(57)【要約】【課題】１つのＣＰＵ入力ポートによってＭＥＭＳミラーの動作開始位置を判別することができる、光走査装置を提供することである。【解決手段】実施形態の、光走査装置は、ＭＥＭＳミラー部と、受光部と、第１の反射部と、第２の反射部と、ＣＰＵ入力部とを持つ。ＭＥＭＳミラー部は、共振振動によってビームを所定範囲に振り分ける。受光部は、ビームを受光し電気信号に変換する。第１の反射部は、所定範囲の一端に設けられ、ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームを、受光部に向けて反射する。第２の反射部は、所定範囲の他端に設けられ、ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームが入射されるとともに、受光部における互いのビームスポットが重なり合うように、入射されたビームを伝搬経路の異なる二つのビームに分離して反射する構成を備える。ＣＰＵ入力部は、ひとつのＣＰＵポートを有し、受光部により変換された電気信号が入力される。【選択図】図１
2018151477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振振動によってビームを所定範囲に振り分けるＭＥＭＳミラー部と、
ビームを受光し電気信号に変換する受光部と、
前記所定範囲の一端に設けられ、前記ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームを、前記受光部に向けて反射する第１の反射部と、
前記所定範囲の他端に設けられ、前記ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームが入射されるとともに、前記受光部における互いのビームスポットが重なり合うように、入射された前記ビームを伝搬経路の異なる二つのビームに分離して反射する構成を備える第２の反射部と、
ひとつのＣＰＵポートを有し、前記受光部により変換された電気信号が入力されるＣＰＵ入力部と、
を備えることを特徴とした、光走査装置。
【請求項２】
前記第２の反射部は、２つの受光面を有し、
前記２つの受光面は、角度をなして配置される
ことを特徴とした、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第２の反射部は、２つの受光面を有し、
前記２つの受光面は、平行の位置関係である
ことを特徴とした、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第２の反射部は、前記２つの受光面のうち一方を有する第１のミラーと、前記２つの受光面のうち他方を有する第２のミラーとから構成される
ことを特徴とした、請求項２または請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第２の反射部の受光面は、フルネル面である
ことを特徴とした、請求項１から４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
コンデンサレンズを有するコンデンサレンズ部が前記第２の反射部と前記受光部との間に位置する
ことを特徴とした、請求項１から５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
共振振動によってビームを所定範囲に振り分けるＭＥＭＳミラー部と、
ビームを受光し電気信号に変換する受光部と、
前記所定範囲の一端に設けられ、前記ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームを、前記受光部に向けて反射する第１の反射部と、
前記所定範囲の他端に設けられ、前記ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームを、前記受光部に向けて反射する第２の反射部と、
前記第１の反射部と前記受光部との間、または、前記第２の反射部と前記受光部との間に設けられ、前記第１の反射部または前記第２の反射部によって反射されたビームが入射されるとともに、前記受光部における互いのビームスポットが重なり合うように、入射された前記ビームを伝搬経路の異なる二つのビームに分離して透過する構成を備える中間部材と、
ひとつのＣＰＵポートを有し、前記受光部により変換された電気信号が入力されるＣＰＵ入力部と、
を備える、
ことを特徴とした、光走査装置。
【請求項８】
前記中間部材は、２つの受光面を有し、
前記２つの受光面は、角度をなして配置される
ことを特徴とした、請求項７に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記中間部材は、２つの受光面を有し、
前記２つの受光面は、平行の位置関係である
ことを特徴とした、請求項７に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記中間部材は、前記２つの受光面のうち一方を有する第１のミラーと、前記２つの受光面のうち他方を有する第２のミラーとから構成される
ことを特徴とした、請求項８または請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記中間部材の受光面は、フルネル面である
ことを特徴とした、請求項７から１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記中間部材は、凸レンズまたは凹レンズである
ことを特徴とした、請求項７に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリゴンの代わりにＭＥＭＳミラーを備えたレーザースキャナユニットが提案されている。ただし、ＭＥＭＳミラーを共振駆動させると、ＭＥＭＳミラーの可動範囲の左右どちらでＭＥＭＳミラーが動作を開始したのかの判断が難しくなってしまう。その結果、印字の方向の判別が難しくなることが知られている。このような問題に対し、ＭＥＭＳミラーで反射されるレーザーの主走査範囲の両端にフォトダイオードを配置することで解決が図られていた。このような構成において、受信信号をそれぞれ個別のＣＰＵの入力ポートに入力することで、開始方向を判断できる。しかしながらこの方法は、ＣＰＵの入力ポートを二つ使用することと、２入力のためにＣＰＵ内部で複雑な計算を必要とする可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０６５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、１つのＣＰＵ入力ポートによってＭＥＭＳミラーの動作開始位置を判別することができる、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】
【０００５】
実施形態の、光走査装置は、ＭＥＭＳミラー部と、受光部と、第１の反射部と、第２の反射部と、ＣＰＵ入力部とを持つ。ＭＥＭＳミラー部は、共振振動によってビームを所定範囲に振り分ける。受光部は、ビームを受光し電気信号に変換する。第１の反射部は、前記所定範囲の一端に設けられ、前記ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームを、前記受光部に向けて反射する。第２の反射部は、前記所定範囲の他端に設けられ、前記ＭＥＭＳミラー部によって反射されたビームが入射されるとともに、前記受光部における互いのビームスポットが重なり合うように、入射された前記ビームを伝搬経路の異なる二つのビームに分離して反射する構成を備える。ＣＰＵ入力部は、ひとつのＣＰＵポートを有し、前記受光部により変換された電気信号が入力される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】光走査装置１の構成例を示す図。
【図２】第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して回転させた場合の反射ミラー部１３の側面図。
【図３】第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して回転させた場合の反射ミラー部１３の鳥瞰図。
【図４】第１の実施形態におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図。
【図５】第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して平行移動させた場合における、第１反射ミラー部１３の断面図。
【図６】第二の半サイズ反射板１３２をＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して平行移動させた場合における、反射ミラー部１３の鳥瞰図。
【図７】実施形態の光走査装置２の構成例を示す図。
【図８】第一の半フレネル反射板２３１と、第一の半フレネル反射板２３１とは異なるフレネル面の構造を有する第二の半フレネル反射板２３２とによる入射光の反射の様子を表す図。
【図９】第一の半フレネル反射板２３１と、第一の半フレネル反射板２３１とは異なるフレネル面の構造を有する第二の半フレネル反射板２３２とを有するフレネルミラー部２３の鳥瞰図。
【図１０】第２の実施形態におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図。
【図１１】フレネルミラーに入射した光の強度の空間分布が反射よって変化することを説明する説明図。
【図１２】フレネルミラーによって反射されたビームによって引き起こされるチャタリング現象の説明図。
【図１３】実施形態の光走査装置２にチャタリング現象抑制の方法を備えた構成例を示す図。
【図１４】コンデンサレンズ部２７を通過したビームによって生成されるパルスを表す。
【図１５】実施形態の光走査装置３の構成例を示す図。
【図１６】第二の半中間部材３８２を、同じ材質と同じ表面構造とを有する第一の半中間部材３８１に対してＸＹ平面内で回転させた場合の中間部材３８の側面図。
【図１７】第二の半中間部材３８２を、ＸＹ平面内で第一の半中間部材３８１に対して回転させた場合の中間部材３８の鳥瞰図。
【図１８】第３の実施形態におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図。
【図１９】第３の実施形態において、第二の半中間部材３８２を、同じ材質と同じ表面構造とを有する第一の半中間部材３８１に対してＸＹ平面内で平行移動させた場合の中間部材３８の断面図。
【図２０】第二の半中間部材３８２を、同じ材質と同じ表面構造とを有する第一の半中間部材３８１に対してＸＹ平面内で平行移動させた場合の中間部材３８の鳥瞰図。
【図２１】第３の実施形態において、第一の半中間部材３８１の表面をフレネル面とした第三の半中間部材３８３と、第二の半中間部材３８２の表面をフレネル面とした第四の半中間部材３８４とによる入射ビームの屈折の様子を表す図。
【図２２】第三の半中間部材３８３と、第四の半中間部材３８４とを有する場合の中間部材３８の鳥瞰図。
【図２３】実施形態の光走査装置４の構成例を示す図。
【図２４】受光部１５上のビームスポットのスポットサイズと、ビームによって生成された電子信号のパルス幅との関係を表す図。
【図２５】第４の実施形態の光走査装置４におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の光走査装置を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態の光走査装置１の構成例を示す図である。実施形態の光走査装置１は、例えば、複合機（画像形成装置）や、プロジェクタ等の装置に用いられてもよい。光走査装置１は、光源部１１と、ＭＥＭＳミラー部１２と、第１の反射部としての反射ミラー部１３と、第２の反射部としてのビーム反射板部１４と、受光部１５と、ＣＰＵ入力部１６とを有する。ＸＹ座標が図のように定められており、原点は、光源部１１の中心である。図の太線の矢印は、ビームの進路を表す。図の点線の矢印Ｌ１１は、ＭＥＭＳミラー部１２によって反射されるビームの主走査範囲を表す。図の細い実線は、電気信号を伝送する信号線を表す。
【０００９】
光源部１１は、例えばレーザーダイオードである。光源部１１は、ＭＥＭＳミラー部１２に向かってＹ軸の負の方向にビームを出射する。
【００１０】
ＭＥＭＳミラー部１２は、共振振動するＭＥＭＳミラーを備える。ＭＥＭＳミラー部１２は、ＭＥＭＳミラーの振動の変位によって、前述のビームの反射方向を左右に振り分ける。ＭＥＭＳミラーによって反射されたビームの反射方向について、反射されたビームの伝搬方向のＸ軸成分が正の場合の反射方向を、以下「正反射方向」いう。ＭＥＭＳミラーによって反射されたビームの反射方向について、反射されたビームの伝搬方向のＸ軸成分が負の場合の反射方向を、以下「負反射方向」という。
【００１１】
反射ミラー部１３は、第１のミラーとしての第一の半サイズ反射板１３１と第２のミラーとしての第二の半サイズ反射板１３２を備える。第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２とはミラーである。第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２とのサイズと形状とは同じある。第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２とは空間配置が異なる。反射ミラー部１３は、第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２とによって、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビーム（以下「ミラー部入射ビームＢ１１」という。）を反射する。
【００１２】
ビーム反射板部１４は、ビームの反射板である。ビーム反射板部１４は、ＭＥＭＳミラー部１２によって負反射方向に反射されたビームを反射する。
【００１３】
受光部１５は、例えば、フォトダイオードである。受光部１５は、反射ミラー部１３によって反射されたビーム（以下「ミラー部反射ビームＢ１２」という。）と、ビーム反射板部１４によって反射されたビームとを受光する。受光部１５は、受光した光強度の時間変化を二値化された電気信号としてＣＰＵ入力部１６に伝送する。
【００１４】
ＣＰＵ入力部１６は、ＣＰＵの入力ポートである。ＣＰＵ入力部１６は、受光部１５によって生成された電気信号を取得する。
【００１５】
図２は、第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して回転させた場合の反射ミラー部１３の側面図である。図２におけるＸＹＺ座標は図２に示す通りであり、Ｘ軸及びＹ軸は、図１のＸ軸及びＹ軸と異なっていても良い。第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２とは、ビームが入射する面同士が角度Θをなすように配置されている。ミラー部反射ビームＢ１２は、伝搬方向の異なる第一のミラー部反射ビームＢ１２１と第二のミラー部反射ビームＢ１２２とを有する。ミラー部入射ビームＢ１１は、第一の半サイズ反射板１３１に反射されて、第一のミラー部反射ビームＢ１２１となって伝搬する。ミラー部入射ビームＢ１１は、第二の半サイズ反射板１３２に反射されて、第二のミラー部反射ビームＢ１２２となって伝搬する。図２において、点線Ｌ１２は、第一の半サイズ反射板１３１の表面に対する法線を表す。図２において、点線Ｌ１３は、第二の半サイズ反射板１３２の表面に対する法線を表す。
【００１６】
図３は、図２に示される第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して回転させた場合の反射ミラー部１３の鳥瞰図である。図３におけるＸＹＺ座標は図２に示すＸＹＺ座標である。ミラー部入射ビームＢ１１は、ミラー部入射ビームＢ１１のスポットの中心が第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２との境界上になるように、反射ミラー部１３に入射する。そのため、ミラー部入射ビームＢ１１の半分は、第一の半サイズ反射板１３１によって反射され、第１入射ビームＢ１１の残りの半分が、第二の半サイズ反射板１３２によって反射される。図３に示す「主走査方向」は、ＭＥＭＳミラーの振動によってレーザースポットが走査される方向を表す。以下、全ての図面において、図面に記載されている「主走査方向」は、ＭＥＭＳミラーの振動によってレーザースポットが走査される方向を表す。
【００１７】
図４は、第１の実施形態におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図である。図２及び図３で示されるように、反射ミラー部１３に入射したミラー部入射ビームＢ１１は、伝搬方向の異なる二つの反射ビームとなって伝搬する。そのため、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、光路差を有した二つのビームとなって受光部１５に入射する。受光部１５に入射したビームは、二値化された電気信号に変換された後、ＣＰＵ入力部１６に入力される。ＣＰＵ入力部１６に入力された電気信号は、ＣＰＵ入力部１６に接続されているパソコンなどの情報処理装置（不図示）を経てパルス列として表示装置（不図示）に表示される。
【００１８】
したがって、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、図４の点線で囲んだパルスのように二つのパルス信号（以下「２分割パルス」という。）として表示部（不図示）に表示される。
【００１９】
図４（ａ）は、ＭＥＭＳミラーの共振振動の規格化された変位を表す。変位がＭＥＭＳミラーの位置である。ＭＥＭＳミラーの共振振動が、負反射方向にビームを反射する位置から振動を開始したのか、正反射方向にビームを反射する位置から振動を開始したのかによって振動の様子は変わる。実線で表される振動（以下「動作Ａ」という。）は、負反射方向にビームを反射する位置から振動を開始した時の振動の様子を表す。点線で表される振動（以下「動作Ｂ」という。）は、正反射方向にビームを反射する位置から振動を開始した時の振動の様子を表す。
【００２０】
図４（ｂ）は、ＭＥＭＳミラー部１２によって負反射方向に反射されたビームによってのみ生成されるパルス列（以下「パルス列１０１」という。）と、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームによってのみ生成されるパルス列（以下「パルス列１０２」という。）と、動作Ａの時に生成されるパルス列（以下「パルス列１０３」という。）と、動作Ｂの時に生成されるパルス列（以下「パルス列１０４」という。）と、を表す。時間原点は、検出の閾値を超えてパルスが初めて生成された時である。パルスが生成される時は、ＭＥＭＳミラーの共振振動の振幅が大きく、反射ミラー部１３又はビーム反射板部１４で反射されたビームが受光部１５に到達した時である。パルス列１０３とパルス列１０４とは２分割パルスの生成の生成タイミングがそれぞれ異なるパルス列である。
【００２１】
このように構成された第１の実施形態の光走査装置１では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００２２】
（変形例）
図５は、第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して平行移動させた場合における、第１反射ミラー部１３の断面図である。図５におけるＸＹＺ座標は図５に示す通りであり、Ｘ軸及びＹ軸は、図１のＸ軸及びＹ軸と異なっていても良い。反射ミラー部１３は、空間配置が異なるために入射ビームの反射方向が異なる二つの反射板（すなわち、第一の半サイズ反射板１３１と、第二の半サイズ反射板１３２）を有する。そのため、ミラー部入射ビームＢ１１は、伝搬方向の異なる第三のミラー部反射ビームＢ１２３と第四のミラー部反射ビームＢ１２４とを有するミラー部反射ビームＢ１２として伝搬する。
【００２３】
図６は、図５に記載の、第二の半サイズ反射板１３２をＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して平行移動させた場合における、反射ミラー部１３の鳥瞰図である。図６におけるＸＹＺ座標は図５に示すＸＹＺ座標である。ミラー部入射ビームＢ１１は、ミラー部入射ビームＢ１１のスポットの中心が第一の半サイズ反射板１３１と第二の半サイズ反射板１３２との境界上になるように、反射ミラー部１３に入射する。そのため、ミラー部入射ビームＢ１１の半分は、第一の半サイズ反射板１３１によって反射され、第１入射ビームＢ１１の残りの半分が、第二の半サイズ反射板１３２によって反射される。
このため、反射ミラー部１３として、反射ミラー部１３第二の半サイズ反射板１３２を、ＸＹ平面内で第一の半サイズ反射板１３１に対して平行移動させた場合においても、図４に記載のパルス列と同様に、二分割パルスが生成される。
【００２４】
このように構成された第１の実施形態の光走査装置１では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００２５】
（第２の実施形態）
図７は、実施形態の光走査装置２の構成例を示す図である。図７において、第１の実施形態と同じ機能を果たすものは、同じ符号を付して説明を省略する。光走査装置２は、第１の実施形態と異なる構成要素として、反射ミラー部１３の代わりにフレネルミラー部２３を備える。
【００２６】
フレネルミラー部２３は、第一の半フレネル反射板２３１と第二の半フレネル反射板２３２とのふたつのミラーを備える。第一の半フレネル反射板２３１と第二の半フレネル反射板２３２とは表面をフレネル面とするミラーである。第一の半フレネル反射板２３１と第二の半フレネル反射板２３２とは空間配置と、フレネル面の構造とのどちらか一方又は両方が異なる。フレネルミラー部２３は、第一の半フレネル反射板２３１と第二の半フレネル反射板２３２とによって、正反射方向に反射されたミラー部入射ビームＢ１１を反射する。
【００２７】
図８は、第一の半フレネル反射板２３１と、第一の半フレネル反射板２３１とは異なるフレネル面の構造を有する第二の半フレネル反射板２３２とによる入射光の反射の様子を表す図である。第一の半フレネル反射板２３１と第二の半フレネル反射板２３２とは、そのフレネル面の構造が異なる。そのため、フレネルミラー部２３に入射したミラー部入射ビームＢ１１は、それぞれ伝搬方向の異なる第一のフレネルミラー反射ビームＢ２１１と第二のフレネルミラー反射ビームＢ２１２とを有するフレネルミラー部反射ビームＢ２１として伝搬する。
【００２８】
図９は、第一の半フレネル反射板２３１と、第一の半フレネル反射板２３１とは異なるフレネル面の構造を有する第二の半フレネル反射板２３２とを有するフレネルミラー部２３の鳥瞰図である。図９におけるＸＹＺ座標は図７に示すＸＹＺ座標とは異なっていても良い。第一の半フレネル反射板２３１と、第二の半フレネル反射板２３２とは、同じＸＺ平面内に側面で互いに接して配置されている。ミラー部入射ビームＢ１１は、ミラー部入射ビームＢ１１のビームスポットの中心が第一の半フレネル反射板２３１と、第二の半フレネル反射板２３２との境界上になるように、フレネルミラー部２３に入射する。そのため、ミラー部入射ビームＢ１１の半分は、第一の半フレネル反射板２３１によって反射され、第三のフレネルミラー反射ビームＢ２１３として伝搬する。さらに、ミラー部入射ビームＢ１１の残りの半分が、第二の半フレネル反射板２３２によって反射され、第四のフレネルミラー反射ビームＢ２１４として伝搬する。
【００２９】
図１０は、第２の実施形態におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図である。図１０（ａ）は、図４（a）と同じである。すなわち、ＭＥＭＳミラーの共振振動の規格化された変位を表す。変位がＭＥＭＳミラーの位置である。図８及び図９で示されたように、フレネルミラー部２３に入射したミラー部入射ビームＢ１１は、伝搬方向の異なる二つの反射ビームとなって伝搬する。そのため、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、光路差を有した二つのビームとなって受光部１５に入射する。受光部１５に入射したビームは、二値化された電気信号に変換された後、ＣＰＵ入力部１６に入力される。ＣＰＵ入力部１６に入力された電気信号は、ＣＰＵ入力部１６に接続されているパソコンなどの情報処理装置（不図示）を経てパルス列として表示装置（不図示）に表示される。
したがって、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、２分割パルスとして表示部（不図示）に表示される。
【００３０】
図１０（ｂ）は、ＭＥＭＳミラー部１２によって負反射方向に反射されたビームによってのみ生成されるパルス列（以下「パルス列２０１」という。）と、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームによってのみ生成されるパルス列（以下「パルス列２０２」という。）と、動作Ａの時に生成されるパルス列（以下「パルス列２０３」という。）と、動作Ｂの時に生成されるパルス列（以下「パルス列２０４」という。）と、を表す。パルス列２０３とパルス列２０４とは２分割パルスの生成の生成タイミングがそれぞれ異なるパルス列である。
【００３１】
このように構成された第２の実施形態の光走査装置２では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００３２】
（変形例）
以下図面を用いて、第２の実施形態の光走査装置２において生じるチャタリング現象とその抑制方法とを説明する。
【００３３】
図１１は、フレネルミラーに入射した光の強度の空間分布が反射よって変化することを説明する説明図である。フレネルミラー構造２３３はフレネルミラーである。
【００３４】
図１１(ａ)は、フレネルミラー構造２３３に入射光B２３１及び入射光B２３２が入射して、それぞれ反射光B２４１及び反射光B２４２として反射される様子を表している。反射光B２４１及び反射光B２４２は、伝搬の途中に遮るものがないため、遠方まで伝搬する。
【００３５】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）において点線で囲まれているフレネルミラー構造２３３の一部分を拡大した図である。フレネルミラー構造２３３には、入射光Ｂ２３１と、入射光Ｂ２３３と、入射光Ｂ２３４とが入射している。入射光Ｂ２３１の反射光Ｂ２４１と、入射光Ｂ２３４の反射光Ｂ２４４とは、伝搬の途中に遮るものがないため、遠方まで伝搬する。しかし、入射光Ｂ２３３の反射光Ｂ２４３は、伝搬の途中にフレネルミラー構造２３３の一部が存在するために、伝搬が遮られる。そのため、反射光Ｂ２４３は遠方では観測されない。この反射の光の一部が遠方で観測されないために、反射の光の強度の空間分布は入射の光の強度の空間分布と異なる。
【００３６】
図１１（ｃ）は、上図がフレネルミラー構造２３３へ入射する光の強度の空間分布を表しており、ガウス分布となっている。下図が、フレネルミラー構造２３３によって反射された光の強度の空間分布を表す。フレネルミラーによって反射が遮られるために、反射された光の強度の空間分布は、ガウス分布の一部にへこみをもった光強度の空間分布となる。
【００３７】
図１１（ｂ）の領域Ｄは、前述の光強度の空間分布にへこみをもたらすフレネルミラーの領域を表す。領域Ｄは、一般的に無効領域といわれる。
【００３８】
図１２は、フレネルミラーによって反射されたビームによって引き起こされるチャタリング現象の説明図である。図のＸＹ座標は、図１１のＸＹ座標とは異なっていても良い。
【００３９】
図１２（a）は、フレネルミラー構造２３３によって反射されたビームがＸ軸正方向に一定速度で伝搬する様子を表す。Ｘ軸正方向に一定速度で伝搬するため、フォトダイオードなどの光検出器によって変換された電気信号は、ビームの強度の空間分布を反映した時間軸上のスペクトルを有する。図１２（ａ）のＸ軸は、図９又は図７記載のＸＹＺ座標のＸ軸とは異なっていても良い。
【００４０】
図１２（ｂ）は、ビームスポットの強度分布のへこみの頂点をＸＹ座標上の示した図である。図１２（ｂ）のＸ軸又はＹ軸は、図９又は図７記載のＸＹＺ座標のＸ軸又はＹ軸とは異なっていても良い。
【００４１】
図１２（ｃ）は、受光部１５で受光したビーム強度を反映した電気信号と、点線で表される二値化の閾値との関係を表している。横軸は時間である。図１２（ｃ）に示されるように、きれいなガウス分布の信号ではなく、凹みをもつ分布であるために、凹みの部分で信号強度は二回閾値をまたぐことになる。二値化は信号強度が閾値をまたぐことで行われるので、入力信号が凹みを有するガウス分布の場合、ひとつの入力信号から複数のパルスが生成されてしまう。このことを一般的にチャタリング現象という。
【００４２】
図１２（ｄ）は、チャタリング現象によって生成されたパルス形状を表す。入力の信号は、図（ａ）に示されるひとつの信号であるにも関わらず、複数のパルスが生成されてしまっている。
【００４３】
以下、図を用いて、本実施形態におけるチャタリング現象の抑制方法を説明する。
【００４４】
図１３は、実施形態の光走査装置２にチャタリング現象抑制の方法を備えた構成例を示す図である。以下この実施形態を光走査装置２aという。
【００４５】
実施形態の光走査装置２aは、コンデンサレンズ部２７を備える。コンデンサレンズ部２７は、コンデンサレンズである。コンデンサレンズ部２７は、フレネルミラー部反射ビームＢ２１の光路上に存在する。コンデンサレンズ部２７は、ビームの強度の空間分布を平均化し、ビームの強度の空間分布を凹みのないガウス分布にする。
【００４６】
図１４は、コンデンサレンズ部２７を通過したビームによって生成されるパルスを表す。生成されるパルスは、複数のパルスではなくひとつのパルスである。
【００４７】
このように構成された第２の実施形態の光走査装置２aでは、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、チャタリングを生じることなく、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００４８】
（第３の実施形態）
図１５は、実施形態の光走査装置３の構成例を示す図である。図１５において、第１の実施形態と同じ機能を果たすものは、同じ符号を付して説明を省略する。光走査装置３は、第１の実施形態と異なる構成要素として、反射部３３と中間部材３８とを備える。
【００４９】
反射部３３は、第１の実施形態の反射ミラー部１３と異なり一枚のミラーのみを備える。そのため、反射部３３によって反射されたビーム（以下「反射部反射ビームＢ３１」という。）は、第１の実施形態の場合と異なり、複数のビームにはならない。
【００５０】
中間部材３８は、例えば、ガラス板などの高透過率を有する構造である。中間部材３８は、反射部３３と受光部１５との間に位置し、反射部反射ビームＢ３１の光路上に位置する。中間部材３８は、第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２と、を備える。第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２とは材質は同じだが空間配置と、表面構造のいずれか一方又は両方が異なる。中間部材３８は、反射部反射ビームＢ３１を透過光Ｂ３２にする。第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２とによって、反射部反射ビームＢ３１を伝搬方向の異なる二つのビームに分ける。
【００５１】
図１６は、第二の半中間部材３８２を、同じ材質と同じ表面構造とを有する第一の半中間部材３８１に対してＸＹ平面内で回転させた場合の中間部材３８の側面図である。図１６におけるＸＹＺ座標は図１６に示す通りであり、Ｘ軸及びＹ軸は、図１５のＸ軸及びＹ軸と異なっていても良い。第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２とは、ビームが入射する面同士が角度Θをなすように配置されている。反射部反射ビームＢ３１は、第一の半中間部材３８１を透過して透過光Ｂ３３１となる。反射部反射ビームＢ３１は、第二の半中間部材３８２を透過して透過光Ｂ３３２となる。透過光Ｂ３３１と透過光Ｂ３３２とは、第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２との空間配置が異なるために、それぞれ異なる伝搬方向を有する。
【００５２】
図１７は、第二の半中間部材３８２を、ＸＹ平面内で第一の半中間部材３８１に対して回転させた場合の中間部材３８の鳥瞰図である。図１７におけるＸＹＺ座標は図１６に示すＸＹＺ座標である。反射部反射ビームＢ３１は、反射部反射ビームＢ３１のレーザースポットの中心が第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２との境界上になるように、中間部材３８に入射する。そのため、反射部反射ビームＢ３１の半分は、第一の半中間部材３８１によって屈折させられる。さらに、反射部反射ビームＢ３１の残りの半分は、第二の半中間部材３８２によって屈折させられる。
【００５３】
図１８は、第３の実施形態におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図である。図１６及び図１７で示されるように、中間部材３８に入射した反射部反射ビームＢ３１は、屈折させられて伝搬方向の異なる二つのビームとなって伝搬する。そのため、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、光路差を有した二つのビームとなって受光部１５に入射する。受光部１５に入射したビームは、二値化された電気信号に変換された後、ＣＰＵ入力部１６に入力される。ＣＰＵ入力部１６に入力された電気信号は、ＣＰＵ入力部１６に接続されているパソコンなどの情報処理装置（不図示）を経てパルス列として表示装置（不図示）に表示される。
したがって、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、２分割パルスとして表示部（不図示）に表示される。
【００５４】
図１８（ｂ）は、ＭＥＭＳミラー部１２によって負反射方向に反射されたビームによってのみ生成されるパルス列（以下「パルス列３０１」という。）と、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームによってのみ生成されるパルス列（以下「パルス列３０２」という。）と、動作Ａの時に生成されるパルス列（以下「パルス列３０３」という。）と、動作Ｂの時に生成されるパルス列（以下「パルス列３０４」という。）と、を表す。パルス列３０３とパルス列３０４とは２分割パルスの生成の生成タイミングがそれぞれ異なるパルス列である。
【００５５】
このように構成された第３の実施形態の光走査装置３では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００５６】
（変形例）
第３の実施形態において、第二の半中間部材３８２の位置は、第一の半中間部材３８１の位置に対してＸＹ平面内で平行移動させた位置あってもよい。
【００５７】
図１９は、第３の実施形態において、第二の半中間部材３８２を、同じ材質と同じ表面構造とを有する第一の半中間部材３８１に対してＸＹ平面内で平行移動させた場合の中間部材３８の断面図である。図１９におけるＸＹＺ座標は図１９に示す通りであり、Ｘ軸及びＹ軸は、図１５のＸ軸及びＹ軸と異なっていても良い。図１５の光走査装置３が有する中間部材３８において、第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２とは、その空間配置が異なれば、入射ビームを屈折方向が異なる二つのビームにする。そのため、空間配置としては、第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２とが平行移動によってずれた配置であってもよい。図１９において、透過光Ｂ３２は、それぞれ伝搬方向の異なる二つの透過光Ｂ３２３と透過光Ｂ３２４とを有する。
【００５８】
図２０は、第二の半中間部材３８２を、同じ材質と同じ表面構造とを有する第一の半中間部材３８１に対してＸＹ平面内で平行移動させた場合の中間部材３８の鳥瞰図である。図２０におけるＸＹＺ座標は図１９に示すＸＹＺ座標である。反射部反射ビームＢ３１は、反射部反射ビームＢ３１のレーザースポットの中心が第一の半中間部材３８１と第二の半中間部材３８２との境界上になるように、中間部材３８に入射する。
【００５９】
第二の半中間部材３８２を、ＸＹ平面内で第一の半中間部材３８１に対して平行移動させた場合においても、前述したように、中間部材３８を透過した反射部反射ビームＢ３１は、それぞれ伝搬方向の異なる二つのビームとして伝搬する。そのため、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、２分割パルスとして表示部（不図示）に表示される。
【００６０】
このように構成された第３の実施形態の光走査装置３では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００６１】
（変形例）
第３の実施形態において、第一の半中間部材３８１と、第二の半中間部材３８２とのどちらか一方又は両方は表面がフレネル面であってもよい。
【００６２】
図２１は、第３の実施形態において、第一の半中間部材３８１の表面をフレネル面とした第三の半中間部材３８３と、第二の半中間部材３８２の表面をフレネル面とした第四の半中間部材３８４とによる入射ビームの屈折の様子を表す図である。第三の半中間部材３８３と第四の半中間部材３８４とは、同じ材質でできている。第三の半中間部材３８３と第四の半中間部材３８４とはそれぞれ異なるフレネル面を有する。反射部反射ビームＢ３１は、第三の半中間部材３８３を透過して透過光Ｂ３２５となる。反射部反射ビームＢ３１は、第四の半中間部材３８４を透過して透過光Ｂ３２６となる。透過光Ｂ３２５と透過光Ｂ３２６とは、第三の半中間部材３８３と第四の半中間部材３８４とが異なるフレネル面を有するために、それぞれ異なる伝搬方向を有する。そのため、中間部材３８を透過した反射部反射ビームＢ３１は、それぞれ伝搬方向の異なる二つのビームとして伝搬する。
【００６３】
図２２は、第三の半中間部材３８３と、第四の半中間部材３８４とを有する場合の中間部材３８の鳥瞰図である。図２２において、第三の半中間部材３８３と、第四の半中間部材３８４とは、同じＺＹ平面内に側面で互いに接して配置されている。反射部反射ビームＢ３１は、第三の半中間部材３８３と第四の半中間部材３８４とを有する中間部材３８を透過することで、それぞれ伝搬方向の異なる透過光Ｂ３２７と透過光Ｂ３２８とになる。そのため、ＭＥＭＳミラー部１２によって正反射方向に反射されたビームは、２分割パルスとして表示部（不図示）に表示される。
【００６４】
このように構成された第３の実施形態の光走査装置３では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、チャタリングを生じることなく、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００６５】
（第４の実施形態）
図２３は、実施形態の光走査装置４の構成例を示す図である。図２３において、第１の実施形態と、第３の実施形態とのどちらか一方又は両方と同じ機能を果たすものは、同じ符号を付して説明を省略する。光走査装置４は、第１又は第３の実施形態と異なる構成要素として、中間レンズ部４９を備える。
【００６６】
中間レンズ部４９は、凸レンズや凹レンズ等のレンズである。中間レンズ部４９は、反射部３３と受光部１５との間に位置し、反射部反射ビームＢ３１の光路上に位置する。中間レンズ部４９は、受光部１５表面における反射部反射ビームＢ３１のビームスポットのスポットサイズをレンズ機能によって調整する。
【００６７】
図２４は、受光部１５上のビームスポットのスポットサイズと、ビームによって生成された電子信号のパルス幅との関係を表す図である。受光部１５は受光素子１５１を備える。受光素子１５１は例えば、フォトダイオードである。図２４（ａ）は、ビーム幅Ｈ１のビームＢ４４がレンズを通過せずに受光素子１５１で受光された場合に生成されるパルス幅を表している。ビームＢ４４は、レンズを通過しないため、受光素子１５１上にスポットサイズＨ１のビームスポットを形成する。図２４（ａ）において、ビーム幅Ｈ１のビームＢ４４は、Ｙ軸に沿って、負の方向に伝搬しており、Ｙ＝０に受光面を有する受光素子１５１によって受光される。ビームＢ４４は、例えばＭＥＭＳミラーの振動によって走査される。図２４（a）において、ビームＢ４４はＸ軸正方向に走査される。そのため、ビームＢ４４によって生成される光電流のパルス幅は、ビームスポットが受光素子１５１の受光面を通過する時間に比例する。したがって、図２４（ａ）において、パルス幅Ｗ１はビームスポットのサイズＨ１に比例した時間軸上の長さを有する。
【００６８】
図２４（ｂ）は、ビーム幅Ｈ１のビームＢ４５が凹レンズを通過して受光素子１５１で受光された場合に生成されるパルス幅を表している。ビームＢ４５は、凹レンズを通過して、受光素子１５１上にスポットサイズＨ２のビームスポットを形成する。図２４（ｂ）において、ビームＢ４５は、Ｙ軸に沿って、負の方向に伝搬しており、Ｙ＝０に受光面を有する受光素子１５１によって受光される。ビームＢ４５は、例えばＭＥＭＳミラーの振動によって走査される。図２４（ｂ）において、ビームＢ４５はＸ軸正方向に走査される。したがって、ビームＢ４５によって生成される光電流のパルス幅Ｗ２は、ビームスポットのサイズＨ２に比例した時間軸上の長さを有する。そのため、Ｈ２＞Ｈ１であり、Ｗ２＞Ｗ１である。
【００６９】
このように、ビームの光路の途中に挿入された凹レンズは、二値化されてパルス状となった光電流のパルス幅を広げる。
【００７０】
図２４（ｃ）は、ビーム幅Ｈ１のビームＢ４６が凸レンズを通過して受光素子１５１で受光された場合に生成されるパルス幅を表している。ビームＢ４６は、凸レンズを通過して、Ｙ＝０に受光面を有する受光素子１５１上にスポットサイズＨ３のビームスポットを形成する。凸レンズを使用しているため、Ｈ３＜Ｈ１の関係を満たす。そのため、Ｘ軸正方向に走査されたビームＢ４６は、二値化されることでパルス幅Ｗ３のパルスとなる光電流を生成する。Ｈ３＜Ｈ１であるため、Ｗ３＜Ｗ１である。
【００７１】
このように、ビームの光路の途中に挿入された凸レンズは、二値化されてパルス状となった光電流のパルス幅を狭める。
【００７２】
図２５は、第４の実施形態の光走査装置４におけるＭＥＭＳミラーの共振振動と生成されるパルス列との関係を表した図である。上述したように、光路上に凹レンズ又は凸レンズを挿入することで、二値化されてパルス状となった光電流のパルス幅を変える。そのため、実施形態の光走査装置４の構成によって、反射部３３によって反射されたビームとビーム反射板部１４によって反射されたビームとは、それぞれ異なるパルス幅を有するパルスを生成する。図２５（ａ）は、図４（a）と同じ図である。図２５（ｂ）は、中間レンズ部４９が凸レンズの場合における、動作Ａの時に生成されるパルス列（以下、「パルス列４０１」という。）と、動作Ｂの時に生成されるパルス列（以下、「パルス列４０２」という。）との具体例を表す。パルス列４０３とパルス列４０４とが異なるパルス列であることがわかる。
【００７３】
このように構成された第４の実施形態の光走査装置４では、ＣＰＵの入力ポートをひとつ使用するだけで、正反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号と負反射方向に反射されたビームによって生成されたパルス信号との区別を可能とし、ＭＥＭＳミラー部１２の共振振動の動作開始位置の判別を可能とする。
【００７４】
（変形例）
第４の実施形態における中間レンズ部４９は、反射部３３と受光部１５との間ではなく、ビーム反射板部１４と受光部１５との間に配置されてもよい。
【００７５】
（変形例）
第４の実施形態における中間レンズ部４９は、反射部３３と受光部１５との間に配置されるだけでなく、さらにビーム反射板部１４と受光部１５との間に配置されてもよい。この場合、複数の中間レンズ部４９は、それぞれ異なるスポットサイズのビームスポットを受光部１５の表面上に形成するように凹レンズ又は凸レンズが配置される。
【００７６】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ＭＥＭＳミラーの共振振動の動作開始位置に依存したパルス列の違いによって、１つのＣＰＵ入力ポートによってＭＥＭＳミラーの動作開始位置を判別することができる。
【００７７】
なお、以上で説明した実施形態においては、ミラー反射部１３、フレネルミラー部２３、中間部材３８が、それぞれ、２つの部材から構成される例を用いて説明したが、これに限らない。即ち、ミラー反射部１３を構成する第一の半サイズ反射板１３１および第二の半サイズ反射板１３２を一体成型し、１つの部材として構成しても良い。このような構成では、２つの部材を用いるのに比べて、コストが安価で済むとともに、光走査装置１内にミラー反射部１３を配置する際に、取り扱いが容易になるという効果を奏する。なお、フレネルミラー部２３を構成する第一の半フレネル反射板２３１および第二の半フレネル反射板２３２、ならびに、中間部材３８を構成する第一の半中間部材３８１および第二の半中間部材３８２、ならびに、中間部材３８を構成する第三の半中間部材３８３および第四の半中間部材３８４に関しても、同様である。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７９】
１…第１の実施形態の光走査装置、２…第２の実施形態の光走査装置、３…第３の実施形態の光走査装置、４…第４の実施形態の光走査装置、１１…光源部、１２…ＭＥＭＳミラー部、１３…反射ミラー部（第２の反射部）、１４…ビーム反射板部（第１の反射部）、１５…受光部、１６…ＣＰＵ入力部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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