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特開2022-184515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】P2022184515
(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】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021092418
(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
【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
3C081BA22
3C081BA28
3C081BA33
3C081BA44
3C081BA47
3C081BA55
3C081BA76
3C081DA03
3C081DA24
3C081EA07
3C081EA11
3C081EA12
5C080CC02
5C080CC03
5C080JJ02
5C080JJ05
5C080JJ06
5C080JJ07
(57)【要約】
【課題】安定して画像を描画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軸の周りにミラー部を揺動させる第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アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、第１駆動周波数が第１軸周りの第１共振周波数未満となる第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する。
【選択図】図８
【解決手段】駆動制御部は、第１軸の周りにミラー部を揺動させる第１アクチュエータに第１駆動周波数を有する第１駆動信号を付与し、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アクチュエータに第２駆動周波数を有する第２駆動信号を付与し、第１駆動周波数が第１軸周りの第１共振周波数未満となる第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する。
【選択図】図８
【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、
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、
前記第１駆動周波数が前記第１軸周りの第１共振周波数未満となる前記第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する
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、
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、
前記第１駆動周波数が前記第１軸周りの第１共振周波数未満となる前記第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する
光走査装置。
【請求項2】
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角度検出センサを更に備え、
前記プロセッサは、
前記第１角度検出センサの出力信号に基づいて、前記ミラー部の前記第１軸周りの第１角度を導出し、
前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数のうちの前記第１駆動周波数のみを変更しながら前記第１駆動信号を前記第１アクチュエータに付与した場合における前記第１角度が最大となるときの前記第１駆動信号と前記第１角度検出センサの出力信号との位相差を第１基準値として取得し、
前記第１駆動信号と前記第１角度検出センサの出力信号との位相差が前記第１基準値未満となる前記第１駆動条件を導出する
請求項１に記載の光走査装置。
前記プロセッサは、
前記第１角度検出センサの出力信号に基づいて、前記ミラー部の前記第１軸周りの第１角度を導出し、
前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数のうちの前記第１駆動周波数のみを変更しながら前記第１駆動信号を前記第１アクチュエータに付与した場合における前記第１角度が最大となるときの前記第１駆動信号と前記第１角度検出センサの出力信号との位相差を第１基準値として取得し、
前記第１駆動信号と前記第１角度検出センサの出力信号との位相差が前記第１基準値未満となる前記第１駆動条件を導出する
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項3】
前記プロセッサは、
前記第１基準値を、前記第１駆動信号を基準とした正の値として取得する
請求項２に記載の光走査装置。
前記第１基準値を、前記第１駆動信号を基準とした正の値として取得する
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、
画像の描画前の初期設定値として、
予め設定された前記第１駆動信号の駆動電圧において前記第１共振周波数未満となる前記第１駆動周波数を導出する
請求項２又は請求項３に記載の光走査装置。
画像の描画前の初期設定値として、
予め設定された前記第１駆動信号の駆動電圧において前記第１共振周波数未満となる前記第１駆動周波数を導出する
請求項２又は請求項３に記載の光走査装置。
【請求項5】
前記プロセッサは、
画像の描画前に、前記初期設定値に基づいて前記第１アクチュエータを駆動させ、
前記第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第１駆動周波数が前記第１共振周波数未満となる前記第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項４に記載の光走査装置。
画像の描画前に、前記初期設定値に基づいて前記第１アクチュエータを駆動させ、
前記第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第１駆動周波数が前記第１共振周波数未満となる前記第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
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、
画像の描画中に、前記第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第１駆動周波数が前記第１共振周波数未満となる前記第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項５に記載の光走査装置。
画像の描画中に、前記第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第１駆動周波数が前記第１共振周波数未満となる前記第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項５に記載の光走査装置。
【請求項7】
前記プロセッサは、
前記第２駆動周波数が前記第２軸周りの第２共振周波数よりも大きくなる前記第２アクチュエータの第２駆動条件を導出する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の光走査装置。
前記第２駆動周波数が前記第２軸周りの第２共振周波数よりも大きくなる前記第２アクチュエータの第２駆動条件を導出する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項8】
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角度検出センサを更に備え、
前記プロセッサは、
前記第２角度検出センサの出力信号に基づいて、前記ミラー部の前記第２軸周りの第２角度を導出し、
前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数のうちの前記第２駆動周波数のみを変更しながら前記第２駆動信号を前記第２アクチュエータに付与した場合における前記第２角度が最大となるときの前記第２駆動信号と前記第２角度検出センサの出力信号との位相差を第２基準値として取得し、
前記第２駆動信号と前記第２角度検出センサの出力信号との位相差が前記第２基準値よりも大きくなる前記第２駆動条件を導出する
請求項７に記載の光走査装置。
前記プロセッサは、
前記第２角度検出センサの出力信号に基づいて、前記ミラー部の前記第２軸周りの第２角度を導出し、
前記第１駆動周波数及び前記第２駆動周波数のうちの前記第２駆動周波数のみを変更しながら前記第２駆動信号を前記第２アクチュエータに付与した場合における前記第２角度が最大となるときの前記第２駆動信号と前記第２角度検出センサの出力信号との位相差を第２基準値として取得し、
前記第２駆動信号と前記第２角度検出センサの出力信号との位相差が前記第２基準値よりも大きくなる前記第２駆動条件を導出する
請求項７に記載の光走査装置。
【請求項9】
前記プロセッサは、
前記第２基準値を、前記第２駆動信号を基準とした正の値として取得する
請求項８に記載の光走査装置。
前記第２基準値を、前記第２駆動信号を基準とした正の値として取得する
請求項８に記載の光走査装置。
【請求項10】
前記プロセッサは、
画像の描画前の初期設定値として、
予め設定された前記第２駆動信号の駆動電圧において前記第２共振周波数よりも大きくなる前記第２駆動周波数を導出する
請求項８又は請求項９に記載の光走査装置。
画像の描画前の初期設定値として、
予め設定された前記第２駆動信号の駆動電圧において前記第２共振周波数よりも大きくなる前記第２駆動周波数を導出する
請求項８又は請求項９に記載の光走査装置。
【請求項11】
前記プロセッサは、
画像の描画前に、前記初期設定値に基づいて第２アクチュエータを駆動させ、
前記第２角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第２駆動周波数が前記第２共振周波数よりも大きくなる前記第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項１０に記載の光走査装置。
画像の描画前に、前記初期設定値に基づいて第２アクチュエータを駆動させ、
前記第２角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第２駆動周波数が前記第２共振周波数よりも大きくなる前記第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項１０に記載の光走査装置。
【請求項12】
前記プロセッサは、
画像の描画中に、前記第２角度がそれぞれ予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第２駆動周波数が前記第２共振周波数よりも大きくなる前記第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項１１に記載の光走査装置。
画像の描画中に、前記第２角度がそれぞれ予め設定された範囲内の角度となり、かつ前記第２駆動周波数が前記第２共振周波数よりも大きくなる前記第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す
請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項13】
前記第１駆動周波数は、前記第２駆動周波数よりも高い
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。
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。
【請求項14】
前記第１駆動条件は、前記第１駆動周波数及び前記第１駆動信号の駆動電圧の少なくとも一方である
請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の光走査装置。
請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項15】
前記第２駆動条件は、前記第２駆動周波数及び前記第２駆動信号の駆動電圧の少なくとも一方である
請求項７から請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置。
請求項７から請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項16】
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る
請求項２から請求項６の何れか１項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る
請求項２から請求項６の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項17】
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８から請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置。
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８から請求項１２の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項18】
請求項１から請求項１７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。
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。
【請求項19】
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、
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、
前記第１駆動周波数が前記第１軸周りの第１共振周波数未満となる前記第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する
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、
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、
前記第１駆動周波数が前記第１軸周りの第１共振周波数未満となる前記第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する
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、第１軸の駆動周波数として第１軸の共振周波数を選択し、第１軸の共振周波数に基づき、１フィールド内で重複しないリサージュ図形を提供可能なフレームレート及び第２軸の駆動周波数の組合せの候補を計算する光偏向装置が開示されている。この光偏向装置は、計算したフレームレート及び第２軸の駆動周波数の組合せの候補から、最も第２軸の共振周波数に近い周波数を含むフレームレート及び第２軸の駆動周波数の組合せの候補を選択する。
【0005】
特許文献２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１６－１８４０１８号公報
【特許文献2】特開２０１８－１０１０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、ミラー部を第１軸周りに揺動させるための駆動信号の周波数が、特定の周波数（例えば、共振周波数）を超えると、ミラー部の第１軸周りの振れ角が急激に変化する特性を持つマイクロミラーデバイスが知られている。ミラー部の第１軸周りの振れ角が急激に変化すると、ミラー部の第２軸周りの振れ角に影響を及ぼすため、画像の描画領域が縦長の領域になったり、横長の領域になったりを繰り返してしまう場合がある。この場合、安定して画像を描画することができない。
【0008】
本開示は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、安定して画像を描画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】
【0009】
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、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、第１駆動周波数が第１軸周りの第１共振周波数未満となる第１アクチュエータの第１駆動条件を導出する。
【0010】
なお、本開示の光走査装置は、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角度検出センサを更に備え、プロセッサが、第１角度検出センサの出力信号に基づいて、ミラー部の第１軸周りの第１角度を導出し、第１駆動周波数及び第２駆動周波数のうちの第１駆動周波数のみを変更しながら第１駆動信号を第１アクチュエータに付与した場合における第１角度が最大となるときの第１駆動信号と第１角度検出センサの出力信号との位相差を第１基準値として取得し、第１駆動信号と第１角度検出センサの出力信号との位相差が第１基準値未満となる第１駆動条件を導出してもよい。
【0011】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサは、第１基準値を、第１駆動信号を基準とした正の値として取得してもよい。
【0012】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、画像の描画前の初期設定値として、予め設定された第１駆動信号の駆動電圧において第１共振周波数未満となる第１駆動周波数を導出してもよい。
【0013】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、画像の描画前に、初期設定値に基づいて第１アクチュエータを駆動させ、第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ第１駆動周波数が第１共振周波数未満となる第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返してもよい。
【0014】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、画像の描画中に、第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ第１駆動周波数が第１共振周波数未満となる第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返してもよい。
【0015】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、第２駆動周波数が第２軸周りの第２共振周波数よりも大きくなる第２アクチュエータの第２駆動条件を導出してもよい。
【0016】
また、本開示の光走査装置は、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角度検出センサを更に備え、プロセッサが、第２角度検出センサの出力信号に基づいて、ミラー部の第２軸周りの第２角度を導出し、第１駆動周波数及び第２駆動周波数のうちの第２駆動周波数のみを変更しながら第２駆動信号を第２アクチュエータに付与した場合における第２角度が最大となるときの第２駆動信号と第２角度検出センサの出力信号との位相差を第２基準値として取得し、第２駆動信号と第２角度検出センサの出力信号との位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動条件を導出してもよい。
【0017】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサは、第２基準値を、第２駆動信号を基準とした正の値として取得してもよい。
【0018】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、画像の描画前の初期設定値として、予め設定された第２駆動信号の駆動電圧において第２共振周波数よりも大きくなる第２駆動周波数を導出してもよい。
【0019】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、画像の描画前に、初期設定値に基づいて第２アクチュエータを駆動させ、第２角度が予め設定された範囲内の角度となり、かつ第２駆動周波数が第２共振周波数よりも大きくなる第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返してもよい。
【0020】
また、本開示の光走査装置は、プロセッサが、画像の描画中に、第２角度がそれぞれ予め設定された範囲内の角度となり、かつ第２駆動周波数が第２共振周波数よりも大きくなる第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返してもよい。
【0021】
また、本開示の光走査装置は、第１駆動周波数が、第２駆動周波数よりも高くてもよい。
【0022】
また、本開示の光走査装置は、第１駆動条件が、第１駆動周波数及び第１駆動信号の駆動電圧の少なくとも一方であってもよい。
【0023】
また、本開示の光走査装置は、第２駆動条件が、第２駆動周波数及び第２駆動信号の駆動電圧の少なくとも一方であってもよい。
【0024】
また、本開示の光走査装置は、第１角度検出センサは、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ってもよい。
【0025】
また、本開示の光走査装置は、第２角度検出センサは、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ってもよい。
【0026】
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。
【0027】
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、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、第１駆動周波数が第１軸周りの第１共振周波数未満となる第１アクチュエータの第１駆動条件を導出するものである。
【発明の効果】
【0028】
本開示によれば、安定して画像を描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【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】第１駆動周波数と第１振れ角との関係の一例を示す図である。
【図6】画像の描画領域が安定しない場合の描画領域の一例を示す図である。
【図7】画像の描画領域が安定しないことの原因を説明するための図である。
【図8】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9】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10】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11】第１信号処理部の構成の一例を示す回路図である。
【図12】第１信号処理の一例を示す図である。
【図13】第２信号処理の一例を示す図である。
【図14】第１角度とＰ－Ｐ値との関係の一例を示す図である。
【図15】第１基準値の導出処理を説明するための図である。
【図16】第１基準値の導出処理を説明するための図である。
【図17】第２基準値の導出処理を説明するための図である。
【図18】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19】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20】基準値導出処理の一例を示すフローチャートである。
【図21】初期設定値導出処理の一例を示すフローチャートである。
【図22】第１駆動条件導出処理の一例を示すフローチャートである。
【図23】第２駆動条件導出処理の一例を示すフローチャートである。
【図24】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25】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。
【発明を実施するための形態】
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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）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。
【0053】
なお、第１振れ角は、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。また、本実施形態に係る第１振れ角とは、その周期内において、反射面２０Ａの法線が、ＸＺ平面においてＺ方向に対して最も傾斜したときの角度を意味する。第１振れ角は、第１駆動信号の駆動周波数及び駆動電圧により制御される。
【0054】
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）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。
【0055】
なお、第２振れ角は、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。また、本実施形態に係る第２振れ角とは、その周期内において、反射面２０Ａの法線が、ＹＺ平面においてＺ方向に対して最も傾斜したときの角度を意味する。第２振れ角は、第２駆動信号の駆動周波数及び駆動電圧により制御される。
【0056】
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。
【0057】
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）
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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）
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
本実施形態では、第１駆動周波数ｆｄ１が第２駆動周波数ｆｄ２よりも高く設定される。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。
【0064】
ところで、光をリサージュ走査するマイクロミラーデバイスの中には、アクチュエータに付与する駆動信号の周波数が、特定の周波数を超えると、ミラー部の角度が急激に変化する特性を持つマイクロミラーデバイスがあることが知られている。本実施形態に係るＭＭＤ４は、その特性を有するマイクロミラーデバイスである。このような特性は、いわゆるハードスプリング効果に起因するものであり、例えば、以下の参考文献１の図９にも示されている。ハードスプリング効果とは、振幅が大きくなるにしたがって共振周波数が高周波数側に移動する現象である。
［参考文献１］G.Mendicino, M.Merli, R.Carminati, N.Boni, A.Opreni, A.Frangi, "Electromechanical validation of a resonant MEMS mirror with PZT actuation and PZR sensing," Proc. SPIE 11697, MOEMS and Miniaturized Systems XX, 1169715 (5 March 2021).
［参考文献１］G.Mendicino, M.Merli, R.Carminati, N.Boni, A.Opreni, A.Frangi, "Electromechanical validation of a resonant MEMS mirror with PZT actuation and PZR sensing," Proc. SPIE 11697, MOEMS and Miniaturized Systems XX, 1169715 (5 March 2021).
【0065】
具体的には、本実施形態に係るＭＭＤ４では、一例として図５に示すように、第１駆動周波数が高くなるに従って第１振れ角が大きくなるが、第１駆動周波数が特定の周波数Ａを超えると、第１振れ角が急激に小さくなる。特定の周波数Ａは、例えば、第１軸ａ１周りの共振周波数である。このような特性は、比較的高い第１駆動周波数の帯域（すなわちハードスプリング効果が生じる帯域）で観測される場合が多い。
【0066】
このような特性を持つＭＭＤ４を用いてリサージュ走査によって画像を描画した際に、画像の描画領域の形状が不安定になる現象が観測された。具体的には、一例として図６に示すように、目標とする矩形の描画領域Ｒ１に対して、縦長の描画領域Ｒ２と横長の描画領域Ｒ３とが交互に繰り返される現象が観測された。なお、描画領域の形状は、第１振れ角及び第２振れ角の大きさによって決まる。
【0067】
図７を参照して、この現象の原因として考えられることを説明する。図７のＦ１は第１駆動周波数を示し、Ｆ２は第２駆動周波数を示し、Ａは第１軸ａ１周りの共振周波数を示す。図７の最も左側のグラフに示すように、最初に、第１駆動周波数Ｆ１は共振周波数Ａに一致するように設定され、かつ第２駆動周波数Ｆ２は第１駆動周波数Ｆ１との比が予め設定された比となるように設定されているものとする。第１駆動周波数Ｆ１が、共振周波数Ａに一致するように設定されているのは、効率的にミラー部２０を揺動させるためである。第２駆動周波数Ｆ２が、第１駆動周波数Ｆ１との比が予め設定された比となるように設定されているのは、リサージュ波形の緻密さを調整することによって、目標とする画質で画像を描画するためである。また、本実施形態では、第１駆動周波数Ｆ１は、比較的高く、ハードスプリング効果が生じる帯域に設定され、第２駆動周波数Ｆ２は、比較的低く、ハードスプリング効果が生じない帯域に設定されている。
【0068】
この場合に、例えば、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの揺動の影響及び環境温度の変化の影響等により、第１軸ａ１周りの共振周波数Ａが若干低くなったとする。この場合、第１駆動周波数Ｆ１が共振周波数Ａよりも高くなるため、第１振れ角が急激に小さくなる（図７上段の左から２番目のグラフ参照）。そして、第１振れ角が急激に小さくなったことの影響を受けることによって第２軸ａ２周りの共振周波数が低くなる。これにより、第２駆動周波数Ｆ２は変わらなくても第２振れ角が大きくなる（図７下段の左から２番目のグラフ参照）。次に、第２振れ角が大きくなったことの影響を受けることにより、第１軸ａ１周りの共振周波数Ａが高くなる。これにより、第１振れ角が急激に大きくなる（図７上段の左から３番目のグラフ参照）。このような第１振れ角及び第２振れ角の変化を繰り返すことによって、描画領域の形状が不安定になると考えられる。
【0069】
そこで、本実施形態に係る駆動制御部５は、第１駆動周波数が共振周波数未満となるように、第１アクチュエータ３１の駆動条件を導出する機能を有する。
【0070】
次に、図８を参照して、駆動制御部５の機能的な構成を説明する。図８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角度導出部６３Ａ、第２角度導出部６３Ｂ、第１導出部６４Ａ、第２導出部６４Ｂ、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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
図９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９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。
【0076】
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９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。
【0077】
図１０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１０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。
【0078】
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１０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。
【0079】
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。
【0080】
第１信号処理部６１Ａは、例えば、一例として図１１に示す構成の回路によって実現が可能である。図１１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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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１２参照）が出力される。
【0088】
図１２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。
【0089】
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１２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。
【0090】
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。
【0091】
図１３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。
【0092】
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１３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。
【0093】
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。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。
【0094】
第１角度導出部６３Ａは、第１角度検出信号Ｓ１ｃに基づいて、ミラー部２０の第１軸ａ１周りの角度（以下、「第１角度」という）を導出する。具体的には、第１角度導出部６３Ａは、第１角度検出信号Ｓ１ｃの振幅に対応するＰ－Ｐ（Ｐｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ）値Ｖｐ－ｐ１を求める（図１２参照）。第１角度導出部６３Ａは、一例として図１４に示す第１角度と、第１角度検出信号Ｓ１ｃのＰ－Ｐ値との関係を示すデータを保持している。第１角度導出部６３Ａは、このデータに基づいて、第１角度検出信号Ｓ１ｃから求めたＰ－Ｐ値Ｖｐ－ｐ１に対応する第１角度θｍ１を導出する。このように、本実施形態に係る第１角度導出部６３Ａが導出する第１角度とは、その周期内でのミラー部２０の第１軸ａ１周りの角度の最大値（すなわち、第１振れ角）の２倍に相当する。
【0095】
第２角度導出部６３Ｂは、第２角度検出信号Ｓ２ｃに基づいて、ミラー部２０の第２軸ａ２周りの角度（以下、「第２角度」という）を導出する。具体的には、第２角度導出部６３Ｂは、第２角度検出信号Ｓ２ｃの振幅に対応するＰ－Ｐ値Ｖｐ－ｐ２を求める（図１３参照）。第２角度導出部６３Ｂも、第１角度導出部６３Ａと同様に、第２角度と、第２角度検出信号Ｓ２ｃのＰ－Ｐ値との関係を示すデータを保持している。第２角度導出部６３Ｂは、このデータに基づいて、第２角度検出信号Ｓ２ｃから求めたＰ－Ｐ値Ｖｐ－ｐ２に対応する第２角度を導出する。このように、本実施形態に係る第２角度導出部６３Ｂが導出する第２角度とは、その周期内でのミラー部２０の第２軸ａ２周りの角度の最大値（すなわち、第２振れ角）の２倍に相当する。
【0096】
第１導出部６４Ａは、第１駆動周波数及び第２駆動周波数のうちの第１駆動周波数のみを変更しながら第１駆動信号を第１アクチュエータ３１に付与した場合における第１角度が最大となるときの第１駆動信号と第１角度検出信号Ｓ１ｃとの位相差を基準値（以下、「第１基準値」という）として取得する。この際、第２アクチュエータ３２には、第２駆動信号を付与しない。すなわち、第１導出部６４Ａ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て第１基準値を取得する。
【0097】
具体的には、第１導出部６４Ａは、第１駆動周波数のみを変更しながら第１駆動信号を第１アクチュエータ３１に付与させた際に第１角度導出部６３Ａにより導出された第１角度を取得する。一例として図１５に示すように、複数の第１駆動周波数それぞれについて第１角度が取得される。図１５の例では、第１駆動周波数がｆｄ１ｍａｘのときに第１角度が最大のθ１ｍａｘになっている。
【0098】
次に、第１導出部６４Ａは、取得した複数の第１駆動周波数及び第１角度のうち第１角度が最大であるときの第１駆動周波数の第１駆動信号と、その第１駆動信号を第１アクチュエータ３１に付与させたときに検出された第１角度検出信号Ｓ１ｃとの位相差を第１基準値として導出する。第１導出部６４Ａは、この第１基準値を、第１駆動信号を基準とした正の値として導出する。具体的には、一例として図１６に示すように、対応する周期の第１駆動周波数がｆｄ１ｍａｘ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時間ｔ１を第１基準値として導出する。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。この第１基準値は、複数周期の時間ｔ１の平均値、最頻値、又は中央値等の統計値であってもよい。
【0099】
また、第１導出部６４Ａは、第１駆動周波数が第１軸ａ１周りの共振周波数（以下、「第１共振周波数」という）未満となる第１アクチュエータ３１の駆動条件（以下、「第１駆動条件」という）を導出する。第１駆動条件は、第１駆動信号の駆動電圧（以下、「第１駆動電圧」という）でもよいし、第１駆動周波数でもよいし、第１駆動電圧及び第１駆動周波数の両方であってもよい。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。
【0100】
本実施形態では、第１導出部６４Ａは、第１駆動信号と第１角度検出信号Ｓ１ｃとの位相差（以下、「第１位相差」という）が第１基準値未満となる第１駆動条件を導出する。これは、第１共振周波数を直接求めることが困難であり、第１位相差が第１基準値であるときの第１駆動周波数を第１共振周波数と見なしているためである。
【0101】
また、第１導出部６４Ａは、画像の描画前の初期設定値として、予め設定された駆動電圧において第１位相差が第１基準値未満となる第１駆動周波数を導出する。例えば、第１導出部６４Ａは、第１駆動電圧を予め設定された電圧値とし、第１駆動周波数を変更しながら第１駆動信号を第１アクチュエータ３１に付与したときの第１位相差が第１基準値未満となる第１駆動周波数を探索する。
【0102】
また、第１導出部６４Ａは、画像の描画前に、導出した初期設定値に基づいて第１アクチュエータを駆動させた後に、第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、第１位相差が第１基準値未満となる第１駆動条件を導出する。
【0103】
例えば、第１導出部６４Ａは、第１角度が予め設定された範囲の下限値未満の場合は第１駆動電圧として、それまでよりも大きい電圧値を導出し、第１角度が予め設定された範囲の上限値を超える場合は第１駆動電圧として、それまでよりも小さい電圧値を導出する。この際、第１導出部６４Ａは、直前の第１位相差が第１基準値よりもどの程度小さいかを表す値Ｖ１に基づいて、第１位相差が第１基準値未満となる第１駆動条件を導出する。例えば、第１導出部６４Ａは、第１駆動条件を導出する際に、値Ｖ１に基づいて、第１駆動電圧の電圧値を変更するだけでは第１位相差が第１基準値未満にならないと推定される場合は、第１駆動周波数も変更した値を導出する。第１導出部６４Ａは、この第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す。これにより、画像の描画前に、第１角度が予め設定された範囲内となり、かつ第１駆動周波数が第１共振周波数未満となる第１駆動条件が導出される。
【0104】
また、画像の描画中も環境温度等の影響により、第１共振周波数が変わることが発生しうるため、第１導出部６４Ａは、画像の描画中も、上記の第１駆動条件を導出する処理を複数回繰り返してもよい。
【0105】
第２導出部６４Ｂは、第１駆動周波数及び第２駆動周波数のうちの第２駆動周波数のみを変更しながら第２駆動信号を第２アクチュエータ３２に付与した場合における第２角度が最大となるときの第２駆動信号と第２角度検出信号Ｓ２ｃとの位相差を基準値（以下、「第２基準値」という）として取得する。この際、第１アクチュエータ３１には、第１駆動信号を付与しない。すなわち、第２導出部６４Ｂ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て第２基準値を取得する。
【0106】
具体的には、第２導出部６４Ｂは、第２駆動周波数のみを変更しながら第２駆動信号を第２アクチュエータ３２に付与させた際に第２角度導出部６３Ｂにより導出された第２角度を取得する。第１導出部６４Ａによる処理と同様に、複数の第２駆動周波数それぞれについて第２角度が取得される。この複数の第２駆動周波数及び第２角度の組み合わせのうち、第２角度が最大となるときの第２駆動周波数をｆｄ２ｍａｘと表す。
【0107】
次に、第２導出部６４Ｂは、取得した複数の第２駆動周波数及び第２角度のうち第２角度が最大であるときの第２駆動周波数の第２駆動信号と、その第２駆動信号を第２アクチュエータ３２に付与させたときに検出された第２角度検出信号Ｓ２ｃとの位相差を第２基準値として導出する。第２導出部６４Ｂは、この第２基準値を、第２駆動信号を基準とした正の値として導出する。具体的には、一例として図１７に示すように、対応する周期の第２駆動周波数がｆｄ２ｍａｘ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時間ｔ２を第２基準値として導出する。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。この第２基準値は、複数周期の時間ｔ２の平均値、最頻値、又は中央値等の統計値であってもよい。
【0108】
また、第２導出部６４Ｂは、第２駆動周波数が第２軸ａ２周りの共振周波数（以下、「第２共振周波数」という）よりも大きくなる第２アクチュエータ３２の駆動条件（以下、「第２駆動条件」という）を導出する。第２駆動条件は、第２駆動信号の駆動電圧（以下、「第２駆動電圧」という）でもよいし、第２駆動周波数でもよいし、第２駆動電圧及び第２駆動周波数の両方であってもよい。第２駆動信号の駆動電圧とは、例えば、第２駆動信号の振幅に相当する。
【0109】
本実施形態では、第２導出部６４Ｂは、第２駆動信号と第２角度検出信号Ｓ２ｃとの位相差（以下、「第２位相差」という）が第２基準値よりも大きくなる第２駆動条件を導出する。これは、第２共振周波数を直接求めることが困難であり、第２位相差が第２基準値であるときの第２駆動周波数を第２共振周波数と見なしているためである。
【0110】
第２導出部６４Ｂは、画像の描画前の初期設定値として、予め設定された駆動電圧において第２位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動周波数を導出する。例えば、第２導出部６４Ｂは、第２駆動電圧を予め設定された電圧値とし、第２駆動周波数を変更しながら第２駆動信号を第２アクチュエータ３２に付与させ、第２位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動周波数を探索する。
【0111】
また、第２導出部６４Ｂは、画像の描画前に、導出した初期設定値に基づいて第２アクチュエータ３２を駆動させた後に、第２角度が予め設定された範囲内の角度となり、第２位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動条件を導出する。
【0112】
例えば、第２導出部６４Ｂは、第２角度が予め設定された範囲の下限値未満の場合は第２駆動電圧として、それまでよりも大きい電圧値を導出し、第２角度が予め設定された範囲の上限値を超える場合は第２駆動電圧として、それまでよりも小さい電圧値を導出する。この際、第２導出部６４Ｂは、直前の第２位相差が第２基準値よりもどの程度大きいかを表す値Ｖ２に基づいて、第２位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動条件を導出する。例えば、第２導出部６４Ｂは、第２駆動条件を導出する際に、値Ｖ２に基づいて、第２駆動電圧の電圧値を変更するだけでは第２位相差が第２基準値よりも大きくならないと推定される場合は、第２駆動周波数も変更した値を導出する。第２導出部６４Ｂは、この第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返す。これにより、画像の描画前に、第２角度が予め設定された範囲内となり、かつ第２駆動周波数が第２共振周波数よりも大きくなる第２駆動条件が導出される。
【0113】
また、画像の描画中も環境温度等の影響により、第２共振周波数が変わることが発生しうるため、第２導出部６４Ｂは、画像の描画中も、上記の第２駆動条件を導出する処理を複数回繰り返してもよい。
【0114】
第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１角度検出信号Ｓ１ｃ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角度検出信号Ｓ１ｃ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。
【0115】
一例として図１８に示すように、第１ゼロクロスパルス出力部６５Ａは、第１角度検出信号Ｓ１ｃがゼロを横切るタイミングで第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。
【0116】
第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２角度検出信号Ｓ２ｃ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角度検出信号Ｓ２ｃ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。
【0117】
一例として図１９に示すように、第２ゼロクロスパルス出力部６５Ｂは、第２角度検出信号Ｓ２ｃがゼロを横切るタイミングで第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。
【0118】
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タイミング及び正弦波が正から負に向けてゼロになるタイミングの双方で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タイミング及び正弦波が正から負に向けてゼロになるタイミングの何れか一方でゼロクロスパルスを出力してもよい。
【0119】
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。これにより、画像が被走査面６に描画される。
【0120】
次に、図２０を参照して、第１基準値及び第２基準値を導出する基準値導出処理の流れを説明する。例えば、基準値導出処理は、光走査装置２の起動時、又はユーザによって実行指示が入力されたタイミング等に実行される。
【0121】
図２０のステップＳ１０で、第１駆動信号生成部６０Ａは、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２軸ａ２周りには揺動せずに、第１軸ａ１周りにのみ揺動する。
【0122】
ステップＳ１２で、第１角度導出部６３Ａは、前述したように、第１角度検出信号Ｓ１ｃに基づいて、第１角度を導出する。ステップＳ１０及びＳ１２の処理は、第１駆動周波数を変更しながら繰り返し実行される。これにより、複数の第１駆動周波数それぞれについて第１角度が取得される。ステップＳ１０及びＳ１２の繰り返し処理が終了すると、第１駆動信号生成部６０Ａは、第１駆動信号の生成を停止する。
【0123】
ステップＳ１４で、第１導出部６４Ａは、ステップＳ１０及びＳ１２の繰り返し処理により取得された複数の第１駆動周波数及び第１角度のうち第１角度が最大であるときの第１駆動周波数の第１駆動信号と、その第１駆動信号を第１アクチュエータ３１に付与させたときに検出された第１角度検出信号Ｓ１ｃとの位相差を第１基準値として導出する。
【0124】
ステップＳ１６で、第２駆動信号生成部６０Ｂは、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１軸ａ１周りには揺動せずに、第２軸ａ２周りにのみ揺動する。
【0125】
ステップＳ１８で、第２角度導出部６３Ｂは、前述したように、第２角度検出信号Ｓ２ｃに基づいて、第２角度を導出する。ステップＳ１６及びＳ１８の処理は、第２駆動周波数を変更しながら繰り返し実行される。これにより、複数の第２駆動周波数それぞれについて第２角度が取得される。ステップＳ１６及びＳ１８の繰り返し処理が終了すると、第２駆動信号生成部６０Ｂは、第２駆動信号の生成を停止する。
【0126】
ステップＳ２０で、第２導出部６４Ｂは、ステップＳ１６及びＳ１８の繰り返し処理により取得された複数の第２駆動周波数及び第２角度のうち第２角度が最大であるときの第２駆動周波数の第２駆動信号と、その第２駆動信号を第２アクチュエータ３２に付与させたときに検出された第２角度検出信号Ｓ２ｃとの位相差を第２基準値として導出する。ステップＳ２０の処理が終了すると、基準値導出処理が終了する。
【0127】
次に、図２１を参照して、初期設定値導出処理の流れを説明する。例えば、初期設定値導出処理は、上記基準値導出処理の実行終了後で、かつ画像の描画前に実行される。
【0128】
図２１のステップＳ３０で、第１駆動信号生成部６０Ａは、予め設定された駆動電圧の第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。ステップＳ３２で、第１導出部６４Ａは、第１位相差を導出する。ステップＳ３０及びＳ３２の処理は、第１駆動周波数を変更しながら繰り返し実行される。これにより、複数の第１駆動周波数それぞれについて第１位相差が取得される。ステップＳ３０及びＳ３２の繰り返し処理が終了すると、第１駆動信号生成部６０Ａは、第１駆動信号の生成を停止する。
【0129】
ステップＳ３４で、第１導出部６４Ａは、第１駆動条件の初期設定値として、ステップＳ３０及びＳ３２の繰り返し処理の結果の中から、第１位相差が上記ステップＳ１４で導出された第１基準値未満である第１駆動周波数を探索する。これにより、第１導出部６４Ａは、初期設定値として、第１駆動周波数を導出する。上記予め設定された駆動電圧及びステップＳ３４で導出された第１駆動周波数が、第１駆動条件の初期設定値となる。
【0130】
ステップＳ３６で、第２駆動信号生成部６０Ｂは、予め設定された駆動電圧の第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。ステップＳ３８で、第２導出部６４Ｂは、第２位相差を導出する。ステップＳ３６及びＳ３８の処理は、第２駆動周波数を変更しながら繰り返し実行される。これにより、複数の第２駆動周波数それぞれについて第２位相差が取得される。ステップＳ３６及びＳ３８の繰り返し処理が終了すると、第２駆動信号生成部６０Ｂは、第２駆動信号の生成を停止する。
【0131】
ステップＳ４０で、第２導出部６４Ｂは、第２駆動条件の初期設定値として、ステップＳ３６及びＳ３８の繰り返し処理の結果の中から、第２位相差が上記ステップＳ２０で導出された第２基準値よりも大きくなる第２駆動周波数を探索する。これにより、第２導出部６４Ｂは、初期設定値として、第２駆動周波数を導出する。上記予め設定された駆動電圧及びステップＳ４０で導出された第２駆動周波数が、第２駆動条件の初期設定値となる。ステップＳ４０の処理が終了すると、初期設定値導出処理が終了する。
【0132】
次に、図２２を参照して、第１駆動条件導出処理の流れを説明する。例えば、第１駆動条件導出処理は、上記初期設定値導出処理の実行終了後で、かつ画像の描画前に実行される。
【0133】
図２２のステップＳ５０で、第１駆動信号生成部６０Ａは、上記ステップＳ３４で導出された初期設定値に従って第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。ステップＳ５２で、第１角度導出部６３Ａは、前述したように、第１角度検出信号Ｓ１ｃに基づいて、第１角度を導出する。
【0134】
ステップＳ５４で、第１導出部６４Ａは、ステップＳ５２で導出された第１角度が予め設定された範囲内であるか否かを判定する。この範囲は、例えば、被走査面６に描画される画像のＸ方向の長さ等に応じて予め設定される。この判定が否定判定となった場合、処理はステップＳ５６に移行する。
【0135】
ステップＳ５６で、第１導出部６４Ａは、前述したように、第１角度が予め設定された範囲内の角度となり、第１位相差が第１基準値未満となる第１駆動条件を導出する。この第１駆動条件に従って第１駆動周波数及び第１駆動電圧が変更される。ステップＳ５６の処理が終了すると、第１駆動条件導出処理が終了する。また、ステップＳ５４の判定が肯定判定となった場合、第１駆動条件導出処理が終了する。ステップＳ５２～Ｓ５６の処理は、繰り返して複数回実行される。これにより、第１角度が予め設定された範囲内となり、第１位相差が第１基準値未満となる第１駆動条件が設定される。
【0136】
なお、この第１駆動条件導出処理のステップＳ５２～Ｓ５６の処理は、画像の描画中にも繰り返し実行されてもよい。この場合の実行間隔としては、例えば、第１駆動周波数の一周期又は複数周期に相当する時間間隔等が挙げられる。
【0137】
次に、図２３を参照して、第２駆動条件導出処理の流れを説明する。例えば、第２駆動条件導出処理は、上記初期設定値導出処理の実行終了後で、かつ画像の描画前に実行される。
【0138】
図２３のステップＳ６０で、第２駆動信号生成部６０Ｂは、上記ステップＳ４０で導出された初期設定値に従って第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。ステップＳ６２で、第２角度導出部６３Ｂは、前述したように、第２角度検出信号Ｓ２ｃに基づいて、第２角度を導出する。
【0139】
ステップＳ６４で、第２導出部６４Ｂは、ステップＳ６２で導出された第２角度が予め設定された範囲内であるか否かを判定する。この範囲は、例えば、被走査面６に描画される画像のＹ方向の長さ等に応じて予め設定される。この判定が否定判定となった場合、処理はステップＳ６６に移行する。
【0140】
ステップＳ６６で、第２導出部６４Ｂは、前述したように、第２角度が予め設定された範囲内の角度となり、第２位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動条件を導出する。この第２駆動条件に従って第２駆動周波数及び第２駆動電圧が変更される。ステップＳ６６の処理が終了すると、第２駆動条件導出処理が終了する。また、ステップＳ６４の判定が肯定判定となった場合、第２駆動条件導出処理が終了する。ステップＳ６２～Ｓ６６の処理は、繰り返して複数回実行される。これにより、第２角度が予め設定された範囲内となり、第２位相差が第２基準値よりも大きくなる第２駆動条件が設定される。
【0141】
なお、この第２動条件導出処理のステップＳ６２～Ｓ６６の処理は、画像の描画中にも繰り返し実行されてもよい。この場合の実行間隔としては、例えば、第２駆動周波数の一周期又は複数周期に相当する時間間隔等が挙げられる。
【0142】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１駆動周波数が第１共振周波数未満となる第１駆動条件に従って第１アクチュエータ３１が駆動する。これにより、第１駆動周波数が第１共振周波数を超えることが抑制されるため、第１振れ角が急激に変化することが抑制される。従って、安定して画像を描画することができる。
【0143】
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。
【0144】
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２４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２４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２４の例では－Ｘ方向）にずれた位置に配置されている。
【0145】
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。
【0146】
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２５に示す。図２５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。
【0147】
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２４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２４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２４の例では＋Ｙ方向）にずれた位置に配置されている。
【0148】
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２５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。
【0149】
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。
【0150】
また、上記実施形態において、第１導出部６４Ａ及び第２導出部６４Ｂが導出した第１駆動条件及び第２駆動条件が複数候補あった場合は、消費電力が最も低くなる第１駆動条件及び第２駆動条件を選択することが好ましい。
【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
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角度導出部
６３Ｂ 第２角度導出部
６４Ａ 第１導出部
６４Ｂ 第２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
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
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角度導出部
６３Ｂ 第２角度導出部
６４Ａ 第１導出部
６４Ｂ 第２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
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】
