JP6098349B2 - 発振装置、走査型スキャナ装置、情報端末、移相量調整装置、及び移相量調整方法 - Google Patents

発振装置、走査型スキャナ装置、情報端末、移相量調整装置、及び移相量調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、振動体を自励発振させる発振装置、当該発振装置を備えるレーザプロジェクタ又はレーザレンジファインダ等の走査型スキャナ装置、及び当該発振装置を備える情報端末に関する。また本発明は、当該発振装置の移相部での移相量を調整する移相量調整装置及び移相量調整方法に関する。
振動体の機械的な共振周波数に合わせ込んだ周波数の駆動信号を振動体に供給して振動体を自励発振させる発振装置が従来から存在する（例えば特許文献１〜特許文献３参照）。
上記の発振装置では、一巡ループにおける位相シフト量を０°あるいは３６０°の整数倍にすることで駆動信号を振動体に正帰還して振動体を自励発振させている。また、上記の発振装置では、振動体の振幅が一定になるように、自動ゲイン制御も行っている。
上記の発振装置は、振動体を共振振動させるので、低駆動電力で振動体を大きく振動させることができるという利点を有している。
特開２００８−１２４１９２号公報（段落０１９０） 特開２００５−３５１８２０号公報（段落００１０乃至００１１） 特開２０１０−０６６００８号公報（段落０００９）
しかしながら、振動体の個体ばらつきや発振装置周辺の環境変化（例えば温度変化）などにより、伝達特性が設計値からずれてしまい、その結果、一巡ループにおける位相シフト量が０°からずれてしまうことがある。
一巡ループにおける位相シフト量が０°から多少（±１５°程度）ずれても、自励発振は可能であるが、ずれがないときに比べて駆動信号の振幅を大きくしなければ振動体の振幅を一定に保つことができない。すなわち、駆動電力が増大し駆動効率が悪化するという課題がある。また、一巡ループにおける位相シフト量の０°からのずれが大きすぎると、自励発振が成立しなくなるという問題も生じる。
本発明は、上記の状況に鑑み、駆動効率が高い発振装置、当該発振装置を備えるレーザプロジェクタ又はレーザレンジファインダ等の走査型スキャナ装置、及び当該発振装置を備える情報端末を提供することを目的とする。
また本発明は、上記の状況に鑑み、発振装置の移相部での移相量を最適調整して発振装置の駆動効率を高くする移相量調整装置及び移相量調整方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る発振装置は、振動体と、前記振動体の振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、前記振動検出信号に応じた駆動信号を生成して前記振動体に出力する駆動部と、を備え、前記駆動部は、前記駆動信号を前記振動体に正帰還するための移相を行う移相部を有し、前記移相部は、周期信号を出力する外乱発生部と、前記周期信号に基づいて移相量を変動させる変動部と、前記駆動信号の振幅を検出して駆動振幅信号を出力する駆動振幅検出部と、前記周期信号に基づいて前記駆動振幅信号をプロダクト検波（乗積検波）した検波信号を出力するプロダクト検波部と、前記検波信号に基づいて前記移相量を調整する調整部と、を有する構成（第１の構成）としている。
このような構成によると、振動体、振動検出部、及び駆動部で構成される一巡ループにおける位相シフト量の０°あるいは３６０°の整数倍からのずれを、移相量の調整によって小さくし、駆動信号の振幅を最小化することができるので、駆動効率を高くすることができる。
上記第１の構成の発振装置において、前記周期信号の周波数は、前記振動体、前記振動検出部、及び前記駆動部で構成される一巡伝達関数のゲイン交点以下の周波数である構成（第２の構成）とすることが好ましい。
このような構成によると、周期信号に基づく移相量の変動に追従して駆動信号の振幅が変化するので、移相量の調整を正確に行うことができる。
上記第１又は第２の構成の発振装置において、前記変動部は、前記変動部が第１の値を基準に前記移相量を変動させたときの前記検波信号の極性及び振幅に応じて、前記第１の値から第２の値を決定し、前記第２の値を基準に前記移相量を変動させる構成（第３の構成）とすることが好ましい。
このような構成によると、第２の値で移相量の最適値近傍に近づけることが可能となるので、移相量の調整を短時間で行うことができる。
上記第１〜第３のいずれかの構成の発振装置において、前記プロダクト検波部は、前記周期信号と前記駆動信号との乗算値を時間に関して積分した信号を前記検波信号として出力する構成（第４の構成）、又は、前記プロダクト検波部は、前記周期信号と前記駆動信号との乗算値を前記周期信号の半周期毎に前記周期信号が極値になるタイミングでサンプリングした信号を前記検波信号として出力する構成（第５の構成）とすることが好ましい。
前者の構成において、プロダクト検波部はアナログ乗算器を用いて、前記周期信号と前記駆動信号とを乗算することにより構成することができる。そして、前記検波信号に含まれる前記周期信号のリップル成分を除去するため、好ましくは前記周期信号の１０分の１以下のカットオフ周波数を持つローパスフィルタで平滑化することで安定した検波信号を生成することができる。また、ローパスフィルタによる検出遅れが問題になる場合には、ローパスフィルタはなしで、前記検波信号を周期信号ｆ（ｔ）の周期の整数倍の区間だけ取り込りこんで積算（積分）する方法でも構わない。
後者の構成において、プロダクト検波部は前記周期信号の正の最大値及び負の最大値のタイミングで前記駆動信号をサンプリングし、正の最大値でサンプリングした値と負の最大値でサンプリングした値を極性反転した値を積算することで検波信号を生成することができる。この方法によれば、少ないサンプリング数でデジタル処理することが可能である。
上記目的を達成するために本発明に係るレーザプロジェクタ又はレーザレンジファインダ等の走査型スキャナ装置は、上記第１〜第５のいずれかの構成の発振装置と、レーザ光源と、を備え、前記発振装置が備える振動体がＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、前記レーザ光源から出力される光を前記ＭＥＭＳミラーで反射させて投影画像を生成する構成としている。
上記目的を達成するために本発明に係る情報端末は、上記第１〜第５のいずれかの構成の発振装置を有する振動ジャイロを備える構成としている。
上記目的を達成するために本発明に係る移相量調整装置は、振動体と、前記振動体の振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、前記振動検出信号に応じた駆動信号を生成して前記振動体に出力する駆動部と、を備え、前記駆動部が、前記駆動信号を前記振動体に正帰還するための移相を行う移相部を有する発振装置の前記移相部での移相量を調整する移相量調整装置であって、周期信号を出力する外乱発生部と、前記周期信号に基づいて移相量を変動させる変動部と、前記駆動信号の振幅を検出して駆動振幅信号を出力する駆動振幅検出部と、前記周期信号に基づいて前記駆動振幅信号をプロダクト検波した検波信号を出力するプロダクト検波部と、前記検波信号に基づいて前記移相量を調整する調整部と、を備える構成としている。
上記目的を達成するために本発明に係る移相量調整方法は、振動体と、前記振動体の振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、前記振動検出信号に応じた駆動信号を生成して前記振動体に出力する駆動部と、を備え、前記駆動部が、前記駆動信号を前記振動体に正帰還するための移相を行う移相部を有する発振装置の前記移相部での移相量を調整する移相量調整方法であって、周期信号を出力するステップと、前記周期信号に基づいて移相量を変動させるステップと、前記駆動信号の振幅を検出して駆動振幅信号を出力するステップと、前記周期信号に基づいて前記駆動振幅信号をプロダクト検波した検波信号を出力するステップと、前記検波信号に基づいて前記移相量を調整するステップと、を備える構成としている。
本発明によれば、振動体、振動検出部、及び駆動部で構成される一巡ループにおける位相シフト量の０°あるいは３６０°の整数倍からのずれを、移相量の調整によって小さくし、駆動信号の振幅を最小化することができるので、発振装置の駆動効率を高くすることができる。
本発明の第１実施形態に係る発振装置の基本構成を示すブロック図。 一巡ループの構成を示す図。 移相量と駆動信号の振幅、駆動電力、駆動効率との関係を示す図。 本発明の第１実施形態に係る移相部の構成を示す図。 移相量を変動させたときの駆動振幅信号の変化を示す図。 移相量の調整動作を示すフロー図。 本発明の第１実施形態に係る検波信号を示す図。 移相量と検波信号との関係を示す図。 本発明の第２実施形態に係る検波信号を示す図。 本発明の第３実施形態に係る移相部の構成を示す図。 本発明の第４実施形態に係るレーザプロジェクタの基本構成を示すブロック図。 本発明の第５実施形態に係る情報端末の基本構成を示すブロック図である。
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、後述する実施形態はあくまで例示であり、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。各実施形態は矛盾のない限り、適宜組み合わせて実施することができ、また、各実施形態で説明する例示や変形例は矛盾のない限り、他の実施形態にも適用することができる。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る発振装置の基本構成を示すブロック図である。本実施形態に係る発振装置は、振動体１００と、振動体１００の振動を検出して振動検出信号Ｓ１を出力する振動検出部１と、振動検出信号Ｓ１に応じた駆動信号Ｓ４を生成して振動体１００に出力する駆動部２００とを備えている。
振動体１００の構成としては、例えば、電圧信号である駆動信号Ｓ４が印加される圧電素子と、その圧電素子の変形に伴って振動する振動子とを有する構成を挙げることができる。あるいは、電流信号である駆動信号Ｓ４が印加される電磁石と、その電磁石の磁力変化に伴って振動する振動子とを有する構成などを挙げることができる。
振動検出部１の構成としては、例えば、振動体１００の振動子の振動に伴って静電容量が変化する容量部を備え、その容量部の電圧を振動検出信号Ｓ１として出力する構成、あるいは振動体１００の振動子の振動に伴って圧力がかかる圧電素子を備え、その圧電素子において発生する電圧を振動検出信号Ｓ１として出力する構成を挙げることができる。
駆動部２００は、振動振幅検出部２と、移相部３と、可変アンプ部４と、を備えている。振動振幅検出部２は、振動検出信号Ｓ１の振幅を検出して振動振幅検出信号Ｓ２を出力する。移相部３は、振動検出信号Ｓ１の位相を所定の移相量だけ移相させた移相信号Ｓ３を生成する。可変アンプ部４は、振動検出信号Ｓ１の振幅が一定になるように、振動振幅検出信号Ｓ２に応じたゲインを移相信号Ｓ３に与えて駆動信号Ｓ４を生成し、駆動信号Ｓ４を振動体１００に出力して振動体１００の振れ角が所定角を維持するように共振振動させる。なお、移相部３と可変アンプ部４との配置を入れ替えても構わない。
上記構成の本実施形態に係る発振装置においては、図２に示すように、振動体１００、振動検出部１、移相部３、及び可変アンプ部４によって一巡ループが構成される。振動体１００、振動検出部１、移相部３、及び可変アンプ部４はそれぞれが伝達関数を持つ。ここで、振動体１００の伝達関数による位相シフト量をφ１、振動検出部１の伝達関数による位相シフト量をφ２、移相部３の伝達関数による位相シフト量をφ３、可変アンプ部４の伝達関数による位相シフト量をφ４とする。駆動信号Ｓ４を振動体１００に正帰還して振動体１００を自励発振させるために、本実施形態では一巡ループにおける位相シフト量φtotal=φ１＋φ２＋φ３＋φ４が３６０°の整数倍すなわち０°になるように移相部３での所定移相量を設定している。
なお、図２に示す一巡ループのままでは移相部３での所定移相量が大きくなる場合等には、図２に示す一巡ループ内に位相反転器を追加し、すなわち本実施形態に係る発振装置に位相反転器を追加し、φ１＋φ２＋φ３＋φ４が３６０°の整数倍と１８０°との加算値になるように移相部３での所定移相量を設定し、一巡ループにおける位相シフト量φtotalが３６０°の整数倍すなわち０°にしてもよい。この方法は、移相部３の移相量が大きくなったとき、移相量の調整精度が低下する場合において有効である。
しかしながら、振動体の個体ばらつきや発振装置周辺の環境変化（例えば温度変化）などにより、各伝達関数の伝達特性（位相シフト量）が設計値からずれてしまい、その結果、一巡ループにおける位相シフト量が０°からずれてしまうことがある。
一巡ループにおける位相シフト量が０°から多少（±１５°程度）ずれても、自励発振は可能であるが、ずれがないときに比べて駆動信号Ｓ４の振幅を大きくしなければ振動体１００の振幅を一定に保つことができない。すなわち、設定した所定移相量が最適値φBEST（一巡ループにおける位相シフト量が０°になる移相量）からずれた場合、図３に示すように、駆動電力ＤＰが増大し駆動効率ＤＥが悪化する。また、移相部３での設定した所定移相量の最適値φBESTからのずれが大きすぎると、振動体１００は非発振状態になる。
そこで、本実施形態では、移相部３を、図４に示す構成、すなわち、外乱発生部３１と、駆動振幅検出部３２と、プロダクト検波部３３と、移相制御部３４とを備える構成にし、所定移相量の調整を可能にしている。外乱発生部３１は、発振器を有しており、その発振器の発振を利用して周期信号ｆ（ｔ）を出力する。駆動振幅検出部３２は、駆動信号Ｓ４の振幅を検出して駆動振幅信号ＤＡを出力する。プロダクト検波部３３は、周期信号ｆ（ｔ）に基づいて駆動振幅信号ＤＡをプロダクト検波（乗積検波）した検波信号Ｓ５を出力する。移相制御部３４は、周期信号ｆ（ｔ）に基づいて移相量を周期的に変動させ、その変動時に生成される検波信号Ｓ５に基づいて移相量を調整する。
本実施形態では、周期信号ｆ（ｔ）を正弦波信号とする。なお、周期信号ｆ（ｔ）は、周期的に変化する信号であればよく、例えば三角波信号や方形波信号などを用いてもよい。移相量φの変動に追従して駆動振幅信号ＤＡが変化するように、周期信号ｆ（ｔ）の周波数は、振動体１００、振動検出部１、及び駆動部２００で構成される一巡伝達関数のゲイン交点以下の周波数に設定する。
図５に示すＰ１点における移相量φ１を基準に、移相量φを周期信号ｆ（ｔ）に比例した信号Δφの波形で振動させると、駆動振幅信号ＤＡの変化信号ＸＰ１が得られる。駆動振幅信号ＤＡの変化信号ＸＰ１は、周期信号ｆ（ｔ）と周期が同じで逆位相の信号である。
図５に示すＰ２点における移相量φBESTを基準に、移相量φを周期信号ｆ（ｔ）に比例した信号Δφの波形で振動させると、駆動振幅信号ＤＡの変化信号ＸＰ２が得られる。駆動振幅信号ＤＡの変化信号ＸＰ２の周期は、周期信号ｆ（ｔ）の周期の半分である。
図５に示すＰ３点における移相量φ２を基準に、移相量φを周期信号ｆ（ｔ）に比例した信号Δφの波形で振動させると、駆動振幅信号ＤＡの変化信号ＸＰ３が得られる。駆動振幅信号ＤＡの変化信号ＸＰ３は、周期信号ｆ（ｔ）と周期が同じで同位相の信号である。
移相部３は、上述した駆動振幅信号ＤＡの変化を利用して、移相量の調整を行っている。移相部３が実行する移相量の調整について図６に示すフロー図を参照して説明する。なお、移相量の調整開始タイミングは特に限定されない。例えば、工場出荷前の調整工程で移相量の調整を開始してもよく、発振装置にタイマ機能を搭載し、定期的に移相量の調整を開始してもよく、発振装置にユーザからの指示を受け付ける入力部を設け、ユーザからの指示に従って移相量の調整を開始してもよい。
まず始めに、移相制御部３４は、振動検出信号Ｓ１の位相を移相する移相量φを非発振状態（図３参照）となる小さい値に設定し、その設定した値から移相量φが大きくなる方向に移相量φをスイープする（ステップ＃１）。
移相部３は、振動検出信号Ｓ１に基づいて、非発振状態から自励発振状態に移行したかを判定する（ステップ＃２）。発振状態に移行したか否かは、振動振幅検出信号Ｓ２が所定値以上にあるかどうかで判断できる。
非発振状態から自励発振状態に移行すると、再び非発振状態に戻ることを防止するため、移行した点から更に所定マージン量（例えば１０°）だけ移相量φが大きくなるのを待って、移相量φのスイープを終了する（ステップ＃３）。
次に、外乱発生部３１は、周期信号ｆ（ｔ）を出力し、移相制御部３４は、図５に示すように移相量φを周期信号ｆ（ｔ）に応じた信号Δφの波形で振動させる（ステップ＃４）。このとき、プロダクト検波部３３は、周期信号ｆ（ｔ）に基づいて駆動振幅信号ＤＡをプロダクト検波した検波信号Ｓ５を出力する。
プロダクト検波部３３は、周期信号ｆ（ｔ）に比例した信号Δφと駆動振幅信号ＤＡとの乗算値を時間的に積分した信号を検波信号Ｓ５としている（図７参照）。積分期間を周期信号ｆ（ｔ）の周期に比べて十分に長い期間にする場合は、周期信号ｆ（ｔ）に比例した信号Δφと駆動振幅信号ＤＡとの乗算値をローパスフィルタに通すことで積分すればよい。このとき、ローパスフィルタの周波数は、好ましくは周期信号の１０分の１以下のカットオフ周波数に設定することが好ましい。これにより、周期信号の変動を抑えて平滑化された安定した検波信号を得ることができる。一方、ローパスフィルタによる検出遅れが問題になる場合には、ローパスフィルタはなしで、検波信号Ｓ５を周期信号ｆ（ｔ）の周期の整数倍の区間だけ取り込りこんで積分（積算）する方法でも構わない。
移相量φを変化させたときの検波信号Ｓ５の積分値は図８に示すようになる。移相量φが最適値φBESTにあるとき、すなわち駆動信号Ｓ４の振幅ＤＡが最小になり駆動電力ＤＰが最小にあるときは検波信号Ｓ５の積分値はほぼ０となる。移相量φが最適値よりも小さいときは検波信号Ｓ５の積分値は負の値をとり、移相量φの最適値φBESTからのずれに応じてその絶対値は大きくなる。移相量φが最適値よりも大きいときは検波信号Ｓ５の積分値は正の値をとり、移相量φの最適値φBESTからのずれに応じてその絶対値が大きくなる。ただし、移相量φの最適値からのずれが大きくなりすぎると、自励発振ができなくなって発振が停止してしまう。
次に、移相制御部３４は、検波信号Ｓ５の積分値の値に応じて移相量φを変更する（ステップ＃５）。図８に示すように、検波信号Ｓ５の符号は、移相量φの最適値φBESTからのずれの正負方向を示しており、また、検波信号Ｓ５の積分値の絶対値が大きいほど、移相量φは最適値φBESTからのずれが大きくなるので、検波信号Ｓ５の積分値に所定定数（図９の場合は負の値）を乗算した値を現在の移相量φに加算して更新設定すれば、移相量φは最適値φBEST近傍に収束する。なお、定数（負の値）の具体的な数値は、実験やシミュレーション等により、自励発振状態における移相量φ対検波信号Ｓ５の積分値の傾きから予め求めておくとよい。
次に、再度、外乱発生部３１は、周期信号ｆ（ｔ）を出力し、移相制御部３４は、図５に示すように移相量φを周期信号ｆ（ｔ）に応じた信号Δφの波形で振動させる（ステップ＃６）。移相制御部３４は、その状態で得られた検波信号Ｓ５の積分値の絶対値が閾値以下であるかを判定する（ステップ＃７）。閾値はゼロに近い数値であるが、具体的な数値は検波信号Ｓ５の積分値を求めるときの積分期間や上記の傾き等を考慮して予め設定するとよい。また、予め設定した閾値を変更できるようにしてもよい。
検波信号Ｓ５の絶対値が閾値以下でなければ、移相量φは最適値φBEST近傍にないので、ステップ＃５に戻り、再度移相量φを更新する。一方、検波信号Ｓ５の絶対値が閾値以下であれば、移相量φは最適値φBESTの近傍にあるので、現時点での移相量φを移相部３での最終的な移相量として設定し（ステップ＃８）、移相量の調整を終了する。
以上説明した本実施形態に係る発振装置は、振動体１００と、振動体１００の振動を検出して振動検出信号Ｓ１を出力する振動検出部１と、振動検出信号Ｓ１に応じた駆動信号Ｓ４を生成して振動体１００に出力する駆動部２００と、を備えている。そして、駆動部２００は、駆動信号Ｓ４を振動体１００に正帰還するための移相を行う移相部３を有している。移相部３は、周期信号ｆ（ｔ）を出力する外乱発生部３１と、駆動信号Ｓ４の振幅を検出して駆動振幅信号ＤＡを出力する駆動振幅検出部３２と、周期信号ｆ（ｔ）に基づいて駆動振幅信号ＤＡをプロダクト検波した検波信号Ｓ５を出力するプロダクト検波部３３と、周期信号ｆ（ｔ）に基づいて移相量を変動させ、その変動時に生成される検波信号Ｓ５に基づいて移相量φを調整する移相制御部３４と、を有している。
このような構成によると、振動体１００、振動検出部１、及び駆動部２００で構成される一巡ループにおける位相シフト量の０°からのずれを、移相量φの調整によって小さくすることができるので、駆動効率を高くすることができる。
また上記の構成において、駆動振幅信号ＤＡを周期信号ｆ（ｔ）を用いてプロダクト検波することにより、周期信号の周波数以外の周波数成分は抑圧されるため、外乱ノイズ等の影響を受けることなく、位相シフト量の０°からのずれを高いＳＮ比（信号雑音比）で高精度かつ高感度に検出することができる。また、これに付随して、周期信号ｆ（ｔ）に基づく移相量の変動量を微小に設定することでき、その変動時の駆動信号Ｓ４の振幅変化も小さく抑えることができるので、発振装置が様々な機器の中で通常使用状態にある場合でも移相量の調整を行うことができる。
また、周期信号ｆ（ｔ）の周波数は、振動体１００、振動検出部１、及び駆動部２００で構成される一巡伝達関数のゲイン交点以下に設定することが好ましい。さらには、ゲイン交点の１０分の１以下の周波数に設定することが好ましい。
このような構成によると、周期信号ｆ（ｔ）に基づく移相量φの変動に追従して駆動信号Ｓ４の振幅が変化するので、移相量φの調整を正確に行うことができる。
また、移相制御部３４は、上記のように移相制御部３４が第１の値を基準に移相量φを変動させたときの検波信号Ｓ５の積分値の極性および絶対値に応じて、第１の値とは異なる第２の値を決定し、第２の値を基準に前記移相量を変動させているので、高速に移相量の最適値に収束させることが可能となる。これにより、所定量ずつ細かいステップで移相量を変化させながら最適値を探索する方法に比べて、移相量の調整を短時間で行うことができる。
またプロダクト検波部３３は、周期信号ｆ（ｔ）と駆動信号Ｓ４との乗算値を時間に関して積分した信号を検波信号Ｓ５として出力している。これにより、後述する第２実施形態のようなサンプリングが不要となり、例えば積分期間を長くすることでローパスフィルタのような安価な回路で検波信号を生成することができる。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る発振装置は、検波信号Ｓ５の生成方法を除いて、本発明の第１実施形態に係る発振装置と同一である。
本実施形態において、プロダクト検波部３３は、周期信号ｆ（ｔ）と駆動信号Ｓ４との乗算値を周期信号ｆ（ｔ）の半周期毎に周期信号ｆ（ｔ）が極値になるタイミングでサンプリングした信号を検波信号Ｓ５としている（図９参照）。この場合、周期信号ｆ（ｔ）の１周期に２回サンプリングされることになる。
本実施形態において、検波信号Ｓ５は複数の離散的な出力となるので、検波信号Ｓ５の値とは、離散的な出力値の平均値を意味している。
以上説明した本実施形態に係る発振装置は、基本的に同様の効果を奏する。ただし、プロダクト検波部３３が、周期信号ｆ（ｔ）と駆動信号Ｓ４との乗算値を周期信号ｆ（ｔ）の半周期毎に周期信号ｆ（ｔ）が極値になるタイミングでサンプリングした信号を検波信号Ｓ５としているので、第１実施形態とは異なり、周期信号ｆ（ｔ）のｎ周期分のサンプリング値を加算することで検波信号Ｓ５を生成する、最小で１周期分のサンプリング値すなわち２点のサンプリングで検波信号Ｓ５を生成することができ、高速な検出が可能である。
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る発振装置は、移相部３の構成を変更した点と発振装置に駆動信号Ｓ４を外部に出力する駆動信号出力端子（不図示）を設けた点とを除いて、本発明の第１実施形態に係る発振装置と同一である。
本実施形態では、移相部３は、図１０に示すとおり、移相器３５と、発振装置の外部から送られてくる制御信号を入力する制御信号入力端子３６とを備えている。移相器３５は、振動検出信号Ｓ１の位相を所定の移相量だけ移相させて移相信号Ｓ３を生成し、制御信号入力端子３６に入力される制御信号に応じて所定の移相量を調整する。
また、図１０に示している移相量調整装置３００は、外乱発生部３１と、駆動振幅検出部３２と、プロダクト検波部３３と、位相制御部３４’と、位相制御部３４’から出力される制御信号を移相量調整装置３００の外部に出力する制御信号出力端子３７と、発振装置の駆動信号出力端子から送られてくる駆動信号Ｓ４を入力する駆動信号入力端子３８とを備えている。位相制御部３４’は、第１実施形態における位相制御部３４から本実施形態における位相器３５の機能を除いた構成である。制御信号入力端子３６と制御信号出力端子３７とは直接接続されてもよく、信号ケーブル等を介して間接的に接続されてもよい。同様に、駆動信号入力端子３８と発振装置の駆動信号出力端子とは直接接続されてもよく、信号ケーブル等を介して間接的に接続されてもよい。
本実施形態では、移相量を調整するとき以外は、発振装置と移相量調整装置３００とを分離することができるので、発振装置の小型化や低コスト化を図ることができる。本実施形態は、工場出荷前の調整工程や発振装置を搭載した機器の定期点検等の限られた場合にのみ移相量を調整する運用に対して特に有用である。
＜第４実施形態＞
図１１は、本発明の第４実施形態に係るレーザプロジェクタの基本構成を示すブロック図である。本実施形態に係るレーザプロジェクタは、ＭＥＭＳミラー４０１と、ＭＥＭＳミラー４０１が共振発振するよう制御するミラードライバ４０２と、赤色ＬＤ（Laser Diode）４０３と、緑色ＬＤ４０４と、青色ＬＤ４０５と、光学系４０６と、３つのＬＤの出射パワーを制御するＬＤドライバ４０７と、制御部４０８とを備えている。
ＭＥＭＳミラー４０１と、ＭＥＭＳミラー４０１を駆動するミラードライバ４０２は、上述した第１実施形態に係る発振装置で構成される。発振装置における駆動信号Ｓ４の振幅設定値は、制御部４０８によって制御される。
光学系４０６は、レンズやビームスプリッタ等を有しており、赤色ＬＤ４０３から出力される赤色レーザ光、緑色ＬＤ４０４から出力される緑色レーザ光、及び青色ＬＤ４０５から出力される青色レーザ光を同一の光軸上を通るようにしてＭＥＭＳミラー４０１に導く。
ＬＤドライバ４０７は、制御部４０８の制御に従って、赤色ＬＤ４０３、緑色ＬＤ４０４、及び青色ＬＤ４０５を駆動し、それぞれのＬＤのレーザパワーを独立に制御する。
制御部４０８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを有しており、生成する投影画像の元になる画像データに応じてミラードライバ４０２及びＬＤドライバ４０７を制御する。
本実施形態に係るレーザプロジェクタは、ＭＥＭＳミラー４０１と、ＭＥＭＳミラー４０１を駆動するミラードライバ４０２を、上述した第１実施形態に係る発振装置で構成しているので、発振装置の移相量φを最適調整することで駆動電力を最小化し、ＭＥＭＳミラー４０１を効率良く駆動することができる。なお、本実施形態において、レーザプロジェクタを一例として挙げたが、ＭＥＭＳミラー４０１と、ＭＥＭＳミラー４０１が共振発振するよう制御するミラードライバ４０２を有する装置であれば、他の装置であってもよく、例えばレーザレンジファインダなどの走査型スキャナ装置において広く利用することができる。
＜第５実施形態＞
図１２は、本発明の第４実施形態に係る情報端末の基本構成を示すブロック図である。本実施形態に係る情報端末は、振動ジャイロ５０１と、通信部５０２と、表示部５０４と、入力部５０５とを備えている。
振動ジャイロ５０１は、上述した第１実施形態に係る発振装置と、コリオリ振動検出部と、ジャイロ出力部とを有している。コリオリ振動検出部は、第１実施形態に係る発振装置の振動体１００の振動子が振動している状態でその振動子にコリオリ力が加わったときにその振動子に生じるコリオリ振動を検出する。ジャイロ出力部は、コリオリ振動検出信号を駆動信号Ｓ４で同期検波することで角速度信号を生成して制御部５０３に出力する。
通信部５０２は、他の通信機器との間で各種データやプログラムの送受信を行う。
制御部５０３は、ＣＰＵやメモリなどを有しており、情報端末全体を制御する。制御部５０３は、振動ジャイロ５０１の出力に応じて各種の制御を行う。例えば、振動ジャイロ５０１の出力に基づいて、表示部５０４の表示を横向き表示にするか縦向き表示にするかを決定する。また、情報端末にカメラ部を設けている場合には、制御部５０３が、振動ジャイロ５０１の出力を用いて、カメラ部による撮影の手ぶれ補正を行うようにしてもよい。
表示部５０４は、各種静止画や動画を表示画面に表示する。入力部５０５は、ユーザからの指示を受け付け、その指示内容を制御部５０３に送る。表示部５０４及び入力部５０５は、例えば一体化されたタッチパネル液晶ディスプレイであってもよく、それぞれが別部品であってもよい。また、入力部５０５の一部のみが表示部５０４と一体化しており、入力部５０５の残部が表示部５０４とは別の部品（例えば操作ボタンやスライドスイッチ等）であってもよい。
１ 振動検出部
２ 振動振幅検出部
３ 移相部
４ 可変アンプ部
３１ 外乱発生部
３２ 駆動振幅検出部
３３ プロダクト検波部
３４、３４’ 移相制御部
３５ 移相器
３６ 制御信号入力端子
３７ 制御信号出力端子
３８ 駆動信号入力端子
１００ 振動体
２００ 駆動部
３００ 移相量調整装置
４０１ ＭＥＭＳミラー
４０２ ミラードライバ
４０３ 赤色ＬＤ
４０４ 緑色ＬＤ
４０５ 青色ＬＤ
４０６ 光学系４０６
４０７ ＬＤドライバ
４０８ 制御部
５０１ 振動ジャイロ
５０２ 通信部
５０３ 表示部
５０４ 入力部

Claims (9)

  1. 振動体と、
    前記振動体の振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、
    前記振動検出信号に応じた駆動信号を生成して前記振動体に出力する駆動部と、を備え、
    前記駆動部は、前記駆動信号を前記振動体に正帰還するための移相を行う移相部を有し、
    前記移相部は、
    周期信号を出力する外乱発生部と、
    前記周期信号に基づいて移相量を変動させる変動部と、
    前記駆動信号の振幅を検出して駆動振幅信号を出力する駆動振幅検出部と、
    前記周期信号に基づいて前記駆動振幅信号をプロダクト検波した検波信号を出力するプロダクト検波部と、
    前記検波信号に基づいて前記移相量を調整する調整部と、を有する、
    発振装置。
  2. 前記周期信号の周波数は、前記振動体、前記振動検出部、及び前記駆動部で構成される一巡伝達関数のゲイン交点以下の周波数である、
    請求項１に記載の発振装置。
  3. 前記変動部は、
    前記変動部が第１の値を基準に前記移相量を変動させたときの前記検波信号の極性及び振幅に応じて、前記第１の値から第２の値を決定し、前記第２の値を基準に前記移相量を変動させる、
    請求項１又は請求項２に記載の発振装置。
  4. 前記プロダクト検波部は、前記周期信号と前記駆動信号との乗算値を時間に関して積分した信号を前記検波信号として出力する、
    請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発振装置。
  5. 前記プロダクト検波部は、前記周期信号と前記駆動信号との乗算値を前記周期信号の半周期毎に前記周期信号が極値になるタイミングでサンプリングした信号を前記検波信号として出力する、
    請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発振装置。
  6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発振装置と、
    レーザ光源と、を備え、
    前記発振装置が備える振動体がＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、
    前記レーザ光源から出力される光を前記ＭＥＭＳミラーで反射させて投影画像を生成する、走査型スキャナ装置。
  7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発振装置を有する振動ジャイロを備える、
    情報端末。
  8. 振動体と、前記振動体の振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、前記振動検出信号に応じた駆動信号を生成して前記振動体に出力する駆動部と、を備え、前記駆動部が、前記駆動信号を前記振動体に正帰還するための移相を行う移相部を有する発振装置の前記移相部での移相量を調整する移相量調整装置であって、
    周期信号を出力する外乱発生部と、
    前記周期信号に基づいて移相量を変動させる変動部と、
    前記駆動信号の振幅を検出して駆動振幅信号を出力する駆動振幅検出部と、
    前記周期信号に基づいて前記駆動振幅信号をプロダクト検波した検波信号を出力するプロダクト検波部と、
    前記検波信号に基づいて前記移相量を調整する調整部と、を備える、
    移相量調整装置。
  9. 振動体と、前記振動体の振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出部と、前記振動検出信号に応じた駆動信号を生成して前記振動体に出力する駆動部と、を備え、前記駆動部が、前記駆動信号を前記振動体に正帰還するための移相を行う移相部を有する発振装置の前記移相部での移相量を調整する移相量調整方法であって、
    周期信号を出力するステップと、
    前記周期信号に基づいて移相量を変動させるステップと、
    前記駆動信号の振幅を検出して駆動振幅信号を出力するステップと、
    前記周期信号に基づいて前記駆動振幅信号をプロダクト検波した検波信号を出力するステップと、
    前記検波信号に基づいて前記移相量を調整するステップと、を備える、
    移相量調整方法。
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