JP5333096B2 - 光スキャナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レ−ザ光をミラー部で反射して偏向走査する光スキャナ装置に係り、特に落下等の衝撃によって破壊されることを抑制することができる光スキャナ装置に関する。

光スキャナ装置は、バーコードリーダ、レーザプリンタ、及びレーザ走査型ディスプレイ等、多くの製品に広く用いられている。
近年においては、例えば特許文献１に開示されているように、小型化や高性能化を目的としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用した光スキャナ装置が提案されている。

特開２０００−２１４４０７号公報

ＭＥＭＳ技術を利用した光スキャナ装置は、一般的にシリコン基板を加工して枠状の支持部，支持部の枠内に配置されたミラー部，及び枠部とミラー部とを連結するトーションバーが形成されている。トーションバーはシリコン基板を薄くかつ細く加工して形成されているため機械的強度が他の構成部よりも小さい。そのため、特にミラー部が駆動した状態ではトーションバーに捩れ応力が生じているため、光スキャナ装置が落下する等によってトーションバーに衝撃が与えられるとトーションバーが破壊してしまう場合がある。

そこで、本発明は、落下等の衝撃によって破壊されることを抑制可能とする光スキャナ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は次の光スキャナ装置を提供する。
１）レーザ光（Ｌ）を発振するレーザ光源（３）と、前記レーザ光を平行なビーム光（Ｌａ）に整形するレンズ（４）と、前記ビーム光を所定の方向に偏向走査する光偏向器（１０）と、前記レーザ光源を駆動するレーザドライバ部（２）と、前記光偏向器を駆動するための駆動信号（Ｄｈ）を前記光偏向器に出力する制御回路部（５）と、前記レーザドライバ部及び前記制御回路部を制御する演算処理回路部（７）と、前記演算処理回路部に加速度検出信号（Ａｃ）を出力する加速度センサ（６）と、を備え、前記演算処理回路部は、前記加速度センサから入力された前記加速度検出信号に基づいて落下状態にあるか否かを判断し、落下状態にあると判断したときに前記制御回路部を制御して前記光偏向器による前記ビーム光の偏向走査を停止させることを特徴とする光スキャナ装置（１）。
２）前記演算処理回路部は、前記加速度センサから入力された前記加速度検出信号に基づいて落下状態にあるか否かを判断し、落下状態にあると判断したときに前記制御回路部に制御信号（Ｃｓ）を出力し、前記制御回路部は、前記制御信号が入力されると前記光偏向器への前記駆動信号の出力を停止するか又は前記光偏向器に前記駆動信号とは逆位相の反転信号（Ｐｉ）を出力することを特徴とする１）記載の光スキャナ装置。
３）前記演算処理回路部は、前記加速度センサから入力された前記加速度検出信号に基づいて落下状態にあるか否かを判断し、落下状態にあると判断したときに前記レーザドライバ部を制御して前記レーザ光源による前記レーザ光の発振を停止させることを特徴とする１）又は２）記載の光スキャナ装置。
４）前記光偏向器は、枠状の支持部（１１）と、前記支持部の枠内に配置され、前記ビーム光を反射するミラー部（１２）と、前記支持部の枠内に前記ミラー部を介して対向配置され、一端が前記支持部にそれぞれ固定された一対の第１のアーム部（１４ａ，１４ｂ）と、前記支持部の枠内に前記ミラー部を介して対向配置されると共に前記第１のアーム部にそれぞれ対向配置され、一端が前記支持部１１にそれぞれ固定された一対の第２のアーム部（１３ａ，１３ｂ）と、前記第１のアーム部の他端側と前記ミラー部とをそれぞれ連接する一対の第１のトーションバー（１６ａ，１６ｂ）と、前記第２のアーム部の他端側と前記ミラー部とをそれぞれ連接する一対の第２のトーションバー（１５ａ，１５ｂ）と、を備え、前記第１のアーム部は、前記光偏向器に前記駆動信号が入力されると前記第１のアーム部の前記一端を支点にして駆動し、前記ミラー部は前記第１のアーム部の駆動によって偏向し、前記第２のアーム部は前記ミラー部の偏向によって駆動すると共に前記駆動信号とは逆位相の検出信号（Ｓｎ）を前記制御回路部及び前記演算処理回路部に出力することを特徴とする１）から３）のいずれかに記載の光スキャナ装置。

本発明の光スキャナ装置によれば、落下等の衝撃によって破壊してしまうことを抑制できるという効果を奏する。

本発明の光スキャナ装置の実施例１を説明するためのブロック図である。 実施例１の光スキャナ装置における光偏向器を説明するための模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は中心線ｙ１２における断面図である。 実施例１の光スキャナ装置における光偏向器と共振制御回路部との関係を示すブロック図である。 実施例１の光スキャナ装置における落下対策を説明するためのブロック図である。 実施例２の光スキャナ装置における落下対策を説明するためのブロック図である。 実施例３の光スキャナ装置における光偏向器と共振制御回路部との関係を示すブロック図である。 実施例３の光スキャナ装置における落下対策を説明するためのブロック図である。 実施例３の光スキャナ装置の落下対策においてミラー部が停止する様子を説明するための側面図である。 実施例４の光スキャナ装置における落下対策を説明するためのブロック図である。 実施例５の光スキャナ装置における落下対策を説明するためのブロック図である。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例１〜５により図１〜図１０を用いて説明する。

＜実施例１＞
本発明の光スキャナ装置の実施例１について図１〜図４を用いて説明する。

［光スキャナ装置の構成］
図１に示すように、光スキャナ装置１は、レーザドライバ２、半導体レーザ光源３、コリメータレンズ４、共振制御回路部５、加速度センサ６、演算処理回路部（ＣＰＵ）７、及び光偏向器１０を有して構成されている。

レーザドライバ２は、半導体レーザ光源３を駆動するための駆動電流を半導体レーザ光源３に供給する。
半導体レーザ光源３はレーザドライバ２から供給される駆動電流によってレーザ光Ｌをコリメータレンズ４に向けて出射する。
コリメータレンズ４は半導体レーザ光源３から出射されたレーザ光Ｌを平行なビーム光Ｌａに整形する。
光偏向器１０は、コリメータレンズ４で整形されたビーム光Ｌａをミラー部１２で反射して偏向走査する。
共振制御回路部５は光偏向器１０のミラー部１２を駆動するためのミラー駆動信号Ｄｈを出力し、光偏向器１０から出力された角度検出信号Ｓｎを入力する。

加速度センサ６は演算処理回路部７に加速度検出信号Ａｃを出力する。
加速度センサ６としては、ｘ方向，ｙ方向，及びｚ方向の３軸タイプのものを用いることが好ましく、さらに小型で高感度の半導体タイプのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサを用いることが好ましい。

演算処理回路部７はマイコン等のプロセッサを有して構成されており、レーザドライバ２にレーザ発光制御信号Ｌｓを出力することによってレーザドライバ２を動作状態にする。
また、演算処理回路部７は、加速度センサ６から入力された加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値以上か未満かを判定し、閾値以上の場合には光スキャナ装置１が落下している状態にあると判断して共振制御回路部５にスイッチ制御信号Ｃｓを出力する。

［光偏向器の構成］
図２に示すように、光偏向器１０は、枠状の支持部１１と、支持部１１の枠内に配置されたミラー部１２と、支持部１１の枠内にミラー部１２を介して対向配置され、一端が支持部１１に固定された一対のアーム部１３ａ，１３ｂと、支持部１１の枠内にミラー部１２を介して対向配置されると共に一対のアーム部１３ａ，１３ｂにそれぞれ対向配置され、一端が支持部１１に固定された一対のアーム部１４ａ，１４ｂと、アーム部１３ａの他端側とミラー部１２とに連接するトーションバー１５ａと、アーム部１３ｂの他端側とミラー部１２とに連接するトーションバー１５ｂと、アーム部１４ａの他端側とミラー部１２とに連接するトーションバー１６ａと、アーム部１４ｂの他端側とミラー部１２とに連接するトーションバー１６ｂと、を有して構成されている。
ミラー部１２、アーム部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ、及びトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、支持部１１よりも厚さが薄くなるように形成されている。

ミラー部１２は、ビーム光Ｌａ（図１参照）を反射する反射面１７を有する。
アーム部１３ａとアーム部１４ａとはミラー部１２の重心Ｏ１２を通る中心線ｙ１２に対して線対称に配置されている。同様に、アーム部１３ｂとアーム部１４ｂとは中心線ｙ１２に対して線対称に配置されている。
トーションバー１５ａとトーションバー１６ａとは中心線ｙ１２に対して線対称に配置されている。同様に、トーションバー１５ｂとトーションバー１６ｂとは中心線ｙ１２に対して線対称に配置されている。

アーム部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂには、各アーム部に対応して圧電素子１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂが形成されている。圧電素子１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂは、下電極、圧電体層、及び上電極が支持部１１上に順次形成された積層構造をそれぞれ有している。

支持部１１には、端子２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが形成されている。
端子２０ａは圧電素子１８ａの一方の電極（例えば上電極）及び圧電素子１８ｂの一方の電極（例えば上電極）にそれぞれ電気的に接続されている。
端子２０ｂは圧電素子１８ａの他方の電極（例えば下電極）及び圧電素子１８ｂの他方の電極（例えば下電極）にそれぞれ電気的に接続されている。
端子２１ａは圧電素子１９ａの一方の電極（例えば上電極）及び圧電素子１９ｂの一方の電極（例えば上電極）にそれぞれ電気的に接続されている。
端子２１ｂは圧電素子１９ａの他方の電極（例えば下電極）及び圧電素子１９ｂの他方の電極（例えば下電極）にそれぞれ電気的に接続されている。

上述した光偏向器１０は、シリコン基板上に絶縁層及びシリコン層が順次積層されたＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハに所定の半導体プロセスを施すことにより形成することができる。
例えば、支持部１１はシリコン基板，絶縁層，及びシリコン層からなり、ミラー部１２、アーム部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ、及びトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂはシリコン層からなる。
反射面１７は、ミラー部１２の表面にアルミニウムや金等の高反射性を有する金属の膜を形成することによって得られる。

［共振制御回路部の構成］
図３に示すように、共振制御回路部５は、増幅器３１、帯域フィルタ３２、位相調整器３３、自動利得制御回路部（以下、ＡＧＣ回路部と称す）３４、駆動アンプ３５、及びスイッチ回路部３６を有して構成されている。
スイッチ回路部３６は、演算処理回路部７（図１参照）からスイッチ制御信号Ｃｓが入力されていないときは閉状態（導通状態）であり、スイッチ制御信号Ｃｓが入力されたときには開状態（絶縁状態）になる。

光偏向器１０において、端子２０ａはスイッチ回路部３６の出力側に電気的に接続されている。端子２１ａは増幅器３１の入力側に電気的に接続されている。端子２０ｂ及び端子２１ｂはそれぞれ接地されている。

［ミラー部の駆動方法］
光偏向器１０のミラー部１２は中心線ｙ１２を回転軸とした共振駆動がなされる。共振駆動時は、一方のアーム部１３ａ，１３ｂと他方のアーム部１４ａ，１４ｂの運動が紙面手前奥方向に互いに１８０度逆位相のモードとなる。即ち、一方のアーム部１３ａ，１３ｂは他方のアーム部１４ａ，１４ｂに対して逆位相となるよう駆動制御される。
位相調整器３３は、入力された角度検出信号Ｓｎとミラー駆動信号Ｄｈとが互いに略１８０度位相反転するように角度検出信号Ｓｎを位相調整し、共振位相信号ＰｒとしてＡＧＣ回路部３４に出力する。
ＡＧＣ回路部３４は、入力された共振位相信号Ｐｒを振幅が一定になるように制御して駆動アンプ３５に出力する。
駆動アンプ３５は、入力された共振位相信号Ｐｒを所定の値に昇圧し、ミラー駆動信号Ｄｈとしてスイッチ回路部３６に出力する。

スイッチ回路部３６に入力されたミラー駆動信号Ｄｈは、スイッチ回路部３６が閉状態のときにはスイッチ回路部３６を通って光偏向器１０の端子２０ａに入力される。これにより、圧電素子１８ａ，１８ｂの上電極と下電極の間にミラー駆動信号Ｄｈに応じた電圧が印加されるので、この電圧に応じて圧電素子１８ａ，１８ｂが振動する。そして、圧電素子１８ａ，１８ｂの振動によってアーム部１３ａ，１３ｂがアーム部１３ａ，１３ｂと支持部１１との接続部をそれぞれ支点にして紙面手前奥方向に駆動する。アーム部１３ａ，１３ｂの駆動によってミラー部１２が中心線ｙ１２を回転軸として紙面左右方向に駆動する。

ミラー部１２の駆動によって他側の圧電素子１９ａ，１９ｂに歪み変形が生じる。この歪みによって圧電素子１９ａ，１９ｂに電圧が発生する。この電圧はミラー部１２の偏向角に応じて変化するため、電圧変化を角度検出信号Ｓｎとして端子２１ａを介して増幅器３１に出力する。
増幅器３１は入力された角度検出信号Ｓｎを所定の値に昇圧して帯域フィルタ３２に出力する。
帯域フィルタ３２はミラー部１２の共振周波数帯域の信号が通過可能であり、入力された角度検出信号Ｓｎをノイズ除去して位相調整器３３に出力する。

上述した閉ループの駆動方法によってミラー部１２の共振周波数で安定的に駆動する。そして、ミラー部の駆動に同期して半導体レーザ光源３から出力されるレーザ光Ｌの出力をレーザドライバで制御しつつ、レーザ光Ｌをコリメータレンズで平行なビーム光Ｌａに整形してミラー部に照射することにより、ビーム光Ｌａを偏向走査することができる。

上述した光スキャナ装置１によれば、一方の圧電素子１８ａ，１８ｂでミラー部１２を駆動し、ミラー部１２の駆動周波数を他方の圧電素子１９ａ，１９ｂで検出して位相調整器３３にフィードバックすることにより、ミラー部１２の共振周波数で安定的に駆動することができる。

［光スキャナ装置における落下対策］
ところで、ミラー部１２が駆動している状態ではトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂにはそれぞれ互いに逆回転方向のねじれ歪みが交互に生じている。トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは他の構成部よりも薄くかつ細い形状を有しているため、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂにねじれ歪みが生じている状態で光スキャナ装置１を落下させてしまうと、従来では落下の衝撃によってトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂが破壊してしまう場合があった。

そこで、光スキャナ装置１における落下対策について図１〜図３と共に図４を用いて説明する。

ミラー部１２を駆動させ、半導体レーザ光源３からコリメータレンズ３を介してビーム光Ｌａをミラー部１２に照射することにより、ビーム光Ｌａの偏向走査を行う（Ｓ０１）。
加速度センサ６から加速度検出信号Ａｃを演算処理回路部７に連続的に出力する（Ｓ０２）。
加速度センサ６から入力された加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値以上か未満かを演算処理回路部７で判定し、閾値以上と判定した場合には光スキャナ装置１が落下している状態であると判断して共振制御回路部５にスイッチ制御信号Ｃｓを出力する（Ｓ０３）。
スイッチ制御信号Ｃｓが共振制御回路部５のスイッチ回路部３６に入力されると、スイッチ回路部３６を閉状態（導通状態）から開状態（絶縁状態）に切り換えて駆動アンプ３５から出力されるミラー駆動信号Ｄｈの光偏向器１０への供給を停止する（Ｓ０４）。
上述したＳ０１からＳ０４までのステップを光スキャナ装置１の落下途中に行うことにより、光スキャナ装置１が地面や床等に落下した際に生じる衝撃がトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに与えられるときにはミラー部１２は停止した状態にあるため、即ちトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂはねじれ歪みが生じていない状態にあるため、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの破壊を防止することができる。

＜実施例２＞
本発明の光スキャナ装置の実施例２について図１〜図３と共に図５を用いて説明する。
実施例２は実施例１に対して光スキャナ装置が落下したときの手順が異なり、それ以外の構成及び手順は実施例１と同じなので、光スキャナ装置における落下対策について詳細に説明する。なお、実施例１と同じ構成部については説明をわかりやすくするために同じ符号を付す。

［光スキャナ装置における落下対策］（図１〜図３及び図５参照）
ミラー部１２を駆動させ、半導体レーザ光源３からコリメータレンズ３を介してビーム光Ｌａをミラー部１２に照射することにより、ビーム光Ｌａの偏向走査を行う（Ｓ１１）。
加速度センサ６から加速度検出信号Ａｃを演算処理回路部７に連続的に出力する（Ｓ１２）。
加速度センサ６から入力された加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値以上か未満かを演算処理回路部７で判定し、閾値以上と判定した場合には光スキャナ装置１が落下している状態であると判断して共振制御回路部５にスイッチ制御信号Ｃｓを出力すると共にレーザドライバ２へのレーザ発光制御信号Ｌｓの出力を止めて又はレーザ発光制御信号Ｌｓを制御してレーザドライバ２を停止する（Ｓ１３）。
スイッチ制御信号Ｃｓが共振制御回路部５のスイッチ回路部３６に入力されると、スイッチ回路部３６が閉状態（導通状態）から開状態（絶縁状態）に切り換わり駆動アンプ３５から出力されるミラー駆動信号Ｄｈの光偏向器１０への供給が停止する（Ｓ１４）。
また、レーザドライバ２が停止すると半導体レーザ光源３のレーザ光Ｌの出射が停止する（Ｓ１５）。
上述したステップを光スキャナ装置１の落下途中で行うことにより、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの破壊を防止できると共に、光スキャナ装置１が地面や床等に落下した際にレーザ光Ｌ（ビーム光Ｌａ）が近くにいる人の目に入射してしまうことを防止できる。目にレーザ光が入射されるとレーザ被爆して網膜に損傷を与える場合がある。

＜実施例３＞
本発明の光スキャナ装置の実施例３について図１及び図２と共に図６〜図８を用いて説明する。
実施例３は実施例１に対して、光スキャナ装置の落下途中でのミラー部の駆動をより短時間で停止させることを目的とするものである。
実施例３は実施例１に対して光スキャナ装置における共振制御回路部の構成、及び光スキャナ装置が落下したときの手順が異なり、それ以外の構成及び手順は実施例１と同じなので、共振制御回路部の構成及び光スキャナ装置の落下対策について詳細に説明する。なお、実施例１と同じ構成部については説明をわかりやすくするために同じ符号を付す。

［共振制御回路部の構成］（図１，図２及び図６参照）
図６に示すように、共振制御回路部４０は、増幅器３１、帯域フィルタ３２、位相調整器４３、スイッチ回路部４６、自動利得制御回路部（以下、ＡＧＣ回路部と称す）３４、及び駆動アンプ３５を有して構成されている。
スイッチ回路部４６は、３つの端子Ａ４６，Ｂ４６，Ｃ４６を有している。演算処理回路部７（図１参照）からスイッチ制御信号Ｃｓがスイッチ回路部４６に入力されていないときには端子Ｂ４６と端子Ｃ４６とが閉状態（導通状態）でかつ端子Ａ４６と端子Ｃ４６とが開状態（絶縁状態）である。そして、演算処理回路部７からスイッチ制御信号Ｃｓがスイッチ回路部４６に入力されると端子Ｂ４６と端子Ｃ４６とが開状態（絶縁状態）、端子Ａ４６と端子Ｃ４６とが閉状態（導通状態）に切り替わる。

光偏向器１０において、端子２０ａは駆動アンプ３５の出力側に電気的に接続されている。端子２１ａは増幅器３１の入力側に電気的に接続されている。端子２０ｂ及び端子２１ｂはそれぞれ接地されている。

スイッチ回路部４６の端子Ｂ４６には位相調整器４３から共振位相信号Ｐｒが入力される。
スイッチ回路部４４の端子Ａ４６には位相調整器４３から共振位相信号Ｐｒとは逆位相の位相反転信号Ｐｉが入力される。

ここで、共振位相信号Ｐｒと位相反転信号Ｐｉとの関係について説明する。
ミラー駆動信号Ｄｈによって圧電素子１８ａ，１８ｂが圧電振動することにより、アーム部１３ａ，１３ｂはアーム部１３ａ，１３ｂと支持部１１との接続部をそれぞれ支点にして紙面手前方向及び紙面奥方向に交互に駆動する。
一方、アーム部１３ａ，１３ｂに対向配置されたアーム部１４ａ，１４ｂは紙面奥方向及び紙面手前方向にアーム部１３ａ，１３ｂとは逆向きに交互に駆動するため、端子２１ａから出力される角度検出信号Ｓｎはミラー駆動信号Ｄｈに対して略１８０度位相反転した逆位相の信号となる。即ち、共振駆動時は、角度検出信号Sｎを位相調整器４３で逆位相にした共振位相信号Ｐｒを増幅することによりミラー駆動信号Ｄｈを生成している。一方、位相反転信号Ｐｉは共振位相信号Ｐｒをさらに逆位相としたものであり、結果的に角度検出信号Ｓｎと略同相の関係となる。

［光スキャナ装置における落下対策］（図１，図２，及び図６〜図７参照）
ミラー部１２を駆動させ、半導体レーザ光源３（図１参照）からコリメータレンズ３を介してビーム光Ｌａをミラー部１２に照射することにより、ビーム光Ｌａの偏向走査を行う（Ｓ２１）。
加速度センサ６から加速度検出信号Ａｃを演算処理回路部７に連続的に出力する（Ｓ２２）。
加速度センサ６から入力された加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値以上か未満かを演算処理回路部７で判定し、閾値以上と判定した場合には光スキャナ装置１が落下している状態であると判断して共振制御回路部４０にスイッチ制御信号Ｃｓを出力する（Ｓ２３）。
スイッチ制御信号Ｃｓが共振制御回路部４０のスイッチ回路部４６に入力されると、スイッチ回路部４６では端子Ｂ４６と端子Ｃ４６とが閉状態（導通状態）から開状態（絶縁状態）に、端子Ａ４６と端子Ｃ４６とが開状態から閉状態に切り替わる。これにより、駆動アンプ３５からは位相反転信号Ｐｉが増幅された信号であるミラー駆動信号Ｄｈが光偏向器１０の端子２０ａに供給される（Ｓ２４）。

ここで、位相反転信号Ｐｉが増幅された信号であるミラー駆動信号Ｄｈが光偏向器１０の端子２０ａに供給されたときのミラー部の状態について図８を用いて説明する。

実施例１では光スキャナ装置１が落下している状態であると判断するとミラー駆動信号Ｄｈの光偏向器１０への供給を停止する手順とした。
ところで、ミラー部１２は慣性モーメントが作用しているため、ミラー駆動信号Ｄｈの光偏向器１０への供給を停止した瞬間にミラー部１２が停止するものではない。そのため、例えば低い位置から光スキャナ装置１が落下した場合、ミラー部１２が完全に停止する前にトーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに落下の衝撃が与えられてしまう虞がある。

そこで、実施例３では光スキャナ装置１の落下が検知されると位相反転信号Ｐｉが増幅された信号であるミラー駆動信号Ｄｈを光偏向器１０に供給する。
前述したように、位相反転信号Ｐｉは共振駆動時の共振位相信号Ｐｒに対して略１８０度位相反転した逆位相の信号であり、アーム部１４ａ，１４ｂ（圧電素子１９ａ，１９ｂ）から出力される角度検出信号Ｓｎと同位相の信号である。

そのため、図８（ａ）に示すように、通常の動作状態、即ちアーム部１３ａ，１３ｂ（圧電素子１８ａ，１８ｂ）に共振位相信号Ｐｒが供給されている状態では、一方のアーム部１３ａ，１３ｂと他方のアーム部１４ａ，１４ｂとは紙面上方向及び紙面下方向に互いに逆向きに駆動している。
これに対して、光スキャナ装置１の落下が検知されると、即ちアーム部１３ａ，１３ｂ（圧電素子１８ａ，１８ｂ）に共振位相信号Ｐｒに替えて共振位相信号Ｐｒと逆位相（角度検出信号Ｓｎと同相）の位相反転信号Ｐｉが供給されるので、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一方のアーム部１３ａ，１３ｂと他方のアーム部１４ａ，１４ｂとが同じ向きになるのでミラー部１２の慣性モーメントを打ち消すことができる。
上述した上下振動は、ミラー部１２固有の振動モードのひとつであるが、例えば回転モードの共振周波数が４０ｋＨｚのとき上下モードの共振周波数が２５ｋＨｚというように異なる周波数であることを利用して、例えば帯域フィルタ３２を回転モードの共振周波数４０ｋＨｚ±５ｋＨｚ程度のバンドパスフィルタとすることにより上下モードの共振発生を抑えることができる。
これにより、光スキャナ装置１の落下が検知されてからミラー部１２が完全に停止するまでの時間を実施例１よりも短くすることができる。
従って、例えば低い位置から光スキャナ装置１が落下した場合においても、ミラー部１２を完全に停止することができるので、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの破壊を防止することができる。

＜実施例４＞
本発明の光スキャナ装置の実施例４について図１，図２，図６及び図８と共に図９を用いて説明する。
実施例４は実施例３に対して光スキャナ装置が落下したときの手順が異なり、それ以外の構成及び手順は実施例３と同じなので、光スキャナ装置における落下対策について詳細に説明する。なお、実施例３と同じ構成部については説明をわかりやすくするために同じ符号を付す。

［光スキャナ装置における落下対策］
ミラー部１２を駆動させ、半導体レーザ光源３からコリメータレンズ３を介してビーム光Ｌａをミラー部１２に照射することにより、ビーム光Ｌａの偏向走査を行う（Ｓ３１）。
加速度センサ６から加速度検出信号Ａｃを演算処理回路部７に連続的に出力する（Ｓ３２）。
加速度センサ６から入力された加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値以上か未満かを演算処理回路部７で判定し、閾値以上と判定した場合には光スキャナ装置１が落下している状態であると判断して共振制御回路部４０にスイッチ制御信号Ｃｓを出力すると共にレーザドライバ２へのレーザ発光制御信号Ｌｓの出力を止めて又はレーザ発光制御信号Ｌｓを切り換えてレーザドライバ２を停止する（Ｓ３３）。
スイッチ制御信号Ｃｓが共振制御回路部４０のスイッチ回路部４６に入力されると、スイッチ回路部４６では端子Ｂ４６と端子Ｃ４６とが閉状態（導通状態）から開状態（絶縁状態）に、端子Ａ４６と端子Ｃ４６とが開状態から閉状態に切り替わる。これにより、駆動アンプ３５からは位相反転信号Ｐｉが増幅された信号であるミラー駆動信号Ｄｈが光偏向器１０の端子２０ａに供給され、ミラー部１２が停止する（Ｓ３４）。
また、レーザドライバ２が停止すると半導体レーザ光源３のレーザ光Ｌの出射が停止する（Ｓ３５）。
上述したステップを光スキャナ装置１の落下途中に行うことにより、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの破壊を防止できると共に、光スキャナ装置１が地面や床等に落下した際にレーザ光Ｌ（ビーム光Ｌａ）が近くにいる人の目に入射してしまうことを防止できる。目にレーザ光が入射されるとレーザ被爆して網膜に損傷を与える場合がある。

＜実施例５＞
本発明の光スキャナ装置の実施例５について図１〜図３及び図６と共に図１０を用いて説明する。
実施例５は実施例１〜４に対して、光スキャナ装置が落下した後に自動復帰させることを目的とするものである。

加速度センサ６から加速度検出信号Ａｃを演算処理回路部７に連続的に出力する（Ｓ４１）。
加速度センサ６から入力された加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値以上か未満かを演算処理回路部７で判定し、閾値以上と判定した場合には光スキャナ装置１が落下している状態であると判断してＳ４１に戻る。また、加速度検出信号Ａｃが予め設定されている閾値未満と判定した場合には、光スキャナ装置１が静止状態であると判断して、共振制御回路部５（４０）からのスイッチ制御信号Ｃｓの出力を停止又は制御する（Ｓ４２）。
これにより、図３（実施例１及び２）ではスイッチ回路部３６が開状態（絶縁状態）から閉状態（導通状態）に切り換わり、図６（実施例３及び４）ではスイッチ回路部４６において端子Ａ４６と端子Ｃ４６とが閉状態（導通状態）から開状態（絶縁状態）に、端子Ｂ４６と端子Ｃ４６とが開状態（絶縁状態）から閉状態（導通状態）に切り替わり、スイッチ回路部３６（４６）からミラー部１２にミラー駆動信号Ｄｈが入力される（Ｓ４３）。

スイッチ回路部３６（４６）からミラー部１２にミラー駆動信号Ｄｈが入力されると、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ等、光スキャナ装置１に落下による破損がない場合はミラー部１２が駆動して光偏向器１０から増幅器３１に角度検出信号Ｓｎが出力される。一方、トーションバー１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ等、光スキャナ装置１に落下による破損が生じた場合はミラー部１２が駆動しないので光偏向器１０から増幅器３１に角度検出信号Ｓｎが出力されない。
そこで、位相調整器３３への角度検出信号Ｓｎの入力の有無、又は入力された角度検出信号Ｓｎとミラー駆動信号Ｄｈとが互いに略１８０度位相反転するように位相調整することが可能か否かから、ミラー部が正常に動作しているか否かを判断する（Ｓ４４）。

位相調整器３３に角度検出信号Ｓｎが入力されない場合、及び位相調整器３３に入力された角度検出信号Ｓｎとミラー駆動信号Ｄｈとが互いに略１８０度位相反転するように位相調整することができない場合は、光スキャナ装置１の異常と判断してスイッチ回路部３６（４６）からミラー部１２へのミラー駆動信号Ｄｈの出力を停止してミラー部１２の駆動を停止する（Ｓ４５）。

一方、位相調整器３３に角度検出信号Ｓｎが入力され、かつ位相調整器３３に入力された角度検出信号Ｓｎとミラー駆動信号Ｄｈとが互いに略１８０度位相反転するように位相調整ができる場合は、光スキャナ装置１が正常な状態にあると判断してミラー駆動信号Ｄｈを継続して出力し、ミラー部１２を駆動させる（Ｓ４６）。

また、実施例２及び４においては、上記Ｓ４５と同様に、位相調整器３３に角度検出信号Ｓｎが入力されない場合、及び位相調整器３３に入力された角度検出信号Ｓｎとミラー駆動信号Ｄｈとが互いに略１８０度位相反転するように位相調整することができない場合は、光スキャナ装置１の異常と判断して演算処理回路部７からレーザドライバ２へレーザ発光制御信号Ｌｓを出力しない。即ち、半導体レーザ光源３のレーザ発振を行わない（Ｓ４７）。

一方、上記Ｓ４６と同様に、位相調整器３３に角度検出信号Ｓｎが入力され、かつ位相調整器３３に入力された角度検出信号Ｓｎとミラー駆動信号Ｄｈとが互いに略１８０度位相反転するように位相調整ができる場合は、光スキャナ装置１が正常な状態にあると判断して演算処理回路部７からレーザドライバ２へレーザ発光制御信号Ｌｓを出力し、半導体レーザ光源３からレーザ光Ｌを出射する（Ｓ４８）。

上述した手順によれば、光スキャナ装置が落下した後に光スキャナ装置の動作状態を確認してから自動復帰させることが可能になる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に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変形例としてもよいのは言うまでもない。

１＿光スキャナ装置、 ２＿レーザドライバ、 ３＿半導体レーザ光源、 ４＿コリメータレンズ、 ５＿共振制御回路部、 ６＿加速度センサ、 ７＿演算処理回路部（ＣＰＵ）、 １０＿光偏向器、 １１＿支持部、 １２＿ミラー部、 １３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ＿アーム部、 １５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ＿トーションバー、 １７＿反射面、 １８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ＿圧電素子、 ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ＿端子、 ３１＿増幅器、 ３２＿帯域フィルタ、 ３３＿位相調整器、 ３４＿自動利得制御（ＡＧＣ）回路部、 ３５＿駆動アンプ、 ３６＿スイッチ回路部、 Ｌ＿レーザ光、 Ｌａ＿ビーム光、 Ｄｈ＿ミラー駆動信号、 Ｓｎ＿角度検出信号、 Ａｃ＿加速度検出信号、 Ｌｓ＿レーザ発光制御信号、 Ｃｓ＿スイッチ制御信号、 Ｏ１２＿重心、 ｙ１２＿中心線

Claims (4)

1. レーザ光を発振するレーザ光源と、
   前記レーザ光を平行なビーム光に整形するレンズと、
   前記ビーム光を所定の方向に偏向走査する光偏向器と、
   前記レーザ光源を駆動するレーザドライバ部と、
   前記光偏向器を駆動するための駆動信号を前記光偏向器に出力する制御回路部と、
   前記レーザドライバ部及び前記制御回路部を制御する演算処理回路部と、
   前記演算処理回路部に加速度検出信号を出力する加速度センサと、
   を備え、
   前記演算処理回路部は、前記加速度センサから入力された前記加速度検出信号に基づいて落下状態にあるか否かを判断し、落下状態にあると判断したときに前記制御回路部を制御して前記光偏向器による前記ビーム光の偏向走査を停止させることを特徴とする光スキャナ装置。
2. 前記演算処理回路部は、前記加速度センサから入力された前記加速度検出信号に基づいて落下状態にあるか否かを判断し、落下状態にあると判断したときに前記制御回路部に制御信号を出力し、
   前記制御回路部は、前記制御信号が入力されると前記光偏向器への前記駆動信号の出力を停止するか又は前記光偏向器に前記駆動信号とは逆位相の反転信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光スキャナ装置。
3. 前記演算処理回路部は、前記加速度センサから入力された前記加速度検出信号に基づいて落下状態にあるか否かを判断し、落下状態にあると判断したときに前記レーザドライバ部を制御して前記レーザ光源による前記レーザ光の発振を停止させることを特徴とする請求項１又は２記載の光スキャナ装置。
4. 前記光偏向器は、
   枠状の支持部と、
   前記支持部の枠内に配置され、前記ビーム光を反射するミラー部と、
   前記支持部の枠内に前記ミラー部を介して対向配置され、一端が前記支持部にそれぞれ固定された一対の第１のアーム部と、
   前記支持部の枠内に前記ミラー部を介して対向配置されると共に前記第１のアーム部にそれぞれ対向配置され、一端が前記支持部１１にそれぞれ固定された一対の第２のアーム部と、
   前記第１のアーム部の他端側と前記ミラー部とをそれぞれ連接する一対の第１のトーションバーと、
   前記第２のアーム部の他端側と前記ミラー部とをそれぞれ連接する一対の第２のトーションバーと、
   を備え、
   前記第１のアーム部は、前記光偏向器に前記駆動信号が入力されると前記第１のアーム部の前記一端を支点にして駆動し、
   前記ミラー部は前記第１のアーム部の駆動に応じて偏向し、
   前記第２のアーム部は前記ミラー部の偏向に応じて駆動すると共に前記駆動信号とは逆位相の検出信号を前記制御回路部及び前記演算処理回路部に出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光スキャナ装置。

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