JP4316273B2 - 光走査装置及びその光ビーム発射タイミング調整方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを走査する光走査装置に関し、特に、光走査部の動作に同期して発射する光ビームの発射タイミングの精度を向上させた光走査装置及びその光ビーム発射タイミング調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光走査装置には、固定部にトーションバーで揺動可能に軸支された可動部に反射ミラーを形成し、該可動部に敷設した駆動コイルに静磁界を作用してトーションバーの軸方向に平行な可動部の対辺部に発生するローレンツ力により可動部を揺動するようにしたものがある。この場合、上記反射ミラーに対して光ビームを照射すると、光ビームは、反射ミラーで反射され、可動部の揺動に伴って一次元方向に走査する。
【0003】
一般に、駆動信号の周波数と可動部の固有共振周波数とが異なる場合には、駆動信号の波形と可動部の揺動動作とに位相差が生じる。したがって、駆動信号に基づいて光ビームの発射タイミングを設定した場合には、光ビームの可動部における反射方向が目標方向と僅かにずれることになる。
【0004】
このような、不具合を解消するため、駆動コイルに駆動電流として駆動周波数の1/2の周期でパルス駆動電流を供給して駆動すると共に、駆動電流がオフ状態の半周期に可動部が慣性によって自由揺動する際に駆動コイルに発生する誘導起電圧を検出して、そのゼロクロス点から可動部の最大振れ角を検出するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、図10に示すように、可動部1により一次元方向に往復走査する光ビームの走査線上に受光素子2を配置して、可動部1の振れ角を検出するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。この場合、発光素子3が連続して発光照射するものであれば、例えば図11に示すように受光素子3は、可動部1の最大振れ角の前後において、往復の光走査によりそれぞれ一つのパルス信号を出力する。この場合、可動部1が最大に振れた時刻は、上記往復の二つのパルス信号に挟まれた中心時刻に一致する。したがって、可動部1が反対方向に最大に振れる時刻は、上記中心時刻から駆動信号の繰返し周期TのT/2だけ遅れた時刻となる。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−305471号公報
【特許文献2】
特開平09−230278号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の光走査装置においては、例えば前者のような振れ角検出方法によっても、逆起電圧の検出増幅回路等による信号の遅延により駆動信号の波形と可動部の揺動動作には僅かな位相差が発生してしまう場合がある。
【0008】
また、可動部が二軸の回りに揺動する二次元走査の光走査装置において、上述のような逆起電圧により可動部の振れ角を検出しようとした場合には、例えば、一方の軸回りの揺動に基づく逆起電圧の検出信号に他方の軸回りの揺動により発生する逆起電圧が重畳されて出力するため、検出信号のゼロクロス点が必ずしも可動部の最大振れ角に一致しない場合がある。
【0009】
したがって、上記振れ角検出方法により検出した、例えば可動部の最大振れ角の時刻に光ビームを発射しても、光ビームの発射方向は目標方向と異なったものとなる虞がある。
【0010】
また、後者の場合は、発光素子3が連続して発光照射するものであるときに有効であるが、間歇発射する光ビームを用いた例えば測距用の光走査装置においては、光ビームの受光素子2を通過する時刻が発光素子3の発光OFFの時間に一致したときは、受光素子2は光ビームを受光することができない。したがって、この場合、可動部1の振れ角を検出することができず、可動部1の揺動に同期して光ビームを発射させることが困難である。
【0011】
そこで、本発明は上記問題点に着目してなされたもので、光走査部の動作に同期して発射する光ビームの発射タイミングの精度を向上させた光走査装置及びその光ビーム発射タイミング調整方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このために、請求項1の光走査装置の発明は、光ビームを間歇発射可能な発光部と、前記光ビームを反射走査する光走査部と、該光走査部の駆動部に所定の駆動周期の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、前記発光部の光ビームの発射タイミングを前記駆動信号に基づいて制御する発射タイミング制御部と、を備えた光走査装置において、前記発射タイミング制御部は、前記駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備え、前記遅延回路の出力の前記駆動信号に対する遅延時間を前記駆動信号と前記光走査部の動作との間の位相差に一致させるよう調整可能に構成した。
【0013】
このような構成により、駆動信号発生部で所定の駆動周期の駆動信号を発生し、これを駆動部に供給して光走査部を駆動し、一方、駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備えた発射タイミング制御部で遅延回路の出力の上記駆動信号に対する遅延時間を駆動信号と光走査部の動作との間の位相差に一致させることによって発光部の光ビームの発射タイミングを調整する。これにより、光走査部の動作に同期して発射するように光ビームの発射タイミング精度を向上させる。
【0014】
この場合、前記発射タイミング信号生成部が、請求項2のように前記駆動周期の1/2周期間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を、前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して前記駆動周期の1/4周期だけ遅れて生成するように構成するとよい。または、請求項3のように前記駆動周期の1/4周期間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を、前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して前記駆動周期の1/4周期だけ遅れて生成するように構成してもよい。
【0015】
請求項4の構成の場合においては、前記光走査部は、二つの動作軸を有し、個別に備えた前記駆動信号発生部及び駆動部により各動作軸回りにそれぞれ異なる駆動周期で駆動され、個別に備えた前記発射タイミング制御部で制御されて出力する発射タイミング信号に基づいて発光部より発射される光ビームを二次元方向に走査するように構成した。
【0016】
この場合、請求項5のように前記発射タイミング信号は、前記各発射タイミング制御部の出力の論理和により得られるように構成するとよい。
【0017】
請求項6の光ビーム発射タイミング調整方法に係る第1の発明は、光ビームを間歇発射可能な発光部と、前記光ビームを反射走査する光走査部と、該光走査部の駆動部に所定の駆動周期の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、前記発光部の光ビームの発射タイミングを前記駆動信号に基づいて制御する発射タイミング制御部と、を備えた光走査装置の光ビーム発射タイミング調整方法において、前記発射タイミング制御部は、前記駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備え、前記発射タイミング制御部から前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して前記駆動周期の1/4周期遅れて出力するパルス状の発射タイミング信号に基づいて前記発光部から光ビームを前記光走査部に向けて発射し、前記光走査部で反射走査された前記光ビームの照射点が1点となるように、前記遅延回路の出力の前記駆動信号に対する遅延時間を前記駆動信号と前記光走査部の動作との間の位相差に一致させることによって光ビームの発射タイミングを調整するものである。
【0018】
また、請求項7の光ビーム発射タイミング調整方法に係る第2の発明は、光ビームを間歇発射可能な発光部と、前記光ビームを二次元方向に反射走査する二つの動作軸を有する光走査部と、該光走査部の二つの動作軸に対応して個別に設けた駆動部にそれぞれ異なる駆動周期の駆動信号を供給する個別の駆動信号発生部と、前記発光部の光ビームの発射タイミングを前記各駆動信号に基づいて制御する個別の発射タイミング制御部と、を備えた光走査装置の光ビーム発射タイミング調整方法において、前記発射タイミング制御部は、前記駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備え、
前記各発射タイミング制御部から前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して駆動周期の1/4周期遅れて出力するパルス状の発射タイミング信号に基づいて前記発光部から光ビームを前記光走査部に向けて発射し、前記光走査部で反射された前記光ビームの照射点が十字状に並ぶように、前記遅延回路の出力の前記駆動信号に対する遅延時間を前記各駆動信号と前記光走査部の動作との間の位相差に一致させることによって光ビームの発射タイミングを調整するものである。
【0019】
この場合、前記各発射タイミング信号生成部は、請求項8のように前記各駆動周期の1/2周期間隔で発生する前記パルス状の発射タイミング信号を出力するものであるとよい。または、請求項9のように前記各発射タイミング信号生成部は、前記各駆動周期の1/4周期間隔で発生する前記パルス状の発射タイミング信号を出力するものであってもよい。また、請求項10のように前記発射タイミング信号は、前記各発射タイミング制御部の出力の論理和により得られるようにするとよい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1に、本発明に係る光走査装置の第1実施形態のブロック図を示す。
図1において、本第1実施形態の光走査装置は、光走査部としてのスキャナ4と、駆動部5と、駆動信号発生部6と、発射タイミング制御部7と、発光部8と、を備えて構成する。
【0021】
上記スキャナ4は、光ビームを一次元方向に往復走査するものであり、図2に示すように、絶縁基板9の中央部にスキャナ本体が配置されている。また、絶縁基板9の上面縁部には、例えば磁性体である純鉄からなる枠状のヨーク10が設けられている。このヨーク10の互いに対向する2辺の内側には永久磁石11a,11bが設けられている。永久磁石11a,11bはS極とN極とが対面するよう設けられており、一方の永久磁石11a(または11b)から他方の永久磁石11b(または11a)に向かってスキャナ本体を横切る静磁界が生成するようになっている。具体的には、静磁界はスキャナ本体の動作軸の軸方向に直交する向きに生成される。
【0022】
スキャナ本体は、シリコン基板12に、可動部1とトーションバー13a,13bとを異方性エッチングにより一体形成したものである。可動部1は平板状であり、トーションバー13a,13bを動作軸として可動部1が揺動可能となっている。トーションバー13a,13bはシリコンにより形成されているので、振れ角(揺動角)に応じた復元力が働くようになっており、図示された状態(振幅ゼロ)を基準状態として回動動作する。尚、シリコン基板12の厚さに比べ、可動部1の厚さは、該可動部1がトーションバー13a,13b回りに揺動できるよう、薄く形成されている。
【0023】
可動部1の上面中央部には、例えばアルミニウム蒸着により全反射ミラー14が形成されている。また、可動部1の上面には、全反射ミラー14の回りに(平面)コイル15が形成されている。コイル15の両端子はシリコン基板12上に設けられた電極16a,16bにそれぞれ電気的に接続されている。コイル15及び電極16a,16bは、例えば銅薄膜であり、電鋳コイル法等を用いて同時形成されている。こうして、電極16a,16bから駆動電流を供給することにより、コイル15から磁界を発生させることができる。そして、この磁界と永久磁石11a,11bにより生成される静磁界との相互作用により駆動力を得て可動部1が揺動し、全反射ミラー14がレーザ光等を偏向走査するようになっている。
【0024】
また、図1に示す上記駆動部5は、スキャナ4のコイル15に駆動電流を供給するものであり、後述の駆動信号発生部6の駆動信号を入力して、該駆動信号と同じ駆動周波数(繰り返し周期)の駆動電流を生成する。なお、駆動電流の大きさを調整してスキャナ4の可動部1の最大振れ角が調整される。
【0025】
さらに、上記駆動信号発生部6は、一定の繰り返し周期Tの矩形波からなる駆動信号を発生する信号発生器であり、上述のように駆動信号を駆動部5に供給すると共に、光ビームの発射タイミング信号を生成するクロック信号(駆動信号と同一)を後述の発射タイミング制御部7に供給する。なお、上記駆動信号の駆動周波数は、一般に、スキャナ4を高効率駆動するためにスキャナ4の固有共振周波数を含んでその近傍に設定される。
【0026】
さらにまた、上記発射タイミング制御部7は、上記駆動信号を遅延する遅延回路18と、該遅延回路18の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部17と、を備え、遅延回路18の出力の上記駆動信号に対する遅延時間(以下、「遅延出力の遅延時間」という)を駆動信号とスキャナ4の動作との間の位相差に一致させるよう調整可能に構成している。このような構成において、遅延回路18の遅延出力の遅延時間を駆動信号とスキャナ4の動作との間の位相差に一致させて光ビームの発射タイミングを調整するときには、上記発射タイミング信号生成部17で、遅延回路18の遅延出力(遅延したクロック信号)の立ち上がり時刻に対して上記駆動周期の1/4周期遅れて、且つ駆動周期の1/2周期間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を生成させる。
【0027】
そして、上記発光部8は、光ビームを間歇的に発射するものであり、例えば大出力のレーザ発光素子である。この発光部8は、上記発射タイミング信号生成部17の発射タイミング信号を受けて所定のタイミングで光ビームを発射するように構成されている。なお、発光部8は、上記大出力のレーザ発光素子に限定されず、間歇的に光ビームを発射できるように構成されるならば連続発光するレーザ発光素子であっても、LED等他のいかなる発光素子であってもよい。
【0028】
次に、本第1実施形態の光ビーム発射タイミング調整方法を、図1〜図6を参照して説明する。
光走査装置が起動されると、図1に示す駆動信号発生部6で生成される繰り返し周期Tの矩形波状の駆動信号を駆動部5に送る。そして、駆動部5においては、上記周期Tと同じ繰り返し周期の駆動電流を生成し、図2に示す電極16a,16bを介してコイル15に供給する。
【0029】
コイル15に電流が流れると、トーションバー13a,13bの軸方向に平行な可動部1の対辺近傍部のコイル15部分には、永久磁石11a,11bの静磁界と上記駆動電流との相互作用によりローレンツ力が発生し、可動部1は、図3に示すように駆動信号と同じ周期Tで揺動する。
【0030】
このとき、一般にスキャナ4の製造ばらつき等による個体差で可動部1の固有共振周波数と、駆動信号発生部6で生成される駆動信号の駆動周波数と、は一致しない場合が多い。したがって、この場合、図3に示すように駆動信号の立ち上がり時刻と、可動部1の負方向の最大振幅となる時刻と、の間には位相差tが発生する。
【0031】
一方、図1に示すように駆動信号発生部6で生成されたクロック信号(駆動信号)は、光ビームの発射タイミング制御部7に送られる。発射タイミング制御部7においては、クロック信号は、遅延回路18により遅延されて発射タイミング信号生成部17に入力する。
【0032】
ここで、遅延回路18の遅延出力の遅延時間を駆動信号とスキャナ4の動作との間の位相差tに一致させることによって光ビームの発射タイミング信号を調整する場合には、発射タイミング信号生成部17で、上記遅延回路18の遅延出力(遅延したクロック信号)の立ち上がり時刻を基準にして、該時刻からT/4遅れて、且つT/2間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を生成する(図3参照)。
【0033】
このようにして生成した上記発射タイミング信号は、発光部8に送られる。そして、発光部8からは、上記発射タイミング信号に基づいて同タイミングで光ビームが間歇的に発射される。
【0034】
ところで、光ビームの発射タイミングが未調整のためクロック信号(駆動信号)と遅延回路18の出力(遅延したクロック信号)との間の遅延時間が、図3(b)中に太い破線で示すようにt’であり、駆動信号とスキャナ4の動作との間の位相差tに一致していない場合には、遅延回路18の出力を基準に生成される発射タイミング信号は、同図(c)中に太い破線で示すように可動部1の振幅ゼロの位置からずれたタイミングとなる。したがって、上記タイミングで光ビームが発射された場合には、可動部1で反射される光ビームの放射方向は、往復走査で一致せず照射対象物上に図4(a)に示すように二つのビームスポット(照射点)が発生することになる。なお、ここで確認されるビームスポットは残像である。以後、照射対象物上に現れるビームスポットは残像を示す。
【0035】
この場合、照射対象物上の上記二つのビームスポットが1点に重なるように遅延回路18の遅延出力の遅延時間を例えば手動操作により調整する。上記ビームスポットが1点に重なった状態では、遅延回路の出力は、図3(b)中実線で示すようにクロック信号(駆動信号)に対してtだけ遅れており、これは駆動信号と可動部1の揺動周期との位相差tに一致している。このとき、発光部8から発射される光ビームの発射タイミングは、可動部1の振幅がゼロとなった時刻に一致することになる(同図3(c),(d)参照)。これにより調整は終了する。そして、以後上記調整状態で光ビームを発射するならば、光ビームを可動部1の揺動に同期して所定の方向に発射させることができる。
【0036】
図5は、光走査装置の最大走査幅を調整する方法を示す説明図である。
光走査装置の最大走査幅を調整しようとする場合は、図5に示すように、発射タイミング信号生成部17で、上記遅延回路18の遅延出力(遅延したクロック信号)の立ち上がり時刻を基準にして、該時刻からT/4遅れて、且つT/4間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を生成する。そして、この発射タイミング信号に応じて発光部8から光ビームを発射する。このような状況で発射タイミング制御部7が未調整のときは、発光部8から発射される光ビームの発射タイミングは、図5(c)中太い破線で示すように可動部1の振幅ゼロの位置及び最大振幅の位置からずれたタイミングとなる。したがって、このとき照射対象物上には、図6(a)に示すように可動部1で反射された光ビームの四つのビームスポット(照射点)が発生することになる。この場合、中央部の二つのビームスポットは、可動部1の振幅がゼロ近傍で発射された光ビームによるもので、左右の二つのビームスポットは、正負方向の最大振幅近傍部で発射された光ビームによるものである。そして、この最大振幅近傍部で発射された光ビームのビームスポットの位置は、図6(a)中破線の円で示す目標位置よりも内側になる。
【0037】
ここで、図6(a)の中央部の二つのビームスポットが1点に重なるように図1に示す発射タイミング制御部7の遅延回路18の遅延出力の遅延時間を調整する。そして、図6(b)に示すように中央部の二つのビームスポットが1点に重なり合ったとき、調整は終了する。このとき、照射対象物上には三つのビームスポットが現れる。この三つのビームスポットのうち、中央部のビームスポットは、可動部1の振幅ゼロのタイミングで発射された光ビームによるものであり、左右の二つのビームスポットは、可動部1が目標の最大振幅位置に達したタイミングで発射された光ビームによるものである。
【0038】
次に、左右のビームスポットの位置を観察しながら駆動部5における駆動電流を調整して可動部1の最大振幅を調整する。これにより、光走査装置の走査範囲が決定される。
【0039】
このように本第1実施形態によれば、照射対象物上のビームスポットが1点に重なるように遅延回路18の遅延出力の遅延時間を調整するだけで光ビームの発射タイミングを可動部1の揺動に同期させることができ、光ビームの発射タイミング精度を向上することができる。
【0040】
また、駆動周期のT/4周期間隔で光ビームを発射すれば、可動部1の最大振幅を知ることができる。したがって、該光ビームによるビームスポット位置を観察しながら駆動部5の駆動電流を調整して可動部1の振幅を調整すれば、光走査装置の走査範囲を容易に決定することができる。
【0041】
そして、製造ばらつき等によりスキャナ4の固有共振周波数が異なる場合にも、スキャナ4の可動部1の揺動に光ビームの発射タイミングを容易に同期させることができる。
【0042】
次に、本発明に係る光走査装置の第2実施形態を、図7及び図8を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一の要素については同一符号を用いて示し、ここでは、異なる部分について説明する。
【0043】
本第2実施形態の光走査装置は、図7に示すスキャナ25が、二つの動作軸を有して光ビームを二次元方向に反射走査するようにしたものであり、具体的一例は、図8に示すように可動部1を、外側トーションバー19a,19bで揺動可能に軸支された枠状の外側可動部20と、該外側可動部20に上記外側トーションバー19a,19bの軸線に直交する内側トーションバー21a,21bで揺動可能に軸支された内側可動部22と、を備えて構成し、外側トーションバー19a,19b及び内側トーションバー21a,21bの軸方向にはそれぞれ可動部1を間にして互いに反対磁極を対面させて永久磁石23a,23b及び24a,24bを配置し、外側及び内側可動部20,22にはそれぞれ図示省略のコイルを敷設して構成している。
【0044】
また、外側及び内側可動部20,22が、図7に示すようにそれぞれ個別の駆動部5a,5bと、駆動信号発生部6a,6bと、発射タイミング制御部7a,7bと、を備え、各発射タイミング制御部7a,7bの出力をOR回路26で論理和して得た発射タイミング信号に基づいて発光部8を駆動して光ビームを発射するように構成している。
【0045】
次に、本第2実施形態の光ビーム発射タイミング調整方法を、図7〜図9を参照して説明する。
光走査装置が起動されると、可動部1が揺動を開始する。この場合、内側可動部22は、駆動信号発生部6aの駆動信号に基づいて所定の揺動周期T1で図8中X軸回りに揺動する。一方、外側可動部20は、別の駆動信号発生部6bの駆動信号に基づいて所定の揺動周期T2で同図中Y軸回りに揺動する。この場合、内側可動部22に設けた反射ミラー14で反射される光ビームの走査軌跡は、リサージュ波形となる。
【0046】
一方、図7に示すように上記各駆動信号発生部6a,6bで生成されたクロック信号(駆動信号)は、内側可動部22用及び外側可動部20用の各発射タイミング制御部7a,7bに送られる。
【0047】
ここで、遅延回路18の遅延出力の遅延時間をクロック信号(駆動信号)とスキャナ4の動作との間の位相差tに一致させることによって発射タイミング信号を調整する場合には、各発射タイミング制御部7a,7bにおいて、遅延回路18a,18bの各遅延出力(遅延したクロック信号)の立ち上がり時刻を基準にして、それぞれ該時刻からT1/4及びT2/4遅れて、且つそれぞれT1/2及びT2/2間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を生成する。
【0048】
これらの発射タイミング信号は、OR回路26で論理和がとられ、合成された発射タイミング信号を出力する。こうして合成された発射タイミング信号は、発光部8に送られる。そして、発光部8において、上記発射タイミング信号をトリガとして光ビームを間歇的に発射する。
【0049】
ここで、光ビームの走査軌跡がリサージュ波形である場合、光ビームは可動部1の往復動作に対して一般的には同じ軌跡を描かないため、内側可動部22及び外側可動部20の揺動振幅ゼロにおけるビームスポットの位置は、それぞれ2点となる。しかも、走査軌跡は、二次元の平面内をくまなく移動するため、内側可動部22の揺動振幅ゼロに相当する時刻に反射された光ビームのビームスポットは、図9に示すように縦方向に複数の点が整列した状態に表れる。一方、外側可動部20の揺動振幅ゼロに相当する時刻に反射された光ビームのビームスポットは、横方向に整列した状態に表れる。
【0050】
図9(a)は、内側可動部22及び外側可動部20の各揺動振幅ゼロのタイミングで光ビームが発射されるように各発射タイミング制御部7a,7bが調整された状態を示しており、この場合は、光ビームのビームスポットは同図のように十字状に並ぶ。なお、同図中破線は、リサージュ波形の一部を示している。また、同図(b)は、内側可動部22に対してのみ光ビームの発射タイミングが調整されている状態を示しており、この場合、外側可動部20の揺動振幅ゼロ近傍で発射される光ビームのビームスポットは、同図(b)に示すように横方向にずれて2列の直線状となる。さらに、同図(c)は、外側可動部20に対してのみ光ビームの発射タイミングが調整されている状態を示しており、この場合、内側可動部22の揺動振幅ゼロ近傍で発射される光ビームのビームスポットは、同図(c)に示すように縦方向にずれて2列の直線状となる。そして、同図(d)は、外側及び可動部20,22に対する光ビームの発射タイミングが未調整の場合を示しており、この場合、外側及び内側可動部20,22のそれぞれ揺動振幅ゼロ近傍で発射される光ビームのビームスポットは、同図(d)に示すように縦横方向にずれてそれぞれ2列の直線状となる。
【0051】
上述のように、照射対象物上において、図9(b)〜(d)に示すようなビームスポットの残像が確認されたときは、未調整側の発射タイミング制御部7aまたは7bの遅延回路18aまたは18bの遅延時間を調整して、同図(a)に示すように縦横のビームスポットが十字状に並ぶようにする。これにより、各可動部に対する光ビームの発射タイミングの調整が完了する。
【0052】
なお、発射タイミング信号は、各駆動周期T1,T2の1/4周期間隔でパルス状に発生するものであってもよい。
【0053】
このように本第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、照射対象物上のビームスポットを観察しながらビームスポットが縦横方向に連なってそれぞれ一列の直線状に並ぶように遅延回路18a,18bの遅延信号の遅延時間を調整するだけで光ビームの発射タイミングを各可動部の揺動に同期させることができ、光ビームの発射タイミング精度を向上することができる。
【0054】
また、上述のいずれの実施形態においても、照射対象物上の光ビームの中心スポットまたはビームスポット列よりなる十字状のクロス点を照射対象物の中心位置に設定することにより光走査装置の向きを容易に合わせることができる。
【0055】
なお、光走査装置は、一旦、光ビームの発射タイミングが調整された後は、上記各遅延回路の出力を基準として、光ビームを所定の周期で間歇的にまたは連続的に照射させて、例えば測距用等の利用に供される。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光走査装置及び光ビーム発射タイミング調整方法によれば、一次元光走査装置の場合、照射対象物上のビームスポットが1点に重なるように発射タイミングを調整するだけで駆動信号を実質的に光走査部の動作に同期させることができる。したがって、光ビームの発射タイミング精度を向上することができる。
【0057】
また、二次元光走査装置の場合、照射対象物上のビームスポットを観察しながらビームスポットが十字状となるように発射タイミングを調整するだけで駆動信号を実質的に光走査部の動作に同期させることができる。したがって、この場合も光ビームの発射タイミング精度を向上することができる。
【0058】
さらに、製造ばらつき等によりスキャナの固有共振周波数と駆動周波数とが一致しない場合にも、スキャナの可動部の揺動に光ビームの発射タイミングを容易に同期させることができる。
【0059】
さらにまた、照射対象物上の光ビームの中心スポットまたはビームスポット列よりなる十字状のクロス点を照射対象物の中心位置に設定することによって光走査装置の向きを容易に合わせることができる。
【0060】
そして、遅延回路の遅延出力の遅延時間の調整をするだけでよいので、光ビームの発射タイミング調整作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による光走査装置の第1実施形態を示すブロック図である。
【図2】 上記第1実施形態のスキャナの概略構成を示す斜視図である。
【図3】 光ビームの発射タイミング調整方法を説明するタイミングチャートである。
【図4】 図3における未調整及び調整完了時の照射対称物上に現れるビームスポットの状態を示す説明図である。
【図5】 上記第1実施形態におけるスキャナの最大振幅を調整する方法を説明するタイミングチャートである。
【図6】 図5における未調整及び調整完了時の照射対称物上に現れるビームスポットの状態を示す説明図である。
【図7】 本発明による光走査装置の第2実施形態を示すブロック図である。
【図8】 上記第2実施形態のスキャナの概略構成を示す平面図である。
【図9】 第2実施形態において、光ビームの発射タイミングの未調整及び調整完了時の照射対象物上に現れるビームスポットの状態を示す説明図である。
【図10】 従来の光走査装置を示す説明図である。
【図11】 従来の光走査装置で最大振幅を検出する方法を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…可動部
4…スキャナ(光走査部)
5,5a,5b…駆動部
6,6a,6b…駆動信号発生部
7,7a,7b…発射タイミング制御部
8…発光部
13a,13b…トーションバー
17,17a,17b…発射タイミング生成手段
18,18a,18b…遅延回路
19a,19b…外側トーションバー
20…外側可動部
21a,21b…内側トーションバー
22…内側可動部
26…OR回路
Claims (10)
- 光ビームを間歇発射可能な発光部と、前記光ビームを反射走査する光走査部と、該光走査部の駆動部に所定の駆動周期の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、前記発光部の光ビームの発射タイミングを前記駆動信号に基づいて制御する発射タイミング制御部と、を備えた光走査装置において、
前記発射タイミング制御部は、前記駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備え、前記遅延回路の出力の前記駆動信号に対する遅延時間を前記駆動信号と前記光走査部の動作との間の位相差に一致させるよう調整可能に構成したことを特徴とする光走査装置。 - 前記発射タイミング信号生成部は、前記駆動周期の1/2周期間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を、前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して前記駆動周期の1/4周期だけ遅れて生成するように構成としたことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記発射タイミング信号生成部は、前記駆動周期の1/4周期間隔で発生するパルス状の発射タイミング信号を、前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して前記駆動周期の1/4周期だけ遅れて生成するように構成としたことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記光走査部は、二つの動作軸を有し、個別に備えた前記駆動信号発生部及び駆動部により各動作軸回りにそれぞれ異なる駆動周期で駆動され、個別に備えた前記発射タイミング制御部で制御されて出力する発射タイミング信号に基づいて発光部より発射される光ビームを二次元方向に走査するように構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光走査装置。
- 前記発射タイミング信号は、前記各発射タイミング制御部の各出力の論理和により得られるように構成したことを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
- 光ビームを間歇発射可能な発光部と、前記光ビームを反射走査する光走査部と、該光走査部の駆動部に所定の駆動周期の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、前記発光部の光ビームの発射タイミングを前記駆動信号に基づいて制御する発射タイミング制御部と、を備えた光走査装置の光ビーム発射タイミング調整方法において、
前記発射タイミング制御部は、前記駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備え、
前記発射タイミング制御部から前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して前記駆動周期の1/4周期遅れて出力するパルス状の発射タイミング信号に基づいて前記発光部から光ビームを前記光走査部に向けて発射し、
前記光走査部で反射走査された前記光ビームの照射点が1点となるように、前記遅延回路の出力の前記駆動信号に対する遅延時間を前記駆動信号と前記光走査部の動作との間の位相差に一致させることによって光ビームの発射タイミングを調整することを特徴とする光ビーム発射タイミング調整方法。 - 光ビームを間歇発射可能な発光部と、前記光ビームを二次元方向に反射走査する二つの動作軸を有する光走査部と、該光走査部の二つの動作軸に対応して個別に設けた駆動部にそれぞれ異なる駆動周期の駆動信号を供給する個別の駆動信号発生部と、前記発光部の光ビームの発射タイミングを前記各駆動信号に基づいて制御する個別の発射タイミング制御部と、を備えた光走査装置の光ビーム発射タイミング調整方法において、
前記発射タイミング制御部は、前記駆動信号を所定時間だけ遅延させて出力する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づいて光ビームの発射タイミング信号を生成する発射タイミング信号生成部と、を備え、
前記各発射タイミング制御部から前記遅延回路の出力の立ち上がりに対して駆動周期の1/4周期遅れて出力するパルス状の発射タイミング信号に基づいて前記発光部から光ビームを前記光走査部に向けて発射し、
前記光走査部で反射された前記光ビームの照射点が十字状に並ぶように、前記遅延回路の出力の前記駆動信号に対する遅延時間を前記各駆動信号と前記光走査部の動作との間の位相差に一致させることによって光ビームの発射タイミングを調整することを特徴とする光ビーム発射タイミング調整方法。 - 前記各発射タイミング信号生成部は、前記各駆動周期の1/2周期間隔で発生する前記パルス状の発射タイミング信号を出力するものであることを特徴とする請求項6又は7に記載の光ビーム発射タイミング調整方法。
- 前記各発射タイミング信号生成部は、前記各駆動周期の1/4周期間隔で発生する前記パルス状の発射タイミング信号を出力するものであることを特徴とする請求項6又は7に記載の光ビーム発射タイミング調整方法。
- 前記発射タイミング信号は、前記各発射タイミング制御部の各出力の論理和により得られるようにしたことを特徴とする請求項7に記載の光ビーム発射タイミング調整方法。
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