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特開2022-184514光走査装置、光走査装置の駆動方法、及び画像描画システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022184514
(43)【公開日】2022-12-13
(54)【発明の名称】光走査装置、光走査装置の駆動方法、及び画像描画システム
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20221206BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20221206BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20221206BHJP
G09G 3/02 20060101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 104Z
G02B26/10 C
G02B26/08 E
B81B3/00
G09G3/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021092417
(22)【出願日】2021-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 宏俊
(72)【発明者】
【氏名】園田 慎一郎
(72)【発明者】
【氏名】菱沼 慶一
(72)【発明者】
【氏名】田中 伸也
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 靖
【テーマコード（参考）】
2H045
2H141
3C081
5C080
【Ｆターム（参考）】
2H045AB06
2H045AB13
2H045AB24
2H045AB38
2H045AB44
2H045AB81
2H045BA14
2H141MA12
2H141MB24
2H141MC09
2H141MD13
2H141MD16
2H141MD20
2H141MD24
2H141ME25
2H141MF12
2H141MG06
2H141MZ06
2H141MZ13
2H141MZ15
2H141MZ16
3C081AA01
3C081AA13
3C081BA28
3C081BA33
3C081BA44
3C081BA47
3C081BA55
3C081BA76
3C081DA03
3C081DA24
3C081EA07
3C081EA11
3C081EA12
5C080CC02
5C080JJ02
5C080JJ05
5C080JJ06
5C080JJ07
(57)【要約】
【課題】描画される画像の画質の低下を抑制することができる光走査装置、光走査装置の駆動方法、及び画像描画システムを得る。
【解決手段】駆動制御部は、第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、複数周期の第１駆動信号に対する第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、複数周期の第２駆動信号に対する第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、第１駆動信号及び第１平均位相遅延時間に基づいて第１基準信号を生成し、第２駆動信号及び第２平均位相遅延時間に基づいて第２基準信号を生成する。
【選択図】図１６
【解決手段】駆動制御部は、第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、複数周期の第１駆動信号に対する第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、複数周期の第２駆動信号に対する第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、第１駆動信号及び第１平均位相遅延時間に基づいて第１基準信号を生成し、第２駆動信号及び第２平均位相遅延時間に基づいて第２基準信号を生成する。
【選択図】図１６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射光を反射する反射面を有するミラー部と、
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に交差する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する第１角度検出センサと、
前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する第２角度検出センサと、
少なくとも１つのプロセッサと、
を備える光走査装置であって、
前記プロセッサは、
前記第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、
前記第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、
複数周期の前記第１駆動信号に対する前記第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、
複数周期の前記第２駆動信号に対する前記第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、
前記第１駆動信号及び前記第１平均位相遅延時間に基づいて、前記第１軸周りの角度が基準角になったことを表す第１基準信号を生成し、
前記第２駆動信号及び前記第２平均位相遅延時間に基づいて、前記第２軸周りの角度が基準角になったことを表す第２基準信号を生成する
光走査装置。
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に交差する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する第１角度検出センサと、
前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する第２角度検出センサと、
少なくとも１つのプロセッサと、
を備える光走査装置であって、
前記プロセッサは、
前記第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、
前記第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、
複数周期の前記第１駆動信号に対する前記第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、
複数周期の前記第２駆動信号に対する前記第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、
前記第１駆動信号及び前記第１平均位相遅延時間に基づいて、前記第１軸周りの角度が基準角になったことを表す第１基準信号を生成し、
前記第２駆動信号及び前記第２平均位相遅延時間に基づいて、前記第２軸周りの角度が基準角になったことを表す第２基準信号を生成する
光走査装置。
【請求項2】
前記第１角度検出センサは、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の角度検出センサであり、
前記第１角度検出センサの出力信号は、一対の角度検出センサから出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより得られる出力信号であり、
前記第２角度検出センサは、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の角度検出センサであり、
前記第２角度検出センサの出力信号は、一対の角度検出センサから出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより得られる出力信号である
請求項１に記載の光走査装置。
前記第１角度検出センサの出力信号は、一対の角度検出センサから出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより得られる出力信号であり、
前記第２角度検出センサは、前記第１軸又は前記第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の角度検出センサであり、
前記第２角度検出センサの出力信号は、一対の角度検出センサから出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより得られる出力信号である
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項3】
前記第１基準信号は、前記第１軸周りの角度がゼロになったことを表す信号であり、
前記第２基準信号は、前記第２軸周りの角度がゼロになったことを表す信号である
請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
前記第２基準信号は、前記第２軸周りの角度がゼロになったことを表す信号である
請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
【請求項4】
前記プロセッサは、
前記第１角度検出センサの出力信号がゼロである時点の前記第１位相遅延時間を平均化することによって前記第１平均位相遅延時間を導出し、
前記第２角度検出センサの出力信号がゼロである時点の前記第２位相遅延時間を平均化することによって前記第２平均位相遅延時間を導出する
請求項３に記載の光走査装置。
前記第１角度検出センサの出力信号がゼロである時点の前記第１位相遅延時間を平均化することによって前記第１平均位相遅延時間を導出し、
前記第２角度検出センサの出力信号がゼロである時点の前記第２位相遅延時間を平均化することによって前記第２平均位相遅延時間を導出する
請求項３に記載の光走査装置。
【請求項5】
前記プロセッサは、
対応する周期の前記第１駆動信号がゼロである時点から前記第１角度検出センサの出力信号がゼロである時点までの前記第１位相遅延時間を平均化することによって前記第１平均位相遅延時間を導出し、
対応する周期の前記第２駆動信号がゼロである時点から前記第２角度検出センサの出力信号がゼロである時点までの前記第２位相遅延時間を平均化することによって前記第２平均位相遅延時間を導出する
請求項４に記載の光走査装置。
対応する周期の前記第１駆動信号がゼロである時点から前記第１角度検出センサの出力信号がゼロである時点までの前記第１位相遅延時間を平均化することによって前記第１平均位相遅延時間を導出し、
対応する周期の前記第２駆動信号がゼロである時点から前記第２角度検出センサの出力信号がゼロである時点までの前記第２位相遅延時間を平均化することによって前記第２平均位相遅延時間を導出する
請求項４に記載の光走査装置。
【請求項6】
前記プロセッサは、
前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間それぞれに、予め設定された条件に応じたずれ時間を加えた時間に基づいて、前記第１基準信号及び前記第２基準信号それぞれを生成する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の光走査装置。
前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間それぞれに、予め設定された条件に応じたずれ時間を加えた時間に基づいて、前記第１基準信号及び前記第２基準信号それぞれを生成する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項7】
前記条件は、前記第１位相遅延時間及び前記第２位相遅延時間を含む
請求項６に記載の光走査装置。
請求項６に記載の光走査装置。
【請求項8】
前記条件は、更に、前記第１駆動信号の駆動電圧及び前記第２駆動信号の駆動電圧を含む
請求項７に記載の光走査装置。
請求項７に記載の光走査装置。
【請求項9】
前記条件は、更に、前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数を含む
請求項７又は請求項８に記載の光走査装置。
請求項７又は請求項８に記載の光走査装置。
【請求項10】
前記条件は、更に、環境温度を含む
請求項７から請求項９の何れか１項に記載の光走査装置。
請求項７から請求項９の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項11】
前記ずれ時間を導出するずれ時間導出モードを備えており、
前記プロセッサは、
キャリブレーションの際に前記ずれ時間導出モードを実行することにより、前記ずれ時間を取得し、
前記第１基準信号及び前記第２基準信号を生成する際には、前記キャリブレーションにおいて予め取得した前記ずれ時間を使用する
請求項６から請求項１０の何れか１項に記載の光走査装置。
前記プロセッサは、
キャリブレーションの際に前記ずれ時間導出モードを実行することにより、前記ずれ時間を取得し、
前記第１基準信号及び前記第２基準信号を生成する際には、前記キャリブレーションにおいて予め取得した前記ずれ時間を使用する
請求項６から請求項１０の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項12】
前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間を導出する平均位相遅延時間導出モードを備えており、
前記プロセッサは、
キャリブレーションの際に前記平均位相遅延時間導出モードを実行することにより、前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間を取得し、
前記第１基準信号及び前記第２基準信号を生成する際には、前記キャリブレーションにおいて予め取得した前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間を使用する
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の光走査装置。
前記プロセッサは、
キャリブレーションの際に前記平均位相遅延時間導出モードを実行することにより、前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間を取得し、
前記第１基準信号及び前記第２基準信号を生成する際には、前記キャリブレーションにおいて予め取得した前記第１平均位相遅延時間及び前記第２平均位相遅延時間を使用する
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項13】
請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置と、
前記ミラー部に光を照射する光源と、
を備える画像描画システムであって、
前記プロセッサは、前記第１基準信号及び前記第２基準信号に基づいて、前記光源の光の照射タイミングを制御する、
画像描画システム。
前記ミラー部に光を照射する光源と、
を備える画像描画システムであって、
前記プロセッサは、前記第１基準信号及び前記第２基準信号に基づいて、前記光源の光の照射タイミングを制御する、
画像描画システム。
【請求項14】
入射光を反射する反射面を有するミラー部と、
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に交差する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する第１角度検出センサと、
前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する第２角度検出センサと、
を備える光走査装置の駆動方法であって、
前記第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、
前記第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、
複数周期の前記第１駆動信号に対する前記第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、
複数周期の前記第２駆動信号に対する前記第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、
前記第１駆動信号及び前記第１平均位相遅延時間に基づいて、前記第１軸周りの角度が基準角になったことを表す第１基準信号を生成し、
前記第２駆動信号及び前記第２平均位相遅延時間に基づいて、前記第２軸周りの角度が基準角になったことを表す第２基準信号を生成する
光走査装置の駆動方法。
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内にある第１軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、
前記ミラー部の静止時の前記反射面を含む平面内であって前記第１軸に交差する第２軸の周りに前記ミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、
前記ミラー部の前記第１軸周りの角度に応じた信号を出力する第１角度検出センサと、
前記ミラー部の前記第２軸周りの角度に応じた信号を出力する第２角度検出センサと、
を備える光走査装置の駆動方法であって、
前記第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、
前記第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、
複数周期の前記第１駆動信号に対する前記第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、
複数周期の前記第２駆動信号に対する前記第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、
前記第１駆動信号及び前記第１平均位相遅延時間に基づいて、前記第１軸周りの角度が基準角になったことを表す第１基準信号を生成し、
前記第２駆動信号及び前記第２平均位相遅延時間に基づいて、前記第２軸周りの角度が基準角になったことを表す第２基準信号を生成する
光走査装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光走査装置、光走査装置の駆動方法、及び画像描画システムに関する。
【背景技術】
【0002】
シリコン（Ｓｉ）の微細加工技術を用いて作製される微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）デバイスの１つとしてマイクロミラーデバイス（マイクロスキャナともいう）が知られている。このマイクロミラーデバイスを備える光走査装置は、小型かつ低消費電力であることから、レーザーディスプレイ又はレーザープロジェクタ等の画像描画システムへの応用が期待されている。
【0003】
マイクロミラーデバイスは、ミラー部が、互いに直交する第１軸及び第２軸の周りに揺動可能に形成されており、ミラー部が各軸の周りに揺動することで、ミラー部が反射した光を二次元的に走査する。また、ミラー部を各軸の周りに共振させることにより、光をリサージュ走査することを可能とするマイクロミラーデバイスが知られている。
【0004】
特許文献１には、ミラー部の回転角を検出するセンサと、そのセンサから得られるミラー部の回転角の振幅及び位相を補正するための補正量であって、各温度に対応する補正量が格納されるルックアップテーブルとを有する光走査装置が開示されている。
【0005】
特許文献２には、ミラー部を駆動するアクチュエータの容量変化によって発生する電流を検出するとともに所定の周波数以上の成分をカットした電流信号を出力し、その電流信号の極大値と極小値との時間差に基づいてアクチュエータに付与する駆動信号を調整する光走査装置が開示されている。
【0006】
特許文献３には、ミラー部の振動の位相に応じて、振動の最大振幅がミラー部の共振範囲に留まるように、第１及び第２の制御周波数を調整し、第１及び第２の制御周波数は実質的に固定された整数比率を持たない光走査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１８－１０１０４０号公報
【特許文献2】特開２０１７－１８１９５１号公報
【特許文献3】特表２０１３－５１３８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記の光走査装置では、ミラー部の第１軸周りの角度を検出する第１角度検出センサ、及びミラー部の第２軸周りの角度を検出する第２角度検出センサが用いられる。例えば、光走査装置は、第１角度検出センサ及び第２角度検出センサの出力信号に基づいて、ミラー部の角度が基準角となったことを表す基準信号（例えば、ゼロクロス信号）を出力する。この基準信号は、ミラー部に光を照射する光源による光の照射タイミングの制御に用いられる。
【0009】
第１角度検出センサの出力信号は、ミラー部の第２軸周りの揺動等の影響を受けて、信号波形が安定しない場合がある。同様に、第２角度検出センサの出力信号は、ミラー部の第１軸周りの揺動等の影響を受けて、信号波形が安定しない場合がある。これらの場合、第１角度検出センサ及び第２角度検出センサの出力信号に基づいて基準信号を出力すると、基準信号の出力タイミングが周期によってずれてしまう。この場合、周期毎に光源による光の照射タイミングがずれることにより、描画される画像の画質が低下してしまう。
【0010】
しかしながら、特許文献１～３に記載の技術では、基準信号の出力タイミングのずれについては考慮されていない。
【0011】
本開示は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、描画される画像の画質の低下を抑制することができる光走査装置、光走査装置の駆動方法、及び画像描画システム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】
【0012】
本開示の光走査装置は、入射光を反射する反射面を有するミラー部と、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内にある第１軸の周りにミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内であって第１軸に交差する第２軸の周りにミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、ミラー部の第１軸周りの角度に応じた信号を出力する第１角度検出センサと、ミラー部の第２軸周りの角度に応じた信号を出力する第２角度検出センサと、少なくとも１つのプロセッサと、を備える光走査装置であって、プロセッサは、第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、複数周期の第１駆動信号に対する第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、複数周期の第２駆動信号に対する第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、第１駆動信号及び第１平均位相遅延時間に基づいて、第１軸周りの角度が基準角になったことを表す第１基準信号を生成し、第２駆動信号及び第２平均位相遅延時間に基づいて、第２軸周りの角度が基準角になったことを表す第２基準信号を生成する。
【0013】
なお、本開示の光走査装置は、第１角度検出センサが、第１軸又は第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の角度検出センサであり、第１角度検出センサの出力信号が、一対の角度検出センサから出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより得られる出力信号であり、第２角度検出センサが、第１軸又は第２軸を挟んで対向する位置に配置された一対の角度検出センサであり、第２角度検出センサの出力信号が、一対の角度検出センサから出力された一対の出力信号を加算又は減算することにより得られる出力信号であってもよい。
【0014】
また、本開示の光走査装置は、第１基準信号が、第１軸周りの角度がゼロになったことを表す信号であり、第２基準信号が、第２軸周りの角度がゼロになったことを表す信号であってもよい。
【0015】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、第１角度検出センサの出力信号がゼロである時点の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、第２角度検出センサの出力信号がゼロである時点の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出してもよい。
【0016】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、対応する周期の第１駆動信号がゼロである時点から第１角度検出センサの出力信号がゼロである時点までの第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、対応する周期の第２駆動信号がゼロである時点から第２角度検出センサの出力信号がゼロである時点までの第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出してもよい。
【0017】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間それぞれに、予め設定された条件に応じたずれ時間を加えた時間に基づいて、第１基準信号及び第２基準信号それぞれを生成してもよい。
【0018】
また、本開示の光走査装置は、上記条件が、第１位相遅延時間及び第２位相遅延時間を含んでもよい。
【0019】
また、本開示の光走査装置は、上記条件が、更に、第１駆動信号の駆動電圧及び第２駆動信号の駆動電圧を含んでもよい。
【0020】
また、本開示の光走査装置は、上記条件が、更に、第１駆動周波数及び第２駆動周波数を含んでもよい。
【0021】
また、本開示の光走査装置は、上記条件が、更に、環境温度を含んでもよい。
【0022】
また、本開示の光走査装置は、ずれ時間を導出するずれ時間導出モードを備えており、プロセッサが、キャリブレーションの際にずれ時間導出モードを実行することにより、ずれ時間を取得し、第１基準信号及び第２基準信号を生成する際には、キャリブレーションにおいて予め取得したずれ時間を使用してもよい。
【0023】
また、本開示の光走査装置は、第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を導出する平均位相遅延時間導出モードを備えており、プロセッサが、キャリブレーションの際に平均位相遅延時間導出モードを実行することにより、第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を取得し、第１基準信号及び第２基準信号を生成する際には、キャリブレーションにおいて予め取得した第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を使用してもよい。
【0024】
また、本開示の画像描画システムは、上記の何れかの光走査装置と、ミラー部に光を照射する光源と、を備える画像描画システムであって、プロセッサが、第１基準信号及び第２基準信号に基づいて、光源の光の照射タイミングを制御する。
【0025】
また、本開示の光走査装置の駆動方法は、入射光を反射する反射面を有するミラー部と、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内にある第１軸の周りにミラー部を揺動させる第１アクチュエータと、ミラー部の静止時の反射面を含む平面内であって第１軸に交差する第２軸の周りにミラー部を揺動させる第２アクチュエータと、ミラー部の第１軸周りの角度に応じた信号を出力する第１角度検出センサと、ミラー部の第２軸周りの角度に応じた信号を出力する第２角度検出センサと、を備える光走査装置の駆動方法であって、第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、第２アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、複数周期の第１駆動信号に対する第１角度検出センサの出力信号の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出し、複数周期の第２駆動信号に対する第２角度検出センサの出力信号の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出し、第１駆動信号及び第１平均位相遅延時間に基づいて、第１軸周りの角度が基準角になったことを表す第１基準信号を生成し、第２駆動信号及び第２平均位相遅延時間に基づいて、第２軸周りの角度が基準角になったことを表す第２基準信号を生成するものである。
【発明の効果】
【0026】
本開示によれば、描画される画像の画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】画像描画システムの概略図である。
【図2】マイクロミラーデバイスの外観斜視図である。
【図3】第１駆動信号の一例を示すグラフである。
【図4】第２駆動信号の一例を示すグラフである。
【図5】駆動制御部の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図6】一対の第１角度検出センサから出力される信号の一例を示す図である。
【図7】一対の第２角度検出センサから出力される信号の一例を示す図である。
【図8】第１信号処理部の構成の一例を示す回路図である。
【図9】第１信号処理の一例を示す図である。
【図10】第２信号処理の一例を示す図である。
【図11】第１角度検出信号がゼロクロスするタイミングがずれることを説明するための図である。
【図12】第１平均位相遅延時間の導出処理を説明するための図である。
【図13】第２平均位相遅延時間の導出処理を説明するための図である。
【図14】第１平均位相遅延時間と第１ずれ時間との関係の一例を示す図である。
【図15】第２平均位相遅延時間と第２ずれ時間との関係の一例を示す図である。
【図16】第１ゼロクロスパルスの生成処理を説明するための図である。
【図17】第２ゼロクロスパルスの生成処理を説明するための図である。
【図18】第１ずれ時間導出処理の一例を示すフローチャートである。
【図19】第２ずれ時間導出処理の一例を示すフローチャートである。
【図20】第１ゼロクロスパルス生成処理の一例を示すフローチャートである。
【図21】第２ゼロクロスパルス生成処理の一例を示すフローチャートである。
【図22】キャリブレーションの際の画像描画システムの概略平面図である。
【図23】第１キャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。
【図24】第１キャリブレーション処理を説明するための図である。
【図25】第１キャリブレーション処理を説明するための図である。
【図26】第２キャリブレーション処理の一例を示すフローチャートである。
【図27】第２キャリブレーション処理を説明するための図である。
【図28】第２キャリブレーション処理を説明するための図である。
【図29】変形例に係るマイクロミラーデバイスの平面図である。
【図30】変形例に係る第１信号処理部の構成を示す回路図である。
【図31】第１駆動周波数と第１ずれ時間との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態例を詳細に説明する。
【0029】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像描画システム１０の構成を説明する。図１に示すように、画像描画システム１０は、光走査装置２と光源３とを有する。光走査装置２は、マイクロミラーデバイス（以下、「ＭＭＤ（Micro Mirror Device）」という）４と、駆動制御部５とを含む。駆動制御部５は、開示の技術に係るプロセッサの一例である。
【0030】
画像描画システム１０は、駆動制御部５の制御に従って、光源３から照射された光ビームＬをＭＭＤ４により反射して被走査面６を光走査することにより、画像を描画する。被走査面６は、例えば、画像を投影するためのスクリーン、又は人の目の網膜等である。
【0031】
画像描画システム１０は、例えば、リサージュ走査方式のレーザーディスプレイに適用される。具体的には、画像描画システム１０は、ＡＲ（Augmented Reality）グラス又はＶＲ（Virtual Reality）グラス等のレーザースキャンディスプレイに適用可能である。
【0032】
ＭＭＤ４は、第１軸ａ１と、第１軸ａ１に直交する第２軸ａ２との周りに、ミラー部２０（図２参照）を揺動させることを可能とする圧電型２軸駆動方式のマイクロミラーデバイスである。以下、第２軸ａ２と平行な方向をＸ方向、第１軸ａ１と平行な方向をＹ方向、第１軸ａ１及び第２軸ａ２に直交する方向をＺ方向という。本実施形態では、第１軸ａ１と第２軸ａ２とが直交する（すなわち、垂直に交差する）例を示しているが、第１軸ａ１と第２軸ａ２とは９０°以外の角度で交差してもよい。ここでいう交差とは、９０度を中心として、許容誤差を含む一定の角度範囲内のことを意味する。
【0033】
光源３は、光ビームＬとして、例えばレーザ光を発するレーザ装置である。光源３は、例えば、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、及びＢ（Ｂｌｕｅ）の３色のレーザ光を出力する。光源３は、ＭＭＤ４のミラー部２０が静止した状態において、ミラー部２０が備える反射面２０Ａ（図２参照）に垂直に光ビームＬを照射することが好ましい。なお、光源３から反射面２０Ａに垂直に光ビームＬを照射する場合、光ビームＬを被走査面６に走査して描画する際に、光源３が障害物となる可能性がある。このため、光源３から発せられた光ビームＬを、光学系で制御して、反射面２０Ａに垂直に照射することが好ましい。光学系は、レンズを含むものであってもいし、レンズを含まないものであってもよい。また、光源３から発せられた光ビームＬを反射面２０Ａに照射する角度は垂直に限られず、光ビームＬを反射面２０Ａに対して斜めに照射してもよい。
【0034】
駆動制御部５は、光走査情報に基づいて光源３及びＭＭＤ４に駆動信号を出力する。光源３は、入力された駆動信号に基づいて光ビームＬを発生してＭＭＤ４に照射する。ＭＭＤ４は、入力された駆動信号に基づいて、ミラー部２０を第１軸ａ１及び第２軸ａ２の周りに揺動させる。
【0035】
駆動制御部５がミラー部２０を第１軸ａ１及び第２軸ａ２の周りにそれぞれ共振させることにより、ミラー部２０で反射される光ビームＬが被走査面６上においてリサージュ波形を描くように走査される。この光走査方式は、リサージュ走査方式と呼ばれる。
【0036】
次に、図２を参照して、本実施形態に係るＭＭＤ４の構成を説明する。図２に示すように、ＭＭＤ４は、ミラー部２０、第１支持部２１、第１可動枠２２、第２支持部２３、第２可動枠２４、接続部２５、及び固定枠２６を有する。ＭＭＤ４は、いわゆるＭＥＭＳスキャナである。
【0037】
ミラー部２０は、入射光を反射する反射面２０Ａを有する。反射面２０Ａは、ミラー部２０の一面に設けられ、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、又は銀の合金等の金属薄膜で形成されている。反射面２０Ａの形状は、例えば、第１軸ａ１と第２軸ａ２との交点を中心とした円形状である。
【0038】
第１軸ａ１及び第２軸ａ２は、ミラー部２０が静止した静止時において反射面２０Ａを含む平面内に存在する。ＭＭＤ４の平面形状は、矩形状であって、第１軸ａ１に関して線対称であり、かつ第２軸ａ２に関して線対称である。
【0039】
第１支持部２１は、ミラー部２０の外側に、第２軸ａ２を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。第１支持部２１は、第１軸ａ１上でミラー部２０と接続されており、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動可能に支持している。本実施形態では、第１支持部２１は、第１軸ａ１に沿って延伸したトーションバーである。
【0040】
第１可動枠２２は、ミラー部２０を取り囲む矩形状の枠体であって、第１軸ａ１上で第１支持部２１を介してミラー部２０と接続されている。第１可動枠２２の上には、第１軸ａ１を挟んで対向する位置にそれぞれ圧電素子３０が形成されている。このように、第１可動枠２２上に２つの圧電素子３０が形成されることにより、一対の第１アクチュエータ３１が構成されている。
【0041】
一対の第１アクチュエータ３１は、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されている。第１アクチュエータ３１は、ミラー部２０に、第１軸ａ１周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させる。
【0042】
第２支持部２３は、第１可動枠２２の外側に、第１軸ａ１を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。第２支持部２３は、第２軸ａ２上で第１可動枠２２と接続されており、第１可動枠２２及びミラー部２０を、第２軸ａ２周りに揺動可能に支持している。本実施形態では、第２支持部２３は、第２軸ａ２に沿って延伸したトーションバーである。
【0043】
第２可動枠２４は、第１可動枠２２を取り囲む矩形状の枠体であって、第２軸ａ２上で第２支持部２３を介して第１可動枠２２と接続されている。第２可動枠２４の上には、第２軸ａ２を挟んで対向する位置にそれぞれ圧電素子３０が形成されている。このように、第２可動枠２４上に２つの圧電素子３０が形成されることにより、一対の第２アクチュエータ３２が構成されている。
【0044】
一対の第２アクチュエータ３２は、第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されている。第２アクチュエータ３２は、ミラー部２０及び第１可動枠２２に、第２軸ａ２の周りの回転トルクを作用させることにより、第２軸ａ２の周りにミラー部２０を揺動させる。
【0045】
接続部２５は、第２可動枠２４の外側に、第１軸ａ１を挟んで対向する位置にそれぞれ配置されている。接続部２５は、第２軸ａ２上で第２可動枠２４と接続されている。
【0046】
固定枠２６は、第２可動枠２４を取り囲む矩形状の枠体であって、第２軸ａ２上で接続部２５を介して第２可動枠２４と接続されている。
【0047】
また、第１可動枠２２には、第１支持部２１の近傍に、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂが設けられている。一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ圧電素子により構成されている。第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの回動に伴う第１支持部２１の変形により加わる力を電圧に変換して信号を出力する。すなわち、第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの角度に応じた信号を出力する。
【0048】
また、第２可動枠２４には、第２支持部２３の近傍に、第２軸ａ２を挟んで対向する位置に一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂが設けられている。一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ圧電素子により構成されている。第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの回動に伴う第２支持部２３の変形により加わる力を電圧に変換して信号を出力する。すなわち、第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの角度に応じた信号を出力する。
【0049】
図２では、第１アクチュエータ３１及び第２アクチュエータ３２に駆動信号を与えるための配線及び電極パッドについては図示を省略している。また、図２では、第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂ及び第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂから信号を出力するための配線及び電極パッドについても図示を省略している。電極パッドは、固定枠２６上に複数設けられる。
【0050】
ミラー部２０の第１軸ａ１周りの振れ角（以下、「第１振れ角」という）θ１は、駆動制御部５が第１アクチュエータ３１に与える駆動信号（以下、「第１駆動信号」という）により制御される。第１駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第１駆動信号は、一対の第１アクチュエータ３１の一方に印加される駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ１Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ１Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。
【0051】
なお、第１振れ角θ１は、反射面２０Ａの法線が、ＸＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度である。
【0052】
ミラー部２０の第２軸ａ２周りの振れ角（以下、「第２振れ角」という）θ２は、駆動制御部５が第２アクチュエータ３２に与える駆動信号（以下、「第２駆動信号」という）により制御される。第２駆動信号は、例えば正弦波の交流電圧である。第２駆動信号は、一対の第２アクチュエータ３２の一方に印加される駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）と、他方に印加される駆動電圧波形Ｖ２Ｂ（ｔ）とを含む。駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）と駆動電圧波形Ｖ２Ｂ（ｔ）は、互いに逆位相（すなわち位相差１８０°）である。
【0053】
なお、第２振れ角θ２は、反射面２０Ａの法線が、ＹＺ平面においてＺ方向に対して傾斜する角度である。
【0054】
図３に、第１駆動信号の一例を示し、図４に、第２駆動信号の一例を示す。図３は、第１駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）を示す。図４は、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）を示す。
【0055】
駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
Ｖ１Ａ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ１＋Ｖ１ｓｉｎ（２πｆｄ１ｔ）
Ｖ１Ｂ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ１＋Ｖ１ｓｉｎ（２πｆｄ１ｔ＋α）
Ｖ１Ａ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ１＋Ｖ１ｓｉｎ（２πｆｄ１ｔ）
Ｖ１Ｂ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ１＋Ｖ１ｓｉｎ（２πｆｄ１ｔ＋α）
【0056】
ここで、Ｖ１は振幅電圧である。Ｖｏｆｆ１はバイアス電圧である。Ｖｏｆｆ１はゼロでもよい。ｆｄ１は駆動周波数（以下、「第１駆動周波数」という）である。ｔは時間である。αは、駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、α＝１８０°とする。
【0057】
駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）が一対の第１アクチュエータ３１に印加されることにより、ミラー部２０は、第１駆動周波数ｆｄ１で第１軸ａ１周りに揺動する。
【0058】
駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）は、それぞれ次のように表される。
Ｖ２Ａ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ２＋Ｖ２ｓｉｎ（２πｆｄ２ｔ＋φ）
Ｖ２Ｂ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ２＋Ｖ２ｓｉｎ（２πｆｄ２ｔ＋β＋φ）
Ｖ２Ａ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ２＋Ｖ２ｓｉｎ（２πｆｄ２ｔ＋φ）
Ｖ２Ｂ（ｔ）＝Ｖｏｆｆ２＋Ｖ２ｓｉｎ（２πｆｄ２ｔ＋β＋φ）
【0059】
ここで、Ｖ２は振幅電圧である。Ｖｏｆｆ２はバイアス電圧である。Ｖｏｆｆ２はゼロでもよい。ｆｄ２は駆動周波数（以下、「第２駆動周波数」という）である。ｔは時間である。βは、駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）の位相差である。本実施形態では、例えば、β＝１８０°とする。また、φは、駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）と、駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）との位相差である。
【0060】
駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）が一対の第２アクチュエータ３２に印加されることにより、ミラー部２０は、第２駆動周波数ｆｄ２で第２軸ａ２周りに揺動する。
【0061】
第１駆動周波数ｆｄ１は、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの共振周波数に一致するように設定される。第２駆動周波数ｆｄ２は、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの共振周波数に一致するように設定される。本実施形態では、ｆｄ１＞ｆｄ２とする。すなわち、ミラー部２０は、第１軸ａ１周りの揺動周波数が、第２軸ａ２周りの揺動周波数よりも高い。なお、第１駆動周波数ｆｄ１及び第２駆動周波数ｆｄ２は、必ずしも共振周波数と一致していなくてもよい。例えば、第１駆動周波数ｆｄ１及び第２駆動周波数ｆｄ２は、それぞれ共振周波数の近傍の周波数範囲（例えば、共振周波数をピーク値とする周波数分布の半値幅の範囲）内の周波数であってもよい。この周波数範囲は、例えば、いわゆるＱ値の範囲内である。
【0062】
次に、図５を参照して、駆動制御部５の機能的な構成を説明する。図５に示すように、駆動制御部５は、第１駆動信号生成部６０Ａ、第２駆動信号生成部６０Ｂ、第１信号処理部６１Ａ、第２信号処理部６１Ｂ、第１位相シフト部６２Ａ、第２位相シフト部６２Ｂ、第１導出部６３Ａ、第２導出部６３Ｂ、第３導出部６４、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａ、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂ、及び光源駆動部６６を有する。
【0063】
第１駆動信号生成部６０Ａ、第１信号処理部６１Ａ、及び第１位相シフト部６２Ａは、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの揺動が指定の周波数の振動状態を維持するようにフィードバック制御を行ってもよい。第２駆動信号生成部６０Ｂ、第２信号処理部６１Ｂ、及び第２位相シフト部６２Ｂは、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの揺動が指定の周波数の振動状態を維持するようにフィードバック制御を行ってもよい。
【0064】
第１駆動信号生成部６０Ａは、基準波形に基づいて、上述の駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）及びＶ１Ｂ（ｔ）を含む第１駆動信号を生成し、生成した第１駆動信号を、第１位相シフト部６２Ａを介して一対の第１アクチュエータ３１に付与する。これにより、ミラー部２０は、第１軸ａ１周りに揺動する。
【0065】
第２駆動信号生成部６０Ｂは、基準波形に基づいて、上述の駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）を含む第２駆動信号を生成し、生成した第２駆動信号を、第２位相シフト部６２Ｂを介して一対の第２アクチュエータ３２に付与する。これにより、ミラー部２０は、第２軸ａ２周りに揺動する。
【0066】
第１駆動信号生成部６０Ａが生成する第１駆動信号と、第２駆動信号生成部６０Ｂが生成する第２駆動信号とは、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）及びＶ２Ｂ（ｔ）を示す式において、φで示したとおり、位相同期されている。
【0067】
第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの角度に応じた信号を出力する。第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの角度に応じた信号を出力する。
【0068】
図６は、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂから出力される信号の一例を示す。図６において、Ｓ１ａ１及びＳ１ａ２は、ミラー部２０を第２軸ａ２周りには揺動させずに、第１軸ａ１周りにのみ揺動させた場合に一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂから出力される信号を表している。信号Ｓ１ａ１、Ｓ１ａ２は、第１駆動周波数ｆｄ１を有する正弦波に近似した波形信号であり、互いに逆位相となる。
【0069】
ミラー部２０を第１軸ａ１及び第２軸ａ２の周りに同時に揺動させた場合には、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂの出力信号には、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ１が重畳される。Ｓ１ｂ１は、信号Ｓ１ａ１に振動ノイズＲＮ１が重畳された信号を表している。Ｓ１ｂ２は、信号Ｓ１ａ２に振動ノイズＲＮ１が重畳された信号を表している。なお、図６の例では、本実施形態の説明のために、振動ノイズＲＮ１を強調して示している。
【0070】
図７は、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂから出力される信号の一例を示す。図７において、Ｓ２ａ１及びＳ２ａ２は、ミラー部２０を第１軸ａ１周りには揺動させずに、第２軸ａ２周りにのみ揺動させた場合に一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂから出力される信号を表している。信号Ｓ２ａ１、Ｓ２ａ２は、第２駆動周波数ｆｄ２を有する正弦波に近似した波形信号であり、互いに逆位相となる。
【0071】
ミラー部２０を第１軸ａ１及び第２軸ａ２の周りに同時に揺動させた場合には、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂの出力信号には、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの揺動に起因する振動ノイズＲＮ２が重畳される。Ｓ２ｂ１は、信号Ｓ２ａ１に振動ノイズＲＮ２が重畳された信号を表している。Ｓ２ｂ２は、信号Ｓ２ａ２に振動ノイズＲＮ２が重畳された信号を表している。なお、図７の例では、本実施形態の説明のために、振動ノイズＲＮ２を強調して示している。
【0072】
第１信号処理部６１Ａは、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂから出力されたＳ１ａ１、Ｓ１ａ２に基づいて、振動ノイズＲＮ１が除去された信号（以下、「第１角度検出信号」という）Ｓ１ｃを生成する。第２信号処理部６１Ｂは、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂから出力されたＳ２ａ１、Ｓ２ａ２に基づいて、振動ノイズＲＮ２が除去された信号（以下、「第２角度検出信号」という）Ｓ２ｃを生成する。
【0073】
第１信号処理部６１Ａは、例えば、一例として図８に示す構成の回路によって実現が可能である。図８に示すように、第１信号処理部６１Ａは、バッファーアンプ７１、可変ゲインアンプ７２、減算回路７３、及びゲイン調整回路７４により構成されている。ゲイン調整回路７４は、第１ＢＰＦ（Band Pass Filter）回路７５Ａ、第２ＢＰＦ回路７５Ｂ、第１検波回路７６Ａ、第２検波回路７６Ｂ、減算回路７７により構成されている。減算回路７３及び減算回路７７は、オペアンプで構成された差動増幅回路である。
【0074】
第１角度検出センサ１１Ａから出力された信号Ｓ１ｂ１は、バッファーアンプ７１を経由して、減算回路７３のプラス入力端子（非反転入力端子）に入力される。また、バッファーアンプ７１から出力される信号は、減算回路７３に入力されるまでの間に途中で分岐されて、ゲイン調整回路７４内の第１ＢＰＦ回路７５Ａに入力される。
【0075】
第１角度検出センサ１１Ｂから出力された信号Ｓ１ｂ２は、可変ゲインアンプ７２を経由して、減算回路７３のマイナス入力端子（反転入力端子）に入力される。また、可変ゲインアンプ７２から出力される信号は、減算回路７３に入力されるまでの間に途中で分岐されて、ゲイン調整回路７４内の第２ＢＰＦ回路７５Ｂに入力される。
【0076】
第１ＢＰＦ回路７５Ａ及び第２ＢＰＦ回路７５Ｂは、それぞれ、第２駆動周波数ｆｄ２を中心周波数とする通過帯域Ｂ１を有する。通過帯域Ｂ１は、例えば、ｆｄ２±５ｋＨの周波数帯である。振動ノイズＲＮ１は、第２駆動周波数ｆｄ２を有するので、通過帯域Ｂ１を通過する。したがって、第１ＢＰＦ回路７５Ａは、バッファーアンプ７１から入力された信号から、振動ノイズＲＮ１を抽出して出力する。第２ＢＰＦ回路７５Ｂは、可変ゲインアンプ７２から入力された信号から、振動ノイズＲＮ１を抽出して出力する。
【0077】
第１検波回路７６Ａ及び第２検波回路７６Ｂは、それぞれ、例えば、ＲＭＳ－ＤＣコンバータ（Root Mean Squared value to Direct Current converter）により構成されている。第１検波回路７６Ａは、第１ＢＰＦ回路７５Ａから入力された振動ノイズＲＮ１の振幅をＤＣ電圧信号に変換して、減算回路７７のプラス入力端子に入力する。第２検波回路７６Ｂは、第２ＢＰＦ回路７５Ｂから入力された振動ノイズＲＮ１の振幅をＤＣ電圧信号に変換して、減算回路７７のマイナス入力端子に入力する。
【0078】
減算回路７７は、第１検波回路７６Ａから入力されたＤＣ電圧信号から第２検波回路７６Ｂから入力されたＤＣ電圧信号を減算した値ｄ１を出力する。値ｄ１は、第１角度検出センサ１１Ａから出力された信号Ｓ１ｂ１に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅と、第１角度検出センサ１１Ｂから出力された信号Ｓ１ｂ２に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅との差に対応する。減算回路７７は、値ｄ１を、ゲイン調整値として可変ゲインアンプ７２のゲイン調整端子に入力する。
【0079】
可変ゲインアンプ７２は、ゲイン調整値として入力された値ｄ１を、第１角度検出センサ１１Ｂから入力される信号Ｓ１ｂ２に乗じることにより、信号Ｓ１ｂ２の振幅レベルを調整する。このように、ゲイン調整回路７４によりフィードバック制御が行われることで、可変ゲインアンプ７２を通過した後の信号Ｓ１ｂ２に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅が、バッファーアンプ７１を通過した後の信号Ｓ１ｂ１に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅と一致するように調整される。
【0080】
減算回路７３は、プラス入力端子に入力された信号Ｓ１ｂ１から、マイナス入力端子に入力された信号Ｓ１ｂ２を減算した値を出力する。上記のフィードバック制御により両信号に含まれる振動ノイズＲＮ１の振幅が一致しているので、減算回路７３による減算処理により、両信号に含まれる振動ノイズＲＮ１が相殺される。従って、減算回路７３からは、振動ノイズＲＮ１が除去された信号である第１角度検出信号Ｓ１ｃ（図９参照）が出力される。
【0081】
図９は、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂから出力されたＳ１ｂ１、Ｓ１ｂ２に基づいて、第１角度検出信号Ｓ１ｃが生成される様子を示している。第１角度検出信号Ｓ１ｃは、信号Ｓ１ｂ１から振動ノイズＲＮ１が除去された信号の振幅を２倍とした信号に対応する。
【0082】
ミラー部２０の第１軸ａ１周りの揺動が共振状態を維持している場合には、図９に示すように、第１信号処理部６１Ａから出力される第１角度検出信号Ｓ１ｃは、第１駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ１Ａ（ｔ）に対して、位相に９０°の遅れが生じる。
【0083】
第２信号処理部６１Ｂは、第１信号処理部６１Ａと同様の構成により実現が可能であるため、説明を省略する。
【0084】
図１０は、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂから出力されたＳ２ｂ１、Ｓ２ｂ２に基づいて、第２角度検出信号Ｓ２ｃが生成される様子を示している。第２角度検出信号Ｓ２ｃは、信号Ｓ２ｂ１から振動ノイズＲＮ２が除去された信号の振幅を２倍とした信号に対応する。
【0085】
ミラー部２０の第２軸ａ２周りの揺動が共振状態を維持している場合には、図１０に示すように、第２信号処理部６１Ｂから出力される第２角度検出信号Ｓ２ｃは、第２駆動信号に含まれる駆動電圧波形Ｖ２Ａ（ｔ）に対して、位相に９０°の遅れが生じる。
【0086】
第１信号処理部６１Ａにより生成された第１角度検出信号Ｓ１ｃは、第１駆動信号生成部６０Ａにフィードバックされる。第１位相シフト部６２Ａは、第１駆動信号生成部６０Ａから出力された駆動電圧波形の位相をシフトする。第１位相シフト部６２Ａは、例えば、位相を９０°シフトさせる。
【0087】
第２信号処理部６１Ｂにより生成された第２角度検出信号Ｓ２ｃは、第２駆動信号生成部６０Ｂにフィードバックされる。第２位相シフト部６２Ｂは、第２駆動信号生成部６０Ｂから出力された駆動電圧波形の位相をシフトする。第２位相シフト部６２Ｂは、例えば、位相を９０°シフトさせる。
【0088】
第１信号処理部６１Ａにより生成される第１角度検出信号Ｓ１ｃは、理想的には正弦波となるが、滑らかな正弦波とならない場合が多い。これは、第１信号処理部６１Ａによる処理では、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの揺動の影響を除去しきれないためである。この場合、一例として図１１に示すように、第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロクロスするタイミングは、周期によって若干ずれてしまう。図１１では、複数周期の第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロクロスするタイミングの波形を重ね合わせた例を示している。
【0089】
そこで、第１導出部６３Ａは、複数周期の第１角度検出信号Ｓ１ｃを平均化することによって、上記の周期毎のずれによる影響を低減する。以下、第１導出部６３Ａによる処理を説明する。
【0090】
第１導出部６３Ａは、直近の複数周期の第１駆動信号に対する第１角度検出信号Ｓ１ｃの位相遅延時間（以下、「第１位相遅延時間」という）を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出する。具体的には、一例として図１２に示すように、第１導出部６３Ａは、直近の複数周期の第１駆動信号及び第１角度検出信号Ｓ１ｃについて、対応する周期の第１駆動信号がゼロである時点から第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロである時点までの第１位相遅延時間ｔ１を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出する。本実施形態では、第１駆動信号は、バイアス電圧Ｖｏｆｆ１の分だけオフセットされているため、第１駆動信号がゼロである時点とは、第１駆動信号がＶｏｆｆ１である時点を意味する。
【0091】
同様に、第２信号処理部６１Ｂにより生成される第２角度検出信号Ｓ２ｃも、理想的には正弦波となるが、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの揺動の影響が残っているため、滑らかな正弦波とならない場合が多い。そこで、第２導出部６３Ｂは、複数周期の第２角度検出信号Ｓ２ｃを平均化することによって、上記の周期毎のずれによる影響を低減する。以下、第２導出部６３Ｂによる処理を説明する。
【0092】
第２導出部６３Ｂは、直近の複数周期の第２駆動信号に対する第２角度検出信号Ｓ２ｃの位相遅延時間（以下、「第２位相遅延時間」という）を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出する。具体的には、一例として図１３に示すように、第２導出部６３Ｂは、直近の複数周期の第２駆動信号及び第２角度検出信号Ｓ２ｃについて、対応する周期の第２駆動信号がゼロである時点から第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロである時点までの第２位相遅延時間ｔ２を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出する。本実施形態では、第２駆動信号は、バイアス電圧Ｖｏｆｆ２の分だけオフセットされているため、第２駆動信号がゼロである時点とは、第２駆動信号がＶｏｆｆ２である時点を意味する。
【0093】
なお、以上の第１導出部６３Ａ及び第２導出部６３Ｂによる処理では、正弦波が負から正に向けてゼロになる時点を使用しているが、これに限定されない。例えば、正弦波が正から負に向けてゼロになる時点を使用してもよいし、正弦波が負から正に向けてゼロになる時点及び正弦波が正から負に向けてゼロになる時点の双方を使用してもよい。
【0094】
以上の第１導出部６３Ａ及び第２導出部６３Ｂによる処理により、第１角度検出信号Ｓ１ｃ及び第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロクロスするタイミングの周期毎の違いによる影響を低減することができる。しかしながら、第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロになるタイミングと、実際に第１振れ角θ１がゼロになるタイミングとの間に、ずれ時間ｔ３１（以下、「第１ずれ時間ｔ３１」という）のずれが発生する場合がある。同様に、第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロになるタイミングと、実際に第２振れ角θ２がゼロになるタイミングとの間に、ずれ時間ｔ３２（以下、「第２ずれ時間ｔ３２」という）のずれが発生する場合がある。
【0095】
図１４に、第１平均位相遅延時間と第１ずれ時間ｔ３１との関係の一例を示し、図１５に、第２平均位相遅延時間と第２ずれ時間ｔ３２との関係の一例を示す。図１４に示すように、第１平均位相遅延時間が長くなるに従って、第１ずれ時間ｔ３１が長くなる。図１５に示すように、第２平均位相遅延時間が長くなるに従って、第２ずれ時間ｔ３２が短くなる。
【0096】
そこで、第３導出部６４は、予め設定された条件に応じたずれ時間として、第１ずれ時間ｔ３１及び第２ずれ時間ｔ３２を導出する。本実施形態では、この条件として、第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を適用した例を説明する。なお、第１平均位相遅延時間に代えて、例えば、直近の周期の第１位相遅延時間を用いてもよい。また、第２平均位相遅延時間に代えて、例えば、直近の周期の第２位相遅延時間を用いてもよい。
【0097】
具体的には、第３導出部６４は、次の関数ｆ１に従って、第１平均位相遅延時間ｔ１ａｖｇに応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出する。
ｔ３１＝ｆ１（ｔ１ａｖｇ）
なお、第３導出部６４は、関数ｆ１ではなく、第１平均位相遅延時間ｔ１ａｖｇと第１ずれ時間ｔ３１とが対応付けられたルックアップテーブルを用いて、第１平均位相遅延時間ｔ１ａｖｇに応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出してもよい。
ｔ３１＝ｆ１（ｔ１ａｖｇ）
なお、第３導出部６４は、関数ｆ１ではなく、第１平均位相遅延時間ｔ１ａｖｇと第１ずれ時間ｔ３１とが対応付けられたルックアップテーブルを用いて、第１平均位相遅延時間ｔ１ａｖｇに応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出してもよい。
【0098】
また、第３導出部６４は、次の関数ｆ２に従って、第２平均位相遅延時間ｔ２ａｖｇに応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出する。
ｔ３２＝ｆ２（ｔ２ａｖｇ）
なお、第３導出部６４は、関数ｆ２ではなく、第２平均位相遅延時間ｔ２ａｖｇと第２ずれ時間ｔ３２とが対応付けられたルックアップテーブルを用いて、第２平均位相遅延時間ｔ２ａｖｇに応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。
ｔ３２＝ｆ２（ｔ２ａｖｇ）
なお、第３導出部６４は、関数ｆ２ではなく、第２平均位相遅延時間ｔ２ａｖｇと第２ずれ時間ｔ３２とが対応付けられたルックアップテーブルを用いて、第２平均位相遅延時間ｔ２ａｖｇに応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。
【0099】
関数ｆ１は、キャリブレーションにより得られた第１平均位相遅延時間と第１ずれ時間ｔ３１との関係を近似することによって求められた関数である。関数ｆ２は、キャリブレーションにより得られた第２平均位相遅延時間と第２ずれ時間ｔ３２との関係を近似することによって求められた関数である。キャリブレーションの詳細については後述する。
【0100】
第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１駆動信号、第１導出部６３Ａにより導出された第１平均位相遅延時間、及び第３導出部６４により導出された第１ずれ時間ｔ３１に基づいて、基準信号（以下、「第１基準信号」という）を生成する。第１基準信号は、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの角度が基準角となったことを表す信号である。本実施形態では、この基準角としてゼロを適用した例を説明する。すなわち、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１駆動信号、第１導出部６３Ａにより導出された第１平均位相遅延時間、及び第３導出部６４により導出された第１ずれ時間ｔ３１に基づいて、第１基準信号の一例としてのゼロクロスパルス（以下、「第１ゼロクロスパルス」という。）ＺＣ１を生成する。第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、ゼロクロス検出回路により構成されている。第１ゼロクロスパルスは、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの角度がゼロになったことを表すゼロクロス信号である。
【0101】
図１６に示すように、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１駆動信号がゼロ（本実施形態では、Ｖｏｆｆ１）を横切るタイミングから、第１平均位相遅延時間と第１ずれ時間ｔ３１とを加えた時間を経過したタイミングで第１ゼロクロスパルスＺＣ１を生成する。第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、生成した第１ゼロクロスパルスＺＣ１を光源駆動部６６に出力する。
【0102】
第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２駆動信号、第２導出部６３Ｂにより導出された第２平均位相遅延時間、及び第３導出部６４により導出された第２ずれ時間ｔ３２に基づいて、基準信号（以下、「第２基準信号」という）を生成する。第２基準信号は、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの角度が基準角となったことを表す信号である。本実施形態では、この基準角としてゼロを適用した例を説明する。すなわち、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２駆動信号、第２導出部６３Ｂにより導出された第２平均位相遅延時間、及び第３導出部６４により導出された第２ずれ時間ｔ３２に基づいて、第２基準信号の一例としてのゼロクロスパルス（以下、「第２ゼロクロスパルス」という。）ＺＣ２を生成する。第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、ゼロクロス検出回路により構成されている。第２ゼロクロスパルスは、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの角度がゼロになったことを表すゼロクロス信号である。
【0103】
図１７に示すように、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２駆動信号がゼロ（本実施形態では、Ｖｏｆｆ２）を横切るタイミングから、第２平均位相遅延時間と第２ずれ時間ｔ３２とを加えた時間を経過したタイミングで第２ゼロクロスパルスＺＣ２を生成する。第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、生成した第２ゼロクロスパルスＺＣ２を光源駆動部６６に出力する。
【0104】
なお、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａ及び第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、正弦波が負から正に向けてゼロになる時点及び正弦波が正から負に向けてゼロになる時点の双方を用いてゼロクロスパルスを出力しているが、これに限定されない。例えば、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａ及び第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、正弦波が負から正に向けてゼロになる時点及び正弦波が正から負に向けてゼロになる時点の何れか一方を用いてゼロクロスパルスを出力してもよい。
【0105】
光源駆動部６６は、例えば、画像描画システム１０の外部から供給される描画データに基づいて、光源３を駆動する。また、光源駆動部６６は、光源３によるレーザ光の照射タイミングが、第１ゼロクロスパルスＺＣ１及び第２ゼロクロスパルスＺＣ２と同期するように照射タイミングを制御する。
【0106】
次に、図１８を参照して、第１ずれ時間導出処理の流れを説明する。例えば、画像描画システム１０による画像の描画中に、予め定められた時間間隔で実行される。この時間間隔は、例えば、第１駆動信号の一周期に相当する時間間隔でもよいし、複数周期に相当する時間間隔でもよいし、周期とは関係なく予め設定された時間間隔でもよい。
【0107】
図１８のステップＳ１０で、第１導出部６３Ａは、対応する周期の第１駆動信号がゼロである時点から第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロである時点までの第１位相遅延時間を周期毎に取得する。ステップＳ１２で、第１導出部６３Ａは、ステップＳ１０で取得された直近の複数周期の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出する。
【0108】
ステップＳ１４で、第３導出部６４は、前述した関数ｆ１に従って、ステップＳ１２で導出された第１平均位相遅延時間に応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出する。ステップＳ１４の処理が終了すると、第１ずれ時間導出処理が終了する。画像の描画中に定期的に第１ずれ時間導出処理が実行されることによって、第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１が更新される。
【0109】
次に、図１９を参照して、第２ずれ時間導出処理の流れを説明する。例えば、画像描画システム１０による画像の描画中に、予め定められた時間間隔で実行される。この時間間隔は、例えば、第２駆動信号の一周期に相当する時間間隔でもよいし、複数周期に相当する時間間隔でもよいし、周期とは関係なく予め設定された時間間隔でもよい。
【0110】
図１９のステップＳ２０で、第２導出部６３Ｂは、対応する周期の第２駆動信号がゼロである時点から第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロである時点までの第２位相遅延時間を周期毎に取得する。ステップＳ２２で、第２導出部６３Ｂは、ステップＳ２０で取得された直近の複数周期の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出する。
【0111】
ステップＳ２４で、第３導出部６４は、前述した関数ｆ２に従って、ステップＳ２２で導出された第２平均位相遅延時間に応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出する。ステップＳ２４の処理が終了すると、第２ずれ時間導出処理が終了する。画像の描画中に定期的に第２ずれ時間導出処理が実行されることによって、第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２が更新される。
【0112】
【0113】
図２０のステップＳ３０で、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１駆動信号がゼロであるか否かを判定する。この判定が肯定判定となった場合、処理はステップＳ３２に移行し、否定判定となった場合、ステップＳ３０が再度実行される。
【0114】
ステップＳ３２で、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、ステップＳ３０で第１駆動信号がゼロとなったタイミングから、上記第１ずれ時間導出処理により導出された第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１を加えた時間が経過するまで待機する。ステップＳ３０で第１駆動信号がゼロとなったタイミングから、第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１を加えた時間が経過すると、ステップＳ３２の判定が肯定判定となり、処理はステップＳ３４に移行する。
【0115】
ステップＳ３４で、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１ゼロクロスパルスＺＣ１を生成し、生成した第１ゼロクロスパルスＺＣ１を光源駆動部６６に出力する。ステップＳ３４の処理が終了すると、処理はステップＳ３０に戻る。画像描画システム１０による画像の描画処理が終了すると、第１ゼロクロスパルス生成処理が終了する。
【0116】
【0117】
図２１のステップＳ４０で、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２駆動信号がゼロであるか否かを判定する。この判定が肯定判定となった場合、処理はステップＳ４２に移行し、否定判定となった場合、ステップＳ４０が再度実行される。
【0118】
ステップＳ４２で、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、ステップＳ４０で第２駆動信号がゼロとなったタイミングから、上記第２ずれ時間導出処理により導出された第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２を加えた時間が経過するまで待機する。ステップＳ４０で第２駆動信号がゼロとなったタイミングから、第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２を加えた時間が経過すると、ステップＳ４２の判定が肯定判定となり、処理はステップＳ４４に移行する。
【0119】
ステップＳ４４で、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２ゼロクロスパルスＺＣ２を生成し、生成した第２ゼロクロスパルスＺＣ２を光源駆動部６６に出力する。ステップＳ４４の処理が終了すると、処理はステップＳ４０に戻る。画像描画システム１０による画像の描画処理が終了すると、第２ゼロクロスパルス生成処理が終了する。
【0120】
次に、キャリブレーションにより前述した関数ｆ１、ｆ２を求める処理を説明する。図２２は、キャリブレーションの際の画像描画システム１０の概略平面図である。図２２に示すように、キャリブレーションの際には、画像描画システム１０は、更に、撮影装置７を備える。撮影装置７は、被走査面６を撮影可能な位置に設けられる。撮影装置７は、予め設定されたフレームレートで被走査面６を撮影し、撮影して得られた画像データを駆動制御部５に出力する。撮影装置７のフレームレートは、例えば、画像描画システム１０が画像を描画する際のフレームレートと同じフレームレートに設定される。撮影装置７の例としては、デジタルカメラが挙げられる。
【0121】
本実施形態に係る光走査装置２は、第１ずれ時間ｔ３１及び第２ずれ時間ｔ３２を導出するずれ時間導出モードを備えている。キャリブレーションの際に、ずれ時間導出モードを実行することにより、図２３に示す第１キャリブレーション処理及び図２６に示す第２キャリブレーション処理が実行される。キャリブレーションの実行タイミングとしては、光走査装置２の起動時、又はユーザによってキャリブレーションの実行指示が入力されたタイミング等が挙げられる。また、キャリブレーションの実行タイミングは、光走査装置２が工場から出荷される前でもよい。この場合、キャリブレーションにより得られたデータは、例えば、駆動制御部５が備える不揮発性の記憶部に保存される。また、この場合、光走査装置２の出荷先のユーザ拠点では、撮影装置７が画像描画システム１０に含まれなくてもよい。
【0122】
図２３のステップＳ５０で、第１駆動信号生成部６０Ａは、前述したように、第１駆動信号を生成し、生成した第１駆動信号を、第１位相シフト部６２Ａを介して一対の第１アクチュエータ３１に付与する。すなわち、第１キャリブレーション処理では、ミラー部２０を第２軸ａ２周りには揺動させずに、第１軸ａ１周りにのみ揺動させる。
【0123】
ステップＳ５２で、第１導出部６３Ａは、対応する周期の第１駆動信号がゼロである時点から第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロである時点までの第１位相遅延時間を周期毎に取得する。ステップＳ５４で、第１導出部６３Ａは、ステップＳ５２で取得された直近の複数周期の第１位相遅延時間を平均化することによって第１平均位相遅延時間を導出する。
【0124】
ステップＳ５６で、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１駆動信号がゼロを横切るタイミングから、第１平均位相遅延時間と第１ずれ時間ｔ３１とを加えた時間を経過したタイミングで第１ゼロクロスパルスＺＣ１を生成する。第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、生成した第１ゼロクロスパルスＺＣ１を光源駆動部６６に出力する。第１キャリブレーション処理では、光源駆動部６６は、第１ゼロクロスパルスＺＣ１に同期させて、光源３からレーザ光を照射させる。この際の第１ずれ時間ｔ３１は、仮の値として設定される時間である。
【0125】
以上のステップＳ５０からステップＳ５６までの処理が、第１駆動周波数及第１ずれ時間ｔ３１を変更しながら複数回実行される。第１駆動周波数が変更されると、第１平均位相遅延時間も異なる値となる。すなわち、複数の第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の組み合わせのそれぞれに基づいて、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａから第１ゼロクロスパルスＺＣ１が出力され、光源３からレーザ光が照射される。
【0126】
ステップＳ５８で、第３導出部６４は、撮影装置７により撮影された画像データを取得する。なお、駆動制御部５と撮影装置７とは時刻同期されている。このため、第３導出部６４は、画像データに付与された時刻情報に基づいて、どの画像データが、どの組み合わせの第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１に基づいてレーザ光が照射されたときの画像データであるかを特定することができる。
【0127】
第１平均位相遅延時間に対して仮の値として設定された第１ずれ時間ｔ３１が実際の第１ずれ時間ｔ３１と異なる場合、その第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の組み合わせに対応する画像データが示す画像は、一例として図２４に示すようになる。図２４に示す輝点Ｐ１は、第１駆動信号が負から正に向けてゼロになる時点を基準とした第１ゼロクロスパルスＺＣ１に基づいて光源３から照射されたレーザ光がＭＭＤ４のミラー部２０により反射されて被走査面６に描かれた輝点を示す。また、図２４に示す輝点Ｐ２は、第１駆動信号が正から負に向けてゼロになる時点を基準とした第１ゼロクロスパルスＺＣ１に基づいて光源３から照射されたレーザ光がＭＭＤ４のミラー部２０により反射されて被走査面６に描かれた輝点を示す。
【0128】
すなわち、この場合、画像データが示す画像において、輝点Ｐ１と輝点Ｐ２とは第２軸ａ２に対応する軸上でずれる。これに対し、第１平均位相遅延時間に対して仮の値として設定された第１ずれ時間ｔ３１が実際の第１ずれ時間ｔ３１と一致する場合、その第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の組み合わせに対応する画像データが示す画像は、一例として図２５に示すようになる。すなわち、この場合、輝点Ｐ１と輝点Ｐ２とが重なる。
【0129】
そこで、ステップＳ６０で、第３導出部６４は、輝点Ｐ１と輝点Ｐ２とが重なる画像データが撮影されたときの第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の組み合わせを正しい組み合わせであると特定する。この正しい組み合わせが複数得られるため、一例として図１４に示した第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の関係が得られる。第３導出部６４は、得られた第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の関係を近似することによって関数ｆ１を導出する。この関数ｆ１は、前述した第１ずれ時間導出処理（図１８参照）のステップＳ１４で用いられる。なお、第３導出部６４は、得られた第１平均位相遅延時間及び第１ずれ時間ｔ３１の関係をルックアップテーブルとして保存してもよい。ステップＳ６０の処理が終了すると、第１キャリブレーション処理が終了する。
【0130】
図２６のステップＳ７０で、第２駆動信号生成部６０Ｂは、前述したように、第２駆動信号を生成し、生成した第２駆動信号を、第２位相シフト部６２Ｂを介して一対の第２アクチュエータ３２に付与する。すなわち、第２キャリブレーション処理では、ミラー部２０を第１軸ａ１周りには揺動させずに、第２軸ａ２周りにのみ揺動させる。
【0131】
ステップＳ７２で、第２導出部６３Ｂは、対応する周期の第２駆動信号がゼロである時点から第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロである時点までの第２位相遅延時間を周期毎に取得する。ステップＳ７４で、第２導出部６３Ｂは、ステップＳ７２で取得された直近の複数周期の第２位相遅延時間を平均化することによって第２平均位相遅延時間を導出する。
【0132】
ステップＳ７６で、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２駆動信号がゼロを横切るタイミングから、第２平均位相遅延時間と第２ずれ時間ｔ３２とを加えた時間を経過したタイミングで第２ゼロクロスパルスＺＣ２を生成する。第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、生成した第２ゼロクロスパルスＺＣ２を光源駆動部６６に出力する。第２キャリブレーション処理では、光源駆動部６６は、第２ゼロクロスパルスＺＣ２に同期させて、光源３からレーザ光を照射させる。この際の第２ずれ時間ｔ３２は、仮の値として設定される時間である。
【0133】
以上のステップＳ７０からステップＳ７６までの処理が、第２駆動周波数及第２ずれ時間ｔ３２を変更しながら複数回実行される。第２駆動周波数が変更されると、第２平均位相遅延時間も異なる値となる。すなわち、複数の第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の組み合わせのそれぞれに基づいて、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂから第２ゼロクロスパルスＺＣ２が出力され、光源３からレーザ光が照射される。
【0134】
ステップＳ７８で、第３導出部６４は、撮影装置７により撮影された画像データを取得する。なお、駆動制御部５と撮影装置７とは時刻同期されている。このため、第３導出部６４は、画像データに付与された時刻情報に基づいて、どの画像データが、どの組み合わせの第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２に基づいてレーザ光が照射されたときの画像データであるかを特定することができる。
【0135】
第２平均位相遅延時間に対して仮の値として設定された第２ずれ時間ｔ３２が実際の第２ずれ時間ｔ３２と異なる場合、その第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の組み合わせに対応する画像データが示す画像は、一例として図２７に示すようになる。図２７に示す輝点Ｐ３は、第２駆動信号が負から正に向けてゼロになる時点を基準とした第２ゼロクロスパルスＺＣ２に基づいて光源３から照射されたレーザ光がＭＭＤ４のミラー部２０により反射されて被走査面６に描かれた輝点を示す。また、図２７に示す輝点Ｐ４は、第２駆動信号が正から負に向けてゼロになる時点を基準とした第２ゼロクロスパルスＺＣ２に基づいて光源３から照射されたレーザ光がＭＭＤ４のミラー部２０により反射されて被走査面６に描かれた輝点を示す。
【0136】
すなわち、この場合、画像データが示す画像において、輝点Ｐ３と輝点Ｐ４とは第１軸ａ１に対応する軸上でずれる。これに対し、第２平均位相遅延時間に対して仮の値として設定された第２ずれ時間ｔ３２が実際の第２ずれ時間ｔ３２と一致する場合、その第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の組み合わせに対応する画像データが示す画像は、一例として図２８に示すようになる。すなわち、この場合、輝点Ｐ３と輝点Ｐ４とが重なる。
【0137】
そこで、ステップＳ８０で、第３導出部６４は、輝点Ｐ３と輝点Ｐ４とが重なる画像データが撮影されたときの第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の組み合わせを正しい組み合わせであると特定する。この正しい組み合わせが複数得られるため、一例として図１５に示した第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の関係が得られる。第３導出部６４は、得られた第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の関係を近似することによって関数ｆ２を導出する。この関数ｆ２は、前述した第２ずれ時間導出処理（図１９参照）のステップＳ２４で用いられる。なお、第３導出部６４は、得られた第２平均位相遅延時間及び第２ずれ時間ｔ３２の関係をルックアップテーブルとして保存してもよい。ステップＳ７０の処理が終了すると、第２キャリブレーション処理が終了する。
【0138】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１ゼロクロスパルスＺＣ１及び第２ゼロクロスパルスＺＣ２の出力タイミングの周期毎のずれを低減することができる結果、描画される画像の画質の低下を抑制することができる。
【0139】
なお、上記実施形態で示したＭＭＤ４の構成は一例である。ＭＭＤ４の構成は、種々の変形が可能である。例えば、ミラー部２０を第１軸ａ１周りの揺動させる第１アクチュエータ３１を第２可動枠２４に配置し、ミラー部２０を第２軸ａ２周りの揺動させる第２アクチュエータ３２を第１可動枠２２に配置してもよい。
【0140】
また、上記実施形態では、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂが、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、図２９に示すように、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されてもよい。図２９の例では、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、第１可動枠２２上において、それぞれ第１支持部２１の近傍に配置されている。第１角度検出センサ１１Ａは、ミラー部２０の一方に接続された第１支持部２１の近傍に配置されている。第１角度検出センサ１１Ｂは、ミラー部２０の他方に接続された第１支持部２１の近傍に配置されている。従って、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、第２軸ａ２を挟んで対向し、かつミラー部２０を挟んで対向する位置に配置されている。また、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂは、第１軸ａ１から同じ方向（図２９の例では－Ｘ方向）にずれた位置に配置されている。
【0141】
上記実施形態のように一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂが第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号のうち、一方から他方を減算することにより、振動ノイズを除去することができる。これに対し、この形態例のように、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂが第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号を加算することにより、振動ノイズを除去することができる。
【0142】
この形態例における第１信号処理部６１Ａの構成の一例を図３０に示す。図３０に示すように、この形態例では、第１信号処理部６１Ａは、減算回路７３に代えて、加算回路７３Ａを有している。加算回路７３Ａは、第１角度検出センサ１１Ａからバッファーアンプ７１を経由して入力された信号Ｓ１ｂ１と、第１角度検出センサ１１Ｂから可変ゲインアンプ７２を経由して入力された信号Ｓ１ｂ２とを加算した値を出力する。
【0143】
また、上記実施形態では、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂが、第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、図２９に示すように、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されてもよい。図２９の例では、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、第２可動枠２４上において、それぞれ第２支持部２３の近傍に配置されている。第２角度検出センサ１２Ａは、第１可動枠２２の一方に接続された第２支持部２３の近傍に配置されている。第２角度検出センサ１２Ｂは、第１可動枠２２の他方に接続された第２支持部２３の近傍に配置されている。従って、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、第１軸ａ１を挟んで対向し、かつミラー部２０及び第１可動枠２２を挟んで対向する位置に配置されている。また、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂは、第２軸ａ２から同じ方向（図２９の例では＋Ｙ方向）にずれた位置に配置されている。
【0144】
上記実施形態のように一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂが第２軸ａ２を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号のうち、一方から他方を減算することにより、振動ノイズを除去することができる。これに対し、この形態例のように、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂが第１軸ａ１を挟んで対向する位置に配置されている場合には、両者の出力信号を加算することにより、振動ノイズを除去することができる。この形態例における第２信号処理部６１Ｂの構成は、図３０に示す第１信号処理部６１Ａと同様の構成により実現が可能であるため、説明を省略する。
【0145】
また、上記実施形態において、一対の第１角度検出センサ１１Ａ、１１Ｂのうちの何れか１つがＭＭＤ４に設けられる形態としてもよい。同様に、一対の第２角度検出センサ１２Ａ、１２Ｂのうちの何れか１つがＭＭＤ４に設けられる形態としてもよい。
【0146】
また、上記実施形態では、画像の描画時に第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を導出する場合について説明したが、これに限定されない。キャリブレーションの際に、第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を導出する平均位相遅延時間導出モードを実行することにより、第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を取得する形態としてもよい。この場合、第１ゼロクロスパルスＺＣ１及び第２ゼロクロスパルスＺＣ２を生成する際には、キャリブレーションにおいて予め取得した第１平均位相遅延時間及び第２平均位相遅延時間を使用する。この場合のキャリブレーションの実行タイミングとしては、ＭＭＤ４の起動時、又はユーザによってキャリブレーションの実行指示が入力されたタイミング等が挙げられる。
【0147】
また、上記実施形態では、第３導出部６４は、上記関数ｆ１に従って、第１平均位相遅延時間に応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出する場合について説明したが、これに限定されない。図３１に、第１駆動周波数と、第１ずれ時間ｔ３１との関係の一例を示す。図３１では、２つの異なる第１振れ角θ１それぞれとなるように、ミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた場合の第１駆動周波数と、第１ずれ時間ｔ３１との関係が示されている。また、図３１における実線は、破線よりも第１振れ角θ１が大きい角度でミラー部２０を第１軸ａ１周りに揺動させた状態での第１駆動周波数と第１ずれ時間ｔ３１との関係を示している。図３１に示すように、第１駆動周波数が高くなるほど第１ずれ時間ｔ３１が長くなっている。図３１では、第１駆動周波数と、第１ずれ時間ｔ３１との関係を示しているが、第１ずれ時間ｔ３１は、第１駆動周波数だけではなく、第１駆動信号の駆動電圧にも応じて変化する。第１駆動信号の駆動電圧とは、例えば、第１駆動信号の振幅に相当する。
【0148】
そこで、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ３に従って、更に、第１駆動周波数Ｆ１及び第１駆動信号の駆動電圧Ｖ１に応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出してもよい。
ｔ３１＝ｆ３（ｔ１ａｖｇ、Ｆ１、Ｖ１）
同様に、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ４に従って、更に、第２駆動周波数Ｆ２及び第２駆動信号の駆動電圧Ｖ２に応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。
ｔ３２＝ｆ４（ｔ２ａｖｇ、Ｆ２、Ｖ２）
ｔ３１＝ｆ３（ｔ１ａｖｇ、Ｆ１、Ｖ１）
同様に、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ４に従って、更に、第２駆動周波数Ｆ２及び第２駆動信号の駆動電圧Ｖ２に応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。
ｔ３２＝ｆ４（ｔ２ａｖｇ、Ｆ２、Ｖ２）
【0149】
また、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ５、ｆ６に従って、更に、環境温度Ｔに応じた第１ずれ時間ｔ３１及び第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。この場合、ＭＭＤ４には環境温度を測定する温度センサが設けられる。
ｔ３１＝ｆ５（ｔ１ａｖｇ、Ｔ）
ｔ３２＝ｆ６（ｔ２ａｖｇ、Ｔ）
ｔ３１＝ｆ５（ｔ１ａｖｇ、Ｔ）
ｔ３２＝ｆ６（ｔ２ａｖｇ、Ｔ）
【0150】
また、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ７に従って、更に、第１駆動周波数Ｆ１、第１駆動信号の駆動電圧Ｖ１、及び環境温度Ｔに応じた第１ずれ時間ｔ３１を導出してもよい。
ｔ３１＝ｆ７（ｔ１ａｖｇ、Ｆ１、Ｖ１、Ｔ）
同様に、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ８に従って、更に、第２駆動周波数Ｆ２、第２駆動信号の駆動電圧Ｖ２、及び環境温度Ｔに応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。
ｔ３２＝ｆ８（ｔ２ａｖｇ、Ｆ２、Ｖ２、Ｔ）
なお、上記関数ｆ３、ｆ７において、第１駆動周波数Ｆ１及び第１駆動信号の駆動電圧Ｖ１は、何れか一方のみでもよい。また、上記関数ｆ４、ｆ８において、第２駆動周波数Ｆ２及び第２駆動信号の駆動電圧Ｖ２は、何れか一方のみでもよい。
ｔ３１＝ｆ７（ｔ１ａｖｇ、Ｆ１、Ｖ１、Ｔ）
同様に、第３導出部６４は、次に示す関数ｆ８に従って、更に、第２駆動周波数Ｆ２、第２駆動信号の駆動電圧Ｖ２、及び環境温度Ｔに応じた第２ずれ時間ｔ３２を導出してもよい。
ｔ３２＝ｆ８（ｔ２ａｖｇ、Ｆ２、Ｖ２、Ｔ）
なお、上記関数ｆ３、ｆ７において、第１駆動周波数Ｆ１及び第１駆動信号の駆動電圧Ｖ１は、何れか一方のみでもよい。また、上記関数ｆ４、ｆ８において、第２駆動周波数Ｆ２及び第２駆動信号の駆動電圧Ｖ２は、何れか一方のみでもよい。
【0151】
また、駆動制御部５のハードウェア構成は種々の変形が可能である。駆動制御部５は、アナログ演算回路及びデジタル演算回路の少なくとも一方を用いて構成することが可能である。駆動制御部５は、１つのプロセッサで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせで構成されてもよい。プロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、及び専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。
【符号の説明】
【0152】
２ 光走査装置
３ 光源
４ マイクロミラーデバイス（ＭＭＤ）
５ 駆動制御部
６ 被走査面
７ 撮影装置
１０ 画像描画システム
１１Ａ、１１Ｂ 第１角度検出センサ
１２Ａ、１２Ｂ 第２角度検出センサ
２０ ミラー部
２０Ａ 反射面
２１ 第１支持部
２２ 第１可動枠
２３ 第２支持部
２４ 第２可動枠
２５ 接続部
２６ 固定枠
３０ 圧電素子
３１ 第１アクチュエータ
３２ 第２アクチュエータ
６０Ａ 第１駆動信号生成部
６０Ｂ 第２駆動信号生成部
６１Ａ 第１信号処理部
６１Ｂ 第２信号処理部
６２Ａ 第１位相シフト部
６２Ｂ 第２位相シフト部
６３Ａ 第１導出部
６３Ｂ 第２導出部
６４ 第３導出部
６５Ａ 第１ゼロクロスパルス出力部
６５Ｂ 第２ゼロクロスパルス出力部
６６ 光源駆動部
７１ バッファーアンプ
７２ 可変ゲインアンプ
７３、７７ 減算回路
７３Ａ 加算回路
７４ ゲイン調整回路
７５Ａ 第１ＢＰＦ回路
７５Ｂ 第２ＢＰＦ回路
７６Ａ 第１検波回路
７６Ｂ 第２検波回路
Ｌ 光ビーム
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 輝点
ＲＮ１、ＲＮ２ 振動ノイズ
Ｓ１ｃ 第１角度検出信号
Ｓ２ｃ 第２角度検出信号
ＺＣ１ 第１ゼロクロスパルス
ＺＣ２ 第２ゼロクロスパルス
ａ１ 第１軸
ａ２ 第２軸
ｆｄ１ 第１駆動周波数
ｆｄ２ 第２駆動周波数
３ 光源
４ マイクロミラーデバイス（ＭＭＤ）
５ 駆動制御部
６ 被走査面
７ 撮影装置
１０ 画像描画システム
１１Ａ、１１Ｂ 第１角度検出センサ
１２Ａ、１２Ｂ 第２角度検出センサ
２０ ミラー部
２０Ａ 反射面
２１ 第１支持部
２２ 第１可動枠
２３ 第２支持部
２４ 第２可動枠
２５ 接続部
２６ 固定枠
３０ 圧電素子
３１ 第１アクチュエータ
３２ 第２アクチュエータ
６０Ａ 第１駆動信号生成部
６０Ｂ 第２駆動信号生成部
６１Ａ 第１信号処理部
６１Ｂ 第２信号処理部
６２Ａ 第１位相シフト部
６２Ｂ 第２位相シフト部
６３Ａ 第１導出部
６３Ｂ 第２導出部
６４ 第３導出部
６５Ａ 第１ゼロクロスパルス出力部
６５Ｂ 第２ゼロクロスパルス出力部
６６ 光源駆動部
７１ バッファーアンプ
７２ 可変ゲインアンプ
７３、７７ 減算回路
７３Ａ 加算回路
７４ ゲイン調整回路
７５Ａ 第１ＢＰＦ回路
７５Ｂ 第２ＢＰＦ回路
７６Ａ 第１検波回路
７６Ｂ 第２検波回路
Ｌ 光ビーム
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 輝点
ＲＮ１、ＲＮ２ 振動ノイズ
Ｓ１ｃ 第１角度検出信号
Ｓ２ｃ 第２角度検出信号
ＺＣ１ 第１ゼロクロスパルス
ＺＣ２ 第２ゼロクロスパルス
ａ１ 第１軸
ａ２ 第２軸
ｆｄ１ 第１駆動周波数
ｆｄ２ 第２駆動周波数
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
