信号もノイズフロアは同程度であるが、差動化することで検出信号成分のみを増幅することが可能となり、Ｓ／Ｎ比が上昇していることがわかる。

なお、差動信号の取得による同様の効果は逆位相の信号検出部を用いることで実現でき、ミアンダ型のアクチュエータ４以外に図３の音叉型のアクチュエータ４を用いても検出信号が互いに逆相となれば実現可能である。

上記構成の光学走査装置１において、本発明のポイントである、駆動制御回路３における破壊防止部７について説明する。

図６（ａ）、図６（ｂ）は、アクチュエータ４の駆動周波数を３０ｋＨｚ、アクチュエータ４の破壊限界触れ角を１３ｄｅｇとしたときの光学走査装置１の駆動特性を示しており、図６（ａ）が駆動制御回路３による駆動信号特性、図６（ｂ）がアクチュエータ４から得られる検出信号特性を示している。本発明の駆動制御回路３は起動処理時に、記録部５にあらかじめ記録されたアクチュエータ４の駆動周波数、波形、振幅、位相を読み出し、定常駆動条件となるよう破壊防止部７が演算を開始する。第一軸１１の駆動信号は駆動周波数を３０ｋＨｚ、波形を正弦波とすれば、図６に示すように駆動電圧は０から始まり、３０ｋＨｚの正弦波信号を単調増加する。アクチュエータ４に印加する駆動電圧に応じて、アクチュエータ４の第１の駆動部９が振動し、ミラー部１０が回動を開始する。ミラー部１０の回動と同時にアクチュエータ４に設けた第１検出部６からは駆動に応じた所定の振幅量θ_Hが電気信号として出力され、駆動制御回路３の破壊防止部７に入力される。記録部５には予め第一軸１１の所望の振幅量θ_Hを目標値として記録しておき、破壊防止部７は検出部から検出した振幅量θ_Hが目標値１１ｄｅｇになるまで駆動電圧を調整する。振幅量θ_Hが目標値１１ｄｅｇとなった場合、駆動信号の増加を止め、アクチュエータ４は定常駆動条件に達する。

ここで、定常駆動しているアクチュエータ４に対して環境温度の変化や、アクチュエータ４に入射する光強度の変化により、アクチュエータ４の振幅量θ_Hが緩やかに増加し始め、振幅量θ_Hの微少な変化が累積されることにより、振幅量θ_Hがアクチュエータ４の破壊限界触れ角に達することが考えられる。図７（ａ）、図７（ｂ）は定常状態に達して駆動するアクチュエータ４に環境温度や入射光強度等の変化によって振幅量が変化し、破壊限界にいたる特性変化を示しており、図７（ａ）は駆動信号特性、図７（ｂ）は検出信号特性を示している。定常駆動条件下でアクチュエータ４を駆動していても、アクチュエータ４の温度依存性等で振幅量θ_Hが緩やかに上昇し、アクチュエータ４の破壊限界触れ角の１３ｄｅｇに至ることが考えられる。このようなアクチュエータ４の振幅量θ_Hの変化において振幅量θ_Hの増幅率は低く、従来から開示されているような手法での破壊防止が困難である。

そこで、温度変化等によるアクチュエータ４の微少な振幅量θ_Hの変化が累積しアクチュエータ４の破壊に至るときでも、アクチュエータ４の振幅量θ_Hが破壊限界に到達することなく、駆動信号を調整する必要があり、本発明の破壊防止部７を適用することによりこれを可能にする。

本発明における破壊防止部７の効果について図８のフローチャートを用いて説明する。図８に示す破壊防止部７の動作は、前述の定常駆動条件となるよう、起動処理として駆動信号０から振幅量θ_Hを増加させ、検出部によって得られる振幅量θ_H（ｉ）を算出してアクチュエータ４の振幅量θ_Hの目標値であるθ_H（ｉ）＝１１ｄｅｇとなるまで振幅調整を繰り返す。ここで、設計したアクチュエータ４の破壊限界触れ角はθｍａｘ＝１３ｄｅｇであり、アクチュエータ４の振幅量θ_Hの目標値である定常駆動条件を０．８５θｍａｘとしている。アクチュエータ４の振幅量θ_H（ｉ）が定常駆動条件に達した場合、駆動信号の振幅制御を解除し、試行回数ｎ、自然数ｉを用いて式（１）で表される累積的な振幅量θ_SH（ｎ）を導出するフローを開始する。

式（１）は試行回数ｎに応じて累積的な振幅量θ_SH（ｎ）を導出し、温度依存性等で緩やかに変化する振幅量を常に監視する。このため、アクチュエータ４の振幅量θ_SH（ｎ）が破壊限界触れ角に至るか否かを評価することが可能となる。記録部５には予めアクチュエータ４へ入力する駆動信号を減少させる基準となる破壊限界防止の閾値を記録しておく。累積的な振幅量θ_SH（ｎ）は演算の度に破壊限界防止の閾値以上か否かを判定し、閾値以上となった場合に破壊防止部７は駆動信号を減少させ、θ_SH（ｎ）が定常駆動条件となるよう調整する。この場合、破壊限界防止の閾値はθｍａｘに対して０．９θｍａｘ＝１１．７ｄｅｇとし、累積的な振幅量θ_SH（ｎ）が閾値よりも小さい場合は再びθ_SH（ｎ）の算出ステップを繰り返す。本実施の形態によれば、定常駆動条件下において環境温度等が変化し、アクチュエータ４の振幅量θ_H（ｉ）が変化しても、累積的な振幅量の変化を常に監視することでアクチュエータ４が破壊に至るのを防止する効果を発揮する。

なお、本実施の形態において、アクチュエータ４の定常駆動条件を０．８５θｍａｘ、破壊限界防止の閾値を０．９θｍａｘとしたが、これに限定するものではなく、光学走査装置１に応じて設定可能であり、定常駆動条件＜破壊限界＜θｍａｘが成り立つならばどのような値を設定しても同様の効果を発揮するものである。

なお、本実施の形態において、算出する累積的な振幅量θ_SH（ｎ）が閾値よりも大きい場合、アクチュエータ４の駆動信号を定常駆動条件となるよう調整したが、適用する光学走査装置１に応じて安全な設計を行えばよく、確実に信号を停止するため駆動信号を０としても同様の効果を発揮するものである。

なお、本実施の形態において、アクチュエータ４の駆動信号を一定の数値や波形を用いて説明したが、これに限定するものではなく、任意に設定する閾値で破壊防止回路を用いれば同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における光学走査装置１は、本発明の実施の形態１と同様、光源２と、駆動制御回路３と、アクチュエータ４と、検出部を備えている。本発明の実施の形態２の光学走査装置１の構造及び動作は本発明の実施の形態１と同様であるため説明は省略し、本発明の実施の形態１と異なる点のみを図９のフローチャートを用いて説明する。

本発明の実施の形態２において、実施の形態１と異なる点は図９に示すように破壊防止部７に試行回数ｎをリセットする構成を加えている。ここでいうリセットとは、リセットをする規定回数Ｎ回目の演算を行った後に、試行回数ｎを１として置きなおし、リセットをした次の試行から試行回数を１回目、２回目、３回目…として演算を行うことを意味している。試行回数ｎは繰り返し演算し続けることで値が単調増加するため、構成回路の演算負荷が徐々に高くなることが考えられる。そこで、本発明の実施の形態２の破壊防止部７は、計算負荷の軽減や計算時のオーバーフローを防ぐため規定の値となる場合に試行回数ｎをリセットする機能を有している。このとき、リセットをするまでに演算した累積量θ_SH（Ｎ）を（２）式を用いて演算する。

試行回数ｎをリセットした次の演算からは、累積的に演算した振幅量にリセット前の値を加えることで継続的に累積的な振幅量を得ることができるようにするため、（２）式で求めた累積量θ_SH（０）を用いて演算する。閾値判定に用いる累積的な振幅量を算出するための演算式である（３）式を用いて試行回数ｎの累積量θ_SH（ｎ）を演算する。

試行回数ｎは初期値を１として与え、累積的な振幅量を算出するための所定の演算を開始する。次に試行回数ｎがリセット規定回数に達したかどうか判定するブロック部を設け、ｎがリセット規定回数に達した場合はｎを１にリセットするフローを設ける。本実施の形態においては、あらかじめ設定したリセット規定回数に達した場合、ｎはリセットするが、累積的に演算した振幅量にリセット前の値を加えることで継続的に累積的な振幅量を得ることができるようにするため、式（２）によって算出されるθ_SH（０）を用いている。

図１０は、累積的な振幅量θ_Hと試行回数Ｎの関係を模式図で示したものである。あらかじめ設定するｎのリセット規定回数Ｎは光学走査装置１の計算負荷から決める必要があるが、ここでは一例としてＮ＝１００として累積的な振幅量θ_Hと試行回数Ｎの関係を説明する。試行回数ｎに応じて算出されるθ_Hから累積的な振幅量を算出する過程で、ｎ＝Ｎ＝１００となった場合にｎをリセットしても、前回までの累積的な振幅量θ_100H（０）を保持し、累積的な振幅量の算出に加えることで継続的に累積的な振幅量の変化を監視することが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における光学走査装置１は、本発明の実施の形態２と同様、光源２と、駆動制御回路３と、アクチュエータ４と、検出部を備えていることに加え、図１１に示すように光学走査装置１に光源駆動回路２０を備え、駆動制御回路３に走査角出力部２１を備える。本発明の実施の形態２と異なる点である走査角出力部２１と、光源駆動回路２０の動作についてのみを図１２のフローチャートを用いて説明する。

本実施の形態における走査角出力部２１は、累積的な振幅量θ_SH（ｎ）に基づき、アクチュエータ４の振幅量を走査角量Ｓとして演算し、光学走査装置１に出力する機能を有しており、出力する走査角量は光源駆動回路２０に入力する。光源２から出力される光の投影面上での強度はアクチュエータ４の走査角量Ｓに依存しており、光源２の出力強度が一定の場合、走査角量Ｓが大きければ投影面上の光強度は小さく、走査角量Ｓが小さければ投影面上の光強度が大きい。このため、光学走査装置１から出力する光強度を投影面上で一定に保つにはアクチュエータ４の走査角量Ｓに基づき、光源の出力量を適切な値に保つ必要がある。

本実施の形態の光学走査装置１は、累積的な振幅量θ_SH（ｎ）を算出するフローから、走査角量Ｓを算出する機能を有する。走査角出力部２１は累積的な振幅量θ_SH（ｎ）に基づき、アクチュエータ４の駆動軸の次元から走査角を算出し、駆動制御回路３から走査角量Ｓとして出力するためのものである。駆動制御回路３から出力された走査角量Ｓは光源駆動回路２０に入力され、走査角量Ｓに応じた光強度となるよう光源の出力を調整することが可能となる。なお、本実施の形態における走査角量Ｓは式（４）で与えられ、累積的な振幅量の次元に応じて積算値で得られる。

走査角出力部２１で演算した走査角量はアクチュエータ４の駆動軸の次元に合わせてアクチュエータ４の走査角量Ｓを検知することができる。図１３は投影面上での光強度と走査角量Ｓの関係を示したもので、図１３（ａ）は光強度の調整を行わない場合、図１３（ｂ）は算出した走査角量Ｓに応じて光源駆動回路２０の光強度を調整した場合を示している。（ｂ）のように光強度を走査角量Ｓに応じて調整する場合、走査面上で得られる光強度は一定に保たれ、均一な強度の光学走査装置を実現可能である。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における光学走査装置１は、本発明の実施の形態３と同様、光源２と、光源駆動回路２０と、駆動制御回路３と、アクチュエータ４と、検出部を備えている。本発明の実施の形態４の光学走査装置１の構造及び動作は本発明の実施の形態３と同様であるため説明は省略し、本発明の実施の形態３と異なる点のみを図１４、図１５、図１６を用いて説明する。本発明の実施の形態４の本発明の実施の形態３と異なる点はアクチュエータが複数の駆動軸を有している点であり、アクチュエータを駆動する駆動制御回路３が複数の駆動信号を生成する点である。ここでは２つの駆動軸を有したアクチュエータを用いて説明する。なお、本発明の実施の形態４の効果は駆動軸が２つである場合に限られず、３つ以上の複数の駆動軸を有していても同様の効果を得ることが出来る。

本実施の形態における光学走査装置１の構成図は図１５であり、アクチュエータ４の斜視図は図１６である。図１６において、アクチュエータ４は第一軸１１方向に回動軸を持つ第１の駆動部９と、第１の駆動部９と接続された中枠２４と、中枠２４と接続され第一軸１１と略直交した第二軸２５方向に回動軸を持つ第２の駆動部２２と、第１の駆動部９により回動する中枠２４の変位を検出する第１検出部６と、第２の駆動部２２により回動するミラー部１０の変位を検出する第２検出部２３を有している。本実施の形態は、アクチュエータ４に関して破壊防止部７における累積的な振幅量の算出と、第１の駆動部９、第２の駆動部２２の駆動周波数に応じて異なる試行回数ｎ、ｍでリセット試行回数Ｎ、Ｍを用いることと、走査角出力部２１による走査角量の演算が駆動軸の数に応じて次元を変更していることが特徴である。

なお、本実施の形態の光学走査装置１の第１の駆動部９及び第２の駆動部２２の構造は本発明の実施の形態１の第１の駆動部９と同様にミアンダ構造に形成されており、第１の駆動部９及び第２の駆動部２２の動作、第１検出部６、及び第２検出部２３の動作は本発明の実施の形態１と同様である。駆動制御回路３における記録部５にはアクチュエータ４の駆動軸数に応じた駆動信号があらかじめ記録されており、第一駆動周波数ｆ_Hは３０ｋＨｚの正弦波で、目標振幅量は１１ｄｅｇであり、第二駆動周波数ｆ_Vは６０Ｈｚののこぎり波で、目標振幅量は９ｄｅｇとする。

この場合、第一軸駆動に応じた第一の累積的な振幅量は試行回数ｎを用いて式（５）で表され、式（５）のθ_SH（０）はリセット試行回数Ｎを用いて式（６）で表される。同様に第二軸駆動に応じた第二の累積的な振幅量はｍ、Ｍを用いて式（７）、式（８）で表される。

このとき、第一軸駆動の駆動周波数ｆ_Hが第二軸駆動の駆動周波数ｆ_Vよりも大きくなるよう設定し、第二軸駆動における振幅量の算出試行回数１回の間に第一軸駆動における振幅量の試行回数が周波数倍に一致するように設定する。この場合、各試行回数のリセットタイミングを同一とすることで累積的な振幅量の演算タイミングを揃え計算負荷を軽減する効果が期待できる。式（８）は各軸の駆動周波数から演算するリセット回数Ｎ、Ｍの関係を示しており、任意のＮを与えることで同期するようＭを設定することができ、計算負荷の軽減と共に、各軸の累積的な振幅量の安定化を図ることが可能となる。

また、各軸の累積的な振幅量を検出した結果は走査角出力部２１においては各軸の次元に応じた走査角量を算出する機能を有する。

この場合、式（１０）に示すように走査角量は第一軸１１および第二軸２５に駆動するアクチュエータ４の累積的な振幅量の積算値で算出する。

本発明の実施の形態３においては１次元方向のみの走査角量であったが、本実施の形態は駆動軸数に応じた次元の走査角量を算出しており、光学走査装置１の光源駆動回路２０による投影面上の光強度を一定に調整する格別な効果を発揮するものである。

本発明の光学走査装置は、アクチュエータが大きく振幅変動する場合に限り破壊に至るのを防止する破壊防止部を備えており、レーダや表示装置に利用することができる。

１ 光学走査装置
２ 光源
３ 駆動制御回路
４ アクチュエータ
５ 記録部
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 第１検出部
７ 破壊防止部
８ 生成部
９、１５ 第１の駆動部
１０ ミラー部
１１ 第一軸
１２ 駆動電極
１３ 検出電極
１４ 枠体
１６ 第一の支持部
１７ａ 第一のアーム
１７ｂ 第二のアーム
１８ａ、１８ｂ トーションバー
２０ 光源駆動回路
２１ 走査角出力部
２２ 第２の駆動部
２３ 第２検出部
２４ 中枠
２５ 第二軸

Claims (9)

1. 光束を射出する光源と、
   前記光源から射出される光束を反射するミラー部を所定の方向へ走査するアクチュエータと、
   前記アクチュエータ上に、前記アクチュエータの振幅量を検出する電極を有した検出部と、
   前記アクチュエータと接続され前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御部とを有し、
   前記駆動制御部は、
   前記アクチュエータの駆動条件を記録する記録部と、
   駆動信号を生成する生成部を備え、
   前記振幅量の累積量を演算し、前記累積量が所定の値を超えたときに駆動信号を減少させる破壊防止部を備えたことを特徴とする光学走査装置。
2. 前記累積量は、
   前記累積量をθ_SH（ｎ）、前記振幅量をθ_H（ｉ）、前記演算の試行回数をｎとしたときに
   

   

   で表されることを特徴とした請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記累積量θ_SH（ｎ）は、
   前記演算の試行回数をｎ、所定の試行回数をＮとしたとき、
   前記破壊防止部は、
   ｎ＝Ｎとなったとき、前記累積量θ_SH（ｎ）を、
   

   

   として演算し、
   ｎ＝１とおきなおし、
   次の累積量θ_SH（ｎ）の演算から
   

   

   として演算し、
   以降も同様に演算することを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
4. 光束を射出する光源と、
   前記光源から射出される光束を反射するミラー部と一端で接続され前記ミラー部を第１の周波数で走査する第１の駆動部と、
   前記第１の駆動部の他端と接続された支持部と、
   前記第１の駆動部と略直交する方向で前記支持部と接続され前記支持部を第２の周波数で走査する第２の駆動部を有するアクチュエータと、
   前記アクチュエータ上に、前記第１の駆動部の第１振幅量を検出する第１電極を有した第１検出部と、前記第２の駆動部の第２振幅量を検出する第２電極を有した第２検出部と、
   前記アクチュエータと接続され前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御部とを有し、
   前記駆動制御部は、
   前記アクチュエータの駆動条件を記録する記録部と、
   演算結果に基づいて駆動信号を生成する生成部と、
   前記第１振幅量の第１累積量及び第２振幅量の第２累積量を演算し、前記第１、第２累積量が所定の値を超えたときに駆動信号を減少させる破壊防止部を備えたことを特徴とする光学走査装置。
5. 前記第１累積量及び第２累積量は、
   前記第１累積量をθ_SH（ｎ）、前記第２累積量をθ_SV（ｍ）、前記第１振幅量をθ_H（ｉ）、前記第２振幅量をθ_V（ｉ）、前記第１の振幅量の演算の試行回数をｎ、前記第２の振幅量の演算の試行回数をｍとしたときに
   

   

   

   で表されることを特徴とした請求項４に記載の光学走査装置。
6. 前記第１累積量θ_SH（ｎ）及び前記第２累積量をθ_SV（ｍ）は、
   前記第１の振幅量の演算の試行回数をｎ、前記第１の振幅量の演算の所定の試行回数をＮ、
   前記第２の振幅量の演算の試行回数をｍ、前記第２の振幅量の演算の所定の試行回数をＭとしたとき、
   前記破壊防止部は、
   ｎ＝Ｎとなったとき、前記累積量θ_SH（ｎ）を、
   

   

   として演算し、
   ｍ＝Ｍとなったとき、前記累積量θ_SV（ｍ）を、
   

   

   として演算し、
   ｎ＝１、ｍ＝１とおきなおし、
   次の累積量θ_SH（ｎ）の演算から
   

   

   として演算し、
   次の累積量θ_SV（ｍ）の演算から
   

   

   として演算し、
   以降も同様に演算することを特徴とする請求項５に記載の光学走査装置。
7. 前記第２の振幅量の演算の所定の試行回数をＭは、
   前記第１の駆動部の駆動周波数をｆ_H、前記第２の駆動部の駆動周波数をｆ_Vとしたとき、
   

   

   で表される関係であることを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
8. 前記駆動制御部は、
   前記アクチュエータの走査角度を制御する走査角出力部を有していることを特徴とする請求項１〜７に記載の光学走査装置。
9. 前記アクチュエータは互いに逆位相の電圧を印加される第１の梁と第２の梁を少なくとも有し、
   前記検出部は、
   前記第１の梁と前記第２の梁から互いに逆位相の信号を検出することを特徴とする請求項１〜８に記載の光学走査装置。

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