(57)【要約】【課題】環境変化、経年変化等により位相ずれや振幅変化が生じたりすることを、精度よく低コストで防ぐことができる走査装置を提供する。【解決手段】Ｘ軸とＹ軸周りに二次元走査可能な可動部を有する二次元スキャナ１０の可動部の各軸周りの静電容量の変化をＣＶ変換部３０で電圧信号に変換し、基準信号発生部４０で発生させた基準信号で同期検波する。同期検波した信号に基づいて、位相調整部６０で、駆動信号の位相を調整した後、基準信号の位相を９０度移相させ、その基準信号に基づき、位相調整した後の駆動信号の振幅を位相と同様に、振幅調整部７０で調整して、二次元スキャナ１０を駆動させ、タイミング生成部１１０で生成した表示タイミングと同期した基準信号を生成するとともに、光ビーム駆動部１２０を介して光ビーム照射装置１００から二次元スキャナ１０に光ビームを照射し、表示画像を形成する。【選択図】図１
2010191172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部及び前記固定部に回動可能に設置された走査軸周りに駆動され、駆動する際の振幅及び位相を調整可能に構成された可動部からなる走査手段と、
前記固定部と前記可動部間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段で検出した前記可動部の駆動時の静電容量の変化を電圧信号に変換するＣＶ変換手段と、
同期検波のための基準信号を発生する基準信号発生手段と、
前記ＣＶ変換手段で変換した電圧信号を前記基準信号発生手段で発生した基準信号により同期検波する同期検波手段と、
前記走査手段を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記駆動信号発生手段で発生した駆動信号の位相を前記同期検波手段で同期検波した信号に基づき調整して出力する位相調整手段と、
前記位相調整手段で位相調整を行った駆動信号の振幅を前記同期検波手段で同期検波した信号に基づき調整して前記走査手段に出力する振幅調整手段と、
前記基準信号発生手段により発生された基準信号に基づき、前記ＣＶ変換手段からの信号を前記同期検波手段により同期検波を行わせ、該同期検波した信号に基づき、前記位相調整手段で、前記駆動信号発生手段で発生した駆動信号の位相を調整した後、前記基準信号の位相を９０度移相させ、該移相した基準信号に基づき、前記ＣＶ変換手段からの信号を前記同期検波手段により同期検波を行わせ、該同期検波した信号に基づき、前記振幅調整手段で、前記位相調整した後の駆動信号の振幅を調整させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の走査装置おいて、
前記走査手段は、
前記可動部が基準位置にあるときに前記固定部と前記可動部との間に段差がなくなるように構成された、前記可動部を前記固定部に対して駆動するための駆動電極を備え、
前記静電容量検出手段は、前記可動部が基準位置にあるときに前記走査手段の前記固定部と前記可動部との間に段差を設けるように配置された、前記固定部と前記可動部との間の静電容量を検出するための静電容量検出電極から構成され、
前記ＣＶ変換手段は、前記静電容量検出電極により前記固定部と前記可動部との間の静電容量の変化を検出し、
前記制御手段は、
前記駆動信号発生手段により前記可動部を走査する走査周波数の倍となる周波数の電圧信号を前記駆動電極に印加して、前記走査手段の可動部を駆動することを特徴とする走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の走査装置おいて、
前記静電容量検出電極と前記駆動電極は、前記走査軸に対して軸対称に設けられ、
前記ＣＶ変換手段は、入力段が差動増幅入力になっており、対称となっている前記静電容量検出電極が前記差動増幅入力に接続されることを特徴とする走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の走査装置おいて、
前記駆動電極及び前記静電容量検出電極は、
対向する部分が櫛歯形状に形成され、該形成された各々の櫛歯形状部分の凹凸が互いに噛み合うように形成されていることを特徴とする走査装置。
【請求項５】
第１固定部及び前記第１固定部に回動可能に設置された、Ｙ軸に一致するＹ走査軸周りに駆動される第１可動部を有する請求項１〜請求項４の何れかに記載のＹ軸用の走査装置と、
前記第１可動部を第２固定部とみなし、前記第２固定部に回動可能に設置された、前記Ｙ軸に交差するＸ軸に一致するＸ走査軸周りに駆動される第２可動部を有する請求項１〜請求項４の何れかに記載のＸ軸用の走査装置と、
を備え、二次元走査を可能としたことを特徴とする二次元走査装置
【請求項６】
請求項５に記載の二次元走査装置において、
前記Ｘ軸の走査装置又は前記Ｙ軸の走査装置のうち何れか一方のみに前記同期検波手段を備え、
該同期検波手段は、前記Ｘ軸の走査装置又は前記Ｙ軸の走査装置の何れかの前記ＣＶ変換手段からの入力となるように切り替え可能に構成され、
前記基準信号発生手段は、発生させる基準信号の周波数が切り替え可能に構成され、
前記制御手段は、
前記第１可動部を調整する場合には、前記同期検波手段へのＣＶ変換手段からの入力を前記Ｙ軸の走査装置の静電容量検出手段からの入力に切り替えるとともに、前記基準信号発生手段で発生させる基準信号の周波数をＹ軸走査周波数に設定し、
前記第２可動部を調整する場合には、前記同期検波手段へのＣＶ変換手段からの入力を前記Ｘ軸の走査装置の静電容量検出手段からの入力に切り替えるとともに、前記基準信号発生手段で発生させる基準信号の周波数をＸ軸走査周波数に設定することを特徴とする二次元走査装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の二次元走査装置において、
前記Ｘ軸の走査装置の駆動信号発生手段及び前記Ｙ軸の走査装置の駆動信号発生手段は、
前記Ｘ軸の走査装置の走査周波数Ｆｘと前記Ｙ軸の走査装置の走査周波数Ｆｙとが、Ｆｘ≠ｎ×Ｆｙとなるように、前記Ｘ軸及びＹ軸の各走査装置を駆動することを特徴とする二次元走査装置。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れかに記載の二次元走査装置と、
前記第２可動部に対し、光ビームを照射する光ビーム照射手段と、
前記二次元走査装置で表示する画像の表示タイミングを生成するタイミング生成手段と、
前記タイミング生成手段により生成された表示タイミングに基づき、前記光ビーム照射手段で光ビームを照射する光ビーム駆動手段と、
を備え、
前記第２可動部に、前記光ビーム照射手段から照射される光ビームを反射する反射面が形成され、
前記基準信号発生手段は、前記タイミング生成手段で生成された表示タイミングと同期した前記基準信号を生成することを特徴とする二次元光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査装置、走査装置を用いた二次元走査装置及び光ビームを二次元スキャナにより走査し表示を行う二次元光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次元スキャナ等のアクチュエータの挙動を検出しながら利用する装置が知られている。例えば、走査される光ビームを光センサで取り込んで、その位置情報を計測して制御する光偏向装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発明によれば、振幅、位相などの変動に対して表示が乱れる問題を解決できる。
【０００３】
また、スキャナの静電容量を利用して、スキャナ揺動状態を検出する場合、駆動電圧によるノイズが悪影響を与えるので、それをさけるため、駆動電圧を印加していない際に、スキャナの揺動状態を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３１１５１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の光偏向装置は、表示の乱れの問題を解決するために、光センサを利用して、光ビームを取り込むのでコスト高を招いてしまう。また特許文献２の光走査装置は、駆動時には状態を検出できず、正確に状態を検出できない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、環境変化、経年変化等により、位相ずれや振幅変化が生じたりすることを、精度よく、低コストで防ぐことができる走査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】
【０００７】
かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載の走査装置は、走査手段、静電容量検出手段（２２：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）、ＣＶ変換手段（３０）、基準信号発生手段（４０）、同期検波手段（５０）、駆動信号発生手段（８０）、位相調整手段（６０）、振幅調整手段（７０）及び制御手段（９０）を備えている。
【０００８】
走査手段は、固定部（１２）及び固定部（１２）に回動可能に設置された走査軸（１４）周りに駆動され、駆動する際の振幅及び位相を調整可能に構成された可動部（１６）からなり、ＣＶ変換手段（３０）は、静電容量検出手段（２２）で検出した前記可動部（１６）の駆動時の静電容量の変化を電圧信号に変換する。また、基準信号発生手段（４０）は、同期検波のための基準信号を発生する。
【０００９】
同期検波手段（５０）は、ＣＶ変換手段（３０）で変換した電圧信号を基準信号発生手段（４０）で発生した基準信号により同期検波し、駆動信号発生手段（８０）は、走査手段を駆動するための駆動信号を発生する。
【００１０】
位相調整手段（６０）は、駆動信号発生手段（８０）で発生した駆動信号の位相を同期検波手段（５０）で同期検波した信号に基づき調整して出力し、振幅調整手段（７０）は、位相調整手段（６０）で位相調整を行った駆動信号の振幅を同期検波手段（５０）で同期検波した信号に基づき調整して走査手段に出力する。
【００１１】
さらに、制御手段（９０）は、基準信号発生手段（４０）により発生された基準信号に基づき、ＣＶ変換手段（３０）からの信号を同期検波手段（５０）により同期検波を行わせ、同期検波した信号に基づき、位相調整手段（６０）で、駆動信号発生手段（８０）で発生した駆動信号の位相を調整した後、基準信号の位相を９０度移相させ、移相した基準信号に基づき、ＣＶ変換手段（３０）からの信号を同期検波手段（５０）により同期検波を行わせ、同期検波した信号に基づき、振幅調整手段（７０）で、位相調整した後の駆動信号の振幅を調整し、走査手段を駆動させる。
【００１２】
このようにすると、環境変化、経年変化等により、走査手段の可動部（１６）に位相ずれや振幅変化が生じたりすることを、精度よく、低コストで防ぐことができる。以下説明する。
【００１３】
走査手段の可動部（１６）が走査軸（１４）周りに駆動されると固定部（１２）と可動部（１６）との間の静電容量が変化する。そこで、静電容量検出手段（２２）で静電容量を検出し、検出した静電容量の変化を電圧信号に変換して、基準信号に基づいて同期検波すると、同期検波した信号から可動部（１６）の位相ずれを検出することができる。
【００１４】
したがって、基準信号に基づいて同期検波した信号に基づき、可動部（１６）の位相を調整すれば、つまり、駆動信号発生手段（８０）で発生する駆動信号の位相を調整すれば、位相ずれをなくすことができる。
【００１５】
そして、駆動信号の位相を調整した後、つまり、可動部（１６）の位相ずれをなくした後、基準信号の位相を９０度移相させ、移相した基準信号に基づいて、可動部（１６）の静電容量を電圧信号に変換した信号を同期検波すると、同期検波した信号から可動部（１６）の振幅ずれを検出することができる。
【００１６】
したがって、移相した基準信号に基づいて同期検波した信号に基づき、可動部（１６）の振幅を調整すれば、つまり、位相を調整した後に駆動信号の振幅を調整すれば、振幅のずれをなくすことができる。
【００１７】
つまり、走査手段の可動部（１６）の位相ずれや振幅の変化が生じたりすることを、精度よく、防ぐことができる。しかも、走査手段を構成する固定部（１２）と可動部（１６）との間の静電容量を検出し、検出結果を同期検波するという簡易な構成で実現できるので、低コスト化も可能となる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、走査手段の可動部（１６）が固定部（１２）に対して基準位置にあるときに段差のないような駆動電極（１８）を設けることにより、走査周波数の倍となる周波数の電圧信号でスキャナを駆動でき、一方、可動部（１６）が固定部（１２）に対して基準位置にあるときに段差を設けるように配置された静電容量検出電極（２２）により、固定部（１２）と可動部（１６）との間の静電容量の変化は走査周波数とすることができることに着目したものである。
【００１９】
ここで、「基準位置」とは、可動部（１６）に駆動信号を入力しないときの可動部（１６）の位置を意味しており、通常は、固定部（１２）に対して可動部（１６）が最も接近している位置をいう。
【００２０】
つまり、走査手段に、可動部（１６）が基準位置にあるときに固定部（１２）と可動部（１６）との間に段差がなくなるように構成された、可動部（１６）を固定部（１２）に対して駆動するための駆動電極（１８）を備え、静電容量検出手段（２２）は、可動部（１６）が基準位置にあるときに走査手段の固定部（１２）と可動部（１６）との間に段差を設けるように配置された、固定部（１２）と可動部（１６）との間の静電容量を検出するための静電容量検出電極（２２）で構成する。
【００２１】
また、ＣＶ変換手段（３０）は、静電容量検出電極（２２）により固定部（１２）と可動部（１６）との間の静電容量の変化を検出し、制御手段（９０）は、駆動信号発生手段（８０）により可動部（１６）を走査する走査周波数の倍となる周波数の電圧信号を駆動電極（１８）に印加して、走査手段の可動部（１６）を駆動するのである。
【００２２】
通常、基準位置時に段差のないような電極間で静電容量の変化を検出すると、走査手段の走査位置が一意に対応しない。つまり、可動部（１６）が固定部（１２）に対し対称の位置にあった場合において、容量が同じ値を示してしまうため、静電容量の変化を検出しても走査位置が一意に検出できない。
【００２３】
例えば、段差がない電極間では可動部が固定部に対し対称の位置（例えば可動部が上に１度の場合と下に１度動いた位置）にあるときは、電極間距離が等しいので静電容量が等しくなってしまうのである。
【００２４】
それに対し、請求項２に記載の発明のように、基準位置時に段差を設けた電極間で固定部（１２）と可動部（１６）との間の静電容量の変化を検出すると、走査手段の可動部（１６）の走査位置が一意に検出できる。
【００２５】
また、このようにすることで、駆動信号から発生するノイズの周波数が静電容量の変化の周波数と異なるため、同期検波での検出時に駆動信号によるノイズの影響を受けることがなく、またスキャナの走査位置も一意に検出でき、精度よくスキャナの状態を検出できる。
【００２６】
ところで、ＣＶ変換手段（３０）の入力段で信号を増幅する際、駆動信号等によるノイズが大きいと飽和してしまうためゲインを下げなければならず、検出できる信号が小さくなり精度が悪くなってしまう。
【００２７】
そこで、請求項３に記載のように、静電容量検出電極（２２）と駆動電極（１８）は、走査軸（１４）対して軸対称に設けられており、また、ＣＶ変換手段（３０）は、入力段が差動増幅入力になっており、対称となっている静電容量検出電極（２２）が差動増幅入力に接続されるようにするとよい。
【００２８】
このようにすると、走査軸（１４）に対して軸対称に設けられた静電容量検出電極（２２）を差動増幅入力にしたＣＶ変換手段（３０）に接続することにより、駆動信号等によるノイズが存在したとしても、そのノイズを打ち消すことができ、飽和を防ぎ、さらに静電容量の変化の信号も増やすことができる。したがって、走査装置の作動状態を精度よく検出できる。
【００２９】
また、請求項４に記載のように、駆動電極（１８）及び静電容量検出電極（２２）は、対向する部分が櫛歯形状に形成され、その形成された各々の櫛歯形状部分の凹凸が互いに噛み合うように形成されているとよい。
【００３０】
このようにすると、電極の対向する部分の面積が大きくなるので、可動部（１６）を駆動する駆動力が大きくなるとともに、静電容量検出電極（２２）で検出できる静電容量が大きくなるので、走査装置の作動状態を精度よく検出できる。
【００３１】
請求項５に記載の二次元走査装置は、Ｙ軸用の走査装置とＹ軸に交差するＸ軸用の走査装置とを備え、二次元走査を可能としたことを特徴としている。
【００３２】
Ｙ軸用の走査装置は、第１固定部（１２）及び第１固定部（１２）に回動可能に設置された、Ｙ軸に一致するＹ走査軸（１５）周りに駆動される第１可動部（１７）を有する請求項１〜請求項４の何れかに記載の走査装置である。
【００３３】
また、Ｘ軸用の走査装置は、第１可動部（１７）を第２固定部（１７）とみなし、第２固定部（１７）に回動可能に設置された、Ｙ軸に交差するＸ軸に一致するＸ走査軸（１４）周りに駆動される第２可動部（１６）を有する請求項１〜請求項４の何れかに記載の走査装置である。
【００３４】
つまり、第１固定部（１２）、第１可動部（１７）、第１可動部（１７）の一部である第２固定部（１７）及び第２可動部（１６）からなり、Ｙ走査軸（１５）とそれに交差するＸ走査軸（１４）周りに二次元走査を可能とする、いわゆるジンバル機構を備えた二次元走査装置である。
【００３５】
このようにすると、第１可動部（１７）をＹ走査軸（１５）周りに駆動しつつ、第２可動部（１６）をＸ走査軸（１４）周りに駆動すること、つまり、二次元走査ができる。
【００３６】
さらに、第１可動部（１７）と第２可動部（１６）とを、それぞれＹ軸用の走査装置とＸ軸用の走査装置として独立して調整できるので、周囲環境の変化や経年変化があっても、前述のように、それぞれの位相ずれや振幅の変化のない二次元走査装置とすることができる。
【００３７】
ところで、環境変化や経年変化により二次元走査装置の位相がずれたり振幅が変化したりする速度はあまり大きくないため、第１可動部（１７）や第２可動部（１６）の位相ずれや振幅の変化を、同時に検出して調整する必要はなく、時系列に切り替えて検出し調整すればよい。
【００３８】
そこで、請求項６に記載のように、Ｘ軸の走査装置又はＹ軸の走査装置のうち何れか一方のみに同期検波手段（５０）を備え、その同期検波手段（５０）は、Ｘ軸の走査装置又はＹ軸の走査装置の何れかのＣＶ変換手段（３０）からの入力となるように切り替え可能に構成され、さらに、基準信号発生手段（４０）は、発生させる基準信号の周波数が切り替え可能に構成され、制御手段（９０）は、第１可動部（１７）を調整する場合には、同期検波手段（５０）へのＣＶ変換手段（３０）からの入力をＹ軸の走査装置の静電容量検出手段（２０）からの入力に切り替えるとともに、基準信号発生手段（４０）で発生させる基準信号の周波数をＹ軸走査周波数に設定し、第２可動部（１６）を調整する場合には、同期検波手段（５０）へのＣＶ変換手段（３０）からの入力をＸ軸の走査装置の静電容量検出手段（２２）からの入力に切り替えるとともに、基準信号発生手段（４０）で発生させる基準信号の周波数をＸ軸走査周波数に設定するようにするとよい。
【００３９】
このようにすると、Ｘ軸の走査装置の状態と、Ｙ軸の走査装置の状態を交互に検出し制御することで、同期検波手段（５０）を２系統備える必要がなく、低コストで構成できる。
【００４０】
ところで、Ｘ軸の走査装置の走査周波数ＦｘとＹ軸の走査装置の走査周波数Ｆｙとを、Ｆｘ＝ｎ×Ｆｙ（ｎは整数、Ｆｘ＞Ｆｙの場合）となるような走査周波数で駆動した場合、Ｙ軸の走査走査装置の駆動信号のノイズ成分が、Ｘ軸の走査装置の静電容量変化の信号に重畳されて、Ｘ軸の走査装置の同期検波での検出信号の精度が悪くなってしまう可能性がある。
【００４１】
そこで、請求項７に記載のように、Ｘ軸の走査装置の駆動信号発生手段（８２）及びＹ軸の走査装置の駆動信号発生手段（８４）は、Ｘ軸の走査装置の走査周波数ＦｘとＹ軸の走査装置の走査周波数Ｆｙとが、Ｆｘ≠ｎ×Ｆｙ（ｎは整数、Ｆｘ＞Ｆｙの場合）となるようにＸ軸とＹ軸の各走査装置を駆動すると、Ｙ軸の走査装置の駆動信号のノイズ成分が、Ｘ軸の走査装置の静電容量変化の信号に重畳されることがなくなるので、ノイズ成分の影響を受けることなく、スキャナの状態を精度よく検出できる。
【００４２】
請求項８に記載の二次元光走査装置（１）は、請求項５〜請求項７の何れかに記載の二次元走査装置、光ビーム照射手段（１００）、タイミング生成手段（１１０）及び光ビーム駆動手段（１２０）を備えている。
【００４３】
光ビーム照射手段（１００）は、第２可動部（１６）に対し、光ビームを照射し、タイミング生成手段（１１０）は、二次元走査装置で表示する画像の表示タイミングを生成する。また、光ビーム駆動手段（１２０）は、タイミング生成手段（１１０）により生成された表示タイミングに基づき、光ビーム照射手段（１００）で照射する。
【００４４】
さらに、第２可動部（１６）に、光ビーム照射手段（１００）から照射される光ビームを反射する反射面を形成し、基準信号発生手段（４０）は、タイミング生成手段（１１０）で生成された表示タイミングと同期した基準信号を生成するようにする。
【００４５】
このようにすると、タイミング生成手段（１１０）で生成された表示タイミングに基づき照射される光ビームが第２可動部（１６）の反射面により反射され二次元画像を生成する。その際、同期したタイミングで基準信号発生手段（４０）から基準信号が生成され、その信号により同期検波し調整する。
【００４６】
したがって、二次元光走査装置（１）により二次元画像を生成する際に、周囲環境の変化や経年変化があっても、表示タイミングに対する可動部（１６，１７）の位相ずれがなくなるので、精度のよい、美しい二次元画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】二次元光走査装置１の概略の機能的構成を示す機能ブロック図である。
【図２】二次元スキャナ１０の概略の構造を示す構造図である。
【図３】振幅調整部７０から同期検波部５０までの概略の回路構成を示す回路図である。
【図４】ミラー部１６走査の位相制御時における各信号波形例（Ｘ位相ずれなし時）を示す図である。
【図５】ミラー部１６走査の位相制御時における各信号波形例（Ｘ位相ずれあり時）を示す図である。
【図６】ミラー部１６の位相ずれがない場合（Ｘ位相ずれなし時）の表示例を示す図である。
【図７】ミラー部１６の位相ずれがある場合（Ｘ位相ずれあり時）の表示例を示す図である。
【図８】ミラー部１６走査の振幅制御時における各信号波形例（Ｘ振幅適正時）を示す図である。
【図９】ミラー部１６走査の振幅制御時における各信号波形例（Ｘ振幅過小時）を示す図である。
【図１０】ミラー部１６の振幅が適正な場合（Ｘ振幅適正時）の表示例を示す図である。
【図１１】ミラー部１６の振幅が過小な場合（Ｘ振幅過小時）の表示例を示す図である。
【図１２】二次元スキャナ１０走査軌跡の例を示す図である。
【図１３】制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】制御処理の流れ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】
【００４８】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００４９】
図１は、本発明が適用された二次元光走査装置１の概略の機能的構成を示す機能ブロック図であり、図２は、二次元スキャナ１０の概略の構造を示す構造図である。
【００５０】
二次元光走査装置１は、図１に示すように、二次元スキャナ１０、ＣＶ変換部３０、基準信号発生部４０、同期検波部５０、位相調整部６０、振幅調整部７０、駆動信号発生部８０、制御部９０、光ビーム照射装置１００、タイミング生成部１１０及び光ビーム駆動部１２０を備えている。
【００５１】
二次元スキャナ１０は、図２に示すように、Ｘ軸に一致するＸ走査軸１４を有するミラー部１６を備えるとともに、Ｘ軸に交差するＹ軸に一致するＹ走査軸１５を有するジンバル部１７及び外枠部１２を備えている。
【００５２】
ミラー部１６は、ジンバル部１７の内側面においてＸ軸に一致するように形成されたＸ走査軸１４周りに駆動可能となるようにジンバル部１７に固定されており、駆動する際の振幅及び位相が、駆動電極群１８により調整可能となっている。
【００５３】
また、ジンバル部１７は、外枠部１２の内側面においてＹ軸に一致するように形成されたＹ走査軸１５周りに駆動可能となるように外枠部１２に固定され、駆動する際の振幅及び位相が、駆動電極群１９により調整可能となっている。
【００５４】
つまり、ジンバル部１７は、ミラー部１６に対しては、固定部となり、外枠部１２に対しては、可動部となっている。
【００５５】
Ｘ走査軸１４及びＹ走査軸１５は、ミラー部１６、ジンバル部１７や外枠部１２に固定されているが、ミラー部１６、ジンバル部１７や外枠部１２に比べて細く形成されているため、弾性部材となる。したがって、ミラー部１６及びジンバル部１７は、Ｘ走査軸１４及びＹ走査軸１５周りに回動できる。
【００５６】
ミラー部１６、ジンバル部１７には、ミラー部１６が基準位置にあるときに、ミラー部１６とジンバル部１７との間に段差がなくなるように構成された、ミラー部１６をジンバル部１７に対して駆動するための駆動電極群１８と、ミラー部１６が基準位置にあるときに、ミラー部１６とジンバル部１７との間に段差を設けるように配置されたミラー部１６とジンバル部１７間の静電容量を検出するための静電容量検出電極群２２とを有している。また、ミラー部１６の表面中央には、光ビーム照射装置１００から照射される光ビームを反射する反射面（反射膜）が形成されている。
【００５７】
ジンバル部１７、外枠部１２には、ジンバル部１７が基準位置にあるときに、ジンバル部１７と外枠部１２との間に段差がなくなるように構成された、ジンバル部１７を外枠部１２に対して駆動するための駆動電極群１９と、ジンバル部１７が基準位置にあるときに、ジンバル部１７と外枠部１２との間に段差を設けるように配置されたジンバル部１７と、外枠部１２間の静電容量を検出するための静電容量検出電極群２０とを有している。
【００５８】
ここで、「基準位置」とは、ジンバル部１７及びミラー部１６に駆動信号を入力しないときのジンバル部１７及びミラー部１６の位置を意味しており、通常は、外枠部１２に対してジンバル部１７が、また、ジンバル部１７に対してミラー部１６が最も接近している位置をいう。
【００５９】
駆動電極群１９は、外枠部１２とジンバル部１７との間にＹ軸振幅変更部７６から電圧信号（駆動信号）を印加して、ジンバル部１７をＹ走査軸１５周りに駆動(走査）させるものであり、図２に示すように、外枠部１２のＹ走査軸１５と平行な内側面の一方に設けられた外枠部電極１２１と、ジンバル部１７の外側であって外枠部電極１２１に対向する位置に設けられた外側ジンバル部電極１６１とから構成される（Ａ−Ａ断面視図参照）。
【００６０】
外枠部電極１２１と外側ジンバル部電極１６１は、共に櫛歯形状に形成されており、それぞれの電極１２１，１６１の櫛歯の凹凸が互いに噛み合うように形成されている。
【００６１】
また、外枠部１２のＹ走査軸１５に対して軸対称の位置、つまり、外枠部１２の対向する他方の内側面には、外枠部電極１２２が設けられ、ジンバル部１７のＹ走査軸１５に対して軸対称の位置、つまり、ジンバル部１７の対向する他方の外側面には、外側ジンバル部電極１６２が設けられている（Ｂ−Ｂ断面視図参照）。
【００６２】
外枠部電極１２２と外側ジンバル部電極１６２は、共に櫛歯形状に形成されており、それぞれの電極１２２，１６２の櫛歯の凹凸が互いに噛み合うように形成されている。
【００６３】
そして、外枠部電極１２１と外側ジンバル部電極１６１間に電圧信号（駆動信号）を印加し、外枠部電極１２２と外側ジンバル部電極１６２間にも、外枠部電極１２１と外側ジンバル部電極１６１間に印加する電圧信号と同じ電圧信号を印加することによって、ジンバル部１７をＹ走査軸１５周りに駆動（走査）させる。
【００６４】
駆動電極群１８は、ジンバル部１７とミラー部１６との間にＸ軸振幅変更部７４から電圧信号（駆動信号）を印加して、ミラー部１６をＸ走査軸１４に対して駆動させるものであり、図２に示すように、ジンバル部１７のＸ走査軸１４と平行な内側面の一方に設けられた内側ジンバル部電極１６３と、ミラー部１６の外側であって内側ジンバル部電極１６３に対向する位置に設けられたミラー部電極１７０とから構成される（Ｃ−Ｃ断面視図参照）。
【００６５】
内側ジンバル部電極１６３とミラー部電極１７０は、共に櫛歯形状に形成されており、それぞれの電極１６３，１７０の櫛歯の凹凸が互いに噛み合うように形成されている。
【００６６】
また、ジンバル部１７のＸ走査軸１４に対して軸対称の位置、つまり、ジンバル部１７の対向する他方の内側面には、内側ジンバル部電極１６４が設けられ、ミラー部１６のＸ走査軸１４に対して軸対称の位置、つまり、ミラー部１６の対向する他方の外側面には、ミラー部電極１７１が設けられている（Ｃ−Ｃ断面視図参照）。
【００６７】
内側ジンバル部電極１６４とミラー部電極１７１は、共に櫛歯形状に形成されており、それぞれの電極１６４，１７１の櫛歯の凹凸が互いに噛み合うように形成されている。
【００６８】
そして、内側ジンバル部電極１６３とミラー部電極１７０間に電圧信号（駆動信号）を印加し、内側ジンバル部電極１６４とミラー部電極１７１間にも、内側ジンバル部電極１６３とミラー部電極１７０間に印加する電圧信号と同じ電圧信号を印加することによって、ミラー部１６をＸ走査軸１４周りに駆動させる。
【００６９】
静電容量検出電極群２０は、外枠部１２とジンバル部１７間の静電容量を検出するものであり、図２に示すように、外側ジンバル部電極１６１と外枠部電極１２１上に形成された第３薄膜電極１２５及び外側ジンバル部電極１６２と外枠部電極１２２上に形成された第４薄膜電極１２６から構成される。
【００７０】
第３薄膜電極１２５は、外枠部電極１２１上に絶縁膜１２３を形成し、その上に形成された金属薄膜であり、外枠部電極１２１と同様に櫛歯形状に形成されており、外側ジンバル部電極１６１の櫛歯の凹凸と噛み合うように形成されている（Ａ−Ａ断面視図参照）。
【００７１】
また、第３薄膜電極１２５は、ＣＶ変換部３０（入力３）へ接続され、ジンバル部１７が走査すると、外側ジンバル部電極１６１と第３薄膜電極１２５の間の静電容量が変化しＣＶ変換部３０から電圧信号が出力される。
【００７２】
第４薄膜電極１２６は、外枠部電極１２２上に絶縁膜１２４を形成し、その上に形成された金属薄膜であり、外枠部電極１２２と同様に櫛歯形状に形成されており、外側ジンバル部電極１６２の櫛歯の凹凸と噛み合うように形成されている（Ｂ−Ｂ断面視図参照）。
【００７３】
また、第４薄膜電極１２６は、ＣＶ変換部３０（入力４）へ接続され、ジンバル部１７が走査すると、外側ジンバル部電極１６２と第４薄膜電極１２６の間の静電容量が変化しＣＶ変換部３０から電圧信号が出力される。
【００７４】
ここで、第３薄膜電極１２５による静電容量変化と、第４薄膜電極１２６による静電容量変化は逆位相となる。
【００７５】
静電容量検出電極群２２は、ジンバル部１７とミラー部１６間の静電容量を検出するものであり、図２に示すように、内側ジンバル部電極１６３とミラー部電極１７０上に形成された第１薄膜電極１２７及び内側ジンバル部電極１６４とミラー部電極１７１上に形成された第２薄膜電極１２８とから構成される。
【００７６】
第１薄膜電極１２７は、ミラー部電極１７０上に絶縁膜１７２を形成し、その上に形成された金属薄膜であり、ミラー部電極１７０と同様に櫛歯形状に形成されており、内側ジンバル部電極１６３の櫛歯の凹凸と噛み合うように形成されている（Ｃ−Ｃ断面視図参照）。
【００７７】
また、第１薄膜電極１２７は、ＣＶ変換部３０（入力１）へ接続され、ミラー部１６が走査すると、内側ジンバル部電極１６３と第１薄膜電極１２７の間の静電容量が変化しＣＶ変換部３０から電圧信号が出力される。
【００７８】
第２薄膜電極１２８は、ミラー部電極１７１上に絶縁膜１７３を形成し、その上に形成された金属薄膜であり、ミラー部電極１７１と同様に櫛歯形状に形成されており、内側ジンバル部電極１６４の櫛歯の凹凸と噛み合うように形成されている（Ｃ−Ｃ断面視図参照）。
【００７９】
また、第２薄膜電極１２８は、ＣＶ変換部３０（入力２）へ接続され、ミラー部１６が走査すると、内側ジンバル部電極１６４と第２薄膜電極１２８の間の静電容量が変化しＣＶ変換部３０から電圧信号が出力される。
【００８０】
ここで、第１薄膜電極１２７による静電容量変化と、第２薄膜電極１２８による静電容量変化は逆位相となる。
【００８１】
ＣＶ変換部３０は、静電容量検出電極群２０，２２で検出したミラー部１６及びジンバル部１７の走査時の静電容量の変化、つまり、二次元スキャナ１０の走査による静電容量の変化を電圧信号に変換し、変換した信号を同期検波部５０へ出力する。
【００８２】
具体的には、入力１、入力２、入力３、入力４の４つの入力段を有し、入力１には、静電容量検出電極群２２の第１薄膜電極１２７と内側ジンバル部電極１６３間による出力が、入力２には、静電容量検出電極群２２の第２薄膜電極１２８と内側ジンバル部電極１６４間による出力がそれぞれ接続されている。
【００８３】
また、入力３には、静電容量検出電極群２０の第３薄膜電極１２５と外側ジンバル部電極１６１間による出力が、入力４には、静電容量検出電極群２０の第４薄膜電極１２６と外側ジンバル部電極１６２間による出力がそれぞれ接続されている。
【００８４】
ここで、ＣＶ変換部３０は、入力１と入力２の入力段及び入力３と入力４の入力段がそれぞれ差動増幅入力になっており、逆位相となっている、第１薄膜電極１２７と第２薄膜電極１２８及び第３薄膜電極１２５と第４薄膜電極１２６がそれぞれ差動増幅入力に接続される。
【００８５】
そして、それらの静電容量検出電極群２０，２２における静電容量の変化を電圧信号に変換し、同期検波部５０へ出力する。
【００８６】
基準信号発生部４０は、同期検波のための基準信号を発生するものであり、タイミング生成部１１０で生成された表示タイミングと同期した基準信号を生成し、同期検波部５０へ出力する。通常、調整する軸の走査周波数と同じ周波数の基準信号を生成し、Ｘ軸を調整する場合にはＸ軸の走査周波数を出力し、Ｙ軸を調整する場合にはＹ軸の走査周波数を出力する。
【００８７】
同期検波部５０は、ＣＶ変換部３０で変換した電圧信号を基準信号発生部４０で発生した基準信号により同期検波し、検波した信号を位相調整部６０及び振幅調整部７０へ出力する。
【００８８】
また、同期検波部５０は、ＣＶ変換部３０からの入力を切り替え可能に構成されている。つまり、ＣＶ変換部３０には、静電容量検出電極群２０と静電容量検出電極群２２からの出力を制御部９０からの指令で切り換えて入力することができるように構成されている。
【００８９】
位相調整部６０は、同期検波した信号に基づき、二次元スキャナ１０を駆動する駆動信号の位相を調整して出力するものであり、位相制御部６２、Ｘ軸位相シフタ６４、Ｙ軸位相シフタ６６を備えている。
【００９０】
位相制御部６２は、同期検波部５０の出力を受け、Ｘ軸位相シフタ６４及びＹ軸位相シフタ６６に対する移相量を算出し、Ｘ軸位相シフタ６４及びＹ軸位相シフタ６６に移相指令として出力する。なお、Ｘ軸位相シフタ６４及びＹ軸位相シフタ６６の何れの移相量を算出し、何れの位相シフタ６４，６６に出力するかは、制御部９０からの指令により決定される。
【００９１】
Ｘ軸位相シフタ６４は、位相制御部６２からの移相指令に基づき、駆動信号発生部８０のＸ軸駆動信号発生部８２から出力される駆動信号の位相を移相して、振幅調整部７０のＸ軸振幅変更部７４へ出力する。
【００９２】
また、Ｙ軸位相シフタ６６は、位相制御部６２からの移相指令に基づき、駆動信号発生部８０のＹ軸駆動信号発生部８４から出力される駆動信号の位相を移相して、振幅調整部７０のＹ軸振幅変更部７６へ出力する。
【００９３】
振幅調整部７０は、同期検波した信号に基づき、位相調整部６０で位相が調整された駆動信号の振幅を調整して出力するものであり、振幅制御部７２、Ｘ軸振幅変更部７４、Ｙ軸振幅変更部７６を備えている。
【００９４】
振幅制御部７２は、同期検波部５０の出力を受け、Ｘ軸振幅変更部７４及びＹ軸振幅変更部７６に対する振幅変更量を算出し、Ｘ軸振幅変更部７４及びＹ軸振幅変更部７６に振幅変更指令信号として出力する。なお、Ｘ軸振幅変更部７４及びＹ軸振幅変更部７６の何れの振幅変更量を算出し、何れの振幅変更部７４，７６に出力するかは、制御部９０からの指令により決定される。
【００９５】
Ｘ軸振幅変更部７４は、振幅制御部７２からの振幅変更指令に基づき、位相調整部６０のＸ軸位相シフタ６４から出力される駆動信号の振幅を変更して、二次元スキャナ１０の駆動電極群１８へ出力する。
【００９６】
また、Ｙ軸振幅変更部７６は、振幅制御部７２からの振幅変更指令に基づき、位相調整部６０のＹ軸位相シフタ６６から出力される駆動信号の振幅を変更して、二次元スキャナ１０の駆動電極群１９へ出力する。
【００９７】
駆動信号発生部８０は、タイミング生成部１１０からの信号に同期して二次元スキャナ１０を駆動する駆動信号を発生するものであり、Ｘ軸駆動信号発生部８２及びＹ軸駆動信号発生部８４を備えている。
【００９８】
Ｘ軸駆動信号発生部８２は、二次元スキャナ１０のミラー部１６をＸ走査軸１４周りに駆動するための駆動信号（Ｘ駆動信号）を発生する発振器であり、正弦波、矩形波、三角波などの駆動信号を発生し、Ｙ軸駆動信号発生部８４は、二次元スキャナ１０のジンバル部１７をＹ走査軸１５周りに駆動するための駆動信号（Ｙ駆動信号）を発生する発振器であり、正弦波、矩形波、三角波などの駆動信号を発生する。
【００９９】
本実施形態では、Ｘ軸駆動信号発生部８２及びＹ軸駆動信号発生部８４共に正弦波を発生する。
【０１００】
駆動信号発生部８０においては、Ｘ軸駆動信号発生部８２で発生する正弦波の周波数（Ｘ軸走査周波数）ＦｘとＹ軸駆動信号発生部８４で発生する正弦波の周波数（Ｙ軸走査周波数）Ｆｙとが、Ｆｘ≠ｎ×Ｆｙ（ｎは整数、Ｆｘ＞Ｆｙの場合）となっている。
【０１０１】
制御部９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏなどから構成され、基準信号発生部４０により発生された基準信号に基づき、ＣＶ変換部３０からの信号を同期検波部５０により同期検波を行わせ、検波した信号に基づき、駆動信号発生部８０で発生させた駆動信号を位相調整部６０で位相調整を行って位相を調整させる。
【０１０２】
その後、基準信号の位相を９０度移相させ、移相した基準信号に基づき、ＣＶ変換部３０からの信号を同期検波部５０により同期検波を行わせ、検波した信号に基づき、振幅調整部７０で振幅調整をさせる。
【０１０３】
このように駆動信号を調整し二次元スキャナ１０のミラー部１６及びジンバル部１７を走査させる。
【０１０４】
さらに、制御部９０は、ミラー部１６の走査を調整する場合には、同期検波部５０へのＣＶ変換部３０からの入力を静電容量検出電極群２２からの入力に切り替えるとともに、基準信号発生部４０で発生させる基準信号の周波数をミラー部１６の走査周波数とし、ジンバル部１７の走査を調整する場合には同期検波部５０へのＣＶ変換部３０からの入力を静電容量検出電極群２０からの入力に切り替えるとともに、基準信号発生部４０で発生させる基準信号の周波数をジンバル部１７の走査周波数とする。
【０１０５】
なお、制御部９０は、Ｉ／Ｏを介して、ＣＶ変換部３０、基準信号発生部４０、同期検波部５０、位相調整部６０、振幅調整部７０、駆動信号発生部８０、タイミング生成部１１０、光ビーム駆動部１２０に接続されているが、図１においては、図面を見やすくするため、その接続の図示を省略する。
【０１０６】
タイミング生成部１１０は、二次元スキャナ１０を走査させることにより表示する表示内容に基づき、二次元スキャナ１０で表示する画像の表示タイミングを生成する。
【０１０７】
光ビーム照射装置１００は、二次元スキャナ１０に対し、光ビームを照射する。
【０１０８】
光ビーム駆動部１２０は、タイミング生成部１１０により生成された表示タイミングに基づき、光ビーム照射装置１００に光ビームを照射させる。
【０１０９】
（回路構成）
次に、振幅調整部７０から同期検波部５０までの回路構成を図３に基づき説明する。図３は、振幅調整部７０から同期検波部５０までの概略の回路構成を示す回路図である。
【０１１０】
まず、二次元スキャナ１０をＸ走査軸１４周りに走査させる場合、つまりミラー部１６をＸ走査軸１４周りに駆動させる場合について説明する。Ｘ軸振幅変更部７４では、バイアス電圧としてＶＢが生成され、さらにＸ駆動信号が生成されている。
【０１１１】
Ｘ駆動信号は、内側ジンバル部電極１６３とミラー部電極１７０間及び内側ジンバル部電極１６４とミラー部電極１７１間にそれぞれ同じ電圧信号として印加されて、ミラー部１６がＸ走査軸１４周りに駆動される。
【０１１２】
また、バイアス電圧ＶＢは内側ジンバル部電極１６３，１６４に接続されている。この際ミラー部１６が走査すると薄膜電極１２７，１２８と内側ジンバル部電極１６３，１６４との間の静電容量が変化する。
【０１１３】
各々の静電容量をＣ１、Ｃ２とすると、ＣＶ変換後の出力は、ｄ（Ｃ２）／ｄｔ×ＶＢ×Ｒ−ｄ（Ｃ１）／ｄｔ×ＶＢ×Ｒとなる。駆動信号等によるノイズ信号がＣＶ変換部３０の入力１，２に乗ったとしてもＣＶ変換部３０の入力段が差動入力であるためノイズを打ち消すことができ、増幅器３１が飽和しにくくなるので、Ｒを極力大きく取り、ＣＶ変換後の出力信号を大きくしている。
【０１１４】
この出力信号を同期検波部５０で基準信号発生部４０からの基準信号と掛け算を行い、ローパスフィルタ１８０を通すことで、位相調整部６０、振幅調整部７０へ送る信号が得られる。ローパスフィルタ１８０は、駆動信号発生部８０で発生させるＸ、Ｙ軸走査周波数（Ｆｘ，Ｆｙ）の低い方より十分低いカットオフ周波数を持っている。
【０１１５】
二次元スキャナ１０をＹ走査軸１５周りに走査させる場合、つまりジンバル部１７をＹ走査軸１５周りに駆動させる場合に関しても同様な構成となっている。なお同期検波部５０の入力は、ミラー部１６を走査する状態を検出する場合と、ジンバル部１７を走査する状態を検出する場合で切り替えており、同期検波部５０は１系統である。
【０１１６】
（二次元光走査装置１の作動）
次に、二次元光走査装置１の作動について図４に基づき説明する。図４は、ミラー部１６走査の位相制御時において位相ずれがない場合の各信号波形例を示す図である。
【０１１７】
図４（ａ）に示すように、タイミング生成部１１０で、表示タイミングを示すＸ―ＳＹＮＣ信号が生成される。
【０１１８】
そして、図４（ｂ）に示すように、Ｘ−ＳＹＮＣ信号に同期して、光ビーム駆動部１２０から光ビームが二次元スキャナ１０に照射され、照射された光ビームが二次元スキャナ１０のミラー部１６表面の反射膜に反射し表示が写し出される。
【０１１９】
また、図４（ｃ）に示すように、Ｘ−ＳＹＮＣ信号に同期して、基準信号発生部４０でＸ基準信号が生成される。さらに、図４（ｄ）に示すように、Ｘ−ＳＹＮＣ信号に同期してＸ駆動信号が、Ｘ軸位相シフタ６４及びＸ軸振幅変更部７４を通じて二次元スキャナ１０のミラー部電極１７０と内側ジンバル部電極１６３及びミラー部電極１７１と内側ジンバル部電極１６４間に印加され、二次元スキャナ１０が正弦運動をして走査する。
【０１２０】
このＸ駆動信号の周波数はＸ軸走査周波数Ｆｘの２倍となっている。この際、基準信号に対し、二次元スキャナ１０のミラー部１６走査時に位相ずれがない場合は、図４（ｅ）〜（ｈ）に示すような、二次元スキャナ１０のミラー部１６走査時の位置、Ｃ１、Ｃ２（図３参照）の静電容量波形、ミラー部１６走査時のＣＶ変換部３０出力波形となる。
【０１２１】
この場合のＸ基準信号波形をＡｓｉｎ（ωｘｔ）、（ωｘ＝２πＦｘ）、ミラー部１６走査時のＣＶ変換部３０出力波形をＢｃｏｓ（ωｘｔ−α）とすると、同期検波部５０で掛け算された結果は、０．５ＡＢ（ｓｉｎ（２ωｘｔ−α）＋ｓｉｎ（α））となる。位相ずれがない場合はα＝０で、さらにローパスフィルタ１８０でｓｉｎ（２ωｘｔ）の成分はカットされるので、ローパスフィルタ１８０後の出力結果は０となる。
【０１２２】
つまり、図４（ｉ）に示すように、位相ずれがない場合の同期検波部５０出力は０となる。この際、光ビーム駆動はＸスキャナ走査位置の中央部分でなされており、図６に示すような二次元スキャナ１０での表示ができる。図６は、ミラー部１６の位相ずれがない場合（Ｘ位相ずれなし時）の表示例を示す図である。
【０１２３】
なお、Ｘ駆動信号のノイズがミラー部１６走査時のＣＶ変換部３０出力波形へ影響を与え、ミラー部１６走査時のＣＶ変換部３０の出力波形にＣｃｏｓ（２ωｘｔ−β）の波形が重畳された場合考えると、同期検波部５０でＸ基準信号と掛け算された結果は、０．５ＡＣ（ｓｉｎ（３ωｘｔ−β）＋ｓｉｎ（−ωｘｔ＋β））となるが、ローパスフィルタ１８０でこれらの成分はすべてカットされるので、Ｘ駆動信号のノイズは結果に影響を与えない。これはＸ駆動信号の周波数が走査周波数Ｆｘの２倍となっているためである。
【０１２４】
本実施形態において、薄膜電極１２７，１２８と内側ジンバル部電極１６３，１６４間の静電容量変化の周波数は走査周波数と同じであるため、静電容量の変化と二次元スキャナ１０の走査位置が一意に対応できるが、基準位置時に段差のないような電極間で静電容量変化を検出する場合、その周波数は走査周波数の２倍となり、静電容量の変化とスキャナの走査位置とが一意に対応ができないこととなる。
【０１２５】
次に、図５に基づき、ミラー部１６走査時に位相ずれ（Ｘ位相ずれ）がある場合の作動について説明する。図５は、ミラー部１６走査時の位相制御時における各信号波形例（Ｘ位相ずれあり時）を示す図である。
【０１２６】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、Ｘ−ＳＹＮＣ信号、光ビーム駆動信号、Ｘ基準信号、Ｘ駆動信号は、位相ずれがない場合（図４（ａ）〜（ｄ））と同じである。
【０１２７】
図５（ｅ）〜（ｉ）に示すように、環境変化、経年変化等により、基準信号に対し、二次元スキャナ１０のミラー部１６走査に位相ずれαが生じた場合は、二次元スキャナ１０のミラー部１６走査時の位置、Ｃ１、Ｃ２（図３参照）の静電容量波形、ミラー部１６走査時のＣＶ変換部３０の出力波形となる。この場合の同期検波部５０の出力は、位相ずれがない（図４参照）の時と同様に考えると、０．５ＡＢｓｉｎ（α）となり、０ではなくなる。
【０１２８】
この際、光ビーム駆動はＸスキャナ走査位置の中央からずれた部分でなされており、図７に示すような二次元スキャナ１０表示になってしまう。図７は、ミラー部１６の位相ずれがある場合（Ｘ位相ずれあり時）二次元スキャナ１０表示例を示す図である。つまり位相調整部６０では同期検波部５０の出力が０となるようにＸ駆動信号の位相を調整する必要がある。
【０１２９】
次に、図８に基づき、Ｘ振幅適正時のミラー部１６走査時の作動について説明する。図８は、ミラー部１６走査時にＸ振幅が適正である場合の振幅制御時における各信号波形例を示す図である。
【０１３０】
図４に示す場合と同様の考え方であるが、基準信号生成部でＸ−ＳＹＮＣ信号に同期して生成されるＸ基準信号が９０度移相されている。
【０１３１】
この場合のＸ基準信号波形をＡｃｏｓ（ωｘｔ）、ミラー部１６走査のＣＶ変換部３０の出力波形をＤｃｏｓ（ωｘｔ−α）とすると、同期検波部５０で掛け算された結果は、０．５ＡＤ（ｃｏｓ（２ωｘｔ−α）＋ｃｏｓ（α））となる。
【０１３２】
位相制御を行った後で、位相ずれがない場合はα＝０となり、さらにローパスフィルタ１８０でｃｏｓ（２ωｘｔ）の成分をカットするとローパスフィルタ１８０後の出力結果は０．５ＡＤとなる。Ａは固定値でＤは、ミラー部１６の振幅に応じた値であるので、同期検波部５０の出力により振幅を検出できる。
【０１３３】
次に、図９に基づき、ミラー部１６走査時にＸ振幅が過小となった場合の作動について説明する。図９は、ミラー部１６走査時の振幅制御時における各信号波形例（Ｘ振幅過小時）を示す図である。
【０１３４】
図９に示すように、環境変化、経年変化等により、図８の場合と比較し、Ｘ振幅が少なくなった際には、Ｃ１、Ｃ２（図３参照）の変化が少なく、結果としてミラー部１６走査時のＣＶ変換部３０の出力の値が小さくなり、同期検波部５０の出力の値０．５ＡＤが小さくなる。つまり振幅調整部７０では同期検波後の出力０．５ＡＤが適正な値となるようにＸ駆動信号の電圧振幅を調整する。
【０１３５】
二次元スキャナ１０のＸ振幅走査が適正であれば、図１０のようなスキャナ表示ができるが、Ｘ振幅走査が過小であると図１１のようにＸ方向に縮んだ表示となってしまう。
【０１３６】
以上に、図４〜１１に基づいて、ミラー部１６走査時における作動説明をしたが、ジンバル部１７走査時においても同様である。
【０１３７】
図１２に二次元スキャナ１０走査軌跡の例を示す。この場合のＸ軸走査周波数Ｆｘ＝２１００Ｈｚ、Ｙ軸走査周波数Ｆｙ＝１２０Ｈｚであり、Ｆｘ≠ｎ×Ｆｙ（ｎは整数、Ｆｘ＞Ｆｙの場合）を満たしている。この場合、Ｙ駆動信号のノイズ成分が、Ｘ走査の静電容量変化の周波数と重なることはなく、Ｘ走査の同期検波での検出信号の精度が悪化しない。
【０１３８】
（制御処理）
次に、図１３及ぶ図１４に基づき、制御部９０で実行される制御処理について説明する。図１３及び図１４は、制御処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３９】
制御処理では、まず、Ｓ１００において、駆動信号発生部８０から予め定められた駆動信号が二次元スキャナ１０に出力され、二次元スキャナ１０のミラー部１６をＸ走査軸１４周りに、ジンバル部１７をＹ走査軸１５周りに駆動させる。本実施形態では、Ｘ軸走査周波数Ｆｘ＝２１００Ｈｚ、Ｙ軸走査周波数Ｆｙ＝１２０Ｈｚである。
【０１４０】
Ｓ１０５では、同期検波部５０の入力がＸ走査側、つまり、静電容量検出電極群２２に切り換えられ、続くＳ１１０では、基準信号発生部４０において、Ｘ基準信号としてＡｓｉｎωｘｔが発生され、同期検波部５０へ出力される。
【０１４１】
続くＳ１１５では、同期検波部５０の出力が０であるか否かが判定される。そして、同期検波部５０の出力が０であると判定された場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、処理がＳ１２５へ移行され、出力が０でないと判定された場合（Ｓ１１５：Ｎｏ）、処理がＳ１２０へ移行される。
【０１４２】
Ｓ１２０では、同期検波部５０の出力が０になるように、位相調整部６０で前述のようにＸ駆動信号の位相が調整された後、処理がＳ１１５へ戻される。
【０１４３】
Ｓ１２５では、基準信号発生部４０において、Ｘ基準信号としてＡｃｏｓωｘｔ（Ａｓｉｎωｘｔの位相を９０°移相した信号）が発生され、同期検波部５０へ出力される。
【０１４４】
Ｓ１３０では、同期検波部５０の出力が予め定められた設定値であるか否かが判定される。そして、同期検波部５０の出力が設定値である場合（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、処理がＳ１４０へ移行され、出力が設定値でない場合（Ｓ１３０：Ｎｏ）、処理がＳ１３５へ移行される。
【０１４５】
Ｓ１３５では、同期検波部５０の出力が設定値になるように、振幅調整部７０で前述のようにＸ駆動信号の振幅が調整された後、処理がＳ１３０へ戻される。
【０１４６】
Ｓ１４０では、同期検波部５０の入力がＹ走査側、つまり、静電容量検出電極群２０に切り換えられ、続くＳ１４５では、基準信号発生部４０において、Ｙ基準信号としてＡｓｉｎωｙｔ、（ωｙ＝２πＦｙ）が発生され、同期検波部５０へ出力される。
【０１４７】
続くＳ１５０では、同期検波部５０の出力が０であるか否かが判定される。そして、同期検波部５０の出力が０であると判定された場合（Ｓ１５０：Ｙｅｓ）、処理がＳ１６０へ移行され、出力が０でないと判定された場合（Ｓ１５０：Ｎｏ）、処理がＳ１５５へ移行される。
【０１４８】
Ｓ１５５では、同期検波部５０の出力が０になるように、位相調整部６０で前述のようにＹ駆動信号の位相が調整された後、処理がＳ１５０へ戻される。
【０１４９】
Ｓ１６０では、基準信号発生部４０において、Ｙ基準信号としてＡｃｏｓωｙｔ（Ａｓｉｎωｙｔの位相を９０°移相した信号）が発生され、同期検波部５０へ出力される。
【０１５０】
Ｓ１６５では、同期検波部５０の出力が予め定められた設定値であるか否かが判定される。そして、同期検波部５０の出力が設定値である場合（Ｓ１６５：Ｙｅｓ）、処理がＳ１７５へ移行され、出力が設定値でない場合（Ｓ１６５：Ｎｏ）、処理がＳ１７０へ移行される。
【０１５１】
Ｓ１７０では、同期検波部５０の出力が設定値になるように、振幅調整部７０で前述のようにＸ駆動信号の振幅が調整された後、処理がＳ１６０へ戻される。
【０１５２】
Ｓ１７５では、光ビーム駆動部１２０での光ビーム駆動がオンされ、光ビーム照射装置１００から光ビームが二次元スキャナ１０に対して照射される。そして、Ｓ１７５の処理が終了した後、処理がＳ１０５へ移行され、制御処理が繰り返される。
【０１５３】
（二次元光走査装置１の特徴）
以上のような二次元光走査装置１によれば、二次元スキャナ１０のミラー部１６がＸ走査軸１４周りに駆動されると、ジンバル部１７に対する静電容量が変化する。また、ジンバル部１７がＹ軸周りに駆動されると、外枠部１２に対する静電容量が変化する。
【０１５４】
この静電容量の変化を、静電容量検出電極群２０，２２で検出し、検出した静電容量の変化をＣＶ変換部３０で電圧信号に変換して、基準信号に基づいて同期検波すると、同期検波した信号からミラー部１６やジンバル部１７の位相ずれを検出することができる。
【０１５５】
したがって、基準信号に基づいて同期検波した信号に基づき、ミラー部１６やジンバル部１７の位相を調整すれば、つまり、駆動信号発生部８０で発生する駆動信号の位相を調整すれば、位相ずれをなくすことができる。
【０１５６】
そして、駆動信号の位相を調整して、位相ずれをなくした後、基準信号の位相を９０度移相させ、移相した基準信号に基づいて、ミラー部１６やジンバル部１７の静電容量をＣＶ変換部３０で電圧信号に変換した信号を同期検波すると、同期検波した信号からミラー部１６やジンバル部１７の振幅ずれを検出することができる。
【０１５７】
したがって、移相した基準信号に基づいて同期検波した信号に基づき、ミラー部１６やジンバル部１７の振幅を調整すれば、振幅のずれをなくすことができる。
【０１５８】
つまり、ミラー部１６やジンバル部１７の位相ずれや振幅の変化が生じたりすることを、精度よく、防ぐことができる。しかも、二次元スキャナ１０を構成するミラー部１６やジンバル部１７の静電容量を検出し、検出結果を同期検波するという簡易な構成で実現できるので、低コスト化も可能となる。
【０１５９】
また、通常、基準位置時に段差のないような電極間で静電容量の変化を検出すると、走査手段の走査位置が一意に対応しない。つまり、可動部であるミラー部１６、ジンバル部１７がそれぞれに対する固定部であるジンバル部１７、外枠部１２に対し対称の位置にあった場合において、容量が同じ値を示してしまうため、静電容量の変化を検出しても走査位置が一意に対応しない。
【０１６０】
それに対し、基準位置時に段差のある電極間で静電容量の変化を検出すると、走査手段の走査位置が一意に対応するため、走査位置を一意に特定できる。
【０１６１】
また、静電容量検出電極群２０，２２と駆動電極群１８，１９は、走査軸１４，１５対して軸対称に設けられており、また、ＣＶ変換部３０の入力段が差動増幅入力になっており、対称となっている静電容量検出電極群２０，２２がそれぞれ差動増幅入力に接続されている。
【０１６２】
したがって、駆動信号等によるノイズが存在したとしても、そのノイズを打ち消すことができ、飽和を防ぎ、さらに静電容量の変化の信号も増やすことができる。したがって、走査装置の作動状態を精度よく検出できる。
【０１６３】
また、駆動電極群１８，１９及び静電容量検出電極群２０，２２は、対向する部分が櫛歯形状に形成され、その形成された各々の櫛歯形状部分の凹凸が互いに噛み合うように形成されているので、対向する部分の面積が大きくなる。
【０１６４】
したがって、駆動電極群１８、１９の駆動力が大きくなるとともに、静電容量検出電極群２０，２２で検出できる静電容量が大きくなるので、走査装置の作動状態を精度よく検出できる。
【０１６５】
また、環境変化や経年変化により二次元スキャナ１０の位相がずれたり振幅が変化したりする速度はあまり大きくないため、ミラー部１６やジンバル部１７の位相ずれや振幅の変化を、同時に検出して調整する必要はなく、時系列に切り替えて検出し調整すればよいので、同期検波部５０は、ミラー部１６やジンバル部１７の何れかのＣＶ変換部３０からの入力となるように切り替えられる。したがって、同期検波部５０を２系統備える必要がなく、低コストで構成できる。
【０１６６】
また、Ｘ軸駆動信号発生部８２及びＹ軸駆動信号発生部８４は、Ｘ駆動信号の走査周波数ＦｘとＹ駆動信号の走査周波数Ｆｙとが、Ｆｘ≠ｎ×Ｆｙ（ｎは整数、Ｆｘ＞Ｆｙの場合）となるようにすると、Ｙ駆動信号のノイズ成分が、静電容量検出電極群２２で検出される静電容量変化の信号に重畳することがなくなるので、ノイズ成分の影響を受けることなく、二次元スキャナ１０の状態を精度よく検出できる。
【０１６７】
また、タイミング生成部１１０で生成された表示タイミングに基づき照射される光ビームが二次元スキャナ１０のミラー部１６の反射面により反射され二次元画像が生成される。その際、同期したタイミングで二次元スキャナ１０の基準信号発生部４０から基準信号が生成され、その信号により同期検波をし調整する。
【０１６８】
したがって、二次元光走査装置１により二次元画像を生成する際に、周囲環境の変化や経年変化があっても、表示タイミングに対するミラー部１６、ジンバル部１７の位相ずれがなくなるので、精度のよい、美しい二次元画像を生成することができる。
【０１６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
【０１７０】
例えば、上記実施形態における二次元光走査装置１では、同期検波部５０を１系統で構成したが、１系統でなく独立した２系統として構成し、制御部９０でそれぞれの系統を制御しても、コスト的には劣るものの、二次元光走査装置１と同じ機能・性能を得ることができる。また今回は基準信号としてｓｉｎ波を生成したが、三角波、矩形波でも同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【０１７１】
１…二次元光走査装置、１０…二次元スキャナ、１２…外枠部、１４…Ｘ走査軸、１５…Ｙ走査軸、１６…ミラー部、１７…ジンバル部、１８，１９…駆動電極群、２０，２２…静電容量検出電極群、３０…ＣＶ変換部、３１，３５…増幅器、３２，３３，３６，３７…抵抗、４０…基準信号発生部、５０…同期検波部、６０…位相調整部、６２…位相制御部、６４…Ｘ軸位相シフタ、６６…Ｙ軸位相シフタ、７０…振幅調整部、７２…振幅制御部、７４…Ｘ軸振幅変更部、７６…Ｙ軸振幅変更部、８０…駆動信号発生部、８２…Ｘ軸駆動信号発生部、８４…Ｙ軸駆動信号発生部、９０…制御部、１００…光ビーム照射装置、１１０…タイミング生成部、１２０…光ビーム駆動部、１２１，１２２…外枠部電極、１２３，１２４…絶縁膜、１２５…第３薄膜電極、１２６…第４薄膜電極、１２７…第１薄膜電極、１２８…第２薄膜電極、１６１，１６２…外側ジンバル部電極、１６３，１６４…内側ジンバル部電極、１７０，１７１…ミラー部電極、１７２，１７３…絶縁膜、１８０…ローパスフィルタ。
【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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