２次元光走査装置
【課題】主走査方向と副走査方向との２方向の振幅をそれぞれ目標範囲に速やかに制御できる２次元光走査装置を得る。
【解決手段】第１可動部４を共振させる主走査駆動信号と、第２可動部６を共振させる副走査駆動信号とに応じた駆動信号Ｖを駆動部に出力して第３可動部１２を振動させて第１可動部４と第２可動部６とを共振させる信号生成部５０を備える。また、主走査駆動信号と副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとにより、駆動信号Ｖを調整し、振幅を制御する制御部６６を備える。制御部６６は検出される第１可動部４と第２可動部６との振幅に基づいて両制御パラメータを調整する。
【解決手段】第１可動部４を共振させる主走査駆動信号と、第２可動部６を共振させる副走査駆動信号とに応じた駆動信号Ｖを駆動部に出力して第３可動部１２を振動させて第１可動部４と第２可動部６とを共振させる信号生成部５０を備える。また、主走査駆動信号と副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとにより、駆動信号Ｖを調整し、振幅を制御する制御部６６を備える。制御部６６は検出される第１可動部４と第２可動部６との振幅に基づいて両制御パラメータを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振揺動する可動部に設けた反射面により光源からの光ビームを主走査方向と副走査方向との２方向に偏向する２次元光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、共振揺動する可動部に設けた反射面により光源からの光ビームを偏向する２次元光走査装置として、例えば、特許文献１にあるように、反射面を設けた第１可動部の外側に第２可動部を設け、第１可動部と第２可動部とを第１梁により捩り振動可能に連結し、また、第２可動部の外側に第３可動部を設け、第２可動部と第３可動部とを第２梁により捩り振動可能に連結し、更に、第３可動部の外側に固定部を設け、第３可動部と固定部とを第３梁により捩り振動可能に連結した装置が知られている。この装置では、固定部に圧電素子を設け、圧電素子により第３可動部を第３梁の廻りに振動させて、第１可動部を第１梁及び第２可動部を第２梁の廻りに共振させて、光ビームを主走査方向と副走査方向とに偏向している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９９０９９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、こうした従来のものでは、加振軸が第３梁の１軸であるのに対し、異なる周波数で第１梁と第２梁との２軸を揺動させるため、各々の軸を振動させる駆動力を独立に制御するのが難しく、主走査方向と副走査方向との２方向のそれぞれの振幅をそれぞれ目標範囲に制御するのが難しいという問題があった。
【０００５】
例えば、主走査方向の振幅を増やそうと印加電圧を増加させると、振幅を変化させたくない副走査方向の振幅も増加してしまうという問題があった。
本発明の課題は、主走査方向と副走査方向との２方向の振幅をそれぞれ目標範囲に速やかに制御できる２次元光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
光源からの光ビームを反射させる反射面を有する第１可動部の外側に第２可動部を設け、前記第１可動部と前記第２可動部とを弾性を有する第１梁により連結して前記第１可動部を前記第１梁の廻りに捩り振動可能に支持し、また、前記第２可動部の外側に第３可動部を設け、前記第２可動部と前記第３可動部とを弾性を有すると共に前記第１梁の長手方向に交差する第２梁により連結して前記第２可動部を前記第２梁の廻りに捩り振動可能に支持し、更に、前記第３可動部の外側に固定部を設け、前記第３可動部と前記固定部とを弾性を有すると共に前記第１梁及び前記第２梁の長手方向にそれぞれ交差する第３梁により連結して前記第３可動部を捩り振動可能に支持し、前記第３可動部を振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させ前記光ビームを偏向する２次元光走査装置において、
前記第３可動部を駆動信号に基づいて振動させる駆動部を備え、
また、前記第１可動部を前記第１梁の廻りに共振させる主走査駆動信号と、前記第２可動部を前記第２梁の廻りに共振させる副走査駆動信号とに応じた駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記駆動部に出力して前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させる信号生成部を備え、
更に、前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせにより、前記両制御パラメータを変化させて前記駆動信号を調整し、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を制御する制御部を備え、
かつ、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出する振幅検出部を設け、前記制御部は前記振幅検出部により検出される前記第１可動部と前記第２可動部との振幅に基づいて、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整することを特徴とする２次元光走査装置がそれである。
【０００７】
前記制御部は前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整して、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよい。その際、前記制御部は前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよいし、前記制御部は前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよい。更に、前記制御部は前記第１制御パラメータ及び前記第２制御パラメータの調整を交互に繰り返し、前記第１可動部の振幅及び前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよい。
【０００８】
また、前記駆動部は、前記第３可動部の可動電極と前記固定部の固定電極とを対向して配置し、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加して前記可動電極と前記固定電極との間の静電気力により前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させるようにしてもよい。更に、前記振幅検出部は、前記第３可動部に設けた可動電極と前記固定部に設けた薄膜電極との間の静電容量の変化に基づいて前記第３可動部の振幅を検出し、前記第３可動部の振幅に基づいて前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出するようにしてもよい。
【０００９】
前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、複数の組み合わせから、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第１可動部の振幅への影響及び前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第２可動部の振幅への影響に基づいて、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第２制御パラメータとの組み合わせとするとよい。その際、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記副走査駆動信号の電圧であってもよい。あるいは、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記主走査駆動信号及び前記副走査駆動信号のデューティー比であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の２次元光走査装置は、第１可動部の振幅変化への寄与が大きく第２可動部の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、第２可動部の振幅変化への寄与が大きく第１可動部の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせにより、両制御パラメータを変化させて駆動信号を調整し、第１可動部と第２可動部との振幅を制御するので、主走査方向と副走査方向との２方向の振幅が目標範囲内に速やかに収束するという効果を奏する。
【００１１】
また、第１制御パラメータと第２制御パラメータとを調整して、第１可動部と第２可動部との振幅を予め設定された目標範囲内に制御することにより、適切に振幅を制御できる。その際、第１制御パラメータを調整して第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、第２制御パラメータを調整して第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを繰り返したり、第２制御パラメータを調整して第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、第１制御パラメータを調整して第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを繰り返したりすることにより速やかに収束を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態としての２次元光走査装置の概略構成図である。
【図２】本第１実施形態のスキャナの概略拡大構成図である。
【図３】図２のａａ拡大断面図である。
【図４】図２のｂｂ拡大断面図である。
【図５】図２のｃｃ拡大断面図である。
【図６】本第１実施形態の駆動信号、主走査駆動信号、副走査駆動信号、主走査シフト駆動信号、副走査シフト駆動信号を示す説明図である。
【図７】本第１実施形態の第３可動部の振幅信号と駆動信号とを示す説明図である。
【図８】本第１実施形態の制御パラメータを決定する手順を示すフローチャートである。
【図９】本第１実施形態の光走査制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本第１実施形態の第１可動部と第２可動部との振幅を目標範囲に制御する説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態としての２次元光走査装置の概略構成図である。
【図１２】第１実施形態の図３に相当する第２実施形態のスキャナの拡大断面図である。
【図１３】第１実施形態の図４に相当する第２実施形態のスキャナの拡大断面図である。
【図１４】第１実施形態の図５に相当する第２実施形態のスキャナの拡大断面図である。
【図１５】本第２実施形態の駆動信号、主走査駆動信号、副走査駆動信号を示す説明図である。
【図１６】本第２実施形態の第３可動部の振幅信号と駆動信号とを示す説明図である。
【図１７】本第２実施形態の光走査制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はスキャナで、スキャナ１は半導体レーザ等の図示しない光源からの光ビームをスクリーンや検出するバーコード等に向けて反射する。スキャナ１は、本実施形態では、図２に示すように、光ビームを反射する反射面２が設けられた第１可動部４を備え、第１可動部４の外側には四角枠状の第２可動部６が設けられている。第１可動部４と第２可動部６とは一対の第１梁８，１０により連結されている。
【００１４】
一対の第１梁８，１０は弾性を有すると共に、一対の第１梁８，１０は同一直線上に配置されており、第１梁８，１０の長手方向の中心線上に第１可動部４の重心が配置されて、図２に矢印Ａで示すように、第１可動部４を第１梁８，１０の廻りに捩り振動可能に支持している。図２に矢印Ａで示すように、第１可動部４を一対の第１梁８，１０の廻りに捩り振動させて、反射面２により光ビームを反射して主走査方向（Ｘ方向）に偏向することができるように構成されている。
【００１５】
また、第２可動部６の外側には四角枠状の第３可動部１２が設けられている。第２可動部６と第３可動部１２とは一対の第２梁１４，１６により連結されている。一対の第２梁１４，１６は弾性を有すると共に、一対の第２梁１４，１６は同一直線上に配置されている。
【００１６】
第２梁１４，１６の長手方向と第１梁８，１０の長手方向とは交差して、本実施形態では直交して形成されており、第１梁８，１０の長手方向の中心線と第２梁１４，１６の長手方向の中心線との交点上に、第１可動部４の重心と第２可動部６の重心とが配置されて、図２に矢印Ｂで示すように、第２可動部６を第２梁１４，１６の廻りに捩り振動可能に支持している。
【００１７】
図２に矢印Ｂで示すように、第２可動部６を一対の第２梁１４，１６の廻りに捩り振動させて、反射面２により光ビームを反射して副走査方向（Ｙ方向）に偏向することができるように構成されている。
【００１８】
更に、第３可動部１２の外側には四角枠状の固定部１８が設けられている。第３可動部１２と固定部１８とは一対の第３梁２０，２２により連結されている。一対の第３梁２０，２２は弾性を有すると共に、一対の第３梁２０，２２は同一直線上に配置されている。第３梁２０，２２の長手方向と第１梁８，１０及び第２梁１４，１６の長手方向とはそれぞれ交差して、本実施形態ではそれぞれ４５度をなすように交差して形成されている。
【００１９】
また、第３梁２０，２２の長手方向の中心線は第１梁８，１０の長手方向の中心線と第２梁１４，１６の長手方向の中心線との交点を通るように配置されて、図２に矢印Ｃで示すように、第３可動部１２を第３梁２０，２２の廻りに捩り振動可能に支持している。尚、第１可動部４、第２可動部６、第３可動部１２、固定部１８は、同一平面上に設けられている。
【００２０】
第３可動部１２と固定部１８との間には、一対の櫛歯２４，２６が対向して設けられている。一対の櫛歯２４，２６は第３可動部１２から固定部１８に向かって、一対の第３梁２０，２２の長手方向と直交方向に突出された多数の矩形状の櫛歯部２８，３０を備えると共に、固定部１８から第３可動部１２に向かって、一対の第３梁２０，２２の長手方向と直交方向に突出された多数の矩形状の櫛歯部３２，３４を備えている。
【００２１】
第３可動部１２側の各櫛歯部２８，３０と固定部１８側の各櫛歯部３２，３４とは、隙間を空けて互い違いに、第３可動部１２側の各櫛歯部２８，３０と固定部１８側の各櫛歯部３２，３４とが互いに間に入り込むように配置されている。尚、各櫛歯部２８，３０，３２，３４は、第３可動部１２と固定部１８との同一平面上に対向して設けられている。
【００２２】
図３に示すように、第３可動部１２側の櫛歯部２８は一体の可動電極２８ａとして形成され、固定部１８側の櫛歯部３２は固定電極３６と絶縁膜３８と薄膜電極４０とが順に積層されて形成されている。
【００２３】
また、図４に示すように、第３可動部１２側の櫛歯部３０は一体の可動電極３０ａとして形成され、固定部１８側の櫛歯部３４は固定電極４２と絶縁膜４４と薄膜電極４６とが順に積層されて形成されている。
【００２４】
第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと、固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２との間に電圧を印加すると、静電気力により第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０が固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２に引き寄せられて、第３可動部１２が一対の第３梁２０，２２の廻りに図５の矢印（図２の矢印Ｃ）のように捩られる。尚、本実施形態では、一対の櫛歯２４，２６が駆動部を構成している。駆動部は一対の櫛歯２４，２６に限らず、圧電素子等を用いたものでもよい。
【００２５】
また、その際、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６との間の静電容量が変化し、静電容量の変化を検出することにより、第３可動部１２の第３梁２０，２２廻りの振幅の時間変化を検出することができる。
【００２６】
図１、図３、図４に示すように、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと、固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２とは、信号生成部５０の増幅器５２に接続されている。また、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６とは、振幅検出部５４に接続されている。
【００２７】
信号生成部５０は、主走査駆動信号生成部５６と副走査駆動信号生成部５８とを備え、主走査駆動信号生成部５６は主走査周波数の主走査駆動信号Ｖａを第１乗算器６０に出力し、この主走査駆動信号Ｖａに対して位相を１８０度ずらした主走査シフト駆動信号Ｖｃを第２乗算器６２に出力する。
【００２８】
主走査駆動信号Ｖａは、第１可動部４を一対の第１梁８，１０の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の信号であり、第１可動部４や第１梁８，１０の慣性モーメントやバネ定数により定まる。また、この主走査駆動信号Ｖａはデューティー比が０％を超え５０％を超えない信号として生成されている。デューティー比は、図６に示すように、ハイレベルの期間ＯＮとローレベルの期間ＯＦＦとの比（＝ＯＮ／（ＯＮ＋ＯＦＦ））である。主走査駆動信号Ｖａのデューティー比は、０％を超え５０％を超えない範囲で実験等により決定すればよい。尚、本実施形態では、デューティー比は２５％をデフォルト値としている。
【００２９】
図５に示すように、第３可動部１２が一対の第３梁２０，２２の廻りに捩り振動した際、１周期（１往復の捩り振動）で、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａは、固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２を２回横切る。
【００３０】
静電気力により第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａを固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２に引き寄せるように、電圧を印加する。よって、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、２回電圧を印加して、第３可動部１２を捩り振動させることができる。
【００３１】
デューティー比が５０％を超えない主走査駆動信号Ｖａと、この主走査駆動信号Ｖａの位相を１８０度ずらした主走査シフト駆動信号Ｖｃとを生成して、主走査駆動信号Ｖａと主走査シフト駆動信号Ｖｃとを後述するように加算して、共振周波数の２倍の周波数を有する信号を生成する。これにより、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、２回電圧を印加できる。
【００３２】
一方、図６に示すように、副走査駆動信号生成部５８は副走査周波数の副走査駆動信号Ｖｂを第１乗算器６０に出力し、この副走査駆動信号Ｖｂに対して位相を１８０度ずらした副走査シフト駆動信号Ｖｄを第２乗算器６２に出力する。
【００３３】
副走査駆動信号Ｖｂは、第２可動部６を一対の第２梁１４，１６の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｙ）の信号であり、第１可動部４と第２可動部６や第２梁１４，１６の慣性モーメントやバネ定数により定まる。また、本実施形態では、この副走査駆動信号Ｖｂはデューティー比を５０％（デフォルト値）の信号として生成されるが、これに限らず、実験等により決定すればよい。
【００３４】
前述した主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃと同様、固有振動数に応じた副走査周波数ｆｙで第３可動部１２を振動させる際、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、２回電圧を印加して、第３可動部１２を揺動させることができる。
【００３５】
第１乗算器６０は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査駆動信号Ｖａと、副走査駆動信号生成部５８からの副走査駆動信号Ｖｂとを乗算して、第１乗算駆動信号Ｖ１を生成する。副走査駆動信号Ｖｂには予めバイアス電圧が付加されており、ハイレベルのＨ電圧とローレベルのＬ電圧とが副走査周波数ｆｙで繰り返される。主走査駆動信号Ｖａと副走査駆動信号Ｖｂを乗算することにより、主走査駆動信号Ｖａは副走査駆動信号Ｖｂの周期に応じてハイレベルとローレベルとの電圧になる。
【００３６】
第２乗算器６２は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査シフト駆動信号Ｖｃと、副走査駆動信号生成部５８の副走査シフト駆動信号Ｖｄとを乗算して、第２乗算駆動信号Ｖ２を生成する。副走査シフト駆動信号Ｖｄには予めバイアス電圧が付加されており、ハイレベルのＨ電圧とローレベルのＬ電圧とが副走査周波数ｆｙで繰り返される。主走査シフト駆動信号Ｖｃと副走査シフト駆動信号Ｖｄとを乗算することにより、主走査シフト駆動信号Ｖｃは副走査シフト駆動信号Ｖｄの周期に応じてハイレベルとローレベルとの電圧になる。
【００３７】
第１乗算器６０からの第１乗算駆動信号Ｖ１と、第２乗算器６２からの第２乗算駆動信号Ｖ２とは加算器６４に入力され、両信号が加算されて、増幅器５２に出力され、増幅器５２で増幅されて、スキャナ１に出力される。第１乗算器６０からの第１乗算駆動信号Ｖ１と、第２乗算器６２からの第２乗算駆動信号Ｖ２とが加算されることにより、図６に示す駆動信号Ｖが生成されて、増幅器５２に出力される。
【００３８】
振幅検出部５４は、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６との静電容量の変化に基づいて、第３可動部１２の振幅の時間変化を検出する。
【００３９】
図７に実線で示すように、第３可動部１２の振動には、第１可動部４の振動に破線で示す第２可動部６の振動が重畳している。第１可動部４の振動周期は短く、第２可動部６の振動周期は長い。この第３可動部１２の振幅の時間変化から、周期の短い第１可動部４の振幅と周期の長い第２可動部６の振幅とを検出できる。
【００４０】
振幅検出部５４により検出される振幅信号は、制御部６６に入力され、制御部６６はこの振幅信号に基づいて、主走査駆動信号生成部５６からの主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃ、及び副走査駆動信号生成部５８からの副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄを調整する。
【００４１】
次に、前述した本実施形態の２次元光走査装置の作動について説明する。
まず、図８に示すように、２次元光走査装置の駆動に先立って、制御パラメータと振幅の目標範囲とを予め決定する。主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃの電圧やデューティー比を変えれば第１可動部４の振幅が変化し、また、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄの電圧やデューティー比を変えれば第２可動部６の振幅が変化する。各信号の電圧やデューティー比を制御すれば振幅を制御でき、この振幅を制御するために設定できる値を制御パラメータとしている。
【００４２】
本実施形態では、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧と主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧とデューティー比とを第１制御パラメータの候補とし、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とＬ電圧とデューティー比とを第２制御パラメータの候補としている。
【００４３】
第１制御パラメータの値を変えると、第１可動部４の振幅が変化するが、第２可動部６の振幅も変化する。同様に、第２制御パラメータの値を変えると、第２可動部６の振幅が変化するが、第１可動部４の振幅も変化してしまう。しかし、第１制御パラメータの候補のうちには、第２可動部６の振幅の変化への影響が小さいものがあり、第２制御パラメータの候補のうちには、第１可動部４の振幅の変化への影響が小さいものがある。
【００４４】
そこで、これらの第１制御パラメータと第２制御パラメータとの各候補の複数の組み合わせから、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせを選択する。
【００４５】
選択に際しては、第１制御パラメータと第２制御パラメータとの各候補の複数の組み合わせによる振幅変化への寄与の影響を実験して決定すればよい。本実施形態では、実験として、第１制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧、及び第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした１つの組み合わせ、また、第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比、及び第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比とした１つの組み合わせ、更に、第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧、及び第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした１つの組み合わせ、の３組の組み合わせについてそれぞれ振幅への寄与について実験した。
【００４６】
その結果を下記表１〜３に示す。実験の分析は、重回帰分布に基づいて行い、主副走査振幅を下記の回帰式により近似した。ここで、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は係数、Ｃ１，Ｃ２は定数項である。
【００４７】
主走査振幅≒Ａ１×第１制御パラメータの候補＋Ｂ１×第２制御パラメータの候補＋Ｃ１
副走査振幅≒Ａ２×第１制御パラメータの候補＋Ｂ２×第２制御パラメータの候補＋Ｃ２
各係数が、Ａ１／Ｂ１＞Ａ２／Ｂ２であれば、第１制御パラメータの候補の方が、第２制御パラメータの候補よりも、第１可動部４の振幅変化に影響が大きいと判断し、第１可動部４の振幅を制御する第１制御パラメータとして使用できる。また、第２制御パラメータの候補の方が、第１制御パラメータの候補よりも、第２可動部６の振幅変化に影響が大きいと判断し、第２可動部６の振幅を制御する第２制御パラメータとして使用できる。
【００４８】
各係数が、Ａ１／Ｂ１＜Ａ２／Ｂ２であれば、第２制御パラメータの候補の方が、第１制御パラメータの候補よりも、第１可動部４の振幅変化に影響が大きいと判断し、第１可動部４の振幅を制御する第１制御パラメータとして使用できる。また、第１制御パラメータの候補の方が、第２制御パラメータの候補よりも、第２可動部６の振幅変化に影響が大きいと判断し、第２可動部６の振幅を制御する第２制御パラメータとして使用できる。
【００４９】
表１に第１制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧とし、第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした組み合わせの実験結果を示す。尚、他の制御パラメータはデフォルト値に固定した。
【００５０】
【表１】
表１から重回帰分布により下記の近似式を作成した。その結果、下記のようになった。
【００５１】
主走査振幅≒１．００×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧＋０．２０×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧＋８．０
副走査振幅≒０．３７×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧＋１．０２×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧−６．９
Ａ１／Ｂ１＝１．００／０．２０＝５＞Ａ２／Ｂ２＝０．３７／１．０２＝０．３６
よって、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を第１制御パラメータとして使用でき、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を第２制御パラメータとして使用できる。
【００５２】
表２に第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比とし、第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比とした組み合わせの実験結果を示す。尚、他の制御パラメータはデフォルト値に固定した。
【００５３】
【表２】
表２から重回帰分布により下記の近似式を作成した。その結果、下記のようになった。
【００５４】
主走査振幅≒０．５０×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比＋０．０５×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比−０．１７
副走査振幅≒０．９０×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比＋０．１×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比−２２．５
Ａ１／Ｂ１＝０．５／０．０５＝１０＞Ａ２／Ｂ２＝０．９／０．１＝９
よって、主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比を第１制御パラメータとして使用でき、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比を第２制御パラメータとして使用できる。
【００５５】
表３に第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧とし、第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした組み合わせの実験結果を示す。尚、他の制御パラメータはデフォルト値に固定した。
【００５６】
【表３】
表３から重回帰分布により下記の近似式を作成した。その結果、下記のようになった。
【００５７】
主走査振幅≒０．３２×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧＋０．２２×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧＋８．０９
副走査振幅≒１．１８×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧＋０．９０×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧−２１．７３
Ａ１／Ｂ１＝０．３２／０．２２＝１．４５＞Ａ２／Ｂ２＝１．１８／０．９＝１．３１
よって、主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧を第１制御パラメータとして使用でき、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を第２制御パラメータとして使用できる。
【００５８】
本実施形態では、３つの組み合わせのうち、Ａ１／Ｂ１とＡ２／Ｂ２の差が最も大きい第１制御パラメータが副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧、第２制御パラメータが副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧の組み合わせを選択した（Ｓ１００）。Ａ１／Ｂ１とＡ２／Ｂ２の差が大きい程、各制御パラメータの値が該当の第１、第２可動部４，６の振幅に対しより影響が大きいことを意味する。そのため、この差が大きい組み合わせを選択することにより、より早く目標振幅に収束させることができる。
【００５９】
続いて、第１可動部４の振幅の目標範囲と、第２可動部６の振幅の目標範囲とをそれぞれ決定する（Ｓ１１０）。これは第３可動部１２の振動を制御して、第１可動部４の振幅及び第２可動部６の振幅を収めようとする範囲である。図７に実線で示す振幅が第１可動部４の振幅に対応し、破線で示す振幅が第２可動部６の振幅に対応する。
【００６０】
次に、本実施形態の制御部６６において実行される光走査制御処理について、図９に示すフローチャートによって説明する。
まず、図９に示すように、主走査駆動信号生成部５６は主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の主走査駆動信号Ｖａを第１乗算器６０に出力し、主走査駆動信号Ｖａに対して位相が１８０度ずれた主走査シフト駆動信号Ｖｃを第２乗算器６２に出力する。副走査駆動信号生成部５８は副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｘ）の副走査駆動信号Ｖｂを第１乗算器６０に出力し、副走査駆動信号Ｖｂに対して位相が１８０度ずれた副走査シフト駆動信号Ｖｄを第２乗算器６２に出力する。その際、各制御パラメータは予め設定されたデフォルト値とする。
【００６１】
第１乗算器６０は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査駆動信号Ｖａと、副走査駆動信号生成部５８からの副走査駆動信号Ｖｂとを乗算して生成した第１乗算駆動信号Ｖ１を加算器６４に出力する。第２乗算器６２は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査シフト駆動信号Ｖｃと、副走査駆動信号生成部５８からの副走査シフト駆動信号Ｖｄとを乗算して生成した第２乗算駆動信号Ｖ２を加算器６４に出力する。
【００６２】
加算器６４は第１乗算駆動信号Ｖ１と第２乗算駆動信号Ｖ２とを加算して生成した駆動信号Ｖを増幅器５２に出力し、増幅器５２はこの駆動信号Ｖを増幅して、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２との間に印加する（Ｓ２００）。
【００６３】
これにより、図７に示すように、第１乗算駆動信号Ｖ１と第２乗算駆動信号Ｖ２とが加算された駆動信号Ｖが第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２との間に印加され、第３可動部１２が第３梁２０，２２の廻りに捩り振動する。
【００６４】
第３可動部１２の捩り振動の成分には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれているので、主走査周波数ｆｘの振動成分により、第１可動部４が共振して、第１可動部４が一対の第１梁８，１０の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは主走査方向に偏向される。
【００６５】
また、副走査周波数ｆｙの振動成分により、第２可動部６が共振して、第２可動部６が一対の第２梁１４，１６の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは副走査方向に偏向される。
【００６６】
一方、振幅検出部５４が、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６との静電容量の変化に基づいて、第３可動部１２の振幅を検出する。第３可動部１２の捩り振動には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれており、図７に実線で示すように、第３可動部１２は主走査周波数ｆｘで振動すると共に、副走査周波数ｆｙでうねるような振動（図７に破線で示す振動成分）をする。
【００６７】
振幅検出部５４は、検出した静電容量の変化に基づいて検出した信号から、フィルタリング処理により主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分に分離する。主走査周波数ｆｘの成分は第１可動部４の振幅に対応しており、副走査周波数ｆｙの成分は第２可動部６の振幅に対応している。
【００６８】
振幅検出部５４が検出した主走査周波数ｆｘの成分から、第１可動部４の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ２１０）。検出した第１可動部４の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ２１０：ＮＯ）、第１制御パラメータとしての副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、振幅を制御する（Ｓ２２０）。
【００６９】
第１可動部４の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、振幅検出部５４が検出した副走査周波数ｆｙの成分から、第２可動部６の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ２３０）。検出した第２可動部６の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ２３０：ＮＯ）、第２制御パラメータとしての副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整して、振幅を制御する（Ｓ２４０）。第２可動部６の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２１０以下の処理を繰り返す。
【００７０】
例えば、図１０に示すように、時刻ｔ０で、Ｓ２１０の処理により、第１可動部４の振幅が目標範囲より大きいと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。
【００７１】
そして、時刻ｔ１では、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整したことにより、第１可動部４の振幅は目標範囲内となったものの、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧調整の影響を受けて、Ｓ２３０の処理により、第２可動部６の振幅が目標範囲より小さくなったと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内とする。
【００７２】
続いて、時刻ｔ２では、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整したことにより、第２可動部６の振幅が目標範囲内となったものの、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧調整の影響を受けて、第１可動部４の振幅が大きくなると、Ｓ２１０の処理により、目標範囲内にないと判断する。
【００７３】
しかし、時刻ｔ０のときより、目標範囲からの第１可動部４の振幅のずれが低減している。第１可動部４の振幅が目標範囲内にないので、再び、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。
【００７４】
そして、時刻ｔ３で、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧調整の影響を受けて、Ｓ２３０の処理により、第２可動部６の振幅が目標範囲内より小さくなったと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内とする。その際、時刻ｔ１のときより、目標範囲からの第２可動部６の振幅のずれが低減している。
【００７５】
次に、時刻ｔ４で、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧調整の影響を受けて、Ｓ２１０の処理により、第１可動部４の振幅が目標範囲より大きいと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。第１制御パラメータの副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧の調整と、第２制御パラメータの副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧の調整とを繰り返すことにより、時刻ｔ５のように、第１可動部４の振幅と第２可動部６の振幅とがそれぞれの目標範囲内となるように収束する。
【００７６】
このように、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧）と、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧）との組み合わせにより、両制御パラメータを変化させて駆動信号Ｖを調整し、第１可動部４の振幅と第２可動部６の振幅とを制御するので、それぞれの振幅が目標範囲内に速やかに収束する。
【００７７】
尚、前述した第１実施形態では、最初に第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内としてから、次に、第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内となるように制御しているが、これに限らず、最初に第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内としてから、次に、第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内となるように制御してもよい。そして、更に、第２制御パラメータと第１制御パラメータの調整を繰り返してもよい。
【００７８】
次に、前述した第１実施形態と異なる第２実施形態について、図１１〜図１７によって説明する。第１実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。
第２実施形態では、図１１に示すように、主走査駆動信号生成部７６が主走査駆動信号Ｖａを加算器６４に出力し、副走査駆動信号生成部７８が副走査駆動信号Ｖｂを加算器６４に出力する。第２実施形態では、第１実施形態と異なり、主走査シフト駆動信号Ｖｃと副走査シフト駆動信号Ｖｄとを生成せず、第１乗算器６０と第２乗算器６２を備えていない点で異なる。
【００７９】
また、スキャナ１は、図２、図１２、図１３に示すように、第３可動部１２側の一方の櫛歯部３０の可動電極３０ａと、固定部１８側の一方の櫛歯部３４の薄膜電極４６とが、信号生成部７０の増幅器５２に接続されている。また、第３可動部１２側の他方の櫛歯部２８の可動電極２８ａと固定部１８側の他方の櫛歯部３２の薄膜電極４０とが、振幅検出部５４に接続されている。
【００８０】
本第２実施形態では、図１４に示すように、可動電極３０ａと薄膜電極４６との間に電圧が印加されると、互いに引き合い、＋方向に静電気力が働く。尚、本第２実施形態では、櫛歯２６が駆動部を構成している。
【００８１】
図１４に示すように、第３可動部１２が一対の第３梁２０，２２の廻りに捩り振動した際、１周期（１往復の捩り振動）で、第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａは、固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６に１回接近する。
【００８２】
静電気力により第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａを固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６に引き寄せるように、電圧を印加する。よって、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、１回電圧を印加して、第３可動部１２を捩り振動させることができる。
【００８３】
信号生成部７０は、主走査駆動信号生成部７６と副走査駆動信号生成部７８とを備え、主走査駆動信号生成部７６は主走査周波数の主走査駆動信号Ｖａを加算器６４に出力する。主走査駆動信号Ｖａは、図１５に示すように、第１可動部４を一対の第１梁８，１０の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の信号であり、第１可動部４や第１梁８，１０の慣性モーメントやバネ定数により定まる。
【００８４】
一方、副走査駆動信号生成部７８は副走査周波数の副走査駆動信号Ｖｂを加算器６４に出力する。副走査駆動信号Ｖｂは、図１５に示すように、第２可動部６を一対の第２梁１４，１６の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｙ）の信号であり、第１可動部４と第２可動部６や第２梁１４，１６の慣性モーメントやバネ定数により定まる。
【００８５】
本第２実施形態では、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を第１制御パラメータとし、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を第２制御パラメータとしている。各制御パラメータを決定する際、前述した第１実施形態と同様に、主走査駆動信号ＶａのＨ電圧と主走査駆動信号Ｖａのデューティー比との２つを第１制御パラメータの候補とし、副走査駆動信号ＶｂのＨ電圧と副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比との２つを第２制御パラメータの候補として、各制御パラメータの振幅への影響を実験した。
【００８６】
そして、第１制御パラメータと第２制御パラメータとの複数の組み合わせから、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータ（主走査駆動信号Ｖａのデューティー比）と、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比）との組み合わせを選択した。続いて、第１可動部４と第２可動部６とのそれぞれの振幅の目標範囲を決定する。
【００８７】
次に、本第２実施形態の制御部８０において実行される光走査制御処理について、図１７に示すフローチャートによって説明する。
まず、図１７に示すように、主走査駆動信号生成部７６は主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の主走査駆動信号Ｖａを加算器６４に出力する。副走査駆動信号生成部７８は副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｘ）の副走査駆動信号Ｖｂを加算器６４に出力する。その際、各制御パラメータは予め設定されたデフォルト値とする。
【００８８】
加算器６４は主走査駆動信号Ｖａと副走査駆動信号Ｖｂとを加算して生成した駆動信号Ｖを増幅器５２に出力し、増幅器５２はこの駆動信号Ｖを増幅して、第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａと固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６との間に印加する（Ｓ３００）。
【００８９】
これにより、図１６に示すように、主走査駆動信号Ｖａと副走査駆動信号Ｖｂとが加算された駆動信号Ｖが第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａと固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６との間に印加され、第３可動部１２が第３梁２０，２２の廻りに捩り振動する。
【００９０】
第３可動部１２の捩り振動の成分には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれているので、主走査周波数ｆｘの振動成分により、第１可動部４が共振して、第１可動部４が一対の第１梁８，１０の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは主走査方向に偏向される。
【００９１】
また、副走査周波数ｆｙの振動成分により、第２可動部６が共振して、第２可動部６が一対の第２梁１４，１６の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは副走査方向に偏向される。
【００９２】
一方、振幅検出部５４が、第３可動部１２側の櫛歯部２８の可動電極２８ａと固定部１８側の櫛歯部３２の薄膜電極４０との静電容量の変化に基づいて、第３可動部１２の振幅を検出する。第３可動部１２の捩り振動には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれており、図１６に実線で示すように、第３可動部１２は主走査周波数ｆｘで振動すると共に、副走査周波数ｆｙでうねるような振動（図１６に破線で示す振動成分）をする。
【００９３】
振幅検出部５４は、検出した静電容量の変化に基づいて検出した信号から、フィルタリング処理により主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分に分離する。主走査周波数ｆｘの成分は第１可動部４の振幅に対応しており、副走査周波数ｆｙの成分は第２可動部６の振幅に対応している。
【００９４】
まず、振幅検出部５４が検出した主走査周波数ｆｘの成分から、第１可動部４の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ３１０）。検出した第１可動部４の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ３１０：ＮＯ）、第１制御パラメータとしての主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整して、振幅を制御する（Ｓ３２０）。
【００９５】
第１可動部４の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、振幅検出部５４が検出した副走査周波数ｆｙの成分から、第２可動部６の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ３３０）。検出した第２可動部６の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ３３０：ＮＯ）、第２制御パラメータとしての副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を調整して、振幅を制御する（Ｓ３４０）。第２可動部６の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、Ｓ３１０以下の処理を繰り返す。
【００９６】
第１可動部４の振幅が目標範囲より大きいと、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。そして、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整したことにより、第１可動部４の振幅は目標範囲内となったものの、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比調整の影響を受けて、第２可動部６の振幅が目標範囲からずれると、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内とする。
【００９７】
続いて、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を調整したことにより、第２可動部６の振幅が目標範囲内となったものの、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比調整の影響を受けて、第１可動部４の振幅が目標範囲内からずれると、再び、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。
【００９８】
そして、第１実施形態と同様に、第１制御パラメータの主走査駆動信号Ｖａのデューティー比の調整と、第２制御パラメータの副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比の調整とを繰り返すことにより、第１可動部４の振幅と第２可動部６の振幅とがそれぞれの目標範囲内となるように収束する。
【００９９】
このように、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータ（主走査駆動信号Ｖａのデューティー比）と、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比）との組み合わせにより、両制御パラメータを変化させて駆動信号Ｖを調整し、第１可動部４と第２可動部６とのそれぞれの振幅を制御するので、それぞれの振幅が目標範囲内に速やかに収束する。
【０１００】
尚、前述した第２実施形態でも、最初に第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内としてから、次に、第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内となるように制御しているが、これに限らず、最初に第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内としてから、次に、第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内となるように制御してもよい。そして、更に、第２制御パラメータと第１制御パラメータの調整を繰り返してもよい。
【０１０１】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【０１０２】
１…スキャナ ２…反射面
４…第１可動部 ６…第２可動部
８，１０…第１梁 １２…第３可動部
１４，１６…第２梁 １８…固定部
２０，２２…第３梁 ２４，２６…櫛歯
２８，３０，３２，３４…櫛歯部 ２８ａ，３０ａ…可動電極
３６，４２…固定電極 ３８，４４…絶縁膜
４０，４６…薄膜電極 ５０，７０…信号生成部
５２…増幅器 ５４…振幅検出部
５６，７６…主走査駆動信号生成部 ５８，７８…副走査駆動信号生成部
６０…第１乗算器 ６２…第２乗算器
６４…加算器 ６６，８０…制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振揺動する可動部に設けた反射面により光源からの光ビームを主走査方向と副走査方向との２方向に偏向する２次元光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、共振揺動する可動部に設けた反射面により光源からの光ビームを偏向する２次元光走査装置として、例えば、特許文献１にあるように、反射面を設けた第１可動部の外側に第２可動部を設け、第１可動部と第２可動部とを第１梁により捩り振動可能に連結し、また、第２可動部の外側に第３可動部を設け、第２可動部と第３可動部とを第２梁により捩り振動可能に連結し、更に、第３可動部の外側に固定部を設け、第３可動部と固定部とを第３梁により捩り振動可能に連結した装置が知られている。この装置では、固定部に圧電素子を設け、圧電素子により第３可動部を第３梁の廻りに振動させて、第１可動部を第１梁及び第２可動部を第２梁の廻りに共振させて、光ビームを主走査方向と副走査方向とに偏向している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９９０９９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、こうした従来のものでは、加振軸が第３梁の１軸であるのに対し、異なる周波数で第１梁と第２梁との２軸を揺動させるため、各々の軸を振動させる駆動力を独立に制御するのが難しく、主走査方向と副走査方向との２方向のそれぞれの振幅をそれぞれ目標範囲に制御するのが難しいという問題があった。
【０００５】
例えば、主走査方向の振幅を増やそうと印加電圧を増加させると、振幅を変化させたくない副走査方向の振幅も増加してしまうという問題があった。
本発明の課題は、主走査方向と副走査方向との２方向の振幅をそれぞれ目標範囲に速やかに制御できる２次元光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
光源からの光ビームを反射させる反射面を有する第１可動部の外側に第２可動部を設け、前記第１可動部と前記第２可動部とを弾性を有する第１梁により連結して前記第１可動部を前記第１梁の廻りに捩り振動可能に支持し、また、前記第２可動部の外側に第３可動部を設け、前記第２可動部と前記第３可動部とを弾性を有すると共に前記第１梁の長手方向に交差する第２梁により連結して前記第２可動部を前記第２梁の廻りに捩り振動可能に支持し、更に、前記第３可動部の外側に固定部を設け、前記第３可動部と前記固定部とを弾性を有すると共に前記第１梁及び前記第２梁の長手方向にそれぞれ交差する第３梁により連結して前記第３可動部を捩り振動可能に支持し、前記第３可動部を振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させ前記光ビームを偏向する２次元光走査装置において、
前記第３可動部を駆動信号に基づいて振動させる駆動部を備え、
また、前記第１可動部を前記第１梁の廻りに共振させる主走査駆動信号と、前記第２可動部を前記第２梁の廻りに共振させる副走査駆動信号とに応じた駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記駆動部に出力して前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させる信号生成部を備え、
更に、前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせにより、前記両制御パラメータを変化させて前記駆動信号を調整し、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を制御する制御部を備え、
かつ、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出する振幅検出部を設け、前記制御部は前記振幅検出部により検出される前記第１可動部と前記第２可動部との振幅に基づいて、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整することを特徴とする２次元光走査装置がそれである。
【０００７】
前記制御部は前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整して、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよい。その際、前記制御部は前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよいし、前記制御部は前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよい。更に、前記制御部は前記第１制御パラメータ及び前記第２制御パラメータの調整を交互に繰り返し、前記第１可動部の振幅及び前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御するようにしてもよい。
【０００８】
また、前記駆動部は、前記第３可動部の可動電極と前記固定部の固定電極とを対向して配置し、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加して前記可動電極と前記固定電極との間の静電気力により前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させるようにしてもよい。更に、前記振幅検出部は、前記第３可動部に設けた可動電極と前記固定部に設けた薄膜電極との間の静電容量の変化に基づいて前記第３可動部の振幅を検出し、前記第３可動部の振幅に基づいて前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出するようにしてもよい。
【０００９】
前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、複数の組み合わせから、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第１可動部の振幅への影響及び前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第２可動部の振幅への影響に基づいて、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第２制御パラメータとの組み合わせとするとよい。その際、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記副走査駆動信号の電圧であってもよい。あるいは、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記主走査駆動信号及び前記副走査駆動信号のデューティー比であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の２次元光走査装置は、第１可動部の振幅変化への寄与が大きく第２可動部の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、第２可動部の振幅変化への寄与が大きく第１可動部の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせにより、両制御パラメータを変化させて駆動信号を調整し、第１可動部と第２可動部との振幅を制御するので、主走査方向と副走査方向との２方向の振幅が目標範囲内に速やかに収束するという効果を奏する。
【００１１】
また、第１制御パラメータと第２制御パラメータとを調整して、第１可動部と第２可動部との振幅を予め設定された目標範囲内に制御することにより、適切に振幅を制御できる。その際、第１制御パラメータを調整して第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、第２制御パラメータを調整して第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを繰り返したり、第２制御パラメータを調整して第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、第１制御パラメータを調整して第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを繰り返したりすることにより速やかに収束を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態としての２次元光走査装置の概略構成図である。
【図２】本第１実施形態のスキャナの概略拡大構成図である。
【図３】図２のａａ拡大断面図である。
【図４】図２のｂｂ拡大断面図である。
【図５】図２のｃｃ拡大断面図である。
【図６】本第１実施形態の駆動信号、主走査駆動信号、副走査駆動信号、主走査シフト駆動信号、副走査シフト駆動信号を示す説明図である。
【図７】本第１実施形態の第３可動部の振幅信号と駆動信号とを示す説明図である。
【図８】本第１実施形態の制御パラメータを決定する手順を示すフローチャートである。
【図９】本第１実施形態の光走査制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本第１実施形態の第１可動部と第２可動部との振幅を目標範囲に制御する説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態としての２次元光走査装置の概略構成図である。
【図１２】第１実施形態の図３に相当する第２実施形態のスキャナの拡大断面図である。
【図１３】第１実施形態の図４に相当する第２実施形態のスキャナの拡大断面図である。
【図１４】第１実施形態の図５に相当する第２実施形態のスキャナの拡大断面図である。
【図１５】本第２実施形態の駆動信号、主走査駆動信号、副走査駆動信号を示す説明図である。
【図１６】本第２実施形態の第３可動部の振幅信号と駆動信号とを示す説明図である。
【図１７】本第２実施形態の光走査制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はスキャナで、スキャナ１は半導体レーザ等の図示しない光源からの光ビームをスクリーンや検出するバーコード等に向けて反射する。スキャナ１は、本実施形態では、図２に示すように、光ビームを反射する反射面２が設けられた第１可動部４を備え、第１可動部４の外側には四角枠状の第２可動部６が設けられている。第１可動部４と第２可動部６とは一対の第１梁８，１０により連結されている。
【００１４】
一対の第１梁８，１０は弾性を有すると共に、一対の第１梁８，１０は同一直線上に配置されており、第１梁８，１０の長手方向の中心線上に第１可動部４の重心が配置されて、図２に矢印Ａで示すように、第１可動部４を第１梁８，１０の廻りに捩り振動可能に支持している。図２に矢印Ａで示すように、第１可動部４を一対の第１梁８，１０の廻りに捩り振動させて、反射面２により光ビームを反射して主走査方向（Ｘ方向）に偏向することができるように構成されている。
【００１５】
また、第２可動部６の外側には四角枠状の第３可動部１２が設けられている。第２可動部６と第３可動部１２とは一対の第２梁１４，１６により連結されている。一対の第２梁１４，１６は弾性を有すると共に、一対の第２梁１４，１６は同一直線上に配置されている。
【００１６】
第２梁１４，１６の長手方向と第１梁８，１０の長手方向とは交差して、本実施形態では直交して形成されており、第１梁８，１０の長手方向の中心線と第２梁１４，１６の長手方向の中心線との交点上に、第１可動部４の重心と第２可動部６の重心とが配置されて、図２に矢印Ｂで示すように、第２可動部６を第２梁１４，１６の廻りに捩り振動可能に支持している。
【００１７】
図２に矢印Ｂで示すように、第２可動部６を一対の第２梁１４，１６の廻りに捩り振動させて、反射面２により光ビームを反射して副走査方向（Ｙ方向）に偏向することができるように構成されている。
【００１８】
更に、第３可動部１２の外側には四角枠状の固定部１８が設けられている。第３可動部１２と固定部１８とは一対の第３梁２０，２２により連結されている。一対の第３梁２０，２２は弾性を有すると共に、一対の第３梁２０，２２は同一直線上に配置されている。第３梁２０，２２の長手方向と第１梁８，１０及び第２梁１４，１６の長手方向とはそれぞれ交差して、本実施形態ではそれぞれ４５度をなすように交差して形成されている。
【００１９】
また、第３梁２０，２２の長手方向の中心線は第１梁８，１０の長手方向の中心線と第２梁１４，１６の長手方向の中心線との交点を通るように配置されて、図２に矢印Ｃで示すように、第３可動部１２を第３梁２０，２２の廻りに捩り振動可能に支持している。尚、第１可動部４、第２可動部６、第３可動部１２、固定部１８は、同一平面上に設けられている。
【００２０】
第３可動部１２と固定部１８との間には、一対の櫛歯２４，２６が対向して設けられている。一対の櫛歯２４，２６は第３可動部１２から固定部１８に向かって、一対の第３梁２０，２２の長手方向と直交方向に突出された多数の矩形状の櫛歯部２８，３０を備えると共に、固定部１８から第３可動部１２に向かって、一対の第３梁２０，２２の長手方向と直交方向に突出された多数の矩形状の櫛歯部３２，３４を備えている。
【００２１】
第３可動部１２側の各櫛歯部２８，３０と固定部１８側の各櫛歯部３２，３４とは、隙間を空けて互い違いに、第３可動部１２側の各櫛歯部２８，３０と固定部１８側の各櫛歯部３２，３４とが互いに間に入り込むように配置されている。尚、各櫛歯部２８，３０，３２，３４は、第３可動部１２と固定部１８との同一平面上に対向して設けられている。
【００２２】
図３に示すように、第３可動部１２側の櫛歯部２８は一体の可動電極２８ａとして形成され、固定部１８側の櫛歯部３２は固定電極３６と絶縁膜３８と薄膜電極４０とが順に積層されて形成されている。
【００２３】
また、図４に示すように、第３可動部１２側の櫛歯部３０は一体の可動電極３０ａとして形成され、固定部１８側の櫛歯部３４は固定電極４２と絶縁膜４４と薄膜電極４６とが順に積層されて形成されている。
【００２４】
第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと、固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２との間に電圧を印加すると、静電気力により第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０が固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２に引き寄せられて、第３可動部１２が一対の第３梁２０，２２の廻りに図５の矢印（図２の矢印Ｃ）のように捩られる。尚、本実施形態では、一対の櫛歯２４，２６が駆動部を構成している。駆動部は一対の櫛歯２４，２６に限らず、圧電素子等を用いたものでもよい。
【００２５】
また、その際、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６との間の静電容量が変化し、静電容量の変化を検出することにより、第３可動部１２の第３梁２０，２２廻りの振幅の時間変化を検出することができる。
【００２６】
図１、図３、図４に示すように、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと、固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２とは、信号生成部５０の増幅器５２に接続されている。また、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６とは、振幅検出部５４に接続されている。
【００２７】
信号生成部５０は、主走査駆動信号生成部５６と副走査駆動信号生成部５８とを備え、主走査駆動信号生成部５６は主走査周波数の主走査駆動信号Ｖａを第１乗算器６０に出力し、この主走査駆動信号Ｖａに対して位相を１８０度ずらした主走査シフト駆動信号Ｖｃを第２乗算器６２に出力する。
【００２８】
主走査駆動信号Ｖａは、第１可動部４を一対の第１梁８，１０の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の信号であり、第１可動部４や第１梁８，１０の慣性モーメントやバネ定数により定まる。また、この主走査駆動信号Ｖａはデューティー比が０％を超え５０％を超えない信号として生成されている。デューティー比は、図６に示すように、ハイレベルの期間ＯＮとローレベルの期間ＯＦＦとの比（＝ＯＮ／（ＯＮ＋ＯＦＦ））である。主走査駆動信号Ｖａのデューティー比は、０％を超え５０％を超えない範囲で実験等により決定すればよい。尚、本実施形態では、デューティー比は２５％をデフォルト値としている。
【００２９】
図５に示すように、第３可動部１２が一対の第３梁２０，２２の廻りに捩り振動した際、１周期（１往復の捩り振動）で、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａは、固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２を２回横切る。
【００３０】
静電気力により第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａを固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２に引き寄せるように、電圧を印加する。よって、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、２回電圧を印加して、第３可動部１２を捩り振動させることができる。
【００３１】
デューティー比が５０％を超えない主走査駆動信号Ｖａと、この主走査駆動信号Ｖａの位相を１８０度ずらした主走査シフト駆動信号Ｖｃとを生成して、主走査駆動信号Ｖａと主走査シフト駆動信号Ｖｃとを後述するように加算して、共振周波数の２倍の周波数を有する信号を生成する。これにより、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、２回電圧を印加できる。
【００３２】
一方、図６に示すように、副走査駆動信号生成部５８は副走査周波数の副走査駆動信号Ｖｂを第１乗算器６０に出力し、この副走査駆動信号Ｖｂに対して位相を１８０度ずらした副走査シフト駆動信号Ｖｄを第２乗算器６２に出力する。
【００３３】
副走査駆動信号Ｖｂは、第２可動部６を一対の第２梁１４，１６の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｙ）の信号であり、第１可動部４と第２可動部６や第２梁１４，１６の慣性モーメントやバネ定数により定まる。また、本実施形態では、この副走査駆動信号Ｖｂはデューティー比を５０％（デフォルト値）の信号として生成されるが、これに限らず、実験等により決定すればよい。
【００３４】
前述した主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃと同様、固有振動数に応じた副走査周波数ｆｙで第３可動部１２を振動させる際、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、２回電圧を印加して、第３可動部１２を揺動させることができる。
【００３５】
第１乗算器６０は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査駆動信号Ｖａと、副走査駆動信号生成部５８からの副走査駆動信号Ｖｂとを乗算して、第１乗算駆動信号Ｖ１を生成する。副走査駆動信号Ｖｂには予めバイアス電圧が付加されており、ハイレベルのＨ電圧とローレベルのＬ電圧とが副走査周波数ｆｙで繰り返される。主走査駆動信号Ｖａと副走査駆動信号Ｖｂを乗算することにより、主走査駆動信号Ｖａは副走査駆動信号Ｖｂの周期に応じてハイレベルとローレベルとの電圧になる。
【００３６】
第２乗算器６２は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査シフト駆動信号Ｖｃと、副走査駆動信号生成部５８の副走査シフト駆動信号Ｖｄとを乗算して、第２乗算駆動信号Ｖ２を生成する。副走査シフト駆動信号Ｖｄには予めバイアス電圧が付加されており、ハイレベルのＨ電圧とローレベルのＬ電圧とが副走査周波数ｆｙで繰り返される。主走査シフト駆動信号Ｖｃと副走査シフト駆動信号Ｖｄとを乗算することにより、主走査シフト駆動信号Ｖｃは副走査シフト駆動信号Ｖｄの周期に応じてハイレベルとローレベルとの電圧になる。
【００３７】
第１乗算器６０からの第１乗算駆動信号Ｖ１と、第２乗算器６２からの第２乗算駆動信号Ｖ２とは加算器６４に入力され、両信号が加算されて、増幅器５２に出力され、増幅器５２で増幅されて、スキャナ１に出力される。第１乗算器６０からの第１乗算駆動信号Ｖ１と、第２乗算器６２からの第２乗算駆動信号Ｖ２とが加算されることにより、図６に示す駆動信号Ｖが生成されて、増幅器５２に出力される。
【００３８】
振幅検出部５４は、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６との静電容量の変化に基づいて、第３可動部１２の振幅の時間変化を検出する。
【００３９】
図７に実線で示すように、第３可動部１２の振動には、第１可動部４の振動に破線で示す第２可動部６の振動が重畳している。第１可動部４の振動周期は短く、第２可動部６の振動周期は長い。この第３可動部１２の振幅の時間変化から、周期の短い第１可動部４の振幅と周期の長い第２可動部６の振幅とを検出できる。
【００４０】
振幅検出部５４により検出される振幅信号は、制御部６６に入力され、制御部６６はこの振幅信号に基づいて、主走査駆動信号生成部５６からの主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃ、及び副走査駆動信号生成部５８からの副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄを調整する。
【００４１】
次に、前述した本実施形態の２次元光走査装置の作動について説明する。
まず、図８に示すように、２次元光走査装置の駆動に先立って、制御パラメータと振幅の目標範囲とを予め決定する。主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃの電圧やデューティー比を変えれば第１可動部４の振幅が変化し、また、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄの電圧やデューティー比を変えれば第２可動部６の振幅が変化する。各信号の電圧やデューティー比を制御すれば振幅を制御でき、この振幅を制御するために設定できる値を制御パラメータとしている。
【００４２】
本実施形態では、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧と主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧とデューティー比とを第１制御パラメータの候補とし、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とＬ電圧とデューティー比とを第２制御パラメータの候補としている。
【００４３】
第１制御パラメータの値を変えると、第１可動部４の振幅が変化するが、第２可動部６の振幅も変化する。同様に、第２制御パラメータの値を変えると、第２可動部６の振幅が変化するが、第１可動部４の振幅も変化してしまう。しかし、第１制御パラメータの候補のうちには、第２可動部６の振幅の変化への影響が小さいものがあり、第２制御パラメータの候補のうちには、第１可動部４の振幅の変化への影響が小さいものがある。
【００４４】
そこで、これらの第１制御パラメータと第２制御パラメータとの各候補の複数の組み合わせから、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせを選択する。
【００４５】
選択に際しては、第１制御パラメータと第２制御パラメータとの各候補の複数の組み合わせによる振幅変化への寄与の影響を実験して決定すればよい。本実施形態では、実験として、第１制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧、及び第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした１つの組み合わせ、また、第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比、及び第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比とした１つの組み合わせ、更に、第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧、及び第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした１つの組み合わせ、の３組の組み合わせについてそれぞれ振幅への寄与について実験した。
【００４６】
その結果を下記表１〜３に示す。実験の分析は、重回帰分布に基づいて行い、主副走査振幅を下記の回帰式により近似した。ここで、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は係数、Ｃ１，Ｃ２は定数項である。
【００４７】
主走査振幅≒Ａ１×第１制御パラメータの候補＋Ｂ１×第２制御パラメータの候補＋Ｃ１
副走査振幅≒Ａ２×第１制御パラメータの候補＋Ｂ２×第２制御パラメータの候補＋Ｃ２
各係数が、Ａ１／Ｂ１＞Ａ２／Ｂ２であれば、第１制御パラメータの候補の方が、第２制御パラメータの候補よりも、第１可動部４の振幅変化に影響が大きいと判断し、第１可動部４の振幅を制御する第１制御パラメータとして使用できる。また、第２制御パラメータの候補の方が、第１制御パラメータの候補よりも、第２可動部６の振幅変化に影響が大きいと判断し、第２可動部６の振幅を制御する第２制御パラメータとして使用できる。
【００４８】
各係数が、Ａ１／Ｂ１＜Ａ２／Ｂ２であれば、第２制御パラメータの候補の方が、第１制御パラメータの候補よりも、第１可動部４の振幅変化に影響が大きいと判断し、第１可動部４の振幅を制御する第１制御パラメータとして使用できる。また、第１制御パラメータの候補の方が、第２制御パラメータの候補よりも、第２可動部６の振幅変化に影響が大きいと判断し、第２可動部６の振幅を制御する第２制御パラメータとして使用できる。
【００４９】
表１に第１制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧とし、第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした組み合わせの実験結果を示す。尚、他の制御パラメータはデフォルト値に固定した。
【００５０】
【表１】
表１から重回帰分布により下記の近似式を作成した。その結果、下記のようになった。
【００５１】
主走査振幅≒１．００×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧＋０．２０×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧＋８．０
副走査振幅≒０．３７×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧＋１．０２×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧−６．９
Ａ１／Ｂ１＝１．００／０．２０＝５＞Ａ２／Ｂ２＝０．３７／１．０２＝０．３６
よって、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を第１制御パラメータとして使用でき、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を第２制御パラメータとして使用できる。
【００５２】
表２に第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比とし、第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比とした組み合わせの実験結果を示す。尚、他の制御パラメータはデフォルト値に固定した。
【００５３】
【表２】
表２から重回帰分布により下記の近似式を作成した。その結果、下記のようになった。
【００５４】
主走査振幅≒０．５０×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比＋０．０５×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比−０．１７
副走査振幅≒０．９０×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比＋０．１×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比−２２．５
Ａ１／Ｂ１＝０．５／０．０５＝１０＞Ａ２／Ｂ２＝０．９／０．１＝９
よって、主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号Ｖｃのデューティー比を第１制御パラメータとして使用でき、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号Ｖｄのデューティー比を第２制御パラメータとして使用できる。
【００５５】
表３に第１制御パラメータの候補を主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧とし、第２制御パラメータの候補を副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧とした組み合わせの実験結果を示す。尚、他の制御パラメータはデフォルト値に固定した。
【００５６】
【表３】
表３から重回帰分布により下記の近似式を作成した。その結果、下記のようになった。
【００５７】
主走査振幅≒０．３２×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧＋０．２２×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧＋８．０９
副走査振幅≒１．１８×主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧＋０．９０×副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧−２１．７３
Ａ１／Ｂ１＝０．３２／０．２２＝１．４５＞Ａ２／Ｂ２＝１．１８／０．９＝１．３１
よって、主走査駆動信号Ｖａ及び主走査シフト駆動信号ＶｃのＨ電圧を第１制御パラメータとして使用でき、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を第２制御パラメータとして使用できる。
【００５８】
本実施形態では、３つの組み合わせのうち、Ａ１／Ｂ１とＡ２／Ｂ２の差が最も大きい第１制御パラメータが副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧、第２制御パラメータが副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧の組み合わせを選択した（Ｓ１００）。Ａ１／Ｂ１とＡ２／Ｂ２の差が大きい程、各制御パラメータの値が該当の第１、第２可動部４，６の振幅に対しより影響が大きいことを意味する。そのため、この差が大きい組み合わせを選択することにより、より早く目標振幅に収束させることができる。
【００５９】
続いて、第１可動部４の振幅の目標範囲と、第２可動部６の振幅の目標範囲とをそれぞれ決定する（Ｓ１１０）。これは第３可動部１２の振動を制御して、第１可動部４の振幅及び第２可動部６の振幅を収めようとする範囲である。図７に実線で示す振幅が第１可動部４の振幅に対応し、破線で示す振幅が第２可動部６の振幅に対応する。
【００６０】
次に、本実施形態の制御部６６において実行される光走査制御処理について、図９に示すフローチャートによって説明する。
まず、図９に示すように、主走査駆動信号生成部５６は主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の主走査駆動信号Ｖａを第１乗算器６０に出力し、主走査駆動信号Ｖａに対して位相が１８０度ずれた主走査シフト駆動信号Ｖｃを第２乗算器６２に出力する。副走査駆動信号生成部５８は副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｘ）の副走査駆動信号Ｖｂを第１乗算器６０に出力し、副走査駆動信号Ｖｂに対して位相が１８０度ずれた副走査シフト駆動信号Ｖｄを第２乗算器６２に出力する。その際、各制御パラメータは予め設定されたデフォルト値とする。
【００６１】
第１乗算器６０は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査駆動信号Ｖａと、副走査駆動信号生成部５８からの副走査駆動信号Ｖｂとを乗算して生成した第１乗算駆動信号Ｖ１を加算器６４に出力する。第２乗算器６２は、主走査駆動信号生成部５６からの主走査シフト駆動信号Ｖｃと、副走査駆動信号生成部５８からの副走査シフト駆動信号Ｖｄとを乗算して生成した第２乗算駆動信号Ｖ２を加算器６４に出力する。
【００６２】
加算器６４は第１乗算駆動信号Ｖ１と第２乗算駆動信号Ｖ２とを加算して生成した駆動信号Ｖを増幅器５２に出力し、増幅器５２はこの駆動信号Ｖを増幅して、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２との間に印加する（Ｓ２００）。
【００６３】
これにより、図７に示すように、第１乗算駆動信号Ｖ１と第２乗算駆動信号Ｖ２とが加算された駆動信号Ｖが第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の固定電極３６，４２との間に印加され、第３可動部１２が第３梁２０，２２の廻りに捩り振動する。
【００６４】
第３可動部１２の捩り振動の成分には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれているので、主走査周波数ｆｘの振動成分により、第１可動部４が共振して、第１可動部４が一対の第１梁８，１０の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは主走査方向に偏向される。
【００６５】
また、副走査周波数ｆｙの振動成分により、第２可動部６が共振して、第２可動部６が一対の第２梁１４，１６の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは副走査方向に偏向される。
【００６６】
一方、振幅検出部５４が、第３可動部１２側の櫛歯部２８，３０の可動電極２８ａ，３０ａと固定部１８側の櫛歯部３２，３４の薄膜電極４０，４６との静電容量の変化に基づいて、第３可動部１２の振幅を検出する。第３可動部１２の捩り振動には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれており、図７に実線で示すように、第３可動部１２は主走査周波数ｆｘで振動すると共に、副走査周波数ｆｙでうねるような振動（図７に破線で示す振動成分）をする。
【００６７】
振幅検出部５４は、検出した静電容量の変化に基づいて検出した信号から、フィルタリング処理により主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分に分離する。主走査周波数ｆｘの成分は第１可動部４の振幅に対応しており、副走査周波数ｆｙの成分は第２可動部６の振幅に対応している。
【００６８】
振幅検出部５４が検出した主走査周波数ｆｘの成分から、第１可動部４の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ２１０）。検出した第１可動部４の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ２１０：ＮＯ）、第１制御パラメータとしての副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、振幅を制御する（Ｓ２２０）。
【００６９】
第１可動部４の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、振幅検出部５４が検出した副走査周波数ｆｙの成分から、第２可動部６の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ２３０）。検出した第２可動部６の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ２３０：ＮＯ）、第２制御パラメータとしての副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整して、振幅を制御する（Ｓ２４０）。第２可動部６の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２１０以下の処理を繰り返す。
【００７０】
例えば、図１０に示すように、時刻ｔ０で、Ｓ２１０の処理により、第１可動部４の振幅が目標範囲より大きいと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。
【００７１】
そして、時刻ｔ１では、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整したことにより、第１可動部４の振幅は目標範囲内となったものの、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧調整の影響を受けて、Ｓ２３０の処理により、第２可動部６の振幅が目標範囲より小さくなったと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内とする。
【００７２】
続いて、時刻ｔ２では、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整したことにより、第２可動部６の振幅が目標範囲内となったものの、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧調整の影響を受けて、第１可動部４の振幅が大きくなると、Ｓ２１０の処理により、目標範囲内にないと判断する。
【００７３】
しかし、時刻ｔ０のときより、目標範囲からの第１可動部４の振幅のずれが低減している。第１可動部４の振幅が目標範囲内にないので、再び、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。
【００７４】
そして、時刻ｔ３で、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧調整の影響を受けて、Ｓ２３０の処理により、第２可動部６の振幅が目標範囲内より小さくなったと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧を調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内とする。その際、時刻ｔ１のときより、目標範囲からの第２可動部６の振幅のずれが低減している。
【００７５】
次に、時刻ｔ４で、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧調整の影響を受けて、Ｓ２１０の処理により、第１可動部４の振幅が目標範囲より大きいと判断すると、副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。第１制御パラメータの副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧の調整と、第２制御パラメータの副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧の調整とを繰り返すことにより、時刻ｔ５のように、第１可動部４の振幅と第２可動部６の振幅とがそれぞれの目標範囲内となるように収束する。
【００７６】
このように、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＬ電圧）と、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂ及び副走査シフト駆動信号ＶｄのＨ電圧）との組み合わせにより、両制御パラメータを変化させて駆動信号Ｖを調整し、第１可動部４の振幅と第２可動部６の振幅とを制御するので、それぞれの振幅が目標範囲内に速やかに収束する。
【００７７】
尚、前述した第１実施形態では、最初に第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内としてから、次に、第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内となるように制御しているが、これに限らず、最初に第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内としてから、次に、第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内となるように制御してもよい。そして、更に、第２制御パラメータと第１制御パラメータの調整を繰り返してもよい。
【００７８】
次に、前述した第１実施形態と異なる第２実施形態について、図１１〜図１７によって説明する。第１実施形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明を省略する。
第２実施形態では、図１１に示すように、主走査駆動信号生成部７６が主走査駆動信号Ｖａを加算器６４に出力し、副走査駆動信号生成部７８が副走査駆動信号Ｖｂを加算器６４に出力する。第２実施形態では、第１実施形態と異なり、主走査シフト駆動信号Ｖｃと副走査シフト駆動信号Ｖｄとを生成せず、第１乗算器６０と第２乗算器６２を備えていない点で異なる。
【００７９】
また、スキャナ１は、図２、図１２、図１３に示すように、第３可動部１２側の一方の櫛歯部３０の可動電極３０ａと、固定部１８側の一方の櫛歯部３４の薄膜電極４６とが、信号生成部７０の増幅器５２に接続されている。また、第３可動部１２側の他方の櫛歯部２８の可動電極２８ａと固定部１８側の他方の櫛歯部３２の薄膜電極４０とが、振幅検出部５４に接続されている。
【００８０】
本第２実施形態では、図１４に示すように、可動電極３０ａと薄膜電極４６との間に電圧が印加されると、互いに引き合い、＋方向に静電気力が働く。尚、本第２実施形態では、櫛歯２６が駆動部を構成している。
【００８１】
図１４に示すように、第３可動部１２が一対の第３梁２０，２２の廻りに捩り振動した際、１周期（１往復の捩り振動）で、第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａは、固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６に１回接近する。
【００８２】
静電気力により第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａを固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６に引き寄せるように、電圧を印加する。よって、第３可動部１２の１周期（１往復の捩り振動）で、１回電圧を印加して、第３可動部１２を捩り振動させることができる。
【００８３】
信号生成部７０は、主走査駆動信号生成部７６と副走査駆動信号生成部７８とを備え、主走査駆動信号生成部７６は主走査周波数の主走査駆動信号Ｖａを加算器６４に出力する。主走査駆動信号Ｖａは、図１５に示すように、第１可動部４を一対の第１梁８，１０の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の信号であり、第１可動部４や第１梁８，１０の慣性モーメントやバネ定数により定まる。
【００８４】
一方、副走査駆動信号生成部７８は副走査周波数の副走査駆動信号Ｖｂを加算器６４に出力する。副走査駆動信号Ｖｂは、図１５に示すように、第２可動部６を一対の第２梁１４，１６の廻りに捩り振動させる際に、共振を生じさせる固有振動数に応じた副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｙ）の信号であり、第１可動部４と第２可動部６や第２梁１４，１６の慣性モーメントやバネ定数により定まる。
【００８５】
本第２実施形態では、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を第１制御パラメータとし、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を第２制御パラメータとしている。各制御パラメータを決定する際、前述した第１実施形態と同様に、主走査駆動信号ＶａのＨ電圧と主走査駆動信号Ｖａのデューティー比との２つを第１制御パラメータの候補とし、副走査駆動信号ＶｂのＨ電圧と副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比との２つを第２制御パラメータの候補として、各制御パラメータの振幅への影響を実験した。
【００８６】
そして、第１制御パラメータと第２制御パラメータとの複数の組み合わせから、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータ（主走査駆動信号Ｖａのデューティー比）と、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比）との組み合わせを選択した。続いて、第１可動部４と第２可動部６とのそれぞれの振幅の目標範囲を決定する。
【００８７】
次に、本第２実施形態の制御部８０において実行される光走査制御処理について、図１７に示すフローチャートによって説明する。
まず、図１７に示すように、主走査駆動信号生成部７６は主走査周波数ｆｘ（周期Ｔｘ）の主走査駆動信号Ｖａを加算器６４に出力する。副走査駆動信号生成部７８は副走査周波数ｆｙ（周期Ｔｘ）の副走査駆動信号Ｖｂを加算器６４に出力する。その際、各制御パラメータは予め設定されたデフォルト値とする。
【００８８】
加算器６４は主走査駆動信号Ｖａと副走査駆動信号Ｖｂとを加算して生成した駆動信号Ｖを増幅器５２に出力し、増幅器５２はこの駆動信号Ｖを増幅して、第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａと固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６との間に印加する（Ｓ３００）。
【００８９】
これにより、図１６に示すように、主走査駆動信号Ｖａと副走査駆動信号Ｖｂとが加算された駆動信号Ｖが第３可動部１２側の櫛歯部３０の可動電極３０ａと固定部１８側の櫛歯部３４の薄膜電極４６との間に印加され、第３可動部１２が第３梁２０，２２の廻りに捩り振動する。
【００９０】
第３可動部１２の捩り振動の成分には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれているので、主走査周波数ｆｘの振動成分により、第１可動部４が共振して、第１可動部４が一対の第１梁８，１０の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは主走査方向に偏向される。
【００９１】
また、副走査周波数ｆｙの振動成分により、第２可動部６が共振して、第２可動部６が一対の第２梁１４，１６の廻りに大きな振幅で捩り振動する。これにより、反射面２に照射された光ビームは副走査方向に偏向される。
【００９２】
一方、振幅検出部５４が、第３可動部１２側の櫛歯部２８の可動電極２８ａと固定部１８側の櫛歯部３２の薄膜電極４０との静電容量の変化に基づいて、第３可動部１２の振幅を検出する。第３可動部１２の捩り振動には、主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分が含まれており、図１６に実線で示すように、第３可動部１２は主走査周波数ｆｘで振動すると共に、副走査周波数ｆｙでうねるような振動（図１６に破線で示す振動成分）をする。
【００９３】
振幅検出部５４は、検出した静電容量の変化に基づいて検出した信号から、フィルタリング処理により主走査周波数ｆｘと副走査周波数ｆｙとの成分に分離する。主走査周波数ｆｘの成分は第１可動部４の振幅に対応しており、副走査周波数ｆｙの成分は第２可動部６の振幅に対応している。
【００９４】
まず、振幅検出部５４が検出した主走査周波数ｆｘの成分から、第１可動部４の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ３１０）。検出した第１可動部４の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ３１０：ＮＯ）、第１制御パラメータとしての主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整して、振幅を制御する（Ｓ３２０）。
【００９５】
第１可動部４の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、振幅検出部５４が検出した副走査周波数ｆｙの成分から、第２可動部６の振幅を検出し、この振幅が予め設定された目標範囲内か否かを判断する（Ｓ３３０）。検出した第２可動部６の振幅が予め設定された目標範囲内にないときには（Ｓ３３０：ＮＯ）、第２制御パラメータとしての副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を調整して、振幅を制御する（Ｓ３４０）。第２可動部６の振幅が目標範囲内になったときには（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、Ｓ３１０以下の処理を繰り返す。
【００９６】
第１可動部４の振幅が目標範囲より大きいと、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。そして、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整したことにより、第１可動部４の振幅は目標範囲内となったものの、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比調整の影響を受けて、第２可動部６の振幅が目標範囲からずれると、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内とする。
【００９７】
続いて、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比を調整したことにより、第２可動部６の振幅が目標範囲内となったものの、副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比調整の影響を受けて、第１可動部４の振幅が目標範囲内からずれると、再び、主走査駆動信号Ｖａのデューティー比を調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内とする。
【００９８】
そして、第１実施形態と同様に、第１制御パラメータの主走査駆動信号Ｖａのデューティー比の調整と、第２制御パラメータの副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比の調整とを繰り返すことにより、第１可動部４の振幅と第２可動部６の振幅とがそれぞれの目標範囲内となるように収束する。
【００９９】
このように、第１可動部４の振幅変化への寄与が大きく第２可動部６の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータ（主走査駆動信号Ｖａのデューティー比）と、第２可動部６の振幅変化への寄与が大きく第１可動部４の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータ（副走査駆動信号Ｖｂのデューティー比）との組み合わせにより、両制御パラメータを変化させて駆動信号Ｖを調整し、第１可動部４と第２可動部６とのそれぞれの振幅を制御するので、それぞれの振幅が目標範囲内に速やかに収束する。
【０１００】
尚、前述した第２実施形態でも、最初に第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内としてから、次に、第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内となるように制御しているが、これに限らず、最初に第２制御パラメータを調整して、第２可動部６の振幅を目標範囲内としてから、次に、第１制御パラメータを調整して、第１可動部４の振幅を目標範囲内となるように制御してもよい。そして、更に、第２制御パラメータと第１制御パラメータの調整を繰り返してもよい。
【０１０１】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【０１０２】
１…スキャナ ２…反射面
４…第１可動部 ６…第２可動部
８，１０…第１梁 １２…第３可動部
１４，１６…第２梁 １８…固定部
２０，２２…第３梁 ２４，２６…櫛歯
２８，３０，３２，３４…櫛歯部 ２８ａ，３０ａ…可動電極
３６，４２…固定電極 ３８，４４…絶縁膜
４０，４６…薄膜電極 ５０，７０…信号生成部
５２…増幅器 ５４…振幅検出部
５６，７６…主走査駆動信号生成部 ５８，７８…副走査駆動信号生成部
６０…第１乗算器 ６２…第２乗算器
６４…加算器 ６６，８０…制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを反射させる反射面を有する第１可動部の外側に第２可動部を設け、前記第１可動部と前記第２可動部とを弾性を有する第１梁により連結して前記第１可動部を前記第１梁の廻りに捩り振動可能に支持し、また、前記第２可動部の外側に第３可動部を設け、前記第２可動部と前記第３可動部とを弾性を有すると共に前記第１梁の長手方向に交差する第２梁により連結して前記第２可動部を前記第２梁の廻りに捩り振動可能に支持し、更に、前記第３可動部の外側に固定部を設け、前記第３可動部と前記固定部とを弾性を有すると共に前記第１梁及び前記第２梁の長手方向にそれぞれ交差する第３梁により連結して前記第３可動部を捩り振動可能に支持し、前記第３可動部を振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させ前記光ビームを偏向する２次元光走査装置において、
前記第３可動部を駆動信号に基づいて振動させる駆動部を備え、
また、前記第１可動部を前記第１梁の廻りに共振させる主走査駆動信号と、前記第２可動部を前記第２梁の廻りに共振させる副走査駆動信号とに応じた駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記駆動部に出力して前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させる信号生成部を備え、
更に、前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせにより、前記両制御パラメータを変化させて前記駆動信号を調整し、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を制御する制御部を備え、
かつ、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出する振幅検出部を設け、前記制御部は前記振幅検出部により検出される前記第１可動部と前記第２可動部との振幅に基づいて、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整することを特徴とする２次元光走査装置。
【請求項２】
前記制御部は前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整して、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項１に記載の２次元光走査装置。
【請求項３】
前記制御部は前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項２に記載の２次元光走査装置。
【請求項４】
前記制御部は前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項２に記載の２次元光走査装置。
【請求項５】
前記制御部は前記第１制御パラメータ及び前記第２制御パラメータの調整を交互に繰り返し、前記第１可動部の振幅及び前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記第３可動部の可動電極と前記固定部の固定電極とを対向して配置し、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加して前記可動電極と前記固定電極との間の静電気力により前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項７】
前記振幅検出部は、前記第３可動部に設けた可動電極と前記固定部に設けた薄膜電極との間の静電容量の変化に基づいて前記第３可動部の振幅を検出し、前記第３可動部の振幅に基づいて前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項８】
前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、複数の組み合わせから、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第１可動部の振幅への影響及び前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第２可動部の振幅への影響に基づいて、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第２制御パラメータとの組み合わせとしたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項９】
前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記副走査駆動信号の電圧であることを特徴とする請求項８に記載の２次元光走査装置。
【請求項１０】
前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記主走査駆動信号及び前記副走査駆動信号のデューティー比であることを特徴とする請求項８に記載の２次元光走査装置。
【請求項１】
光源からの光ビームを反射させる反射面を有する第１可動部の外側に第２可動部を設け、前記第１可動部と前記第２可動部とを弾性を有する第１梁により連結して前記第１可動部を前記第１梁の廻りに捩り振動可能に支持し、また、前記第２可動部の外側に第３可動部を設け、前記第２可動部と前記第３可動部とを弾性を有すると共に前記第１梁の長手方向に交差する第２梁により連結して前記第２可動部を前記第２梁の廻りに捩り振動可能に支持し、更に、前記第３可動部の外側に固定部を設け、前記第３可動部と前記固定部とを弾性を有すると共に前記第１梁及び前記第２梁の長手方向にそれぞれ交差する第３梁により連結して前記第３可動部を捩り振動可能に支持し、前記第３可動部を振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させ前記光ビームを偏向する２次元光走査装置において、
前記第３可動部を駆動信号に基づいて振動させる駆動部を備え、
また、前記第１可動部を前記第１梁の廻りに共振させる主走査駆動信号と、前記第２可動部を前記第２梁の廻りに共振させる副走査駆動信号とに応じた駆動信号を生成し、前記駆動信号を前記駆動部に出力して前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させて前記第１可動部と前記第２可動部とを共振させる信号生成部を備え、
更に、前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい第２制御パラメータとの組み合わせにより、前記両制御パラメータを変化させて前記駆動信号を調整し、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を制御する制御部を備え、
かつ、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出する振幅検出部を設け、前記制御部は前記振幅検出部により検出される前記第１可動部と前記第２可動部との振幅に基づいて、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整することを特徴とする２次元光走査装置。
【請求項２】
前記制御部は前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとを調整して、前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項１に記載の２次元光走査装置。
【請求項３】
前記制御部は前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項２に記載の２次元光走査装置。
【請求項４】
前記制御部は前記第２制御パラメータを調整して前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御してから、次に、前記第１制御パラメータを調整して前記第１可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項２に記載の２次元光走査装置。
【請求項５】
前記制御部は前記第１制御パラメータ及び前記第２制御パラメータの調整を交互に繰り返し、前記第１可動部の振幅及び前記第２可動部の振幅を予め設定された目標範囲内に制御することを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記第３可動部の可動電極と前記固定部の固定電極とを対向して配置し、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加して前記可動電極と前記固定電極との間の静電気力により前記第３可動部を前記第３梁の廻りに振動させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項７】
前記振幅検出部は、前記第３可動部に設けた可動電極と前記固定部に設けた薄膜電極との間の静電容量の変化に基づいて前記第３可動部の振幅を検出し、前記第３可動部の振幅に基づいて前記第１可動部と前記第２可動部との振幅を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項８】
前記主走査駆動信号と前記副走査駆動信号との各制御パラメータのうち、複数の組み合わせから、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第１可動部の振幅への影響及び前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとによる前記第２可動部の振幅への影響に基づいて、前記第１可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第２可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第１制御パラメータと、前記第２可動部の振幅変化への寄与が大きく前記第１可動部の振幅変化への寄与が小さい前記第２制御パラメータとの組み合わせとしたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の２次元光走査装置。
【請求項９】
前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記副走査駆動信号の電圧であることを特徴とする請求項８に記載の２次元光走査装置。
【請求項１０】
前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとは前記主走査駆動信号及び前記副走査駆動信号のデューティー比であることを特徴とする請求項８に記載の２次元光走査装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−５３２６９（Ｐ２０１２−５３２６９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５７１９（Ｐ２０１０−１９５７１９）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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