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(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】P2024007138
(43)【公開日】2024-01-18
(54)【発明の名称】ＭＥＭＳ走査装置
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20240111BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20240111BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 Z
G02B26/10 B
G02B26/10 104Z
G02B26/08 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022108389
(22)【出願日】2022-07-05
(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】110000800
【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】米山 誠
【テーマコード（参考）】
2H045
2H141
【Ｆターム（参考）】
2H045AB10
2H045AB13
2H045AB25
2H045AB38
2H045AB48
2H045AB81
2H045BA24
2H141MA12
2H141MB24
2H141MC09
2H141MD13
2H141MD16
2H141MD20
2H141MD24
2H141ME09
2H141ME25
2H141MF30
2H141MG04
2H141MZ15
(57)【要約】
【課題】映像生成や照明に使用する可視光の強度を高めつつ、走査領域内の物体の測距を確保し、さらに、ＭＥＭＳミラーの温度変化による往復回動の共振周波数の変化を抑制することができるＭＥＭＳ走査装置を提供することである。
【解決手段】ＭＥＭＳ走査装置１０は、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を制御するＬＤ駆動回路１２を備えている。ＬＤ駆動回路１２は、中央領域２４ａに対してはＲＧＢレーザー光源１４からの可視レーザー光で走査し、外周領域２４ｂに対しては赤外光レーザー光源１６からの赤外レーザー光で走査する。各共振走査サイクルにおいて可視レーザー光のパワー量と赤外レーザー光のパワー量とは相互に等しい。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】ＭＥＭＳ走査装置１０は、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を制御するＬＤ駆動回路１２を備えている。ＬＤ駆動回路１２は、中央領域２４ａに対してはＲＧＢレーザー光源１４からの可視レーザー光で走査し、外周領域２４ｂに対しては赤外光レーザー光源１６からの赤外レーザー光で走査する。各共振走査サイクルにおいて可視レーザー光のパワー量と赤外レーザー光のパワー量とは相互に等しい。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可視光を出射する可視光レーザー光源と、
赤外光を出射する赤外光レーザー光源と、
第１軸及び第２軸の回りにそれぞれ共振周波数及び該共振周波数より低い非共振周波数で往復回動して、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源からの入射光を反射して走査光を出射するＭＥＭＳミラーと、
中央領域と、該中央領域を包囲する外周領域とから構成される走査領域に対する走査において、前記中央領域は前記可視光が走査し、前記外周領域は前記赤外光が走査するように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源を制御するとともに、前記中央領域と前記外周領域との間にいずれの光も出射しない非発光領域を設けることができるように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の出力を制御する光源制御装置と、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
赤外光を出射する赤外光レーザー光源と、
第１軸及び第２軸の回りにそれぞれ共振周波数及び該共振周波数より低い非共振周波数で往復回動して、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源からの入射光を反射して走査光を出射するＭＥＭＳミラーと、
中央領域と、該中央領域を包囲する外周領域とから構成される走査領域に対する走査において、前記中央領域は前記可視光が走査し、前記外周領域は前記赤外光が走査するように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源を制御するとともに、前記中央領域と前記外周領域との間にいずれの光も出射しない非発光領域を設けることができるように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の出力を制御する光源制御装置と、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【請求項2】
請求項１記載のＭＥＭＳ走査装置において、
前記光源制御装置は、前記赤外光レーザー光源からの前記赤外光の出射を赤外光パルスで行うことを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
前記光源制御装置は、前記赤外光レーザー光源からの前記赤外光の出射を赤外光パルスで行うことを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【請求項3】
請求項２記載のＭＥＭＳ走査装置において、
前記光源制御装置は、前記ＭＥＭＳミラーの共振往復回動サイクルに対応する共振走査サイクルのうち前記中央領域の走査が含まれない第２共振走査サイクルでは、該第２共振走査サイクルより前の最後の第１共振走査サイクルの最後の外周領域走査において前記赤外光レーザー光源が出射した赤外光パルスのパワー量に等しいパワー量の赤外光パルスを複数回、前記赤外光レーザー光源から出射させることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
前記光源制御装置は、前記ＭＥＭＳミラーの共振往復回動サイクルに対応する共振走査サイクルのうち前記中央領域の走査が含まれない第２共振走査サイクルでは、該第２共振走査サイクルより前の最後の第１共振走査サイクルの最後の外周領域走査において前記赤外光レーザー光源が出射した赤外光パルスのパワー量に等しいパワー量の赤外光パルスを複数回、前記赤外光レーザー光源から出射させることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【請求項4】
請求項２記載のＭＥＭＳ走査装置において、
前記光源制御装置は、
前記第２軸の回りの前記ＭＥＭＳミラーの非共振往復回動サイクルに対応する非共振走査サイクルは、前記ＭＥＭＳミラーが前記第２軸の回りをそれぞれ一方及び他方の方向に回動する期間に対応する映像生成期間及び回帰期間の２つの期間から構成され、各回帰期間の共振走査サイクルでは、該回帰期間が後続する映像生成期間における最後の第２共振走査サイクルの複数の前記赤外光パルスの合計出射パワー量に等しい合計出射パワー量となる複数の前記赤外光パルスを前記赤外光レーザー光源から出射させることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
前記光源制御装置は、
前記第２軸の回りの前記ＭＥＭＳミラーの非共振往復回動サイクルに対応する非共振走査サイクルは、前記ＭＥＭＳミラーが前記第２軸の回りをそれぞれ一方及び他方の方向に回動する期間に対応する映像生成期間及び回帰期間の２つの期間から構成され、各回帰期間の共振走査サイクルでは、該回帰期間が後続する映像生成期間における最後の第２共振走査サイクルの複数の前記赤外光パルスの合計出射パワー量に等しい合計出射パワー量となる複数の前記赤外光パルスを前記赤外光レーザー光源から出射させることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【請求項5】
請求項２～４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ走査装置において、
さらに、
前記赤外光レーザー光源から出射された前記赤外光パルスの反射パルスを受光する受光部と、
前記赤外光パルスの出射時刻と前記受光部が前記赤外光パルスの前記反射パルスを受光した受光時刻との差分に基づいて前記反射パルスの反射元の物体までの距離を測定する測距部と、
を備えていることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
さらに、
前記赤外光レーザー光源から出射された前記赤外光パルスの反射パルスを受光する受光部と、
前記赤外光パルスの出射時刻と前記受光部が前記赤外光パルスの前記反射パルスを受光した受光時刻との差分に基づいて前記反射パルスの反射元の物体までの距離を測定する測距部と、
を備えていることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【請求項6】
請求項１記載のＭＥＭＳ走査装置において、
前記ＭＥＭＳミラーの共振往復回動サイクルに対応する共振走査サイクルのうち、前記中央領域の走査が含まれる第１共振走査サイクルでは、前記ＭＥＭＳミラーが前記入射光から吸熱する熱量が前記中央領域の走査期間と前記外周領域の走査期間とで等しくなるように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の出力を制御する光源制御装置、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
前記ＭＥＭＳミラーの共振往復回動サイクルに対応する共振走査サイクルのうち、前記中央領域の走査が含まれる第１共振走査サイクルでは、前記ＭＥＭＳミラーが前記入射光から吸熱する熱量が前記中央領域の走査期間と前記外周領域の走査期間とで等しくなるように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の出力を制御する光源制御装置、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【請求項7】
請求項１記載のＭＥＭＳ走査装置において、
前記ＭＥＭＳミラーが前記入射光から吸熱する熱量が前記中央領域の走査期間と前記外周領域の走査期間とで等しくなるように前記非発光領域を設けることができる、
前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の発光期間を制御する光源制御装置、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
前記ＭＥＭＳミラーが前記入射光から吸熱する熱量が前記中央領域の走査期間と前記外周領域の走査期間とで等しくなるように前記非発光領域を設けることができる、
前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の発光期間を制御する光源制御装置、
を備えることを特徴とするＭＥＭＳ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、可視光及び赤外光の両方のレーザー走査光を出射するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）走査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、回動ミラーの共振駆動信号と回動角の検出信号との位相差に基づいて回動ミラーの最大振れ角を検出するＭＥＭＳ走査装置を開示する。このＭＥＭＳ走査装置では、ＭＥＭＳ走査装置が出力する走査光は可視光（具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の可視光）のみであるとともに、回動軸の回りの回動ミラーの回動範囲の両端の回動速度が０に近い部分では、可視光の照射を中止している。
【0003】
一方、可視光及び赤外光の両方の走査光を出射するＭＥＭＳ走査装置が知られている。このＭＥＭＳ走査装置では、可視光及び赤外光の走査光の両方が照射領域の同一点を同時に照射しつつ照射領域を走査して、映像の生成と同時に物体の測距を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【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】
【0005】
レーザー光照射領域において人が浴びるレーザー光の強度は、許容値以下に保持する必要がある。従来のＭＥＭＳ走査装置では、可視光及び赤外光の両方が照射領域の同一点を同時に照射しつつ走査しているので、人に照射されるレーザー光の強度は、可視光及び赤外光の強度（パワー）の合計となる。したがって、可視光の最大強度は、人が浴びるレーザー光の強度の許容値から赤外光の強度を引いた強度となり、許容値より相当、低くする必要がある。
【0006】
一方、赤外光の走査を中止してしまうと、照射領域内においてレーザー光走査装置から所定距離以下である制限照射領域に人が侵入したことが検出できなくなってしまう。
【0007】
さらに、ＭＥＭＳミラーが回転軸の回りを共振周波数で往復回動しているとき、ＭＥＭＳミラーの温度が変化すると、これに伴い、ＭＥＭＳミラーの共振周波数が変化する。これは、ＭＥＭＳ走査装置が生成する映像の品質の低下原因になる。
【0008】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、レーザー光照射領域において人が浴びるレーザー光の強度を許容値以下に保持しつつ、可視光及び赤外光の強度を高めて、照射領域の照度及び測距距離の増大を図ることができるＭＥＭＳ走査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のＭＥＭＳ走査装置は、
可視光を出射する可視光レーザー光源と、
赤外光を出射する赤外光レーザー光源と、
第１軸及び第２軸の回りにそれぞれ共振周波数及び該共振周波数より低い非共振周波数で往復回動して、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源からの入射光を反射して走査光を出射するＭＥＭＳミラーと、
中央領域と、該中央領域を包囲する外周領域とから構成される走査領域に対する走査において、前記中央領域は前記可視光が走査し、前記外周領域は前記赤外光が走査するように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源を制御するとともに、前記中央領域と前記外周領域との間にいずれの光も出射しない非発光領域を設けることができるように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の出力を制御する光源制御装置と、
を備えている。
可視光を出射する可視光レーザー光源と、
赤外光を出射する赤外光レーザー光源と、
第１軸及び第２軸の回りにそれぞれ共振周波数及び該共振周波数より低い非共振周波数で往復回動して、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源からの入射光を反射して走査光を出射するＭＥＭＳミラーと、
中央領域と、該中央領域を包囲する外周領域とから構成される走査領域に対する走査において、前記中央領域は前記可視光が走査し、前記外周領域は前記赤外光が走査するように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源を制御するとともに、前記中央領域と前記外周領域との間にいずれの光も出射しない非発光領域を設けることができるように、前記可視光レーザー光源及び前記赤外光レーザー光源の出力を制御する光源制御装置と、
を備えている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、中央領域と外周領域との間にいずれの光も出射しない非発光領域を設けることができるように、可視光レーザー光源及び赤外光レーザー光源の出力を制御することにより、不要な発光を抑えつつ、各走査点のレーザーパワーを低下させて、安全性向上と消費電力低減を図ることができる。
【0011】
また、半導体レーザーを制御する駆動回路の性能等（特に安価な回路を利用する場合など）によっては、駆動回路では、可視光レーザー光源及び赤外光レーザー光源を同時に点灯しないように切替駆動しても、可視光レーザー及び赤外光レーザーの点灯が瞬時に切り替わらず、現実には同時点灯してしまう可能性がある。本発明によれば、中央領域と外周領域との間にいずれの可視光レーザー及び赤外光レーザーのいずれも光を出射しない非発光領域を設けることにより、可視光レーザと赤外光レーザが同時に照射されるタイミングを確実に除去することができる。
【0012】
さらに、非発光領域を設けることにより、非照射領域の幅、つまり非照射期間の長さを調整して、ＭＥＭＳミラーの温度制御を行うことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1A】ＭＥＭＳ走査装置の全体模式図である。
【図1B】ＲＧＢレーザー光源及び赤外光レーザー光源からＭＥＭＳ光偏向器までの光学系の詳細な構成図である。
【図2】ＭＥＭＳ光偏向器の斜視図である。
【図3】ＭＥＭＳ走査装置の詳細な構成図である。
【図4】仮想スクリーンにおける走査領域及び走査線の説明図である。
【図5】共振走査サイクルにおける水平駆動信号強度等についての説明図である。
【図6A】共振走査サイクルの中央領域及び外周領域の走査期間のＭＥＭＳ走査装置における光源制御のフローチャートである。
【図6B】ＭＥＭＳ走査装置が走査領域への侵入物を探知する探知方法のフローチャートである。
【図7A】映像生成期間の第２共振走査サイクルにおける赤外光パルスの出射についての説明に関し、垂直駆動信号強度と各レーザー光との関係を示す図である。
【図7B】映像生成期間の第２共振走査サイクルにおける赤外光パルスの出射についての説明に関し、水平駆動信号強度と各レーザー光との関係を示す図である。
【図8A】ＭＥＭＳ走査装置がＭＥＭＳ光偏向器のＭＥＭＳミラーに対する赤外レーザー光の照射を回帰期間にも実施する場合の回帰期間における赤外光パルスの説明に関し、垂直駆動信号強度と各レーザー光との関係を示している図である。
【図8B】ＭＥＭＳ走査装置がＭＥＭＳ光偏向器のＭＥＭＳミラーに対する赤外レーザー光の照射を回帰期間にも実施する場合の回帰期間における赤外光パルスの説明に関し、水平駆動信号強度と赤外光パルスの出射との関係を示している図である。
【図9】横軸及び縦軸をそれぞれω／ωｏ及びφとしたときの両者の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、実施形態に限定されないことは言うまでもない。なお、複数の実施形態間で共通する構成要素については、全図を通して同一の符号を使用する。
【0015】
（ＭＥＭＳ走査装置）
図１Ａは、ＭＥＭＳ走査装置１０の全体模式図である。ＭＥＭＳ走査装置１０は、画像等を投影表示するためのプロジェクタ装置に適用されている。図１Ａにおいて、スクリーン２６は、ＭＥＭＳ走査装置１０の構成要素には含まれない。
図１Ａは、ＭＥＭＳ走査装置１０の全体模式図である。ＭＥＭＳ走査装置１０は、画像等を投影表示するためのプロジェクタ装置に適用されている。図１Ａにおいて、スクリーン２６は、ＭＥＭＳ走査装置１０の構成要素には含まれない。
【0016】
ＬＤ駆動回路１２は、光源制御装置としてＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６に駆動信号を供給する。ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６は、それぞれ可視光及び赤外光を光学装置１８に向けて出射する。可視光とは、実施形態では、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の３色の可視光である。以下、実施形態の説明において、可視レーザー光を適宜、「ＲＧＢ光」ともいう。また、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を実施形態においてそれぞれ適宜、簡略して「ＲＧＢレーザー」及び「赤外光レーザー」ともいう。
【0017】
光学装置１８は、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６のそれぞれから入射して来た可視光及び赤外光の向きを、ＭＥＭＳ光偏向器２０のＭＥＭＳミラー２３１の方へ変更する。赤外光レーザー光源１６からの赤外光の出射は、典型的には、連続出射でなく、赤外光パルスの不連続出射で実施される。ＲＧＢレーザー光源１４からの可視光の出射は、ＲＧＢレーザー光源１４の間欠点灯により生成したパルス形態でもよいし、ＲＧＢレーザー光源１４の連続点灯により生成したアナログの連続光であってもよい。
【0018】
ＭＥＭＳ光偏向器２０は、ＭＥＭＳミラー２３１を備えている。ＭＥＭＳミラー２３１には、光学装置１８からの可視光及び赤外光が入射光Ｌａとして入射する。ＭＥＭＳミラー２３１は、図３で後述するように、直交関係のＡｘ軸及びＡｙ軸の２つの回転軸の回りに往復回動し、入射光Ｌａを２軸走査の走査光Ｌｂに変換して、走査領域２４に出射する。
【0019】
図１Ａに図示されている走査領域２４は、走査光Ｌｂの走査範囲の平面図である。走査光Ｌｂは、水平方向と垂直方向の２軸方向に走査するので、走査領域２４は、平面図で表わされる上方視と、後述の図４のスクリーン２６上の水平視との両方から示すことができる。
【0020】
平面図における走査領域２４（図１Ａ）は、ＭＥＭＳ走査装置１０が搭載されているプロジェクタ装置の前方のスクリーンに対する走査光Ｌｂの走査領域となっている。なお、図１Ａでは、説明を単純化するために、ＭＥＭＳ光偏向器２０からの走査光Ｌｂが直接、走査領域２４を照射するようになっているが、プロジェクタ装置としてのＭＥＭＳ走査装置１０の実際の適用では、走査光ＬｂがＭＥＭＳ光偏向器２０から出射後、所定の光学系を通過してから、装置前方の照射領域へ向かう。
【0021】
走査光Ｌｂは、上方視の走査領域２４上に人２５等の物体が存在するときは、当該物体に照射され、存在しないときのみ、スクリーン２６に到達して、スクリーン２６上を水平方向及び垂直方向に走査線４９（図４）を走査する。
【0022】
図１Ａにおいて、Ｄａは、走査領域２４の上方視の中心線に沿って人２５とスクリーン２６との間の距離を示している。Ｄａについては、後述の図６Ｂのフローチャートにおいて、走査領域２４における人２５の立ち入り制限区域に関連して、説明する。
【0023】
走査領域２４は、図１Ａにおいて、幅方向の中央を占める中央領域２４ａと、幅方向に中央領域２４ａの両外側の縁部の外周領域２４ｂとに区分される。中央領域２４ａ及び外周領域２４ｂの詳細は、図４で説明する。走査光Ｌｂ、詳細には赤外光の走査光Ｌｂが外周領域２４ｂ内に存在する人２５等の物体に照射されると、反射光Ｌｃとなって、ＭＥＭＳ走査装置１０の方へ戻る。
【0024】
集光レンズ３０は、ＭＥＭＳ走査装置１０の方へ戻って来た反射光Ｌｃを受光器３２に集光する。距離計測回路３４は、受光器３２が検出した反射光Ｌｃの検出時刻と、その反射光Ｌｃが由来する赤外光が赤外光レーザー光源１６を出射した出射時刻、実際には、当該赤外光を生成した駆動信号をＬＤ駆動回路１２が赤外光レーザー光源１６に出力した時刻との差分Δｔに基づいてＭＥＭＳ走査装置１０から反射物体までの距離を測距する。なお、ＭＥＭＳ走査装置１０までの距離Ｌの算出式は、例えば、次の（１）式である。ただし、ｃは光速である。
（１）式：Ｌ＝（ｃ・Δｔ）／２
（１）式：Ｌ＝（ｃ・Δｔ）／２
【0025】
図１Ｂは、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６からＭＥＭＳ光偏向器２０までの光学系の詳細な構成図である。ＲＧＢレーザー光源１４は、それぞれＲ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）のレーザー光を出射する赤色レーザー光源１４ａ、緑色レーザー光源１４ｂ及び青色レーザー光源１４ｃを備えている。赤色レーザー光源１４ａ、緑色レーザー光源１４ｂ及び青色レーザー光源１４ｃ並びに赤外光レーザー光源１６から出射されたレーザー光は、集光レンズ１５を経て、光学装置１８内のそれぞれのハーフミラーやハーフプリズム等により向きを変更して、入射光ＬａとなってＭＥＭＳ光偏向器２０のＭＥＭＳミラー２３１に入射する。
【0026】
（ＭＥＭＳ光偏向器）
図２は、ＭＥＭＳ光偏向器２０の斜視図である。ＭＥＭＳ光偏向器２０は、中心に円形のＭＥＭＳミラー２３１を備え、正面視が矩形になっている。１対のトーションバー２３２は、ＭＥＭＳ光偏向器２０の短辺に平行にＭＥＭＳミラー２３１の両側から延び出している。Ａｘ軸及びＡｙ軸は、ＭＥＭＳミラー２３１の表面上に定義され、ＭＥＭＳミラー２３１の中心を原点Ｏとする直交座標系の座標軸である。Ａｙ軸は、トーションバー２３２に沿って延在している。Ａｘ軸及びＡｙ軸は、それぞれＭＥＭＳミラー２３１が共振周波数（例：約３６ｋＨｚ）及び非共振周波数（例：６０Ｈｚ）で往復回動するときの回転軸に一致する。Ａｘ軸及びＡｙ軸は、ＭＥＭＳミラー２３１が真正面を向いた時は、ＭＥＭＳ光偏向器２０の長辺及び短辺に平行になる。
図２は、ＭＥＭＳ光偏向器２０の斜視図である。ＭＥＭＳ光偏向器２０は、中心に円形のＭＥＭＳミラー２３１を備え、正面視が矩形になっている。１対のトーションバー２３２は、ＭＥＭＳ光偏向器２０の短辺に平行にＭＥＭＳミラー２３１の両側から延び出している。Ａｘ軸及びＡｙ軸は、ＭＥＭＳミラー２３１の表面上に定義され、ＭＥＭＳミラー２３１の中心を原点Ｏとする直交座標系の座標軸である。Ａｙ軸は、トーションバー２３２に沿って延在している。Ａｘ軸及びＡｙ軸は、それぞれＭＥＭＳミラー２３１が共振周波数（例：約３６ｋＨｚ）及び非共振周波数（例：６０Ｈｚ）で往復回動するときの回転軸に一致する。Ａｘ軸及びＡｙ軸は、ＭＥＭＳミラー２３１が真正面を向いた時は、ＭＥＭＳ光偏向器２０の長辺及び短辺に平行になる。
【0027】
１対の内側圧電アクチュエータ２３３は、ＭＥＭＳミラー２３１を外側から包囲する楕円形の環状体を形成するように、Ａｘ軸方向の両側からトーションバー２３２に結合している。可動枠部２３４は、１対の内側圧電アクチュエータ２３３を外側から包囲するとともに、内周側においてＡｘ軸に沿って延在する結合部を介して各内側圧電アクチュエータ２３３に結合している。
【0028】
１対の外側圧電アクチュエータ２３５は、可動枠部２３４と固定枠部２３６との間に介在して、可動枠部２３４を固定枠部２３６の長辺に平行な回転軸の回りに回動自在に支持している。各外側圧電アクチュエータ２３５は、ミアンダパターンの配列で直列結合されている複数のカンチレバーから構成され、可動枠部２３４を固定枠部２３６の長辺に平行な回転軸の回りに往復回動させることによりＭＥＭＳミラー２３１をＡｘ軸の回りに非共振周波数で往復回動させる。
【0029】
ＭＥＭＳ光偏向器２０は、後述の制御装置１００（図３）から内側圧電アクチュエータ２３３及び外側圧電アクチュエータ２３５の駆動電圧を受ける。これにより、内側圧電アクチュエータ２３３及び外側圧電アクチュエータ２３５は、それぞれ共振周波数及び共振周波数より低い非共振周波数で、ＭＥＭＳミラー２３１をそれぞれＡｙ軸及びＡｘ軸の回りに往復回動させる。
【0030】
【0031】
制御装置１００は、システム制御部１０２、距離計測部１０４、レーザーパワー計測部１０６、光源駆動部１０８、共振駆動信号生成部１１０、非共振駆動信号生成部１１２及び共振センサ信号処理部１１４を備えている。システム制御部１０２は、制御装置１００内の複数の要素を統括し、所定の要素から入力したデータを処理して送信データを生成し、生成したデータを対応する要素に出力する。
【0032】
距離計測部１０４は、受光素子１５２からの信号に基づいて走査領域２４内に存在する人２５等の測距対象の測距を行う。レーザーパワー計測部１０６は、レーザー受光部１５０が計測したレーザーパワー信号を受信して、レーザーパワー（ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の出力）を計測する。光源駆動部１０８は、半導体光源１２０，１２２に駆動信号としての赤外パルス信号及び画像データ信号をそれぞれ出力する。
【0033】
共振駆動信号生成部１１０及び非共振駆動信号生成部１１２は、ＭＥＭＳスキャニングミラーデバイス１２６の内側圧電アクチュエータ２３３及び外側圧電アクチュエータ２３５（図２）にそれぞれ共振駆動信号及び非共振駆動信号を供給する。共振センサ信号処理部１１４は、ＭＥＭＳスキャニングミラーデバイス１２６から、ＭＥＭＳミラー２３１の振動数の検出信号としての共振センサ信号を受信する。
【0034】
半導体光源１２０，１２２は、それぞれ赤外光及び可視光（ＲＧＢ）を出射する。出射された赤外光及び可視光は、ハーフミラー１４０，１４２により向きをＭＥＭＳスキャニングミラーデバイス１２６のＭＥＭＳミラーの方に変更する。ＭＥＭＳスキャニングミラーデバイス１２６から赤外光及び可視光の走査光は、スクリーン１２８に投影される。ジャイロセンサ１２４は、ＭＥＭＳ走査装置１０が搭載されているプロジェクタ装置等の相対位置の変化を検出し、システム制御部１０２に出力する。システム制御部１０２は、入力した加速度信号などに基づくプロジェクタ装置の移動をトリガーとしてＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の挙動を制御する。
【0035】
（走査線）
図４は、スクリーン２６における走査領域２４及び走査線４９の説明図である。図１の走査領域２４が上方視であるのに対し、図４の走査領域２４は、ＭＥＭＳ走査装置１０から正対して見た正面視であり、水平視でもある。走査領域２４は、中央領域２４ａと、中央領域２４ａを外側から包囲する外周領域２４ｂとに区分される。走査領域２４は、横方向には左から順番に横範囲４６ａ，４６ｂ，４６ｃに分割され、縦方向には上から順番に縦範囲４８ａ，４８ｂ，４８ｃに分割されている。
図４は、スクリーン２６における走査領域２４及び走査線４９の説明図である。図１の走査領域２４が上方視であるのに対し、図４の走査領域２４は、ＭＥＭＳ走査装置１０から正対して見た正面視であり、水平視でもある。走査領域２４は、中央領域２４ａと、中央領域２４ａを外側から包囲する外周領域２４ｂとに区分される。走査領域２４は、横方向には左から順番に横範囲４６ａ，４６ｂ，４６ｃに分割され、縦方向には上から順番に縦範囲４８ａ，４８ｂ，４８ｃに分割されている。
【0036】
中央領域２４ａは、横範囲４６ｂと縦範囲４８ｂとが相互に重なる領域として定義される。外周領域２４ｂは、横範囲４６ａ及び横範囲４６ｃの全領域と、縦範囲４８ａ及び縦範囲４８ｃの全領域とから成る。
【0037】
走査線４９（破線）は、走査領域２４の上辺の中心から出発して、走査領域２４の左辺と右辺とを往復しながら下降し、走査領域２４の下辺の中心に至っている。走査線４９は、可視光走査線４９ａと赤外光走査線４９ｂとから構成されている。中央領域２４ａの走査線４９は、可視光走査線４９ａのみから成り、外周領域２４ｂの走査線４９は、赤外光走査線４９ｂのみから成るように、ＬＤ駆動回路１２（図１）は、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６への駆動電流を制御する。なお、可視光走査線４９ａと赤外光走査線４９ｂとの間は、隙間が空いていてもよい。言い換えれば、中央領域２４ａと外周領域ｂとの間にＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６のいずれも照射されない領域があっても良い。
【0038】
スクリーン２６における映像の生成は、可視光走査線４９ａによって行われるので、走査線４９が中央領域２４ａを走査している期間は、「投影期間」と呼ぶことにする。また、可視光走査線４９ａの走査が行われない外周領域２４ｂを走査線４９が走査している期間は、「非投影期間」と呼ぶことにする。
【0039】
なお、前述したように、典型的には、ＲＧＢレーザー光源１４からの可視光の出射は、ＲＧＢレーザー光源１４の連続点灯による連続出射である。これに対し、赤外光レーザー光源１６からの赤外光の出射は、パルス形態で行われる。したがって、中央領域２４ａ内の走査線４９としての可視光走査線４９ａは、連続した走査線となる。これに対し、外周領域２４ｂ内の走査線４９としての赤外光走査線４９ｂは、連続線とならず、不連続線となる。図４におけるｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５については、次の図５において説明する。
【0040】
図５は、共振走査サイクルにおける水平駆動信号強度Ｖｈ等についての説明図である。共振走査サイクルとは、ＭＥＭＳ光偏向器２０のＭＥＭＳミラー２３１がＡｙ軸の回りを共振周波数で往復回動するときに走査線４９が水平方向に往復するサイクルを意味する。共振走査サイクルの開始時刻は、１サイクル中の任意の時刻（位相）を選択することができるが、図５及び前述の図４では、説明の便宜上、共振走査サイクルは、走査線４９がスクリーン２６において横範囲４６ａから横範囲４６ｂへ進入した時刻ｔ１から次に再び横範囲４６ａから横範囲４６ｂへ進入した時刻ｔ５までを１サイクルとする。なお、前述の図４におけるｔ１～ｔ５は、図５の時刻ｔ１～ｔ５における走査点の位置を示している。
【0041】
時刻ｔ１－時刻ｔ２は、往路のＲＧＢレーザー照射期間として、ＭＥＭＳ走査装置１０は、中央領域２４ａにおいて左から右へ走査する可視光走査線４９ａを生成する。この期間において、赤色レーザー光源１４ａ、緑色レーザー光源１４ｂ及び青色レーザー光源１４ｃから出射されるレーザー光の合計パワーＰａの平均値Ｐａ１は、次の（２）式により表わされる。
【0042】
（２）式：Ｐａ１＝｛∫ｔ１
ｔ２（Ｐｒ＋Ｐｇ＋Ｐｂ）ｄｔ｝／Ｔａ
ただし、Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂは、可視光の出射期間の各時点における赤色レーザー光源１４ａ、緑色レーザー光源１４ｂ及び青色レーザー光源１４ｃがそれぞれ出射する赤色レーザー光、緑色レーザー光及び青色レーザー光のパワーである。したがって、時刻ｔ１－時刻ｔ２におけるそれらのパワー量（パワー×時間）Ｗａは、次の（３）式で表わされる。なお、本明細書では、パワー及びパワー量をそれぞれ「出力｜及び「出力量」ということもある。また、パワー量はエネルギーでもある。
（３）式：パワー量Ｗａ＝Ｐａ１×Ｔａ
ただし、Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂは、可視光の出射期間の各時点における赤色レーザー光源１４ａ、緑色レーザー光源１４ｂ及び青色レーザー光源１４ｃがそれぞれ出射する赤色レーザー光、緑色レーザー光及び青色レーザー光のパワーである。したがって、時刻ｔ１－時刻ｔ２におけるそれらのパワー量（パワー×時間）Ｗａは、次の（３）式で表わされる。なお、本明細書では、パワー及びパワー量をそれぞれ「出力｜及び「出力量」ということもある。また、パワー量はエネルギーでもある。
（３）式：パワー量Ｗａ＝Ｐａ１×Ｔａ
【0043】
時刻ｔ２－時刻ｔ３は、１回目のブランク期間（走査線４９が横範囲４６ｃと縦範囲４８ｂとの重なる領域を走査している期間）である。赤外光は、この１回目のブランク期間の赤外光走査線４９ｂ上の所定箇所（例：ブランク期間の中心時刻に赤外光走査線４９ｂが位置する箇所）で赤外光パルスＱｐとして赤外光レーザー光源１６から出射される。このブランク期間において、赤外光パルスＱｐのパワー量Ｗｂは、次の式（４）で表わされる。
（４）式：パワー量Ｗｂ＝Ｐｂ１×Ｔｂ
ただし、Ｐｂ１は、時刻ｔ２－時刻ｔ３における赤外光レーザー光源１６から出射されるレーザー光の出射パワーＰｂの値である。
（４）式：パワー量Ｗｂ＝Ｐｂ１×Ｔｂ
ただし、Ｐｂ１は、時刻ｔ２－時刻ｔ３における赤外光レーザー光源１６から出射されるレーザー光の出射パワーＰｂの値である。
【0044】
このＭＥＭＳ走査装置１０では、１つの赤外光パルスＱｐのパルス幅としてのＴｂは固定されている。また、赤外光パルスＱｐの出射パワーＰｂは赤外レーザー光の出射中、一定値を維持する。したがって、ＬＤ駆動回路１２は、（４）式のＷｂがＷｂ＝Ｗａとなるように、出射パワーＰｂ１を算出して、赤外光レーザー光源１６の駆動信号を制御する。
【0045】
この結果、ＭＥＭＳミラー２３１にＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６からそれぞれ時刻ｔ１－時刻ｔ２及び時刻ｔ２－時刻ｔ３においてそれぞれ出射する可視光及び赤外光のパワー量は等しくなる。換言すると、ＭＥＭＳミラー２３１が入射光Ｌａから吸熱する吸熱量は、時刻ｔ１－時刻ｔ２の期間と、時刻ｔ２－時刻ｔ３の期間とで相互に等しくなる。このことは、後述するように、ＭＥＭＳミラー２３１の温度変化を抑制し、Ａｙ軸の回りのＭＥＭＳミラー２３１の共振周波数の変化を低減し、スクリーン２６において可視レーザー光により生成される映像の品質を向上させる。
【0046】
時刻ｔ３－時刻ｔ４及び時刻ｔ４－時刻ｔ５は、それぞれ時刻ｔ１－時刻ｔ３の共振走査サイクルと同一の共振走査サイクルにおける復路のＲＧＢレーザー照射期間、及び２回目のブランク期間である。換言すると、時刻ｔ１－時刻ｔ３と時刻ｔ３－時刻ｔ５とは、それぞれ同一の共振走査サイクルの前半及び後半の半サイクルである。
【0047】
ＬＤ駆動回路１２は、後半の半サイクルでは、前半の半サイクルと同様に、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を制御する。具体的には、ＬＤ駆動回路１２は、前述の（２）式～（４）式のＰａ１、Ｐｂ１をＰａ２，Ｐｂ２に置き換えて、後半の半サイクルおける可視レーザー光の合計出射パワーの平均値Ｐａ２及び赤外光パルスＱｐの出射パワーＰｂの値Ｐｂ２を算出する。そして、ＬＤ駆動回路１２は、出射パワーＰｂがＰｂ２と等しくなるように、時刻ｔ４－時刻ｔ５の期間の赤外光レーザー光源１６の駆動信号を制御する。
【0048】
この結果、後半の半サイクルにおいても、ＭＥＭＳミラー２３１にＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６からそれぞれ時刻ｔ３－時刻ｔ４及び時刻ｔ４－時刻ｔ５においてそれぞれ出射する可視光及び赤外光のパワー量は等しくなる。換言すると、ＭＥＭＳミラー２３１は、中央領域２４ａに対する可視光走査線４９ａによる走査が含まれる共振走査サイクルでは、ＭＥＭＳミラー２３１が入射レーザー光から受けるパワーの変動が抑制される。
【0049】
（走査線制御方法）
図６Ａは、共振走査サイクルの中央領域２４ａ及び外周領域２４ｂの走査期間のＭＥＭＳ走査装置１０における光源制御のフローチャートである。なお、第１共振走査サイクルの光源制御とは、図４のスクリーン２６において、走査線４９が縦方向に縦範囲４８ｂを走査している期間の光源制御に相当する。図４のスクリーン２６において、走査線４９が縦方向に縦範囲４８ａ，４８ｃを走査している期間の光源制御は、図７Ａ－図８Ｂで別途説明する。ＭＥＭＳ走査装置１０におけるＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の制御は、具体的には制御装置１００のシステム制御部１０２が所定のソフトウェアを使って実施する。
図６Ａは、共振走査サイクルの中央領域２４ａ及び外周領域２４ｂの走査期間のＭＥＭＳ走査装置１０における光源制御のフローチャートである。なお、第１共振走査サイクルの光源制御とは、図４のスクリーン２６において、走査線４９が縦方向に縦範囲４８ｂを走査している期間の光源制御に相当する。図４のスクリーン２６において、走査線４９が縦方向に縦範囲４８ａ，４８ｃを走査している期間の光源制御は、図７Ａ－図８Ｂで別途説明する。ＭＥＭＳ走査装置１０におけるＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の制御は、具体的には制御装置１００のシステム制御部１０２が所定のソフトウェアを使って実施する。
【0050】
ＳＴＥＰ１０１では、システム制御部１０２は、投影期間（走査線４９が中央領域２４ａを走査している期間）が開始されたか否かを判定し、判定結果が肯定的であれば、ＳＴＥＰ１０２の処理に進み、判定結果が否定的であれば、判定結果が肯定的となるまで、ＳＴＥＰ１０１を繰り返す。投影期間の開始時刻はブランク期間（走査線４９が中央領域２４ａに対して横方向へ一側又は他側の外周領域２４ｂを走査している期間）の終了時刻でもある。
【0051】
ＳＴＥＰ１０２では、システム制御部１０２は、現時点のＲＧＢレーザー光源１４の合計出射パワーを検出して記録する。
【0052】
ＳＴＥＰ１０３では、システム制御部１０２は、投影期間が終了したか否かを判定し、判定結果が肯定的であれば、ＳＴＥＰ１０４の処理に進み、否定的であれば、ＳＴＥＰ１０２に戻る。
【0053】
ＳＴＥＰ１０４では、システム制御部１０２は、投影期間中のＲＧＢレーザー光源１４の合計のパワー量Ｗａを算出する。システム制御部１０２は、合計のパワー量Ｗａを算出するために、例えば前述の（３）式に基づいて計算する。
【0054】
ＳＴＥＰ１０５では、システム制御部１０２は、パワー量Ｗａの赤外光パルスＱｐを赤外光レーザー光源１６から出射する。システム制御部１０２は、その後、ＳＴＥＰ１０１の処理へ戻る。
【0055】
これにより、第１共振走査サイクルの各半サイクルにおいて、ＭＥＭＳミラー２３１に入射する可視レーザー光の入射パワー量Ｐｗは、可視光走査線４９ａによる投影期間と赤外光走査線４９ｂによるブランク期間とで相互に等しくなる。すなわち、ＭＥＭＳミラー２３１の温度変化が抑制される。この結果、ＭＥＭＳミラー２３１の温度変化によるＭＥＭＳミラー２３１の共振周波数の変動が抑制されるため、可視レーザー光が中央領域２４ａに生成する画像品質が向上する。
【0056】
（異常状態判定方法）
図６Ｂは、ＭＥＭＳ走査装置１０が走査領域２４への侵入物を探知する探知方法のフローチャートである。図６ＢのＳＴＥＰ１１１において、システム制御部１０２は、現在が非投影期間か否かを判定し、判定結果が肯定的であれば、ＳＴＥＰ１１２の処理に進み、否定的であれば、全処理を終了する。なお、非投影期間とは、図５のブランク期間を意味する。
図６Ｂは、ＭＥＭＳ走査装置１０が走査領域２４への侵入物を探知する探知方法のフローチャートである。図６ＢのＳＴＥＰ１１１において、システム制御部１０２は、現在が非投影期間か否かを判定し、判定結果が肯定的であれば、ＳＴＥＰ１１２の処理に進み、否定的であれば、全処理を終了する。なお、非投影期間とは、図５のブランク期間を意味する。
【0057】
ＳＴＥＰ１１２では、システム制御部１０２は、赤外光パルスＱｐの出射の有無を判定し、判定結果が有りであれば、ＳＴＥＰ１１３の処理に進み、無しであれば、全処理を終了する。
【0058】
ＳＴＥＰ１１３では、システム制御部１０２は、反射光Ｌｃの受光の有無を判定し、判定結果が有りであれば、処理をＳＴＥＰ１１４へ進め、無しであれば、全処理を終了する。詳細には、システム制御部１０２は、ＳＴＥＰ１１３で赤外光パルスＱｐの出射有りと判定した時刻から所定時間（現実にはほぼ瞬時）を待って、該時間内に反射光Ｌｃを受光器３２が受光したときのみ、反射光Ｌｃ有りと判定し、所定時間待っても、受光器３２が反射光Ｌｃを受光しないときは、反射光Ｌｃ無しと判定する。
【0059】
ＳＴＥＰ１１４では、システム制御部１０２は、反射光Ｌｃの反射元の対象物の測距を行う。具体的な計算は、前述の（１）式が用いられる。
【0060】
ＳＴＥＰ１１５では、システム制御部１０２は、ＳＴＥＰ１１４で測距した対象物までの距離Ｌが基準値未満であるか否かを判定し、判定結果が肯定的であれば、ＳＴＥＰ１１６に処理を進め、否定的であれば、全処理を終了する。
【0061】
基準値は、人２５が浴びるレーザー光の強度の許容レベルに対応する距離として設定されている。したがって、ＭＥＭＳ走査装置１０から人２５までの距離が基準値以上であれば、人２５が浴びるレーザー光の強度は、許容レベル以下であることを意味する。また、ＭＥＭＳ走査装置１０から人２５までの距離が基準値未満であれば、人２５が浴びるレーザー光の強度は、許容レベルを超えていることを意味する。
【0062】
ＭＥＭＳ走査装置１０から走査領域２４に出射したレーザー光のパワーは、レーザー光が遠くに行くにつれて、弱まっていく。前述の図１Ａでは、走査領域２４においてスクリーン２６からＭＥＭＳ光偏向器２０の手前の方に距離Ｄａの範囲内が安全領域と定められ、距離Ｄａ以上、離れた範囲は危険領域と設定されている。すなわち、スクリーン２６からＭＥＭＳ光偏向器２０の手前の方に距離Ｄａの箇所が距離Ｌの基準値と定められている。
【0063】
ＭＥＭＳ走査装置１０では、赤外レーザー光による対象物までの測距は、外周領域２４ｂの対象物に対してのみ実施され、中央領域２４ａの対象物に対しては実施されない。しかしながら、ＭＥＭＳ走査装置１０の作動開始は、走査領域２４内に人２５が立ち入っていないことを運転者等のＭＥＭＳ走査装置１０のユーザが目視で確認してから実施される。したがって、もし走査領域２４内に人が立ち入っているとしたら、ＭＥＭＳ走査装置１０の作動開始後のことであり、また、走査領域２４内への人の侵入は、中央領域２４ａより先に外周領域２４ｂに立ち入る必要がある。この結果、中央領域２４ａ内の人２５の存否を判定しなくても、外周領域２４ｂのみへの人２５の侵入を監視するだけで、走査領域２４全体の人２５の存否を判断することができる。
【0064】
ＳＴＥＰ１１６では、システム制御部１０２は、異常事態の対応処理を実行する。対応処理には、例えば、ＭＥＭＳ走査装置１０の作動停止、すなわち、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６からのレーザー光の出射停止が含まれる。さらに、基準値を第１基準値Ｌｒ１と、第２基準値Ｌｒ２（ただし、Ｌｒ２＜Ｌｒ１）との２つ設定し、Ｌ＜Ｌｒ２のときは、ＭＥＭＳ走査装置１０の作動を直ちに停止し、Ｌｒ２≦Ｌ＜Ｌｒ１であるときは、所定時間、人２５又は運転手に対して警告音を鳴らし、人２５が自発的に走査領域２４から立ち去るか、運転手がＭＥＭＳ走査装置１０を手操作で停止させるかしなかったときのみ、ＭＥＭＳ走査装置１０の作動を自動停止させることもできる。
【0065】
（第２共振サイクルにおける赤外光パルスの出射）
図７Ａ及び図７Ｂは、映像生成期間の第２共振走査サイクルにおける赤外光パルスの出射についての説明に関し、図７Ａは、垂直駆動信号強度Ｖｖと各レーザー光との関係を示し、図７Ｂは、水平駆動信号強度Ｖｈと各レーザー光との関係を示している。
図７Ａ及び図７Ｂは、映像生成期間の第２共振走査サイクルにおける赤外光パルスの出射についての説明に関し、図７Ａは、垂直駆動信号強度Ｖｖと各レーザー光との関係を示し、図７Ｂは、水平駆動信号強度Ｖｈと各レーザー光との関係を示している。
【0066】
図７Ａにおいて、縦縞の領域は、第１共振走査サイクルを示し、途中でＲＧＢレーザ－（ＲＧＢレーザー光源１４）の照射と赤外光レーザー（赤外光レーザー光源１６）の照射とを切り替える共振走査サイクルを示している。これに対し、横縞の領域は、途中でＲＧＢレーザ－の照射と赤外光レーザーの照射とを切り替えることなく、赤外光レーザーの照射のみを行う第２共振走査サイクルを示している。
【0067】
前述したように、ＭＥＭＳ光偏向器２０のＭＥＭＳミラー２３１は、Ａｘ軸の回りを非共振周波数で往復動する。この往復動により、走査線４９は、スクリーン２６において縦方向（垂直方向）に往復する。走査線４９がスクリーン２６の縦方向に１往復するサイクルを非共振走査サイクルとする。非共振走査サイクルは、走査線４９がスクリーン２６において上辺から下辺へ下降する下降期間と、下辺から上辺へ上昇する上昇期間とに分割される。
【0068】
このＭＥＭＳ走査装置１０では、可視光走査線４９ａは、走査線４９の下降期間のみ生成されるので、下降期間を映像生成期間と呼び、走査線４９上昇期間は、走査線４９を次の映像生成期間の映像生成のために走査線４９を戻すだけで映像は生成しない期間であるので、回帰期間と呼ぶ。
【0069】
【0070】
時刻ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６，ｔ１７，ｔ１８は、それら時刻に対応するＴｖａ又はＴｖｂの開始時刻又は終了時刻を示す。図に示すように、回帰期間Ｔｆｂの長さ＜映像生成期間Ｔｆａの長さに設定されている。これは、制御装置１００からＭＥＭＳ光偏向器２０の外側圧電アクチュエータ２３５に供給する駆動電圧を二等辺三角形型の三角波ではなく、のこぎり波の波形にすることで実現される。
【0071】
図７Ａにおいて、赤外レーザー光照射としての赤外光パルスＱｒ照射は、回帰期間Ｔｆｂにおいて停止されている。これにより、ＭＥＭＳミラー２３１は、回帰期間Ｔｆｂに可視レーザー光及び赤外レーザー光に関係なくレーザー光の照射が全面的に停止することになる。しかしながら、回帰期間Ｔｆｂにおける垂直駆動信号強度Ｖｖの変化速度を早めれば、この停止期間を十分に短くすることができ、ＭＥＭＳミラー２３１の温度低下に因るＭＥＭＳミラー２３１の共振周波数の変化を抑制することができる。
【0072】
図７Ｂにおいて、時刻ｔｎ１，ｔｎ２は、映像生成期間Ｔｆａにおいての可視光走査線４９ａと赤外光走査線４９ｂとの両方を含む第１共振走査サイクルのうちの最後の共振走査サイクルにおける復路側の可視レーザー光照射期間の開始時刻及び終了時刻をそれぞれ示している。なお、映像生成期間Ｔｆａにおいての可視光走査線４９ａと赤外光走査線４９ｂとの両方を含む共振走査サイクルを第１共振走査サイクルと呼び、映像生成期間Ｔｆａにおいて可視光走査線４９ａを含まない共振走査サイクルを第２共振走査サイクルと呼ぶ。Ｔｕは、第１共振走査サイクルの周期である。
【0073】
各第２共振サイクルでは、図７Ｂに示すように、Ｔｕ／４の周期で赤外光パルスＱｒが赤外光レーザーから出射される。赤外光パルスＱｒの出射パワー量（出力）は、最初の第２共振サイクルの前で最後の第１共振サイクルの２つあるうちの後の方のブランク期間の赤外光パルスＱｒの出射パワー量に等しくされている。こうして、第２共振サイクルが連続する期間中、ＭＥＭＳミラー２３１は、当該最後の第１共振サイクルの終わりの半サイクルにおける入射光Ｌａから単位時間当たりに吸熱した吸熱量を維持し、温度を一定に維持する。これは、ＭＥＭＳミラー２３１の共振周波数が維持されることを意味する。
【0074】
（回帰期間の赤外光パルスＱｐの出射）
図８Ａ及び図８Ｂは、ＭＥＭＳ走査装置１０がＭＥＭＳ光偏向器２０のＭＥＭＳミラー２３１に対する赤外レーザー光の照射を回帰期間にも実施する場合の回帰期間における赤外光パルスＱｐの説明に関し、図８Ａは、垂直駆動信号強度Ｖｖと各レーザー光との関係を示し、図８Ｂは、水平駆動信号強度Ｖｈと赤外光パルスＱｐの出射との関係を示している。
図８Ａ及び図８Ｂは、ＭＥＭＳ走査装置１０がＭＥＭＳ光偏向器２０のＭＥＭＳミラー２３１に対する赤外レーザー光の照射を回帰期間にも実施する場合の回帰期間における赤外光パルスＱｐの説明に関し、図８Ａは、垂直駆動信号強度Ｖｖと各レーザー光との関係を示し、図８Ｂは、水平駆動信号強度Ｖｈと赤外光パルスＱｐの出射との関係を示している。
【0075】
【0076】
図８Ａでは、赤外レーザー光照射としての赤外光パルスＱｒの照射が、所定の出射パワー量と所定の周期Ｔｕ／４とで回帰期間Ｔｆｂにおいても継続的に実施されている。これにより、ＭＥＭＳミラー２３１は、回帰期間Ｔｆｂにおける赤外光パルスＱｒの継続的な入射により温度低下を抑制されつつ、すなわち共振周波数を当該回帰期間Ｔｆｂの１つ前の映像生成期間Ｔｆａの値に維持しつつ、１つ後の映像生成期間はＴｆａに移る。なお、当該１つ後の映像生成期間の第１共振サイクルの前に連続する第２共振サイクルにおいても、当該回帰期間Ｔｆｂにおける所定の出射パワー量と所定の周期Ｔｕ／４とによる赤外光パルスＱｒの出射が継続される。
【0077】
補足すると、回帰期間Ｔｆｂにおける全部の共振サイクルでは、映像の生成はないので、可視レーザー光の出射はまったくない。一方、赤外光パルスＱｒの出射は、所定の出射パワー量と所定の周期Ｔｕ／４で継続的に実施される。所定の出射パワー量とは、回帰期間Ｔｆｂの１つ前の映像生成期間Ｔｆａの最後の第２共振サイクルにおいて赤外光レーザー光源１６が出射した赤外光パルスＱｒの出射パワー量に等しい出射パワー量である。また、最後の第２共振サイクルにおける赤外光パルスＱｒの出射パワー量は、図７Ｂで示した最初の第２共振サイクルの赤外光パルスＱｒから継続している出射パワー量である。
【0078】
こうして、回帰期間Ｔｆｂにおいても、ＭＥＭＳミラー２３１が入射光Ｌａから吸熱する単位時間当たりの吸熱量は一定に維持される。この結果、ＭＥＭＳミラー２３１は、温度を維持し、これにより、共振周波数も回帰期間Ｔｆｂにおいても当該回帰期間Ｔｆｂの１つ前の映像生成期間の共振周波数に維持される。
【0079】
（ＭＥＭＳミラーの温度と共振周波数との関係）
ＭＥＭＳミラーの共振周波数の変動が共振周波数の共振軸（ＭＥＭＳ光偏向器２０では、Ａｙ軸）の回りの位相の遅れに与える影響は、次の（Ｉ１）式の位相遅れφにより表わされる。
ＭＥＭＳミラーの共振周波数の変動が共振周波数の共振軸（ＭＥＭＳ光偏向器２０では、Ａｙ軸）の回りの位相の遅れに与える影響は、次の（Ｉ１）式の位相遅れφにより表わされる。
【数1】
【0080】
図９は、横軸及び縦軸をそれぞれω／ωｏ及びφとしたときの両者の関係を示すグラフである。図９から、共振周波数（＝ωｏ）と駆動周波数（＝ω）とが一致しているときは、φ＝９０°で安定するが、差が生じると、φが大きく変化する。ＭＥＭＳ走査装置１０は、φ＝９０°に固定されているとして、ＲＧＢレーザー光源１４から可視レーザー光を出射するので、φが９０°からずれることは、ＭＥＭＳ走査装置１０が生成する映像の品質を低下させてしまう。そして、ＭＥＭＳミラー２３１は、φ＝９０°になる設定温度で共振周波数が設定されているので、ＭＥＭＳミラー２３１の温度は、設定温度に維持されることが望まれる。
【0081】
第１共振走査サイクルにおけるＭＥＭＳミラー２３１への可視レーザー光の入射期間と赤外レーザー光入射期間（ブランク期間）との入射エネルギー量（入射パワー量）が均衡させること、すなわちＭＥＭＳミラー２３１がレーザー光から吸熱する熱量を両期間で均衡させる条件について説明する。
【0082】
まず、レーザー光の入射レーザー光の照射エネルギーの可視光走査線４９ａの走査期間と赤外光走査線４９ｂの走査期間（ブランク期間）とでＲＧＢレーザーの消灯により共振周波数が変動することを実験で確認できた。次に、（ａ）全面白色（ＲＧＢレーザー光源１４の最大出力）の映像投影（白色投影）を行う場合と、（ｂ）全面黒色（ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の全消灯に因る出力ゼロの状態を意味する。）の映像投影（黒色投影）を行う場合とを比較実験を行った。
【0083】
比較実験において、共振周波数は、白色投影では３６，０５５Ｈｚ、黒色投影では３６，０５９Ｈｚとなり、両者で４Ｈｚの差が生じることが確認できた。
【0084】
レーザー出力については、白色投影は６６．１ｍＷ、黒色投影は０Ｗとしている。ブランク期間を３%に設定した場合の消灯期間は、次式で計算される。
（１ ／ ３６０５５）× ０．０３＝ ０．８３μｓ
（１ ／ ３６０５５）× ０．０３＝ ０．８３μｓ
【0085】
ブランク期間のＲＧＢレーザー消灯で生じるエネルギーの消失を補うためには、パワー６６．１ｍＷ 、パルス幅０．８３μｓで赤外レーザーのパルス発光を行った。
【0086】
ブランク期間を設定した場合の共振周波数は、ＲＧＢレーザー点灯と消灯とを繰り返しているため、全面白色と全面黒色で生じる差の範囲内で細かく変動した。また、共振周波数の差とブランク期間の長さとは、線形関係にならない。点灯・消灯の直後から周波数は大きく動き、その後は比較的ゆっくりとした変化となる。なお、変化は、構造や周囲環境で大きく左右される。
【0087】
光の波長とＭＥＭＳミラーの反射率との関係については、一般的にＭＥＭＳミラーによって反射される光はその波長によって反射率が異なる。ＭＥＭＳミラーの反射率が低いほど熱に変換される光の量が多くなることを考慮して、ＲＧＢ光と赤外光で同等のエネルギーを加えるための調整を行う必要がある。
【0088】
以下の値は実験用機材を用いた場合の一例であり、使用機材・環境により数値は大きく異なる。レーザー光の波長とＭＥＭＳミラーの反射率との関係は次のとおりである。
赤外光（波長／９０５ｎｍ）：反射率＝８４．３％
赤色光（波長／６４０ｎｍ）：反射率＝９３．７ ％
緑色光（波長／５２０ｎｍ）：反射率＝９５．１ ％
青色光（波長／４５０ｎｍ）：反射率＝９４．１ ％
赤外光（波長／９０５ｎｍ）：反射率＝８４．３％
赤色光（波長／６４０ｎｍ）：反射率＝９３．７ ％
緑色光（波長／５２０ｎｍ）：反射率＝９５．１ ％
青色光（波長／４５０ｎｍ）：反射率＝９４．１ ％
【0089】
この場合、ＲＧＢ光の平均反射率を９４．３％とし、反射されずに熱に変換される光の量を同等にすることを考え、前項での白色投影時の出力６６．１ｍＷに当てはめると、結果は次のようになる。
（１００－８４．３）／（１００－９４．３）＝１５．７／５．７ ＝ ２．７５４
（１００－８４．３）／（１００－９４．３）＝１５．７／５．７ ＝ ２．７５４
【0090】
赤外光で熱に変換されるエネルギー（パワー量）：（６６．１／２．７５４）＊ ０．１５７= ２４．０＊ ０．１５７ ＝ ３．７６８ｍＷ
【0091】
ＲＧＢ光で熱に変換されるエネルギー： ６６．１ ＊ ０．０５７ = ３．７６８ｍＷ
赤外光を２４．０ｍＷで発光するとＲＧＢ光と同等の熱になる。
赤外光を２４．０ｍＷで発光するとＲＧＢ光と同等の熱になる。
【0092】
（変形例）
ＭＥＭＳ走査装置１０の走査線４９では、水平方向走査において走査線４９は、中央領域２４ａと外周領域２４ｂとの境において可視光走査線４９ａと赤外光走査線４９ｂとに一瞬で切り替わるように説明しているが、本発明のＭＥＭＳ走査装置では、徐々に切り替わるようにしたり、中央領域２４ａと外周領域ｂとの間にＲＧＢレーザー光源１４のＲＧＢ光及び赤外光レーザー光源１６の赤外光のいずれも照射されないように、すなわち非発光領域を設けられるように、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を駆動信号を制御してもよい。
ＭＥＭＳ走査装置１０の走査線４９では、水平方向走査において走査線４９は、中央領域２４ａと外周領域２４ｂとの境において可視光走査線４９ａと赤外光走査線４９ｂとに一瞬で切り替わるように説明しているが、本発明のＭＥＭＳ走査装置では、徐々に切り替わるようにしたり、中央領域２４ａと外周領域ｂとの間にＲＧＢレーザー光源１４のＲＧＢ光及び赤外光レーザー光源１６の赤外光のいずれも照射されないように、すなわち非発光領域を設けられるように、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を駆動信号を制御してもよい。
【0093】
非発光領域を設けることも効果は次のとおりである。
（ａ）不要な発光を抑えつつ、各走査点のＲＧＢ光と赤外光との合計のレーザーパワー（ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の出力）を低下させて、安全性向上と消費電力低減を図ることができる。
（ａ）不要な発光を抑えつつ、各走査点のＲＧＢ光と赤外光との合計のレーザーパワー（ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の出力）を低下させて、安全性向上と消費電力低減を図ることができる。
【0094】
（ｂ）半導体レーザーを制御する駆動回路の性能等（特に安価な回路を利用する場合など）によっては、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の駆動回路では、ＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６を同時に点灯しないように切替駆動しても、現実はＲＧＢレーザー光源１４及び赤外光レーザー光源１６の点灯と消灯とが瞬時に切り替わらず、同時点灯状態の可能性がある。これに対し、中央領域２４ａと外周領域２４ｂとの間にＲＧＢ光及び赤外光のいずれも出射しない非発光領域を駆動信号段階で制御しておくようにしておけば、ＲＧＢレーザー光源１４のＲＧＢ光及び赤外光レーザー光源１６の赤外光が同時に照射される事態を確実に除去することができる。
【0095】
（ｃ）非発光領域を設けることにより、非照射領域の幅（走査線４９上の非照射の長さ）、つまり非照射期間の長さを調整して、ＭＥＭＳミラー２３１の温度制御を行うことも可能になる。
【0096】
本発明に実施形態のＭＥＭＳ走査装置１０は、車両用灯具に適用されている。本発明のＭＥＭＳ走査装置は、車両用灯具以外にも、投影装置（プロジェクタ）や、車両に搭載されない屋内又は屋外の照明装置等にも適用可能である。
【0097】
ＭＥＭＳ走査装置１０では、赤外光パルスＱｐのパワー量は、出射パワーＰｂのみで調整している。本発明のＭＥＭＳ走査装置では、赤外パルスのパワー量を出射パワーＰｂとパルス幅との少なくとも一方で調整することができる。
【符号の説明】
【0098】
１０・・・ＭＥＭＳ走査装置、１２・・・ＬＤ駆動回路１４・・・ＲＧＢレーザー光源、１４ａ・・・赤色レーザー光源、１４ｂ・・・緑色レーザー光源、１４ｃ・・・青色レーザー光源、１６・・・赤外光レーザー光源、２０・・・ＭＥＭＳ光偏向器、２４・・・走査領域、２４ａ・・・中央領域、２４ｂ・・・外周領域、２５・・・人、３２・・・受光器、３４・・・距離計測回路、４９・・・走査線、４９ａ・・・可視レーザー光走査線、４９ｂ・・・赤外光走査線、１００・・・制御装置、２３１・・・ＭＥＭＳミラー。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】