(57)【要約】  走査ミラーは、レーザ光を反射するミラー部と、ミラー部を回動振動させる支持構造と、ミラー部の振動状態を示すモニタ信号を出力する振動センサとを備える。光センサはレーザ光の強度を検出する。モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ光センサが検出した強度の値が下がらない場合に、支持構造の破壊限界角以上に支持構造を振動させる破断信号が入力されるように構成されている。この走査ミラーやこれを用いた画像投射装置は、安全でかつ十分な明るさで画像を表示できる。
2013140757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光センサと共に用いられ、レーザ光を反射して走査する走査ミラーであって、
前記レーザ光を反射するミラー部と、
前記ミラー部を回動振動させる支持構造と、
前記ミラー部の振動状態を示すモニタ信号を出力する振動センサと、
を備え、
前記光センサは前記レーザ光の強度を検出し、
前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、前記支持構造の破壊限界角以上に前記支持構造を振動させる破断信号が入力されるように構成されている、走査ミラー。
【請求項２】
前記支持構造は、
前記ミラー部を回動させる低速側支持構造と、
前記低速側支持構造よりも高速で前記ミラー部を回動振動させる高速側支持構造と、
を有し、
前記モニタ信号の値が前記所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、前記高速側支持構造に前記高速側支持構造を破断させる破断信号が入力され、その後、前記低速側支持構造に前記低速側支持構造を破断させる破断信号が入力されるように構成されている、請求項１に記載の走査ミラー。
【請求項３】
前記支持構造は、
前記ミラー部を回動させる低速側支持構造と、
前記低速側支持構造よりも高速で前記ミラー部を回動振動させる高速側支持構造と、
を有し、
前記高速側支持構造は、正常動作における前記高速側支持構造の振動の共振周波数である第１の共振周波数と、前記高速側支持構造の一部が破断した状態の振動の共振周波数である第２の共振周波数とを有し、
前記低速側支持構造は、前記正常動作における前記低速側支持構造の振動の共振周波数である第３の共振周波数と、前記低速側支持構造の一部が破断した状態の振動の共振周波数である第４の共振周波数とを有し、
前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、前記高速側支持構造を破断させるために前記高速側支持構造に前記第１の共振周波数に基づく第１の破断信号が入力され、その後、前記高速側支持構造を破断させるために前記高速側支持構造に前記第２の共振周波数に基づく第２の破断信号が入力されるように構成されており、
前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造に前記第３の共振周波数に基づく第３の破断信号が入力され、その後、前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造に前記第４の共振周波数に基づく第４の破断信号が入力されるように構成されている、請求項１に記載の走査ミラー。
【請求項４】
レーザ光を出力する光源と、
前記レーザ光を反射するミラー部と、
前記ミラー部を回動振動させる支持構造と、
前記ミラー部の振動状態を示すモニタ信号を出力する振動センサと、
を有して、前記レーザ光を走査する走査ミラーと、
前記走査ミラーを駆動してかつ同期信号を出力するミラードライバと、
前記同期信号に同期して映像信号を出力する画像処理部と、
前記映像信号に基づいて前記レーザ光の強度を変調するレーザ制御部と、
前記レーザ光の前記強度を検出する光センサと、
を備え、
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱し前記レーザ光の強度が下がらない場合に、前記走査ミラーを破断するように動作する、走査型画像表示装置。
【請求項５】
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が前記正常動作範囲を逸脱し前記レーザ光の前記検出された強度が下がらない場合に、前記走査ミラーを破断させる破断信号を前記走査ミラーに出力するように動作する、請求項４に記載の走査型画像表示装置。
【請求項６】
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が前記正常動作範囲を逸脱し前記レーザ光の前記検出された強度が下がらない場合に、前記破断信号の周波数を前記支持構造の共振周波数より低い周波数から前記共振周波数より高い周波数までスイープするように動作する、請求項４または５に記載の走査型画像表示装置。
【請求項７】
前記走査ミラーの前記支持構造は、
前記ミラー部を回動させる低速側支持構造と、
前記低速側支持構造よりも高速で前記ミラー部を回動振動させる高速側支持構造と、
を有し、
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が前記所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、
前記高速側支持構造に前記高速側支持構造を破断させる破断信号を入力し、
その後、前記低速側支持構造に前記低速側支持構造を破断させる破断信号を入力する、
ように動作する、請求項４に記載の走査型画像表示装置。
【請求項８】
前記高速側支持構造は前記高速側支持構造の共振周波数で駆動されるように構成されており、
前記低速側支持構造は前記高速側支持構造より高い電圧の駆動信号で非共振駆動されるように構成されている、請求項７に記載の走査型画像表示装置。
【請求項９】
前記低速側支持構造を回動させる電圧で前記高速側支持構造を破断させる破断信号が生成されるように構成されている、請求項８に記載の走査型画像表示装置。
【請求項１０】
前記走査ミラーの前記支持構造は、
前記ミラー部を回動させる低速側支持構造と、
前記低速側支持構造よりも高速で前記ミラー部を回動振動させる高速側支持構造と、
を有し、
前記高速側支持構造は、正常動作における前記高速側支持構造の振動の共振周波数である第１の共振周波数と、前記高速側支持構造の一部が破断した状態の振動の共振周波数である第２の共振周波数とを有し、
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、
前記高速側支持構造を破断させるために前記高速側支持構造に前記第１の共振周波数に基づく第１の破断信号を入力し、
その後、前記高速側支持構造を破断させるために前記高速側支持構造に前記第２の共振周波数に基づく第２の破断信号を入力する、
ように動作する、請求項４に記載の走査型画像表示装置。
【請求項１１】
前記低速側支持構造は、前記正常動作における前記低速側支持構造の振動の共振周波数である第３の共振周波数と、前記低速側支持構造の一部が破断した状態の振動の共振周波数である第４の共振周波数とを有し、
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、
前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造に前記第３の共振周波数に基づく第３の破断信号を入力し、
その後、前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造に前記第４の共振周波数に基づく第４の破断信号を入力する、
ように動作する、請求項１０に記載の走査型画像表示装置。
【請求項１２】
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、
前記高速側支持構造を破断させるために前記高速側支持構造に前記第１の破断信号を入力し、
その後、前記高速側支持構造を破断させるために前記高速側支持構造に前記第２の破断信号を入力し、
その後、前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造に前記第３の破断信号を入力し、
その後、前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造に前記第４の破断信号を入力する、
ように動作する、請求項１１に記載の走査型画像表示装置。
【請求項１３】
前記走査ミラーの前記支持構造は、
前記ミラー部を回動させる低速側支持構造と、
前記低速側支持構造よりも高速で前記ミラー部を回動振動させる高速側支持構造と、
を有し、
前記低速側支持構造は、正常動作における前記低速側支持構造の振動の共振周波数である第１の共振周波数と、前記低速側支持構造の一部が破断した状態の振動の共振周波数である第２の共振周波数とを有し、
前記ミラードライバは、前記モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ前記光センサが検出した前記強度の値が下がらない場合に、
前記低速側支持構造を破断させるために前記低速側支持構造は前記第１の共振周波数に基づく第１の破断信号を入力し、
その後、前記低速側支持構造を破断させるために前記第２の共振周波数に基づく第２の破断信号を入力する、
ように動作する、請求項４に記載の走査型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を走査して画像を表示する走査ミラーおよび走査型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光はほぼ平行光にして細く絞った状態で放射することができるので、ミラー素子等を用いてレーザ光を２次元走査させて画像を表示することができる。このようなスキャン方式のレーザプロジェクタでは、レーザ光の強度を変調させて画像の表示を行うため、液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの２次元の画像表示デバイスの全体を常時照明する通常のプロジェクタに比べ省電力であり、また、２次元画像デバイスを均一に照明する照明光学系が不要なので装置の小型化も実現できる。特に、Φ１ｍｍ程度のミラーを数１０ｋＨｚの周波数で振動制御可能なＭＥＭＳミラー素子を用いることでより小型化が進んでいる。【０００３】
このように、走査方式のレーザプロジェクタは、小型のモバイル機器にも搭載可能で大型ディスプレイの搭載が困難な携帯電話等でも大画面表示が楽しめるようにすることが期待されている。【０００４】
一方、レーザプロジェクタ等のレーザ応用製品に対しては、安全基準で許容放射パワーが定められており、安全を確保しつつ放射パワーを上げて表示を明るくする技術が求められる。特に走査型画像表示装置では、走査することによってヒトの目に入射するレーザ光をパルス光としてその強度を計算し、その安全レベルから許容放射レベルを算出するため、レーザ光の走査が停止しないことが前提となる。【０００５】
従って、様々な故障モードを考慮して、危険レベルのレーザ光が機器外部に照射される確率を可能な限り低減する必要がある。一般的には、走査ミラーの動作をモニタするセンサを設け、走査が正常に行われていることを確認した上でレーザを点灯する。走査の振幅が、放射されるレーザ光が安全な範囲の振幅を下回ったり停止した場合にはレーザの出力を抑えるか停止したりする。しかしながら、このレーザ制御系が何らかの原因で故障あるいは不調となる可能性もあるので、これに対処する方法が望まれる。【０００６】
例えば特許文献１に記載の従来の走査型画像表示装置では、走査ミラーをあらかじめばねで引っ張られている。そのばね力を超える力で走査ミラーを駆動することで、ミラーの駆動が停止したときにミラーが、レーザ光の照射されない位置に移動する。【０００７】
また、特許文献２に記載の従来の走査型画像表示装置では、走査の異常時にはレーザ光源に供給される電力の発生が停止する。【０００８】
また、特許文献３に記載の従来の走査型画像表示装置では、レーザの出力が異常に大きくなった場合、光学素子が変質して光透過率ないし反射率が低下する。【０００９】
上記特許文献には、それぞれある故障原因により、最悪の場合レーザ制御の機能不全によって、走査されないレーザ光が照射されてしまうのを防ぐことが記載されている。しかしながら、上記の従来の画像表示装置では、さまざまな故障原因の組み合わせにより、最悪の場合レーザ制御の機能不全によって、走査されないレーザ光が照射されてしまうのを防ぐことは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０８８１８８号公報
【特許文献２】特許第４４０３７１６号公報
【特許文献３】特許第４４８３７０３号公報
【発明の概要】
【００１１】
走査ミラーは、レーザ光を反射するミラー部と、ミラー部を回動振動させる支持構造と、ミラー部の振動状態を示すモニタ信号を出力する振動センサとを備える。光センサはレーザ光の強度を検出する。モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ光センサが検出した強度の値が下がらない場合に、支持構造の破壊限界角以上に支持構造を振動させる破断信号が入力されように構成されている。
【００１２】
この走査ミラーやこれを用いた画像投射装置は、安全でかつ十分な明るさで画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は実施の形態における走査型画像表示装置のブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａはリニア走査方式で動作する実施の形態における走査型画像表示装置のレーザ光のスポット軌跡と駆動信号の波形を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは共振走査方式で動作する実施の形態における走査型画像表示装置のレーザ光のスポット軌跡と駆動信号の波形を示す図である。
【図３】図３は実施の形態における走査型画像表示装置の走査ミラーの上面図である。
【図４】図４は実施の形態における走査型画像表示装置の他の走査ミラーの斜視図である。
【図５】図５は実施の形態における走査型画像表示装置の走査ミラーの高速側支持構造の振動特性を示す図である。
【図６】図６は実施の形態における走査型画像表示装置の走査ミラーの低速側支持構造の振動特性を示す図である。
【図７】図７は実施の形態における走査型画像表示装置と瞳との位置関係を示す模式図である。
【図８】図８は実施の形態における走査型画像表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は実施の形態における走査型画像表示装置の破断モードの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は実施の形態における走査型画像表示装置の破断した走査ミラーの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は実施の形態における走査型画像表示装置１００のブロック図である。走査型画像表示装置１００は、レーザ光１０を出力する光源１と、コリメートレンズ２と、ダイクロイックミラー３と、折り返しミラー４と、レーザ光１０を反射して投射する走査ミラー６とを備える。光源１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色のレーザ光を出力する半導体レーザ素子である。走査型画像表示装置１００は、レーザ光１０を変調するレーザ制御部１２と、走査ミラー６を駆動するミラードライバ１３と、光源１から出射されたレーザ光の一部の強度を検出する光センサ（ＰＤ）５と、画像処理部１４と、筐体１００Ａをさらに備える。走査ミラー６等の上記の構成部品は筐体１００Ａに固定される。走査ミラー６はミラードライバ１３に接続されたアクチュエータ１０６と振動センサ２０６とを有する。ミラードライバ１３は走査ミラー６を回動振動させる駆動信号をアクチュエータ１０６に出力する。実施の形態では、駆動信号により走査ミラー６は互いに異なる方向の２つの軸を中心に回動振動する。振動センサ２０６は走査ミラー６の振動の状態に応じたモニタ信号をミラードライバ１３に出力する。
【００１５】
次に、走査型画像表示装置１００の動作を説明する。
【００１６】
光源１から出力された３原色のレーザ光は、それぞれのコリメートレンズ２によって絞り込まれ、ダイクロイックミラー３で合成されて１本のレーザ光１０となる。レーザ光１０は、折り返しミラー４を経て、走査ミラー６に入射する。走査ミラー６は２つの軸を中心に回動振動することでレーザ光１０をスクリーン２０上で２次元に走査させて画像を表示する。
【００１７】
表示される画像の表示画像データ１８は外部から画像処理部１４に入力される。
【００１８】
画像処理部１４は、入力された表示画像データ１８をフレームバッファ１５に格納し、ミラードライバ１３から出力される同期信号１７に同期してフレームバッファ１５から画像データを読み出しレーザ制御部１２へ送る。
【００１９】
レーザ制御部１２は、画像信号に応じてレーザ光を変調させるための変調信号を生成する。光源１は、その変調信号に応じて変調された強度を有するレーザ光を出力する。
【００２０】
走査ミラー６の振動センサ２０６から出力されたモニタ信号２２はミラードライバ１３に戻され、これにより走査ミラー６はフィードバック制御されて一定の周波数と振幅で回動する。
【００２１】
光センサ５は出射された３原色のレーザ光の強度を個別に検出し、検出された強度によってレーザ制御部１２は３原色のレーザ光の強度のバランスと、３原色のレーザ光の合計の輝度を制御する。
【００２２】
走査ミラー６によって走査されたレーザ光１０は、スクリーン２０上に走査軌跡２１を描く。
【００２３】
レーザ光の走査方式を説明する。図２Ａと図２Ｂはスクリーン２０上でのレーザ光１０の走査軌跡２１と、水平（Ｈ）方向の駆動信号ＳｄＨおよび垂直（Ｖ）方向の駆動信号ＳｄＶの波形を示す。
【００２４】
図２Ａはリニアラスタ走査方式での走査軌跡２１を示し、水平方向の駆動信号ＳｄＨおよび垂直方向の駆動信号ＳｄＶはともにリニアである。
【００２５】
水平ブランク期間Ｂ２２は走査軌跡２１がスクリーン２０の右端から左端へ戻る期間であり、垂直ブランク期間Ｂ２３は走査軌跡２１がスクリーン２０の下から上へ戻る期間である。水平ブランク期間Ｂ２２および垂直ブランク期間Ｂ２３ではレーザ光１０を点灯せずに走査ミラー６だけが戻る。
【００２６】
水平方向の駆動周波数は高いので、走査ミラー６を機械的に駆動することではリニアに駆動するのは通常困難である。
【００２７】
図２Ｂは共振ラスタ走査方式での走査軌跡２１を示し、水平方向の駆動信号ＳｄＨおよび垂直方向の駆動信号ＳｄＶはともにリニアである。走査ミラー６の共振動作でレーザ光１０は水平方向に走査される。共振駆動では、走査ミラー６をリニアに駆動する場合に比べて比較的小さな力で大きな振幅が得られる。一方垂直方向はフレームレートの周波数（通常６０Ｈｚ）ののこぎり波状の駆動信号ＳｄＶで駆動する。共振周波数を６０Ｈｚより高く設定して６０Ｈｚ以下の周波数帯域でリニアに駆動する。
【００２８】
また、共振駆動では走査ミラー６の振動がサイン波状になり、水平方向を片道走査すると、水平ブランク期間が長くなり、レーザ光１０の水平走査の一往復の全時間に対する点灯時間比であるデューティが５０％になる。
【００２９】
走査ミラー６を共振振動で振動させる場合には、フレームバッファ１５から読み出した画像データをラインバッファに蓄積し、ラインごとに左右往復走査をする。これにより、高速側の駆動周波数が通常の右方向にレーザ光１０を走査する方式の半分でよいので走査ミラー６を駆動しやすくなる。また、レーザ光１０の点灯時間が倍になるので効率良く画像を表示することができる。
【００３０】
図３は図１に示す走査ミラー６として用いられる実施の形態における走査ミラー６Ａの上面図である。図３に示す走査ミラー６Ａは２軸一体型のＭＥＭＳ走査ミラーである。走査ミラー６Ａは、レーザ光１０を反射するミラー部３４と、ミラー部３４を囲む可動枠３６と、ミラー部３４を回転振動可能に可動枠３６に支持する２つの高速側支持構造３５と、可動枠３６を囲む外枠３８と、可動枠３６を回転振動可能に外枠３８に支持する２つの低速側支持構造３７と、外枠３８に設けられた電極パッド３８Ａを有する。外枠３８は走査型画像表示装置１００の筐体１００Ａに固定される固定枠となる。高速側支持構造３５と低速側支持構造３７とはミラー部３４を回転振動可能に外枠に支持する支持構造を構成する。高速側支持構造３５は低速側支持構造３７より高速（高い周波数）でミラー部３４を回転振動させる。
【００３１】
走査ミラー６Ａは例えば電磁駆動方式で駆動される。走査ミラー６Ａは、ミラー部３４と可動枠３６に設けられたコイルと、それらのコイルの周囲に配置されたマグネットとヨークとをさらに有する。コイルパターンとマグネットとヨークは磁気回路を形成して図１に示すアクチュエータ１０６を構成する。この磁気回路で磁界を印加してコイルに通電し、電流に応じたフレミングの法則による回転力によってミラー部３４を回転振動させる。走査ミラー６Ａは高速側支持構造３５と低速側支持構造３７に設けられた歪みセンサをさらに有する。歪センサは高速側支持構造３５と低速側支持構造３７のねじれ変形による歪に応じた信号を出力する。その信号がブリッジ回路等の検出回路で検出されることで、ミラー部３４の振動を検出することができる。走査ミラー６Ａはそれらの歪センサの代りに、ミラー部３４の背後に配置されたフォトリフレクタを有していてもよい。ミラー部３４の回動によって検出されるフォトリフレクタの出力をＩ−Ｖ変換してミラー部３４の振動を検出することができる。この歪センサやフォトリフレクタは図１に示す振動センサ２０６を構成する。
【００３２】
図４は図１に示す走査ミラー６として用いられる実施の形態における他の走査ミラー６Ｂの斜視図である。走査ミラー６Ｂは圧電方式の走査ミラーである。走査ミラー６Ｂは、レーザ光１０を反射するミラー部４０と、ミラー部４０を囲む可動枠４２と、ミラー部４０を回転振動可能に可動枠４２に支持する２つの高速側支持構造４１と、可動枠４２を囲む外枠４４と、可動枠４２を回転振動可能に外枠４４に支持する２つの低速側支持構造４３と、外枠４４に設けられた電極パッド４４Ａを有する。外枠４４は筐体１００Ａに固定される固定枠である。高速側支持構造４１と低速側支持構造４３とはミラー部４０を回転振動可能に外枠に支持する支持構造を構成する。高速側支持構造４１は低速側支持構造４３より高速（高い周波数）でミラー部４０を回転振動させる。
【００３３】
高速側支持構造４１と低速側支持構造４３はいずれも蛇腹形状を有する梁である。走査ミラー６Ｂは、高速側支持構造４１と低速側支持構造４３のそれぞれに設けられた駆動電極とモニタ電極とをさらに有する。駆動電極と検出電極は圧電体を有する。駆動電極に駆動電圧を印加することで、高速側支持構造４１と低速側支持構造４３がそれらの厚さ方向にそり、ミラー部４０、可動枠４２が回動振動するよう駆動される。モニタ電極は高速側支持構造４１と低速側支持構造４３のそり量を検出し、ミラー部４０の回動振動を検出する。このように、この駆動電極は図１に示すアクチュエータ１０６を構成し、このモニタ電極は図１に示す振動センサ２０６を構成する。
【００３４】
図４に示す圧電方式の走査ミラー６Ｂは図３に示す電磁駆動方式の走査ミラー６Ａに比べて、磁気回路を要しないので、より薄型にすることができる。いずれの方式においても、共振周波数の高い高速側支持構造が、共振周波数のより低い低速側支持構造の内側に設けられる。
【００３５】
次に、走査ミラー６の振動特性と駆動信号について説明する。
【００３６】
図５は走査ミラー６Ａ（６Ｂ）の高速側支持構造３５（４１）の振動特性を示す。図５において、横軸は周波数を示し、縦軸は高速側支持構造３５（４１）の振動の振幅を示す振幅ゲインを示す。
【００３７】
ミラー部３４（４０）を高速側支持構造３５（４１）で振動回動させるために、高速側支持構造３５（４１）は高速側支持構造３５（４１）のねじり方向の剛性とミラー部３４（４０）の慣性モーメントによって決まる共振周波数ｆ０＿Ｈで共振駆動される。共振周波数付近では振幅は大きなピークを示し、数Ｖ程度の低電圧で必要な振幅が得られる。
【００３８】
図６は走査ミラー６Ａ（６Ｂ）の低速側支持構造３７（４３）の振動特性と駆動信号の周波数成分を示す。図６において、横軸は周波数を示し、縦軸は低速側支持構造３７（４３）の振幅を示す振幅ゲインと、駆動信号の周波数成分とを示す。
【００３９】
低速側支持構造３７（４３）を振動させる駆動電極に印加される駆動信号は、ミラー部３４（４０）と高速側支持構造３５（４１）と可動枠３６（４２）との慣性モーメントと低速側支持構造３７（４３）のねじり方向の剛性とによって決まる共振周波数ｆ０＿Ｌよりも低い周波数を有する。すなわち低速側支持構造３７（４３）は非共振駆動されるように構成されている。具体的には、駆動信号は、フレームレートｆ＿Ｆである基本周波数の成分とその整数倍の高次周波数の成分とを含むのこぎり波状の波形を有する。実施の形態では、フレームレートｆ＿Ｆは例えば６０Ｈｚである。図６では、共振周波数ｆ０＿Ｌが５１０Ｈｚであり、駆動信号は基本周波数６０Ｈｚの成分からその７倍の４２０Ｈｚの７次高調波の成分までを含むのこぎり波状である。
【００４０】
低速側支持構造３７（４３）による振動の振幅は、共振周波数ｆ０＿Ｌ付近で大きな共振ピークを示すが、ミラー部３４、４０を時間に対して直線的に駆動するためには共振周波数ｆ０＿Ｌより低い周波数の成分で駆動する必要がある。低速側支持構造３７（４３）を低域ゲインＧ０で駆動するため、共振駆動する高速側支持構造３５（４１）のを駆動する駆動電圧の数倍から数十倍の駆動電圧で低速側支持構造３７（４３）を駆動する。
【００４１】
次に、レーザ光の安全基準に沿った走査型画像表示装置１００の動作を説明する。レーザ光の最大放射パワーは、人間の目をレーザ光が走査したときに目に入射するエネルギーが安全基準の定める安全レベル以下に設定する。
【００４２】
レーザ光の安全基準として「ＩＥＣ６０８２５−１基準」、日本では「ＪＩＳ  Ｃ６８０２  レーザ製品の放射安全基準」（以下ＪＩＳ基準と略称する）があり、レーザ製品のクラス分けと測定方法が定められている。
【００４３】
基本的に安全とされるクラス１の被ばく放射限界（以下ＡＥＬと称する）はＪＩＳ基準の表１に波長と露光時間別に定められており、可視光を発する製品については、ＪＩＳ基準の表２にクラス２のＡＥＬとして定められている。
【００４４】
これによると、可視光のレーザ光に対しては瞬きなどの嫌悪動作によって目が保護されることを考慮し、その反応時間を０．２５秒として、放出持続時間が０．２５秒以上のときにはＡＥＬは１ｍＷであり、０．２５秒以下のときにはＡＥＬはクラス１のＡＥＬと同じと定められている。即ち、レーザポインタのような連続波のレーザ光では放射出力は１ｍＷに制限される。
【００４５】
これに対し、走査型のレーザ製品に対しては、ＪＩＳの８．４クラス分けの規則の（ｆ）繰返しパルスレーザおよび変調レーザの項にＡＥＬの決定の仕方が定められている。これによると、次の３つの条件で最も厳しいものを用いてＡＥＬを決定する。
【００４６】
１）パルス列内のどの単一パルスからの露光も、単一パルスに対するＡＥＬ（ＡＥＬｓｉｎｇｌｅ）を超えてはならない。
【００４７】
２）放出持続時間Ｔのパルス列の平均パワーは、放出持続時間Ｔの単一パルスに対して規定したＡＥＬに対応するパワーを超えてはならない。
【００４８】
３）パルス列内のパルスの平均パルスエネルギーは、単一パルスのＡＥＬに補正係数Ｃ５を乗じた値（ＡＥＬｔｒａｉｎ）を超えてはならない。
ＡＥＬｔｒａｉｎ＝ＡＥＬｓｉｎｇｌｅ×Ｃ５
Ｃ５＝Ｎ−０．２５  …（式１）
ここでＮは０．２５秒の間に瞳を走査する回数である。
【００４９】
スキャン方式の走査型画像表示装置１００のように２次元に走査する場合、瞳をレーザ光が走査することによってＮが大きくなり、条件３）が通常最も厳しくなる。測定方法はＪＩＳの９．３測定光学系の項に定められている。
【００５０】
以下、放射パワーの計算方法を説明する。図７は、瞳と走査型画像表示装置１００との間の距離および投射領域を示す模式図である。
【００５１】
走査型レーザ光の放射パワーの測定条件は、測定開口２５の直径が７ｍｍ、測定距離ｒが１００ｍｍと定められている。測定開口２５の径の７ｍｍは、人の瞳径の最大値を想定したものである。図７は、１００ｍｍの距離ｒの位置での測定開口２５を横切る走査軌跡２１Ａ、２１Ｂと、４００ｍｍの距離ｒ１での位置の測定開口２５を横切る走査軌跡２１Ｃとを示す。定められた測定条件で計算される放射パワーは、走査条件によって様々に変化する。以下、次の走査条件での計算例を示す。各パラメータで、添え字の「ｈ」、「ｖ」はそれぞれ水平、垂直を表している。
【００５２】
走査条件：
表示解像度：ＸＧＡ：Ｎｈ＝１０２４（ピクセル）、Ｎｖ＝７６８（ピクセル）
フレームレート；ｆｖ＝６０Ｈｚ
画角：θｈ＝６０°、θｖ＝４５°
オーバースキャン率（画角／走査全角）；Ｋｏｓｈ＝Ｋｏｓｖ＝０．７
水平方向での往復走査：Ｋｕｂ＝２
水平走査周波数ｆｈは、次のように表される。
ｆｈ＝ｆｖ×Ｎｖ／Ｋｏｓｖ／Ｋｕｂ＝３２．９（ｋＨｚ）  …（式２）
距離ｒ＝１００ｍｍの位置にある径Ｄ＝７ｍｍの瞳をレーザ光１０が走査軌跡２１Ａを描いて横切る時間ｔは、次のように表される。
ｔ＝測定開口の視角／水平走査角速度
＝（Ｄ／ｒ）／（２×ｆｈ×θｈ／Ｋｏｓｈ）  …（式３）
＝７．１×１０−７（ｓｅｃ）
０．２５秒の間に瞳を走査する回数Ｎは次のように表される。
Ｎ＝（Ｄ／ｒ）／（θｖ／Ｎｖ）×ｆｖ×０．２５
＝１０２０（回）
ｔ＝７．１×１０−７（ｓｅｃ）に対する単一パルスのＡＥＬであるＡＥＬｓｉｎｇｌｅは、ＪＩＳの表１より、ＡＥＬｓｉｎｇｌｅ＝２．０×１０−７（Ｊ）となる。繰り返しパルスのＡＥＬであるパルス列内の平均パルスエネルギーＡＥＬｔｒａｉｎは式１から、
ＡＥＬｔｒａｉｎ＝ＡＥＬｓｉｎｇｌｅ×Ｎ−０．２５  …（式４）
＝２．０×１０−７×１０２０−０．２５
＝３．５４×１０−８（Ｊ）
となる。この値は、レーザ光１０は走査軌跡２１Ｂを描くときの測定開口２５の状態のＡＥＬｔｒａｉｎを示す。
【００５３】
放射パワーＰｔｒａｉｎは以下で表される。
Ｐｔｒａｉｎ＝ＡＥＬｔｒａｉｎ／ｔ  …（式５）
＝（３．５４×１０−８）／（７．１×１０−７）×１０００
＝４９．９（ｍＷ）
これより、走査型画像表示装置１００のレーザ光１０のピーク放射パワーを５０ｍＷ以下に抑えれば、１００ｍｍまで近づいて瞳に入射する放射エネルギー量が安全なレベルであり、１００ｍｍ以上の距離ではレーザ光が分散することからより安全であり、１００ｍｍ以下の距離では瞳を走査するレーザ光が網膜上の１点に合焦されず安全である。即ち、５０ｍＷ以下のレーザ光１０のピーク放射パワーはあらゆる条件において安全なレベルであると言える。
【００５４】
ピーク放射パワーが５０ｍＷのとき、走査型画像表示装置１００の明るさは約１０ルーメンである。上記の設計例において、放射光のピークパワーを５０ｍＷと設定した場合、画角θｈが設計値より狭まれば瞳をレーザ光が横切る時間ｔが増加し、画角θｖが狭まれば０．２５秒の間に瞳を走査する回数Ｎが増加する。いずれも瞳に入射するレーザ光の強度が増加するため、放射強度がＡＥＬを超える。放射光のピークパワーを半分の２５ｍＷと設定した場合、画面の面積が半分になると、放射パワーがＡＥＬを超える。
【００５５】
このように、放射光の強度がＡＥＬを超えず、高速側支持構造３５（４１）と低速側支持構造３７（４３）が画角θｈ、θｖでそれぞれ回動振動して画像をスクリーン２０に表示させる走査ミラー６の動作を正常動作と定義する。
【００５６】
上記のように、走査によるパルスレーザの放射エネルギーの評価により、連続波の最大放射出力１ｍＷの５０倍の出力が許容されることになる。仮に最大出力のレーザが照射されているときに何らかの原因で走査ミラーの画角が狭まったり停止したりした場合、その放射強度はＡＥＬを超えるため、直ちにレーザを消灯する必要がある。そのため、ミラードライバは走査ミラー６の振動状況をモニタ信号で把握するとともに、レーザ光の強度である出射パワーを光センサ５で監視し、検出された強度が安全なレベルすなわち所定の正常動作の範囲を逸脱しないかどうかを監視する。
【００５７】
しかし、まれにレーザ制御部１２にも異常が生じてレーザの消灯ができない場合、ＡＥＬを超える郷土のレーザが照射される場合がある。
【００５８】
つまり、駆動信号を出力しているにもかかわらずモニタ信号のレベルが所定値以下に低下して走査ミラー６が制御不能に陥りさらに走査型画像表示装置１００のシャットダウンも不能で、レーザの停止信号を発したにもかかわらず光センサ５の出力が検出される時はレーザ制御系の故障と判定してミラー破断モードに入るようにする。ミラードライバ１３とレーザ制御部１２は独立したハードウエアで構成するのが望ましい。
【００５９】
以下、ミラー破断モードの動作について説明する。図８は走査型画像表示装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００６０】
走査型画像表示装置１００が起動すると、まず走査ミラー６に駆動信号を加えて走査ミラー６の振動を開始する（ステップＳ１０１）。このときには、レーザ制御部１２はレーザを点灯しない。次に、レーザ制御部１２は、走査ミラー６の振動に応じたモニタ信号の値が所定範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２においてモニタ信号の値が所定範囲内であるときには（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、レーザを点灯し（ステップＳ１０３）、入力される画像信号にもとづいてフレームバッファ１５から画像データを読み出し、画像データに応じた変調信号で変調されたレーザ光１０でスクリーン２０に画像を表示する（ステップＳ１０４）。レーザ制御部１２は光センサ５から検出されるレーザ光の強度が、表示している画像データに応じた所定範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５においてレーザ光の強度が所定範囲にあるときには（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、ミラードライバ１３がモニタ信号にもとづいて駆動電圧を制御して走査ミラー６の振動の振幅を一定に保ちながら画像表示を続ける。ミラードライバ１３が走査ミラー６の振動の振幅を一定に保ちながら画像表示を続ける間に、レーザ制御部１２はステップＳ１０２〜Ｓ１０５の動作を繰り返す。
【００６１】
ステップＳ１０２にてモニタ信号の値が所定範囲をはずれるか（ステップＳ１０２のＮｏ）、もしくはステップＳ１０５にて光センサ５の出力が所定範囲をはずれる（ステップＳ１０５のＮｏ）と、異常が起こったと判断してレーザ制御部１２はレーザを消灯する（ステップＳ１０６）。次にレーザ制御部１２は、光センサ５の出力が停止した否かを判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において光センサ５の出力が停止すれば（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、走査型画像表示装置１００の動作を終了する。ステップＳ１０７において、光センサ５の出力が停止しなければ（ステップＳ１０７のＮｏ）、レーザ制御系の異常と判断して、レーザ制御部１２はミラードライバ１３に走査ミラー６を破断させる破断モードに入る（ステップＳ１０８）。このように、モニタ信号２２の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ光センサ５が検出したレーザ光の強度の値が下がらない場合に、支持構造３５または支持構造３７が破断するように構成されている。もしくは、モニタ信号２２の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつレーザ光の強度の値が下がらない場合に、支持構造３５または支持構造３７が破断するように構成されている。
【００６２】
図９は図３に示す走査ミラー６Ａを走査ミラー６として備えた走査型画像表示装置１００の破断モードでの動作を示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ１０８の破断モードに入ると、ミラードライバ１３はまず、高速側支持構造３５を破断させるために共振周波数ｆ０＿Ｈ付近の周波数の駆動信号である破断信号で高速側支持構造３５を振動させる（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１では、ミラードライバ１３は破断信号の周波数を共振周波数ｆ０＿Ｈより低い周波数から共振周波数ｆ０＿Ｈより高い周波数までスイープしつつ高速側支持構造３５を振動させてもよい。ステップＳ１０４において画像を表示している正常動作時には駆動信号の電圧は例えば数Ｖである。対して、ステップＳ２０１では、正常動作時の電圧より高い電圧の駆動信号で高速側支持構造３５を振動させる。前述のように、低速側支持構造３７を駆動するための駆動電圧の大きさは、共振駆動する高速側支持構造３５を駆動する駆動電圧の数倍から数十倍である。ミラードライバ１３は低速側支持構造３７の駆動電圧を発生させるための高い電圧の電源１３Ａを有する。ステップＳ２０１においては、ミラードライバ１３は電源１３Ａを用いて、高速側支持構造３５を振動させる駆動信号である破断信号を発生する。この破談信号の電圧は正常動作時の駆動電圧より高い。これによって、高速側支持構造３５は破壊限界を超えて破断する。これによりミラー部３４が高速側支持構造３５より脱落するので、仮にレーザが消灯できなくても、ＡＥＬを超える強度のレーザ光が外部に照射されなくなり安全が保たれる。
【００６４】
図１０は、２つの高速側支持構造３５のうちの一方のみが破断した走査ミラー６Ａの上面図である。図１０に示すように、２つの高速側支持構造３５の一方だけすなわち２つの高速側支持構造３５の一部が破断箇所３９で破断すると、ミラー部３４が片持ち状態で保持されたままになる場合がある。この場合にはミラー部３４と高速側支持構造３５の共振周波数が正常動作での共振周波数ｆ０＿Ｈよりかなり低い共振周波数ｆ１＿Ｈとなる。すなわち、高速側支持構造３５は、正常動作における高速側支持構造３５の振動の共振周波数である共振周波数ｆ０＿Ｈと、高速側支持構造３５の一部が破断した状態の振動の共振周波数である共振周波数ｆ１＿Ｈとを有する。ミラードライバ１３は所定の時間だけステップＳ２０１を実行した後に引き続いて、破断していない高速側支持構造３５を破断させるために、高速側支持構造３５を共振周波数ｆ１＿Ｈ付近の周波数でステップＳ２０１と同じ電圧の駆動信号である破断信号で高速側支持構造３５を駆動し振動させる（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２では、ミラードライバ１３は駆動信号の周波数を共振周波数ｆ１＿Ｈより低い周波数から共振周波数ｆ１＿Ｈより高い周波数までスイープしつつ高速側支持構造３５を振動させてもよい。これにより、破断していない高速側支持構造３５が破壊限界を超えて破断し、ミラー部３４をより確実に高速側支持構造３５から脱落させることができる。
【００６５】
次に、図９に示すように、ミラードライバ１３は、低速側支持構造３７を破断させるために、低速側支持構造３７に共振周波数ｆ０＿Ｌの駆動信号である破断信号を印加して低速側支持構造３７を振動し回動させる（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３では、ミラードライバ１３は破断信号の周波数を共振周波数ｆ０＿Ｌより低い周波数から共振周波数ｆ０＿Ｌより高い周波数までスイープしつつ低速側支持構造３７を振動させてもよい。仮にステップＳ２０１、Ｓ２０２でミラー部３４が高速側支持構造３５から脱落しなかったとしても、ステップＳ２０３にてさらに低速側支持構造３７に共振周波数ｆ０＿Ｌ付近の周波数の破断信号を印加することで低速側支持構造３７が図６に示す低域ゲインＧ０よりも大きい振幅で振動して破壊限界角を超えて破断に至らしめ、可動枠３６や高速側支持構造３５ごとミラー部３４を低速側支持構造３７から脱落させることができる。このように、走査ミラー６は、モニタ信号の値が所定の正常動作範囲を逸脱してかつ光センサ５が検出した強度の値が下がらない場合に、支持構造３５、３７の破壊限界角以上に支持構造を振動させる破断信号が入力されるように構成されている。
【００６６】
また、図１０に示す走査ミラー６Ａと同様に、２つの低速側支持構造３７の一方のみすなわち２つの低速側支持構造３７の一部が破断して可動枠３６が他方の低速側支持構造３７で片持ち状態で保持されていると、可動枠３６の共振周波数は共振周波数ｆ０＿Ｌよりも低い共振周波数ｆ１＿Ｌとなる。すなわち、低速側支持構造３７は、正常動作における低速側支持構造３７の振動の共振周波数である共振周波数ｆ０＿Ｌと、低速側支持構造３７の一部が破断した状態の振動の共振周波数である共振周波数ｆ１＿Ｌとを有する。ミラードライバ１３は所定の時間だけステップＳ２０３を実行した後に引き続いて、破断していない低速側支持構造３７を破断させるために、低速側支持構造３７を共振周波数ｆ１＿Ｌ付近の周波数でステップＳ２０３と同じ電圧の駆動信号である破断信号で低速側支持構造３７を駆動し振動させる（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４では、ミラードライバ１３は駆動信号の周波数を共振周波数ｆ１＿Ｌより低い周波数から共振周波数ｆ１＿Ｌより高い周波数までスイープしつつ低速側支持構造３７を振動させてもよい。これにより、破断していない低速側支持構造３７が破壊限界を超えて破断し、可動枠３６をより確実に低速側支持構造３７から脱落させることができる。
【００６７】
高速側支持構造３５は低速側支持構造３７の内側に設けられている、すなわち低速側支持構造３７を介して外枠３８に接続されており外枠３８に直接的には接続されていないので、高速側支持構造３５を駆動する駆動信号を送る配線は低速側支持構造３７上を経て外枠３８に設けられた電極パッド３８Ａに繋がる。電極パッド３８Ａは駆動回路に接続され、駆動回路から電極パッド３８Ａを介して駆動信号が高速側支持構造３５に供給される。したがって、高速側支持構造３５よりも前に２つの低速側支持構造３７のうちの一方に破断信号を加えて破断させた場合、高速側支持構造３５に繋がる配線が切断されている場合がある。この場合には、ミラー部３４が高速側支持構造３５と可動枠３６と破断していない低速側支持構造３７とを介して外枠３８に繋がってはいるが、高速側支持構造３５に破断信号を送って振動させることができないのでミラー部３４を脱落させることができない。ミラー部３４を確実に脱落させるために、低速側支持構造３７より先に高速側支持構造３５に破断信号を加えて高速側支持構造３５を破断させ、その後、低速側支持構造３７に破断信号を加えて破断させることが望ましい。
【００６８】
特許文献１に記載の画像表示装置では、ミラーの駆動が停止したときの位置をレーザ光が照射されない位置に設定するためのばねの力を上回る駆動力が必要で、その分消費電力が増加する。
【００６９】
特許文献２に記載の画像表示装置では、走査ミラー自体に、レーザ光源に供給する電力の発生機能を持たせることで、走査ミラーの停止がすなわちレーザ光源の電力供給停止となる構成であり、ポリゴンミラーの回転モータと発電装置を組み合わせることで実現している。より小型のＭＥＭＳミラーを使用する場合は、このように走査ミラー自体に発電機能を持たせることは困難である。
【００７０】
特許文献３に記載の画像表示装置では、レーザの出力が異常に大きくなった場合、レンズ、ミラー、スクリーン等の光学素子が変質して反射率が低下してレーザの照射を防ぐ。この光学素子には、レーザ自体の熱で色や反射率が変化する材質を使用する。レーザの出力は正常であるが走査ミラーが停止した場合には、走査ミラーよりも光源側のレーザ光の強度は変化しないため、リアプロジェクションテレビの投射レンズやスクリーンのように、走査ミラーより後方に光学素子を持たないフロント投射型のプロジェクタには適用できない。
【００７１】
このように、従来の技術では、さまざまな故障モードの組み合わせにより、最悪の場合レーザ制御の機能不全によって、走査されないレーザ光が照射されてしまうのを防ぐことは困難である。
【００７２】
実施の形態における走査ミラー６を有する画像表示装置１００では、前述のように、ミラードライバ１３が駆動信号を走査ミラー６のアクチュエータ１０６に出力しているにもかかわらず、振動センサ２０６から出力されるモニタ信号のレベルが所定値以下に低下して制御不能に陥りさらに走査型画像表示装置１００のシャットダウンが不能で、レーザの停止信号を発したにもかかわらず光センサ５の出力が検出される時はレーザ制御系の故障と判定してミラー破断モードに入り、ミラードライバ１３は、支持構造を駆動するための電源１３Ａで生成され、支持構造の共振周波数近傍の周波数で電源１３Ａの最大電圧の駆動信号を支持構造に送り支持構造を振動させる。これにより、支持構造を破壊限界角以上に振動させて破断させてミラー部を脱落させて、レーザの射出を確実に停止することができる。
【００７３】
また、２軸一体型の走査ミラー６では、高速側支持構造は低速側支持構造を介して外枠に接続されており、直接的に外枠に接続されていない。走査ミラー６では、先に高速側支持構造に破断信号を出力して破断させ、その後、低速側支持構造にも破壊信号を出力して破断させることで、より確実にミラー部を脱落させることができる。
【００７４】
さらに、２つの高速側支持構造のうちの一方のみ、または２つの低速側支持構造のうちの一方のみが破断して、ミラー部が片持ち状態で保持されていたとしても、その状態での共振周波数ｆ１＿Ｈ、ｆ１＿Ｌの破断信号を加えることで確実にミラー部を脱落させることができる。
【００７５】
このように、実施の形態における走査型画像表示装置１００では、レーザを停止させる機能が故障した場合でも、過大なレベルのレーザ光の照射を防止でき、そのために特別な素子や材料を使用する必要もなく、正常運転時に余分なエネルギーを浪費しない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明における走査型画像表示装置は、より安全性を高めたレーザプロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ等に利用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１    光源
５    光センサ
６    走査ミラー
１２    レーザ制御部
１３    ミラードライバ
１４    画像処理部
３４，４０    ミラー部
３５，４１    高速側支持構造（支持構造、第１の高速側支持構造、第２の高速側支持構造）
３７，４３    低速側支持構造（支持構造、第１の低速側支持構造、第２の低速側支持構造）
１００    走査型画像表示装置
２０６    振動センサ
ｆ０＿Ｈ    共振周波数（第１の共振周波数）
ｆ０＿Ｌ    共振周波数（第２の共振周波数）
ｆ１＿Ｈ    共振周波数（第１の共振周波数、第３の共振周波数）
ｆ１＿Ｌ    共振周波数（第２の共振周波数、第４の共振周波数）
【図１】
2013140757.tif 000003
【図２Ａ】
2013140757.tif 000004
【図２Ｂ】
2013140757.tif 000005
【図３】
2013140757.tif 000006
【図４】
2013140757.tif 000007
【図５】
2013140757.tif 000008
【図６】
2013140757.tif 000009
【図７】
2013140757.tif 000010
【図８】
2013140757.tif 000011
【図９】
2013140757.tif 000012
【図１０】
2013140757.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月7日(2014.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
しかし、まれにレーザ制御部１２にも異常が生じてレーザの消灯ができない場合、ＡＥＬを超える強度のレーザが照射される場合がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
ステップＳ１０８の破断モードに入ると、ミラードライバ１３はまず、高速側支持構造３５を破断させるために共振周波数ｆ０＿Ｈ付近の周波数の駆動信号である破断信号で高速側支持構造３５を振動させる（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１では、ミラードライバ１３は破断信号の周波数を共振周波数ｆ０＿Ｈより低い周波数から共振周波数ｆ０＿Ｈより高い周波数までスイープしつつ高速側支持構造３５を振動させてもよい。ステップＳ１０４において画像を表示している正常動作時には駆動信号の電圧は例えば数Ｖである。対して、ステップＳ２０１では、正常動作時の電圧より高い電圧の駆動信号で高速側支持構造３５を振動させる。前述のように、低速側支持構造３７を駆動するための駆動電圧の大きさは、共振駆動する高速側支持構造３５を駆動する駆動電圧の数倍から数十倍である。ミラードライバ１３は低速側支持構造３７の駆動電圧を発生させるための高い電圧の電源１３Ａを有する。ステップＳ２０１においては、ミラードライバ１３は電源１３Ａを用いて、高速側支持構造３５を振動させる駆動信号である破断信号を発生する。この破断信号の電圧は正常動作時の駆動電圧より高い。これによって、高速側支持構造３５は破壊限界を超えて破断する。これによりミラー部３４が高速側支持構造３５より脱落するので、仮にレーザが消灯できなくても、ＡＥＬを超える強度のレーザ光が外部に照射されなくなり安全が保たれる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図１０は、２つの高速側支持構造３５のうちの一方のみが破断した走査ミラー６Ａの上面図である。図１０に示すように、２つの高速側支持構造３５の一方だけすなわち２つの高速側支持構造３５の一部が破断箇所３９で破断すると、ミラー部３４が片持ち状態で保持されたままになる場合がある。この場合にはミラー部３４と高速側支持構造３５の共振周波数が正常動作での共振周波数ｆ０＿Ｈよりかなり低い共振周波数ｆ１＿Ｈとなる。すなわち、高速側支持構造３５は、正常動作における高速側支持構造３５の振動の共振周波数である共振周波数ｆ０＿Ｈと、高速側支持構造３５の一部が破断した状態の振動の共振周波数である共振周波数ｆ１＿Ｈとを有する。ミラードライバ１３は所定の時間だけステップＳ２０１を実行した後に引き続いて、破断していない高速側支持構造３５を破断させるために、共振周波数ｆ１＿Ｈ付近の周波数でステップＳ２０１と同じ電圧の駆動信号である破断信号で高速側支持構造３５を駆動し振動させる（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２では、ミラードライバ１３は駆動信号の周波数を共振周波数ｆ１＿Ｈより低い周波数から共振周波数ｆ１＿Ｈより高い周波数までスイープしつつ高速側支持構造３５を振動させてもよい。これにより、破断していない高速側支持構造３５が破壊限界を超えて破断し、ミラー部３４をより確実に高速側支持構造３５から脱落させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
また、図１０に示す走査ミラー６Ａと同様に、２つの低速側支持構造３７の一方のみすなわち２つの低速側支持構造３７の一部が破断して可動枠３６が他方の低速側支持構造３７で片持ち状態で保持されていると、可動枠３６の共振周波数は共振周波数ｆ０＿Ｌよりも低い共振周波数ｆ１＿Ｌとなる。すなわち、低速側支持構造３７は、正常動作における低速側支持構造３７の振動の共振周波数である共振周波数ｆ０＿Ｌと、低速側支持構造３７の一部が破断した状態の振動の共振周波数である共振周波数ｆ１＿Ｌとを有する。ミラードライバ１３は所定の時間だけステップＳ２０３を実行した後に引き続いて、破断していない低速側支持構造３７を破断させるために、共振周波数ｆ１＿Ｌ付近の周波数でステップＳ２０３と同じ電圧の駆動信号である破断信号で低速側支持構造３７を駆動し振動させる（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４では、ミラードライバ１３は駆動信号の周波数を共振周波数ｆ１＿Ｌより低い周波数から共振周波数ｆ１＿Ｌより高い周波数までスイープしつつ低速側支持構造３７を振動させてもよい。これにより、破断していない低速側支持構造３７が破壊限界を超えて破断し、可動枠３６をより確実に低速側支持構造３７から脱落させることができる。
【国際調査報告】
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