特開 2023-160273 異常検出装置

(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】P2023160273

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】異常検出装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20231026BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022070508

(22)【出願日】2022-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】推名 兼士

【テーマコード（参考）】

2H045

2H141

【Ｆターム（参考）】

2H045AB06

2H045AB13

2H045AB22

2H045AB38

2H045AB81

2H045BA12

2H045CB65

2H141MA12

2H141MB24

2H141MC09

2H141MD13

2H141MD24

2H141MF02

2H141MF10

2H141MZ12

(57)【要約】

【課題】光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号の異常を検出できる異常検出装置を提供する。
【解決手段】光偏向器１のセンサ部が出力する共振センサ信号の異常を検出する異常検出装置であって、前記センサ部が出力する前記共振センサ信号を共振センサ信号データにＡ／Ｄ変換する機能、及びデータ取得完了及び前記Ａ／Ｄ変換後の前記共振センサ信号データを出力する機能を有する共振センサ信号処理部５０と、前記共振センサ信号の予測データを算出する共振センサ信号予測データ算出部１３３ｄ４と、前記ミラー部が共振状態である場合、前記共振センサ信号の予測データと実際の共振センサ信号データとを比較し、その比較の結果に基づき、前記共振センサ信号の異常を検出する共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５と、を備える。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ミラー部と、前記ミラー部を支持する支持部と、共振制御信号が印加されることにより前記ミラー部を前記支持部に対して揺動軸周りに揺動させる少なくとも１つのアクチュエータと、前記ミラー部の揺動に応じて共振センサ信号を出力するセンサ部と、を備えた光偏向器の前記センサ部が出力する前記共振センサ信号の異常を検出する異常検出装置であって、
一定周期ごとにデータ取得要求を出力するデータ取得タイミング生成部と、
前記データ取得要求を受信するごとに、前記センサ部が出力する前記共振センサ信号を共振センサ信号データにＡ／Ｄ変換する機能、及び前記Ａ／Ｄ変換が完了するごとに、データ取得完了及び前記Ａ／Ｄ変換後の前記共振センサ信号データを出力する機能を有する共振センサ信号処理部と、
前記データ取得要求を受信するごとに、前記アクチュエータに印加される前記共振駆動信号の位相と前記アクチュエータに直前に印加された前記共振駆動信号の位相との差分である位相変化量を算出する位相変化量算出部と、
前記センサ部が出力する前記共振センサ信号の振幅、及び、前記共振駆動信号と前記共振センサ信号の位相差を取得する直交検波部と、
前記データ取得完了を受信するごとに、前記位相変化量に基づき、前記共振センサ信号の予測位相を算出する共振センサ信号予測位相算出部と、
前記データ取得完了を受信するごとに、前記共振センサ信号の振幅、前記位相差及び前記予測位相に基づき、前記共振センサ信号の予測データを算出する共振センサ信号予測データ算出部と、
前記ミラー部が共振状態である場合、前記共振センサ信号の予測データと実際の共振センサ信号データとを比較し、その比較の結果に基づき、前記共振センサ信号の異常を検出する共振センサ信号異常判定部と、を備える異常検出装置。

【請求項2】

前記共振センサ信号異常判定部は、前記共振センサ信号の予測データと実際の共振センサ信号データとの差分がしきい値を超えた場合、前記共振センサ信号の異常を検出する請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項3】

前記共振センサ信号異常判定部は、前記共振センサ信号の異常を検出した場合、共振センサ信号異常信号を出力する請求項１に記載の異常検出装置。

【請求項4】

前記ミラー部が共振状態である場合、過去に取得された複数の前記位相差の平均値である平均位相差を算出する平均位相差算出部と、
前記位相差と前記平均位相差との差分を算出する位相差分算出部と、
前記位相差と前記平均位相差との差分が小さくなるように前記共振駆動信号の周波数を増減する共振駆動信号周波数制御部と、を備える請求項１に記載の異常検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、異常検出装置に関し、特に、振幅（位相差）が許容範囲内か否かを判定することなく、共振センサ信号（光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号）の異常を検出できる異常検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光偏向器を備え、この光偏向器（アクチュエータ）に印加される駆動信号の振幅（位相差）が許容範囲内か否かを判定し、その結果、振幅（位相差）が許容範囲外と判定された場合、異常処理を実行する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１１７２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、本発明者が検討したところ、振幅（位相差）が許容範囲内であっても、Ａ／Ｄコンバータ（共振センサ信号を共振センサ信号データにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ）の故障やノイズ発生等に起因してＡ／Ｄ変換結果（共振センサ信号データ）が変化する等の異常が発生する場合があり、特許文献１においては、この種の異常を検出できないことが判明した。

【0005】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、振幅（位相差）が許容範囲内か否かを判定することなく、共振センサ信号（光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号）の異常を検出できる異常検出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】

【0006】

本開示にかかる異常検出装置は、ミラー部と、前記ミラー部を支持する支持部と、共振制御信号が印加されることにより前記ミラー部を前記支持部に対して揺動軸周りに揺動させる少なくとも１つのアクチュエータと、前記ミラー部の揺動に応じて共振センサ信号を出力するセンサ部と、を備えた光偏向器の前記センサ部が出力する前記共振センサ信号の異常を検出する異常検出装置であって、一定周期ごとにデータ取得要求を出力するデータ取得タイミング生成部と、前記データ取得要求を受信するごとに、前記センサ部が出力する前記共振センサ信号を共振センサ信号データにＡ／Ｄ変換する機能、及び前記Ａ／Ｄ変換が完了するごとに、データ取得完了及び前記Ａ／Ｄ変換後の前記共振センサ信号データを出力する機能を有する共振センサ信号処理部と、前記データ取得要求を受信するごとに、前記アクチュエータに印加される前記共振駆動信号の位相と前記アクチュエータに直前に印加された前記共振駆動信号の位相との差分である位相変化量を算出する位相変化量算出部と、前記センサ部が出力する前記共振センサ信号の振幅、及び、前記共振駆動信号と前記共振センサ信号の位相差を取得する直交検波部と、前記データ取得完了を受信するごとに、前記位相変化量に基づき、前記共振センサ信号の予測位相を算出する共振センサ信号予測位相算出部と、前記データ取得完了を受信するごとに、前記共振センサ信号の振幅、前記位相差及び前記予測位相に基づき、前記共振センサ信号の予測データを算出する共振センサ信号予測データ算出部と、前記ミラー部が共振状態である場合、前記共振センサ信号の予測データと実際の共振センサ信号データとを比較し、その比較の結果に基づき、前記共振センサ信号の異常を検出する共振センサ信号異常判定部と、を備える。

【0007】

このような構成により、振幅（位相差）が許容範囲内か否かを判定することなく、共振センサ信号（光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号）の異常を検出できる。

【0008】

上記異常検出装置において、前記共振センサ信号異常判定部は、前記共振センサ信号の予測データと実際の共振センサ信号データとの差分がしきい値を超えた場合、前記共振センサ信号の異常を検出してもよい。

【0009】

また、上記異常検出装置において、前記共振センサ信号異常判定部は、前記共振センサ信号の異常を検出した場合、共振センサ信号異常信号を出力してもよい。

【0010】

また、上記異常検出装置において、前記ミラー部が共振状態である場合、過去に取得された複数の前記位相差の平均値である平均位相差を算出する平均位相差算出部と、前記位相差と前記平均位相差との差分を算出する位相差分算出部と、前記位相差と前記平均位相差との差分が小さくなるように前記共振駆動信号の周波数を増減する共振駆動信号周波数制御部と、を備えていてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本開示により、振幅（位相差）が許容範囲内か否かを判定することなく、共振センサ信号（光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号）の異常を検出できる異常検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】映像投影装置１０の概略構成図である。

【図2】１軸非共振・１軸共振タイプの光偏向器１の斜視図である。

【図3】（ａ）図２の光偏向器のＩ－Ｉ線端面を模式的に示す図、（ｂ）ＩＩ－ＩＩ線端面を模式的に示す図である。

【図4】（ａ）光偏向器の圧電アクチュエータが作動していない状態を示し、（ｂ）圧電アクチュエータが作動している状態を示す図である。

【図5】光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に印加される共振駆動信号、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）から出力される共振センサ信号等の一例である。

【図6】光偏向器１が走査（ラスタースキャン）するレーザー光Ｒａｙにより、スクリーンＳに映像ｐを描画している様子を表す図である。

【図7】システム制御部１３０の構成図である。

【図8】全体制御ブロック１３６及び共振センサ信号データ処理ブロック１３３の構成図である。

【図9】共振センサ信号異常判定部１３３ｄの構成図である。

【図10】Ａ／Ｄコンバータ５０の動作例のフローチャートである。

【図11】共振センサ信号データ処理ブロック１３３の動作例のフローチャートである。

【図12】共振センサ信号異常判定部１３３ｄの動作例のフローチャートである。

【図13】共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う動作例のフローチャートである。

【図14】共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う動作例のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施形態である異常検出装置１００を備える映像投影装置１０について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

【0014】

図１は、映像投影装置１０の概略構成図である。

【0015】

図１に示すように、映像投影装置１０は、半導体光源１２、半導体光源１２が発光したレーザー光Ｒａｙを二次元的に（水平方向及び垂直方向に）走査することによりスクリーンＳに映像を投影する光偏向器１、制御装置２０を備えている。なお、図示しないが、半導体光源１２と光偏向器１との間に、半導体光源１２が発光したレーザー光Ｒａｙを集光する集光レンズを設けてもよい。また、図示しないが、光偏向器１が走査するレーザー光Ｒａｙにより映像が描画されるスクリーン部材（例えば、蛍光体プレート）、及びこのスクリーン部材に描画された映像をスクリーンＳに投影する投影レンズを設けてもよい。

【0016】

半導体光源１２は、例えば、発光波長が青色域のレーザー光Ｒａｙを発光するレーザーダイオード（ＬＤ）である。半導体光源１２が発光したレーザー光Ｒａｙは、光偏向器１（ミラー部２）に入射する。

【0017】

次に、光偏向器１について説明する。

【0018】

光偏向器１は、半導体光源１２が発光したレーザー光Ｒａｙが入射し当該入射したレーザー光Ｒａｙを二次元的に（水平方向及び垂直方向に）走査するミラー部２（例えば、ＭＥＭＳミラー）を備えている。光偏向器１が走査するレーザー光Ｒａｙにより、スクリーンＳに映像が描画される。

【0019】

光偏向器１は、例えば、ＭＥＭＳスキャニングミラーデバイス（ＭＥＭＳスキャナ）である。光偏向器１の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。以下、圧電方式（１軸非共振・１軸共振タイプ）の光偏向器１について説明する。

【0020】

図２は、１軸非共振・１軸共振タイプの光偏向器１の斜視図である。

【0021】

光偏向器１は、ミラー部２と、一対の第１圧電アクチュエータ３１，３２（本開示のアクチュエータの一例）と、第１支持部４（本開示の支持部の一例）と、一対の第２圧電アクチュエータ５１，５２と、第２支持部６とを備える。

【0022】

ミラー部２は、入射した光を反射する円形の反射面２ａと、反射面２ａを支持する円形の反射面支持体２ｂとを備える。

【0023】

反射面支持体２ｂは、シリコン基板で構成される。反射面支持体２ｂには、その両端から外側へ延びた一対のトーションバー２１，２２が連結されている。

【0024】

第１圧電アクチュエータ３１，３２は、それぞれが半円弧形状に形成され、互いにミラー部２を囲むように空隙を隔てて配置されている。第１圧電アクチュエータ３１，３２は、それぞれの一方の端部が一方のトーションバー２１を挟んで対向して連結され、それぞれの他方の端部が他方のトーションバー２２を挟んで対向して連結されている。

【0025】

第１支持部４は、矩形の枠形状に形成されており、ミラー部２と第１圧電アクチュエータ３１，３２とを囲むように設けられている。第１支持部４は、第１圧電アクチュエータ３１，３２の円弧部の中心位置の外側に連結されており、第１圧電アクチュエータ３１，３２を介してミラー部２を支持している。

【0026】

第２圧電アクチュエータ５１，５２は、第１支持部４を挟んで対向して配置されている。第２圧電アクチュエータ５１，５２は、それらの先端部が、第１支持部４のトーションバー２１，２２と直交する方向の一対の両側にそれぞれ連結されている。

【0027】

第２支持部６は、矩形の枠形状に形成されており、第１支持部４と第２圧電アクチュエータ５１，５２とを囲むように設けられている。第２支持部６には、第２圧電アクチュエータ５１，５２の、第１支持部４と連結されていない側の一対の他端がそれぞれ連結されている。これにより、第２支持部６は、第２圧電アクチュエータ５１，５２を介して第１支持部４を支持している。

【0028】

次に、第１圧電アクチュエータ３１，３２の詳細な構成について説明する。第１圧電アクチュエータ３１，３２は、それぞれが、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａを備える。詳細には、第１圧電アクチュエータ３１，３２のうちの一方の第１圧電アクチュエータ３１が一方の第１圧電カンチレバー３１Ａを備え、第１圧電アクチュエータ３１，３２のうちの他方の第１圧電アクチュエータ３２が他方の第１圧電カンチレバー３２Ａを備える。第１圧電アクチュエータ３１，３２は、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａの屈曲変形により、トーションバー２１，２２を介して、ミラー部２を第１支持部４に対して第１軸Ｙ周りに揺動可能となっている。第１軸Ｙは、本開示の揺動軸の一例である。

【0029】

次に、第２圧電アクチュエータ５１，５２の詳細な構成について説明する。第２圧電アクチュエータ５１，５２は、それぞれが、圧電駆動によって屈曲変形するように構成された一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄを備える。詳細には、一対の第２圧電アクチュエータ５１，５２のうちの一方の第２圧電アクチュエータ５１は、４つの圧電カンチレバーからなる一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄで構成される。また、一対の第２圧電アクチュエータ５１，５２のうちの他方の第２圧電アクチュエータ５２は、４つの圧電カンチレバーからなる他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄで構成される。

【0030】

一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うと共に、ミラー部２を第２軸Ｘ（第１軸Ｙに直交する軸。但し、正確に直交している必要はない。）周りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

【0031】

他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄは、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄと同様に、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うと共に、ミラー部２を第２軸Ｘ周りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

【0032】

このように、一方の第２圧電アクチュエータ５１及び他方の第２圧電アクチュエータ５２は、それを形成する一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ及び他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄが、所謂ミアンダ形状（又は蛇腹形状）に形成されている。

【0033】

一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ及び他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄのうちのミラー部２側（第１支持部４側）に配置されているカンチレバー（以下、「１番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ａ，５２Ａは、その隣り合う第２圧電カンチレバー（以下、「２番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ｂ，５２Ｂと連結されていない側のそれぞれの一端（自由端）が第１支持部４の外周部に連結されている。

【0034】

同様に、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ及び他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄのうちの第２支持部６側に配置されている圧電カンチレバー（以下、「４番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ｄ，５２Ｄは、その隣り合う第２圧電カンチレバー（以下、「３番目の第２圧電カンチレバー」という）５１Ｃ，５２Ｃと連結されていない側のそれぞれの一端（自由端）が第２支持部６の内周部に連結されている。

【0035】

これにより、第１支持部４は、第２圧電アクチュエータ５１，５２を構成する第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの屈曲変形によって、第２支持部６に対して第２軸Ｘ周りに揺動可能となっている。

【0036】

以降、一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄのうち、ミラー部２から数えて奇数番目に配置されたそれぞれの圧電カンチレバー（１番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５２Ａ及び３番目の第２圧電カンチレバー５１Ｃ，５２Ｃ）を奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃという。

【0037】

また、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃのうち、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄに含まれるものを一方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃといい、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄに含まれるものを他方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５２Ａ，５２Ｃという。

【0038】

同様に、一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄのうち、ミラー部２から数えて偶数番目に配置されたそれぞれの圧電カンチレバー（２番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５２Ｂ及び４番目の第２圧電カンチレバー５１Ｄ，５２Ｄ）を偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄという。

【0039】

また、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄのうち、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄに含まれるものを一方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄといい、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄに含まれるものを他方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５２Ｂ，５２Ｄという。

【0040】

図３は、光偏向器１の模式的な端面図を示す。図３（ａ）は、図２のＩ－Ｉ線端面図を示す。但し、図３（ａ）では、第２支持部６を省略して示している。図３（ｂ）は、図２のＩＩ－ＩＩ線端面図を示す。但し、図３（ｂ）では、第２支持部６、及び一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄのうち３番目の第２圧電カンチレバー５１Ｃ，５２Ｃ及び４番目の第２圧電カンチレバー５１Ｄ，５２Ｄを省略して示している。

【0041】

３番目の第２圧電カンチレバー５１Ｃ，５２Ｃは、１番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５２Ａと同じ構成である。同様に、４番目の第２圧電カンチレバー５１Ｄ，５２Ｄは、２番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５２Ｂと同じ構成である。

【0042】

第１圧電アクチュエータ３１，３２を構成する第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａのそれぞれと、第２圧電アクチュエータ５１，５２を構成する一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄのそれぞれとは、起歪体（カンチレバー本体）としての支持体Ｂの層上に、下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２及び上部電極Ｌ３を積層した構造の圧電カンチレバーである。

【0043】

なお、圧電カンチレバーの詳細な構造は、支持体Ｂの層上に、下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２、及び上部電極Ｌ３が積層されており、これらの下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２、及び上部電極Ｌ３を囲むように層間絶縁膜Ｍ１が設けられている。そして、層間絶縁膜Ｍ１上に上部電極配線Ｗが積層され、この上部電極配線Ｗを囲むようにパッシベーション膜Ｍ２が設けられている。

【0044】

なお、上部電極配線Ｗは、後述するように、第１駆動用上部電極配線Ｗｙ、第２駆動用奇数上部電極配線Ｗｏ、第２駆動用偶数上部電極配線Ｗｅ、第１検知用上部電極配線Ｗｍｙ、及び第２検知用上部電極配線Ｗｍｘがあり、これらを特に区別する必要が無いときは、上部電極配線Ｗという。

【0045】

これらの圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ，５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの圧電体Ｌ２は、上部電極Ｌ３と下部電極Ｌ１との間に駆動電圧が印加されることで、圧電駆動により屈曲変形する。これらの圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ，５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄは、圧電体Ｌ２の屈曲変形に伴って、屈曲変形する。

【0046】

なお、第２圧電アクチュエータ５１，５２を構成する一対の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄのそれぞれの隣り合う圧電カンチレバーの連結部は、その隣り合う圧電カンチレバーのそれぞれの支持体Ｂを一体に連結した部分となっており、その連結部には圧電体Ｌ２及び上部電極Ｌ３の層は設けられていない。

【0047】

第１支持部４上には、第１検知部７１ｙ，７２ｙ（本開示のセンサ部の一例）と、第２検知部７１ｘ，７２ｘとが設けられている。第１検知部７１ｙ，７２ｙは、第１支持部４上に、当該第１支持部４の第２軸Ｘに平行な辺（第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの各圧電カンチレバーの長手方向の辺に直交する辺）に沿うように、当該辺の中央部に配置されている。

【0048】

第２検知部７１ｘ，７２ｘは、第１支持部４上に、当該第１支持部４の第１軸Ｙに平行な辺に沿うように、当該辺の中央部に配置されている。第１検知部７１ｙ，７２ｙと第２検知部７１ｘ，７２ｘは、平面的に互いに分離して設けられている。

【0049】

第１検知部７１ｙ，７２ｙは、第１圧電アクチュエータ３１，３２の圧電駆動によって、ミラー部２を第１支持部４に対して第１軸Ｙ周りに揺動させるときに、第１支持部４に伝達される第１振動を検知するためのセンサとして設けられている。第２検知部７１ｘ，７２ｘは、第２圧電アクチュエータ５１，５２の圧電駆動によって、第１支持部４を第２支持部６に対して第２軸Ｘ周りに揺動させるときに、第１支持部４に伝達される第２振動を検知するためのセンサとして設けられている。

【0050】

第１検知部７１ｙ，７２ｙ及び第２検知部７１ｘ，７２ｘは、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ及び第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄと同様に、第１支持部４を構成する支持体Ｂの層上に、下部電極Ｌ１、圧電体Ｌ２及び上部電極Ｌ３を積層した構造になっている。なお、第１検知部７１ｙ，７２ｙ及び第２検知部７１ｘ，７２ｘにおいても、各圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ，５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄと同様に、層間絶縁膜Ｍ１、上部電極配線Ｗ、パッシベーション膜Ｍ２が設けられている。

【0051】

そして、第１支持部４に第１振動又は第２振動が伝達されることで、第１支持部４が屈曲変形したときに、第１検知部７１ｙ，７２ｙ及び第２検知部７１ｘ，７２ｘの圧電体Ｌ２がこの屈曲変形の変形量に応じた電圧を出力する。光偏向器１は、このときの電圧値によって、第１支持部４に伝達された振動を検知することができる。以下、第１検知部７１ｙ，７２ｙが出力する電圧を、共振センサ信号（アナログ信号）とも呼ぶ。

【0052】

本実施形態の光偏向器１の第１支持部４は、ミラー部２を第１軸Ｙ周りで揺動しているときには、第２軸Ｘに平行な２辺のそれぞれの中央部が屈曲変形しやすいことが、予め行なわれた実験によって分かった。このため、第１検知部７１ｙ，７２ｙを当該２辺の中央部に配置している。また、第１支持部４を第２軸Ｘ周りで揺動しているときには、第１軸Ｙに平行な２辺のそれぞれの中央部が屈曲変形しやすいことが、予め行なわれた実験によって分かった。このため、第２検知部７１ｘ，７２ｘを当該２辺の中央部に配置している。

【0053】

光偏向器１は、第２支持部６上に、下部電極パッド６１ａ，６２ａと、第１上部電極パッド６１ｂ，６２ｂと、奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃと、偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄと、第１検知用電極パッド６１ｅと、第２検知用電極パッド６２ｅとを備える。

【0054】

下部電極パッド６１ａ，６２ａのうちの一方の下部電極パッド６１ａは、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａの下部電極Ｌ１、一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄの下部電極Ｌ１、及び第１検知部７１ｙ，７２ｙの下部電極Ｌ１に電気的に接続されている。下部電極パッド６１ａ，６２ａのうちの他方の下部電極パッド６２ａは、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａの下部電極Ｌ１、他方の第２圧電カンチレバー５２Ａ～５２Ｄの下部電極Ｌ１、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘの下部電極Ｌ１に電気的に接続されている。

【0055】

このように、下部電極パッド６１ａ，６２ａは、第１圧電アクチュエータ３１，３２、第２圧電アクチュエータ５１，５２、第１検知部７１ｙ，７２ｙ、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘで共通の電極パッドとしている。

【0056】

第１上部電極パッド６１ｂ，６２ｂのうちの一方の第１上部電極パッド６１ｂは、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。第１上部電極パッド６１ｂ，６２ｂのうちの他方の第１上部電極パッド６２ｂは、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

【0057】

奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃのうちの一方の奇数用第２上部電極パッド６１ｃは、一方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃのうちの他方の奇数用第２上部電極パッド６２ｃは、他方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５２Ａ，５２Ｃの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

【0058】

偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄのうちの一方の偶数用第２上部電極パッド６１ｄは、一方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄのうちの他方の偶数用第２上部電極パッド６２ｄは、他方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５２Ｂ，５２Ｄの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

【0059】

第１検知用電極パッド６１ｅは、第１検知部７１ｙ，７２ｙの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。第２検知用電極パッド６２ｅは、第２検知部７１ｘ，７２ｘの上部電極Ｌ３に電気的に接続されている。

【0060】

以上のような電気的接続により、上部電極Ｌ３と下部電極Ｌ１との間に駆動電圧が印加された場合に、この印加された上部電極Ｌ３と下部電極Ｌ１との間に積層された圧電体Ｌ２が圧電駆動により屈曲変形する。これにより、この屈曲変形した圧電体Ｌ２に応じた支持体Ｂ（圧電カンチレバー）が屈曲変形する。

【0061】

また、後述するように、第１支持部４は、伝達された振動による屈曲変形による圧電効果によって第１検知部７１ｙ，７２ｙから発生した電圧が、第１検知用電極パッド６１ｅと一方の下部電極パッド６１ａとの間の電位差として出力される。同様に、この第１支持部４の屈曲変形による圧電効果によって第２検知部７１ｘ，７２ｘから発生した電圧が、第２検知用電極パッド６２ｅと一方の下部電極パッド６１ａとの間の電位差として出力される。

【0062】

一対の下部電極パッド６１ａ，６２ａと、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ、第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ、第１検知部７１ｙ，７２ｙ、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘの下部電極Ｌ１とは、シリコン基板上の金属薄膜（本実施形態では２層の金属薄膜、以下、下部電極層ともいう）を、半導体プレーナプロセスを用いて形状加工することにより形成される。この金属薄膜の材料としては、例えば、１層目（下層）にはチタン（Ｔｉ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）又は酸化量が調整された酸化チタン（ＴｉＯｘ）が用いられ、２層目（上層）には白金（Ｐｔ）、ＬａＮｉＯ３又はＳｒＲｕＯ３が用いられる。

【0063】

この場合、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａの下部電極Ｌ１は、当該第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａの支持体Ｂ上のほぼ全面に形成される。第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの下部電極Ｌ１は、当該第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの支持体Ｂ上（各圧電カンチレバーが延在する直線部と連結部とを合わせた全体）のほぼ全面に形成される。

【0064】

第１検知部７１ｙ，７２ｙの下部電極Ｌ１は、第１支持部４の支持体Ｂ上の第１検知部７１ｙ，７２ｙが配置される部分に形成される。第２検知部７１ｘ，７２ｘの下部電極Ｌ１は、第１支持部４の支持体Ｂ上の第２検知部７１ｘ，７２ｘが配置される部分に形成される。また、第２支持部６上においても同様に、下部電極Ｌ１、層間絶縁膜Ｍ１、上部電極配線Ｗ、パッシベーション膜Ｍ２が設けられている。

【0065】

そして、下部電極パッド６１ａ，６２ａは、第２支持部６上及び第１支持部４上に形成された下部電極Ｌ１を介して、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａの下部電極Ｌ１、第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの下部電極Ｌ１、第１検知部７１ｙ，７２ｙの下部電極Ｌ１、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘの下部電極Ｌ１に、上述したように導通される。

【0066】

第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ、第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ、第１検知部７１ｙ，７２ｙ、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘのそれぞれの圧電体Ｌ２は、半導体プレーナプロセスを用いて、下部電極層上の１層の圧電膜（以下、圧電体層ともいう）を形状加工することにより、それぞれの圧電カンチレバーの下部電極Ｌ１上に互いに分離して形成されている。この圧電膜の材料としては、例えば、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。

【0067】

この場合、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａの圧電体Ｌ２は、各第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ毎に下部電極Ｌ１上のほぼ全面に形成されている。第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの圧電体Ｌ２は、各第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄの延在部分（直線部）において、下部電極Ｌ１上のほぼ全面に形成されている。第１検知部７１ｙ，７２ｙの圧電体Ｌ２は、各第１検知部７１ｙ，７２ｙ毎に下部電極Ｌ１上のほぼ全面に形成されている。第２検知部７１ｘ，７２ｘの圧電体Ｌ２は、各第２検知部７１ｘ，７２ｘ毎に下部電極Ｌ１上のほぼ全面に形成されている。

【0068】

「第１上部電極パッド６１ｂ，６２ｂ、奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃ、偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄ、第１検知用電極パッド６１ｅ、及び第２検知用電極パッド６２ｅ」と、「第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ、第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ、第１検知部７１ｙ，７２ｙ、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘのそれぞれの上部電極Ｌ３」と、これらを導通する上部電極配線Ｗは、半導体プレーナプロセスを用いて、圧電体層上の金属薄膜（本実施形態では１層の金属薄膜。以下、上部電極層ともいう）を形状加工することにより形成されている。この金属薄膜の材料としては、例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミ（Ａｌ）、又はアルミ合金（Ａｌ合金）等が用いられる。

【0069】

この場合、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａ、第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄ、第１検知部７１ｙ，７２ｙ、及び第２検知部７１ｘ，７２ｘのそれぞれの上部電極Ｌ３は、各圧電カンチレバー毎又は各検知部毎の圧電体Ｌ２上のほぼ全面に形成されている。

【0070】

そして、第１上部電極パッド６１ｂ，６２ｂは、それぞれ、第１圧電カンチレバー３１Ａ，３２Ａの上部電極Ｌ３に、第１駆動用上部電極配線Ｗｙを介して、上述したように導通される。また、奇数用第２上部電極パッド６１ｃ，６２ｃは、それぞれ、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃの上部電極Ｌ３に、第２駆動用奇数上部電極配線Ｗｏを介して、上述したように導通される。また、偶数用第２上部電極パッド６１ｄ，６２ｄは、それぞれ、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄの上部電極Ｌ３に、第２駆動用偶数上部電極配線Ｗｅを介して、上述したように導通される。

【0071】

また、第１検知用電極パッド６１ｅは、第１検知部７１ｙ，７２ｙの上部電極Ｌ３に、第１検知用上部電極配線Ｗｍｙを介して、上述したように導通される。また、第２検知用電極パッド６２ｅは、第２検知部７１ｘ，７２ｘの上部電極Ｌ３に、第２検知用上部電極配線Ｗｍｘを介して、上述したように導通される。

【0072】

図３に示されるように、第１駆動用上部電極配線Ｗｙ、第２駆動用奇数上部電極配線Ｗｏ、第２駆動用偶数上部電極配線Ｗｅ、第１検知用上部電極配線Ｗｍｙ、及び第２検知用上部電極配線Ｗｍｘは、平面的に互いに分離して設けられている。また、上部電極配線Ｗは、上部電極Ｌ３との間に形成された層間絶縁膜Ｍ１によって絶縁されており、上部電極配線Ｗを上部電極Ｌ３に導通する場合には、当該上部電極配線Ｗと当該上部電極Ｌ３とを導通可能に層間絶縁膜Ｍ１に導通部材（例えば、電極ビア等）が形成される。

【0073】

また、パッシベーション膜Ｍ２は、半導体プレーナプロセスを用いて、上部電極配線Ｗ上に、当該上部電極配線Ｗを囲うように形成されている。

【0074】

また、反射面支持体２ｂと、トーションバー２１，２２と、支持体Ｂと、第１支持部４と、第２支持部６とは、複数の層から構成される半導体基板（シリコン基板）を形状加工することにより一体的に形成されている。半導体基板を形状加工する手法としては、フォトリソグラフィ技術やドライエッチング技術等を利用した半導体プレーナプロセス及びＭＥＭＳプロセスが用いられる。

【0075】

次に、本実施形態の光偏向器１の作動について説明する。まず、第１圧電アクチュエータ３１，３２により、ミラー部２を第１支持部４に対して第１軸Ｙ周りに揺動させる場合について説明する。

【0076】

この場合には、光偏向器１は、第１圧電アクチュエータ３１，３２に駆動電圧を印加する。具体的には、一方の第１圧電アクチュエータ３１では、一方の第１上部電極パッド６１ｂと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第１駆動電圧Ｖｙ１を印加して、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａを駆動させる。また、他方の第１圧電アクチュエータ３２では、他方の第１上部電極パッド６２ｂと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第２駆動電圧Ｖｙ２を印加して、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａを駆動させる。ここで、第１駆動電圧Ｖｙ１と第２駆動電圧Ｖｙ２とは、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧（例えば正弦波、ノコギリ波等）である。以下、第１駆動電圧Ｖｙ１、第２駆動電圧Ｖｙ２を、共振駆動信号（アナログ信号）とも呼ぶ。

【0077】

このとき、第１駆動電圧Ｖｙ１及び第２駆動電圧Ｖｙ２の揺動用の電圧成分は、第１圧電アクチュエータ３１，３２の垂直方向（図２の上方向Ｕ及びその反対の方向である下方向）について、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａと他方の第１圧電カンチレバー３２Ａとの角度変位が逆方向に発生するように印加する。

【0078】

例えば、第１軸Ｙ周りに揺動するときに、一方の第１圧電アクチュエータ３１の先端部を上方向に変位させる場合には、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａを上方向に変位させる。一方の第１圧電アクチュエータ３１の先端部を下方向に変位させるには、一方の第１圧電カンチレバー３１Ａを下方向に変位させる。

【0079】

また、他方の第１圧電アクチュエータ３２についても一方の第１圧電アクチュエータ３１と同様に、他方の第１圧電アクチュエータ３２の先端部を上方向に変位させる場合には、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａを上方向に変位させる。他方の第１圧電アクチュエータ３２の先端部を下方向に変位させるには、他方の第１圧電カンチレバー３２Ａを下方向に変位させる。

【0080】

本実施形態の光偏向器１では、「一方の第１圧電アクチュエータ３１の先端部を上方向に変位させると共に、他方の第１圧電アクチュエータ３２の先端部を下方向に変位させること」か、又は「一方の第１圧電アクチュエータ３１の先端部を下方向に変位させると共に、他方の第１圧電アクチュエータ３２の先端部を上方向に変位させること」で、第１軸Ｙ周りで揺動するとき、大きな偏向角を得ている。このように、本実施形態では、ミラー部２を第１軸Ｙ周りに揺動することができ、所定の第１周波数Ｆｙで所定の第１偏向角の光走査をすることができる。

【0081】

次に、第２圧電アクチュエータ５１，５２により、第１支持部４を第２支持部６に対して第２軸Ｘ周りに揺動させる場合について説明する。

【0082】

この場合には、光偏向器１は、第２圧電アクチュエータ５１，５２に駆動電圧を印加する。具体的には、一方の第２圧電アクチュエータ５１では、一方の奇数用第２上部電極パッド６１ｃと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第３駆動電圧Ｖｘ１を印加して、一方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃを駆動させる。これと共に、一方の第２圧電アクチュエータ５１では、一方の偶数用第２上部電極パッド６１ｄと一方の下部電極パッド６１ａとの間に第４駆動電圧Ｖｘ２を印加して、一方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄを駆動させる。

【0083】

更に、他方の第２圧電アクチュエータ５２では、他方の奇数用第２上部電極パッド６２ｃと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第３駆動電圧Ｖｘ１を印加して、他方の奇数番目の第２圧電カンチレバー５２Ａ，５２Ｃを駆動させる。これと共に、他方の第２圧電アクチュエータ５２では、他方の偶数用第２上部電極パッド６２ｄと他方の下部電極パッド６２ａとの間に第４駆動電圧Ｖｘ２を印加して、他方の偶数番目の第２圧電カンチレバー５２Ｂ，５２Ｄを駆動させる。

【0084】

ここで、第３駆動電圧Ｖｘ１と第４駆動電圧Ｖｘ２は、互いに逆位相の交流電圧（例えば正弦波、ノコギリ波等）である。なお、第３駆動電圧Ｖｘ１と第４駆動電圧Ｖｘ２は、互いに位相のずれた交流電圧（例えば正弦波、ノコギリ波等）であってもよい。以下、第３駆動電圧Ｖｘ１、第４駆動電圧Vｘ２を、非共振駆動信号（アナログ信号）とも呼ぶ。映像投影装置１０により投影される映像の画角及び偏向方向は非共振駆動信号の振幅及びオフセット量を変更することで可変できる。これにより、揺動の角度やオフセットされる角度を制御することができる。

【0085】

このとき、第３駆動電圧Ｖｘ１及び第４駆動電圧Ｖｘ２の揺動用の電圧成分は、第２圧電アクチュエータ５１，５２の垂直方向（図２の上方向Ｕ及びその反対の方向である下方向）について、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃと偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄとの角度変位が、逆方向に発生するように設定される。

【0086】

例えば、第２軸Ｘ周りに揺動するとき、第２圧電アクチュエータ５１，５２の先端部を上方向（図２に示す方向Ｕ）に変位させる場合には、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃを上方向に変位させ、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄを下方向に変位させる。第２圧電アクチュエータ５１，５２の先端部を下方向に変位させるには、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃを下方向に変位させ、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄを上方向に変位させる。

【0087】

これにより、奇数番目の第２圧電カンチレバー５１Ａ，５１Ｃ，５２Ａ，５２Ｃと、偶数番目の第２圧電カンチレバー５１Ｂ，５１Ｄ，５２Ｂ，５２Ｄとが、互いに逆方向に屈曲変形する。

【0088】

図４は、光偏向器１の一方の第２圧電アクチュエータ５１の作動を示す図である。図４（ａ）は一方の第２圧電アクチュエータ５１が作動していない状態を示し、図４（ｂ）は一方の第２圧電アクチュエータ５１が作動している状態を示す。

【0089】

図４（ｂ）に示されるように、４番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ｄは、第２支持部６と連結した基端部を支点として、その先端部に下方向の角度変位が発生している。３番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ｃは、４番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ｄの先端部と連結した基端部を支点として、その先端部に上方向の角度変位が発生している。

【0090】

２番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ｂは、３番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ｃの先端部と連結した基端部を支点として、その先端部に下方向の角度変位が発生している。１番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ａは、２番目の一方の第２圧電カンチレバー５１Ｂの先端部と連結した基端部を支点として、その先端部（第１支持部４と連結している）に上方向の角度変位が発生している。これにより、一方の第２圧電アクチュエータ５１では、各一方の第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。

【0091】

従って、第１支持部４を第２軸Ｘ周りに揺動することができ、所定の第２周波数Ｆｘで所定の第２偏向角の光走査をすることができる。このとき、これらの第２圧電アクチュエータ５１，５２では、駆動電圧として第２圧電アクチュエータ５１，５２を含む第１支持部４の機械的な共振周波数付近の周波数の交流電圧を印加して共振駆動させることで、より大きな偏向角で光走査することができる。

【0092】

また、第１支持部４を第２軸Ｘ周りに揺動する場合には、上述したように交流電圧を印加する必要はなく、直流電圧を印加してもよい。この場合、第２圧電カンチレバー５１Ａ～５１Ｄ，５２Ａ～５２Ｄで発生する屈曲変形の大きさは、直流電圧の大きさに応じて線形的に変化する。従って、例えば交流電圧を印加して圧電カンチレバーを共振駆動させる場合と異なり、直流電圧の大きさを制御することで第２圧電アクチュエータ５１，５２から任意の出力を得ることができる。

【0093】

このように、光偏向器１では、第２軸Ｘ周りに揺動する場合には、駆動電圧として印加した直流電圧の大きさに応じて線形的に偏向角を制御することができるので、任意の速度で任意の偏向角を得ることができる。

【0094】

また、第２圧電アクチュエータ５１，５２は、それぞれがミアンダ形状（又は蛇腹形状）に形成されている。これによって、各圧電カンチレバーの屈曲変形が累積されるように形成されている。このため、第２圧電アクチュエータ５１，５２は、第１圧電アクチュエータ３１，３２に比べて大きな偏向角を得やすい。

【0095】

このため、本実施形態では、第１圧電アクチュエータ３１，３２によって揺動する場合には、なるべく大きな偏向角を得るために、第１圧電アクチュエータ３１，３２の上方向又は下方向の変位を変化させる周波数、すなわち第１周波数Ｆｙが、光偏向器１（特に、圧電カンチレバー等）の構造や材料等によって決定される共振周波数になるように設定している。

【0096】

また、第２圧電アクチュエータ５１，５２は、ミアンダ形状（又は蛇腹形状）に形成されており、第１圧電アクチュエータ３１，３２に比べて揺動しやすい。このため、第２周波数Ｆｘは、第１周波数Ｆｙに比べて充分に低く設定されている。本実施形態では、例えば、第１周波数Ｆｙを３０ｋＨｚ、第２周波数Ｆｘを６０Ｈｚに設定している。

【0097】

図５は、光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に印加される共振駆動信号、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）から出力される共振センサ信号等の一例である。

【0098】

共振駆動信号（図５参照）が光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に印加されることにより、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が鉛直軸を中心に揺動する。このＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の揺動（振れ角）に応じた共振センサ信号（図５参照）が光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）から出力される。

【0099】

図６は、光偏向器１が走査（ラスタースキャン）するレーザー光Ｒａｙにより、スクリーンＳに映像ｐを描画している様子を表す図である。

【0100】

以上のように、ミラー部２が第１支持部４に対して第１軸Ｙを中心に揺動することにより、図６に示すように、ミラー部２に入射する半導体光源１２からのレーザー光Ｒａｙが第１方向（例えば水平方向）に走査される。

【0101】

また、ミラー部２が第２支持部６に対して第２軸Ｘを中心に揺動することにより、図６に示すように、ミラー部２に入射する半導体光源１２からのレーザー光Ｒａｙが第２方向（例えば垂直方向）に走査される。

【0102】

以上のように、光偏向器１が走査するレーザー光Ｒａｙにより、スクリーンＳに映像ｐが描画（投影）される。

【0103】

次に、制御装置２０について説明する。

【0104】

図１に示すように、制御装置２０は、システム制御部１３０、光源駆動部４０、共振センサ信号処理部５０、共振駆動信号生成部６０、非共振駆動信号生成部７０を備えている。

【0105】

光源駆動部４０は、システム制御部１３０から送信される画像データを光源駆動用の駆動信号（アナログ信号）に変換（Ｄ／Ａ変換）し、この変換後の駆動信号を半導体光源１２に印加する。これにより、半導体光源１２が、光源駆動部４０から印加される制御信号に従い発光する。

【0106】

共振駆動信号生成部６０は、主に、Ｄ／Ａコンバータ、このＤ／Ａコンバータの出力をＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の駆動電圧レベルまで増幅させるオペアンプ (増幅器)から構成される。以下、共振駆動信号生成部６０については、便宜上、Ｄ／Ａコンバータの機能を中心に説明する。共振駆動信号生成部６０は、システム制御部１３０が出力する共振駆動信号データ（デジタル信号）を共振駆動信号（アナログ信号）に変換（Ｄ／Ａ変換）し、この変換後の共振駆動信号（図５参照）を光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に印加する。これにより、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が鉛直軸を中心に揺動する。このＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の揺動（振れ角）に応じて、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）は、共振センサ信号（図５参照）を出力する。

【0107】

共振センサ信号処理部５０は、主に、Ａ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータに対して適切な入力レベルへ増幅させるオペアンプ (増幅器)から構成される。以下、共振センサ信号処理部５０については、便宜上、Ａ／Ｄコンバータの機能を中心に説明する。以下、共振センサ信号処理部５０をＡ／Ｄコンバータ５０と呼ぶ。Ａ／Ｄコンバータ５０は、システム制御部１３０が出力するデータ取得要求（図５（ａ）参照）を受信するごとに、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）が出力する共振センサ信号を共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）にＡ／Ｄ変換する機能、及びＡ／Ｄ変換が完了するごとに、データ取得完了（図５（ｅ）参照）及びＡ／Ｄ変換後の共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）を出力する機能を有する。

【0108】

図５（ａ）は、システム制御部１３０が出力するデータ取得要求の一例である。システム制御部１３０は、このデータ取得要求を出力する（図１参照）。Ａ／Ｄコンバータ５０は、システム制御部１３０が出力したデータ取得要求の立ち上がりを検出してＡ／Ｄ変換動作を開始する。

【0109】

図５（ｈ）は、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力する共振センサ信号データ（Ａ／Ｄ変換結果）の一例である。図５（ｈ）中、最初（左端）のＡ／Ｄ変換結果は、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じてＡ／Ｄ変換された共振センサ信号データを表す。次のＡ／Ｄ変換結果は、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じてＡ／Ｄ変換された共振センサ信号データを表す。それ以降のＡ／Ｄ変換結果についても同様である。図５（ｅ）は、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力するデータ取得完了の一例である。Ａ／Ｄコンバータ５０は、Ａ／Ｄ変換を完了後、このデータ取得完了をシステム制御部１３０へ出力する（図１参照）。システム制御部１３０は、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力したデータ取得完了の立ち上がりを検出して、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力しているＡ／Ｄ変換データを共振センサ信号データとして保持する。

【0110】

次に、Ａ／Ｄコンバータ５０の動作例について説明する。

【0111】

図１０は、Ａ／Ｄコンバータ５０の動作例のフローチャートである。

【0112】

図１０に示すように、Ａ／Ｄコンバータ５０は、システム制御部１３０が出力するデータ取得要求（図５（ａ）参照）を受信すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）が出力する共振センサ信号を共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）にＡ／Ｄ変換する（ステップＳ２）。

【0113】

次に、Ａ／Ｄコンバータ５０は、Ａ／Ｄ変換を完了後、データ取得完了（図５（ｅ）参照）をシステム制御部１３０へ出力する（ステップＳ３）。システム制御部１３０は、データ取得完了の立ち上がりを検出して、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力しているＡ／Ｄ変換データを共振センサ信号データとして保持する。

【0114】

非共振駆動信号生成部７０は、Ｄ／Ａコンバータである。非共振駆動信号生成部７０は、システム制御部１３０が出力する非共振駆動信号データ（デジタル信号）を非共振駆動信号（アナログ信号）に変換（Ｄ／Ａ変換）し、この変換後の非共振駆動信号を光偏向器１（第２圧電アクチュエータ５１，５２）に印加する。これにより、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が水平軸を中心に揺動する。

【0115】

次に、システム制御部１３０について説明する。

【0116】

図７は、システム制御部１３０の構成図である。

【0117】

図７に示すように、システム制御部１３０は、全体制御ブロック１３６、画像処理ブロック１３１、光源駆動制御ブロック１３２、共振センサ信号データ処理ブロック１３３、共振駆動信号データ処理ブロック１３４、非共振駆動信号データ処理ブロック１３５を備えている。

【0118】

図８は、全体制御ブロック１３６及び共振センサ信号データ処理ブロック１３３の構成図である。

【0119】

図８に示すように、全体制御ブロック１３６は、コントローラ１３６ａ、レジスタ１３６ｂ、異常信号生成部１３６ｃ、設定値変更検出部１３６ｄを備えている。

【0120】

コントローラ１３６ａは、ＦＰＧＡ等の論理回路、又はコントローラの機能を有するＣＰＵである。

【0121】

レジスタ１３６ｂは、他の制御ブロックからの制御信号や異常信号を受信し、値を保持する。また、レジスタ１３６ｂは、他の制御ブロックが使用するパラメータ等を保持する。

【0122】

異常信号生成部１３６ｃは、共振センサ信号異常判定部１３３ｄが出力する共振センサ信号異常信号を受信した場合、電源遮断を行うための異常信号を生成し出力する。

【0123】

設定値変更検出部１３６ｄは、共振駆動信号の振幅、非共振駆動信号の振幅・オフセットが変更された場合、共振駆動信号振幅の変更通知・変更完了通知、又は非共振駆動信号振幅・オフセットの変更通知・変更完了通知を生成し出力する。

【0124】

画像処理ブロック１３１は、システム外部（例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置）から入力された映像信号とＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の走査位置情報をもとに、画像データを生成する。

【0125】

光源駆動制御ブロック１３２は、画像処理ブロック１３１により生成された画像データを光源駆動部４０へ出力するためのＩ／Ｆ制御（例えば、動作タイミング変換、データ変換）を行う。

【0126】

共振センサ信号データ処理ブロック１３３は、共振センサ信号データを取得するためのＩ／Ｆ制御（例えば、データ取得要求）を行う。

【0127】

図８に示すように、共振センサ信号データ処理ブロック１３３は、データ取得タイミング生成部１３３ａ、直交検波部１３３ｂ、振幅異常判定部１３３ｃ、共振センサ信号異常判定部１３３ｄを備えている。

【0128】

データ取得タイミング生成部１３３ａは、Ａ／Ｄ変換Ｉ／Ｆである。データ取得タイミング生成部１３３ａは、共振センサデータを取得するためのＩ／Ｆ制御（Ａ／Ｄ変換要求、データ取得）を行う。

【0129】

例えば、データ取得タイミング生成部１３３ａは、一定周期（時間Δｔ）ごとにデータ取得要求（図５（ａ）参照）を出力する。

【0130】

また、データ取得タイミング生成部１３３ａは、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力するデータ取得完了（図５（ｅ）参照）及びＡ／Ｄ変換後の共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）を受信するごとに、この受信した共振センサ信号データを全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂに格納する。

【0131】

直交検波部１３３ｂは、Ａ／Ｄコンバータ５０が出力する共振センサ信号データ及び共振駆動信号データ処理ブロック１３４が出力する共振駆動信号データ（ＳＩＮ・ＣＯＳ）に基づき直交検波を行うことにより、共振センサ信号の振幅Ａ及び共振駆動信号と共振センサ信号の位相差φを取得する。例えば、振幅Ａ及び位相差φは、データ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて出力された共振センサ信号データ（Ａ／Ｄ変換結果。図５（ｈ）参照）及びその際の共振駆動信号の位相に対応した共振駆動信号データ（ＳＩＮ・ＣＯＳ）に基づき畳み込み積分を行うことにより取得される。

【0132】

図５（ｆ）は、直交検波部１３３ｂにより取得された共振センサ信号の振幅Ａの一例である。図５（ｆ）中、最初（左端）のＡは、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて直交検波部１３３ｂにより取得された共振センサ信号の振幅を表す。次のＡは、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて直交検波部１３３ｂにより取得された共振センサ信号の振幅を表す。それ以降のＡについても同様である。

【0133】

図５（ｇ）は、直交検波部１３３ｂにより取得された共振駆動信号と共振センサ信号の位相差φの一例である。図５（ｇ）中、最初（左端）のφは、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて直交検波部１３３ｂにより取得された位相差を表す。次のφは、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて直交検波部１３３ｂにより取得された位相差を表す。それ以降のφについても同様である。

【0134】

また、直交検波部１３３ｂは、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振状態を判定する。ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振状態は、例えば、直交検波により算出した共振センサ信号の振幅値の変化や経過時間から安定しているかを判定することにより判定することができる。この判定されたＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振状態は、全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂに格納される。

【0135】

振幅異常判定部１３３ｃは、共振センサ信号の振幅Ａが想定している一定の値より小さい場合は異常を検出し、共振センサ信号振幅異常信号を出力する。一定の値はデバイスの特性により決定される。また、値は全体制御ブロック１３６内のレジスタ１３６ｂ（共振センサ信号振幅しきい値）で設定する。ただし、振幅がその値を超えていれば異常を検出することができない。異常判定は共振駆動が安定している状態（共振状態）で行う。共振状態は、直交検波により算出した共振センサ信号の振幅Ａの変化や経過時間から安定しているかを判定する。

【0136】

次に、共振センサ信号異常判定部１３３ｄについて説明する。

【0137】

図９は、共振センサ信号異常判定部１３３ｄの構成図である。

【0138】

図９に示すように、共振センサ信号異常判定部１３３ｄは、位相変化量算出部１３３ｄ１、共振時データ取得部１３３ｄ２、共振センサ信号予測位相算出部１３３ｄ３、共振センサ信号予測データ算出部１３３ｄ４、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５を備えている。

【0139】

主に、データ取得タイミング生成部１３３ａ、位相変化量算出部１３３ｄ１、共振センサ信号予測位相算出部１３３ｄ３、共振センサ信号予測データ算出部１３３ｄ４、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５、及び共振センサ信号処理部５０が、異常検出装置１００を構成している。

【0140】

位相変化量算出部１３３ｄ１は、データ取得要求を受信するごとに、光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に印加される共振駆動信号の位相（今回の位相）と光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に直前に印加された共振駆動信号の位相（前回の位相）との差分である位相変化量（データ取得１周期あたりの位相変化量）を算出する。

【0141】

図５（ｂ）は、共振駆動信号の位相の一例である。図５（ｂ）中、最初（左端）のθは、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて取得された位相を表す。次のθ＋Δθは、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて取得された位相を表す。それ以降のθ＋２Δθ等についても同様である。

【0142】

図５（ｃ）は、位相変化量（データ取得１周期あたりの位相変化量）の一例である。図５（ｃ）中、最初（左端）のΔθは、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて算出された位相変化量を表す。次のΔθは、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて算出された位相変化量を表す。それ以降のΔθについても同様である。

【0143】

共振時データ取得部１３３ｄ２は、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態である場合（共振状態に移行した場合）、位相変化量算出部１３３ｄ１が出力する共振センサ信号の振幅Ａ及び共振駆動信号と共振センサ信号の位相差φ、共振駆動信号データ処理ブロック１３４が出力する共振駆動信号の位相θ、位相変化量算出部１３３ｄ１が出力する位相変化量を取得し保持する。なお、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態か否かは、全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂ（共振状態）を参照することにより判定できる。

【0144】

共振時データ取得部１３３ｄ２は、全体制御ブロック１３６の設定値変更検出部１３６ｄが共振駆動信号振幅の変更通知・変更完了通知又は非共振駆動信号振幅・オフセットの変更通知・変更完了通知を出力した場合、再度、位相変化量算出部１３３ｄ１が出力する共振センサ信号の振幅Ａ及び共振駆動信号と共振センサ信号の位相差φ、共振駆動信号データ処理ブロック１３４が出力する共振駆動信号の位相θ、位相変化量算出部１３３ｄ１が出力する位相変化量を取得し保持する。

【0145】

共振センサ信号予測位相算出部１３３ｄ３は、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態である場合、データ取得完了を受信するごとに、位相変化量（図５（ｃ）参照）等に基づき、共振センサ信号の予測位相（θ+Δθ）+φを算出（予測）する。なお、共振センサ信号予測位相算出部１３３ｄ３は、データ取得完了を受信するごとに、位相変化量Δθを加算する（図５（ｂ）参照）。

【0146】

図５（ｄ）において、最初（左端）のＡ×ｓｉｎ（（θ＋Δθ）＋φ）＋Ｂ中の「（θ＋Δθ）＋φ」は、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて算出された予測位相を表す。次のＡ×ｓｉｎ（（θ＋２Δθ）＋φ）＋Ｂ中の「（θ＋２Δθ）＋φ」は、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて算出された予測位相を表す。それ以降のＡ×ｓｉｎ（（θ＋３Δθ）＋φ）＋Ｂについても同様である。

【0147】

共振センサ信号予測データ算出部１３３ｄ４は、データ取得完了を受信するごとに、予測位相等に基づき、共振センサ信号の予測データ（信号強度）、すなわち、Ａ×ｓｉｎ（（θ＋Δθ）＋φ）＋Ｂを算出（予測）する。なお、Ｂは、Ａ／Ｄ変換向けのオフセット補正値（ＤＣ成分。Ａ／Ｄコンバータオフセット補正値）で、全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂに格納されている。Ｂは、Ａ／Ｄコンバータ５０の性能等を考慮して設定される。図５（ｉ）は、オフセット補正値Ｂの一例である。

【0148】

図５（ｄ）は、予測データの一例である。図５（ｄ）中、最初（左端）のＡ×ｓｉｎ（（θ＋Δθ）＋φ）＋Ｂは、時刻ｔ１に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて算出された予測データを表す。次のＡ×ｓｉｎ（（θ＋２Δθ）＋φ）＋Ｂは、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて予測された予測データを表す。それ以降のＡ×ｓｉｎ（（θ＋３Δθ）＋φ）＋Ｂについても同様である。

【0149】

共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５は、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）が出力する共振センサ信号（図５参照）の異常を検出（判定）する信号異常判定処理を実行する。

【0150】

ここで、共振センサ信号の異常を検出する原理について図５を参照しながら説明する。

【0151】

以下、前提として、共振駆動信号が光偏向器１（第１圧電アクチュエータ３１，３２）に印加されることにより、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が鉛直軸を中心に揺動しているものとする。また、このＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の揺動（振れ角）に応じて、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）が、共振センサ信号を出力しているものとする。なお、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）は、非共振状態ではなく共振状態であるものとする。

【0152】

ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態である場合、データ取得１周期あたりの位相変化量Δθ（図５（ｃ）参照）、共振駆動信号と共振センサ信号の位相差φ（図５（ｇ）参照）、共振センサ信号の振幅Ａ（図５（ｆ）参照）は、安定する。そのため、共振センサ信号が正常である場合、予測した共振センサ信号（信号強度）と実際に取得した共振センサ信号（信号強度）とを比較すると、両者は一致（概ね一致）するはずである。

【0153】

この特性を活かし、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５は、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態である場合、共振センサ信号の予測データ（信号強度）と実際の共振センサ信号データ（信号強度）とを比較し、その比較の結果に基づき、光偏向器１（第１検知部７１ｙ，７２ｙ）が出力する共振センサ信号（図５参照）の異常を検出（判定）する信号異常判定処理を実行する。

【0154】

例えば、図５中、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じてデータ取得完了が出力された場合、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５は、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて算出された予測データＡ×ｓｉｎ（（θ＋Δθ）＋φ）＋Ｂと、時刻ｔ２に出力されたデータ取得要求（図５（ａ）参照）に応じて実際に取得された共振センサ信号データ（Ａ／Ｄ変換結果。図５（ｈ）参照）と、を比較する。

【0155】

その結果、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５は、共振センサ信号の予測データ（図５（ｄ）参照）と実際の共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）との差分がしきい値を超えた場合、共振センサ信号の異常を検出する。このしきい値は、共振センサ信号異常判定許容誤差（Ａ／Ｄコンバータの誤差を考慮したしきい値）としてレジスタ１３６ｂに格納されている。

【0156】

なお、共振センサ信号の予測データ（図５（ｄ）参照）と実際の共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）との差分がしきい値を超えた回数をカウントし、この回数がしきい値を超えた場合、共振センサ信号の異常を検出してもよい。このしきい値は、共振センサ信号異常判定検出回数（一時的なノイズを考慮した検出回数）としてレジスタ１３６ｂに格納されている。

【0157】

共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５は、共振センサ信号の異常を検出した場合、共振センサ信号異常信号を出力する。この共振センサ信号異常信号は、共振センサ信号異常としてレジスタ１３６ｂに格納される。この共振センサ信号異常信号に応じて、例えば、異常信号生成部１３６ｃは、電源遮断を行うための異常信号を生成し出力する。これにより、光偏向器１やＡ／Ｄコンバータ５０の故障が発生した場合の異常動作に対して即時対応が可能となる。

【0158】

次に、共振センサ信号データ処理ブロック１３３の動作例について説明する。

【0159】

図１１は、共振センサ信号データ処理ブロック１３３の動作例のフローチャートである。

【0160】

図１１に示すように、まず、データ取得要求（図５（ａ）参照）を出力する（ステップＳ１０）。これは、データ取得タイミング生成部１３３ａが実行する。

【0161】

次に、データを取得する（ステップＳ１１）。具体的には、共振駆動信号データ処理ブロック１３４が出力する共振駆動信号データ（ＳＩＮ・ＣＯＳ）及び共振駆動信号の位相θを取得する。

【0162】

次に、データ取得１周期あたりの位相変化量Δθを算出する（ステップＳ１２）。これは、位相変化量算出部１３３ｄ１が実行する。

【0163】

次に、データ取得完了を受信した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、センサ信号データ（図５（ｈ）参照）を取得する（ステップＳ１４）。

【0164】

次に、直交検波実施により共振センサ信号の振幅Ａ、位相差φを取得する（ステップＳ１５）。これは、直交検波部１３３ｂが実行する。

【0165】

直交検波を実施する理由は次のとおりである。すなわち、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態である場合、位相差φの値は理論上９０°を示す。（光偏向器１の入出力信号で見た場合）。ただし、光偏向器１が共振センサ信号を出力し、Ａ／Ｄ変換によりシステム制御部１３０で実際に取得したデータ値から位相差を算出すると９０°とはならない。これは、データ値を取得するまでにボード特性等による要因で遅延が発生するためである。この遅延を考慮するため、位相差φは９０°ではなく直交検波により実際に取得した値を使用する。

【0166】

次に、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振状態を判定する（ステップＳ１６）。これは、直交検波部１３３ｂが実行する。この判定されたＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振状態は、全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂに格納される。

【0167】

以上のステップＳ１０～Ｓ１５の処理はデータ取得要求を出力するごとに繰り返し実行される。

【0168】

次に、共振センサ信号異常判定部１３３ｄの動作例について説明する。

【0169】

図１２は、共振センサ信号異常判定部１３３ｄの動作例のフローチャートである。

【0170】

図１２に示すように、まず、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態か否かを判定する（ステップＳ２０）。共振状態か否かは、全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂを参照することにより判定することができる。

【0171】

次に、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態であると判定された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、共振状態に移行したときのデータを取得する（ステップＳ２１）。具体的には、共振駆動信号の位相θ、位相変化量Δθ、共振センサ信号の振幅Ａ、位相差φを所得する。

【0172】

次に、駆動信号の振幅・オフセット設定に変更があったか否かを判定する（ステップＳ２２）。例えば、全体制御ブロック１３６の設定値変更検出部１３６ｄが共振駆動信号振幅の変更通知・変更完了通知又は非共振駆動信号振幅・オフセットの変更通知・変更完了通知を出力した場合、駆動信号の振幅・オフセット設定に変更があったと判定される。

【0173】

その結果、ステップＳ２２において駆動信号の振幅・オフセット設定に変更があると判定された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２１の処理が再度実行される。

【0174】

一方、ステップＳ２２において駆動信号の振幅・オフセット設定に変更がないと判定された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、共振センサ信号の予測データを算出する（ステップＳ２３）。これは、共振センサ信号予測データ算出部１３３ｄ４が実行する。

【0175】

次に、データ取得完了を受信した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、共振センサ信号の異常判定（一致比較）を行う（ステップＳ２５）。これは、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５が実行する。

【0176】

次に、判定結果が想定内か否かを判定する（ステップＳ２６）。例えば、共振センサ信号の予測データ（図５（ｄ）参照）と実際の共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）との差分がしきい値を超えたか以下かを判定する。その結果、共振センサ信号の予測データ（図５（ｄ）参照）と実際の共振センサ信号データ（図５（ｈ）参照）との差分がしきい値（共振センサ信号異常判定許容誤差）を超えたと判定された場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、共振センサ信号の異常を検出する（ステップＳ２７）。これは、共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５が実行する。共振センサ信号異常判定部１３３ｄ５は、共振センサ信号の異常を検出した場合、共振センサ信号異常信号を出力する。この共振センサ信号異常信号に応じて、例えば、異常信号生成部１３６ｃは、電源遮断を行うための異常信号を生成し出力する。これにより、光偏向器１やＡ／Ｄコンバータ５０の故障が発生した場合の異常動作に対して即時対応が可能となる。

【0177】

以上説明したように、本実施形態によれば、振幅（位相差）が許容範囲内か否かを判定することなく、共振センサ信号（光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号）の異常を検出できる。

【0178】

また、本実施形態によれば、共振センサ信号の異常を検出することにより、光偏向器１やＡ／Ｄコンバータ５０の故障が発生した場合の異常動作に対して即時対応が可能となる。

【0179】

また、本実施形態によれば、共振センサ信号の異常を即時に検出できる。

【0180】

また、本実施形態によれば、故障による異常を検出する方法として一般的に用いられている回路の２重化と比較して非常に少ない回路規模増加により、共振センサ信号（光偏向器がミラー部の揺動に応じて出力する共振センサ信号）の異常を検出できる。

【0181】

また、本実施形態によれば、定期的なソフトウエアによる診断（ソフトウエア負荷）は不要である。また、本実施形態によれば、定期的なソフトウエアによる診断が不要であるため、アプリケーションのパフォーマンスは低下しない。

【0182】

次に、変形例として、共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う例について説明する。

【0183】

共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う技術的意義は次のとおりである。すなわち、共振センサ信号データ処理ブロック１３３によりＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態と判断した後、動作温度などの外部要因によりＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振周波数がわずかに変動してしまうことが考えられる。

【0184】

共振駆動信号の周波数にフィードバック制御においては、この現象を考慮し、共振状態と判断後も共振駆動信号と共振センサ信号の状態を監視して共振周波数の微調整を行う。

【0185】

図１３は、共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う動作例のフローチャートである。

【0186】

図１３は、図１１に示すフローチャートにステップＳ１７～Ｓ１９を追加したものに相当する。以下、図１１との相違点であるステップＳ１７～Ｓ１９を中心に説明する。

【0187】

図１３に示すように、ステップＳ１６に引き続き、ＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態か否かを判定する（ステップＳ２０）。共振状態か否かは、全体制御ブロック１３６のレジスタ１３６ｂを参照することにより判定することができる。

【0188】

次に、ステップＳ１７において共振状態であると判定された場合（ステップＳ１８）、過去に取得された位相差φ（複数）の平均値である平均位相差を算出する（ステップＳ１８）。このステップＳ１８が本開示の平均位相算出部の一例である。

【0189】

次に、共振周波数のフィードバックを行う（ステップＳ１９）。具体的には、位相差（例えば、今回取得された位相差）と平均位相差（過去に取得された複数の位相差の平均値）との差分を算出する。これは、本開示の位相差分算出部の一例である。そして、位相差（例えば、今回取得された位相差）と平均位相差（過去に取得された複数の位相差の平均値）との差分が小さくなるように共振駆動信号の周波数を増減する。これは、本開示の共振駆動信号周波数制御部の一例である。

【0190】

図１４は、共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う動作例のフローチャートである。

【0191】

図１４は、図１２に示すフローチャートにステップＳ２２Ａを追加したものに相当する。以下、図１２との相違点であるステップＳ２２Ａを中心に説明する。

【0192】

図１４に示すように、ステップＳ２２：ＮＯに引き続き、共振状態に移行したときの位相差と現在の位相差の差分が規定範囲内か否かを判定する（ステップＳ２２Ａ）。

【0193】

その結果、ステップＳ２２Ａにおいて規定範囲内でないと判定された場合（ステップＳ２２Ａ：ＮＯ）、ステップＳ２１、Ｓ２２の処理が再度実行される。

【0194】

一方、ステップＳ２２Ａにおいて規定範囲外であると判定された場合、ステップＳ２３以降の処理が実行される。

【0195】

本変形例によれば、上記実施形態の効果に加え、さらに、共振状態と判断後も共振駆動信号と共振センサ信号の状態を監視して共振周波数の微調整を行うことができる。これにより、共振センサ信号データ処理ブロック１３３によりＭＥＭＳミラー（ミラー部２）が共振状態と判断した後、動作温度などの外部要因によりＭＥＭＳミラー（ミラー部２）の共振周波数がわずかに変動した場合であっても、共振センサ信号の異常を検出することができる。

【0196】

なお、本変形例のように共振駆動信号の周波数にフィードバック制御を行う場合、（１）フィードバック制御により変動した位相差と、（２）共振センサ異常検出ブロックで共振状態と判断したときに取得した位相差φの値でずれが発生する。これは、次の方法で対処可能である。第１に、Ａ／Ｄコンバータ５０の誤差等を考慮したレジスタ:３６（共振センサ信号異常判定許容誤差）に位相差のずれを考慮した値を設定する。第２に、フィードバック制御により変動した位相差と最初に共振状態と判断したときに取得した位相差の差分が、規定した値を超えたとき、異常検出に使用する位相差の再取得を行う。なお、規定した値は定数またはレジスタ１３６ｂによる設定などにより決定する。

【0197】

また、上記実施形態では、光偏向器１として、１軸非共振・１軸共振タイプの光偏向器を用いた例について説明したが、これに限らない。すなわち、ミラー部と、前記ミラー部を支持する支持部と、共振制御信号が印加されることによりミラー部を支持部に対して揺動軸周りに揺動させる少なくとも１つのアクチュエータと、ミラー部の揺動に応じて共振センサ信号を出力するセンサ部と、を備えた光偏向器であれば、どのような構成の光偏向器であってもよい。

【0198】

なお、上記実施形態では、本発明の異常検出装置を映像投影装置１０に適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の異常検出装置をＭＥＭＳ販促キット （有償のエンジニアリングサンプル）、ＭＥＭＳ標準キットその他に適用してもよい。

【0199】

上記各実施形態で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。

【0200】

上記各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記各実施形態の記載によって本開示は限定的に解釈されるものではない。本開示はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0201】

１…光偏向器、２…ミラー部、２ａ…反射面、２ｂ…反射面支持体、４…第１支持部、６…第２支持部、１０…光偏向器駆動システム、１２…光源、１４…集光レンズ、１８…補正ミラー、２０…制御装置、２１、２２…トーションバー、２３…投影レンズ、３１…第１圧電アクチュエータ、３１Ａ…第１圧電カンチレバー、３２…第１圧電アクチュエータ、３２Ａ…第１圧電カンチレバー、４０…光源駆動部、５０…共振センサ信号処理部（Ａ／Ｄコンバータ）、５１…第２圧電アクチュエータ、５１Ａ…第２圧電カンチレバー、５１Ｂ…第２圧電カンチレバー、５１Ｃ…第２圧電カンチレバー、５１Ｄ…第２圧電カンチレバー、５２…第２圧電アクチュエータ、５２Ａ…第２圧電カンチレバー、５２Ｂ…第２圧電カンチレバー、５２Ｃ…第２圧電カンチレバー、５２Ｄ…第２圧電カンチレバー、６０…共振駆動信号生成部、６１ａ…下部電極パッド、６１ｂ…第１上部電極パッド、６１ｃ…奇数用第２上部電極パッド、６１ｄ…偶数用第２上部電極パッド、６１ｅ…第１検知用電極パッド、６２ａ…下部電極パッド、６２ｂ…第１上部電極パッド、６２ｃ…奇数用第２上部電極パッド、６２ｄ…偶数用第２上部電極パッド、６２ｅ…第２検知用電極パッド、７１ｘ…第２検知部、７１ｙ…第１検知部、７２ｘ…第２検知部、７２ｙ…第１検知部、１００…異常検出装置、１３０…システム制御部、１３１…画像処理ブロック、１３２…光源駆動制御ブロック、１３３…共振センサ信号データ処理ブロック、１３３ａ…データ取得タイミング生成部、１３３ｂ…直交検波部、１３３ｃ…振幅異常判定部、１３３ｄ…共振センサ信号異常判定部、１３３ｄ１…位相変化量算出部、１３３ｄ２…共振時データ取得部、１３３ｄ３…共振センサ信号予測位相算出部、１３３ｄ４…共振センサ信号予測データ算出部、１３３ｄ５…共振センサ信号異常判定部、１３４…共振駆動信号データ処理ブロック、１３５…非共振駆動信号データ処理ブロック、１３６…全体制御ブロック、１３６ａ…コントローラ、１３６ｂ…レジスタ、１３６ｃ…異常信号生成部、１３６ｄ…設定値変更検出部、Ａ…振幅、Ｂ…オフセット補正値、Ｒａｙ…レーザー光、Ｓ…スクリーン、Δθ…位相変化量、θ…位相、φ…位相差、Ｆｘ…第２周波数、Ｆｙ…第１周波数、Ｌ１…下部電極、Ｌ２…圧電体、Ｌ３…上部電極、Ｍ１…層間絶縁膜、Ｍ２…パッシベーション膜

【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】