特開 2022-187718 光走査装置及び画像形成装置

(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】P2022187718

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】光走査装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20221213BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20221213BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

H04N5/74 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095861

(22)【出願日】2021-06-08

(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】田中 伸也

(72)【発明者】

【氏名】青島 圭佑

【テーマコード（参考）】

2H045

2H141

5C058

【Ｆターム（参考）】

2H045AB08

2H045AB13

2H045AB24

2H045AB38

2H045AB81

2H045BA12

2H045BA24

2H045CA98

2H141MA12

2H141MB24

2H141MC09

2H141MD12

2H141MD13

2H141MD16

2H141MD20

2H141MD24

2H141ME09

2H141ME13

2H141ME24

2H141ME25

2H141MF16

2H141MF21

2H141MF28

2H141MG04

2H141MZ06

2H141MZ15

2H141MZ16

2H141MZ30

5C058BA35

5C058EA05

5C058EA27

(57)【要約】

【課題】迷光を描画領域に入射させることなく、小型化が可能で、かつ製造コストを下げることを可能とする光走査装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、少なくとも１軸周りに揺動する可動ミラーを有するミラー装置と、同一平面を構成しない少なくとも２以上の光透過面を有し、かつミラー装置を内部に収容したパッケージと、を備える光走査装置であって、パッケージの２以上の光透過面のうち、１つは可動ミラーへの入射光を外部から取り込む光取り込み面であり、他の１つは可動ミラーにより反射された光を外部へ取り出す光取り出し面である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１軸周りに揺動する可動ミラーを有するミラー装置と、
同一平面を構成しない少なくとも２以上の光透過面を有し、かつ前記ミラー装置を内部に収容したパッケージと、
を備える光走査装置であって、
前記パッケージの２以上の前記光透過面のうち、１つは前記可動ミラーへの入射光を外部から取り込む光取り込み面であり、他の１つは前記可動ミラーにより反射された光を外部へ取り出す光取り出し面である、
光走査装置。

【請求項2】

前記パッケージの内部は、真空又は陰圧である、
請求項１に記載の光走査装置。

【請求項3】

前記パッケージには、前記可動ミラーを駆動する駆動信号を外部から取り込むための信号入力端子が設けられている、
請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。

【請求項4】

前記パッケージの内部には、前記光取り込み面から入射した光を偏向して前記可動ミラーに導く光学素子が設けられている、
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の光走査装置。

【請求項5】

前記光取り込み面及び前記光取り出し面は、非平行である２つの前記光透過面により構成されている、
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の光走査装置。

【請求項6】

前記パッケージの内部には、撮像装置と、前記撮像装置から出力される撮像信号を外部に取り出すための信号出力端子が設けられており、
前記光取り出し面は、前記可動ミラーにより反射された光の一部を反射して前記撮像装置へ導く、
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の光走査装置。

【請求項7】

少なくとも１軸周りに揺動する可動ミラーを有するミラー装置と、同一平面を構成しない少なくとも２以上の光透過面を有し、かつ前記ミラー装置を内部に収容したパッケージとを備える光走査装置と、
光を出射する発光装置と、
を備える画像形成装置であって、
前記パッケージの２以上の前記光透過面のうち、１つは前記可動ミラーへの入射光を外部から取り込む光取り込み面であり、他の１つは前記可動ミラーにより反射された光を外部へ取り出す光取り出し面であり、
前記発光装置から出射された光は、前記光取り込み面を介して前記可動ミラーに入射する、
画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、光走査装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により構成されたミラー装置に光を照射することにより、スクリーン等に画像を描画する画像形成装置が知られている。ミラー装置は、少なくとも１つの軸周りに揺動する可動ミラーを有する。

【0003】

ミラー装置は、揺動する可動ミラーの空気抵抗を減らすために、内部が真空又は陰圧とされたパッケージに収容される。この場合、ミラー装置には、パッケージに設けられたガラス窓を介して外部からレーザ光が入射する。

【0004】

ミラー装置をパッケージに収容した場合には、ガラス窓に入射するレーザ光の一部がガラス窓の表面で反射され、この反射光が迷光としてミラー装置による画像の描画領域内に入射するおそれがある。この場合、描画領域内に迷光が入射すると画像中に不要な輝点が生じてしまう。

【0005】

非特許文献１には、上記の反射光を抑制するために、ガラス窓の表面に反射防止膜を設けることが考えられるが、反射防止膜では完全に反射光を抑制することが難しいことから、ガラス窓を傾斜させることにより反射光を描画領域外に導くことが提案されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】S. Gu-Stoppel et al., Advanced Manufacturing, Electronics and Microsystems: TechConnect Briefs 2016, P.87-90, <https://briefs.techconnect.org/wp-content/volumes/TCB2016v4/pdf/364.pdf>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、非特許文献１に記載のようにガラス窓を傾斜させると、パッケージの厚みが増すことによりパッケージサイズが大きくなるといった問題がある。また、パッケージサイズが大きくなることにより、製造コストが増大するといった問題がある。

【0008】

本開示の技術は、迷光を描画領域に入射させることなく、小型化が可能で、かつ製造コストを下げることを可能とする光走査装置及び画像形成装置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】

上記目的を達成するために、本開示の光走査装置は、少なくとも１軸周りに揺動する可動ミラーを有するミラー装置と、同一平面を構成しない少なくとも２以上の光透過面を有し、かつミラー装置を内部に収容したパッケージと、を備える光走査装置であって、パッケージの２以上の光透過面のうち、１つは可動ミラーへの入射光を外部から取り込む光取り込み面であり、他の１つは可動ミラーにより反射された光を外部へ取り出す光取り出し面である。

【0010】

パッケージの内部は、真空又は陰圧であることが好ましい。

【0011】

パッケージには、可動ミラーを駆動する駆動信号を外部から取り込むための信号入力端子が設けられていることが好ましい。

【0012】

パッケージの内部には、光取り込み面から入射した光を偏向して可動ミラーに導く光学素子が設けられていることが好ましい。

【0013】

光取り込み面及び光取り出し面は、非平行である２つの光透過面により構成されていることが好ましい。

【0014】

パッケージの内部には、撮像装置と、撮像装置から出力される撮像信号を外部に取り出すための信号出力端子が設けられており、光取り出し面は、可動ミラーにより反射された光の一部を反射して撮像装置へ導くことが好ましい。

【0015】

本開示の画像形成装置は、少なくとも１軸周りに揺動する可動ミラーを有するミラー装置と、同一平面を構成しない少なくとも２以上の光透過面を有し、かつミラー装置を内部に収容したパッケージとを備える光走査装置と、光を出射する発光装置と、を備える画像形成装置であって、パッケージの２以上の光透過面のうち、１つは可動ミラーへの入射光を外部から取り込む光取り込み面であり、他の１つは可動ミラーにより反射された光を外部へ取り出す光取り出し面であり、発光装置から出射された光は、光取り込み面を介して可動ミラーに入射する。

【発明の効果】

【0016】

本開示の技術によれば、迷光を描画領域に入射させることなく、小型化が可能で、かつ製造コストを下げることを可能とする光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】画像形成装置の構成の一例を示す模式図である。

【図2】ＭＥＭＳミラーの構成の一例を示す概略斜視図である。

【図3】光走査装置の外観構成の一例を示す概略斜視図である。

【図4】光走査装置の断面構造の一例を示す概略断面図である。

【図5】第２実施形態に係る光走査装置の断面構造の一例を示す概略断面図である。

【図6】第３実施形態に係る光走査装置の断面構造の一例を示す概略断面図である。

【図7】制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図8】第１駆動信号、第１ゼロクロス信号、及び第１基準信号の一例を示す図である。

【図9】第２駆動信号、第２ゼロクロス信号、及び第２基準信号の一例を示す図である。

【図10】キャリブレーションモードにおいて投影面に描画されるパターンの一例を示す図である。

【図11】ミラー部の揺動と第１基準信号及び第２基準信号のタイミングとの間にずれが生じた場合に、投影面に描画されるパターンの一例を示す図である。

【図12】補正部の機能構成の一例を示す図である。

【図13】信号補正部によるタイミング補正の一例を示す図であり、（Ａ）は第１基準信号のタイミングを補正する例を示し、（Ｂ）は第２基準信号のタイミングを補正する例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本開示の技術に係る実施形態を詳細に説明する。一例として、以下の各実施形態では、本開示の技術を、レーザ光をリサージュ方式により走査することにより投影面に画像を形成する画像形成装置に適用した形態について説明する。

【0019】

［第１実施形態］
図１には、本実施形態の画像形成装置１０の構成の一例を示す。図１に示すように本実施形態の画像形成装置１０は、制御装置２０、ＭＥＭＳドライバ２２、発光装置２４、合波光学系２６、コリメータ２８、及び光走査装置３０を備える。光走査装置３０は、ＭＥＭＳミラー３２と、ＭＥＭＳミラー３２を収容するパッケージ３３とで構成されている。ＭＥＭＳミラー３２は、本開示の技術に係る「ミラー装置」の一例である。

【0020】

発光装置２４は、レーザドライバ２５及びレーザ光源２７を有する。本実施形態のレーザドライバ２５は、制御装置２０から供給される強度変調信号に基づいてレーザ光源２７を駆動し、画像を形成するためのレーザ光をレーザ光源２７から出力させる。レーザ光源２７は、例えば、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、及びＢ（Ｂ：Blue）の３色のレーザ光を出力する。なお、レーザ光は、本開示の技術に係る「光」の一例である。

【0021】

レーザ光源２７から出力されたレーザ光は、合波光学系２６により合波された後、コリメータ２８を介して、パッケージ３３内のＭＥＭＳミラー３２に照射される。ＭＥＭＳミラー３２に集光されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー３２により投影面３４に向けて反射される。投影面３４は、例えば、画像を投影するためのスクリーン、又は人の目の網膜などである。すなわち、本実施形態の画像形成装置１０は、プロジェクタ、又はＡＲ（Augmented Reality）グラスなどに用いられる。

【0022】

なお、本実施形態において投影面３４は、スクリーン等の実際の物体の表面に限定されず、空間上の仮想面も含むものとする。

【0023】

ＭＥＭＳドライバ２２は、制御装置２０からの制御に基づいて、ＭＥＭＳミラー３２を駆動する。ＭＥＭＳミラー３２では、レーザ光Ｌを反射するミラー部４０（図２参照）が、互いに直交する２つの軸のそれぞれを中心軸として独立して揺動する。本実施形態では、駆動信号に基づいてミラー部４０が揺動することにより、投影面３４においてレーザ光Ｌがリサージュ曲線を描く状態に走査される。リサージュ曲線とは、第１軸周りの揺動周波数、第２軸周りの揺動周波数、及びそれらの位相差によって決まる曲線である。ミラー部４０は、本開示の技術に係る「可動ミラー」の一例である。

【0024】

本実施形態の制御装置２０は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）２０Ａ、及びメモリ２０Ｂを含む。メモリ２０Ｂは、例えば、揮発性メモリであり、投影面３４に投影する画像を表す画像信号等の各種情報を記憶する。メモリ２０Ｂには、例えば、画像形成装置１０の外部から入力された画像信号が記憶される。

【0025】

図２は、ＭＥＭＳミラー３２の構成の一例を示す。ＭＥＭＳミラー３２は、ミラー部４０、第１支持部４１、第１可動枠４２、第２支持部４３、第２可動枠４４、接続部４５、及び固定枠４６を有する。

【0026】

ミラー部４０は、入射光を反射する反射面４０Ａを有する。反射面４０Ａは、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４０Ａの形状は、例えば、円形状である。

【0027】

第１支持部４１は、ミラー部４０の外側に、第２軸ａ_２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４１は、第１軸ａ_１上でミラー部４０と接続されており、ミラー部４０を第１軸ａ_１周りに揺動可能に支持している。

【0028】

第１可動枠４２は、ミラー部４０を取り囲む矩形状の枠体であって、第１軸ａ_１上で第１支持部４１を介してミラー部４０と接続されている。第１可動枠４２の上には、第１軸ａ_１を挟んで対向する位置にそれぞれ圧電素子５０が形成されている。このように、第１可動枠４２上に２つの圧電素子５０が形成されることにより、一対の第１アクチュエータ５１が構成されている。

【0029】

一対の第１アクチュエータ５１は、第１軸ａ_１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５１は、ミラー部４０に、第１軸ａ_１周りの回転トルクを作用させることにより、ミラー部４０を第１軸ａ_１周りに揺動させる。

【0030】

第２支持部４３は、第１可動枠４２の外側に、第１軸ａ_１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４３は、第２軸ａ_２上で第１可動枠４２と接続されており、第１可動枠４２及びミラー部４０を、第２軸ａ_２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４３は、第２軸ａ_２に沿って延伸したトーションバーである。

【0031】

第２可動枠４４は、第１可動枠４２を取り囲む矩形状の枠体であって、第２軸ａ_２上で第２支持部４３を介して第１可動枠４２と接続されている。第２可動枠４４の上には、第２軸ａ_２を挟んで対向する位置にそれぞれ圧電素子５０が形成されている。このように、第２可動枠４４上に２つの圧電素子５０が形成されることにより、一対の第２アクチュエータ５２が構成されている。

【0032】

一対の第２アクチュエータ５２は、第２軸ａ_２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５２は、ミラー部４０及び第１可動枠４２に、第２軸ａ_２の周りの回転トルクを作用させることにより、第２軸ａ_２の周りにミラー部４０を揺動させる。

【0033】

接続部４５は、第２可動枠４４の外側に、第１軸ａ_１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４５は、第２軸ａ_２上で第２可動枠４４と接続されている。

【0034】

固定枠４６は、第２可動枠４４を取り囲む矩形状の枠体であって、第２軸ａ_２上で接続部４５を介して第２可動枠４４と接続されている。

【0035】

本実施形態では、第１軸ａ_１と第２軸ａ_２とは互いに直交している。以下の説明では、第１軸ａ_１に平行な方向をＸ方向とし、第２軸ａ_２に平行な方向をＹ方向とし、第１軸ａ_１及び第２軸ａ_２に直交する方向をＺ方向とする。

【0036】

図３は、光走査装置３０の外観構成の一例を示す。パッケージ３３は、ほぼ直方体形状である。例えば、パッケージ３３は、平板状の基板３５と、箱状の蓋部材３６とで構成されている。例えば、基板３５及び蓋部材３６は、透光性を有するガラスで形成されている。基板３５に蓋部材３６を接合することによりパッケージ３３が構成されている。パッケージ３３の内部には、ＭＥＭＳミラー３２が収容されている。

【0037】

また、パッケージ３３の内部は、真空又は陰圧である。このように、パッケージ３３の内部を真空又は陰圧とすることにより、ミラー部４０の揺動時のエネルギー損失が低減し、大きな振れ角を低い駆動電圧で実現することができる。なお、陰圧とは、パッケージ３３の内部の気圧が、パッケージ３３の外部の気圧（すなわち大気圧）よりも低いことを意味する。

【0038】

蓋部材３６は、４つの光透過面３７を有する。４つの光透過面３７は、１つの上面と、３つの側面とで構成されている。本実施形態では、４つの光透過面３７のうちの１つの側面としての光透過面３７は、ミラー部４０への入射光を外部から取り込む「光取り込み面」として機能する。また、４つの光透過面３７のうちの１つの上面としての光透過面３７は、ミラー部４０により反射された光を外部へ取り出す「光取り出し面」として機能する。すなわち、本実施形態では、光取り込み面及び光取り出し面は、非平行である２つの光透過面３７により構成されている。

【0039】

発光装置２４から出射されたレーザ光Ｌは、光取り込み面における光取り込み領域３８を透過して、パッケージ３３の内部に入射する。パッケージ３３の内部に入射したレーザ光Ｌは、ＭＥＭＳミラー３２のミラー部４０に入射する。ミラー部４０により反射されたレーザ光Ｌは、光取り出し面における光取り出し領域３９を透過して、パッケージ３３の外部へ取り出される。光取り出し領域３９を透過したレーザ光Ｌは、投影面３４（図１参照）に入射する。

【0040】

図４は、光走査装置３０の断面構造の一例を示す。図４に示すように、ＭＥＭＳミラー３２は、支持部材６０を介して基板３５に固定されている。例えば、支持部材６０は、三角柱形状であって、傾斜面６１を有する。ＭＥＭＳミラー３２は、傾斜面６１に接合されている。すなわち、ミラー部４０の表面は、静止した状態において、光取り込み面と光取り出し面とのいずれにも平行でない。

【0041】

基板３５には、ミラー部４０を駆動するための駆動信号を外部から取り込むための信号入力端子６２が設けられている。信号入力端子６２は、例えば、ボンディングワイヤ６３を介してＭＥＭＳミラー３２と電気的に接続されている。ＭＥＭＳドライバ２２（図１参照）は、信号入力端子６２を介してＭＥＭＳミラー３２に駆動信号を入力する。信号入力端子６２は、例えば、一対の第１アクチュエータ５１及び一対の第２アクチュエータ５２に対してそれぞれ個別に設けられている。一対の第１アクチュエータ５１と一対の第２アクチュエータ５２とには、周波数が異なる駆動信号が付与される。

【0042】

図３及び図４に示すように、発光装置２４から出射されたレーザ光Ｌは、光取り込み面において一部が反射されて迷光ＬＳとなる。光取り出し面は、光取り込み面を構成する光透過面３７とは同一平面を構成しない光透過面３７により構成されているので、迷光ＬＳが描画領域（すなわち投影面３４）に入射することはない。

【0043】

本実施形態の光走査装置３０は、迷光ＬＳを描画領域外へ導くために従来のようにガラス窓を傾斜させる必要はないので、パッケージ３３の厚みを増大せず、パッケージサイズを小さくすることができる。したがって、本開示の技術によれば、迷光を描画領域に入射させることなく、小型化で、かつ製造コストを下げることを可能とする光走査装置３０が実現される。

【0044】

なお、上記実施形態では、パッケージ３３の全体をガラス等の透光性材料により形成しているが、パッケージ３３は、部分的に遮光性部材で形成されていてもよい。例えば、パッケージ３３のうち、光取り込み領域３８及び光取り出し領域３９以外の部分が遮光性部材で形成されていてもよい。

【0045】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、蓋部材３６の１つの側面からレーザ光をパッケージ３３の内部に取り込んでいるが、第２実施形態では、基板３５からレーザ光をパッケージ３３の内部に取り込む。

【0046】

図５は、第２実施形態に係る光走査装置３０の断面構造の一例を示す。基板３５は透光性であり、その表面は光透過面３７である。実施形態では、基板３５の光透過面３７は、ミラー部４０への入射光を外部から取り込む「光取り込み面」として機能する。発光装置２４から出射されたレーザ光Ｌは、基板３５の光取り込み領域３８を透過して、パッケージ３３の内部に入射する。パッケージ３３の内部に入射したレーザ光Ｌは、蓋部材３６の内面側に入射する。

【0047】

蓋部材３６の内面側には、レーザ光Ｌが入射する位置に光学素子７０が設けられている。光学素子７０は、光取り込み領域３８から入射したレーザ光Ｌを偏向してＭＥＭＳミラー３２のミラー部４０へ導く。本実施形態では、光学素子７０は、スパッタリング又は蒸着法により形成された反射膜である。光学素子７０は、鏡面反射によりレーザ光Ｌを、ミラー部４０へ導くように偏向する。

【0048】

本実施形態では、ＭＥＭＳミラー３２は、支持部材６０（図４参照）を用いることなく、基板３５に直接固定されている。すなわち、本実施形態では、ＭＥＭＳミラー３２は、基板３５に対して傾斜していない。ミラー部４０により反射されたレーザ光Ｌは、上記実施形態と同様に、蓋部材３６の上面の光取り出し領域３９を透過して、パッケージ３３の外部へ取り出される。

【0049】

以上のように、第２実施形態では、パッケージ３３の裏面側からレーザ光Ｌが取り込まれるので、光取り込み面において一部が反射されることにより生じる迷光ＬＳが描画領域に入射することはない。したがって、第２実施形態においても、迷光ＬＳを描画領域外へ導くために従来のようにガラス窓を傾斜させる必要はないので、小型化で、かつ製造コストを下げることを可能とする光走査装置３０が実現される。また、ＭＥＭＳミラー３２を基板３５に対して傾斜させる必要がないため、パッケージ３３の厚みをより薄くすることが可能となる。

【0050】

なお、光学素子７０は、反射膜に限られず、グレーティング、ホログラム等の光学素子であってもよい。グレーティング又はホログラムは、入射角と異なる出射角でレーザ光Ｌを出射することができる。このため、光学素子７０をグレーティング、ホログラム等の光学素子とすることにより、光学素子７０を配置する位置等の設計自由度が向上する。

【0051】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、パッケージ３３の内部に撮像装置を設ける。撮像装置は、発光装置２４によるレーザ光Ｌの発光タイミングの補正に用いられる。

【0052】

図６は、第３実施形態に係る光走査装置３０の断面構造の一例を示す。本実施形態では、パッケージ３３の内部において、基板３５に撮像装置７２が取り付けられている。撮像装置７２は、ミラー部４０により反射されたレーザ光Ｌのうち、光取り出し領域３９で反射されるレーザ光Ｌの光路上に設けられている。基板３５には、撮像装置７２から出力される撮像信号を外部に取り出すための信号出力端子７３が設けられている。本実施形態に係る光走査装置３０のその他の構成は、第１実施形態に係る光走査装置３０の構成と同様である。

【0053】

撮像装置７２は、光取り出し領域３９で反射されたレーザ光Ｌを撮像することにより、撮像画像ＩＰを生成し、生成した撮像画像ＩＰを制御装置２０（図１参照）へ出力する。撮像装置７２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等のイメージセンサにより構成されている。また、撮像装置７２は、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）により構成されていてもよい。撮像画像ＩＰは、後述する第１基準信号及び第２基準信号のタイミングの補正に用いられる。撮像画像ＩＰは、本開示の技術に係る「撮像情報」の一例である。

【0054】

図７は、制御装置２０の機能構成の一例を示す。図７に示すように、制御装置２０には、画像入力部８０、情報生成部８１、情報記憶部８２、第１基準信号出力部８３Ａ、第２基準信号出力部８３Ｂ、発光制御部８４、補正部８５、テーブル保持部８６、及び湿温度センサ８７が構成されている。画像入力部８０、情報生成部８１、情報記憶部８２、第１基準信号出力部８３Ａ、第２基準信号出力部８３Ｂ、発光制御部８４、補正部８５、及びテーブル保持部８６は、ＦＰＧＡ２０Ａ及びメモリ２０Ｂが協業して動作することにより実現される機能部である。

【0055】

画像入力部８０には、形成する画像を表す画像データＤＴが外部から入力される。以下、画像入力部８０に入力された画像データＤＴに応じた画像を、入力画像という場合がある。一例として、本実施形態では、ＲＧＢ信号で表されるカラーの画像データＤＴが、画像入力部８０に入力される。画像入力部８０に入力された画像データＤＴは、情報生成部８１へ出力される。なお、画像入力部８０に入力される画像データＤＴは、本実施形態に限定されず、形成する画像に応じたデータであればよい。例えば、レーザ光Ｌを出力するか否かを表す２値化されたデータであってもよい。また例えば、出力量の多値を表すデータであってもよい。

【0056】

情報生成部８１は、ＭＥＭＳミラー３２によるレーザ光Ｌの走査位置と、入力画像の信号強度との対応関係を表す強度情報ＳＩを生成する。入力画像がカラー画像の場合、信号強度は、ＲＧＢ信号の各々の強度を表す。情報記憶部８２は、情報生成部８１により生成された強度情報ＳＩを記憶する。

【0057】

ＭＥＭＳドライバ２２は、一例として図８に示す第１駆動信号Ｖ１Ａ及びＶ１Ｂを、ＭＥＭＳミラー３２の一対の第１アクチュエータ５１へ出力するとともに、第１ゼロクロス信号ＺＣ１を生成して第１基準信号出力部８３Ａへ出力する。第１駆動信号Ｖ１Ａと第１駆動信号Ｖ１Ｂとは、位相が１８０°異なる正弦波である。

【0058】

第１ゼロクロス信号ＺＣ１は、第１駆動信号Ｖ１Ａ及びＶ１Ｂがゼロとなる点を表すパルス状の信号である。なお、ＭＥＭＳドライバ２２から第１基準信号出力部８３Ａへ出力される信号は、ゼロクロス信号に限られず、第１駆動信号Ｖ１Ａ及びＶ１Ｂと同一の周期を有する信号であればよい。

【0059】

ＭＥＭＳドライバ２２は、一例として図９に示す第２駆動信号Ｖ２Ａ及びＶ２Ｂを、ＭＥＭＳミラー３２の一対の第２アクチュエータ５２へ出力するとともに、第２ゼロクロス信号ＺＣ２を生成して第２基準信号出力部８３Ｂへ出力する。第２駆動信号Ｖ２Ａと第２駆動信号Ｖ２Ｂとは、位相が１８０°異なる正弦波である。

【0060】

第２ゼロクロス信号ＺＣ２は、第２駆動信号Ｖ２Ａ及びＶ２Ｂがゼロとなる点を表すパルス状の信号である。なお、ＭＥＭＳドライバ２２から第２基準信号出力部８３Ｂへ出力される信号は、ゼロクロス信号に限られず、第２駆動信号Ｖ２Ａ及びＶ２Ｂと同一の周期を有する信号であればよい。

【0061】

第１駆動信号Ｖ１Ａ及びＶ１Ｂの周波数（以下、第１駆動周波数という。）と、第２駆動信号Ｖ２Ａ及びＶ２Ｂの周波数（以下、第２駆動周波数という。）とは、周波数比が異なる。第１駆動周波数と第２駆動周波数との周波数比は、ＭＥＭＳミラー３２が行う光走査のリサージュ曲線の形状に基づいて決定されている。

【0062】

第１基準信号出力部８３Ａは、ミラー部４０の第１軸ａ_１周りの振れ角（以下、第１振れ角という。）θ１が第１基準角となる時点を推測して第１基準信号ＰＳ１を発光制御部８４へ出力する。本実施形態では、第１基準角を０°とする。第１基準信号出力部８３Ａは、第１駆動信号Ｖ１Ａ及びＶ１Ｂに基づいて第１振れ角θ１が第１基準角となる時点を推測して第１基準信号ＰＳ１を生成する。

【0063】

具体的には、第１基準信号出力部８３Ａは、図８に示すように、ＭＥＭＳドライバ２２から入力される第１ゼロクロス信号ＺＣ１を、遅延時間Ｄ１だけ遅延させた信号を、第１基準信号ＰＳ１として出力する。ミラー部４０が第１軸ａ_１周りに共振する場合には、遅延時間Ｄ１は、理想的には、第１ゼロクロス信号ＺＣ１の周期の１／４倍に相当する時間であるが、環境条件（温度、湿度等）によりずれが生じる。このため、本実施形態では、第１基準信号出力部８３Ａは、湿温度センサ８７により検出された温度及び湿度と、テーブル保持部８６に保持されたルックアップテーブル（以下、ＬＵＴという。）８６Ａとに基づいて遅延時間Ｄ１を取得し、取得した遅延時間Ｄ１に基づいて第１基準信号ＰＳ１を生成する。

【0064】

第２基準信号出力部８３Ｂは、ミラー部４０の第２軸ａ_２周りの振れ角（以下、第２振れ角という。）θ２が第２基準角となる時点を推測して第２基準信号ＰＳ２を発光制御部８４へ出力する。本実施形態では、第２基準角を０°とする。第２基準信号出力部８３Ｂは、第２駆動信号Ｖ２Ａ及びＶ２Ｂに基づいて第２振れ角θ２が第２基準角となる時点を推測して第２基準信号ＰＳ２を生成する。

【0065】

具体的には、第２基準信号出力部８３Ｂは、図９に示すように、ＭＥＭＳドライバ２２から入力される第２ゼロクロス信号ＺＣ２を、遅延時間Ｄ２だけ遅延させた信号を、第２基準信号ＰＳ２として出力する。ミラー部４０が第２軸ａ_２周りに共振する場合には、遅延時間Ｄ２は、理想的には、第２ゼロクロス信号ＺＣ２の周期の１／４倍に相当する時間であるが、環境条件（温度、湿度等）によりずれが生じる。このため、本実施形態では、第２基準信号出力部８３Ｂは、湿温度センサ８７により検出された温度及び湿度と、テーブル保持部８６に保持されたＬＵＴ８６Ａとに基づいて遅延時間Ｄ２を取得し、取得した遅延時間Ｄ２に基づいて第２基準信号ＰＳ２を生成する。

【0066】

ＬＵＴ８６Ａには、遅延時間Ｄ１、温度、及び湿度の関係と、遅延時間Ｄ２、温度、及び湿度の関係とが予め記録されている。これらの関係は、例えば、過去の履歴に基づいて決定されている。

【0067】

発光制御部８４は、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２に基づいて発光装置２４にレーザ光Ｌを出射させる。画像データＤＴに基づく画像を投影面３４に描画する描画モードでは、発光制御部８４は、情報記憶部８２から強度情報ＳＩを読み出し、一定の時間ごと（例えば、クロック周期ごと）に、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２を基準として決定される強度のレーザ光Ｌを、発光装置２４に出射させる。

【0068】

また、本実施形態では、第１基準信号出力部８３Ａ及び第２基準信号出力部８３Ｂがそれぞれ出力する第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正するためのキャリブレーションモードが行われる。発光制御部８４は、キャリブレーションモードでは、第１基準信号出力部８３Ａから第１基準信号ＰＳ１が出力されたタイミング、及び第２基準信号出力部８３Ｂから第２基準信号ＰＳ２が出力されたタイミングに応じて、発光装置２４にレーザ光Ｌを出射させる。すなわち、発光制御部８４は、キャリブレーションモードでは、第１振れ角θ１が第１基準角（本実施形態では０°）となると推定される時点と、第２振れ角θ２が第２基準角（本実施形態では０°）となると推定される時点とにおいて発光装置２４にレーザ光Ｌを出射させる。

【0069】

撮像装置７２は、キャリブレーションモードにおいて、発光装置２４から出射され、ミラー部４０により反射されたレーザ光Ｌのうち、光取り出し領域３９で反射されたレーザ光Ｌを撮像する。撮像装置７２は、撮像により生成した撮像画像ＩＰを補正部８５へ出力する。撮像画像ＩＰには、投影面３４に描画されるパターンが撮像される。

【0070】

補正部８５は、撮像画像ＩＰに写ったパターンの規定形状からのずれ量に基づいて、第１基準信号出力部８３Ａ及び第２基準信号出力部８３Ｂがそれぞれ出力する第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正する。

【0071】

図１０は、キャリブレーションモードにおいて、投影面３４に描画されるパターンの一例を示す。本例では、説明の簡略化のため、第１駆動周波数と第２駆動周波数との周波数比を３：２としている。本例では、ＭＥＭＳミラー３２が行う光走査により、投影面３４に、リサージュ曲線９０が描かれる。

【0072】

図１０は、ミラー部４０の揺動と、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングとの間にずれが生じていない場合を示している。このように、ずれが生じていない場合には、発光装置２４は、θ１＝０となる時点、及びθ２＝０となる時点でレーザ光Ｌを出射するので、投影面３４における第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２上にレーザ光Ｌが照射される。第１基準線Ｌ１は、リサージュ曲線９０の中心を通りＸ方向に平行な直線であり、第２基準線Ｌ２は、リサージュ曲線９０の中心を通りＹ方向に平行な直線である。符号Ｐは、投影面３４においてレーザ光Ｌが照射される点（すなわち輝点）を示している。

【0073】

リサージュ曲線９０をより綿密とするように１駆動周波数と第２駆動周波数との周波数比を設定した場合には、輝点Ｐは、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２に沿った直線状のパターンを描く。

【0074】

図１１は、ミラー部４０の揺動と、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングとの間にずれが生じている場合を示している。このように、ずれが生じている場合には、発光装置２４は、θ１＝０となる時点、及びθ２＝０となる時点からずれた時点でレーザ光Ｌを出射するので、投影面３４において第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２からずれた位置にレーザ光Ｌが照射される。本例では、第１基準線Ｌ１からずれた直線Ｌ１Ａ及びＬ１Ｂ上と、第２基準線Ｌ２からずれた直線Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂ上にレーザ光Ｌが照射される。

【0075】

直線Ｌ１Ａは、リサージュ走査の往路においてレーザ光Ｌが照射される線である。直線Ｌ１Ｂは、リサージュ走査の復路においてレーザ光Ｌが照射される線である。また、直線Ｌ２Ａは、リサージュ走査の往路においてレーザ光Ｌが照射される線である。直線Ｌ２Ｂは、リサージュ走査の復路においてレーザ光Ｌが照射される線である。なお、往路とは、Ｙ方向については第１振れ角θ１が増加する経路をいい、Ｘ方向については第２振れ角θ２が増加する経路をいう。復路とは、Ｙ方向については第１振れ角θ１が減少する経路をいい、Ｘ方向については第２振れ角θ２が減少する経路をいう。

【0076】

このように、ミラー部４０の揺動と、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングとの間にずれが生じている場合には、第１基準線Ｌ１は直線Ｌ１Ａと直線Ｌ１Ｂとに分離され、第２基準線Ｌ２は直線Ｌ２Ａと直線Ｌ２Ｂとに分離される。

【0077】

リサージュ曲線９０をより綿密とするように１駆動周波数と第２駆動周波数との周波数比を設定した場合には、輝点Ｐは、直線Ｌ１Ａ、直線Ｌ１Ｂ、直線Ｌ２Ａ、及び直線Ｌ２Ｂに沿った直線状のパターンを描く。

【0078】

図１２は、補正部８５の機能構成の一例を示す。補正部８５は、補正量算出部９２及び信号補正部９３を有する。補正部８５には、撮像装置７２から撮像画像ＩＰが入力される。

【0079】

補正量算出部９２は、撮像画像ＩＰに基づき、直線Ｌ１Ａと直線Ｌ１ＢとのＹ方向へのずれ量ΔＹと、直線Ｌ２Ａと直線Ｌ２ＢとのＸ方向へのずれ量ΔＸとを導出する。また、補正量算出部９２は、ΔＸ＝０とするための第１基準信号ＰＳ１のタイミングの補正量δ１と、ΔＹ＝０とするための第２基準信号ＰＳ２のタイミングの補正量δ２とを導出し、導出した補正量δ１，δ２を信号補正部９３へ出力する。補正量算出部９２は、例えば、予め記憶したずれ量ΔＸと補正量δ１との関係、及びずれ量ΔＹと補正量δ２との関係とに基づいて、補正量δ１，δ２を導出する。なお、ずれ量ΔＸと補正量δ１との関係、及びずれ量ΔＹと補正量δ２との関係は、それぞれほぼ比例関係にある。

【0080】

なお、補正量算出部９２は、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正しない状態（すなわちδ１＝０及びδ２＝０とした状態）で得られた撮像画像ＩＰに基づいてずれ量ΔＸ，ΔＹを導出し、導出したずれ量ΔＸ，ΔＹに基づいて補正量δ１，δ２を導出する。

【0081】

信号補正部９３は、補正量算出部９２から入力された補正量δ１に基づいて、第１基準信号出力部８３Ａから出力される第１基準信号ＰＳ１のタイミングを補正し、補正量算出部９２から入力された補正量δ２に基づいて、第２基準信号出力部８３Ｂから出力される第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正する。

【0082】

図１３は、信号補正部９３によるタイミング補正の一例を示す。図１３（Ａ）は、補正量δ１に基づいて第１基準信号ＰＳ１のタイミングを補正する例を示す。図１３（Ｂ）は、補正量δ２に基づいて第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正する例を示す。第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正することにより、ΔＸ＝０及びΔＹ＝０となる。これにより、直線Ｌ１Ａと直線Ｌ１Ｂとが一致し、かつ直線Ｌ２Ａと直線Ｌ２Ｂとが一致する。

【0083】

なお、信号補正部９３は、第１基準信号出力部８３Ａ及び第２基準信号出力部８３Ｂのそれぞれの内部に設けられていてもよい。この場合、第１基準信号出力部８３Ａは、補正量算出部９２から入力される補正量δ１に基づいて第１基準信号ＰＳ１のタイミングを補正する。同様に、第２基準信号出力部８３Ｂは、補正量算出部９２から入力される補正量δ２に基づいて第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正する。

【0084】

上述のキャリブレーションモードは、例えば、画像形成装置１０の起動時に所定期間の間実行される。キャリブレーションモードの終了後、描画モードにおいて、第１基準信号出力部８３Ａ及び第２基準信号出力部８３Ｂは、上述の補正量δ１，δ２に基づくタイミング補正を継続する。なお、キャリブレーションモードは、描画モードの実行中に、定期的に実行されてもよい。

【0085】

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１０は、撮像装置７２により取得された撮像情報に基づいて、第１基準信号ＰＳ１及び第２基準信号ＰＳ２のタイミングを補正することにより、投影面３４に描画される画像の乱れを抑制することができる。

【0086】

なお、上記各実施形態では、光走査装置として２軸のＭＥＭＳミラー３２を用いているが、光走査装置として１軸のＭＥＭＳミラーを用いてもよい。したがって、本開示の技術は、可動ミラーを第１軸の周りに揺動する１軸の光走査装置を備える画像形成装置に適用することも可能である。

【0087】

上記第３実施形態において、例えば、画像入力部８０、情報生成部８１、情報記憶部８２、第１基準信号出力部８３Ａ、第２基準信号出力部８３Ｂ、発光制御部８４、補正部８５、及びテーブル保持部８６といった各種の処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、ソフトウェア（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ＣＰＵ（Central Processing Unit）に加えて、前述のＦＰＧＡ等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device: PLD）、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専用電気回路等が含まれる。

【0088】

１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、及び／又は、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

【0089】

複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip: SoC）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

【0090】

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）を用いることができる。

【0091】

本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【符号の説明】

【0092】

１０ 画像形成装置
２０ 制御装置
２０Ｂ メモリ
２２ ドライバ
２４ 発光装置
２５ レーザドライバ
２６ 合波光学系
２７ レーザ光源
２８ コリメータ
３０ 光走査装置
３２ ＭＥＭＳミラー
３３ パッケージ
３４ 投影面
３５ 基板
３６ 蓋部材
３７ 光透過面
３８ 光取り込み領域
３９ 光取り出し領域
４０ ミラー部
４０Ａ 反射面
４１ 第１支持部
４２ 第１可動枠
４３ 第２支持部
４４ 第２可動枠
４５ 接続部
４６ 固定枠
５０ 圧電素子
５１ 第１アクチュエータ
５２ 第２アクチュエータ
６０ 支持部材
６１ 傾斜面
６２ 信号入力端子
６３ ボンディングワイヤ
７０ 光学素子
７２ 撮像装置
７３ 信号出力端子
８０ 画像入力部
８１ 情報生成部
８２ 情報記憶部
８３Ａ 第１基準信号出力部
８３Ｂ 第２基準信号出力部
８４ 発光制御部
８５ 補正部
８６ テーブル保持部
８７ 湿温度センサ
９０ リサージュ曲線
９２ 補正量算出部
９３ 信号補正部
ΔＸ，ΔＹ ずれ量
δ１，δ２ 補正量
θ１ 第１振れ角
θ２ 第２振れ角
Ｄ１，Ｄ２ 遅延時間
ＤＴ 画像データ
ＩＰ 撮像画像
Ｌ レーザ光
Ｌ１ 第１基準線
Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ 直線
Ｌ２ 第２基準線
Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ 直線
Ｐ 輝点
ＰＳ１ 第１基準信号
ＰＳ２ 第２基準信号
ＳＩ 強度情報
Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ 第１駆動信号
Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ 第２駆動信号
ＺＣ１ 第１ゼロクロス信号
ＺＣ２ 第２ゼロクロス信号
ａ_１ 第１軸
ａ_２ 第２軸

【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】