(57)【要約】【課題】光偏向器を複雑な構成にすることなく、アスペクト比を適切に制御しつつ照射範囲を拡大又は縮小することができる光走査装置を提供する。【解決手段】映像装置１は、レーザ光源２、光偏向器３、制御装置４及び圧電センサ３８を備える。光偏向器３は内側圧電アクチュエータ３３及び外側圧電アクチュエータ３５を備える。内側圧電アクチュエータ３３は、駆動電圧Ｖｄｈによりミラー部３１を縦軸Ｌｙの回りに共振で往復回動させる。外側圧電アクチュエータ３５は、駆動電圧Ｖｄｖによりミラー部３１を横軸Ｌｘの回りに非共振で往復回動させる。制御部１３は、過渡期間Ｔａ（時刻ｔ１−時刻ｔ２）の第１駆動部１１及び第２駆動部１２を制御し、第１駆動部１１が出力する駆動電圧Ｖｄｈは、過渡期間Ｔａの開始と同時に値Ｖｄｈ１から値Ｖｄｈ２に変更する。第２駆動部１２が出力する駆動電圧Ｖｄｈは、過渡期間Ｔａにおいて値Ｖｄｖ１から値Ｖｄｖ２に緩慢に変化させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を反射するミラー部と、該ミラー部を第１軸及び第２軸の回りにそれぞれ往復回動させる第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを有する光偏向器と、
前記ミラー部を前記第１軸の回りに共振周波数で往復回動させる第１駆動電圧を前記第１アクチュエータに供給する第１駆動部と、
前記ミラー部を前記第２軸の回りに前記共振周波数より低い非共振周波数で往復回動させる第２駆動電圧を前記第２アクチュエータに供給する第２駆動部と、
前記ミラー部を前記第１軸及び前記第２軸の回りに往復回動することにより前記ミラー部から出射する走査光をそれぞれ第１走査方向及び第２走査方向に走査して生成される照射範囲が第１照射範囲から該第１照射範囲とは異なる第２照射範囲に移行する過渡期間では、前記第２駆動電圧が前記第１照射範囲の第２走査幅に対応する値から前記第２照射範囲の第２走査幅に対応する値に移行する所要時間が、前記第１駆動電圧が前記第１照射範囲の第１走査幅に対応する値から前記第２照射範囲の第１走査幅に対応する値に移行する所要時間より長くなるように、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
さらに、前記第１軸の回りの前記ミラー部の往復回動の振幅を検出する検出器を備え、
前記制御部は、前記過渡期間において、前記検出器が検出した振幅に応じて前記第２駆動電圧の振幅が変化するように、前記第２駆動部を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査装置において、
前記第１照射範囲のアスペクト比と前記第２照射範囲のアスペクト比とが等しいときは、前記過渡期間に前記検出器が検出した振幅に対応する前記第１走査幅に対して前記等しいアスペクト比が達成される第２走査幅に対応する第２駆動電圧を前記第２駆動部が出力するように、前記制御部が前記第２駆動部を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光走査装置において、
前記制御部は、前記過渡期間において前記第２駆動電圧の振幅が、段階的に、かつ前記第２走査方向の前記走査光の走査の転換に同期して、前記第１照射範囲の第２走査幅に対応する振幅から前記第２照射範囲の第２走査幅に対応する振幅に変更されるように、前記第２駆動部を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記制御部は、前記過渡期間の開始と同時に、前記第１駆動電圧が、前記第１照射範囲の第１走査幅に対応する値から前記第２照射範囲の第１走査幅に対応する値に切り替わるように、前記第１駆動部を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記第１アクチュエータは、前記第１軸に沿って前記ミラー部の両側から突出する１対のトーションバーに、前記第２軸に対して平行方向の両側から結合して、前記１対のトーションバーを前記第１軸の回りに往復回動させる１対の圧電アクチュエータを含み、
前記第１駆動部は、
前記第１駆動電圧を前記１対の圧電アクチュエータの一方及び他方に別々に供給し、
前記制御部は、
前記一方の圧電アクチュエータの第１駆動電圧としての一方の第１駆動電圧と前記他方の圧電アクチュエータの第１駆動電圧としての他方の第１駆動電圧とが、相互に逆位相となり、かつ前記一方の第１駆動電圧の振幅と、前記他方の第１駆動電圧の振幅とが、前記共振周波数の半周期ずれで段階的に変化するように、前記第１駆動部を制御することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
光源と、
第１ミラー部と、該第１ミラー部を第１軸の回りに共振周波数で往復回動させる第１アクチュエータとを有する第１光偏向器と、
第２ミラー部と、該第２ミラー部を第２軸の回りに前記共振周波数より低い非共振周波数で往復回動させる第２アクチュエータとを有する第２光偏向器と、
前記第１光偏向器の前記第１軸の回りの前記第１ミラー部の往復回動の振幅を検出する検出器と、
前記第１ミラー部を前記第１軸の回りに往復回動させる第１駆動電圧を前記第１アクチュエータに供給する第１駆動部と、
前記第２ミラー部を前記第２軸の回りに往復回動させる第２駆動電圧を前記第２アクチュエータに供給する第２駆動部と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御して、前記第１駆動電圧と前記第２駆動電圧とを制御する制御部と、
を備え、
前記光源の出射光の光路が、前記第１光偏向器の前記第１ミラー部及び前記第２光偏向器の前記第２ミラー部の一方のミラー部で反射してから、他方のミラー部に進むように、形成され、
前記制御部は、前記第１ミラー部及び前記第２ミラー部がそれぞれ前記第１軸及び前記第２軸の回りに往復回動することにより前記他方のミラー部から出射する走査光をそれぞれ第１走査方向に第１走査幅で及び第２走査方向に第２走査幅で走査して生成される照射範囲が第１照射範囲から該第１照射範囲とは異なる第２照射範囲に移行する過渡期間では、前記検出器が検出した振幅に応じて前記第２駆動電圧の振幅が変化するように、前記第２駆動部を制御することを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器を使って走査光を２次元に走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の光偏向器を備え、エンターテインメントでの照明等に適用される光走査装置等では、照射範囲の大きさ（例：縦及び横の寸法）やアスペクト比（＝横の寸法：縦の寸法）を変更することがある。一般的なＭＥＭＳの光偏向器では、ミラー部を２つの軸の回りに往復動させて、該ミラー部の反射光を、２次元で走査する走査光（例：ラスタースキャンの走査光）として出力している。この場合、ミラー部を各軸の回りに往復動させるために、各軸に対応するアクチュエータがそれぞれ装備されるとともに、一方の軸の回りのミラー部の往復回動は、ミラー部の共振を利用することが一般的になっている。
【０００３】
このような光偏向器では、アクチュエータの駆動電圧の変化に対する共振軸の回りのミラー部の往復回動の振幅変化の応答性は、非共振軸の回りのミラー部の往復回動の振幅変化の応答性より低い。したがって、照射範囲の大きさ等が変化する過渡期間では、照射範囲のアスペクト比が、目標のアスペクト比から大きくずれてしまうという問題が起きる。
【０００４】
特許文献１の光走査装置は、照射範囲を縮小するとき、ミラー部の共振側の往復回動に対して、ミラー部の可撓性包囲枠を狭めることにより、空気抵抗を増大させ、共振側の往復振動の振幅が速やかに減衰するようにしている。
【０００５】
一方、特許文献２は、１次元のＭＥＭＳの光偏向器を光路上に直列に配置して、光源からの光が両光偏向器のミラー部を経て出射させることにより、２次元の走査方向を実現する光走査装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−８５４８３号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の光走査装置は、ミラー部の可撓性包囲枠を狭めることにより、空気抵抗を増大させて、ミラー部の共振側の振幅の減少応答性を高めているものの、ミラー部の共振側の振幅の増大応答性を改善することはできない。また、ＭＥＭＳの光偏向器に可撓性包囲枠を作り込むことは、光偏向器の構成を複雑にする。
【０００８】
本発明の目的は、光偏向器を複雑な構成にすることなく、アスペクト比を適切に制御しつつ照射範囲を拡大又は縮小することができる光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】
本発明の光走査装置は、
光源と、
前記光源からの光を反射するミラー部と、該ミラー部を第１軸及び第２軸の回りにそれぞれ往復回動させる第１アクチュエータ及び第２アクチュエータとを有する光偏向器と、
前記ミラー部を前記第１軸の回りに共振周波数で往復回動させる第１駆動電圧を前記第１アクチュエータに供給する第１駆動部と、
前記ミラー部を前記第２軸の回りに前記共振周波数より低い非共振周波数で往復回動させる第２駆動電圧を前記第２アクチュエータに供給する第２駆動部と、
前記ミラー部を前記第１軸及び前記第２軸の回りに往復回動することにより前記ミラー部から出射する走査光をそれぞれ第１走査方向及び第２走査方向に走査して生成される照射範囲が第１照射範囲から該第１照射範囲とは異なる第２照射範囲に移行する過渡期間では、前記第２駆動電圧が前記第１照射範囲の第２走査幅に対応する値から前記第２照射範囲の第２走査幅に対応する値に移行する所要時間が、前記第１駆動電圧が前記第１照射範囲の第１走査幅に対応する値から前記第２照射範囲の第１走査幅に対応する値に移行する所要時間より長くなるように、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、照射範囲の過渡期間では、第２駆動電圧が第１照射範囲の第２走査幅に対応する値から第２照射範囲の第２走査幅に対応する値に変化する所要時間が、第１駆動電圧が第１照射範囲の第１走査幅に対応する値から第２照射範囲の第１走査幅に対応する値に変化する所要時間より長くなる。この結果、駆動電圧に対する振幅応答性の高い第２軸の回りのミラー部の往復回動の振幅が、駆動電圧に対する振幅応答性の低い第２軸の回りのミラー部の往復回動の振幅の変化に整合して変化する。合わせられる。これにより、光偏向器を複雑な構成にすることなく、アスペクト比を適切に制御しつつ照射範囲を拡大又は縮小することができる。
【００１１】
好ましくは、本発明の光走査装置は、
さらに、前記第１軸の回りの前記ミラー部の往復回動の振幅を検出する検出器を備え、
前記制御部は、前記過渡期間において、前記検出器が検出した振幅に応じて前記第２駆動電圧の振幅が変化するように、前記第２駆動部を制御する。
【００１２】
この構成によれば、過渡期間において、第２駆動電圧が、第１軸の回りのミラー部の往復回動の振幅に応じた値に制御される。これにより、照射範囲の過渡期間における光偏向器の共振及び非共振の両往復回動の整合精度を高めることができる。
【００１３】
好ましくは、本発明の光走査装置において、前記第１照射範囲のアスペクト比と前記第２照射範囲のアスペクト比とが等しいときは、前記過渡期間に前記検出器が検出した振幅に対応する前記第１走査幅に対して前記等しいアスペクト比が達成される第２走査幅に対応する第２駆動電圧を前記第２駆動部が出力するように、前記制御部が前記第２駆動部を制御する。
【００１４】
この構成によれば、過渡期間のアスペクト比が一定に維持されるので、照射範囲の画像の歪みを抑制することができる。
【００１５】
好ましくは、本発明の光走査装置において、前記制御部は、前記過渡期間において前記第２駆動電圧の振幅が、段階的に、かつ前記第２走査方向の前記走査光の走査の転換に同期して、前記第１照射範囲の第２走査幅に対応する振幅から前記第２照射範囲の第２走査幅に対応する振幅に変更されるように、前記第２駆動部を制御する。
【００１６】
この構成によれば、過渡期間において、第２駆動電圧の振幅が、段階的に、かつ前記第２走査方向の前記走査光の走査の転換に同期して、前記第１照射範囲の第２走査幅に対応する振幅から前記第２照射範囲の第２走査幅に対応する振幅に変更される。これにより、走査光が照射範囲を第２走査方向の両端間を走査するフレーム期間では、第２走査方向の走査光の走査間隔が等しく維持される。この結果、過渡期間における画像の歪みを抑制することができる。
【００１７】
好ましくは、本発明の光走査装置において、前記制御部は、前記過渡期間の開始と同時に、前記第１駆動電圧が、前記第１照射範囲の第１走査幅に対応する値から前記第２照射範囲の第１走査幅に対応する値に切り替わるように、前記第１駆動部を制御する。
【００１８】
この構成によれば、第１駆動電圧は、過渡期間の開始と同時に、第１照射範囲の第１走査幅に対応する値から第２照射範囲の第１走査幅に対応する値に切り替えられる。これにより、第１駆動電圧の制御を簡単化することができる。
【００１９】
好ましくは、本発明の光走査装置において、
前記第１アクチュエータは、前記第１軸に沿って前記ミラー部の両側から突出する１対のトーションバーに、前記第２軸に対して平行方向の両側から結合して、前記１対のトーションバーを前記第１軸の回りに往復回動させる１対の圧電アクチュエータを含み、
前記第１駆動部は、
前記第１駆動電圧を前記１対の圧電アクチュエータの一方及び他方に別々に供給し、
前記制御部は、
前記一方の圧電アクチュエータの第１駆動電圧としての一方の第１駆動電圧と前記他方の圧電アクチュエータの第１駆動電圧としての他方の第１駆動電圧とが、相互に逆位相となり、かつ前記一方の第１駆動電圧の振幅と、前記他方の第１駆動電圧の振幅とが、前記共振周波数の半周期ずれで段階的に変化するように、前記第１駆動部を制御する。
【００２０】
この構成によれば、１対の圧電アクチュエータの一方の圧電アクチュエータの第１駆動電圧としての一方の第１駆動電圧と他方の圧電アクチュエータの第１駆動電圧としての他方の第１駆動電圧とが、相互に逆位相となり、かつ一方の第１駆動電圧の振幅と、他方の第１駆動電圧の振幅とが、共振周波数の半周期ずれで段階的に変化する。これにより、過渡期間における第１軸回りのミラー部の振幅の直線変位性が高まって、照射範囲の過渡期間における光偏向器の共振及び非共振の両往復回動の整合精度を高めることができる。
【００２１】
本発明の別の光走査装置は、
光源と、
第１ミラー部と、該第１ミラー部を第１軸の回りに共振周波数で往復回動させる第１アクチュエータとを有する第１光偏向器と、
第２ミラー部と、該第２ミラー部を第２軸の回りに前記共振周波数より低い非共振周波数で往復回動させる第２アクチュエータとを有する第２光偏向器と、
前記第１光偏向器の前記第１軸の回りの前記第１ミラー部の往復回動の振幅を検出する検出器と、
前記第１ミラー部を前記第１軸の回りに往復回動させる第１駆動電圧を前記第１アクチュエータに供給する第１駆動部と、
前記第２ミラー部を前記第２軸の回りに往復回動させる第２駆動電圧を前記第２アクチュエータに供給する第２駆動部と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御して、前記第１駆動電圧と前記第２駆動電圧とを制御する制御部と、
を備え、
前記光源の出射光の光路が、前記第１光偏向器の前記第１ミラー部及び前記第２光偏向器の前記第２ミラー部の一方のミラー部で反射してから、他方のミラー部に進むように、形成され、
前記制御部は、前記第１ミラー部及び前記第２ミラー部がそれぞれ前記第１軸及び前記第２軸の回りに往復回動することにより前記他方のミラー部から出射する走査光をそれぞれ第１走査方向に第１走査幅で及び第２走査方向に第２走査幅で走査して生成される照射範囲が第１照射範囲から該第１照射範囲とは異なる第２照射範囲に移行する過渡期間では、前記検出器が検出した振幅に応じて前記第２駆動電圧の振幅が変化するように、前記第２駆動部を制御する。
【００２２】
本発明によれば、過渡期間において、第２駆動電圧が、第１軸の回りのミラー部の往復回動の振幅に応じた値に制御される。これにより、照射範囲の過渡期間における光偏向器の共振及び非共振の両往復回動の整合精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】映像装置の構成図。
【図２】光偏向器の正面図。
【図３】制御装置の具体的な構成図。
【図４】制御装置が照射範囲の過渡期間にアスペクト比管理制御が行われないときの駆動電圧等の変化を示した図。
【図５】制御装置が照射範囲の過渡期間にアスペクト比管理制御を行うときの駆動電圧等の変化を示した図。
【図６】過渡期間における映像装置１による駆動電圧制御方法のフローチャート。
【図７】光偏向器から内側圧電アクチュエータへの駆動電圧の模式図。
【図８】過渡期間における駆動電圧の振幅の時間変化を示す図。
【図９】過渡期間におけるさらに改善した駆動電圧の制御を示す図。
【図１０】二軸式の光偏向器の代わりに一軸式の光偏向器を２つ備える映像装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態／構成］
図１は、映像装置１の構成図である。映像装置１は、光走査装置の一例である。映像装置１は、レーザ光源２、光偏向器３及び制御装置４を備える。光偏向器３は、圧電センサ３８を含む。レーザ光源２から出射した出射光Ｌｏは、光偏向器３により偏向され、光偏向器３から走査光Ｌｓとなって出射する。
【００２５】
照射範囲８は、走査光Ｌｓが走査する照射範囲である。ここでは、照射範囲８は、スクリーン上に生成されている。走査光Ｌｓがスクリーン上を走査すると、スクリーン上の走査光Ｌｓの照射点が軌跡Ｃｒとなり、軌跡Ｃｒを囲う最小の矩形が照射範囲８となる。
【００２６】
スクリーンは、鉛直に起立している矩形のスクリーンを想定している。以下、スクリーン及び照射範囲８において鉛直方向水平方向をそれぞれ縦方向及び横方向と言う。また、照射範囲８の縦方向及び横方向の寸法をそれぞれ縦走査幅Ｗｖ及び横走査幅Ｗｈ（図４）という。横走査幅Ｗｈ及び縦走査幅Ｗｖは、それぞれ本発明の第１走査幅及び第２走査幅に相当する。
【００２７】
制御装置４は、照射範囲８の位置（照射範囲８の位置は、照射範囲８の中心位置で定義する。）、横走査幅Ｗｈ、縦走査幅Ｗｖ、及びにアスペクト比（＝Ｗｈ：Ｗｖ）を後述の駆動電圧Ｖｄｈ，Ｖｄｖを制御して、変更する。なお、光走査装置としての映像装置１が車両に搭載されるとき、路面が照射範囲８となる。
【００２８】
なお、照射範囲８における走査光Ｌｓの縦方向の走査は、横軸Ｌｘの回りのミラー部３１の往復回動によって行われる。また、照射範囲８における走査光Ｌｓの横方向の走査は、縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の往復回動によって行われる。横軸Ｌｘの回りのミラー部３１の往復回動には、ミラー部３１の非共振が利用され、縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の往復回動には、ミラー部３１の共振が利用される。
【００２９】
制御装置４は、第１駆動部１１、第２駆動部１２及び制御部１３を備える。制御部１３は、第１駆動部１１及び第２駆動部１２を制御するとともに、レーザ光源２の点灯、消灯、及び点灯期間中の光度を制御する。制御部１３は、各時点のレーザ光源２の光度を制御して、照射範囲８上の走査光Ｌｓの各時点の強度を増減する。これにより、軌跡Ｃｒの各点における照度が変化して、照射範囲８に映像４５が生成される。
【００３０】
図２は、光偏向器３の正面図である。光偏向器３は、ＭＥＭＳであり、ミラー部３１、トーションバー３２ａ，３２ｂ、内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂ，可動枠３４、外側圧電アクチュエータ３５ａ，３５ｂ，及び固定枠３６を備える。光偏向器３は、正面視で横長の矩形となっている。ミラー部３１は、円形の光偏向器３の中心に配置される。
【００３１】
光偏向器３の構成の説明の便宜上、３次元の直交座標軸を定義する。該直交座標軸は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸から成り、原点Ｏはミラー部３１の中心に設定される。Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれ、正面視が矩形である光偏向器３の長辺及び短辺に平行に設定される。Ｚ軸は光偏向器３の厚みに平行に設定される。
【００３２】
さらに、横軸Ｌｘ及び縦軸Ｌｙを定義する。横軸Ｌｘ及び縦軸Ｌｙは、ミラー部３１が往復回動する２軸に相当する。ミラー部３１が真正面を向いている時、横軸Ｌｘ及び縦軸ＬｙはそれぞれＸ軸及びＹ軸重なる。ミラー部３１の運動に伴い、横軸Ｌｘ及び縦軸Ｌｙも運動する。
【００３３】
内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂは、Ｘ軸方向にミラー部３１の両側に配置され、Ｙ軸の方向に縦長の楕円状の枠を形成して、ミラー部３１を包囲する。可動枠３４は、内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂの対が形成する枠と相似の形状を有し、内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂの対を包囲する。
【００３４】
トーションバー３２ａ，３２ｂは、縦軸Ｌｙに沿ってミラー部３１から反対方向に突出し、中間において内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂに結合し、先端において可動枠３４の内周に結合する。圧電センサ３８は、トーションバー３２ａに設けられている。
【００３５】
詳細には、トーションバー３２ａにおいて、内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂとの結合部位の表面側に圧電膜が形成されており、この圧電膜が圧電センサ３８として使用される。内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂの圧電膜には、制御装置４からの駆動電圧が供給されるのに対し、圧電センサ３８の圧電膜は、トーションバー３２ａのねじれ変位に対応する電圧が生成され、この生成電圧が制御装置４に贈られる。トーションバー３２ａのねじれの変位量は、縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の回動位置に対応する。
【００３６】
なお、圧電センサ３８は、トーションバー３２ａではなく、内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂの先端部、すなわちトーションバー３２ａ，３２ｂとの結合端部にそれぞれ又は一方のみに設けることもできる。Ｙ軸回りのミラー部３１の回動位置に応じた応力が生じる箇所であれば、トーションバー３２ａや、内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂの先端部以外の箇所に設けることができる。
【００３７】
外側圧電アクチュエータ３５ａ，３５ｂは、Ｘ軸方向に可動枠３４の両側に配置され、可動枠３４と固定枠３６との間に介在している。外側圧電アクチュエータ３５ａ，３５ｂの各々は、ミアンダパターンの配列で連結された複数の圧電カンチレバー３７から構成される。各圧電カンチレバー３７は、Ｙ軸に平行に揃えられている。
【００３８】
複数の電極パッド３９ａ，３９ｂは、固定枠３６の各縦辺部に形成され、光偏向器３の共通の下側電極層（アース電極層）、内側圧電アクチュエータ３３、外側圧電アクチュエータ３５及び圧電センサ３８の個々の上側電極層に配線（図示せず）を介して接続されている。
【００３９】
以降、光偏向器３において、添え字ａ，ｂ付きの各要素について、個々に区別しないときは、ａ，ｂを省略した数字のみで総称する。
【００４０】
図３は、制御装置４の具体的な構成図である。制御装置４は、画像データ生成部１０１、情報入力部１０２、非共振信号生成部１０３、センサ信号処理部１０４、共振駆動信号生成部１０５、レーザ駆動回路１０６及び走査ミラー駆動回路１０７を備える。
【００４１】
画像データ生成部１０１、情報入力部１０２、非共振信号生成部１０３、センサ信号処理部１０４及び共振駆動信号生成部１０５は、制御部１３を構成する。走査ミラー駆動回路１０７は、第１駆動部１１及び第２駆動部１２を構成する。走査ミラー駆動回路１０７は、光源駆動部を構成する。
【００４２】
画像データ生成部１０１は、入力映像情報を外部から受信する。情報入力部１０２は、照射範囲情報及びアスペクト比情報を外部から受信する。画像データ生成部１０１は、画素データを生成し、レーザ駆動回路１０６に出力する。情報入力部１０２は、アスペクト比及び照射範囲の信号を生成し、それぞれ非共振信号生成部１０３及び共振駆動信号生成部１０５に出力する。
【００４３】
非共振信号生成部１０３は、走査ミラー駆動回路１０７に非共振駆動波形の信号を出力する。共振駆動信号生成部１０５は、共振駆動波形の信号をセンサ信号処理部１０４及び走査ミラー駆動回路１０７に出力する。走査ミラー駆動回路１０７は、光偏向器３と信号を送受する。光偏向器３から走査ミラー駆動回路１０７に出力される信号には、圧電センサ３８の検出信号が含まれる。走査ミラー駆動回路１０７から光偏向器３に送られる信号には、内側圧電アクチュエータ３３及び可動枠３４への駆動電圧が含まれる。
【００４４】
走査ミラー駆動回路１０７は、センサ信号処理部１０４に圧電センサ３８のセンサ信号を出力する。該センサ信号には、圧電センサ３８が検出した縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の回動角の信号が含まれる。センサ信号処理部１０４は、共振走査振幅情報及び位相差情報を生成し、それぞれ非共振信号生成部１０３及び共振駆動信号生成部１０５に出力する。
【００４５】
［第１実施形態／作用］
図４は、制御装置４が照射範囲８の過渡期間Ｔａにアスペクト比管理制御が行われないときの駆動電圧等の変化を示した図である。これに対し、図５は、制御装置４が照射範囲８の過渡期間Ｔａにアスペクト比管理制御が行われないときの駆動電圧等の変化を示した図である。なお、当然ながら、本発明の実施形態としての映像装置１では、制御装置４は、照射範囲８の過渡期間Ｔａにアスペクト比管理制御を行っている。図４は、図５との比較のために示したものである。
【００４６】
図４及び図５において、定常期間Ｔｂは、過渡期間Ｔａの前後の期間を意味する。時刻ｔ１及び時刻ｔ２は、それぞれ過渡期間Ｔａの開始時刻及び終了時刻である。
【００４７】
８ｓ，８ｅは、それぞれ時刻ｔ１，ｔ２の照射範囲である。８ｍは、過渡期間Ｔａの照射範囲である。以降、個々の照射範囲を区別しないときは、添え字を省略して、照射範囲８で総称する。照射範囲８には、映像４５が生成される。映像４５の説明の便宜上、定常期間Ｔｂにおける映像４５は、中心に白色の円が表示される。
【００４８】
過渡期間Ｔａにおいて、照射範囲８のアスペクト比が照射範囲８ｓのアスペクト比からずれると、定常期間Ｔｂにおける映像４５内の円が楕円に変化する。図４の照射範囲８ｍでは、映像４５内の白色の図形が楕円になっている。これに対し、図５の照射範囲８ｍ１，８ｍ２では、映像４５内の白色の図形は円になっている。
【００４９】
図４及び図５において、Ｖｄｈ及びＶｄｖは、それぞれ第１駆動電圧及び第２駆動電圧に相当し、それぞれ第１駆動部１１及び第２駆動部１２が内側圧電アクチュエータ３３及び外側圧電アクチュエータ３５に出力する駆動電圧である。横走査幅Ｗｈ及び縦走査幅Ｗｖは、照射範囲８の横幅及び縦幅である。
【００５０】
図４のアスペクト比管理無しの過渡期間Ｔａから説明する。制御装置４の制御部１３は、時刻ｔ１で照射範囲８ｓから照射範囲８ｅに変更する指示情報を受信する。該指示情報には、変更後の照射範囲である照射範囲８ｅについて、その横走査幅Ｗｈ、縦走査幅Ｗｖ、及び中心位置の情報が含まれる。
【００５１】
図示の例では、照射範囲８ｓと照射範囲８ｅとは、中心位置が同一であり、大きさ（サイズ）は、照射範囲８ｅの方が照射範囲８ｓより大きくなっている。
【００５２】
制御部１３は、時刻ｔ１に、直ちに、すなわち過渡期間Ｔａの開始と同時に、はその出力としての駆動電圧Ｖｄｈを値Ｖｄｈ１から値Ｖｄｈ２に切り替えさせる。また、図４の駆動電圧制御では、制御部１３は、第２駆動部１２に対しても、過渡期間Ｔａの開始と同時に、その出力としての駆動電圧Ｖｄｖを値Ｖｄｖ１から値Ｖｄｖ２に切り替えさせる。
【００５３】
ここで、値Ｖｄｈ１，Ｖｄｖ１は、照射範囲８ｓの横走査幅Ｗｈ（＝値Ｗｈ１）及び縦走査幅Ｗｖ（値Ｗｖ１）に対応する駆動電圧Ｖｄｈ，Ｖｄｖの値である。値Ｖｄｈ２，Ｖｄｖ２は、照射範囲８ｅの横走査幅Ｗｈ（＝値Ｗｈ２）及び縦走査幅Ｗｖ（＝値Ｗｖ２）に対応する駆動電圧Ｖｄｈ，Ｖｄｖの値である。
【００５４】
縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の往復回動は、共振であるので、横走査幅Ｗｈは、値Ｗｈ１から値Ｗｈ２に緩慢に変化し、過渡期間Ｔａが終了する時刻ｔ２にようやく値Ｗｈ２に達する。これに対し、横軸Ｌｘの回りのミラー部３１の往復回動は、非共振であるので、縦走査幅Ｗｖは、値Ｗｖ２から値Ｗｖ２に直ちに、すなわち時刻ｔ１に切り替わる。
【００５５】
この結果、図４の駆動電圧制御では、過渡期間Ｔａの照射範囲８ｍのアスペクト比≠照射範囲８ｓのアスペクト比となり、照射範囲８ｍの映像４５は歪んだものになる（照射範囲８ｍの楕円）。
【００５６】
次に、図５の駆動電圧制御について説明する。制御部１３が第１駆動部１１に対して行う制御は、図４の場合と同一である。したがって、第１駆動部１１は、時刻ｔ１に駆動電圧Ｖｄｈを値Ｖｄｈ１から値Ｖｄｈ２に切り替える。
【００５７】
これに対し、第２駆動部１２は、過渡期間Ｔａにおいて第２駆動部１２に供給する駆動電圧Ｖｄｖを、圧電センサ３８の検出信号に応じた、すなわち過渡期間Ｔａ中の各時点における縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の往復回動の実際の振幅に応じた値にして、内側圧電アクチュエータ３３に出力する。
【００５８】
この結果、縦走査幅Ｗｖは、過渡期間Ｔａの各時点の横走査幅Ｗｈの変化に合わせて、具体的には照射範囲８のアスペクト比を照射範囲８ｓのアスペクト比に維持しながら、変化する。こうして、照射範囲８ｍ１，８ｍ２の映像４５の歪みが防止される（図５の照射範囲８ｍ１，８ｍ２の円）。
【００５９】
さらに、詳細に述べると、第２駆動部１２は、外側圧電アクチュエータ３５に供給する駆動電圧Ｖｄｖを値Ｖｄｖ１から値Ｖｄｖ２への一方向に段階的に増大又は減少させる。なお、図５は、Ｖｄｖ２＞Ｖｄｖ１の増大の例であるので、過渡期間Ｔａの駆動電圧Ｖｄｖの段階的な変更は、段階的な増大となる。
【００６０】
さらに、駆動電圧Ｖｄｖの段階的変更の好ましい態様は、映像４５のフレーム周期Ｔｆに同期させる態様である。フレーム周期Ｔｆは、レーザ光源２の消灯期間としての帰線期間Ｔｆａと、レーザ光源２の点灯期間としての表示期間Ｔｆｂとに区分される（Ｔｆ＝Ｔｆａ＋Ｔｆｂ）。各フレーム周期Ｔｆの開始は、走査光Ｌｓが映像４５の上端又は下端に達して、縦方向に折り返す時に一致する。
【００６１】
駆動電圧Ｖｄｖの段階的変更の時刻を、走査光Ｌｓが照射範囲８において縦方向に折り返す時刻に同期（例：一致）させている。なお、走査光Ｌｓが照射範囲８において縦方向に折り返す時刻は、各フレームにおいて上下に１個ずつ２回、存在するので、一方の同期を省略してもよい。こうして、各フレームの表示期間Ｔｆｂでは、縦方向の走査光Ｌｓの走査間隔が一定に維持されるので、縦方向の走査光Ｌｓの走査間隔の不揃いによる映像４５の歪みが防止される。
【００６２】
図６のフローチャートを参照して、図５で説明した過渡期間Ｔａの制御の手順を詳細に説明する。過渡期間Ｔａの制御は、制御装置４が不図示の指示部から照射範囲８の変更指示を受信した時に開始される。
【００６３】
ＳＴＥＰ８１において、制御部１３は、指示された照射範囲８（＝照射範囲８ｅ）の横走査幅Ｗｈ（＝Ｗｈ２）及び縦走査幅Ｗｖ（＝Ｗｖ２）に対応するＶｄｈ（＝Ｖｄｈ２）及びＶｄｖ（＝Ｖｄｖ２）を算出する。
【００６４】
ＳＴＥＰ８２において、制御部１３は、第１駆動部１１に内側圧電アクチュエータ３３に対して値Ｖｄｈ２の駆動電圧Ｖｄｈを出力させる。
【００６５】
ＳＴＥＰ８３において、制御部１３は、（今が）走査光Ｌｓを縦方向に折り返す時刻か否かを判定する。そして、判定が肯定的（Ｙｅｓ）であるときは、処理をＳＴＥＰ８４に進ませ、否定的（Ｎｏ）であるときは、肯定的になるまで、ＳＴＥＰ８３を繰り返す。
【００６６】
ＳＴＥＰ８４において、制御部１３は、圧電センサ３８の出力から（今の）横走査幅Ｗｈを検出する。以下、ＳＴＥＰ８４で検出した（今の）横走査幅Ｗｈを値Ｗｈｎと定義する。
【００６７】
ＳＴＥＰ８５において、制御部１３は、値Ｗｈｎ＝値Ｗｈ２か否かを判定する。制御部１３は、ＳＴＥＰ８５の判定が肯定的であれば、処理を終了する。値Ｗｈｎ＝値Ｗｈ２と言うことは、過渡期間Ｔａが終了して、定常期間Ｔｂが開始したことを意味する。制御部１３は、ＳＴＥＰ８５の判定が否定的であれば、処理をＳＴＥＰ８６に進ませる。
【００６８】
ＳＴＥＰ８６において、制御部１３は、アスペクト比の設定値（照射範囲８ｓのアスペクト比に等しい。）から値Ｗｈｎに対関係の値Ｗｖｎを算出する。具体的には、固定値としてのアスペクト比＝Ｗｈｎ／Ｗｖｎとされる値Ｗｖｎである。
【００６９】
ＳＴＥＰ８７では、制御部１３は、値Ｗｖｎに対応する駆動電圧Ｖｄｖ（＝値Ｄｄｖｎ）を算出する。ただし、値Ｗｖｎは、走査光Ｌｓの（今の）縦幅に相当するものであるので、値Ｄｄｖｎは、駆動電圧Ｖｄｖの瞬時値ではなく、駆動電圧Ｖｄｖの振幅値に対応する。
【００７０】
ＳＴＥＰ８８では、制御部１３は、第２駆動部１２に対し外側圧電アクチュエータ３５にＤｄｖｎを出力させる。
【００７１】
［第２実施形態］
図７〜図９は、過渡期間制御の第２実施形態についての説明図である。第１実施形態に対する第２実施形態の相違点は、駆動電圧Ｖｄｈの制御の仕方である。すなわち、第１実施形態では、駆動電圧Ｖｄｈを過渡期間Ｔａの開始と同時に、すなわち時刻ｔ１に値Ｖｄｈ１から値Ｖｄｈ２に変更していたが、第２実施形態では、駆動電圧Ｖｄｈを値Ｖｄｈ１から値Ｖｄｈ２に向かって段階的に変化させる。ただし、駆動電圧Ｖｄｈが値Ｖｄｈ２に達する時刻ｔ３は、第１実施形態と同じく、時刻ｔ２より前とする。
【００７２】
したがって、照射範囲８ｓから照射範囲８ｅへの切り替わりの過渡期間Ｔａにおいて、駆動電圧Ｖｄｖが、照射範囲８ｓの縦走査幅Ｗｖ（＝値Ｗｖ１）に対応する値Ｖｄｖ１から、照射範囲８ｅの縦走査幅Ｗｖ（＝値Ｗｖ２）に対応する値Ｖｄｖ２に変化する所要時間（＝Ｔａ（＝ｔ２ｔ１））が、駆動電圧Ｖｄｈが照射範囲８ｓの値Ｗｈ１に対応する値Ｖｄｈ１から照射範囲８ｅの値Ｗｈ２に対応する値Ｖｄｈ２に変化する所要時間（＝Ｔｃ（＝ｔ３ｔ１））より長くなることは（Ｔａ＞Ｔｃ）、第１実施形態と同様に、この第２実施形態にも適用されている。
【００７３】
図７〜図９は、第１実施形態に対する第２実施形態の相違点を含む図のみを抽出したものである。第２実施形態において、第１実施形態と共通する構成を示した図は、第１実施形態についての説明図がそのまま適用される。
【００７４】
図７は、光偏向器３から内側圧電アクチュエータ３３への駆動電圧Ｖｄｖの模式図である。光偏向器３から内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂへ供給する駆動電圧Ｖｄｖは、別々のチャンネル（配線）で送られている。第１駆動部１１から内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂに出力される駆動電圧Ｖｄｖを区別するために、それぞれ駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂとで示す。
【００７５】
内側圧電アクチュエータ３３ａ，３３ｂは、トーションバー３２を横軸Ｌｘの方向の両側から駆動するために、先端においてＺ軸方向（図２）の正負を逆向きの方向にトーションバー３２を駆動する必要がある。このため、駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂは、位相を半周期ずらす必要がある。図７の駆動電圧波形４９ａ，４９ｂは、それぞれ駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂの電圧波形を示し、位相が半周期ずれている。
【００７６】
図８は、過渡期間Ｔａにおける駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂの振幅の時間変化を示している。駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂは、一定時間ΔＴごとに、所定量ΔＶずつ、駆動電圧Ｖｄｈ１から駆動電圧Ｖｄｈ２の方向に段階的に増大していく。図８では、駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂが所定量ΔＶ変化する時刻は、同一になっている。
【００７７】
駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂの振幅の段階的な変化により、横走査幅Ｗｈの変化は、図５のときの横走査幅Ｗｈの変化よりも線形に近づく。こうして、過渡期間Ｔａのアスペクト比の変動は低減し、照射範囲８ｓのアスペクト比に接近する。
【００７８】
図９は、過渡期間Ｔａにおけるさらに改善した駆動電圧Ｖｄｈの制御を示す。図８との相違点は、駆動電圧ＶｄｈａがΔＶ変化する時刻と、駆動電圧ＶｄｈｂがΔＶ変化する時刻とをΔＴ／２ずらしていることである。すなわち、駆動電圧Ｖｄｈａが駆動電圧Ｖｄｈｂより先にΔＶ変化し、駆動電圧Ｖｄｈｂは、ΔＴ／２遅れて駆動電圧Ｖｄｈａと同一の値になる。
【００７９】
過渡期間Ｔａにおける駆動電圧Ｖｄｈａ，Ｖｄｈｂの変化をΔＴ／２ずらすことにより、横走査幅Ｗｈの全体の変化は、一層線形に近づく。この結果、過渡期間Ｔａにおける縦軸Ｌｙの回りのミラー部３１の往復回動の振幅変化に対する縦走査幅Ｗｖの追従性が一層改善され、過渡期間Ｔａにおけるアスペクト比は、照射範囲８ｓの設定のアスペクト比に接近する。
【００８０】
［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態としての映像装置６０の構成図である。映像装置１との相違点は、映像装置６０は、走査光Ｌｓの２次元走査の走査光Ｌｓを得るために、映像装置１の１つの光偏向器３に代えて、一軸光偏向器６３ａ，６３ｂを装備していることである。
【００８１】
一軸光偏向器６３ａ，６３ｂは、概略の構成は同一であるので、両者の構成をまとめて説明する。なお、一軸光偏向器６３ａ，６３ｂを区別しないときは、両者を一軸光偏向器６３と総称する。
【００８２】
一軸光偏向器６３は、ミラー部６５、トーションバー６６ａ，６６ｂ，圧電アクチュエータ６７ａ〜６７ｄ、及び固定枠６８を備えている。
【００８３】
圧電アクチュエータ６７ａ，６７ｃは、光偏向器３の内側圧電アクチュエータ３３ａに相当し、圧電アクチュエータ６７ｂ，６７ｄは、光偏向器３の内側圧電アクチュエータ３３ｂに相当し、固定枠６８は、光偏向器３の固定枠３６に相当する。トーションバー６６ａ，６６ｂは、固定枠６８の長辺に平行に延在し、ミラー部６５と固定枠６８とを連結している。トーションバー６６ａ〜トーションバー６６ｄの駆動によりトーションバー６６は、圧電アクチュエータ６７ａ，６７ｂの回りに往復回動する。
【００８４】
一軸光偏向器６３ａは、ミラー部６５を非共振周波数でトーションバー６６ａ，６６ｂの軸線（第２軸）の回りに往復回動させる。一軸光偏向器６３ｂは、ミラー部６５を共振周波数でトーションバー６６ａ，６６ｂの軸線（第１軸）の回りに往復回動させる。
【００８５】
レーザ光源２からの出射光Ｌｏは、一軸光偏向器６３ａのトーションバー６６で反射して中間走査光Ｌｒとして出射する。中間走査光Ｌｒは、一軸光偏向器６３ｂのトーションバー６６で反射して走査光Ｌｓとして出射する。これにより、照射範囲８には、映像装置１の照射範囲８と同様に、走査光Ｌｓが２次元で走査する。
【００８６】
映像装置６０における過渡期間Ｔａの制御は、映像装置１と同一になる。この結果、時刻ｔ１の照射範囲８ｓのアスペクト比は、過渡期間Ｔａに一定に維持されつつ、過渡期間Ｔａの後の定常期間Ｔｂの照射範囲８に移行する。
【００８７】
［変形例］
映像装置６０では、一軸光偏向器６３ａ，６３ｂがそれぞれ非共振振動型及び共振型の一軸光偏向器となっている。しかしながら、本発明では、レーザ光源２側の一軸光偏向器を共振型とし、照射範囲８側の一軸光偏向器を非共振型にすることもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１，６０・・・映像装置（光走査装置）、２・・・レーザ光源（光源）、３・・・光偏向器、８・・・照射範囲、１１・・・第１駆動部、１２・・・第２駆動部、１３・・・制御部、３１・・・ミラー部、３２・・・トーションバー、３３・・・内側圧電アクチュエータ（内側アクチュエータ）、３５・・・外側圧電アクチュエータ（外側アクチュエータ）、・・・圧電センサ（検出器）、６３ａ，６３ｂ・・・一軸光偏向器、６５・・・ミラー部、６６ａ，６６ｂ・・・トーションバー、６７ａ〜６７ｄ・・・圧電アクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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