知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特許6790523アクチュエータ制御装置、駆動システム、映像機器、画像投影装置、アクチュエータ制御方法、および移動体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6790523
(24)【登録日】2020年11月9日
(45)【発行日】2020年11月25日
(54)【発明の名称】アクチュエータ制御装置、駆動システム、映像機器、画像投影装置、アクチュエータ制御方法、および移動体
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20201116BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20201116BHJP
G02B 27/01 20060101ALI20201116BHJP
B81B 7/02 20060101ALI20201116BHJP
H02N 2/06 20060101ALI20201116BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 104Z
G02B26/10 C
G02B26/08 E
G02B27/01
B81B7/02
H02N2/06
【請求項の数】13
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2016-136288(P2016-136288)
(22)【出願日】2016年7月8日
(65)【公開番号】特開2017-45040(P2017-45040A)
(43)【公開日】2017年3月2日
【審査請求日】2019年5月22日
(31)【優先権主張番号】特願2015-167237(P2015-167237)
(32)【優先日】2015年8月26日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 啓行
【審査官】
河村 麻梨子
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１１／０６５２１９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１１−００４３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０７２４３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００７／００４１０６８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１４／０１６８６１９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ２６／００−２６／１２
Ｂ８１Ｂ ７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
反射部を可動させる駆動部を有するアクチュエータを光検知部から取得した信号に基づいて制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記駆動部を駆動するための電圧波形を生成する波形生成部と、
前記波形生成部が生成した電圧波形を増幅する駆動用アンプと、
前記駆動用アンプに電力を供給する電源部と、
前記光検知部から検知信号を取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ制御装置。
前記駆動部を駆動するための電圧波形を生成する波形生成部と、
前記波形生成部が生成した電圧波形を増幅する駆動用アンプと、
前記駆動用アンプに電力を供給する電源部と、
前記光検知部から検知信号を取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ制御装置。
【請求項2】
前記波形生成部は、前記制御部の制御に基づいて前記電圧波形を生成し、
前記制御部は、前記波形生成部への制御値に基づいて、前記電源部を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
前記制御部は、前記波形生成部への制御値に基づいて、前記電源部を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
【請求項3】
前記駆動部は、前記反射部を第１の軸周りに可動させる第１駆動部と、前記反射部を第２の軸周りに可動させる第２駆動部と、を含み、
前記駆動用アンプは、前記第１駆動部に電圧を印加する第１駆動用アンプと、前記第２駆動部に電圧を印加する第２駆動用アンプと、を含み、
前記電源部は、前記第１駆動用アンプに第１電力を供給する第１電源部と、前記第２駆動用アンプに第２電力を供給する第２電源部と、を含み、
前記制御部は、前記第１電源部と前記第２電源部を別々に制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ制御装置。
前記駆動用アンプは、前記第１駆動部に電圧を印加する第１駆動用アンプと、前記第２駆動部に電圧を印加する第２駆動用アンプと、を含み、
前記電源部は、前記第１駆動用アンプに第１電力を供給する第１電源部と、前記第２駆動用アンプに第２電力を供給する第２電源部と、を含み、
前記制御部は、前記第１電源部と前記第２電源部を別々に制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ制御装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記光検知部から取得した信号のうち信号強度が所定の値より大きい信号を前記検知信号として取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する前記電圧を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記光検知部の検知信号を取得する回数が所定の値を超えた場合に、前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を固定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記光検知部から検知信号を取得した際の時間を計測し、前記光検知部から少なくとも２つの検知信号を取得したとき、前記２つの検知信号を取得した時間の時間差が所定の値以上である場合に、前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を固定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記駆動用アンプおよび前記電源部が前記駆動部に印加可能な最大電圧を印加したときに、前記時間差が所定の値を超えない場合に、前記アクチュエータが故障しているとして故障信号を出力することを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ制御装置。
【請求項8】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御装置と、
前記アクチュエータと、
前記光検知部と、
を備えたことを特徴とする駆動システム。
前記アクチュエータと、
前記光検知部と、
を備えたことを特徴とする駆動システム。
【請求項9】
請求項８に記載の駆動システムを備えたことを特徴とする映像機器。
【請求項10】
請求項８に記載の駆動システムと、
前記アクチュエータの前記駆動部に取り付けられて２軸方向に回転可能なミラーと、
レーザ光を出力する光源と、
前記レーザ光を前記ミラーへ入射させる光学系と、
前記駆動システムを制御して前記ミラーを駆動する制御部と、
を備えることを特徴とする画像投影装置。
前記アクチュエータの前記駆動部に取り付けられて２軸方向に回転可能なミラーと、
レーザ光を出力する光源と、
前記レーザ光を前記ミラーへ入射させる光学系と、
前記駆動システムを制御して前記ミラーを駆動する制御部と、
を備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項11】
前記アクチュエータは、前記ミラーを支持する支持部を備え、
前記支持部は、蛇行するように連続する複数の梁と、前記複数の梁に個別に設けられた
複数の圧電部材とを含み、
前記駆動システムは、隣り合う２つの前記梁に個別に設けられた２つの前記圧電部材に
非相似の波形の２つの電圧を平行して個別に印加する
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像投影装置。
前記支持部は、蛇行するように連続する複数の梁と、前記複数の梁に個別に設けられた
複数の圧電部材とを含み、
前記駆動システムは、隣り合う２つの前記梁に個別に設けられた２つの前記圧電部材に
非相似の波形の２つの電圧を平行して個別に印加する
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像投影装置。
【請求項12】
反射部を可動させる駆動部を有するアクチュエータを光検知部から取得した信号に基づいて制御するアクチュエータ制御方法であって、
波形生成部が、前記駆動部を駆動するための電圧波形を生成し、
駆動用アンプが、前記波形生成部が生成した電圧波形を増幅し、
電源部が、前記駆動用アンプに電力を供給し、
制御部が、前記光検知部から検知信号を取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を制御する
ことを特徴とするアクチュエータ制御方法。
波形生成部が、前記駆動部を駆動するための電圧波形を生成し、
駆動用アンプが、前記波形生成部が生成した電圧波形を増幅し、
電源部が、前記駆動用アンプに電力を供給し、
制御部が、前記光検知部から検知信号を取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を制御する
ことを特徴とするアクチュエータ制御方法。
【請求項13】
請求項１０または１１に記載の画像投影装置を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アクチュエータ制御装置、駆動システム、映像機器、画像投影装置、アクチュエータ制御方法、および移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
圧電素子は、分極方向に電圧を印加すると、この印加電圧の電位に比例した歪み、即ち伸縮を生じる、いわゆる逆圧電効果を発揮することが知られている。そこで従来では、このような圧電素子を利用して被駆動体に駆動力を伝達する圧電アクチュエータが実現されている。
【0003】
圧電アクチュエータに用いられる圧電素子は、例えるなら、永久磁石のように一方向に分極されている状態で駆動力を発揮するものであり、その分極方向両端面に設けられた電極間に駆動回路の出力を接続することで駆動力を得ることができる。前述の分極は、素子の組成を考慮し、ある一定の電圧を一定時間印加し続けることで得られる。一度分極が得られた素子は、一般的に分極を与えた電圧方向とゼロの間で電圧が印加されることで駆動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的に、アクチュエータが備える圧電素子の電圧に対する駆動感度（以下、これを含めてアクチュエータの駆動感度という）は、製造誤差、経時劣化、温度等の周囲環境によって変化するため、装置ごとにばらついているという問題が存在する。駆動感度が装置ごとにばらついていると、印加した電圧に対する駆動感度が正常範囲からずれる場合があるため、装置ごとに画像の表示位置がずれたり、画像のアスペクト比が正常でなくなったりという問題を引き起こす可能性がある。
【0005】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アクチュエータの駆動感度のばらつきを抑えることが可能なアクチュエータ制御装置、駆動システム、映像機器、画像投影装置、アクチュエータ制御方法、および移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明にかかるアクチュエータ制御装置は、反射部を可動させる駆動部を有するアクチュエータを光検知部から取得した信号に基づいて制御するアクチュエータ制御装置であって、前記駆動部を駆動するための電圧波形を生成する波形生成部と、前記波形生成部が生成した電圧波形を増幅する駆動用アンプと、前記駆動用アンプに電力を供給する電源部と、前記光検知部から検知信号を取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
また、本発明にかかる駆動システムは、上述したアクチュエータ制御装置と、前記アクチュエータと、前記光検出部と、を備えたことを特徴とする。
【0008】
さらに、本発明にかかる映像機器は、上述した駆動システムを備えたことを特徴とする。
【0009】
さらにまた、本発明に係る画像投影装置は、上述した駆動システムと、前記アクチュエータの前記駆動部に取り付けられて２軸方向に回転可能なミラーと、レーザ光を出力する光源と、前記レーザ光を前記ミラーへ入射させる光学系と、前記駆動システムを制御して前記ミラーを駆動する制御部とを備えることを特徴とする。
【0010】
さらにまた、本発明に係るアクチュエータ制御方法は、反射部を可動させる駆動部を有するアクチュエータを光検知部から取得した信号に基づいて制御するアクチュエータ制御方法であって、波形生成部が、前記駆動部を駆動するための電圧波形を生成し、駆動用アンプが、前記波形生成部が生成した電圧波形を増幅し、電源部が、前記駆動用アンプに電力を供給し、制御部が、前記光検知部から検知信号を取得し、取得した該検知信号に基づいて前記電源部が前記駆動用アンプに供給する電圧を制御することを特徴とする。さらにまた、本発明に係る移動体は、上述の発明に係る画像投影装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、アクチュエータの駆動感度のばらつきを抑えることが可能なアクチュエータ制御装置、駆動システム、映像機器、画像投影装置、アクチュエータ制御方法、および移動体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
【0014】
ここで、圧電アクチュエータの構造例およびその動作について、以下に例を挙げて説明する。図１は、圧電アクチュエータのフレーム構成の一例を示す図である。図２は、図１に例示するフレームに対する圧電素子の配置例を示す図である。図３は、図２に例示する圧電アクチュエータに対する配線例を示す図である。なお、ここで例示する圧電アクチュエータは、Ｘ軸およびＹ軸の２軸方向に光をスキャンするためのアクチュエータである。
【0015】
図１に示すように、圧電アクチュエータのフレーム構成は、シリコン基板上に形成された圧電アクチュエータのフレーム１１にミラー１が取り付けられた構造を有する。フレーム１１は、折り返し構造部１２〜１５と、Ｘ軸フレーム１６および１７とを備える。折り返し構造部１２の左側はフレーム１１との接続部であり、折り返し構造部１３の左側はＸ軸フレーム１６および１７との接続部であり、折り返し構造部１４の右側はＸ軸フレーム１６および１７との接続部であり、折り返し構造部１５の右側はフレーム１１との接続部である。なお、図１では折り返し構造部１２〜１５での折り返しが１回の例を示したが、２回以上の折り返し構造であってもよい。折り返し構造部１２〜１５は、Ｘ軸フレーム１６および１７全体を捻る方向に回動させる。ミラー１はＸ軸フレーム１６および１７の回動中心に取り付けられており、レーザ光線等の光を照射して光をスキャンする。図１においてスキャンのＹ軸方向は、ミラー１を通る上下方向の中心線に対して垂直、即ち左右の方向となる。Ｘ軸フレーム１６および１７もミラー１と接続されている。図１においてスキャンのＸ軸方向は、ミラー１を通る左右方向の中心線に対して垂直、即ち上下の方向となる。したがって、図１の場合は、紙面中上下方向がＸ軸となり、左右方向がＹ軸となる。
【0016】
図２に示すように、圧電アクチュエータ１０は、図１に示すフレーム１１に対し、折り返し構造部１２〜１５の各々に駆動用の圧電素子２２〜２５と検知用の圧電素子３２〜３５とが設けられた構造を有する。また、Ｘ軸フレーム１６および１７の各々にも駆動用の圧電素子２６および２７と検知用の圧電素子３６および３７とが設けられている。
【0017】
図３に示すように、図２に示す圧電アクチュエータ１０に対しては、圧電素子２２および２４を共通で駆動するための配線ＳＤＡ（Sub Drive Ach）と、圧電素子２３および２５を共通で駆動するための配線ＳＤＢ（Sub Drive Bch)と、圧電素子２６および２７を共通で駆動するための配線ＭＤ（Main Drive）と、折り返し構造部１２に接続された検知端子ＳＳＡ１（Sub Sense Ach-1）と、折り返し構造部１３に接続された検知端子ＳＳＢ１（Sub Sense Bch-1）と、折り返し構造部１４に接続された検知端子ＳＳＡ２（Sub Sense Ach-2）と、折り返し構造部１５に接続された検知端子ＳＳＢ２（Sub Sense Bch-2）とが設けられている。
【0018】
また、図４に、図２に例示した各圧電素子とこれらの裏面に設けられる電極との組み合わせと各電極に接続される配線との例を示す。図４に示すように、駆動用の圧電素子２２および２４の裏面には共通の配線ＳＤＡＧが接続された電極４２および４４が配置され、圧電素子２３および２５の裏面には共通の配線ＳＤＢＧが接続された電極４３および４５が配置され、圧電素子２６および２７の裏面には共通の配線ＭＤＧが接続された電極４６および４７が配置される。また、検知用の圧電素子３２の裏面には配線ＳＳＡ１Ｇが接続された電極５２が配置され、圧電素子３３の裏面には配線ＳＳＢ１Ｇが接続された電極５３が配置され、圧電素子３４の裏面には配線ＳＳＡ２Ｇが接続された電極５４が配置され、圧電素子３５の裏面には配線ＳＳＢ２Ｇが接続された電極５５が配置され、圧電素子３６および３７の裏面には共通の配線ＭＳＧが接続された電極５６および５７が配置される。
【0019】
一般的に、圧電素子に分極時に掛けた電圧と同じ極性の電圧を掛けると、圧電素子に引っ張る力が発生する。例えば分極時にＧＮＤ基準で＋３０Ｖを掛けたとすると、ＧＮＤ基準で正極性の電圧を掛けることで、圧電素子の全体が縮む方向に変形する。これにより、圧電素子に引っ張る力が発生する。また、圧電素子に力を掛けると微弱な電圧が発生する。この電圧により電荷がチャージされて、圧電素子と電極との間に電流が流れる。圧電素子２２〜２７および圧電素子３２〜３７では、これらの特性を利用して駆動と検知とが行われる。
【0020】
なお、図１から図４においては、圧電素子を一方の面のみに配置した場合を例示したが、配置配線や圧電素子の作成上の自由度を向上させるために両面に配置してもよい。また、これらの圧電素子や電極の形成はほぼ半導体プロセスに準じるものであるため、大量生産によりコストダウンを図ることが可能である。
【0021】
図５は、圧電アクチュエータ１０のＸ軸方向の動作を説明する図であり、図６は、圧電アクチュエータ１０を横方向から見た図である。なお、Ｘ軸方向は少ない投入エネルギーでできるだけ大きな振幅を得るために共振で動作させるのが一般的であることから、図５および図６では共振周波数で圧電アクチュエータ１０を動作させている。図５に示すように、時刻ｔ１では電極ＭＤ−ＭＤＧ間の電圧がゼロとなっている。この時刻ｔ１での圧電アクチュエータ１０は、図６に示すように、ミラー１の中心の左側で圧電素子の変位がゼロである。時刻ｔ２では、圧電素子が中央に縮む方向に変形し、それによりミラー１の中心がやや左向きに傾く。時刻ｔ３では、圧電素子の縮みが最大となり、その結果、ミラー１の中心が左向きに最大に傾く。このようにして圧電アクチュエータ１０はＸ軸方向に動作する。
【0022】
図７は、圧電アクチュエータ１０のＹ軸方向の動作を説明する図であり、図８は、圧電アクチュエータ１０を下方向から見た図である。なお、図７において、実線は電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧波形を示し、破線は電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧波形を示している。これらの波形は位相が１８０度反転した鋸波である。時刻ｔ０では、電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大となり、電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧がゼロとなる。その際（時刻ｔ０）のミラー１は、図８に示すように、ミラー１を中心として右向きに最大に傾く。時刻ｔ１では、電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ４分の１、電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ４分の３となり、ミラー１の傾きが最大傾斜と水平とのおおよそ中間となる。時刻t２では、電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間および電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間とも、電圧が最大電圧のおおよそ中間の電圧となり、ミラー１の傾きがおおよそ水平となる。時刻ｔ３では、電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ４分の３、電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大電圧のおおよそ４分の１となり、ミラー１の傾きが時刻ｔ０における最大傾斜の逆向きの最大傾斜と水平とのおおよそ中間の傾きとなる。時刻ｔ４では、電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧がゼロ、電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧が最大電圧となり、ミラー１の傾きが時刻ｔ０における最大傾斜の逆向きの最大傾斜となる。時刻ｔ５では、電極ＳＤＡ−ＳＤＡＧ間の電圧が最大、電極ＳＤＢ−ＳＤＢＧ間の電圧がゼロとなり、ミラー１が時刻ｔ０と同様に右向きに最大に傾く。
【0023】
図９〜図１２も圧電アクチュエータ１０のＹ軸方向の動作を説明する図であり、図８の動作を立体的に見た場合の図である。図９は、図８における時刻ｔ０およびｔ５の状態を示す図であり、電極ＳＤＡ、即ちＡｃｈに属する圧電素子２２および２４が最大に縮んでいる場合を示している。図１１は、図８における時刻ｔ４の状態を示す図であり、電極ＳＤＢ、即ちＢｃｈに属する圧電素子２３および２５が最大に縮んでいる場合を示している。図１０および図１２は、それぞれ図９および図１１に詳細な説明を加えた図である。図９〜図１２に示すように、ミラー１に光が入射されると、反射光がＹ軸方向（水平方向）にスキャンされるのが分かる。なお、光スキャナ等のシステムにこのような圧電アクチュエータを適用させる場合、Ｙ軸方向に直線的にスキャンさせる、即ちラスタスキャン動作とするのが一般的である。図９〜図１２はラスタスキャンで動作させている状況を説明している。この動作において印加される電圧の周波数は数十Ｈｚ程度である。一般的な画像或いは映像を扱う場合、６０〜７０Ｈｚで動作させることが多い。
【0024】
上述した動作では、Ｘ軸が共振現象を利用してできるだけ少ないエネルギーで動作させるのに対し、Ｙ軸は非共振で動作させる。そのため、Ｙ軸方向における圧電素子の変位量が小さい。そこで、圧電アクチュエータ１０に折り返し構造部１２〜１５ならびにＸ軸フレーム１６および１７を設け、複数の圧電素子２２〜２７を並列に動作させることで、Ｙ軸方向の変位量を稼ぐようにしている。
【0025】
なお、上述ではいわゆる片持ち梁と呼ばれる構造の圧電アクチュエータ１０を例示したが、この構造に限定されるものではない。すなわち、以下の実施形態には、種々の構造による圧電アクチュエータを適用することが可能である。
【0026】
図１３に、比較例としてのアクチュエータ駆動装置の概略構成例を示す。図１３に示すように、アクチュエータ駆動装置９００は、波形生成部９１０と、アンプ９２１および９２３と、アクチュエータ９３０と、制御部９５０と、フォトダイオード（ＰＤ）９５１およびフォトダイオード（ＰＤ−Ｘ）９５２とを備える。波形生成部９１０からは、主走査用駆動電圧Ｍがアンプ９２１に出力され、副走査用駆動電圧Ｓがアンプ９２３に出力される。各々のアンプ９２１および９２３の電源には、０Ｖから必要な最大出力電圧までが得られるように、負電源Ｖｅｅと、必要な最大出力電圧より高い電圧である正電源Ｖｈとが用いられている。また、アクチュエータ９３０の駆動部には、アンプ９２１の出力Ｍ−ＡＭＰ（主走査）と、アンプ９２３の出力Ｓ−ＡＭＰ（副走査）とが接続される。
【0027】
ここで、図１４に示すように、主走査及び副走査を定常状態で駆動して２次元画像を描画する場合、時刻ｔ０において左上隅から走査領域が始まり、右下隅で１画面の走査領域が終了する。描画領域外にはレーザ光を検出するフォトダイオード９５１および９５２が配置されている。副走査が駆動されずに主走査のみが駆動されている場合に走査されたレーザが入光する位置に設けられたフォトダイオード９５２と、主走査および副走査の両方が駆動されている場合に走査されたレーザが入光する位置に設けられたフォトダイオード９５１とによって、主走査および副走査の振幅が制御される。主走査の振幅をフォトダイオード９５２によって制御する場合、描画領域外で短い周期で入光する場合と描画領域に行って戻ってくる周期で入光する場合との両方の時間を利用することができる。例えば短い周期の場合、この周期をできるだけ小さくすることで描画領域外の描画を小さくできるため、効率良く描画することが可能となるが、マージンが小さく外乱に弱いという欠点がある。逆に長い周期の場合、効率が低下するが外乱に強くなるという利点がある。副走査については、フォトダイオード９５１を用いて主走査と同様に制御することができる。
【0028】
ここで、２次元画像の描画動作において主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの流れを、図面を用いて説明する。図１５は、主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの制御部の動作例を示すフローチャートである。図１６は、定常状態に落ち着くまでの主走査の振幅変化の一例を示す図である。図１７は、定常状態に落ち着くまでの副走査の振幅変化の一例を示す図である。
【0029】
図１５〜図１７に示すように、２次元画像の描画をスタートすると、まず、主走査のゲインを徐々に増加させるとともに副走査のゲインを徐々に増加させながら（ステップＳ９０１およびＳ９０２）、フォトダイオード９５２への入光検知を行う（ステップＳ９０３）。その際、副走査の振幅も徐々に大きくなるが、主走査の方が早くリミットに達するように制御部９５０で制御する。その後、フォトダイオード９５２の位置（以下、ＰＤ−Ｘ位置という）より大きく、リミットＸに達したタイミングで、主走査のゲインを維持して振幅を一旦固定する（ステップＳ９０４）が、副走査のゲイン増加はフォトダイオード９５１によるＹ軸方向の入光検知回数が予め規定しておいた所定の値である規定回数以上となるまで、すなわち副走査がマージンＹを含めた振幅に達するまで継続する（ステップＳ９０５；ＮＯ）。その後、副走査がマージンＹを含めた振幅に達すると（ステップＳ９０５；ＹＥＳ）、副走査のゲインが決定されて振幅が固定される（ステップＳ９０６）。
【0030】
主走査の振幅については、フォトダイオード９５１によるＸ軸方向の入光検知回数が予め規定しておいた規定回数以上となっていなければ（ステップＳ９０７；ＮＯ）、そのままゲインを決定して振幅を固定し（ステップＳ９０９）、本動作を終了する。一方、Ｘ軸方向の入光検知回数が規定回数以上となっていた場合には（ステップＳ９０７；ＹＥＳ）、副走査の振幅が確定する時間にリミットからマージンＸを含んだ振幅まで減少され（ステップＳ９０８）、ステップＳ９０７へリターンする。以上のような動作により、図１６および図１７に示すように、主走査および副走査が定常状態に落ち着く。
【0031】
図１８に、圧電アクチュエータの駆動感度ばらつきの例を示す。図１８において、縦軸は駆動に必要な電圧を示し、横軸は圧電アクチュエータの振幅感度を示す。図１８に示すように、電源電圧Ｖｈは、駆動に必要な電圧が最も高い場合には、回路のヘッドルーム（出力不可能な電圧領域）に電源電圧ばらつきを加算したものになる。駆動に必要な電圧が最も高いのは、副走査の駆動感度が最も小さいアクチュエータを駆動する場合となっている。副走査の場合、ラスタスキャンを行うため、必然的に高い電圧が必要になる。これに対し、主走査は前述のように共振で駆動するので、一般的に副走査より低い駆動電圧で済む。
【0032】
つづいて、実施形態１にかかる駆動システムおよび駆動制御方法を、図面を用いて詳細に説明する。図１９は、実施形態１にかかる駆動システムの概略構成例を示す模式図である。図１９に示すように、駆動システム１００は、アクチュエータ１３０、主走査駆動用アンプ１２１、副走査駆動用アンプ１２３、波形生成部１１０、制御部１５０、フォトダイオード（ＰＤ）１５１、フォトダイオード（ＰＤ−Ｘ）１５２、および電源部１６０を備える。アクチュエータ１３０、主走査駆動用アンプ１２１、副走査駆動用アンプ１２３、波形生成部１１０、フォトダイオード（ＰＤ）１５１およびフォトダイオード（ＰＤ−Ｘ）１５２は、図１３に例示した駆動システム９００と同様であってよい。ただし、実施形態１にかかる駆動システム１００は、主走査駆動用アンプ１２１および副走査駆動用アンプ１２３が電源部１６０から供給された電圧Ｖｈｓで駆動するように構成されている。
【0033】
図２０は、図１９に示す駆動システムを用いた２次元画像の描画動作において主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの制御部の動作を示すフローチャートである。図２０に示すように、実施形態１では、制御部１５０は、図１５〜図１７を用いて説明した動作（ステップＳ９０１〜Ｓ９０９）と同様の動作（ステップＳ１０１〜Ｓ１０９）を実行することで、主走査のゲインを決定して振幅を固定する。つぎに、制御部１５０は、副走査ゲインをパラメータＡで除算することで電圧Ｖｈｓを求め（ステップＳ１１０）、つづいて、電源部１６０の電圧を電圧Ｖｈｓに設定する（ステップＳ１１１）。
【0034】
ここで、図２０に示すフローチャートを理解し易くするために、具体的な数値例を挙げて説明する。なお、電源電圧Ｖｈは固定であるとする。また、副走査の必要振れ角を１０度とし、副走査の駆動感度の標準値（ＴＹＰ）を０．３７５度／Ｖとし、その最小値（ＭＩＮ）を０．２５度／Ｖとし、その最大値（ＭＡＸ）を０．５度／Ｖとする。その場合、電圧が４０Ｖ（＝１０度／（０．２５度／Ｖ））となるため、マージンやヘッドルームを２０％と見込むと、電源電圧Ｖｈが４８Ｖとなる。
【0035】
次に、駆動回路の振れ角のリミット（最大設定値）を１０００とし、マージンを１００とすると、駆動感度（ＭＩＮ）のときに設定値を合わせるので、振れ角のリミットは９００となる。次に、標準値（ＴＹＰ）の駆動感度の場合は、主走査の振れ角を徐々に大きくすると、フォトダイオード９５２に入光するときのデータがおおよそ６７５となる。つまり、駆動感度（ＭＩＮ）に対して６７５／９００の電源電圧で所望の振れ角を得ることができる。したがって、この場合、図２０のステップＳ１１０におけるパラメータＡには９００が代入され、副走査ゲインには６７５が代入される。その結果、電圧Ｖｈｓは３６Ｖと計算される。この電圧Ｖｈｓは、マージンおよびヘッドルームを考慮した値であり、電源電圧（４８Ｖ）と比較すると、１２Ｖ低減されている。最後に、駆動感度（ＭＡＸ）の場合は、データがおよそ４５０となるため、同様の計算を行うことで、電圧Ｖｈｓが電源電圧Ｖｈの半分の値である２４Ｖと求まる。
【0036】
以上のように、実施形態１では、実際にアクチュエータ１３０を駆動させて電圧Ｖｈｓを設定しているので、無駄に大きな電源電圧Ｖｈを必要としない。それにより、消費電力を抑えることが可能となる。また、アクチュエータ１３０の駆動感度のばらつきが大きい場合でも、各々で最適に電圧Ｖｈｓを設定可能であるため、アクチュエータ１３０の感度ばらつきの許容範囲を広くでき、それにより、アクチュエータ１３０の歩留まりを向上させることが可能となる。なお、その他の構成および動作は、上述した比較例と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0037】
つぎに、実施形態２にかかる駆動システムおよび駆動制御方法を、図面を用いて詳細に説明する。図２１は、実施形態２にかかる駆動システムの概略構成例を示す模式図である。図２１に示すように、駆動システム２００は、実施形態１にかかる駆動システム１００と同様の構成において、電源部１６０が２つの電源部２６１および２６２に置き換えられた構成を備える。電源部２６１は、主走査駆動用の電源であり、制御部１５０からの制御にしたがって電圧Ｖｈｍを主走査駆動用アンプ１２１に供給する。電源部２６２は副走査駆動用の電源であり、制御部１５０からの制御にしたがって電圧Ｖｈｓを副走査駆動用アンプ１２３に供給する。
【0038】
図２２は、図２１に示す駆動システムを用いた２次元画像の描画動作において主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの制御部の動作を示すフローチャートである。図２２に示すように、実施形態２では、制御部１５０は、図２０におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同様の動作を実行することで、主走査のゲインを決定して振幅を固定する。つぎに、制御部１５０は、主走査ゲインをパラメータＢで除算して電圧Ｖｈｍを求めるとともに、副走査ゲインをパラメータＡで除算することで電圧Ｖｈｓを求める（ステップＳ２１０）。なお、電圧ＶｈｍおよびＶｈｓの算出方法は、実施形態１におけるステップＳ１１０で説明した算出方法と同様であってよい。つぎに制御部１５０は、主走査駆動用の電源部２６１の電圧を電圧Ｖｈｍに設定し、副走査駆動用の電源部２６２の電圧をＶｈｓに設定する（ステップＳ２１１）。
【0039】
以上のように、実施形態２では、主走査および副走査それぞれを駆動する電圧ＶｈｍおよびＶｈｓを別々に設定することが可能となるため、主走査駆動用の電圧Ｖｈｍを独立して低下させることができ、それにより、より消費電力を削減することが可能となる。また、主走査駆動用の回路部品に、比較的高耐圧が求められる副走査駆動用の回路部品とは異なり、一般的な部品を使用することが可能となるため、回路部品のコストダウンが可能となる。なお、その他の構成、動作および効果は、上述した実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0040】
つぎに、実施形態３について説明する。上述の実施形態で例示した駆動システムおよび駆動制御方法は、映像機器に採用することもできる。それにより、消費電力が小さく且つ高性能な光スキャナを搭載した映像機器を得ることができる。
【0041】
つぎに、実施形態４について説明する。上述の実施形態１および２で例示した駆動システムは、光偏向器として作用することができる。そのため、これらの駆動システムは、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイなどの画像投影装置や画像投影装置を搭載した移動体装置などに搭載することが可能である。以下に、上述の実施形態１および２で例示した駆動システムを搭載した画像投影装置を、実施形態４として図面を用いて詳細に説明する。
【0042】
図２３は、実施形態４にかかる画像投影装置の概略構成例を示す模式図である。図２３に示すように、画像投影装置１０００は、赤色レーザ光源１００１と、緑色レーザ光源１００２と、青色レーザ光源１００３と、コリメートレンズ１００４と、光路合成手段１００５と、２次元光偏向器１００９と、ＬＤ駆動部１０１１と、光偏向器駆動部１０１２と、制御部１０１３と、記憶部１０１４とを備える。上述した実施形態１または２にかかる駆動システムは、光偏向器駆動部１０１２に組み込まれる。ただし、駆動システムにおけるフォトダイオード１５１および１５２は、２次元光偏向器１００９など、走査されたレーザ光が入光する位置であれば適宜変更可能である。
【0043】
コリメートレンズ１００４および光路合成手段１００５は、レーザ光源１００１〜１００３から出力されたレーザ光を２次元光偏向器１００９の反射ミラー１１００（図２４参照）へ入射させる光学系を構成する。赤色レーザ光源１００１、緑色レーザ光源１００２および青色レーザ光源１００３のそれぞれから発せられた光は、コリメートレンズ１００４によってそれぞれ平行光になって出射される。図２３に示す例では、赤色レーザ光源１００１として波長６４２ｎｍ、緑色レーザ光源１００２として波長５２０ｎｍ、青色レーザ光源１００３として波長４５０ｎｍの光源をそれぞれ用いた。
【0044】
コリメートレンズ１００４でコリメートされたレーザ光は、光路合成手段１００５に入射される。光路合成手段１００５は、３本の光路を１つの光路に合成するものであり、ダイクロイックミラーなどの光路合成プリズムで構成されている。この光路合成手段１００５は、光源の数に対応した数の反射面を有してよい。したがって、図２３に示す例では、光路合成手段１００５は、３つの反射面１００６、１００７および１００８を有する。
【0045】
反射面１００６には、赤色の波長のレーザ光を反射し、緑色、青色の波長のレーザ光を透過するダイクロイック膜が形成されている。反射面１００７には、緑色の波長のレーザ光を反射し、青色の波長のレーザ光を透過するダイクロイック膜が形成されている。反射面１００８は、青色の波長のレーザ光を反射する。このような反射面１００６〜１００８を備えることで、光路合成手段１００５は３つの光路を１つの光路に合成する。
【0046】
合成されたレーザ光は、２次元光偏向器１００９によってスクリーン１０１０を２次元に走査するように偏向される。スクリーン１０１０への画像の形成は、２次元光偏向器１００９によるレーザ光の２次元光走査と、各レーザ光源１００１〜１００３の強度変調とによって行なわれる。このとき、各レーザ光源１００１〜１００３の強度変調信号は、ＬＤ駆動部１０１１から送られる。２次元光偏向器１００９への動作信号は、光偏向器駆動部１０１２より送られる。画像を形成するためのＬＤ駆動部１０１１および２次元光偏向器１００９の制御は、制御部１０１３で行われる。記憶部１０１４には、２次元光偏向器１００９を駆動するための初期データが格納されている。
【0047】
つづいて、実施形態４における２次元光偏向器１００９のより具体的な構成例を、以下に図面を用いて詳細に説明する。図２４は、実施形態４にかかる２次元光偏向器の概略構成例を示す模式図である。
【0048】
図２４に示すように、２次元光偏向器１００９は、レーザ光を反射させる反射ミラー１１００を中心部に備える。反射ミラー１１００は、一対のトーションバー１１０１で支持されている。トーションバー１１０１の端部は、それぞれ圧電カンチレバー１１０２の一端に支持されている。圧電カンチレバー１１０２の他端は、それぞれ可動枠１１０３に支持されている。可動枠１１０３は、複数の折り返し部を有して蛇行して形成された一対の梁部（蛇行状梁部）１１０４で支持されている。蛇行状梁部１１０４は、素子枠部材１１０５に支持されている。蛇行した各梁部には、独立の圧電部材１１０６ａおよび１１０６ｂが設けられている。
【0049】
図２４に示す構成では、圧電カンチレバー１１０２を駆動することで、反射ミラー１１００を支持するトーションバー１１０１にねじれが発生し、それにより、反射ミラー１１００がＹ軸周りに回転振動する。ここでは、圧電カンチレバー１１０２に対して正弦波による駆動を行い、反射ミラー１１００の回転に機械的共振を利用する。
【0050】
一方、蛇行状梁部１１０４を駆動することで、可動枠１１０３がＸ軸周りに回転し、これに応じて反射ミラー１１００もＸ軸周りに回転する。具体的には、蛇行状梁部１１０４の蛇行した各梁部に独立に設けられた圧電部材１１０６ａおよび１１０６ｂの一つおきにのこぎり波による電圧印加を行う。ここでは、圧電部材１１０６ａ同士が同じ波形の電圧印加パターンであり、圧電部材１１０６ｂ同士が同じ波形の電圧印加パターンである。電圧印加パターンの一例を図２５に示す。図２５では、縦軸が電圧値を示し、横軸が時間を示す。図２５に例示するような電圧印加パターンによれば、蛇行状梁部１１０４の一つおきにのこぎり波の位相の調整が行われ、それにより、蛇行状梁部１１０４が回転駆動する。このような駆動により、均一性の高い光走査が可能になる。
【0051】
なお、図２３では、画像投影装置１０００の一例としてプロジェクタ装置を示しているが、これに限らず、頭に装着するヘッドマウントディスプレイや、スクリーンとして拡散板やマイクロレンズアレイを使用し、フロントガラスなどの半透明板などを使って虚像を形成するヘッドアップディスプレイなどへ適用することができる。図２６に、ヘッドアップディスプレイの概略構成例を示す。図２６に示すように、ヘッドアップディスプレイ１２００は、図２３に示す画像投影装置１０００と同様の構成において、２次元光偏向器１００９の先の光路上に、複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ１１１５と、半透明板１１１６（例えばコンバイナやフロントガラス）とが配置された構成を備える。図２６に示す構成では、２次元光偏向器１００９による第１軸および第２軸周りのレーザ光の偏向動作に伴い、マイクロレンズアレイ１１１５上に画像が形成される。そして、半透明板１１１６を介して画像が拡大された虚像１１１７を視点１１１８より視認することができる。この場合、マイクロレンズアレイ１１１５によりレーザ光が拡散されるため、スペックルノイズの低減された虚像１１１７となる。半透明板１１１６には、車両の窓ガラス等を使うことも可能である。
【0052】
このような構成を備えるヘッドアップディスプレイ１２００は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等の移動体に搭載することができる。そこで、ヘッドアップディスプレイ１２００と、ヘッドアップディスプレイ１２００が搭載される移動体とを備える移動体装置を提供することができる。
【0053】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0054】
上記実施形態の駆動システムは、アクチュエータを駆動させることにより動作する装置であれば適用可能であり、例えば、反射面を有したアクチュエータを駆動させることにより、レーザ光源から照射されたレーザ光を対象方向に光走査し、対象方向からの反射光により対象方向に存在する物体を認識する物体認識装置に適用可能である。物体認識装置は、例えば、レーザレーダ、レーザ３次元計測装置、生体認証装置等である。
【0055】
また、上記実施形態の駆動システム１００および２００では、光検知部であるフォトダイオード１５１（図１４のＰＤ９５１に相当）／１５２（図１４のＰＤ−Ｘ９５２に相当）による入光検知回数が規定回数以上となるまでゲインを増加しているが、他にも図２７および図２８に示すように、描画領域（図１４参照）外で短い周期でフォトダイオード１５１／１５２に入光するようなレーザの走査軌跡である場合に、フォトダイオード１５１／１５２に先（往路）に入光した光がフォトダイオード１５１／１５２を通り過ぎた時間Ｔ１と、後（復路）に戻ってきてフォトダイオード９５１／９５２に入光した時間Ｔ２との時間差Ｔ３（図２８参照）が所定の値より大きくなるまでゲインを増加する構成としてもよい。これにより、設定時にマージンを一定以上にすることや、時間経過によりマージンが大きくなりすぎている場合に電圧値を小さくすることで、より省エネ効果が向上する。また、ゲインを最大にしてもマージンを一定以上にすることができない場合は、故障しているとして制御装置が故障情報を出力する構成にしてもよい。
【0056】
また、上記実施形態の制御部１５０は、環境温度が変化した情報を取得した場合や、起動してから所定の時間経過した場合に、チェックモードとして再度上記実施形態で説明した振幅調整を行ってもよい。これにより、環境変化や時間変化により振幅が変化した場合においても安定した振幅を保つことができる。
【0057】
ここで、図２７および図２８に示したように、フォトダイオード１５１／１５２を通過した光が再入光するまでの時間（時間差Ｔ３）が所定の値より大きくなるまでゲインを増加するように構成した場合の主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの流れを、図２９を用いて説明する。図２９は、主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの制御部の動作例を示すフローチャートである。図２９に示す動作では、上述において図１５を用いて説明した動作と同様の動作において、図１５のステップＳ９０５がステップＳ３０１に、ステップＳ９０７がステップＳ３０２に、それぞれ置き換えられている。
【0058】
図２９のステップＳ３０１では、制御部１５０は、フォトダイオード１５２から取得した検知信号を用いて、フォトダイオード１５２に先（往路）に入光した光がフォトダイオード１５２を通り過ぎた時間Ｔ１と、後（復路）に戻ってきてフォトダイオード１５２に入光した時間Ｔ２とからこれらの時間差（Ｙ軸方向時間差）Ｔ３を求め、求められたＹ軸方向時間差Ｔ３が予め規定しておいた所定の値以上となるまで、すなわち副走査がマージンＹを含めた振幅に達するまで継続する（ステップＳ３０１；ＮＯ）。その後、副走査がマージンＹを含めた振幅に達すると（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、ステップＳ９０６へ移行して副走査のゲインが決定され、振幅が固定される。なお、フォトダイオード１５２から取得した検知信号にはノイズが含まれているため、制御部１５０は、取得した信号のうち所定の値より大きい値の信号を検知信号として取り出して、上述のＹ軸方向時間差Ｔ３を求めてもよい。
【0059】
図２９のステップＳ３０２では、フォトダイオード１５１から取得した検知信号を用いることで、主走査の振幅について、フォトダイオード１５１を先に入光した光が出ていった時間Ｔ１と後に光が入光した時間Ｔ２とからこれらの時間差（Ｘ軸方向時間差）Ｔ３を求め、求められたＸ軸方向時間差Ｔ３が予め規定しておいた所定の値以上となっていなければ（ステップＳ３０２；ＮＯ）、そのままゲインを決定して振幅を固定し（ステップＳ９０９）、本動作を終了する。一方、Ｘ軸方向時間差Ｔ３が予め規定しておいた所定の値以上となっていた場合には（ステップＳ３０２；ＹＥＳ）、副走査の振幅が確定する時間にリミットからマージンＸを含んだ振幅まで減少され（ステップＳ９０８）、ステップＳ３０２へリターンする。以上のような動作により、図１６および図１７で説明した動作と同様にして、主走査および副走査が定常状態に落ち着く。なお、フォトダイオード１５２から取得した信号と同様に、フォトダイオード１５１から取得した検知信号にはノイズが含まれているため、制御部１５０は、取得した信号のうち所定の値より大きい値の信号を検知信号として取り出して、上述のＸ軸方向時間差Ｔ３を求めてもよい。また、ステップＳ３０１およびＳ３０２以外の動作は、図１５で説明した動作と同様であってよいため、ここでは重複する説明を省略する。
【0060】
また、上述において図２７を用いて説明した構成では、光の走査経路が描画領域（図１４参照）外で往復して同一のフォトダイオード１５１／１５２に入光する場合を例示したが、この構成に限定されるものではない。たとえば上記の実施形態において、光検知部であるフォトダイオードを近接して２つ設け、これら２つのフォトダイオードに１つの往路または経路で連続して光が入射するように構成することも可能である。このような構成の場合、一方のフォトダイオード（たとえば走査経路における上流側のＰＤ）が受光した時間Ｔ３と、他方のフォトダイオード（たとえば走査経路における下流側のＰＤ）が受光した時間Ｔ４との時間差Ｔ６が所定の値より小さくなるまでゲインを増加する構成とすることができる。
【0061】
これにより、設定時に時間差Ｔ６のマージンを一定以上にすることや、時間経過によりマージンが大きくなりすぎている場合に電圧値を小さくすることで、より省エネ効果が向上する。また、ゲインを最大にしてもマージンを一定以上にすることができない場合は、故障しているとして制御装置が故障情報を出力する構成にしてもよい。
【0062】
ここで、図３０および図３１を用いて、近接する２つのフォトダイオードにそれぞれ入射した光の入射時間の時間差（時間差Ｔ６）が所定の値より大きくなるまでゲインを増加するように構成した場合の主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの流れを説明する。図３０は、上記実施形態における光検知部であるフォトダイオードが近接して２つ設けられた場合の一例を説明するための図である。時間差Ｔ６は、一方のフォトダイオード（たとえば走査経路における上流側のＰＤ１５１ａ）が受光した時間Ｔ３と、他方のフォトダイオード（たとえば走査経路における上流側のＰＤ１５１ｂ）が受光した時間Ｔ４との時間差である。なお、図３０において、フォトダイオード１５１ａおよび１５１ｂは、たとえば図１９または図２１におけるフォトダイオード１５１または１５２に相当するものである。すなわち、本説明では、上述の実施形態におけるフォトダイオード１５１および１５２が、それぞれ２つのフォトダイオード１５１ａおよび１５１ｂにより構成されている。
【0063】
図３１は、主走査および副走査が定常状態に落ち着くまでの制御部の動作例を示すフローチャートである。図３１に示す動作では、上述において図１５を用いて説明した動作と同様の動作において、図１５のステップＳ９０５がステップＳ４０１に、ステップＳ９０７がステップＳ４０２に、それぞれ置き換えられている。
【0064】
図３１のステップＳ４０１では、制御部１５０は、フォトダイオード１５１ａから取得した検知信号およびフォトダイオード１５１ｂから取得した検知信号を用いて、フォトダイオード１５１ａに光が入射した時間Ｔ４と、フォトダイオード１５１ｂに光が入射した時間Ｔ５を求め、Ｔ４とＴ５の時間差（Ｙ軸方向時間差）Ｔ６を算出する。算出された時間差Ｔ６が予め規定しておいた所定の値以下となるまで、すなわち、副走査がマージンＹを含めた振幅に達するまで継続する（ステップＳ４０１；ＮＯ）。その後、副走査がマージンＹを含めた振幅に達すると（ステップＳ４０１；ＹＥＳ）、ステップＳ９０６へ移行して副走査のゲインが決定され、振幅が固定される。なお、フォトダイオード１５１ａおよび１５１ｂから取得した検知信号にはノイズが含まれているため、制御部１５０は、取得した信号のうち所定の値より大きい値の信号を検知信号として取り出して、上述のＹ軸方向時間差Ｔ６を求めてもよい。
【0065】
図３１のステップＳ４０２では、フォトダイオード１５１ａおよび１５１ｂから取得した検知信号を用いることで、主走査の振幅について、フォトダイオード１５１ａに光が入射した時間Ｔ４と、フォトダイオード１５１ｂに光が入射した時間Ｔ５を求め、Ｔ４とＴ５の時間差Ｔ６（Ｘ軸方向時間差）を算出する。算出されたＸ軸方向時間差Ｔ６が予め規定しておいた所定の値以下となっていなければ（ステップＳ４０２；ＮＯ）、そのままゲインを決定して振幅を固定し（ステップＳ９０９）、本動作を終了する。一方、Ｘ軸方向時間差Ｔ６が予め規定しておいた所定の値以下となっていた場合には（ステップＳ４０２；ＹＥＳ）、副走査の振幅が確定する時間にリミットからマージンＸを含んだ振幅まで減少され（ステップＳ９０８）、ステップＳ３０２へリターンする。以上のような動作により、図１６および図１７で説明した動作と同様にして、主走査および副走査が定常状態に落ち着く。なお、フォトダイオード１５２から取得した信号と同様に、フォトダイオード１５１から取得した検知信号にはノイズが含まれているため、制御部１５０は、取得した信号のうち所定の値より大きい値の信号を検知信号として取り出して、上述のＸ軸方向時間差Ｔ６を求めてもよい。また、ステップＳ４０１およびＳ４０２以外の動作は、図１５で説明した動作と同様であってよいため、ここでは重複する説明を省略する。
【0066】
また、上記実施形態の駆動システム１００および２００におけるアクチュエータ１３０を除いた構成は、アクチュエータ制御装置ともいう。図３２に、アクチュエータ制御装置の概略構成例を示す。図３２に示すように、アクチュエータ制御装置１５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１５０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５０３、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１５０４、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５０５、およびアクチュエータドライバ１５０６を備えている。これらの構成のうち、ＣＰＵ１５０１、ＲＡＭ１５０２、ＲＯＭ１５０３および外部Ｉ／Ｆ１５０５は、たとえば上述における制御部１５０（図１９、図２１等参照）を構成する。また、ＦＰＧＡ１５０４は上述した波形生成部１１０に相当し、アクチュエータドライバ１５０６は、たとえば図１９における主走査駆動用アンプ１２１、副走査駆動用アンプ１２３および電源部１６０、または、図２１における主走査駆動用アンプ１２１、副走査駆動用アンプ１２３および２つの電源部２６１および２６２に相当する。
【0067】
ＣＰＵ１５０１は、ＲＯＭ１５０３等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ１５０２上に読み出し、処理を実行して、制御部１５０の全体の制御や機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ１５０２は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。ＲＯＭ１５０３は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ１５０１が駆動システム１００／２００の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。ＲＡＭ１５０２および／またはＲＯＭ１５０３は、制御に関わるパラメータや光検出部（ＰＤ１５１、ＰＤ−Ｘ１５２等）から取得した信号を記憶する記憶部の機能を備える。
【0068】
ＦＰＧＡ１５０４は、ＣＰＵ１５０１の処理に従って、アクチュエータドライバ１５０６に適した制御信号を出力する回路であり、上述した波形生成部１１０の機能を備える。外部Ｉ／Ｆ１５０５は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、光検出部（ＰＤ１５１、ＰＤ−Ｘ１５２等）、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ１５０５は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ１５０５が用意されてもよい。
【0069】
アクチュエータドライバ１５０６は、上述したように、たとえば図１９における主走査駆動用アンプ１２１、副走査駆動用アンプ１２３および電源部１６０、または、図２１における主走査駆動用アンプ１２１、副走査駆動用アンプ１２３および２つの電源部２６１および２６２に相当し、ＦＰＧＡ１５０４から入力された信号をアンプ（ＡＭＰ１２１、１２３等）により増幅してアクチュエータ１３０に出力する電気回路である。なお、アクチュエータドライバ１５０６は、ＦＰＧＡ１５０４に組み込まれていてもよい。
【0070】
アクチュエータ制御装置１５００において、ＣＰＵ１５０１は、外部Ｉ／Ｆ１５０５を介してフォトダイオード１５１および１５２の信号を取得する。上述した実施形態に係るアクチュエータ制御装置１５００は、ＣＰＵ１５０１の命令および図３２に示したハードウェア構成によって、上記に説明する機能構成を実現することができる。
【符号の説明】
【0071】
１００，２００ 駆動システム１１０ 波形生成部
１２１ 主走査駆動用アンプ
１２３ 副走査駆動用アンプ
１３０ アクチュエータ
１５０ 制御部
１５１，１５１ａ，１５１ｂ，１５２ フォトダイオード
１６０，２６１，２６２ 電源部
１０００ 画像投影装置
１００１〜１００３ レーザ光源
１００４ コリメートレンズ
１００５ 光路合成手段
１００９ ２次元光偏向器
１１１５ マイクロレンズアレイ
１１１６ 半透明板
１５００ アクチュエータ制御装置
１５０１ ＣＰＵ
１５０２ ＲＡＭ
１５０３ ＲＯＭ
１５０４ ＦＰＧＡ
１５０５ 外部Ｉ／Ｆ
１５０６ アクチュエータドライバ
【先行技術文献】
【特許文献】
【0072】
【特許文献1】特許第２９２１２１８号公報
【特許文献2】特許第２５７０２３７号公報
【特許文献3】特開２００８−１１６６６８号公報
【特許文献4】特開２００７−１５５９８４号公報
【特許文献5】特開２００７−２２６１０８号公報
【特許文献6】特開２００７−２４０６２６号公報
【特許文献7】特開２００７−２４１１６９号公報
【特許文献8】特許第３８０４３１２号公報
【特許文献9】特開２０１１−００４３３９号公報
【特許文献10】特開２０１０−０２６４４３号公報
【特許文献11】特開２０１４−１３２９７６号公報