JP2017009920A - 光走査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御部3は、角度測定部17b、17cが測定したミラー11の角度に基づいてミラー11の角速度を算出する角速度算出部34と、角速度の目標値を算出する目標角速度算出部35と、角速度および目標値を用いて、ミラー11の振動の周波数を検出する共振周波数検出部33aと、のこぎり波状の駆動信号を生成する駆動信号生成部31と、共振周波数検出部33aが検出した周波数に基づいて、ミラー11の不要振動を軽減させるように駆動信号の最適化を行い、最適化した駆動信号に応じた電圧を圧電素子152に印加する不要振動制御部32と、を有し、共振周波数検出部33aは、駆動信号生成部31から不要振動制御部32へのこぎり波状の駆動信号が送られている期間における角速度の波形および目標値を用いてミラー11の振動の周波数を検出する。
【選択図】図6
Description
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態の光走査装置100は、MEMSミラーを互いに垂直な2つの軸周りに回転させ、MEMSミラーによる結像位置を2次元的に走査可能とする2軸型の光走査装置である。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して制御部3の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
12 支持梁
13 共振駆動部
15 強制駆動部
17 角度センサ
3 制御部
Claims (18)
- 反射面(11a)において光ビームを反射させるミラー(11)と、
前記反射面の平面における一方向の両側に延設され、前記ミラーを両持ち支持する支持梁(12)と、
前記支持梁を共振振動させることにより、前記ミラーを前記一方向に平行な第1軸(A1)周りに揺動させる共振駆動部(13)と、
圧電素子(152)への電圧の印加により前記ミラーを前記一方向と異なる方向を向く第2軸(A2)周りに揺動させる強制駆動部(15)と、
前記ミラーの前記第2軸周りの角度を測定する角度測定部(17b、17c)と、
前記角度測定部の出力に応じた電圧を前記圧電素子に印加する制御部(3)と、を備え、
前記制御部は、
前記角度測定部が測定した前記ミラーの角度に基づいて前記ミラーの前記第2軸周りの角速度を算出する角速度算出部(34)と、
前記角速度の目標値を算出する目標角速度算出部(35)と、
前記角速度および前記目標値を用いて、前記ミラーの前記第2軸周りの振動の周波数を検出する共振周波数検出部(33a)と、
のこぎり波状の駆動信号を生成する駆動信号生成部(31)と、
前記共振周波数検出部が検出した前記ミラーの振動の周波数に基づいて、前記ミラーの前記第2軸周りの不要振動を軽減させるように前記駆動信号の最適化を行い、最適化した前記駆動信号に応じた電圧を前記圧電素子に印加する不要振動制御部(32)と、を有し、
前記共振周波数検出部は、前記駆動信号生成部から前記不要振動制御部へのこぎり波状の前記駆動信号が送られている期間における前記ミラーの角速度の波形および前記目標値を用いて前記ミラーの振動の周波数を検出することを特徴とする光走査装置。 - 前記不要振動制御部が前記圧電素子に印加する電圧は、時間に対する変化の大きさが一定値を中心とした所定範囲内にある直線状の区間を有する波形であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記不要振動制御部が前記圧電素子に印加する電圧は、前記直線状の区間において、時間に対する変化の大きさが一定であることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。
- 前記不要振動制御部は、所定の周波数帯域の信号を減少させるフィルタにより前記駆動信号を最適化し、前記共振周波数検出が検出した前記ミラーの振動の周波数に基づいて、前記周波数帯域の中心周波数を変化させることを特徴とする請求項2または3に記載の光走査装置。
- 前記不要振動制御部は、前記角速度算出部が算出した前記角速度の前記直線状の区間における最大値と最小値との差に基づいて、信号を減少させる大きさを変化させることを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
- 前記不要振動制御部は、前記角速度算出部が算出した前記角速度の前記直線状の区間の全体における最大値と最小値との差に基づいて、信号を減少させる大きさを変化させることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
- 前記不要振動制御部は、前記角速度算出部が算出した前記角速度の前記直線状の区間における最大値と最小値との差が一定値以上である場合に、前記駆動信号を最適化することを特徴とする請求項2ないし6のいずれか1つに記載の光走査装置。
- 前記不要振動制御部は、前記角速度算出部が算出した前記角速度の前記直線状の区間の全体における最大値と最小値との差が一定値以上である場合に、前記駆動信号を最適化することを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
- 前記目標角速度算出部は、前記角速度算出部が算出した前記角速度に基づいて、前記目標値を算出することを特徴とする請求項2ないし8のいずれか1つに記載の光走査装置。
- 前記目標角速度算出部は、前記直線状の区間において前記角速度算出部が算出した前記角速度の平均値を前記目標値として算出することを特徴とする請求項9に記載の光走査装置。
- 前記目標角速度算出部は、前記直線状の区間の全体において前記角速度算出部が算出した前記角速度の平均値を前記目標値として算出することを特徴とする請求項10に記載の光走査装置。
- 前記目標角速度算出部は、前記直線状の区間において前記角速度算出部が算出した前記角速度の最大値と最小値との平均値を前記目標値として算出することを特徴とする請求項9に記載の光走査装置。
- 前記目標角速度算出部は、前記直線状の区間の全体において前記角速度算出部が算出した前記角速度の最大値と最小値との平均値を前記目標値として算出することを特徴とする請求項12に記載の光走査装置。
- 前記駆動信号の波形は、周波数が互いに異なる複数の正弦波を合成することにより形成された合成波であり、
前記不要振動制御部は、前記共振周波数検出が検出した前記ミラーの振動の周波数に基づいて、前記合成波を構成する各正弦波の成分比を変化させることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の光走査装置。 - 前記共振周波数検出部は、前記角速度算出部が算出した前記角速度と、前記目標角速度算出部が算出した前記目標値とが一致する2つの時刻の時間差に基づいて、前記ミラーの振動の周波数を検出することを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つに記載の光走査装置。
- 前記角速度算出部は、前記角度測定部が測定した前記ミラーの角度の時間差分を前記角速度として算出することを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の光走査装置。
- 前記目標角速度算出部は、前記駆動信号に基づいて、前記目標値を算出することを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1つに記載の光走査装置。
- 前記強制駆動部は、前記圧電素子を複数備え、
前記不要振動制御部は、複数の前記圧電素子それぞれに対する前記駆動信号の最適化を行うことを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1つに記載の光走査装置。
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